一种激光传感响应测距装置及控制方法

摘要

本发明涉及一种激光传感响应测距装置及控制方法，其中，激光传感响应测距装置包括低频时钟模块、激光发射器、时间数字转化模块、以及分别与时间数字转化模块相连接的控制主机、数个光电传感器，控制主机与激光发射器相连接；时间数字转化模块采用两段式，包括低段时间数字转化模块和高段时间数字转化模块，分别位于像素外和像素内，从功能上实现完整的高频计数功能，通过本发明设计的装置和方法，能够实现了高精度计数。

权利要求

1. 一种激光传感响应测距装置，包括低频时钟模块、激光发射器、时间数字转化模块、以及分别与时间数字转化模块相连接的控制主机、数个光电传感器，控制主机与激光发射器相连接，其中，时间数字转化模块包括第一二选一开关和数个高段时间数字转化模块，光电传感器的数量与高段时间数字转化模块的数量相一致，各个光电传感器分别对应的与各个高段时间数字转化模块相连接，高频时钟信号与低频时钟模块分别与第一二选一开关的输入端相连接，第一二选一开关的输出端分别与各个高段时间数字转化模块相连接；其特征在于：所述时间数字转化模块还包括一个分别与各个高段时间数字转化模块相连接的低段时间数字转化模块；低段时间数字转化模块包括第二二选一开关和数个反相器，各个反相器串联构成延迟单元，延迟单元的输入端与第二二选一开关的输出端相连接，同时，延迟单元的输出端与第二二选一开关的其中一个输入端相连接；通过控制第二二选一开关，使得低段时间数字转化模块在计数的同时，产生高频时钟信号，由延迟单元的输出端经第一二选一开关分别输送至各个高段时间数字转化模块中。

2. 根据权利要求1所述一种激光传感响应测距装置，其特征在于：所述高段时间数字转化模块包括相互连接的线性反馈移位寄存器和数据存储器，同时，所述低段时间数字转化模块分别与各个数据存储器相连接。

3. 根据权利要求1所述一种激光传感响应测距装置，其特征在于：还包括多通道高精度延迟控制器和数个淬火恢复电路模块，所述控制主机经多通道高精度延迟控制器后分别与所述时间数字转化模块、激光发射器相连接；淬火恢复电路模块的数量与所述光电传感器的数量一致，各个光电传感器分别经淬火恢复电路模块与对应所述高段时间数字转化模块相连接。

4. 根据权利要求1所述一种激光传感响应测距装置，其特征在于：所述光电传感器为G-APD阵列探测器。

5. 一种基于权利要求3所述一种激光传感响应测距装置的控制方法，包括如下步骤：

步骤1.控制主机控制激光发射器向被测物体发光；

同时，控制主机控制第一二选一开关，向各个高段时间数字转化模块发送高频时钟信号，各个高段时间数字转化模块开始高频计数；

步骤2.各个光电传感器分别接收经被测物体反射的激光，转化为电信号，发送至各自对应的高段时间数字转化模块，接收到电信号的高段时间数字转化模块停止工作，对此时内部的计数状态进行锁存；

步骤3. 控制主机控制时间数字转化模块中的第一二选一开关，使低频时钟模块分别向各个高段时间数字转化模块发送低频时钟信号，各个高段时间数字转化模块开始低频传输，将锁存的计数状态进行输出；

其特征在于：所述步骤1中，由控制主机控制低段时间数字转化模块中的第二二选一开关，控制低段时间数字转化模块开始计数和产生高频时钟信号，并同时由控制主机控制第一二选一开关，将由低段时间数字转化模块产生的高频时钟信号分别发送至各个高段时间数字转化模块中，使各个高段时间数字转化模块开始高频计数；

步骤2中，接收到由对应光电传感器发送电信号的高段时间数字转化模块在停止工作、对内部计数状态进行锁存的同时，将此时低段时间数字转化模块中的计数信息，发送至该停止工作的高段时间数字转化模块中进行锁存，由高段时间数字转化模块中的计数信息和低段时间数字转化模块中的计数信息组成完整的计数信息，同时低段时间数字转化模块继续计数。

6. 根据权利要求5所述一种激光传感响应测距装置的控制方法，其特征在于：所述控制主机发送的控制信号经所述多通道高精度延迟控制器后，再分别控制所述时间数字转化模块和激光发射器。

7. 根据权利要求5所述一种激光传感响应测距装置的控制方法，其特征在于：所述步骤2中，各个光电传感器分别接收经被测物体反射的激光，转化为电信号，先发送至与各个光电传感器相对应的所述淬火恢复电路模块中，再由接收到电信号的淬火恢复电路模块，向对应的高段时间数字转化模块发送停止信号，使其停止工作。

8. 根据权利要求7所述一种激光传感响应测距装置的控制方法，其特征在于：所述步骤2中，所述接收到相对应光电传感器发送的电信号的淬火恢复电路模块，还对与其对应的光电传感器进行复位。

9. 根据权利要求5所述一种激光传感响应测距装置的控制方法，其特征在于：所述步骤3中，还包括控制主机控制低段时间数字转化模块中的第二二选一开关，控制低段时间数字转化模块停止工作。

说明书

一种激光传感响应测距装置及控制方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种激光传感响应测距装置及控制方法。

背景技术

[0002] 由于红外激光的一些良好特性，已在工业、农业、生活娱乐、国防和科研领域得到了广泛的应用，成为现代高技术领域的重要组成部分。就目前而言，普遍使用的红外激光测距计数还无法满足一些特殊领域的距离测量要求，如何提高红外激光测距的测量精度、降低红外激光测距对测量环境的特殊要求、降低设备造价是目前各国科研人员一直在努力解决的问题。

[0003] 激光测距方式原理如图1所示，激光发射器对目标物体发射一个激光脉冲，并测量出激光脉冲从发射到到达目标物体后反射，回到激光脉冲接收机的往返时间，根据该往返时间和光速，计算出目标物体与激光脉冲接收机之间的距离，如设空气中的光速为c，激光的往返时间为t，则目标物体与激光脉冲接收机之间的距离R为R=ct/2，进而根据得到距离R，实现对目标物体的测距或成像。

[0004] 传统的激光测距装置，在激光脉冲从发射到到达目标物体后反射，回到激光脉冲接收机的往返时间的测量精度方面，还有所不足，无法达到高精度的要求，这样，在当对小型或是微型目标器件进行测距或成像时，就会造成测得数据不够准确，而导致无法实现精确对目标物体进行测距或成像的目的。

发明内容

[0005] 本发明所要解决的技术问题是提供一种能够实现高精度计数的激光传感响应测距装置。

[0006] 与此相应，本发明所要解决的技术问题是提供一种基于本发明设计的激光传感响应测距装置，能够实现高精度计数的测距控制方法。

[0007] 本发明为了解决上述技术问题采用以下技术方案：本发明设计了一种激光传感响应测距装置，包括低频时钟模块、激光发射器、时间数字转化模块、以及分别与时间数字转化模块相连接的控制主机、数个光电传感器，控制主机与激光发射器相连接，其中，时间数字转化模块包括第一二选一开关和数个高段时间数字转化模块，光电传感器的数量与高段时间数字转化模块的数量相一致，各个光电传感器分别对应的与各个高段时间数字转化模块相连接，高频时钟信号与低频时钟模块分别与第一二选一开关的输入端相连接，第一二选一开关的输出端分别与各个高段时间数字转化模块相连接；所述时间数字转化模块还包括一个分别与各个高段时间数字转化模块相连接的低段时间数字转化模块；低段时间数字转化模块包括第二二选一开关和数个反相器，各个反相器串联构成延迟单元，延迟单元的输入端与第二二选一开关的输出端相连接，同时，延迟单元的输出端与第二二选一开关的其中一个输入端相连接；通过控制第二二选一开关，使得低段时间数字转化模块在计数的同时，产生高频时钟信号，由延迟单元的输出端经第一二选一开关分别输送至各个高段时间数字转化模块中。

[0008] 作为本发明的一种优选技术方案：所述高段时间数字转化模块包括相互连接的线性反馈移位寄存器和数据存储器，同时，所述低段时间数字转化模块分别与各个数据存储器相连接。

[0009] 作为本发明的一种优选技术方案：还包括多通道高精度延迟控制器，所述控制主机经多通道高精度延迟控制器后分别与所述时间数字转化模块、激光发射器相连接。

[0010] 作为本发明的一种优选技术方案：还包括数个淬火恢复电路模块，淬火恢复电路模块的数量与所述光电传感器的数量一致，各个光电传感器分别经淬火恢复电路模块与对应所述高段时间数字转化模块相连接。

[0011] 作为本发明的一种优选技术方案：所述光电传感器为G-APD 阵列探测器。

[0012] 本发明所述一种激光传感响应测距装置采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

[0013] （1）本发明设计的激光传感响应测距装置中，采用低段时间数字转化装置配合高段时间数字转化装置进行计数，能够实现高精度计数，从而完成高精度测距的目的；

[0014] （2）本发明设计的激光传感响应测距装置中，低段时间数字转化装置的结构，保证了能够准确地控制低段时间数字转化装置进行工作，从而保证了本装置进行高精度计数；

[0015] （3）本发明设计的激光传感响应测距装置中，高段时间数字转化模块采用相互连接的线性反馈移位寄存器和数据存储器的结构，不需要在进行高频计数时，额外增加寄存器，有效地控制了装置的体积，使得本发明设计的激光传感响应测距装置具有体积小、重量轻的优点；

[0016] （4）本发明设计的激光传感响应测距装置中，采用多通道高精度延迟控制器作为控制主机与被控对象之间的缓冲和接口，保证了各个被控对象之间起始工作的严格匹配；

[0017] （5）本发明设计的激光传感响应测距装置中，在光电传感器和对应的高段时间数字转化模块之间设置淬火恢复电路模块，能够有效通过淬火恢复电路模块对光电传感器实现控制；

[0018] （6）本发明设计的激光传感响应测距装置中，光电传感器为G-APD 阵列探测器，具有单光子探测能力，能够对微弱的激光回波信号实现探测，并能够实现高精度的起始点判别，从而准确地确定激光飞行时间；而且G-APD 阵列探测器又是一种全固态的光电探测器件，不仅体积小、重量轻、可靠性高，而且还可用现有的微光电子工艺进行规模化生产。

[0019] 与此相应，本发明为了解决上述技术问题采用以下技术方案：本发明设计了一种基于激光传感响应测距装置的控制方法，包括如下步骤：

[0020] 步骤1.控制主机控制激光发射器向被测物体发光；

[0021] 同时，控制主机控制第一二选一开关，向各个高段时间数字转化模块发送高频时钟信号，各个高段时间数字转化模块开始高频计数；

[0022] 步骤2.各个光电传感器分别接收经被测物体反射的激光，转化为电信号，发送至各自对应的高段时间数字转化模块，接收到电信号的高段时间数字转化模块停止工作，对此时内部的计数状态进行锁存；

[0023] 步骤3. 控制主机控制时间数字转化模块中的第一二选一开关，使低频时钟模块分别向各个高段时间数字转化模块发送低频时钟信号，各个高段时间数字转化模块开始低频传输，将锁存的计数状态进行输出；

[0024] 其中，所述步骤1中，由控制主机控制低段时间数字转化模块中的第二二选一开关，控制低段时间数字转化模块开始计数和产生高频时钟信号，并同时由控制主机控制第一二选一开关，将由低段时间数字转化模块产生的高频时钟信号分别发送至各个高段时间数字转化模块中，使各个高段时间数字转化模块开始高频计数；

[0025] 步骤2中，接收到由对应光电传感器发送电信号的高段时间数字转化模块在停止工作、对内部计数状态进行锁存的同时，将此时低段时间数字转化模块中的计数信息，发送至该停止工作的高段时间数字转化模块中进行锁存，由高段时间数字转化模块中的计数信息和地段时间数字转化模块中的计数信息组成完整的计数信息，同时低段时间数字转化模块继续计数。

[0026] 作为本发明的一种优选技术方案：所述控制主机发送的控制信号经所述多通道高精度延迟控制器后，再分别控制所述时间数字转化模块和激光发射器。

[0027] 作为本发明的一种优选技术方案：所述步骤2中，各个光电传感器分别接收经被测物体反射的激光，转化为电信号，先发送至与各个光电传感器相对应的所述淬火恢复电路模块中，再由接收到电信号的淬火恢复电路模块，向对应的高段时间数字转化模块发送停止信号，使其停止工作。

[0028] 作为本发明的一种优选技术方案：所述步骤2中，所述接收到相对应光电传感器发送的电信号的淬火恢复电路模块，还对与其对应的光电传感器进行复位。

[0029] 作为本发明的一种优选技术方案：所述步骤3中，还包括控制主机控制低段时间数字转化模块中的第二二选一开关，控制低段时间数字转化模块停止工作。

[0030] 本发明所述一种基于激光传感响应测距装置的控制方法采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

[0031] （1）本发明设计的一种基于激光传感响应测距装置的控制方法，能够方便、准确的实现高精度计数的测距。

附图说明

[0032] 图1是激光测距方式原理图；

[0033] 图2是本发明设计的激光传感响应测距装置的模块信号控制图；

[0034] 图3是本发明设计的激光传感响应测距装置的模块信号图；

[0035] 图4是本发明设计的激光传感响应测距装置的应用示意图；

[0036] 图5是本发明设计的激光传感响应测距装置中控制信号的时序关系示意图；

[0037] 图6是本发明设计的激光传感响应测距装置输出过程中三种同步信号的时序关系示意图。

具体实施方式

[0038] 下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

[0039] 如图2所示，本发明设计了一种激光传感响应测距装置，包括低频时钟模块、激光发射器、时间数字转化模块、以及分别与时间数字转化模块相连接的控制主机、数个光电传感器，控制主机与激光发射器相连接，其中，时间数字转化模块包括第一二选一开关和数个高段时间数字转化模块，光电传感器的数量与高段时间数字转化模块的数量相一致，各个光电传感器分别对应的与各个高段时间数字转化模块相连接，高频时钟信号与低频时钟模块分别与第一二选一开关的输入端相连接，第一二选一开关的输出端分别与各个高段时间数字转化模块相连接；所述时间数字转化模块还包括一个分别与各个高段时间数字转化模块相连接的低段时间数字转化模块；低段时间数字转化模块包括第二二选一开关和数个反相器，各个反相器串联构成延迟单元，延迟单元的输入端与第二二选一开关的输出端相连接，同时，延迟单元的输出端与第二二选一开关的其中一个输入端相连接；通过控制第二二选一开关，使得低段时间数字转化模块在计数的同时，产生高频时钟信号，由延迟单元的输出端经第一二选一开关分别输送至各个高段时间数字转化模块中。

[0040] 本发明设计的激光传感响应测距装置中，采用低段时间数字转化装置配合高段时间数字转化装置进行计数，能够实现高精度计数，从而完成高精度测距的目的；而且低段时间数字转化装置的结构，保证了能够准确地控制低段时间数字转化装置进行工作，从而保证了本装置进行高精度计数。

[0041] 作为本发明的一种优选技术方案：所述高段时间数字转化模块包括相互连接的线性反馈移位寄存器和数据存储器，同时，所述低段时间数字转化模块分别与各个数据存储器相连接。

[0042] 本发明设计的激光传感响应测距装置中，高段时间数字转化模块采用相互连接的线性反馈移位寄存器和数据存储器的结构，使得线性反馈移位寄存器在进行高频计数时，不需要额外增加寄存器，有效地控制了装置的体积，使得本发明设计的激光传感响应测距装置具有体积小、重量轻的优点。

[0043] 作为本发明的一种优选技术方案：还包括多通道高精度延迟控制器，所述控制主机经多通道高精度延迟控制器后分别与所述时间数字转化模块、激光发射器相连接。

[0044] 本发明设计的激光传感响应测距装置中，采用多通道高精度延迟控制器作为控制主机与被控对象之间的缓冲和接口，保证了各个被控对象之间起始工作的严格匹配，使得时间数字转化模块和激光发射器能够同时接受控制命令，并同时开始工作，有效的实现了高精度计数的目的。

[0045] 本发明在实际应用过程当中，多通道高精度延迟控制器可以采用DG645 八通道数字延时脉冲发生器，延时分辨率为5ps，延时范围为0～2000 s，脉冲频率10MHz。

[0046] 作为本发明的一种优选技术方案：还包括数个淬火恢复电路模块，淬火恢复电路模块的数量与所述光电传感器的数量一致，各个光电传感器分别经淬火恢复电路模块与对应所述高段时间数字转化模块相连接。

[0047] 本发明设计的激光传感响应测距装置中，在光电传感器和对应的高段时间数字转化模块之间设置淬火恢复电路模块，能够有效通过淬火恢复电路模块对光电传感器实现控制，能够通过淬火恢复电路模块对与其相连接的光电传感器进行复位。

[0048] 作为本发明的一种优选技术方案：所述光电传感器为G-APD 阵列探测器，即阵列盖革模式雪崩二极管接收器。

[0049] 本发明设计的激光传感响应测距装置中，光电传感器为G-APD 阵列探测器，G-APD 阵列探测器具有单光子探测能力，能够对微弱的激光回波信号实现探测，并能够实现高精度的起始点判别，从而能够准确地确定激光的飞行时间；而且G-APD 阵列探测器又是一种全固态的光电探测器件，不仅体积小、重量轻、可靠性高，而且还可用现有的微光电子工艺进行规模化生产。

[0050] 与此相应，如图2和图3所示，本发明设计了一种基于激光传感响应测距装置的控制方法，包括如下步骤：

[0051] 步骤1.控制主机控制激光发射器向被测物体发光；

[0052] 同时，控制主机控制第一二选一开关，向各个高段时间数字转化模块发送高频时钟信号，各个高段时间数字转化模块开始高频计数；

[0053] 步骤2.各个光电传感器分别接收经被测物体反射的激光，转化为电信号，发送至各自对应的高段时间数字转化模块，接收到电信号的高段时间数字转化模块停止工作，对此时内部的计数状态进行锁存；

[0054] 步骤3. 控制主机控制时间数字转化模块中的第一二选一开关，使低频时钟模块分别向各个高段时间数字转化模块发送低频时钟信号，各个高段时间数字转化模块开始低频传输，将锁存的计数状态进行输出；

[0055] 其中，所述步骤1中，由控制主机控制低段时间数字转化模块中的第二二选一开关，控制低段时间数字转化模块开始计数和产生高频时钟信号，并同时由控制主机控制第一二选一开关，将由低段时间数字转化模块产生的高频时钟信号分别发送至各个高段时间数字转化模块中，使各个高段时间数字转化模块开始高频计数；

[0056] 步骤2中，接收到由对应光电传感器发送电信号的高段时间数字转化模块在停止工作、对内部计数状态进行锁存的同时，光电传感器发送的电信号还控制将此时低段时间数字转化模块中的计数信息，发送至该停止工作的高段时间数字转化模块中进行锁存，由高段时间数字转化模块中的计数信息和地段时间数字转化模块中的计数信息组成完整的计数信息，同时低段时间数字转化模块继续计数。

[0057] 作为本发明的一种优选技术方案：所述控制主机发送的控制信号经所述多通道高精度延迟控制器后，再分别控制所述时间数字转化模块和激光发射器。

[0058] 作为本发明的一种优选技术方案：所述步骤2中，各个光电传感器分别接收经被测物体反射的激光，转化为电信号，先发送至与各个光电传感器相对应的所述淬火恢复电路模块中，再由接收到电信号的淬火恢复电路模块，向对应的高段时间数字转化模块发送停止信号，使其停止工作。

[0059] 作为本发明的一种优选技术方案：所述步骤2中，所述接收到相对应光电传感器发送的电信号的淬火恢复电路模块，还对与其对应的光电传感器进行复位。

[0060] 作为本发明的一种优选技术方案：所述步骤3中，还包括控制主机控制低段时间数字转化模块中的第二二选一开关，控制低段时间数字转化模块停止工作。

[0061] 本发明设计的一种基于激光传感响应测距装置的控制方法，能够方便、准确的实现高精度计数的测距。

[0062] 本发明设计的激光传感响应测距装置及控制方法在实际应用过程当中，如应用本装置读出电路像素单元的应用中，所述各个高段时间数字转化模块和与其对应的淬火恢复电路模块、光电传感器分别阵列分布在各个电路像素单元中，包括如下步骤：

[0063] 步骤1.控制主机发送的控制信号经所述多通道高精度延迟控制器后，再同时分别控制所述时间数字转化模块和激光发射器；其中，控制主机控制激光发射器向被测物体发光；

[0064] 同时，控制主机控制低段时间数字转化模块中的第二二选一开关，控制低段时间数字转化模块切换为闭环结构，开始计数和产生高频时钟信号，并同时由控制主机控制第一二选一开关，将由低段时间数字转化模块产生的高频时钟信号分别发送至各个高段时间数字转化模块中，使各个高段时间数字转化模块开始高频计数；

[0065] 步骤2.各个光电传感器分别接收经被测物体反射的激光，转化为电信号，发送至与各个光电传感器相对应的所述淬火恢复电路模块中，由接收到电信号的淬火恢复电路模块，向对应的高段时间数字转化模块发送停止信号，接收到停止信号的高段时间数字转化模块停止工作，对此时内部的计数状态进行锁存，同时，光电传感器发送的电信号还控制将此时低段时间数字转化模块中的计数信息，发送至该停止工作的高段时间数字转化模块中进行锁存，由高段时间数字转化模块中的计数信息和地段时间数字转化模块中的计数信息组成完整的计数信息，同时低段时间数字转化模块继续计数；

[0066] 其间，接收到相对应光电传感器发送的电信号的淬火恢复电路模块，还对与其对应的光电传感器进行复位；

[0067] 步骤3. 控制主机控制低段时间数字转化模块中的第二二选一开关，控制低段时间数字转化模块停止工作，整个装置的计数模式结束，向未计数的电路像素单元写入特定数据，用于表示该电路像素单元未计数；控制主机控制时间数字转化模块中的第一二选一开关，使低频时钟模块分别向各个高段时间数字转化模块发送低频时钟信号，各个高段时间数字转化模块开始低频传输，将锁存的计数状态进行输出；

[0068] 其中，阵列分布在各个电路像素单元中的高频时间数字转化模块，在进行低频传输的工作中，一个电路像素单元中的高频时间数字转化模块将其中的计数信息输送至下一相邻电路像素单元中的高频时间数字转化模块中，这样，相邻的各个电路像素单元中的高频时间数字转化模块将其内部的计数信息，依次传输，并最终串行输出。通过以上步骤，即实现了读出电路像素单元的应用。

[0069] 如图3和图4所示，以上步骤1至3中，控制主机对各个被控对象进行控制的各条指令，都通过时序控制模块，根据实际应用的控制要求，进行调取及发送，其中，时序控制模块基于低频时钟模块进行工作。

[0070] 本发明设计的激光传感响应测距装置中，增加一个多通道高精度延迟控制器作为控制主机与被控对象之间的缓冲和接口，实现了各个被控对象之间起始动作的严格匹配。其中，控制主机将控制本装置的控制指令发送给多通道高精度延迟控制器，而不是直接发给不同的被控对象；多通道高精度延迟控制器接收到控制主机发送的控制指令后，将其延迟一段时间后，通过不同的通道转发给指定的被控对象。

[0071] 这样，通过对多通道高精度延迟控制器的各个通道延迟时间的精确设定，可以实现各个被控对象同时启动响应的效果；这种增加多通道高精度延迟控制器进行缓冲的控制方法，在延迟时间到达后立即开始计数，同一时刻激光发射器也启动发光。这种控制方法的好处是大大增加了系统应用的灵活度。

[0072] 如图4所示，实际工作时，控制主机通过多通道高精度延迟控制器向被控对象发送控制信号，其中，时间数字转化模块利用由多通道高精度延迟控制器所带来的一段延迟完成计数工作所需的初态设置，并使高段时间数字转化模块进入高频计数模式，激光发射器经过同样的延迟发射激光，即高段时间数字转化模块开始计数的起始时刻与激光发射器开始发射激光的起始时刻点相同。

[0073] 当经被测物体反射的激光被光电传感器感应接收后，通过与之对应的淬火恢复电路模块向其对应的高段时间数字转化模块发送停止信号，控制高段时间数字转化模块停止计数，并对此时内部的计数状态进行锁存，同时，光电传感器发送的电信号还控制将此时低段时间数字转化模块中的计数信息，发送至该停止工作的高段时间数字转化模块中进行锁存，由高段时间数字转化模块中的计数信息和地段时间数字转化模块中的计数信息组成完整的计数信息，同时低段时间数字转化模块继续计数。

[0074] 本发明设计的激光传感响应测距装置中，时间数字转化模块采用两段式结构，包括高段时间数字转化模块和低段时间数字转化模块，其中，低段时间数字转化模块构成开/闭环延迟线式结构，经控制主机控制进入闭环延迟结构，当一个脉冲输入时，根据这个脉冲到达某一个反相器来判别具体低段的计数信息；并且由反相器构成的延时单元闭环产生高频时钟信号，该高频时钟信号输送至阵列分布的各个高段时间数字转化模块中；经控制主机控制进入开环结构，使得低段时间数字转化模块停止工作；本发明设计的激光传感响应测距装置中，低段时间数字转化模块的数量为一个，设置在电路像素单元之外，作为全局时钟进行低段计数，并且配合各个高段时间数字转化模块，实现高精度计数。

[0075] 本发明中的时间数字转化模块在实际应用过程当中，其中低段时间数字转换模块通过相位检测实现低段位数转换，具体选用8相位3比特的最佳转换配置；高段时间数字转化模块采用10比特线性反馈移位寄存器计数器来实现，两者配合完成完整的13比特高精度计数。

[0076] 具体应用中，如图4和图5所示，低段时间数字转化模块中的第二二选一开关，高电平为控制低段时间数字转化模块进如工作模式；第一二选一开关，高电平为接入低段时间数字转化模块输出信号，低电平为接入低频时钟模块的低频时钟信号。控制主机发出控制信号给多通道高精度延迟控制器，多通道高精度延迟控制器经延时及脉宽设置，把相应的延迟控制信号同时分别传输给被控对象，激光发射器接收延迟控制信号发送激光；其中，门控信号为第一二选一开关和第二二选一开关的控制信号；门控信号为高电平期间，此为计数周期；各个淬火恢复电路模块处于对应光电传感器的接收模式，光电传感器等待接收光子；低段时间数字转化模块进行全局低段计数，并同时产生高频时钟信号，输送给各个高段时间数字转化模块，分别进行高频计数；当光电传感器接收到光子时，通过对应的淬火恢复电路模块产生停止信号，发送给相对应的高段时间数字转化模块，高段时间数字转化模块停止工作，并对此时内部的计数状态进行锁存，同时，光电传感器发送的电信号还控制将此时低段时间数字转化模块中的计数信息，发送至该停止工作的高段时间数字转化模块中进行锁存，由高段时间数字转化模块中的计数信息和地段时间数字转化模块中的计数信息组成完整的计数信息，同时低段时间数字转化模块继续计数。由于针对各个不同的电路像素单元，不同光子到达时刻不同，对应着计数状态的锁存时刻也就不同。

[0077] 如图6所示，通过控制主机控制第一二选一开关和第二二选一开关，使得本装置的计数模式结束，进入低频传输模式，对针对各个电路像素单元的计数信息，采取逐行输出计数信息，其中，数据采用串行读出的方式，伴随着数据输出的还有三个同步信号，分别为帧同步信号、字同步信号和位同步信号，输出数字信号每位数据在一个位同步周期内保持不变，在13比特高精度计数的实际应用中，即每个位同步周期内传输1位数据，共传输一个电路像素单元内的13位数据；字同步信号为每一个电路像素单元13比特数据传输同步信号。帧同步信号为整个系统中所有电路像素单元传输的同步信号。等到数据传输完毕，控制关闭低频时钟模块，以降低系统的静态功耗。

[0078] 本发明中的时间数字转化模块采用两段式，包括低段时间数字转化模块和高段时间数字转化模块，分别位于像素外和像素内，从功能上实现完整的高频计数功能。本装置中，低端时间数字转化模块由系统共享设置在电路像素单元外，进行精细计数；高段时间数字转化模块设置在各个电路像素单元内，分别为各个电路像素单元进行粗计数。在电路像素单元外低段时间数字转化模块与各个电路像素单元内高段时间数字转化模块的协同作用下，完成对计数模式的高精度量化，实际应用中，以二进制计数的形式测量时间。由于时间数字转化模块的计数工作频率很高，达到百兆赫兹以上，因此要求频率稳定，时间量化平均。

[0079] 高段时间数字转化模块为全局共享，可以使系统全局的时钟同步性高，减小相对误差；高段时间数字转化模块各个电路像素单元独享，使各个电路像素单元的数据独立无串扰，避免高段时间数字转化模块的数据写入电路像素单元时产生的误码问题。

[0080] 上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。