一种主动淬灭和复位电路及探测系统技术方案

本申请提供了一种主动淬灭和复位电路，其特征在于，包括：单光子雪崩二极管，用于接收光信号并产生雪崩电流；初始化模块，用于初始化单光子雪崩二极管；复位模块，用于复位单光子雪崩二极管；钳位模块，用于钳位单光子雪崩二极管；阈值检测单元，用于检测单光子雪崩二极管的阴极电压，并将检测后的信号反馈至复位模块，用于控制复位模块的开启。本申请的有益效果是：通过设置阈值检测单元，调节复位模块的复位时间，使得SPAD可以快速淬灭和复位，当阈值检测模块检测到电压降低到阈值之下时，控制复位模块进行复位，这样该淬灭和复位是可以自适应的进行调节。适应的进行调节。适应的进行调节。

【技术实现步骤摘要】
一种主动淬灭和复位电路及探测系统


[0001]本申请涉及主动淬灭和复位电路领域，特别涉及一种主动淬灭和复位电路及探测系统。

技术介绍

[0002]飞行时间测距法(Time of flight，TOF)，其原理是通过给目标物连续发送光脉冲，然后用传感器接收从物体返回的光，通过探测光脉冲的飞行(往返)时间来得到目标物距离。
[0003]而直接飞行时间探测(Direct Time of flight，DTOF)作为TOF的一种，DTOF技术通过计算光脉冲的发射和接收时间，直接获得目标距离，具有原理简单，信噪比好、灵敏度高、精确度高等优点，受到了越来越广泛的关注。
[0004]一般地，在一些DTOF测距应用中，可以使用包括单光子检测器(例如单光子)在内的光电探测器阵列来执行反射辐射的感测雪崩二极管(Single Photon Avalanche Diode，SPAD)阵列。一个或多个光电探测器可以限定阵列的探测器像素。SPAD阵列可以在可能需要高灵敏度和定时分辨率的成像应用中用作固态光电探测器。SPAD基于半导体结(例如，p-n结)，例如，当通过或响应于具有期望脉冲宽度的选通信号而被偏置到其击穿区域之外时，该半导体结可以检测入射光子。高的反向偏置电压会产生足够大小的电场，从而使引入器件耗尽层的单个电荷载流子可以通过碰撞电离引起自持雪崩。可以通过淬火电路主动(例如，通过降低晶体管偏置电压)或被动地(例如，通过使用串联电阻两端的压降)对雪崩进行淬火，以使设备“复位”以进一步检测光子。这种单光子检测操作模式通常称为“盖革模式”。一般的淬灭电路中淬火和复位没有自适应的功能，针对SPAD阵列的淬火和复位需要等待一段时间之后才能进行复位，这对于测距的速度有所限制。

技术实现思路

[0005]本申请的目的在于，针对上述现有技术中的不足，提供一种主动淬灭和复位电路及探测系统，以解决现有的主动淬灭和复位电路恢复时间过长的问题。
[0006]为实现上述目的，本申请实施例采用的技术方案如下：
[0007]第一方面，本申请实施例提供了一种一种主动淬灭和复位电路，其特征在于，包括：单光子雪崩二极管，用于接收光信号并产生雪崩电流；初始化模块，用于初始化单光子雪崩二极管；复位模块，用于复位单光子雪崩二极管；钳位模块，用于钳位单光子雪崩二极管；阈值检测单元，用于检测单光子雪崩二极管的阴极电压，并将检测后的信号反馈至复位模块，用于控制复位模块的开启。
[0008]可选地，还包括：选择模块，用于控制单光子雪崩二极管的开启。
[0009]可选地，复位模块与钳位模块分别连接不同的电源。阈值检测单元的阈值可调。
[0010]可选地，初始化模块与复位模块连接相同的电源。
[0011]第二方面，本申请实施例提供了一种探测系统，其特征在于，包括：像素模块和外
围电路，像素模块由至少一个像素组成，外围电路用于读取像素模块中的信号，像素包括：单光子雪崩二极管，用于接收光信号并产生雪崩电流；初始化模块，用于初始化单光子雪崩二极管；复位模块，用于复位单光子雪崩二极管；钳位模块，用于钳位单光子雪崩二极管；阈值检测单元，用于检测单光子雪崩二极管的阴极电压，并将检测后的信号反馈至复位模块，用于控制复位模块的开启。
[0012]可选地，像素还包括：选择模块，用于控制所述单光子雪崩二极管的开启。
[0013]可选地，复位模块与所述钳位模块分别连接不同的电源。
[0014]可选地，阈值检测单元的阈值可调。
[0015]可选地，所述初始化模块与所述复位模块连接相同的电源。
[0016]本申请的有益效果是：通过设置阈值检测单元，调节复位模块的复位时间，使得SPAD可以快速淬灭和复位，当阈值检测模块检测到电压降低到阈值之下时，控制复位模块进行复位，这样该淬灭和复位是可以自适应的进行调节。且本申请提供的主动淬灭和复位电路还可以选择性的控制SPAD的开启，故在阵列中，当某些像素不需要工作时，可以控制该像素关断，降低了图像传感器的功耗。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0018]图1为本申请实施例提供的图像传感器的结构图；
[0019]图2为本申请实施例提供的一种主动淬灭和复位电路的结构图；
[0020]图3为本申请实施例提供的又一主动淬灭和复位电路的结构图；
[0021]图4为本申请实施例提供的一种主动淬灭和复位电路的电路图；
[0022]图5为本申请实施例提供的一种主动淬灭和复位电路的工作流程图；
[0023]图6为本申请实施例提供的一种主动淬灭和复位电路的时序图；
[0024]图7为本申请实施例提供的又一种主动淬灭和复位电路的电路图。
具体实施方式
[0025]为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[0026]因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0027]应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
[0028]如图1所示，一般地，图像传感器100包括像素区域，即像素部101和外围电路，包括像素驱动部102和像素读出部103，像素部101包括以阵列排布的像素单元，该像素部101用于接收光信号并生成光生电信号，像素驱动部102用于驱动像素部101读取该光生电信号，该光生电信号最终被读出至像素读出部103，像素读出部103对接收到的光生电信号进行处理。
[0029]示例性地，该像素部可以包括由SPAD器件构成的阵列，即每个SPAD构成一个像素单元，阵列排布的SPAD则构成该像素部。该像素单元由如图2所示的结构组成。
[0030]下面，结合图2详细说明本申请提供的像素的结构。如图2所示，本申请提供的主动淬灭和复位电路包括：初始化模块201，复位模块202，钳位模块203，阈值检测单元204，和单光子雪崩二极管205。
[0031]在该电路中，初始化模块201在上电后对单光子雪崩二极管205进行初始化，即使得该单光子雪崩二极管205处于可以检测光子的状态，其阴极电压为该单光子雪崩二极管205的击穿电压Vbr和施加在其本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种主动淬灭和复位电路，其特征在于，包括：单光子雪崩二极管，用于接收光信号并产生雪崩电流；初始化模块，用于初始化所述单光子雪崩二极管；复位模块，用于复位所述单光子雪崩二极管；钳位模块，用于钳位所述单光子雪崩二极管；阈值检测单元，用于检测所述单光子雪崩二极管的阴极电压，并将检测后的信号反馈至所述复位模块，用于控制所述复位模块的开启和关断。2.如权利要求1所述的主动淬灭和复位电路，其特征在于，还包括：选择模块，用于控制所述单光子雪崩二极管的开启和关断。3.如权利要求2所述主动淬灭和复位电路，其特征在于，所述复位模块与所述钳位模块分别连接不同的电源。4.如权利要求3所述主动淬灭和复位电路，其特征在于，所述阈值检测单元的阈值可调。5.如权利要求4所述的主动淬灭和复位电路，其特征在于，所述初始化模块与所述复位模块连接相同的电源。6.一种探测系统，其特征在于，包括：...

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