用于采集处理激光信号的焦平面芯片、像素单元及阵列制造技术

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，本发明专利技术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。

Focal plane chip, pixel unit and array for collecting and processing laser signals

In order to solve the existing detection system for laser radar measurement is not accurate enough, scanning speed and low spatial resolution image, the invention provides a laser signal acquisition and processing of the focal plane, and pixel array for chip. The pixel unit comprises a photoelectric diode and photodiode are connected and integrated to one extreme negative sampling / processing circuit; each unit pixel pixel unit in the array corresponds to a readout circuit, complete the work, each pixel unit and data conversion, relative to the traditional single point detection methods, greatly improves the scanning speed speed and distance measurement system; spatial field of each photodiode pixel array through the lens corresponding to different angle, high spatial resolution image.

【技术实现步骤摘要】
用于采集处理激光信号的焦平面芯片、像素单元及阵列
本专利技术属于激光探测
，具体涉及一种用于采集处理激光信号的焦平面芯片、像素单元和像素单元阵列。
技术介绍
测速测距相干激光雷达是激光雷达技术、相干探测技术、信号处理技术的综合应用之一，广泛应用在航空航天、目标监控、风场测量等诸多领域，在军事和民用领域都有着广阔的应用前景。然而，在用激光雷达对运动物体尤其是行驶中的车辆进行测速测距时，因路面行驶车辆多，若同时或分时发射激光信号来探测目标距离及速度，车辆之间存在很强的干扰性，容易造成测量不够精准的问题。另外，传统的车载激光雷达探测器多数采用单点测试方式，其需要配置机械扫描装置，扫描速度缓慢，图像空间分辨率低。为了提高扫描速度需要选用焦平面芯片，但是由于现有焦平面芯片的封装工艺绝大多数是将探测器阵列与读出电路阵列分离为两层，将探测器阵列置于芯片底层，其上一层为读出电路的A/D转换器及放大电路，二极管在接收光信号时先要透过二极管上层的读出电路的线路层，由于光投射到线路层时容易发生光反射造成光损失，减少了二极管的受光量。
技术实现思路
基于以上背景，为解决现有激光雷达测速测距系统测量不够精准本文档来自技高网...

【技术保护点】
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...

【技术特征摘要】
1.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。2.用于采集激光信号的像素单元阵列，其特征在于：包括多个权利要求1所述的像素单元；所有像素单元相互独立设置并且对应不同的空间视场角。3.根据权利要求2所述的用于采集激光信号的像素单元阵列，其特征在于：所有像素单元集成在衬底上；所述衬底的底部设置有由多个菲涅尔透镜构成的微透镜阵列；每个菲涅尔透镜对应一个像素单元，用于透射回波信号光并使回波信号光汇聚到对应像素单元的光电二极管上。4.用于采集和处理激光信号的焦平面芯片，包括衬底以及集成在衬底上的像素单元阵列、互连金属、金属布线层、信号处理电路、时序控制电路和用于生成行选信号的行选模块；其特征在于：像素单元阵列通过互连金属与金属布线层相连，金属布线层通过数据列线与信号处理电路相连；像素单元阵列由多个独立的、对应不同的空间视场角的像素单元构成，每个像素单元均包括设置在衬底上的光电二极管和用于将光电二极管输出的电流信号转换为电压信号并进行滤波处理的采样/处理电路；信号处理电路包括模数转换模块和数据输出模块；模数转换模块的输入端与采样/处理电路的输出端相连，模数转换模块的输出端与数据输出模块的输入端相连；数据输出模块包括用于生成列选信号的列选模块；模数转换模块用于将采样/...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷述宇，
申请(专利权)人：西安飞芯电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61