检测器制造技术

一种用于确定从场景反射的脉冲激光光点的位置的检测器，该检测器包括：CCD传感器，用于对包括以行(R1、R2、R3)和列(C1、C2、C3)排列的像素的阵列的场景进行成像；串行读取寄存器排列(未示出)；以及电荷传递电极，能够在至少两个邻近像素中传递信号到表示邻近像素中的至少一者的行位置和邻近像素中的至少另一者的列位置的读取寄存器排列位置。电荷传递电极为两相，但是三相或更多相排列也是可以的。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】检测器
本专利技术涉及用于确定从场景反射的脉冲激光光点的位置的检测器。
技术介绍
具有能够对场景成像及对场景内反射的脉冲红外激光光点定位的需求。一旦定位，就需要测量激光脉冲的时序间距。典型的脉冲宽度可以是几微秒或其小部分，以及脉冲之间的间距的范围从几毫秒至几秒。使用安排作为四象限检测器的硅光电二极管设备的检测器已经被使用，但是该检测器仅提供了原始位置信息。已经提议(US6288383)使用帧传递类型的CCD图像传感器，但是缺陷是如果脉冲在帧传递周期期间入射到CCD传感器上，则将导致不正确的光点位置。这个缺陷可以在采用以下方法的设备中避免：使用以相同的光点的图像照明的两个分开的CCD传感器获得位置和时序信息，例如，利用分束器(WO2011/055117)，电荷传递方向相互正交，但是这种设备更难制造。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方面，提供了用于确定从场景反射的脉冲激光光点的位置的检测器，该检测器包括：CCD传感器，用于对包括以行和列排列的像素的阵列的场景进行成像；串行读取寄存器排列；以及电荷传递电极，能够以邻近像素对的形式传递信号电荷分组读取寄存器排列位置，该位置表示像素对中各个像素的行位置及像素对中各个其他像素的列位置。所述激光输出通常是红外线，但是诸如可见范围的其他波长可以适合于一些应用。在一个实施方式中，脉冲光点的定位位置能够使用单层传感器来确定。在另一实施方式中，检测器包括双层检测器，但是这是更加复杂的结构并因而可能有较小的益处。从其获取行位置的所述像素对中的像素与从其获取列位置的像素对中的像素可以被排列在所述阵列的不同行中。类似地，从其获取列位置的所述像素对中的像素与从其获取行位置的像素对中的像素可以被排列在所述阵列的不同列中。行和列信息能够接着沿着行和列按步骤被计时，行和列信号电荷分组交替地呈现在行和列的交叉处的电极。可替换地，从其获取行和列位置的所述像素对中的像素可以被排列在相互相同的行。从其获取行和列位置的像素可以相互沿着阵列的行和列交替。可以具有三相电荷传递电极，从其获得行和列信息的像素之间的区域在行和列方向具有对应于相位中的两个相位的电极。包含具有反转的第二和第三相位的两个序列的相应的计时电压循环接着使信号电荷分组能够同时在正交方向移动，并且行和列信号电荷分组彼此保持独立。根据本专利技术的第二方面，排列包括检测器系统，该检测器系统包括任何前述权利要求所述的检测器和用于产生激光光点的激光源。附图说明实施本专利技术的方法将参照附图通过示例的方式进行更加详细的描述，其中：图1是根据本专利技术的单层检测器的第一实施方式的示意性平面视图；图2是用于第一实施方式的时钟序列；图3更加详细地显示了用于第一实施方式的时钟序列；图4显示了在图3中指出的时间间隔T1-T9的CCD传感器的行和列方向的电势分布；图5是根据本专利技术的单层传感器的第二实施方式的示意性平面视图；图6是用于第二实施方式的时钟序列；图7a至图7g显示了本专利技术第二实施方式中信号电荷分组的运动；图8详细地显示了用于第二实施方式的时钟序列；图9显示了在图8中指出的时间间隔T1-T7的CCD传感器的行和列方向的电势分布；图10示意性示出了根据本专利技术的排列。具体实施方式在一个实施方式中，检测器被用于检测从场景反射的脉冲激光光点的位置和时序间距，该激光光点在检测器上成像，该检测器排列为在激光波长处是感光的。场景还可以由其他源进行照明，例如，日光、另一人工源或月光。任何来自除了脉冲激光的源的对场景的背景照明将由于与背景相关联的随机噪声(光子散粒噪声)而降低激光脉冲的信噪比。这种降级通过在检测器前面使用窄带光学带通滤波器而被最小化，该滤波器被调成仅通过(pass)激光波长。检测器包括CCD，该CCD具有以行和列排列的像素阵列。来自脉冲光点的信号电荷在CCD的至少两个邻接的像素中收集，例如，因为在CCD处光点的大小与像素尺寸相对照。利用CCD中电荷传递电极和离子植入屏障(barrier)的特定排列及特定时钟序列，一些来自光点的电荷信号作为行方向中的信号电荷分组进行传递，以及一些来自相同光点的电荷信号作为列方向中信号电荷分组独立被传递。读取寄存器排列包括沿着阵列的相邻边的两个独立读取寄存器接收信号电荷分组并将其记录(clock)至以传统方式进行检测的输出电路。为了确保来自脉冲光点的信号电荷在至少两个邻接像素中被收集，光学系统可以被排列为在检测器上产生光点的聚焦图像，也就是，通过将图像聚焦在检测器的光响应区域前面或后面。在可替换的方式中，由于在收集之前未用尽的硅中电荷的扩散，势阱中点扩散函数被排列为接近像素中心距。在所有电极下面的未用尽的硅的厚度取决于可以被选择以给出所需的点扩散函数的电阻率(掺杂等级)、整个硅的厚度及其偏置电势。当然，在未用尽区域中直接出现在电极下的将是很少的扩散或者没有扩散。可以被用于实施这个概念的CCD架构的第一示例在图1中示出。仅显示了三行R1、R2、R3和三列C1、C2、C3，但是实际上阵列通常为几十或几百行乘以几十或几百行(例如，256乘以256)。行和列的计时为两相。因而，行像素R1P1由两个多晶硅电极和及与其相关联的离子植入屏障b1和b2一起组成，该屏障b1和b2包括两相CCD元素。该像素通过与相关联的屏障b3、与行R1与R2之间的相关联的屏障b4以及通过两个隔离区域，在正交方向中被隔离。在列C2、C3之间的隔离区域中的一者被指定为ST。屏障b1在多晶硅电极的下面，以及屏障b2和b3在多晶硅电极的下面。列像素C1P1由两个多晶硅电极和及与其相关联的离子植入屏障b4和b3一起组成，该屏障b4和b3包括两相CCD元素。该像素通过与相关联的屏障b2、与列C1与C2之间的相关联的屏障b1以及通过两个隔离区域ST，在正交方向中被隔离。屏障b4在多晶硅电极的下面。因而，行像素R1P1和列像素C1P1共享公共多晶硅电极以及公共离子植入屏障b2、b3。电荷在行像素的电极及列像素的下被收集。电极在邻近行之间，以及电极类似地在邻近列之间。因而电荷可以同时在和电极下被收集，并且通过公共电极以交替时间独立地计时，允许行和列二者的计时以同时进行而相互没有相位偏置。读取寄存器排列包括沿着底部和右手边(如图1所示)的两个独立的读取寄存器REG1、REG2，REG1和REG2将信号电荷分组记录至输出电路OP1、OP2。现在将对计时序列进行概述。参照图1和图2，考虑了照明行像素R1P1和列像素C1P1的多晶硅电极和激光光点。在大多数操作周期期间，电极和处于高的正电势(通常+10V)，如图2所示，以及为低电势(通常0V)。由激光光点光生的电荷将在高电极下的势阱中被收集。在下产生的在隔离区域中的电荷将发生外侧偏移以在临界的或下被收集。在或为低电势和为高电势的其他时间，在低电极下产生的电荷将移动至还将直接收集电荷的邻近。当在CCD中以正常方式的电荷传递变为低电势时，该信号电荷分组接着将立即被传递至传递序列中的下一个。高电势的和电极将如以前一样收集电荷。信号因此在计时序列中的所有时间在像素的水平和垂直传递部分中产生。计时序列如图2所示，图2示出了用于具有少数行或列的设备的示例性计时方案。和代表时钟脉冲，该时钟脉冲应用于沿着阵列的两个正交边的读取寄存器。和被显示为两相。在图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于确定从场景反射的脉冲激光光点的位置的检测器，该检测器包括：CCD传感器，用于对包括以行和列配置的像素的阵列的场景进行成像；串行读取寄存器排列；以及电荷传递电极，能够以邻近像素对的形式传递信号电荷分组以读取寄存器排列位置，该位置表示像素对中各个像素的行位置及像素对中各个其他像素的列位置。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.12.01 GB 1120801.41.一种用于确定从场景反射的脉冲激光光点的位置的检测器，该检测器包括：CCD传感器，用于对包括以行和列配置的像素的阵列的场景进行成像；串行读取寄存器排列；以及电荷传递电极，能够将来自邻近像素对的信号电荷分组传递到读取寄存器排列位置，该位置表示像素对中各个像素的行位置及像素对中各个其他像素的列位置，其中所述电荷传递电极被配置为将每一对邻近信号电荷分组中的一者沿着所述阵列的行方向传递至所述读取寄存器排列，并在同一时间沿着所述阵列的列方向传递另一者，但二者之间相位偏移。2.根据权利要求1所述的检测器，其中在行和列方向中的传递路径具有配置为以不同的时间储存信号电荷分组的交叉的电荷存储位置，该电荷存储位置表示行位置和列位置二者。3.根据权利要求1或2所述的检测器，其中所述读取寄存器排列包括沿着所述阵列的邻近边的读取寄存器。4.根据权利要求1或2所述的检测器，包括控制装置，被配置为用于在没有分隔的整合周期的情况下连续读取所述CCD。5.根据权利要求1或2所述的检测器，其中从其获取行位置的所述像素对中的像素与从其获取列位置的像素对中的像素被配置在所述阵列的不同行中。6.根据权利要求5所述的检测器，其中产生像素行位置的所述阵列的行与包含从其获得列位置的像素的所述阵列的列在具有电荷传递电极的区域交叉，所述电荷传递电极能够在行和列方向传递信号电荷分组。7.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·T·贝尔，K·A·D·哈德菲尔德，
申请(专利权)人：E二V技术英国有限公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB