[发明专利]基于单光子雪崩二极管的范围检测装置

说明书

本公开的实施例涉及基于单光子雪崩二极管的范围检测装置。其包括：单光子雪崩二极管参考阵列，被配置成用于经由内部耦合路径接收来自照明源的光；单光子雪崩二极管返回阵列，被配置成用于经由外部自由空间路径接收来自该照明源的光；校准脉冲发生器，被配置成用于生成校准信号脉冲；读出电路系统，被配置成用于接收：该参考阵列经由参考信号路径的输出；该返回阵列经由返回信号路径的输出；以及该校准脉冲发生器经由校准信号路径的输出，该校准信号路径包括基本上遵循该参考信号路径的第一信号路径，其中该读出电路系统被配置成用于基于该校准脉冲发生器经由该校准信号路径的该输出来确定该参考信号路径与该返回信号路径之间的延迟差值。

本申请是申请日为2017年6月27日、申请号为201710535790.7、发明名称为“基于单光子雪崩二极管的范围检测装置”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

一些实施例涉及一种装置，并且具体地而非排他性地涉及一种具有光敏器件阵列的装置。

技术背景

单光子雪崩二极管(SPAD)飞行时间(ToF)传感器通常包括单光子雪崩二极管阵列和垂直腔面发射激光器(VCSEL)形式的照明源。由驱动器电路为垂直空腔表面发射激光器提供电流，该驱动器电路通常被配置为能够控制经过激光器的电流，以便产生脉冲或其他波形输出。

典型SPAD传感器的物理布局是有待解决的复杂问题。需要在区域之上在各个位置处在基板上定位各部件并且以适当的方式对这些部件进行耦合，以尝试对一组测量参数(如性能相关的参数)进行优化。然而，由于许多原因，这些安排和配置对于测量参数而言可能不是最佳的，如由于某些其他约束问题，它们通常会导致器件成本或输出质量的显著劣化。

常规安排和配置通常尝试对SPAD传感器的布局进行优化，其方式使得参考阵列与读出电路系统以及返回阵列与读出电路系统之间的耦合或路径是相同的，以便防止或显着地减小由参考信号路径和返回信号路径生成的信号之间的任何时间性差异。然而，这种安排在布局利用率方面产生非最佳的安排，并且经常产生无法使用显著区域的安排。

发明内容

根据第一方面，提供了一种装置，该装置包括：单光子雪崩二极管参考阵列，该单光子雪崩二极管参考阵列被配置成用于经由内部耦合路径接收来自照明源的光；单光子雪崩二极管返回阵列，该单光子雪崩二极管返回阵列被配置成用于经由外部自由空间路径接收来自该照明源的光；校准脉冲发生器，该校准脉冲发生器被配置成用于生成校准信号脉冲；以及

读出电路系统，该读出电路系统被配置成用于接收：该参考阵列经由参考信号路径的输出；该返回阵列经由返回信号路径的输出；以及该校准脉冲发生器经由校准信号路径的输出，该校准信号路径包括基本上遵循该参考信号路径的第一信号路径，其中，该读出电路系统被配置成用于基于该校准脉冲发生器经由该校准信号路径的该输出来确定该参考信号路径与该返回信号路径之间的延迟差值。

该第一信号路径可以被安排成经由该参考阵列从该校准脉冲发生器到该读出电路系统，该校准信号路径可以进一步包括耦合至该读出电路系统的第二信号路径，并且被配置成用于确定该延迟差的该读出电路系统可以进一步被配置成用于：经由该第一信号路径接收该校准信号脉冲；经由该第二信号路径接收该校准信号脉冲；确定经由该第一信号路径和该第二信号路径接收到的这些校准脉冲之间的时间性差异；以及将该延迟差值确定为该时间性差异的一半。

该校准脉冲发生器可以被配置成用于生成经调制的延迟信号，其中，该经调制的延迟信号具有大于该读出电路系统的量化步长的动态范围。

该读出电路系统可以被配置成为用于通过应用该延迟差值来补偿该参考信号路径与该返回信号路径之间的任何差异。

该读出电路系统可以被配置成用于通过将该返回阵列的该输出延迟该延迟差值来补偿该参考信号路径和该返回信号路径之间的任何差异。