飞行时间电路和飞行时间方法技术

本公开整体涉及飞行时间电路，被配置为：获得代表光检测事件的雪崩信号；以及基于至少一个交变解调信号处理所述雪崩信号，用于将所述雪崩信号与所述光检测事件相关联。述雪崩信号与所述光检测事件相关联。述雪崩信号与所述光检测事件相关联。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】飞行时间电路和飞行时间方法


[0001]本公开整体涉及飞行时间电路和飞行时间方法。

技术介绍

[0002]通常，单光子雪崩检测器(SPAD)是已知的。除了能够检测单个光子之外，SPAD还具有已知光子入射到SPAD上的时间的固有特性。因此，SPAD可以用于距离检测，例如激光雷达和3D相机应用，或通常用于飞行时间(TOF)设备。
[0003]通常，对于已知的TOF设备，应用的一种技术是间接TOF(iTOF)，其中确定发射光相对于检测到的光的相移以便测量TOF设备和场景之间的距离。在iTOF中，检测到的光基于解调函数(通常是四个解调函数，但也可以或多或少地使用)进行处理，以测量(通常)在CAPD(电流辅助光子解调器)上的入射光。在解调函数的帮助下测量其中检测到光的时间窗口，并且相移由与相应的时间窗口的反正切关系产生。这也称为I和Q解调。
[0004]另一种TOF技术称为直接TOF(dTOF)，其中测量发射光和反射光的往返延迟(即实际飞行时间)。通常，SPAD用于检测光事件，其中，这些光事件的时间存储在直方图中，该直方图又被读出。然后可以根据光速计算距离。
[0005]尽管存在TOF设备，但通常希望提供飞行时间电路和飞行时间方法，

技术实现思路

[0006]根据第一方面，本公开提供了一种飞行时间电路，被配置为：获得代表光检测事件的雪崩信号；基于至少一个交替解调信号，处理雪崩信号，用于将雪崩信号与光检测事件相关联。
[0007]根据第二方面，本公开提供了一种飞行时间方法，包括：获得代表光检测事件的雪崩信号；基于至少一个交替解调信号处理雪崩信号，用于将雪崩信号与光检测事件相关联。
[0008]在从属权利要求、下面的描述和附图中阐述了进一步的方面。
附图说明
[0009]参照附图通过实例的方式说明实施方式，其中：
[0010]图1示出了根据本公开的具有SPAD电路、开关控制电路和由开关控制电路驱动的两个平均解调器的飞行时间电路(TOF接收器)的实施例；
[0011]图2示出了图1的飞行时间电路的操作的瞬态信号，从而演示了正弦和余弦解调函数的使用；
[0012]图3放大了图2中96纳秒处事件周围的一些信号；
[0013]图4示出了根据本公开实施单个平均解调器的飞行时间电路(TOF接收器)的进一步实施例；
[0014]图5示出了样本平均长度为10的模拟，该模拟已经运行了60个事件，其中6个事件是DCR+BL事件，54个事件是TOF事件；
[0015]图6示出了样本平均长度为200的模拟，该模拟已经运行了800个事件，其中720个事件是DCR+BL事件，80个是TOF事件；
[0016]图7示出了根据本公开基于两个门控电路限定两个时间窗口的飞行时间电路(TOF接收器)的进一步实施例，其中，当第一输入节点上的信号为高时，第一门控电路将事件从SPAD电路传递到平均解调器，并且当第二输入节点上的信号为高时，第二门控电路将事件从SPAD电路传递到平均解调器；
[0017]图8示出了在场景照明光源脉冲之后的时域被划分成两个等长的、不重叠的部分的情况下的瞬态信号，通过用信号驱动图7的第一输入节点，并用另一信号驱动图7的第二输入节点，
[0018]图9示出了场景照明光源脉冲后的时域被划分成三个相等的部分(每个部分重叠5纳秒)具有三个不同信号的情况下的瞬态信号；
[0019]图10示出了替代解调函数的示例，该解调函数是三角解调函数，用于实现与正弦和余弦函数可比较的结果，从而简化了解调函数的生成和TOF估计的后计算；
[0020]图11示出了可以在四个平均解调器上同时且并行操作的四个解调函数，具有正弦和余弦解调函数以及具有四倍更高频率的附加正弦和余弦解调函数；
[0021]图12示出了替代解调函数的示例，当连接到平均解调器时，它们会及时显示TOF到达事件所在的子空间Q1、Q2、Q3或Q4；
[0022]图13示出了根据本公开的具有两个SPAD电路的TOF接收器的进一步实施例，每个SPAD电路用它们自己的开关控制电路和平均解调器操作，但同时在单个平均输出节点上操作；
[0023]图14示出了基于本公开的TOF接收器的进一步实施例，其具有附加的模拟光子计数器，该计数器具有使用来自开关控制电路的信号的异步重置输入，该信号能容易地用于平均解调器；
[0024]图15实施了本专利技术的TOF接收器91，集成了行线和列线，用于阵列集成；
[0025]图16是描绘车辆控制系统的示意性配置示例的框图。
[0026]图17是辅助说明车辆外部信息检测部分和成像部分的安装位置示例的示图；
[0027]图18描绘了飞行时间相机的实施例；
[0028]图19描绘了根据本公开的飞行时间方法的框图；以及
[0029]图20描绘了根据本公开的距离计算的图示。
具体实施方式
[0030]在给出参考图1的实施例的详细描述之前，先进行通常解释。
[0031]本专利技术将结合具体实施例并结合附图进行说明，但本专利技术不限于此。所描述的附图仅是示意性的而非限制性的。在附图中，为了说明的目的，一些元件的尺寸可能被夸大并且未按比例绘制。尺寸和相对尺寸不一定对应于本公开实践的实际缩减。在不同的附图中，相同的附图标记指代相同或类似的元件，其中在这种情况下省略对相同元件的重复解释。
[0032]应当注意，权利要求中使用的术语“包括”不应被解释为限于在其后所列举的装置。因此，表述“包括装置A和B的设备”的范围不应限于仅由组件A和B组成的设备。
[0033]类似地，应注意术语“耦接”不应被解释为仅限于直接连接。因此，“设备A耦接到设
备B”的表达范围不应限于其中设备A的输出直接连接到设备B的输入的设备或系统。这意味着在A的输出和B的输入之间存在路径，该路径可能是包括其他设备或装置的路径。
[0034]如开头所述，TOF设备是众所周知的。iTOF(间接飞行时间)通常基于CAPD(电流辅助光子解调器)技术，使用解调函数来确定相移，而dTOF(直接飞行时间)通常基于SPAD(单光子雪崩检测器)使用直方图来确定飞行时间的技术。
[0035]然而，已经认识到直方图的使用通常可能导致复杂的读出电路并且通常可能希望减少电路，使得例如可以生产更小的TOF设备并且可以降低成本。
[0036]因此，已经认识到在某些情况下可能希望避免使用直方图。
[0037]此外，虽然在某些情况下iTOF比dTOF需要更少的操作功率，但iTOF可能不如dTOF光学敏感。然而，dTOF可能由于其像素大小和复杂性而具有较低的分辨率。
[0038]因此，已经认识到，在某些情况下，可能希望(至少部分地)具有这两种技术的优势。
[0039]此外，已经认识到SPAD也可能触发半导体中热产生的、统计分布的少数载流子，或载流子的隧穿，也称为暗计数并表示为暗计数率(DCR)。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种飞行时间电路，被配置为：获得代表光检测事件的雪崩信号；以及基于至少一个交变解调信号，处理所述雪崩信号，用于将所述雪崩信号与所述光检测事件相关联。2.根据权利要求1所述的飞行时间电路，进一步被配置为：将所述光检测事件的时间点保存为电压。3.根据权利要求2所述的飞行时间电路，其中，将所述电压保存在至少一个电容器中。4.根据权利要求3所述的飞行时间电路，其中，响应于第一电容器与第二电容器的短接，将所述电压保存在所述第一电容器中以降低所述雪崩信号的噪声。5.根据权利要求1所述的飞行时间电路，其中，至少一个解调信号包括相对于彼此相移的第一解调信号和第二解调信号。6.根据权利要求5所述的飞行时间电路，其中，所述第一解调信号和所述第二解调信号基于三角函数。7.根据权利要求5所述的飞行时间电路，其中，同时应用所述第一解调信号和所述第二解调信号。8.根据权利要求5所述的飞行时间电路，其中，连续应用所述第一解调信号和所述第二解调信号。9.根据权利要求1所述的飞行时间电路，进一步被配置为：基于窗口化处理所述雪崩信号。10.根据权利要求1所述的飞行时间电路，其中，所述光检测事件指示光入射到光事件检测器上的时间点。11.一种飞行时间方法，包...

【专利技术属性】
技术研发人员：马尔滕，
申请(专利权)人：索尼半导体解决方案公司，
类型：发明
国别省市：