飞行时间距离测量装置及用于检测多路径误差的方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种飞行时间距离测量装置。光源(24)包括多个发射部分(70，72)，每个发射部分照亮子区域(R1，R2)中相应的一个。光接收器(26)包括与发射部分(70、72)中的相应的一个对应的多个接收部分(74、76)。第一控制器(28)控制(i)第一发射部分(70)发射包括基频的N阶谐波分量的发射光，(ii)第二发射部分(72)发射包括M阶谐波分量的发射光。第二控制器(30)控制与第一发射部分(70)相对应的特定接收部分(74)感测N阶谐波分量和M阶谐波分量，和当特定接收部分(74)同时感测N阶分量和所述M阶分量时，多路径检测器(82)检测多路径误差的发生。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】飞行时间距离测量装置及用于检测多路径误差的方法
本专利技术涉及一种飞行时间距离测量装置和用于检测多路径误差的方法。
技术介绍
作为一种在场景中测量与物体相距的距离的方法，飞行时间(TOF)技术被开发出来。这种TOF技术可以应用于各种领域，如汽车工业、人机界面和游戏、机器人等。一般来说，TOF技术的工作原理是用光源发出的已调制光照射场景，并观察场景中物体反射的反射光。通过测量发射光和反射光之间的相位差，计算出与物体相距的距离(参见，举例说明的专利文献1到4)。在使用这种传统的TOF技术的距离测量装置中，多路径干扰可能影响所测距离的精度。当发射光沿着具有不同路径长度的多条路径传播时，多路径干扰就会产生，然后作为集成光被单个光接收器所感测。虽然沿不同路径长度的光的相位是互不相同的，但传统的距离测量装置是根据集成光的混合相位来计算距离的。因此，计算的距离可以包括由多路径干扰引起的误差值。专利文献5提出了一种基于光接收器的曝光量检测多路径误差的技术。在专利文献5中，光发射器发射照亮给定区域的光。该区域被划分为多个子区域，并且控制器被配置为控制光发射器以改变每个子区域的发射光量，从而在不同的时间发射不同的光发射模式。控制器计算每个子区域的光接收器处接收的曝光量，并根据所计算的曝光量检测多路径误差。具体地，控制器在第一时序计算在第一发射模式下光接收器处的曝光量，然后控制器在第二时序计算在第二发射模式下光接收器处的曝光量。基于在第一时序计算的曝光量与在第二时序计算的曝光量之间的差异，控制器确定是否发生多路径误差。然而，根据专利文献5的技术为了检测多路径误差，必须在两种不同的光发射模式(即在第一时序和第二时序)计算曝光量。因此，根据专利文献5的方法，由于曝光量的按顺序计算而不可避免地产生时间延迟。由于时间延迟，多路径误差的检测精度可能会下降。例如，在第一时序期间发生多路径干扰但在第二时序之前该多路径干扰已被解决的情况下，控制器可能无法正确地检测多路径误差，这可能会影响到所计算到的与物体相距的距离的精度。引用列表专利文献PTL1:JP5579893BPTL2:JP2010-96730APTL3:JP5585903BPTL4:JP2010-025906APTL5:WO2014/097539A1
技术实现思路
本节提供了本专利技术的简要概述，并不是对其全部范围或所有特征的全面公开。本专利技术的目的是提供一种飞行时间距离测量装置和一种用于检测多路径误差的方法，所述多路径误差可以在不存在时间延迟(lag)情况下检测多路径误差。在本公开的第一个方面中，飞行时间距离测量装置包括发射光的光源，作为发射光用于照亮指定区域；光接收器，用于检测由指定区域内的物体反射的发射光，由指定区域内的物体反射的发射光作为反射光；第一控制器，用于控制光源；第二控制器，控制光接收器；计算器，基于光接收器检测到的反射光计算与物体相距的距离；多路径检测器，用于检测多路径误差的发生的。指定区域被划分为多个子区域。光源包括多个发射部分，多个发射部分中的每一个分别照亮多个子区域中的相应一个。光接收器包括与多个发射部分中的各个部分相对应的多个接收部分，多个接收部分中的每一个彼此分开以感测由子区域反射的反射光，子区域被相应发射部分照亮。第一控制器控制(i)多个发射部分中的第一发射部分发射作为包括基频的N阶(Nth-order)谐波分量的调幅波形的发射光；(ii)多个发射部分的第二发射部分发射作为包括基频的M阶(Mth-order)谐波分量的调幅波形的发射光，其中N和M是不同的正整数。第二控制器控制多个接收部分中的特定接收部分对N阶谐波分量和M阶谐波分量敏感(sensible)，多个接收部分中的特定接收部分对应于多个发射部分的第一发射部分。当特定接收部分同时感测N阶分量和M阶分量时，多路径检测器检测多路径误差的发生。根据本专利技术的第一方面，第一控制器控制第二发射部分发射包括M阶谐波分量的发射光，第二控制器控制特定接收部分对N阶谐波分量和M阶谐波分量敏感。当特定接收部分同时感测N阶谐波分量和M阶谐波分量时，多路径检测器检测多路径误差的发生。因此，可以检测多路径误差的发生而不产生时间延迟。在本公开的第二方面中，飞行时间距离测量装置包括发射光的光源，作为发射光用于照亮指定区域；光接收器，用于检测由指定区域内的物体反射的发射光，由指定区域内的物体反射的发射光作为反射光；第一控制器，用于控制光源；第二控制器，控制光接收器；计算器，基于光接收器检测到的反射光计算与物体相距的距离；多路径检测器，用于检测多路径误差的发生。指定区域被划分为多个子区域。光源包括多个发射部分，多个发射部分中的每一个分别照亮多个子区域中的相应一个。光接收器包括与多个发射部分中的各个部分相对应的多个接收部分，多个接收部分中的每一个彼此间隔开以感测由子区域反射的反射光，子区域被相应发射部分照亮。第一控制器在第一时序(timing)控制(i)多个发射部分的第一发射部分发射作为包括基频的N阶谐波分量的调幅波形的发射光＝和(ii)多个发射部分的第二发射部分发射作为包括基频的M阶谐波分量的调幅波形的发射光，其中N和M是不同的正整数；在第二时序控制(i)第二发射部分发射作为包括基频的N阶谐波分量的调幅波形的发射光(ii)第一发射部分发射作为包括基频的M阶谐波分量的调幅波形的发射光。在第一时序，第二控制器控制多个接收部分中的第一接收部分对N阶谐波分量和M阶谐波分量敏感，第一接收部分对应于多个发射部分的第一发射部分；在第二时序，第二控制器控制多个接收部分中的第二接收部分对N阶谐波分量和M阶谐波分量敏感，第二接收部分对应于多个发射部分的第二发射部分。当(i)在第一时序第一接收部分同时感测N阶分量和M阶分量或(ii)在第二时序第二接收部分同时感测N阶分量和M阶分量时，多路径检测器检测多路径误差的发生。根据本专利技术的第二方面，在第一时序第二控制器控制第一接收部分对N阶谐波分量和M阶谐波分量敏感。当第一接收部分在第一时序同时感测N阶谐波分量和M阶谐波分量时，多路径检测器检测多路径误差的发生。因此，可以在第一时序检测多路径误差的发生而不产生时间延迟。类似地，在第二时序，所述第二控制器控制第二接收部分感测N阶谐波分量和M阶谐波分量。当第二接收部分在第二时序同时感测N阶谐波分量和M阶谐波分量时，多路径检测器检测多路径误差的发生。因此，可以在第二时序检测多路径误差的发生而不产生时间延迟。从本文提供的说明书中可以看出更广的应用领域。本
技术实现思路
中的描述和具体示例仅用于说明目的，并不是为了限制本专利技术的范围。附图说明本专利技术的内容及本专利技术的其他目标、特点和优点将从下列说明书、所附权利要求和附图中得到最好的理解，其中：[图1]图1是根据第一实施例的飞行时间距离测量装置的示意图。[图2]图2是根据第一实施例的飞行时间距离测量装置的框图。[图3]图3是根据第一实施例的第一接收部分和第二接收部分的俯视图。[图4]图4是根据第一实施例的像素传感器的俯视图。[图5]图5是根据第一实施例的像素传感器的示意图。[图6]图6是控制信号序列的一个示例。[图7]图7是差分信号序列的一个示例。[图8]图8是根据第一实施例，占空比为在25％的发射光。[图9]图9示出了基波分量、二阶谐波本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种飞行时间距离测量装置，包括：光源(24)，所述光源(24)用于发射照亮指定区域的光，作为发射光；光接收器(26)，所述光接收器(26)用于检测被指定区域内的物体(78、80、80a、80b)反射的发射光，作为反射光；第一控制器(28)，所述第一控制器(28)用于控制所述光源(24)；第二控制器(30)，所述第二控制器(30)用于控制所述光接收器(26)；计算器(66)，所述计算器(66)用于根据光接收器(26)检测到的反射光计算与物体相距的距离；以及多路径检测器(82)，所述多路径检测器(82)用于检测多路径误差的发生，其中所述指定区域被划分为多个子区域(R1、R2)，所述光源(24)包括多个发射部分，所述多个发射部分中的每一个分别照亮所述多个子区域中的一个，所述光接收器包括与所述多个发射部分中的各个部分相对应的多个接收部分(74、76)，所述多个接收部分中的每一个彼此间隔开以感测从所述子区域反射的反射光，所述子区域被相应发射部分照亮，第一控制器控制(i)多个发射部分中的第一发射部分(70)发射作为调幅波形的发射光，所述发射光包括基频的N阶谐波分量以及(ii)多个发射部分的第二发射部分(72)发射作为调幅波形的发射光，所述发射光包括基频的M阶谐波分量，其中N和M是不同的正整数，所述第二控制器控制所述多个接收部分中的特定接收部分(74)对所述N阶谐波分量和所述M阶谐波分量敏感，所述特定接收部分对应于所述多个发射部分的第一发射部分，和当所述特定接收部分同时感测所述N阶分量和所述M阶分量时，所述多路径检测器检测多路径误差的发生。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种飞行时间距离测量装置，包括：光源(24)，所述光源(24)用于发射照亮指定区域的光，作为发射光；光接收器(26)，所述光接收器(26)用于检测被指定区域内的物体(78、80、80a、80b)反射的发射光，作为反射光；第一控制器(28)，所述第一控制器(28)用于控制所述光源(24)；第二控制器(30)，所述第二控制器(30)用于控制所述光接收器(26)；计算器(66)，所述计算器(66)用于根据光接收器(26)检测到的反射光计算与物体相距的距离；以及多路径检测器(82)，所述多路径检测器(82)用于检测多路径误差的发生，其中所述指定区域被划分为多个子区域(R1、R2)，所述光源(24)包括多个发射部分，所述多个发射部分中的每一个分别照亮所述多个子区域中的一个，所述光接收器包括与所述多个发射部分中的各个部分相对应的多个接收部分(74、76)，所述多个接收部分中的每一个彼此间隔开以感测从所述子区域反射的反射光，所述子区域被相应发射部分照亮，第一控制器控制(i)多个发射部分中的第一发射部分(70)发射作为调幅波形的发射光，所述发射光包括基频的N阶谐波分量以及(ii)多个发射部分的第二发射部分(72)发射作为调幅波形的发射光，所述发射光包括基频的M阶谐波分量，其中N和M是不同的正整数，所述第二控制器控制所述多个接收部分中的特定接收部分(74)对所述N阶谐波分量和所述M阶谐波分量敏感，所述特定接收部分对应于所述多个发射部分的第一发射部分，和当所述特定接收部分同时感测所述N阶分量和所述M阶分量时，所述多路径检测器检测多路径误差的发生。2.根据权利要求1所述的飞行时间距离测量装置，其中M是偶数，并且所述第一控制器控制第二发射部分72以占空比小于50％发射所述发射光。3.根据权利要求2所述的飞行时间距离测量装置，其中M是2，并且所述第一控制器控制所述第二发射部分以占空比25％发射所述发射光。4.根据权利要求1所述的飞行时间距离测量装置，其中N和M中的至少一个是偶数，所述多个接收部分中的每一个包括多个光检测器(80)，第二控制器生成多个控制信号(DN)，并将所述多个控制信号中的每一个输出到所述多个光检测器中相应的一个，特定接收部分的多个特定光检测器(A1到F1)中的每一个包括光电管(42)、第一电容器(44)、第二电容器(46)、连接到第一电容器的第一开关(48)和连接到第二电容器的第二开关(50)，所述多个特定光检测器的多个控制信号(D11到D16)中的每一个对第一开关和第二开关的接通/断开状态进行切换，当所述光电管暴露于所述反射光时，所述光电管输出电，当第一开关接通时，第一电容器存储由光电管输出的电荷；当第二开关接通时，第二电容器存储由光电管输出的电荷，所述多个特定控制信号中的每一个切换所述接通/断开状态，其中第一状态是第一开关接通和第二开关断开、第二状态是第一开关断开和第二开关接通和第三状态是第一开关和第二开关同时接通或同时断开，以及所述多个特定控制信号中的每一个切换所述接通/断开状态，使得第三状态发生在第一状态和第二状态之间。5.根据权利要求4所述的飞行时间距离测量装置，其中所述第三状态是所述第一开关和所述第二开关都接通的状态，并且在第三状态期间存储在第一电容器和第二电容器中的电荷被抵消。6.根据权利要求4所述的飞行时间距离测量装置，其中所述多个特定光检测器中的每一个还包括子开关(74)，所述第三状态是所述第一开关和所述第二开关都断开并且所述子开关是接通的状态，以及所述光电管在所述第三状态期间输出的电通过子开关放电。7.一种飞行时间距离测量装置，包括：光源(24)，所述光源(24)用于发射照亮指定区域的光，作为发射光；光接收器(26)，所述光接收器(26)用于检测被指定区域内的物体(78，80)反射的发射光，作为反射光；第一控制器(28)，所述第一控制器(28)用于所述控制光源(24)；第二控制器(30)，所述第二控制器(30)用于控制所述光接收器(26)；计算器(66)，所述计算器(66)用于根据光接收器(26)检测到的反射光计算与物体相距的距离；以及多路径检测器(82)，所述多路径检测器(82)用于检测多路径误差的发生，其中所述指定区域被划分为多个子区域(R1、R2)，所述光源包括多个发射部分，所述多个发射部分中的每一个分别照亮所述多个子区域中的一个，所述光接收器包括与所述多个发射部分中的各个部分相对应的多个接收部分，所述多个接收部分中的每一个彼此间隔开以感测由所述子区域反射的反射光，所述子区域被相应发射部分照亮，所述第一控制器，在第一时序，控制(i)多个发射部分中的第一发射部分(70)发射作为调幅波形的发射光，所述发射光包括基频的N阶...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·纳加伊，M·波普，C·T·库普久，
申请(专利权)人：埃斯普罗光电股份公司，
类型：发明
国别省市：瑞士,CH