一种光感应模组及采用其的激光雷达制造技术

本发明专利技术实施例公开了一种光感应模组，包括多个光子感应单元组，所述光子感应单元组包括至少两个光子感应单元，所述光感应模组至少包括两种不同开口率的光子感应单元。本发明专利技术实施例还公开了采用该光感应模组的激光雷达。本发明专利技术实施例提供的技术方案采用多个光子感应单元形成光子感应单元组，通过不同开口率的光子感应单元配置，有效降低误差，提高测量效率。提高测量效率。提高测量效率。

【技术实现步骤摘要】
一种光感应模组及采用其的激光雷达


[0001]本申请涉及光电感应领域，特别涉及一种光感应模组及采用其的激光雷达。

技术介绍

[0002]利用光在均与介质内飞行速度为定值的特性，产生了飞行时间(Timeof Flight,TOF)测量技术。改技术长期用于测量距离等领域。然而，随着人类生活场景需要，TOF技术逐渐被用来采集物体的深度信息，进而向成像技术方向发展。例如最新的苹果手机iphone12promax就在起背面采用了激光雷达，又例如谷歌公司在其自动驾驶车辆上采用的激光雷达也采用了TOF技术。
[0003]目前DTOF(Direct Time of Flght)，即直接飞行时间测量技术，由于其算法简单、功率低的特性得到了产业界的青睐。
[0004]直接飞行时间测量系统向外发射具有固定波长的周期光脉冲信号，如采用940nm光信号的激光雷达，周期光脉冲信号照射到物体上返回，通过滤波器，如滤光片等将环境中的其他波长光子滤除，入射到具有SPAD的传感器，SPAD就被认为受光子触发产生光感应信号。将该光感应信号输出到TDC(时间数字转化单元，时间数字转化单元通过计算光脉冲起点时间即START(开始)信号，和截止时间即STOP(停止)信号之间时间差T，从而计算飞行距离：计算公式L＝C*T/2。但由于物体反射回波信号的飞行时间有一定的波动变化以及环境光噪声的影响，DTOF系统需要利用TCSPC技术(时间相关单光子计数技术)，重复发射和接收光信号N次，然后对捕捉到周期光脉冲信号的N
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次飞行时间进行计数。该计数被附上像素地址后存储于存储单元中并进行累加，多次统计后做直方图，最后选取直方图中出现计数最高的飞行时间t用来计算待测物体的深度L，这称为完整的一帧测量。很显然，重复发射的激光脉冲次数N越多，单帧测量的时间就会越长，对应的帧率就会越低。但另一方面N值越大意味着采集到的信息也会越多，相应的测量信噪比以及距离精度也会提高。
[0005]当一个发射接收周期接收的信号光子数较多时，实际测到的直方图计数中的信号峰会前倾，使得测得物体的飞行时间比实际值偏小，这种效应称为雪崩堆积效应(Pile up effect)。在场景中可能存在的高反射物体或者在测量较近物体距离时，反射的环境光或者信号光强太大，可能导致像素接收产生雪崩堆积效应以及该效应增强。
[0006]因此，如何在不降低帧率的情况下提高飞行时间感测的计数，减少雪崩堆积效应，提升dToF系统的感测效率是本专利技术要解决的问题。

技术实现思路

[0007]有鉴于此现有技术存在测量效率较低及容易引入误差的问题，本专利技术提供一种光感应模组及采用所述光感应模组的激光雷达。
[0008]本申请实施例提供了一种光感应模组，包括多个光子感应单元组，所述光子感应单元组包括至少一个光子感应单元，所述光感应模组至少包括两种不同开口率的光子感应单元。
[0009]在某些实施例中，所述各种开口率的光子感应单元均匀分布。
[0010]在某些实施例中，所述各种开口率的光子感应单元在单位面积内的分布数量相同。
[0011]在某些实施例中，所述相邻光子感应单元的开口率不同。
[0012]在某些实施例中，所述开口率较高的光子感应单元较多分布在光感应模组外围部分，所述开口率较低的光子感应单元较多分布在光感应模组的中心部分。
[0013]在某些实施例中，包括5％、25％、50％、100％四种开口率的光子感应单元。
[0014]在某些实施例中，所述光子感应单元组具有一致的光子感应单元数量，其中所述对应位置相同的光子感应单元开口率相同。
[0015]在某些实施例中，所述同一光子感应单元内不同光子感应单元开口率不同。
[0016]在某些实施例中，所述光感应模组还包括分配电路和时间数字转换单元和存储空间，所述光子感应单元用于接收周期光脉冲信号并触发产生光子感应信号，所述光子感应单元可分配组合构成多个光子感应单元组，所述光子感应单元通过所述分配电路输出信号至所述时间数字转换单元，所述光子感应单元组被配置为，在一个光脉冲周期内，所述光子感应单元组可接收周期光脉冲并输出多个光子感应信号，所述分配电路配置为，可将所述光子感应信号分配输出至时间数字转换单元，所述时间数字转换单元用于将所述光子感应信号转换为时间信号，所述存储空间用于存储所述时间信号。
[0017]在某些实施例中，所述存储空间根据光子感应单元组的坐标划分成多个存储子空间，所述存储子空间包括多个时间分箱，所述同一光子感应单元组产生的光子感应信号存储在对应坐标的存储子空间中的相应时间分箱内，所述存储模式为累加。
[0018]在某些实施例中，每个光子感应单元组包括至少两个光子感应单元，在一个光脉冲周期内，所述光子感应单元组内的多个光子感应单元都可触发产生光子感应信号，所述光子感应信号被分配电路分配至所述时间数字转换单元，所述时间数字转换单元将所述光子感应信号转化为时间信号。
[0019]在某些实施例中，所述光子感应单元在一个光脉冲周期内可多次触发产生光子感应信号，所述光子感应信号被分配电路分配至所述时间数字转换单元转换成时间信号。
[0020]在某些实施例中，所述时间数字转换单元包括多个时间数字转换单元，每个所述时间数字转换单元可通过分配电路接收光子感应单元的信号。
[0021]在某些实施例中，所述时间数字转换单元数量大于所述光子感应单元组数量且小于所述光子感应单元数量。
[0022]在某些实施例中，所述时间数字转换单元包括至少一个粗测时间数字转换单元和多个细测时间数字转换单元，所述粗测数字转换单元与分配电路信号连接用于根据光子感应信号取得粗测时间信号，所述细测数字转换单元与分配电路信号连接用于根据光子感应信号取得细测时间信号。
[0023]在某些实施例中，所述细测时间数字转换单元数量大于所述光子感应单元组数量且小于所述光子感应单元数量。
[0024]在某些实施例中，所述光子感应单元组之间设置有光屏障。
[0025]在某些实施例中，所述光子感应单元组在所述光脉冲接收方向上设置有光调制单元，所述光调制单元用于将光散射于光子感应单元组内的多个光子感应单元以感应。
[0026]在某些实施例中，所述光调制单元为匀光片、光栅或微透镜中的其中一种或多种。
[0027]一种激光雷达，其特征在于，包括如上的光感应模组，还包括光发射单元，所述光发射单元发射的是光脉冲，所述光感应模组与光发射单元共同连接有光感应控制单元，所述光感应控制单元用于控制所述光感应模组与光发射单元形成光感应测量。
[0028]一种便携终端，可用于运行应用软件，包括如上所述的激光雷达，所述光检测系统可为所述应用软件提供信息。
[0029]一种自主动作终端，包括自主动作机构，还包括如上所述的激光雷达，所述激光雷达用于为自主动作终端提供信息，所述激光雷达产生的信息可作为所述自主动作终端的动作决策基础之一而驱动自主动作机构动作。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光感应模组，其特征在于，包括多个光子感应单元组，所述光子感应单元组包括至少两个光子感应单元，所述光感应模组至少包括两种不同开口率的光子感应单元。2.如权利要求1所述的光感应模组，其特征在于，所述各种开口率的光子感应单元均匀分布。3.如权利要求1所述的光感应模组，其特征在于，所述各种开口率的光子感应单元在单位面积内的分布数量相同。4.如权利要求1所述的光感应模组，其特征在于，所述相邻光子感应单元的开口率不同。5.如权利要求1所述的光感应模组，其特征在于，所述开口率较高的光子感应单元较多分布在光感应模组外围部分，所述开口率较低的光子感应单元较多分布在光感应模组的中心部分。6.如权利要求1所述的光感应模组，其特征在于，包括5％、25％、50％、100％四种开口率的光子感应单元。7.如权利要求1所述的光感应模组，其特征在于，所述光子感应单元组具有一致的光子感应单元数量，其中所述对应位相同的光子感应单元开口率相同。8.如权利要求1所述的光感应模组，其特征在于，所述同一光子感应单元组内不同光子感应单元开口率不同。9.如权利要求1所述的光感应模组，其特征在于，所述光感应模组还包括时间数字转换模块和存储单元，所述光子感应单元用于接收周期光脉冲信号并触发产生光子感应信号，所述光子感应单元输出光子感应信号至所述时间数字转换单元，所述光子感应单元组被配置为，在一个光脉冲周期内，所述光子感应单元组可多次触发并输出多个光子感应信号，所述时间数字转换单元用于将所述光子感应信号转换为时间信号，所述存储单元用于存储所述时间信号。10.如权利要求9所述的光感应模组，其特征在于，所述存储空间根据光子感应单元组的坐标划分成多个存储子空间，所述存储子空间包括多个时间分箱，所述同一光子感应单元组时间信号存储在对应坐标的存储子空间中的相应时间分箱内。11....

【专利技术属性】
技术研发人员：莫良华，李佳鹏，吕晨晋，张耿立，陈艺章，
申请(专利权)人：深圳阜时科技有限公司，
类型：发明
国别省市：