[发明专利]调节电路、光电探测器、光电探测阵列和光学系统

说明书

一种调节电路、光电探测器、光电探测阵列和光学系统，所述调节电路适于与光电探测器配合，所述光电探测器适于接收激光脉冲产生第一脉冲组合，所述调节电路包括：调节单元，适于接收所述第一脉冲组合，在预设时间内，只采样所述第一脉冲组合中第一个第一脉冲的到达时间，W_pulse≤所述预设时间≤5W_pulse，式中W_pulse为所述激光脉冲的脉宽。

技术领域

本发明涉及电学领域，尤其涉及一种调节电路、光电探测器、光电探测阵列和光学系统。

背景技术

飞行时间法(Time-of-Flight,ToF)是目前主流的激光测距技术，其原理是利用激光器主动投射出光束，经过目标表面反射后被探测器接收，通过计算这个过程的来回的飞行时间t，基于光速c即可获得目标到测距装置的距离：z＝ct/2。其中，d-ToF(direct time-of-flight)是常用的ToF技术，即直接测量光脉冲的发射和接收的时间差。由于激光安全的限制以及产品的功耗限制，激光器发射的脉冲能量有限，但是需要覆盖完整的视场区域。光脉冲在经过反射回到探测器时，能量密度降低超过一万亿倍。于此同时，环境光作为噪声，会干扰探测器对于信号的检测和还原。在这种情况下，探测器获取的信噪比不足以直接还原脉冲的模拟信号，进而导致直接测量飞行时间存在很大的误差。因此，d-ToF方法需要有灵敏度极高的光探测器来检测微弱的光信号。

单光子雪崩二极管(Single Photon Avalanche Diode，SPAD)为盖革模式下工作的雪崩光电二极管。当SPAD两端的反向偏压大于其雪崩击穿电压时，内电场场强极高，光生载流子获得的动能很大，碰撞电离会持续发生雪崩倍增效应。所以，单个光子即可使雪崩光电二极管达到饱和光电流。SPAD具有极高的增益和灵敏度，常被用作单光子探测，在激光测距领域极具优势。

采用SPAD进行d-ToF测距的核心技术是时间相关单光子计数法(TCSPC，Timecorrelated single photon counting)，其基本思想是将光子看作一个随机事件，对光子重复进行多个周期的测量后进行统计。在光信号非常微弱且探测频率很高时，有的周期内可能探测不到光子，有的周期内能够探测到一个光子，将光子的探测时间对应到某个时间段，这样在进行大量的重复测量后，对各时间段内的光子数目进行统计就能得到光子随时间变化的频率分布直方图，对直方图拟合即可获得光信号的强度变化。光信号强度最高处作为脉冲峰值，该处对应的时间作为脉冲返回时间，将脉冲返回时间减去发射时间，即可获得ToF时间。

然而，现有SPAD采用CMOS工艺制成，在不同的温度和工艺角下存在较大的偏差，造成SPAD参数偏离设定值。尤其是在一个SPAD可能被一个接收的激光脉冲造成两次触发时，输出两个雪崩信号，大大增加信号读出电路的运算量和系统功耗。并且，若激光脉冲下降沿发生再次触发的SPAD个数较多，还可能造成直方图上对应脉冲下降沿的光子频率高，拟合时可能出现双峰，造成峰值位置和距离的误判。

发明内容

本发明解决的问题是现有光电探测器容易产生性能参数偏差。

为解决上述问题，本发明提供一种调节电路，适于与光电探测器配合。所述光电探测器适于接收激光脉冲产生第一脉冲组合，包括：调节单元，适于接收所述第一脉冲组合，在预设时间内，只采样所述第一脉冲组合中第一个第一脉冲的到达时间，W_pulse≤所述预设时间≤5W_pulse，式中W_pulse为所述激光脉冲的脉宽。

本发明还提供一种数据处理芯片，包括：上述的调节电路，所述调节电路适于与一个或多个光电探测器配合。

本发明还提供一种光电探测器，适于与上述的调节电路配合。所述光电探测器包括：光电转换单元，适于响应所述一个激光脉冲产生所述第一脉冲组合。