CN113093212A - 一种spad传感器与使用其的探测系统及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种SPAD传感器与使用其的探测系统及电子设备，包括：阵列型SPAD感光模块，其响应于返回的光子转化为触发信号，所述阵列型SPAD感光模块中N个感光单元(N为大于1的整数)连接至相同的时间数字转化器，其中M个时间数字转化器(M为大于等于2的整数)连接至地址存储单元，统计结果生成电路，用于对所述地址存储单元中被所述触发信号激发的数字转化器触发时间点相关的信息进行累积，最终生成与探测目标信息相关的统计结果信号，本发明的SPAD传感器可以配合多个感光单元共用的TDC架构，保证了整个探测阵列的复杂度减小，另一方面多于一个的TDC又可以同时获得激发信息，在相同的加法器电路中累积计算从而保证了整个设计占用空间小的效果。
Description
技术领域
本申请涉及激光雷达探测技术领域，特别涉及一种直接飞行时间探测方案包括一种SPAD传感器与使用其的探测系统及电子设备。
背景技术
随着激光雷达的技术发展，飞行时间测距法(Time of flight，TOF)被受到了越来越多的关注，TOF原理是通过给目标物连续发送光脉冲，然后用传感器接收从物体返回的光，通过探测光脉冲的飞行(往返)时间来得到目标物距离。
而直接飞行时间探测(Direct Time of flight，DTOF)、间接飞行时间探测(Indirect Time of Tlight，ITOF)作为基于TOF发展的探测方式，两种探测方式在使用过程中各有优势，受到了越来越广泛的关注。
DTOF测距技术的实现的核心器件为SPAD类型的光子触发的计数类型的探测接收模块，SPAD阵列中的探测单元，具有单光子雪崩特性，其可被背景光或信号光以不同的概率所激发，通过发射端成千上万次的脉冲发射光，最优地，此处的发射光采用窄脉冲类型的发射光，所述发射光可以为窄脉冲的矩形脉冲光，为了保证探测精确性和人眼安全性，一般采用近红外波长范围内(例如800-1000nm)的发射光作为脉冲类型发射光，SPAD阵列中的探测器单元在高电压差下，处于雪崩状态(在一些特殊场景下其放大倍数非最大状态，也可以为线性放大状态的盖革模式)，在这种状态下探测单元随机地被背景光或者信号光激发(但是背景光和信号光对于雪崩状态的探测器像素单元的触发概率并不相同)，通过N(成千上万)次的统计，输出统计结果，形成光子计数的直方图，而直方图的粗细程度则直接决定了测距的精度。当激光脉冲功率较大的时候，产生的直方图需要少量的激光脉冲即可，但是直方图与原始的光强度包络相差较大。而当激光脉冲功率较小的时候，虽然产生一张直方图所需要的激光脉冲数量较多，但是直方图描绘的包络与光强本身的包络曲线符合度较好。然而当测试距离较远、信号光强等等条件下背景光和信号光的触发概率比较接近，在这种情况下，直接获得的测试结果可能不准确，存在较大的偏差，也有可能背景光影响太强烈，导致本次测量结果就是一个假值。
为了实现SPAD探测器对于探测结果的准确探测，任何与飞行时间相关的触发时间需要被精确地捕捉并统计，在现有技术中要求优先权日期2015.07.08日的美国专利US20180195900“SPAD数组结构和操作方法”提出了“一种具有多个(n)输入的脉冲锁存和写入电路,每个输入连接到SPAD结构并配置为检测来自SPAD结构的输出脉冲,并且每次检测到输出脉冲时,SPAD结构的SPAD ID检测到的输出脉冲将从提供给存储器,并读取计数器的值并将其与SPAD ID一起存储在存储器中”方案，实际上就是将探测器像素单元、TDC(时间数字转化器)以及计数器组成阵列型模块来实现SPAD类型的探测系统设计，然而这种布局结构中需要大量的计数器单元，但是计数器单元本身需要占用大量的空间如此设计出来的传感器在实际的使用场景中将非常不占优势，尤其是对于目前集成化和小型化的高标准要求的场景中，这种产品将导致市场难以打开等诸多的问题。
因此亟需一种新类型的SPAD传感器来解决探测精度，数据处理和集成化小型化所存在的矛盾冲突，从而实现传感器在不同场景中的推广使用，为后续的市场化批量化提供可靠的解决方案。
发明内容
本申请的目的在于，针对上述现有技术中的不足，提供一种SPAD传感器与使用其的探测系统及电子设备，以解决现有技术中SPAD传感器所存在的集成化小型化与计数器处理的复杂化占用面积大等等的矛盾问题。
为实现上述目的，本申请实施例采用的技术方案如下：
第一方面，本申请实施例提供了一种SPAD传感器，包括：阵列型SPAD感光模块，其响应于返回的光子转化为触发信号，所述阵列型SPAD感光模块中N个感光单元(N为大于1的整数)连接至相同的时间数字转化器，其中M个时间数字转化器(M为大于等于2的整数)连接至地址存储单元，统计结果生成电路，用于对所述地址存储单元中被所述触发信号激发的数字转化器触发时间点相关的信息进行累积，最终生成与探测目标信息相关的统计结果信号。
可选地，所述M个时间数字转化器可被同时触发，所述地址存储单元可获取同时触发状态下触发时间点相关的地址信息。
可选地，所述地址存储单元包含了L个所述时间数字转化器触发信息存储单元(其中L为大于等于2的整数)，所述L个触发信息存储单元能在一个发射脉冲周期内存储不超过L个所述时间数字转化器触发时间点相关的地址信息。
可选地，所述地址存储单元包含的触发信息存储单元数量L为3或4。
可选地，所述地址存储单元包含的所述时间数字转化器触发信息存储单元数量与所述SPAD传感器探测距离相关的触发时间片段数量相关。
可选地，所述触发时间片段包含第一时间间隔的第一触发时间片段和第二时间间隔的第二触发时间片段，且所述第一时间间隔为所述第二时间间隔的2k倍，其中k为大于1的整数。
可选地，所述统计结果生成电路包含：保持所述数字转化器被触发信息累计结果存储单元，以及加法器，用于使所述累计结果存储单元的累计结果增加1。
可选地，所述统计结果生成电路对于所述任一触发信号的处理时间为与所述SPAD传感器内系统高速时钟相关的预设时间。
第二方面，本申请实施例提供了一种探测探测系统，应用于上述第一方面所述的SPAD传感器进行距离信息的获取，所述探测系统包括：
光源，所述光源输出散点类型的发射光，所述SPAD传感器响应于所述发射光的返回光并转化出触发信号，处理模块，依据所述触发信号生成的与探测目标信息相关的统计结果信号输出视场内被探测物的距离信息。
第三方面，保护一种包含本申请第二方面探测系统的电子设备。
本申请的有益效果是：
本申请实施例提供的一种SPAD传感器与使用其的探测系统及电子设备，所述SPAD传感器包含阵列型SPAD感光模块，其响应于返回的光子转化为触发信号，所述阵列型SPAD感光模块中N个感光单元(N为大于1的整数)连接至相同的时间数字转化器，其中M个时间数字转化器(M为大于等于2的整数)连接至地址存储单元，统计结果生成电路，用于对所述地址存储单元中被所述触发信号激发的数字转化器触发时间点相关的信息进行累积，最终生成与探测目标信息相关的统计结果信号，本方案所提出的SPAD传感器配合部分像素单元对于时间数字转化器的TDC的共用，实现了整个结构设计的简化，另一方面不少于两个TDC又对加法器进行公用，配合地址存储单元实现了类似于计数器的功能，但实际上这两种器件所执行的计算都比较简单，实际占用的面积也非常小，相比于现有技术的方案，本发明的方法能够实现计算满足的条件下实现集成化和小型化要求的满足。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本申请实施例提供的一种探测系统的模块示意图；
图2为本申请实施例提供的一种探测器阵列单元结构设置的示意图；
图3为本申请实施例提供的一种本发明方案与现有计数器比较示意图；
图4为本申请实施例提供的一种探测方法获得的探测结果示意图；
图5为本申请实施例提供的一种地址存储单元与加法器模块详细示意图；
图6为本申请实施例提供的一种探测脉冲周期内激发信息存储示意图；
图7为本申请实施例提供的一种计数结果输出示意图；
图8为本申请实施例提供的另一种地址存储单元与加法器模块详细示意图；
图9为本申请实施例提供的又一种地址存储单元与加法器模块详细示意图；
图10为本申请实施例提供的又一种地址存储单元与加法器模块详细示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
目前采用的探测如图1所示，系统基本包括：光源模块110、处理模块120、以及光接收模块130，光源模块110包括但不仅限于半导体激光器、固体激光器、也可包括其他类型的激光器，当采用半导体激光器作为光源时，可以采用垂直腔面发射激光器VCSEL(Vertical-cavity surface-emitting laser)或者边发射半导体激光器EEL(edge-emitting laser)，此处仅为示例性说明并不作具体限定，光源模块110发射出正弦波或者方波或者三角波，或者脉冲波等等，在测距应用中多为具有一定波长的激光，例如950nm等等的红外激光(最优地为近红外激光)，发射光被投射向视场内，视场内存在的被探测物140可以反射投射的激光进而形成返回光，返回光进入探测系统中被光接收模块130捕获，在DTOF测距中由于阵列传感器的像素单元为SPAD(单光子雪崩光电二极管)器件，其工作在盖革模式下，在盖革模式下，雪崩光电二极管吸收光子会产生电子-空穴对，在高反偏电压产生的强电场作用下电子-空穴对被加速，从而获得足够的能量，然后与晶格发生碰撞，形成连锁效应，结果形成大量的电子-空穴对，引发雪崩现象，电流成指数增长。此时SPAD的增益理论上是无穷的，单个光子就能够使SPAD的光电流达到饱和，因此SPAD成为高性能单光子探测系统的首选，测距原理实际非常简单，光源发射具有一定脉宽的脉冲激光例如几纳秒级别(也就是窄脉冲探测光)，脉冲激光经过探测目标反射返回处于包含雪崩状态SPAD的阵列型接收模块，其中处于雪崩状态的探测单元可以接收返回的信号，经过处理模块的处理可以输出探测系统至探测目标之间的距离，从而完成探测，其中为了获得高可信度的结果可以发射数万次的激光脉冲，探测单元获得一个统计结果，这样通过对于统计结果的处理可以获得更精确的距离，从发射光能量利用角度来看，DTOF具有更大的优势，在应对视场中的多径干扰时，DTOF相比于ITOF不需要特殊的结构或者算法设计以减弱或者消除多径干扰现象，因此这些特征也使得DTOF类型的探测系统成为越来越多的公司开发的主要方向。
计数器作为配套SPAD探测器阵列和器后续的时间数字转化器TDC的一种解决方案，被越来越广泛地使用，在现有技术中要求优先权日期2015.07.08日的美国专利US20180195900专利中也使用了计数器的结构，这种方案在目前使用的线阵甚至单点型再配合线扫描或者面扫描来实现单光子类型的探测还具有使用价值，但是对于阵列型布置的SPAD阵列结构，如此的布置将存在非常大的问题，主要原因在于计数器单元本身由于其内部需要执行运算等等功能每个单元所占据的空间就比较大，当使用在阵列型SPAD探测器中，这种空间占用就更大，对于目前使用较多的数百量级行乘以数百量级列的阵列型探测器，为了获取足够的探测精度所需要的计数器数量也是很多的，如此整个芯片的尺寸将非常大，目前的二维面排列形式是无法实现阵列型的SPAD探测器尺寸缩小的，这样对于这种探测器的推广将提出严重的考验，本发明图2为本申请实施例提供的一种SPAD阵列单元结构示意图，此处以16行20列的阵列为例进行说明，实际的探测器阵列行列数量将更大此处仅为示例说明并不进行限定，为了能够高效探测目标物同时为了能过够获得更高的探测覆盖率和更广泛的探测适应性，将阵列划分为不同的像素组，至少部分像素组的像素单元连接相同的输出线，这样可以大幅度减小后续处理和运算数据量，本发明配合模块的单元化设计，对于阵列型SPAD探测单元进行模块化设计，每个单元内包含较多数量的SPAD探测单元，其中所述阵列型SPAD感光模块中N个感光单元(N为大于1的整数)连接至相同的时间数字转化器，例如图2中单元模块中的所有的1标识的SPAD像素单元连接相同的时间数字转化器，图中的N为8，实际使用中并不限于8个单元连接至相同的时间数字转化器，通过如此的设计使得整个探测器阵列单元所需要的时间数字转化器数量仅变为了阵列中总的单元数量的1/N个，本发明的技术方案进一步将M个时间数字转化器(M为大于等于2的整数)连接至地址存储单元，此处将之前需要的计数器进行拆分，拆分为地址存储单元，加法器单元和计数存储单元等等的模块，由于加法器所执行的运算规则简单，通过地址存储单元和计数存储单元的配合实现了复杂的计数器的功能，通过地址存储单元也可以进一步保障加法器和后续计数存储单元的利用率，使得整个系统的工作效率实现翻倍的效果，统计结果生成电路，用于对所述地址存储单元中被所述触发信号激发的数字转化器触发时间点相关的信息进行累积，最终生成与探测目标信息相关的统计结果信号，利用本发明的此种结构设计最终加法器单元不超过总阵列中探测单元数量的1/(M*N)，使得整个系统的设计更为集成化，占用的面积更小。
图3为本发明提供的方案与现有技术的计数器方案实现的方案的结果对比，为了保证统计结果的准确性，统计结果为16bit的数据结构，当然此处只是基于附图的示例性说明，以四个时间数字转化器连接结构为示例进行说明，当然此处四个时间数字转化器可以为图2中的不同的四个标号所代表的像素单元所连接的四个时间数字转化器，当采用计数器设计时，四个时间数字转化器连接至16*16bit的计数器单元，此处的计数器单元所需要的整个面积统计见附图3，为72000μm2也就是数七万多平方μm，采用本发明的方案将计数器拆分为地址存储单元、加法器单元和计数存储单元的分解模块的结构，其中地址存储单元和加法器单元图中示例为RAM CTRL，图中示例的结果为M＝2的情况，通过计算可以明显得到四个时间数字转化器需要两个地址存储单元和加法器单元，也就是RAM CTRL0和RAMCTRL1，这两个所需的面积总和为12000μm2也就是1万μm2左右，后续的计数结果存储单元也需要两个，分别存储RAM CTRL0和RAM CTRL1输出的计数结果，两个计数结果存储单元分别为RAM32*16bit0和RAM32*16bit1，两个单元模块总共占用的面积为26248μm2考虑到电路走线等总共占用的面积也不到39000μm2，也就是说利用本发明的方案，在整个单元设计下，每个单元能节省面积接近50％，这样的设计对于整个系统的小型化和集成化将是非常有必要的，何况总的阵列型探测器，其所包含的基础四个时间数字转化器的数量可以达到数百甚至数千的量级，如此节约的总面积将是非常可观的，利用本发明的方案直接从基础的单元模块角度利用分割思想保留计数器中最主要的加法器单元功能，而对于地址存储和计数结果存储进行了分割化设计，保证了整个系统能够可靠计数的前提下也实现了多单元同时处理的效果，保证了整个系统后续更高集成化和小型化的要求，这也保证了这种设计在阵列型SPAD探测器的推广中具有非常大的优势，为后续的批量和大规模使用奠定了基础。
图4为本申请实施例提供的一种地址存储单元与加法器模块详细示意图，本实施例所提供的方案为对M＝2的两个时间数字转化器具有处理能力的方案示意图，其中地址存储单元分别接收不同的两个时间数字转化器的地址信息，其包含了3个4bit的地址信息存储单元，其中4bit的地址存储单元可以对应于SPAD探测器接收单元工作的时间窗口，采用4bit结构的地址存储器可以存储的地址数量为24＝16个时间窗口，此处16个时间窗口可以对应于统计的结果窗口时间片段，例如采用不同的时间间隔进行不同精度的距离信息探测，在一些实施例中，最大的时间窗口探测中，最远探测距离例如为5m，采用光速可以获得返回信号光在一个时间长度内对应着最远的探测距离，此时整个探测距离可以被分解为16份，每份对应着不同的时间间隔，由于信号光能更大概率地触发SPAD探测单元形成激发信息，通过成千上万次的累积统计，可以分辨出被探测物的大致位置，在此处例如0010与0011分别对应着两个相邻的时间窗口，也就是当在这两个时间窗口获得的统计结果具有峰值特征时，可以大致确定被探测物在这两个时间窗口对应的距离范围内，进一步为了更精确确定具体位置，在这两个时间窗口对应的时间片段被分为2k+1，例如此处的k＝2时，可以得到实际的第二时间分段被分割为第一次探测的时间片段长度的2k，此处为4，当第一次探测的时间片段的长度为2ns时，第二次探测时间的时间片段长度为0.5ns，进一步，可以再设置更细化的探测，使得第三次探测的时间片段长度为第二次时间片段长度的2k，此时，k可以取值为3，也就是此时的探测时间片段长度仅仅为0.0625ns，此时的精度可能可以满足探测的距离精度要求，也就是可以利用三次的不同时间片段实现对被探测物精确距离的获取，当然首次探测的最远探测距离和最终的探测距离结果精度并不限定，利用此方案可以获得被探测物的精确距离信息。进一步，本发明的所述地址存储单元包含的触发信息存储单元数量L为3或4，本发明的实施方案采用的探测像素单元具有快速被触发快速恢复的能力，也就是一个脉冲周期内相同的探测器单元可以不止一次地被触发，如图5所示由于本发明采用的探测器为高速恢复类型的探测单元，最优地，本申请的方案所采用的淬灭方式可以为主动探测，在一个脉冲发射周期之内，例如发射周期为40ns或50ns等等，在发射周期内探测器的阵列中相同的探测单元可以被多次触发，例如本实施例中的时间片段为16个，在实际探测中为了保证探测的准确性，设计了一种快速恢复的探测阵列，也就是在一个脉冲周期内相同的探测单元可以被触发L次，可能的一种情况是第一次触发是由背景光所触发的，因此需要探测单元快速恢复，在第二次真正地被探测信号的返回光所激发，第三次又被背景光所激发，这种情况下能够更充分地捕捉到信号光的返回信息，在一种特殊的强光照情况下，本实施例所提供的3个4bit的地址缓存部可以实现在背景光照强度100000lux，PDE7％左右时数据的丢失概率能降低至1％以下，保证了探测系统工作的高效和准确性，图5中三次触发分别落在标号为2、6和9的时间片段上，地址存储单元包含的三个地址缓存部将三者的触发地址信息记录传递至地址缓存部，结合图4进一步说明，此时两个地址存储单元DFFARRAY分别存储两个相连接的时间数字转化器的触发地址信息，其中3bit WR ADDR和3bitRD ADDR为用于判定整个模块是处于满状态还是空状态，是需要读取信息还是写入信息的单元的位置，两个地址缓存单元所存储的地址信息对应的数据送入加法器单元，此处示意为16bit ADDER单元，该单元为两个时间数字转化器所共用，因此能够极大的实现加法器工作的时间饱和度，保证了整个系统计算的高效性，加法器单元依据两个时间数字转化器被触发信息，从计数结果存储单元(也就是图3中的RAM 32*16bit0或者RAM 32*16bit1)中调取相应的时间片段的当前统计结果，经过加法器的计算，被触发的两个时间数字转化器的所有触发信息被执行加1操作，MUX阵列模块对应着计数结果存储单元每个存储位的状态选择，也就是每个MUX决定着每个位是写初始状态0信息还是写入经过加法器运算后的每个位的结果信号，当然在持续的探测累加过程中每个MUX持续执行加法器运算结果写入信号，在新结果也就是本次统计完成需要执行计数结果存储单元的初始化，以保证探测结果准确性。RAM WEB CTRL为读写状态单元，其能够配合时钟和片选实现对于计数结果存储单元的读写状态判定和控制，5bit RAM A CTRL为计数结果存储单元选定模块，起配合之前的计数器连接的地址存储单元触发信息的地址信号实现对于读写计数结果存储单元的选定，再配合上述的读写状态判定单元完成对于存储结果存储单元的数据结果更新和重新写入存储，最后在完成一次探测后统计结果可以被输出至16bitSR单元，配合图6进一步说明每个被拆分的两个时间数字转化器的输出模块中均包含16bit SR单元，其可用于将探测器阵列中的统计结果输出至后处理电路中，如图6所示，探测器阵列所输出的统计结果可以被连接至后续的MIPI模块进行进一步的处理，最终获得统计结果转化后的被探测物的距离信息，更进一步也可以获得带有深度信息的图像结果或者在自动驾驶、智能安防、人脸识别等等中需要的深度信息结果。
图7为本发明的上述电路基础上的时序图，其中clk_96m为周期为96MHz的之一串行读出时钟，clk_480m为系统的高频时钟，tdc_addr_valid[1]和tdc_addr_valid[0]分别为两个计数器地址存储单元运行控制时序，由于每个计数器地址存储单元具有L个计数地址存储部，之前示意图中的存储部数量为3个，两个地址存储单元连接相同的加法器，因此系统可以同时执行两组触发结果的加法处理，图中示意了abc三个时间片段处发生了被背景光和/或信号光所触发的激发信号，mem_0和mem_1分别表示着要被执行读和写操作的RAM地址缓存，wr_addr_0和wr_addr_1分别标识了mem_0和mem_1两者的写指针，rd_addr_0和rd_addr_1为分别标识了mem_0和mem_1两者的读指针，本发明实施例提供的加法器和读写配合操作能在3个高频的时钟周期内完成一个结果的处理，如此保证了探测器能够适应高频探测高效处理的效果，state为控制状态指示，ram_web为统计结果存储单元的读写控制指示，此处不再赘述。
图8为本申请实施例提供的另一种方案示意图，与之前的图4不同在于本实施例的两个时间数字转化器地址存储模块进行了合并，增加一个位存储单元标识，也就是利用5bit的四个地址存储部实现两个时间数字转化器地址的存储，此处示意的结果为L为4的情况，但是实际实现并不意味着每次探测的一个脉冲周期都会有4个触发信息，之前实施例中L为3也不意味着必须有3次的触发信息，其他单元与图4的相同命名单元的功能相同，此处也不再赘述。
图9为本申请实施例提供的又一种方案示意图，与之前图4的不同在于，本实施例的通讯方式与图4不同，本实施例的模块与后续的计数结果存储模块通讯方式变为单线通讯方案，因此在模块中MUX阵列部增加了IOBUF部，这样使得整个模块实现了与图4相类似的方案，其他相同编号的单元功能与图4相类似，此处也不再赘述。
图10为本申请实施例提供的又一种方案示意图，与之前的图9不同在于本实施例的两个时间数字转化器地址存储模块进行了合并，增加一个位存储单元标识，也就是利用5bit的四个地址存储部实现两个时间数字转化器地址的存储，此处示意的结果为L为4的情况，但是实际实现并不意味着每次探测的一个脉冲周期都会有4个触发信息，之前实施例中L为3也不意味着必须有3次的触发信息，其他单元与图4和图9的相同命名单元的功能相同，此处也不再赘述。
需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种SPAD传感器，其特征在于，包含：阵列型SPAD感光模块，其响应于返回的光子转化为触发信号，所述阵列型SPAD感光模块中N个感光单元(N为大于1的整数)连接至相同的时间数字转化器，其中M个时间数字转化器(M为大于等于2的整数)连接至地址存储单元，统计结果生成电路，用于对所述地址存储单元中被所述触发信号激发的数字转化器触发时间点相关的信息进行累积，最终生成与探测目标信息相关的统计结果信号。
2.根据权利要求1所述的SPAD传感器，其特征在于，所述M个时间数字转化器可被同时触发，所述地址存储单元可获取同时触发状态下触发时间点相关的地址信息。
3.根据权利要求1所述的SPAD传感器，其特征在于，所述地址存储单元包含了L个所述时间数字转化器触发信息存储单元(其中L为大于等于2的整数)，所述L个触发信息存储单元能在一个发射脉冲周期内存储不超过L个所述时间数字转化器触发时间点相关的地址信息。
4.根据权利要求3所述的SPAD传感器，其特征在于，所述地址存储单元包含的触发信息存储单元数量L为3或4。
5.根据权利要求1所述的SPAD传感器，其特征在于，所述地址存储单元包含的所述时间数字转化器触发信息存储单元数量与所述SPAD传感器探测距离相关的触发时间片段数量相关。
6.根据权利要求5所述的SPAD传感器，其特征在于，所述触发时间片段包含第一时间间隔的第一触发时间片段和第二时间间隔的第二触发时间片段，且所述第一时间间隔为所述第二时间间隔的2k倍，其中k为大于1的整数。
7.根据权利要求1所述的SPAD传感器，其特征在于，所述统计结果生成电路包含：保持所述数字转化器被触发信息累计结果存储单元，以及加法器，用于使所述累计结果存储单元的累计结果增加1。
8.根据权利要求3或5所述的SPAD传感器，其特征在于，所述统计结果生成电路对于所述任一触发信号的处理时间为与所述SPAD传感器内系统高速时钟相关的预设时间。
9.一种使用如权利要求1所述的SPAD传感器进行距离探测的探测系统，其特征在于，包含光源，所述光源输出散点类型的发射光，所述SPAD传感器响应于所述发射光的返回光并转化出触发信号，处理模块，依据所述触发信号生成的与探测目标信息相关的统计结果信号输出视场内被探测物的距离信息。
10.一种电子设备，其特征在于，包含如权利要求9所述的探测系统。
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