光学测距装置的制作方法

本技术涉及光学测距装置，尤其涉及基于直接测量飞行时间(direct timeof flight，dtof)的光学测距装置。

背景技术：

1、基于dtof的光学测距方法是根据光在测距装置与待测对象之间的飞行时间来测量测距装置与待测对象之间的距离的测距方法。在一般的dtof测距法中，测距装置的光源向待测对象发出脉冲式测量光，测量光照射到待测对象上后反射回测距装置，测距装置的单光子雪崩二极管(single photon avalanche diode，spad)接收反射光并产生电脉冲，测距装置对电脉冲进行计数而得到对应于反射光强度分布的计数值分布。基于计数值分布能够确定接收到反射光脉冲的接收时间，反射光脉冲的接收时间相对于发出对应的测量光脉冲的时间差即为光的飞行时间，进而可以基于飞行时间和光速计算出待测对象距测距装置的距离。dtof测距法采用spad来直接测量激光的飞行时间。

2、然而，在dtof测距法中，如果待测对象距离太近，反射的测量光的强度太强，则容易产生堆积(pile up)效应，堆积效应会导致dtof测距结果失真。

技术实现思路

1、本实用新型提供一种降低或消除dtof测距的堆积效应的光学测距装置。

2、根据本实用新型的一方面，提供一种光学测距装置，包括：光源，用于发出脉冲式测量光；传感器模块，包括用于接收从待测对象反射的测量光的单光子雪崩二极管spad阵列，所述spad阵列包括第一组spad和第二组spad，所述第一组spad上不布置光阑，所述第二组spad上布置有用于降低通光量的第一光阑，所述传感器模块基于每个spad所接收的测量光分别输出与每组spad接收的光子数对应的光子检测值；以及检测电路，连接至所述传感器模块，用于利用所述光子检测值基于直接飞行时间dtof确定所述待测对象与所述测距装置之间的距离，其中，在所述spad阵列在第一脉冲窗口中接收的光强度大于第一阈值的情况下，利用所述第二组spad在所述第一脉冲窗口中的光子检测值而不利用所述第一组spad在所述第一脉冲窗口中的光子检测值确定所述距离。

3、在一些实施例中，所述光学测距装置还包括：存储器，用于分别存储每组spad的光子检测值，其中，所述检测电路利用存储在所述存储器中的光子检测值确定所述距离。

4、在一些实施例中，所述spad阵列还包括第三组spad，所述第三组spad上布置有用于降低通光量的第二光阑，所述第二光阑的通光量大于所述第一光阑的通光量；并且在所述spad阵列在所述第一脉冲窗口中接收的光强度小于所述第一阈值但大于第二阈值的情况下，所述检测电路利用所述第三组spad在所述第一脉冲窗口中的光子检测值或者利用所述第三组spad和所述第二组spad在所述第一脉冲窗口中的光子检测值而不利用所述第一组spad在所述第一脉冲窗口中的光子检测值确定所述距离，所述第二阈值小于所述第一阈值。

5、在一些实施例中，在所述spad阵列在所述第一脉冲窗口中接收的光强度小于第三阈值的情况下，所述检测电路利用所述第一组spad在所述第一脉冲窗口中的光子检测值或者利用所有组spad在所述第一脉冲窗口中的光子检测值确定所述距离，所述第三阈值为所述检测电路判断所述光子检测值大小所使用的阈值中的最小阈值。

6、在一些实施例中，所述spad阵列在第一脉冲窗口中接收的光强度由所述第一组spad在第一脉冲窗口中的光子检测值表示。

7、在一些实施例中，所述第二组spad和/或第三组spad各自包括多个spad。可选的，所述第二组spad和/或第三组spad中的多个spad分散分布。

8、在一些实施例中，所述输出与每组spad接收的光子数对应的光子检测值包括：输出与每组spad接收的总光子数对应的总光子检测值，或者分别输出与每组spad中每个spad各自接收的光子数对应的各自的光子检测值。

9、在一些实施例中，所述第一光阑和/或所述第二光阑为集成在所述spad阵列的芯片中的金属光阑，或者为附着于所述spad阵列的芯片上的金属光阑或高分子材料光阑。

10、在一些实施例中，所述检测电路利用多个脉冲窗口确定所述距离。

11、根据本实用新型的另一方面，提供一种光学测距装置，包括：光源，用于发出脉冲式测量光；传感器模块，包括用于接收从待测对象反射的测量光的单光子雪崩二极管spad阵列，所述spad阵列包括第一组spad和第二组spad，所述第一组spad上不布置光阑，所述第二组spad上布置有用于降低通光量的第一光阑，所述传感器模块基于每个spad所接收的测量光分别输出与每组spad接收的光子数对应的光子检测值；以及检测电路，连接至所述传感器模块，用于利用所述光子检测值基于直接飞行时间dtof确定所述待测对象与所述测距装置之间的距离，其中，在所述spad阵列在第一脉冲窗口中接收的光强度小于第三阈值的情况下，所述检测电路利用所述第一组spad在所述第一脉冲窗口中的光子检测值或者利用所有组spad在所述第一脉冲窗口中的光子检测值确定所述距离。

12、根据本实用新型的实施例，不仅可以降低或消除dtof测距法中的堆积效应，而且还可以充分利用spad阵列在每个脉冲窗口中的检测值，提高测距的实时性和准确性。

技术特征：

1.一种光学测距装置，其特征在于包括：

2.根据权利要求1所述的光学测距装置，其特征在于还包括：

3.根据权利要求1所述的光学测距装置，其特征在于，

4.根据权利要求1-3中的任一项所述的光学测距装置，其特征在于，

5.根据权利要求1所述的光学测距装置，其特征在于，

6.根据权利要求1所述的光学测距装置，其特征在于，

7.根据权利要求6所述的光学测距装置，其特征在于，

8.根据权利要求3所述的光学测距装置，其特征在于，

9.根据权利要求8所述的光学测距装置，其特征在于，

10.根据权利要求1所述的光学测距装置，其特征在于，所述输出与每组spad接收的光子数对应的光子检测值包括：

11.根据权利要求1所述的光学测距装置，其特征在于，

12.根据权利要求3所述的光学测距装置，其特征在于，

13.根据权利要求1所述的光学测距装置，其特征在于，

14.一种光学测距装置，其特征在于包括：

技术总结
本技术提供一种能够降低或消除DToF测距法中的堆积效应的光学测距装置。光学测距装置包括：光源，用于发出脉冲式测量光；传感器模块，包括SPAD阵列，SPAD阵列包括第一组SPAD和第二组SPAD，第一组SPAD上不布置光阑，第二组SPAD上布置有用于降低通光量的第一光阑，传感器模块基于每个SPAD所接收的测量光分别输出与每组SPAD接收的光子数对应的光子检测值；以及检测电路，连接至传感器模块，用于利用光子检测值基于DToF确定待测对象与测距装置之间的距离，其中，在SPAD阵列在第一脉冲窗口中接收的光强度大于第一阈值的情况下，利用第二组SPAD在第一脉冲窗口中的光子检测值而不利用第一组SPAD在第一脉冲窗口中的光子检测值确定所述距离。

技术研发人员：罗婉榕,范成至
受保护的技术使用者：神盾股份有限公司
技术研发日：20221215
技术公布日：2024/1/12