[發(fā)明專利]一種高速激光脈沖采樣檢測(cè)電路、系統(tǒng)及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010570642.0
• 申請(qǐng)日: 2020-06-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111458695B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-10-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳學(xué)峰;王宇偉;栗源;夏韜;吳祎璠;姜培
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 光梓信息科技（上海）有限公司
• 主分類號(hào): G01S7/4861
• 分類號(hào): G01S7/4861;G01S7/4865
• 代理公司: 上海光華專利事務(wù)所(普通合伙) 31219
• 代理人: 林麗麗

本發(fā)明提供一高速激光脈沖采樣檢測(cè)電路、系統(tǒng)及方法，所述電路包括：激光驅(qū)動(dòng)器，在觸發(fā)信號(hào)的驅(qū)動(dòng)下產(chǎn)生激光脈沖；連接于激光驅(qū)動(dòng)器的光電轉(zhuǎn)換器，將激光脈沖轉(zhuǎn)換為電流脈沖；連接于光電轉(zhuǎn)換器的線性跨阻放大器，將電流脈沖放大后轉(zhuǎn)換為電壓脈沖；連接于線性跨阻放大器的低速模數(shù)轉(zhuǎn)換器，在采樣時(shí)鐘信號(hào)驅(qū)動(dòng)下采樣電壓脈沖并對(duì)其進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換；連接于低速模數(shù)轉(zhuǎn)換器的峰值功率/半峰脈寬檢測(cè)器，對(duì)低速模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)以獲取激光脈沖的峰值功率及半峰脈寬；連接于低速模數(shù)轉(zhuǎn)換器的多相時(shí)鐘發(fā)生器，根據(jù)觸發(fā)信號(hào)產(chǎn)生一相位連續(xù)變化的采樣時(shí)鐘信號(hào)。通過(guò)本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)中無(wú)有效方案實(shí)現(xiàn)對(duì)高速激光脈沖的精確采樣及檢測(cè)的問(wèn)題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及3D傳感器及激光雷達(dá)系統(tǒng)，特別是涉及一種高速激光脈沖采樣檢測(cè)電路、系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

自動(dòng)駕駛、手勢(shì)識(shí)別及機(jī)器視覺(jué)等應(yīng)用領(lǐng)域都需要高精度、高分辨率、實(shí)時(shí)的測(cè)距功能，因此，基于TOF（光子飛行時(shí)間）的激光雷達(dá)和3D成像技術(shù)得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。

基于TOF的激光雷達(dá)和3D成像技術(shù)，由發(fā)射端和接收端組成。發(fā)射端產(chǎn)生脈沖調(diào)制的激光信號(hào)，接收端檢測(cè)從目標(biāo)物體反射回來(lái)的光信號(hào)，并根據(jù)光子飛行的時(shí)間來(lái)計(jì)算目標(biāo)物體的距離。在dTOF（直接光子飛行時(shí)間）系統(tǒng)里，檢測(cè)距離和精度主要受發(fā)射端光脈沖的峰值功率和半峰脈寬以及接收端的靈敏度影響。為了實(shí)現(xiàn)特定距離的測(cè)距功能，發(fā)射端需要保證能夠輸出具有可控且穩(wěn)定的峰值功率和半峰脈寬的激光脈沖。

發(fā)射端電路以及所驅(qū)動(dòng)的激光器件對(duì)溫度變化、工藝偏差以及電源電壓偏差（簡(jiǎn)稱PVT變化）都很敏感，這些因素都會(huì)導(dǎo)致輸出激光脈沖的峰值功率和半峰脈寬產(chǎn)生偏差。這三個(gè)影響因素主要從以下三個(gè)方面引入：第一，發(fā)射端在工作的過(guò)程中，會(huì)隨著時(shí)間變化以及周圍環(huán)境溫度的不同而導(dǎo)致整個(gè)發(fā)射端溫度發(fā)生變化；第二，激光器件以及發(fā)射端內(nèi)部電路在制造的過(guò)程中存在一定的工藝偏差；第三，發(fā)射端的供電電壓也會(huì)發(fā)生偏差。這三個(gè)主要影響因素會(huì)導(dǎo)致輸出激光脈沖的峰值功率和半峰脈寬偏離設(shè)定值，從而無(wú)法保證激光雷達(dá)和3D傳感器實(shí)現(xiàn)特定距離的測(cè)距功能。

為了精確控制輸出激光脈沖的峰值功率和半峰脈寬，dTOF系統(tǒng)的發(fā)射端需要具備自動(dòng)峰值功率和半峰脈寬控制功能；但由于dTOF系統(tǒng)的激光脈沖的峰值功率很高（如5 ~12W）、半峰脈寬很窄（如1ns），目前還沒(méi)有很好的方案來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)這種高速激光脈沖的精確采樣和檢測(cè)。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種高速激光脈沖采樣檢測(cè)電路、系統(tǒng)及方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中無(wú)有效方案實(shí)現(xiàn)對(duì)高速激光脈沖的精確采樣及檢測(cè)的問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種高速激光脈沖采樣檢測(cè)電路，所述采樣檢測(cè)電路包括：

激光驅(qū)動(dòng)器，用于在觸發(fā)信號(hào)的驅(qū)動(dòng)下產(chǎn)生激光脈沖信號(hào)；

光電轉(zhuǎn)換器，連接于所述激光驅(qū)動(dòng)器的輸出端，用于將所述激光脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換為電流脈沖信號(hào)；

線性跨阻放大器，連接于所述光電轉(zhuǎn)換器的輸出端，用于將所述電流脈沖信號(hào)放大后轉(zhuǎn)換為電壓脈沖信號(hào)；

低速模數(shù)轉(zhuǎn)換器，連接于所述線性跨阻放大器的輸出端，用于在采樣時(shí)鐘信號(hào)的驅(qū)動(dòng)下采樣所述電壓脈沖信號(hào)并對(duì)其進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換；

峰值功率/半峰脈寬檢測(cè)器，連接于所述低速模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出端，用于對(duì)所述低速模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，以獲取所述激光脈沖信號(hào)的峰值功率及半峰脈寬；

多相時(shí)鐘發(fā)生器，連接于所述低速模數(shù)轉(zhuǎn)換器的時(shí)鐘輸入端，用于根據(jù)所述觸發(fā)信號(hào)產(chǎn)生一相位相對(duì)于所述觸發(fā)信號(hào)連續(xù)變化的所述采樣時(shí)鐘信號(hào)。

可選地，所述多相時(shí)鐘發(fā)生器包括：

N個(gè)串聯(lián)的延遲單元，用于對(duì)所述觸發(fā)信號(hào)依次進(jìn)行延遲以產(chǎn)生N個(gè)延遲信號(hào)；