CN111656220B - 用于接收光信号的接收装置 - Google Patents

用于接收光信号的接收装置 Download PDF

Info

Publication number
CN111656220B
CN111656220B CN201880081057.5A CN201880081057A CN111656220B CN 111656220 B CN111656220 B CN 111656220B CN 201880081057 A CN201880081057 A CN 201880081057A CN 111656220 B CN111656220 B CN 111656220B
Authority
CN
China
Prior art keywords
group
groups
light
light receiving
signal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201880081057.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111656220A (zh
Inventor
拉尔夫·伯斯舍尔
M·基恩
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Microvision Inc
Original Assignee
Microvision Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Microvision Inc filed Critical Microvision Inc
Publication of CN111656220A publication Critical patent/CN111656220A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111656220B publication Critical patent/CN111656220B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
    • G01S7/4816—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements of receivers alone
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/06—Systems determining position data of a target
    • G01S17/08—Systems determining position data of a target for measuring distance only
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/06—Systems determining position data of a target
    • G01S17/08—Systems determining position data of a target for measuring distance only
    • G01S17/10—Systems determining position data of a target for measuring distance only using transmission of interrupted, pulse-modulated waves
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/88—Lidar systems specially adapted for specific applications
    • G01S17/93—Lidar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/88—Lidar systems specially adapted for specific applications
    • G01S17/93—Lidar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes
    • G01S17/931—Lidar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of land vehicles
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/483—Details of pulse systems
    • G01S7/486—Receivers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/483—Details of pulse systems
    • G01S7/486—Receivers
    • G01S7/4861—Circuits for detection, sampling, integration or read-out
    • G01S7/4863—Detector arrays, e.g. charge-transfer gates
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/483—Details of pulse systems
    • G01S7/486—Receivers
    • G01S7/4868—Controlling received signal intensity or exposure of sensor
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/483—Details of pulse systems
    • G01S7/486—Receivers
    • G01S7/489—Gain of receiver varied automatically during pulse-recurrence period

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
  • Light Receiving Elements (AREA)

Abstract

提出了用于接收光信号的接收装置和用于接收光信号的方法，其中，提供了一种光接收器，其目的是接收光信号并将所述光信号转换为电信号。还提供了评估电路，其根据电信号和用于所述光信号的发射的起始信号来确定所守护接收装置和反射所述光信号的对象之间的距离。所述光接收器具有第一组光接收元件(D1)，所述第一组光接收元件对所述光信号的接收比至少一其他组光接收元件(D2)具有更高的灵敏度，其中所述第一组和所述其他组在不同的时间准备好接收。

Description

用于接收光信号的接收装置
技术领域
用于接收光信号的接收装置和用于接收光信号的方法。本发明涉及独立权利要求中所指示类型的用于接收光信号的接收装置和用于接收光信号的方法。
背景技术
US 2004/0233942 A1中已知了一种用于测量调制的光信号的相位的系统和方法。在该系统中，所谓的单光子探测器SPDs用于接收。进一步地指出，SPAD(单光子雪崩二极管)所属的这种类型的检测器具有所谓的停滞时间(dead time)。
发明内容
相反，具有独立权利要求的特征的根据本发明的用于接收光信号的接收装置和根据本发明的用于接收光信号的方法包括的优点在于：通过在光接收器中使用不同组的光接收元件，各组光接收元件对于光信号的接收具有不同的灵敏度，在停滞时间内，特别是在背向反射期间内实现了准备好接收的状态。背向反射意味着发射的光信号会眩目(或称致盲)其自己的接收装置。
出于各种原因，例如在使用LiDAR(Light Detection and Ranging，激光探测及测距)系统时，必须对近距离进行监视：必须对例如布置在发射和接收装置上方的玻璃面板的传输行为进行监视，以进行传感器的自诊断。直接设置在LiDAR系统前方的对象必须可以被监视或检测到几厘米的距离，因为这些对象一定不能在近距离内消失。当人或其他对象离LiDAR传感器非常近时，可能不得不降低发射出的光功率。还有一个问题是，在前面板上反射的光脉冲可能会激活例如被构造为SPAD单元的光接收元件。在这样的激活之后，例如SPAD单元具有这种所谓的停滞时间。这可以是10纳秒到20纳秒，只有在此之后，才可以重新检测光信号。在光信号的传输期间也是无法进行测量的，此时脉冲宽度例如为5纳秒。通过前面板在发射器和接收器之间产生直接的光串扰。该系统被设计用于数百米的远距离，并因此使用高能量的光信号和非常敏感的接收元件。前面板的低背向散射(例如，1％)足以使接收器完全丧失功能。对于典型的SPAD接收单元会导致10纳秒到20纳秒的停滞时间，这相当于1.5米到3米的近距离，在此范围内将无法检测到对象。除了LiDAR系统，本发明还可以被用于相关系统。
根据本发明的接收装置可以例如被配置为组件，其例如被安装在例如用于环境检测的车辆中。然而，接收装置也可以以分布式的方式来配置，即由不同的组件或部件构成。接收装置的至少一部分或者整个装置可以被配置为集成电路，或者特别是单电路。
光信号优选是以给定的重复频率发射的周期性的光信号。例如，发射周期在微秒范围内的激光脉冲，该激光脉冲的脉冲宽度例如为几纳秒。这些光信号优选由半导体激光器，例如所谓的VCSEL(垂直腔面发射激光器)来产生。
光接收器是具有多个光接收元件的装置。根据本发明，至少有两组这样的光接收元件。第一组光接收元件表现出比至少另一组这样的光接收元件更高的灵敏度。第一组用于远距离，而至少另一组用于近距离。根据本发明，已经认识到由于例如SPAD的所谓的停滞时间的出现，通过在例如激光发射阶段停用具有较高灵敏度的SPAD，同时激活具有低灵敏度的SPAD也可以可靠地检测近距离。那么近距离意味着几厘米到3米的距离。
评估电路可以是软件和硬件组件的组合，也可以是单独的软件组件或单独的硬件组件。该评估电路可以由多个组件组成，或者也可以仅由单个组件组成。光接收元件将光信号转换为电信号，这些电信号用于确定接收装置和反射光信号的对象之间的距离。为了确定距离，另外提供了起始信号，该起始信号标记了光发射的时间点并开始测量。该起始信号可以从光脉冲的产生中电耦合出或者光耦合出。
对象可以是另一辆车，也可以是静止的对象，例如树木或人或其他事物。距离确定通常在车辆范围内执行直至300米的距离。所谓的飞行时间原理用作测量原理。为了达到此处的300米，需要2微秒的时间。
光接收器具有一组光接收元件，即，每个光接收器至少有两个光接收元件。然而，通常情况下，该数量要高的多，以致于存在大量的例如光电二极管，即所谓的阵列，该阵列优选地可以按列进行激活，并且以这样的方式，当在激光阵列中激活一列时，光接收器阵列中的相应列也被激活。也就是说，如果激光器阵列中的第一列被激活，那么光接收器阵列中的第一列也被激活。
用于接收光信号的光接收元件的灵敏度表示照射光与输出信号之间的关系的性质。在模拟光电探测器的情况下，低灵敏度意味着与具有更高灵敏度的此类光接收元件相比，需要更多的光来产生相同的光电流。在SPAD光电探测器的情况下，与具有高灵敏度的接收单元相比，具有较低灵敏度的光电单元展现出较低的检测光子的可能性。
当第一组和其他组光接收元件准备好在不同的时间接收时，确定的是，这些组永远不会同时接收光。也就是说，这两个组的准备好接收的状态是被间断地激活的。准备好接收意味着光接收元件可以将接收到的光信号转换为电信号，以便可以对它们进行相应的评估。
通过从属权利要求中列出的措施，根据本发明的接收装置和根据本发明的用于接收光信号的方法的其他有利的实施例是可能的。
有利的是，其他组根据用于发射光信号的发射电路的起始信号来准备好接收。也就是说，接收装置从发射电路接收电和/或光起始信号，该发射电路通常通过半导体激光器阵列来发射光信号，该电和/或光起始信号用于触发其他组的准备好接收的状态。这尤其意味着，当起始信号指示正在发送光信号时，该其他组已准备好接收。然后，第一组在此期间尚未准备好接收。
有利地，通过掩蔽件来实现其他组的较低的灵敏度，这是因为与在第一组的光接收元件之前的掩蔽件的开口相比，在该其他组的每个光接收元件的前面提供了被减小的开口。通过这种减小的开口或孔，减小了入射在光接收元件上的光能量。然后，这伴随着灵敏度的降低。这样的开口被称为光学器件中的孔。
在有利的实施例中，掩蔽件是不同的，即，开口具有不同的尺寸。相对于第一组的开口，所述开口可以例如以1：5、1：20或1：100的比例(其他组的开口：第一组的开口)来构造。这样做的原因在于，在近距离内不需要空间分辨率，而动态特性(即动态范围)至关重要，因为在该近距离内有很高的信号能量。如果对象非常靠近接收装置，则大量的光被反射，并且不会因较大的距离而被衰减，即散射较小。
另外，有利的是，第一组的光接收元件以无限远的物距直接布置在接收的光信号的位置处。其他组的光接收元件被布置成相对于第一组的光接收元件偏移，使得其他组的光接收元件以无限远的物距位于接收的光信号的位置之外。这样具有的优点是，光信号和光接收元件不会在近距离的焦点上聚焦。此外，在该近距离内，接收装置和发射器装置之间也没有必要有正确的空间重叠。
此外，有利的是，光接收元件具有单光子雪崩二极管。这些单光子雪崩二极管具有高反向电压，因此一个光子可能已经足以触发这些二极管中的雪崩效应。在LiDAR应用中，可以将不同这种类型的二极管组合成宏二极管，例如，通过将输出信号进行“或”运算或将它们相加。这种单光子雪崩二极管通常由硅制成。然而，化合物半导体也是可能的。这种二极管的工作模式也称为盖革模式。
另外，有利的是，第一组和其他组的电信号通过至少一个“或”逻辑门连接。通过这种连接，可以使信号处理简单，这是因为相同的信号处理配置可以用于不同组的二极管或单个二极管。
此外，有利的是，掩蔽件是金属的。这种由金属制成或至少部分是由金属制成的掩蔽件可以气相沉积在例如玻璃板上，或者也可以直接沉积在半导体上，然后通过光刻胶结构化和相应的蚀刻工艺再次被去除。这种金属化的电解应用也是可能的。
在附图中示出了本发明的实施例，并且在下面的描述中更详细地描述本发明的实施例。
附图说明
附图中示出了：
图1是车辆中的LiDAR模块的示意性布置图；
图2是连接发射装置的根据本发明的接收装置的电路框图；
图3是两组光接收元件的第一种配置图；
图4是两组光接收元件的另一种配置图；
图5是根据本发明的方法的流程图。
具体实施方式
图1示出了在方向R上移动的车辆V。车辆V具有LiDAR模块Li1、Li2、Li3、Li4、Li5和Li6。LiDAR模块由用于发射光信号的发射装置和根据本发明的用于接收随后反射的光信号的接收装置组成。这些LiDAR模块检测车辆V的环境。可以使用更多或更少的LiDAR模块，并且也可以在车辆V的其他位置使用。因此，由LiDAR模块Li1检测对象OB。通过确定距离并基于对象的运动参数的相应特征，可以推断出潜在的碰撞并影响车辆V的相应运动，从而避免与对象OB碰撞。
LiDAR模块Li1至Li6具有根据本发明的接收装置和发射装置，如上所述，该发射装置利用激光阵列发射激光脉冲，以便随后以SPAD阵列接收在对象OB上反射的激光脉冲，然后利用与时间相关的光子计数对它们进行相应的评估，以确定对象OB与车辆V之间的距离。为了这个目的，使用了飞行时间方法。
在当前情况下，例如可以使用测量原理TCSPC(时间相关的单光子计数)来进行对象检测。时间相关的单光子计数的测量方法是一种用于测量快速变化的光强度的技术。在此过程中，多次重复测量并在所谓的TCSPC直方图中根据它们的测量时间将与激发脉冲相关的各个与时间相关的光子归类。后者通常具有0.1ns到1ns的时间通道分辨率或类宽度(class width)，并表示了激光脉冲的背向散射光的时间线。这样能够非常精确地测量激光脉冲的时间。例如，对象被具有多个光子的发射装置击中，然后所述光子被接收装置接收。通过频繁重复这种光子确定，可以相对于光子的飞行时间和幅度精确地确定光脉冲。在测量完成之后，在直方图中识别确定局部最大值的时间。最大值的时间位置使测量到一个或多个对象的距离成为可能。
图2以电路框图示出了根据本发明的接收装置EM，该接收装置EM连接到发射电路SE。发射电路SE具有脉冲产生器PG，其控制激光驱动器LD。如上所述，如果光信号以脉冲包的脉冲宽度为5纳秒且周期为2微秒的脉冲发射，则是有利的。因此，可以使用硬件技术和/或软件工程来构造脉冲产生器，这将是有利的。
图2示意性地示出了激光驱动器，该激光驱动器为时间相关的光子测量提供起始信号。然而，也可以以其他方式来提供起始信号。例如，当激光驱动器的延迟恒定时，也可以直接使用脉冲产生器的信号。
激光驱动器LD通过向半导体激光器阵列中的激光二极管L提供相应的脉冲电流来做到这一点。激光二极管L通过表示分流电阻器的电阻器RL接地。在激光二极管L和分流电阻器RL之间，输出信号被馈送到对输出信号和参考电压Vref进行比较的比较器Comp。在接收装置中，使用起始信号START并通过时间数字转换器(TDC)来测量与光发射相关的光子事件的时间，并将这些时间累积到直方图H中。
然后根据该信号激活各个接收二极管。该起始信号Start被馈送到接收装置EM的时间数字转换器TDC，以便触发信号的处理。然而，如在此未示出的，在激光脉冲的发射期间仍然使用该起始信号来将另一组的SPAD(这里由符号D2表示)切换到准备好接收的状态。在此期间，二极管D1不会被切换到准备好接收的状态。因此，它们被阻塞了。在此期间，只有二极管D2可以将光信号转换为电信号。与第一组的SPAD D1相比，这另一组SPAD D2对光信号的接收具有较低的灵敏度。为了说明的目的，两个SPAD D1和D2在这里经由表示OR(或运算)连接的简单连接而连接到时间数字转换器TDC。
它们进一步连接到所谓的淬灭电阻器RQ，该淬灭电阻器RQ又连接到地。所谓的猝灭是通过猝灭电阻器RQ发生的：在当前情况下通过电阻器RQ使雪崩效应被抑制并最终停止。这也发生在小于1ns的时间内。为了避免光电二极管的自毁，这种淬灭是必要的。利用电阻来淬灭被称为被动淬灭。在雪崩效应停止之后，SPAD单元通过电阻器被分别充电到较高的偏置电压Vspad1和Vspad2。
在发射脉冲之前、期间或之后，将二极管D1切换到准备好接收的状态，然后将二极管D2置于阻塞模式，因此不再准备接收。通过分别将电压Vspad1和Vspad2短暂地设置在击穿电压以下来实现这种未准备好接收的状态。
电压的这种控制由控制组件(这里未示出)或者通过相应硬件的控制软件来实现。如果在这些间断时间段内通过光接收元件组之一将光信号转换成电信号，则存在所谓的事件信号，该事件信号进入到时间数字转换器TDC中。还根据起始信号来设置时间数字转换器TDC的时钟信号。时间数字转换器TDC还可以借助于起始信号来确定应该分配给事件信号多长时间，即，为了从发射装置SE到达接收装置EM，光子需要多长时间。然后将此事件的时间存储在直方图H中。频繁重复。如果已经经过该时间间隔或时间段，则通过在直方图中搜索最大值来识别由存储时间确定的距离，该距离具有最强的信号，即该距离具有最大的光子计数。然后在信号处理器SV中并由此确定该距离，并通过接口组件IF将该距离进行传递。由此可以得出相应的驱动功能。因此，实现了所谓的时间相关的光子计数。
图3示出了两组光接收元件的第一种配置。第一组被标记为SPAD1，而其他组被标记为SPAD2，SPAD2的中间有一个孔。圆圈所描绘的也是所谓的亮点，被着色的一些SPAD然后还将光信号转换为电信号。灰色的SPAD1二极管不会被光信号激活。SPAD2各自具有相同的孔是其特点。
图4中示出了一种变型。第一组SPAD在这里用SPAD41表示，而再次被着色的是激活的SPAD。另一组SPAD通过带有不同尺寸的孔的六边形来表示，这些SPAD由SPAD42、SPAD43、SPAD44来表示。如上所指示，这些孔具有例如1：5、1：20和1：100的比率。对于每个孔的尺寸和相应的灵敏度水平，都会导致空间分辨率的降低。原因是在近距离范围内不需要垂直分辨率，而由于信号能量高，因此动态范围是至关重要的。
图5示出了根据本发明的方法的流程图。在方法步骤500中，光信号被接收和转换。在方法步骤502中，距离确定被执行。如上所示，两组SPAD分别被切换到准备好接收的状态。在光信号的发射期间，那些被切换到准备好接收的状态的SPDA相对于光信号的接收具有较低的灵敏度。否则，具有较高灵敏度的SPAD将被激活。因此，实现例如对于机动车辆的运行所必需的近距离检测也是可能的。
附图标记
OB 对象
R 方向
Li1至Li 6 激光探测及测距模块
V 车辆
SE 发射电路
PG 脉冲产生器
LD 激光驱动器
L 激光二极管
RL 电阻器
Comp 比较器
Vref 参考电压
D1、D2 光接收元件
VSPAD 光接收元件的偏置电压
RQ 淬灭电阻器
TDC 时间数字转换器
H 直方图
SV 信号处理器
IF 接口
SPAD 单光子雪崩二极管
500、502 方法步骤

Claims (7)

1.一种用于接收光信号的接收装置，具有：
光接收器，用于接收光信号并将所述光信号转换为电信号；以及
评估电路，其根据所述电信号和用于光信号的发射的起始信号来确定所述接收装置和对象之间的距离；
其中，所述光接收器具有第一组光接收元件，所述第一组光接收元件对光信号的接收比其他组光接收元件具有更高的灵敏度，其中，所述第一组以及所述其他组在不同的时间点准备好接收，
其中，所述第一组被配置用于检测来自所述接收装置的测量区域的远距离的光信号，而所述其他组被配置用于检测来自近距离的光信号，
其中，所述第一组的所述光接收元件和所述其他组的所述光接收元件是单光子雪崩二极管SPAD，
其中，所述第一组和所述其他组在不同的时间点进行接收，以使得所述第一组和所述其他组永远不会同时接收到光，
其中，在所述第一组准备好接收时，所述其他组处于通过将所述其他组的所述光接收元件的电压短暂地设置在击穿电压以下而实现的未准备好接收的状态，
其中，在所述其他组准备好接收时，所述第一组处于通过将所述第一组的所述光接收元件的电压短暂地设置在所述击穿电压以下而实现的未准备好接收的状态，
其中，所述第一组和所述其他组通过借助于在所述各组中的每个光接收元件的前面提供开口的掩蔽件来被掩蔽，并且
其中，所述其他组的所述开口小于所述第一组的所述开口。
2.根据权利要求1所述的接收装置，其中，所述其他组根据所述起始信号来准备好接收。
3.根据权利要求2所述的接收装置，其中，所述起始信号指示所述光信号的所述发射，使得所述其他组至少在所述光信号的发射期间准备好接收。
4.根据权利要求1所述的接收装置，其中，所述其他组的光接收元件被布置为相对于所述第一组的光接收元件偏移，从而使得在无限远的对象距离的情况下，所述其他组的光接收元件位于所接收的光信号的位置之外。
5.根据权利要求1所述的接收装置，其中，所述第一组的电信号和所述其他组的电信号至少通过“或”逻辑链路来连接。
6.根据权利要求1所述的接收装置，其中，所述掩蔽件是金属的。
7.一种通过以下方法步骤来接收光信号的方法：
利用光接收器接收光信号并将所述光信号转换为电信号；以及
根据电信号和用于光信号的发射的起始信号来确定所述光接收器与对象之间的距离，
其中，第一组光接收元件和其他组光接收元件在不同的时间准备好接收，以使得所述第一组和所述其他组永远不会同时接收到光，其中，所述第一组的光接收元件对所述光信号的接收比所述其他组的接收元件具有更高的灵敏度，
其中，在所述第一组准备好接收时，所述其他组处于通过将所述其他组的所述光接收元件的电压短暂地设置在击穿电压以下而实现的未准备好接收的状态，
其中，在所述其他组准备好接收时，所述第一组处于通过将所述第一组的所述光接收元件的电压短暂地设置在所述击穿电压以下而实现的未准备好接收的状态，
其中，所述第一组被用于检测来自接收装置的测量区域的远距离的光信号，而所述其他组被用于检测来自近距离的光信号，
其中，所述光接收元件是单光子雪崩二极管SPAD，
其中，通过在各组中的每个光接收元件的前面提供开口来掩蔽所述第一组和所述其他组，并且
其中，所述其他组的所述开口小于所述第一组的所述开口。
CN201880081057.5A 2017-12-15 2018-11-20 用于接收光信号的接收装置 Active CN111656220B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017222972.1A DE102017222972A1 (de) 2017-12-15 2017-12-15 Empfangsanordnung zum Empfang von Lichtsignalen
DE102017222972.1 2017-12-15
PCT/EP2018/081992 WO2019115185A1 (de) 2017-12-15 2018-11-20 Empfangsanordnung zum empfang von lichtsignalen

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111656220A CN111656220A (zh) 2020-09-11
CN111656220B true CN111656220B (zh) 2023-10-13

Family

ID=64456966

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201880081057.5A Active CN111656220B (zh) 2017-12-15 2018-11-20 用于接收光信号的接收装置

Country Status (9)

Country Link
US (1) US11614519B2 (zh)
EP (1) EP3724683A1 (zh)
JP (1) JP7052068B2 (zh)
KR (1) KR102501237B1 (zh)
CN (1) CN111656220B (zh)
CA (1) CA3085649C (zh)
DE (1) DE102017222972A1 (zh)
IL (1) IL275400B2 (zh)
WO (1) WO2019115185A1 (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017222972A1 (de) 2017-12-15 2019-07-04 Ibeo Automotive Systems GmbH Empfangsanordnung zum Empfang von Lichtsignalen
DE102017222974A1 (de) 2017-12-15 2019-06-19 Ibeo Automotive Systems GmbH Anordnung und Verfahren zur Ermittlung einer Entfernung wenigstens eines Objekts mit Lichtsignalen
CN114450565A (zh) * 2020-08-31 2022-05-06 深圳市大疆创新科技有限公司 光电探测器件、探测方法和电子设备

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105043539A (zh) * 2014-04-23 2015-11-11 罗伯特·博世有限公司 用于运行光电探测器的方法和装置
CN105066953A (zh) * 2009-09-11 2015-11-18 罗伯特·博世有限公司 光学距离测量装置
JP2016145776A (ja) * 2015-02-09 2016-08-12 三菱電機株式会社 レーザ受信装置

Family Cites Families (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2923963C2 (de) 1979-06-13 1986-03-27 Endress U. Hauser Gmbh U. Co, 7867 Maulburg Verfahren zur Impulsabstandsmessung und Anordnung zur Durchführung des Verfahrens
JP2595354B2 (ja) 1989-09-20 1997-04-02 三菱電機株式会社 レーダ装置
JP4018820B2 (ja) 1998-10-12 2007-12-05 富士フイルム株式会社 固体撮像装置および信号読出し方法
DE10130763A1 (de) * 2001-06-26 2003-01-02 Bosch Gmbh Robert Vorrichtung zur optischen Distanzmessung über einen grossen Messbereich
JP2004157044A (ja) 2002-11-07 2004-06-03 Nippon Signal Co Ltd:The 走査型レーザレーダ
US7161966B2 (en) 2003-01-24 2007-01-09 Trumpf, Inc. Side-pumped fiber laser
US7511800B2 (en) 2005-11-28 2009-03-31 Robert Bosch Company Limited Distance measurement device with short range optics
US8355117B2 (en) * 2005-12-21 2013-01-15 Ecole Polytechnique Federale De Lausanne Method and arrangement for measuring the distance to an object
DE102006013290A1 (de) 2006-03-23 2007-09-27 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung zur optischen Distanzmessung sowie Verfahren zum Betrieb einer solchen Vorrichtung
DE102008005129B4 (de) 2007-11-09 2017-11-23 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Nichtlinear-optischer Frequenzkonverter, Verwendungen desselben und Verfahren zur Erzeugung gepulster abstimmbarer Laserstrahlung
JP5301414B2 (ja) * 2009-10-28 2013-09-25 京セラ株式会社 撮像装置
GB2487958A (en) 2011-02-10 2012-08-15 St Microelectronics Res & Dev A multi-mode photodetector pixel
DE102011005740A1 (de) * 2011-03-17 2012-09-20 Robert Bosch Gmbh Messvorrichtung zur Messung einer Entfernung zwischen der Messvorrichtung und einem Zielobjekt mit Hilfe optischer Messstrahlung
JP5626114B2 (ja) 2011-05-18 2014-11-19 株式会社デンソー 車載レーザレーダ装置
US9696412B2 (en) 2012-02-16 2017-07-04 Nucript LLC System and method for measuring optical delay using a single photon detector with pulsed optical signals
TW201351889A (zh) 2012-05-21 2013-12-16 Sony Corp Ａ／ｄ轉換器、固體攝像裝置及電子機器
KR102135684B1 (ko) 2013-07-24 2020-07-20 삼성전자주식회사 카운터 회로, 이를 포함하는 아날로그-디지털 컨버터, 이미지 센서 및 이를 이용하는 상관 이중 샘플링 방법
US9784835B1 (en) 2013-09-27 2017-10-10 Waymo Llc Laser diode timing feedback using trace loop
DE112015001704T5 (de) 2014-04-07 2016-12-29 Samsung Electronics Co., Ltd. Bildsensor mit hoher Auflösung, Frame-Rate und niedrigem Stromverbrauch
JP2016170114A (ja) * 2015-03-13 2016-09-23 株式会社東芝 距離測定装置及び光検出器
FR3034204A1 (zh) * 2015-03-23 2016-09-30 Stmicroelectronics (Grenoble 2) Sas
DE102015106635A1 (de) 2015-04-29 2016-11-03 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronische Anordnung
JP2017003391A (ja) 2015-06-09 2017-01-05 株式会社デンソー レーザレーダシステム
EP3168641B1 (de) 2015-11-11 2020-06-03 Ibeo Automotive Systems GmbH Verfahren und vorrichtung zur optischen distanzmessung
JP6854828B2 (ja) * 2015-12-18 2021-04-07 ジェラルド ディルク スミッツ 物体のリアルタイム位置検知
EP3185039B1 (en) 2015-12-23 2021-09-08 STMicroelectronics (Research & Development) Limited Apparatus and method for range detection and communication
EP3185037B1 (en) 2015-12-23 2020-07-08 STMicroelectronics (Research & Development) Limited Depth imaging system
JP6544315B2 (ja) 2016-08-09 2019-07-17 株式会社デンソー レーダ装置
DE102017121346A1 (de) 2016-09-15 2018-03-15 Osram Opto Semiconductors Gmbh Messsystem, Verwendung zumindest einer individuell betreibbaren Leuchtdioden-Leuchteinheit als Sendereinheit in einem Messsystem, Verfahren zum Betrieb eines Messsystems und Beleuchtungsquelle mit einem Messsystem
KR20240051293A (ko) 2016-09-20 2024-04-19 이노비즈 테크놀로지스 엘티디 Lidar 시스템 및 방법
DE102017204576A1 (de) 2017-03-20 2018-09-20 Robert Bosch Gmbh Lichtdetektion
KR102302595B1 (ko) 2017-05-08 2021-09-15 삼성전자주식회사 테스트 회로를 포함하는 이미지 센서
DE102017222974A1 (de) 2017-12-15 2019-06-19 Ibeo Automotive Systems GmbH Anordnung und Verfahren zur Ermittlung einer Entfernung wenigstens eines Objekts mit Lichtsignalen
DE102017222972A1 (de) 2017-12-15 2019-07-04 Ibeo Automotive Systems GmbH Empfangsanordnung zum Empfang von Lichtsignalen

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105066953A (zh) * 2009-09-11 2015-11-18 罗伯特·博世有限公司 光学距离测量装置
CN105043539A (zh) * 2014-04-23 2015-11-11 罗伯特·博世有限公司 用于运行光电探测器的方法和装置
JP2016145776A (ja) * 2015-02-09 2016-08-12 三菱電機株式会社 レーザ受信装置

Also Published As

Publication number Publication date
EP3724683A1 (de) 2020-10-21
JP2021507264A (ja) 2021-02-22
IL275400B1 (en) 2024-02-01
JP7052068B2 (ja) 2022-04-11
IL275400B2 (en) 2024-06-01
CA3085649C (en) 2024-03-12
US11614519B2 (en) 2023-03-28
DE102017222972A1 (de) 2019-07-04
KR20210002446A (ko) 2021-01-08
US20210156975A1 (en) 2021-05-27
IL275400A (en) 2020-07-30
WO2019115185A1 (de) 2019-06-20
CN111656220A (zh) 2020-09-11
CA3085649A1 (en) 2019-06-20
KR102501237B1 (ko) 2023-02-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11598856B2 (en) Receiver arrangement for the reception of light impulses, lidar module and method for receiving light impulses
US11294037B2 (en) Detecting light using a plurality of avalanche photodiode elements
CN110927734B (zh) 一种激光雷达系统及其抗干扰方法
JP6225411B2 (ja) 光学的測距装置
JP6236758B2 (ja) 光学的測距装置
US20180210084A1 (en) Optoelectronic sensor and method of determining the distance of an object in a monitored zone
Kostamovaara et al. On laser ranging based on high-speed/energy laser diode pulses and single-photon detection techniques
JP2019002760A (ja) 距離計測装置
CN111656220B (zh) 用于接收光信号的接收装置
CN110244315B (zh) 用于接收光信号的接收装置和用于接收光信号的方法
CN111366944B (zh) 一种测距装置和测距方法
US20210373156A1 (en) Optical distance measuring apparatus
CN111656219B (zh) 用于使用光信号确定至少一个对象的距离的装置和方法
CN110741281A (zh) 采用迟锁盖格模式检测的LiDAR系统及方法
CN107272010B (zh) 距离传感器及其距离测量方法、3d图像传感器
US20210088661A1 (en) Photodetector and optical ranging apparatus using the same
EP3789793A1 (en) An optical proximity sensor and corresponding method of operation
US20220413097A1 (en) Expanding a dynamic range of spad-based detectors
US20230395741A1 (en) High Dynamic-Range Spad Devices
CN117784154A (zh) 一种ToF测距方法、测距设备和存储介质
Nissinen et al. On the effects of the excess bias of the SPAD on the timing accuracy in time interval measurement
CN117826125A (zh) 探测电路及其驱动方法、单光子激光雷达
CN114594493A (zh) 激光雷达系统及其环境光感知方法
CN114624724A (zh) 调节电路、光电探测器、光电探测阵列和光学系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20230506

Address after: Washington, DC

Applicant after: Microvision, Inc.

Address before: Nuremberg, Germany

Applicant before: MICROVISION, Inc.

Effective date of registration: 20230506

Address after: Nuremberg, Germany

Applicant after: MICROVISION, Inc.

Address before: Hamburg, Germany

Applicant before: Abeo Automotive Systems Co.,Ltd.

TA01 Transfer of patent application right
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant