飞行时间传感器中的波形重构制造技术

提供了一种飞行时间传感器中的波形重构，该飞行时间传感器装置能够使用低采样率准确地恢复入射在传感器的光接收器阵列上的反射光脉冲的波形。通过以下步骤来获得入射在给定光接收器上的接收光脉冲的多个采样：对视场发射光脉冲，在积分时段上对光接收器生成的电输出进行积分，以及将对于各个积分周期的积分值求和以产生累积值。对于多个累积周期重复这个处理，然而，对于每个连续的累积周期，积分时段的开始相对于前一周期的积分时段的开始时间被延迟一个延迟时段。通过确定对于各个累积周期的连续累积值之间的差值来获得波形的采样值。

【技术实现步骤摘要】
相关申请的交叉引用本申请要求于2014年5月19日提交的标题为“飞行时间传感器中的波形重构”、序列号为62/000,486的美国临时申请的优先权，上述申请的全部内容通过引用合并到本文中。
技术介绍
本文中公开的主题总体上涉及飞行时间(TOF)传感器，更特别地涉及能够使用低采样率准确地重构反射光脉冲的波形的TOF传感器，以用于对象距离测量和另外的波形分析。
技术实现思路
为了提供对本文描述的一些方面的基本了解，以下内容给出了简化的概要。本概要并非广泛的概览，也并非意图标识关键/重要元素或描绘本文所描述的各方面的范围。其仅仅是为了以简化的形式给出一些概念作为稍后给出的更详细描述的前序。在一个或更多个实施方式中提供了一种飞行时间(TOF)传感器装置，包括照明部件，该照明部件被配置成朝向视场发射光脉冲；光接收器，该光接收器被配置成生成与入射到光接收器的表面上的光的强度成比例的电输出；像素阵列部件，该像素阵列部件被配置成聚集用于重构该视场(所照明的地点)的光接收器；波形重构部件，该波形重构部件被配置成生成与光接收器接收的反射光脉冲对应的波形的采样值，其中，波形重构部件基于在第一累积周期期间获得的第一累积值与在第二累积周期期间获得的第二累积值之间的差来生成所述采样值中的一个采样值，其中，第一累积值包括在第一累积周期期间的N个第一积分时段上分别积分的所述电输出的N个积分值的第一和，其中N是整数，第二累积值包括在第二累积周期期间的N个第二积分时段上分别积分的所述电输出的N个积分值的第二和，并且第二累积周期内的第二积分时段的开始时间相对于第一累积周期内的第一积分时段的开始时间被延迟一个延迟时段(采样率)。而且，一个或更多个实施方式提供了一种用于对TOF光脉冲的波形进行重构的方法，包括：分别对于第一累积周期中的N个第一积分周期：由包括至少一个处理器的TOF传感器启动第一积分周期的第一积分时段；由TOF传感器装置在第一积分周期期间发射第一光脉冲；在第一积分时段的持续时间上对由光接收器生成的瞬时电输出进行积分，以产生第一积分值；以及将第一积分值与对于所述N个第一积分周期中的其余(N-1)个第一积分周期获得的其他积分值相加，以产生第一累积值；以及分别对于第二累积周期中的N个第二积分周期：启动第二积分周期的第二积分时段，其中，所述启动包括将第二积分周期内的第二积分时段的开始时间相对于第一积分周期内的第一积分时段的开始时间延迟一个延迟时段(采样率)；由所述TOF传感器装置在第二积分周期期间发射光脉冲；在第二积分时段的持续时间上对由光接收器生成的瞬时电输出进行积分，以产生第二积分值；以及将第二积分值与对于所述N个第二积分周期中的其余(N-1)个第二积分周期获得的积分值相加，以产生第二累积值；以及确定第一累积值与第二累积值之间的差，以产生采样值来重构与在光接收器处接收的反射光脉冲对应的波形。而且，根据一个或更多个实施方式，提供了一种存储有指令的非暂态计算机可读介质，响应于执行，所述指令使TOF传感器装置进行操作，所述操作包括：发射周期性光脉冲；对于多个累积周期中的一个累积周期：启动所述累积周期的积分时段，其中所述累积周期内的所述积分时段的开始时间相对于所述多个累积周期中的先前累积周期的积分时段的开始时间被延迟一个延迟时段(采样率)；对于N个迭代，在所述积分时段上将由光接收器生成的瞬时电输出进行积分，以产生N个积分值；将所述N个积分值求和以产生累积值；对于多个累积周期重复所述启动、所述发射、所述积分以及所述求和，以分别产生多个累积值；以及确定所述累积值中的连续累积值之间的差值，以产生对于与从视场反射的光脉冲对应的波形的一组采样值。为了实现上述目的和相关目的，在本文中结合以下描述和附图描述一些示例性方面。这些方面表示可以实践的各种方式，所有这些方式都意图包含在本文中。当结合附图考虑时，其他优点和创新特征将根据以下的详细描述而变得明显。附图说明图1A和1B为示出飞行时间(TOF)相机的总体操作的示意图。图2为示例性TOF传感器装置的框图。图3为示出TOF传感器装置的部件的框图。图4为描绘了由TOF传感器发送的传输光脉冲和后续在TOF传感器的光接收器处接收的对应反射光脉冲的表示的图。图5为示出了以高采样率采样的反射光脉冲的表示的图。图6为描绘了反射脉冲的波形的图，其中在该波形的曲线以下的区域表示在积分时段内的累积值。图7为示出发射脉冲、反射脉冲和第一累积的积分时段的相对时序的时序图。图8为示出发射脉冲、反射脉冲和第二累积的积分时段的相对时序的时序图。图9为示出多个连续累积周期的积分时段相对于传输光脉冲和反射光脉冲的时序图。图10为示出得出反射光脉冲波形的采样点的图。图11A为用于重构与入射在TOF传感器装置的光接收器上的反射光脉冲相对应的波形的示例性方法的流程图的第一部分。图11B为用于重构与入射在TOF传感器装置的光接收器上的反射光脉冲相对应的波形的示例性方法的流程图的第二部分。图12为示例性计算环境。图13为示例性联网环境。具体实施方式现在参照附图来描述本公开内容，其中，贯穿本说明书，相似的附图标记用于指代相似元件。在以下描述中，出于说明的目的，阐述了大量具体细节以便于提供对本公开内容的透彻理解。然而，明显的是，可以不利用这些具体细节来实践本公开内容。在其他实例中，以框图形式示出公知的结构和设备以利于描述本公开内容。如在本申请中所使用的，术语“部件”“系统”“平台”“层”“控制器”“端子”“站”“节点”“接口”意在指代与计算机相关的实体或者与具有一个或更多个具体功能的操作装置相关或作为所述操作装置的一部分的实体，其中，这样的实体可以是硬件、硬件和软件的组合、软件或执行中的软件。例如，部件可以是但不限于是处理器上运行的处理、处理器、硬盘驱动器、包括固定的(例如，螺丝固定或螺栓固定的)或可移除地固定的固态存储驱动器的多个存储驱动器(光存储介质或磁存储介质的)；对象；可执行文件；执行线程；计算机可执行程序和/或计算机。作为示例，运行在服务器上的应用和服务器都可以是部件。一个或更多个部件可以驻留在处理和/或执行线程之内，并且部件可以局限在一个计算机上和/或分布在两个或更多个计算机之间。同样，在本文中所描述的部件可以根据具有存储于其上的各种数据结构的各种计算机可读存储介质来本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种飞行时间TOF传感器装置，包括：存储器，所述存储器存储计算机可执行部件；处理器，所述处理器操作上耦接至所述存储器，并且执行所述计算可执行部件，所述计算机可执行部件包括：照明部件，所述照明部件被配置成朝向视场发射光脉冲；光接收器，所述光接收器被配置成生成与入射在所述光接收器的表面上的光的强度成比例的电输出；像素阵列部件，所述像素阵列部件被配置成测量所述电输出；以及波形重构部件，所述波形重构部件被配置成生成与所述光接收器接收的反射光脉冲对应的波形的采样值，其中，所述波形重构部件基于在第一累积周期期间获得的第一累积值与在第二累积周期期间获得的第二累积值之间的差来生成所述采样值中的一个采样值，其中所述第一累积值包括在所述第一累积周期期间的N个第一积分时段上分别积分的所述电输出的N个积分值的第一和，其中N是整数，所述第二累积值包括在所述第二累积周期期间的N个第二积分时段上分别积分的所述电输出的N个积分值的第二和，以及所述第二累积周期内的所述第二积分时段的开始时间相对于所述第一累积周期内的所述第一积分时段的开始时间被延迟一个延迟时段。

【技术特征摘要】
2014.05.19 US 62/000,486;2015.01.29 US 14/609,3401.一种飞行时间TOF传感器装置，包括：
存储器，所述存储器存储计算机可执行部件；
处理器，所述处理器操作上耦接至所述存储器，并且执行所述计算可
执行部件，所述计算机可执行部件包括：
照明部件，所述照明部件被配置成朝向视场发射光脉冲；
光接收器，所述光接收器被配置成生成与入射在所述光接收器的
表面上的光的强度成比例的电输出；
像素阵列部件，所述像素阵列部件被配置成测量所述电输出；以
及
波形重构部件，所述波形重构部件被配置成生成与所述光接收器
接收的反射光脉冲对应的波形的采样值，其中，所述波形重构部件基于在
第一累积周期期间获得的第一累积值与在第二累积周期期间获得的第二
累积值之间的差来生成所述采样值中的一个采样值，其中
所述第一累积值包括在所述第一累积周期期间的N个第一积分
时段上分别积分的所述电输出的N个积分值的第一和，其中N是整数，
所述第二累积值包括在所述第二累积周期期间的N个第二积分
时段上分别积分的所述电输出的N个积分值的第二和，以及
所述第二累积周期内的所述第二积分时段的开始时间相对于所
述第一累积周期内的所述第一积分时段的开始时间被延迟一个延迟时段。
2.根据权利要求1所述的TOF传感器装置，其中，所述延迟时段等
于1/k秒，其中k是对于所述波形要生成的每秒的指定采样数目。
3.根据权利要求1所述的TOF传感器装置，其中，所述波形重构部
件被配置成：对于所述第一累积周期和所述第二累积周期中的各个累积周
期，
确定在一个积分时段的开始时间与所述积分时段的结束时间之间的
所述光接收器的瞬时电输出的第一积分，
对于N个积分周期确定所述第一积分，以产生N个第一积分；以及
对所述N个第一积分求和，以产生累积值。
4.根据权利要求1所述的TOF传感器装置，其中，所述波形重构部
件还被配置成基于所述采样值生成与所述反射光脉冲对应的波形。
5.根据权利要求4所述的TOF传感器装置，其中，所述波形重构部
件被配置成基于所述采样值之间的插值来生成所述波形。
6.根据权利要求4所述的TOF传感器装置，还包括距离确定部件，
所述距离确定部件被配置成确定对应于所述波形的上升边缘的第一时间
与发射所述光脉冲的第二时间之间的持续时间，并且基于所述持续时间生
成与所述光接收器对应的像素的距离信息。
7.根据权利要求4所述的TOF传感器装置，还包括波形分析部件，
所述波形分析部件被配置成对所述波形进行模式识别分析，以产生模式识
别结果，并且响应于确定所述模式识别结果满足准则而过滤所述反射光脉
冲。
8.根据权利要求1所述的TOF传感器装置，其中，所述波形重构部
件还被配置成：对于给定波形的各个累积周期生成包括所述第一累积值和
所述第二累积值的多个累积值，其中所述累积值的数目基于对于所述波形
要生成的采样值的指定数目。
9.根据权利要求1所述的TOF传感器装置，其中，所述波形重构部
件还被配置成测量所述N个第一积分时段中的一个第一积分时段的开始
时间与所述照明部件发射所述光脉冲的时间之间的所述电输出的部分，以
作为背景光指示，并且基于所述电输出的所述部分来修改所述第一累积值
或所述第二累积值中的至少之一。
10.根据权利要求6所述的TOF传感器装置，其中，所述波形重构
部件还被配置成基于所述距离信息或测量的信噪比中的至少之一来设置
所述延迟时段。
11.一种用于对飞行时间TOF光脉冲的波形进行重构的方法，包括：
分别对于第一累积周期中的N个第一积分周期：

【专利技术属性】
技术研发人员：理查德·加莱拉，安妮·博尔比，德里克·W·琼斯，尼莱什·普拉丹，弗朗西斯·L·利尔德，拉斐尔·多米格斯·卡斯特罗，塞尔希奥·莫里利亚斯·卡斯蒂略，拉斐尔·罗迈·华雷斯，
申请(专利权)人：洛克威尔自动控制技术股份有限公司，创新微电子公司，
类型：发明
国别省市：美国;US