【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及例如用于飛行時間(tof)傳感器的時間數字轉換。
技術介紹
1、在光電檢測中，時間數字轉換器(tdc)為通常來自單光子雪崩二極管(spad)的每個檢測事件創建時間戳。時間戳用于遞增直方圖中的相應的直條(bin)，顯示每個時間段內檢測到的事件數量。
2、在3d測距系統或激光雷達中，環境光或其他發射系統的存在填充了直方圖，并且因此通過錯誤檢測污染了信號檢測。高環境光水平下的低信噪比可能會顯著限制利用tof傳感器檢測信號的性能。
3、直方圖存儲器的空間是有限的，并且是芯片成本的主要原因。直方圖存儲器往往只在短距離處和在高噪聲概率下填充。當前的實現需要大量存儲器(根據檢測發生的頻率)來在直方圖中存儲事件數量。
4、時間相關單光子計數(tcspc)可以用于關聯多個spad在其死時間內的spad檢測事件并降低噪聲。然而，tcspc要么在tdc之前需要更復雜的電路系統，要么在tdc之后需要在強大的cpu上進行后處理。額外的后處理可能會導致裝置功耗的顯著增加。
技術實現思路
1、本公開內容的目的是通過提出一種tcspc的替選方法并提供一種用于光電檢測的電路來解決上面提到的問題中的至少一些，該電路包括用于暫時存儲檢測周期之間的時間戳的中間存儲器單元，使得新時間戳可以與前一周期的時間戳進行比較。然后，重復時間戳的直方圖的時間直條可以遞增。
2、來自對象反射的“真實”信號檢測將傾向于產生具有相同時間戳的多個連續事件信號(例如，由于與到對象的距
3、根據本公開內容的第一方面，提供了一種用于時間數字轉換的電路(例如，諸如飛行時間tof傳感器的光電檢測器的讀出電路的一部分或者連接到該讀出電路)。該電路包括：時間數字轉換器(tdc)，其被配置成接收觸發信號和事件信號，并且為每個事件信號提供指示事件信號與相關聯的觸發信號之間的時間段的時間戳；以及第一存儲器單元，其用于存儲與一個觸發信號相關聯并且由tdc提供的一組時間戳。該電路還包括處理單元，其被配置成將存儲在第一存儲器單元中的一組時間戳與由tdc提供的新時間戳進行比較，以確定一致時間戳。
4、該電路還可以包括第二存儲器單元，第二存儲器單元用于存儲包括多個時間直條的直方圖，每個時間直條表示多個事件，其中，處理單元被配置成遞增直方圖的對應于一致時間戳的時間直條。
5、因此，第一存儲器單元(中間存儲器)可以存儲來自前一檢測周期(與前一觸發信號相關聯)的時間戳，這些時間戳可以與來自tdc的“新”時間戳進行比較，以確定任何時間戳是否一致。根據應用，時間戳可以指示例如，10ps到10ns的檢測周期的時間段。過濾操作需要對每個直方圖直條進行單個位讀取、位寫入和位比較操作。在這種情況下，一致指的是在它們各自的檢測周期內指示相同時間段的時間戳。因此，即使當使用單個spad作為接收器時，本公開內容的實施方式也允許使用時間相關單光子計數(tcspc)類方案。
6、該電路通常被配置成用與后續觸發信號相關聯并且由tdc提供的多組新時間戳來重復覆寫第一存儲器單元中的一組存儲的時間戳。如果使用多于一個的中間存儲器單元來存儲多個檢測周期中的時間戳，則每個存儲器單元可能不會在每個檢測周期中被覆寫。
7、有利地，第一存儲器單元包含等于直方圖中的時間直條數量的多個位，或等于直方圖中的時間直條數量的倍數的多個位。在相等數量的位和時間直條的情況下，在存儲的一組時間戳與要遞增的時間直條之間存在簡單的一對一對應關系。此外，與直方圖存儲器相比，第一存儲器單元相對小，并且因此更便宜。因此，在將時間戳存儲在直方圖存儲器中之前，硬件可以利用每個直方圖直條的單個中間存儲器位直接過濾tdc時間戳，其中如果中間存儲器在前一次重復(檢測周期)期間記錄了檢測，則處理單元將時間戳“存儲”在直方圖中。
8、處理單元還可以被配置成確定新時間戳何時與存儲在第一存儲器單元中的時間戳相差一個時間段(或預定義的多個時間段)，并且響應于這樣的確定，可以遞增直方圖的對應于存儲的時間戳或對應于新時間戳的時間直條。雖然處理單元被配置成至少確定連續檢測周期之間的一致時間戳，但是它可以被配置成確定時間戳何時“幾乎”一致(例如，相差檢測周期的一個時間段的時間戳)。這種配置可以允許較低水平的過濾，這在使用時間上擴展或抖動的信號時、在信號波長波動時或在以相對大的速度對對象進行成像時可能是有利的。
9、該電路可以包括用于存儲由tdc提供的各組時間戳的多個所述第一存儲器單元，其中，處理單元還被配置成將相應的每組時間戳中的時間戳與由tdc提供的新時間戳進行比較，以確定一致時間戳。因此，處理單元可以被配置成在更多數量的連續檢測周期中確定一致時間戳。例如，處理單元可以被配置成通過使用n個中間存儲器單元來過濾掉在n個連續檢測周期(中的全部或至少一個)上不一致的任何事件。這種配置可以提供更高水平的過濾，這在信號不在時間上波動或在時間上移動時可能是有利的。
10、該電路還可以包括用于在符合模式與單事件模式之間切換的切換單元，在符合模式中該電路被配置成使用第一存儲器單元(中間存儲器)來確定一致時間戳，在單事件模式中新時間戳被直接發送至外部單元或用于遞增直方圖的相應時間直條。這允許在測量模式(“單光子”和“符合光子”)之間切換，即，使用所提出的符合采集并且將來自tdc的時間戳直接存儲在直方圖存儲器中。切換單元可以被配置成根據到達到tdc上的信號事件的歷史或預期檢測概率進行切換。切換單元還可以被配置成還決定另外使用傳統的tcspc方法。例如，切換單元可以被配置成當噪聲檢測概率低于給定信號檢測概率的預定閾值時從符合模式切換至單事件模式，和/或其中，切換單元被配置成當信號檢測概率低于給定噪聲檢測概率的預定閾值時從符合模式切換至單事件模式。可以在噪聲檢測概率相對于信號檢測概率的圖中限定區域，并且切換單元可以被配置成當檢測概率落在該區域內時使電路以一種模式操作，而當檢測概率落在該區域外時使電路以另一種模式操作。
11、根據本公開內容的第二方面，提供了一種光電檢測器(例如用于3d成像或測距的tof傳感器)。光電檢測器包括用于接收光并且作為響應提供事件信號的接收器。該檢測器還包括根據第一方面的電路，其中該電路的tdc被配置成接收由接收器提供的事件信號。在激光雷達應用中，光電檢測器通常還包括發射器，該發射器被配置成響應于接收到觸發信號而發射光脈沖。
12、tdc通常被配置成接收提供給發射器的相同觸發信號(例如，發送至發射器和tdc兩者的電信號)。替本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種用于時間數字轉換的電路，所述電路包括：
2.根據權利要求1所述的電路，還包括用于存儲直方圖(11)的第二存儲器單元(12)，所述直方圖(11)包括多個時間直條，每個時間直條表示多個事件，其中，所述處理單元(9)被配置成遞增所述直方圖(11)的與所述一致時間戳相對應的時間直條。
3.根據權利要求2所述的電路，其中，所述第一存儲器單元(9，15，16)包含等于所述直方圖(11)中的時間直條的數量的多個位。
4.根據權利要求2或3所述的電路，其中，所述第一存儲器單元(9，15，16)包含等于所述直方圖(11)中的時間直條的數量的倍數的多個位。
5.根據權利要求1至4中任一項所述的電路，其中，所述電路被配置成利用與后續觸發信號相關聯并由所述TDC(7)提供的多組新時間戳來重復地覆寫存儲在所述第一存儲器單元(9，15，16)中的所述一組時間戳。
6.根據前述權利要求中任一項所述的電路，其中，所述處理單元(10)還被配置成確定所述新時間戳何時與存儲在所述第一存儲器單元(9，15，16)中的所述時間戳相差預定義數量的時間段。<...
【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】
1.一種用于時間數字轉換的電路，所述電路包括：
2.根據權利要求1所述的電路，還包括用于存儲直方圖(11)的第二存儲器單元(12)，所述直方圖(11)包括多個時間直條，每個時間直條表示多個事件，其中，所述處理單元(9)被配置成遞增所述直方圖(11)的與所述一致時間戳相對應的時間直條。
3.根據權利要求2所述的電路，其中，所述第一存儲器單元(9，15，16)包含等于所述直方圖(11)中的時間直條的數量的多個位。
4.根據權利要求2或3所述的電路，其中，所述第一存儲器單元(9，15，16)包含等于所述直方圖(11)中的時間直條的數量的倍數的多個位。
5.根據權利要求1至4中任一項所述的電路，其中，所述電路被配置成利用與后續觸發信號相關聯并由所述tdc(7)提供的多組新時間戳來重復地覆寫存儲在所述第一存儲器單元(9，15，16)中的所述一組時間戳。
6.根據前述權利要求中任一項所述的電路，其中，所述處理單元(10)還被配置成確定所述新時間戳何時與存儲在所述第一存儲器單元(9，15，16)中的所述時間戳相差預定義數量的時間段。
7.根據前述權利要求中任一項所述的電路，所述電路包括用于存儲由所述tdc(7)提供的各組時間戳的多個所述第一存儲器單元(9，15，16)，其中，所述處理單元(10)還被配置成將相應的每組時間戳中的所述時間戳與由所述tdc(7)提供的所述新時間戳(17，18，19)進行比較，以確定所述一致時間戳。
8.根據前述權利要求中任一項所述的電路，還包括用于在符合模式與單事件模式之間切換的切換單元(21)，在所述符合模式中所述電路被配置成使用所述第一存儲器單元(9，15，16)來確定所述一致時間戳，在所述單事件模式中所述新時間戳(17，18，19)被直接發送至外部單元或用于遞增所述直方圖(11)的相應時間直條。
9.根據權利要求8所述的電路，其中，所述切換單元(21)被配...
【專利技術屬性】
技術研發人員：彼得·施特拉斯曼，達尼埃萊·佩倫佐尼，帕布洛·熱蘇斯·特魯希略·塞拉諾，大衛·斯托帕，
申請(專利權)人：艾邁斯歐司朗股份有限公司，
類型：發明
國別省市：
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