[发明专利]光感测阵列与飞行时间测距装置

说明书

本发明提供一种光感测阵列及飞行时间测距装置，光感测阵列包括多个第一光感测单元及多个第二光感测单元。第一光感测单元排成阵列，而第二光感测单元环绕第一光感测单元。每一第二光感测单元的面积大于每一第一光感测单元的面积，且第一光感测单元与第二光感测单元皆为单光子雪崩二极管。

技术领域

本发明涉及一种传感器与测距装置，且特别是有关于一种光感测阵列与飞行时间测距(time-of-flight ranging)装置。

背景技术

随着光电技术的进步，光电二极管可被应用的场合与用途越来越多，除了可用于一般的影像感测之外，还逐渐发展出飞行时间测距或光雷达(LIDAR)等应用领域。

一般的单光子雪崩二极管(Single-Photon Avalanche Diode,SPAD)阵列中的光电二极管的大小都是相同的，但光源所形成的光斑的光能量密度分布却是不均匀的。通常光斑中心区域的光能量密度较高，而外围区域的光能量密度较低，使得单光子雪崩二极管阵列中不同的光电二极管所能获得的信息为不均匀分布。单光子雪崩二极管计数撞击其上的光子数，侦测到的光子数的信息可用于统计。由于有足够数量的撞击光子数就能够统计出飞行时间测距的距离，因此光能量密度较高的光斑中心区域所对应的光电二极管侦测到过多的光子数在信息的运用上并没有帮助。

发明内容

本发明是针对一种光感测阵列，其可更有效地运用所获得的光斑中心区域的光子信息。

本发明是针对一种飞行时间测距装置，其可更有效地运用从光斑中心区域获得的光子信息。

本发明的一实施例提出一种光感测阵列，包括多个第一光感测单元及多个第二光感测单元。第一光感测单元排成阵列，而第二光感测单元环绕这些第一光感测单元。每一第二光感测单元的面积大于每一第一光感测单元的面积，且这些第一光感测单元与这些第二光感测单元皆为单光子雪崩二极管。

本发明的一实施例提出一种飞行时间测距装置，用以测量物体的距离。飞行时间测距装置包括光源、光感测阵列及控制器。光源用以发出照明光至物体，且物体将照明光反射成反射光。光感测阵列用以接收来自物体的反射光，且光感测阵列包括多个第一光感测单元及多个第二光感测单元。第一光感测单元排成阵列，而第二光感测单元环绕这些第一光感测单元。每一第二光感测单元的面积大于每一第一光感测单元的面积。控制器电性连接至光源与光感测阵列，且用以根据光源发出照明光的时间与光感测阵列感测到反射光的时间的差距，计算出物体的距离。

在本发明的实施例的光感测阵列与飞行时间测距装置中，由于光感测阵列中央的光感测单元尺寸小于光感测阵列外围的光感测单元尺寸，因此可用以感测较靠近光斑中央的能量密度较高的光能量，以更为有效地运用光子的信息。如此一来，本发明的实施例的光感测阵列与飞行时间测距装置便能够妥善利用光斑中央能量密度较高的特性，而更有效地运用光子信息。

附图说明

图1是本发明的一实施例的飞行时间测距装置的结构示意图。

图2为照射于图1的光感测阵列的光斑的能量密度分布图。

图3为图1中的光感测阵列的正视示意图。

图4为本发明的另一实施例的光感测阵列的正视示意图。

图5为本发明的又一实施例的光感测阵列的正视示意图。

图6为本发明的再一实施例的光感测阵列的正视示意图。

具体实施方式

现将详细地参考本发明的示范性实施例，示范性实施例的实例说明于附图中。只要有可能，相同元件符号在图式和描述中用来表示相同或相似部分。