【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及传感器，特别涉及一种传感器阵列、距离测量设备及方法。
技术介绍
1、激光雷达（light detection and ranging，lidar）是激光技术与现代光电探测技术结合的先进探测方式，其广泛应用于工农业自动化、自动驾驶以及海洋生物等领域。现有的激光雷达的测距方法主要包括三角法和飞行时间测量法（time of flight，tof）。三角法是根据被测距离与接收器接收到反射光的位置之间的关系确定距离。如图1所示，采用激光器100向某一方向发射激光信号，当探测目标处于不同位置时（例如图中第一位置p1、第二位置p2、第三位置p3处），所述激光信号经目标发生反射，反射光经过接收光学系统101后，照射至接收器102中的位置分别用第一接收位置p1’、第二接收位置p2’和第三接收位置p3’表示。根据接收器102接收反射光的不同位置，再运用三角函数即可计算出被测目标的距离。但若被测目标距离较远，接收器102接收到的反射光的位置变化不大，故三角法对于远距离测距精度有限，而tof法则更适用于远距离精测。请参阅图2，计时器103记录从激光器100发射激光到接收器102接收反射回波信号的时间差t，即飞行时间，从而计算出目标物体的测量距离d。其中，d=c·t/2（c表示光速）。但tof法的测距精度容易受计时器103的时间分辨率限制。例如，计时器103的时间分辨率dt = 1ns时，在不考虑其他因素增加测距误差和采用相关数据处理算法提高测距精度的前提下，最大测距误差为c·dt/2=15 cm。因此，飞行时间测量法测距精度基本不受测距距
2、然而，随着应用场景越来越复杂，对于激光雷达的测距范围和测距精度的要求也越来越高，现有的激光雷达仅能通过三角法或tof法来获取距离，则导致测距精度和测距范围非常有限。以及，现有的激光雷达很容易受到外界环境的干扰，且测距分辨率有限。因此，亟需一种新的距离测量设备，以解决上述技术问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种传感器阵列、距离测量设备及方法，以解决如何提高距离测量设备的测距精准度和测距范围，以及，如何提高距离测量设备的测距像素分辨率中的至少一个问题。
2、为解决上述技术问题，本专利技术提供一种传感器阵列，包括感光阵列和读出电路；
3、所述感光阵列包括第一区域和第二区域；所述第一区域用于至少接收位于预设距离内的被测目标反射的光信号，并转换为电信号；所述第二区域用于至少接收位于所述预设距离外的被测目标反射的光信号，并转换为电信号；其中，所述光信号包括信号光和环境光；且所述信号光包括距离测量设备中发射器发射并经被测目标反射后照射至所述感光阵列的光信号，所述环境光包括除所述信号光之外其他所有照射至所述感光阵列的光信号；
4、所述读出电路包括计数电路和计时电路；所述计数电路至少与所述第一区域相接，并接收对应的所述电信号，以获取预设时间内的所述信号光的光子数量和/或所述环境光的光子数量；所述计时电路至少与所述第二区域相接，并接收对应的所述电信号，以获取接收到所述信号光的时间。
5、可选的，在所述的传感器阵列中，所述第一区域中部分区域与所述第二区域中部分区域相重叠，且相重叠的区域用于至少接收位于所述预设距离内或所述预设距离外的被测目标反射的信号光，并转换为电信号。
6、可选的，在所述的传感器阵列中，所述相重叠的区域与所述计数电路和所述计时电路相接；以及，所述第一区域中去除所述相重叠的区域的剩余区域与所述计数电路相接，所述第二区域中去除所述相重叠的区域的剩余区域与所述计时电路相接。
7、可选的，在所述的传感器阵列中，当所述被测目标位于所述预设距离内时，部分所述信号光经所述第一区域接收，剩余部分所述信号光经所述第二区域接收；当所述被测目标位于所述预设距离外时，所述信号光经所述第二区域接收；其中，所述第一区域与所述计数电路相接，所述第二区域与所述计时电路相接。
8、可选的，在所述的传感器阵列中，所述第一区域和所述第二区域均与所述计数电路和所述计时电路相接。
9、可选的，在所述的传感器阵列中，所述感光阵列包括呈阵列式排布的多个感光器件；且所述感光器件分别与所述计数电路和/或所述计时电路相接；或者，所述感光器件经逻辑电路运算后与所述计数电路和/或所述计时电路相接。
10、可选的，在所述的传感器阵列中，所述逻辑电路经若干个逻辑单元连接而成，且所述逻辑单元包括与门、或门、非门或加法器；
11、在与所述计时电路相接的所述第一区域和/或所述第二区域中，每m×n个所述感光器件构成一个接收单元，且每个所述接收单元中相同编号的所述感光器件与所述逻辑电路的输入端相接，所述逻辑电路的输出端与所述计时电路相接；以及，m和n为正整数；其中，所有所述接收单元中的所述感光器件的编号方式相同，或至少部分所述接收单元中的所述感光器件的编号方式不同。
12、可选的，在所述的传感器阵列中，所述逻辑电路包括多个加法器；其中，
13、在与所述计数电路相接的所述第一区域和/或所述第二区域中，垂直于预设方向的每行或每列的所述感光器件中的至少部分所述感光器件与一个所述加法器的输入端相接，且每个所述加法器的输出端与一个所述计数电路相接；以及，所述预设方向为所述信号光的接收位置随所述被测目标的距离变化而在所述感光阵列上的移动方向。
14、可选的，在所述的传感器阵列中，所述感光阵列还包括若干片滤波膜；所述若干片滤波膜分别贴附于预设区域上，以使所述预设区域接收若干种预设波段的环境光，并获取所述环境光信息；
15、其中，所述预设区域中多个所述感光器件构成一个成像像素单元，以使获取所述环境光信息的成像像素分辨率大于或等于获取所述信号光的测距像素分辨率；以及，所述预设区域包括部分与所述计数电路相接的所述第一区域和/或所述第二区域。
16、基于同一专利技术构思，本专利技术还提供一种距离测量设备，包括发射器、控制器和所述传感器阵列；
17、所述发射器用于向被测目标发射激光；
18、所述传感器阵列用于接收所述激光经所述被测目标反射的信号光及环境光，并向所述控制器输出预设时间内的所述信号光的光子数量和/或所述环境光的光子数量，和/或，接收到所述信号光的时间；
19、所述控制器至少用于接收所述传感器阵列的输出信号，并根据所述信号光的光子数量获取所述信号光的接收位置，根据所述环境光的光子数量获取环境光信息，根据所述接收到所述信号光的时间获取所述激光的飞行时间，以及，根据所述接收位置和/或所述飞行时间获取所述被测目标的距离，根据所述环境光信息校正所述被测目标的距离。
20、可选的，在所述的距离测量设备中，所述距离测量设备还包括旋转基座；所述旋转基座用于承载所述发射器和/或所述传感器阵列，并带动所述发射器和/或所述传感器阵列沿预设方向转动。
21、可选本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种传感器阵列，其特征在于，包括感光阵列和读出电路；
2.根据权利要求1所述的传感器阵列，其特征在于，所述第一区域中部分区域与所述第二区域中部分区域相重叠，且相重叠的区域用于至少接收位于所述预设距离内或所述预设距离外的被测目标反射的信号光，并转换为电信号。
3.根据权利要求2所述的传感器阵列，其特征在于，所述相重叠的区域与所述计数电路和所述计时电路相接；以及，所述第一区域中去除所述相重叠的区域的剩余区域与所述计数电路相接，所述第二区域中去除所述相重叠的区域的剩余区域与所述计时电路相接。
4.根据权利要求1所述的传感器阵列，其特征在于，当所述被测目标位于所述预设距离内时，部分所述信号光经所述第一区域接收，剩余部分所述信号光经所述第二区域接收；当所述被测目标位于所述预设距离外时，所述信号光经所述第二区域接收；其中，所述第一区域与所述计数电路相接，所述第二区域与所述计时电路相接。
5.根据权利要求1所述的传感器阵列，其特征在于，所述第一区域和所述第二区域均与所述计数电路和所述计时电路相接。
6.根据权利要求1~5中任意一项
7.根据权利要求6所述的传感器阵列，其特征在于，所述逻辑电路经若干个逻辑单元连接而成，且所述逻辑单元包括与门、或门、非门或加法器；
8.根据权利要求6所述的传感器阵列，其特征在于，所述逻辑电路包括多个加法器；其中，
9.根据权利要求6所述的传感器阵列，其特征在于，所述感光阵列还包括若干片滤波膜；所述若干片滤波膜分别贴附于预设区域上，以使所述预设区域接收若干种预设波段的环境光，并获取环境光信息；
10.一种距离测量设备，其特征在于，包括发射器、控制器和如权利要求1~9中任意一项所述的传感器阵列；
11.根据权利要求10所述的距离测量设备，其特征在于，所述距离测量设备还包括旋转基座；所述旋转基座用于承载所述发射器和/或所述传感器阵列，并带动所述发射器和/或所述传感器阵列沿预设方向转动。
12.根据权利要求10或11所述的距离测量设备，其特征在于，所述距离测量设备还包括若干个滤波片；所述若干个滤波片靠近所述传感器阵列设置，使得所述信号光和/或所述环境光经所述滤波片入射至所述传感器阵列，并经所述传感器阵列接收若干种预设波段的光信号，以获取信号光信息和/或环境光信息。
13.一种距离测量方法，其特征在于，使用如权利要求10~12中任意一项所述的距离测量设备，所述距离测量方法包括：
14.根据权利要求13所述的距离测量方法，其特征在于，所述第一信号和所述第二信号均包括预设时间内的所述信号光的光子数量和/或接收到所述信号光的时间；且当所述第一信号和/或所述第二信号包括预设时间内的所述信号光的光子数量和接收到所述信号光的时间时，所述距离测量方法还包括：
15.根据权利要求13或14所述的距离测量方法，其特征在于，在获取所述被测目标的距离之后，所述距离测量方法还包括：
...【技术特征摘要】
1.一种传感器阵列，其特征在于，包括感光阵列和读出电路；
2.根据权利要求1所述的传感器阵列，其特征在于，所述第一区域中部分区域与所述第二区域中部分区域相重叠，且相重叠的区域用于至少接收位于所述预设距离内或所述预设距离外的被测目标反射的信号光，并转换为电信号。
3.根据权利要求2所述的传感器阵列，其特征在于，所述相重叠的区域与所述计数电路和所述计时电路相接；以及，所述第一区域中去除所述相重叠的区域的剩余区域与所述计数电路相接，所述第二区域中去除所述相重叠的区域的剩余区域与所述计时电路相接。
4.根据权利要求1所述的传感器阵列，其特征在于，当所述被测目标位于所述预设距离内时，部分所述信号光经所述第一区域接收，剩余部分所述信号光经所述第二区域接收；当所述被测目标位于所述预设距离外时，所述信号光经所述第二区域接收；其中，所述第一区域与所述计数电路相接，所述第二区域与所述计时电路相接。
5.根据权利要求1所述的传感器阵列，其特征在于，所述第一区域和所述第二区域均与所述计数电路和所述计时电路相接。
6.根据权利要求1~5中任意一项所述的传感器阵列，其特征在于，所述感光阵列包括呈阵列式排布的多个感光器件；且所述感光器件分别与所述计数电路和/或所述计时电路相接；或者，所述感光器件经逻辑电路运算后与所述计数电路和/或所述计时电路相接。
7.根据权利要求6所述的传感器阵列，其特征在于，所述逻辑电路经若干个逻辑单元连接而成，且所述逻辑单元包括与门、或门、非门或加法器；
8.根据权利要求6所述的传感器阵列，...
【专利技术属性】
技术研发人员：马伯奕，赵彦，赵久烜，
申请(专利权)人：苏州识光芯科技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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