[发明专利]具有改进的时间数字转换电路的LIDAR系统

权利要求书

1.一种光探测和测距器件，所述光探测和测距器件包括：

单光子雪崩二极管；

时间戳电路，所述时间戳电路耦接到所述单光子雪崩二极管；

直方图和峰值检测电路，所述直方图和峰值检测电路耦接到所述时间戳电路，其中所述直方图和峰值检测电路被配置为对由所述单光子雪崩二极管和所述时间戳电路生成的带时间戳信号执行周期性直方图化；和

门控逻辑电路，所述门控逻辑电路耦接在所述直方图和峰值检测电路与所述单光子雪崩二极管之间。

2.根据权利要求1所述的光探测和测距器件，其中所述时间戳电路包括具有至少三个延迟触发器的计数器。

3.根据权利要求2所述的光探测和测距器件，其中所述时间戳电路被配置为限定所述带时间戳信号的第一时间段，并且其中所述直方图和峰值检测电路被配置为确定所述带时间戳信号的峰值是出现在所述第一时间段的前半段还是出现在所述第二时间段的后半段。

4.根据权利要求3所述的光探测和测距器件，其中所述门控逻辑电路被配置为基于所述峰值的位置来掩蔽所述第一时间段的一半以限定第二时间段，其中所述直方图和峰值检测电路包括存储器和峰值检测电路，其中所述存储器插置在所述峰值检测电路和所述时间戳电路之间，其中所述峰值检测电路被配置为在完成所述周期性直方图化之后通过输出线输出飞行时间值，所述光探测和测距器件还包括：

激光信号输入，所述激光信号输入通过延迟线耦接到所述门控逻辑电路，其中所述时间戳电路被配置为基于所述激光信号输入来对由所述单光子雪崩二极管产生的所述信号加时间戳，并且其中所述直方图和峰值检测电路被配置为在通过所述输出线输出所述飞行时间值之前执行周期性直方图化的至少三个周期。

5.一种操作光探测和测距器件的方法，所述方法包括：

执行周期性直方图化的第一周期，包括：

发射激光并且使用单光子雪崩二极管像素来检测所述激光的反射，

对由所述单光子雪崩二极管像素生成的信号加时间戳以形成对应于第一时间段的第一位，以及

确定所述带时间戳信号的峰值是在所述第一时间段的前半段还是在所述第一时间段的后半段；以及

执行周期性直方图化的第二周期，包括：

掩蔽所述第一时间段的无所述带时间戳信号的所述峰值的一半以限定第二时间段。

6.根据权利要求5所述的方法，其中执行所述周期性直方图化的第二周期还包括：

发射激光并且使用所述单光子雪崩二极管像素来检测所述激光的附加反射；

对由所述单光子雪崩二极管像素生成的附加信号加时间戳以形成对应于所述第二时间段的第二位，其中所述第二时间段的分辨率是所述第一时间段的所述分辨率的两倍；以及

确定所述附加带时间戳信号的峰值是在所述第二时间段的前半段还是在所述第二时间段的后半段。

7.根据权利要求6所述的方法，其中确定所述带时间戳信号的所述峰值是在所述第一时间段的所述前半段还是在所述第一时间段的所述后半段包括如果所述峰值在所述第一时间段的所述前半段，则为飞行时间值的最高有效位分配值0，以及如果所述峰值在所述第一时间段的所述后半段，则为所述最高有效位分配值1，其中对由所述单光子雪崩二极管像素生成的信号加时间戳以形成对应于所述第一时间段的第一位包括形成对应于小于50ns的时间长度的所述第一位，并且其中执行所述周期性直方图化的第二周期包括相对于所述最高有效位，为所述飞行时间值的第二最粗位分配值，所述方法还包括：

执行周期性直方图化的第三周期以相对于所述最高有效位为所述飞行时间值分配第三最粗位；

执行周期性直方图化的第四周期以相对于所述最高有效位为所述飞行时间值分配至少第四最粗位，其中执行所述周期性直方图化的第四周期以便为所述飞行时间值分配至少所述第四最粗位包括为所述飞行时间值分配所述第四最粗位、相对于所述最高有效位的第五最粗位和相对于所述最高有效位的第六最粗位，并且其中通过所述输出线读出所述飞行时间值包括读出六位飞行时间值；以及

在执行所述周期性直方图化的第四周期之后，通过输出线读出所述飞行时间值。