檢測(cè)器的制造方法
【專(zhuān)利摘要】一種用于確定從場(chǎng)景反射的脈沖激光光點(diǎn)的位置的檢測(cè)器，該檢測(cè)器包括：CCD傳感器，用于對(duì)包括以行(R1、R2、R3)和列(C1、C2、C3)排列的像素的陣列的場(chǎng)景進(jìn)行成像；串行讀取寄存器排列(未示出)；以及電荷傳遞電極，能夠在至少兩個(gè)鄰近像素中傳遞信號(hào)到表示鄰近像素中的至少一者的行位置和鄰近像素中的至少另一者的列位置的讀取寄存器排列位置。電荷傳遞電極為兩相，但是三相或更多相排列也是可以的。
【專(zhuān)利說(shuō)明】檢測(cè)器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及用于確定從場(chǎng)景反射的脈沖激光光點(diǎn)的位置的檢測(cè)器。

【背景技術(shù)】
[0002] 具有能夠?qū)?chǎng)景成像及對(duì)場(chǎng)景內(nèi)反射的脈沖紅外激光光點(diǎn)定位的需求。一旦定 位，就需要測(cè)量激光脈沖的時(shí)序間距。典型的脈沖寬度可以是幾微秒或其小部分，以及脈 沖之間的間距的范圍從幾毫秒至幾秒。使用安排作為四象限檢測(cè)器的硅光電二極管設(shè)備 的檢測(cè)器已經(jīng)被使用，但是該檢測(cè)器僅提供了原始位置信息。已經(jīng)提議（US 6 288 383)使 用幀傳遞類(lèi)型的CCD圖像傳感器，但是缺陷是如果脈沖在幀傳遞周期期間入射到CCD傳感 器上，則將導(dǎo)致不正確的光點(diǎn)位置。這個(gè)缺陷可以在采用以下方法的設(shè)備中避免：使用以 相同的光點(diǎn)的圖像照明的兩個(gè)分開(kāi)的CCD傳感器獲得位置和時(shí)序信息，例如，利用分束器 (W02011/055117)，電荷傳遞方向相互正交，但是這種設(shè)備更難制造。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了用于確定從場(chǎng)景反射的脈沖激光光點(diǎn)的位置的 檢測(cè)器，該檢測(cè)器包括：CCD傳感器，用于對(duì)包括以行和列排列的像素的陣列的場(chǎng)景進(jìn)行成 像；串行讀取寄存器排列；以及電荷傳遞電極，能夠以鄰近像素對(duì)的形式傳遞信號(hào)電荷分 組讀取寄存器排列位置，該位置表示像素對(duì)中各個(gè)像素的行位置及像素對(duì)中各個(gè)其他像素 的列位置。所述激光輸出通常是紅外線，但是諸如可見(jiàn)范圍的其他波長(zhǎng)可以適合于一些應(yīng) 用。
[0004] 在一個(gè)實(shí)施方式中，脈沖光點(diǎn)的定位位置能夠使用單層傳感器來(lái)確定。在另一實(shí) 施方式中，檢測(cè)器包括雙層檢測(cè)器，但是這是更加復(fù)雜的結(jié)構(gòu)并因而可能有較小的益處。
[0005] 從其獲取行位置的所述像素對(duì)中的像素與從其獲取列位置的像素對(duì)中的像素可 以被排列在所述陣列的不同行中。類(lèi)似地，從其獲取列位置的所述像素對(duì)中的像素與從其 獲取行位置的像素對(duì)中的像素可以被排列在所述陣列的不同列中。行和列信息能夠接著沿 著行和列按步驟被計(jì)時(shí)，行和列信號(hào)電荷分組交替地呈現(xiàn)在行和列的交叉處的電極。
[0006] 可替換地，從其獲取行和列位置的所述像素對(duì)中的像素可以被排列在相互相同的 行。從其獲取行和列位置的像素可以相互沿著陣列的行和列交替?？梢跃哂腥嚯姾蓚鬟f 電極，從其獲得行和列信息的像素之間的區(qū)域在行和列方向具有對(duì)應(yīng)于相位中的兩個(gè)相位 的電極。包含具有反轉(zhuǎn)的第二和第三相位的兩個(gè)序列的相應(yīng)的計(jì)時(shí)電壓循環(huán)接著使信號(hào)電 荷分組能夠同時(shí)在正交方向移動(dòng)，并且行和列信號(hào)電荷分組彼此保持獨(dú)立。
[0007] 根據(jù)本發(fā)明的第二方面，排列包括檢測(cè)器系統(tǒng)，該檢測(cè)器系統(tǒng)包括任何前述權(quán)利 要求所述的檢測(cè)器和用于產(chǎn)生激光光點(diǎn)的激光源。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0008] 實(shí)施本發(fā)明的方法將參照附圖通過(guò)示例的方式進(jìn)行更加詳細(xì)的描述，其中：
[0009] 圖1是根據(jù)本發(fā)明的單層檢測(cè)器的第一實(shí)施方式的示意性平面視圖；
[0010] 圖2是用于第一實(shí)施方式的時(shí)鐘序列；
[0011] 圖3更加詳細(xì)地顯示了用于第一實(shí)施方式的時(shí)鐘序列；
[0012] 圖4顯示了在圖3中指出的時(shí)間間隔T1-T9的C⑶傳感器的行和列方向的電勢(shì)分 布；
[0013] 圖5是根據(jù)本發(fā)明的單層傳感器的第二實(shí)施方式的示意性平面視圖；
[0014] 圖6是用于第二實(shí)施方式的時(shí)鐘序列；
[0015] 圖7a至圖7g顯示了本發(fā)明第二實(shí)施方式中信號(hào)電荷分組的運(yùn)動(dòng)；
[0016] 圖8詳細(xì)地顯示了用于第二實(shí)施方式的時(shí)鐘序列；
[0017] 圖9顯示了在圖8中指出的時(shí)間間隔T1-T7的C⑶傳感器的行和列方向的電勢(shì)分 布；
[0018] 圖10示意性示出了根據(jù)本發(fā)明的排列。

【具體實(shí)施方式】
[0019] 在一個(gè)實(shí)施方式中，檢測(cè)器被用于檢測(cè)從場(chǎng)景反射的脈沖激光光點(diǎn)的位置和時(shí)序 間距，該激光光點(diǎn)在檢測(cè)器上成像，該檢測(cè)器排列為在激光波長(zhǎng)處是感光的。場(chǎng)景還可以 由其他源進(jìn)行照明，例如，日光、另一人工源或月光。任何來(lái)自除了脈沖激光的源的對(duì)場(chǎng)景 的背景照明將由于與背景相關(guān)聯(lián)的隨機(jī)噪聲（光子散粒噪聲）而降低激光脈沖的信噪比。 這種降級(jí)通過(guò)在檢測(cè)器前面使用窄帶光學(xué)帶通濾波器而被最小化，該濾波器被調(diào)成僅通過(guò) (pass)激光波長(zhǎng)。檢測(cè)器包括CCD，該CCD具有以行和列排列的像素陣列。來(lái)自脈沖光點(diǎn) 的信號(hào)電荷在CCD的至少兩個(gè)鄰接的像素中收集，例如，因?yàn)樵贑CD處光點(diǎn)的大小與像素尺 寸相對(duì)照。利用CCD中電荷傳遞電極和離子植入屏障（barrier)的特定排列及特定時(shí)鐘序 列，一些來(lái)自光點(diǎn)的電荷信號(hào)作為行方向中的信號(hào)電荷分組進(jìn)行傳遞，以及一些來(lái)自相同 光點(diǎn)的電荷信號(hào)作為列方向中信號(hào)電荷分組獨(dú)立被傳遞。讀取寄存器排列包括沿著陣列的 相鄰邊的兩個(gè)獨(dú)立讀取寄存器接收信號(hào)電荷分組并將其記錄（clock)至以傳統(tǒng)方式進(jìn)行 檢測(cè)的輸出電路。
[0020] 為了確保來(lái)自脈沖光點(diǎn)的信號(hào)電荷在至少兩個(gè)鄰接像素中被收集，光學(xué)系統(tǒng)可以 被排列為在檢測(cè)器上產(chǎn)生光點(diǎn)的聚焦圖像，也就是，通過(guò)將圖像聚焦在檢測(cè)器的光響應(yīng)區(qū) 域前面或后面。在可替換的方式中，由于在收集之前未用盡的硅中電荷的擴(kuò)散，勢(shì)阱中點(diǎn)擴(kuò) 散函數(shù)被排列為接近像素中心距。在所有電極下面的未用盡的硅的厚度取決于可以被選擇 以給出所需的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)的電阻率（摻雜等級(jí)）、整個(gè)硅的厚度及其偏置電勢(shì)。當(dāng)然，在未 用盡區(qū)域中直接出現(xiàn)在電極下的將是很少的擴(kuò)散或者沒(méi)有擴(kuò)散。
[0021] 可以被用于實(shí)施這個(gè)概念的(XD架構(gòu)的第一示例在圖1中示出。僅顯示了三行 Rl、R2、R3和三列Cl、C2、C3,但是實(shí)際上陣列通常為幾十或幾百行乘以幾十或幾百行（例 如，256乘以256)。行和列的計(jì)時(shí)為兩相。
[0022] 因而，行像素 R1P1由兩個(gè)多晶硅電極

【權(quán)利要求】
1. 一種用于確定從場(chǎng)景反射的脈沖激光光點(diǎn)的位置的檢測(cè)器，該檢測(cè)器包括：CCD傳 感器，用于對(duì)包括以行和列配置的像素的陣列的場(chǎng)景進(jìn)行成像；串行讀取寄存器排列；以 及電荷傳遞電極，能夠以鄰近像素對(duì)的形式傳遞信號(hào)電荷分組以讀取寄存器排列位置，該 位置表示像素對(duì)中各個(gè)像素的行位置及像素對(duì)中各個(gè)其他像素的列位置。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測(cè)器，其中所述電荷傳遞電極被配置為將每一對(duì)鄰近信號(hào) 電荷分組中的一者沿著所述陣列的行方向傳遞至所述讀取寄存器排列，并沿著列方向傳遞 另一者。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的檢測(cè)器，其中在行和列方向中的傳遞路徑具有配置為儲(chǔ)存信 號(hào)電荷分組的交叉的電荷存儲(chǔ)位置，該電荷存儲(chǔ)位置表示行位置和列位置二者，但是是以 不同的時(shí)間。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的檢測(cè)器，其中所述讀取寄存器排列包 括沿著所述陣列的鄰近邊的讀取寄存器。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的檢測(cè)器，包括控制裝置，用于在沒(méi)有分 隔的整合周期的情況下連續(xù)讀取所述CCD。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的檢測(cè)器，其中從其獲取行位置的所述 像素對(duì)中的像素與從其獲取列位置的像素對(duì)中的像素被配置在所述陣列的不同行中。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的檢測(cè)器，其中產(chǎn)生像素行位置的所述陣列的行與包含從其獲 得列位置的像素的所述陣列的列在具有電荷傳遞電極的區(qū)域交叉，所述電荷傳遞電極能夠 在行和列方向傳遞信號(hào)電荷分組。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的檢測(cè)器，其中所述CCD陣列具有兩相電荷傳遞電極，該兩相電 荷傳遞電極被控制以使得行方向的信號(hào)電荷分組的傳遞與列方向的信號(hào)電荷分組的傳遞 交替進(jìn)行。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的檢測(cè)器，其中從其獲取行和列位置的 所述像素對(duì)中的像素被配置在彼此相同的行。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的檢測(cè)器，其中從其獲取行和列位置的像素彼此沿著陣列的 行和列交替。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的檢測(cè)器，其中所述CCD陣列具有三相電荷傳遞電極，以及從 其獲得行和列信息的像素之間的區(qū)域在行和列方向具有對(duì)應(yīng)于相位中的兩個(gè)相位的電極。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的檢測(cè)器，其中兩相電極的次序沿著行方向并在列方向在連 續(xù)區(qū)域交替。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的檢測(cè)器，其中三相脈沖的每個(gè)集合被配置為隨后是第二和 第三相位被反轉(zhuǎn)的另一集合。
14. 根據(jù)權(quán)利要求11至13中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的檢測(cè)器，其中每個(gè)計(jì)時(shí)循環(huán)包括三 相電壓的兩個(gè)序列，以及所述第二和第三電壓相位的次序在所述兩個(gè)序列之間反轉(zhuǎn)。
15. 根據(jù)權(quán)利要求1至14中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的檢測(cè)器，包括窄帶光學(xué)濾波器，被調(diào) 成通過(guò)激光頻率，被配置在所述檢測(cè)器的前面。
16. 根據(jù)權(quán)利要求1至15中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的檢測(cè)器，包括在所述檢測(cè)器上產(chǎn)生 所述光點(diǎn)的散焦成像的裝置。
17. 根據(jù)權(quán)利要求1至15中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的檢測(cè)器，其中由于在收集之前未用 盡的硅中電荷的擴(kuò)散，勢(shì)阱中所述點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)被配置為接近像素中心距。
18. -種檢測(cè)器系統(tǒng)，包括任何前述權(quán)利要求所述的檢測(cè)器和用于產(chǎn)生激光光點(diǎn)的激 光源。
19. 一種基本上參照附圖于此進(jìn)行描述的檢測(cè)器。
20. -種基本上參照附圖于此進(jìn)行描述的檢測(cè)器系統(tǒng)。
【文檔編號(hào)】H04N5/372GK104247403SQ201280059504
【公開(kāi)日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2012年11月28日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月1日
【發(fā)明者】R·T·貝爾, K·A·D·哈德菲爾德 申請(qǐng)人:E2V技術(shù)（英國(guó)）有限公司