[发明专利]一种GaN基混合式三维成像与测距装置

说明书

本发明公开一种GaN基混合式三维成像与测距装置，涉及测距成像领域，包括处理器、晶圆片、硅晶片、GaN紫外发光二极管、GaN紫外日盲APD、GaN红外探测管和PCB板，解决了激光测距仪均不能成像、激光刺眼、红外成像误判率高且为二维成像、CCD成像成本高且不易单片集成等问题。其包括使用单片集成的GaN紫外发光二极管阵列，和GaN紫外日盲APD、GaN红外探测器非致冷焦平面阵列，可同时实现红外和紫外的成像和测距。其实现的特点是采用三种单片集成的GaN器件的混合工作方式，在无需额外激光源的情况下，实现在极暗的环境下完成高质量的成像与测距，且抗干扰能力强、人体无察觉、成本适中、小尺寸、低损耗。

技术领域

本发明涉及测距成像领域，具体涉及一种GaN基混合式三维成像与测距装置。

背景技术

目前，激光测距成为主流，而常见的激光测距仪均不能成像。激光的光强很强，如果照射到人的眼睛，会导致人体不识甚至短暂致盲，不适合在居家等环境中使用，且需要一个独立的激光发射源提供光源以及计数、计时的基点值。另一方面，红外成像仪作为成像方式的热门，成本低廉却不能用来测距，且红外成像仪最大的缺点是环境中发热的物体很多，容易造成相互干扰，形成误判。而采用CCD等的成像方式成本较高，且不利用于向单片集成方向扩展发展。

紫外日盲APD探测器采用了200-280nm的紫外波段，其电流增益可达1.6x10⁵，响应速度快。而一般激光的波长均处在人眼实际可见的光波长范围内（312-1050nm）。紫外日盲APD探测器发出的光我们肉眼看不见，抗干扰能力极强，且能够在极暗环境下进行拍照，非常适合用来替代激光测距，使用户完全不察觉，还能够协助红外技术制作成像与人体识别。另外，GaN材料通过对InGaN和AlGaN中In和Al的组份，形成不同的红外探测二极管和紫外日盲APD二极管，可以将红外成像阵列和紫外日盲测距阵列整合在一起，做在同一个晶圆上，使其集成度提高，且相互不干扰、成本适中，从而实现高质量、人体无察觉的成像与测距功能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种GaN基混合式三维成像与测距装置，该装置解决了激光测距仪均不能成像、激光刺眼、红外成像误判率高且为二维成像、CCD成像成本高且不易单片集成等问题。其包括使用单片集成的GaN紫外发光二极管阵列，和GaN紫外日盲APD、GaN红外探测器非致冷焦平面阵列，可同时实现红外和紫外的成像和测距。其实现的特点是采用三种单片集成的GaN器件的混合工作方式，在无需额外激光源的情况下，实现在极暗的环境下完成高质量的成像与测距，且抗干扰能力强、人体无察觉、成本适中、小尺寸、低损耗。

一种GaN基混合式三维成像与测距装置，包括处理器、晶圆片、硅晶片、GaN紫外发光二极管、GaN紫外日盲APD、GaN红外探测管和PCB板，所述GaN紫外发光二极管、GaN紫外日盲APD和GaN红外探测管各设有若干个，并对应阵列在晶圆片上构成单片集成一，所述硅晶片设有APD读出电路、红外读出电路和发光控制及计数电路，构成单片集成二，所述单片集成一设在单片集成二上方，所述单片集成二连接在PCB板的上表面，所述处理器设在PCB板的下表面。

优选的，所述单片集成一通过In柱与单片集成二互联。

优选的，所述晶圆片的衬底采用SiC、GaN、Si或者蓝宝石制成。

优选的，所述硅晶片的衬底采用单晶Si制成。

优选的，所述APD读出电路和发光控制及计数电路分别控制GaN紫外日盲APD和GaN紫外发光二极管工作于高频脉冲状态，且二者同步工作。

优选的，所述红外读出电路通过GaN红外探测管联合紫外辅助成像、测距与物体识别，由处理器根据两者的数据构建三维环境图。

优选的，通过局部测绘法以及数据差值法，GaN紫外日盲APD重点测绘红外图像的不同颜色深度的发光边界，进而对数据进行修正、判断以及三维重构。