单光子图像传感器像素控制电路系统技术方案

本公开提供了一种单光子图像传感器像素控制电路系统，可以应用于单光子成像技术领域。该电路系统包括：单光子雪崩二极管、被动淬灭支路、反相器、主动淬灭支路、缓冲器、计数器电路和单稳态电路。入射光子进入单光子雪崩二极管感光区触发雪崩后，单光子雪崩二极管的阻抗下降，阴极产生一个下降沿脉冲信号后单光子雪崩二极管处于恢复状态。该下降沿脉冲信号经过反相器转变为上升沿脉冲信号，通过缓冲器传输到计数器电路，计数器电路接收到经单稳态电路转化得到的像素内门控信号后，对该上升沿脉冲信号采样计数。本公开提供的像素控制电路系统，具有多种成像模式，可有效提高传感器像素阵列集成密度，降低数据读出量，提高传感器动态范围。态范围。态范围。

【技术实现步骤摘要】
单光子图像传感器像素控制电路系统


[0001]本公开涉及单光子成像
，尤其涉及一种单光子图像传感器像素控制电路系统。

技术介绍

[0002]单光子雪崩二极管SPAD是单光子图像传感器的感光器件，具有高增益，高灵敏度的特点。基于单光子雪崩二极管SPAD的单光子成像技术是近年来兴起的新型视觉成像技术。单光子图像传感器具有极高的灵敏度和时间分辨率，能够同时获取灰度信息和深度信息，具有三维成像能力，还能够进行荧光寿命成像，因此，单光子图像传感器表现出的多模式视觉信息获取能力，在虚拟现实、激光雷达、自动驾驶等需要获取物体三维信息的领域以及生物医学领域具有重大的应用价值。
[0003]单光子雪崩二极管像素控制电路是单光子图像传感器实现灰度成像、荧光寿命成像以及三维成像多种模式成像的基础，是直接控制单光子雪崩二极管SPAD器件雪崩与恢复的关键电路。在高于击穿电压的反向偏压(即盖格模式)下，当耗尽区没有自由载流子并且过偏压达到雪崩击穿要求的数值时，单光子雪崩二极管将处于稳态，单光子雪崩二极管中间位置会形成很强的电场，但是没有自由载流子发生电离，待本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种单光子图像传感器像素控制电路系统，包括：单光子雪崩二极管、被动淬灭支路、主动淬灭支路、反相器、缓冲器、计数器电路和单稳态电路；所述单光子雪崩二极管的阳极连接第一固定电压端，所述单光子雪崩二极管用于接收入射光子，触发雪崩击穿后生成雪崩信号和下降沿脉冲信号；所述被动淬灭支路的输入端与所述单光子雪崩二极管的阴极连接，所述被动淬灭支路用于接收所述雪崩信号后执行雪崩淬灭操作，以终止所述雪崩击穿；所述主动淬灭支路的输出端与所述被动淬灭支路的输出端连接，所述主动淬灭支路用于接收所述雪崩信号后执行雪崩淬灭操作，以终止所述雪崩击穿；所述反相器的输出端与所述主动淬灭支路的第二输入端连接，所述反相器用于将所述下降沿脉冲信号转换为上升沿脉冲信号；所述缓冲器的输入端与所述反相器的输出端连接，所述缓冲器用于接收所述上升沿脉冲信号，并将所述上升沿脉冲信号稳定传输至所述计数器电路；所述计数器电路的第二输入端与所述缓冲器的输出端连接，所述计数器电路用于接收到像素内门控信号后，对所述上升沿脉冲信号进行采样计数，并将计数结果进行累计，得到成像结果；所述单稳态电路的输出端与所述计数器电路的第一输入端连接，所述单稳态电路用于将预设的外部阵列门控信号转变为所述像素内门控信号。2.根据权利要求1所述的单光子图像传感器像...

【专利技术属性】
技术研发人员：王哲，刘力源，田娜，杨旭，尹韬，于双铭，窦润江，刘剑，吴南健，
申请(专利权)人：中国科学院半导体研究所，
类型：发明
国别省市：