本申請實(shí)施例涉及電子圖像傳感器領(lǐng)域，尤其涉及用于spad?dtof模組的鏡頭對準(zhǔn)方法及spad?dtof模組。
背景技術(shù)：
1、在直接飛行時(shí)間(dtof，direct?time-of-flight)模組裝配過程時(shí)，受限于多環(huán)節(jié)組裝工藝的累積公差效應(yīng)，容易影響成像質(zhì)量。因此，需要采用鏡頭主動對準(zhǔn)(aa，activealignment)技術(shù)來保證成像質(zhì)量。aa技術(shù)利用燈板發(fā)出勻光，將測試卡圖案投射到圖像傳感器上，使裝配機(jī)臺根據(jù)傳感器成圖的效果調(diào)整鏡頭位置，從而優(yōu)化成像質(zhì)量。
2、目前主流方案中，互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體圖像傳感器(cis，complementary?metaloxide?semicondutor?image?sensor)采用全局快門機(jī)制，可實(shí)現(xiàn)單次曝光完整成像，具備曝光時(shí)間短、幀率高等優(yōu)勢。而單光子雪崩二極管(spad，single?photonavalanche?diode)圖像傳感器因數(shù)據(jù)吞吐量激增，普遍采用卷簾快門(rolling?shutter)進(jìn)行分區(qū)曝光，即每次僅開啟部分區(qū)域，依次曝光最終組合成完整圖像，導(dǎo)致spad圖像傳感器幀率顯著降低。
3、此外，為提高感光效率，spad傳感器的每個(gè)像素通常由多個(gè)spad像元組成。在光子計(jì)數(shù)模式(pcm，photon?countingmode)下，曝光以spad像元為單位。例如，當(dāng)一個(gè)像素由3×3spad像元組成，那么在pcm模式下的幀率僅為像素級曝光的1/9。這種指數(shù)級降低的幀率嚴(yán)重制約了生產(chǎn)線效率，影響spad傳感器在dtof模組中的量產(chǎn)應(yīng)用。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、基于上述問題，本申請實(shí)施例提供了用于spad?dtof模組的鏡頭對準(zhǔn)方法及spaddtof模組，目的是提高鏡頭aa的幀率。
2、第一方面，本申請實(shí)施例提供了一種用于spad?dtof模組的鏡頭對準(zhǔn)方法，所述dtof模組包括spad陣列和接收端鏡頭，所述spad的工作模式包括光子計(jì)數(shù)pcm模式和光子計(jì)時(shí)(ptm，photontimingmode)模式，所述方法包括：
3、在ptm模式下，對測試卡發(fā)射激光，打開所有spad單元，獲得所有spad單元構(gòu)成的像元采集的第一數(shù)據(jù)，所有像元的第一數(shù)據(jù)構(gòu)成第一數(shù)據(jù)陣列；
4、基于所述第一數(shù)據(jù)陣列，獲取所述測試卡中低反射率區(qū)域與高反射率區(qū)域之間的邊界位置，將所述邊界位置確定為spad陣列中的感興趣(roi，region?ofinterest)區(qū)域；
5、在pcm模式下，打開所述roi區(qū)域?qū)?yīng)的spad單元，記為roi-spad單元，對所述測試卡發(fā)射激光，獲得所有roi-spad單元采集的第二數(shù)據(jù)，所有roi-spad單元的第二數(shù)據(jù)構(gòu)成第二數(shù)據(jù)陣列；
6、根據(jù)所述第二數(shù)據(jù)陣列，計(jì)算當(dāng)前接收端鏡頭位置對應(yīng)的清晰度；
7、如清晰度未達(dá)到預(yù)設(shè)清晰度，則控制鏡頭移動，每次移動后，都會在ptm模式和pcm模式下分別獲得新的第一數(shù)據(jù)陣列和新的第二數(shù)據(jù)陣列，從而再次計(jì)算接收端鏡頭位置對應(yīng)的清晰度，并將所述接收端鏡頭調(diào)整至清晰度最高的接收端鏡頭位置以實(shí)現(xiàn)鏡頭對準(zhǔn)。
8、在一實(shí)施例中，所述基于所述第一數(shù)據(jù)陣列，獲取所述測試卡中低反射率區(qū)域與高反射率區(qū)域之間的邊界位置，將所述邊界位置確定為spad陣列中的感興趣roi區(qū)域，包括：
9、根據(jù)所述第一數(shù)據(jù)陣列中每個(gè)像元的光子數(shù)，計(jì)算每個(gè)像元與其相鄰像元的光子數(shù)差值；
10、將所述光子數(shù)差值大于預(yù)設(shè)閾值的像元確定為所述測試卡中低反射率區(qū)域與高反射率區(qū)域之間的邊界位置；
11、將所述邊界位置確定為spad陣列中的感興趣roi區(qū)域。
12、在一實(shí)施例中，所述清晰度用調(diào)制傳遞函數(shù)(mtf，modulation?transferfunction)來評價(jià)，其中，mtf值越接近1越清晰。
13、在一實(shí)施例中，所述低反射率的顏色是黑色，高反射率的顏色是白色。
14、在一實(shí)施例中，所述一個(gè)像元包括3×3個(gè)spad單元，或2×2個(gè)spad單元。
15、在一實(shí)施例中，所述方法還包括：如清晰度未達(dá)到預(yù)設(shè)清晰度，但移動次數(shù)達(dá)到預(yù)設(shè)次數(shù)或移動時(shí)間達(dá)到預(yù)設(shè)時(shí)間，基于所有鏡頭移動后計(jì)算出的清晰度，確定出清晰度最高的鏡頭位置，以校準(zhǔn)所述鏡頭。
16、在一實(shí)施例中，所述測試卡的尺寸與spad陣列的尺寸成比例。
17、在一實(shí)施例中，所述測試卡包括白底背景和多個(gè)黑色的矩形塊，所述多個(gè)黑色矩形塊位于測試卡的兩條對角線上。
18、在一實(shí)施例中，所述測試卡的形狀為矩形，所述黑色矩形塊的邊框與測試卡的邊框不平行。
19、第二方面，本申請實(shí)施例還提供了一種spad?dtof模組，包括：spad陣列、接收端鏡頭，控制器；
20、所述控制器，用于執(zhí)行上述任意一項(xiàng)所述的用于spad?dtof模組的鏡頭對準(zhǔn)方法。
21、從以上技術(shù)方案可以看出，本申請實(shí)施例具有以下優(yōu)點(diǎn)：
22、本申請通過結(jié)合ptm模式和pcm模式，在兼顧圖像處理效率與成像精度的同時(shí)，提高了鏡頭aa的速度與準(zhǔn)確性。考慮到在相同傳感器下ptm模式的出圖幀率可達(dá)10fps以上，而pcm模式僅約1fps，因此本申請實(shí)施例利用ptm模式的高幀率特性，快速采集測試卡的整體輪廓得到第一數(shù)據(jù)陣列，并根據(jù)第一數(shù)據(jù)陣列進(jìn)行低反射率區(qū)域與高反射率區(qū)域之間的邊界位置檢測，以確定roi區(qū)域。隨后，在pcm模式下，僅針對roi區(qū)域進(jìn)行像元級高精度曝光，獲得更精準(zhǔn)的第二數(shù)據(jù)陣列。roi區(qū)域可顯著減少單幀數(shù)據(jù)量，進(jìn)而在根據(jù)所述第二圖像數(shù)據(jù)計(jì)算當(dāng)前鏡頭螺紋位置對應(yīng)的清晰度時(shí)，可以降低計(jì)算復(fù)雜度，有效緩解pcm模式幀率低的問題，使各鏡頭螺紋位置的清晰度計(jì)算更加高效，進(jìn)而能夠快速確定出清晰度最高的接收端鏡頭位置以校準(zhǔn)鏡頭。本申請實(shí)施例不僅提高鏡頭aa的所需時(shí)間，還提高了生產(chǎn)線每小時(shí)產(chǎn)量(uph，unit?per?hour)，為spad傳感器在dtof模組中的量產(chǎn)應(yīng)用提供了更強(qiáng)的可行性。
1.一種用于spad?dtof模組的鏡頭對準(zhǔn)方法，其特征在于，所述dtof模組包括spad陣列和接收端鏡頭，所述spad的工作模式包括光子計(jì)數(shù)pcm模式和光子計(jì)時(shí)ptm模式，所述方法包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述第一數(shù)據(jù)陣列，獲取所述測試卡中低反射率區(qū)域與高反射率區(qū)域之間的邊界位置，將所述邊界位置確定為spad陣列中的感興趣roi區(qū)域，包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述清晰度用調(diào)制傳遞函數(shù)mtf來評價(jià)，其中，mtf值越接近1越清晰。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述低反射率的顏色是黑色，高反射率的顏色是白色。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述一個(gè)像元包括3×3個(gè)spad單元，或2×2個(gè)spad單元。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法還包括：如清晰度未達(dá)到預(yù)設(shè)清晰度，但移動次數(shù)達(dá)到預(yù)設(shè)次數(shù)或移動時(shí)間達(dá)到預(yù)設(shè)時(shí)間，基于所有鏡頭移動后計(jì)算出的清晰度，確定出清晰度最高的鏡頭位置，以校準(zhǔn)所述鏡頭。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述測試卡的尺寸與spad陣列的尺寸成比例。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述測試卡包括白底背景和多個(gè)黑色的矩形塊，所述多個(gè)黑色矩形塊位于測試卡的兩條對角線上。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述測試卡的形狀為矩形，所述黑色矩形塊的邊框與測試卡的邊框不平行。
10.一種spad?dtof模組，其特征在于，包括：spad陣列、接收端鏡頭，控制器；