CN114019476A - 光学检测装置及电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种光学检测装置，其包括发射模组、接收模组、光感应传感器、处理模块及控制模块。所述发射模组用于发射光信号。所述接收模组用于接收光信号并输出相应的感测信号。所述光感应传感器用于检测环境光信息。所述处理模块用于根据所述感测信号得出相关的感测信息。所述控制模块包括功率调整单元，所述功率调整单元用于根据光感应传感器检测到的环境光信息来调整所述发光单元发射光信号的光发射功率。本申请还公开了一种包括所述光学检测装置的电子设备。

Description

光学检测装置及电子设备

技术领域

本申请涉及光电传感技术领域，并且更具体地，涉及光学检测装置及电子设备。

背景技术

飞行时间(Time of Flight,TOF)测量原理是通过测量光信号在空间中的飞行时间来计算物体的距离，或者说，深度，由于其具有感测距离长、精度高，能耗低等优点被广泛应用于消费电子、无人驾驶、AR/VR等领域。

利用TOF原理的光学检测装置包括发射模组和接收模组。所述发射模组用于向空间发射光信号，接收模块用于接收从物体返回的光信号，并根据光信号由发射到接收所需要的时间计算物体的距离。

然而，为了将物体返回的感测光信号从环境光所造成的背景噪音中区别出来，往往需要让发射模块以较高的发射功率向空间发射光信号，以确保即使在较为严苛的环境光条件下仍能够接收到足够多的从物体返回的感测光信号。由此，所述发射模组在工作期间需要维持较高水平的光发射功率，一方面会增加TOF装置的整体功耗，另一方面也缩短发射模组的器件寿命。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种能够改善现有技术问题的光学检测装置及电子设备。

本申请实施例提供了一种光学检测装置，其包括发射模组、接收模组、光感应传感器、处理模块及控制模块。所述发射模组用于发射光信号。所述接收模组用于接收光信号并输出相应的感测信号。所述光感应传感器用于检测环境光信息。所述处理模块用于根据所述感测信号得出相关的感测信息。所述控制模块包括功率调整单元，所述功率调整单元用于根据光感应传感器检测到的环境光信息来调整所述发光单元发射光信号的光发射功率。

在本发明实施例中，所述光学检测装置预设有调整查对表，所述调整查对表包括环境光与适配的光发射功率值之间的对应关系，所述功率调整单元根据光感应传感器获得的环境光信息和所述调整查对表中的所述对应关系确定适配的光发射功率，再根据确定的适配光发射功率调整所述发光单元的光发射功率。

在本发明实施例中，所述光信号可以为可见光、红外光及近红外光中的一种或多种。

在本发明实施例中，所述光感应传感器用于检测光学检测装置所处场景中光信号的光强度作为环境光信息，所述功率调整单元根据检测到的光信号的光强度来调整所述发光单元的光信号发射功率。

在本发明实施例中，在所述光感应传感器接收环境光的路径上设置有一个或多个不同的感光通道：可见光全谱段通道、红光通道、绿光通道、蓝光通道、宽谱通道和/或红外光通道，所述光电传感器包括与不同感光通道对应的滤光片及光电转换元件。

在本发明实施例中，所述发射模组包括发光单元，所述发光单元包括单个光源或多个光源，所述功率调整单元通过对应改变个体光源的光发射功率来调节整个发光单元的光发射功率；或者所述功率调整单元通过改变发光单元上光源发光的个数来调节整个发光单元的光发射功率。

在本发明实施例中，所述光源为垂直腔面发射激光器、边发射激光器、发光二极管、激光二极管中的任意一种或多种的组合。

在本发明实施例中，所述接收模组包括光电传感器，所述光电传感器包括单个感光像素或多个感光像素构成的感光像素阵列。

在本发明实施例中，所述感光像素包括单个单光子雪崩二极管、多个单光子雪崩二极管的组合、雪崩光电二极管及光电二极管中的其中一种或多种。

本申请实施例提供一种电子设备，其包括如上述实施例所述的光学检测装置。所述电子设备还可包括应用模块。所述应用模块可用于根据光学检测装置获得的感测信息以实现相应的功能。

本申请实施例提供的光学检测装置可以根据场景中的环境光情况调整发射模组的光发射功率，以使得在环境光较弱的场景下光信号的发射功率能够适度降低，从而可以减少光学检测装置的功耗，提高光源的寿命，改善整个系统的稳定性。

本申请实施例的附加方面和优点将在下面的描述部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请实施例的实践了解到。

附图说明

图1是本申请一实施例提供的光学检测装置应用于电子设备上的功能模块示意图；

图2是图1中的所述光学检测装置的功能模块示意图；

图3是本申请实施例提供的光学检测装置的不同信号之间的关系示意图；

图4是本申请另一实施例提供的光学装置应用于电子设备上的功能模块示意图；

图5是本申请实施例提供的光学检测装置的统计直方图；

图6是图5中信号峰波动与噪音背底波动之间的关系示意图；

图7是本申请另一实施例提供的光学检测装置应用于电子设备上的结构示意图；

图8是本申请另一实施例提供的光学检测装置应用于电子设备上的结构示意图；

具体实施例

在对本申请实施例的具体描述中，应当理解，当基板、片、层或图案被称为在另一个基板、另一个片、另一个层或另一个图案“上”或“下”时，它可以“直接地”或“间接地”在另一个基板、另一个片、另一个层或另一个图案上，或者还可以存在一个或多个中间层。为了清楚的目的，可以夸大、省略或者示意性地表示说明书附图中的每一个层的厚度和大小。此外，附图中元件的大小并非完全反映实际大小。

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本申请的不同结构。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本申请。此外，本申请可以在不同例子中重复参考数字和/ 或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设定之间的关系。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或隐含地包括一个或更多个所述特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

进一步地，所描述的特征、结构可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本申请的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员应意识到，没有所述特定细节中的一个或更多，或者采用其它的结构、组元等，也可能实践本申请的技术方案。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构或者操作以避免模糊本申请。

本申请的实施例提供一种光学检测装置，其包括所述的发射模组、接收模组及处理模块。所述发射模组用于发射光信号。所述接收模组用于接收光信号并输出相应的感测信号。所述处理模块用于根据所述感测信号得出相关的感测信息。

可选的，所述光学检测装置可基于飞行时间原理进行相关信息的检测。所述发射模组与接收模组并排相邻设置，所述发射模组与接收模组的间距的取值范围例如可以为2毫米(mm) 至20mm。可以理解的是，在一些实施例中，所述发射模组发射的和所述接收模组接收的均为光信号，所述发射模组与接收模组的间距指的是各自光学系统的光轴之间的距离。所述发射模组包括发出光信号的出光面，所述接收模组包括接收光信号的入光面，所述发射模组与接收模组并排设置时，所述发射模组的出光面与所述接收模组的入光面朝向光学检测装置的同一侧。

可选的，在一些实施例中，所述发光单元向空间发射光信号以检测空间中物体的深度信息、距离信息、接近信息等相关的感测信息。所述光信号例如可以为具有预设频率的光脉冲。其中，至少部分发射出去的光信号被空间中的物体反射而返回以形成感测光信号。

可选的，所述接收模组接收的光信号可以包括所述感测光信号和/或其他不是所述发射模块发出或者不经物体反射回来的光信号。

可选的，所述感测信号可以为电信号。或者，所述感测信号也可以为其他信号，例如为磁信号，取决于所述接收模组对光子的转换原理。

本申请的实施例还提供一种电子设备，包括所述光学检测装置。所述电子设备根据光学检测装置获得的感测信息以实现相应的功能。所述感测信息例如为空间内物体的接近信息、深度信息、距离信息等相关信息中的一种或多种。其中，所述深度信息例如可以用于3D建模、人脸识别、自动驾驶、机器视觉、监控、无人机控制、增强现实(AugmentedReality, AR)/虚拟现实(Virtual Reality,VR)、即时定位和地图构建(SimultaneousLocalization and Mapping,SLAM)等领域，本申请对此并不作限定。所述接近信息例如用于判断是否有物体接近等。所述光学检测装置例如为激光雷达，可以用于获得场景中物体的深度信息或距离信息，以辅助实现汽车的自动驾驶控制。

以下，将参照附图详细描述光学检测装置应用于电子设备上的实施例。

图1是本申请实施例所提供的光学检测装置10应用于电子设备1上的功能模块示意图。图 2是本申请实施例所提供的光学检测装置10的功能模块示意图。

参照图1和图2，所述电子设备1包括光学检测装置10，用于对空间内的物体2利用光的飞行时间测量原理进行测量，以获得物体2的相应信息，例如但不限于：接近信息、深度信息、距离信息中的一种或多种。所述电子设备1还可以包括应用模块20，所述应用模块20可以根据所获得的物体2的感测信息实现相关的功能，例如但不限于：可以根据物体2的接近信息判断是否有物体2出现在电子设备1前方预设范围内；或者，可以根据物体2的距离信息控制电子设备1进行避障；或者，可以根据物体2的深度信息进行3D建模、人脸识别、实现机器视觉等。

可选的，在一些实施例中，所述光学检测装置10例如为直接飞行时间(DirectTime of Flight,DTOF)测量装置。所述DTOF测量装置10可以基于直接飞行时间检测原理来执行深度信息感测。例如，所述DTOF测量装置10可以向空间发射光信号并接收经空间中的物体2反射的感测光信号，发出光信号与接收到感测光信号之间的时间差值被称为飞行时间t，通过计算光信号在上述飞行时间内经过的距离来获得物体2的深度信息

其中，c为光速。

可选的，在另外一些实施例中，所述光学检测装置10也可以为间接飞行时间(Indirect Time of Flight,ITOF)测量装置。所述ITOF测量装置10是基于间接飞行时间检测原理来执行深度信息感测。所述ITOF测量装置10通过计算发射的光信号与接收的感测光信号之间的相位差来获得物体2的深度信息。

在本申请下面的实施例中，主要以所述光学检测装置10为DTOF测量装置为例进行说明。

可选的，如图2所示，所述光学检测装置10包括发射模组12、接收模组14、光感应传感器16和控制模块18。所述发射模组12用于向空间发射光信号，至少部分发射的光信号被空间内的物体2反射形成感测光信号，所述感测光信号中的至少部分被所述接收模组14接收。该返回的感测光信号中携带有所述物体2的相应信息，例如：深度信息等。所述接收模组14

所述发射模组12包括发光单元120和调制元件124。所述发光单元120用于发射光信号。所述调制元件124用于对所述发光单元120发射的光信号进行调制，以形成可用于实施感测的光信号，并将其向所述空间投射。可选的，所述发射模组12发射的光信号例如但不限于为散斑图案或泛光光束。

可选的，在一些实施例中，所述调制元件124例如为扩散片(Diffuser)或匀光片，用于对所述发光单元120发射的光信号进行均匀化处理，形成泛光光束。

可选的，在一些实施例中，所述调制元件124例如为衍射光学元件(DiffractiveOptical Element,DOE)，用于对所述发光单元120发射的光信号进行复制并在预设的视场角度范围内扩展排布，形成散斑图案。所述散斑图案可以是规则排布的，也可以是非规则排布或随机排布等。

通过所述DOE对发光单元120发射的光信号进行复制，则向物体2发射的光信号是由多个复制的光信号组成，有利于扩大光学检测装置10的视场角范围，提高感测效果。

可选的，在一些实施例中，所述调制元件124可以为其他合适的光束调制元件类型，例如但不限于为微透镜阵列等，本申请对此并不做特别限定。

可选的，在一些实施例中，所述发射模组12还可以包括其他合适的光学元件，例如：在从发光单元120发射光信号的路径上设置有透镜(图未示)，所述透镜可以设置在所述发光单元120与所述调制元件124之间，用于将所述发光单元120发射的光信号进行准直或会聚后再传输至所述调制元件124。所述透镜可以为多个单体镜头的组合。

应理解的是，本申请实施例并不具体限定所述发光单元120发射的光信号的波段范围。可选的，发光单元120所发射的光信号例如可以为可见光、红外光、紫外光等。

可选的，在一些实施例中，所述发光单元120可以包括单个光源或多个光源。该多个光源例如可以为规则排布或非规则排布的光源阵列。如图2所示，所述发光单元120为垂直腔面发射激光器(Vertical Cavity Surface Emitting Laser,简称VCSEL,也可译为垂直共振腔面射型激光)，所述发光单元120可以包括半导体衬底以及排列在所述半导体衬底上的多个VCSEL光源所组成的VCSEL阵列裸片。

可选的，在一些实施例中，所述发光单元120的光源例如还可以为边发射激光器(Edge Emitting Laser，EEL)、发光二极管(Light Emitting Diode,LED)、激光二极管(Laser Diode,LD) 等形式的光源。其中，所述边发射激光器可以为法布里泊罗(FabryPerot,FP)激光器、分布式反馈(Distribute Feedback,DFB)激光器、电吸收调制激光器(Electro-absorption Modulated,EML) 等，本申请实施例对此不做限定。

可选的，在一些实施例中，所述接收模组14可以包括光电传感器140。所述光电传感器 140例如包括单个感光像素142或者由多个感光像素142'组成的像素阵列，所述像素阵列用于接收被所述物体2反射的感测光信号以获得相关感测信息，例如但不限于为物体2的深度信息。

可选的，在一些实施例中，所述感光像素142可以包括单光子雪崩二极管(SinglePhoto Avalanche Diode,SPAD)、雪崩光电二极管(Avalanche Photo Diode,APD)、光电二极管及其他合适的光电转换元件中的一种或多种。例如但不限于，每个感光像素142可以包括单个SPAD 和/或多个SPAD的组合。

可选的，在一些实施例中，所述接收模组14还可以包括与所述光电传感器140连接的信号放大器、时数转换器(Time-to-Digital Converter,TDC)、模数转换器(Analog-to-Digital Converter,ADC)等器件中的一种或者多种组成的读出电路(图未示)。可选的，所述读出电路也可以部分或全部集成在所述光电传感器140中。

可选的，所述接收模组14还可以包括透镜单元144，可用于接收从物体2返回的感测光信号，并将所述感测光信号进行准直或者会聚后传输至所述光电传感器140上的感光像素142。所述透镜单元144可以为多个单体镜头的组合。

可选的，所述光学检测装置10可基于飞行时间原理进行相关信息的检测。所述发射模组 12与接收模组14并排相邻设置，所述发射模组12与接收模组14的间距的取值范围例如可以为 2毫米(mm)至20mm。可以理解的是，在一些实施例中，所述发射模组12发射的和所述接收模组14接收的均为光信号，所述发射模组12与接收模组14的间距指的是各自光学系统的光轴之间的距离。所述发射模组12包括发出光信号的出光面，所述接收模组14包括接收光信号的入光面，所述发射模组12与接收模组14并排设置时，所述发射模组12的出光面与所述接收模组14的入光面朝向光学检测装置10的同一侧。

可选的，所述控制模块18可以用于控制发射模组12中所述发光单元120的发射情况，例如：可用于控制发射光信号的频率、不同时刻点亮的光源的位置、光源的发光功率等。可选的，在一些实施例中，所述控制模块18包括发射控制单元180，所述发射控制单元180用于控制发光单元120以预设频率向空间发射光信号，所述光信号为具有预设频率的光脉冲。

如图3所示，在一些实施例中，所述发射控制单元180可以根据具有预设频率的发射控制信号去控制发光单元120发射光信号。可以理解的是，所述发射控制信号可以为施加于所述发光单元120驱动电路上的驱动信号。可选的，所述发射控制信号可以为一系列控制脉冲信号，例如：方波脉冲信号。所述控制脉冲信号包括交替出现的高电平段和低电平段，所述发光单元120在高电平段被控制持续向空间内发光，在低电平段停止发光，从而发出相应的光脉冲作为所述光信号。由此，在所述高电平段对应的时序内，所述发光单元120持续向空间发出光信号，其中的至少部分光信号可以从空间内的物体2处反射回来。

可以理解的是，所述光信号的频率可以根据光学检测装置10的检测范围进行设置。例如：所述光信号的一个发射周期包括发光段和熄灭段，所述发光单元120在发光段内持续发射光信号，而在熄灭段内停止发光。所述光信号的发射周期需要大于检测范围对应的最大飞行时间，这样才能使得在一个发射周期内发出的光信号能够对检测范围内的物体2进行有效检测。

可选的，在一些实施例中，所述控制模块18的部分或全部功能单元可以集成在所述发射模组12中。

可选的，在一些实施例中，所述控制模块18还可以包括接收控制单元182。所述接收控制单元182可用于控制接收模组14在光信号的每个发射周期的起始时刻同步开启光电传感器 140，以感测返回的光子。由此，所述接收模组14具有与光信号的发射周期对应的接收周期，所述接收周期的起始时刻与发射周期的起始时刻相对应，所述接收周期的结束时刻与发射周期的结束时刻相对应。可选的，在一些实施例中，所述接收周期的起始时刻与发射周期的起始时刻同步，所述接收周期的结束时刻与发射周期的结束时刻同步。

具体而言，在一些实施例中，所述接收控制单元182用于控制感光像素142在光信号的每个发射周期的起始时刻同步开始感测返回的光子。所述感光像素142例如为SPAD，SPAD在一个接收周期内只能感测单个光子，一旦SPAD在一个接收周期内被单个光子触发就会形成雪崩效应产生相应的感测信号。雪崩后的SPAD需要进行淬灭重置，将偏置电压恢复至击穿电压之上，以在下一个接收周期再感测光子。基于上述特性，SPAD在一个接收周期内可以响应返回的一个感测光子产生对应的感测信号。可以理解的是，SPAD在一个接收周期内也可能无法响应到光子而没有产生对应的感测信号，但无论是否能响应到光子，SPAD在一个接收周期结束之前都会被重置，以在下一个接收周期开始时重新开始感测接收到的光子。

可选的，在一些实施例中，所述控制模块18的部分或全部功能单元可以集成在所述接收模组14中。

可选的，在一些实施例中，所述光学检测装置10还可以包括处理模块15。所述处理模块 15例如用于根据光信号的发射时刻与返回的感测光信号的被感测时刻之间的时间差确定物体的深度信息。然，并不限于此，在其他实施例中，所述处理模块15也可以根据接收到的感测光信号并基于其他合适的检测原理来获得相关的感测信息。

可选的，如图1所示，所述处理模块15可以集成在所述光学检测装置10内。或者，如图4 所示，所述处理模块15也可以设置在所述电子设备1中除光学检测装置10以外的其他位置，例如，所述处理模块15可以为电子设备1的主控模块，本申请对此不做限定。可选的，如图1 所示，所述光感应传感器16可以集成在所述光学检测装置10内。或者，如图4所示，所述光感应传感器16也可以设置在所述电子设备1中除光学检测装置10以外的其他位置。

请一并参阅图2、3及5，在一些实施例中，所述处理模块15可以包括计时单元150、计数单元152和统计单元154。所述计时单元150可以将接收周期从起始时刻开始划分为多个时间分箱，其中的每个时间分箱各自对应预设的一段时间间隔Δt。可选的，每个时间分箱各自对应的时间间隔Δt分别相等。可选的，所述时间间隔Δt可以为TDC能够分辨的最小时间间隔Δt。可以理解的是，每个时间分箱与接收周期起始时刻之间的时间差可以作为该时间分箱的时间戳。所述计时单元150还可以用于计算接收模组14在一个接收周期内响应从物体2发射回来的有效感测光子所产生的感测信号的时刻与该接收周期起始时刻之间的时间差，以作为该感测信号的时间戳。

可选的，在一些实施例中，所述计数单元152可用于根据该感测信号的时间戳在具有对应时间戳的时间分箱内进行累积计数，即在该时间分箱已计得的具有相同时间戳的感测信号个数上再加一。可以理解的是，对于以SPAD作为感光像素142的实施例而言，一个感光像素 142在每个接收周期内只能响应单个光子产生感测信号，从而在众多时间分箱中的其中一个内累计加一，或者无法接收到任何光子而不产生感测信号，从而不在任何一个时间分箱内累计。

可选的，在一些实施例中，所述统计单元154可用于对多个接收周期内各个对应时间分箱累计的感测信号个数进行统计，以生成相应的统计直方图。其中，统计直方图的横坐标表示各个对应时间分箱的时间戳，统计直方图的纵坐标表示各个对应时间分箱内累计的感测信号计数值。可选的，所述统计单元154可以为直方图电路。

在感测过程中，大量环境光的光子也会被所述接收模组14接收而产生相应的感测信号计数。这些环境光的光子被感测而在各个时间分箱内留下计数的几率趋于相同，构成感测数据的噪音背底(Noise Level)，在环境光强度较高的场景中，测得的所述噪音背底的平均水平相应较高，在环境光较低的场景中，测得的所述噪音背底的平均水平相应较低。在此基础上，从物体2反射回来的有效感测光子对应产生的感测信号计数叠加在所述噪音背底上，以使得与该有效感测光子具有相同时间戳的时间分箱内的感测信号计数会明显高于其他时间分箱的感测信号计数，进而形成相应的信号峰。可以理解的是，所述信号峰的计数高度会受到光源的发射光功率、物体2的反射率、光学检测装置10的检测范围等因素的影响，所述信号峰的宽度会受到发射的光信号宽度、SPAD和TDC的时间抖动等因素的影响。由此，所述信号峰最高计数对应的时间分箱的时间戳t₀即为被物体反射的有效感测光子的飞行时间，可以据此来计算物体2的深度信息或距离信息。可以理解的是，所述处理模块15还可以包括感测信息计算单元156。所述感测信息计算单元156可用于根据由统计直方图确定的信号峰的时间戳t₀来计算出物体2在空间中的相关感测信息。

可以理解的是，根据上述感测原理，计算从物体2反射回来的有效感测光子的时间戳t₀是从接收周期的起始时刻开始计时的，对应地，也就是从光信号发射周期的起始时刻开始计时的。由此，无法分辨出感测到的所述有效感测光子是从发射周期的发光段中的具体哪个时刻发出的，从而会造成一定程度的检测误差，可以通过缩短发射周期中所述发光段的时长来减少上述误差。可选的，在一些实施例中，所述光信号的发射周期中发光段时长的取值范围可以为500皮秒(picosecond,ps)至500纳秒(nanosecond，ns)，例如可以为：500ps、600ps、800ps、 1ns、20ns、50ns、100ns、200ns等。

环境光的光子和从物体2反射回来的所述感测光信号的光子都有一定几率会被所述接收模组14的感光像素142接收，该感光像素142的类型可以为SPAD，进而在对应的时间分箱中留下感测信号计数。环境光的光子与所述感测光信号的光子作为离散随机概率事件都满足泊松分布，假设在各个时间分箱内，环境光的光子被感测到的计数数学期望值为Nn，所述感测光信号的光子被感测到的计数数学期望值为Ns，则Nn为噪音背底的计数平均值，Ns为所述感测光信号的光子被感测到而在噪音背底上叠加的有效感测光子的计数平均值。如图6所示，在单个时间分箱内实际计得的噪音背底计数实际值Nn`和有效感测光子的计数实际值Ns` 满足泊松分布，会分别围绕噪音背底计数平均值Nn和有效感测光子计数平均值Ns存在一定范围的数值波动，假设波动的标准差分别为σn和σs。为了能准确地找出信号峰，信号峰所在时间分箱的实际计数值Nn`+Ns`需要高于噪音背底所在时间分箱的实际计数值Nn`才能被有效识别，因此需要使得信号峰的波动低值(Nn+Ns)-(σ_s+n)能够较大几率高于噪音背底的波动高值(Nn+σ_n)，根据上述条件可以得到公式(1)，表达如下：

其中，α为置信因子，代表信号峰高于噪音背底的可信度，σ_s+n是环境光的光子和感测光信号的光子产生的感测信号的计数的标准差，σ_n是环境光的光子产生的感测信号的计数的标准差。

所述光信号的发射光功率越高，所感测到的有效感测光子计数平均值Ns也相应越高。环境光的强度越高时，所感测到的噪音背底计数平均值Nn也相应越大。由公式(1)可知，所需的所述光信号的发射光功率与环境光的强度有直接关系，当环境光强度越大时，噪音背底计数平均值Nn也相应越大，若光信号的发射光功率维持不变，就会导致满足公式(1)的置信因子α变小，从而影响检测过程中寻峰的准确率。由此，当环境光强度越大时，所述光学检测装置10也需要提高光信号的发射光功率来维持统计直方图的信噪比。在所述发光单元120的发射光功率固定的情况下需要将发射光功率预设为偏大以满足环境光强度较大的严苛场景，然而这样会在弱环境光的场景下造成发射光功率的浪费，还容易减损光源的寿命，增大整个系统的发热以及系统的不稳定性。

可选的，所述光感应传感器16可用于感测光学检测装置10所处场景的环境光信息，所述环境光信息包括但不限于环境光的波长、光强度、色温等。在所述光感应传感器接收环境光的路径上设置有一个或多个不同的感光通道，所述光感应传感器16包括与不同感光通道对应的滤光片和光电转换元件，以对应感测环境光中不同波长范围部分的所述环境光信息。可选的，所述感光通道包括可见光全谱段通道(Clear)、红光通道(Red)、绿光通道(Green)、蓝光通道(Blue)及宽谱通道(Wide)中的一种或多种的组合。所述可见光全谱段通道的滤光片透过可见光波段的光线，所述红光通道的滤光片透过红光波段的光线，所述绿光通道的滤光片透过绿光波段的光线，所述蓝光通道的滤光片透过蓝光波段的光线，所述宽谱通道的滤光片透过可见光及红外光波段的光线。所述光感应传感器16可以提供上述各通道(CRGBW)的光谱信息，并据此确定相应的环境光信息。

可选的，所述光感应传感器16的感光通道还可以包括红外光通道(IR)。所述光感应传感器16可以直接通过红外光通道获得所处场景中的红外光或近红外光的相关信息作为环境光信息。或者，所述光感应传感器16也可以通过所获得的宽谱通道的信息减去全谱通道的信息来确定红外光或近红外光的相关信息作为环境光信息，从而不需要再设置红外光通道。

可选的，所述控制模块18还可以包括功率调整单元184，可用于调整所述发光单元120的光发射功率。例如，但不限于，所述功率调整单元184可以根据光感应传感器16所感测到的环境光信息，比如：环境光强度，调整所述发光单元120的光发射功率，以使得光信号的发射功率在适配当前场景的环境光前提下尽可能小。

可选的，在一些实施例中，所述功率调整单元184可通过对应改变个体光源的光发射功率的方式来调节整个发光单元120的光发射功率。或者，所述功率调整单元184可通过改变发光单元120上光源发光的个数来调节整个发光单元120的光发射功率，例如：在需要较低光发射功率时启动较少个数的光源工作发光，而在需要较高光发射功率时启动较多个数的光源工作发光。

可选的，在一些实施例中，所述调整查对表包括环境光信息与光发射功率值之间的对应关系，其可以通过标定光学检测装置10在不同环境光场景下适配的光发射功率来获得。所述调整查对表可以预先根据标定进行设置，并存储在所述光学检测装置10或者电子设备1的存储器30内以供读取。所述功率调整单元184可以根据光感应传感器16获得的环境光信息和所述调整查对表中的所述对应关系确定与所在场景适配的光发射功率值。

可选的，在一些实施例中，所述调整查对表包括环境光强度值与适配的光发射功率值之间的对应关系，可以据此按照所感测到的环境光强度值确定与之适配的光学检测装置10的光发射功率值。可以理解的是，在其他一些实施例中，所述调整查对表也可以包括光发射功率值与其他环境光参数，比如：色温、波长等，之间的对应关系。

可选的，所述功率调整单元184可以通过光感应传感器16获得所在场景的环境光强度值，之后按照所述环境光强度值去读取调整查对表以确定对应适配的光发射功率值，再根据确定的光发射功率值去调整所述发光单元120的光发射功率，以使得在环境光较弱的场景下光信号的发射功率能够适度降低，从而可以减少光学检测装置10的功耗，提升光源的寿命，改善整个系统的稳定性。

可选的，在一些实施例中，所述光感应传感器16也可以设置在装配了所述光学检测装置 10的电子设备1上。例如：所述电子设备1为手机，所述光感应传感器16可以设在手机正面的顶部的中间位置处；或者，所述光感应传感器16设在手机背面的摄像模组(图未示)上。

如图7所示，在一些实施例中，所述电子设备1包括显示屏40，所述光感应传感器16可以设置在显示屏40的下方，所述光感应传感器16可以透过显示屏40感测电子设备1外的环境光信息。进一步，可选的，所述电子设备1还可以包括指纹传感器50，所述指纹传感器50同样位于在显示屏40的下方并在电子设备1的外表面上形成指纹感测区域。所述指纹传感器50可以对与所述指纹感测区域接触的手指进行指纹检测。所述光感应传感器16与指纹传感器50并排设置在显示屏40下方，所述光感应传感器16在电子设备1外表面上的正投影位于所述指纹感测区域内。所述光学检测装置10可以与所述显示屏40并排设置，也可以设置在所述显示屏40的下方。可以理解的是，所述电子设备1还可以包括盖板玻璃60，所述盖板玻璃60可以设置在显示屏40的上方或外侧。可选的，在一些实施例中，所述电子设备1为手机，所述光学检测装置10可以设置在手机正面的顶部的中间位置处；或者，所述光学检测装置10也可以设置在手机背面的摄像模组(图未示)上。

如图8所示，在一些实施例中，所述电子设备1包括外盖板70，所述光感应传感器16设置在外盖板70的下方，并透过所述外盖板70感测电子设备1外的环境光信息。具体地，所述电子设备1例如为智能门锁，所述外盖板70例如为智能门锁的面板，所述光感应传感器16可以设置在面板的下方并透过面板感测智能门锁外的环境光信息。

可选的，在一些实施例中，所述光学检测装置10可以设置在所述外盖板70的下方，并透过所述外盖板70进行飞行时间测量。或者，所述飞行时间装置10也可以与外盖板70并排设置或者透过外盖板70上开设的通孔，从而可以不用透过外盖板70直接对外部的物体进行飞行时间测量。

可以理解的是，若所述光感应传感器16设置在电子设备1上除光学检测装置10外的其他位置，可选的，所述光学检测装置10上可以设置专门的接口与电子设备1中的光感应传感器 16连接以获得环境光信息，或者所述光学检测装置10也可以通过电子设备1上的微控制器 (Micro-Controller Unit,MCU)去读取光感应传感器16测得的环境光信息。

可选的，在一些实施例中，所述发光单元120发射的光信号为红外光或近红外光，波长取值范围可以为：700nm至2000nm，例如：850nm、905nm、940nm、1064nm、1550nm等。所述光感应传感器16可用于检测光学检测装置10所处场景中的红外光或近红外光的光强度作为环境光信息。所述控制模块18的功率调整单元184根据所感测到的场景中的红外光或近红外光的光强度来调整所述发光单元120的光信号发射功率。

可选的，在一些实施例中，所述控制模块18和/或处理模块15中的全部或其中的部分功能单元可以是固化在存储器30内的韧件或者是存储在存储器30内的计算机软件代码。所述控制模块18和处理模块15由对应的一个或多个处理器(图未示)执行以控制相关部件来实现对应的功能。所述处理器例如但不限于应用处理器(Application Processor,AP)、中央处理器(CPU)、微控制器(MCU)等。所述存储器30包括但不限于闪存(Flash Memory)、带电可擦写可编程只读存储器(Electrically Erasable Programmable read only memory,EEPROM)、可编程只读存储器 (Programmable read only memory,PROM)、硬盘等。

可选的，在一些实施例中，所述处理器和/或存储器30可以设置在所述光学检测装置10 内，比如：与所述发射模组12或者接收模组14集成在相同的电路板上。可选的，在其他一些实施例中，所述处理器和/或存储器30也可以设置在所述电子设备1的其他位置，比如：手机的主电路板上。

可选的，在一些实施例中，所述控制模块18和/或处理模块15的部分功能单元或全部功能单元也可以通过硬件来实现，例如通过下列技术中的任一项或者他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。可以理解的是，用来实现所述控制模块18和/或处理模块15功能的上述硬件可以设置在所述光学检测装置10内，比如：与所述光集成在相同的电路板上。用来实现所述控制模块18和/或处理模块15功能的上述硬件也可以设置在所述电子设备1的其他位置，比如：设置在手机的主机板上。

相较于现有技术，本申请的所述光学检测装置10可以根据当前的场景调整与之适配的发射光信号的光发射功率，以在保障检测效果的前提下尽可能地减少功耗，延长光源的使用寿命，减少光学检测装置10的发热以及提高光学检测装置10的稳定性。

需要说明的是，本领域技术人员可以理解，在不付出创造性劳动的前提下，本申请实施例的部分或全部，以及对于实施例的部分或全部的变形、替换、变更、拆分、组合、扩展等均应认为被本申请的实用新型创造思想所涵盖，属于本申请的保护范围。

在本说明书中对于“一个实施例”、“实施例”、“示例实施例”等的任何引用表示结合该实施例描述的特定特征、结构或特性被包括在本申请的至少一个实施例中。在本说明书中不同位置出现的这种短语并不一定全部指相同的实施例。另外，当结合任何实施例描述特定的特征或结构时，所主张的是，结合这些实施例的其它实施例来实现这种特征或结构在本领域技术人员的技术范围内。

本申请说明书中可能出现的“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“背面”、“正面”、“竖直”、“水平”、“顶部”、“底部”、“内部”、“外部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。相似的标号和字母在附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本申请的描述中，“多种”或“多个”的含义是至少两种或两个，除非另有明确具体的限定。本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

以上所述，仅为本申请的具体实施例，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。权利要求书中所使用的术语不应理解为将发明限制于本说明书中所公开的特定实施例。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种光学检测装置，其特征在于，包括：

发射模组，用于发射光信号；

接收模组，用于接收光信号并输出相应的感测信号；

光感应传感器，用于检测环境光信息；

处理模块，用于根据所述感测信号得出相关的感测信息；及

控制模块，所述控制模块包括功率调整单元，所述功率调整单元用于根据光感应传感器检测到的环境光信息来调整所述发光单元发射光信号的光发射功率。

2.如权利要求1所述的光学检测装置，其特征在于，所述光学检测装置预设有调整查对表，所述调整查对表包括环境光与适配的光发射功率值之间的对应关系，所述功率调整单元根据光感应传感器获得的环境光信息和所述调整查对表中的所述对应关系确定适配的光发射功率值，再根据确定的适配光发射功率值调整所述发光单元的光发射功率。

3.如权利要求1所述的光学检测装置，其特征在于，所述光信号可以为可见光、红外光及近红外光中的一种或多种的组合。

4.如权利要求3所述的光学检测装置的发射模组，其特征在于，所述光感应传感器用于检测所述光学检测装置所处场景中的红外光或近红外光的光强度作为环境光信息，所述功率调整单元根据检测到的红外光或近红外光的光强度来调整所述发光单元发射光信号的光发射功率。

5.如权利要求1所述的光学检测装置，其特征在于，在所述光感应传感器接收环境光的路径上设置有一个或多个不同的感光通道：可见光全谱段通道、红光通道、绿光通道、蓝光通道、宽谱通道和/或红外光通道，所述光电传感器包括与不同感光通道对应的滤光片及光电转换元件。

6.如权利要求1所述的光学检测装置，其特征在于，所述发射模组包括发光单元，所述发光单元包括单个光源或多个光源，所述功率调整单元通过对应改变个体光源的光发射功率来调节整个发光单元的光发射功率；或者

所述功率调整单元通过改变发光单元上光源发光的个数来调节整个发光单元的光发射功率。

7.如权利要求6所述的光学检测装置，其特征在于，所述光源为垂直腔面发射激光器、边发射激光器、发光二极管、激光二极管中的任意一种或多种的组合。

8.如权利要求1所述的光学检测装置，其特征在于，所述接收模组包括光电传感器，所述光电传感器包括单个感光像素或多个感光像素构成的感光像素阵列。

9.如权利要求1所述的光学检测装置，其特征在于，所述感光像素包括单个单光子雪崩二极管、多个单光子雪崩二极管的组合、雪崩光电二极管及光电二极管中的其中一种或多种。

10.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求1-9中任意一项所述的光学检测装置，所述电子设备还可包括应用模块，所述应用模块可用于根据光学检测装置获得的感测信息以实现相应的功能。

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