[发明专利]一种散点重分布测距装置和激光探测系统

说明书

本发明公开了一种散点重分布测距装置和激光探测系统。其中，散点重分布测距装置包括光采集器阵列、标定模块、TDC阵列、识别模块、DSP模块，所述光采集器阵列通过TDC阵列、识别模块连接DSP模块，由光采集器阵列接收目标物体反射回来的散点光斑获得二维成像，标定模块根据二维成像获取所有散点光斑在光采集器阵列中的分布信息，并将所述分布信息配置到光采集器阵列中，再由TDC阵列接收光采集器阵列输出的光子触发的时间信号和所述分布信息，经识别模块识别并送入相应的DSP模块做直方图统计，计算目标物体的距离，从而在测距时，本申请标定后无需做校准，对于不同大小的光斑，不同的系统，模组构建会是相同的，非常利于模组量产。

技术领域

本发明涉及光探测技术领域，特别涉及一种散点重分布测距装置和激光探测系统。

背景技术

深度图像传感器可以探测物体的距离，广泛应用于AR/VR、三维建模、人脸识别、无人驾驶、智能机器人等领域。其中，所述基于光子飞行时间的深度测量系统通常包括激光发射器、采集器和相关的控制单元，发射器发射激光信号经过被探测物体反射，采集器对反射回来的光信号进行信号处理，计算激光发射时刻和接收时刻的时间差，得到物体的实际距离。

单光子雪崩二极管（SPAD）具有很快的速度和很高的光电效率，并且可以在CMOS工艺下制造，因此被广泛应用于基于光子飞行时间的采集器上。SPAD阵列检测到光子触发之后，经过TDC（时间数字转换器）电路得到光子的触发时间，在曝光时间内进行多次测量，并将测量结果进行直方图统计，对直方图波形进行滤波和寻峰等相关处理，最终得到物体的距离信息。但若系统激光器发射面阵光，此时激光器能量密度不集中，并且需要SPAD阵列全打开，这会导致系统功耗比较大，信噪比也比较差。

譬如，激光发射器为2×2的阵列，经过2×2的DOE（衍射光学元件）之后，发射出去为4×4的散点光斑。通常采集器的感光区域需要将所有的光斑都要采集到，因此SPAD一般采用8×8的阵列。可以通过标定（获得散点在SPAD阵列中的相对位置）的方式，使得采集器探测到的激光散点光斑落在对应的SPAD区域，具体使得每个光斑都落在其对应2×2的SPAD子阵列中。而每个SPAD子阵列对应一个TDC和直方图统计电路，从而可以实现对不同的光斑进行直方图统计，再经过滤波和峰值查找可以得到物体的实际距离。当然，当散点光斑直径大于SPAD子阵时，其可以覆盖多个SPAD子阵，而且激光发射器也可以分区进行触发。目前一般先通过一次性触发，获得光斑当前的位置，然后再校准让光斑落到指定的SPAD子阵处，因为光斑和SPAD子阵的位置关系固定，而SPAD子阵和TDC也是固定的，所以如果想获取哪个光斑的信息，可以通过控制相应的TDC来找到对应直方图信息的。现有技术标定后必须经过校准，即把光斑移到指定的SPAD子阵列中，而进行光学校准要求非常严格，且多个光斑时需要一个一个的校准很校准过程繁琐，而且效率低下，对于不同大小的光斑，不同的系统，对光学校准是不同的，模组每次构建会不同，不利于模组量产。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种散点重分布测距装置和激光探测系统。

为解决以上技术问题，本发明采取了以下技术方案：

一种散点重分布测距装置，其特征在于，包括：

光采集器阵列，包括多个SPAD子阵列，每个所述SPAD子阵列用于接收目标物体反射回来的散点光斑，获得二维成像；

标定模块，用于根据二维成像，获取所有散点光斑在光采集器阵列中的分布信息，并将所述分布信息配置到光采集器阵列中，所述分布信息包括：不同标号的光斑在所述SPAD子阵列的位置；

TDC阵列，包括多个TDC，每个所述TDC单元用于接收光采集器阵列中与其连接的SPAD子阵列输出的光子触发的时间信号和所述分布信息，并将所述时间信号转换为数字信号，每个所述TDC单元输出的数字信号包括1个标号或多个标号的光斑数据；