用于控制范围检测器内的像素扫描的装置的制作方法

实施例涉及用于控制范围检测器内的像素扫描的装置。

背景技术：

使用光进行范围和距离检测是已知的。可以被称为lidar(光检测和测范围)的这些系统具有许多应用，该应用包括消费电子、汽车、机器人、勘测等。

一个示例lidar系统使用光源(例如竖直腔表面发射激光器(vcsel))生成光脉冲，该光脉冲从一个表面被反射，然后在接收器或检测器(例如，光电二极管或单光子雪崩二极管(spad)阵列)处被检测。

使用简单公式d＝s*t，光被发射和接收之间的时间差提供距离或范围值，其中t是时间差，s是光速，d是从发射器到反射物体并再次返回发射器的距离。

单光子雪崩二极管(spad)是一种能够检测光的半导体器件。撞击在spad的检测区域上的光子经由光电效应生成电子和空穴对。spad被高电压幅度反向偏置，使得在电子/空穴载流子被生成时，跨检测区域施加的电场会使该载流子根据所施加的场的强度和方向加速到相对较高的速度。如果被加速的载流子的动能足够，则将从半导体晶格中生成附加的载流子，该附加的载流子又被电场加速，并且可以以指数级增长的方式释放出另外的载流子。因此，当跨检测区域施加足够高的电场时，单个撞击光子可能会生成大量的载流子，从而产生输出电流‘脉冲’，其中电流输出与检测到的光子数目成比例。

引起载流子雪崩并且因此允许器件作为spad操作所需的最小电压被称为击穿电压。如果所施加的电压太低，即低于击穿电压，则该器件不产生任何输出。但是，如果所施加的电压太高，则即使没有光子撞击spad，生成的电场也可能足以引起载流子雪崩，从而导致错误的输出电流。该错误的输出被称为“暗电流”。

技术实现要素：

本公开至少提出了一种解决上述错误的输出电流的解决方案。

实施例涉及一种用于控制lidar系统内的系统定时的装置。特定实施例涉及一种用于控制lidar系统内的系统定时的方法和装置，该lidar系统包括单光子雪崩二极管作为接收器二极管。

根据第一方面，一种用于控制范围检测器内的像素扫描的装置包括至少一个光源，该至少一个光源被配置为提供空间可控的点光源。包括至少一个光传感器的检测器被配置为接收反射的空间可控的点光源。控制器被配置为控制至少一个光源。控制器被配置为控制至少一个光源以生成与第一空间方向相关联的第一光源脉冲系列，并且控制该至少一个光源以生成与第二空间方向相关联的第二光源脉冲系列。第二光源脉冲系列在第一光源脉冲系列期间被开启。

控制器可以被配置为在开启第一光源脉冲系列之后的所确定的时间段开启第二光源脉冲系列，其中该所确定的时间段可以比第一光源脉冲系列的时间段短。

第一光脉冲系列可以与第一行光传感器元件相关联，并且第二光脉冲系列与第二行光传感器元件相关联。

第一光脉冲系列可以与第一行光传感器元件的第一行第一光传感器元件相关联，并且第二光脉冲系列可以与第二行光传感器元件的第二行第一光传感器元件相关联。

控制器还可以被配置为：控制该至少一个光源以生成与第三空间方向相关联的第三光源脉冲系列，第三空间方向可以与第三行光传感器元件相关联，其中第三光源脉冲系列可以与第一光源脉冲系列基本同时地操作。

控制器还可以被配置为控制该至少一个光源，以进行以下中的至少一项：在空间上振动(dither)该至少一个光源，以及在第一光脉冲系列和第二光脉冲系列中的至少一个光脉冲系列期间随机选择空间方向。

控制器还可以被配置为控制该至少一个光源以进行以下中的至少一项：利用该至少一个光源形成z形光栅图案；利用该至少一个光源形成蛇形光栅图案；利用该至少一个光源形成x形光栅图案；利用该至少一个光源形成随机图案或伪随机图案；以及利用该至少一个光源形成跳过n(skip-n)的光栅图案。

根据第二方面，提供了一种用于控制范围检测器内的像素扫描的装置，装置包括：用于提供空间可控的点光源的装置；以及用于控制空间可控的点光源的装置，其中用于控制空间可控的光源的装置包括：用于生成与第一空间方向相关联的第一光源脉冲系列的装置；以及用于生成与第二空间方向相关联的第二光源脉冲系列的装置，其中第二光源脉冲系列在第一光源脉冲系列期间开启被开启。

用于生成与第二空间方向相关联的第二光源脉冲系列的装置可以包括：用于在开启第一光源脉冲系列之后的所确定的时间段开启第二光源脉冲系列的装置，其中该所确定的时间段可以比第一光源脉冲系列的时间段短。

装置还可以包括：用于在包括至少一个光传感器的检测器处接收反射的空间可控的点光源的装置，其中第一光脉冲系列可以由光传感器的第一行元件接收，并且第二光脉冲系列可以由光传感器的第二行元件接收。

第一光脉冲系列可以由光传感器的第一行第一元件接收，并且第二光脉冲系列可以与光传感器的第二行第一元件相关联。

用于控制空间可控的光源的装置还可以包括：用于生成与第三空间方向相关联的第三光源脉冲系列的装置，其中第三光源脉冲系列可以与第一光源脉冲系列基本同时地操作，其中第三光脉冲系列可以由光传感器的第三行元件接收。

用于控制空间可控的点光源的装置可以执行以下中的至少一项：在空间上振动至少一个光源；以及在第一光脉冲系列和第二光脉冲系列中的至少一个光脉冲系列期间随机选择空间方向。

用于控制空间可控的点光源的装置可以包括用于控制至少一个光源以形成以下中的至少一种的装置：利用该至少一个光源形成z形光栅图案；利用该至少一个光源形成蛇形光栅图案；利用该至少一个光源形成x形光栅图案；利用该至少一个光源形成随机图案或伪随机图案；以及利用该至少一个光源形成跳过n的光栅图案。

本公开提供了一种用于控制范围检测器内的像素扫描的装置，装置包括：光源，被配置为提供空间可控的点光脉冲；检测器，包括光传感器，光传感器被配置为接收反射的空间可控的点光脉冲；控制器，被配置为控制光源，其中控制器被配置为：控制光源以在第一时间段期间生成第一光源脉冲系列，第一光源脉冲系列与第一空间方向相关联；以及在第一时间段之后开启的第二时间段期间，控制光源以生成第二光源脉冲系列，第二光源脉冲系列与第二空间方向相关联，其中第一时间段和第二时间段重叠，使得第二光源脉冲系列在第一光源脉冲系列期间被开启。

在一些实施例中，第一光源脉冲系列与第一行光传感器元件相关联，并且第二光源脉冲系列与第二行光传感器元件相关联。

在一些实施例中，第一光源脉冲系列与第一行光传感器元件中的第一行第一光传感器元件相关联，并且第二光源脉冲系列与第二行光传感器元件中的第二行第一光传感器元件相关联。

在一些实施例中，控制器还被配置为控制光源以生成与第三空间方向相关联的第三光源脉冲系列，第三空间方向与第三行光传感器元件相关联，其中第三光源脉冲系列在与第一时间段基本同时的时间段期间被生成。

在一些实施例中，控制器被配置为在空间上振动光源。

在一些实施例中，控制器被配置为针对第一光源脉冲系列和第二光源脉冲系列随机地选择空间方向。

在一些实施例中，控制器被配置为控制光源以利用第一光源脉冲系列形成z形光栅图案。

在一些实施例中，控制器被配置为控制光源以利用第一光源脉冲系列形成蛇形光栅图案。

在一些实施例中，控制器被配置为控制光源以利用第一光源脉冲系列形成x形光栅图案。

在一些实施例中，控制器被配置为控制光源以利用第一光源脉冲系列形成随机图案或伪随机图案。

在一些实施例中，控制器被配置为控制光源以利用第一光源脉冲系列形成跳过n的光栅图案。

本公开的实施例的优点在于可以产生更准确的图像深度图，并且诸如汽车导航和自动对象检测的许多应用将受益于高帧速率和准确的深度图配置。

附图说明

图1示意性地示出了根据一些实施例的示例lidar系统，可以在该示例lidar系统中实施多个实施例；

图2示意性地示出了诸如单点、线传感器和图像传感器lidar的配置；

图3示出了适用于控制激光脉冲和像素对的示例单点-单点定时图；

图4示出了基于图3中所示的单点-单点定时图的示例列和行的定时图；

图5示出了根据一些实施例的示例交错点定时图；

图6示出了基于图5中所示的交错点定时图的示例列和行的定时图；

图7示出了基于图5所示的交错点定时图的另外的示例列和行的定时图，其中同时操作2行；

图8示出了根据一些实施例的使用图5和图6中所示的定时图的检测器的示例定时操作；

图9示出了使用如图5至图8中所示的实施例的关于更高信噪比或更高帧速率输出的示例改进；

图10示出了用于基于图3和图4的定时图来读取spad的示例光栅图案；以及

图11至图13示出了根据一些实施例的，用于基于图5至图8的定时图来读取spad的示例交错光栅图案。

具体实施方式

根据一些实施例的进一步详细描述的概念是通过定义控制发射器和接收器的交错的点或叶片定时配置来提供改进性能的lidar系统。进一步详细讨论的概念涉及至少部分重叠的检测器定时范围。

关于图1，进一步详细示出了适于实施一些实施例的示例范围或距离测量系统。系统100包括光源103。该光源可以被认为是在距离检测中使用的光的发射器。光源可以是任何合适的脉冲(或波)光源。例如，在一些实施例中，光源可以是一个或多个竖直腔表面发射激光器光源。竖直腔表面发射激光器是合适的，这是因为它能够产生合适的短持续时间的明确定义的脉冲。光源103还可以包括或耦合到各种光学器件，各种光学器件被配置为将光源准直和/或聚焦到特定区或区域。另外，在一些实施例中，光源包括机械导向器或光束导向器，该机械导向器或光束导向器被配置为将根据定义图案的光导向目标或表面104。所发射的光102然后可以入射在表面104上，并且反射光106在检测器105处被接收。

系统100可以包括检测器105，检测器105可以包括或耦合到各种光学器件，各种光学器件被配置为将返回的光聚焦到检测器内的特定感光区或区域。该检测器可以被认为是距离检测中使用的光的接收器。另外，在一些实施方式中，检测器包括机械导向器或光束导向器或与机械导向器或光束导向器相关联(在一些实施方式中，该导向器是与由光源103所使用的相同的导向器)，该机械导向器或光束导向器被配置为将返回光导向到检测器内的特定感光区或区域。在一些实施例中，检测器105包括光敏区，例如被配置为将所接收的光转换成适于输出的电子信号的单光子雪崩二极管的阵列。

另外，该系统可以包括定时发生器(或控制器)113。在一些实施例中，可以使用定时发生器113来控制检测器105和光源103。定时发生器113可以被配置为生成各种定时或控制脉冲来控制光源，例如以控制何时发射光以及将光发射到何处。定时发生器113还可以被配置为进一步控制检测器，以将一些区激活为光敏或活动的，并且将一些其他区域激活为不活动的。

另外，系统可以包括距离测量/距离映射单元115。在一些实施例中，距离测量/映射单元115可以被配置为从定时发生器113以及从检测器105(以及在一些实施例中，光源103)接收定时控制信息，并且基于光从光源103传播到表面104以及从表面104传播到检测器106所花费的时间，来确定系统100与表面102之间的距离。距离测量/映射单元115可以例如被配置为生成所检测的事件的直方图(相对于时间)，并且根据该直方图确定距离。在一些实施例中，距离测量/距离映射单元115被配置为确定针对一个以上的点或区域的距离，并且因此确定距离图。

在一些实施例中，系统100还可以包括合适的应用111，应用111被配置为与定时发生器113和距离测量/距离映射单元115对接。例如，该应用可以是汽车制动判决单元、汽车导航单元、计算机视觉单元或其他。应用111可以例如接收距离图或距离值，并且基于距离信息来执行判决或确定以控制另外的装置。在一些另外的实施例中，应用111还可以被配置为控制定时发生器以改变距离测量参数。

在一些实施例中，定时发生器113、距离测量/映射115和应用101可以在计算机(运行存储在至少一个存储器和至少一个处理器上的合适的软件)、移动设备，或备选地，利用例如fpga(现场可编程门阵列)或asic(专用集成电路)的特定设备内实施。

关于图2，示出了示例光源(发射器)和检测器(接收器)配置。第一示例是单个点或离散二极管配置201。基于单点配置的系统201包括发射器203(例如，vcsel或类似的可控光源)，发射器203通常使用2d扫描镜或旋转单元207作为目标，并且经由光学元件209输出。光学元件209还被配置为接收反射光并将其经由2d扫描镜或旋转单元207聚焦回到单点接收器205。该单点接收器205通常包括至少一个光敏区(例如spad206)，该光敏区被配置为检测光，然后基于接收所反射的光来生成合适的电子脉冲。通过改变2d扫描镜或旋转单元207的方向，可以逐点地扫描区域。

第二示例配置是线传感器/叶片扫描配置211。叶片扫描配置211通常包括发射元件的(线性)阵列，例如vcsel或其他可控光源元件的阵列。然后，来自发射元件的光被传递到1d扫描镜或旋转单元217，该1d扫描镜或旋转单元217然后再经由合适的光学元件219输出。光学元件接收所反射的光，并且经由1d扫描镜或旋转单元217将发射光传递到接收器215。接收器215通常包括spad元件的阵列(例如spad元件的线性阵列)或线性光敏阵列。以这种方式，可以生成光的‘叶片’或线，然后将其接收以生成图像线。然后，可以通过改变1d扫描镜或旋转单元217的方向来步进这些线，以扫描区域218(逐线214)。在一些实施例中，叶片扫描配置211可以通过一系列偏移线性阵列或发射元件和静态镜来实施。

第三类操作是闪光配置，其中发射器(其可以包括一个或多个光源)生成单个闪光，该闪光可以经由合适的光学元件(或在一些情况下为光学窗口)229输出，并且经由另外的光学元件228(或与发射路径相同的光学元件229)，在包括敏感区域226的阵列的图像传感器225处接收所接收的光。因此，闪光配置能够生成由单次曝光生成的单个图像224。

关于图2所示的配置之间的差异是，这种闪光配置尽管能够生成快速的帧速率，但是由于安全光水平限制而在准确度方面受到限制，而单点和线传感器配置由于扫描而在帧速率方面受到限制，但是能够使用更高的光水平并且因此产生更准确的图像深度图。诸如汽车导航和自动对象检测的许多应用将受益于如下文讨论的实施例将产生的高帧速率和准确的深度图配置。

减慢单点/单点配置的帧速率的方面中的一个方面是单独激活光源/像素的方式。图3中示出了用于操作像素的通常的时间图案。例如，图3示出了定时图，其示出了激光脉冲或发射器301的激活，该激光脉冲或发射器301生成被积分时间段tint341分离的光脉冲302、304、306。积分时间定义了系统的预期最大范围，换句话说，光脉冲从发射器传播到目标并且从目标反射回接收器的距离的预期最大时间。

图3还示出了一系列像素311、321、331的定时图，其中针对积分时间顺序地激活光敏区。

因此，第一像素311被示为针对跟随激光脉冲302之后的tof范围时间313被激活，然后针对一系列随后的积分时间段被去激活或者处于非敏感时间317。在tof范围时间段313内，如事件检测箭头315所指示的，可以检测到反射光。另外，在该时段313期间，像素2321和像素3331不敏感。

第二像素321被示出为针对tof范围时间323被激活，tof范围时间323紧接在第二激光脉冲304之后并且还跟随在第一像素311tof范围时间313的结束之后。在该tof范围时间323内的检测到的事件325被示出。第二像素被示为被去激活或处于非敏感时间327，非敏感时间327是与第一像素311tof范围时间313相同的时段，并且在tof范围时间323之后的时段内。

第三像素331被示为针对tof范围时间333被激活，tof范围时间333紧接在第三激光脉冲306之后并且还跟随第一像素311tof范围时间313和第二像素323tof范围时间323的结束之后。在该tof范围时间333内的检测到的事件335被示出。第二像素被示为被去激活或处于非敏感时间337，非敏感时间337是与第一像素311tof范围时间313和第二像素321tof范围时间323相同的时段。

因此，如所示的，每个像素被顺序地激活，并且需要单独的tint时段341(通常大约为2μs)。

然后，这在图4的扫描定时图中被重复示出，图4示出了列和行的激活，其中每个列401(或像素)针对单独的tint或tshot时间被顺序地激活，如针对第一行(行1413)的像素1405、像素2407和像素3409的顺序激活的特写图403中所示的。然后，针对后续的行(行2415、行3417到行n)的相同的顺序列激活被示出。

因此，在这种系统中，帧周期被tshot或tint时间段限制。

因此，以下示例示出了其中帧周期不受tshot或tint时间段限制的实施例。之前讨论的概念是其中像素的定时范围被配置为至少部分重叠的概念。例如，这可以通过使用交错的偏移或交错的点定时系统来实施，其中不是独立地和顺序地激活像素，而是根据每个通道的交错的偏移图案来激活像素。

关于图5，其更详细地示出了在一些实施例中使用的示例交错点定时系统。在该示例中，激光脉冲定时501示出了脉冲序列503、505、507，其中每个连续脉冲与像素相关联，但是根据交错的偏移时段而间隔开。

因此，系统示出了与第一像素(像素1)关联的第一激光脉冲503，与第二像素(像素2)关联的第二激光脉冲505，与第三像素(像素3)关联的第三激光脉冲507等等，到与第y像素关联的第y激光脉冲。然后，系统重复，使得还存在与第一像素(像素1)关联的另外的循环的第一激光脉冲553，与第二像素(像素2)关联的另外的循环的第二激光脉冲555，与第三像素(像素3)关联的另外的循环的第三激光脉冲557等等，到与第y像素关联的另外的循环的第y激光脉冲。这可以针对所需数目的测距循环进行重复。

如由定时线511所示，第一像素(像素1)可以被配置为使得其在第一激光脉冲503之后是活动的。在该活动时间内，可以在tof范围513内检测到与第一激光脉冲503相关联的任何返回事件515，tof范围513继续，直到另外的循环的第一激光脉冲553，该第一激光脉冲553开启另外的tof范围时段，直到完成确定数目的测距循环。

另外，对于第二像素(像素2，如由定时线521所示)，其可以被配置为使得其在第二激光脉冲505之后是活动的。在该活动时间内，可以在tof范围523内检测到与第二激光脉冲505相关联的任何返回事件525，tof范围523继续，直到另外的循环的第二激光脉冲555，第二激光脉冲555开启另外的tof范围时段，直到完成确定数目的测距循环。在一些实施例中，第二像素被去激活(由阴影线区域512示出)，直到第二激光脉冲出现。

对于第三像素(像素3，如由定时线531所示)，其可以被配置为使得其在第三激光脉冲507之后被激活。在该激活时间内，可以在tof范围533内检测到与第三激光脉冲505相关联的任何返回事件535，tof范围533继续，直到另外的循环的第三激光脉冲557，第三激光脉冲557开启另外的tof范围时段，直到完成确定数目的测距循环。在一些实施例中，第三像素被去激活(由阴影线区域522示出)，直到第三激光脉冲出现。

在实施激光(光源)脉冲的定时中，这种实施例可以能够针对(y-1)×(光范围时段的时间)范围内的y个脉冲实施积分时间(tint)(该积分时间(tint)可以是大约2μs)。

关于图6，其示出了相对于如图5中所示的交错点定时的行611和列601的寻址定时方面。在该示例中，关于第一行613，示出了交错的像素激活的第一序列603，其中对每个像素采样多次，然后读出直方图。例如，如图6中虚线框所示，像素1被采样为604a、604b、604c，然后读出6042。在每个像素1之后的交错时段，像素2被采样为606a、606b、606c，然后读出6062。在另外的交错时段之后，像素3被采样为608a、608b、608c，然后读出6082。

另外，一旦读出行1的像素1的直方图，就可以激活下一行(行2615)，并且像素1可以被采样，然后，在这之后的交错延迟之后，行2的像素2可以被激活，等等。

以这种方式，在行1613活动的同时，行2615可以是活动的(如图6中以613和615的重叠时段所示的)。

在一些实施例中，在行之间不存在重叠的可能性的情况下，行可以基本同时运行(它们之间具有交错延迟)。例如，在图7所示的示例中，行1713和行2715的对基本上同时被激活，其中行1的像素1如由序列706a、706b所示的那样被激活，在交错延迟之后，跟随有行2的像素1的序列708a、708b。在另外的交错延迟之后，这又可以跟随有行1的像素2的序列710a、710b，在交错延迟之后，跟随有行2的像素2的序列712a、712b。

一旦读出行1的像素1的直方图，然后，就以类似于图6的方式，开启具有像素1的行3717，在交错延迟之后，跟随有具有像素1的行4719。

以这种方式，可以进一步提高帧速率，也如图8中所示，图8示出了一系列的直方图定时输出。示出了第一定时线801，其在行1的像素1的直方图生成时段805的开启处开启803。在行1的像素1的直方图生成的结束时(换句话说，在使用来自行1的像素1进行定义数目的测距循环之后)，此时出现行1的像素1的直方图的读取807。此后，行2的像素1的直方图生成时段809开启。

另外，图8示出了第二定时线811，其在开启803的时间处执行第x行(其中x是行的数目)的像素2的直方图读取813。在该直方图读取之后(等效于交错延迟)，是行1的像素2的直方图的生成时段815。在行1的像素2的直方图生成结束时(换句话说，在使用来自行1的像素2进行定义数目的测距循环之后)，此时出现行1的像素2的直方图读取817。此后，行2的像素2的直方图生成时段819开启。

可以对另外的直方图重复该过程，因此如图8中所示，存在第三定时线821，其在开启803的时间处，处于执行第x行的像素3的直方图生成822的结束，并且第x行的像素3的直方图读取823发生。在该直方图读取之后，是行1的像素3的直方图的生成时段825。在行1的像素3的直方图生成结束时(换句话说，在使用来自行1的像素3进行定义数目的测距循环之后)，此时出现行1的像素3的直方图读取827。此后，行2的像素3的直方图生成时段829开启。

示出了另外的直方图线831，其示出在开启803的时间处，处于第x行的像素…的直方图生成822，并且第x行的像素…的直方图读取833出现。在该直方图读取之后，是行1的像素…的直方图的生成时段835。在行1的像素…的直方图生成结束时(换句话说，在使用来自行1的像素…进行定义数目的测距循环之后)，此时出现行1的像素…的直方图读取837。此后，行2的像素…的直方图生成时段839开启。

示出了最终的直方图线841，其在第x行的像素y的直方图生成时段842的开启处开启803。在第x行的像素y的直方图生成的结束时(换句话说，在使用来自第x行的像素y进行定义数目的测距循环之后)，此时出现第x行的像素y的直方图读取843。此后，行1的像素y的直方图生成时段845开启。

关于图9，示出了使用如本文所述的交错延迟方法的优点。图9的上部901示出了一种情况，其中每个像素一个接一个地被激活。因此，在移动到像素2905并继续直到最后一个像素(像素n907)之前，使用多个样本(在该示例情况下为4)，生成903与像素1相关联的直方图。在使用了所有像素之后，则帧完成，如由帧时间904所示。

图9的中间部分911示出了一种情况，其中在激活每个像素之间使用交错延迟，并且对于相同的帧时间，由于可以对每个像素使用更多的样本，因此可以改善信噪比。因此，使用多个样本(在该示例情况下为16)，开启913与像素1相关联的直方图的采样。在像素1之后开启交错延迟时段，然后像素2915开启，依此类推，直到最后一个像素(像素n917)开启。在所有像素完成之后，帧完成，如由帧时间914所示。

图9的下部921示出了一种情况，其中在激活每个像素之间使用交错延迟，并且对于上部901中所示的相同数目的样本，可以使用较短的帧时间924对像素进行采样。

因此，使用许多样本(在该示例情况下为4)，开启923与像素1相关联的直方图的采样。在像素1之后开启交错延迟时段，然后像素2925开启，依此类推，直到最后一个像素(像素n927)开启。在所有像素完成之后，帧完成，如由帧时间924所示，其中帧时间924比帧时间904短。

在一些实施例中，可以采用空间振动/随机化来按顺序从像素切换到像素，以便当空间振动/随机化将光移出眼睛的视场时，允许每个点更高的功率和每个接收像素更长的积分。

利用示例并且关于图10，进一步示出了与使用交错延迟操作从像素移动到像素相关联的一些图案。图10的上部示出了用于操作逐像素扫描的第一示例光栅图案。这是常规的单点光栅图案，其中从一侧到另一侧扫描第一行(行11001)，在扫描第二行(行21003)之前实施扫描线返回1002，在扫描第三行(行31005)之前实施另外的扫描线返回1004，以此类推。这可以应用于本文描述的交错延迟操作，其中每个像素扫描在彼此之后开启交错延迟。

图10的下部示出了用于操作逐像素扫描的第二示例光栅图案。这是蛇形的单点光栅图案，其中从一侧到另一侧扫描第一行(行11011)，在与第一行相反的方向上扫描第二行(行21013)之前，实施扫描线跳转1012。在实施另外的扫描线跳转1014之后，以与第二行相反的方向(并且与第一行相同的方向)扫描第三行(行31005)，并且图案重复。这也可以应用于本文描述的交错延迟操作，其中每个像素扫描在彼此之后开启交错延迟。

图11示出了第三示例，该第三示例是用于以本文描述的方式，使用交错延迟来操作逐像素扫描的修改的光栅图案。在该扫描图案中，从一侧到另一侧扫描第一行(行11101)，并循环返回y次1102。在第y循环完成之后，在以与行1相同的方向上扫描第二行(行21103)之前，实施扫描线返回1104。

行21103循环y次1106，并且在第y循环完成之后，在以与行2相同的方向扫描第三行(行31105)之前，实施扫描线返回1108。

行31105循环y次1110，并在第y循环完成之后，对下一行扫描实施扫描线返回1112，依此类推。

图10和图11中所示的图案具有每个像素相等的时空采样。

图12示出了另外两种图案。图12的上部示出了第四示例，该第四示例是用于以本文描述的方式，使用交错延迟来操作逐像素扫描的修改的蛇形光栅图案。在该扫描图案中，首先从一侧到另一侧1251扫描第一行(行11201)，然后从另一侧扫描回到起点1253。此后，该循环被循环y次1202。在第y循环完成后，实施扫描线返回1212。

对第二行(行21203)重复该循环，以与行1相同的方式扫描第二行(行21203)(换句话说，沿第一方向，然后再次返回，然后在实施扫描线返回1214之前，重复y次1204)。

对第三行(行31205)和另外的行再次重复该过程。

图12的下部示出了第五示例，该第五示例是用于以本文描述的方式，使用交错延迟来操作逐像素扫描的修改的x形光栅图案。在该扫描图案中，成对的行被分组，并且扫描被组织成，使得首先扫描第一行(行11211)的像素1，然后扫描第二行(行21213)的第二像素，然后跟随空间x图案到扫描线的结尾，该扫描线在行1的结束像素处结束，然后再次从行2的结束像素开启，回到行2的第一像素。然后，这可以循环2y次1216。

在最后一个循环完成之后，将以相同方式扫描下一对行。

该光栅图案试图增加相邻像素之间的空间距离。

在一些实施例中，图案可以由两个以上的行的组形成。

图13中所示的图案示出了第六示例，其为跳过图案。在该扫描图案中，首先从一侧到另一侧1351扫描第一行(行11301)，其中在该扫描中，执行跳过，每个跳过错过一个像素。在到达结尾时，然后从另一侧扫描回开头，执行类似的跳过图案。当到达行的开头时，该循环被循环y次1312。在第y循环完成之后，实施扫描线返回1302。

以与行1相同的方式对第二行(行21303)重复该循环(并且然后，在执行扫描线返回1304之前重复y次1314)。

对第三行(行31305)和另外的行再次重复该过程。

这种方法类似地增加了相邻像素之间的空间距离。

尽管示出了跳过1图案，但是可以实施其他跳过图案。

以上示例示出了各种空间图案，然而可以实施任何适当的空间图案，其中空间图案可以是确定性的、伪随机的或随机的。

上述装置和方法可以被实施在利用单光子雪崩检测器的任何设备或装置中。例如，上述装置和方法可以被实施在lidar系统中。应当理解，该非限制性实施方式仅是示例性的，并且该装置和方法可以以其他光检测应用的任何方式来实施。

应当理解，上述布置可以至少部分地由集成电路、芯片组、封装在一起或在不同封装中的一个或多个裸片、分立电路或这些选项的任意组合来实施。

上面已经描述了具有不同变化的各种实施例。应当注意，本领域技术人员可以组合这些各种实施例和变型的各种元件。

这种改变、修改和改进旨在成为本公开的一部分，并且旨在落入本实用新型的范围内。因此，前面的描述仅是示例，并不旨在进行限制。本实用新型仅由所附权利要求及其等效物限定。