飞行时间测距传感器及其光源调制方法技术

一种飞行时间测距传感器及其光源调制方法，所述飞行时间测距传感器包括光源模块和传感芯片，所述传感芯片包括：传感模块，用于获取被测物体的反射光信号；处理模块，与所述传感模块连接，用于根据所述反射光信号获取环境光信息，并根据所述环境光信息生成对光源的控制指令；光源控制模块，与所述处理模块连接，用于根据所述控制指令调整所述光源模块的发光参数。所述飞行时间测距传感器及其光源调制方法能够根据环境光变化对光源进行动态调制。

Time of Flight Ranging Sensor and Its Light Source Modulation Method

A time-of-flight ranging sensor and its light source modulation method comprise a light source module and a sensing chip. The sensing chip comprises a sensing module for acquiring the reflected light signal of the object under test, a processing module connected with the sensing module for acquiring environmental light information from the reflected light signal and according to the environmental light information. The light source control module is connected with the processing module to adjust the light emitting parameters of the light source module according to the control instruction. The time-of-flight ranging sensor and its light source modulation method can dynamically modulate the light source according to the change of ambient light.

【技术实现步骤摘要】
飞行时间测距传感器及其光源调制方法
本专利技术涉及传感
，尤其涉及一种飞行时间测距传感器及其光源调制方法。
技术介绍
飞行时间法(TimeOfFlight，TOF)通过测量测量仪器发出的脉冲信号从发射到接收的时间间隔或激光往返被测物体一次所产生的相位来实现对被测物体的三维结构或三维轮廓的测量。TOF测量仪器可同时获得灰度图像和距离图像，广泛应用在体感控制、行为分析、监控、自动驾驶、人工智能、机器视觉和自动3D建模等诸多领域。飞行时间测距(TOF)传感器一般包括：光源模块和感光模块；所述光源模块用于发射特定波段和频率的光波，所述光波在被测物体的表面发生反射，反射光被所述感光模块所接收；所述感光模块根据发射光波和接收光波之间的时间差或者相位差计算出被测物体的深度信息。由于被测物体所处的环境光也会受到待测物体的反射，环境光的反射光也会被感光模块获取，从而作为环境噪声信号。现有技术中，不管环境光的强弱状态，TOF传感器的光源模块通常发出的光为一稳定的脉冲光源、发光强度、周期等均固定，功耗较大；且环境光发生变化时，光源发出的光也不会发生变化，导致信噪比降低。如何降低TOF传感器功耗以及提高信噪比是目前亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种飞行时间测距传感器及其光源调制方法。为了解决上述问题，本专利技术提供了一种飞行时间测距传感器，包括：一种飞行时间测距传感器，包括光源模块和传感芯片，所述传感芯片包括：传感模块，用于获取被测物体的反射光信号；处理模块，与所述传感模块连接，用于根据所述反射光信号获取环境光信息，并根据所述环境光信息生成对光源的控制指令；光源控制模块，与所述处理模块连接，用于根据所述控制指令调整所述光源模块的发光参数。可选的，所述处理模块包括：传感数据处理单元和环境光分析单元；所述传感数据处理单元用于获取反射光信号中的有效测量信号和环境反射光信号，并根据所述有效测量信号与所述光源模块的发光参数获取被测物体的深度信息；所述环境光分析单元，与所述传感数据处理单元连接，用于根据所述环境反射光信号分析环境光信息，并根据所述环境光信息生成对光源的控制指令并发送至所述光源控制模块。可选的，所述环境光信息包括环境光的光强、波长以及环境光随时间或距离的动态变化特征。可选的，所述环境光分析单元还用于将环境光信息与对应的阈值进行比较，根据比较结果生成对光源的控制指令。可选的，所述控制指令用于对光源模块所发出的光的脉冲宽度、强度、发光时间以及光源的编码调制中的至少一个参数进行控制。为解决上述问题，本专利技术的技术方案还提供一种飞行时间测距传感器的光源调制方法，所述飞行时间测距传感器包括一光源模块，包括：获取被测物体的反射光信号；根据所述反射光信号获取环境光信息，并根据所述环境光信息生成对光源模块的控制指令；根据所述控制指令调整所述光源模块的发光参数。可选的，根据所述反射光信号获取环境反射光信息，并根据所述环境反射光信息生成对光源的控制指令的步骤进一步包括：获取反射光信号中的有效测量信号和环境反射光信号，并根据所述有效测量信号与所述光源模块的发光参数获取被测物体的深度信息；根据所述环境反射光信号分析环境光信息，并根据所述环境光信息生成对光源的控制指令。可选的，所述环境光信息包括环境光的光强、波长以及环境光随时间或距离的动态变化特征。可选的，还包括设置阈值；根据所述环境光信息生成对光源的控制指令的步骤进一步包括：将环境光信息与对应的阈值进行比较，根据比较结果生成对光源的控制指令。可选的，所述控制指令用于对光源模块所发出的光的脉冲宽度、强度、发光时间以及光源的编码调制中的至少一个参数进行控制。本专利技术的飞行时间测距传感器及其光源调制方法能够在飞行时间测距传感器能够对待测物体进行测量的过程中，对环境光信息进行分析，并根据环境光的变化，实时调整光源模块发出的脉冲光参数，从而实现对脉冲光的动态调整，以在获取较高的信噪比的前提下，降低能耗。附图说明图1为本专利技术一具体实施方式的飞行时间测距传感器的结构示意图；图2为本专利技术一具体实施方式的飞行时间测距传感器的结构示意图；图3为本专利技术一具体实施方式的飞行时间测距传感器的光源调制方法的流程示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术提供的飞行时间测距传感器及其光源调制方法的具体实施方式做详细说明。请参考图1，为本专利技术一具体实施方式的飞行时间测距传感器的结构示意图。所述飞行时间测距传感器包括：光源模块110和传感芯片120，所述光源模块110包括发光元件，可以为LED二极管，激光二极管或VCSEL激光器等，用于向被测物体发送经调制的脉冲光。所述传感芯片120用于获取传感数据以及控制所述光源模块110发出脉冲光。该具体实施方式中，所述传感芯片120包括传感模块121、处理模块122以及光源控制模块123。所述传感模块121包括光学传感像素阵列，用于接收被测物体的反射光信号。所述反射光信号包括被测物体对光源模块110发出的脉冲光进行反射形成的脉冲反射光信号以及被测物体对环境光进行反射形成的环境反射光信号。所述传感模块121将获得的反射光信号转换为数字信号发送至所述处理模块122。在其他具体实施方式中，所述传感模块121还可以将所述反射光信号以模拟信号的方式发送至处理模块122，由所述处理模块122进行模数转换。所述处理模块122，与所述传感模块121连接，用于根据所述反射光信号获取环境光信息，并根据所述环境光信息生成控制指令。由于所述反射光信号包括脉冲反射光信号以及环境反射光信号，而脉冲反射光信号也是具有一定脉宽的脉冲信号，与环境光反射光信号不同，因此所述处理模块122可以通过运算将环境反射光信号从传感模块121获取的反射光信号中提取出来，并结合被测物体表面的反射系数、被测物体运动状态等参数，获得环境光信息。所述环境光信息包括环境光的光强、波长等光学参数，以及环境光随时间或距离的动态变化特征等。环境光会对飞行时间测距传感器的信噪比造成影响，通常光源模块110发出的脉冲光与环境光之间的差异越大，信噪比越高。如果能够跟随环境光的变化，实时调整所述光源模块110发出的脉冲光参数，能够使得所述飞行时间测距传感器始终保持较高的信噪比，提高飞行时间测距传感器的传感结果的稳定性和可靠性。例如，在环境光光强较低的情况下，在不影响信噪比的前提下，可以适当降低光源模块110发出的脉冲光的光强、发光时间等参数，以降低光源模块110的功耗；在环境光光强较高的情况下，为了提高信噪比，需要提高光源模块110发出的脉冲光的光强、脉宽等参数。所述处理模块122根据当前的环境光信息，形成控制指令，以对光源模块发出的脉冲光的脉冲宽度、强度、发光时间以及光源编码调制中的至少一个参数进行控制，以获得较高的信噪比和较低的功耗。所述处理模块122在所述飞行时间测距传感器对被测物体的不断传感的过程中，实时分析被测物体所处环境的环境光信息，及时形成对检测光源的控制指令。所述光源控制模块123，与所述处理模块122连接，用于根据所述控制指令调整所述光源模块110的发光参数，包括发光强度、脉宽、周期、发光时间等。所述飞行时间测距传感器在工作过程中，通过光源模块110发出用于检测的经过调制的脉冲光；传感模块121获取经过被测物本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种飞行时间测距传感器，包括光源模块和传感芯片，其特征在于，所述传感芯片包括：传感模块，用于获取被测物体的反射光信号；处理模块，与所述传感模块连接，用于根据所述反射光信号获取环境光信息，并根据所述环境光信息生成对光源的控制指令；光源控制模块，与所述处理模块连接，用于根据所述控制指令调整所述光源模块的发光参数。

【技术特征摘要】
1.一种飞行时间测距传感器，包括光源模块和传感芯片，其特征在于，所述传感芯片包括：传感模块，用于获取被测物体的反射光信号；处理模块，与所述传感模块连接，用于根据所述反射光信号获取环境光信息，并根据所述环境光信息生成对光源的控制指令；光源控制模块，与所述处理模块连接，用于根据所述控制指令调整所述光源模块的发光参数。2.根据权利要求1所述的飞行时间测距传感器，其特征在于，所述处理模块包括：传感数据处理单元和环境光分析单元；所述传感数据处理单元用于获取反射光信号中的有效测量信号和环境反射光信号，并根据所述有效测量信号与所述光源模块的发光参数获取被测物体的深度信息；所述环境光分析单元，与所述传感数据处理单元连接，用于根据所述环境反射光信号分析环境光信息，并根据所述环境光信息生成对光源的控制指令并发送至所述光源控制模块。3.根据权利要求1所述的飞行时间测距传感器，其特征在于，所述环境光信息包括环境光的光强、波长以及环境光随时间或距离的动态变化特征。4.根据权利要求2所述的飞行时间测距传感器，其特征在于，所述环境光分析单元还用于将环境光信息与对应的阈值进行比较，根据比较结果生成对光源的控制指令。5.根据权利要求1所述的飞行时间测距传感器，其特征在于，所述控制指令用于对光源模块所发出的光的脉冲宽度、强度、发光时间以及光源的编码调制中的至少一个参数进行...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘洋，
申请(专利权)人：上海炬佑智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31