用于扩展的动态范围的组合光电检测器阵列制造技术

本公开涉及改进LIDAR系统的动态范围的方法和系统。示例系统100包括单片集成在共享衬底102上的多个单光子光电检测器110和至少一个附加的光电检测器120。多个单光子光电检测器110和至少一个附加的光电检测器120被配置为检测来自共享视场的光。系统还包括被配置为执行操作的控制器150。操作包括：从多个单光子光电检测器110和至少一个附加的光电检测器120接收相应的光电检测器信号；从以下至少两个中选择光电检测器信号：两个接收的光电检测器信号和通过组合两个接收的光电检测器信号形成的组合光电检测器信号；以及基于所选择的光电检测器信号来确定视场中的光的强度。实施例涉及具有不同的相应光敏性、频谱响应性和/或动态范围属性的不同的光电检测器(例如，硅光电倍增管SiPM和线性模式雪崩光电二极管LmAPD)的组合。这种检测器组合可以在高光水平下提供弱光检测以及高动态范围(例如，具有回射、近范围物体的场景等)。示例实施例包括以单片方式集成的雪崩二极管APD和SiPM的组合。作为示例实施例，可以使用一个或两个附加的光刻掩模制造步骤在与SiPM检测器阵列相同的衬底上制造APD设备。在弱光情况下，逻辑单元130可以选择SiPM信号代表实际光强度，并且忽略有噪声的或非线性的APD信号。在强光情况下，逻辑单元130可以选择APD信号代表实际光强度，并且忽略饱和的SiPM信号。在其他光水平情况下，来自APD和SiPM的相应信号可以以不同的比例混合或加权，以提供相对于检测到的光子的基本线性的信号强度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于扩展的动态范围的组合光电检测器阵列相关申请的交叉引用本申请要求2017年9月25日提交的第15/714,435号美国非临时申请的权益。
技术介绍
除非本文另有说明，否则本部分中描述的材料不是本申请中权利要求的现有技术，并且不会由于包括在本部分中而被认为是现有技术。光检测和测距(LIDAR)设备可以估计给定环境中到物体的距离。例如，LIDAR系统的发射器子系统可以发射近红外光脉冲，其可以与系统的环境中的物体相互作用。光脉冲的至少一部分可以被重定向回LIDAR(例如，由于反射或散射)，并且被接收器子系统检测到。传统的接收器子系统可以包括多个检测器和对应的控制器，该控制器被配置为确定有高时间分辨率(例如，约400ps)的相应光脉冲的到达时间。LIDAR系统与给定物体之间的距离可以基于与给定物体相互作用的对应的光脉冲的飞行时间来确定。
技术实现思路
本公开涉及改进LIDAR系统的动态范围的方法和系统。例如，LIDAR系统的接收器子系统可以利用来自不同类型的光电检测器的输入，以便提供更高动态范围LIDAR成像能力。<br>在第一方面，提本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种系统，包括：/n衬底；/n耦合到所述衬底的多个单光子光电检测器，其中单光子光电检测器被布置为检测来自视场的光；/n耦合到所述衬底的至少一个附加的光电检测器，其中所述至少一个附加的光电检测器不同于单光子光电检测器，其中所述至少一个附加的光电检测器被布置为检测来自视场的光；以及/n控制器，被配置为运行程序指令以执行操作，所述操作包括：/n从所述多个单光子光电检测器接收第一光电检测器信号，其中第一光电检测器信号指示由单光子光电检测器检测到的来自视场的光；/n从所述至少一个附加的光电检测器接收第二光电检测器信号，其中第二光电检测器信号指示由所述至少一个附加的光电检测器检测到的来自视场的光；/n...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170925 US 15/714,4351.一种系统，包括：
衬底；
耦合到所述衬底的多个单光子光电检测器，其中单光子光电检测器被布置为检测来自视场的光；
耦合到所述衬底的至少一个附加的光电检测器，其中所述至少一个附加的光电检测器不同于单光子光电检测器，其中所述至少一个附加的光电检测器被布置为检测来自视场的光；以及
控制器，被配置为运行程序指令以执行操作，所述操作包括：
从所述多个单光子光电检测器接收第一光电检测器信号，其中第一光电检测器信号指示由单光子光电检测器检测到的来自视场的光；
从所述至少一个附加的光电检测器接收第二光电检测器信号，其中第二光电检测器信号指示由所述至少一个附加的光电检测器检测到的来自视场的光；
从以下至少两个中选择光电检测器信号：第一光电检测器信号、第二光电检测器信号、以及通过组合第一光电检测器信号和第二光电检测器信号形成的组合光电检测器信号；以及
基于所选择的光电检测器信号确定视场中的光的强度。


2.根据权利要求1所述的系统，其中，选择所述光电检测器信号包括：
将第一光电检测器信号与第一阈值进行比较；以及
响应于第一光电检测器信号小于第一阈值的确定，选择第一光电检测器信号作为所选择的光电检测器信号。


3.根据权利要求1所述的系统，其中，选择所述光电检测器信号包括：
将第二光电检测器信号与第二阈值进行比较；以及
响应于第二光电检测器信号大于第二阈值的确定，选择第二光电检测器信号作为所选择的光电检测器信号。


4.根据权利要求1所述的系统，其中，选择所述光电检测器信号包括：
将第一光电检测器信号与第一阈值进行比较；
将第二光电检测器信号与第二阈值进行比较；以及
响应于第一光电检测器信号大于第一阈值并且第二光电检测器信号小于第二阈值，组合第一光电检测器信号和第二光电检测器信号并且选择组合光电检测器信号作为所选择的光电检测器信号。


5.根据权利要求4的系统，其中，组合第一光电检测器信号和第二光电检测器信号包括：
调节第一光电检测器信号，其中调节第一光电检测器信号包括将第一光电检测器信号乘以高动态范围分布的第一值；
调节第二光电检测器信号，其中调节第二光电检测器信号包括将第二光电检测器信号乘以高动态范围分布的第二值；以及
对调节后的第一光电检测器信号和第二光电检测器信号求和。


6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述高动态范围分布包括查找表，其中查找表包括0.0和1.0之间的值。


7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述多个单光子光电检测器包括硅光电倍增管SiPM检测器，其中所述至少一个附加的光电检测器包括以下各项中的至少一个：雪崩光电二极管APD检测器或PIN光电二极管检测器。


8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述衬底包括第一表面，其中所述多个单光子光电检测器和所述至少一个附加的光电检测器耦合到所述第一表面。


9.根据权利要求1所述的系统，其中，所述多个单光子光电检测器耦合到所述至少一个附加的光电检测器的上表面，以便形成堆叠的光电检测器布置。


10.根据权利要求1所述的系统，其中，所述衬底包括沿着主平面的第一表面，其中所述多个单光子光电检测器...

【专利技术属性】
技术研发人员：C奥纳尔，B加森德，Py德罗兹，
申请(专利权)人：伟摩有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US