飞行时间传感器及其测距方法技术

本发明专利技术涉及一种飞行时间测距传感器及其测距方法，测距方法包括：发射脉冲检测光照射飞行时间传感器的检测视场；接收经被测物体反射后的反射光，并产生与反射光能量对应的感应电荷，反射光包括被测物体对脉冲检测光反射后的脉冲反射光以及环境光；依次在连续的第一电荷累积窗口、第二电荷累积窗口内对感应电荷进行累积；在第三电荷累积窗口内累积由环境光产生的感应电荷，第三电荷累积窗口在第一电荷累积窗口之前或者位于第二电荷累积窗口之后，并且具有一定时间间隔；根据第一电荷累积窗口、第二电荷累积窗口以及第三电荷累积窗口分别获得的电荷量进行计算，获得被测物体的距离信息。上述飞行时间测距传感器的检测准确性提高。

Time of flight sensor and its ranging method

【技术实现步骤摘要】
飞行时间传感器及其测距方法
本专利技术涉及传感器
，尤其涉及一种飞行时间传感器及其测距方法。
技术介绍
飞行时间法(TimeOfFlight，TOF)通过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(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脉冲检测光，所述检测光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距离信息。在检测过程中,感光模块接收到的光包括检测光的反射光以及环境光,因此,需要对环境光进行单独检测，以消除环境光的影响。但是，现有技术在实际检测过程中，通常会受到检测光的干扰，无法准确检测到环境光能量，导致获得的测量距离准确性较差。因此，如何进一步提高测量距离的准确性，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，提供一种飞行时间传感器及其测距方法，提高测量距离的准确性。为了解决上述问题，本专利技术提供了一种飞行时间传感器的测距方法，包括：发射脉冲检测光照射所述飞行时间传感器的检测视场；接收经被测物体反射后的反射光，并产生与所述反射光能量对应的感应电荷，所述反射光包括被测物体对所述脉冲检测光反射后的脉冲反射光以及环境光；依次在连续的第一电荷累积窗口、第二电荷累积窗口内对所述感应电荷进行累积；在第三电荷累积窗口内累积由环境光产生的感应电荷，所述第三电荷累积窗口在所述第一电荷累积窗口之前或者位于所述第二电荷累积窗口之后，并且所述第三电荷累积窗口与相邻的第一电荷累积窗口或第二电荷累积窗口之间具有一定时间间隔；根据所述第一电荷累积窗口、第二电荷累积窗口以及第三电荷累积窗口分别获得的电荷量进行计算，从而获得被测物体的距离信息。可选的，在一个检测帧内，所述检测光的脉冲产生时刻与所述第一个电荷累积窗口的开启时刻同步。可选的，还包括：在所述时间间隔及不积累电荷的时间内，将产生的感应电荷均泄放掉。可选的，所述第一电荷累积窗口、第二电荷累积窗口以及第三电荷累积窗口的窗口持续时间相同。可选的，所述时间间隔的长度长度大于等于所述脉冲检测光的脉冲宽度。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传感器，包括：光源模块，用于按照检测帧的顺序，逐帧发射脉冲检测光照射所述飞行时间传感器的检测视场，所述反射光包括被测物体对所述脉冲检测光反射后的脉冲反射光以及环境光；感应模块，用于接收经被测物体反射后的反射光，并产生与所述反射光能量对应的感应电荷；电荷累积模块，用于依次在第一电荷累积窗口、第二电荷累积窗口内对所述感应电荷进行累积，还用于在第三电荷累积窗口内累积由环境光产生的感应电荷，所述第三电荷累积窗口在所述第一电荷累积窗口之前或者位于所述第二电荷累积窗口之后，并且所述第三电荷累积窗口与相邻的第一电荷累积窗口或第二电荷累积窗口之间具有一定的时间间隔；处理模块，与所述电荷累积模块连接，用于根据所述第一电荷累积窗口、第二电荷累积窗口、第三电荷累积窗口分别获得的电荷量进行计算，从而获得被测物体的距离信息。可选的，还包括控制模块，与所述光源模块和所述电荷累积模块连接，用于控制所述光源模块发出的脉冲检测光的脉宽，以及控制所述第一电荷累积窗口、第二电荷累积窗口、第三电荷累积窗口的开启时刻和窗口持续时间。可选的，在一个检测帧内，所述控制模块用于控制所述检测光的脉冲产生时刻与所述第一个电荷累积窗口的开启时刻同步。可选的，所述控制模块用于控制所述第一电荷累积窗口、第二电荷累积窗口以及第三电荷累积窗口的窗口持续时间相同。可选的，还包括：泄放模块，与所述感应模块连接，用于在所述时间间隔及不积累电荷的时间内，将所述感应模块产生的感应电荷均泄放掉。可选的，所述时间间隔的长度长度大于等于所述脉冲检测光的脉冲宽度。本专利技术的飞行时间传感器及其测距方法能够在对环境光检测的过程中，避免脉冲检测光及脉冲反射光的干扰，提高对环境光的检测准确性，从而提高距离检测的准确性。附图说明图1为本专利技术一具体实施方式的飞行时间传感器的测距方法的流程示意图；图2为本专利技术一具体实施方式的一个检测帧内光脉冲与各电荷累积窗口的时序示意图。图3为本专利技术另一具体方式的一个检测帧内光脉冲与各电荷累积窗口的时序示意图；图4为本专利技术一具体实施方式的飞行时间传感器的结构示意图；图5为本专利技术一具体实施方式的电荷累积模块的结构示意图；图6为本专利技术另一具体实施方式的飞行时间传感器的结构示意图。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传感器及其测距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传感器的测距方法的流程示意图。本专利技术的具体实施方式的飞行时间传感器的测距方法包括如下步骤：步骤S101：逐帧发射脉冲检测光，照射所述飞行时间传感器的检测视场。所述脉冲检测光为经过调制的脉冲光，所述脉冲光可以为LED光或激光等易于进行调制的光，通过所述检测光照射所述飞行时间传感器的视场范围内的所有物体。可以通过控制飞行时间传感器的光源按照一定的时序发出检测光，每一检测帧对应一个检测光的脉冲，所述检测光脉冲的脉宽决定了所述飞行时间传感器能够检测的距离范围。本专利技术的具体实施方式中，脉冲检测光的脉冲为矩形脉冲。步骤S102：接收经被测物体反射后的反射光，并产生与所述反射光能量对应的感应电荷。脉冲光到达被测物体表面，会在被测物体表面被反射形成脉冲反射光信号；同时被测物体所处环境中还存在环境光。在实际的使用场景下，所述飞行时间传感器通过光学传感像素阵列获取的光信号既包括脉冲反射光还包括环境光。后续具体实施的描述中，光学传感像素阵列所接收到的反射光均指包括脉冲反射光及环境光。所述飞行时间传感器包括传感阵列，所述传感阵列多个光学传感单元，能够将光信号转换为电信号，从而可以通过所述传感阵列将接受到的反射光转变为与反射光能量对应的感应电荷。所述光学传感单元可以为光电二极管。步骤S103：依次在连续的第一电荷累积窗口、第二电荷累积窗口内对所述感应电荷进行累积。可以分别通过不同的电荷累积单元，对由于反射光产生的感应电荷进行累积。通过电荷累积，在所述第一电荷累积窗口和所述第二电荷累积窗口内可以获得与相应时间内产生的光电荷数量(对应于该相应时间段内接收到的反射光能量)对应的电信号。在单位时间内光强相同的情况下，光能量大小与接收到光的时长成正比。在一个检测帧内，所述检测光的脉冲产生时刻与所述第一电荷累积窗口的开启时刻同步。通过控制所述第一电荷累积窗口、第二电荷累积的窗口持续时间，使得脉冲反射光所产生本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种飞行时间传感器的测距方法，其特征在于，包括：/n发射脉冲检测光照射所述飞行时间传感器的检测视场；/n接收经被测物体反射后的反射光，并产生与所述反射光能量对应的感应电荷，所述反射光包括被测物体对所述脉冲检测光反射后的脉冲反射光以及环境光；/n依次在连续的第一电荷累积窗口、第二电荷累积窗口内对所述感应电荷进行累积；/n在第三电荷累积窗口内累积由环境光产生的感应电荷，所述第三电荷累积窗口在所述第一电荷累积窗口之前或者位于所述第二电荷累积窗口之后，并且所述第三电荷累积窗口与相邻的第一电荷累积窗口或第二电荷累积窗口之间具有一定时间间隔；/n根据所述第一电荷累积窗口、第二电荷累积窗口以及第三电荷累积窗口分别获得的电荷量进行计算，从而获得被测物体的距离信息。/n

【技术特征摘要】
1.一种飞行时间传感器的测距方法，其特征在于，包括：
发射脉冲检测光照射所述飞行时间传感器的检测视场；
接收经被测物体反射后的反射光，并产生与所述反射光能量对应的感应电荷，所述反射光包括被测物体对所述脉冲检测光反射后的脉冲反射光以及环境光；
依次在连续的第一电荷累积窗口、第二电荷累积窗口内对所述感应电荷进行累积；
在第三电荷累积窗口内累积由环境光产生的感应电荷，所述第三电荷累积窗口在所述第一电荷累积窗口之前或者位于所述第二电荷累积窗口之后，并且所述第三电荷累积窗口与相邻的第一电荷累积窗口或第二电荷累积窗口之间具有一定时间间隔；
根据所述第一电荷累积窗口、第二电荷累积窗口以及第三电荷累积窗口分别获得的电荷量进行计算，从而获得被测物体的距离信息。


2.根据权利要求1所述的飞行时间传感器的测距方法，其特征在于，在一个检测帧内，所述检测光的脉冲产生时刻与所述第一个电荷累积窗口的开启时刻同步。


3.根据权利要求1所述的飞行时间传感器的测距方法，其特征在于，还包括：在所述时间间隔及不积累电荷的时间内，将产生的感应电荷均泄放掉。


4.根据权利要求1所述的飞行时间传感器的测距方法，其特征在于，所述第一电荷累积窗口、第二电荷累积窗口以及第三电荷累积窗口的窗口持续时间相同。


5.根据权利要求1所述的飞行时间传感器的测距方法，其特征在于，所述时间间隔的长度大于等于所述脉冲检测光的脉冲宽度。


6.一种飞行时间传感器，其特征在于，包括：
光源模块，用于按照检测帧的顺序，逐帧发射脉冲检测光照射所述飞行时间传感器的检测视场，所述反射光包括被测物体对所述脉冲检测光反射后的脉冲反射...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄勇亮，梅健，
申请(专利权)人：炬佑智能科技苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32