一种可提高分辨率的成像装置及其成像方法和探测设备制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种可提高分辨率的成像装置及其成像方法和探测设备。其中，成像装置包括：发射端，包括多个光发射器，用于照射设定区域；处理模块，用于控制各光发射器的工作时序，每次使至少一个光发射器工作；分光模块，用于将光发射器发射的光进行分光处理，使其呈阵列方式分区域照射所述设定区域；接收端，用于接收所述设定区域的目标物体的反射光，并根据曝光区域生成影像；所述处理模块，还用于根据影像和光传播时间获取目标物体的图像和距离。本发明专利技术通过发射端在不同时间段内发射光信号，经分光模块调制使光信号以阵列方式分区照射目标物体的设定区域，来使接收端分区曝光实现深度成像和测距，从而提高了图像分辨率。

【技术实现步骤摘要】
一种可提高分辨率的成像装置及其成像方法和探测设备
本专利技术涉及光电探测技术，特别涉及一种可提高分辨率的成像装置及其成像方法和探测设备。
技术介绍
飞行时间(TOF)技术是一种在特定场景中测量目标物距离的一种测距技术，通过给目标物体连续发送光脉冲，再通过传感器接收从目标物体反射回的光，通过探测光脉冲的飞行(往返)时间来得到目标物体距离。此技术中，单光子探测器(SPAD，SinglePhotonAvalancheDiode)具有极大潜力的一个应用场景，其使用场景如图1所示，先由激光发射器发射激光脉冲信号，该信号经目标物体反射后被深度传感器接收，通过TDC(Time-to-DigitalConverter，时间/数字转换器)记录发射端到接收端信号之间的时间间隔，再根据光速和该时间间隔可以准确计算出被测物体的距离。然而，现有的传感器阵列的像素数量有限，很难实现高分辨率成像，目前一般通过电机驱动单点或者多点测距装置旋转实现360°或其他大角度的扫描，或者通过MEMS微震镜来扫描光路，来提高分辨率。但此种方法需要有机械移动驱动部件，成本较高、且工作并不稳定，无法可靠提高图像分辨率。因而现有技术还有待改进和提高。
技术实现思路
鉴于上述现有技术探测目标物体的图像分辨率低的问题，本专利技术的目的在于提供一种可提高分辨率的成像装置及其成像方法和探测设备。为解决以上技术问题，本专利技术采取了以下技术方案：一种可提高分辨率的成像装置，其包括：发射端，包括多个光发射器，用于照射设定区域；处理模块，用于控制各光发射器的工作时序，每次使至少一个光发射器工作；分光模块，用于将光发射器发射的光进行分光处理，使其呈阵列方式分区域照射所述设定区域；接收端，用于接收所述设定区域的目标物体的反射光，并根据曝光区域生成影像；所述处理模块，还用于根据影像和光传播时间获取目标物体的图像和距离。在其中一个实施例中，所述接收端包括：传感器阵列，用于探测目标物体的反射光；控制模块，用于将传感器阵列接收的光信号转换为模拟电信号，并将所述模拟电信号解码处理转换为可读取的数字信号。在其中一个实施例中，所述传感器阵列包括：若干单光子探测器成像子阵列。在其中一个实施例中，所述单光子探测器成像子阵列包括若干单光子雪崩二极管，所述单光子雪崩二极管呈矩形阵列、圆形阵列或环形阵列排列。在其中一个实施例中，所述单光子探测器成像子阵列包括若干硅光电倍增管，所述硅光电倍增管呈矩形阵列、圆形阵列或环形阵列排列。在其中一个实施例中，所述传感器阵列还包括：至少一用于校准探测误差的单光子探测器参考子阵列,所述单光子探测器参考子阵列位于单光子探测器成像子阵列中或者位于单光子探测器成像子阵列的一侧。所述控制模块包括：模拟前端，用于将传感器阵列接收的光信号转换为模拟电信号；解码器，用于将所述模拟电信号解码处理；存储单元，用于存储所述数字信号。在其中一个实施例中，所述控制模块还包括时间数字转换器，用于测量发射端发射光信号至单光子探测器成像子阵列探测到光信号的时间差，并转换为数字信号反馈给解码器。在其中一个实施例中，所述分光模块包括：第一透镜，设置于发射端的光出射侧，用于使发射端发射的光射向衍射光学元件；衍射光学元件，用于根据光发射器的工作状态，使光呈阵列方式分区域照射所述设定区域；其中，所述发射端工作完成时，所述衍射光学元件使发射端发射的光覆盖所述设定区域。在其中一个实施例中，所述分光模块还包括：第一透镜，设置于发射端和衍射光学元件之间，用于使发射端发射的光射向衍射光学元件。在其中一个实施例中，在所述接收端的光入射侧设置有第二透镜。在其中一个实施例中，所述光发射器为2-10个，所述处理模块，用于控制各光发射器的工作时序，每次使一个光发射器工作。本专利技术还提供一种可提高分辨率的成像装置的成像方法，其包括：处理模块控制由多个光发射器构成的发射端，依控制时序每次使至少一个光发射器照射设定区域；由分光模块将光发射器发射的光进行分光处理，使其呈阵列方式分区域照射所述设定区域；由接收端接收所述设定区域的目标物体的反射光，并根据曝光区域生成影像；由所述处理模块根据影像和光传播时间获取目标物体的图像和距离。其中，所述由分光模块将光发射器发射的光进行分光处理，使其呈阵列方式分区域照射所述设定区域的步骤包括：由衍射光学元件根据光发射器的工作状态，使光呈阵列方式分区域照射所述设定区域；所述发射端工作完成时，所述衍射光学元件使发射端发射的光覆盖所述设定区域。在其中一个实施例中，在由衍射光学元件根据光发射器的工作状态，使光呈阵列方式分区域照射所述设定区域之前，所述的成像方法还包括：由设置在发射端和衍射光学元件之间的第一透镜使发射端发射的光射向衍射光学元件。其中，所述由接收端接收所述设定区域的目标物体的反射光，并根据曝光区域生成影像的步骤包括：由传感器阵列探测目标物体的反射光；由控制模块将传感器阵列接收的光信号转换为模拟电信号，并将所述模拟电信号解码处理。本专利技术还相应提供一种探测设备，包括设备本体，所述设备本体上设置有可提高分辨率的成像装置。相较于现有技术，本专利技术提供的可提高分辨率的成像装置及其成像方法和探测设备，由发射端在不同时间段内发射光信号，经分光模块调制使光信号以阵列方式分区照射目标物体的设定区域，来使接收端分区曝光实现深度成像和测距，从而提高了图像分辨率。附图说明图1为现有技术中激光测距原理图。图2为本专利技术提供的可提高分辨率的成像装置的结构框图。图3为本专利技术提供的可提高分辨率的成像装置的原理示意图。图4为本专利技术提供的可提高分辨率的成像装置中的衍射光学元件的工作原理示意图。图5为本专利技术提供的可提高分辨率的成像装置中接收端的光探测信号分布示意图。图6为本专利技术提供的可提高分辨率的成像装置中的接收端的电路结构框图。图7为本专利技术提供的可提高分辨率的成像装置的成像方法的流程图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。需要说明的是，当部件被称为“装设于”、“固定于”或“设置于”另一个部件上，它可以直接在另一个部件上或者可能同时存在居中部件。当一个部件被称为是“连接于”另一个部件，它可以是直接连接到另一个部件或者可能同时存在居中部件。请参阅图2和图3，本专利技术提供的可提高分辨率的成像装置包括：发射端10、处理模块20、分光模块30和接收端40，所述处理模块20连接发射端10和接收端40，所述分光模块30设置于发射端10的光出射侧。由发射端10在不同时间段内发射光信号，经分本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可提高分辨率的成像装置，其特征在于，包括：/n发射端，包括多个光发射器，用于照射设定区域；/n处理模块，用于控制各光发射器的工作时序，每次使至少一个光发射器工作；/n分光模块，用于将光发射器发射的光进行分光处理，使其呈阵列方式分区域照射所述设定区域；/n接收端，用于接收所述设定区域的目标物体的反射光，并根据曝光区域生成影像；/n所述处理模块，还用于根据影像和光传播时间获取目标物体的图像和距离。/n

【技术特征摘要】
1.一种可提高分辨率的成像装置，其特征在于，包括：
发射端，包括多个光发射器，用于照射设定区域；
处理模块，用于控制各光发射器的工作时序，每次使至少一个光发射器工作；
分光模块，用于将光发射器发射的光进行分光处理，使其呈阵列方式分区域照射所述设定区域；
接收端，用于接收所述设定区域的目标物体的反射光，并根据曝光区域生成影像；
所述处理模块，还用于根据影像和光传播时间获取目标物体的图像和距离。


2.根据权利要求1所述的可提高分辨率的成像装置，其特征在于，所述接收端包括：
传感器阵列，用于探测目标物体的反射光；
控制模块，用于将传感器阵列接收的光信号转换为模拟电信号，并将所述模拟电信号解码处理转换为可读取的数字信号。


3.根据权利要求2所述的可提高分辨率的成像装置，其特征在于，所述传感器阵列包括：若干单光子探测器成像子阵列。


4.根据权利要求3所述的可提高分辨率的成像装置，其特征在于，所述单光子探测器成像子阵列包括若干单光子雪崩二极管，所述单光子雪崩二极管呈矩形阵列、圆形阵列或环形阵列排列。


5.根据权利要求3所述的可提高分辨率的成像装置，其特征在于，所述单光子探测器成像子阵列包括若干硅光电倍增管，所述硅光电倍增管呈矩形阵列、圆形阵列或环形阵列排列。


6.根据权利要求3所述的可提高分辨率的成像装置，其特征在于，所述传感器阵列还包括：至少一用于校准探测误差的单光子探测器参考子阵列,所述单光子探测器参考子阵列位于单光子探测器成像子阵列中或者位于单光子探测器成像子阵列的一侧。


7.根据权利要求2-6任意一项所述的可提高分辨率的成像装置，其特征在于，所述控制模块包括：
模拟前端，用于将传感器阵列接收的光信号转换为模拟电信号；
解码器，用于将所述模拟电信号解码处理；
存储单元，用于存储所述数字信号。


8.根据权利要求7所述的可提高分辨率的成像装置，其特征在于，所述控制模块还包括时间数字转换器，用于测量发射端发射光信号至单光子探测器成像子阵列探测到光信号的时间差，并转换为数字信号反馈给解码器。


9.根据权利要求1所述的可提高分辨率的成像装置，其特征在于，所述分光模块包括：
衍射光学元件，用于根据光发射器的工作状态，使...

【专利技术属性】
技术研发人员：臧凯，马志洁，张超，李爽，
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