CN117607837A - 传感器阵列、距离测量设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种传感器阵列、距离测量设备及方法。其中，所述传感器阵列中的感光阵列分为第一区域和第二区域，以分别至少接收被测目标位于预设距离内外的信号光。且第一区域至少与计数电路相接，第二区域至少与计时电路相接，则当被测目标位于预设距离内时，可根据三角法获取被测目标的距离；当被测目标位于预设距离外时，可根据TOF法获取被测目标的距离。即，本发明兼顾三角法和TOF法的测距优势，提高测距的精准度。以及，传感器阵列还能获取环境光信息，以校正被测目标的距离，提高测距分辨率和精准度。此外，本发明提供的距离测量方法采用初测和精测相结合的方式获取被测目标的距离，避免了噪声信号对测距的影响，进一步提高了测量精准度。

Description

传感器阵列、距离测量设备及方法

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，特别涉及一种传感器阵列、距离测量设备及方法。

背景技术

激光雷达（Light Detection and Ranging，LIDAR）是激光技术与现代光电探测技术结合的先进探测方式，其广泛应用于工农业自动化、自动驾驶以及海洋生物等领域。现有的激光雷达的测距方法主要包括三角法和飞行时间测量法（Time of flight，TOF）。三角法是根据被测距离与接收器接收到反射光的位置之间的关系确定距离。如图1所示，采用激光器100向某一方向发射激光信号，当探测目标处于不同位置时（例如图中第一位置P1、第二位置P2、第三位置P3处），所述激光信号经目标发生反射，反射光经过接收光学系统101后，照射至接收器102中的位置分别用第一接收位置P1’、第二接收位置P2’和第三接收位置P3’表示。根据接收器102接收反射光的不同位置，再运用三角函数即可计算出被测目标的距离。但若被测目标距离较远，接收器102接收到的反射光的位置变化不大，故三角法对于远距离测距精度有限，而TOF法则更适用于远距离精测。请参阅图2，计时器103记录从激光器100发射激光到接收器102接收反射回波信号的时间差t，即飞行时间，从而计算出目标物体的测量距离D。其中，D=C·t/2（C表示光速）。但TOF法的测距精度容易受计时器103的时间分辨率限制。例如，计时器103的时间分辨率dt = 1ns时，在不考虑其他因素增加测距误差和采用相关数据处理算法提高测距精度的前提下，最大测距误差为C·dt/2=15 cm。因此，飞行时间测量法测距精度基本不受测距距离影响，但对计时器时间分辨率要求较高，目前近距离精确测距时三角法仍然存在技术优势。

然而，随着应用场景越来越复杂，对于激光雷达的测距范围和测距精度的要求也越来越高，现有的激光雷达仅能通过三角法或TOF法来获取距离，则导致测距精度和测距范围非常有限。以及，现有的激光雷达很容易受到外界环境的干扰，且测距分辨率有限。因此，亟需一种新的距离测量设备，以解决上述技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种传感器阵列、距离测量设备及方法，以解决如何提高距离测量设备的测距精准度和测距范围，以及，如何提高距离测量设备的测距像素分辨率中的至少一个问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种传感器阵列，包括感光阵列和读出电路；

所述感光阵列包括第一区域和第二区域；所述第一区域用于至少接收位于预设距离内的被测目标反射的光信号，并转换为电信号；所述第二区域用于至少接收位于所述预设距离外的被测目标反射的光信号，并转换为电信号；其中，所述光信号包括信号光和环境光；且所述信号光包括距离测量设备中发射器发射并经被测目标反射后照射至所述感光阵列的光信号，所述环境光包括除所述信号光之外其他所有照射至所述感光阵列的光信号；

所述读出电路包括计数电路和计时电路；所述计数电路至少与所述第一区域相接，并接收对应的所述电信号，以获取预设时间内的所述信号光的光子数量和/或所述环境光的光子数量；所述计时电路至少与所述第二区域相接，并接收对应的所述电信号，以获取接收到所述信号光的时间。

可选的，在所述的传感器阵列中，所述第一区域中部分区域与所述第二区域中部分区域相重叠，且相重叠的区域用于至少接收位于所述预设距离内或所述预设距离外的被测目标反射的信号光，并转换为电信号。

可选的，在所述的传感器阵列中，所述相重叠的区域与所述计数电路和所述计时电路相接；以及，所述第一区域中去除所述相重叠的区域的剩余区域与所述计数电路相接，所述第二区域中去除所述相重叠的区域的剩余区域与所述计时电路相接。

可选的，在所述的传感器阵列中，当所述被测目标位于所述预设距离内时，部分所述信号光经所述第一区域接收，剩余部分所述信号光经所述第二区域接收；当所述被测目标位于所述预设距离外时，所述信号光经所述第二区域接收；其中，所述第一区域与所述计数电路相接，所述第二区域与所述计时电路相接。

可选的，在所述的传感器阵列中，所述第一区域和所述第二区域均与所述计数电路和所述计时电路相接。

可选的，在所述的传感器阵列中，所述感光阵列包括呈阵列式排布的多个感光器件；且所述感光器件分别与所述计数电路和/或所述计时电路相接；或者，所述感光器件经逻辑电路运算后与所述计数电路和/或所述计时电路相接。

可选的，在所述的传感器阵列中，所述逻辑电路经若干个逻辑单元连接而成，且所述逻辑单元包括与门、或门、非门或加法器；

在与所述计时电路相接的所述第一区域和/或所述第二区域中，每M×N个所述感光器件构成一个接收单元，且每个所述接收单元中相同编号的所述感光器件与所述逻辑电路的输入端相接，所述逻辑电路的输出端与所述计时电路相接；以及，M和N为正整数；其中，所有所述接收单元中的所述感光器件的编号方式相同，或至少部分所述接收单元中的所述感光器件的编号方式不同。

可选的，在所述的传感器阵列中，所述逻辑电路包括多个加法器；其中，

在与所述计数电路相接的所述第一区域和/或所述第二区域中，垂直于预设方向的每行或每列的所述感光器件中的至少部分所述感光器件与一个所述加法器的输入端相接，且每个所述加法器的输出端与一个所述计数电路相接；以及，所述预设方向为所述信号光的接收位置随所述被测目标的距离变化而在所述感光阵列上的移动方向。

可选的，在所述的传感器阵列中，所述感光阵列还包括若干片滤波膜；所述若干片滤波膜分别贴附于预设区域上，以使所述预设区域接收若干种预设波段的环境光，并获取所述环境光信息；

其中，所述预设区域中多个所述感光器件构成一个成像像素单元，以使获取所述环境光信息的成像像素分辨率大于或等于获取所述信号光的测距像素分辨率；以及，所述预设区域包括部分与所述计数电路相接的所述第一区域和/或所述第二区域。

基于同一发明构思，本发明还提供一种距离测量设备，包括发射器、控制器和所述传感器阵列；

所述发射器用于向被测目标发射激光；

所述传感器阵列用于接收所述激光经所述被测目标反射的信号光及环境光，并向所述控制器输出预设时间内的所述信号光的光子数量和/或所述环境光的光子数量，和/或，接收到所述信号光的时间；

所述控制器至少用于接收所述传感器阵列的输出信号，并根据所述信号光的光子数量获取所述信号光的接收位置，根据所述环境光的光子数量获取环境光信息，根据所述接收到所述信号光的时间获取所述激光的飞行时间，以及，根据所述接收位置和/或所述飞行时间获取所述被测目标的距离，根据所述环境光信息校正所述被测目标的距离。

可选的，在所述的距离测量设备中，所述距离测量设备还包括旋转基座；所述旋转基座用于承载所述发射器和/或所述传感器阵列，并带动所述发射器和/或所述传感器阵列沿预设方向转动。

可选的，在所述的距离测量设备中，所述距离测量设备还包括若干个滤波片；所述若干个滤波片靠近所述传感器阵列设置，使得所述信号光和/或所述环境光经所述滤波片入射至所述传感器阵列，并经所述传感器阵列接收若干种预设波段的光信号，以获取信号光信息和/或环境光信息。

基于同一发明构思，本发明还提供一种距离测量方法，包括：

采用发射器向被测目标发射激光；

开启传感器阵列的全部区域，以接收所述激光经所述被测目标反射的信号光，并输出第一信号至控制器；

所述控制器根据所述第一信号，获取所述信号光的接收位置以及所述被测目标的初测距离值；

关闭所述传感器阵列的部分区域，并保持所述传感器阵列中所述接收位置对应的区域呈开启状态，以接收所述激光经所述被测目标反射的信号光，并输出第二信号至所述控制器；

所述控制器根据所述第二信号，获取所述被测目标的精测距离值；

所述控制器判断所述精测距离值与所述初测距离值的差值是否小于或等于阈值，如是，将所述精测距离值作为所述被测目标的距离，如否，将所述初测距离值作为所述被测目标的距离。

可选的，在所述的距离测量方法中，所述第一信号和所述第二信号均包括预设时间内的所述信号光的光子数量和/或接收到所述信号光的时间；且当所述第一信号和/或所述第二信号包括预设时间内的所述信号光的光子数量和接收到所述信号光的时间时，所述距离测量方法还包括：

所述控制器根据所述信号光的光子数量获取所述信号光的接收位置，并根据所述信号光的接收位置获取第一距离值；以及，所述控制器根据所述接收到所述信号光的时间获取所述激光的飞行时间，并根据所述飞行时间获取第二距离值；

所述控制器判断所述第一距离值和/或所述第二距离值是否小于或等于预设距离，如是，所述第一距离值作为所述初测距离值或所述精测距离值；如否，所述第二距离值作为所述初测距离值或所述精测距离值。

可选的，在所述的距离测量方法中，在获取所述被测目标的距离之后，所述距离测量方法还包括：

采用所述传感器阵列获取环境光的光子数量；

所述控制器根据所述环境光的光子数量获取环境光信息，并采用所述环境光信息校正所述被测目标的距离，以将校正后的所述被测目标的距离作为所述控制器的输出值。

综上所述，本发明提供一种传感器阵列、距离测量设备及方法。其中，所述距离测量方法是运用所述传感器阵列及距离测量设备实现对被测目标的距离测量。相较于现有技术，所述传感器阵列中的感光阵列分为第一区域和第二区域，以分别至少接收所述被测目标位于所述预设距离内和所述预设距离外的光信号。且所述第一区域至少与所述计数电路相接，所述第二区域至少与所述计时电路相接，则当所述被测目标位于所述预设距离内时，至少由所述计数电路获取所述信号光的光子数量，并能够根据三角法获取所述被测目标的距离；当所述被测目标位于所述预设距离外时，至少由所述计时电路获取所述信号光的接收时间，并能够根据TOF法获取所述被测目标的距离。可见，本发明提供的所述传感器阵列能够兼顾三角法和TOF法的测距优势，从而在预设距离内采用三角法测量，在预设距离外采用TOF法测量，提高了测距的精准度和测量范围。以及，所述感光阵列还能够获取环境光信息，并利用环境光信息校正所述被测目标的距离，提高测距分辨率和精准度。此外，本发明提供的所述距离测量方法采用初测和精测相结构的方式获取所述被测目标的距离，避免了噪声信号对测距的影响，进一步提高了测量精准度。

附图说明

本领域的普通技术人员将会理解，提供的附图用于更好地理解本发明，而不对本发明的范围构成任何限定。

图1是本发明中三角法的测距示意图。

图2是本发明中TOF法的测距示意图。

图3是本发明实施例中第一种传感器阵列的结构示意图。

图4是本发明实施例中第二种传感器阵列的结构示意图。

图5是本发明实施例中第三种传感器阵列的结构示意图。

图6是本发明实施例中接收单元的划分示意图。

图7是本发明实施例中一种接收单元的编号方式示意图。

图8是本发明实施例中与计时电路相接的逻辑电路的结构示意图。

图9是本发明实施例中获取飞行时间的波形图。

图10是本发明实施例中与计数电路相接的一种逻辑电路的结构示意图。

图11是本发明实施例中与计数电路相接的另一种逻辑电路的结构示意图。

图12是本发明实施例中获取接收位置的波形图。

图13是本发明实施例中一种获取环境光的传感器阵列的示意图。

图14是本发明实施例中另一种获取环境光的传感器阵列的示意图。

图15是本发明实施例中传感器阵列接收多光斑的示意图。

图16是本发明实施例中被测目标的示意图。

图17是本发明实施例中传感器阵列获取信号光及环境光的示意图。

图18是本发明实施例中距离测量设备的结构示意图。

图19是本发明实施例中距离测量方法的流程图。

以及，附图中：

100-激光器；101-光学系统；102-接收器；103-计时器；

20-传感器阵列；201-第一子区域；202-第二子区域；203-第三子区域；U1-第一成像像素区域；U2-第二成像像素区域；U3-第三成像像素区域；

30-发射器；40-控制器；

P1-第一位置；P2-第二位置；P3-第三位置；P1’-第一接收位置；P2’-第二接收位置；P3’-第三接收位置；D-测量距离；M1-第一区域；M2-第二区域；Q1-计时感光区域；Q2-计数感光区域；S-光斑；S1-第一反射光斑；S2-第二反射光斑；S3-第三反射光斑；S4-第四反射光斑；K-目标区域；R-成像像素单元。

具体实施方式

为使本发明的目的、优点和特征更加清楚，以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且未按比例绘制，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。此外，附图所展示的结构往往是实际结构的一部分。特别的，各附图需要展示的侧重点不同，有时会采用不同的比例。还应当理解的是，除非特别说明或者指出，否则说明书中的术语“第一”、“第二”、“第三”等描述仅仅用于区分说明书中的各个组件、元素、步骤等，而不是用于表示各个组件、元素、步骤之间的逻辑关系或者顺序关系等。以及，在本发明中所使用的单数形式“一”、“一个”以及“该”包括复数对象，术语“或”通常是以包括“和/或”的含义而进行使用的，术语“若干”通常是以包括“至少一个”的含义而进行使用的，术语“至少两个”通常是以包括“两个或两个以上”的含义而进行使用的。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图3至图5，本实施例提供一种传感器阵列20，包括感光阵列和读出电路；所述感光阵列包括第一区域M1和第二区域M2；所述第一区域M1用于至少接收位于预设距离内的被测目标反射的光信号，并转换为电信号；所述第二区域M2用于至少接收位于所述预设距离外的被测目标反射的光信号，并转换为电信号；其中，所述光信号包括信号光和环境光；且所述信号光包括距离测量设备中发射器发射并经被测目标反射后照射至所述感光阵列的光信号，所述环境光包括除所述信号光之外其他所有照射至所述感光阵列的光信号；所述读出电路包括计数电路和计时电路；所述计数电路至少与所述第一区域M1相接，以接收对应的所述电信号，并获取预设时间内所述信号光的光子数量和/或所述环境光的光子数量；所述计时电路至少与所述第二区域M2相接，以接收对应的所述电信号，并获取接收到所述信号光的时间。

基于此，本实施例提供的所述传感器阵列20意在运用三角法测量位于所述预设距离内的所述被测目标的距离，运用TOF法测量位于所述预设距离外的所述被测目标的距离，从而兼顾所述三角法和所述TOF法的测距优势，实现对测距精准度的提高。以及，通过获取环境光信息校正被测目标的距离，不仅能够提高距离测量的精准度，还能够提高距离测量的分辨率，且工艺制备简便，成本低。

以下结合附图3至图19，具体说明本实施例提供的所述传感器阵列20。

所述传感器阵列20包括感光阵列和读出电路。所述感光阵列用于接收经被测目标反射的光信号，并将所述光信号转化为所述电信号。所述读出电路用于接收所述电信号，并根据所述电信号获取所述被测目标的距离信息。需要说明的是，所述光信号包括信号光和环境光。所述信号光是指距离测量设备中发射器发射的激光并经被测目标反射后照射至所述感光阵列的光信号；所述环境光是指除所述信号光之外其他所有照射至所述感光阵列的光信号。

具体的，所述感光阵列包括多个感光器件，且所述感光器件可以为PN型光电二极管、PIN型光电二极管、发射键型光电二极管、雪崩光电二极管或单光子雪崩二极管（Singlephoton avalanche diode，SPAD）中的一种或多种。示例性的，所述感光阵列中的感光器件均为单光子雪崩二极管。以及，多个所述感光器件呈阵列式排布，或呈圆形或其他形状分布，本实施例对此不做具体限定。此外，本实施例所指感光阵列中的感光器件可以分布于一个或数个平面，且本实施例也不限制所述感光阵列集成于一个或多个芯片上。

进一步的，每个所述感光器件的输出均需要连接至所述读出电路。其中，所述读出电路包括计数电路和计时电路。每个所述感光器件可以同时连接所述计数电路和所述计时电路，或连接所述计数电路和所述计时电路中的一种。需要说明的是，本实施例不限定所述计数电路和所述计时电路的具体结构，且所述计数电路能够记录一段时间间隔中（一般称为曝光时间）感光器件检测到的光子数量，并根据每个所述感光器件的接收的所述信号光的光子数量确定所述信号光的接收位置，从而能够利用三角法计算出所述被测目标的距离。所述计时电路能够记录所述感光器件检测到所述信号光的时间，并根据每个所述感光器件的检测时间确定激光的飞行时间，从而能够利用TOF法计算出所述被测目标的距离。简言之，所述计数电路适用于三角法测距，所述计时电路适用于TOF法测距。以及，本实施例不限定所述感光阵列和所述读出电路集成于同一个或数个芯片上，也不限定二者之间的具体连接方式。

请参阅图3至图5，所述感光阵列包括第一区域M1和第二区域M2。其中，经位于预设距离内的被测目标反射的信号光会全部或部分照射在所述第一区域M1内，经位于预设距离外的被测目标反射的信号光会全部或部分照射在所述第二区域M2内。可以理解的是，随所述被测目标的距离的改变，所述信号光在所述感光阵列上的接收位置也是随之改变的，且距离越近，所述信号光的接收位置变化越大，距离越远，所述信号光的接收位置变化越小。基于此，当所述被测目标在所述预设距离内移动时，所述信号光的接收位置在所述第一区域M1内移动。当所述被测目标在所述预设距离外移动时，所述信号光的接收位置在所述第二区域M2内移动。

其中，所述预设距离取决于所采用的三角法和TOF法精准测距的距离界限。示例性的，所述三角法在5米之内测距精准度符合测量标准，且TOF法在5米之外测距精准度符合测量标准，则所述预设距离为5米。位于预设距离内的被测目标是指所述被测目标距离所述传感器阵列20的距离范围为0米~5米，位于预设距离外的被测目标是指所述被测目标距离所述传感器阵列20的距离大于5米。当然，为保持测量精准度，采用TOF法测距也是存在最大测量范围的，例如小于100米。位于预设距离外的被测目标也可以理解为所述被测目标距离所述传感器阵列20的距离在5米~100米的范围内。基于此，当所述被测目标距离所述传感器阵列20的距离在0米~5米内时，随着所述被测目标的位置移动，所述感光阵列上接收到所述信号光的位置也移动，且所述位置的移动范围在所述第一区域M1内。当所述被测目标距离所述传感器阵列20的距离在5米~100米内时，随着所述被测目标的位置移动，所述感光阵列上接收到所述信号光的位置基本不变，或变化微小，且所述位置位于所述第二区域M2内。

进一步的，所述计数电路至少与所述第一区域M1相接，以接收对应的所述电信号，并获取预设时间内所述信号光的光子数量和/或所述环境光的光子数量；所述计时电路至少与所述第二区域M2相接，以接收对应的所述电信号，并获取接收到所述信号光的时间。换言之，所述第一区域M1中的所述感光器件与所述计数电路相接，也可以同时与所述计数电路和所述计时电路相接；所述第二区域M2中的所述感光器件与所述计时电路相接，也可以同时与所述计时电路和所述计数电路相接。需要说明的是，本实施例所指感光阵列的部分区域与所述计数电路和/或所述计时电路相接，是指对应区域内的感光器件的输出值输入至所述计数电路和/或所述计时电路，或所述输出值经逻辑运算后输入至所述计数电路和/或所述计时电路。其中，所述逻辑运算过程可参阅下述逻辑电路的记载。

在一个实施例中，如图3所示，所述第一区域M1和所述第二区域M2均与所述计数电路和所述计时电路相接。由上述可知，所述计数电路适用于三角法测距，所述计时电路适应于TOF测距，故在本实施例中所述第一区域M1和所述第二区域M2均是既可以适用三角法测距又可以适用TOF法测距。具体的，当经所述被测目标反射的信号光照射于所述第一区域M1和/或所述第二区域M2上时，所述计数电路和所述计时电路会同时作业，以获取所述第一区域M1和/或所述第二区域M2上接收到的光子数量以及接收到信号光的时间，从而可以既采用三角法测距又采用TOF法测距。其中，对于同时采用三角法和TOF法测距的优化选择可参阅下述距离测量方法中的记载。

进一步的，由于所述第一区域M1和所述第二区域M2均连接计数电路和计时电路，会增加读出电路的制备成本，且全区域的计时电路和计数电路同时作业后再优化选择，会降低测量效率。因此，为降低制备成本且提高测量效率，本申请还提供一种传感器阵列20。即，在另一个实施例中，请参阅图4，所述第一区域M1中部分区域与所述第二区域M2中部分区域相重叠。换言之，当所述被测目标在所述预设距离内移动时，所述信号光的接收位置在所述第一区域M1内的移动轨迹为第一轨迹；当所述被测目标在所述预设距离外移动时，所述信号光的接收位置在所述第二区域M2内的移动轨迹为第二轨迹。所述第一轨迹和所述第二轨迹存在重复的部分，且该重复的部分所在的区域为所述第一区域M1与所述第二区域M2相重叠的区域。可以理解的是，当在所述相重叠的区域接收到所述信号光时，所述被测目标可能位于所述预设距离内，也可能位于所述预设距离外。

为便于说明，本实施例将所述第一区域M1中去除相重叠的区域的剩余区域定义为第一子区域201，所述相重叠的区域定义为第二子区域202，以及，所述第二区域M2中去除所述相重叠的区域的剩余区域定义为第三子区域203。即，所述第一区域M1包括所述第一子区域201和所述第二子区域202；所述第二区域M2包括所述第二子区域202和所述第三子区域203。示例性的，所述预设距离为5米。当所述被测目标与所述传感器阵列20的距离在0米~3米的范围内，所述信号光会照射于所述第一子区域201；当所述被测目标与所述传感器阵列20的距离在3米至8米的范围内，所述信号光会照射于所述第二子区域202；且当所述被测目标与所述传感器阵列20的距离大于8米时，所述信号光会照射于所述第三子区域203。

进一步的，所述第一区域M1与所述第二区域M2相重叠的区域与所述计数电路和所述计时电路相接。换言之，所述第一子区域201与所述计数电路相接，所述第二子区域202与所述计数电路和所述计时电路相接；以及，所述第三子区域203与所述计时电路相接。可以理解的是，当所述信号光照射于所述第一子区域201时，与所述第一子区域201相接的所述计数电路能够记录所述第一子区域201中各个感光器件接收的光子数量，从而能够确定所述信号光的在所述第一子区域201的具体接收位置。根据所述具体接收位置结合三角法中的函数公式，可以获取所述被测目标与所述传感器阵列20的距离。当所述信号光照射于所述第三子区域203时，与所述第三子区域203相接的所述计时电路能够记录所述第三子区域203中各个感光器件接收到信号光的时间，从而确定激光的飞行时间。根据所述飞行时间的计算公式可以获取所述被测目标与所述传感器阵列20的距离。而当所述信号光照射于所述第二子区域202时，所述计数电路和所述计时电路同时获取所述第二子区域202内对应的电信号，以能够分别适用三角法和TOF法获取所述被测目标与所述传感器阵列20的距离。其中，对于同时采用三角法和TOF法测距的优化选择可参阅下述距离测量方法中的记载。

需要说明的是，图4所示的第一子区域201、第二子区域202和第三子区域203是以列为界限进行分布的。即，所述第一子区域201包括第25~36列感光器件；所述第二子区域202包括第13~24列感光器件；所述第三子区域203包括第1~12列感光器件。其中，以列为界限进行分布的原因在于，随着所述被测目标的距离的改变，所述信号光在所述感光阵列上的接收位置是沿行所在方向移动。倘若，随着所述被测目标的距离的改变，所述信号光在所述感光阵列上的接收位置是沿列所在方向移动，各个子区域的划分可以按行来界定。在其他实施例中，第一子区域201、第二子区域202和第三子区域203的形状还可以呈圆形、椭圆形或其他不规则的形状，本实施例对此不做具体限定。

为进一步降低制备成本，本申请还提供一种传感器阵列20。即，在其他实施例中，请参阅图5，所述第一区域M1只与所述计数电路相接，所述第二区域M2只与所述计时电路相接。且当所述被测目标位于所述预设距离内时，部分所述信号光经所述第一区域M1接收，剩余部分所述信号光经所述第二区域M2接收。以及，当所述被测目标位于所述预设距离外时，所述信号光经所述第二区域M2接收。可以理解的是，当所述被测目标位于所述预设距离外时，所述信号光的接收位置位于所述第二区域M2内，且由所述计时电路获取对应的电信号，进而能够根据TOF法获取所述被测目标的距离。而当所述被测目标位于所述预设距离内时，所述信号光会由所述第一区域M1和所述第二区域M2共同接收。与图4所示的传感器阵列20不同的是，所述第一区域M1和所述第二区域M2并不存在重叠区域，而是基于所述第一区域M1的尺寸限定，导致所述信号光投射在所述感光阵列上的光斑S部分位于所述第一区域M1内，部分位于所述第二区域M2内。因而，对于同一所述光斑S，所述第一区域M1将其接收的对应部分所述光斑S转换为电信号，并输出至所述计数电路，以能够利用三角法获取被测目标的距离；所述第二区域M2将其接收到的对应部分所述光斑S转换为电信号，并输出至所述计时电路，以能够利用TOF法获取被测目标的距离。即，当所述被测目标位于所述预设距离内时，所述传感器阵列20能够同时利用三角法和TOF法测距。其中，对于同时采用三角法和TOF法测距的优化选择可参阅下述距离测量方法中的记载。

需要说明的是，本实施例不限定所述第一区域M1和所述第二区域M2的具体分布情况。示例性的，所述第一区域M1和所述第二区域M2中的感光器件均是呈阵列式排布。所述第一区域M1的形状为矩形，且所述第二区域M2与所述第一区域M1的至少三个边相接。以及，当所述被测目标在所述预设距离内移动时，所述信号光在所述第一区域M1的接收位置是沿所述第一区域M1的长度方向移动的。且所述第一区域M1的宽度小于所述光斑S的最小直径，以保证当所述光斑S位于所述第一区域M1内时，所述第二区域M2也能够接收到部分所述光斑S。在其他实施例中，所述第一区域M1和所述第二区域M2也可以呈不规则形状分布，仅需满足当所述被测目标在所述预设距离内时，所述第一区域M1和所述第二区域M2能够同时接收到部分所述信号光投射的光斑S。进一步的，所述光斑S的尺寸可以随所述被测目标的距离变化而变化，也可以是固定不变的，本实施例对此不做具体限定。

由上述可知，所述感光阵列中任意一个所述感光器件的输出均需要与所述计数电路和/或所述计时电路相接。基于此，在一个实施例中，每个所述感光器件的输出端可以直接与一个计数电路和/或一个所述计时电路相接。然而，这种连接方式会导致所述计数电路和所述计时电路的数量非常庞大，不仅会增加工艺制备的复杂度，还增加制备成本。因此，为减少所述计时电路的数量，在另一个实施例中，可以将与所述计时电路相对应的部分或全部所述感光器件的输出经加法器相加之后，再与所述计时电路相接。但这种连接方式会导致加法器的数量增多，且所述感光阵列检测到的噪声信号也被累加至所述计时电路，不利于获取精准的距离信息。

因此，本实施例提供一种逻辑电路，用于连接所述感光阵列与所述计时电路。由上述可知，所述计时电路用于统计所述感光阵列检测到信号光的时间，以能够根据统计的时间确定飞行时间，进而获取所述被测目标的距离。进一步的，所述逻辑电路经若干个逻辑单元连接而成，且所述逻辑单元包括但不限于为与门、或门、非门或加法器。在与所述计时电路相接的所述第一区域M1和/或所述第二区域M2中，每M×N个所述感光器件构成一个接收单元，且每个所述接收单元中相同编号的所述感光器件与逻辑电路的输入端相接，所述逻辑电路的输出端与所述计时电路相接；以及，M和N为正整数。

请参阅图6，本实施例将所述感光阵列中与所述计时电路相对应的部分区域定义为计时感光区域Q1。可以理解的是，所述计时感光区域Q1可以是图3所示的第一区域M1和第二区域M2，图4所示的第二区域M2，以及图5所示的第二区域M2。所述计时感光区域Q1包括呈阵列式排布的多个SPAD。示例性的，所述计时感光区域Q1包括12×36个SPAD，且一个所述接收单元包括4×4个SPAD，则可以将所述计时感光区域Q1分为27个所述接收单元。如图6所示，27个所述接收单元的行序号分别为A、B、C，列序号分别为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、……、Ⅸ。其中，每个所述接收单元内的SPAD都设置有1~16个编号。需要说明的是，根据实现功能的不同，所有所述接收单元中SPAD的编号方式均相同，或者，部分或全部所述接收单元中SPAD的编号方式不同。其中，本实施例中所述编号方式是指所述接收单元中每个SPAD所在地址的编序。例如图6所示，每个所述接收单元中SPAD编号顺序均是以所在单元内的第一行第一列的SPAD为序号起始，再向右并逐行递增。或者，部分所述接收单元中的SPAD为图7所示编序情况，仅是每行SPAD为序号呈递增。亦或者，部分所述接收单元中各个SPAD的编号为无规律分布。本实施例对于每个接收单元的编号方式不做具体限定。优选的，所述信号光投射于所述计时感光区域Q1上的光斑S的直径小于或等于所述接收单元的最小边长，以保证一个所述接收单元能够接收到完整的光斑S。例如，所述光斑S的直径等于所述接收单元的边长。即，所述光斑S占据4×4个SPAD所在位置。在其他实施例中，所述计时感光区域Q1上的光斑S的直径也可以大于所述接收单元的最小边长，本实例对此不做限定。

示例性的，所述逻辑电路由两个逻辑单元组成，其中一个逻辑单元包括多个或门，另一个所述逻辑单元包括加法器。如图8所示，每个所述接收单元中相同编号的SPAD的输出均与一个或门的输入端相接，则需要设置16个所述或门。每个所述或门的输出与所述加法器的输入端相接，且所述加法器的输出端与所述计时电路相接。如图6~图9所示，当所述信号光照射设于所述计时感光区域Q1中的任意一个位置时，所述信号光形成的所述光斑S会由4×4个SPAD直接接收。假设SPAD发生雪崩会输出逻辑值1，未发生雪崩会输出逻辑值0，则直接接收到所述光斑S的4×4个SPAD中部分个SPAD会输出逻辑值0，部分个SPAD会输出逻辑值1。鉴于16个所述或门的设置，在每个单位接收时间Δt内，只要有一个SPAD输出逻辑值1，所述加法器便会累加1，并输出至所述计时电路中。基于此，重复多次打光后经所述计时电路的记录，在统计时间段内可以获取如图9所示的波形图。其中，逻辑值越高表示计时感光区域Q1接收到的信号光越强，则波峰位置处的时间T作为飞行时间。其中，关于获取飞行时间的具体技术请参见本领域技术人员公知的时间相关单光子计数（Time-correlatedsingle photon counting，TCSPC），本实施例在此不做赘述。

综上可知，本实施例提供的所述逻辑电路，不仅能够准确获取接收到信号光的时间，且不会增加噪声污染，还减少了计时电路的数据，精简结构，降低成本。进一步的，本实施例不限定所述逻辑电路的数量。即，可以将所述计时感光区域Q1作为一个整体区域来划分出多个接收单元，则整个所述计时感光区域Q1只需要一套所述逻辑电路；也可以将所述计时感光区域Q1划分为多个大区域，且每个大区域均设置有一套所述逻辑电路。

为进一步减少所述计数电路的数量，本实施例还提供一种逻辑电路，用于连接所述感光阵列与所述计数电路。进一步的，所述逻辑电路包括多个加法器；其中，在与所述计数电路相接的所述第一区域M1和/或所述第二区域M2中，垂直于预设方向的每行或每列的所述感光器件中的至少部分所述感光器件与一个所述加法器的输入端相接，且每个所述加法器的输出端与一个所述计数电路相接；以及，所述预设方向为所述信号光的接收位置随所述被测目标的距离变化而在所述感光阵列上的移动方向。

示例性的，请参阅图10和图11，本实施例将所述感光阵列中与所述计数电路相对应的部分区域定义为计数感光区域Q2。可以理解的是，所述计数感光区域Q2可以是图3所示的第一区域M1和第二区域M2，图4所示的第一区域M1，以及图5所示的第一区域M1。所述计数感光区域Q2包括呈阵列式排布的多个SPAD。当所述信号光照射于所述计数感光区域Q2上时，接收到信号光的SPAD会输出特定的逻辑值，从而能够确定所述信号光照射于所述计数感光区域Q2的具体位置。其中，图10和图11仅示例出一列SPAD，且这一列SPAD中每4个SPAD的输出与一个加法器的输入端相接，或者，全部SPAD的输出与一个加法器的输入端相接；且每个加法器的输出端与所述计数电路相接。以及，所述计数感光区域Q2的其他列SPAD均连接有图10或图11所示的逻辑电路。其中，本实施例不限定每个加法器连接的SPAD的具体数量。基于此，只要每列SPAD中任意一个SPAD发生雪崩，每列SPAD对应的所述计数器均能够记录到对应的逻辑值。因此，在单位接收时间Δt内，所述计数感光区域Q2中所有列的所述加法器均累加出每列的逻辑值。当某一个或连续几个单位接收时间Δt内，所述计数感光区域Q2接收到信号光时，所有列的所述加法器可以累加出图12所示的曲线图。其中，波峰对应的列位置即认为是所述信号光在所述计数感光区域Q2上的接收位置。

需要说明的是，图10~图12所示例的逻辑电路是基于所述信号光在所述计数感光区域Q2上的位移方向垂直于列所在方向。即，当所述被测目标的距离变化时，所述信号光在所述计数感光区域Q2上的接收位置是沿行所在方向移动的。当所述信号光随所述被测目标的距离变化的位移方向平行于列所在方向时，所述逻辑电路中的加法器累加每行中的部分或全部的所述感光器件。

综上可知，本实施例提供的所述传感器阵列20兼顾了三角法和TOF法的测距优势，有利于提高测距精度和测距范围。以及，所述传感器阵列20利用所述逻辑电路优化了所述感光阵列与所述读出电路直接的连接，以减少所述计数电路和所述计时电路的数量，降低制备成本。

进一步的，本实施例提供的所述传感器阵列20，还能够用于获取环境光信息，以至少实现成像功能。请参阅图13、图14和图15，在一个实施例中，所述感光阵列还包括若干片滤波膜（未图示）；所述若干片滤波膜分别贴附于预设区域上，以使所述预设区域接收若干种预设波段的所述信号光和/或所述环境光，并获取所述信号光和/或所述环境光信息。其中，所述预设区域包括部分与所述计数电路相接的所述第一区域M1和/或所述第二区域M2。或者，在另一个实施例中，所述感光阵列表面无需镀膜，可以在所述感光阵列的上方设置若干个滤波片（未图示），使得所述信号光和/或所述环境光经所述滤波片入射至所述感光阵列，并经所述感光阵列接收若干种预设波段的所述信号光和/或所述环境光，以获取所述信号光信息和/或所述环境光信息。其中，所述滤波片对应的所述感光阵列的区域与所述计数电路相接。可以理解的是，在接收所述信号光的同时还接收所述环境光，以至少能获取被测目标的图像信息，有助于丰富测距信息和测距精准度。基于此，本实施例在所述感光阵列中与所述计数电路相接的全部或部分区域的表面镀上滤波膜，或在所述感光阵列中与所述计数电路相接的全部或部分区域的对应上方设置滤波片，以至少使得环境光中特定的波段的光进入所述感光阵列对应区域，并经所述感光阵列的光电转换和所述计数电路的记录，获取所需的所述环境光信息。

示例性的，如图13、图14和图15所示，所述第一区域M1与所述计数电路相接，则所述第一区域M1中的部分区域（包括第25~36列的全部或部分感光器件）上镀有滤波膜或在该区域上设置滤波片。可选的，设置三种滤波膜或滤波片，以使得对应区域分别接收三种不同波段的环境光。本实施例将接收三种不同波段的环境光对应的区域定义为第一成像像素区域U1、第二成像像素区域U2和第三成像像素区域U3。所述第一成像像素区域U1接收波长范围为600nm~700nm的红色可见光；所述第二成像像素区域U2接收波长范围为500 nm~600nm的绿色可见光；以及，所述第三成像像素区域U3接收波长范围为400 nm~500nm的蓝色可见光。即，当环境光入射至所述传感器阵列20上时，所述第一成像像素区域U1、所述第二成像像素区域U2和所述第三成像像素区域U3分别接收对应波段的红光、绿光和蓝光，根据所述红光、绿光和蓝光可以获取环境光中特定的光谱信息，以及实现对被测目标的成像。可以理解的是，在采用所述传感器阵列20接收所述信号光的过程中，会不可避免地接收到环境光，并造成信号光污染。而本实施例提供的所述传感器阵列20不仅可以通过获取环境光信息，校正测距精度，摒除信号光污染，还可以利用所述环境光信息获取被测目标的成像信息，通过所述成像信息，提高测距分辨率。

需要说明的是，本实施例不限定测距使用的激光发射器为单光束式、线阵式或面阵式，则所述传感器阵列20可以在预设时间内接收一个反射光斑，也可以同时接收多个反射光斑。例如，图15所示，采用线阵式激光器向被测目标发射三束激光，且三束激光经被测目标反射在所述传感器阵列20上形成三个激光光斑，分别为：第一反射光斑S1、第二反射光斑S2和第三反射光斑S3。在所述感光阵列上，所述第一反射光斑S1、所述第二反射光斑S2和所述第三反射光斑S3分别位于不同的接收区域，互不干扰，则不同的所述接收区域能够分别检测对应的反射光斑的信号。优选的，每个反射光斑所在的接收区域还设置有用于接收环境光的预设区域，以获取对应的环境光信息。

基于此，请参阅图16和图17，采用线阵式激光发射器同步发射多束激光，多束激光照射于图16所示的被测目标的目标区域K后，发生反射并形成多束所述信号光，则多束所述信号光投射于所述传感器阵列20的感光阵列上，形成多个光斑S。且各个所述光斑S分布于对应的接收区域上。可选的，多个所述光斑S在所述感光阵列上呈线性排布。其中，如图17所示，经所述目标区域K的边缘位置反射的光斑S部分光强较强，部分光强较弱。例如，经所述目标区域K边缘位置反射的第四反射光斑S4的下半部分光强较强，而上半部分光强较弱。具体的，所述第四反射光斑S4的下半部分是由所述目标区域K反射而成，所述第四反射光斑S4的上半部分并非是经所述目标区域K反射，而是对应的激光通过所述目标区域K的上方，且经所述目标区域K后方的墙壁或其他物件反射而成。可以理解的是，经所述目标区域K的边缘位置反射的光斑S不仅光强不均匀，而且基于反射物的位置不同，根据光斑S的不同部分的所述信号光获取的TOF时间也存在很大差别。因此，仅根据经所述目标区域K的边缘位置反射的光斑S难以确定边缘区域准确的距离信息。

对此，请继续参阅图17，本实施例提供的所述传感器阵列20中用于接收环境光的区域的成像像素分辨率大于或等于获取所述信号光的测距像素分辨率，以利用较高的成像像素分辨率来提高所述传感器阵列20的测距像素分辨率，进而提高测距精准度。具体的，基于所述环境光的接收区域所连接的逻辑电路，可以实现多个所述感光器件构成一个成像像素单元R。例如，2×2个SPAD构成一个成像像素单元R，或者4×4个SPAD构成一个成像像素单元R。示例性的，所述传感器阵列20接收一个所述光斑S需要12×12个SPAD。即12×12个SPAD为一个测距像素。而所述传感器阵列20中用于接收所述环境光的成像像素单元R包括4×4个SPAD。即，4×4个SPAD为一个成像像素。基于此，相较于测距像素，成像像素的分辨率在行方向和列方向分别提高了三倍，从而能够在成像信息的作用下，提高测距的分辨率。且相较于直接提高测距像素分辨率，本实施例中利用提高成像像素分辨率来提高测距像素分辨率的方式的制备成本更低。

需要说明的是，当所述感光阵列中与计数电路相接的全部区域均用于接收环境光时，所述传感器阵列20可以采用TOF法测距，并同时获取环境光信息，来提高测距精度。当所述感光阵列中与计数电路相接的部分区域用于接收环境光，且在合理的分布下，所述传感器阵列20可以兼容三角法和TOF法测距，同时还能够获取环境光信息，来提高测距精度。进一步的，本实施例不限定用于接收环境光的所述感光阵列区域的具体分布位置，也不限定接收的环境光的具体波段种类，以及不限定像素单元的具体分辨率，可根据测量需求进行个性化设计。

基于同一发明构思，本实施例还提供一种距离测量设备。请参阅图18，所述距离测量设备包括：所述传感器阵列20、发射器30和控制器40。其中，所述发射器30用于向被测目标发射激光。所述传感器阵列20用于接收所述激光经所述被测目标反射的信号光及环境光，并向所述控制器40输出信号。所述控制器40用于控制所述发射器30和所述传感器阵列20的运行；以及，接收并处理所述控制器40输入的信号，以获取被测目标的距离。

具体的，所述发射器30可选的为单光束激光器、线阵式激光器或面阵式激光器。需要说明的是，每个激光光斑照射于被测目标后反射的信号光分别位于所述传感器阵列20的对应区域。所述传感器阵列20中包括感光阵列和读取电路，且所述感光阵列分为第一区域M1和第二区域M2，所述读取电路分为计数电路和计时电路。当所述信号光投射于所述第一区域M1和/或所述第二区域M2上时，所述计时电路和/或所述计数电路获取对应的电信号，且分别输出对应区域的接收到所述信号光的时间以及预设时间内的所述信号光的光子数量和/或所述环境光的光子数量至所述控制器40中。所述控制器40在获取所述传感器阵列20的输出信号后，根据所述接收到所述信号光的时间获取所述激光的飞行时间，根据所述信号光的光子数量获取所述信号光的接收位置，根据所述环境光的光子数量获取环境光信息，再根据所述接收位置和/或所述飞行时间获取所述被测目标的距离；以及，根据所述环境光信息校正所述被测目标的距离。

可以理解的是，当所述传感器阵列20的分布如图3所示，所述第一区域M1和所述第二区域M2均连接有计数电路和计时电路，则所述信号光投射至所述第一区域M1和所述第二区域M2上的任意区域，所述控制器40同时采用三角法和TOF法进行测距。当所述传感器阵列20的分布如图4所示，所述第一子区域201连接有计数电路，所述第二子区域202连接有计时电路和所述计数电路，所述第三子区域203连接有所述计时电路，则所述信号光投射至第一子区域201时，所述控制器40采用三角法进行测距；所述信号光投射至所述第二子区域202时，所述控制器40同时采用三角法和TOF法进行测距；所述信号光投射至所述第三子区域203时，所述控制器40采用TOF法进行测距。当所述传感器阵列20的分布如图5所示，所述第一区域M1连接有计数电路，所述第二区域M2连接有计时电路，则当所述信号光仅投射于所述第二区域M2时，所述控制器40采用TOF法进行测距；当所述信号光同时投射于所述第一区域M1和所述第二区域M2时，所述控制器40同时采用三角法和TOF法进行测距。

进一步的，对于单独采用三角法或TOF法进行测距的情况下，所述控制器40可以直接输出测量信息。而对于同时采用三角法或TOF法进行测距的情况，所述控制器40还需要进行优化选择。具体的，对于同时采用三角法或TOF法进行测距的情况，本实施例将采用三角法测量出的距离定义为第一距离值，以及将采用TOF法测量出的距离定义为第二距离值。所述控制器40判断所述第一距离值和/或所述第二距离值是否小于或等于预设距离，如是，所述第一距离值作为所述被测目标的距离值；如否，所述第二距离值作为所述被测目标的距离值。

示例性的，所述预设距离值为5米，所述第一距离值为4米，所述第二距离值为6米，所述第一距离值小于所述预设距离值，则将所述第一距离值4米作为所述被测目标的距离值。或者，所述第一距离值为6米，所述第二距离值为7米，所述第一距离值和所述第二距离值均大于所述预设距离值，则将所述第二距离值7米作为所述被测目标的距离值。可以理解的是，上述优化选择条件意在实现当所述被测目标的距离小于或等于所述预设距离时，采用三角法测距；当所述被测目标的距离大于所述预设距离时，采用TOF法测距，则本实施例提供的所述距离测量设备兼具有三角法和TOF法的测距优势，有效提高了距离测量的精准度。

进一步的，所述距离测量设备还包括光学系统（未图示），以调控激光的发出和信号光的回收。可选的，所述光学系统包括若干个滤波片。所述若干个滤波片靠近所述传感器阵列20设置，使得环境光经所述滤波片入射至所述传感器阵列20，并经所述传感器阵列20中预设区域接收若干种预设波段的环境光，以获取所述环境光信息。其中，所述预设区域与所述计数电路相接。以及，所述距离测量设备还可以包括旋转基座（未图示），用于承载所述发射器30和/或所述传感器阵列20，并带动所述发射器30和/或所述传感器阵列20沿预设方向转动，以实现多角度大范围的检测。

基于同一发明构思，本实施例还提供一种距离测量方法。请参阅图18和图19，所述距离测量方法包括：

步骤一S10：采用发射器30向被测目标发射激光。

具体的，所述控制器40控制所述发射器30按一定的扫描频率发射所述激光，且所述发射器30同时向所述控制器40发送反馈信号，以使所述控制器40确定所述发射器30的运行状态。所述激光经所述被测目标反射后形成所述信号光，所述信号光回射至所述传感器阵列20内。

步骤二S20：开启传感器阵列20的全部区域，以接收所述激光经所述被测目标反射的信号光，并输出第一信号至控制器40。

在单位接收时间的初始时刻，所述控制器40控制所述传感器阵列20全部开启。即，所述第一区域M1和所述第二区域M2中的感光器件和对应的读出电路及逻辑电路全部开启，以接收所述信号光。优选的，所述控制器40还控制所述像素阵列的全区域开启。

进一步的，由于所述信号光投射至所述感光阵列上的位置不同，则可能是仅由所述计数电路输出所述第一信号，也可能是仅由所述计时电路输出所述第一信号，亦可能是所述计时电路和所述计数电路均输出信号，则所述第一信号包括所述计时电路和所述计数电路各自输出的信号。因此，所述第一信号包括对应接收区域在预设时间内的所述信号光的光子数量和/或接收到所述信号光的时间。

步骤三S30：所述控制器40根据所述第一信号，获取所述信号光的接收位置以及所述被测目标的初测距离值。

需要说明的是，当所述第一信号为所述光子数量时，所述控制器40根据所述光子数量确定所述信号光的接收位置，再根据所述接收位置确定所述被测目标的初测距离值。当所述第一信号为接收到所述信号光的时间时，所述控制器40能够根据所述时间确定所述激光的飞行时间，以及所述信号光的接收位置，进而根据所述飞行时间确定所述被测目标的初测距离值。当所述第一信号包括预设时间内的所述信号光的光子数量和接收到所述信号光的时间时，所述控制器40根据所述信号光的光子数量获取的第一距离值，以及根据所述接收到所述信号光的时间获取的第二距离值，并判断所述第一距离值和/或第二距离值是否小于或等于所述预设距离，如是，所述第一距离值为所述初测距离值，如否，所述第二距离值为所述初测距离值。

步骤四S40：关闭所述传感器阵列20的部分区域，并保持所述传感器阵列20中所述接收位置对应的区域呈开启状态，以接收所述激光经所述被测目标反射的信号光，并输出第二信号至所述控制器40。

因在获取所述第一信号之后能够获取所述信号光的接收位置，故为避免环境光和暗计数等噪声信号对测距的影响，所述控制器40将不接收所述信号光的对应区域的所述感光器件关闭，也可以适当关闭对应区域独立运行的读出电路和逻辑电路，则仅开启所述传感器阵列20中所述信号光的接收位置所对应的区域，从而降低噪声信号的干扰。可以理解的是，所述第二信号也是包括对应接收区域在预设时间内的所述信号光的光子数量和/或接收到所述信号光的时间。

步骤五S50：所述控制器40根据所述第二信号，获取所述被测目标的精测距离值。

与所述步骤三S30的获取过程相同，当所述第二信号为预设时间内的所述信号光的光子数量时，所述控制器40根据所述信号光的所述光子数量确定所述信号光的接收位置，再根据所述接收位置确定所述被测目标的精测距离值。当所述第二信号为接收到所述信号光的时间时，所述控制器40能够根据所述时间确定所述激光的飞行时间，以及所述信号光的接收位置，进而根据所述飞行时间确定所述被测目标的精测距离值。当所述第二信号包括预设时间内的所述信号光的光子数量和接收到所述信号光的时间时，所述控制器40根据光子数量获取的第一距离值，以及根据所述接收到所述信号光的时间获取的第二距离值，并判断所述第一距离值和/或第二距离值是否小于或等于所述预设距离，如是，所述第一距离值为所述精测距离值，如否，所述第二距离值为所述精测距离值。

需要说明的是，所述步骤二S0至所述步骤五S50均在一个单位接收时间内执行。示例性的，单位接收时间为1微秒，前300纳秒获取所述初测距离值，后700纳秒获取所述精测距离值。

步骤六S60：所述控制器40判断所述精测距离值与所述初测距离值的差值是否小于或等于阈值，如是，将所述精测距离值作为所述被测目标的距离，如否，将所述初测距离值作为所述被测目标的距离。

示例性的，所述阈值为1米，所述精测距离值为13米，所述初测距离值为10米，所述精测距离值与所述初测距离值的差值为3米，且大于所述阈值，则所述被测目标的距离为10米。或者，所述精测距离值为11米，所述初测距离值为10米，所述精测距离值与所述初测距离值的差值为1米，且等于所述阈值，则所述被测目标的距离为11米。

进一步的，在获取所述被测目标的距离值之后，所述距离测量方法还包括：采用所述传感器阵列20获取所述被测目标的环境光的光子数量。然后，所述控制器40根据所述环境光的光子数量获取环境光信息，并采用所述环境光信息校正所述被测目标的距离，并将校正后的所述被测目标的距离作为所述控制器40的输出值，即最终获取的所述被测目标的距离。可选的，通过点云数据处理算法校正所述被测目标的距离。以及，需要说明的是，上述所述距离测量方法仅是对单位接收时间内的测量，当所述激光按预设频率发射时，每个单位接收时间均执行上述方法，以实现长时间的动态测量。

综上所述，本实施例提供了一种传感器阵列20、距离测量设备及方法。其中，所述传感器阵列20内设置有所述感光阵列和所述读出电路，且在所述感光阵列和所述读出电路的配合作用下，所述传感器阵列20能够获取经被测目标反射的信号光以及环境光。且根据所述信号光，所述传感器阵列20能够在所述预设距离内采用三角法测量被测目标的距离，在所述预设距离外采用TOF法测量被测目标的距离，实现了兼顾三角法和TOF法的测距优势，显著提高了测距的精准度和测量范围。以及，根据所述环境光，所述传感器阵列20还能够获取环境光信息，以利用环境光信息校正所述被测目标的距离，进一步提高测距的精准度。并且，用于获取所述环境光的所述成像像素单元R的分辨率大于或等于所述感光阵列中的测距像素的分辨率，则能够实现利用成像信息提高测距的分辨率的目的。且相较于直接提高测距像素分辨率，采用提高成像像素分辨率来提高测距像素分辨率的方式的制备成本更低。此外，本实施例提供的所述距离测量设备和所述距离测量方法是采用初测和精测相结构的方式获取所述被测目标的距离，有效避免了噪声信号对测距的影响，进一步提高了测量精准度。

此外还应该认识到，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围。

Claims (15)

1.一种传感器阵列，其特征在于，包括感光阵列和读出电路；

所述感光阵列包括第一区域和第二区域；所述第一区域用于至少接收位于预设距离内的被测目标反射的光信号，并转换为电信号；所述第二区域用于至少接收位于所述预设距离外的被测目标反射的光信号，并转换为电信号；其中，所述光信号包括信号光和环境光；且所述信号光包括距离测量设备中发射器发射并经被测目标反射后照射至所述感光阵列的光信号，所述环境光包括除所述信号光之外其他所有照射至所述感光阵列的光信号；

所述读出电路包括计数电路和计时电路；所述计数电路至少与所述第一区域相接，并接收对应的所述电信号，以获取预设时间内的所述信号光的光子数量和/或所述环境光的光子数量；所述计时电路至少与所述第二区域相接，并接收对应的所述电信号，以获取接收到所述信号光的时间。

2.根据权利要求1所述的传感器阵列，其特征在于，所述第一区域中部分区域与所述第二区域中部分区域相重叠，且相重叠的区域用于至少接收位于所述预设距离内或所述预设距离外的被测目标反射的信号光，并转换为电信号。

3.根据权利要求2所述的传感器阵列，其特征在于，所述相重叠的区域与所述计数电路和所述计时电路相接；以及，所述第一区域中去除所述相重叠的区域的剩余区域与所述计数电路相接，所述第二区域中去除所述相重叠的区域的剩余区域与所述计时电路相接。

4.根据权利要求1所述的传感器阵列，其特征在于，当所述被测目标位于所述预设距离内时，部分所述信号光经所述第一区域接收，剩余部分所述信号光经所述第二区域接收；当所述被测目标位于所述预设距离外时，所述信号光经所述第二区域接收；其中，所述第一区域与所述计数电路相接，所述第二区域与所述计时电路相接。

5.根据权利要求1所述的传感器阵列，其特征在于，所述第一区域和所述第二区域均与所述计数电路和所述计时电路相接。

6.根据权利要求1~5中任意一项所述的传感器阵列，其特征在于，所述感光阵列包括呈阵列式排布的多个感光器件；且所述感光器件分别与所述计数电路和/或所述计时电路相接；或者，所述感光器件经逻辑电路运算后与所述计数电路和/或所述计时电路相接。

7.根据权利要求6所述的传感器阵列，其特征在于，所述逻辑电路经若干个逻辑单元连接而成，且所述逻辑单元包括与门、或门、非门或加法器；

在与所述计时电路相接的所述第一区域和/或所述第二区域中，每M×N个所述感光器件构成一个接收单元，且每个所述接收单元中相同编号的所述感光器件与所述逻辑电路的输入端相接，所述逻辑电路的输出端与所述计时电路相接；以及，M和N为正整数；其中，所有所述接收单元中的所述感光器件的编号方式相同，或至少部分所述接收单元中的所述感光器件的编号方式不同。

8.根据权利要求6所述的传感器阵列，其特征在于，所述逻辑电路包括多个加法器；其中，

在与所述计数电路相接的所述第一区域和/或所述第二区域中，垂直于预设方向的每行或每列的所述感光器件中的至少部分所述感光器件与一个所述加法器的输入端相接，且每个所述加法器的输出端与一个所述计数电路相接；以及，所述预设方向为所述信号光的接收位置随所述被测目标的距离变化而在所述感光阵列上的移动方向。

9.根据权利要求6所述的传感器阵列，其特征在于，所述感光阵列还包括若干片滤波膜；所述若干片滤波膜分别贴附于预设区域上，以使所述预设区域接收若干种预设波段的环境光，并获取环境光信息；

其中，所述预设区域中多个所述感光器件构成一个成像像素单元，以使获取所述环境光信息的成像像素分辨率大于或等于获取所述信号光的测距像素分辨率；以及，所述预设区域包括部分与所述计数电路相接的所述第一区域和/或所述第二区域。

10.一种距离测量设备，其特征在于，包括发射器、控制器和如权利要求1~9中任意一项所述的传感器阵列；

所述发射器用于向被测目标发射激光；

所述传感器阵列用于接收所述激光经所述被测目标反射的信号光及环境光，并向所述控制器输出预设时间内的所述信号光的光子数量和/或所述环境光的光子数量，和/或，接收到所述信号光的时间；

所述控制器至少用于接收所述传感器阵列的输出信号，并根据所述信号光的光子数量获取所述信号光的接收位置，根据所述环境光的光子数量获取环境光信息，根据所述接收到所述信号光的时间获取所述激光的飞行时间，以及，根据所述接收位置和/或所述飞行时间获取所述被测目标的距离，根据所述环境光信息校正所述被测目标的距离。

11.根据权利要求10所述的距离测量设备，其特征在于，所述距离测量设备还包括旋转基座；所述旋转基座用于承载所述发射器和/或所述传感器阵列，并带动所述发射器和/或所述传感器阵列沿预设方向转动。

12.根据权利要求10或11所述的距离测量设备，其特征在于，所述距离测量设备还包括若干个滤波片；所述若干个滤波片靠近所述传感器阵列设置，使得所述信号光和/或所述环境光经所述滤波片入射至所述传感器阵列，并经所述传感器阵列接收若干种预设波段的光信号，以获取信号光信息和/或环境光信息。

13.一种距离测量方法，其特征在于，使用如权利要求10~12中任意一项所述的距离测量设备，所述距离测量方法包括：

采用发射器向被测目标发射激光；

开启传感器阵列的全部区域，以接收所述激光经所述被测目标反射的信号光，并输出第一信号至控制器；

所述控制器根据所述第一信号，获取所述信号光的接收位置以及所述被测目标的初测距离值；

关闭所述传感器阵列的部分区域，并保持所述传感器阵列中所述接收位置对应的区域呈开启状态，以接收所述激光经所述被测目标反射的信号光，并输出第二信号至所述控制器；

所述控制器根据所述第二信号，获取所述被测目标的精测距离值；

所述控制器判断所述精测距离值与所述初测距离值的差值是否小于或等于阈值，如是，将所述精测距离值作为所述被测目标的距离，如否，将所述初测距离值作为所述被测目标的距离。

14.根据权利要求13所述的距离测量方法，其特征在于，所述第一信号和所述第二信号均包括预设时间内的所述信号光的光子数量和/或接收到所述信号光的时间；且当所述第一信号和/或所述第二信号包括预设时间内的所述信号光的光子数量和接收到所述信号光的时间时，所述距离测量方法还包括：

所述控制器根据所述信号光的光子数量获取所述信号光的接收位置，并根据所述信号光的接收位置获取第一距离值；以及，所述控制器根据所述接收到所述信号光的时间获取所述激光的飞行时间，并根据所述飞行时间获取第二距离值；

所述控制器判断所述第一距离值和/或所述第二距离值是否小于或等于预设距离，如是，所述第一距离值作为所述初测距离值或所述精测距离值；如否，所述第二距离值作为所述初测距离值或所述精测距离值。

15.根据权利要求13或14所述的距离测量方法，其特征在于，在获取所述被测目标的距离之后，所述距离测量方法还包括：

采用所述传感器阵列获取环境光的光子数量；

所述控制器根据所述环境光的光子数量获取环境光信息，并采用所述环境光信息校正所述被测目标的距离，以将校正后的所述被测目标的距离作为所述控制器的输出值。