感测装置制造方法及图纸

本申请涉及感测装置。该感测装置包括：发射器，其被配置成向目标发射光脉冲序列，第一时间值序列指示所述光脉冲序列的相应发射时间；检测器，其被配置成接收从所述目标反射的光学辐射并且输出第二时间值序列，所述第二时间值序列指示所接收光学辐射的相应到达时间；以及控制器。所述控制器被配置成根据修改后的第一时间值序列和所述第二时间值序列之间的比较来选择所述第二时间值序列的一部分，以及当确定所选择的第二时间值序列的一部分的总数与所述第一时间值序列的总数之间的差值不超过阈值时，利用所选择的第二时间值序列的一部分来计算所述光脉冲序列向所述目标前进并返回的公共飞行时间。

Sensing device

【技术实现步骤摘要】
感测装置
本申请涉及距离感测
，具体涉及一种基于直接飞行时间测量距离的感测装置。
技术介绍
飞行时间（Time-Of-Flight，TOF）成像技术在多个应用场景有广泛应用，例如激光探测及测距（Light-Detection-And-Ranging，LiDAR）系统，3D成像，深度映射和基于单光子雪崩二极管（Single-PhotonAvalancheDiode，SPAD）的传感设备。TOF成像技术的原理是用光脉冲照射物体并检测从物体反射的一些脉冲。检测器和物体之间的距离可以通过测量发射和探测之间的相位变化来间接测量，也称为间接TOF（indirectTOF，iTOF），或者可以通过计算出射脉冲的发射时间与从物体上的相应点所反射的辐射的到达时间之间的差来测量飞行时间从而直接测量距离，也称为直接TOF（directTOF，dTOF）。因为光功率以行进距离的平方速度减小并且反射导致损耗，所以反射光辐射的强度明显低于出射光的强度，从而对检测这种低强度的反射光辐射提出了挑战。同时，由于产品安全考量和功耗限制，输出的光脉冲的强度不能无限增加。因此，反射光辐射必须保持非常低的强度，从而容易受到背景噪声或干扰（例如环境光或阳光）的影响。因此，需要一种技术方案能减少背景噪声对检测结果的影响从而提高基于直接TOF的测距效率和精度。
技术实现思路
第一方面，本申请实施例提供了一种感测装置。所述感测装置包括：发射器，其中，所述发射器被配置成向目标发射光脉冲序列，第一时间值序列指示所述光脉冲序列的相应发射时间；检测器，其中，所述检测器被配置成接收从所述目标反射的光学辐射并且输出第二时间值序列，所述第二时间值序列指示所接收光学辐射的相应到达时间；以及控制器。其中，所述控制器被配置成执行以下操作：按照时延平移所述第一时间值序列以获得修改后的第一时间值序列，其中，所述时延根据所述第一时间值序列和所述第二时间值序列之间的匹配确定；根据所述修改后的第一时间值序列和所述第二时间值序列之间的比较，选择所述第二时间值序列的一部分；计算所选择的第二时间值序列的一部分的总数与所述第一时间值序列的总数之间的第一差值；以及当确定所述第一差值不超过第一阈值时，利用所选择的第二时间值序列的一部分来计算所述光脉冲序列向所述目标前进并返回的公共飞行时间。第一方面所描述的技术方案，通过使用第二时间值序列的所选择部分来计算公共飞行时间，从而实现了减少背景噪声影响及提高基于直接TOF的测距效率和精度的技术效果。根据第一方面，在一种可能的实现方式中，所述光脉冲序列具有相等的时间间隔。如此，可以用于当发射的光脉冲具有相等时间间隔的应用场景。根据第一方面，在一种可能的实现方式中，所述光脉冲序列具有规律变化的时间间隔，所述时间间隔从多个预定时间间隔中选择一个。如此，可以用于当发射的光脉冲具有规律变化的时间间隔的应用场景。根据第一方面，在一种可能的实现方式中，根据所述修改后的第一时间值序列和所述第二时间值序列之间的比较，选择所述第二时间值序列的一部分，包括，分别针对所述第二时间值序列的每一个：识别所述第二时间值序列中的一个的顺序位置；识别对应于所述顺序位置的所述修改后的第一时间值序列中的一个或者多个；将所述第二时间值序列中的一个跟所述修改后的第一时间值序列中的一个或者多个进行比较以获得第二差值；以及当确定所述第二差值不超过第二阈值时，确定所选择的第二时间值序列的一部分包括所述第二时间值序列中的一个。如此，通过将第二时间值序列中的一个与修改后的第一时间值序列的一个或多个进行比较，从而实现了选择有效信号并滤出无效信号。根据第一方面，在一种可能的实现方式中，所述修改后的第一时间值序列中的一个或者多个从所述修改后的第一时间值序列中的顺序位置开始顺序排列，所述修改后的第一时间值序列中的顺序位置与所述第二时间值序列中的一个的顺序位置相同，其中，将所述第二时间值序列中的一个跟所述修改后的第一时间值序列中的一个或者多个进行比较以获得所述第二差值，包括：将所述第二时间值序列中的一个跟所述修改后的第一时间值序列中的一个或者多个的每一个分别进行比较从而选择最小值作为所述第二差值。如此，通过分别比较第二时间值序列中的一个与修改后的第一时间值序列中的一个或多个的每一个，从而实现了更大的灵活性。根据第一方面，在一种可能的实现方式中，所述控制器可调整所述第二阈值。如此，通过提供可由控制器调节的第二阈值，可以实现更大的灵活性。根据第一方面，在一种可能的实现方式中，所述目标包括多个像素，其中，所述多个像素的每个像素分别对应所接收光学辐射的一部分。如此，可以用于当目标具有多个像素的应用场景。根据第一方面，在一种可能的实现方式中，所述检测器包括多个单光子雪崩二极管SPAD和耦合到所述多个SPAD的多个时间数字转换器TDC；所述多个SPAD包括多组SPAD，其中，每组SPAD包括至少一个SPAD并且被配置成响应于对应所述目标的一个像素的所接收光学辐射的一个相应部分而产生数字脉冲；所述多个TDC被配置成生成多个第二时间值序列，其中，所述多个第二时间值序列的每一个分别对应一组SPAD所生成的数字脉冲；所述控制器被配置成根据所述第一时间值序列和所述多个第二时间值序列中的相应的一个，计算所述光脉冲序列向所述目标的一个像素前进并返回的公共飞行时间。如此，通过部署多个SPAD和多个TDC来计算与目标的不同像素对应的飞行时间，从而有利于实现深度映射。根据第一方面，在一种可能的实现方式中，所述第一时间值序列和所述第二时间值序列之间的匹配包括在第一模式和第二模式之间的关联，其中，所述第一模式指示所述第一时间值序列的时间值之间的差，所述第二模式指示所述第二时间值序列的时间值之间的差。如此，通过将第一模式与第二模式相关联，而使得匹配集中在时间值之间的差异上而不是时间值本身，从而提高了效率。第二方面，本申请实施例提供了一种基于直接TOF的距离测量方法。所述方法包括：向目标发射光脉冲序列，其中，第一时间值序列指示所述光脉冲序列的相应发射时间；接收从所述目标反射的光学辐射，其中，第二时间值序列指示所接收光学辐射的相应到达时间；按照时延平移所述第一时间值序列以获得修改后的第一时间值序列，其中，所述时延根据所述第一时间值序列和所述第二时间值序列之间的匹配确定；根据所述修改后的第一时间值序列和所述第二时间值序列之间的比较，选择所述第二时间值序列的一部分；计算所选择的第二时间值序列的一部分的总数与所述第一时间值序列的总数之间的第一差值；以及当确定所述第一差值不超过第一阈值时，利用所选择的第二时间值序列的一部分来计算所述光脉冲序列向所述目标前进并返回的公共飞行时间。第二方面所描述的技术方案，通过使用第二时间值序列的所选择部分来计算公共飞行时间，从而实现了减少背景噪声影响及提高基于直接TOF的测距效率和精度的技术效果。根据第二方面，在一种可能的实现方式中，所述光脉冲序列具有相等的时间间隔。如此，可以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种感测装置，其特征在于，所述感测装置包括：/n发射器，其中，所述发射器被配置成向目标发射光脉冲序列，第一时间值序列指示所述光脉冲序列的相应发射时间；/n检测器，其中，所述检测器被配置成接收从所述目标反射的光学辐射并且输出第二时间值序列，所述第二时间值序列指示所接收光学辐射的相应到达时间；以及/n控制器，其中，所述控制器被配置成执行以下操作：/n按照时延平移所述第一时间值序列以获得修改后的第一时间值序列，其中，所述时延根据所述第一时间值序列和所述第二时间值序列之间的匹配确定，/n根据所述修改后的第一时间值序列和所述第二时间值序列之间的比较，选择所述第二时间值序列的一部分，/n计算所选择的第二时间值序列的一部分的总数与所述第一时间值序列的总数之间的第一差值，以及/n当确定所述第一差值不超过第一阈值时，利用所选择的第二时间值序列的一部分来计算所述光脉冲序列向所述目标前进并返回的公共飞行时间。/n

【技术特征摘要】
1.一种感测装置，其特征在于，所述感测装置包括：
发射器，其中，所述发射器被配置成向目标发射光脉冲序列，第一时间值序列指示所述光脉冲序列的相应发射时间；
检测器，其中，所述检测器被配置成接收从所述目标反射的光学辐射并且输出第二时间值序列，所述第二时间值序列指示所接收光学辐射的相应到达时间；以及
控制器，其中，所述控制器被配置成执行以下操作：
按照时延平移所述第一时间值序列以获得修改后的第一时间值序列，其中，所述时延根据所述第一时间值序列和所述第二时间值序列之间的匹配确定，
根据所述修改后的第一时间值序列和所述第二时间值序列之间的比较，选择所述第二时间值序列的一部分，
计算所选择的第二时间值序列的一部分的总数与所述第一时间值序列的总数之间的第一差值，以及
当确定所述第一差值不超过第一阈值时，利用所选择的第二时间值序列的一部分来计算所述光脉冲序列向所述目标前进并返回的公共飞行时间。


2.根据权利要求1所述的感测装置，其特征在于，所述光脉冲序列具有相等的时间间隔。


3.根据权利要求1所述的感测装置，其特征在于，所述光脉冲序列具有规律变化的时间间隔，所述时间间隔从多个预定时间间隔中选择一个。


4.根据权利要求1所述的感测装置，其特征在于，根据所述修改后的第一时间值序列和所述第二时间值序列之间的比较，选择所述第二时间值序列的一部分，包括，分别针对所述第二时间值序列的每一个：
识别所述第二时间值序列中的一个的顺序位置；
识别对应于所述顺序位置的所述修改后的第一时间值序列中的一个或者多个；
将所述第二时间值序列中的一个跟所述修改后的第一时间值序列中的一个或者多个进行比较以获得第二差值；以及
当确定所述第二差值不超过第二阈值时，确定所选择的第二时间值序列的一部分包括所述第二时间值序列中的一个。


5.根据权利要求4所述的感测装置，其特征在于，所述修改后的第一时间值序列中的一个或者多个从所述修改后的第一时间值序列中的顺序位置开始顺序排列，所述修改后的第一时间值序列中的顺序位置与所述第二时间值序列中的一个的顺序位置相同，
其中，将所述第二时间值序列中的一个跟所述修改后的第一时间值序列中的一个或者多个进行比较以获得所述第二差值，包括：
将所述第二时间值序列中的一个跟所述修改后的第一时间值序列中的一个或者多个的每一个分别进行比较从而选择最小值作为所述第二差值。


6.根据权利要求4所述的感测装置，其特征在于，所述控制器可调整所述第二阈值。


7.根据权利要求1所述的感测装置，其特征在于，所述目标包括多个像素，其中，所述多个像素的每个像素分别对应所接收光学辐射的一部分。


8.根据权利要求7所述的感测装置，其特征在于，
所述检测器包括多个单光子雪崩二极管SPAD和耦合到所述多个SPAD的多个时间数字转换器TDC；
所述多个SPAD包括多组SPAD，其中，每组SPAD包括至少一个SPAD并且被配置成响应于对应所述目标的一个像素的所接收光学辐射的一个相应部分而产生数字脉冲；
所述多个TDC被配置成生成多个第二时间值序列，其中，所述多个第二时间值序列的每一个分别对应一组SPAD所生成的数字脉冲；
所述控制器被配置成根据所述第一时间值序列和所述多个第二时间值序列中的相应的一个，计算所述光脉冲序列向所述目标的一个像素前进并返回的公共飞行时间。


9.根据权利要求1所述的感测装置，其特征在于，所述第一时间值序列和所述第二时间值序列之间的匹配包括在第一模式和第二模式之间的关联，其中，所述第一模式指示所述第一时间值序列的时间值之间的差，所述第二模式指示所述第二时间值序列的时间值之间的差。


10.一种基于直接TOF的距离测量方法，其特征在于，所述方法包括：
向目标发射光脉冲序列，其中，第一时间值序列指示所述光脉冲序列的相应发射时间；
接收从所述目标反射的光学辐射，其中，第二时间值序列指示所接收光学辐射的相应到达时间；
按照时延平移...

【专利技术属性】
技术研发人员：王龙，姜培，史方，
申请(专利权)人：光梓信息科技上海有限公司，光梓信息科技深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31