CN114624678A - 光电探测器的前端电路、光电探测器阵列、激光雷达和测距方法 - Google Patents

Abstract

本公开的实施例公开了光电探测器的前端电路、光电探测器阵列、激光雷达和应用于激光雷达的测距方法。该光电探测器的前端电路的一具体实施方式包括淬灭模块及主动恢复模块，其中，主动恢复模块包括振荡单元，振荡单元适于在探测信号和反馈信号共同的作用下，产生脉冲振荡信号至主动恢复模块的输出端。从而，通过主动恢复模块所包括的振荡单元产生的脉冲振荡信号，将光电探测器恢复至可再次探测光子的工作状态。

Description

光电探测器的前端电路、光电探测器阵列、激光雷达和测距 方法

技术领域

本公开的实施例涉及激光雷达领域，尤其涉及光电探测器的前端电路、光电探测器阵列、激光雷达和应用于激光雷达的测距方法。

背景技术

本部分的说明限于对本公开的理解，并不说明本部分的内容均为现有技术。

单光子雪崩二极管(Single Photon Avalanche Diode，SPAD)是工作在特殊状态(盖革模式)、可以进行单光子探测的雪崩光电二极管(Avalanche Photo Diode，APD)。给雪崩光电二极管加上一定的反向偏压Vbias，携带能量的光子射入P-N结，会把能量传递给共价键上的电子，使电子挣脱共价键形成电子-空穴对，也称为光生载流子。

若反向偏压Vbias足够大，耗尽层的光生载流子就能获得足够高的动能，在与晶格碰撞时就能够使共价键断裂产生电子-空穴对，该过程也称为碰撞电离。新的载流子又会不断产生新的碰撞电离，形成连锁效应，造成载流子的雪崩倍增效应，得到一个非常大的脉冲电流，能够使SPAD发生这样雪崩效应的最低反向偏压称为雪崩击穿电压Vbreak，雪崩击穿电压由SPAD的材料和工艺决定，实际施加的反向偏压Vbias会适当大于雪崩击穿电压Vbreak。

SPAD作为一种光探测器，具有小尺寸，高增益(单光子探测)，高灵敏度，高动态范围的优点。因此其在光强检测，激光测距等应用中的需求也越来越大。

当单光子雪崩二极管在接收到光子发生雪崩效应后，需要先对单光子雪崩二极管进行淬灭，再将单光子雪崩二极管的反向偏压恢复至盖革模式。在这些应用中，SPAD通常配合淬灭电路(使得SPAD的反向偏压Vbias＜雪崩击穿电压Vbreak)以及恢复电路(又称复位电路，使得SPAD的反向偏压Vbias＞雪崩击穿电压Vbreak)来使用。由此，完成一次接收后，单光子雪崩二极管可以重新接收光子发生雪崩效应。

淬灭和恢复这2个动作各自都可以为主动操作，也可以为被动操作。在这样的情况下，具体地，淬灭和恢复电路通常可以分为被动淬灭被动恢复(passive quenchingpassive recharge,以下简称PQPR)、被动淬灭主动恢复(passive quenching activerecharge,以下简称PQAR)、主动淬灭被动恢复(active quenching passive recharge,以下简称AQPR)、主动淬灭主动恢复(active quenching active recharge,以下简称AQAR)四种方案。淬灭通常是较快的，不需要主动淬灭的方式。因此，比较常见的两种方案是PQPR和PQAR。

死时间(Dead-time)是SPAD淬灭恢复电路的关键参数，它决定了SPAD的动态范围。而dead-time由淬灭阶段加恢复阶段组成，即dead-time＝quenching-time(淬灭)+recharge-time(恢复)。和PQPR相比，PQAR因主动恢复而实现更短的恢复时间，从而可得到更短的dead-time。但是PQAR的电路结构比PQPR的复杂，电路部分面积较大，不利于SPAD电路的填充因子。

发明内容

提供该公开内容部分以便以简要的形式介绍构思，这些构思将在后面的具体实施方式部分被详细描述。该公开内容部分并不旨在标识要求保护的技术方案的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求的保护的技术方案的范围。

本公开的实施例提供了一种光电探测器的前端电路、光电探测器阵列、激光雷达和应用于激光雷达的测距方法，通过主动恢复模块所包括的振荡单元产生的脉冲振荡信号，将光电探测器恢复至可探测光子的工作状态。

第一方面，本公开的实施例提供了一种光电探测器的前端电路，该前端电路包括淬灭模块及主动恢复模块，其中：所述淬灭模块，用于在所述光电探测器接收到光子信号发生雪崩击穿后，淬灭所述光电探测器；所述主动恢复模块，输入端与输出端均耦接于所述光电探测器的输出端，所述输出端相对于所述输入端有预设的时间延迟，用于在所述淬灭模块淬灭所述光电探测器后，恢复所述光电探测器至用于探测光子的工作状态；所述主动恢复模块包括振荡单元，所述振荡单元适于在探测信号和反馈信号共同的作用下，产生脉冲振荡信号至所述主动恢复模块的输出端，其中，所述探测信号为来自所述光电探测器在探测到光子后输出的信号，所述反馈信号为所述振荡单元在输入了所述光电探测器探测到上次的光子输出的信号后，由输出端输出的信号。

第二方面，本公开的实施例提供了一种光电探测器阵列，该光电探测器阵列包括二维的光电探测器阵列，上述二维的光电探测器阵列包括预定数量个光电探测器模组。其中，每个探测器模组包括光电探测器。对于每一个光电探测器，与第一方面所述的光电探测器的前端电路连接，在该光电探测器被选通后，该光电探测器工作在可探测回波信号状态，当该光电探测器接收到回波信号，输出与上述回波信号对应的电信号，由淬灭模块淬灭该光电探测器，以及，由主动恢复电路恢复至可探测回波信号状态，以探测下一次的回波信号。

第三方面，本公开的实施例提供了一种激光雷达，该激光雷达包括激光器阵列、如权上述第二方面所述的光电探测器阵列、与上述光电探测器阵列中的各光电探测器对应的前端电路以及信号读出电路。其中，上述激光器阵列中的每一个激光器，用于在该激光器被驱动时发射对探测对象进行探测的探测信号。上述光电探测器阵列包括二维的光电探测器阵列，上述二维的光电探测器阵列包括预定数量个光电探测器模组。其中，每个探测器模组包括光电探测器。对于每一个光电探测器，在该光电探测器在被选通后，接收上述探测信号遇到探测对象后返回的回波信号，其中，该光电探测器前端电路的主动恢复模块在振荡单元输出振荡信号时，使该光电探测器恢复至可探测回波信号状态；当该光电探测器接收到回波信号，向上述信号读出电路输出与上述回波信号对应的电信号，以用于计算探测对象的距离；由淬灭模块淬灭该光电探测器，以及，由主动恢复电路恢复至可探测回波信号状态，以探测下一次的回波信号。

第四方面，本公开的实施例提供了一种应用于上述第三方面所述的激光雷达的测距方法，该测距方法包括：使用控制电路输出第一驱动信号，驱动激光雷达的激光器阵列中的激光器发射探测信号，并记录发出上述探测信号的第一时间；上述探测信号遇到空间中的探测对象时会产生回波信号；使用上述控制电路输出第二驱动信号，驱动光电探测器阵列中与上述激光器匹配的光电探测器，该光电探测器在其前端电路的作用下，工作在可探测回波信号状态；在可探测回波信号状态下，当该光电探测器接收到回波信号，向上述信号读出电路输出与上述回波信号对应的电信号；使用上述信号读出电路读出上述电信号，并记录读出上述电信号的第二时间；基于上述第一时间和上述第二时间，确定激光雷达与探测对象之间的距离。

在相关技术中，当光电探测器连续接收到光子时，会在光电探测器产生较大的击穿电流，导致光电探测器的淬灭失败。从而，造成光电探测器无法有效地继续检测后续的光子。

在另一相关技术中，主动恢复模块包括多条恢复支路，用于将光电探测器恢复至可接收光子的工作状态。因此会增加主动恢复模块的复杂度，甚至增加主动恢复模块的面积。通常，主动恢复模块的面积越大，光电探测器探测光子的效率(PDE)越低。

本公开的实施例提供的光电探测器的前端电路、光电探测器阵列、激光雷达和应用于激光雷达的测距方法，在光电探测器探测到光子发生雪崩击穿后，通过淬灭模块对光电探测器进行淬灭。在淬灭后，主动恢复模块在其所包括的振荡单元产生的脉冲振荡信号的作用下，自动将光电探测器恢复至可探测光子的工作状态。一方面，振荡单元通过产生的脉冲振荡信号，可以提高光电探测器持续检测光子的能力。另一方面，在未增加额外的恢复支路于主动恢复模块的情况下，将光电探测器恢复至可探测光子的工作状态，从而，可以提升光电探测器连续探测光子的能力。

附图说明

结合附图并参考以下具体实施方式，本公开各实施例的上述和其他特征、优点及方面将变得更加明显。贯穿附图中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的元素。应当理解附图是示意性的，原件和元素不一定按照比例绘制。

图1是根据本公开的光电探测器的前端电路的一些实施例的结构图；

图2A和图2B分别是根据本公开的光电探测器的前端电路的又一些实施例的结构图；

图3是根据本公开的光电探测器的前端电路的一些实施例的结构图；

图4A和图4B分别是根据本公开的振荡单元的一些实施例的结构图；

图5是根据本公开的光电探测器的前端电路的一些实施例的结构图；

图6A和图6B是根据本公开的光电探测器的前端电路的一些实施例的电路时序图；

图7是根据本公开的光电探测器的前端电路的一些实施例的电路仿真图；

图8A和图8B分别是根据本公开的光电探测器的前端电路的一些实施例的结构图；

图9是根据本公开的光电探测器的前端电路的一些实施例的结构图；

图10A和图10B分别是根据本公开的振荡单元的一些实施例的结构图；

图11A是根据本公开的一些实施例中激光雷达的功能结构图；

图11B是根据本公开的一些实施例中激光雷达的结构示意图；

图12是根据本公开的一些实施例中激光雷达所包括的光电探测器阵列和激光器阵列进行交互，以实现障碍物距离探测的过程示意图；

图13是根据本公开的应用于激光雷达的测距方法的一些实施例的流程图；

图14是根据本公开的一些实施例中用于向信号读出电路输出电信号的电路框图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的实施例。虽然附图中显示了本公开的某些实施例，然而应当理解的是，本公开可以通过各种形式来实现，而且不应该被解释为限于这里阐述的实施例，相反提供这些实施例是为了更加透彻和完整地理解本公开。应当理解的是，本公开的附图及实施例仅用于示例性作用，并非用于限制本公开的保护范围。

应当理解，本公开的方法实施方式中记载的各个步骤可以按照不同的顺序执行，和/或并行执行。此外，方法实施方式可以包括附加的步骤和/或省略执行示出的步骤。本公开的范围在此方面不受限制。

本文使用的术语“包括”及其变形是开放性包括，即“包括但不限于”。术语“基于”是“至少部分地基于”。术语“一个实施例”表示“至少一个实施例”；术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”；术语“一些实施例”表示“至少一些实施例”。其他术语的相关定义将在下文描述中给出。

需要注意，本公开中提及的“第一”、“第二”等概念仅用于对不同的装置、模块或单元进行区分，并非用于限定这些装置、模块或单元所执行的功能的顺序或者相互依存关系。

需要注意，本公开中提及的“一个”、“多个”的修饰是示意性而非限制性的，本领域技术人员应当理解，除非在上下文另有明确指出，否则应该理解为“一个或多个”。

请参考图1，其示出了根据本公开的光电探测器的前端电路的一些实施例的结构图。如图1所示，该结构图包括淬灭模块10和主动恢复模块20。

在本实施例中，淬灭模块10用于在光电探测器接收到光子信号发生雪崩击穿后，淬灭光电探测器。主动恢复模块20的输入端与输出端均耦接于上述光电探测器的输出端。主动恢复模块10的输出端相对于其输入端有预设的时间延迟，用于在淬灭模块10淬灭上述光电探测器后，恢复上述光电探测器至可再次探测光子的工作状态。主动恢复模块20包括振荡单元30。振荡单元30构成闭环环路，输出信号会作为其中一路的输入信号，一并输入至输入端，适于在探测信号(来自其中一个输入端)和反馈信号(作为另一个输入端，来自输出端，相对于来自其中一个输入端的探测信号，有一定的时延)共同的作用下，产生脉冲振荡信号，且该脉冲振荡信号被传输至主动恢复模块20的输出端，以调整光电探测器的工作状态，具体而言，是调整光电探测器的反向偏置电压大于击穿电压，从而可以再次工作于盖革模式，在下次光子到来时，有效进行光子的探测。上述探测信号为来自上述光电探测器在探测到当次(如第n次)的光子后输出的信号。上述反馈信号为振荡单元30在输入了上述光电探测器探测到上次(相对于当次而言，如第n+1次)的光子后所输出的探测信号后，由振荡单元30的输出端输出的信号。

通常，激光雷达的信号接收端，可以使用光电探测器来接收发射端发出的探测信号遇到外界物体时返回的回波信号。光电探测器在工作状态下，可以探测回波信号，进而通过对回波信号进行分析，可以获知外界物体的距离和反射率等信息。

在实际应用中，当施加的反向偏压大于或者等于雪崩击穿电压时，光电探测器工作在可探测光子的工作状态。

作为一种实现方式，上述光电探测器例如可以包括SPAD(s)。当SPAD(s)被施加一定的反向偏压时，携带能量的光子射入SPAD(s)的PN结，会把能量传递给共价键上的电子，从而使电子挣脱共价键形成电子-空穴对，也即，形成光生载流子。当SPAD的反向偏压足够大时，耗尽层的光生载流子就能获得足够高的动能，在与晶格碰撞时就能够使共价键断裂产生电子-空穴对。新的载流子会不断地产生新的碰撞电离，造成载流子的雪崩倍增效应，从而形成一个非常大的脉冲电流。

如果光电探测器长时间产生较大的脉冲电流，可能会造成器件的损坏，且无法探测后续到达的光子。因此，当光电探测器探测到光子且产生较大的脉冲电流时，可以通过淬灭模块10对光电探测器进行淬灭。

在淬灭后，光电探测器的反向偏压通常小于雪崩击穿电压。此时，光电探测器未工作在可探测光子的工作状态。也即，光电探测器无法实现对光子的探测。由此，在淬灭后，可以通过主动恢复模块20将光电探测器恢复至可再次探测光子的工作状态。

具体来说，当光电探测器在接收到光子发生雪崩击穿后，可以将产生的探测信号传输至主动恢复模块20。主动恢复模块20可以将接收到的信号传输至振荡单元30。振荡单元30可以基于光电探测器当次产生的信号和输入了上一次探测到光子信号后，由其输出端输出的反馈信号的共同作用下，将光电探测器恢复至可再次探测光子的工作状态。

在本实施例中，当光电探测器探测到光子发生雪崩击穿时，通过淬灭模块对光电探测器进行淬灭。在淬灭后，通过主动恢复模块所包括的振荡单元产生的脉冲振荡信号的作用下，自动将光电探测器恢复至可再次探测光子的工作状态，可以避免淬灭失败，并且提高连续探测的能力。

请参见图2A及图2B，其示出了根据本公开的光电探测器的前端电路的一些实施例的结构图。包括与图1相同的淬灭模块、光电探测器，还包括主动恢复模块。

在图2A所示的实施例中，淬灭模块10，一端耦接于电压供应端，另一端耦接于光电探测器的输出端，光电探测器的阳极与低电位连接。上述光电探测器的阴极作为探测信号的输出端，与淬灭模块10的上述另一端耦接。振荡单元30包括与非门301和延时单元303。与非门301的第一输入端作为整个振荡单元30的输入端，与主动恢复模块20的输入端耦接，与非门301的第二输入端与振荡单元30的输出端连接，用以输入振荡单元30上次的输出信号(也叫反馈信号)，与非门301的输出端与延时单元303的输入端耦接。延时单元303的输出端作为振荡单元30的输出端，传输至光电探测器，以调整光电探测器的反向偏置电压。

在图2B所示的实施例中，在图2A所示的前端电路的基础上，振荡单元30还包括奇数个第一反相器302。与非门301的输出端与第一反相器302的输入端连接。第一反相器302的输出端与延时单元303的输入端耦接。

在这里，通过在光电探测器的阳极施加低电位的方式，对光电探测器施加反向偏压。需要说明的是，低电位可以是低于预定电位的电位。在一些场景中，低电位可以接地。相应地，高电位可以是高于预定电位的电位，也即高电位相对于低电位更高。。

振荡单元30包括一个第一反相器302仅仅是一种实现方式，在其它实现方式中，振荡单元30可以包括奇数数量个第一反相器302，例如3个、5个第一反相器等。

延时单元303可以对输入的信号进行延时。可选地，延时单元303还可以额外包括奇数个反相器(例如，延时单元303包括一个第四反相器)，以对信号进行反相。另外，该延时单元303额外包括的奇数个反相器，也可以作为振荡单元的一部分，从而整个振荡单元除了包括与非门外，还共包括偶数个反相器。

图2A所示的前端电路，主动恢复模块20通过振荡单元30所包括的与非门301和延时单元303，将光电探测器恢复至可探测光子的工作状态。图2B所示的前端电路，主动恢复模块20通过振荡单元30所包括的与非门301、第一反相器302和延时单元303，将光电探测器恢复至可探测光子的工作状态。图2A和图2B所示的前端电路，采用类似的方式，将光电探测器恢复至可探测光子的工作状态。下面以图2B所示的前端电路为例，描述前端电路如何将光电探测器恢复至可探测光子的工作状态。

具体地，当光电探测器探测到光子发生雪崩击穿时，可以将产生的信号传输至主动恢复模块20的输入端。在主动恢复模块内部可以将上述信号传输至与非门301的第一输入端。与非门301的第二输入端可以输出光电探测器上一次探测到光子后输出的反馈信号。与非门301的输出端基于第一输入端输入的信号和第二输入端反馈的反馈信号，向第一反相器302输出信号。与非门301的输出端输出的信号经过第一反相器302进行反相，然后再经过延时单元303进行延时(或者，延时和反相)，最后传输至振荡单元30的输出端。振荡单元30输出端输出的信号可以控制主动恢复模块输出使得光电探测器处于工作状态的电信号。

从而，通过主动恢复模块20所包括的振荡单元30输出的信号，将光电探测器恢复至可探测光子的工作状态。

图2B中增加了实现振荡单元的与非门301、第一反相器302和延时单元。第一反相器302、延时单元303和与非门301构成单稳态电路。单稳态电路是一种具有稳态和暂态两种工作状态的基本脉冲单元电路。没有外加信号触发时，电路处于稳态。在外加信号触发下，电路从稳态翻转到暂态，并且经过一段时间后，电路又会自动返回到稳态。与非门301只有在2个输入均为高电平1时，才会输出为低电平0，其他时候，输出都为高电平1。节点B的信号直接输入到与非门301的第一输入端，节点B的信号经过与非门301后输入到第一反相器302再次反相。再次被反相后的节点B的信号被输入到延时单元303，在延时单元303经过一定的时延，又一次反相后被输入至与非门301的第二输入端。与非门301的第一输入端输入的信号和第二输入端输入的信号不相同，另外，第二输入端输入的信号相对于第一输入端输入的信号的状态变化有时间差。故与非门301的输出有时候为1，有时候为0，会跳变。这样可以保证节点D输出为一个脉冲信号(即有跳变的信号，如尚未完成淬灭时，节点D原本电压为0，待单稳态电路即与非门301输出为1后，电压变化构成负脉冲，例如，图6B所示的t1-t4时间段)，而非一直保持低电平的状态。在上面脉冲信号(相对于一直保持低电平的状态，脉冲信号是跳变的信号)的作用下，主动恢复模块20可以输出使得探测器处于可探测光子的工作状态的信号，而非一直无法淬灭。

下面参考图3，描述在光电探测器的阳极施加低电位的方式，向光电探测器施加反向偏压时，上述前端电路的一些实施方式。

在一些实施例中，主动恢复模块20还包括第二开关单元60。第二开关单元60包括控制信号输入端、高电平信号输入端和信号输出端。上述控制信号输入端与振荡单元30的输出端耦接。上述高电平信号输入端连接高电平信号供应端。上述信号输出端与主动恢复模块20的输出端连接。

如图3所示，第二开关单元60可以是PMOS管。该PMOS管的栅极可以是控制信号输入端，该PMOS管的源极可以是高电平信号输入端，该PMOS管的漏极可以是信号输出端。

通常，通过控制信号输入端的信号，控制第二开关单元60的开启或者关闭，通过信号输出端的信号将光电探测器恢复至可探测光子的工作状态。

在一些实施例中，主动恢复模块20还包括第二反相器305和第三反相器306。第二反相器305的输入端与振荡单元30的输出端连接，第二反相器305的输出端与第三反相器306的输入端连接。第三反相器306的输出端与第二开关单元60的控制信号输入端连接。

在一些场景中，振荡单元30输出的信号是斜坡信号，通过第二反相器305和第三反相器306，可以将振荡单元30的输出信号整形为数字信号。由此，先通过第二反相器305和第三反相器306，对振荡单元30输出的信号进行整形，再通过整形后的信号控制第二开关单元60的开断。

在一些实施例中，延时单元303包括第四反相器3031、延时电容3032和延时电阻3033。延时单元303，用以提供时延。延时单元303的时延的大小与延时电容3032和延时电阻3033的乘积相关。第四反相器3031，用以对输入端输入的信号进行反相。第四反相器3031的输入端与延时单元303的输入端连接，第四反相器3031的输出端和延时电容3032的第一电极连接于延时单元303的输出端。延时电容3032的第二电极连接低电压。延时电阻3033的一端连接供电端，另一端和第四反相器3031耦接。

延时单元303的时延的大小例如可以是recharge-time＝f(RⅹC)，其中，recharge-time表示延时单元303的时延，f表示时延函数，R表示延时电阻3033的电阻值，C表示延时电容3032的电容值。由此，先通过延时电容3032和延时电阻3033形成的延时电路，对振荡单元30的输入信号进行延时，再将延时后的信号输出至振荡单元的输出端。

在一些实施例中，主动恢复模块20还包括反相单元40。振荡单元30的输入端与反相单元40的输出端连接，反相单元40的输入端与主动恢复模块20的输入端耦接。反相单元40可以是对输入的信号进行反相的单元。反相单元40包括第一PMOS管401和第一NMOS管402。

如图3所示，第一PMOS管401的栅极和第一NMOS管402的栅极连接于反相单元40的输入端，第一PMOS管401的漏极和第一NMOS管402的漏极连接于反相单元40的输出端，第一PMOS管401的源极连接高电位，第一NMOS管402的源极连接低电位。

由此，先通过反相单元40对光电探测器输出的信号进行反相，再将反相后的信号输入至振荡单元30。

当通过在光电探测器的阳极施加低电位的方式，向光电探测器施加反向偏压时，除了图2A、图2B和图3中示出的振荡单元，振荡单元30还可以具有其它的实施方式。

在一些实施例中，振荡单元30还包括第二反相器305和第三反相器306。第二反相器305的输入端与第一反相器302的输出端连接，第二反相器305的输出端与第三反相器306的输入端连接，第三反相器306的输出端与延时单元303的输入端连接。

在一些场景中，参见图4A所示的振荡单元30的结构图，延时单元303可以包括第四反相器3031、延时电容3032和延时电阻3033。在这里，延时电容3032的第一电极连接于延时单元303的输出端，延时电容3032的第二电极连接低电位。延时电阻3033的一端连接低电位，另一端和第四反相器3031耦接。第四反相器3031的输入端作为延时单元303的输入端，连接于第三反相器306的输出端，第四反相器3031的输出端作为延时单元303的输出端，连接于振荡单元30的输出端。

在一些实施例中，振荡单元30还包括第二反相器305和第三反相器306。第二反相器305的输入端与延时单元303的输出端连接，第二反相305的输出端与第三反相器306的输入端连接，第三反相器306的输出端与与非门304的第二输入端连接，作为振荡单元30的输出端。

在一些场景中，参见图4B所示的振荡单元30的结构图，延时单元303可以包括第四反相器3031、延时电容3032和延时电阻3033。在这里，延时电容3032的第一电极连接于延时单元303的输出端，延时电容3032的第二电极连接低电位。延时电阻3033的一端连接低电位，另一端和第四反相器3031耦接。第四反相器3031的输入端作为延时单元303的输入端，连接于第一反相器302的输出端，第四反相器3031的输出端作为延时单元303的输出端，连接于第二反相器305的输入端。

需要说明的是，在图3所示的前端电路中，主动恢复模块所包括的各个PMOS管和NMOS管可以都放在深阱(DNW)内，从而让主动恢复模块中所有器件的电压域变高。由此，可以省去高低压切换需要的耦合电容。

以下结合图3、图6A和图6B，介绍本申请中电路的具体工作过程：一开始整个电路处于初始状态，高电位→淬灭模块10→光电探测器→低电位路并不导通，节点S为高电位HV，光电探测器的反相偏压Vbias＝HV＞击穿电压Vbreak(光电探测器处于盖格模式，也即，光电探测器上的电压降大于击穿电压，也称过击穿电压区域)，第二开关单元60截止，节点D为高电平。

淬灭过程：一旦光电探测器受光子1激发而发生击穿时，节点S的电位被迅速拉低(光电探测器产生大电流I，淬灭模块10上的压降很大,节点S的电位V＝HV-Rq×I)。电位拉低到光电探测器的击穿电压VBD附近时，光电探测器击穿截止淬灭结束。节点S的这一个下降沿，即为淬灭过程。

恢复过程：节点A和节点S通过电容C1耦合，所以节点A紧跟节点S变化，这一下降沿通过反相器与非门301和第二反相器302接连翻转，会一直传到延时单元303，并进入节点C→节点D→第二开关单元60的漏端这一条反馈支路，然后使节点C节点经RC放电缓慢下降。当节点C电位下降至某一值时，经过第二反相器305和第三反相器306接连翻转，节点D被拉至低电位。节点D的下降沿传递至第二开关单元60的栅端，使第二开关单元60导通。第二开关单元60一般是一个较大尺寸的器件，可以通过HV使节点S节点迅速拉高电位，进而使光电探测器迅速恢复至盖格模式。节点S的上升沿便是恢复阶段。节点S的上升沿也会经过环路传递回节点D，使所有节点的电位都恢复至初始状态。由此，主动恢复模块20便可以接收下一次光子的触发。

下面进一步参考图5，描述在光电探测器的阳极施加低电位的方式，向光电探测器施加反向偏压时，上述前端电路的一些实施方式。

在一些实施例中，上述前端电路中的主动恢复模块20还包括第一初始电位设置单元50。第一初始电位设置单元50包括第一电容501和第一开关单元502。第一初始电位设置单元50的输入端与主动恢复模块20的输入端连接。第一电容501的一个电极与第一初始电位设置单元50的输入端连接。第一电容501的另一个电极与第一初始电位设置单元50的输出端连接，第一电容501的另一个电极与第一开关单元502的输出端连接。第一初始电位设置单元50的输出端与反相单元40的输入端连接。

如图5所示，第一开关单元502可以是PMOS管。该PMOS管的栅极连接低电位，源极连接高电位，漏极作为第一开关单元502的输出端。

在实际应用中，第一初始电位设置单元50可以通过其包括的第一电容501，对其输入端的信号和输出端的信号进行耦合。从而，当第一初始电位设置单元50设置在高压区域和低压区域之间时，可以将高压区域的高电位缓慢地向低压区域进行过渡。由此可以实现高压域和低压域的隔离，保证处于低压域的器件正常工作。

在一些实施例中，上述前端电路中的主动恢复模块20还包括第二初始电位设置单元70。第二初始电位设置单元70包括第二电容701和第三开关单元702。第二初始电位设置单元70的输入端与振荡单元30的输出端耦接。第二电容701的一个电极与第二初始电位设置单元70的输入端连接。第二电容701的另一个电极与第二初始电位设置单元70的输出端连接，第二电容701的另一个电极与第三开关单元702的输出端连接。

需要说明的是，第二初始电位设置单元70和第一初始电位设置单元50的功能类似，此处不再赘述。

在一些实施例中，主动恢复模块20包括第二反相器305和第三反相器306。第二反相器305的输入端与振荡单元30的输出端连接，第二反相器305的输出端与第三反相器306的输入端连接。第三反相器306的输出端与第二初始电位设置单元70输入端连接。

在具体实施中，淬灭模块10可以是用于被动淬灭的淬灭电阻(一般而言，淬灭电阻与光电探测器的反向电阻正相关)。第二开关单元60是用于主动恢复的PMOS管。节点OUT用以输出探测信号，当有雪崩击穿发生时，淬灭模块10上出现雪崩信号(探测信号)，输出的探测信号会经过放大模块，然后送入到信号比较电路中，当在信号比较电路中被确定脉冲高于设定的阈值(th)时，则判定为有效光子数，被计数电路进行计数(例如，图14中所示的计数电路1402)，进而可以进行障碍物距离及反射率等参数的测量。

从输出节点OUT到节点D再到第二开关单元60的漏极这一条反馈支路，是通过恢复光电探测器的反向偏压Vbias至可再次接收光子的状态，用以延时控制光电探测器的dead-time。在这里，dead-time＝quenching-time+recharge-time，其中，quenching-time表示对光电探测器进行淬灭的时间，recharge-time表示对光电探测器进行主动恢复的时间。上述反馈支路控制光电探测器的主动恢复时间recharge-time，其大小又主要由延时电容3032的电阻R和延时电阻3033的电容C的RC时间常数决定。

需要说明的是，由于在图5中使用的是阳极接低电位的光电探测器结构，阴极会连接至较高的击穿高压电压域HV，所以需要第一电容501与第二电容701来隔离高低电压域，从而保证低压域器件第一开关单元502、第一PMOS管401和第一NMOS管40及所有门电路的可靠性。但是，第二开关单元60和第三开关单元702则需要采用耐高压的高压器件(例如LDMOS)，或者采用深阱工艺(PMOS+DNW，DNW是深N阱隔离结构，Deep N-WELL，在NWELL之下还有一层N-的注入)来隔离高压。当然，第二开关单元60、第一开关单元502、第一开关单元502、第一PMOS管401和第一NMOS管40也都可以采用高压器件来拓展光电探测器的工作电压范围。第一开关单元502和第三开关单元702的作用是为电容耦合的节点A以及节点D提供初始化的电压偏置。

下面参见图6A和图6B，其示出了图5所示的前端电路响应光电探测器探测到的光子的电路时序图。图7是图5所示的前端电路响应光电探测器探测到的光子的电路仿真图。下面通过图3-图7，描述前端电路的工作原理。

如图6A所示，当光电探测器未接收到光子时，淬灭模块10和光电探测器所在的支路不导通，在节点S形成高电位。此时，光电探测器的反相偏压大于击穿电压，处于可探测光子的工作状态。第二开关单元60截至，相应地，在节点D形成高电位。节点S的高电位经过第一初始电位设置单元50的耦合作用，在节点A形成和节点S几乎差不多的高电位。节点A的高电位经过反相单元40的反相作用，在节点B形成低电位。节点B的低电位经过与非门301、第一反相器302和延时单元303的作用，在节点C形成高电位。

如图6A和图6B所示，当光电探测器接收到光子1发生雪崩击穿时，淬灭模块10和光电探测器所在的支路导通，从而将节点S的电位拉低。当将节点S的电位拉低到接近光电探测器的击穿电压时，光电探测器的淬灭结束。这一过程即为淬灭模块10对光电探测器在接收到光子1发生雪崩击穿进行淬灭的淬灭过程。这一淬灭过程体现为图6A和图6B所示的在接收到光子1后形成的下降沿。

节点S的低电位经过第一初始电位设置单元50的耦合作用，在节点A形成和节点S几乎差不多的低电位。节点A的低电位经过反相单元40的反相作用，在节点B形成高电位。节点B的高电位和上一次在节点C形成的高电位经过与非门301、第一反相器302和延时单元303的作用，在节点C形成低电位。在延时单元303的放电作用下，节点C从上一次输出的高电位缓慢地下降至低电位。当节点C的电位下降至某一值时，经过反相器305和反相器306的整形，在节点D形成低电位。节点D的低电位经过第二初始电位设置单元70的耦合作用，传递至第三开关单元702的栅极。此时，第三开关单元702导通。

在导通后，第三开关单元702可以将节点S的电位拉至高电位。从而，实现将光电探测器的反向偏压恢复至大于击穿电压。这一恢复过程体现为图6A和图6B所示的t1至t2之间的上升沿。节点S在恢复过程中的电位经过节点A、节点B、节点C传递至D节点。此时，各个节点的电位恢复至未接收到光子时的初始状态，前端电路可以接收下一次光子的触发。

具体来说，与非门301、第一反相器302和第四反相器3031可以构成环形振荡电路。当振荡单元30的输入(也即，节点B)是低电位0，输出(也即节点C)是高电位1，当振荡单元30的输入是高电位1，输出是低电位0。可见，振荡单元30的输出端(也即节点C)的电位在0和1之间跳转振荡。由此，节点D的电位会在高低电平间之间振荡切换，而不会保持低电平。当节点D的电位切到高电平时，可以将光电探测器成功恢复至可接收光子的工作状态。当节点D的电位切换至低电平时，光电探测器又会经历一次主动恢复过程而快速恢复至反向偏压大于击穿电压。直至在节点B形成低电位时，可以在节点D形成高电位。此时，第二开关单元60截止，振荡单元30的振荡过程结束，各个节点恢复至可接收光子的工作状态。需要说明的是，关于前端电路在接收到光子1和光子2时，在各个节点形成的电位的变化过程，也可以参见图7所示的电路仿真图。

需要说明的是，图6A、图6B和图7中所示的节点OUT可以是节点B的电位经过缓冲器处理后形成的电位所对应的节点。也即，该缓冲器的输入端和节点B连接，输出端和节点OUT连接。

基于上述分析，不难发现，本申请中记载的主动恢复模块20，通过振荡单元30输出的电位在高低电平之间切换，控制第二开关单元60的开断。也即，主动恢复模块20对光电探测器的恢复过程，依赖第二开关单元60的开闭即可，而不需要增加额外的器件。从而，在淬灭模块10淬灭光电探测器后，可以较为快速地将光电探测器恢复至可再次探测光子的工作状态。

在具体实施中，当淬灭结束且节点D切换至低电平时，光电探测器又会经历一次主动恢复过程而快速恢复至过击穿电压。然后节点B恢复回低电平，振荡结束，实际振荡只导致节点D增加一次负脉冲而已，恢复时长很短，因为恢复过程依赖第二开关单元60的开闭即可，因此可以提高光电探测器连续探测的能力，并且并未额外增加器件，因此可以提高填充因子。

在实际应用中，与非门301的翻转电压可以比第二反相器305的翻转电压低，与非门301相对于第二反相器305更反应慢一些，这样可以保证振荡，发生在正常的主动恢复之后。

请参见图8A及图8B，其示出了根据本公开的光电探测器的前端电路的一些实施例的结构图。包括与图1相同的淬灭模块、光电探测器，还包括主动恢复模块。

在图8A所示的实施例中，淬灭模块10，一端耦接于电压供应端，另一端耦接于光电探测器的输出端。上述光电探测器的阴极与高电位连接。上述光电探测器的阳极作为输出端，与淬灭模块10的上述另一端耦接。振荡单元30包括或非门304和延时单元303。或非门304的第一输入端作为振荡单元30的输入端，与主动恢复模块20的输入端耦接。或非门304的第二输入端与振荡单元30的输出端连接，用以输入振荡单元30上次的输出信号。或非门304的输出端与延时单元303的输入端连接。延时单元303的输出端作为振荡单元30的输出端。

在图8B所示的实施例中，在图8A所示的前端电路的基础上，振荡单元30还包括奇数个第一反相器302。延时单元303的输出端与第一反相器302的输入端连接。第一反相器302的输出端作为振荡单元30的输出端。

在这里，通过在光电探测器的阴极施加高电位的方式，对光电探测器施加反向偏压。

图8A所示的前端电路，主动恢复模块20通过振荡单元30所包括的或非门304和延时单元303，将光电探测器恢复至可探测光子的工作状态。图8B所示的前端电路，主动恢复模块20通过振荡单元30所包括的或非门304、第一反相器302和延时单元303，将光电探测器恢复至可探测光子的工作状态。

图8A和图8B所示的前端电路，采用类似的方式，将光电探测器恢复至可探测光子的工作状态。下面以图8B所示的前端电路为例，描述前端电路如何将光电探测器恢复至可探测光子的工作状态。

具体来说，当光电探测器探测到光子发生雪崩击穿时，可以将产生的信号传输至或非门304的第一输入端。或非门304的第二输入端可以输出光电探测器上一次探测到光子后输出的反馈信号。或非门304的输出端基于第一输入端输入的信号和第二输入端反馈的反馈信号，向第一反相器302输出信号。或非门304的输出端输出的信号经过第一反相器302进行反相，经过延时单元303进行延时(或者，延时和反相)，输出至振荡单元30的输出端。从而，通过主动恢复模块20所包括的振荡单元30输出的信号，将光电探测器恢复至可探测光子的工作状态。

下面参考图9，描述在光电探测器的阴极施加高电位的方式，向光电探测器施加反向偏压时，上述前端电路的一些实施方式。

在一些实施例中，主动恢复模块20还包括第四开关单元80。第四开关单元80包括控制信号输入端、低电平信号输入端和信号输出端。上述控制信号输入端与振荡单元30的输出端耦接。上述低电平信号输入端连接低电平信号供应端。上述信号输出端与主动恢复模块20的输出端连接。

如图9所示，第四开关单元80可以是NMOS管，该NMOS管的栅极可以是控制信号输入端，该NMOS管的源极可以是低电平信号输入端，该NMOS管的漏极可以是信号输出端。

通常，通过第四开关单元80的控制信号输入端的信号，控制第四开关单元80的开启或者关闭。通过第四开关单元80的信号输出端的信号，将光电探测器恢复至可探测光子的工作状态。

在一些实施例中，主动恢复模块20还包括第二反相器305和第三反相器306。第二反相器305的输入端与振荡单元30的输出端连接，第二反相器305的输出端与第三反相器306的输入端连接，第三反相器306的输出端与第四开关单元80的控制信号输入端连接。

在一些实施例中，主动恢复模块20还包括反相单元40。振荡单元30的输入端与反相单元40的输出端连接，反相单元40的输入端与主动恢复模块20的输入端耦接。

关于反相单元40的描述，可以参见前述内容，此处不再赘述。

图9所示的前端电路示出了一种振荡单元的实施方式(也即，图10A所示的振荡单元)。具体地，延时单元303可以包括第四反相器3031、延时电容3032和延时电阻3033。在这里，延时电容3032的第一电极连接于延时单元303的输出端，延时电容3032的第二电极连接低电压。延时电阻3033的一端连接低电位，另一端和第四反相器3031耦接。第四反相器3031的输入端作为延时单元303的输入端，连接于或非门304的输出端，第四反相器3031的输出端作为延时单元303的输出端，连接于第一反相器302的输入端。

当在光电探测器的阴极施加高电位的方式，向光电探测器施加反向偏压时，除了图9和图10A示出的振荡单元，振荡单元30还可以具有其它的变形。

在一些实施例中，振荡单元30还包括第二反相器305和第三反相器306。第二反相器305的输入端与或非门304的输出端连接，第三反相器306的输出端与延时单元303的输入端连接，第三反相306的输入端与第一反相器302的输出端连接，第三反相器306的输出端与或非门304的第二输入端连接，作为振荡单元30的输出端。

在一些场景中，参见图10B所示的振荡单元30的结构图，延时单元303可以包括第四反相器3031、延时电容3032和延时电阻3033。在这里，延时电容3032的第一电极连接于延时单元303的输出端，延时电容3032的第二电极连接低电压。延时电阻3033的一端连接高电位，另一端和第四反相器3031耦接。第四反相器3031的输入端作为延时单元303的输入端，连接于第二反相器305的输出端，第四反相器3031的输出端作为延时单元303的输出端，连接于第一反相器302的输入端。

在实际应用中，通过在主动恢复模块20中添加与非门301或者或非门304，实现振荡单元30输出振荡信号，可以在增加前端电路的面积可忽略的前提下，将光电探测器主动恢复至可探测光子的工作状态。由此，可以较小的电路代价下，解决淬灭失败的问题，且不增加恢复时间。

请参考图11A和图11B，示出了根据本公开的激光雷达的结构。具体地，图11A示出了激光雷达的功能结构图，图11B示出了激光雷达的结构示意图。

激光雷达包括光电探测器阵列(例如，图11A所示的SPAD阵列)和激光器阵列(例如，图11A所示的VCSEL阵列)。如图11B所示，光电探测器阵列设置于发射透镜组的焦平面上，激光器阵列设置于接收透镜组的焦平面上。

在一些实施例中，本申请公开了一种光电探测器阵列，该光电探测器阵列包括二维的光电探测器阵列(例如，图11A所示的SPAD阵列)。上述二维的光电探测器阵列包括预定数量个光电探测器模组，每个探测器模组包括光电探测器。对于每一个光电探测器，与前述实施例中的光电探测器的前端电路连接，在该光电探测器被选通后，该光电探测器工作在可探测回波信号状态，当该光电探测器接收到回波信号，输出与回波信号对应的电信号，由淬灭模块淬灭该光电探测器，以及，由主动恢复模块恢复至可探测回波信号状态，以探测下一次的回波信号。

通常，包含振荡单元的主动恢复模块，可以在较短的时间内将光电探测器恢复至可探测回波信号状态。从而，可以缩短光电探测器阵列中的光电探测器探测回波信号的时间间隔。

请参考图12，示出了根据本公开的激光雷达所包括的光电探测器阵列和激光器阵列进行交互的示意图。

在本实施例中，上述激光雷达包括激光器阵列(例如，图12中所示的TX)、光电探测器阵列(例如，图12中所示的RX)、与光电探测器阵列中的各光电探测器对应的前端电路以及信号读出电路。

在本实施例中，上述激光器阵列中的每一个激光器，用于在该激光器被驱动时发射对探测对象(例如，图12中所示的Ob)进行探测的探测信号。

在本实施例中，上述光电探测器阵列，包括二维的光电探测器阵列，上述二维的光电探测器阵列包括预定数量个光电探测器模组。

在本实施例中，每个探测器模组可以包括1个或者多个光电探测器。

需要说明的是，当探测器模组包括多个光电探测器时，每个光电探测器可被单独选通，也可以有多个构成一个光电探测器组共同被选通(可以提高动态范围)，以接收回波信号。

在本实施例中，对于每一个光电探测器，在该光电探测器被选通后，接收上述探测信号遇到探测对象后返回的回波信号。该光电探测器前端电路的主动恢复模块在振荡单元输出振荡信号时，调整光电探测器的反向偏压，使该光电探测器恢复至可探测回波信号状态。当该光电探测器接收到回波信号，可以向上述信号读出电路输出与上述回波信号对应的电信号，由淬灭模块淬灭该光电探测器，以及，由主动恢复电路恢复至可探测回波信号状态，以探测下一次的回波信号。

由此，在光电探测器接收到回波信号后，通过前端电路所包括的淬灭模块淬灭该光电探测器，通过前端电路所包括的主动恢复模块将该光电探测器恢复至可探测回波信号状态，可以实现光电探测器快速地恢复至可探测回波信号状态。进一步，可以实现激光雷达探测回波信号的效率。

请参考图13，其示出了根据本公开的应用于上述激光雷达的测距方法的流程图。该流程图包括步骤1301、步骤1302、步骤1303和步骤1304。

步骤1301，使用控制电路输出第一驱动信号，驱动激光雷达的激光器阵列中的激光器发射探测信号，并记录发出上述探测信号的第一时间。

在本实施例中，第一激光雷达可以使用控制电路输出第一驱动信号，来驱动激光器阵列中的激光器发射探测信号。另外，激光雷达可以记录发出上述探测信号的第一时间。

上述探测信号遇到空间中的探测对象时会产生回波信号。应该理解，激光雷达可以驱动激光器阵列中的一个或者多个激光器发射探测信号。

步骤1302，使用上述控制电路输出第二驱动信号，驱动光电探测器阵列中与上述激光器匹配的光电探测器；该光电探测器在其前端电路的作用下，工作在可探测回波信号状态；在可探测回波信号状态下，当该光电探测器接收到回波信号，向上述信号读出电路输出与上述回波信号对应的电信号。

在本实施例中，激光雷达可以使用控制电路输出第二驱动信号，来驱动光电探测器阵列中与上述激光器匹配的光电探测器。

应该理解，上述光电探测器可以接收上述激光器发射的探测信号在遇到探测对象后返回的回波信号。

在本实施例中，在可探测回波信号状态下，当接收到回波信号，上述光电探测器可以向上述信号读出电路输出与上述回波信号对应的电信号。

在一些场景中，激光雷达可以通过图14所示的电路框图，将光电探测器接收到的回波信号对应的电信号输出至信号读出电路。如图14所示，上述电路框图包括前端电路、信号处理电路和计数电路。具体来说，在光电探测器接收到回波信号后，可以向前端电路输出回波信号对应的电信号。进一步，前端电路可以通过所包括的淬灭模块，淬灭该光电探测器，通过所包括的主动恢复模块，将光电探测器恢复至可探测回波信号状态。前端电路可以将回波信号对应的电信号输出至信号处理电路，对电信号进行滤波、整形、放大等操作。信号处理电路可以将处理后的电信号输出至计数电路，对处理后的电信号进行计数。计数电路可以将计数后的电信号输出至信号读出电路。

由此，光电探测器发生雪崩后，前端电路及时将雪崩淬灭(使得光电探测器的反向偏压Vbias＜雪崩击穿电压Vbreak)，然后使光电探测器快速恢复初始状态(使得光电探测器的反向偏压Vbias＞雪崩击穿电压Vbreak)，同时输出雪崩脉冲信号，淬灭电路的死时间应尽可能小，确保较高的光子探测效率。信号处理电路对雪崩脉冲信号进行滤波和整形，降低暗计数(指在没有光子入射时由噪声载流子产生的雪崩计数几率)的影响。最后，信号在经过计数后通过读出电路输出结果，以用于距离和反射率的计算。

步骤1303，使用信号读出电路读出上述电信号，并记录读出上述电信号的第二时间。

在本实施例中，激光雷达可以使用信号读出电路读出上述电信号。另外，激光雷达可以记录读出上述电信号的第二时间。

步骤1304，基于上述第一时间和上述第二时间，确定激光雷达与探测对象之间的距离。

在本实施例中，激光雷达可以基于激光器发出探测信号的第一时间和读出回波信号对应的电信号的第二时间，确定与探测对象之间的距离。

作为示例，第一时间为t1，第二时间为t2，激光雷达可以将t2和t1之差与激光的传播速度之积除以2，作为与探测对象的距离。也即，确定出的距离为(t2-t1)*c/2，其中，c表示激光在空气中的传播速度。

由此，在光电探测器接收到回波信号后，通过前端电路所包括的淬灭模块淬灭该光电探测器，通过前端电路所包括的主动恢复模块将该光电探测器恢复至可探测回波信号状态，可以实现光电探测器快速地恢复至可探测回波信号状态。进一步，可以提升激光雷达连续测距的效率。

以上描述仅为本公开的一些较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本公开的实施例中所涉及的公开范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离上述公开构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本公开中所公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

此外，虽然采用特定次序描绘了各操作，但是这不应当理解为要求这些操作以所示出的特定次序或以顺序次序执行来执行。在一定环境下，多任务和并行处理可能是有利的。同样地，虽然在上面论述中包含了若干具体实现细节，但是这些不应当被解释为对本公开的范围的限制。在单独的实施例的上下文中描述的某些特征还可以组合地实现在单个实施例中。相反地，在单个实施例的上下文中描述的各种特征也可以单独地或以任何合适的子组合的方式实现在多个实施例中。

尽管已经采用特定于结构特征和/或方法逻辑动作的语言描述了本主题，但是应当理解所附权利要求书中所限定的主题未必局限于上面描述的特定特征或动作。相反，上面所描述的特定特征和动作仅仅是实现权利要求书的示例形式。

Claims (19)

1.一种光电探测器的前端电路，其特征在于，包括淬灭模块及主动恢复模块，其中：

所述淬灭模块，用于在所述光电探测器接收到光子信号发生雪崩击穿后，淬灭所述光电探测器；

所述主动恢复模块，输入端与输出端均耦接于所述光电探测器的输出端，所述输出端相对于所述输入端有预设的时间延迟，用于在所述淬灭模块淬灭所述光电探测器后，恢复所述光电探测器至可再次探测光子的工作状态；

所述主动恢复模块包括振荡单元，所述振荡单元适于在探测信号和反馈信号共同的作用下，产生脉冲振荡信号至所述主动恢复模块的输出端，其中，所述探测信号为来自所述光电探测器在探测到光子后输出的信号，所述反馈信号为所述振荡单元在输入了所述光电探测器探测到上次的光子输出的信号后，由输出端输出的信号。

2.根据权利要求1所述的光电探测器的前端电路，其特征在于，

所述淬灭模块，一端耦接于电压供应端，另一端耦接于光电探测器的输出端；

所述光电探测器的阳极与低电位连接；所述光电探测器的阴极作为输出端，与淬灭模块的所述另一端耦接；

所述振荡单元包括与非门和延时单元；

所述与非门的第一输入端作为所述振荡单元的输入端，与所述主动恢复模块的输入端耦接；所述与非门的第二输入端与所述振荡单元的输出端连接，用以输入所述振荡单元上次的输出信号；

所述与非门的输出端与所述延时单元的输入端耦接；所述延时单元的输出端作为所述振荡单元的输出端。

3.根据权利要求2所述的光电探测器的前端电路，其特征在于，

所述振荡单元还包括奇数个第一反相器，所述与非门的输出端与所述第一反相器的输入端连接，所述第一反相器的输出端与所述延时单元的输入端耦接；

所述主动恢复模块还包括反相单元，所述振荡单元的输入端与所述反相单元的输出端连接，所述反相单元的输入端与所述主动恢复模块的输入端耦接；其中，反相单元包括第一PMOS管和第一NMOS管。

4.根据权利要求3所述的光电探测器的前端电路，其特征在于，所述主动恢复模块还包括第一初始电位设置单元，所述第一初始电位设置单元包括第一电容和第一开关单元；

其中，所述第一初始电位设置单元的输入端与所述主动恢复模块的输入端连接，

所述第一电容的一个电极与所述第一初始电位设置单元的输入端连接；

所述第一电容的另一个电极与所述第一初始电位设置单元的输出端连接，所述第一电容的另一个电极与第一开关单元的输出端连接；

所述第一初始电位设置单元的输出端与反相单元的输入端连接。

5.根据权利要求2所述的发光探测器的前端电路，其特征在于，所述主动恢复模块还包括第二开关单元，所述第二开关单元包括控制信号输入端、高电平信号输入端和信号输出端；

控制信号输入端与振荡单元的输出端耦接；高电平信号输入端连接高电平信号供应端；信号输出端与所述主动恢复模块的输出端连接。

6.根据权利要求5所述的发光探测器的前端电路，其特征在于，

所述主动恢复模块还包括第二初始电位设置单元，所述第二初始电位设置单元包括第二电容和第三开关单元；

其中，所述第二初始电位设置单元的输入端与所述振荡单元的输出端耦接，

所述第二电容的一个电极与所述第二初始电位设置单元的输入端连接；

所述第二电容的另一个电极与所述第二初始电位设置单元的输出端连接，所述第二电容的另一个电极与第三开关单元的输出端连接。

7.根据权利要求6所述的发光探测器的前端电路，其特征在于，

所述主动恢复模块还包括第二反相器和第三反相器，所述第二反相器的输入端与所述振荡单元的输出端连接，所述第二反相器的输出端与所述第三反相器的输入端连接，所述第三反相器的输出端与所述第二初始电位设置单元输入端连接。

8.根据权利要求5所述的发光探测器的前端电路，其特征在于，

所述主动恢复模块还包括第二反相器和第三反相器，所述第二反相器的输入端与所述振荡单元的输出端连接，所述第二反相器的输出端与所述第三反相器的输入端连接，所述第三反相器的输出端与所述第二开关单元的控制信号输入端连接。

9.根据权利要求1所述的光电探测器的前端电路，其特征在于，

所述淬灭模块，一端耦接于电压供应端，另一端耦接于光电探测器的输出端；

所述光电探测器的阴极与高电位连接；所述光电探测器的阳极作为输出端，与淬灭模块的所述另一端耦接；

所述振荡单元包括或非门和延时单元；

所述或非门的第一输入端作为所述振荡单元的输入端，与所述主动恢复模块的输入端耦接；所述或非门的第二输入端与所述振荡单元的输出端连接，用以输入所述振荡单元上次的输出信号；

所述或非门的输出端与延时单元的输入端连接，延时单元的输出端作为所述振荡单元的输出端。

10.根据权利要求9所述的光电探测器的前端电路，其特征在于，

所述振荡单元还包括奇数个第一反相器，所述延时单元的输出端与所述第一反相器的输入端连接，所述第一反相器的输出端作为所述振荡单元的输出端；

所述主动恢复模块还包括第四开关单元，所述第四开关单元包括控制信号输入端、低电平信号输入端和信号输出端；

所述控制信号输入端与振荡单元的输出端耦接；所述低电平信号输入端连接低电平信号供应端；所述信号输出端与所述主动恢复模块的输出端连接。

11.根据权利要求10所述的光电探测器的前端电路，其特征在于，

所述主动恢复模块还包括反相单元，所述振荡单元的输入端与所述反相单元的输出端连接，所述反相单元的输入端与所述主动恢复模块的输入端耦接；其中，反相单元包括第一PMOS管和第一NMOS管。

12.根据权利要求11所述的光电探测器的前端电路，其特征在于，

所述主动恢复模块还包括第二反相器和第三反相器，所述第二反相器的输入端与所述振荡单元的输出端连接，所述第二反相器的输出端与所述第三反相器的输入端连接，所述第三反相器的输出端与所述第四开关单元的控制信号输入端连接。

13.根据权利要求2-7之一所述的发光探测器的前端电路，其特征在于，

所述振荡单元还包括第二反相器和第三反相器，其中

所述第二反相器的输入端与所述第一反相器的输出端连接，所述第二反相器的输出端与所述第三反相器的输入端连接，所述第三反相器的输出端与所述延时单元的输入端连接。

14.根据权利要求2-7之一所述的发光探测器的前端电路，其特征在于，

所述振荡单元还包括第二反相器和第三反相器，其中

所述第二反相器的输入端与所述延时单元的输出端连接；所述第二反相器的输出端与所述第三反相器的输入端连接，所述第三反相器的输出端与所述与非门的第二输入端连接，作为所述振荡单元的输出端。

15.根据权利要求9-11之一所述的发光探测器的前端电路，其特征在于，

所述振荡单元还包括第二反相器和第三反相器，其中

所述第二反相器的输入端与所述或非门的输出端连接，所述第三反相器的输出端与延时单元的输入端连接；

所述第三反相器的输入端与第一反相器的输出端连接，所述第三反相器的输出端与所述或非门的第二输入端连接，作为所述振荡单元的输出端。

16.根据权利要求2-8之一或9-12之一所述的发光探测器的前端电路，其特征在于，所述延时单元，用以提供时延，包括：第四反相器、延时电容和延时电阻，时延的大小与延时电容和延时电阻的乘积相关；

所述第四反相器，用以对输入端输入的信号进行反相，所述第四反相器的输入端与所述延时单元的输入端连接，所述第四反相器的输出端和所述延时电容的第一电极连接于所述延时单元的输出端，所述延时电容的第二电极连接低电压；

所述延时电阻的一端连接供电端，另一端和所述第四反相器耦接。

17.一种光电探测器阵列，其特征在于，包括二维的光电探测器阵列，所述二维的光电探测器阵列包括预定数量个光电探测器模组，其中：

每个探测器模组包括光电探测器；

对于每一个光电探测器，与如权利要求1-16之一所述的光电探测器的前端电路连接；

在该光电探测器被选通后，该光电探测器工作在可探测回波信号状态，当光电探测器接收到回波信号，输出与所述回波信号对应的电信号，由淬灭模块淬灭该光电探测器，以及，由主动恢复模块恢复至可探测回波信号状态，以探测下一次的回波信号。

18.一种激光雷达，其特征在于，包括激光器阵列、如权利要求17所述的光电探测器阵列、与所述光电探测器阵列中的各光电探测器对应的前端电路以及信号读出电路，其中：

所述激光器阵列中的每一个激光器，用于在该激光器被驱动时发射对探测对象进行探测的探测信号；

所述光电探测器阵列，包括二维的光电探测器阵列，所述二维的光电探测器阵列包括预定数量个光电探测器模组，其中：

每个探测器模组包括光电探测器；

对于每一个光电探测器，在该光电探测器被选通后，接收所述探测信号遇到探测对象后返回的回波信号，其中，该光电探测器前端电路的主动恢复模块在振荡单元输出振荡信号时，使该光电探测器恢复至可探测回波信号状态；当该光电探测器接收到回波信号，向所述信号读出电路输出与所述回波信号对应的电信号，以用于计算探测对象的距离；由淬灭模块淬灭该光电探测器，以及，由主动恢复电路恢复至可探测回波信号状态，以探测下一次的回波信号。

19.一种应用于权利要求18所述激光雷达的测距方法，其特征在于，包括：

使用控制电路输出第一驱动信号，驱动激光雷达的激光器阵列中的激光器发射探测信号，并记录发出所述探测信号的第一时间，所述探测信号遇到空间中的探测对象时会产生回波信号；

使用所述控制电路输出第二驱动信号，驱动光电探测器阵列中与所述激光器匹配的光电探测器，其中，该光电探测器在其前端电路的作用下，工作在可探测回波信号状态；在可探测回波信号状态下，当该光电探测器接收到回波信号，向所述信号读出电路输出与所述回波信号对应的电信号；

使用所述信号读出电路读出所述电信号，并记录读出所述电信号的第二时间；

基于所述第一时间和所述第二时间，确定所述激光雷达与所述探测对象之间的距离。

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