本發(fā)明涉及光學(xué)感測系統(tǒng)。特別地，本發(fā)明涉及用于緊湊光學(xué)感測的光學(xué)感測系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、光學(xué)感測系統(tǒng)用于各種應(yīng)用。這些系統(tǒng)中的許多系統(tǒng)是同步系統(tǒng)。此類系統(tǒng)只能在某個時間點檢測光信號，這意味著在這些時間點之外到達(dá)的任何信號都不會被檢測到。針對這個問題的解決方案是頻繁地檢查光信號，而這是很耗能的。此外，這些系統(tǒng)中的許多系統(tǒng)都是龐大且復(fù)雜的。

2、于是，需要一種光學(xué)感測系統(tǒng)：無論光信號何時到達(dá)，該光學(xué)感測系統(tǒng)都能夠?qū)庑盘栠M(jìn)行檢測，例如異步檢測，而不消耗大量能量，同時又是緊湊且簡單的。

3、本發(fā)明旨在部分解決上述問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的實施例的目的是提供緊湊且可靠的光學(xué)感測系統(tǒng)。上述目的是通過按照本發(fā)明的系統(tǒng)和方法實現(xiàn)的。

2、在第一方面，本發(fā)明涉及一種用于光學(xué)感測的光學(xué)感測系統(tǒng)，包括：

3、-至少一個光學(xué)傳感器，所述光學(xué)傳感器包括多個感測單元，所述多個感測單元優(yōu)選呈矩陣配置，其中每個所述感測單元優(yōu)選是像素傳感器，其中每個感測單元包括光電探測器，其中每個光電探測器適于在檢測到光子時輸出信號，

4、-能夠在所述光學(xué)傳感器上產(chǎn)生場景的圖像的光學(xué)器件，

5、-多個處理裝置，其中每個所述處理裝置連接到與之對應(yīng)的至少一個感測單元，

6、其中每個所述處理裝置適于接收與對應(yīng)感測單元的至少一個輸出對應(yīng)的至少一個輸入，

7、每個所述處理裝置適于對對應(yīng)感測單元的輸出進(jìn)行積分以獲得第一積分輸出，其中所述處理裝置適于當(dāng)?shù)谝环e分輸出在第一預(yù)定時間跨度內(nèi)至少達(dá)到第一預(yù)定值時產(chǎn)生第一輸出信號。

8、例如，所述處理裝置適于在感測單元檢測到的光子的總數(shù)在所述第一預(yù)定時間跨度內(nèi)至少達(dá)到預(yù)定數(shù)量時產(chǎn)生所述輸出信號。

9、本發(fā)明的實施例的優(yōu)點在于過濾錯誤檢測。本發(fā)明的實施例的優(yōu)點在于減少或消除了諸如環(huán)境光之類的噪聲。本發(fā)明的實施例的優(yōu)點在于獲得可靠的檢測。

10、本發(fā)明的實施例的優(yōu)點在于獲得異步檢測。

11、本發(fā)明的實施例的優(yōu)點在于獲得低功耗且簡單的系統(tǒng)。

12、本發(fā)明的實施例的優(yōu)點在于處理感測信息是通過具有與每個像素傳感器的大規(guī)模并行輸入連接的處理結(jié)構(gòu)完成的，例如采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)的，而不是采用具有串行數(shù)據(jù)和指令的傳統(tǒng)處理器。

13、本發(fā)明的第一方面的優(yōu)選實施例包括以下特征中的一個特征或不止一個特征的適當(dāng)組合。

14、系統(tǒng)優(yōu)選包括與所述感測單元相鄰的至少一個相鄰感測單元，其中所述系統(tǒng)包括與所述處理裝置相鄰的至少一個相鄰處理裝置，其中每個感測單元連接到與所述至少一個相鄰感測單元對應(yīng)的所述至少一個相鄰處理裝置。優(yōu)選地，每個所述處理裝置適于對所述對應(yīng)感測單元和所述至少一個相鄰感測單元的輸出進(jìn)行積分，以獲得所述第一積分輸出。本發(fā)明的實施例的優(yōu)點在于處理是以并行方式進(jìn)行的，于是獲得快速且高效的處理。本發(fā)明的實施例的優(yōu)點在于歸因于并行連接而獲得緊湊的系統(tǒng)。

15、本發(fā)明的實施例的優(yōu)點在于考慮了與不同的相鄰光學(xué)傳感器對應(yīng)的脈沖。本發(fā)明的實施例的優(yōu)點在于歸因于所述相鄰光學(xué)傳感器的檢測確認(rèn)，獲得更可靠的檢測，于是濾除了錯誤檢測和環(huán)境光。

16、第一積分輸出優(yōu)選具有衰減速率，其中所述衰減速率優(yōu)選是可調(diào)的。本發(fā)明的實施例的優(yōu)點在于衰減速率確定第一預(yù)定時間跨度，為了產(chǎn)生所述輸出信號，需要在第一預(yù)定時間跨度中接收一定總數(shù)的脈沖。本發(fā)明的實施例的優(yōu)點在于調(diào)整衰減速率允許控制和降低系統(tǒng)中的功耗。

17、每個處理裝置優(yōu)選包括串聯(lián)連接到第二處理裝置的第一處理裝置(或由其組成)，其中第一處理裝置的衰減速率快于第二處理裝置的衰減速率。

18、第二處理裝置優(yōu)選適于對第一處理裝置的第一輸出信號進(jìn)行積分以獲得第二積分輸出，其中所述第二處理裝置適于在第二積分輸出至少為第二預(yù)定值時產(chǎn)生第二輸出信號。

19、本發(fā)明的實施例的優(yōu)點在于第一處理裝置和第二處理裝置是具有兩種不同濾波要求的兩個不同濾波層。

20、每個處理裝置優(yōu)選適于在產(chǎn)生其輸出信號之后至少部分重置。本發(fā)明的實施例的優(yōu)點在于處理裝置可用于接收和處理長串脈沖。本發(fā)明的實施例的優(yōu)點在于獲得異步檢測，因為處理裝置在產(chǎn)生所述輸出信號之后重置，使得它準(zhǔn)備好接收一組新的脈沖。

21、系統(tǒng)優(yōu)選包括用于每個處理裝置的開關(guān)元件，其中開關(guān)元件適于允許旁路所述處理裝置。本發(fā)明的實施例的優(yōu)點在于可以根據(jù)諸如環(huán)境光條件之類的檢測條件，在使用第一處理裝置或第二處理裝置之間進(jìn)行選擇。

22、每個處理裝置優(yōu)選是神經(jīng)元，優(yōu)選是漏電積分和放電(lif)神經(jīng)元。本發(fā)明的實施例的優(yōu)點在于獲得緊湊的系統(tǒng)。本發(fā)明的實施例的優(yōu)點在于獲得簡單而不復(fù)雜的系統(tǒng)。本發(fā)明的實施例的優(yōu)點在于可以調(diào)整神經(jīng)元的衰減速率。

23、系統(tǒng)優(yōu)選還包括至少一個光源和掃描裝置，其中所述掃描裝置適于沿軌跡在所述場景上，優(yōu)選連續(xù)地，掃描來自所述光源的光束。本發(fā)明的實施例的優(yōu)點在于所述光源允許三角測量并確定光學(xué)傳感器和場景中的物體之間的視場的深度輪廓，其中所述光源和所述光學(xué)傳感器是異步的，即，光的生成與檢測不同步。

24、系統(tǒng)優(yōu)選包括至少兩個光學(xué)傳感器。本發(fā)明的實施例的優(yōu)點在于三角測量是可能的。

25、在第二方面，本發(fā)明涉及一種用于光學(xué)感測的方法，包括以下步驟：

26、a-接收多個光學(xué)信號，

27、b-對于每個光學(xué)信號并行地對所述信號進(jìn)行積分以獲得第一積分輸出，

28、c-當(dāng)?shù)谝环e分輸出在第一預(yù)定時間跨度內(nèi)至少為第一預(yù)定值時，產(chǎn)生第一輸出信號。

29、本發(fā)明的第二方面的優(yōu)選實施例包括以下特征中的一個特征或不止一個特征的適當(dāng)組合：

30、-所述方法優(yōu)選還包括隨時間衰減積分輸出的步驟，其中所述衰減的速率優(yōu)選是可調(diào)的，

31、-所述方法還包括以下步驟：

32、d-對于每個第一輸出信號并行地對所述信號進(jìn)行積分以獲得第二積分輸出，以及

33、e-當(dāng)?shù)诙e分輸出至少為第二預(yù)定值時，產(chǎn)生第二輸出信號，

34、其中步驟a～步驟c中的所述衰減的速率比步驟d～步驟e中的快，

35、-在產(chǎn)生所述第一輸出信號之后重置第一積分輸出，以及在產(chǎn)生所述第二輸出信號之后重置第二積分輸出。

36、根據(jù)結(jié)合附圖進(jìn)行的以下詳細(xì)描述，本發(fā)明的上述和其他特性、特征和優(yōu)點將變得明顯，附圖通過示例的方式圖解說明了本發(fā)明的原理。該描述僅為示例的目的而給出，并不限制本發(fā)明的范圍。

技術(shù)特征：

1.一種用于光學(xué)感測的光學(xué)感測系統(tǒng)(1)，包括：

2.按照權(quán)利要求1所述的光學(xué)感測系統(tǒng)(1)，其中所述系統(tǒng)(1)包括與所述感測單元(2')相鄰的至少一個相鄰感測單元(2”，2”')，其中所述系統(tǒng)(1)包括與所述處理裝置(5')相鄰的至少一個相鄰處理裝置(5”)，其中每個感測單元(2')連接到與所述至少一個相鄰感測單元(2”，2”')對應(yīng)的所述至少一個相鄰處理裝置(5”)。

3.按照權(quán)利要求2所述的光學(xué)感測系統(tǒng)(1)，其中每個所述處理裝置(5'，5”)適于對對應(yīng)感測單元(2'，2”，2”')和至少一個相鄰感測單元(2”，2”')的輸出(7'，7”，7”')進(jìn)行積分，以獲得所述第一積分輸出(10)。

4.按照前述權(quán)利要求任意之一所述的光學(xué)感測系統(tǒng)(1)，其中每個第一積分輸出(10)具有衰減速率(20)，其中每個所述衰減速率(20)是可調(diào)的。

5.按照權(quán)利要求4所述的光學(xué)感測系統(tǒng)(1)，其中每個處理裝置(5'，5”)是串聯(lián)連接到第二處理裝置(5”'，5””)的第一處理裝置(5'，5”)，其中第一處理裝置(5'，5”)的衰減速率是第二處理裝置(5”'，5””)的衰減速率的至少兩倍。

6.按照權(quán)利要求5任意之一所述的光學(xué)感測系統(tǒng)(1)，其中第二處理裝置(5”'，5””)適于對第一處理裝置(5'，5”)的第一輸出信號(8)進(jìn)行積分，以獲得第二積分輸出(23)，其中所述第二處理裝置(5”'，5””)適于當(dāng)?shù)诙e分輸出(23)在第二預(yù)定時間跨度內(nèi)至少為第二預(yù)定值(32)時產(chǎn)生第二輸出信號(31)。

7.按照權(quán)利要求5或6任意之一所述的光學(xué)感測系統(tǒng)(1)，其中每個處理裝置(5'、5”、5”'、5””)適于在產(chǎn)生其所述輸出信號(8、31)之后至少部分重置，其中第一處理裝置(5'，5”)被完全重置，并且其中第二處理裝置(5”'，5””)被部分重置。

8.按照權(quán)利要求1～4任意之一所述的光學(xué)感測系統(tǒng)(1)，其中每個處理裝置(5'，5”)是串聯(lián)連接到第二處理裝置(5”'，5””)的第一處理裝置(5'，5”)，其中第二處理裝置(5”'，5””)適于對第一處理裝置(5'，5”)的第一輸出信號(8)進(jìn)行積分，以獲得第二積分輸出(23)，其中所述第二處理裝置(5”'，5””)適于當(dāng)?shù)诙e分輸出(23)在第二預(yù)定時間跨度內(nèi)至少為第二預(yù)定值(32)時產(chǎn)生第二輸出信號(31)，其中第一處理裝置在第一預(yù)定時間跨度之后被重置，并且其中第二處理裝置在第二預(yù)定時間跨度之后被重置，其中第一預(yù)定時間跨度是第二預(yù)定時間跨度的一半。

9.按照前述權(quán)利要求任意之一所述的光學(xué)感測系統(tǒng)(1)，其中系統(tǒng)(1)包括用于每個處理裝置(5'、5”、5”'、5””)的開關(guān)元件(22'、22”)，其中開關(guān)元件(22'，22”)適于允許旁路所述處理裝置(5'，5”，5”'，5”')。

10.按照前述權(quán)利要求任意之一所述的光學(xué)感測系統(tǒng)(1)，其中每個處理裝置(5'，5”，5”'，5””)是人工神經(jīng)元(12，13)，優(yōu)選是漏電積分和放電lif神經(jīng)元。

11.按照前述權(quán)利要求任意之一所述的光學(xué)感測系統(tǒng)(1)，其中所述系統(tǒng)(1)包括至少兩個光學(xué)傳感器(30)，其中系統(tǒng)(1)適于將一個光學(xué)傳感器(30)的感測單元(2)的數(shù)據(jù)與另一個光學(xué)傳感器(30)的感測單元(30)的數(shù)據(jù)進(jìn)行三角測量。

12.按照前述權(quán)利要求任意之一或權(quán)利要求6～12任意之一所述的光學(xué)感測系統(tǒng)(1)，其中處理裝置(5'，5”)當(dāng)在所述第一預(yù)定時間跨度內(nèi)其不止一個輸入是肯定的時，產(chǎn)生所述第一輸出信號(8)，或者

13.一種用于光學(xué)感測的方法，包括以下步驟：

14.按照權(quán)利要求13所述的方法，其中所述方法還包括隨時間衰減第一積分輸出(10)的步驟，其中所述衰減的速率是可調(diào)的。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及用于光學(xué)感測的光學(xué)感測系統(tǒng)(1)。系統(tǒng)(1)包括至少一個光學(xué)傳感器(30)，所述光學(xué)傳感器(30)包括優(yōu)選呈矩陣配置的多個感測單元(2')，其中每個所述感測單元(2')優(yōu)選是像素傳感器(2')，其中每個感測單元包括光電探測器，其中每個光電探測器適于在檢測到光子時輸出信號。系統(tǒng)(1)還包括能夠在所述光學(xué)傳感器(30)上產(chǎn)生場景(4)的圖像的光學(xué)器件(3)。系統(tǒng)(2)還包括多個處理裝置(5')，其中每個所述處理裝置(5')連接到與之對應(yīng)的至少一個感測單元(2')。每個所述處理裝置(5')適于接收與對應(yīng)感測單元(2')的至少一個輸出(7')對應(yīng)的至少一個輸入。每個所述處理裝置(5')適于對對應(yīng)感測單元(2'，2”，2”')的輸出(7'，7”，7”')進(jìn)行積分，以獲得第一積分輸出(10)，其中所述處理裝置適于當(dāng)?shù)谝环e分輸出(10)在第一預(yù)定時間跨度(Δt)內(nèi)至少達(dá)到第一預(yù)定值(9)時產(chǎn)生第一輸出信號(8)。

技術(shù)研發(fā)人員：W·萬德藤佩爾,C·穆拉德
受保護(hù)的技術(shù)使用者：體素傳感器有限責(zé)任公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15