邻域门控开关像素传感器制造技术

本发明专利技术涉及一种具有高检测准确度的成像传感器系统(26)。系统(26)包括多个像素传感器(1)和至少一个光源。像素传感器(1)被分组成集群，其中每个像素传感器(1)包括光电检测器(2)和局部控制电路(18)。每个集群中的多个传感器(1)被配置为当检测到来自所述集群的光电检测器(2)的至少两个输出的局部检测信号(10)时，使用局部控制电路(18)输出全局检测信号(15)。系统(26)由于排除了假阳性检测而具有高检测准确度，因为每次检测都需要所述集群的光电检测器(2)的至少两个阳性输出。测器(2)的至少两个阳性输出。测器(2)的至少两个阳性输出。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】邻域门控开关像素传感器


[0001]本专利技术涉及一种成像传感器系统。特别地，本专利技术涉及一种具有高检测准确度的成像传感器系统。

技术介绍

[0002]在当前先进的扫描主动成像中，光束(通常是激光)在要捕获的区域上移动，并且经由多个图像传感器每天的每个时间记录光束进入的位置。通过处理来自不同视点(传感器)的位置差异，可以经由三角测量确定到照明目标的有效距离。这样的测量捕获体素。可以执行该处理的速度，即体素速率，一方面受用光束扫描发生的速度的限制，而且另一方面(最强烈地)受传感器检测反射光束所需的处理时间的限制，特别是关于背景辐射(环境光)和一般热噪声。通过专门解决该第二个问题，可以大大加快图像形成。
[0003]为了达到每秒数千万甚至数亿体素的体素速率，必须在不超过10ns的时间跨度内记录每个体素。因此，传感器还必须适用于在有限的光子预算(即，足以进行检测的、传感器上的检测到的撞击光子)下操作，有限的光子预算诸如例如是10个光子。鉴于用于处理的时间跨度有限，只能收集有限数量的光子。
[0004]现有的图像处理和整形系统或者在所谓的“全局快门”的情况下对所有像素并行或者用“卷帘快门”随时间传播地处理由传感器获取的光输入。在这两种情况下，典型的成像系统都具有每个撞击电子10μV至1mV的增益因子，以产生超过最小检测电压并且可以被记录的信号。在上述范围内，应该注意的是，这个上限只能由更新的成像仪来保证，这些成像仪经过专门修改以对光子进行计数，并专注于非常低的检测率。使用这种专用传感器，可以为10个电子产生10mV的信号，可以针对特定像素主动读取该信号。为了检测撞击光子包，需要最少10个光子，而且这些光子在10ns的时间跨度内撞击传感器。因此到目前为止，现有技术中发生的是将传感器的曝光时间限制为例如10ns，然后读取传感器以经由阈值电压触发事件(即，反射光束的真实撞击而不是来自环境光或热噪声的假阳性)。这样做的缺点是，特别是对于高分辨率成像仪，读取传感器所需的时间在整个过程中占主导，并且通常明显高于10ns，从而在这里造成瓶颈。
[0005]另一个缺点是一个像素传感器中的环境光或热噪声可能导致假阳性，例如，错误检测。
[0006]例如，如WO2019/060942A1中所述的现有技术系统，将各个检测器的信号提供给每个“分组”或集群的事件电路，然后如果辨别出特定模式(可能来自可能模式的列表)，事件电路就会生成事件触发器。辨别后，识别出的神经特征(模式)的地址或标识符在数据总线上被读出。替代地，可以读出SPAD的地址。但是，这有许多缺点，因为向每个集群提供了神经特征电路，从而引起了潜在的问题。
[0007]其它系统，诸如US2018/0225521A1，使用像素中内置的局部化事件交叉检测，但没有提供确定事件位置的高效方法。此外，在上述应用的情况下，由于每个集群仅使用一个“已确认”像素，因此事件检测的可靠性不够高。
[0008]本专利技术旨在解决上述问题中的至少一些。

技术实现思路

[0009]在第一方面，本专利技术涉及一种成像传感器系统，包括：
[0010]‑
多个像素传感器(1)，其中像素传感器(1)被分组在至少一个包括至少两个像素传感器(1)的局部集群中，其中局部集群的每个像素传感器(1)邻接局部集群的至少一个其它像素传感器，其中每个传感器(1)包括：
[0011]o能够检测撞击在其上的单个光子的光电检测器，该光电检测器具有用于在检测到光子时输出电局部检测信号的输出，
[0012]o局部控制电路，
[0013]其中集群中的多个传感器被配置为当检测到来自所述集群的光电检测器的至少两个输出的局部检测信号时，使用局部控制电路输出全局检测信号；
[0014]至少一个光源；
[0015]其中每个传感器的局部控制电路包括：
[0016]o局部使能构件，
[0017]o连接到局部使能构件的邻域使能构件，
[0018]其中传感器的局部检测信号被提供给传感器中的局部使能构件，
[0019]其中传感器的邻域使能构件被提供有集群中至少一个其它传感器的至少一个局部检测信号，
[0020]其中传感器被配置为当局部使能构件和邻域使能构件都被触发时输出全局检测信号。
[0021]该方法的优选实施例在权利要求2至10中提供。
[0022]该系统包括多个像素传感器。传感器被分组在至少一个包括至少两个像素传感器的局部集群中。局部集群的每个像素传感器邻接局部集群的至少一个其它像素传感器。传感器可以布置成行和列。本专利技术的实施例的优点是，一个集群中的传感器协作或工作或协助彼此以获得更准确的检测。
[0023]该系统还包括至少一个光源。
[0024]每个传感器包括光电检测器。光电检测器能够检测撞击在其上的单个光子。单个光子由至少一个光源生成。光电检测器具有用于在检测到光子时输出电局部检测信号的输出。
[0025]每个传感器还包括局部控制电路。集群中的多个传感器被配置为当检测到来自所述集群的光电检测器的至少两个输出的局部检测信号时，使用局部控制电路输出全局检测信号。
[0026]不同集群的全局检测信号可以彼此聚合以形成集群检测信号，该信号可以在集群总线上输出。
[0027]本专利技术的实施例的优点是可以检测到撞击在两个相邻集群之间的区域上的光子，因为每个传感器可以与多于一个集群相关联。
[0028]每个传感器的局部控制电路可以包括局部使能构件和邻域使能构件。邻域使能构件连接到局部使能构件。传感器的局部检测信号被提供给传感器中的局部使能构件。传感
器的邻域使能构件被提供有集群中至少一个其它传感器的至少一个局部检测信号。传感器被配置为当局部使能构件和邻域使能构件都被触发时输出全局检测信号。
[0029]本专利技术的实施例的优点是集群中其它传感器的局部检测信号减少了错误检测的机会。本专利技术的实施例的优点是一个传感器的错误检测不会导致全局检测信号。本专利技术的实施例的优点是获得更准确的检测。本专利技术的实施例的优点是获得高准确度传感器。本专利技术的实施例的优点是降低了环境光或热噪声对检测准确度的影响。
[0030]光电检测器可以是单光子检测器。光电检测器替代地可以是单光子雪崩二极管。
[0031]局部使能构件和/或邻域使能构件可以包括晶体管。局部检测信号、全局检测信号和集群检测信号优选为二进制信号。
[0032]该系统还可以包括连接到每个传感器的光电检测器输出的缓冲器。缓冲器可以是比较器。缓冲器可以将光电检测器输出与预定阈值电压电平进行比较。本专利技术的实施例的优点是缓冲器将光电检测器输出与局部控制电路分开。本专利技术的实施例的优点是低于阈值电压电平的光电检测器输出不被传递到局部控制电路，以防止任何噪声或错误信号。
[0033]该系统还可以包括多条行总线和多条列总线。传感器可以被布置成多行和多列。每个像素传感器行连接并关联到至少一条行总线。类似地，每个像素传感器列连接并关联到至少一条列本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种成像传感器系统(26)，包括：
‑
多个像素传感器(1)，其中像素传感器(1)被分组在至少一个包括至少两个像素传感器(1)的局部集群中，其中局部集群的每个像素传感器(1)邻接局部集群的至少一个其它像素传感器，其中每个传感器(1)包括：o能够检测撞击在其上的单个光子(3)的光电检测器(2)，光电检测器(2)具有用于在检测到光子(2)时输出电局部检测信号(10)的输出，o局部控制电路(18)，其中集群中的多个传感器(1)被配置为当检测到来自所述集群的光电检测器(2)的至少两个输出的局部检测信号(10)时，使用局部控制电路输出全局检测信号(15)；至少一个光源；其中每个传感器(1)的局部控制电路(18)包括：
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局部使能构件(11)，
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连接到局部使能构件(11)的邻域使能构件(12)，其中传感器的局部检测信号(10)被提供给传感器中的局部使能构件(11)，其中传感器的邻域使能构件(12)被提供有集群中至少一个其它传感器的至少一个局部检测信号(10)，其中传感器(1)被配置为当局部使能构件(11)和邻域使能构件(12)都被触发时输出全局检测信号(15)，成像传感器系统(26)还包括多条行总线(16，16')和多条列总线(17，17')，其中像素传感器(1)布置成多行和多列，其中每个像素传感器行连接并关联到至少一条行总线(16)，并且其中每个像素传感器列连接并关联到至少一条列总线(17)，其中每个像素传感器(1)的全局检测信号(15)连接到关联的行总线(16，16')和列总线(17，17')，其中每行中的全局检测信号...

【专利技术属性】
技术研发人员：W，
申请(专利权)人：体素传感器有限责任公司，
类型：发明
国别省市：