用于运行光电探测器的方法和装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于运行光电探测器的方法、一种相应的装置以及一种相应的计算机程序广品。
【背景技术】
[0002]光电二极管需要结构形式决定的光量，以便提供最小亮度值。雪崩光电二极管可以将显著较少的光量转换为电信号。
[0003]DE 10 2009 029 376 Al描述了一种具有可瘫痪的光子敏感元件的光子探测器以及一种具有这样的光子探测器的测距设备。
【发明内容】
[0004]在该背景下利用在此介绍的方案按照独立权利要求介绍一种用于运行光电探测器的方法、此外介绍一种使用该方法的装置以及最后介绍一种相应的计算机程序产品。有利的扩展方案由各自的从属权利要求和随后的说明给出。
[0005]当最小光量落到雪崩光电二极管的光敏感区域上时，雪崩光电二极管(也称为单光子雪崩二极管)触发电脉冲。在单个光子的情况下已经可以达到光量。在已提供了电脉冲之后，雪崩光电二极管需要固定的时间，直至其重新准备好，响应于最小光量的入射而提供另外的电脉冲。在该时间期间不能记录光。
[0006]按照在此介绍的方案，通过以下方式减小不敏感或盲的时间:在该时间之内释放另外的雪崩光电二极管，以便成像在电脉冲中的最小光量。
[0007]介绍一种具有每像点多个可单独激活的雪崩光电二极管的光电探测器，其中雪崩光电二极管在激活状态下被构造用于当接收光量时提供电脉冲，并且雪崩光电二极管在提供电脉冲之后在再生周期内是光不敏感的。
[0008]此外，介绍一种用于运行光电探测器的方法，其中该方法具有以下步骤:
[0009]激活像点的雪崩光电二极管中的至少两个，其中雪崩光电二极管彼此偏移一时长被激活，其中该时长小于再生周期。
[0010]光电探测器可以被理解为图像传感器。光电探测器可以具有多个像点或像素。像点可以按平面矩阵布置。雪崩光电二极管可以被理解为单光子光电二极管。光量可以取决于雪崩光电二极管的实施方式。光量可以是小的，使得射到雪崩光电二极管上的单个光子可以触发脉冲。再生周期可以是雪崩光电二极管为了在提供脉冲之后重新准备好提供另外的脉冲所需的时长。时长可以是光电探测器的采样率的倒数。
[0011]可以按时间顺序激活像点的雪崩光电二极管。在激活了像点的最后的雪崩光电二极管之后，可以重新激活像点的第一雪崩光电二极管。可以按次序激活像点的雪崩光电二极管。通过依次激活可以实现光电探测器的连续运行。
[0012]该时长可以大于数量的倒数乘以再生周期，以便能够实现无中断的检测。该时长可以取决于雪崩光电二极管的数量。像点具有越多的雪崩光电二极管，则该时长可以被设定为越短。
[0013]如果再生阶段应当持续更长时间，则该时长可以被延长小的时长，使得像点的第一雪崩光电二极管和接着所有其它雪崩光电二极管在其再生周期之后经过用作安全保留的空转阶段。由此可以确保连续的运行。
[0014]该方法可以具有去激活雪崩光电二极管的步骤。在激活雪崩光电二极管时开始的雪崩光电二极管的激活持续时间到期了之后，可以实施去激活的步骤，以便避免错误探测。激活持续时间可以是雪崩光电二极管应当保持激活的时长。在激活持续时间之后，在重新开始激活之前，可以等待标称的再生周期过去。
[0015]可以同时激活每像点至少两个雪崩光电二极管，以便量化所检测的光量。在此，当接收所需的光量、例如一个光子时，可以触发雪崩光电二极管之一。当光量双倍大、例如包括两个光子时，可以触发两个雪崩光电二极管。同时激活越多的雪崩光电二极管，则可以区分强度的越多分级。
[0016]该方法可以响应于起始时间点而开始。该时长可以是可变的。起始时间点例如可以是光脉冲的发送时间点。从起始时间点起可以测量时间，直至像点的雪崩光电二极管中的一个提供电脉冲。根据流逝的时间和在穿透的介质中的光速可以确定光脉冲经过了的空间路段。当光脉冲在对象处被反射时，与对象的距离取决于光电探测器的几何结构近似地相应于半个路段。
[0017]该方法可以具有在使用运行时间信号的情况下确定起始时间点的步骤。运行时间信号可以是在时间上经过的光脉冲的接收情况下在发出光脉冲和接收光脉冲之间已被确定的时长。也就是，运行时间信号可以代表基本知识。因此，当在该时长之内以小的概率预期其光脉冲时，可以匹配方法的起始时间点。
[0018]该方法可以具有设定时长的步骤，其中在更靠近起始时间点处比在进一步远离起始时间点处更小地设定时长，以便在更靠近起始时间点处获得比进一步远离起始时间点处更大的时间分辨率。通过在更靠近起始时间点处的更短的时长可以实现更精细的空间分辨率，于是在更大的距离中可以以更粗略的分辨率来检测。通过更精细的分辨率在光强度保持不变的情况下在时长之内的光量与在更粗略的分辨率的情况下相比变得更小。换言之，具有更粗略的分辨率的光电探测器的敏感性变得更大。
[0019]该方法可以响应于起始时间点而开始。在进一步远离该方法的起始时间点处可以同时激活比更靠近起始时间点处更多的雪崩光电二极管，以便随着距起始时间点的距离增加获得更大的敏感性。同时有效的雪崩光电二极管越多，则用于光的可能的命中面积变得越大。因为在进一步远离起始时间点处预期待接收的光脉冲具有较小的强度，因为该光脉冲通过介质被衰减，所以通过较大的敏感性可以继续确保可靠的接收。
[0020]此外，介绍一种用于运行光电探测器的装置，其中该光电探测器具有每像点多个可单独激活的雪崩光电二极管，其中雪崩光电二极管在激活状态下被构造用于当接收光量时提供电脉冲，并且雪崩光电二极管在电脉冲之后在再生周期内是光不敏感的，其中该装置具有以下特征:
[0021]用于激活像点的雪崩光电二极管中的至少两个的设备，其中雪崩光电二极管彼此偏移一时长被激活，其中该时长小于再生周期。
[0022]还可以通过本发明的装置形式的该实施变型方案快速且有效地解决本发明所基于的任务。
[0023]装置当前可以被理解为电设备，其处理传感器信号并且依据传感器信号输出控制和/或数据信号。该装置可以具有接口，该接口可以以硬件和/或软件方式来构造。在以硬件方式构造的情况下接口例如可以是所谓的系统ASIC的部分，该部分包含装置的不同功能。然而也可能的是，接口是特有的、集成的电路或至少部分地由分立的组件组成。在以软件方式构造的情况下接口可以是软件模块，其例如在微控制器上除了其它软件模块之外而存在。
[0024]还有利的是具有程序代码的计算机程序产品或计算机程序，该程序代码可以被存储在机器可读的载体或存储介质、诸如半导体存储器、硬盘存储器或光学存储器上，并且特别是当程序产品或程序在计算机或装置上被实施时可以被用于执行、实现和/或控制按照上述实施方式之一的方法的步骤。
【附图说明】
在此介绍的方案下面根据附图示例性地更详细地进行解释。
[0025]图1示出按照本发明的一个实施例的光电探测器的图示；
[0026]图2示出在单个雪崩光电二极管的情况下探测光的时间流程；
[0027]图3示出在不同地成形的光脉冲的情况下雪崩光电二极管的探测时间点的图示；
[0028]图4a示出按照本发明的一个实施例具有可单独激活的雪崩光电二极管的像点的图示；
[0029]图4b示出按照本发明的一个实施例由偏移一时长被激活的雪崩光电二极管检测的不同的光脉冲的图示；
[0030]图5a示出按照本发明的一个实施例具有可按组地激活的雪崩光电二极管的像点的图示；
[0031]图5b示出按照本发明的一个实施例由偏移一时长被激活的雪崩光电二极管组检测的不同的光脉冲的图示；
[0032]图6a示出按照本发明的一个实施例具有可不同数量地激活的雪崩光电二极管的像点的图示；
[0033]图6b示出按照本发明的一个实施例由不同数量的雪崩光电二极管组检测的不同的光脉冲的图示；
[0034]图6c示出按照本发明的一个实施例由偏移不同时长被激活的不同大小的雪崩光电二极管组检测的不同的光脉冲的图示；
[0035]图7a示出按照本发明的一个实施例具有可偏移不同时长被激活的雪崩光电二极管的像点的图示；
[0036]图7b示出按照本发明的一个实施例由偏移不同时长被激活的雪崩光电二极管组检测的不同的光脉冲的图示；
[0037]图8示出按照本发明的一个实施例由不同大小的雪崩光电二极管组以不同大小的间隔检测的光脉冲的图示；
[0038]图9示出按照本发明的一个实施例的用于运行光电探测器的方法的流程图；和
[0039]图10示出按照本发明的一个实施例的用于运行光电探测器的装置的方框图。
[0040]在本发明的有利实施例的随后描述中为在不同图中示出的且起类似作用的元件使用相同或类似的附图标记，其中舍弃对这些元件的重复描述。
【具体实施方式】
[0041]图1示出按照本发明的一个实施例的光电探测器100的图示。
[0042]光电探测器100是示意性示出的并且在此例如具有四个像点102或像素102。光电探测器100可以称为SPAD成像器2X2并且可以每计数周期记录直至100个事件。像点102布置在由行和列组成的矩形栅格中。像点102可以称为SPAD像素5X5并且可以每计数周期各记录直至25个事件。每个像点102具有每像点102多个可单独激活的雪崩光电二极管104