[發明專利]光檢測和測距傳感器

有效

• 申請號: 201680074428.8
• 申請日: 2016-12-08
• 公開（公告）號: CN108431626B
• 公開（公告）日: 2022-06-17
• 發明（設計）人: C·L·尼西亞斯;A·施龐特;G·A·阿干諾夫;M·C·瓦爾登;M·A·雷茲克;T·歐吉雅
• 申請（專利權）人: 蘋果公司
• 主分類號: G01S7/481
• 分類號: G01S7/481;G01S7/4865;G01S17/10;G01S17/42
• 代理公司: 中國貿促會專利商標事務所有限公司 11038
• 代理人: 宿小猛

1.一種電光學裝置，包括：

激光光源，所述激光光源被配置為發射光脈沖的至少一個光束；

光束控制裝置，所述光束控制裝置被配置為跨目標場景傳輸和掃描所述至少一個光束；

感測元件陣列，每個感測元件被配置為輸出指示所述感測元件上單個光子的入射時間的信號；

光收集光學器件，所述光收集光學器件被配置為將由所傳輸的光束掃描的所述目標場景成像到所述陣列上，

其中所述光束控制裝置以比所述感測元件的節距小的掃描分辨率和斑點大小跨所述目標場景掃描所述至少一個光束；以及

電路，所述電路被耦接以致動僅在所述陣列的選定區域中的感測元件，并且與所述至少一個光束的掃描同步地使選定區域掃過所述陣列，

其中，所述激光光源被配置為沿不同的相應光束軸線發射至少兩個光束，使得在所述掃描期間的任何時刻，所述光收集光學器件將被所述至少兩個光束照亮的所述目標場景的相應區域成像到不同的相應的感測元件上，以及

其中，所述光束控制裝置被配置為在二維掃描中跨所述目標場景掃描所述至少兩個光束，并且所述電路被配置為以與所述二維掃描對應的二維圖案使選定區域掃過所述陣列，

其中，所述二維掃描形成光柵圖案，并且其中所述至少兩個光束的相應光束軸線相對于所述光柵圖案的掃描線方向相互橫向地偏移。

2.根據權利要求1所述的裝置，其中所述電路被配置為選擇區域使得在所述掃描期間的任何時刻，選定區域包含所述光收集光學器件將被所述至少一個光束照亮的所述目標場景的區域成像到其上的所述陣列的部分。

3.根據權利要求2所述的裝置，其中選定區域包括一個感測元件。

4.根據權利要求2所述的裝置，其中選定區域包括多個感測元件。

5.根據權利要求1所述的裝置，其中所述電路被配置為處理由感測元件輸出的信號，以便確定到所述目標場景中的點的相應距離。

6.根據權利要求1-5中任一項所述的裝置，其中感測元件包括單光子檢測器。

7.根據權利要求6所述的裝置，其中所述單光子檢測器為單光子雪崩二極管(SPAD)。

8.根據權利要求1-5中任一項所述的裝置，其中所述至少一個光束在所述目標場景上形成照明斑點，并且其中所述光收集光學器件被配置為將由所傳輸的光束掃描的所述目標場景成像到所述陣列上以使得疊加在所述陣列上的所述照明斑點的圖像的直徑小于所述感測元件的節距。

9.一種用于感測的方法，包括：

發射光脈沖的至少一光束；

跨目標場景傳輸和掃描所述至少一個光束；

提供感測元件陣列，每個感測元件被配置為輸出指示所述感測元件上單個光子的入射時間的信號；

將被所傳輸的光束掃描到的所述目標場景成像到所述陣列上，

其中以比所述感測元件的節距小的掃描分辨率和斑點大小跨所述目標場景掃描所述至少一個光束；以及

致動僅在所述陣列的選定區域中的感測元件，并且與所述至少一個光束的掃描同步地使選定區域掃過所述陣列，

其中，發射至少一個光束包括沿不同的相應光束軸線發射至少兩個光束，使得在所述掃描期間的任何時刻，光收集光學器件將被所述至少兩個光束照亮的所述目標場景的相應區域成像到不同的相應的感測元件上，以及

其中，掃描所述至少一個光束包括在二維掃描中跨所述目標場景掃描所述至少兩個光束，并且致動感測元件包括以與所述二維掃描對應的二維圖案使選定區域掃過所述陣列，

其中，所述二維掃描形成光柵圖案，并且其中所述至少兩個光束的相應光束軸線相對于所述光柵圖案的掃描線方向相互橫向地偏移。

10.根據權利要求9所述的方法，其中致動感測元件包括選擇區域使得在所述掃描期間的任何時刻，選定區域包含所述光收集光學器件將由所述至少一個光束照亮的所述目標場景的區域成像到其上的所述陣列的部分。