[发明专利]一种超宽频ToF传感器

说明书

本发明涉及传感器技术领域，具体公开了一种超宽频ToF传感器，包括处理单元、驱动单元、发射单元、截止单元，还包括锗硅传感器；处理单元分别与驱动单元和锗硅传感器信号连接，处理单元用于根据预设的激光发射数据向驱动单元发送驱动信号；驱动单元与发射单元信号连接，驱动单元用于在接收到驱动信号后，驱动发射单元发射激光；发射单元发射激光的波长范围为850‑1550nm；截止单元用于对反射的激光进行滤波；锗硅传感器用于采集滤波后的激光，生成激光接收数据；处理单元用于根据激光发射数据和激光接收数据计算被测目标的距离；其中，锗硅传感器采集激光的波长范围为850nm‑1550nm。采用本发明的技术方案能够避免对视力造成损害且量子效率衰减较低。

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，特别涉及一种超宽频ToF传感器。

背景技术

目前主流3D的ToF传感器大多在波长小于1μm的光线下工作，例如850nm或940nm，这带来两项技术搭载层面的困境：首先，太阳光对于此短波长频段的光线会造成明显的干扰，使得室外的3D传感性能大幅降低；其次，由于人类视网膜会吸收在此波长区段的激光能量，当ToF传感器遭误用或故障等情形发生时，可能会对人的视力造成无法挽回的损害。

为解决上述问题，产学界不乏投入长波长技术的先例，不过受限于既有材料在长波长频段的光电转换效能低下，难以将可用光谱推进至1μm以上。从代表光电转换率的量子效率(Quantum Efficiency，QE)指标来看，一般基于硅工艺的3D传感器在940nm处QE约为30％，然而当波长进入1μm的区段后，QE便急剧下探至趋近于0％。

因此，目前需要一种量子效率衰减较低且避免对视力造成损害的ToF传感器。

发明内容

本发明提供了一种超宽频ToF传感器，能够避免对视力造成损害且量子效率衰减较低。

为了解决上述技术问题，本申请提供如下技术方案：

一种超宽频ToF传感器，包括处理单元、驱动单元、发射单元、截止单元；还包括锗硅传感器；

处理单元分别与驱动单元和锗硅传感器信号连接，处理单元用于根据预设的激光发射数据向驱动单元发送驱动信号；

驱动单元与发射单元信号连接，驱动单元用于在接收到驱动信号后，驱动发射单元发射激光；发射单元发射激光的波长范围为850-1550nm；

截止单元用于对反射的激光进行滤波；

锗硅传感器用于采集滤波后的激光，生成激光接收数据；

处理单元还用于根据激光发射数据和激光接收数据计算被测目标的距离；

其中，锗硅传感器采集激光的波长范围为850nm-1550nm。

基础方案原理及有益效果如下：

本方案中，采用锗硅(GeSi)作为光吸收材料，并使之整合在芯片上，形成锗硅传感器，能突破长久以来存在于物理和工程上的障碍，使用锗硅传感器在940nm处QE显着提高至70％，而在1550nm处则可维持在50％。其工作波长可以在远红外1050nm之后，能够减少激光对人体的危害，更能降低视网膜因吸收短波长激光而受损的风险。

其发射和接收频段可在850-1550nm全频段.可以在户外减少环境光线对其模组的干扰，尤其是1250nm以后的频段，能提升抗阳光干扰的能力，在户外及室内达到一致的使用体验。

进一步，所述锗硅传感器包括基底，基底上设置有锗硅半导体层，锗硅半导体层上设置有若干晶体管。

进一步，锗硅传感器还包括微距镜，微距镜固定在晶体管上方。

进一步，晶体管包括放大器晶体管、列线晶体管和复位晶体管。