光电转换器、探测设备及探测系统的制作方法

本申请涉及半导体，尤其涉及一种光电转换器、探测设备及探测系统。

背景技术：

1、随着激光雷达的不断发展，激光雷达中用于根据反射光生成电信号的感光阵列也不断升级，感光元件从光电二极管(photo diode，pd)逐渐替换为单光子雪崩二极管(single photon avalanche diodes，spad)。

2、相应的，感光阵列的上下两侧分别设置有解码器和多个时间数字转换电路(timeto digital converter，tdc)，感光阵列中的每个感光元件均与相对应的tdc连接。在实际应用中，通过感光阵列根据接收的反射光生成电信号时，感光阵列可以仅通过部分感光元件(如某几行或某几列感光元件)，在反射光对部分感光元件照射时生成电信号，以便tdc可以通过生成的电信号确定接收反射光的时刻。

3、但是，每列或每行的各个感光元件均需要与对应的tdc连接，而各个感光元件需要通过大量的金属线与tdc连接，导致大量的金属线占用过多的面积，从而影响激光雷达所占用的空间。

技术实现思路

1、本申请提供一种光电转换器、探测设备及探测系统，解决了现有技术中驱动电路需要占用较大的面积，驱动电路与vcsel连接后所组成的器件也需要占用较大面积的问题。

2、为了实现上述目的，第一方面，本申请实施例提供一种光电转换器，包括：感光阵列、多个解码器和多个计时电路；

3、所述感光阵列由多个感光元件组成，多个所述感光元件分别沿第一方向和第二方向排布，形成多个第一阵列和多个第二阵列；

4、所述第一阵列或所述第二阵列通过多个信号线与至少一个所述解码器连接，并通过所述解码器与多个所述计时电路连接；

5、所述第一阵列或所述第二阵列包括多个感光集合，所述感光集合中包括多个所述感光元件，多个所述感光元件在所述第一阵列或所述第二阵列中间隔排布；

6、针对每个所述感光集合，在所述第一阵列或所述第二阵列中，所述感光集合中的任意两个所述感光元件之间，间隔有至少一个所述感光元件，任意两个所述感光元件之间的所述感光元件的数目，与所述第一阵列或所述第二阵列相连接的所述计时电路的数目相关；

7、当所述光电转换器运行时，各个所述第一阵列或各个所述第二阵列中的每个所述感光集合中的一个所述感光元件接收光线，用于接收光线的多个所述感光元件在所述感光阵列中形成连续排布的所述第一阵列或所述第二阵列。

8、可选的，所述感光阵列接收光线时连续排布的所述第一阵列或所述第二阵列的数目，小于或等于每个所述第一阵列或每个所述第二阵列所包括的所述感光集合的数目。

9、可选的，针对每个所述感光集合，所述感光集合中任意两个所述感光元件在所属第一阵列或第二阵列中对应的序列参数之间的差值，是所述计时电路的倍数。

10、可选的，每个所述第一阵列或每个所述第二阵列与多个所述计时电路连接的多个所述信号线，与各个所述计时电路一一对应，每个所述信号线与对应的所述计时电路相连接。

11、可选的，所述第一方向为横向，所述第二方向为纵向；或者，所述第一方向为纵向，所述第二方向为横向。

12、可选的，针对每个所述感光元件，所述感光元件包括：光电二极管、分压电阻、淬灭开关、输出开关、第一电容、第二电容和反相器组；

13、所述分压电阻的第一端和所述淬灭开关的第一端均与高压电源连接，所述分压电阻的第二端和所述淬灭开关的第二端均与所述光电二极管的负极连接；

14、所述分压电阻的第二端还与所述第一电容的第一端连接，所述淬灭开关的第三端与所述第二电容的第一端连接；

15、所述第一电容的第二端与所述反相器组的输入端连接，所述第二电容的第二端与所述反相器组的第一输出端连接，所述反相器组的第二输出端与各个所述信号线连接；

16、所述输出开关的第一端与所述反相器组的输入端连接，所述输出开关的第一端与低压电源连接。

17、可选的，所述反相器组包括：第一反相器和第二反相器；

18、所述第一反相器的输入端为所述反相器组的输入端；

19、所述第一反相器的输出端为所述反相器组的第二输出端，分别与所述第二反相器的输入端和各个所述信号线连接；

20、所述第二反相器的输出端为所述反相器组的第一输出端。

21、可选的，所述光电二极管为单光子雪崩二极管。

22、第二方面，本申请实施例提供一种探测设备，所述探测设备包括如第一方面中任一所述的光电转换器。

23、第三方面，本申请实施例提供一种探测系统，所述探测系统包括：被探测物体和如第二方面所述的探测设备，所述探测设备用于对所述被探测物体进行探测，确定所述探测设备与所述被探测物体之间的距离，以及所述被探测物体的速度。

24、本申请实施例提供的一种光电转换器，各个感光元件分别沿第一方向和第二方向排布，形成多个第一阵列和多个第二阵列，每个第一阵列或每个第二阵列均包括多个感光集合，每个感光集合中包括多个间隔排布的感光元件，其中各个感光元件与各个tdc一一对应，且每个感光元件通过信号线与对应的tdc连接。当光电转换器工作时，各个第一阵列或各个第二阵列中每个感光集合中的一个感光元件接收光线，用于接收光线的多个感光元件在感光阵列中形成连续排布的第一阵列或第二阵列。

25、在接收光线的过程中，每个第一阵列或每个第二阵列均可以通过所包括的多个感光集合中的一个感光元件接收光线，而用于接收光线的各个感光元件可以在感光阵列中形成连续排布的多个第一阵列或第二阵列，从而在确保正常接收光线的情况下，通过多个间隔排布的感光集合，可以减少感光阵列与解码器和计时电路之间的信号线，从而可以减少光电转换器在电路版图中所占用的面积，可以提高电路版图的利用率。

技术特征：

1.一种光电转换器，其特征在于，包括：感光阵列、多个解码器和多个计时电路；

2.根据权利要求1所述的光电转换器，其特征在于，所述感光阵列接收光线时连续排布的所述第一阵列或所述第二阵列的数目，小于或等于每个所述第一阵列或每个所述第二阵列所包括的所述感光集合的数目。

3.根据权利要求1所述的光电转换器，其特征在于，针对每个所述感光集合，所述感光集合中任意两个所述感光元件在所属第一阵列或第二阵列中对应的序列参数之间的差值，是所述计时电路的倍数。

4.根据权利要求1所述的光电转换器，其特征在于，每个所述第一阵列或每个所述第二阵列与多个所述计时电路连接的多个所述信号线，与各个所述计时电路一一对应，每个所述信号线与对应的所述计时电路相连接。

5.根据权利要求1所述的光电转换器，其特征在于，所述第一方向为横向，所述第二方向为纵向；或者，所述第一方向为纵向，所述第二方向为横向。

6.根据权利要求1至5任一所述的光电转换器，其特征在于，针对每个所述感光元件，所述感光元件包括：光电二极管、分压电阻、淬灭开关、输出开关、第一电容、第二电容和反相器组；

7.根据权利要求6所述的光电转换器，其特征在于，所述反相器组包括：第一反相器和第二反相器；

8.根据权利要求6所述的光电转换器，其特征在于，所述光电二极管为单光子雪崩二极管。

9.一种探测设备，其特征在于，所述探测设备包括如权利要求1至8中任一所述的光电转换器。

10.一种探测系统，其特征在于，所述探测系统包括：被探测物体和如权利要求9所述的探测设备，所述探测设备用于对所述被探测物体进行探测，确定所述探测设备与所述被探测物体之间的距离，以及所述被探测物体的速度。

技术总结
本申请提供一种光电转换器、探测设备和探测系统，涉及激光雷达技术领域，光电转换器包括：感光阵列、多个解码器和多个计时电路；感光阵列由多个感光元件组成，多个感光元件形成多个第一阵列和多个第二阵列；第一阵列或第二阵列通过多个信号线与至少一个解码器连接，并通过解码器与多个计时电路连接；第一阵列或第二阵列包括多个感光集合，感光集合中包括多个感光元件，多个感光元件在第一阵列或第二阵列中间隔排布。本申请提供的技术方案中，接收光线的感光元件在感光阵列中形成连续排布的多个第一阵列或第二阵列，可以减少感光阵列与解码器和计时电路之间的信号线，从而可以减少光电转换器在电路版图中所占用的面积，可以提高电路版图的利用率。

技术研发人员：雷述宇
受保护的技术使用者：宁波飞芯电子科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/1