배경 차단을 위한 칩 내 피크 탐지가 가능한 단일 샷 펄스 LiDAR SPAD 센서

최근 몇 년 동안, 직접 비행 시간 기술이 단일 광자 탐지기와 함께 활용되어 장거리 측정 및 높은 프레임 속도 측정을 제공하고 있습니다. 실리콘 광자 증폭기에 기반한 탐지기는 일반적으로 반복적인 레이저 샷을 수집하여 돌아오는 펄스 레이저 광자의 비행 시간(histogram)을 재구성하여 신호, 배경광, 탐지기 노이즈를 구분합니다. 다중 샷 측정 대신, 우리는 각 레이저 펄스당 단 한 개의 유용한 비행 시간을 제공할 수 있는 단일 샷 기술을 제안합니다. 이는 가장 많은 동시광자가 있는 돌아오는 피크 신호에 해당합니다. 이렇게 하면 환경 배경 광자와 다크 카운트가 차단되며, 이는 레이저 펄스 광자에 비해 시간에 따라 대부분 무작위로 분포되어 있습니다. 따라서 반복적인 레이저 샷이 필요 없으며, 여러개의 비행 시간을 얻고 저장하거나 비행 시간 히스토그램을 후처리할 필요가 없습니다. 각 레이저 샷이 유용한 거리 정보를 제공할 수 있습니다. 우리는 272개의 SPAD가 있는 픽셀 기반 센서 칩을 제시하며, 이는 동시광자가 이전 피크를 초과할 때마다 다중 타격 TDC를 유발하는 피크 탐지기에 아날로그 신호를 동시에 제공합니다. 우리는 60 klux의 태양 배경을 차단하며 25 m까지의 초기 테스트 결과를 보고하며, > 95%의 단일 샷 성공률을 기록합니다.