[发明专利]用于采集处理激光信号的焦平面芯片、像素单元及阵列

摘要

为解决现有激光雷达测速测距系统测量不够精准、扫描速度缓慢、图像空间分辨率低问题，本发明提供了一种用于采集处理激光信号的焦平面芯片、像素单元及阵列。像素单元包括光电二极管和与光电二极管负极端相连并集成于一体的采样/处理电路；像素单元阵列中的每个像素单元均对应有完整的读出电路，工作时，每个像素单元同时进行数据转化，相对于传统单点探测的方式，极大地提高了测速测距系统的扫描速度；像素单元阵列的每个光电二极管经过镜头对应不同的空间视场角，图像空间分辨率高。

主权项

用于采集激光信号的像素单元，其特征在于：包括光电二极管和与光电二极管负极端相连并集成于一体的采样/处理电路；所述采样/处理电路包括开关S1、S2、电容C3、电流‑电压转换电路和带通滤波电路；开关S1的一端与光电二极管的负极端相连，开关S1的另一端与电容C3的一端相连，电容C3的另一端与电流‑电压转换电路的输入端相连，电流‑电压转换电路的输出端与带通滤波电路的输入端相连，带通滤波电路的输出作为采样/处理电路的输出；开关S2并联在电容C3的两端；电流‑电压转换电路由运算放大器Opamp1及阻容器件C1、C2、R1、R2构成；电阻R1和电容C1并联设置，其一端均同时与运算放大器Opamp1的反向输入端以及电容C3相连，另一端均与运算放大器Opamp1的输出端相连；电阻R2和电容C2并联设置，其一端均与运算放大器Opamp1的同向输入端相连，另一端均接地；带通滤波电路由运算放大器Opamp2，阻容器件R3、R4、R5、R6、R7及C4、C5构成；电阻R3的一端与运算放大器Opamp1的输出端相连，电阻R3的另一端通过电容C5接运算放大器Opamp2的同向输入端，电阻R4的一端接地，电阻R4的另一端接电容C5和运算放大器Opamp2同向输入端之间的节点，电阻R5的一端接地，电阻R5的另一端分别接电阻R6的一端和运算放大器Opamp2的反向输入端，电阻R6的另一端通过电阻R7接电阻R3和电容C5之间的节点，电容C4的一端接电容C5和R3之间的节点，电容C4的另一端接地；或者所述采样/处理电路包括开关S1、S2、高通滤波电路、电流‑电压转换电路和低通滤波电路；开关S1的一端与光电二极管的负极端相连，开关S1的另一端与高通滤波电路的输入端相连，高通滤波电路的输出端与电流‑电压转换电路的输入端相连，电流‑电压转换电路的输出端与低通滤波电路的输入端相连，低通滤波电路的输出作为采样‑处理电路的输出；高通滤波电路由运算放大器Opamp1及阻容器件C1、C2、R1、R2、R3、R4构成；电容C1的一端接开关S1，电容C1的另一端接电容C2的一端，电容C2的另一端接运算放大器Opamp1的同向输入端，电容C1的两端并联有所述开关S2；电阻R1的一端接地，电阻R1的另一端同时接电阻R3的一端和运算放大器Opamp1的反向输入端，电阻R3的另一端同时接电阻R2的一端和运算放大器Opamp1的输出端，电阻R2的另一端接电容C1和C2之间的节点，电阻R4的一端接电容C2和运算放大器Opamp1的同向输入端之间的节点，电阻R4的另一端接地；电流‑电压转换电路由运算放大器Opamp2及阻容器件C3、C4、R5、R6构成；电阻R5和电容C3并联设置，其一端均与运算放大器Opamp2的反向输入端相连，另一端均与运算放大器Opamp2的输出端相连；电阻R6和电容C4并联设置，其一端均与运算放大器Opamp2的同向输入端相连，另一端均接地；运算放大器Opamp2的反向输入端还与运算放大器Opamp1的输出端相连；低通滤波电路由运算放大器Opamp3及阻容器件C5、C6、R7、R8、R9、R10构成；电阻R7的一端接电流‑电压转换电路中运算放大器Opamp2的输出端，电阻R7的另一端通过电阻R9接运算放大器Opamp3的同向输入端，电阻R8的一端接地，电阻R8的另一端同时接电阻R10的一端和运算放大器Opamp3的反向输入端，电阻R10的另一端同时接运算放大器Opamp3的输出端和电容C5的一端，电容C5的另一端接电阻R7和电阻R9之间的节点，电容C6的一端接电阻R9和运算放大器Opamp3的同向输入端之间的节点，电容C6的另一端接地。