【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于传感器，尤其涉及一种dtof传感器及测距方法、激光接收模块和测距装置。
技术介绍
1、直接飞行时间传感器(dtof，direct time of flight)技术被认为是目前最优越的传感器技术之一，引起了在各种移动设备中装载3d摄像头的趋势，并且随着物联网技术以及半导体技术的发展，其应用领域还将继续得到拓展，此外，对其性能进行提升的相应研究也正在进行。
2、dtof传感器主要包括spad像素阵列、淬灭电路、时钟管理电路、tdc(时间数字转换器)、直方图电路(包含多个存储单元)。
3、很多测距场景需要tdc兼具测距的大量程范围和高时间分辨率的特点，而二者兼备时往往会增加在硬件实现上的电路模块，如增加时钟管理电路和直方图电路的组成单元。
4、常规的dtof传感器通常包含粗分辨率tdc和细分辨率tdc，不同分辨率tdc共用一个直方图电路。
5、测距工作时，首先通过一定的打光次数通过粗分辨率tdc和直方图电路生成具有粗时间分辨率的粗直方图，可以通过直方图最大计数对应的粗相位位置确定物体在较大量程范围内的大致距离，如图1所示，11中所示cb_k对应的计数值最大，即对应(k+1)*tc/m时间段计数到的光子数最多，则待测物的大致距离为(k+1)*tc/m*c/2，其中，tc表示粗分辨率tdc接收到的时钟信号的周期，m为粗分辨率tdc接收到的等分相位时钟信号的个数。
6、在确定待测物在大量程范围内的粗时间间隔位置后，再通过一定的打光次数，通过电路时序的控制，在该粗相位
7、通过两轮打光确定待测物距离信息为[(k*tc/m+(i+1)*tf/n)]*c/2；第一轮打光生成粗直方图贡献较大的量程范围和物体的大致距离，第二轮打光根据第一轮打光确定的测量距离在粗直方图中计数值对应的粗相位的位置，打光生成细直方图贡献高时间分辨率，由于两个分辨率tdc共用一个直方图电路，直方图电路在第二轮打光生成的细直方图往往会覆盖掉第一轮生成的粗直方图，无法同时获取粗直方图和细直方图，不利于后续算法进行数据的进一步处理和优化，导致测距准确度低，同时，两轮打光在一定程度上降低了dtof传感器的帧率。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种dtof传感器，旨在解决传统的dtof传感器存在帧率和测距准确度低的问题。
2、本专利技术实施例的一方面提出了一种dtof传感器，包括：
3、spad像素与淬灭电路，所述spad像素用于感测单光子，产生雪崩脉冲信号，所述淬灭电路通过降低加载在spad像素上的电压使spad感光像素脱离雪崩状态；
4、时钟管理电路，用于输出m组时钟信号，每一组时钟信号包括相同的周期和等相位间隔的多个时钟信号，各组的时钟信号的数量和/或周期不相等，m≥2；
5、分别与所述spad像素与淬灭电路和所述时钟管理电路同时连接的m个不同分辨率tdc，每一所述分辨率tdc用于接收一组对应时钟信号，各所述分辨率tdc同时以对应相位间隔对光子发射时间至检测到所述雪崩脉冲信号的输入时间的时间间隔进行计数，并各自生成以每一相位间隔为最小测量时间单元的时间间隔对应的数字码；
6、与m个不同分辨率tdc分别一一连接的m个直方图电路，每一直方图电路包括预设数量的存储单元，预设数量的存储单元用于对预设数量的相位间隔对应的数字码进行分别计数并转换为对应的直方图数据，各直方图数据通过数字处理电路处理传输至接口电路，并通过接口电路输出至外接设备；
7、其中，各所述直方图电路的直方图数据的单个存储单元对应的时间单元宽度的关系为：
8、ti/mi＝yi+1*ti+1/mi+1；
9、其中，ti和mi分别表示第i分辨率tdc对应的时钟信号的周期和等分相位时钟数量，ti+1、mi+1和yi+1分别表示第i+1分辨率tdc对应的时钟信号的周期、等分相位时钟数量以及对应直方图电路种包含的存储单元数量，i为1,2,3,...m-1，m、n、y均大于1。
10、可选地，第一分辨率tdc到第m分辨率tdc的时间分辨率依次变大，各时间分辨率的大小与所述时钟信号的相位间隔反相关变化；
11、m个不同分辨率tdc同步工作，计算光子从激光发射模块发出光脉冲到spad像素检测到雪崩脉冲信号的时间间隔，并将各自检测到的时间间隔转换成数字码。
12、可选地，各所述直方图电路的直方图数据的总计数次数相等。
13、可选地，待测物的距离信息为：
14、l＝c*[(k1-1)*t1/m1+(k2-1)*t2/m2+...+(km-1-1)*tm-1/mm-1+km*tm/mm]/2；
15、其中，c表示光速，k1、k2至km分别表示第一直方图电路至第m直方图电路的直方图数据中最大计数峰值对应的相位间隔的位置。
16、可选地，各所述直方图电路的最小测量时间单元为：
17、p＝ti/mi。
18、可选地，每一所述直方图电路对接收到的数字码映射对应的存储单元执行+1的操作，完成一次光子计数，并通过多次测量后，建立形成相应的直方图数据；
19、对应所述直方图电路的存储单元个数大于等于j；
20、其中，j＝t/(ti/mi)，t为对应所述分辨率tdc的时间测量量程。
21、可选地，m个所述直方图电路将m组直方图数据传输至数字处理电路，数字处理电路根据各所述直方图数据确定对应飞行时间值，并通过所述接口电路传输至外接设备；或者
22、所述m个直方图电路将m组直方图数据传输至数字处理电路，数字处理电路将m组直方图数据通过所述接口电路传输至外接设备，并由外接设备根据各所述直方图数据确定对应飞行时间值。
23、本专利技术实施例的第二方面提出了一种激光接收模块，包括如上任一项所述的dtof传感器。
24、本专利技术实施例的第三方面提出了一种测距装置，其特征在于，包括激光发射模块和如上所述的激光接收模块。
25、本专利技术实施例的第四方面提出了一种dtof传感器的测距方法，包括：
26、采用时钟管理电路输出m组时钟信号，每一组时钟信号包括相同的周期和等相位间隔的多个时钟信号，各组的时钟信号的数量和/或周期不相等，m≥2；
27、采用m个不同分辨率tdc用于接收分别接收一组对应时钟信号，各所述分辨率tdc同时以对应相位间隔对光子发射时间至检测到雪崩脉冲信号的输入时间的时间间隔进行计数本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种DTOF传感器，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的DTOF传感器，其特征在于，第一分辨率TDC到第M分辨率TDC的时间分辨率依次变大，各时间分辨率的大小与所述时钟信号的相位间隔反相关变化；
3.如权利要求1所述的DTOF传感器，其特征在于，各所述直方图电路的直方图数据的总计数次数相等。
4.如权利要求1所述的DTOF传感器，其特征在于，待测物的距离信息为：
5.如权利要求1所述的DTOF传感器，其特征在于，各所述直方图电路的最小测量时间单元为：
6.如权利要求1所述的DTOF传感器，其特征在于，每一所述直方图电路对接收到的数字码映射对应的存储单元执行+1的操作，完成一次光子计数，并通过多次测量后，建立形成相应的直方图数据；
7.如权利要求1所述的DTOF传感器，其特征在于，
8.一种激光接收模块，其特征在于，包括如权利要求1～7任一项所述的DTOF传感器。
9.一种测距装置，其特征在于，包括激光发射模块和如权利要求8所述的激光接收模块。
10.一种DTOF传
...【技术特征摘要】
1.一种dtof传感器，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的dtof传感器，其特征在于，第一分辨率tdc到第m分辨率tdc的时间分辨率依次变大，各时间分辨率的大小与所述时钟信号的相位间隔反相关变化；
3.如权利要求1所述的dtof传感器，其特征在于，各所述直方图电路的直方图数据的总计数次数相等。
4.如权利要求1所述的dtof传感器，其特征在于，待测物的距离信息为：
5.如权利要求1所述的dtof传感器，其特征在于，各所述直方图电路的最小测量时间单元为：<...
【专利技术属性】
技术研发人员：解海艇，张莉萍，陈驰，李安，
申请(专利权)人：安思疆科技南京有限公司，
类型：发明
国别省市：
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