用于運行光電探測器的方法和裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于運行光電探測器的方法、一種相應的裝置以及一種相應的計算機程序廣品。
【背景技術(shù)】
[0002]光電二極管需要結(jié)構(gòu)形式?jīng)Q定的光量，以便提供最小亮度值。雪崩光電二極管可以將顯著較少的光量轉(zhuǎn)換為電信號。
[0003]DE 10 2009 029 376 Al描述了一種具有可癱瘓的光子敏感元件的光子探測器以及一種具有這樣的光子探測器的測距設備。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]在該背景下利用在此介紹的方案按照獨立權(quán)利要求介紹一種用于運行光電探測器的方法、此外介紹一種使用該方法的裝置以及最后介紹一種相應的計算機程序產(chǎn)品。有利的擴展方案由各自的從屬權(quán)利要求和隨后的說明給出。
[0005]當最小光量落到雪崩光電二極管的光敏感區(qū)域上時，雪崩光電二極管(也稱為單光子雪崩二極管)觸發(fā)電脈沖。在單個光子的情況下已經(jīng)可以達到光量。在已提供了電脈沖之后，雪崩光電二極管需要固定的時間，直至其重新準備好，響應于最小光量的入射而提供另外的電脈沖。在該時間期間不能記錄光。
[0006]按照在此介紹的方案，通過以下方式減小不敏感或盲的時間:在該時間之內(nèi)釋放另外的雪崩光電二極管，以便成像在電脈沖中的最小光量。
[0007]介紹一種具有每像點多個可單獨激活的雪崩光電二極管的光電探測器，其中雪崩光電二極管在激活狀態(tài)下被構(gòu)造用于當接收光量時提供電脈沖，并且雪崩光電二極管在提供電脈沖之后在再生周期內(nèi)是光不敏感的。
[0008]此外，介紹一種用于運行光電探測器的方法，其中該方法具有以下步驟:
[0009]激活像點的雪崩光電二極管中的至少兩個，其中雪崩光電二極管彼此偏移一時長被激活，其中該時長小于再生周期。
[0010]光電探測器可以被理解為圖像傳感器。光電探測器可以具有多個像點或像素。像點可以按平面矩陣布置。雪崩光電二極管可以被理解為單光子光電二極管。光量可以取決于雪崩光電二極管的實施方式。光量可以是小的，使得射到雪崩光電二極管上的單個光子可以觸發(fā)脈沖。再生周期可以是雪崩光電二極管為了在提供脈沖之后重新準備好提供另外的脈沖所需的時長。時長可以是光電探測器的采樣率的倒數(shù)。
[0011]可以按時間順序激活像點的雪崩光電二極管。在激活了像點的最后的雪崩光電二極管之后，可以重新激活像點的第一雪崩光電二極管?？梢园创涡蚣せ钕顸c的雪崩光電二極管。通過依次激活可以實現(xiàn)光電探測器的連續(xù)運行。
[0012]該時長可以大于數(shù)量的倒數(shù)乘以再生周期，以便能夠?qū)崿F(xiàn)無中斷的檢測。該時長可以取決于雪崩光電二極管的數(shù)量。像點具有越多的雪崩光電二極管，則該時長可以被設定為越短。
[0013]如果再生階段應當持續(xù)更長時間，則該時長可以被延長小的時長，使得像點的第一雪崩光電二極管和接著所有其它雪崩光電二極管在其再生周期之后經(jīng)過用作安全保留的空轉(zhuǎn)階段。由此可以確保連續(xù)的運行。
[0014]該方法可以具有去激活雪崩光電二極管的步驟。在激活雪崩光電二極管時開始的雪崩光電二極管的激活持續(xù)時間到期了之后，可以實施去激活的步驟，以便避免錯誤探測。激活持續(xù)時間可以是雪崩光電二極管應當保持激活的時長。在激活持續(xù)時間之后，在重新開始激活之前，可以等待標稱的再生周期過去。
[0015]可以同時激活每像點至少兩個雪崩光電二極管，以便量化所檢測的光量。在此，當接收所需的光量、例如一個光子時，可以觸發(fā)雪崩光電二極管之一。當光量雙倍大、例如包括兩個光子時，可以觸發(fā)兩個雪崩光電二極管。同時激活越多的雪崩光電二極管，則可以區(qū)分強度的越多分級。
[0016]該方法可以響應于起始時間點而開始。該時長可以是可變的。起始時間點例如可以是光脈沖的發(fā)送時間點。從起始時間點起可以測量時間，直至像點的雪崩光電二極管中的一個提供電脈沖。根據(jù)流逝的時間和在穿透的介質(zhì)中的光速可以確定光脈沖經(jīng)過了的空間路段。當光脈沖在對象處被反射時，與對象的距離取決于光電探測器的幾何結(jié)構(gòu)近似地相應于半個路段。
[0017]該方法可以具有在使用運行時間信號的情況下確定起始時間點的步驟。運行時間信號可以是在時間上經(jīng)過的光脈沖的接收情況下在發(fā)出光脈沖和接收光脈沖之間已被確定的時長。也就是，運行時間信號可以代表基本知識。因此，當在該時長之內(nèi)以小的概率預期其光脈沖時，可以匹配方法的起始時間點。
[0018]該方法可以具有設定時長的步驟，其中在更靠近起始時間點處比在進一步遠離起始時間點處更小地設定時長，以便在更靠近起始時間點處獲得比進一步遠離起始時間點處更大的時間分辨率。通過在更靠近起始時間點處的更短的時長可以實現(xiàn)更精細的空間分辨率，于是在更大的距離中可以以更粗略的分辨率來檢測。通過更精細的分辨率在光強度保持不變的情況下在時長之內(nèi)的光量與在更粗略的分辨率的情況下相比變得更小。換言之，具有更粗略的分辨率的光電探測器的敏感性變得更大。
[0019]該方法可以響應于起始時間點而開始。在進一步遠離該方法的起始時間點處可以同時激活比更靠近起始時間點處更多的雪崩光電二極管，以便隨著距起始時間點的距離增加獲得更大的敏感性。同時有效的雪崩光電二極管越多，則用于光的可能的命中面積變得越大。因為在進一步遠離起始時間點處預期待接收的光脈沖具有較小的強度，因為該光脈沖通過介質(zhì)被衰減，所以通過較大的敏感性可以繼續(xù)確?？煽康慕邮铡?br>[0020]此外，介紹一種用于運行光電探測器的裝置，其中該光電探測器具有每像點多個可單獨激活的雪崩光電二極管，其中雪崩光電二極管在激活狀態(tài)下被構(gòu)造用于當接收光量時提供電脈沖，并且雪崩光電二極管在電脈沖之后在再生周期內(nèi)是光不敏感的，其中該裝置具有以下特征:
[0021]用于激活像點的雪崩光電二極管中的至少兩個的設備，其中雪崩光電二極管彼此偏移一時長被激活，其中該時長小于再生周期。
[0022]還可以通過本發(fā)明的裝置形式的該實施變型方案快速且有效地解決本發(fā)明所基于的任務。
[0023]裝置當前可以被理解為電設備，其處理傳感器信號并且依據(jù)傳感器信號輸出控制和/或數(shù)據(jù)信號。該裝置可以具有接口，該接口可以以硬件和/或軟件方式來構(gòu)造。在以硬件方式構(gòu)造的情況下接口例如可以是所謂的系統(tǒng)ASIC的部分，該部分包含裝置的不同功能。然而也可能的是，接口是特有的、集成的電路或至少部分地由分立的組件組成。在以軟件方式構(gòu)造的情況下接口可以是軟件模塊，其例如在微控制器上除了其它軟件模塊之外而存在。
[0024]還有利的是具有程序代碼的計算機程序產(chǎn)品或計算機程序，該程序代碼可以被存儲在機器可讀的載體或存儲介質(zhì)、諸如半導體存儲器、硬盤存儲器或光學存儲器上，并且特別是當程序產(chǎn)品或程序在計算機或裝置上被實施時可以被用于執(zhí)行、實現(xiàn)和/或控制按照上述實施方式之一的方法的步驟。
【附圖說明】
在此介紹的方案下面根據(jù)附圖示例性地更詳細地進行解釋。
[0025]圖1示出按照本發(fā)明的一個實施例的光電探測器的圖示；
[0026]圖2示出在單個雪崩光電二極管的情況下探測光的時間流程；
[0027]圖3示出在不同地成形的光脈沖的情況下雪崩光電二極管的探測時間點的圖示；
[0028]圖4a示出按照本發(fā)明的一個實施例具有可單獨激活的雪崩光電二極管的像點的圖示；
[0029]圖4b示出按照本發(fā)明的一個實施例由偏移一時長被激活的雪崩光電二極管檢測的不同的光脈沖的圖示；
[0030]圖5a示出按照本發(fā)明的一個實施例具有可按組地激活的雪崩光電二極管的像點的圖示；
[0031]圖5b示出按照本發(fā)明的一個實施例由偏移一時長被激活的雪崩光電二極管組檢測的不同的光脈沖的圖示；
[0032]圖6a示出按照本發(fā)明的一個實施例具有可不同數(shù)量地激活的雪崩光電二極管的像點的圖示；
[0033]圖6b示出按照本發(fā)明的一個實施例由不同數(shù)量的雪崩光電二極管組檢測的不同的光脈沖的圖示；
[0034]圖6c示出按照本發(fā)明的一個實施例由偏移不同時長被激活的不同大小的雪崩光電二極管組檢測的不同的光脈沖的圖示；
[0035]圖7a示出按照本發(fā)明的一個實施例具有可偏移不同時長被激活的雪崩光電二極管的像點的圖示；
[0036]圖7b示出按照本發(fā)明的一個實施例由偏移不同時長被激活的雪崩光電二極管組檢測的不同的光脈沖的圖示；
[0037]圖8示出按照本發(fā)明的一個實施例由不同大小的雪崩光電二極管組以不同大小的間隔檢測的光脈沖的圖示；
[0038]圖9示出按照本發(fā)明的一個實施例的用于運行光電探測器的方法的流程圖；和
[0039]圖10示出按照本發(fā)明的一個實施例的用于運行光電探測器的裝置的方框圖。
[0040]在本發(fā)明的有利實施例的隨后描述中為在不同圖中示出的且起類似作用的元件使用相同或類似的附圖標記，其中舍棄對這些元件的重復描述。
【具體實施方式】
[0041]圖1示出按照本發(fā)明的一個實施例的光電探測器100的圖示。
[0042]光電探測器100是示意性示出的并且在此例如具有四個像點102或像素102。光電探測器100可以稱為SPAD成像器2X2并且可以每計數(shù)周期記錄直至100個事件。像點102布置在由行和列組成的矩形柵格中。像點102可以稱為SPAD像素5X5并且可以每計數(shù)周期各記錄直至25個事件。每個像點102具有每像點102多個可單獨激活的雪崩光電二極管104