[發(fā)明專利]一種距離信息獲取系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011353548.6
• 申請日: 2020-11-27
• 公開（公告）號: CN114624722A
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發(fā)明（設計）人: 雷述宇
• 申請（專利權(quán)）人: 寧波飛芯電子科技有限公司
• 主分類號: G01S17/10
• 分類號: G01S17/10;G01S7/481;G01S7/484;G01S7/486;G01S7/4863
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開了一種距離信息獲取系統(tǒng)，其特征在于，包括：光源模塊，接收模塊，處理模塊；所述光源模塊包含N組具有時序關(guān)聯(lián)性的發(fā)射光，其中N為大于等于2的整數(shù)，所述接收模塊獲得所述光源輸出的N組發(fā)射光在視場內(nèi)返回光的信號并轉(zhuǎn)化為電信號，所述處理模塊依據(jù)所述N組發(fā)射光轉(zhuǎn)化的電信號獲得一組完整視場內(nèi)被探測物的距離信息；所述光源模塊能夠?qū)崿F(xiàn)N組上具有時序關(guān)聯(lián)性的發(fā)射光，可以在適合探測系統(tǒng)高集成化的前提下保證分辨率和探測高幀頻要求，尤其是針對于四相位TOF測距系統(tǒng)中時序復雜和探測精度的要求。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請涉及距離獲取系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種DTOF類型的距離信息獲取系統(tǒng)。

背景技術(shù)

近年來，隨著半導體技術(shù)的進步，用于測量到物體的距離的測距模塊的小型化已經(jīng)取得了進展。因此，例如，已經(jīng)實現(xiàn)了在諸如所謂的智能電話等移動終端中安裝測距模塊，所述智能電話是具有通信功能的小型信息處理裝置隨著科技的進步，在距離或者深度信息探測過程中，經(jīng)常使用的方法為飛行時間測距法(Time of flight，TOF)，其原理是通過給目標物連續(xù)發(fā)送光脈沖，然后用傳感器接收從物體返回的光，通過探測光脈沖的飛行(往返)時間來得到目標物距離，在TOF技術(shù)中直接對光飛行時間進行測量的技術(shù)被稱為DTOF(direct-TOF)；對發(fā)射光信號進行周期性調(diào)制，通過對反射光信號相對于發(fā)射光信號的相位延遲進行測量，再由相位延遲對飛行時間進行計算的測量技術(shù)被成為ITOF(Indirect-TOF)技術(shù)。按照調(diào)制解調(diào)類型方式的不同可以分為連續(xù)波(Continuous Wave，CW)調(diào)制解調(diào)方式和脈沖調(diào)制(Pulse Modulated，PM)調(diào)制解調(diào)方式，直接飛行時間探測(Direct Time of flight，DTOF)作為TOF的一種，DTOF技術(shù)通過計算光脈沖的發(fā)射和接收時間，直接獲得目標距離，具有原理簡單，信噪比好、靈敏度高、精確度高等優(yōu)點，受到了越來越廣泛的關(guān)注。

DTOF的測距原理也是比較簡單明確的，光源發(fā)射具有一定脈寬的脈沖激光例如幾納秒級別，脈沖激光經(jīng)過探測目標反射返回處于包含雪崩狀態(tài)SPAD的陣列型接收模塊，其中處于雪崩狀態(tài)的探測單元可以接收返回的信號，經(jīng)過處理模塊的處理可以輸出探測系統(tǒng)至探測目標之間的距離，從而完成探測，其中為了獲得高可信度的結(jié)果可以發(fā)射數(shù)萬次的激光脈沖，探測單元獲得一個統(tǒng)計結(jié)果，這樣通過對于統(tǒng)計結(jié)果的處理可以獲得更精確的距離。如此可以得知在測距過程中對于每個像素進行多次統(tǒng)計結(jié)果的處理將會存在特別大的數(shù)據(jù)處理需求，同時會需要特別大量的TDC處理模塊，如此設計的芯片將存在著體積難以縮小并且處理速度或者獲得整個視場圖像的幀頻將非常低，這將特別不利于此方案的推廣應用已經(jīng)公開的中國專利申請“CN111694007A一種像素陣列、接收模塊以及探測系統(tǒng)”提出了一種適應性的設計思路，能夠適應市場范圍內(nèi)被探測對象的特征設計了一種矩形結(jié)構(gòu)的單元，通過單元內(nèi)像素類別差異化設置進而實現(xiàn)與光源配合在四個子幀的前提下(或者三個)合成整個視場的全局信息，保證了對于芯片小型化和高集成化要求滿足的前提下也可以實現(xiàn)對于視場內(nèi)信息更全的獲取性能，為了保證接收模塊對于發(fā)射光返回的返回光具有更高的吸收特性進而實現(xiàn)更準確的統(tǒng)計結(jié)果，專利申請“202011037964.5-一種探測方法及應用其的探測系統(tǒng)”公開了在開機校正、使用中的固定時間段或者自適應地進行校正以保證光源發(fā)射的光斑能夠被最大限度獲得，從而使得探測系統(tǒng)的探測效果始終處于最優(yōu)條件下這些方案給出了DTOF應用于更小尺寸更大集成化需求下對于視場全局被探測物進行精確探測的前提，在這種框架下激光源發(fā)射光被設計為點陣形式，為了獲得更高的視場分辨率可以設計例如點陣可以被分為N組，其中N可以為3組、4組、5組等等的點陣，通過設置的N組點陣輸出的發(fā)射光被視場內(nèi)被探測目標反射返回信息的組合形成整個完整的視場探測信息。

然而，在實際的使用過程中DTOF陣列需要讀出的信息量也是大量的，這一點制約著DTOF系統(tǒng)在高幀頻例如高于30FPS場景下的應用，如何在保持現(xiàn)有設計的優(yōu)勢前提下設計出能夠適應于更高集成度和小型化要求的探測系統(tǒng)與控制方案是亟待解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容