[发明专利]一种高速激光脉冲采样检测电路、系统及方法

说明书

本发明提供一高速激光脉冲采样检测电路、系统及方法，所述电路包括：激光驱动器，在触发信号的驱动下产生激光脉冲；连接于激光驱动器的光电转换器，将激光脉冲转换为电流脉冲；连接于光电转换器的线性跨阻放大器，将电流脉冲放大后转换为电压脉冲；连接于线性跨阻放大器的低速模数转换器，在采样时钟信号驱动下采样电压脉冲并对其进行模数转换；连接于低速模数转换器的峰值功率/半峰脉宽检测器，对低速模数转换器的输出信号进行检测以获取激光脉冲的峰值功率及半峰脉宽；连接于低速模数转换器的多相时钟发生器，根据触发信号产生一相位连续变化的采样时钟信号。通过本发明解决了现有技术中无有效方案实现对高速激光脉冲的精确采样及检测的问题。

技术领域

本发明涉及3D传感器及激光雷达系统，特别是涉及一种高速激光脉冲采样检测电路、系统及方法。

背景技术

自动驾驶、手势识别及机器视觉等应用领域都需要高精度、高分辨率、实时的测距功能，因此，基于TOF（光子飞行时间）的激光雷达和3D成像技术得到了越来越广泛的应用。

基于TOF的激光雷达和3D成像技术，由发射端和接收端组成。发射端产生脉冲调制的激光信号，接收端检测从目标物体反射回来的光信号，并根据光子飞行的时间来计算目标物体的距离。在dTOF（直接光子飞行时间）系统里，检测距离和精度主要受发射端光脉冲的峰值功率和半峰脉宽以及接收端的灵敏度影响。为了实现特定距离的测距功能，发射端需要保证能够输出具有可控且稳定的峰值功率和半峰脉宽的激光脉冲。

发射端电路以及所驱动的激光器件对温度变化、工艺偏差以及电源电压偏差（简称PVT变化）都很敏感，这些因素都会导致输出激光脉冲的峰值功率和半峰脉宽产生偏差。这三个影响因素主要从以下三个方面引入：第一，发射端在工作的过程中，会随着时间变化以及周围环境温度的不同而导致整个发射端温度发生变化；第二，激光器件以及发射端内部电路在制造的过程中存在一定的工艺偏差；第三，发射端的供电电压也会发生偏差。这三个主要影响因素会导致输出激光脉冲的峰值功率和半峰脉宽偏离设定值，从而无法保证激光雷达和3D传感器实现特定距离的测距功能。

为了精确控制输出激光脉冲的峰值功率和半峰脉宽，dTOF系统的发射端需要具备自动峰值功率和半峰脉宽控制功能；但由于dTOF系统的激光脉冲的峰值功率很高（如5 ~12W）、半峰脉宽很窄（如1ns），目前还没有很好的方案来实现对这种高速激光脉冲的精确采样和检测。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种高速激光脉冲采样检测电路、系统及方法，用于解决现有技术中无有效方案实现对高速激光脉冲的精确采样及检测的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种高速激光脉冲采样检测电路，所述采样检测电路包括：

激光驱动器，用于在触发信号的驱动下产生激光脉冲信号；

光电转换器，连接于所述激光驱动器的输出端，用于将所述激光脉冲信号转换为电流脉冲信号；

线性跨阻放大器，连接于所述光电转换器的输出端，用于将所述电流脉冲信号放大后转换为电压脉冲信号；

低速模数转换器，连接于所述线性跨阻放大器的输出端，用于在采样时钟信号的驱动下采样所述电压脉冲信号并对其进行模数转换；

峰值功率/半峰脉宽检测器，连接于所述低速模数转换器的输出端，用于对所述低速模数转换器的输出信号进行检测，以获取所述激光脉冲信号的峰值功率及半峰脉宽；

多相时钟发生器，连接于所述低速模数转换器的时钟输入端，用于根据所述触发信号产生一相位相对于所述触发信号连续变化的所述采样时钟信号。

可选地，所述多相时钟发生器包括：

N个串联的延迟单元，用于对所述触发信号依次进行延迟以产生N个延迟信号；