[发明专利]一种采集器、采集器的制造方法及距离测量系统

说明书

本发明提供一种采集器、采集器的制造方法及距离测量系统，采集器包括：接收光学元件，用于接收由目标反射回的第一斑点光束；所述第一斑点光束与所述像素单元的一个像素相匹配；扩束光学元件，用于接收所述第一斑点光束并形成光束均匀扩散且光斑直径更大的第二斑点光束；像素单元,包括由多个像素组成的二维像素阵列，用于接收所述第二斑点光束，所述第二斑点光束与多个像素相匹配。通过设置扩束光学元件计算出正确的距离值，消除pile_up效应。

技术领域

本发明涉及测距技术领域，尤其涉及一种采集器、采集器的制造方法及距离测量系统。

背景技术

利用飞行时间原理(TOF，Time of Flight)可以对目标进行距离测量以获取包含目标的深度值的深度图像，而基于飞行时间原理的距离测量系统已被广泛应用于消费电子、无人架驶、AR/VR等领域。基于飞行时间原理的距离测量系统通常包括发射器和采集器，利用发射器发射脉冲光束照射目标视场并利用采集器采集反射光束，计算光束由发射到反射接收所需要的时间来计算物体的距离。

目前基于飞行时间原理的距离测量系统中发射器包括像素阵列，特别是包括单光子雪崩光电二极管(SPAD)的像素阵列，当发射光束中的一个光子入射到SPAD时，即可触发雪崩事件输出信号用于记录光子到达SPAD的时间，基于此计算光束从发射到接收所需要的时间。但是由于SPAD接收一个光子后需要等待一个死区时间(deadtime)再接收下一个光子，这样对于死区时间内的多个光子最多只能接收一个光子。对于距离较近的物体、高反射率的物体或者强环境光的情况下，大量的光子在更早的时间入射到SPAD中使其饱和，而使SPAD不能检测随后入射的光子，导致在直方图电路中绘制的脉冲波形异常，无法确定光脉冲的接收时间，从而难以确定目标物体的距离。

以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。

发明内容

本发明为了解决现有的问题，提供一种采集器、采集器的制造方法及距离测量系统。

为了解决上述问题，本发明采用的技术方案如下所述：

一种采集器，包括：接收光学元件、扩束光学元件和像素单元；所述接收光学元件，用于接收由目标反射回的第一斑点光束；所述第一斑点光束与所述像素单元的一个像素相匹配；所述扩束光学元件，用于接收所述第一斑点光束并形成光束均匀扩散且光斑直径更大的第二斑点光束；所述像素单元，包括由多个像素组成的二维像素阵列，用于接收所述第二斑点光束，所述第二斑点光束与多个像素相匹配。

在本发明的一种实施例中，所述像素是合像素，所述二维像素阵列包括多个所述合像素；或，所述合像素是超像素，所述二维像素阵列包括多个所述超像素；每个所述合像素或所述超像素用于接收所述第二斑点光束中的部分光信号。

在本发明一个实施例中，所述像素单元还包括微透镜阵列，微透镜阵列中的每个微透镜与所述像素相匹配，用于汇聚所述第二斑点光束中的部分光信号至对应的所述像素上。

在本发明的又一种实施例中，所述接收光学元件包括具有第一焦距的第一透镜，所述扩束光学元件包括具有第二焦距的第二透镜，其中，所述第二焦距大于所述第一焦距。所述扩束光学元件是扩束镜，用于形成强度均匀分布且光斑直径更大的所述第二斑点光束。所述二维像素阵列与所述读出电路连接，所述读出电路用于绘制反映发射器中光源所发射脉冲波形的直方图，包括TDC电路阵列和直方图电路。

在本发明的再一种实施例中，还包括过滤单元，所述过滤单元设置在所述接收光学元件和所述扩束光学元件之间，用于滤除背景光或杂散光。