检测器的制造方法
【专利摘要】一种用于确定从场景反射的脉冲激光光点的位置的检测器，该检测器包括：CCD传感器，用于对包括以行(R1、R2、R3)和列(C1、C2、C3)排列的像素的阵列的场景进行成像；串行读取寄存器排列(未示出)；以及电荷传递电极，能够在至少两个邻近像素中传递信号到表示邻近像素中的至少一者的行位置和邻近像素中的至少另一者的列位置的读取寄存器排列位置。电荷传递电极为两相，但是三相或更多相排列也是可以的。
【专利说明】检测器
【技术领域】
[0001] 本发明涉及用于确定从场景反射的脉冲激光光点的位置的检测器。
【背景技术】
[0002] 具有能够对场景成像及对场景内反射的脉冲红外激光光点定位的需求。一旦定 位，就需要测量激光脉冲的时序间距。典型的脉冲宽度可以是几微秒或其小部分，以及脉 冲之间的间距的范围从几毫秒至几秒。使用安排作为四象限检测器的硅光电二极管设备 的检测器已经被使用，但是该检测器仅提供了原始位置信息。已经提议（US 6 288 383)使 用帧传递类型的CCD图像传感器，但是缺陷是如果脉冲在帧传递周期期间入射到CCD传感 器上，则将导致不正确的光点位置。这个缺陷可以在采用以下方法的设备中避免：使用以 相同的光点的图像照明的两个分开的CCD传感器获得位置和时序信息，例如，利用分束器 (W02011/055117)，电荷传递方向相互正交，但是这种设备更难制造。
【发明内容】
[0003] 根据本发明的第一方面，提供了用于确定从场景反射的脉冲激光光点的位置的 检测器，该检测器包括：CCD传感器，用于对包括以行和列排列的像素的阵列的场景进行成 像；串行读取寄存器排列；以及电荷传递电极，能够以邻近像素对的形式传递信号电荷分 组读取寄存器排列位置，该位置表示像素对中各个像素的行位置及像素对中各个其他像素 的列位置。所述激光输出通常是红外线，但是诸如可见范围的其他波长可以适合于一些应 用。
[0004] 在一个实施方式中，脉冲光点的定位位置能够使用单层传感器来确定。在另一实 施方式中，检测器包括双层检测器，但是这是更加复杂的结构并因而可能有较小的益处。
[0005] 从其获取行位置的所述像素对中的像素与从其获取列位置的像素对中的像素可 以被排列在所述阵列的不同行中。类似地，从其获取列位置的所述像素对中的像素与从其 获取行位置的像素对中的像素可以被排列在所述阵列的不同列中。行和列信息能够接着沿 着行和列按步骤被计时，行和列信号电荷分组交替地呈现在行和列的交叉处的电极。
[0006] 可替换地，从其获取行和列位置的所述像素对中的像素可以被排列在相互相同的 行。从其获取行和列位置的像素可以相互沿着阵列的行和列交替。可以具有三相电荷传递 电极，从其获得行和列信息的像素之间的区域在行和列方向具有对应于相位中的两个相位 的电极。包含具有反转的第二和第三相位的两个序列的相应的计时电压循环接着使信号电 荷分组能够同时在正交方向移动，并且行和列信号电荷分组彼此保持独立。
[0007] 根据本发明的第二方面，排列包括检测器系统，该检测器系统包括任何前述权利 要求所述的检测器和用于产生激光光点的激光源。
【专利附图】
【附图说明】
[0008] 实施本发明的方法将参照附图通过示例的方式进行更加详细的描述，其中：
[0009] 图1是根据本发明的单层检测器的第一实施方式的示意性平面视图；
[0010] 图2是用于第一实施方式的时钟序列；
[0011] 图3更加详细地显示了用于第一实施方式的时钟序列；
[0012] 图4显示了在图3中指出的时间间隔T1-T9的C⑶传感器的行和列方向的电势分 布；
[0013] 图5是根据本发明的单层传感器的第二实施方式的示意性平面视图；
[0014] 图6是用于第二实施方式的时钟序列；
[0015] 图7a至图7g显示了本发明第二实施方式中信号电荷分组的运动；
[0016] 图8详细地显示了用于第二实施方式的时钟序列；
[0017] 图9显示了在图8中指出的时间间隔T1-T7的C⑶传感器的行和列方向的电势分 布；
[0018] 图10示意性示出了根据本发明的排列。
【具体实施方式】
[0019] 在一个实施方式中，检测器被用于检测从场景反射的脉冲激光光点的位置和时序 间距，该激光光点在检测器上成像，该检测器排列为在激光波长处是感光的。场景还可以 由其他源进行照明，例如，日光、另一人工源或月光。任何来自除了脉冲激光的源的对场景 的背景照明将由于与背景相关联的随机噪声（光子散粒噪声）而降低激光脉冲的信噪比。 这种降级通过在检测器前面使用窄带光学带通滤波器而被最小化，该滤波器被调成仅通过 (pass)激光波长。检测器包括CCD，该CCD具有以行和列排列的像素阵列。来自脉冲光点 的信号电荷在CCD的至少两个邻接的像素中收集，例如，因为在CCD处光点的大小与像素尺 寸相对照。利用CCD中电荷传递电极和离子植入屏障（barrier)的特定排列及特定时钟序 列，一些来自光点的电荷信号作为行方向中的信号电荷分组进行传递，以及一些来自相同 光点的电荷信号作为列方向中信号电荷分组独立被传递。读取寄存器排列包括沿着阵列的 相邻边的两个独立读取寄存器接收信号电荷分组并将其记录（clock)至以传统方式进行 检测的输出电路。
[0020] 为了确保来自脉冲光点的信号电荷在至少两个邻接像素中被收集，光学系统可以 被排列为在检测器上产生光点的聚焦图像，也就是，通过将图像聚焦在检测器的光响应区 域前面或后面。在可替换的方式中，由于在收集之前未用尽的硅中电荷的扩散，势阱中点扩 散函数被排列为接近像素中心距。在所有电极下面的未用尽的硅的厚度取决于可以被选择 以给出所需的点扩散函数的电阻率（掺杂等级）、整个硅的厚度及其偏置电势。当然，在未 用尽区域中直接出现在电极下的将是很少的扩散或者没有扩散。
[0021] 可以被用于实施这个概念的(XD架构的第一示例在图1中示出。仅显示了三行 Rl、R2、R3和三列Cl、C2、C3,但是实际上阵列通常为几十或几百行乘以几十或几百行（例 如，256乘以256)。行和列的计时为两相。
[0022] 因而，行像素 R1P1由两个多晶硅电极
【权利要求】
1. 一种用于确定从场景反射的脉冲激光光点的位置的检测器，该检测器包括：CCD传 感器，用于对包括以行和列配置的像素的阵列的场景进行成像；串行读取寄存器排列；以 及电荷传递电极，能够以邻近像素对的形式传递信号电荷分组以读取寄存器排列位置，该 位置表示像素对中各个像素的行位置及像素对中各个其他像素的列位置。
2. 根据权利要求1所述的检测器，其中所述电荷传递电极被配置为将每一对邻近信号 电荷分组中的一者沿着所述阵列的行方向传递至所述读取寄存器排列，并沿着列方向传递 另一者。
3. 根据权利要求2所述的检测器，其中在行和列方向中的传递路径具有配置为储存信 号电荷分组的交叉的电荷存储位置，该电荷存储位置表示行位置和列位置二者，但是是以 不同的时间。
4. 根据权利要求1至3中任一项权利要求所述的检测器，其中所述读取寄存器排列包 括沿着所述阵列的邻近边的读取寄存器。
5. 根据权利要求1至4中任一项权利要求所述的检测器，包括控制装置，用于在没有分 隔的整合周期的情况下连续读取所述CCD。
6. 根据权利要求1至5中任一项权利要求所述的检测器，其中从其获取行位置的所述 像素对中的像素与从其获取列位置的像素对中的像素被配置在所述阵列的不同行中。
7. 根据权利要求6所述的检测器，其中产生像素行位置的所述阵列的行与包含从其获 得列位置的像素的所述阵列的列在具有电荷传递电极的区域交叉，所述电荷传递电极能够 在行和列方向传递信号电荷分组。
8. 根据权利要求7所述的检测器，其中所述CCD阵列具有两相电荷传递电极，该两相电 荷传递电极被控制以使得行方向的信号电荷分组的传递与列方向的信号电荷分组的传递 交替进行。
9. 根据权利要求1至5中任一项权利要求所述的检测器，其中从其获取行和列位置的 所述像素对中的像素被配置在彼此相同的行。
10. 根据权利要求9所述的检测器，其中从其获取行和列位置的像素彼此沿着阵列的 行和列交替。
11. 根据权利要求10所述的检测器，其中所述CCD阵列具有三相电荷传递电极，以及从 其获得行和列信息的像素之间的区域在行和列方向具有对应于相位中的两个相位的电极。
12. 根据权利要求11所述的检测器，其中两相电极的次序沿着行方向并在列方向在连 续区域交替。
13. 根据权利要求12所述的检测器，其中三相脉冲的每个集合被配置为随后是第二和 第三相位被反转的另一集合。
14. 根据权利要求11至13中任一项权利要求所述的检测器，其中每个计时循环包括三 相电压的两个序列，以及所述第二和第三电压相位的次序在所述两个序列之间反转。
15. 根据权利要求1至14中任一项权利要求所述的检测器，包括窄带光学滤波器，被调 成通过激光频率，被配置在所述检测器的前面。
16. 根据权利要求1至15中任一项权利要求所述的检测器，包括在所述检测器上产生 所述光点的散焦成像的装置。
17. 根据权利要求1至15中任一项权利要求所述的检测器，其中由于在收集之前未用 尽的硅中电荷的扩散，势阱中所述点扩散函数被配置为接近像素中心距。
18. -种检测器系统，包括任何前述权利要求所述的检测器和用于产生激光光点的激 光源。
19. 一种基本上参照附图于此进行描述的检测器。
20. -种基本上参照附图于此进行描述的检测器系统。
【文档编号】H04N5/372GK104247403SQ201280059504
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2012年11月28日 优先权日:2011年12月1日
【发明者】R·T·贝尔, K·A·D·哈德菲尔德 申请人:E2V技术（英国）有限公司