用于阵列横向效应位置感测检测器的系统和方法

摘要

本公开涉及用于阵列横向效应位置感测检测器的系统和方法。系统和方法包括阵列位置感测检测器。该阵列位置感测检测器包括横向效应位置感测检测器元件和求和放大器。该横向效应位置感测检测器元件产生通过开关与求和放大器相耦接的输出。

说明书

技术领域

本系统和方法涉及阵列横向效应位置感测检测器(arraylateraleffectpositionsensingdetector)。

背景技术

到达角(angleofarrival)(AOA)传感器通常包括收集入射光的光圈(aperture)，诸如来自使光从物体向后散射的激光指示器或激光照明器的光。光圈将所照亮的点投影到4象限检测器上。所照亮的点的尺寸略微大于检测器的一个象限的尺寸，使得至少两个象限被照亮。各个象限检测器产生输出电流。然后，处理四个输出电流的值以确定所照亮的点的中心或几何中心位置，并且因此确定入射光相对于光圈和检测器的公共轴的到达角。

发明内容

根据一个方面提供了系统和方法，能够用于定位照亮区域的光点(spotoflight)的位置。该区域可以被分为多个更小区域并且通过多个更小区域的横向效应位置感测检测器进行感测。能够利用与该横向效应位置感测检测器相连接的一组开关从该横向效应位置感测检测器选择输出。

另一个方面包括用于阵列位置感测检测器的系统和方法。该阵列位置感测检测器包括横向效应位置感测检测器元件和求和放大器(summingamplifier)。该横向效应位置感测检测器元件产生通过开关与该求和放大器相耦接的输出。许多其他实施方式是可行的，并且实施方式不应当受该发明内容部分的限制。

当审视附图和详细说明时，其他系统、方法、特征和优点将是显而易见的或将变得显而易见。预期的是所有这类额外的系统、方法、特征和优点被包含在此说明书中并且由所附权利要求进行保护。

附图说明

结合以下详细说明参考附图，在附图中，相同数字在不同的图中能够指代相同的元件。

图1是示例性双轴横向效应位置感测检测器(LEPSD)的框图。

图2是包括用于LEPSD的前置放大器和位置确定装置(positiondetermination)的示例性电子电路的电路图。

图3是LEPSD元件的示例性阵列的电路图，基于逐帧动画(frame-by-frame)来设置该LEPSD元件的输出。

图4是包括具有来自连接到不同的模数转换器的不同LEPSD元件的输出的LEPSD阵列的电路图。

图5是示例性LEPSD阵列的电路图，针对示例性LEPSD阵列，通过电流求和放大器组合针对各个LEPSD元件的定位电流。

图6是具有包括来自多个阵列元件的开关输出的信号组合模块的示例性阵列LEPSD(ALEPSD)的电路图。

图7是将来自多个LESPD阵列元件的输出进行组合的示例性电压求和电路的电路图。

图8示出了确定LEPSD如何识别偏移值的若干示例性实例。

图9示出了如何通过LEPSD信道的位置确定电路(PDC)产生与照亮点的位置电压有关的偏移电压的实例。

图10是用于确定偏移脉冲的示例性电路的电路图。

图11是具有被设置为偏移电压的偏移量的示例性LESPD元件的电路图。

图12是用于确定偏移脉冲的示例性电路的电路图。

图13示出了其中点跨若干相邻的LEPSD元件的若干示例性情况。

图14是包括电压求和放大器的示例性电路图，该电压求和放大器具有根据针对与该放大器相关联的LEPSD信道的控制信号值而调整的可变增益控制。

图15示出了其中不同相邻的子组具有一些重叠的LEPSD元件的实例。

图16是用于级联求和放大器的多个级的示例性电路的电路图。

具体实施方式

系统和方法提供了用于阵列横向效应位置感测检测器(ALEPSD)的电子信号组合模块。系统和方法能够使多个较小范围的横向效应位置感测检测器(LEPSD)元件的阵列提供大范围的LEPSD的位置确定能力，并且通过到达角传感器实现的广角视野能够包括大的检测器范围。系统和方法还能够提供较小范围的LEPSD元件的高速和大频率带宽响应。系统和方法包括电子电路，该电子电路将来自阵列的多个LEPSD元件的定位输出波形与利用针对两个正交轴(orthogonalaxes)中的每一个而给定的输出相组合，以产生两个新的输出波形，两个新的输出波形表示还是沿着两个正交轴中的每一个的照亮大范围阵列的一部分的一个或多个光点的位置。来自被入射光照亮的那些LEPSD元件的点位置信号通过一组开关而被耦合至组合器电路或模块。存在用于阵列的各个LEPSD元件的开关组。

图1是示例性双轴横向效应位置感测检测器(LEPSD)100的框图。LEPSD100能够感测到小聚焦或近聚焦的光点的位置。能够利用LEPSD通过光检测范围的大小来限制光点的最大可允许偏移，并且因此限制通过到达角传感器所检测到的最大角度偏差。LEPSD100能够沿着x轴和y轴确定入射光点的位置，x轴和y轴的原点位于那个设备的光检测区域的中心。在一个实例中，LEPSD100具有位于正方形设备的四条边上的四个电极。一组的两个电极位于设备的顶部附近，并且另一组的两个电极位于设备的底部附近。彼此垂直地布置那两个组。一组电极被用于确定光点的x位置并且另一组被用于确定光点的y位置。

双轴LEPSD100具有位于两个横向电阻层(laterallyresistivelayer)之间的光吸收和光电流生成层。入射光点相对于一组的两个电极的相对位置将确定从那两个电极输出的两个电流的相对量。基本上通过电阻分压器来传导光电流，电阻分压器的电阻值取决于所照亮的点相对于一组的两个电极的位置。如果所照亮的点位于设备中心，则从电极输出的两个电流是相等的。那两个电流相减的结果是零。如果所照亮的点位于非常接近于一个电极的位置，则从那个电极输出的电流比从相对的电极输出的电流大得多。

例如，考虑到沿着y轴放置的两个电极，如果光点靠近位于正的y值处的电极(即，电极Y2)，则电流I_Y2将比电流I_Y1大很多。差值(I_Y2-I_Y1)将是正的。为了使y位置确定对光的实际强度并且对总光电流I_ρ不敏感，将差值电流除以两个电流的和(例如，(I_Y2–I_Y1)/(I_Y2+I_Y1))。类似地，通过来自X1电极和X2电极的两个输出电流给出x位置确定。从模拟运算(I_X2-I_X1)/(I_X2+I_X1)确定x位置。利用硅检测器材料制备的双轴LEPSD100以及它们的信号处理电路可从各种商业供应商处获得，诸如Thorlabs，OSIOptoelectronics,PacificSiliconSensor公司和On-TrakPhotonics公司。

图2是包括用于LEPSD100的前置放大器和位置确定装置的示例性电子电路200的电路图。电路200包括与电子跨阻抗(transimpedance)前置放大器电路210相连接的LEPSD100、模拟差分电路220、求和电路230以及除法器电路240，例如，由OSI光电子公司所制造的。这些模拟差分电路、求和电路和除法器电路包括LEPSD100的位置确定电路(PDC)。虽然单个LEPSD100能够位于照亮那个LEPSD范围的一部分的光点处并且因此确定入射光的到达角，并且能够通过单个LEPSD100的相对小的范围来限制对于那个到达角传感器的高分辨率的整体视野。扩大LEPSD100的大小会导致其电容的增加，并且因此降低了其频率响应且增加了其噪声。

图3是LEPSD元件示例性阵列的电路图300，基于逐帧动画来设置LEPSD元件的输出。增加整体的光检测范围的一种方法是使用LEPSD元件的阵列。对于二维阵列，各个LEPSD100是四边形设备，该四边形设备具有一个横向导电层；以及与吸收层位于相同侧并且被连接到该横向导电层的四个触点。与针对成像阵列(imagerarray)的输出类似，来自多个LEPSD元件的模拟输出被设置在共享组的输出线上，但却是以时分复用的方式。基于时间采样的逐帧动画设置对于多个阵列元件的时分复用输出，而不是设置对于LEPSD元件的连续时间输出信号。因此，虽然各个LEPSD元件的响应带宽和其前置放大器电路210可以很大，但这个先前阵列的连续、实时输出速度能够被限制为它的LEPSD输出电流的逐帧动画采样。因此，因为逐帧动画复用读出器具有近似100kHz的最大速度，故这个阵列能够提供仅与入射光相当宽度的脉冲的时间形状有关的信息。在图3的方法中，来自不同LEPSD信道的输出在供应给模数转换器之前被采样并且被保持，然后被时分复用而不是求和。

图4是包括具有来自连接到不同模数转换器(ADC)410的不同LEPSD元件的输出的LEPSD阵列的电路图400。对于双面(duo-lateral)PSD、或双轴LEPSD元件的这个阵列，来自各个不同的LEPSD元件的所照亮的点位置信号连接至不同的ADC410。然后，与一起处理(420)来自ADC410的数字信号。这个LEPSD阵列可能具有的局限性在于：为了实现适用于检测并且辨别短脉冲或紧密分隔的脉冲，各个ADC410的采样速率必须足够高。此外，为了使阵列具有通过在阵列中具有许多元件所实现的大的FOV，因为各个独立的LEPSD元件具有其自身的ADC410，故会需要许多单独的ADC电路以及与那些多个ADC的功率消耗和相关联的成本。

图5是示例性LEPSD阵列560的电路图，对于示例性LEPSD阵列560，通过电流求和放大器对各个LEPSD元件562(例如，本文中描述的LEPSD100)的定位电流(position-locationcurrent)进行组合。在共同受让人于2013年12月21日提交的题为“OPTICALANGLEOFARRIVALSENSORSANDMETHODSFORDETERMININGANANGLEOFARRIVALOFINCIDENTLIGHT.”的美国专利申请序列号第14/138,037号中可以找到背景实例。在位置确定接口电路540中，利用连接到不同的跨阻抗放大器(TIA)电路542的四个触点594和596将阵列560的LEPSD元件562连接至四个TIA电路542。各个TIA电路542的输出被耦接至对噪声进行带宽限制(band-limit)的滤波器544。利用与各个阵列元件562相关联的信号信道，一种构造将来自多个信号信道的输出进行组合。各个信号信道具有两个输出。一个输出为与所照亮的点相关联的LEPSD元件562提供其沿着x轴的位移，并且另一个输出提供那个所照亮的点沿着y轴的位移。可以使用如本文中所描述的差分放大器和求和放大器来生成输出。来自阵列560的各个LEPSD信道和对应的接口电子装置的两个输出信号耦合至一对电路546，该一对电路将预定偏移电流(offsetcurrent)注入各个输出信号，该两个输出信号表示所照亮的点距离那个LEPSD元件562中心的X位移和Y位移。该偏移电流表示对于总阵列560中那个信道的LEPSD元件562的相对位置。

针对各个LEPSD元件562的位置确定接口电路540还具有阈值检测电路(未示出)，该阈值检测电路确定在元件562中生成的总的光电流是否超过阈值(例如，预定值)。该阈值检测电路能够用于消除由于对应的TIA电路542或LEPSD元件562的噪声所引起的输入脉冲的错误检测。通过电子信号组合电路550将来自多个位置确定接口电路540的输出电流或电压相加在一起，该多个位置确定接口电路具有用于阵列560的各个LEPSD元件562的一个电路，该电子信号组合电路550包括一对电子求和放大器552，其中，求和放大器552a之一与X位移相关联并且另一个求和放大器552b与Y位移相关联。

因此，阵列560的各个LEPSD元件562具有四个电输出，四个电输出耦接至产生一组的两个电流的位置确定电路，一组的两个电流的值表示照亮阵列的那个LEPSD元件的光点沿着两个正交轴的位置并且那个元件的中心位置被表示为针对两个轴的零值。对应的电子电路546注入额外量的电流(例如，偏移电流)，其表示阵列中那个元件的具体位置。当足够高的强度的光照亮那个LEPSD元件时，供应用于给定LEPSD元件位置的偏移电流。无论存在或是不存在针对那个LEPSD元件的照亮的点的位置信号，来自多个LEPSD元件的位置确定电路的输出能够保持连接在相同的电流求和放大器552a的输入处。通过组合来自多个LEPSD元件的偏移电流和点位置输出来生成组合波形，能够在阵列的点位置信道或多个LEPSD元件之中共享一个ADC。在电流求和放大器的输入处将来自多个组合的信道的输出噪声功率相加在一起。不考虑信道是否具有任何的点位置信号电流，因为所有信道被连接到电流求和放大器，所以能够产生高噪声。

图6是具有信号组合模块的示例性阵列LEPSD(ALEPSD)600的电路图，信号组合模块包括来自多个阵列元件的开关输出。ALEPSD600包括多个LEPSD元件100₁-100_N的阵列605、与各个LEPSD100元件相关联并且耦接至各个LEPSD100元件的一组前置放大器和位置确定电路610以及用于多个阵列元件的子组的信号组合模块620。信号组合模块产生输出波形630，该输出波形指示入射光的脉冲或闪动(flash)的发生时间和投影到ALEPSD600上的入射光点的空间位置。例如，来自一个脉冲激光源的光从两个不同的物体反射到光学传感器的光圈，并且一个物体具有加宽的反射脉冲。此外，针对这个示例性情况，来自第二脉冲激光源的光仍旧从另一个物体反射到光学传感器的光圈，第二脉冲激光源具有不同的脉冲接收速度。因此，针对通过光学传感器所收集的与脉冲662(脉冲A)、脉冲664(脉冲B)和脉冲666(脉冲C)相对应的多个脉冲光，存在三个不同的入射角。因为光学传感器具有足够快速的(并且大带宽的)响应，故(如通过示出了位移波形的x位移和y位移的波形667和波形668所示出的)光学传感器的模拟输出能够表示脉冲宽度并且还能够表示当两个脉冲在时间上重叠时的情况。波形667和波形668是连续的波形(起因于投影到在图6的阵列605中的LEPSD元件100₁-100_N上的多个脉冲光的检测)，而不是基于逐帧动画所设置的输出。例如，可以使用信号波形667和信号波形668的振幅来确定光点在图6的阵列605中的LEPSD元件100₁-100_N上的位置。

在图6中，阵列605的各个LEPSD元件具有四个输出触点，并且那些触点被连接到四个TIA电路612。各个TIA电路612的输出能够被耦接至对噪声进行带宽限制的滤波器，例如，如在共同受让人的14/138,037号专利申请中所描述的。四个TIA电路612的输出被连接至位置确定电路(PDC)614，该位置确定电路执行模拟减法运算、加法运算和除法运算以计算入射光点的位置相对于LEPSD元件中心的位移。两个模拟输出信号与各个LEPSD元件相关联并且通过PDC614中的除法电路进行设置。可以被视为针对PSD阵列而定义的两个正交轴的点位置信号的两个输出信号与阵列的相同LEPSD信道相关联。针对与其相关联的LEPSD，一个输出信号指示点位置沿着x轴的位移。另一个输出信号指示那个点位置沿着y轴的位移。两个输出信号、所照亮的点位置信号这些被供应给信号组合模块(SCM)620。除了这些点位置信号之外，LEPSD信道还为SCM620提供在那个信道的PDC中的加法电路的输出。因此，SCM620可以提供实时输出波形630，以给定出现光的实时指示和光的位置，这不能设置逐帧读出器。

该SCM620与阵列的多个LEPSD信道相耦接。针对各个LEPSD信道，SCM620将PDC614加法电路的输出连接至比较器622，当PDC614加法电路的输出超过阈值设定点以及以其它方式超过逻辑0值时，该比较器622产生输出逻辑1值。这个数字控制信号被用于控制一对开关624，针对那个LEPSD信道的两个点位置信号被连接至一对开关624。仅当控制信号具有值1时，表示照亮相关联LEPSD元件的光的脉冲，开关624闭合并且传递两个点位置信号。比较器622被用作阈值检测电路，该阈值检测电路确定在LEPSD元件中生成的总的光电流是否超过某个阈值，例如，对于0伏特至3伏特电路的5伏特。SCM620能够被用于消除由于LEPSD或其TIA电路612的噪声所引起的输入光脉冲的错误检测。SCM620还能够用于补偿缓慢变化的背景光，使得仅考虑耦接到LEPSD上的光的短脉冲或闪动。虽然在图6中示出了用于各个LEPSD信道的一对比较器622，但是针对各个信道仅具有一个比较器622也是足够的，该比较器控制那个信道的两个开关624。

因此，对于各个LEPSD元件，其具有被布置成两组的四个电输出电流(能够使用其他数量的输出电流)，并且各个组包括从定位在LEPSD元件的相对端的电极输出的一对输出电流。这两个输出电流通过TIA放大器612被转换为电压信号。在用于那个LEPSD元件的PDC614中，在求和放大器中组合来自两个TIA放大器612对的输出，以提供净求和信号(netsummedsignal)，该净求和信号与照亮LEPSD元件的光点强度相对应。该净求和信号用于控制与那个LEPSD元件相关联的开关624，使得仅当净求和信号大于阈值设定点时，开关624将PDC614输出连接至组合器电路或模块。在一些实施方式中，例如在图8中所论述的，该净求和信号还控制偏移值是否被加入PDC输出值并且何时将偏移值与PDC输出值相加。

阵列LEPSD(ALEPSD)具有针对作为大的光检测和光点位置确定的整体区域，以能够使包含那个阵列检测器的到达角传感器具有大角度视野(FOV)。因为ALEPSD包括多个LEPSD元件，该多个LEPSD元件中的每一个具有相对小的范围，故相同的到达角传感器能够具有快速响应和较低的噪声。快速、宽频率带宽响应使传感器能够区分入射光脉冲的时间宽度并且在时间紧密分隔的两个脉冲之间进行区分。低噪声响应使传感器能够感测到入射光的较弱脉冲。SCM620产生一对输出，该一对输出表示照亮LEPSD阵列的较大的整体范围或那个阵列的子组的光点(多个光点)(沿着两个正交轴)的位置。因此，虽然LEPSD元件具有小的范围并且其PDC614具有低噪声，但是SCM620使ALEPSD能够具有大得多的范围并且依然具有与单个LEPSD元件相关联的快速响应和低噪声。

SCM620能够具有比用于组合来自阵列的多个LEPSD元件的信号的未切换、电流求和的方法更低的噪声。这允许更多的阵列元件组合在一起以实现用于位置感测的更大的有效范围。同样，因为更多的阵列元件的子组能够具有使它们的输出在耦接至相同模数转换器之前进行组合，所以针对大的FOV传感器需要更少的模数转换器。

利用阵列LEPSD可实现的大的FOV使到达角传感器能够被安装在车辆中的主体固定的构造中，而不需要安装在笨重的机械万向架(gimbal)中，然后，该万向架沿各种期望的方向指向传感器。这个传感器能够用于引导可操纵的抛射体(projectile)，并且通常定位在那个抛射体的机头或顶部。这个传感器能够具有更小的直径并且在针对捕获激光的光圈的抛射体机头处更高效地使用可利用的范围，确定相对于那个抛射体的位置的激光的入射角。用于到达角传感器的先前的方法通常具有硅4象限检测器(silicon4-quadrantdetector)。每个象限的大小是大的(>>1mm大小)，但这个大的尺寸限制了传感器的响应速度(或频率带宽)并且增加其噪声。可替换地，小范围的4象限检测器具有较小的FOV。传感器能够适应(fit)许多抛射体的尖头部的形状(pointed-noseshape)和其他抛射体的小直径(<4英寸直径)形状。此外，与具有硅检测器的传感器不同，能够利用由直接带隙材料(direct-bandgapmaterial)制成的检测器制作阵列LEPSD传感器，该检测器检测通过未来的激光指示器发射人眼安全波长(>1.4μm)以及通过最新的激光指示器发射1.06μm波长的光。可以通过阵列LEPSD制成小直径和紧凑的尺寸并且SCM620能够使其适用于许多制导军需品(guidedmunition)。

图7是将来自多个LESPD阵列元件的输出进行组合的示例性电压求和电路700的电路图。在一些实施方式中，在LEPSD信道的PDC614中的模拟除法器电路的输出是电压波形。当针对那个LEPSD信道的数字控制信号具有逻辑1值时，那个电压波形连接至SCM620中的求和放大器710。否则，那个LEPSD信道不连接到求和放大器710，并且来自那个信道的噪声未被添加到求和放大器的噪声。如图7中所示，多个LEPSD信道能够连接至或不连接至求和放大器710。在一些实施方式中，用于阵列的所有LEPSD元件的信道被连接到相同的求和放大器710。在其他实施方式中，用于阵列LEPSD元件的子组的信道被连接到相同的求和放大器710，并且在SCM620中可以存在多个求和放大器710。针对所组合的LEPSD元件的每个子组，可以存在与X位移相关联的求和放大器710和与Y位移相关联的另一个求和放大器710。这些求和放大器710还和在一些实施方式中的信号处理模块产生针对LEPSD阵列的子组的一对输出，该一对输出类似于具有包括那个子组的那些LEPSD元件的单个大范围LEPSD的输出。

关于多个LEPSD信道能够耦接至相同的电压求和放大器710的一个限制条件是预期的频率响应带宽。连接到电压求和放大器710的输入的开关624中的每一个具有相关联的电容，并且针对多个开关624的电容并联组合。耦接到求和放大器710的多个输入的阻抗足够小以允许求和放大器710的RC限制频率响应大于传感器所需要的频率响应带宽。此外，在运算法放大器的输入处连接至虚拟地的反馈电阻720足够大以符合求和放大器710的电流驱动能力，而如果足够小则符合那个求和放大器710的电压输出能力。

当入射光是脉冲时，通过SCM620产生的X位移或Y位移输出波形具有脉冲，该脉冲的振幅(其可以是正的或负的)表示通过传感器的光圈收集并且然后通过传感器的透镜聚焦且投影为照亮LEPSD阵列的点的光的脉冲的到达角。对于一些实施方式，如在图6的右侧所示，SCM620的输出是随着时间变化的波形。这个输出波形由所照亮的点位置波形于一组偏移脉冲的组合构成。那些偏移脉冲的振幅表示在特定LEPSD元件阵列中的相对位置，特定LEPSD元件阵列提供点位置波形。

如果存在从不同方向入射到光圈的多个脉冲光，则SCM620的X位移和Y位移输出波形可以包括与入射光的脉冲的那些不同的角方向相对应的脉冲，该脉冲的振幅是不同的。在图6中所描述的波形示出了示例性情况，在示例性情况下，利用具有加宽的反射脉冲的一个物体(B)将来自一个脉冲激光源的光从两个不同的物体(A和B)反射至到达角传感器的光圈上，并且来自第二脉冲激光源(其具有不同的脉冲接收速度)的光仍旧从另一个物体(C)被反射到到达角传感器的光圈。存在针对脉冲光的三个不同的入射角，该光通过到达角传感器收集并且三个不同的光点被投影到ALEPSD上。因为传感器具有足够快速的(和大的带宽)响应，所以SCM620的两个输出波形能够表示脉冲出现的宽度和时间并且还能够表示两个脉冲在时间上重叠时的情况。

图8示出了如何判定确定偏移值的LEPSD的若干示例性实例。对于各个LEPSD元件，来自那个元件的PDC614的输出具有可以在-G_PSD与+G_PSD之间变化的值。在那个定位值中沿着一个轴的总变化是2·G_PSD。对于位于一侧的N个元件的阵列子组，N是奇数，在那个阵列子组的中心处的元件将具有偏移值0。在那个子组左端的元件将具有偏移值-G_PSD(N-1)。从左端起的下一个元件将具有偏移值-G_PSD(N-3)等。在那个子组右端的元件将具有偏移值+G_PSD(N-1)。从右端的下一个元件将具有偏移值+G_PSD(N-3)等等。

图9示出了如何通过LEPSD信道的PDC614产生与照亮点的位置电压有关的偏移电压的实例。点位置电压具有±ΔV的摆幅，紧邻那个子组中心元件右侧的LEPSD元件的中心应当偏移+2ΔV的电压。对于那个LEPSD元件，点位置值处于ΔV与3ΔV之间的范围内。类似地，紧邻那个子组中心元件左侧的LEPSD元件的中心应当偏移-2ΔV的电压置。因此，对于那个LEPSD元件，点位置值处于-3ΔV与-ΔV之间的范围。

通过求和放大器的电压供应局限性限制LEPSD元件100的最大数量，LEPSD元件100能够与这些电压偏移相结合。作为一个实例，来自入射光点的光电流和LEPSD元件的噪声具有多个等级，该多个等级使针对光点的七个特有位置的确定落在LEPSD元件的宽度内。对于60mV_pp的输出噪声电压，针对LEPSD元件的点位置信号的噪声限制摆幅是±420mV。因此，电压偏移增量是840mV。针对5×5阵列元件子组的电压求和放大器需要至少±2.1V的供电电压。同样，通过±5V电源驱动的电压求和放大器能够支持多达11×11阵列元件子组。计算假设在任何给定实例时间处仅一个光点照亮子组。

图10是用于确定偏移脉冲的示例性电路1000的电路图。存在用于确定并且设置偏移脉冲的若干方法，偏移脉冲识别特定的LEPSD元件，通过待定位的光点照亮特定LEPSD元件。在一个实施方式中，通过数字编码逻辑电路1010来确定偏移值。数字编码逻辑电路1010将来自阵列子组1020的多个LEPSD信道的数字控制信号接收作为其输入，例如，数字化比较器622输出值。然后，数字编码逻辑电路1010产生一对二进制数，该一对二进制数表示沿着LEPSD信道的两个正交轴的位置，该LEPSD信道的数字控制信号具有逻辑1值。

在图10中，针对LEPSD信道那个子组的电压组合或求和后的输出被耦接至模数转换器(ADC)，并且一个ADC1030用于X位移输出并且另一个ADC1040用于Y位移输出。能够通过电压求和放大器产生电压组合的输出，诸如在图7中所示出的一个电压求和放大器。在图10中，LEPSD信道的各个子组具有用于确定针对通过那个子组的信道所检测到的光脉冲的偏移值的其自身的数字编码逻辑电路和其自身组的两个ADC。然后，点位置处理器1050组合针对每个子组的数字编码逻辑电路1010的输出和ADC输出以产生所期望的数字波形，所期望的数字波形的脉冲振幅表示照亮那个子组LEPSD元件的光点的位置。可以通过不同的光点同时照亮LEPSD元件的不同子组。这个点位置处理器能够提供可以同时照亮ALEPSD的那些多个光点的位置。

图11明确地示出了具有N个元件的阵列605或N个元件的阵列605的子组的两个示例性LEPSD元件100₁和100_N的电路图。各个LEPSD元件(例如，100₁)具有一对LEPSD元件识别偏移发生器1100，该一对LEPSD元件识别偏移发生器1100提供表示在阵列或阵列子组中的那个特定LEPSD元件(例如，100₁)的相对位置的偏移电压(例如，O_Y1、O_X1)。LEPSD元件识别偏移量能够被设置为电压电平O_Y1、O_X1，该电压电平O_Y1、O_X1被加入通过那个LEPSD信道的PDC614所产生并且通过SCM620中的开关624耦接至电压求和放大器1110的点位置定位脉冲。针对LEPSD元件100₁在Y方向上的元件识别偏移量O_Y1的被加入来自PDC614的Y位移输出波形，并且针对那个相同LEPSD元件沿的X方向的元件识别偏移量O_X1被加入来自PDC614的X位移输出波形。放大器级1110将连续的偏移电压O_Y1或O_X1加入从PDC614产生的对应脉冲波形。仅当针对那个LEPSD信道(例如，针对LEPSD元件100₁)的控制信号具有逻辑1值时，通过该开关624耦接在那个波形中的定位脉冲。因为仅当针对那个LEPSD信道的X位移和Y位移输出波形具有脉冲时闭合用于LEPSD信道的开关624，所以从开关624输出的合成波形是具有加入它们的额外电压值(例如，O_Y1、O_X1)的脉冲。能够通过放大器1120组合来自用于不同LEPSD元件100₁,…,100_N的SCM620电路的偏移加入的输出波形。

图12是用于确定在包括M个子组1210的阵列中的偏移脉冲的示例性电路1200的电路图，每个子组包含N个LEPSD信道。用于子组阵列1210的电压求和放大器(例如，图7中的求和电路700)的输出能够被耦接至针对那个子组1210的X位移输出的ADC1220和针对那个子组1210的Y位移输出的ADC1230，例如，针对沿着每个正交轴的位移具有一个波形的两个点位置波形。通过逻辑OR电路1240组合针对在那个子组中的各种LEPSD信道的数字控制信号以产生用于那个子组的净指示标记。当光点入射在那个阵列子组的任意LEPSD元件上时，这个指示标记具有逻辑1值。针对每个子组阵列的ADC输出和指示标记以及数字编码逻辑1260的输出被供应给点位置处理器1250。点位置处理器1250能够确定照亮ALEPSD的多个光点的位置，并且在任意给定的阵列子组中所允许的时间处具有一个点。

如果两个光点照亮相同的阵列子组，则电压求和放大器生成求和后的输出值，求和后的输出值不与任一照亮点的位置相对应。求和后的输出电压能够达到针对放大器的饱和输出值。在一些情况下，期望使阵列子组用作具有阵列子组尺寸的单个的大LEPSD。如果通过两个点同时照亮这类大的LEPSD，则组合输出指明作为在那些两个点之间的半路(halfway)的位置。由于来自达到LEPSD电接触的两个照亮点的光流而发生这种情况。在图13和图14中描述了当多个同时光点照亮阵列子组的不同LEPSD元件时用于实现半路或中间位置的方法。

图13示出了其中光点跨在若干相邻的LEPSD元件1300上的若干示例性情况。在情况1(1310)下，点跨在相同子组的两个相邻LEPSD元件上。SCM620的两个数字控制信号具有逻辑1值。电压求和放大器加入指示点被定位在一个LEPSD元件左边的净定位电压(包括偏移量)和指示点被定位在相邻LEPSD元件右边的净定位电压(再次包括偏移量)。通过使点位置处理器1250对这两个点的照亮点的位置电压进行求和，并且然后将所求和后的电压除以二，如所期望的，来自SCM620的输出信号表示存在位于在那两个LEPSD元件之间的接合处的点。

在情况2(1320)下，点跨在子组的四个相邻LEPSD元件上。在这种情况下，SCM620的四个数字控制信号具有逻辑1值。同样，四个LEPSD信道产生电压输出(包括偏移量)，通过它们的开关将该电压输出连接到电压求和放大器。在电压求和放大器处将那些电压输出的总和除以四。因此，再次如所期望的，来自SCM620的输出信号表示存在位于那四个LEPSD元件之间的接合处的点。

对于情况1(1310)和情况2(1320)这两者，在相同阵列子组内完整地定位点。然而，针对情况3(1330)，点跨在作为不同阵列子组的一部分的两个LEPSD元件上。在这种情况下，那两个LEPSD信道耦接至不同的求和放大器。因此，对于这种情况，针对整个阵列的点位置处理器变得复杂并且将那个单个点解释为两个相邻的点。在大部分的应用中，诸如当ALEPSD被用于驾驶或指导车辆或接收器时，这种误解是无害的。

图14是包括电压求和放大器的示例性电路图1400，该电压求和放大器具有根据针对与那个放大器相关联的LEPSD信道的控制信号值而调整的可变增益控制1410。在一些实施方式中，SCM620的求和放大器1120能够具有可变增益。通过针对与求和放大器1120相关联的LEPSD信道100₁,…100_N(例如，阵列子组)的各种数字控制信号100₁,…100_N的值来控制求和放大器1120的增益。如果仅这些数字控制信号之一具有逻辑1值，则求和放大器1120具有通过其反馈电阻值来确定其最大增益。如果这些数字控制信号中的两个具有逻辑1值，则增益被降低为其最大值的二分之一。如果这些数字控制信号中的三个具有逻辑1值，则增益被降低为其最大值的三分之一。并且如果这些数字控制信号中的四个具有逻辑1值，则增益被降低为其最大值的四分之一。如果存在照亮那些LEPSD元件的多个特有光点或如果单个光点重叠若干相邻LEPSD元件，则多个LEPSD信道能够表示它们的LEPSD元件具有所产生的光流。

图15示出了其中不同的相邻子组具有一些重叠的LEPSD元件1510的实例。不考虑子组之中的阵列元件是否分隔，跨两个相邻LEPSD元件的照亮点可以被解释为单个点。以这类重叠布置，一个子组的结束行(或列)和相邻子组的结束行(或列)包括LEPSD元件的相同行(或列)。这类布置可以将给定的LEPSD信道耦接至一个以上的求和放大器。

图16是用于级联求和放大器的多个级的示例性电路1600的电路图。第一求和级1620将一个LEPSD信道的点位置信号与针对那个信道的偏移信号脉冲进行组合，通过切换DC偏移电平形成偏移信号脉冲。第二求和级1640包括放大器1120以将适当的偏移与阵列子组的多个信道的点位置波形进行结合。第三求和级1660结合先前结合的多个子组的输出。根据数字控制信号(例如，D₀₀,…,D_0N)到通过开关624切换的各种求和级的输入还能够被无源衰减并且具有通过噪声带宽降低滤波器1650降低的它们的噪声。多个级、级联的布置能够用于解决响应带宽、噪声累积和ALEPSD的电压摆幅限制条件。

此外，本公开内容包括根据下列项的实施方式：

项1：一种系统，包括：阵列位置感测检测器，该阵列位置感测检测器包括横向效应位置感测检测器元件和求和放大器；并且其中，该横向效应位置感测检测器元件产生通过开关与求和放大器相耦接的输出。

项2：根据项1的系统，其中，所述横向效应位置感测检测器元件与电子电路相耦接，所述电子电路被配置为确定照亮所述横向效应位置感测检测器元件的光点的位置。

项3：根据项1的系统，其中，所述横向效应位置感测检测器元件与电压偏移发生器相耦接，所述电压偏移发生器被配置为产生识别所述横向效应位置感测检测器元件的偏移电压。

项4：根据项3的系统，其中，所述偏移电压表示所述横向效应位置感测检测器元件在多个横向效应位置感测检测器元件的阵列内的相对位置。

项5：根据项1的系统，其中，所述横向效应位置感测检测器元件与阈值检测电路相耦接，所述阈值检测电路被配置为确定在所述横向效应位置感测检测器元件中生成的光电流是否超过阈值设定值。

项6：根据项5的系统，其中，用于所述横向效应位置感测检测器元件的所述阈值检测电路的输出与用于所述横向效应位置感测检测器元件的所述开关相耦接并且控制用于所述横向效应位置感测检测器元件的所述开关的状态。

项7：根据项5的系统，其中，的两个阈值检测电路的输出被耦接至电路，所述电路确定表示两个横向效应位置感测检测器元件中至少一个的相对位置的偏移值，一个阈值检测电路用于两个横向效应位置感测检测器元件中的每一个。

项8：根据项7的系统，进一步包括逻辑OR元件，与两个阈值检测电路的输出相耦接的逻辑OR元件被配置为控制耦接至所述求和放大器的开关的状态。

项9：根据项7的系统，其中，所述偏移值被耦合至如通过阈值检测电路的输出进行控制的求和放大器。

项10：根据项5的系统，其中，所述求和放大器包括通过阈值检测电路的输出控制的增益。

项11：根据项10的系统，其中，所述求和放大器产生耦接至模数转换器的输出。

项12：根据项10的系统，其中，所述求和放大器的输出被耦接至噪声带宽降低滤波器。

项13：一种方法，包括：定位照亮区域的光点的位置，所述区域被划分为多个更小区域；通过横向效应位置感测检测器感测所述多个更小区域；利用与所述横向效应位置感测检测器相连接的一组开关选择来自所述横向效应位置感测检测器的输出；以及组合所选择的输出。

项14：根据项13的方法，进一步包括将所述光点在所述区域上照明的光电流与阈值进行比较以产生控制信号，所述控制信号选择所述一组开关中的开关的状态。

项15：根据项14的方法，进一步包括使利用所述控制信号确定偏移值，所述偏移值表示通过所述光点照亮的至少一个所述横向效应位置感测检测器的相对位置。

项16：根据项14的方法，进一步包括利用所述控制信号建立放大器的增益。

项17：根据项16的方法，其中，放大器包括电压求和放大器，并且其中，组合所选择的输出包括将所选择的输出与电压求和放大器的输入相耦合。

项18：一种方法，包括：通过横向效应位置感测检测器感测照亮区域的光点；并且利用与横横向效应位置感测检测器相连接的开关选择来自横向效应位置感测检测器的输出。

项19：根据项18所述的方法，进一步包括将在区域上通过光点照亮的光电流与阈值进行比较以产生控制信号，所述控制信号选择开关的状态。

项20：根据项19所述的方法，进一步包括利用控制信号切换偏移电压，该偏移电压表示通过光点照亮的横向效应位置感测检测器的相对位置。

以上所描述的系统、方法和逻辑可以以多种不同方式实施在硬件、软件或硬件和软件两者的多种不同组合中。例如，所有或者部分系统可以包括控制器、微处理器、或者专用集成电路(ASIC)中的电路，或者可以利用在单个集成电路上结合或者在多个集成电路之间分布的离散逻辑或部件、或者其他类型的模拟或者数字式电路的组合来实现。所有或部分上述逻辑可以被实现为用于通过处理器、控制器或其他处理设备所执行的指令，并且可以存储在诸如闪存、随机存取存储器(RAM)或只读存储器(ROM)、可擦除的可编程只读存储器(EPROM)的有形或非易失性机器可读或计算机可读介质中，或诸如光盘只读存储器(CDROM)、或磁盘或光盘的其他机器可读介质。因此，诸如计算机程序产品的产品可以包括存储介质以及存储在该介质上的计算机可读指令，当在端点(endpoint)执行计算机可读指令时，计算机系统或者其他设备使设备根据上述说明书中的任何内容执行操作。

该系统的处理能力可以被分布在多个系统部件之中，诸如在多个处理器以及存储器、可选择地包括多个分布式处理系统之中。参数、数据库及其他数据结构可以单独存储并管理，可以结合到单个存储器或者数据库中，可以在逻辑上以及在物理上以许多不同的方式进行组织，并且可以通过许多途径来实现，这包括诸如链接列表、散列表或者隐式存储器机制的数据结构。程序可以是单个程序、单独程序的一部分(例如，子例程)，分布在若干存储器以及处理器中或者以许多不同的方式来实现，诸如在共享库的库中(例如，动态链接库(DLL))。例如，DLL可以存储执行上述任意系统处理的代码。

本领域的技术人员将会想到的是在本文中所阐述的多种变形和其他实施方式具有呈现在上述描述和相关附图中的教导的益处。虽然本文中使用了特定术语，但它们用于一般性和说明性的含义，而并非出于限制的目的。