TW202221354A - 光達與用於光達之光子數快速累積方法 - Google Patents

Abstract

一種用於一光達之一光子數的快速累積方法，其中該光達包括一雷射，包含：提供一目標與該雷射；使該雷射依一隨機機制向該目標發射一雷射脈衝；以及使兩相鄰雷射脈衝的發射間距小於該雷射來回一最大設定測距距離的一時間，俾加速該光達對該目標之一偵測及一測距。

Description

光達與用於光達之光子數快速累積方法

本發明涉及光達(LiDAR)及用於光達之光子數快速累積方法，特別是使用多起多止累積法(Multi-Start Multi-Stop(MSMS)integration method)以快速形成光子數直方圖(photon-count histogram)之光達和用於光達之光子數快速累積方法。

光達是重要的目標檢測及測距技術，遙測或自動駕駛所需之感測器皆是其主要的應用場域。習知光達技術會對目標連續射出多個雷射脈衝並累積收到的反射訊號，而光達能在多快的時間內完成對目標的檢測是一項重要的性能指標。

光達發射雷射光，再以探測由物體反射之雷射光檢測目標物並測距。常見的測距方法為測量反射之雷射光的飛行時間(ToF,Time of Flight)來推算距離。為了增加光達探測反射光的靈敏度，使用單光子崩潰二極體(Single-Photon Avalanche Diode,SPAD)作為光達的感測元件已漸成趨勢。在擷取時間內探測的光子累積成為直方圖後，便可進一步進行目標檢測及測距。因此，在很短時間 內累積足夠的光子數以形成可靠的直方圖便成為能否快速測距的關鍵。習知光達連續發射固定間距的雷射脈衝於目標物，而為了避免測距的兩可性(ambiguity)，通常設定脈衝間距乘以光速後必須大於光達的測距規格最大值的兩倍。這樣的設定便限制了在單位時間內可發射的雷射脈衝數目，也就限制了單位時間內累積的偵測到的光子數量，從而在某些情況下無法實現快速測距。

如何精進現存的光達及用於光達之光子數累積方法，使其大幅加快光達累積足夠接收光子數的累積時間，從而達到快速目標檢測及測距的目的，是一值得深思的問題。

職是之故，發明人鑒於習知技術之缺失，乃思及改良發明之意念，終能發明出本案之「光達與用於光達之光子數快速累積方法」。

本發明的主要目的在於提供一種光達及一種用於光達之光子數快速累積方法以大幅加快光達累積足夠接收光子數的速度及降低累積足夠接收光子數的時間，從而達到快速目標檢測及測距的目的。

本案之又一主要目的在於提供一種用於一光達之一光子數的快速累積方法，其中該光達包括一雷射、一光子偵測器、一時間數位產生器、一直方圖產生器與一隨機脈衝產生器，包含：提供一目標與該光達；使該隨機脈衝產生器依據其內含之一隨機機制產生複數隨機觸發 訊號，俾使該雷射據以產生複數隨機雷射脈衝；使該複數隨機雷射脈衝於經該目標反射後產生複數光子，俾使該光子偵測器於接收該複數光子後產生複數光子偵測事件；使用該時間數位產生器以標定各該光子偵測事件的時間；以及使該直方圖產生器使用一多起多止累積法，以依序逆向紀錄該複數光子偵測事件所涵蓋之複數單位時間內的每一終結點至與其位於同一單位時間內的所有起始點間的所有時間差，俾據該複數單位時間內的該所有時間差以產生一光子數直方圖，且據該光子數直方圖之一尖峰值而獲得對該目標之一偵測及一測距。

本案之下一主要目的在於提供一種用於一光達之一光子數的快速累積方法，其中該光達包括一雷射，包含：提供一目標與該雷射；使該雷射依一隨機機制向該目標發射複數雷射脈衝；使兩相鄰雷射脈衝的發射間距小於該雷射來回一最大設定測距距離的一時間，俾加速該光達對該目標之一偵測及一測距；以及使用一多起多止累積法，以依序逆向紀錄複數光子偵測事件所涵蓋之複數單位時間內的每一終結點至與其位於同一單位時間內的所有起始點間的所有時間差，俾據該複數單位時間內的該所有時間差以產生一光子數直方圖，且據該光子數直方圖之一光子數的一尖峰值而獲得該偵測及該測距。

本案之再一主要目的在於提供一種光達，包含一隨機脈衝產生器，用以依據其內含之一隨機機制產生複數隨機觸發訊號，一雷射，用以接收該複數隨機觸發訊 號並據以產生複數雷射脈衝，其中當該複數雷射脈衝經一外部的目標反射後，產生複數光子，一光子偵測器，用以接收該複數光子以產生複數光子偵測事件，一時間數位產生器，耦接於該光子偵測器，且用以標定各該光子偵測事件的時間，以及一直方圖產生器，耦接於該時間數位產生器，且據一多起多止累積法，以依序逆向紀錄該複數光子偵測事件所涵蓋之複數單位時間內的每一終結點至與其位於同一單位時間內的所有起始點間的所有時間差，並依該複數單位時間內的該所有時間差，以產生一光子數直方圖，俾據以完成該光達對該目標之一偵測及一測距。

本案之另一主要目的在於提供一種用於一光達之一光子數的快速累積方法，其中該光達包括一雷射，包含：提供一目標與該雷射；使該雷射依一隨機機制向該目標發射一雷射脈衝；以及使兩相鄰雷射脈衝的發射間距小於該雷射來回一最大設定測距距離的一時間，俾加速該光達對該目標之一偵測及一測距。

1:依據本發明構想之較佳實施例的光達

11:隨機脈衝產生器

12:雷射

13:光子偵測器

14:時間數位產生器

15:直方圖產生器

第一圖：其係顯示一依據本發明構想之較佳實施例的光達於使用多起多止累積法形成光子數直方圖時之工作方式的示意圖。

第二圖(a)：其係顯示一依據本發明構想之較佳實施例的光達於使用多起多止累積法形成光子數直方圖時之理論值與模擬值的波形圖。

第二圖(b)：其係顯示一依據本發明構想之較佳實施例的光達於使用多起多止累積法形成光子數直方圖時之實驗值的波形圖。

第三圖(a)：其係顯示一傳統之光達使用一般的雷射脈波間隔以形成光子數直方圖時之脈波起始點及脈波終止點和其光子數直方圖的對照示意圖。

第三圖(b)：其係顯示一依據本發明構想之較佳實施例的光達使用具有相對較小之雷達脈波間隔的多起多止累積法以形成光子數直方圖時之脈波起始點及脈波終止點和其光子數直方圖的對照示意圖。

第四圖：其係顯示一依據本發明構想之較佳實施例的光達使用多起多止累積法以形成光子數直方圖時之總光子數相對於累積時間的波形圖。

第五圖：其係顯示一依據本發明構想之較佳實施例的光達之方塊圖。

本案主要有三大技術分項：1.光達密集地發射多量的雷射脈衝，各雷射脈衝的間隔可遠小於一般光達為避免測距的兩可性(ambiguity)所設定的最小間距。2.這些雷射脈衝的發射時機可由真隨機(true random,B-2)機制或偽隨機(pseudo random,B-1)機制決定。3.以SPAD接收的光子事件，可在標定時間後由多起多止累積法(Multi-Start Multi-Stop integration method,MSMS integration method)快速形成光子數直方圖(photon count histogram)。以這三項技術產生直方圖後，可繼續施行習知的各種處理直方圖的演算法，進行目標檢測(detection)及測距(ranging)。較佳實施例之發射雷射機制，可使用B-2所述之隨機脈衝位置調變(Stochastic Pulse Position Modulation,SPPM)法為之，只需調節雷射觸發訊號之密度，便可實現在單位時間內密集發射多量雷射脈衝，同時每個雷射脈衝的時間位置是隨機決定的。

光達的接收端主要包含光子偵測器(photon detector)、時間數位轉換器(Time-to-Digital Convertor,TDC)、直方圖產生器(histogram generator)，以及後續的各種處理演算法構成。較佳實施例可用SPAD做為光子偵測器以獲取最佳的靈敏度，TDC則用以標定光子偵測事件的時間。本案提出以多起多止累積法做為產生光子數直方圖的方法，詳如下述。

第一圖是顯示一依據本發明構想之較佳實施例的光達於使用多起多止累積法形成光子數直方圖時之工作方式的示意圖。在第一圖中，概略描述MSMS法工作方式。第一列的複數尖峰表示以SPPM法發射之雷射脈衝，雷射脈衝的時間與位置乃隨機決定，雷射脈衝發射時即會送一起始(start)訊號至TDC(想像TDC像個碼表)。第二列的複數尖峰代表SPAD所產生的光子探測事件。第二列 箭頭所指處的尖峰，代表探測到真正從目標反射回來的光子。而第二列的其餘尖峰，則代表外部雜光引起的光子偵測事件。每一個光子偵測事件都會送一個終止(stop)訊號給TDC，TDC便會紀錄下start至stop的時間(一時間差，想像TDC如一隻碼表)，第二列與第一列中對應的兩個箭頭所指處是代表真正的反射光子事件和發射雷射脈衝之間的對應關係。

習知的光達為了避免測距兩可性，雷射脈衝間隔須大於如第一圖所示對應於來回最大設定測距距離(maximum unambiguous range)的時間。但如此就限制了單位時間內能發射的脈衝數量、進而限制了光達快速測距的能力。本案設定SPPM法突破這項限制。如第一圖所示，在第一個最大設定測距距離內即有兩個發射脈衝，這就會造成測距的兩可性。但本案提出，這樣的自我干擾(self-interference)，在以MSMS累積法形成的光子數直方圖中，只是略為提高了雜訊的大小，並不會危害後續的處理，和能大幅加速產生光子數直方圖所需時間的極大好處相比，是微不足道的代價。

MSMS累積法工作原理和習知方法不同，不以start訊號為主去紀錄凡在最大設定測距距離內的光子事件，而是以stop訊號為主，往前推紀錄該stop訊號和所有與其位在同一最大設定測距距離內之start訊號的時間差、並在光子數直方圖內相應的時間值上累積光子事件數。凡是正確的光子偵測事件(如第一圖第二列的箭頭所 示處)，都會在光子數直方圖的正確的對應時間上累積。而自我干擾的事件(例如，正確的終止點到錯誤的起始點之間的時間差是不正確的，且其將會引起自我干擾)，則代表了在錯誤位置的光子數，會連同雜光引起的事件，隨機地分布在直方圖上其他的時間。

第二圖(a)是顯示一依據本發明構想之較佳實施例的光達於使用多起多止累積法形成光子數直方圖時之理論值與模擬值的波形圖。第二圖(b)是顯示一依據本發明構想之較佳實施例的光達於使用多起多止累積法形成光子數直方圖時之實驗值的波形圖。第二圖(b)的實驗數據是依據本發明構想之較佳實施例(如第五圖所示)的基本架構而進行的。在第二圖(a)中，我們理論推算了光子數直方圖的形狀(如第二圖(a)的實線所示)，並以模擬(如第二圖(a)的點狀破折線所示)和實驗(如第二圖(b)所示)加以印證。第二圖(a)與第二圖(b)中的尖峰代表真實目標的反射光，周遭則有自我干擾及雜光引起的雜訊，可以看到理論準確預測了雜訊的大小。值得注意的是在尖峰附近有一小段區域雜訊較低，這是在SPPM中可設定的禁止發射區造成。SPPM可以設定雷射脈衝間有一個最小間距(和一般光達的最小脈衝間距不同，並非為了避免測距兩可性所設)，在這禁止區內，便不會有自我干擾，因而雜訊量下降。第二圖(b)的實驗數據驗證理論預測的光子數直方圖形狀(包含禁止區)基本正確。

第五圖是顯示一依據本發明構想之較佳實施 例的光達的方塊圖。在第五圖中，本發明所提出之一光達1包含一隨機脈衝產生器11、一雷射12、一光子偵測器13、一時間數位產生器14以及一直方圖產生器15。我們進行了上述的實驗以驗證本案方法快速累積光子數的效能，實驗設置的基本架構如第五圖所示。於該實驗中，在第五圖左邊的該隨機脈衝產生器11是以SPPM機制產生隨機觸發訊號，並傳送至PDL 800-D雷射驅動電路(未顯示)以驅動一905nm雷射(該雷射12)。在本實驗中，隨機雷射脈衝訊號的平均密度、設定在傳統方法的30倍。反射訊號由SPAD(其為該光子偵測器13)接收。在本實驗中以一TCSPC(Time-Correlated Single-Photon Counting)儀器(其角色與功能類似該TDC14，未顯示)以產生光子事件之時間標記(當然，亦可以該TDC14來置換該TCSPC，亦可得到類似之結果)，訊號再傳至(電腦中的)該直方圖產生器15以進行MSMS累積並產生該光子數直方圖。

第三圖(a)是顯示一傳統之光達使用一般的雷達脈波間隔以形成光子數直方圖時之脈波起始點及脈波終止點和其光子數直方圖的對照示意圖。第三圖(b)是顯示一依據本發明構想之較佳實施例的光達使用具有相對較小之雷達脈波間隔的多起多止累積法以形成光子數直方圖時之脈波起始點及脈波終止點和其光子數直方圖的對照示意圖。比較第三圖(a)與第三圖(b)可以看出，本案之SPPM(隨機機制)+MSMS(多起多止累積法)的光達1，其與傳統的光達(如第三圖(a)所示)相較，本案所提出之光達 1可在較短累積時間內，累積出在正確位置的較高的光子數峰值。本案的SPPM+MSMS的光達1具有在錯誤位置的光子數，且該在錯誤位置的光子數引起自我干擾。但是，自我干擾的事件，會連同雜光引起的事件，隨機地分布在光子數直方圖上其他的時間。實驗結果顯示於第四圖中，其為一依據本發明構想之較佳實施例的光達使用多起多止累積法以形成光子數直方圖時之總光子數相對於累積時間的波形圖。在第四圖中，橫軸為累積時間，縱軸則是累積的光子數。比較SPPM雷射脈衝搭配MSMS累積法(實線)和傳統方法(虛線)的累積光子數，可以看出：本案所提出方法的光子數明顯高於傳統方法所得，而比較同樣光子數的累積時間，本案所提出之方法相較於傳統方法，可加速近30倍，和本案的預估值接近。這個預估值是因為在上述之實驗中所發射的隨機雷射脈衝，其平均數目是傳統方法的30倍，因而所預期的光子數的累積時間也會相應的減少30倍。也就是說理想狀況下發射密度的倍數等於削減時間的倍數。

本案提供一種用於一光達1之一光子數的快速累積方法，其中該光達1包括一雷射12、一光子偵測器13、一時間數位產生器14、一直方圖產生器15與一隨機脈衝產生器11，包含：提供一目標與該光達1；使該隨機脈衝產生器11依據其內含之一隨機機制產生複數隨機觸發訊號，俾使該雷射12據以產生複數隨機雷射脈衝；使該複數隨機雷射脈衝於經該目標反射後產生複數光子，俾使該 光子偵測器13於接收該複數光子後產生複數光子偵測事件；使用該時間數位產生器14以標定各該光子偵測事件的時間；以及使該直方圖產生器15使用一多起多止累積法，以依序逆向紀錄該複數光子偵測事件所涵蓋之複數單位時間內的每一終結點至與其位於同一單位時間內的所有起始點間的所有時間差，俾據該複數單位時間內的該所有時間差以產生一光子數直方圖，且據該光子數直方圖之一尖峰值而獲得對該目標之一偵測及一測距(參見第一圖、第二圖(a)、第二圖(b)、第三圖(b)、第四圖與第五圖)。

如上所述之方法，其中該隨機機制包括一真隨機機制或一偽隨機機制，該使該直方圖產生器15使用一多起多止累積法的步驟更包括：使該直方圖產生器15耦接於該時間數位產生器14；於各該光子偵測事件標定時間後，據該多起多止累積法，依序在該複數單位時間的每一者中，往前推紀錄自各該光子偵測事件產生時所傳送至該時間數位產生器之一終止訊號的一第一時間點，至與該終止訊號位於該同一單位時間內的，當該複數雷射脈衝發射時傳送至該時間數位產生器14之所有的起始訊號的所有第二時間點間的該所有時間差，其中各該單位時間為該雷射來回一最大設定測距距離的一時間，該第一時間點為該終止點，且該所有第二時間點為該所有起始點；以及在該光子數直方圖內，就每一所紀錄的該時間差，使與其對應的一光子數加一。

如上所述之方法，其中當該隨機脈衝產生器 11是依據其內含之該真隨機機制產生該複數隨機觸發訊號時，該真隨機機制是依據一隨機脈衝位置調變法為之，以調節該複數隨機觸發訊號之一密度，俾在該複數單位時間內密集發射複數雷射脈衝，同時各該雷射脈衝的一時間與一位置是隨機決定的，且對應該光子數直方圖內具有最大之該光子數之一位置即為該目標之一位置。

本案又提供一種用於一光達1之一光子數的快速累積方法，其中該光達1包括一雷射12，包含：提供一目標與該雷射12；使該雷射12依一隨機機制向該目標發射複數雷射脈衝；使兩相鄰雷射脈衝的發射間距小於該雷射12來回一最大設定測距距離的一時間，俾加速該光達1對該目標之一偵測及一測距；以及使用一多起多止累積法，以依序逆向紀錄複數光子偵測事件所涵蓋之複數單位時間內的每一終結點至與其位於同一單位時間內的所有起始點間的所有時間差，俾據該複數單位時間內的該所有時間差以產生一光子數直方圖，且據該光子數直方圖之一光子數的一尖峰值而獲得該偵測及該測距(參見第一圖、第二圖(a)、第二圖(b)、第三圖(b)、第四圖與第五圖)。

如上所述之快速累積方法，其中該隨機機制包括一真隨機機制或一偽隨機機制，且該使兩相鄰雷射脈衝的發射間距小於該雷射來回一最大設定測距距離的一時間之步驟更包括：設定兩相鄰雷射脈衝間有一最小間距，在該最小間距內為一禁止發射區，用以消除在該最小間距內所可能產生的一自我干擾；提供該光達所包括之一 光子偵測器13、一時間數位產生器14、一直方圖產生器15與一隨機脈衝產生器11；使該隨機脈衝產生器11依據其內含之該真隨機機制或該偽隨機機制，以產生複數隨機觸發訊號；使該雷射12接收該複數隨機觸發訊號並據以產生該複數雷射脈衝；當該複數雷射脈衝經該目標反射後產生複數光子；使該光子偵測器13接收該複數光子以產生該複數光子偵測事件；使該時間數位產生器14耦接於該光子偵測器13，且用以標定各該光子偵測事件的時間；以及使該直方圖產生器15耦接於該時間數位產生器14，以產生該光子數直方圖。

如上所述之快速累積方法，其中該使該時間數位產生器14耦接於該光子偵測器13的步驟更包括：於各該光子偵測事件標定時間後，依據該多起多止累積法，依序在各該單位時間內，往前推紀錄自各該光子偵測事件產生時所傳送至該時間數位產生器14之每一終止訊號的一第一時間點，至與其位於同一單位時間內，當該雷射脈衝發射時傳送至該時間數位產生器14之所有的起始訊號的所有第二時間點間的所有時間差；以及在該光子數直方圖內，就每一所紀錄的該時間差，使與其對應的一光子數加一，其中對應該光子數直方圖內具有最大之該光子數的一位置即為該目標之一位置。

本案再提供一種光達1，包含一隨機脈衝產生器11，用以依據其內含之一隨機機制產生複數隨機觸發訊號，一雷射12，用以接收該複數隨機觸發訊號並據以產生 複數雷射脈衝，其中當該複數雷射脈衝經一外部的目標反射後，產生複數光子，一光子偵測器13，用以接收該複數光子以產生複數光子偵測事件，一時間數位產生器14，耦接於該光子偵測器13，且用以標定各該光子偵測事件的時間，以及一直方圖產生器15，耦接於該時間數位產生器14，且據一多起多止累積法，以依序逆向紀錄該複數光子偵測事件所涵蓋之複數單位時間內的每一終止點至與其位於同一單位時間內的所有起始點間的所有時間差，並依該複數單位時間內的該所有時間差，以產生一光子數直方圖，俾據以完成該光達1對該目標之一偵測及一測距(參見第一圖、第二圖(a)、第二圖(b)、第三圖(b)、第四圖與第五圖)。

如上所述之光達1，其中該隨機機制是一真隨機機制或一偽隨機機制，各該光子偵測事件在標定時間後，據該多起多止累積法，依序在該複數單位時間的每一者中，往前推紀錄自各該光子偵測事件產生時所傳送至該時間數位產生器14之一終止訊號的一第一時間點，至與該終止訊號位於該同一單位時間內的，當該複數雷射脈衝發射時傳送至該時間數位產生器14之所有的起始訊號的所有第二時間點間的該所有時間差，其中各該單位時間為該雷射12來回一最大設定測距距離的一時間，該第一時間點為該終止點，該所有第二時間點為該所有起始點，且在該光子直方圖內，就每一所紀錄的該時間差，使與其對應的一光子數加一。

如上所述之光達1，其中當該隨機脈衝產生器11是依據其內含之該真隨機機制產生該複數隨機觸發訊號時，該真隨機機制是依據一隨機脈衝位置調變法為之，以調節該複數隨機觸發訊號之一密度，俾在該複數單位時間內密集發射該複數雷射脈衝，同時各該雷射脈衝的一時間與一位置是隨機決定的，且對應該光子數直方圖內具有最大之該光子數之一位置即為該目標之一位置。

本案另提供一種用於一光達1之一光子數的快速累積方法，其中該光達1包括一雷射12，包含：提供一目標與該雷射12；使該雷射12依一隨機機制向該目標發射一雷射脈衝；以及使兩相鄰雷射脈衝的發射間距小於該雷射12來回一最大設定測距距離的一時間，俾加速該光達1對該目標之一偵測及一測距(參見第一圖、第二圖(a)、第二圖(b)、第三圖(b)、第四圖與第五圖)。

綜上所述，本發明提供一種光達及一種用於光達之光子數快速累積方法以大幅加快光達累積足夠接收光子數的速度及降低累積足夠接收光子數的時間，從而達到快速目標檢測及測距的目的，故其確實具有新穎性與進步性。

是以，縱使本案已由上述之實施例所詳細敘述而可由熟悉本技藝之人士任施匠思而為諸般修飾，然皆不脫如附申請專利範圍所欲保護者。

1:依據本發明構想之較佳實施例的光達

11:隨機脈衝產生器

12:雷射

13:光子偵測器

14:時間數位產生器

15:直方圖產生器

Claims (10)

1. 一種用於一光達之一光子數的快速累積方法，其中該光達包括一雷射、一光子偵測器、一時間數位產生器、一直方圖產生器與一隨機脈衝產生器，包含：

   提供一目標與該光達；

   使該隨機脈衝產生器依據其內含之一隨機機制產生複數隨機觸發訊號，俾使該雷射據以產生複數隨機雷射脈衝；

   使該複數隨機雷射脈衝於經該目標反射後產生複數光子，俾使該光子偵測器於接收該複數光子後產生複數光子偵測事件；

   使用該時間數位產生器以標定各該光子偵測事件的時間；以及

   使該直方圖產生器使用一多起多止累積法，以依序逆向紀錄該複數光子偵測事件所涵蓋之複數單位時間內的每一終結點至與其位於同一單位時間內的所有起始點間的所有時間差，俾據該複數單位時間內的該所有時間差以產生一光子數直方圖，且據該光子數直方圖之一尖峰值而獲得對該目標之一偵測及一測距。
2. 如申請專利範圍第1項所述之快速累積方法，其中該隨 機機制包括一真隨機機制或一偽隨機機制，該使該直方圖產生器使用一多起多止累積法的步驟更包括：

   使該直方圖產生器耦接於該時間數位產生器；

   於各該光子偵測事件標定時間後，據該多起多止累積法，依序在該複數單位時間的每一者中，往前推紀錄自各該光子偵測事件產生時所傳送至該時間數位產生器之一終止訊號的一第一時間點，至與該終止訊號位於該同一單位時間內的，當該複數雷射脈衝發射時傳送至該時間數位產生器之所有的起始訊號的所有第二時間點間的該所有時間差，其中各該單位時間為該雷射來回一最大設定測距距離的一時間，該第一時間點為該終止點，且該所有第二時間點為該所有起始點；以及

   在該光子數直方圖內，就每一所紀錄的該時間差，使與其對應的一光子數加一。
3. 如申請專利範圍第2項所述之快速累積方法，其中當該隨機脈衝產生器是依據其內含之該真隨機機制產生該複數隨機觸發訊號時，該真隨機機制是依據一隨機脈衝位置調變法為之，以調節該複數隨機觸發訊號之一密度，俾在該複數單位時間內密集發射複數雷射脈衝，同時各該雷射脈衝的一時間與一位置是隨機決定的，且對應該光子數直方圖內具有最大之該光子數之一位置即為該目標之一位 置。
4. 一種用於一光達之一光子數的快速累積方法，其中該光達包括一雷射，包含：

   提供一目標與該雷射；

   使該雷射依一隨機機制向該目標發射複數雷射脈衝；

   使兩相鄰雷射脈衝的發射間距小於該雷射來回一最大設定測距距離的一時間，俾加速該光達對該目標之一偵測及一測距；以及

   使用一多起多止累積法，以依序逆向紀錄複數光子偵測事件所涵蓋之複數單位時間內的每一終結點至與其位於同一單位時間內的所有起始點間的所有時間差，俾據該複數單位時間內的該所有時間差以產生一光子數直方圖，且據該光子數直方圖之一光子數的一尖峰值而獲得該偵測及該測距。
5. 如申請專利範圍第4項所述之快速累積方法，其中該隨機機制包括一真隨機機制或一偽隨機機制，且該使兩相鄰雷射脈衝的發射間距小於該雷射來回一最大設定測距距離的一時間之步驟更包括：

   設定兩相鄰雷射脈衝間有一最小間距，在該最小間距內為一禁止發射區，用以消除在該最小間距內所可能產生 的一自我干擾；

   提供該光達所包括之一光子偵測器、一時間數位產生器、一直方圖產生器與一隨機脈衝產生器；

   使該隨機脈衝產生器依據其內含之該真隨機機制或該偽隨機機制，以產生複數隨機觸發訊號；

   使該雷射接收該複數隨機觸發訊號並據以產生該複數雷射脈衝；

   當該複數雷射脈衝經該目標反射後產生複數光子；

   使該光子偵測器接收該複數光子以產生該複數光子偵測事件；

   使該時間數位產生器耦接於該光子偵測器，且用以標定各該光子偵測事件的時間；以及

   使該直方圖產生器耦接於該時間數位產生器，以產生該光子數直方圖。
6. 如申請專利範圍第5項所述之快速累積方法，其中該使該時間數位產生器耦接於該光子偵測器的步驟更包括：

   於各該光子偵測事件標定時間後，依據該多起多止累積法，依序在各該單位時間內，往前推紀錄自各該光子偵測事件產生時所傳送至該時間數位產生器之每一終止訊 號的一第一時間點，至與其位於同一單位時間內，當該雷射脈衝發射時傳送至該時間數位產生器之所有的起始訊號的所有第二時間點間的所有時間差；以及

   在該光子數直方圖內，就每一所紀錄的該時間差，使與其對應的一光子數加一，其中對應該光子數直方圖內具有最大之該光子數的一位置即為該目標之一位置。
7. 一種光達，包含：

   一隨機脈衝產生器，用以依據其內含之一隨機機制產生複數隨機觸發訊號；

   一雷射，用以接收該複數隨機觸發訊號並據以產生複數雷射脈衝，其中當該複數雷射脈衝經一外部的目標反射後，產生複數光子；

   一光子偵測器，用以接收該複數光子以產生複數光子偵測事件；

   一時間數位產生器，耦接於該光子偵測器，且用以標定各該光子偵測事件的時間；以及

   一直方圖產生器，耦接於該時間數位產生器，且據一多起多止累積法，以依序逆向紀錄該複數光子偵測事件所涵蓋之複數單位時間內的每一終止點至與其位於同一單位時間內的所有起始點間的所有時間差，並依該複數單位 時間內的該所有時間差，以產生一光子數直方圖，俾據以完成該光達對該目標之一偵測及一測距。
8. 如申請專利範圍第7項所述之光達，其中該隨機機制是一真隨機機制或一偽隨機機制，各該光子偵測事件在標定時間後，據該多起多止累積法，依序在該複數單位時間的每一者中，往前推紀錄自各該光子偵測事件產生時所傳送至該時間數位產生器之一終止訊號的一第一時間點，至與該終止訊號位於該同一單位時間內的，當該複數雷射脈衝發射時傳送至該時間數位產生器之所有的起始訊號的所有第二時間點間的該所有時間差，其中各該單位時間為該雷射來回一最大設定測距距離的一時間，該第一時間點為該終止點，該所有第二時間點為該所有起始點，且在該光子直方圖內，就每一所紀錄的該時間差，使與其對應的一光子數加一。
9. 如申請專利範圍第8項所述之光達，其中當該隨機脈衝產生器是依據其內含之該真隨機機制產生該複數隨機觸發訊號時，該真隨機機制是依據一隨機脈衝位置調變法為之，以調節該複數隨機觸發訊號之一密度，俾在該複數單位時間內密集發射該複數雷射脈衝，同時各該雷射脈衝的一時間與一位置是隨機決定的，且對應該光子數直方圖內具有最大之該光子數之一位置即為該目標之一位置。
10. 一種用於一光達之一光子數的快速累積方法，其中該光達包括一雷射，包含：

    提供一目標與該雷射；

    使該雷射依一隨機機制向該目標發射一雷射脈衝；以及

    使兩相鄰雷射脈衝的發射間距小於該雷射來回一最大設定測距距離的一時間，俾加速該光達對該目標之一偵測及一測距。

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