[實用新型]包括直方圖狀態監視裝置的飛行時間測距傳感器

有效

• 申請號: 202122157065.5
• 申請日: 2021-09-06
• 公開（公告）號: CN219105159U
• 公開（公告）日: 2023-05-30
• 發明（設計）人: 楊驍;李強
• 申請（專利權）人: 上海惚恍微電子科技有限公司
• 主分類號: G01S7/483
• 分類號: G01S7/483;G01S17/10
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 梁棟國

本實用新型提出了一種包括直方圖狀態監視裝置的飛行時間測距傳感器，包括：單光子雪崩探測器SPAD像素陣列，其被配置為檢測光子的入射并且輸出脈沖信號；時間數字轉換器TDC，其被配置為記錄與SPAD被擊穿產生的脈沖信號的時刻相關的信息；直方圖生成裝置，其被配置為基于TDC記錄的信息生成直方圖信息；以及直方圖狀態監視裝置，其被配置為實時監測直方圖的狀態，并且根據監測結果停止打光，輸出直方圖。

技術領域

本公開涉及飛行時間測距領域，更具體地，涉及到一種包括直方圖狀態監視裝置的飛行時間測距傳感器。

背景技術

飛行時間傳感器(Time-of-Flight)技術被認為是最優越的傳感器技術之一，由于它的出現，引起了在各種應用場景中應用的移動設備中裝載3D攝像頭的趨勢，并且隨著物聯網技術以及半導體技術的發展，其應用領域還將繼續得到拓展，此外，對其性能進行提升的相應研究也正在進行。

現有的飛行時間傳感器通過向對象打光并檢測光子的入射，并且記錄檢測到光子的時間，從而判斷飛行時間傳感器和對象之間的距離。

實用新型內容

技術問題

飛行時間傳感器的打光次數固定，在信號或背景光過強的情況下容易是、使直方圖存儲器飽和，從而使計算的距離信息產生誤差；當光學條件良好時，可以使直方圖很快達到很高的信噪比，所以之后的打光對提升距離精度沒有幫助，但是消耗了額外的能量。

問題的解決方案

根據本公開的一方面提出了一種包括直方圖狀態監視裝置的飛行時間測距傳感器，包括：單光子雪崩探測器SPAD像素陣列，其被配置為檢測光子的入射并且輸出脈沖信號；時間數字轉換器TDC，其被配置為記錄與SPAD被擊穿產生的脈沖信號的時刻相關的信息；直方圖生成裝置，其被配置為基于TDC記錄的信息生成直方圖信息；以及直方圖狀態監視裝置，其被配置為實時監測直方圖的狀態，并且根據監測結果停止打光，輸出直方圖。

根據本公開的一方面提出了一種包括直方圖狀態監視裝置的飛行時間測距傳感器，其中，所述直方圖生成裝置被配置為將TDC記錄的數值作為直方圖存儲器的地址值，讀取對應地址所存儲的數據并加1，并且將相加之后的數值寫回對應地址以生成直方圖信息。

根據本公開的一方面提出了一種包括直方圖狀態監視裝置的飛行時間測距傳感器，其中，所述直方圖狀態監視裝置被配置為包括第一寄存器、第二寄存器和比較器；其中，第一寄存器存儲預先設定的第一閾值，并且第二寄存器存儲與當前TDC記錄的數值對應的地址的直方圖存儲器的值；并且所述比較器比較第一寄存器和第二寄存器的值，并且當第二寄存器的值大于第一閾值時，停止打光，輸出直方圖。

根據本公開的一方面提出了一種包括直方圖狀態監視裝置的飛行時間測距傳感器，其中，所述直方圖狀態監視裝置被配置為包括計數器，所述計數器被配置為用于對打光次數進行計數，并且當計數值達到第二閾值時，啟動直方圖狀態監視裝置。

根據本公開的一方面提出了一種包括直方圖狀態監視裝置的飛行時間測距傳感器，其中，所述直方圖狀態監視裝置被配置為包括第三寄存器和比較器，所述第三寄存器被配置為存儲當前TDC記錄的數值對應的地址的直方圖存儲器的值，并且所述比較器比較第三寄存器的值和根據計數器的計數值計算的第三閾值，并且當第三寄存器的值大于第三閾值時，停止打光，輸出直方圖。

根據本公開的一方面提出了一種包括直方圖狀態監視裝置的飛行時間測距傳感器，其中，所述直方圖狀態監視裝置被配置為包括第四寄存器，所述第四寄存器存儲直方圖存儲器中的第一個地址值對應的值，其中，當所述TDC計時開始時刻早于打光時刻時，所述第四寄存器存儲直方圖存儲器中的第一個地址值對應的值對應于背景光的強度。

根據本公開的一方面提出了一種包括直方圖狀態監視裝置的飛行時間測距傳感器，其中，當第四寄存器存儲的值大于第四閾值時，提高打光的強度，并且其中，當第四寄存器存儲的值小于第五閾值時，降低打光的強度。