CN110715728B - 具有光敏探测器的感测装置 - Google Patents

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Abstract

一种感测装置包括感测器，其包括至少一个光敏探测器和处理器。所述处理器确定用以控制跨越所述至少一个探测器的电压差的第一控制值，将所述第一控制值和与参考温度相关联的参考值进行比较，并且根据所述比较提供用于调整所述感测装置的一个或多个输出以及所述感测装置的与所述电压差不同的操作参数的调整信息。

Description

具有光敏探测器的感测装置
本申请是于申请日2016年2月29日提交、申请号为201610113303.3、发明名称为“具有光敏探测器的感测装置”的分案申请。
技术领域
本公开涉及一种方法和装置，并且特别地但非排他地涉及一种具有光敏探测器的感测装置。
背景技术
单光子雪崩探测器(SPAD)基于在其击穿区域上方进行偏置的p-n结器件。高反向偏置电压生成足够大的电场使得引入p-n结器件的耗尽层的单电荷载流子可以导致自维持的雪崩。这种电荷载流子可以通过光子的撞击(撞击电离)得到释放。SPAD可以是淬灭的，允许器件被重置从而探测进一步的光子。SPAD的性能可以依赖于一个或多个诸如温度、老化和工艺变化(process variation)的因素而发生变化。
发明内容
在一个实施例中，一种感测装置包括：感测器，其包括至少一个光敏探测器；处理器，其配置用于：确定用以控制跨越所述至少一个探测器的电压差的第一控制值；将第一控制值和与参考温度相关联的参考值进行比较；并且根据所述比较提供用于调整所述感测装置的一个或多个输出以及所述感测装置的与所述电压差不同的操作参数的调整信息。
调整信息可以依赖于第一控制值和参考值之间的差的幅度以及第一控制值是否大于或者小于参考值。
对于给定的差的幅度，与所述调整信息相关联的幅度可以依据第一控制值大于或者小于参考值而不同。
对于所述给定的差的幅度，与当所述第一控制值和所述参考值之间的所述差指示温度小于所述参考温度时相比，如果所述第一控制值和所述参考值之间的所述差指示温度大于所述参考温度，所述调整信息可能代表较大的调整。
操作参数可以包括振荡器频率。
振荡器频率可以为时钟信号频率。
调整信息可以配置为调整所述时钟信号频率使得所述时钟信号频率在给定的频率范围之内从而下述中的一个或多个处于一个或多个通信频带频率之外：所述时钟信号的谐波；所述时钟信号频率；从所述时钟信号获得的一个或多个信号；以及从所述时钟信号获得的一个或多个信号的谐波。
调整信息可以包括用于修整振荡器频率的修整信息。
感测装置可以配置为确定对象距所述装置的距离，所述感测装置的所述输出为所述距离。
感测装置可以包括光敏探测器阵列。
至少一个光敏探测器可以包括SPAD。
根据一些实施例，提供一种感测方法，其包括：确定用以控制跨越至少一个光敏探测器的电压差的第一控制值；将第一控制值和与参考温度相关联的参考值进行比较；并且根据所述比较提供用于调整其中提供有所述至少一个光敏探测器的所述感测装置的一个或多个输出以及所述感测装置的与所述电压差不同的操作参数的调整信息；并且利用所述调整信息调整所述输出和所述操作参数中的一个或多个。
调整信息可以依赖于第一控制值和参考值之间的差的幅度以及第一控制值是否大于或者小于参考值。
对于给定的差的幅度，与所述调整信息相关联的幅度可以依据第一控制值大于或者小于参考值而不同。
对于所述给定的差的幅度，与当所述第一控制值和所述参考值之间的所述差指示温度小于所述参考温度时相比，如果所述第一控制值和所述参考值之间的所述差指示温度大于所述参考温度，所述调整信息可能代表较大的调整。
操作参数可以包括振荡器频率。
振荡器频率可以为时钟信号频率。
调整信息可以配置为调整所述时钟信号频率使得所述时钟信号频率在给定的频率范围之内从而下述中的一个或多个在一个或多个通信频带频率之外：所述时钟信号的谐波；所述时钟信号频率；从所述时钟信号获得的一个或多个信号；以及从所述时钟信号获得的一个或多个信号的谐波。
调整信息可以包括用于修整振荡器频率的修整信息并且该方法可以包括利用所述修整信息修整振荡器频率。
该方法可以包括确定对象距所述装置的距离，所述输出为所述被调整的距离。
附图说明
现在将通过示例的方式对附图进行参考，其中：
图1为具有淬灭和读出电路的SPAD的图；
图2示出了在一些实施例中使用的电压控制的示意图；
图3示意性地示出了SPAD偏置电压和操作条件；
图4示出了一个实施例的方框图；
图5示出了一个实施例的方法；
图6示意性地示出了一个实施例的频率谐波以及通信频带频率；
图7示出了一组设备的测距结果的第一图表；
图8示出了对其应用了第一补偿方法的一组设备的测距结果的第二图表；
图9示出了对其应用了第二补偿方法的一组设备的测距结果的第三图表；
图10示出了具有SPAD布置的设备。
具体实施方式
单光子雪崩二极管，或者“SPAD”也被称为盖格模式雪崩光子二极管GAPD。这些器件具有反向偏置的p-n结，其中由于撞击电离机制，生成光子的载流子可以触发雪崩电流。SPAD可以设计为以远高于击穿电压的反向偏置电压来操作。
图1示意性地示出了单一光子雪崩二极管(SPAD)101。SPAD101具有反向偏置的p-n结102。反向偏置的p-n结102具有高反向偏置电压(-VBREAKDOWN)。通过这个反向偏置电压，生成相对高的电场使得注入耗尽层的单一电荷载流子经由撞击电离触发自维持雪崩。换句话说，撞击在反向偏置的p-n结器件102上的光子释放了触发连锁反应的单一电荷，该连锁反应释放了导致大电流的大量的电子。
为了重置器件102，电流被淬灭。没有猝灭，p-n结器件102可能永久地被损害。
不同类型的淬灭是已知的。例如，可以使用被动淬灭或者主动淬灭。被动淬灭可以例如使用与SPAD串联的电阻器。随着跨电阻器的相对高值电阻建立电压降，雪崩电流有效地被淬灭。可替换地，可以使用主动淬灭。
图1示出了其中使用了被动淬灭的示例。提供与p-n结器件102串联并且连接在更为正向的电压VEXCESS和反向偏置p-n结器件102之间的p-型MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)100。淬灭电压VQUENCH施加到MOSFET 100的栅极。MOSFET 100有效地用作相对高电阻的电阻器。
在MOSFET 100和p-n结器件102之间的节点106处的电压波形可以从图1中示意性地看出。最初，节点106的输出处于相对高的电压。当光子撞击在p-n结器件102上，这导致了相对大的电流迅速地流动，其导致了节点106上的电压迅速地降低。随着淬灭电压被施加，在节点106处的电压升回到最初电压值。在节点106处的电压波形通过经过反相器104从而给出方形波形，该方形波形具有代表着光子撞击在p-n器件上之前以及淬灭后的状态的波的低电平以及代表着光子撞击的高电平。反相器104的输出可以被提供到探测电路去处理。例如，反相器104的输出可以被输入到计数器，其在每次反相器的输出变高时进行计数。
应当理解的是图1所示出的SPAD以及淬灭布置仅仅作为示例并且可替换地可以使用其他结构。例如，可以使用主动淬灭。其他的被动淬灭布置可以使用在实施例中。
在一些实施例中，使用了SPAD阵列。然而，应当理解的是一些实施例可以连同单一SPAD使用。
需要击穿电压将雪崩二极管置于盖格的工作区域并且导致p-n器件作为SPAD进行操作。击穿电压由跨p-n器件的电压差来控制而不是在反向偏置的p-n结设备的任一侧上的绝对电压值来控制。
二极管的击穿电压可以对下面因素中的一个或多个因素敏感：工艺变化；SPAD设计；组件随时间的变化；以及温度变化。
在提供在芯片上、裸片上或者作为芯片集的部分的SPAD中，这个提供到SPAD的电压可以通过在相同的芯片或者裸片或芯片集中的另一个芯片或者另一个裸片(例如封装有具有SPAD的裸片)上的电压源来提供。可替换地，电压电源可以是外部电源。如果以或者过低或者过高的电压差(由电压电源控制)对SPAD进行反向偏置，p-n器件将不作为单一光子敏感雪崩二极管进行操作。
为了确保考虑进一个或多个上述因素的SPAD的正确操作，应当对使用的电压进行校准。在针对特定的SPAD或SPAD的使用确定最佳击穿电压时，可以考虑各种不同的因素。例如，在一些情境下，最佳偏置电压可以被考虑为在该处SPAD获得其最大计数率或最优定时性能的电压。可替换地，最佳电压可以被考虑为在可以提供计数率、定时性能和暗计数率之间的折衷的操作区域的中间。(SPAD可以对激发雪崩过程的热生成的载流子敏感。当SPAD处于完全黑暗时的每秒钟的平均计数被称为暗计数率并且是用于定义探测器噪声的参数。暗计数率的倒数定义了SPAD在由不希望的热过程触发前在击穿之上保持偏置的平均时间。通常，SPAD被设计使得在击穿之上保持偏置达到足够长的时间从而作为单光子探测器正确地工作)。
由于温度条件改变，SPAD二极管击穿电压可能漂移。如果由例如片上电压源提供的电压为固定的，则击穿电压对于SPAD在盖格模式进行操作可能不足或者过高并且具有之前所描述的效应。
在一些实施例中，可能要求SPAD在宽范围的温度条件之上进行操作。在一些SPAD中，可能有每10摄氏度约为0.1V的击穿电压的改变。这可能是显著的在于在一些情况下SPAD的操作区域在最低可用电压和最高可用电压之间可以具有1V到2V的范围。
参照图2，其中示出了一个实施例。布置包括电压源4。这个电压源可以提供例如VEXCESS，如图1所示。这个电压源可以是片上电压源或者可以是可在芯片外部并且仍然可以采取任何适合形式的电压源。
电压源4配置为控制施加到SPAD阵列2的电压。在一个实施例中，电压源可以用来控制VEXCESS而-VBREAKDOWN保持恒定。可替换地，VEXCESS可以保持恒定并且-VBREAKDOWN可以由电压源控制。在一些实施例中，VEXCES和-VBREAKDOWN二者可以改变。
在下面的示例中，电压源可以控制VEXCES。电压源4提供用在SPAD阵列2的每个SPAD中的电压。每个SPAD可以如图1所示出的。每个SPAD的输出被提供到数字计数器6。在一个实施例中，数字计数器6每当反相器104的输出升高就进行计数，如图1所示。数字计数器6的输出被输入到控制器8。控制器可以采用任何适合的形式并且可以通过硬件、软件以及/或二者的组合来实施。在一些实施例中，控制器可以包括固件控制器。在其他实施例中，控制器包括至少一个处理器。控制器8的输出用于提供输入到电压源4。由控制器8提供的输入控制着由电压源4提供的电压。
控制器8配置用于将图2的布置置于校准模式。当布置处于校准模式时，由控制器8向光源驱动器9提供控制信号。反过来，光源驱动器将控制光源12，对其进行打开和关闭。当器件为芯片或者其类似物的一部分，光源可以在相同的封装或者不同的封装中。
控制器配置用于导致电压源将一个或多个不同的电压施加到阵列。在一些实施例中，控制器可以配置用于控制电压源循环通过多个输出电压值。与每一个输出校准电压相关联的计数被控制器8存储。基于校准的结果，即，计数，控制器将选择适合的电压以由电压源在SPAD阵列的正常操作期间提供。
应当理解的是这仅仅是其中电压可以被校准的一种方式的一个示例。其他实施例可以使用任何其他适合的校准方法。
在一些实施例中，在限定的时间间隔处执行校准循环。在一些实施例中，正常的操作模式可以穿插有校准模式时段。在一些实施例中，取决于SPAD布置的使用，当不要求SPAD处于正常操作模式时可以执行校准。在可代替的实施例中，控制校准循环从而响应于一个或多个条件的确定而可代替或者附加地发生。
参照图3，其示出了SPAD偏置电压和操作条件的概述。图3的y-轴电压代表了幅度值(magnitude value)而不是绝对值。如果击穿电压，即跨越SPAD的电压差不足，则SPAD永不激发。这被标记为200。随着电压增加，SPAD进入其正常操作范围。这被标记为202。在这个区域中，由光子的撞击所释放的能量触发了雪崩效应。随着电压进一步增加，电压对于SPAD如所需要地操作来说过高。这就是区域204。在实践中，区域之间的划分可能不如图3中所示出的那样被清楚地限定。由此在一些实施例中，可能希望SPAD电压为使得SPAD在区域202之内良好操作并且不接近与区域200或区域204相邻的边界区域。区域202可以被考虑为其中SPAD为最大光子响应的区域。不同的实施例可以使用不同的选项用于选择最适合的电压。应当理解的是在一些实施例中，可以获得多于一个的电压设置选项。
在一个实施例中，可以选择提供了最大SPAD电流率的电压设置。电压设置可以从低电压(即低于SPAD的击穿电压)一直增加到SPAD的击穿电压已经建立。当数字计数器探测到适合的计数时确定SPAD的击穿电压80。可以施加固定的电压偏移或增加使得已知偏置被设置为高于击穿电压多少。应当理解的是实施例可以和任何校准电压的适合的方法一同使用。
使用在实施例中的SPAD阵列可以具有任何适合的应用。例如，一些实施例可以用在用于确定对象有多远或者用于探测在给定的范围内对象的存在的测距应用或类似中。
参照图4，其示意性地示出了根据一个实施例的装置。激光二极管12被控制为发射光脉冲，标记为d。来自激光二极管12的光d从对象被反射420并且被导向探测阵列418。探测阵列包括SPAD阵列，诸如之前讨论过的。从激光二极管发射的光还被参考阵列416接收，其未被目标对象反射。两个阵列的输出被提供到各自的OR树412和414。特别地，参考阵列416的输出被输入到OR树阵列412，其输出被提供到时间到数字变换器410。探测阵列418的输出被提供到OR树阵列414，其输出再次被输入到时间到数字变换器410。由此OR树被提供用于每个阵列。OR树功能是允许SPAD的输出依次被输出到时间到数字变换器。实际上，从OR树412到时间到数字变换器410的输入代表时间T0，即由激光二极管发射的光脉冲被参考阵列探测到的时间。OR树414的输出提供等于T0+2xTd的时间。Td为光脉冲被激光二极管发射出来、被目标反射并且被返回阵列探测到所用的时间。
时间到数字变换器的输出被输入到处理器408。处理器408配置为提供代表着目标距离设备的距离的输出426，即d。T0和T0+2xTd的值被用来以任何适合的方式确定d。
处理器还配置用于提供输出到第一寄存器控制器406，其输出被提供到振荡器404。处理器的输出控制着寄存器控制器的输出，其又控制着振荡器的频率。在一些实施例中，寄存器控制器的输出用来对振荡器的频率进行修整(trim)或调整。
在一些实施例中，第一寄存器控制器可以通过查找表来提供。处理器的输出提供了查找表值，该输出控制着修整值，而该修整值用于控制振荡器的频率。这将在后面进行详细描述。
振荡器404的输出被用因数乘以时钟信号的锁相环402所利用。在这个实施例中，因数为64。锁相环PLL 402的输出提供了被各种其他块所使用的时钟或定时信号。锁相环402的输出被提供到除法器400。在这个示例中除法器400将PLL输出的信号的频率除以因数6。然而，这仅仅作为示例并且在其他实施例中，除法器可以被省略或者除以其他的数字。由除法器输出的信号为时钟信号并且被提供到驱动器9用于激光二极管12。这用来提供驱动激光二极管的驱动信号。
处理器408的输出被提供到第二寄存器控制器424，其输出被提供到电压控制器422。电压控制器422提供控制信号，该控制信号被提供到参考阵列416以及到返回阵列418以由此控制跨越每个SPAD而施加的电压。
在一些实施例中，在设备操作期间重复地扫描控制从而确保最佳SPAD激发条件，从而对于工艺和温度变化进行补偿。
可以使用任何之前所描述的用于电压校准的方法。例如，处理器可以在校准期间配置为控制被施加到SPAD的电压。在一个实施例中，电压值被控制为缓慢地增加直到SPAD开始响应于入射值。处理器利用来自数字计数器的值从而确定哪些SPAD为激发的。一旦处理器找到正确的电压(由于SPAD为激发的)，其将特定的偏置量添加到电压从而确保SPAD为在其操作范围内的操作。
参照图5，其示意性地示出了实施例的方法。
在步骤S1，开始测距操作从而确定对象离阵列的距离。换句话说，光信号将被激光二极管发射并且将由各个参考阵列和探测器阵列探测到。在一些实施例中，这个测距操作纯粹为测试操作。在其他的实施例中，测距操作可以为实际的操作。
在步骤S2，诸如之前概述地执行校准操作从而确定将被电压控制器422提供用以控制SPAD电压差的控制值。
在步骤S3，将被电压控制器提供的控制值与缺省值进行比较。在一些实施例中，缺省值可以存储在非易失性的存储器中。缺省值可以是针对给定的参考温度RT在制造时被编程的值。在一些实施例中RT为23℃。
应当理解的是被比较的控制值和参考值可以是实际电压值或者是代表着这些值的值。例如控制值和参考值可以由指标值所表示。
在步骤S4，确定所需要的任何调整。在实施例中，调整可以是振荡器频率和报告给用户的所得到的距离中的一个或多个。振荡器频率和被报告给用户的距离二者可以是对于温度变化为敏感的。导致SPAD激发的电压值随着温度而变化。在SPAD将在其上进行操作的典型温度值上(例如-20℃到60℃)使得SPAD激发所需要的电压将随着温度线性地增加。对参考电压控制值和确定的电压控制值的比较将给出温度的测量值并且该结果可以被用来补偿振荡器频率和确定的距离中的一个或多个。这个步骤可以在处理器中执行。
如果新的电压控制值小于参考电压控制值，则可以确定温度比与参考值相关联的温度更冷。差的大小代表与参考温度的差的幅度。这个信息被用来确定例如振荡器是否将被修整以及如果是将修整多少。
如果新的电压控制值大于参考电压控制值，则可以确定温度比与参考值相关联的温度更热。同样，差的大小代表与参考温度的差的幅度。这个信息被用来确定例如振荡器是否将被修整以及如果是将修整多少。
如果新的电压控制值与参考控制值相同，则可以确定温度与参考值相同或相似并且不需要调整。
正如所提及的，这个比较被用于确定例如振动器是否将被修整以及如果是将修整多少。在下面将详细地对此进行解释。
一些实施例配置为调整或修整振荡器频率以避免干扰。特别地，实施例配置为确保振荡器频率的谐波避免一个或多个移动电信频带。例如，在一些实施例中，振荡器频率被控制从而避免与一个或多个所谓的4G频带和一个或多个GSM频带的谐波。例如频带可以是用于4G的800MHz、1800MHz以及2.6GHz以及用于GSM的850MHz和900MHz中的一个或多个。
在一些实施例中，PLL的频率可以是835.84MHz并且驱动器时钟频率可以是139.31MHz(PLL频率的1/6)。振荡器频率为13.06MHz(PLL频率的1/64)。PLL频率以及驱动器时钟频率从振荡器时钟频率获得。139.31MHz的谐波在图6中随同800MHz的4G频带以及两个GSM频带的位置示出。当振荡器、PLL以及驱动器时钟在正确的频率进行操作，则没有和各个通信频带的干扰。然而，由于温度变化，振荡器、PLL和驱动器时钟的频率可能漂移并且潜在地导致与通信频带的干扰。振荡器频率的改变将导致在PLL频率和驱动器时钟频率中的改变。干扰可能从PLL频率以及/或从驱动器时钟频率的谐波中产生。
在一些实施例中，希望具有谐波频率/PLL频率和各个通信频带之间的防护频带。在一个实施例中，可以使用40KHz的防护频带。然而，这是作为示例并且在不同实施例中，可以使用不同的防护频带值。在所示出的示例中，具有40KHz的防护频带，这意味着振荡器或时钟频率需要在12.90KHz到13.26MHz之间的窗口中。应当理解的是这些值仅仅作为示例并且可以安排不同的实施例来与不同的设备频率进行使用并且/或者避免一个或多个不同的频带。
在一些实施例中，振荡器将被修整从而保持振荡器频率在上述的窗口中。振荡器被设置为缺省从而在23℃的参考温度处进行操作。缺省或参考温度值仅作为示例并且在其他的实施例中可以不同。在一些实施例中，振荡器的性能可以不是对称的。例如，当温度低于参考温度时发生从理想频率的三分之一的漂移并且当温度高于参考温度时发生从理想频率的三分之二的漂移。换句话说，当温度高于参考温度较之当温度低于参考温度时，从理想频率的漂移更大。相应地，在这个示例中，在上述示例的窗口的情况下，标称频率可以设置为13.02MHz。这允许了0.65％的较低漂移(当温度跌落到参考温度之下)以及1.57％的较高漂移(当温度升高到参考温度之上)。
在一些实施例中，第二寄存器控制器424为查找表，其响应于输出提供由电压控制器用来控制跨越SPAD的电压差的控制值。控制值可以代表补偿步进值，与所需要的电压值或者实际电压值相关联的指标。由此以步进的方式对电压进行控制。在一个示例系统中，在从-10℃到60℃的温度范围上对SPAD设备进行测试并且电压典型地以4个离散的步进进行移动。这映射到四个相对应的振荡器修整步进。例如，+1修整步进，无步进，-1修整步进和-2修整步进。由于非对称性，-2修整步进可以由-3修整步进来取代。应当理解的是在其他实施例中，可能没有一对一的步进映射。例如，振荡器可能针对电压控制的每两个步进以一个步进修整。
修整步进可以是任何适合的大小并且例如可以是70kHz。
由此一些实施例配置为使用与施加到SPAD的电压差的改变相关的信息作为温度的测量值并且相应地对振荡器进行修整从而将振荡器的频率保持在所希望的窗口内，由此避免了具有谐波以及PLL频率对通信频带频率的干扰的问题。在其他的实施例中，这个技术可以与任何其他感测设备的参数一同使用。
由此在一些实施例中，感测器本身的电压可以用来确定温度。SPAD的电压可以通过感测器本身而不是从温度感测器输入进行确定。这可能提供了温度测量的相对粗糙的分辨率(resolution)，但是在一些应用中，这可能足以用于补偿温度上的范围漂移计算。
在其他实施例中，使用外部温度感测器用于温度测量。这对于一些应用可以给出较佳的温度测量并且因此可以为针对范围输出的温度补偿提供较好的输入。
参数图7，其示意性地示出了对于多个设备的确定的范围距离比对温度的图表。实际的范围距离为100mm的恒定值。数据针对23℃的参考温度进行标准化。如可以看见的，所确定范围距离依赖于温度。在实施例中，参考温度可以具有任何其他适合的值。
在一个实施例中，可以使用电压相对于确定的范围的梯度。这可以通过确定在23℃的参考温度处的一系列的范围测量来寻找，并且记录相关联的电压控制值VHV。这可以针对多个不同的设备来完成。
VHV比对范围的梯度＝x。在一个实施例中，x为0.82。
需要施加的修正＝-1/x(并且其中x为.82，修正为＝-1.2)
在实施例中，修正算法被施加到原始范围值：
新范围＝初始范围值+1/x*(参考VHV值-实际VHV值)
在一些实施例中，参考VHV值可以通过读取来自存储器的值或者其他存储的值进行来获得。各个值可以在例如制造时被编程。例如，可以获得代表最大VHV范围值的值并且这可以降低给定的值或是可以获得代表最小VHV范围值的值并且这可以增加给定的值。这些可以是在制造时编程在设备中的值并且对应于图4中示出的区域202的边界。
参照图8，其示出了已经利用上述的等式进行修正的图7的数据。如可以看见的，在较宽的温度范围上测量的范围和实际范围(仍然为100mm)之间有较小的偏差。
在另一个实施例中，应用了下面的修正算法。取代应用-1/x因数到VHV，而是应用了下述：
对于温度≥RT(通过查看是否实际VHV≥参考值来确定。参考值可以为如之前所讨论的)：
新范围＝原始范围+1/x*(参考值-实际VHV)
对于温度＜RT(通过查看是否实际VHV＜参考值来确定)
新范围＝原始范围+y*(参考值-实际VHV)
在一个实施例中y为3。应当理解的是值1/x和y可以被调整用于不同的产品。
这个后面的修正算法由此能够考虑在较低温度处的范围漂移可能比在较高温度处的更为严重的情况。在一些实施例中，1/x和y的值被选择使得新的范围值将在给定的温度范围上在关于实际值的给定的容差频带内。温度范围可以是任何适合的范围，诸如-10℃到60℃。
参照图9，其示出了已经利用更为复杂的修正算法进行修正的图7的数据。正如可以看见的，在较低温度处确定的范围比在利用较不复杂的算法确定的更为精确。
注意到范围漂移可以是在所有距离处发生的固定偏移，因此其覆盖了感测器的全部操作范围。
修正值对于所使用的感测器来说是特定的并且对于不同的产品可能要求不同的值。大体上，随着温度变化发生范围漂移，这可以被认为是固定且已知的漂移并且由于温度可以被直接或间接测量，则范围漂移可以被修正或者被补偿。
一些实施例可能使用其他的感测器，而不是SPAD。这些感测器可以为集成的元件、快速电荷转移光电二极管或在接收到光信息时生成事件的适合的任何其他设备。
应当理解的是上述的布置可以至少部分地由集成电路、芯片集和、封装在一起或在不同封装中的一个或多个裸片、分离的电路或任何这些选项的组合来实施。
应当理解的是已经描述了在测距设备中的一些实施例的应用。然而应当理解的是这仅仅是一些实施例的应用的一个示例。其他实施例可以连同SPAD或SPAD阵列或任何其他适合的光敏设备或光敏设备阵列的任何其他应用来使用。
一些实施例可以提供在设备500中，如图10所示出的。设备500可以包括如之前所描述并且标记为502的SPAD或类似的布置中的任何一个。从SPAD布置的输出可以被提供到处理器508。基于处理器所提供的输出，信息或控制信号可以输出到功能块506。功能块可以是配置用于响应于探测到对象的存在而导致一个或多个动作的控制器。功能块可以是显示器，其配置用于显示测量结果。
应当理解的是设备可以是任何适合的设备。仅仅作为示例并且不构成限制，设备可以是移动电话、智能电话、平板电脑、计算机、测量设备、诸如用于光的、控制诸如水龙头或厕所的水供应的开关控制器、门控制器、距离感测器、撞击控制器、或任何其他适合的设备。
上面已经描述了具有不同变化的各种实施例。注意到的是本领域的技术人员可以将这些各种实施例以及变型的各种元件进行组合。
这种改变、修改以及改进意在于作为本公开的部分，并且意在于处于本发明的范围内。相应地，前述的描述仅仅作为示例并且并不意在于进行限制。本发明仅仅限于如下述权利要求及其等同物所限定的。

Claims (21)

1.一种感测装置，包括：
单光子雪崩探测器SPAD；
电压调节器，其耦合至所述SPAD；
计数器，具有输入，所述输入耦合到所述SPAD的输出；以及
控制器，被配置为通过以下各项执行校准测试；
通过控制所述电压调节器循环通过多个输出电压来修改跨所述SPAD的电压；
利用所述计数器来确定多个计数，其中所述多个计数的每个计数与所述多个输出电压的相应电压相关联；
基于多个计数而选择所述多个输出电压的第一电压；
将所述第一电压与参考电压进行比较；以及
基于所述比较而确定温度漂移。
2.根据权利要求1所述的感测装置，还包括振荡器，其中所述控制器还被配置成在所述校准测试期间，基于所述温度漂移而调节所述振荡器的频率。
3.根据权利要求2所述的感测装置，其中所述控制器还被配置为通过使用查询表来调节所述振荡器的频率。
4.根据权利要求1所述的感测装置，还包括非易失性存储器，其中与所述参考电压相关联的值被存储在所述非易失性存储器中。
5.根据权利要求1所述的感测装置，所述SPAD具有第一供电节点、第二供电节点和输出，并且所述SPAD包括：
耦合在所述第一供电节点和第一节点之间的p-n结；
耦合在所述第二供电节点和所述第一节点之间的晶体管；以及
耦合在所述第一节点和所述SPAD的所述输出之间的反相器。
6.根据权利要求5所述的感测装置，其中所述电压调节器被耦合至所述第一供电节点。
7.根据权利要求5所述的感测装置，其中所述电压调节器被耦合至所述第二供电节点。
8.根据权利要求1所述的感测装置，还包括多个SPAD，其中所述多个SPAD包括所述SPAD，并且其中所述多个SPAD经由OR-树耦合至所述计数器 。
9.根据权利要求1所述的感测装置，其中所述控制器被配置为以预定的时间间隔执行所述校准测试。
10.根据权利要求1所述的感测装置，还包括光源驱动器，其被配置为控制光源，其中所述控制器还被配置为在所述校准测试期间控制所述光源。
11.根据权利要求1所述的感测装置，其中：
修改跨所述SPAD的电压包括：增加跨所述SPAD的电压；以及
选择所述第一电压包括：确定激发所述SPAD的第二电压，其中所述第一电压等于所述第二电压加预定电压。
12.一种感测方法，包括：
循环通过跨单光子雪崩探测器SPAD的多个电压；
利用耦合到所述SPAD的计数器来确定多个计数，其中所述多个计数中的每个计数与所述多个电压中的相应电压相关联；
基于所述多个计数而选择所述多个电压中的第一电压；
将所述第一电压与参考电压进行比较；以及
基于所述比较而确定温度漂移。
13.根据权利要求12所述的感测方法，还包括：基于所述温度漂移而调节振荡器的频率。
14.根据权利要求13所述的感测方法，其中调节所述振荡器的频率包括：使用查询表。
15.根据权利要求13所述的感测方法，其中调节所述振荡器的频率包括：调节所述振荡器的频率以避免与一个或多个4G频带的谐波。
16.根据权利要求12所述的感测方法，还包括：将所述参考电压存储到非易失性存储器中。
17.根据权利要求12所述的感测方法，其中：
循环通过所述多个电压包括：增加跨所述SPAD的电压；以及
选择所述第一电压包括：确定激发所述SPAD的第二电压，其中所述第一电压等于所述第二电压加预定电压。
18.根据权利要求12所述的感测方法，还包括：通过确定第一距离来确定距对象的距离，其中所述距对象的距离等于所述第一距离加1/x*(所述参考电压-所述第一电压)，其中x是预定常数。
19.根据权利要求18所述 的感测方法，其中在电流温度大于或等于预定阈值时，所述距对象的距离等于所述第一距离加第一距离加1/x*(所述参考电压-所述第一电压)，并且其中在电流温度小于所述预定阈值时，所述距对象的距离等于所述第一距离加1/y*(所述参考电压-所述第一电压)，其中y是预定常数。
20.根据权利要求19所述的感测方法，其中y大于x。
21.一种感测设备，包括：
用于循环通过跨用于感测光的装置的多个电压的装置；
用于从所述用于感测光的装置确定多个计数的装置，其中所述多个计数中的每个计数与所述多个电压中的相应电压相关联；
用于基于所述多个计数而选择所述多个电压中的第一电压的装置；
用于将所述第一电压与参考电压进行比较的装置；以及
用于基于所述比较而确定温度漂移的装置。
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