一种光感模组及采用其的激光雷达制造技术

本申请公开了一种光感模组，包括多个光感单元、分配电路和时间数字转换单元和存储单元，所述光感单元用于接收周期光脉冲信号并触发产生光感信号，所述光感单元可分配组合构成多个光感单元组，所述光感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，所述光感单元组被配置为，在一个光脉冲周期内，所述光感单元组可接收并输出多个光感信号，所述分配电路配置为，可将所述光感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感信号转换为时间信号，所述存储单元对所述时间信号进行存储。本申请还公开了采用所述光感模组的激光雷达，以及采用所述激光雷达的便携终端和自主动作系统。便携终端和自主动作系统。便携终端和自主动作系统。

【技术实现步骤摘要】
一种光感模组及采用其的激光雷达


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

技术介绍

[0002]随着生活场景的深度拓展，人工智能和电子科技的长足发展，人类对于图像信号的技术要求越来越高，传统的图像技术仅局限于二维表达，已经越来越满足不了人类更丰富的信息需求。渐渐地，光的深度信息测量能力被技术及产业界重视起来。
[0003]在均匀介质内，光的飞行速度为定值，该理论基础孕育了飞行时间(Time of Flight,TOF)测量技术的发展。目前较为成熟的飞行时间测量技术包括DTOF(Direct Time of Flight)，即直接飞行时间测量技术，以及ITOF(Indirect Time of Flight)即间接飞行时间测量技术。直接飞行时间测量技术通过引入光脉冲的方式，利用特定波长的光脉冲对待测物体进行照射，并且对回波信号进行测量，得到飞行时间信号，再通过飞行时间信号和光飞行速度的不变性，就得到了物体的深度信息。飞行时间测量技术具有感测距离长、精度高，能耗低等优点被广泛应用于消费电子、无人驾驶、AR/VR等领域。
[0004]目前，直接飞行时间测量技术(DTOF)主要运用到的传感器件为SPAD(单光子雪崩二极管)、由多个SPAD并联设置的SiPM(硅光电倍增管)等。
[0005]具有SPAD的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940nm(纳米)光信号，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(时间数字转换单元)，时间数字转换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
’
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。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，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

[0006]有鉴于现有技术存在测量效率较低及容易引入误差的问题，本专利技术提供了一种光感模组及采用所述光感模组的激光雷达。
[0007]本专利技术提供的一种光感模组，包括多个光感单元组，所述多个光感单元组包括多
个光感单元，所述光感模组还包括时间数字转换模块和存储单元，所述光感单元用于接收周期光脉冲信号并触发产生光感信号，所述光感单元输出光感信号至所述时间数字转换模块，所述光感单元组被配置为，在一个光脉冲周期内，所述光感单元组可多次触发并输出多个光感信号，所述时间数字转换模块于将所述光感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。
[0008]进一步的，所述存储单元根据光感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，所述同一光感单元组产生的光感信号转化的时间信号存储在对应光感单元组坐标的存储子空间中的相应时间分箱内。
[0009]进一步的，所述光感模组配置为，在一个光脉冲周期内，所述光感单元组内的多个光感单元都可触发产生光感信号。
[0010]进一步的，所述光感单元在一个光脉冲周期内可多次触发产生光感信号。
[0011]进一步的，还包括分配电路，所述分配电路将所述光感单元输出的光感信号分配至所述时间数字转换模块。
[0012]进一步的，还包括光感单元组控制单元，所述光感单元组受光感单元组控制单元控制信号输出。
[0013]进一步的，还包括光感单元控制单元，所述光感单元受所述光感单元控制单元控制信号输出。
[0014]进一步的，所述时间数字转换模块包括多个时间数字转换单元，所述时间数字转换单元接收光感单元的光感信号并转换为时间信号。
[0015]进一步的，所述时间数字转换单元数量大于等于所述光感单元组数量且小于等于所述光感单元数量。
[0016]进一步的，还包括分配电路，所述分配电路将所述光感信号分配至所述时间数字转换单元，以使得光感信号尽可能都被转换成时间信号。
[0017]进一步的，所述时间数字转换模块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感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感信号取得细测时间信号。
[0018]进一步的，还包括分配电路，所述分配电路将所述光感信号分配至所述细测时间数字转换单元，以使得光感信号尽可能都被转换成时间信号。
[0019]进一步的，所述细测时间数字转换单元数量大于等于所述光感单元组数量且小于等于所述光感单元数量。
[0020]进一步的，所述光感单元包括光子感应元件和辅助电路，光子感应元件类型为SPAD。
[0021]进一步的，所述光感模组包括至少两种开口率的光感单元。
[0022]进一步的，所述各种开口率的光感单元均匀交错设置。
[0023]进一步的，所述相邻光感单元的开口率不同。
[0024]进一步的，还包括光调制单元，所述光调制单元设置于所述光感单元接收光脉冲的方向上，用于将光脉冲进行调制，避免光脉冲在一方向上过于集中。
[0025]进一步的，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。
[0026]进一步的，所述至少部分光感单元组之间设置有光屏障，所述光屏障用于避免所述各光感单元组之间的光串扰。
[0027]本专利技术还提供了一种激光雷达，包括如上所述的光感模组，还包括光发射单元，所述光发射单元用于发射光脉冲，所述光感模组与光发射单元共同连接光感应控制单元，所述光感应控制单元用于控制所述光感模组与光发射单元形成光感应测量。
[0028]本专利技术还提供了一种便携终端，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光感应信息。
[0029]本专利技术还提供了一种自主动作终端，包括计算决策系统和动作机构，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的计算决策系统提供信息，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通过计算决策系统驱动动作机构动作。
[0030]本专利技术实施例提供的技术方案采用多个光感单元形成光感单元组，通过接收光脉冲感测深度信息，所述光感单元相应触发光感信本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光感模组，其特征在于，包括多个光感单元组，所述多个光感单元组包括多个光感单元，所述光感模组还包括时间数字转换模块和存储单元，所述光感单元用于接收周期光脉冲信号并触发产生光感信号，所述光感单元输出光感信号至所述时间数字转换模块，所述光感单元组被配置为，在一个光脉冲周期内，所述光感单元组可多次触发并输出多个光感信号，所述时间数字转换模块于将所述光感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。2.如权利要求1所述的光感模组，其特征在于，所述存储单元根据光感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，所述同一光感单元组产生的光感信号转化的时间信号存储在对应光感单元组坐标的存储子空间中的相应时间分箱内。3.如权利要求1所述的光感模组，其特征在于，所述光感模组配置为，在一个光脉冲周期内，所述光感单元组内的多个光感单元都可触发产生光感信号。4.如权利要求1所述的光感模组，其特征在于，所述光感单元在一个光脉冲周期内可多次触发产生光感信号。5.如权利要求1所述的光感模组，其特征在于，还包括分配电路，所述分配电路将所述光感单元输出的光感信号分配至所述时间数字转换模块。6.如权利要求1所述的光感模组，其特征在于，还包括光感单元组控制单元，所述光感单元组受光感单元组控制单元控制信号输出。7.如权利要求1所述的光感模组，其特征在于，还包括光感单元控制单元，所述光感单元受所述光感单元控制单元控制信号输出。8.如权利要求1所述的光感模组，其特征在于，所述时间数字转换模块包括多个时间数字转换单元，所述时间数字转换单元接收光感单元的光感信号并转换为时间信号。9.如权利要求8所述的光感模组，其特征在于，所述时间数字转换单元数量大于等于所述光感单元组数量且小于等于所述光感单元数量。10.如权利要求8所述的光感模组，其特征在于，还包括分配电路，所述分配电路将所述光感信号分配至所述时间数字转换单元，以使得光感信号尽可能都被转换成时间信号。11.如权利要求10所述的光感模组，其特征在于，所述时间数字转换模块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...

【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：