[发明专利]聚合用于全数字单片帧平均接收器的非成像SPAD架构

说明书

本公开涉及包括单片单芯片接收器的系统和方法。示例系统包括多个宏像素，每个宏像素由单光子雪崩二极管(SPAD)的阵列组成。该系统还包括通信地耦合到多个宏像素的相应部分的多个流水线加法器。该系统还包括被配置为执行操作的控制器。该操作包括：在监听周期期间，在多个流水线加法器的每个流水线加法器处，从多个宏像素的相应部分接收相应光电信号。该操作还包括：使多个流水线加法器中的每个流水线加法器提供包括一系列帧的输出，所述一系列帧提供在给定监听周期期间触发的多个宏像素的相应部分的SPAD的平均数量。

相关申请的交叉引用

本申请要求2017年8月7日提交的美国申请No.15/670,082的优先权，其内容通过引用合并于此。

背景技术

除非本文另外指出，否则本节中描述的材料不是本申请中的权利要求的现有技术，并且通过包含在本节中不被承认是现有技术。

光检测和测距(LIDAR)设备可以估计在给定环境中到对象的距离。例如，LIDAR系统的发射器子系统可以发射近红外光脉冲，可以与系统环境中的对象发生相互作用。至少一部分光脉冲可以被重定向回LIDAR(例如，由于反射或散射)并由接收器子系统检测。传统的接收器子系统可以包括多个检测器和被配置为确定具有高时间分辨率(例如，约400ps)的相应光脉冲的到达时间的对应控制器。LIDAR系统与给定对象之间的距离可以基于与给定对象相互作用的对应光脉冲的飞行时间来确定。

发明内容

本公开涉及包括单片单芯片接收器的系统和方法。单芯片接收器可以用作全数字“LIDAR片上引擎”。利用这种架构的示例性系统和方法不需要包括并入模拟电路的前端。相反，单片LIDAR接收器可用于从SPAD阵列接收数字或类似数字信号，并执行所有其他信号处理和信号分析，以计算数字域中的范围和强度。

在第一方面，提供一种系统。所述系统包括多个宏像素。多个宏像素中的每个宏像素包括单光子雪崩二极管(SPAD)的阵列。每个SPAD被配置为当响应于检测到来自系统外部环境的光而被触发时提供相应光电信号。所述系统还包括多个流水线加法器。多个流水线加法器中的每个流水线加法器通信地耦合到多个宏像素的相应部分。所述系统另外包括控制器，包括存储器和至少一个处理器。至少一个处理器执行存储在存储器中的指令以执行操作。所述操作包括：在监听周期期间，在多个流水线加法器的每个流水线加法器处，接收来自多个宏像素的相应部分的相应光电信号。所述操作还包括：使多个流水线加法器中的每个流水线加法器基于来自多个宏像素的相应部分的相应光电信号提供输出。输出包括一系列帧。所述一系列帧中的每个帧包括在给定监听周期期间触发的多个宏像素的相应部分的SPAD器件的平均数量。

在第二方面，提供一种方法。所述方法包括：在监听周期期间，在多个流水线加法器的每个流水线加法器处，接收来自多个宏像素的相应部分的相应光电信号。多个宏像素中的每个宏像素包括单光子雪崩二极管(SPAD)的阵列。每个SPAD被配置为在响应于检测到来自外部环境的光而被触发时提供相应光电信号。多个流水线加法器中的每个流水线加法器通信地耦合到多个宏像素的相应部分。所述方法还包括：使多个流水线加法器中的每个流水线加法器基于来自多个宏像素的相应部分的相应光电信号来提供输出。输出包括一系列帧，并且一系列帧中的每个帧包括在给定监听周期期间触发的多个宏像素的相应部分的SPAD器件的平均数量。

通过阅读以下详细描述，并且在适当的情况下参考附图、其他方面、实施例和实现方式对于本领域普通技术人员将变得显而易见。

附图说明

图1A示出根据示例实施例的系统。

图1B示出根据示例实施例的SPAD块。

图2示出根据示例实施例的系统。

图3示出根据示例实施例的几个曲线图。

图4示出根据示例实施例的方法。

具体实施方式