CN117043947A - 一种感应器芯片及终端设备 - Google Patents

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Abstract

一种感应器芯片及终端设备，涉及芯片领域，改善了感应器芯片不能兼顾飞行时间的准确度和成像分辨率或者帧率的问题。具体为：感应器芯片包括位于第一层上的光信号感应芯片和位于第二层上的逻辑芯片，光信号感应芯片包括多个SPAD探测器，逻辑芯片上划分有独立的第一区域和第二区域，逻辑芯片包括设置于第一区域的多个信号读取电路和设置于第二区域的多个存储单元，光信号感应芯片包括的多个SPAD探测器在第二层上的垂直投影处于第一区域内；多个信号读取电路与多个SPAD探测器一一对应，用于获得对应的SPAD探测器接收的光信号的飞行时间信息，并将飞行时间信息写入多个存储单元。

Description

一种感应器芯片及终端设备 技术领域
本申请实施例涉及芯片领域，尤其涉及一种感应器芯片及终端设备。
背景技术
随着光学测量技术的发展，3D飞行时间(time of flight，TOF)成像技术得到了广泛应用。3D TOF成像技术用于测量TOF成像系统与目标拍摄物之间的距离，以得到图像的深度信息。如图1A所示，3D TOF成像技术的原理是采用TOF成像系统的激光器发送主动光照射目标拍摄物，经过目标拍摄物反射后的光信号被接收器接收，通过测量激光器发送的光信号在目标拍摄物与接收器之间的往返时间，确定TOF成像系统与目标拍摄物之间的距离，以获取图像的深度信息。
3D TOF成像技术一般采用单光子雪崩二极管(single photon avalanche diode，SPAD)测量光信号的飞行时间，并基于该飞行时间计算距离，得到图像的深度信息。在采用SPAD探测器测量飞行时间时，当激光器发射光信号时，时间数字转换器(time-to-digital converter，TDC)开始计数，当激光器发射的光信号经过目标拍摄物反射回SPAD探测器的光电感应区时，SPAD探测器发生雪崩，产生瞬态电流脉冲。基于该脉冲，信号读取电路锁存TDC的计数值，并将该计数值写入存储单元。基于该计数值与计数器的时钟频率即可获得光信号的飞行时间。
一种感应器芯片包括位于不同层的逻辑裸片Logic die和SPAD裸片SPAD die，Logic die包括多个逻辑单元，SPAD die包括多个SPAD探测器，多个SPAD探测器与多个逻辑单元一一对应。每个逻辑单元包括信号读取电路和存储单元，信号读取电路用于在SPAD探测器接收光信号时读取TDC的计数值，并将该计数值写入存储单元。由于每个逻辑单元包括信号读取电路和存储单元，而存储单元的面积往往远大于SPAD探测器的面积，因此，如图1B所示，每个逻辑单元的面积远大于其对应的SPAD探测器的面积。
为了提高飞行时间的准确度，可以将感应器芯片中的每个逻辑单元设置在其对应的SPAD探测器附近。例如，如图1C所示，可以将每个逻辑单元设置在其对应的SPAD探测器的正下方，以使得每个SPAD探测器与其对应的逻辑单元之间的距离较近，信号传输的时间较短，因此检测的飞行时间较准确。
但是，由图1B可知，每个逻辑单元的面积远大于每个SPAD探测器的面积，因此，如图1C所示，将每个逻辑单元设置在其对应的SPAD探测器的正下方时，虽然每个SPAD探测器与其对应的逻辑单元之间的距离较近，但是相邻两个SPAD探测器之间的距离较远，故SPAD die包括的多个SPAD探测器不能紧凑排列，这不仅造成3D TOF成像的分辨率或者帧率较低，也造成激光器发射的光信号的大量浪费，导致光源的成本较高功耗较大。
发明内容
本申请实施例提供一种感应器芯片及终端设备，能够在提高成像分辨率或者帧率的同时，确保飞行时间的准确度较高。
为达到上述目的，本申请实施例采用如下技术方案：
本申请实施例的第一方面，提供一种飞行时间感应器芯片，该感应器芯片包括位于第一层上的光信号感应芯片和位于第二层上的逻辑芯片，光信号感应芯片包括多个单光子雪崩二极管SPAD探测器，逻辑芯片上划分有独立的第一区域和第二区域，逻辑芯片包括设置于第一区域的多个信号读取电路和设置于第二区域的多个存储单元，光信号感应芯片包括的多个SPAD探测器在第二层上的垂直投影处于第一区域内。多个信号读取电路与多个SPAD探测器一一对应，多个信号读取电路用于获得对应的SPAD探测器接收的光信号的飞行时间信息，并将该飞行时间信息写入多个存储单元。
可选的，光信号感应芯片包括的多个SPAD探测器可以紧凑排列，以提高成像的分辨率或帧率。多个SPAD探测器紧凑排列是指任意两个相邻探测器之间的距离小于或等于预设阈值。
可选的，信号读取电路获得的飞行时间信息可以是TDC的计数值。例如，当激光器发射光信号时，TDC开始计数，当激光器发射的光信号经过目标拍摄物反射回SPAD探测器的光电感应区时，SPAD探测器发生雪崩，产生瞬态电流脉冲，基于该脉冲，信号读取电路锁存TDC的计数值，并将该计数值写入存储单元。
基于本方案，通过将多个存储单元与多个信号读取电路分别设置在两个独立的区域，而且多个信号读取电路位于多个SPAD探测器的正下方，因此，每个信号读取电路与其对应的SPAD探测器之间的距离较近，信号走线较短，能够确保每个信号读取电路获得的飞行时间信息的准确度较高。而且本申请实施例中多个SPAD探测器紧凑排列时，也能确保每个信号读取电路与其对应的SPAD探测器之间的距离较近。也就是说，本申请实施例提供的感应器芯片能够兼顾飞行时间的准确度和成像分辨率或者帧率，在多个SPAD探测器紧凑排列的同时，能够确保每个SPAD探测器与其对应的信号读取电路之间的距离较近，因此，在提高成像分辨率或者帧率的同时，确保飞行时间的准确度较高。
在一种可能的实现方式中，上述第二区域包括Logic die的单侧边缘区域、两侧边缘区域、三侧边缘区域或四周边缘区域。
基于本方案，通过将多个存储单元设置在逻辑芯片的边缘区域，多个信号读取电路设置在多个SPAD探测器的正下方，使得多个SPAD探测器紧凑排列时，也能确保每个信号读取电路与其对应的SPAD探测器之间的距离较近，信号走线较短，能够确保每个信号读取电路获得的飞行时间信息的准确度较高。
在一种可能的实现方式中，上述逻辑芯片还包括与上述多个信号读取电路相耦合的时间数字转换器TDC，该TDC设置于上述第二区域，TDC的分辨率为N比特，N为大于1的整数。每个信号读取电路包括淬灭电路和第一触发器组，第一触发器组包括N个第一触发器。淬灭电路的输出端与N个第一触发器的时钟输入端相耦合，N个第一触发器的数据输入端与TDC的输出端相耦合。TDC，用于在激光器发射光信号时开始计数。淬灭电路，用于在SPAD探测器检测到光信号时，向N个第一触发器的时钟输入端输入停止计数信号。第一触发器组，用于基于该停止计数信号，从TDC读取 该第一触发器组对应的SPAD探测器检测到光信号的飞行时间信息。
可选的，上述TDC可以设置在逻辑芯片的外围边缘区域，以减小多个SPAD探测器正下方的电路布局压力，从而可以将多个信号读取电路设置在多个SPAD探测器的正下方。TDC电路的start信号与激光器发出的光信号同步，stop信号则由淬灭电路的输出端触发。
基于本方案，通过在逻辑芯片上设置一个TDC，该TDC与逻辑芯片中的所有第一触发器组的数据输入端相耦合，每个信号读取电路中的淬灭电路的输出端与N个第一触发器的时钟输入端相耦合，从而可以在每个SPAD探测器检测到光信号时，淬灭电路向该第一触发器组输入停止计数信号，第一触发器组锁存TDC的计数值，得到该SPAD探测器检测到光信号的飞行时间信息。而且本方案中，逻辑芯片中的所有信号读取电路可以共用一个TDC，不需要为每个信号读取电路设置一个TDC，因此，可以减小感应器芯片的面积。
结合第一方面和上述可能的实现方式，在另一种可能的实现方式中，上述逻辑芯片还包括控制器，该控制器设置于上述第二区域，控制器与每个第一触发器的时钟输入端耦合连接；控制器用于，在TDC计数结束时，向多个第一触发器组中的第一触发器的时钟输入端输入公共时钟信号，并控制多个第一触发器组组成至少一个移位寄存器，将多个第一触发器组读取的飞行时间信息写入存储单元。
基于本方案，通过在TDC计数结束时，控制器向多个第一触发器组输入公共时钟信号，并控制该多个第一触发器组组成移位寄存器，将多个触发器组读取的飞行时间信息依次移位，并写入存储单元。即，本方案在向存储单元传输多个触发器组读取的飞行时间信息时，该多个触发器组可以起到buffer的作用，因此能够避免因走线较长需要在中间插入buffer的问题，降低了电路布局的复杂度。而且通过将控制器可以设置在逻辑芯片的外围边缘区域，可以进一步减小多个SPAD探测器正下方的电路布局压力，从而可以将多个信号读取电路设置在多个SPAD探测器的正下方。
可选的，控制器控制多个触发器组组成移位寄存器器的方式不同时，该多个触发器组记录的飞行时间信息可以采用一组数据线串行移位传输至相应的存储单元，也可以采用多组数据线并行移位传输至相应的存储单元。例如，控制器可以控制一个第一触发器组中的N个第一触发器的数据输出端分别耦合至另一个第一触发器组中的N个第一触发器的数据输入端，使得多个第一触发器组组成N个移位寄存器，该N个移位寄存器通过N组数据线并行传输多个第一触发器组记录的飞行时间信息。再例如，控制器可以控制每个第一触发器组中的N个第一触发器首尾相连，多个第一触发器组之间首尾相连，使得多个第一触发器组之间组成移位寄存器，该移位寄存器通过一组数据线串行传输多个第一触发器组记录的飞行时间信息。
结合第一方面和上述可能的实现方式，在另一种可能的实现方式中，每个信号读取电路还包括选择器，上述淬灭电路通过选择器与N个第一触发器的时钟输入端相耦合，控制器通过选择器与N个第一触发器的时钟输入端相耦合；选择器，用于选择N个第一触发器的时钟输入端的输入信号为停止计数信号或公共时钟信号。
基于本方案，通过设置选择器，可以在TDC计数未结束时，选择器选择N个第一触发器的输入信号为停止计数信号，从而在SPAD探测器检测到光信号时，淬灭电 路的输出端可以向N个第一触发器的时钟输入端输入停止计数信号，该N个第一触发器可以记录TDC的计数结果。在TDC计数结束时，选择器选择N个第一触发器的输入信号为控制器输入的公共时钟信号，使得多个触发器组可以组成移位寄存器，将多个触发器组读取的飞行时间信息写入存储单元。也就是说，本方案中，在TDC开始计数至TDC计数结束前，SPAD探测器一旦检测到光信号，就可以触发第一触发器组记录TDC当前的计数值。在TDC计数结束后，通过将多个触发器组组成移位寄存器，可以将该多个触发器组记录的飞行时间信息写入存储单元。
结合第一方面和上述可能的实现方式，在另一种可能的实现方式中，每个信号读取电路还包括第二触发器组，第二触发器组包括N个第二触发器，每个信号读取电路中的N个第二触发器的时钟输入端耦合至N个第一触发器的时钟输入端，每个信号读取电路中的第一触发器组与第二触发器组组成移位寄存器。
基于本方案，通过在每个信号读取电路中设置两个触发器组，而且该两个触发器组可以组成移位寄存器，从而能够在激光器发射一次光信号时，记录两个飞行时间信息。由于环境因素、玻璃透射、反射、光照等诸多因素的影响，激光器发射一次光信号时，SPAD探测器可能会检测到多次光信号，因此通过在信号读取电路中设置多个触发器组，可以将SPAD探测器检测到多次光信号分别对应的飞行时间信息存储在多个触发器组中，能够提高飞行时间信息的检测准确度。
结合第一方面和上述可能的实现方式，在另一种可能的实现方式中，每个信号读取电路中的N个第二触发器的数据输入端耦合至N个第一触发器的数据输出端。
基于本方案，可以将两个触发器组首尾相连组成移位寄存器，从而激光器发射一次光信号时，信号读取电路可以在SPAD探测器第一次检测到光信号时，第一触发器组记录一次飞行时间信息，在SPAD探测器第二次检测到光信号时，第一触发器组将其记录的飞行时间信息移位至第二触发器组，并记录第二次的飞行时间信息。
可选的，上述第一触发器组与第二触发器组组成移位寄存器的方式还可以是：第一触发器组中的N个第一触发器首尾相连，第二触发器组的N个第二触发器首尾相连，第一触发器组和第二触发器组之间首尾相连，组成移位寄存器。
结合第一方面和上述可能的实现方式，在另一种可能的实现方式中，上述Logic die还包括控制器，该控制器设置于第二区域，控制器与每个第一触发器的时钟输入端耦合连接；控制器用于，在TDC计数结束时，向多个信号读取电路中的第一触发器的时钟输入端和第二触发器的时钟输入端输入公共时钟信号，并控制多个信号读取电路中的第一触发器组和第二触发器组组成至少一个移位寄存器，将多个信号读取电路读取的飞行时间信息写入存储单元。
基于本方案，通过在TDC计数结束时，控制器向第一触发器组和第二触发器组输入公共时钟信号，并控制该第一触发器组和/或第二触发器组组成移位寄存器，将多个触发器组读取的飞行时间信息依次移位，并写入存储单元。即，本方案在向存储单元传输多个触发器组读取的飞行时间信息时，该多个触发器组可以起到buffer的作用，因此能够避免因走线较长需要在中间插入buffer的问题，降低了电路布局的复杂度。
结合第一方面和上述可能的实现方式，在另一种可能的实现方式中，上述第一触发器组和/或第二触发器组组成的移位寄存器通过一组数据线串行传输上述飞行时间 信息，或者，通过N组组数据线并行传输上述飞行时间信息。基于本方案，多个触发器组之间组成移位寄存器时，可以一个触发器组中的N个触发器的数据输出端分别耦合至另一个触发器组中的N个触发器的数据输入端，使得多个触发器组组成一组移位寄存器(N个移位寄存器)，通过N组数据线并行移位传输飞行时间信息至相应的存储单元。也可以每个触发器组中的N个第一触发器首尾相连，多个触发器组之间首尾相连，使得多个触发器组之间组成一个移位寄存器，通过一组数据线串行移位传输飞行时间信息至相应的存储单元。
本申请实施例的第二方面，提供一种终端设备，该终端设备包括处理器以及如上述第一方面所述的感应器芯片，处理器与所述感应器芯片相耦合，所述处理器用于根据所述感应器芯片检测的所述飞行时间信息，计算距离信息。
上述第二方面的效果描述可以参考第一方面的效果描述，在此不再赘述。
附图说明
图1A为本申请实施例提供的一种3D TOF成像技术的原理示意图；
图1B为本申请实施例提供的一种感应器芯片的结构示意图；
图1C为本申请实施例提供的另一种感应器芯片的结构示意图；
图2为本申请实施例提供的一种SPAD的工作模式示意图；
图3为本申请实施例提供的一种SPAD的工作电路示意图；
图4为本申请实施例提供的另一种感应器芯片的结构示意图；
图5为本申请实施例提供的另一种感应器芯片的结构示意图；
图6为本申请实施例提供的另一种感应器芯片的结构示意图；
图7为本申请实施例提供的一种Logic die中信号读取电路与存储单元的位置布局示意图；
图8为本申请实施例提供的一种Logic die的电路结构示意图；
图9为本申请实施例提供的一种多个触发器组之间组成移位寄存器的连接方式示意图；
图10为本申请实施例提供的另一种Logic die的电路结构示意图；
图11为本申请实施例提供的一种基于SPAD探测器测距的原理示意图；
图12为本申请实施例提供的一种终端设备的结构示意图。
具体实施方式
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描述。在本申请中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，a和b，a和c，b和c，或，a和b和c，其中a、b和c可以是单个，也可以是多个。另外，为了便于清楚描述本申请实施例的技术方案，在本申请的实施例中，采用了“第一”、“第二”等字样对功能和作用基本相同的相同项或相似项进行区分，本领域技术人员可以理解“第一”、“第二”等字 样并不对数量和执行次序进行限定。比如，本申请实施例中的第一触发器组中的“第一”和第二触发器组中的“第二”仅用于区分不同的触发器组。本申请实施例中出现的第一、第二等描述，仅作示意与区分描述对象之用，没有次序之分，也不表示本申请实施例中对设备个数的特别限定，不能构成对本申请实施例的任何限制。
需要说明的是，本申请中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本申请中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其他实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。
首先对SPAD探测器的工作原理进行介绍：
SPAD探测器是利用载流子的雪崩倍增效应实现单个光子的检测。当探测器p-n结的反向偏置电压足够高时，在p-n结的耗尽层内产生强电场，当微弱的光子注入到探测器中时，由于光电效应感应出微弱的电荷载流子，此类光生载流子在电场加速下可获得足够的能量与原子的晶格产生碰撞并产生电离。碰撞电离的结果产生新的电子-空穴对。随后产生的二次电子-空穴对在耗尽区的电场下被快速分离，进而产生新的碰撞电离事件。如此反复，从而触发载流子雪崩效应，产生可观的雪崩电流。当加在p-n结两端的反向偏置电压不断增加并超过其击穿电压时，一个电荷载流子将激发众多电子－空穴对，即传感器电流增益极高，产生的自由载流子被吸收并在漂移电场作用下形成相对稳定的雪崩电流。由于雪崩电流在没有受到光生载流子激发时不会产生，因此，在p-n结的耗尽层没有载流子的情况下，如果p-n结的反向偏置电压高于SPAD探测器的击穿电压，一旦光子进入SPAD探测器的感应区，就会触发SPAD探测器发生雪崩电流。
图2为一种SPAD在不同反向偏置电压条件下的工作模式。如图2所示，在不同反向偏置电压条件下，SPAD的工作模式包括无增益模式、线性模式以及盖革模式。SPAD的内部增益随反向偏置电压的增大而增大，直到反向偏置电压达到击穿电压V break(击穿电压也可以称为雪崩电压或雪崩击穿电压)。在单光子探测中，为了获得足够大的增益来触发雪崩，SPAD可以工作在盖革模式，即SPAD两端的反向偏置电压大于击穿电压，此时单个光子即可触发SPAD发生雪崩。
图3为一种SPAD的工作电路图。如图3所示，该电路包括：SPAD探测器和淬灭电路，该淬灭电路包括电阻Rs。其中，电阻Rs的一端耦合至电源V EX，电阻Rs的另一端耦合至SPAD探测器的阴极。SPAD探测器的阳极耦合至V SPAD，淬灭电路的输出电压为SPAD探测器的阴极电压V C。
如图3所示，当SPAD探测器未接收光子时，SPAD探测器两端的反向偏置电压为V EX-V SPAD，若V EX-V SPAD大于SPAD探测器的击穿电压V break，SPAD探测器工作在盖革模式。从而当SPAD探测器接收到单个光子时，可以触发SPAD探测器发生雪崩，产生雪崩电流i SPAD。当SPAD探测器的阴极电压V C减小到使SPAD探测器两端的反向偏置电压小于SPAD探测器的击穿电压V break(即，|V C-V SPAD|<|V break|)时，SPAD探测器耗尽区内的电场将无法满足雪崩所需的强度，SPAD的雪崩被淬灭，进入恢复阶段，直至SPAD探测器两端的反向偏置电压大于SPAD探测器的击穿电压V break，SPAD探测器再次工作在盖革模式。
可以理解的，由于光信号进入SPAD探测器的光电感应区时，会触发雪崩电流， 如果没有外界的干扰抑制，雪崩电流无法自主停止，长时间的大电流可能造成SPAD探测器发热甚至烧毁，而且SPAD探测器也无法进入新的探测周期，因此通过上述淬灭电路可以及时对雪崩进行抑制，从而使得SPAD探测器可以再次进入待测状态，继续进行下一次检测。
需要说明的是，本申请实施例对于淬灭电路的具体电路结构并不限定，图3以淬灭电路为电阻Rs为例进行说明。实际应用中，淬灭电路可以是主动淬灭电路，也可以是被动淬灭电路，本申请对此并不限定。
3D TOF成像技术用于测量TOF成像系统与目标拍摄物之间的距离，以得到图像的深度信息。如图1所示，3D TOF成像技术的原理是采用激光器发送主动光照射目标拍摄物，经过目标拍摄物反射后的光信号被接收器接收，通过测量激光器发送的光信号在目标拍摄物与接收器之间的往返时间(飞行时间)，确定TOF成像系统与目标拍摄物之间的距离，以获取图像的深度信息。
3D TOF成像技术一般采用SPAD探测器测量光信号的飞行时间，并基于该飞行时间计算距离，得到图像的深度信息。下面对SPAD探测器的测距原理进行简单说明。
结合图1，如图3所示，当激光器发射光子时，计数器(例如，TDC)开始计数。当激光器发射的光子经过被测目标(例如，目标拍摄物)反射回SPAD阵列的光电感应区时，SPAD探测器发生雪崩，产生雪崩电流i SPAD。淬灭电路的输出电压V C经后续电路处理后用于产生停止计数信号，信号读取电路基于该停止计数信号锁存计数器的计数值。基于该计数值和计数器的时钟频率可以得到飞行时间，再结合光子恒定的飞行速度，可以确定TOF与被测目标之间的距离。TOF与被测目标的距离可以通过下述计算：
其中，L为TOF与被测目标的距离，c为光速，N为计数值，f c为计数器的时钟频率。
示例性的，一种感应器芯片可以包括位于不同层的Logic die和SPAD die，该Logic die和SPAD die封装在一起，Logic die包括多个逻辑单元，SPAD die包括多个SPAD探测器，多个SPAD探测器与多个逻辑单元一一对应。SPAD探测器用于检测光子，当SPAD探测器接收光子时，SPAD探测器发生雪崩。每个逻辑单元包括信号读取电路和存储单元，信号读取电路用于在SPAD探测器接收光信号时读取TDC的计数值，并将该计数值写入存储单元。
由于每个逻辑单元包括信号读取电路和存储单元，而存储单元的面积远大于SPAD探测器的面积，因此，如图1B所示，每个逻辑单元的面积远大于其对应的SPAD探测器的面积。
为了提高飞行时间的准确度，可以将每个逻辑单元设置在其对应的SPAD探测器的附近。例如，如图1C所示，可以将每个逻辑单元设置在其对应的SPAD探测器的正下方，以使得每个SPAD探测器与其对应的逻辑单元之间的距离较近，信号传输的时间较短，因此检测的飞行时间较准确。但是，由图1B可知，每个逻辑单元的面积远大于每个SPAD探测器的面积，因此，将每个逻辑单元设置在其对应的SPAD探测 器的正下方时，虽然每个SPAD探测器与其对应的逻辑单元之间的距离较近，但是相邻两个SPAD探测器之间的距离较远，故SPAD die包括的多个SPAD探测器不能紧凑排列，这将造成激光器发射的光信号的大量浪费，导致光源的成本较高，功耗较大。而且由于SPAD die中相邻两个SPAD探测器的距离较远，将导致3D TOF成像的分辨率或者帧率较低。也就是说，图1C所示的方案，在确保每个逻辑单元与其对应的SPAD探测器之间的距离较近时，不能兼顾多个探测器之间的距离，导致SPAD die中相邻两个SPAD探测器的距离较远，不仅降低了成像的分辨率或帧率，也造成了激光器成本和功耗的浪费。
为了减小多个SPAD探测器之间的距离，如图4所示，可以将多个SPAD探测器共用一个逻辑单元，从而使得SPAD die中的多个SPAD探测器能够紧凑排列，以降低光源的成本和功耗。但是，多个SPAD探测器共用一个逻辑单元时，该逻辑单元包括的信号读取电路只能读取一个SPAD探测器接收的光信号的飞行时间信息，这将导致成像的分辨率或者帧率较低。
为了减小多个SPAD探测器之间的距离，如图5所示，可以将多个SPAD探测器紧凑排列，每个SPAD探测器对应一个逻辑单元。但是，由图2可知，每个逻辑单元的面积远大于每个SPAD探测器的面积，因此，图5中多个SPAD探测器紧凑排列时，离SPAD阵列中心区域较远的SPAD探测器与其对应的逻辑单元之间的距离较远，信号走线较长，信号传输的时间较长，该较长的信号传输时间会对信号读取电路获得的飞行时间的准确性造成影响，导致信号读取电路获得的SPAD die边缘区域的SPAD探测器接收的信号的飞行时间存在较大误差。
为了解决上述方案不能兼顾飞行时间和成像分辨率或者帧率的问题，本申请实施例提供了一种感应器芯片，该芯片能够在多个SPAD探测器紧凑排列的同时，确保每个SPAD探测器与其对应的信号读取电路之间的距离较近，因此，能够在提高成像分辨率或者帧率的同时，确保飞行时间的准确度较高。
本申请实施例提供一种感应器芯片，如图6所示，该感应器芯片包括：位于第一层上的光信号感应芯片和位于第二层上的逻辑芯片，光信号感应芯片包括SPAD探测器阵列，该SPAD探测器阵列包括多个SPAD探测器；逻辑芯片上划分有独立的第一区域和第二区域，逻辑芯片包括设置于第一区域的多个信号读取电路和设置于第二区域的多个存储单元，多个SPAD探测器在第二层上的垂直投影处于第一区域内。
多个信号读取电路与多个SPAD探测器一一对应，多个信号读取电路用于获得对应的SPAD探测器接收的光信号的飞行时间信息，并将该飞行时间信息写入多个存储单元。
可选的，上述感应器芯片可以是一个裸片，也可以是一个封装好的芯片。逻辑芯片可以是一个逻辑裸片，也可以是一个封装好的芯片。本申请实施例对于感应器芯片和逻辑芯片的具体形态并不限定。
可选的，上述逻辑芯片上划分有独立的第一区域和第二区域是指，逻辑芯片上划分的第一区域和第二区域是互不重叠的，第一区域包括的电路或元器件不会被包含在第二区域内，第二区域包括的电路或元器件也不会被包含在第一区域内。
例如，如图6所示，以光信号感应芯片包括9个SPAD探测器为例，逻辑芯片上 划分有第一区域和第二区域，9个SPAD探测器对应的9个信号读取电路位于第一区域，存储单元位于第二区域，第二区域位于第一区域的两侧，第一区域内的信号读取电路不会被包含在第二区域内，第二区域内的存储单元也不会被包含在第一区域内。
可选的，每个SPAD探测器在第二层上的垂直投影与其对应的信号读取电路重叠。例如，如图6所示，每个信号读取电路位于其对应的SPAD探测器的正下方。
可选的，光信号感应芯片包括的多个SPAD探测器可以紧凑排列，以提高成像的分辨率或帧率。多个SPAD探测器紧凑排列是指任意两个相邻探测器之间的距离小于或等于预设阈值。
可选的，上述信号读取电路获得的飞行时间信息可以是TDC的计数值。例如，当激光器发射光信号时，TDC开始计数，当激光器发射的光信号经过目标拍摄物反射回SPAD探测器的光电感应区时，SPAD探测器发生雪崩，产生瞬态电流脉冲，基于该脉冲，信号读取电路锁存TDC的计数值，并将该计数值写入存储单元。
可选的，上述第一区域可以为逻辑芯片的中间区域。
可选的，上述第二区域可以为逻辑芯片的边缘区域。第二区域包括逻辑芯片的单侧边缘区域、两侧边缘区域、三侧边缘区域或四周边缘区域。
例如，以第二区域为逻辑芯片的两侧边缘区域为例，如图6所示，第一区域位于逻辑芯片的中间区域，第二区域位于逻辑芯片的两侧边缘区域，第二区域位于第一区域的两侧，多个存储单元设置于第二区域，多个信号读取电路设置于第一区域。可以理解的，通过将多个存储单元设置在逻辑芯片的边缘区域，多个信号读取电路设置在多个SPAD探测器的正下方，使得多个SPAD探测器紧凑排列时，也能确保每个信号读取电路与其对应的SPAD探测器之间的距离较近，信号走线较短，能够确保每个信号读取电路获得的飞行时间信息的准确度较高。
可选的，多个存储单元位于逻辑芯片的单侧边缘区域时，该多个存储单元可以全部位于逻辑芯片的上侧边缘区域、下侧边缘区域、左侧边缘区域或右侧边缘区域，本申请实施例对此并不限定。
可选的，多个存储单元位于逻辑芯片的两侧边缘区域时，可以一部分存储单元位于逻辑芯片的上侧边缘区域，另一部分存储单元位于逻辑芯片的下侧边缘区域。也可以一部分存储单元位于逻辑芯片的左侧边缘区域，另一部分存储单元位于逻辑芯片的右侧边缘区域。或者，还可以是其他布局方式，本申请实施例对此并不限定。
可选的，多个存储单元位于逻辑芯片的四周边缘区域时，可以一部分存储单元位于逻辑芯片的上侧边缘区域，一部分存储单元位于逻辑芯片的下侧边缘区域，一部分存储单元位于逻辑芯片的左侧边缘区域，一部分存储单元位于逻辑芯片的右侧边缘区域。
示例性的，上述存储单元可以为静态随机存取存储器(static random-access memory，SRAM)、双倍速率动态随机存取存储器(double data rate dynamic random access memory，DDR)或磁性随机存取存储器(magneto resistive random access memory，MRAM)等存储器。下述实施例以存储单元为SRAM为例进行说明。
可选的，上述多个存储单元可以采用单片SRAM，也可以采用多片SRAM。多个信号读取电路读取的飞行时间信息可以分区或者分时存储在SRAM的不同区域中。
例如，以存储单元为SRAM为例，图7为一种逻辑芯片的俯视布局示意图。如图7中的(a)所示，逻辑芯片中的SRAM可以位于逻辑芯片的上侧边缘区域。如图7中的(b)所示，逻辑芯片中的一部分SRAM位于逻辑芯片的左侧边缘区域，另一部分SRAM位于逻辑芯片的右侧边缘区域。如图7中的(c)所示，逻辑芯片中的SRAM分别设置在逻辑芯片的左侧边缘区域、右侧边缘区域、上侧边缘区域和下侧边缘区域。
可以理解的，与图1C和图4所示的方案相比，本申请实施例可以将多个SPAD探测器紧凑排列，而且每个SPAD探测器对应一个信号读取电路，因此能够提高成像的分辨率或帧率。与图5所示的方案相比，本申请实施例在多个SPAD探测器紧凑排列时，通过将所有存储单元设置在逻辑芯片的边缘区域，能够减小多个SPAD探测器的正下方的电路布局压力，从而可以将每个信号读取电路设置在对应的SPAD探测器的正下方，因此，本申请实施例在多个SPAD探测器紧凑排列的同时，能够确保每个SPAD探测器与其对应的信号读取电路之间的距离较近。即本申请实施例在提高成像分辨率或者帧率的同时，能够确保飞行时间的准确度较高。
本申请实施例提供的感应器芯片，通过将多个存储单元与多个信号读取电路分别设置在两个独立的区域，而且多个信号读取电路位于多个SPAD探测器的正下方，因此，每个信号读取电路与其对应的SPAD探测器之间的距离较近，信号走线较短，能够确保每个信号读取电路获得的飞行时间信息的准确度较高。而且本申请实施例中多个SPAD探测器可以紧凑排列，每个SPAD探测器对应一个信号读取电路，能够提高成像的分辨率或帧率，降低光源的成本和功耗。也就是说，本申请实施例提供的感应器芯片能够兼顾飞行时间的准确度和成像分辨率或者帧率，在多个SPAD探测器紧凑排列的同时，能够确保每个SPAD探测器与其对应的信号读取电路之间的距离较近，因此，在提高成像分辨率或者帧率的同时，确保飞行时间的准确度较高。
可选的，逻辑芯片还包括与多个信号读取电路相耦合的TDC，该TDC设置于第二区域，TDC的分辨率可以为N比特，N为大于1的整数。每个信号读取电路包括淬灭电路和第一触发器组，该第一触发器组包括N个第一触发器，淬灭电路的输出端与N个第一触发器的时钟输入端相耦合，N个第一触发器的数据输入端与TDC的输出端相耦合。
TDC，用于在激光器发射光信号时开始计数。
淬灭电路，用于在SPAD探测器检测到光信号时，向N个第一触发器的时钟输入端输入停止计数信号。
第一触发器组，用于基于停止计数信号，从TDC获得该第一触发器组对应的SPAD探测器检测到光信号的飞行时间信息。
结合图1A和图3所示，当激光器发射光信号时，TDC开始计数，当激光器发射的光信号经过目标拍摄物反射回SPAD探测器的光电感应区时，SPAD探测器发生雪崩，产生雪崩电流i SPAD，淬灭电路的输出电压V C用于向N个第一触发器的时钟输入端输入停止计数信号，基于该停止计数信号，信号读取电路锁存TDC的计数值。需要说明的是，上述淬灭电路可以为主动淬灭电路，也可以为被动淬灭电路，本申请实施例对于淬灭电路的具体电路结构并不限定。
可选的，TDC可以设置在逻辑芯片的外围边缘区域，以减小多个SPAD探测器正 下方的电路布局压力，从而可以将多个信号读取电路设置在多个SPAD探测器的正下方。
可选的，TDC的开始计数信号与激光器发出的光信号同步，TDC的停止计数信号则由淬灭电路的输出端触发。
可选的，上述第一触发器可以包括但不限制D触发器DFF、T触发器、RS触发器、JK触发器等触发器，该第一触发器还可以是由上述触发器与逻辑门组成的D触发器，本申请实施例对于第一触发器的具体类型并不限定，下述实施例以第一触发器为D触发器为例进行说明。
例如，以TDC为7比特，光信号感应芯片每行包括100个SPAD探测器为例，如图8所示，100个SPAD探测器分别对应100个信号读取电路，每个信号读取电路包括淬灭电路和第一触发器组，每个第一触发器组包括7个DFF，每个DFF的时钟输入端与淬灭电路的输出端相耦合，每个DFF的数据输入端与TDC的输出端相耦合。如图8所示，当激光器发射光信号时，TDC开始计数，在SPAD探测器1检测到经目标拍摄物反射的光信号时，该SPAD探测器1对应的淬灭电路1的输出端向第一触发器组1的7个DFF的时钟输入端输入停止计数信号1，将TDC的计数值锁存在第一触发器组1的7个DFF中。
由于目标拍摄物不同位置的景深不同，故不同SPAD探测器检测到光信号的时间不同，因此，不同淬灭电路的输出端向其耦合的第一触发器组输入的停止计数信号的时间不同，从而不同第一触发器组记录的飞行时间信息会不同。
比如，如图8所示，激光器发射光信号时，TDC从0开始计数，若TDC计数到50时，SPAD探测器1检测到光信号，淬灭电路1的输出端向第一触发器组1的7个DFF的时钟输入端输入停止计数信号1，第一触发器组1将记录飞行时间信息50。若TDC计数到100时，SPAD探测器2检测到光信号，淬灭电路2的输出端向第一触发器组2的7个DFF的时钟输入端输入停止计数信号2，第一触发器组2记录飞行时间信息100。若TDC计数到113时，SPAD检测到光信号，淬灭电路3的输出端向第一触发器组3的7个DFF的时钟输入端输入停止计数信号3，第一触发器组3记录飞行时间信息113。以此类推，每个第一触发器组可以获得其对应的SPAD探测器检测到光信号的飞行时间信息。
需要说明的是，如果TDC为7比特，那么激光器每发射一次光，TDC都将从0开始计数直至计数到128再结束。即信号读取电路读取的最长的飞行时间信息即为该TDC的最大计数值。
可选的，如图8所示，逻辑芯片还包括控制器，该控制器设置于第二区域，控制器与第一触发器的时钟输入端耦合连接。
控制器，用于在TDC计数结束时，向多个第一触发器组中的第一触发器的时钟输入端输入公共时钟信号，并控制多个第一触发器组组成至少一个移位寄存器，将多个第一触发器组读取的飞行时间信息写入多个存储单元。
可选的，控制器可以设置在逻辑芯片的外围边缘区域，以减小多个SPAD探测器正下方的电路布局压力，从而可以将多个信号读取电路设置在多个SPAD探测器的正下方。而且控制器在TDC计数结束时，通过控制至少两个第一触发器组组成移位寄存 器，从而可以将该至少两个第一触发器组记录的飞行时间信息移位传输至存储单元。
一种实现方式中，控制器控制一个第一触发器组中的N个第一触发器的数据输出端分别耦合至另一个第一触发器组中的N个第一触发器的数据输入端，使得多个第一触发器组首尾相连，组成N个移位寄存器。如此一来，控制器在这两组触发器的时钟输入端输入公共时钟信号时，一个触发器组记录的飞行时间信息会移位到下一个触发器组。当多个触发器组组成移位寄存器时，该多个触发器组记录的飞行时间信息会依次移位，并写入相应的存储单元。在该实现方式中，多个第一触发器组组成N个移位寄存器时，该N个移位寄存器通过N组数据线并行传输多个第一触发器组记录的飞行时间信息。
例如，以逻辑芯片的一行包括2M个第一触发器组，分别为触发器组1至触发器组2M，每个触发器组包括N个DFF，分别为DFF 1至DFF N为例，如图9中的(a)所示，控制器控制触发器组1的DFF 1、触发器组2的DFF1、触发器组3的DFF1…以及触发器组2M的DFF1首尾相连(即前一个DFF的数据输出端与后一个DFF的数据输入端相耦合)，当控制器在触发器组1的DFF 1、触发器组2的DFF1、触发器组3的DFF1…以及触发器组2M的DFF1的时钟输入端输入公共时钟信号时，触发器组1的DFF 1、触发器组2的DFF1、触发器组3的DFF1…以及触发器组2M的DFF1组成移位寄存器，该多个DFF1记录的飞行时间信息会依次移位，并写入存储单元。如图9中的(a)所示，控制器可以控制触发器组1至触发器组2M组成N个移位寄存器，该N个移位寄存器可以通过N组数据线并行传输触发器组1至触发器组2M记录的飞行时间信息。
需要说明的是，本申请实施例中多个触发器首尾相连是指，相邻两个触发器中一个触发器的数据输出端与另一个触发器的数据输入端相耦合，如此一来，多个触发器首尾相连可以组成移位寄存器。
另一种实现方式中，控制器可以控制每个第一触发器组中的N个第一触发器首尾相连，多个第一触发器组之间首尾相连，使得多个第一触发器组之间组成移位寄存器。如此一来，控制器在这多个触发器组的时钟输入端输入公共时钟信号时，该多个触发器组记录的飞行时间信息会依次移位，并写入相应的存储单元。在该实现方式中，多个第一触发器组组成一个移位寄存器时，该移位寄存器通过一组数据线串行传输多个第一触发器组记录的飞行时间信息。
例如，以逻辑芯片的一行包括2M个第一触发器组，分别为触发器组1至触发器组2M，每个触发器组包括N个DFF为例，如图9中的(b)所示，控制器控制触发器组1对应的DFF 1至DFF N首尾相连，触发器组M+1对应的DFF 1至DFF N首尾相连，触发器组1与触发器组M+1之间首尾相连，当控制器在触发器组1和触发器组M+1中的触发器的时钟输入端输入公共时钟信号时，触发器组1和触发器组M+1组成一个移位寄存器，该移位寄存器可以通过1组数据线串行传输触发器组1和触发器组M+1记录的飞行时间信息，并写入相应的存储单元。
可选的，控制器可以控制逻辑芯片中的多个触发器组组成一个移位寄存器，也可以控制逻辑芯片中的多个触发器组组成多个移位寄存器。例如，控制器可以控制逻辑芯片中同一行的触发器组组成一个移位寄存器串行传输飞行时间信息。或者，控制器 也可以控制逻辑芯片中同一行的触发器组组成多个移位寄存器，每个移位寄存器串行移位传输飞行时间信息。或者，控制器也可以控制逻辑芯片中同一行的触发器组组成一组移位寄存器，该组移位寄存器通过N组数据线并行移位传输飞行时间信息。或者，控制器也可以控制逻辑芯片中同一行的触发器组组成多组移位寄存器，每组移位寄存器通过N组数据线并行移位传输飞行时间信息，本申请实施例对于控制器控制触发器组组成移位寄存器的具体方式并不限定，图8和图9仅是示例性说明。需要说明的是，基于多个触发器组组成移位寄存器的方式的不同，该多个触发器组记录的飞行时间信息可以采用一组数据线串行移位传输至相应的存储单元，也可以采用多组数据线并行移位传输至相应的存储单元。
可以理解的，本申请实施例在TDC计数结束时，控制器可以控制多个触发器组组成移位寄存器，将多个触发器组读取的飞行时间信息依次移位，并写入存储单元。即，在向存储单元传输多个触发器组读取的飞行时间信息时，该多个触发器组可以起到
buffer的作用，因此能够避免因走线较长需要在中间插入buffer的问题，降低了电路布局的复杂度。而且本申请实施例中逻辑芯片中的所有信号读取电路可以共用一个TDC，不需要为每个信号读取电路设置一个TDC，因此，可以减小感应器芯片的面积。
可选的，如图8所示，每个信号读取电路还可以包括选择器，淬灭电路通过选择器与N个第一触发器的时钟输入端相耦合，控制器通过选择器与N个第一触发器的时钟输入端相耦合。
选择器，用于选择N个第一触发器的时钟输入端的输入信号为停止计数信号或公共时钟信号。
可选的，在TDC计数未结束时，选择器选择N个第一触发器的输入信号为停止计数信号，从而在SPAD探测器检测到光信号时，淬灭电路的输出端可以向N个第一触发器的时钟输入端输入停止计数信号，该N个第一触发器可以记录TDC的计数结果。在TDC计数结束时，选择器选择N个第一触发器的输入信号为控制器输入的公共时钟信号，使得多个触发器组可以组成移位寄存器，将多个触发器组读取的飞行时间信息写入存储单元。也就是说，本申请实施例中，在TDC开始计数至TDC计数结束前，SPAD探测器一旦检测到光信号，就可以触发第一触发器组记录TDC当前的计数值。在TDC计数结束后，通过将多个触发器组组成移位寄存器，将该多个触发器组记录的飞行时间信息可以写入存储单元。
可以理解的，本申请实施例对于选择器的具体类型和结构并不进行限定，图8仅以选择器为多路选择器MUX为例进行示意。实际应用中，也可以通过开关元件实现选择功能。
可选的，如图10所示，每个信号读取电路还可以包括第二触发器组，该第二触发器组包括N个第二触发器，每个信号读取电路中的N个第二触发器的时钟输入端耦合至N个第一触发器的时钟输入端，每个信号读取电路中的第一触发器组与第二触发器组组成一个或N个移位寄存器。
一种实现方式中，每个信号读取电路中，第一触发器组中的N个第一触发器的数据输出端分别与第二触发器组的N个第二触发器的数据输入端相耦合，组成移位寄存器。在该实现方式中，第一触发器组记录的飞行时间信息可以并行移位传输至第二触 发器组。
另一种实现方式中，每个信号读取电路中，第一触发器组中的N个第一触发器首尾相连，第二触发器组的N个第二触发器首尾相连，第一触发器组和第二触发器组之间首尾相连，组成移位寄存器。在该实现方式中，第一触发器组记录的飞行时间信息可以串行移位传输至第二触发器组。
本申请实施例对于每个信号读取电路中，第一触发器组和第二触发器组组成移位寄存器的具体连接方式并不限定，上述两种实现方式仅是示例性说明。
例如，如图10所示，信号读取电路1包括第一触发器组1和第二触发器组1，第一触发器组1包括7个DFF，第二触发器组1包括7个DFF，第一触发器组1中的7个DFF的时钟输入端与第二触发器组1中的7个DFF的时钟输入端耦合至淬灭电路的输出端。第一触发器组1中的7个DFF的数据输出端分别与第二触发器组1中的7个DFF的数据输入端相耦合。当激光器发射光信号后，TDC从0开始计数，若TDC计数到20时，SPAD探测器1检测到光信号发生雪崩，淬灭电路1的输出端向第一触发器组1的7个DFF和第二触发器组1的7个DFF的时钟输入端输入停止计数信号1，第一触发器组1将其记录的空数据移位至第二触发器组2，第一触发器组1的7个DFF记录TDC的计数结果20。若TDC计数到30时，SPAD探测器1检测到光信号发生雪崩，淬灭电路1的输出端向第一触发器组1的7个DFF和第二触发器组1的7个DFF的时钟输入端再次输入停止计数信号1，第一触发器组1将其记录的飞行时间信息20移位至第二触发器组1，第一触发器组1的7个DFF记录TDC的计数结果30。
可选的，每个信号读取电路可以包括三个触发器组，四个触发器组，甚至更多个触发器组，该多个触发器组之间可以组成移位寄存器，以记录多个飞行时间信息。触发器组设置的数量越多，可以记录的飞行时间信息越多，但感应器芯片的面积也会越大，因此实际应用中，可以根据用户需求、芯片面积等多重因素具体设置每个信号读取电路包括的触发器组的数量，本申请实施例对于信号读取电路包括的触发器组的具体数量并不进行限定。
可以理解的，由于环境因素、玻璃透射、反射、光照等诸多因素的影响，激光器发射一次光信号时，SPAD探测器可能会检测到多次光信号。因此通过在信号读取电路中设置多个触发器组，可以将SPAD探测器检测到多次光信号时分别对应的飞行时间信息存储在多个触发器组中，以提高飞行时间信息的检测准确度。
可选的，上述控制器还用于，在TDC计数结束时，向多个信号读取电路中的第一触发器的时钟输入端和第二触发器的时钟输入端输入公共时钟信号，并控制多个信号读取电路中的第一触发器组和第二触发器组组成至少一个移位寄存器，将多个信号读取电路读取的飞行时间信息传输至相应的存储单元。
可选的，控制器可以控制至少两个信号读取电路中的所有第一触发器组组成一个或多个移位寄存器，控制至少两个信号读取电路中的所有第二触发器组组成一个或多个移位寄存器，每个移位寄存器串行传输飞行时间信息。也可以控制至少两个信号读取电路中的第一触发器组和第二触发器组组成一个或多个移位寄存器，每个移位寄存器串行传输飞行时间信息。还可以控制至少两个信号读取电路中的第一触发器组组成一组或多组移位寄存器，控制至少两个信号读取电路中的所有第二触发器组组成一组 或多组移位寄存器，每组移位寄存器通过N组数据线并行移位传输飞行时间信息。也可以控制至少两个信号读取电路中的第一触发器组和第二触发器组组成一组或多组移位寄存器，每组移位寄存器通过N组数据线并行移位传输飞行时间信息。本申请实施例对于每个信号读取电路包括多个触发器组时，该多个触发器组之间如何组成移位寄存器的具体方式并不限定，在此仅是示例性说明。
可以理解的，本申请实施例对于上述第一触发器组和第二触发器组组成移位寄存器时的具体电路结构并不进行限定，具体可结合图9参考前述实施例中的相关描述。
本申请实施例提供的感应器芯片，通过控制多个触发器组之间组成移位寄存器，以将该多个触发器组记录的飞行时间信息写入存储单元。即，本申请在将信号读取电路获得的飞行时间信息写入存储单元时，该多个触发器组可以起到buffer的作用，因此能够避免因走线较长需要在中间插入buffer的问题，降低了电路布局的复杂度。
由于受环境等诸多因素的影响，单次测量的飞行时间信息可能不准确，因此激光器可以多次发射光信号，感应器芯片读取并统计每次激光器发射光信号时每个SPAD探测器检测到光信号对应的至少一个飞行时间信息，通过统计大量事件，可以确定每个像素点对应的飞行时间信息，从而根据该每个像素点的飞行时间信息可以确定景深，能够降低环境因素的影响，提高飞行时间信息测量的准确性。
例如，如图11所示，对于每个像素点，激光器发射一次光信号，受环境、干扰信号等诸多因素的影响，该像素点对应的SPAD探测器可能多次检测到光信号，感应器芯片记录SPAD探测器每次检测到光信号的飞行时间信息。激光器发射多次光信号，感应器芯片中的每个存储单元存储其对应的信号读取电路读取到的飞行时间信息。将所有飞行时间信息记录完成后，存储单元完成直方图(histogram)统计，根据飞行时间信息的统计分布结果，可以确定较为准确的得到每个像素点对应的飞行时间信息，从而能够排除环境、干扰信号等因素的影响，提高飞行时间的准确度。
本申请实施例还提供一种终端设备，如图12所示，该终端设备包括图8或图10所示的感应器芯片，以及测距模块，该测距模块与感应器芯片相耦合，测距模块用于根据感应器芯片检测的飞行时间信息，计算距离信息。
可选的，如图12所示，终端设备还可以包括镜头，镜头用于拍摄目标拍摄物。该终端设备可以为TOF相机。
可选的，如图12所示，终端设备还可以包括激光器，以及与激光器相耦合的激光器驱动，该激光器驱动用于驱动激光器发射光信号。
可选的，终端设备还可以包括其他功能模块，本申请实施例对此并不限定，图12仅是示例性说明。
结合本申请公开内容所描述的方法或者算法的步骤可以硬件的方式来实现，也可以是由处理器执行软件指令的方式来实现。软件指令可以由相应的软件模块组成，软件模块可以被存放于随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、闪存、可擦除可编程只读存储器(Erasable Programmable ROM，EPROM)、电可擦可编程只读存储器(Electrically EPROM，EEPROM)、寄存器、硬盘、移动硬盘、只读光盘(CD-ROM)或者本领域熟知的任何其它形式的存储介质中。一种示例性的存储介质耦合至处理器，从而使处理器能够从该存储介质读取信息，且可向该存储介质写入信息。当然，存储 介质也可以是处理器的组成部分。处理器和存储介质可以位于ASIC中。另外，该ASIC可以位于核心网接口设备中。当然，处理器和存储介质也可以作为分立组件存在于核心网接口设备中。
本领域技术人员应该可以意识到，在上述一个或多个示例中，本发明所描述的功能可以用硬件、软件、固件或它们的任意组合来实现。当使用软件实现时，可以将这些功能存储在计算机可读介质中或者作为计算机可读介质上的一个或多个指令或代码进行传输。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质，其中通信介质包括便于从一个地方向另一个地方传送计算机程序的任何介质。存储介质可以是通用或专用计算机能够存取的任何可用介质。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的技术方案的基础之上，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

  1. 一种感应器芯片，其特征在于，所述感应器芯片包括位于第一层上的光信号感应芯片和位于第二层上的逻辑芯片，所述光信号感应芯片包括多个单光子雪崩二极管SPAD探测器，所述逻辑芯片上划分有独立的第一区域和第二区域，所述逻辑芯片包括设置于所述第一区域的多个信号读取电路和设置于所述第二区域的多个存储单元，所述多个SPAD探测器在第二层上的垂直投影处于第一区域内；
    所述多个信号读取电路与所述多个SPAD探测器一一对应，用于获得对应的SPAD探测器接收的光信号的飞行时间信息，并将所述飞行时间信息写入所述多个存储单元。
  2. 根据权利要求1所述的感应器芯片，其特征在于，所述第二区域包括所述逻辑芯片的单侧边缘区域、两侧边缘区域、三侧边缘区域或四周边缘区域。
  3. 根据权利要求1或2所述的感应器芯片，其特征在于，所述逻辑芯片还包括与所述多个信号读取电路相耦合的时间数字转换器TDC，所述TDC设置于所述第二区域，所述TDC为N比特，N为大于1的整数；每个所述信号读取电路包括淬灭电路和第一触发器组，所述第一触发器组包括N个第一触发器；所述淬灭电路的输出端与所述N个第一触发器的时钟输入端相耦合，所述N个第一触发器的数据输入端与所述TDC的输出端相耦合；
    所述TDC，用于在激光器发射光信号时开始计数；
    所述淬灭电路，用于在所述SPAD探测器检测到光信号时，向所述N个第一触发器的时钟输入端输入停止计数信号；
    所述第一触发器组，用于基于所述停止计数信号，从所述TDC读取该第一触发器组对应的所述SPAD探测器检测到光信号的飞行时间信息。
  4. 根据权利要求3所述的感应器芯片，其特征在于，所述逻辑芯片还包括控制器，所述控制器设置于所述第二区域，所述控制器与每个所述第一触发器的时钟输入端耦合连接；
    所述控制器，用于在所述TDC计数结束时，向多个所述第一触发器组中的所述第一触发器的时钟输入端输入公共时钟信号，并控制多个所述第一触发器组组成至少一个移位寄存器，将多个所述第一触发器组读取的飞行时间信息写入所述多个存储单元。
  5. 根据权利要求4所述的感应器芯片，其特征在于，每个所述信号读取电路还包括选择器，所述淬灭电路通过所述选择器与所述N个第一触发器的时钟输入端相耦合，所述控制器通过所述选择器与所述N个第一触发器的时钟输入端相耦合；
    所述选择器，用于选择所述N个第一触发器的时钟输入端的输入信号为所述停止计数信号或所述公共时钟信号。
  6. 根据权利要求3所述的感应器芯片，其特征在于，每个所述信号读取电路还包括第二触发器组，所述第二触发器组包括N个第二触发器，每个所述信号读取电路中的所述N个第二触发器的时钟输入端耦合至所述N个第一触发器的时钟输入端，每个所述信号读取电路中的所述第一触发器组与所述第二触发器组组成移位寄存器。
  7. 根据权利要求6所述的感应器芯片，其特征在于，每个所述信号读取电路中的所述N个第二触发器的数据输入端耦合至所述N个第一触发器的数据输出端。
  8. 根据权利要求6或7所述的感应器芯片，其特征在于，所述逻辑芯片还包括控 制器，所述控制器设置于所述第二区域，所述控制器与每个所述第一触发器的时钟输入端耦合连接；
    所述控制器用于，在所述TDC计数结束时，向多个所述信号读取电路中的所述第一触发器的时钟输入端和所述第二触发器的时钟输入端输入公共时钟信号，并控制多个所述信号读取电路中的所述第一触发器组和所述第二触发器组组成至少一个移位寄存器，将多个所述信号读取电路读取的飞行时间信息写入所述多个存储单元。
  9. 根据权利要求4-8中至少一项所述的感应器芯片，其特征在于，所述第一触发器组和/或第二触发器组组成的所述移位寄存器通过一组数据线串行传输所述飞行时间信息，或者，通过N组组数据线并行传输所述飞行时间信息。
  10. 一种终端设备，其特征在于，所述终端设备包括处理器以及如权利要求1至9中任一项所述的感应器芯片，处理器与所述感应器芯片相耦合，所述处理器用于根据所述感应器芯片检测的所述飞行时间信息，计算距离信息。
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