[发明专利]用于高分辨率远程闪速LIDAR的方法和系统

权利要求书

1.一种光检测和测距LIDAR装置，包括：

脉冲光源，被配置成发射光信号；

检测器阵列，包括单光子检测器，所述单光子检测器被配置成输出指示入射到所述单光子检测器上的多个光子的相应到达时间的相应检测信号，其中，所述光子包括具有与来自所述脉冲光源的光信号相对应的波长的信号光子、以及具有与至少一个其他光源相对应的波长的背景光子；以及

处理电路，被配置成接收从所述单光子检测器输出的所述相应检测信号，其中，所述处理电路包括以下项中的一个或多个：

再充电电路，被配置成响应于相应选通信号而针对所述光信号的脉冲之间的相应选通窗并以相对于所述脉冲不同的相应延迟来启用和停用所述单光子检测器的子集；

相关器电路，被配置成输出表示对所述光子中的一个或多个的检测的相应相关信号，所述一个或多个光子的相应到达时间相对于所述光子中的至少一个其他光子的到达时间在预定相关时间内；

时间处理电路，包括：计数器电路，被配置成响应于所述相应相关信号或检测信号而增加计数值；以及时间积分器电路，被配置成基于由所述相应相关信号或检测信号指示的所述相应到达时间来相对于参考定时信号生成积分时间值，

其中，所述积分时间值与所述计数值之比指示所述光子的平均到达时间。

2.根据权利要求1所述的LIDAR装置，还包括：

可调光学滤波器元件，布置成透射入射在所述检测器阵列上的光子，所述可调光学滤波器元件具有透射带，所述透射带被配置成基于从所述脉冲光源输出的所述光信号的频谱、所述脉冲光源的温度和/或所述可调光学滤波器元件的温度而变化。

3.根据权利要求1或2所述的LIDAR装置，其中，所述处理电路还包括：

第一通道，被配置成响应于所述检测信号的第一子集而提供输出值，所述第一子集指示包括所述信号光子和所述背景光子在内的多个光子的相应到达时间；

第二通道，被配置成响应于所述检测信号的第二子集而提供参考值，所述第二子集指示所述背景光子的相应到达时间；以及

控制电路，被配置成基于所述输出值与所述参考值之间的关系来计算对所述光子的平均到达时间的估计。

4.根据权利要求1所述的LIDAR装置，其中，所述处理电路与所述检测器阵列集成在同一芯片或封装中，可选地，其中，所述单光子检测器是单光子雪崩检测器SPAD。

5.根据权利要求4所述的LIDAR装置，还包括：

控制电路，被配置成生成所述相应选通信号和/或计算对所述光子的平均到达时间的估计，

可选地，其中，所述控制电路与所述检测器阵列集成在所述同一芯片或封装中。

6.一种光检测和测距LIDAR测量设备，包括：

检测器阵列，包括单光子检测器，所述单光子检测器被配置成输出指示入射到所述单光子检测器上的光子的相应到达时间的相应检测信号，其中，所述光子包括具有与从脉冲光源输出的光信号相对应的波长的信号光子；以及

处理电路，包括再充电电路，所述再充电电路被配置成响应于相应选通信号而针对所述光信号的脉冲之间的相应选通窗并以相对于所述脉冲不同的相应延迟来启用和停用所述单光子检测器的子集。

7.根据权利要求6所述的LIDAR测量设备，其中，所述相应选通窗的持续时间不同。

8.根据权利要求7所述的LIDAR测量设备，其中，所述光信号的脉冲之间的时间对应于距离范围，并且其中，所述相应选通窗的持续时间根据所述距离范围的子范围而不同，

可选地，其中，与相对于所述LIDAR测量设备的所述距离范围的较近子范围对应的所述相应选通窗的持续时间大于与相对于所述LIDAR测量设备的所述距离范围的较远子范围对应的所述相应选通窗的持续时间。