光电传感采集模组、光电传感测距方法以及测距装置制造方法及图纸

本申请实施例公开了一种光电传感采集模组和应用于光电传感采集模组的光电传感测距方法以及包含光电传感采集模组的测距装置，光电传感采集模组包括光电接收模块以及信号累加模块。光电接收模块用于将接收到的光信号转换为数字形式的脉冲信号。信号累加模块电性连接于光电接收模块，用于将接收到的脉冲信号进行累加后，依据采样信号对累加信号进行采样获得数字累加信号，得到目标物体的第一位置范围，同时可以在第一位置范围基础上利用时间数字转换模块采集到的时间数字信号，得到目标物体的距离信息。

Photoelectric sensor acquisition module, photoelectric sensor ranging method and ranging device

【技术实现步骤摘要】
光电传感采集模组、光电传感测距方法以及测距装置
本申请涉及光电探测
，尤其涉及光电传感采集模组以及测距装置。
技术介绍
随着科技的发展与进步，激光雷达使用飞行时间(Time-of-Flight，ToF)原理可以实现非接触式精确测距，激光光源发射出的光信号经被测物体反射后被光电传感器接收，通过探测光信号的飞行(往返)时间，可以准确计算出被测物体的距离。光电传感器的输出信号主要通过电路结构进行测定。实际应用中，远距离对测距精度要求较低，一般采用模数转换器(Analog-to-DigitalConverter，ADC)方案；近距离对测距精度要求高，更适合时间数字转换器(Time-to-DigitalConverter，TDC)方案。在测距过程中，若光电传感器将接收光信号处理后传输至ADC，ADC可以将接收到的信号转换成与其成正比关系的数字信号，探测一次可以确定目标物体的位置。但是，ADC方案具有技术难度大、工艺要求高、成本高、且测距精度较低、功耗高等不足，从而限制其应用范围。因此，现有技术还有待改进和提高。
技术实现思路
为解决前述问题，本申请的目的在于提供一种精确性较高的光电传感采集模组、光电传感测距方法以及测距装置。本申请采取了以下技术方案：一种光电传感采集模组，其包括：光电接收模块以及信号累加模块。光电接收模块包括多个矩阵排列的光电感测单元，所述光电感测单元用于将接收到的光信号转换为数字形式的脉冲信号，其中，所述光信号为目标物体在接收到发射光信号后反射至所述光电接收模块的光线。信号累加模块电性连接于所述光电接收模块，用于将接收到的所述脉冲信号进行累加得到累加信号，依据采样信号对所述累加信号进行采样获得数字累加信号，所述数字累加信号表征所述目标物体的第一位置范围。本申请还提供一种光电传感测距方法，应用于光电传感采集模组，所述光电传感采集模组包括多个矩阵排列的光电感测单元，所述光电感测单元用于将接收到的光信号转换为数字形式的脉冲信号，其中，所述光信号为目标物体在接收到发射光信号后反射至所述光电接收模块的光线。所述光电传感测距方法包括步骤：将接收到的所述脉冲信号进行累加得到累加信号，依据采样信号对所述累加信号进行采样获得数字累加信号，所述数字累加信号表征所述目标物体的第一位置范围；探测出射光信号到所述光电接收模块接收到所述光信号的时间间隔进行计时，依据所述时间间隔获得时间数字信号，用以表征所述目标物体的距离，并依据所述目标物体的距离在所述第一位置范围确定所述目标物体的第一位置。本申请还相应提供一种测距装置，包括如前述的光电传感采集模组、数据处理模组与信号发射模组。所述信号发射模组和所述光电传感采集模组均电性连接于所述数据处理模组，所述信号发射模组用于向所述目标物体发射光信号，所述数据处理模组用于处理接收到的所述数字累加信号和所述时间数字信号，并计算出目标物体的距离。相较于现有技术，本申请提出了一种类似于ADC的光电传感采集模组。并将其与TDC方案结合，从而实现无论远近距离都适宜的高精度测距。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本申请实施例公开的一种测距装置；图2为图1结构示意图中的光电传感采集装置具体结构示意图；图3为图2结构示意图中任意一个光电传感采集模组框图；图4为图2结构示意图中另一实施例中任意一个光电传感采集模组框图；图5为图2结构示意图中另一实施例中任意一个光电传感采集模组框图；图6为本申请另一实施例中信号累加模块结构示意图；图7为本申请实施例中采用如图1所示测距装置执行光电传感测距方法的流程示意图；图8为图3结构示意图中的光电接收模组的电路图；图9为本申请一实施例中脉冲信号累加时序图；图10为本申请一实施例中图3所示光电传感采集模组输出的目标信号强度分布图；图11为本申请另一实施例中图3所示光电传感采集模组输出的目标信号强度分布图。具体实施方式下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。请参阅图1，其为本申请一实施例中测距装置1的结构示意图，如图1所示，测距装置1包括数据处理模组10、光电传感采集模组20、信号发射模组30、目标物体40以及其他功能模组(图中未示)。本实施例中，测距装置1通过非接触测量的方式测量与目标物体之间的距离。信号发射模组30用于向目标物体40发射光信号。信号发射模组30包括信号发射模块310以及第一透光单元320，信号发射模块310电性连接数据处理模组10，用于在数据处理模块控制下出射光信号。透光单元320将信号发射模块310发射的光信号聚集在一起发射向目标物体40，以增加目标物体40反射的光信号强度。光电传感采集模组20用于接收目标物体40反射的光信号，并将所接收到的光信号转化成电信号，用于测定目标物体40的距离。进一步地，光电传感采集模组20将接收到的光信号转化成数字形式的脉冲信号Fn，并将多个脉冲信号Fn进行累加得到累加信号J1，对累加信号J1采样后得到数字累加信号L1，根据数字累加信号L1得到目标物体40的距离信息。进一步地，光电传感采集模组20还可以通过计算发射模组30发出光信号到光电传感采集模组20接收到发射光信号时的时间间隔Δt，根据时间间隔Δt得到目标物体40的距离信息。数据处理模组10电性连接于信号发射模组30和光电传感采集模组20，用于依据接收到的数字累加信号L1，得到目标物体的第一位置范围。同时在第一位置范围基础上，依据时间间隔Δt计算出目标物体40的距离。光电传感采集模组20包括光电接收模块210、脉冲转换模块220、信号累加模块230、或门模块240、时间数字转换模块250以及第二透光单元206。光电接收模块210包括多个矩阵排列的光电感测单元S，光电感测单元S用于将接收到的光信号转换为数字形式的脉冲信号Fn，其中，所述光信号包括目标物体40在接收到发射光信号后反射至光电接收模块210的光线。在本申请实施例中，第二透光单元206用于将目标物体40反射的光信号聚集在一起，以减少其他光信号对光电接收模块210造成的影响。具体地，所述光电接收模块210包括多个结构和功能相同的光电接收单元。脉冲转换模块220电性连接于光电接收模块210与信号累加模块230之间，用于调节光电接收模块210接收到的脉冲信号Fn的脉冲宽度，并输入至信号累加模块230。具体地，所述脉本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光电传感采集模组，其特征在于，包括：/n光电接收模块，包括多个矩阵排列的光电感测单元，所述光电感测单元用于将接收到的光信号转换为数字形式的脉冲信号，其中，所述光信号包括目标物体在接收到发射光信号后反射至所述光电接收模块的光线；/n信号累加模块，电性连接于所述光电接收模块，用于将接收到的所述脉冲信号进行累加得到累加信号，依据采样信号对所述累加信号进行采样获得数字累加信号，所述数字累加信号表征所述目标物体的第一位置范围。/n

【技术特征摘要】
1.一种光电传感采集模组，其特征在于，包括：
光电接收模块，包括多个矩阵排列的光电感测单元，所述光电感测单元用于将接收到的光信号转换为数字形式的脉冲信号，其中，所述光信号包括目标物体在接收到发射光信号后反射至所述光电接收模块的光线；
信号累加模块，电性连接于所述光电接收模块，用于将接收到的所述脉冲信号进行累加得到累加信号，依据采样信号对所述累加信号进行采样获得数字累加信号，所述数字累加信号表征所述目标物体的第一位置范围。


2.根据权利要求1所述的光电传感采集模组，其特征在于，所述光电传感采集模组还包括：
脉冲转换模块，所述信号累加模块通过所述脉冲转换模块电性连接所述光电接收模块，用于调节自光电接收模块接收到的所述脉冲信号的脉冲宽度后输入至所述信号累加模块，所述信号累加模块针对调整脉冲宽度后的所述脉冲信号进行累加并获得所述累加信号。


3.根据权利要求2所述的光电传感采集模组，其特征在于，所述光电传感采集模组还包括：
时间数字转换模块，电性连接于或门模块与信号输出端之间，用于测量所述信号发射模块出射光信号到所述光电接收模块接收到所述光信号的时间间隔，依据所述时间间隔获得时间数字信号，用以表征所述目标物体的距离，并依据所述目标物体的距离在所述第一位置范围确定所述目标物体的第一位置；
或门模块，电性连接于所述脉冲转换模块与所述时间数字转换模块之间，用于将所述光电接收模块任意一个光电感测单元收到所述光信号时，转换成的所述脉冲信号传输至所述时间数字转换模块，以表征所述光电接收模块接收到所述光信号。


4.根据权利要求3所述的光电传感采集模组，其特征在于，所述或门模块包括至少一级或门子单元，所述一级或门子单元包括多个或门输入端和一个或门输出端，所述一级或门输入端的总数量与所述光电感测单元的数量相同，其中，所述一级或门输入端电性连接于至少一个脉冲转换模块，所述或门输出端电性连接于所述时间数字转换模块，所述或门子单元中任意一个或门输入端接收到所述脉冲信号时，所述或门输出端将所述脉冲信号输出至所述时间数字转换模块。


5.根据权利要求4所述的光电传感采集模组，其特征在于，所述或门模块包括级联的K级或门子单元，K大于或者等于2，
所述K级或门子单元中的第一级或门子单元包括j个或门电路，j为大于1的整数，所述j个或门电路针对预设数量的所述脉冲信号执行或门运算并输入至第二或门子单元；
所述第二级或门子单元至第K级或门子单元针对所述脉冲信号逐级执行或门运算后传输至所述时间数字转换模块。


6.根据权利要求2所述的光电传感采集模组，其特征在于，所述信号累加模块包括至少一级信号累加子单元与至少一级信号采样子单元；
所述信号累加模块包括至少一级信号累加子单元，每一级所述信号累加子单元对应连接于预设数量的所述脉冲转换模块，且最后一级信号累加子单元用于将所述预设数量的所述脉冲信号累加后传输至所述最后一级信号采样子单元；
所述最后一级信号采样子单元电性连接于所述脉冲输出端，所述信号采样子单元用于依据所述采样信号对接收到的所述累加信号进行采样，并输出信号强度值不同的所述数字累加信号，所述数字累加信号通过所述脉冲输出端输出。


7.根据权利要求6所述的光电传感采集模组，其特征在于，所述信号累加模块包括级联的N级信号累加子单元与一级信号采样子单元，N大于或者等于2；
所述N级信号累加子单元中的第一级信号累加子单元包括i个信号累加器，i为大于1的整数，所述i个信号累加器针对所述预设数量的所述脉冲信号执行第一次信号累加，并获得i个所述累加信号；
所述N级信号累加子单元中的第二级信号累加子单元至第N级信号累加子单元针对i个所述累加信号逐级累加获得目标累加信号；
所述一级信号采样子单元电性连接于所述第N级信号累加子单元的输出端与所述脉冲转换模块输出端之间，依据接收到的所述目标累加信号进行采样获得所述数字累加信号。


8.根据权利要求6所述的光电传感采集模组，其特征在于，
所述信号累加模块包括级联的N级信号累加子单元与M级信号采样子单元，N和M均大于或者等于2；
若满足任意相邻两级的所述信号采样子单元的电路延时小于所述采样信号的采样周期，则任意相邻所述信号采样子单元之间至少电性连接一级所述信号累加子单元。


9.根据权利要求8所述的光电传感采集模组，其特征在于，
所述N级信号累加子单元中的第一级信号累加子单元包括i个信号累加器，i为大于1的整数，所述i个信号累加器针对所述预设数量的所述脉冲信号执行第一次信号累加，并获得i个所述累加信号；
所述N级信号累加子单元中的第二级信号累加子单元至第N级信号累加子单元依次针对i个所述累加信号逐级累加；每一级所述信号累加子单元中的每一个所述信号累加器的输出端电性连接于一级所述信号采样子单元，所述信号采样子单元对所述每个信号累加器输出的所述累加信号执行采样后输出至下一级所述信号累加子单元。


10.根据权利要求8所述的光电传感采集模组，其特征在于，
所述N级信号累加子单元中的所述第一级信号累加子单元与所述脉冲转换电路之间还包括一级所述信号采样子单元，所述信号采样子单元针对所述脉冲信号进行采样后传输至所述第一级信号累加子单元。


11...

【专利技术属性】
技术研发人员：张超，臧凯，马志洁，
申请(专利权)人：深圳市灵明光子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44