CN108732578A - 测距仪系统及对其校准并确定到外部对象的距离的方法 - Google Patents

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Abstract

提供了测距仪系统以及校准测距仪系统并确定所述测距仪系统与外部对象之间的距离的方法。本公开内容的实施方式使用“芯片上”硅光子发射器如在热载流子注入条件下偏置的MOSFET或硅LED来生成用于校准测距仪的光信号。来自硅LED的光信号可以由测距仪的参考路径和接收路径中的光电检测器检测以生成校准相位偏移，可以从测距仪的相位偏移测量值中减去该校准相位偏移以校正由于例如环境、工艺变化、老化等造成的部件不匹配引起的相位偏移测量。

Description

测距仪系统及对其校准并确定到外部对象的距离的方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2017年3月14日提交的美国非临时申请第15458969号的优先权，其整体通过引用并入本文中。
技术领域
本公开内容总体上涉及激光测距仪，并且更具体地涉及激光测距仪中的相位偏移校准。
背景技术
目前的激光测距仪或者使用直接飞行时间方法来测量到对象的距离，或者使用射频(RF)调制光信号，在使用RF调制光信号的情况下，将发射光信号的相位与反射光信号的相位进行比较以使用光速来得到距离。后一种方法更为广泛，因为它更容易实现。确定距离测量精度的因素是校准装置。存在使精度降低的许多随机变量如温度、元件漂移和内部增益设置。要达到1毫米或者更高的精度，需要频繁校准。这要求激光测距仪是自校准的。对包含在移动装置(例如手机)中的要求是使测距仪高度集成并且使用非常小的功率。
用于移动装置(例如移动电话)中的光电测距仪系统包括：透镜系统；激光二极管，其发射高频强度调制的测量光信号；以及至少一个接收器光电检测器，用于接收从测量对象表面反射的测量光信号。来自激光器的光信号的一小部分被耦合到参考光电检测器并且与参考本地振荡器频率混合，以生成用于相位测量的中频参考信号，该参考本地振荡器频率与激光器调制频率之间存在小的偏移频率。接收器光电检测器将从测量对象表面反射的高频光信号转换成高频电信号。接收器高频光电检测器信号在高频解调器中与参考本地振荡器混合以生成中频信号，同时保留相位延迟信息。结合模数转换器(ADC)的微控制器测量激光发射参考信号或者校准信号与接收到的反射信号之间的中频的相位差。考虑到光速，这些信号之间的相位差与待测量的距离成正比。
对于移动电话应用中的激光测距仪，理想的是激光发射功率限于食品药品监督管理局规定的1级。对于连续波操作，通常需要在可见光谱范围内具有低于1毫瓦的激光光功率。为了能够适应移动电话的外形尺寸，在激光测距仪中不应存在任何机械移动部件。透镜组件也受限于通常的手机尺寸限制。优选的是，透镜直径不超过4毫米，同时整个测距仪组件的高度不超过3毫米。
由于光电检测器处的光信号强度以一比飞行距离的平方(1/R2)下降，所以光电检测器和随后的放大器应该具有显著的动态范围，以确保测距仪对于从10毫米到10米的范围具有1毫米的分辨率。另外，测量对象的表面光反射率是未知的。需要专用的自动增益控制机制来调节光电检测器的增益，以确保有足够的信噪比来恢复相位信息。
除了恢复光信号之外，理想的是测距仪在不同的增益设置下使相位信息一致。同样理想的是，校准光电检测器和随后的中频滤波器的相位，以确保激光测距仪操作基本上与测量对象表面反射率、光学部件变化以及电子部件变化和老化效应无关。
发明内容
一种测距仪系统，包括：激光器，其被配置成在测量模式下生成第一光束；硅发光二极管(LED)，其被配置成在校准模式下生成第二光束；第一光电检测器，其中，在所述测量模式下，所述第一光电检测器被配置成检测从所述测距仪系统中的透镜反射的第一光束的一部分；以及第二光电检测器，其中，在所述测量模式下，所述第二光电检测器被配置成检测从所述测距仪系统外部的对象反射的第一光束的一部分；其中，在所述校准模式下，所述第一光电检测器和所述第二光电检测器二者都被配置成检测来自所述硅LED的第二光束。
一种测距仪系统，包括：硅发光二极管(LED)，其被配置成在校准模式下生成第一光束；激光器，其被配置成在测量模式下生成第二光束；透镜；第一光电检测器，其中，在所述校准模式下，所述第一光电检测器被配置成检测所述第一光束的一部分以生成第一参考信号，并且在所述测量模式下，所述第一光电检测器被配置成检测从所述透镜反射的所述第二光束的一部分以生成第二参考信号；以及第二光电检测器，其中，在所述校准模式下，所述第二光电检测器被配置成检测所述第一光束的一部分以生成第一接收器信号，并且在所述测量模式下，所述第二光电检测器被配置成检测从所述测距仪系统外部的对象反射的所述第二光束的一部分以生成第二接收器信号；其中，在所述校准模式下，所述第一参考信号和所述第一接收器信号被用于生成校准相位偏移，并且在所述测量模式下，基于所述第二参考信号、所述第二接收器信号和所述校准相位偏移来计算所述测距仪系统与所述对象之间的距离。
一种校准测距仪系统并且确定所述测距仪系统与外部对象之间的距离的方法，所述测距仪系统包括硅发光二极管(LED)、激光器、第一光电检测器和第二光电检测器，所述方法包括：由所述硅发光二极管(LED)生成第一光束；由所述第一光电检测器检测所述第一光束的一部分以生成第一参考信号；由所述第二光电检测器检测所述第一光束的一部分以生成第一接收器信号；由控制器基于所述第一接收器信号和所述第一参考信号来确定校准相位偏移；由所述激光器生成第二光束；由所述第一光电检测器检测所述第二光束的一部分以生成第二参考信号；由所述第二光电检测器检测从所述对象反射的所述第二光束的一部分以生成第二接收器信号；由所述控制器基于所述第二参考信号、所述第二接收器信号和所述校准相位偏移来确定所述测距仪系统与所述对象之间的距离。
一种测距仪系统，包括：激光器，其被配置成在测量模式下生成第一光束；在热载流子注入偏置条件下偏置的硅MOSFET，其被配置成在校准模式下生成第二光束；第一光电检测器，其中，在所述测量模式下，所述第一光电检测器被配置成检测从所述测距仪系统中的透镜反射的所述第一光束的一部分；以及第二光电检测器，其中，在所述测量模式下，所述第二光电检测器被配置成检测从所述测距仪系统外部的对象反射的所述第一光束的一部分；其中，在所述校准模式下，所述第一光电检测器和所述第二光电检测器二者都被配置成检测来自作为光子发射器的处于热载流子注入偏置条件下的硅MOSFET的第二光束。
一种测距仪系统，包括：在热载流子注入模式下偏置的硅光子发射MOSFET，其被配置成在校准模式下生成第一光束；激光器，其被配置成在测量模式下生成第二光束；透镜；第一光电检测器，其中，在所述校准模式下，所述第一光电检测器被配置成检测所述第一光束的一部分以生成第一参考信号，并且在所述测量模式下，所述第一光电检测器被配置成检测从所述透镜反射的所述第二光束的一部分以生成第二参考信号；以及
第二光电检测器，其中，在所述校准模式下，所述第二光电检测器被配置成检测所述第一光束的一部分以生成第一接收器信号，并且在所述测量模式下，所述第二光电检测器被配置成检测从所述测距仪系统外部的对象反射的所述第二光束的一部分以生成第二接收器信号；其中，在所述校准模式下，所述第一参考信号和所述第一接收器信号被用于生成校准相位偏移，并且在所述测量模式下，基于所述第二参考信号、所述第二接收器信号和所述校准相位偏移来计算所述测距仪系统与所述对象之间的距离。
一种校准测距仪系统并且确定所述测距仪系统与外部对象之间的距离的方法，所述测距仪系统包括被偏置作为热载流子注入光子发射器的硅MOSFET晶体管、激光器、第一光电检测器和第二光电检测器，所述方法包括：由被偏置作为热载流子注入光子发射器的所述硅MOSFET晶体管生成第一光束；由所述第一光电检测器检测所述第一光束的一部分以生成第一参考信号；由所述第二光电检测器检测所述第一光束的一部分以生成第一接收器信号；由控制器基于所述第一接收器信号和所述第一参考信号来确定校准相位偏移；由所述激光器生成第二光束；由所述第一光电检测器检测所述第二光束的一部分以生成第二参考信号；由所述第二光电检测器检测从所述对象反射的所述第二光束的一部分以生成第二接收器信号；由所述控制器基于所述第二参考信号、所述第二接收器信号和所述校准相位偏移来确定所述测距仪系统与所述对象之间的距离。
附图说明
图1示出了移动装置中的激光测距仪的示例；
图2示出了激光测距仪系统的示例；
图3示出了偏置下的雪崩光电二极管和混频器电路系统的示例；
图4是示出根据反向偏置的雪崩光电二极管的电容的示例的图；
图5示出了等效雪崩光电二极管电路模型的示例；
图6是示出雪崩光电二极管低通滤波器的频率响应的示例的曲线图；
图7示出了IF滤波器的带通波特图的示例；
图8是示出根据本公开内容的某些方面的硅LED的测量的曲线图；
图9示出了根据本公开内容的某些方面的具有RF和IF校准的测距仪的示例；
图10示出了根据本公开内容的某些方面的具有RF和IF校准的测距仪的另一示例；
图11示出根据本公开内容的某些方面的具有组合的RF和IF校准的测距仪的示例；
图12示出根据本公开内容的某些方面的使用MOSFET热载流子注入发光作为重新校准相位的手段的测距仪的示例。
具体实施方式
以下结合附图阐述的详细描述旨在作为对各种配置的描述，而不是旨在表示可以实践本文中描述的概念的唯一配置。详细描述包括了提供用于透彻理解各种构思的具体细节。然而，对于本领域技术人员来说明显是，可以在没有这些具体细节的情况下实践这些构思。在某些情况下，为了避免混淆这些构思，以框图形式显示了众所周知的结构和部件。
图1示出了蜂窝电话101或其他移动装置中的小型化激光测距仪102使用激光束103来测量蜂窝电话101与目标对象104之间的距离的示例。
图2示出了包括激光器201(例如二极管激光器)的激光测距仪系统的示例。激光器201由驱动器203以激光器调制频率驱动。激光器调制频率204由PLL 213(或者另一频率合成器)生成，并且在100MHz至几GHz之间，这取决于激光器和电子装置的性能。调制频率204是通过使用PLL 213从本地振荡器频率(图2中标记为LO)的偏移频率生成。偏移频率通常在1kHz至50kHz之间。
激光测距仪系统还包括参考光电检测器205和目标光电检测器206。在一些实施方式中，光电检测器中的每一个可以用由电压源210生成的APD偏置电压(在图2中标记为“APD偏压”)偏置的雪崩光电二极管(APD)来实现。
在操作中，透镜202将由激光器201输出的光学光信号(光束)聚焦在目标对象220上。光信号的一小部分被透镜202散射并且被参考光电检测器205检测到。参考光电检测器205将检测到的光信号转换成激光器调制频率的电信号，该电信号由TIA 208放大并且在高频混频器211中与本地振荡器频率混合以生成中频(IF)信号。IF信号由IF滤波器214滤波，由放大器216放大，并且由ADC(未示出)转换成数字信号，以由控制器218在数字域中处理，如下面进一步讨论的那样。
透镜207将从目标220反射的光信号聚焦到目标光电检测器206，以由目标光电检测器206检测。目标光电检测器206将检测到的光信号转换成激光器调制频率的电信号，该电信号由TIA209放大并且在高频混频器212中与本地振荡器频率混合以生成中频(IF)信号。IF信号由IF滤波器215滤波，由放大器217放大，并且由ADC(未示出)转换成数字信号，以由控制器218在数字域中处理。
控制器218计算参考信号与目标信号之间的相位偏移，该相位偏移为从目标反射的光信号提供飞行时间信息。然后，控制器218使用相位偏移和光速来估计到目标的距离。控制器218可以将估计的距离输出到(例如用于向用户显示的)另一处理器。
为了使激光测距仪系统的功能与接收器路径中的外部影响无关，可能需要对RF电路和IF电路二者进行校准。在这方面，本公开内容的实施方式使用“芯片上”集成硅LED来校准光电检测器在不同增益设置和IF滤波器下的相位偏移设置，以确保1毫米或者更佳的分辨率。在某些实施方式中，如以下进一步描述的，使用“芯片上”硅LED来生成用于校准的参考光信号。硅LED可以在正向模式(IR)或者反向雪崩模式(可见光)下产生光。使用“芯片上”硅LED进行校准降低了部件成本并且减小了尺寸。
作为示例，300MHz导致自由空间中1米的“电子波长长度”。为了分辨优于1毫米，激光测距仪需要能够分辨接收到的调制强度光信号与参考光信号之间的优于0.36度(360度全圆的1/1000)的相位角。系统引入的测量误差包括温度、光电检测器增益的变化、部件的不匹配和制造变化以及系统的老化效应。查找表和数学算法不能确保所有条件下的测量精度。
RF处的接收器中的光电检测器的功能是将来自测量对象表面的反射的RF调制光信号转换成RF电信号。为了增加接收器的动态范围要求，还需要可变增益功能。接收器的另一功能是用作高频混频器。在图3中示出了示例性实施方式。
图3中示出的示例性电路被用作光/电转换器、可变增益放大器和RF高频混频器。在本示例中，光电检测器是用由APD偏置电压偏置的APD 301实现的。当APD 301在其结击穿电压之下被偏置时，APD 301处于线性模式，在该线性模式下，电输出信号与输入的光信号成线性比例。理想的是通过偏置APD直到达到可用的信号噪声水平来实现可变增益。通常，APD的雪崩增益随着APD偏压而增加。因此，调节APD偏压是实现增益控制的简单而有效的手段。当偏置电压足够低时，线性APD可以像衰减器那样工作。当被测对象表面处于与光电检测器非常接近的范围时，需要这样的动态衰减器。对于这种情况，信号需要被衰减以避免覆没后续的信号路径。这种增益控制方法在扩展接收器的动态范围方面简单而有效。也可以通过使用差分偏压-T来注入本地振荡器(LO)信号以进行混频。
图3中示出的示例性电路可以用于实现图2中示出的光电检测器205、TIA 208和混频器211。该电路还可以用于实现图2中的光电检测器206、TIA 209和混频器212。在本示例中，如以上所讨论的，电压源210可以提供APD偏压，该APD偏压可以被调节以实现可变增益。
作为改变APD上的偏压以实现可变增益的结果，APD的耗尽电容会变化。在这方面，图4示出了根据反向偏压变化的APD的电容的示例。
图5示出了简单的等效APD电路模型。电路模型包括：基本RC低通滤波器，其具有取决于APD偏压的APD耗尽电容(Cdepletion)；以及漂移电阻器(Rdrift)，其具有温度相关性。APD电路的相位响应是如图6所示的RC低通滤波器的相位响应。
APD偏压以及对应的耗尽电容和温度的很小的变化引起相位角响应的显著变化。
如上面所讨论的那样，通过将激光器调制频率与本地振荡器频率混合来生成IF。IF滤波器(例如IF 214或215)应当是窄带通滤波器，以改善IF接收器路径中的噪声。实践中，IF滤波器的带通应在1kHz到50kHz左右。IF滤波器的噪声与IF滤波器的带宽成比例。然而，IF滤波器的带宽不应当太窄而不能在通带处高衰减。在该频率范围内，可以使用环境干扰最小的电子设备来实现IF滤波器。例如，可以使用有源或无源模拟滤波器来实现IF滤波器。IF滤波器也可以以数字化的方式来实现。
带通IF滤波器还向系统引入其自己的相位误差。在这方面，图7示出了带通滤波器的相位响应的示例。从图7的示例中可以看出，滤波器的相位响应相对于通带中心处的频率特别敏感。环境影响、部件变化和老化将显著地改变所得信号的相位。
另外，由于部件的不匹配，带通滤波器的中心频率可能相对于IF频率具有偏移。这种不匹配可能会导致IF相位测量中的相位偏移。
为了解决上述挑战，本公开内容的实施方式提供了系统和方法，以校正由于例如环境(例如温度变化)、制造期间的工艺变化和老化造成的部件不匹配所引起的激光测距仪的RF和/或IF信号路径中的相位偏移。
本公开内容的实施方式使用“芯片上”硅LED来生成用于校准的光信号。“芯片上”硅LED的优点在于硅LED可以与测距仪的包括光电检测器、混频器、滤波器和/或放大器的其他部件集成在同一芯片(管芯)上。硅是间接带隙材料。与直接带隙材料例如砷化镓相比，其发光效率较低。普遍认为硅LED的量子效率小于10-5。在这方面，图8示出了硅LED的示例性测量，其中，使用LED驱动电流来驱动硅LED并且使用光电检测器来检测由硅LED发射的光。更具体地，图8示出了驱动电流810以及光电检测器的检测电流与该驱动电流的比820(其是硅LED与光电检测器之间的耦合效率的量度)。
在该示例中，硅LED包括绝缘体上硅(SOI)工艺中的P/N结,其中P/Nwell光电检测器横跨介电隔离势垒。硅LED与光电检测器完全介电隔离。在该设置下，硅LED和光电检测器之间的耦合效率大约为10-7。还表明耦合效率在LED驱动电流的5十倍频程(decade)上基本恒定。LED电流可以是正向偏置或反向偏置。光电检测器电流与通过硅LED结的绝对电流成比例。
在激光测距仪的情况下，光信号强度与1/R2成比例地减小并且与截断入射光子的接收器透镜面积成比例。光检测器(光电检测器)处的接收信号强度可以小于激光光功率的10-9。对于激光测距仪的光检测器/接收器，可以高效地使用硅LED光发射/耦合作为光学/电学校准接收器路径的手段，以建立“零路径”偏移，偏移是由于环境、在接收器路径中所使用的部件的不匹配和老化引起的。
在这方面，图9示出了根据本公开内容的某些方面的包括用于校准的硅LED 902的测距仪系统的示例。测距仪系统包括激光器906，其具有以激光器调制频率调制的光输出。测距仪系统还包括目标光电检测器901和参考光电检测器907，二者中的每一个都可以用APD来实现。参考光电检测器907建立来自激光的参考路径。测距仪系统还包括透镜905，其在图9中被表示为光束分离器。透镜905可以将来自激光器906的大部分光信号传递至目标904，同时将光信号的一小部分散射到参考光电检测器907。表面散射将足以被参考光电检测器907拾取作为零路径参考。参考光电检测器的电信号输出在混频器908中与本地振荡器信号909混合以生成参考路径的IF信号910。来自激光器的光信号撞击目标904并且散射光被透镜903拾取以将反射信号聚焦到目标光电检测器901上。目标光电检测器901的电信号输出在混频器911中与本地振荡器信号909混合以生成接收路径的IF信号912。参考路径和接收器路径中的IF信号可以被相应的IF滤波器滤波并且被相应的ADC转换成数字信号以供控制器进行处理。如上面所讨论的，控制器可以基于接收到的IF信号来计算参考路径与接收器路径之间的相位偏移测量值。
当激光测量完成时，控制器可以关闭激光器906。然后，硅LED 902可以由驱动器驱动以生成要被光电检测器901和907同时拾取(检测)的调制光信号。硅LED 920可以以RF频率或IF频率来调制。参考光电检测器的电信号输出在混频器908中与本地振荡器信号909混合以生成参考路径的IF信号910。目标光电检测器901的电信号输出在混频器911中与本地振荡器信号909混合以生成接收路径的IF信号。参考路径和接收器路径中的IF信号可以被相应的IF滤波器滤波并且被相应的ADC转换成数字信号以供控制器进行处理。控制器可以基于接收到的IF信号来计算参考路径与接收器路径之间的校准相位偏移。校准相位偏移可能例如由于环境(例如温度变化)、制造期间的工艺变化和老化所造成的部件不匹配引起。因此，控制器可以从相位偏移测量值中减去校准相位偏移以校正部件不匹配的相位偏移测量，从而得到经校正的相位偏移，这提高了测距仪的准确度。控制器可以使用所得到的校正的相位偏移来估计从芯片到目标的距离。
硅LED 902能够同时校准光电检测器相位响应和电子滤波器元件相位响应二者。由于接收器的选择性，未以精确的RF频率和IF频率调制的光例如目标上的背景照明将不会被光电检测器拾取。
图10示出了正向偏置模式下使用硅LED以IF校准的测距仪系统的示例。最初，激光器1001由激光器驱动器1003以激光器调制频率1006来驱动，该激光器调制频率1006可以与本地振荡器频率1008偏移达IF。调制频率1006和本地振荡频率1008由PLL1009生成。IF频率由控制器1010控制，并且IF频率是调制频率与本地振荡器频率之间的频率差。由激光器1001输出的光信号(激光束)由透镜1011聚焦到目标1012上。光的一小部分从透镜表面反射离开，被参考光电检测器1002拾取以生成参考路径信号。光电检测器1002可以用APD来实现，该APD被高压电源1005反向偏置，以调节APD中的倍增因子。当目标的距离和反射率改变时，控制器1010可以控制高压电源1005以调制APD的增益。
光信号撞击目标1012并且散射。从目标散射(反射)离开的光信号的一部分被透镜1011拾取以聚焦到目标光电检测器1017上。每个光电检测器将相应的光信号转换成相应的电信号。来自光电检测器1002和光电检测器1017的电信号通过对称的一组TIA 1007和TIA1018、混频器1013和混频器1019、IF滤波器1020和IF滤波器1022以及放大器1024和放大器1026到达控制器1010以被数字化。控制器1010计算参考信号与接收信号之间的相位偏移以获得相位偏移测量。
当距离测量完成时，测距仪进入校准模式。在校准模式下，激光器1001关闭。控制器1010使用LED驱动器1016以IF频率来驱动正向偏置的硅LED 1014。在正向偏置模式下，由于正向偏置二极管结的扩散电容，电到光转换很慢。在正向偏置下，硅功耗很低，硅结电压也很低。硅LED被制造成非常接近光电检测器1002和光电检测器1017二者，以与光电检测器1002和光电检测器1017二者光耦合。光电检测器1002和光电检测器1017中的每一个将从硅LED 1014接收到的光转换成相应的电信号。从光电检测器1002和光电检测器1017输出的电信号通过对称的一组TIA 1007和TIA 1018、混频器1013和混频器1019、IF滤波器1020和IF滤波器1022以及放大器1024和放大器1026到达控制器1010以被数字化。控制器1010计算参考信号与接收信号之间的相位偏移以获得校准相位偏移并且可以从相位偏移测量值中减去校准相位偏移以校正部件在IF处的不匹配。因此，部件在IF处的小的不匹配可以在控制器中通过相位偏移归零。控制器1010可以使用校正的相位偏移来估计从芯片到目标的距离。
根据需要，测量和校准的顺序可以是可交换的。此外，校准频率可以根据距离测量精度要求、环境条件、测量时间以及接收器处的接收信号的信噪比(SNR)进行修改。
图11示出了使用硅LED以RF和IF校准的测距仪系统的示例。除了硅LED 1114被反向偏置之外，系统设置与IF校准的系统设置类似。在图11的示例中，硅LED以反向偏置雪崩模式驱动。在雪崩模式下，硅LED可以直接以RF频率生成光信号。量子效率在10-5到10-6之间。发光与注入电流成比例。雪崩模式下的集成硅LED的带宽受硅结的漂移电阻和耗尽电容的限制。取决于CMOS工艺生成，采用现代CMOS工艺的集成硅LED的反向击穿电压的范围可以在6V到12V之间。反向击穿电压可以由LED驱动器1116中的电荷泵电路生成。在该示例中，LED驱动器1116可以以LO频率或激光器调制频率驱动硅LED 1114。
在距离测量模式下，激光器1101由驱动器1103驱动以生成调制频率1106的调制光输出。在控制器1110的控制下，PLL 1109生成调制频率1106和本地振荡器频率1108。如上面所讨论的，调制频率可以与本地振荡器频率偏移达IF。
从激光器1101输出的光信号通过透镜1111聚焦到目标1112上。透镜表面将光信号的一小部分反射回参考光电检测器1102。光信号的一部分被散射(反射)离开目标1112，朝接收器返回。透镜1111将从目标散射离开的光信号聚焦到目标光电检测器1117上。光电检测器1102和光电检测器1117可以利用被高压电源1105以高偏置电压1104反向偏置的APD1102和APD 1117来实现。高偏置电压1104可以被调节以调制APD的倍增因子。在该示例中，控制器1110可以控制高压电源1105的偏压1104以优化APD增益，从而使每个目标距离和反射率具有好的SNR。每个光电检测器将相应的光信号转换成相应的电信号。来自光电检测器1102和光电检测器1117的电信号通过对称的一组TIA 1107和TIA 1118、混频器1113和混频器1119、IF滤波器1120和IF滤波器1122以及放大器1124和1126到达控制器1110以被数字化。控制器1110计算参考信号与接收信号之间的相位偏移以获得相位偏移测量。
在校准模式下，激光器1101被关闭。控制器1110使用高压驱动器1016以RF频率驱动硅LED 1114反向击穿。RF频率可以是本地振荡器频率1108或调制器频率1106。硅LED1114的光输出被非常接近的光电检测器1102和光电检测器1117拾取(检测到)。光电检测器1102和光电检测器1117中的每一个将从硅LED 1114接收到的光转换成相应的电信号。来自光电检测器1102和光电检测器1117的电信号通过对称的一组TIA1107和TIA 1118、混频器1113和混频器1119、IF滤波器1120和IF滤波器1122以及放大器1124和放大器1126到达控制器1110以被数字化。控制器1110计算参考信号与接收信号之间的相位偏移以获得校准相位偏移，并且从相位偏移测量值中减去校准相位偏移以校正部件在RF和IF处的不匹配。因此，部件在RF和IF处的小的不匹配可以在控制器中通过相位偏移被归零。然后，控制器可以使用经校正的相位偏移来计算芯片与目标之间的距离。因此，应用校准相位偏移(也称为零路径相位偏移)来校正所测量的相位偏移，以得到芯片与目标之间的距离的准确测量值。
在反向偏置RF下的硅LED时，硅LED的功耗将高于用于IF校准的正向偏置硅LED的功耗。然而，通过在RF下使用反向偏置，可以同时以RF和IF二者校准部件。
如在IF校准中那样，根据需要，测量和校准的顺序可以是可交换的。此外，可以根据距离测量精度要求、环境条件、测量时间以及接收器处的接收信号的信噪比(SNR)修改校准频率。
当MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)栅极尺寸缩小到1μm之下时，晶体管的沟道中的电场已经达到载流子获得足够能量以超过半导体晶格温度的点。具有足够能量和动量的热载流子穿过栅极氧化物或结势垒以显示为栅极或衬底电流。在亚微米NMOSFET晶体管中，电子在电场的作用下加速并且与衬底中的原子发生碰撞。热载流子与原子的碰撞将产生冷载流子和电子-空穴对。在NMOSFET的衬底中的电子-空穴对重组将引起光子发射。
在通常的亚微米NMOSFET器件中，当栅极以电源轨的一半偏置并且漏极以电源轨偏置时，获得峰值衬底电流。此时，沟道电场处于最大值。
在图12中，NMOSFET 1214将被偏置到其最大热载流子注入点。通常，NMOSFET 1214的漏极直接与电源连接。NMOSFET 1214的源极与衬底短接。简单的栅极驱动器1216将在0V与电源轨的一半之间调制栅极电压。热载流子注入机制取决于沟道电场。热载流子注入机制可以工作在超出激光测距仪中所使用的RF频率的高频范围内。
图12示出了使用在峰值衬底电流条件下偏置的硅亚微米NMOSFET来以IF校准的测距仪系统的示例。最初，激光器1201由激光器驱动器1203以激光器调制频率1206来驱动，该激光器调制频率1206可以与本地振荡器频率1208偏移达IF。调制频率1206和本地振荡频率1208由PLL 1209生成。IF频率由控制器1210控制，并且IF频率是调制频率与本地振荡器频率之间的频率差。由激光器1201输出的光信号(激光束)由透镜1211聚焦到目标1212上。光的一小部分被反射离开透镜表面，被参考光电检测器1202拾取以生成参考路径信号。光电检测器1202可以用APD来实现，该APD被高压电源1205反向偏置，以调节APD中的倍增因子。当目标的距离和反射率改变时，控制器1210可以控制高压电源1205以调制APD的增益。
光信号撞击目标1212并且散射。从目标散射(反射)离开的光信号的一部分被透镜1211拾取以聚焦到目标光电检测器1217上。每个光电检测器将相应的光信号转换成相应的电信号。来自光电检测器1202和光电检测器1217的电信号通过对称的一组TIA 1207和TIA1218、混频器1213和混频器1219、IF滤波器1220和IF滤波器1222以及放大器1224和放大器1226到达控制器1210以被数字化。
控制器1210计算参考信号与接收信号之间的相位偏移以获得相位偏移测量。
当距离测量完成时，测距仪进入校准模式。在校准模式下，激光器1201关闭。控制器1210和栅极驱动器1216使用栅极驱动器1216以RF或IF频率来驱动热载流子注入偏置的校准NMOS 1214。校准NMOS 1214的漏极连接至NMOS晶体管的最大工作电压以最大化热载流子注入。热载流子注入机制在当前实施方式中具有远高于激光测距仪的RF频率和IF频率的频率响应，可以通过使用热载流子注入MOSFET发射机制来执行RF校准和IF校准二者。在MOSFET晶体管的热载流子注入偏置下，不需要超过晶体管技术的电压的电压来形成偏压网络。校准热载流子注入光子发射MOSFET被制造成非常接近光电检测器1202和光电检测器1217二者，以与光电检测器1202和光电检测器1217光学耦合。光电检测器1202和光电检测器1217中的每一个将从校准热载流子注入MOSFET 1214接收到的光转换成相应的电信号。从光电检测器1202和光电检测器1217输出的电信号通过对称的一组TIA 1207和TIA 1218、混频器1213和混频器1219、IF滤波器1220和IF滤波器1222以及放大器1224和放大器1226到达控制器1210以被数字化。控制器1210计算参考信号与接收信号之间的相位偏移以获得校准相位偏移并且可以从相位偏移测量值中减去校准相位偏移以校正部件在IF处的不匹配。因此，部件在IF处的小的不匹配可以在控制器中通过相位偏移被归零。控制器1210可以使用经校正的相位偏移来估计从芯片到目标的距离。
根据需要，测量和校准的顺序可以是可交换的。此外，校准频率可以根据距离测量精度要求、环境条件、测量时间以及接收器处的接收信号的信噪比(SNR)进行修改。
也可以想到，半导体中的任何光子发射器件都可以用作生成IF和RF校准信号的装置。另一实施方式是具有成阵列的光电检测器以给出多个范围测量区域或距离的激光测距仪。在仅需要有限数量的雪崩光电检测器用于测量的情况下，由于测量区域有限或测量距离有限或者两者都有限，备用雪崩光电检测器也可以用作校准源。雪崩光电检测器是硅二极管的特殊变体并且可以像硅LED那样被正向或反向偏置，以生成校准信号。
可以使用硬布线逻辑、可编程逻辑和/或处理器来实现根据上面讨论的任何实施方式的控制器，所述处理器被配置成执行代码使处理器执行本文中讨论的操作。代码可以驻留在RAM存储器、闪速存储器、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器或本领域已知的任何其他形式的存储介质中。示例性存储介质可以耦合至处理器，使得处理器可以从存储介质读取代码并且执行代码以执行本文中讨论的操作。
在本公开的范围内，词语“示例性”用于表示“用作示例、实例或说明”。本文中描述为“示例性”的任何实现或方面不必然被解释为相对于本公开内容的其他方面是优选的或有利的。同样，术语“方面”不要求本公开内容的所有方面都包括所讨论的特征、优点或操作模式。术语“耦合”在本文中用于指代两个部件之间的直接或间接耦合。应当理解，如本文中所使用的术语“透镜”涵盖被配置成执行“透镜”的功能的一组透镜。
提供对本公开内容的先前描述以使本领域的任何技术人员能够实现或使用本公开内容。对于本领域技术人员而言，对本公开内容的各种修改将是明显的，并且在不脱离本公开内容的精神或范围的情况下，可以将本文中限定的一般原理应用于其他变型。因此，本公开内容不旨在限于本文中所描述的示例，而是符合与本文中公开的原理和新特征一致的最广范围。

Claims (40)

1.一种测距仪系统，包括：
激光器，其被配置成在测量模式下生成第一光束；
硅发光二极管(LED)，其被配置成在校准模式下生成第二光束；
第一光电检测器，其中，在所述测量模式下，所述第一光电检测器被配置成检测从所述测距仪系统中的透镜反射的所述第一光束的一部分；以及
第二光电检测器，其中，在所述测量模式下，所述第二光电检测器被配置成检测从所述测距仪系统外部的对象反射的所述第一光束的一部分；
其中，在所述校准模式下，所述第一光电检测器和所述第二光电检测器二者都被配置成检测来自所述硅LED的所述第二光束。
2.根据权利要求1所述的测距仪系统，其中，所述硅LED、所述第一光电检测器和所述第二光电检测器被集成在单个芯片上。
3.根据权利要求1所述的测距仪系统，其中，所述第一光电检测器是雪崩光电二极管，并且所述第二光电检测器是雪崩光电二极管。
4.根据权利要求1所述的测距仪系统，其中，所述第一光电检测器在所述校准模式和所述测量模式期间被高压电源反向偏置。
5.根据权利要求1所述的测距仪系统，其中，所述硅LED在所述校准模式期间被正向偏置。
6.根据权利要求1所述的测距仪系统，其中，所述硅LED在所述校准模式期间在射频(RF)范围内被反向偏置。
7.一种测距仪系统，包括：
硅发光二极管(LED)，其被配置成在校准模式下生成第一光束；
激光器，其被配置成在测量模式下生成第二光束；
透镜；
第一光电检测器，其中，在所述校准模式下，所述第一光电检测器被配置成检测所述第一光束的一部分以生成第一参考信号，并且在所述测量模式下，所述第一光电检测器被配置成检测从所述透镜反射的所述第二光束的一部分以生成第二参考信号；以及
第二光电检测器，其中，在所述校准模式下，所述第二光电检测器被配置成检测所述第一光束的一部分以生成第一接收器信号，并且在所述测量模式下，所述第二光电检测器被配置成检测从所述测距仪系统外部的对象反射的所述第二光束的一部分以生成第二接收器信号；
其中，在所述校准模式下，所述第一参考信号和所述第一接收器信号被用于生成校准相位偏移，并且在所述测量模式下，基于所述第二参考信号、所述第二接收器信号和所述校准相位偏移来计算所述测距仪系统与所述对象之间的距离。
8.根据权利要求7所述的测距仪系统，其中，所述硅LED、所述第一光电检测器和所述第二光电检测器被集成在单个芯片上。
9.根据权利要求7所述的测距仪系统，其中，所述第一光电检测器是雪崩光电二极管，并且所述第二光电检测器是雪崩光电二极管。
10.根据权利要求7所述的测距仪系统，其中，所述第一光电检测器在所述校准模式和所述测量模式期间被高压电源反向偏置。
11.根据权利要求7所述的测距仪系统，其中，所述硅LED在所述校准模式期间被正向偏置。
12.根据权利要求7所述的测距仪系统，其中，所述硅LED在所述校准模式期间在射频(RF)范围内被反向偏置。
13.根据权利要求7所述的测距仪系统，还包括：
振荡器，用于生成本地振荡器信号；
第一混频器，用于接收所述本地振荡器信号和所述第一参考信号以生成中频参考信号；以及
第二混频器，用于接收所述本地振荡器信号和所述第一接收器信号以生成中频接收器信号；
其中，所述中频参考信号和所述中频接收器信号被用于生成所述校准相位偏移。
14.一种校准测距仪系统并且确定所述测距仪系统与外部对象之间的距离的方法，所述测距仪系统包括硅发光二极管(LED)、激光器、第一光电检测器和第二光电检测器，所述方法包括：
由所述硅发光二极管(LED)生成第一光束；
由所述第一光电检测器检测所述第一光束的一部分以生成第一参考信号；
由所述第二光电检测器检测所述第一光束的一部分以生成第一接收器信号；
由控制器基于所述第一接收器信号和所述第一参考信号来确定校准相位偏移；
由所述激光器生成第二光束；
由所述第一光电检测器检测所述第二光束的一部分以生成第二参考信号；
由所述第二光电检测器检测从所述对象反射的所述第二光束的一部分以生成第二接收器信号；
由所述控制器基于所述第二参考信号、所述第二接收器信号和所述校准相位偏移来确定所述测距仪系统与所述对象之间的距离。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述硅LED、所述第一光电检测器和所述第二光电检测器被集成在单个芯片上。
16.根据权利要求14所述的方法，其中，所述第一光电检测器是雪崩光电二极管，并且所述第二光电检测器是雪崩光电二极管。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述第一光电检测器被高压电源反向偏置。
18.根据权利要求14所述的方法，其中，在生成第一光束的步骤期间，所述硅LED被正向偏置。
19.根据权利要求14所述的方法，其中，在生成第一光束的步骤期间，所述硅LED以射频(RF)范围内的频率被反向偏置。
20.根据权利要求19所述的方法，其中，所述第一光束以所述射频(RF)范围内的频率被调制。
21.一种测距仪系统，包括：
激光器，其被配置成在测量模式下生成第一光束；
在热载流子注入偏置条件下偏置的硅MOSFET，其被配置成在校准模式下生成第二光束；
第一光电检测器，其中，在所述测量模式下，所述第一光电检测器被配置成检测从所述测距仪系统中的透镜反射的所述第一光束的一部分；以及
第二光电检测器，其中，在所述测量模式下，所述第二光电检测器被配置成检测从所述测距仪系统外部的对象反射的所述第一光束的一部分；
其中，在所述校准模式下，所述第一光电检测器和所述第二光电检测器二者都被配置成检测来自作为光子发射器的处于热载流子注入偏置条件下的硅MOSFET的第二光束。
22.根据权利要求21所述的测距仪系统，其中，处于热载流子注入偏置条件下的所述硅MOSFET、所述第一光电检测器和所述第二光电检测器被集成在单个芯片上。
23.根据权利要求21所述的测距仪系统，其中，所述第一光电检测器是雪崩光电二极管，并且所述第二光电检测器是雪崩光电二极管。
24.根据权利要求21所述的测距仪系统，其中，在所述校准模式和所述测量模式期间，所述第一光电检测器被高压电源反向偏置。
25.根据权利要求21所述的测距仪系统，其中，在所述校准模式期间，使用IF调制在热载流子注入下将所述硅MOSFET偏置。
26.根据权利要求21所述的测距仪系统，其中，在所述校准模式期间，使用射频(RF)范围内的调制在热载流子注入下将所述硅MOSFET偏置。
27.一种测距仪系统，包括：
在热载流子注入模式下偏置的硅光子发射MOSFET，其被配置成在校准模式下生成第一光束；
激光器，其被配置成在测量模式下生成第二光束；
透镜；
第一光电检测器，其中，在所述校准模式下，所述第一光电检测器被配置成检测所述第一光束的一部分以生成第一参考信号，并且在所述测量模式下，所述第一光电检测器被配置成检测从所述透镜反射的所述第二光束的一部分以生成第二参考信号；以及
第二光电检测器，其中，在所述校准模式下，所述第二光电检测器被配置成检测所述第一光束的一部分以生成第一接收器信号，并且在所述测量模式下，所述第二光电检测器被配置成检测从所述测距仪系统外部的对象反射的所述第二光束的一部分以生成第二接收器信号；
其中，在所述校准模式下，所述第一参考信号和所述第一接收器信号被用于生成校准相位偏移，并且在所述测量模式下，基于所述第二参考信号、所述第二接收器信号和所述校准相位偏移来计算所述测距仪系统与所述对象之间的距离。
28.根据权利要求27所述的测距仪系统，其中，在热载流子注入下偏置的所述硅MOSFET、所述第一光电检测器和所述第二光电检测器被集成在单个芯片上。
29.根据权利要求27所述的测距仪系统，其中，所述第一光电检测器是雪崩光电二极管，并且所述第二光电检测器是雪崩光电二极管。
30.根据权利要求27所述的测距仪系统，其中，所述第一光电检测器在所述校准模式和所述测量模式期间被高压电源反向偏置。
31.根据权利要求27所述的测距仪系统，其中，在所述校准模式期间，在热载流子注入下偏置的所述硅MOSFET在IF范围内被调制。
32.根据权利要求27所述的测距仪系统，其中，在所述校准模式期间，在热载流子注入下偏置的所述硅MOSFET在射频(RF)范围内被调制。
33.根据权利要求27所述的测距仪系统，还包括：
振荡器，用于生成本地振荡器信号；
第一混频器，用于接收所述本地振荡器信号和所述第一参考信号以生成中频参考信号；以及
第二混频器，用于接收所述本地振荡器信号和所述第一接收器信号以生成中频接收器信号；
其中，所述中频参考信号和所述中频接收器信号被用于生成所述校准相位偏移。
34.一种校准测距仪系统并且确定所述测距仪系统与外部对象之间的距离的方法，所述测距仪系统包括被偏置作为热载流子注入光子发射器的硅MOSFET、激光器、第一光电检测器和第二光电检测器，所述方法包括：
由被偏置作为热载流子注入光子发射器的所述硅MOSFET生成第一光束；
由所述第一光电检测器检测所述第一光束的一部分以生成第一参考信号；
由所述第二光电检测器检测所述第一光束的一部分以生成第一接收器信号；
由控制器基于所述第一接收器信号和所述第一参考信号来确定校准相位偏移；
由所述激光器生成第二光束；
由所述第一光电检测器检测所述第二光束的一部分以生成第二参考信号；
由所述第二光电检测器检测从所述对象反射的所述第二光束的一部分以生成第二接收器信号；
由所述控制器基于所述第二参考信号、所述第二接收器信号和所述校准相位偏移来确定所述测距仪系统与所述对象之间的距离。
35.根据权利要求34所述的方法，其中，被偏置作为热载流子注入光子发射器的所述硅MOSFET、所述第一光电检测器和所述第二光电检测器被集成在单个芯片上。
36.根据权利要求34所述的方法，其中，所述第一光电检测器是雪崩光电二极管，并且所述第二光电检测器是雪崩光电二极管。
37.根据权利要求36所述的方法，其中，所述第一光电检测器被高压电源反向偏置。
38.根据权利要求34所述的方法，其中，在生成第一光束的步骤期间，被偏置作为热载流子注入光子发射器的所述硅MOSFET以IF频率被调制。
39.根据权利要求34所述的方法，其中，在生成第一光束的步骤期间，被偏置作为热载流子注入光子发射器的所述硅MOSFET在射频(RF)范围内被调制。
40.根据权利要求39所述的方法，其中，所述第一光束以所述射频(RF)范围内的频率被调制。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116868082A (zh) * 2021-09-17 2023-10-10 邦纳工程公司 使用有效相位测量的飞行时间检测系统

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
USD952482S1 (en) * 2019-12-09 2022-05-24 Tao Wang Laser rangefinder
CN111308450B (zh) * 2020-03-13 2021-11-12 广东博智林机器人有限公司 一种激光雷达校准装置及其使用方法
US11982765B2 (en) * 2021-02-02 2024-05-14 Microvision, Inc. Scanning laser devices and methods with detectors for sensing low energy reflections
WO2023026239A1 (en) * 2021-08-26 2023-03-02 DustPhotonics A waveguide photo detector integrated with a plurality of optical feeding waveguide ports

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5125736A (en) * 1990-11-13 1992-06-30 Harris Corporation Optical range finder
DE19643287A1 (de) * 1996-10-21 1998-04-23 Leica Ag Verfahren und Vorrichtung zur Kalibrierung von Entfernungsmeßgeräten
US20010013929A1 (en) * 2000-02-14 2001-08-16 Gogolla Torsten Method and device for optoelectronic distance measurement
US20130258312A1 (en) * 2012-03-27 2013-10-03 PulsedLight, LLC, Optical distance measurement device
US20140307248A1 (en) * 2011-11-04 2014-10-16 Leica Geosystems Ag Distance-measuring device

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5125736A (en) * 1990-11-13 1992-06-30 Harris Corporation Optical range finder
DE19643287A1 (de) * 1996-10-21 1998-04-23 Leica Ag Verfahren und Vorrichtung zur Kalibrierung von Entfernungsmeßgeräten
US6463393B1 (en) * 1996-10-21 2002-10-08 Leica Geosystems Ag Device for calibrating distance-measuring apparatus
US20010013929A1 (en) * 2000-02-14 2001-08-16 Gogolla Torsten Method and device for optoelectronic distance measurement
US20140307248A1 (en) * 2011-11-04 2014-10-16 Leica Geosystems Ag Distance-measuring device
US20130258312A1 (en) * 2012-03-27 2013-10-03 PulsedLight, LLC, Optical distance measurement device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116868082A (zh) * 2021-09-17 2023-10-10 邦纳工程公司 使用有效相位测量的飞行时间检测系统

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