一种信号提取电路、信号提取方法以及测距方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术的实施方式提供了一种信号提取电路、信号提取方法以及测距方法和装置。该用于信号提取方法以及测距方法包括：利用传感器内的电路进行多次信号提取得到多个提取结果；根据多个提取结果确定与待测物体之间的距离。通过发明专利技术一种新的信号提取电路，本发明专利技术的方法比现有技术中的像素电路减少了一半的电容，从而显著地增大了像素内的有效面积，减少了不同电容间电容差引起计算误差，并在信号提取的过程中完成了部分计算，减小了后级数据处理的压力，特别是在测距的过程中大大提高了测距精度和速度。

A signal extraction circuit, signal extraction method, ranging method and device

【技术实现步骤摘要】
一种信号提取电路、信号提取方法以及测距方法和装置
本专利技术涉及微电子
，尤其涉及一种信号提取电路、信号提取方法以及测距方法和装置。
技术介绍
本部分旨在为权利要求书中陈述的本专利技术的实施方式提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。在图像传感器成像过程中，图像传感器像素所接收到的信号不可避免地包含背景光信号，在实际成像过程中需要将有效信号和背景光进行分离，以获得所需的图像或探测信息。尤其是在TOF(TimeofFlight，飞行时间)测距领域，所谓TOF测距，是通过给目标连续发送光脉冲，然后用传感器接收经过物体反射后从物体返回的光，该返回的光中包括了所述光脉冲的回波信号以及其他环境光直接入射或经该物体反射后的背景光信号，通过探测光脉冲的回波信号的飞行(往返)时间来得到与待测物之间的距离，在TOF测距中，大背景光的工作条件更是给高精度测距需求带来挑战。为了消除背景光的干扰，需要通过多个电容分别接收包含回波信号和背景光的信号转化的相应电荷量，以及接收仅仅包括背景光的信号转化的相应电荷量，然后通过计算将对应回波信号提取出来，多个电容一方面导致了像素内面积的浪费，另一方面也会由于不同电容间电容差引起计算误差，进而导致测距误差。而且所需数据并不能直接测出，整个阵列中大量的、快速的数据处理的需求为后级处理单元带来很大压力。因此，亟待设计一种信号提取电路、信号提取方法以及测距方法和装置，可以节约像素面积、提升测距精度以及测距速度。
技术实现思路
出于各种原因，现有技术方案在信号提取以及测距过程中，接收信号的像素电路为了将信号提取会含有多个电容，来储存信号提取过程中的电荷，电容的容量是由本身属性决定的，储存能力越强的电容，体积越大。所以电容数量多会导致像素内面积的浪费，同时不同电容间电容差会引起计算误差。另外，现有技术需要将信号提取过程中获得的数据发送到后级处理单元处理，增加了数据处理的压力，且浪费时间。因此在现有技术中，如何最有效的利用像素内面积以及减少后级处理的压力，这是亟待解决的问题。为此，非常需要一种改进的信号提取以及测距的方案，来改进现有技术的缺点。在本上下文中，本专利技术的实施方式期望提供一种信号提取电路、信号提取方法以及测距方法和装置。在本专利技术实施方式的第一方面中，提供一种信号提取电路，包括至少一个信号提取模块，所述信号提取模块包括：至少一个积分单元、至少两条充电支路和至少一个电源，其中：各所述积分单元连接至少两条充电支路，各所述充电支路包括：第一充电支路，将信号生成单元与所述积分单元的第一端相连，且将所述积分单元的第二端与电源相连，所述信号生成单元用于基于所接收的外部信号转化为电信号；第二充电支路，将所述信号生成单元与所述积分单元的第二端相连，且将所述积分单元的第一端与所述电源相连。在本专利技术的一个实施例中，所述充电支路中包括多个开关单元，其中，所述第一充电支路中，所述信号生成单元通过第一开关单元(S1)与所述积分单元的第一端连接，所述积分单元第二端通过第二开关单元(S2)与所述电源连接；所述第二充电支路中，所述信号生成单元通过第三开关单元(S3)与所述积分单元第二端连接，所述积分单元的第一端通过第四开关单元(S4)与所述电源连接。在本专利技术的又一个实施例中，各所述开关单元分别与解调模块相连，所述解调模块用于产生多个解调信号分别控制相应的所述充电支路的通断状态。在本专利技术的再一个实施例中，各所述解调信号间具有预设相位关系。在本专利技术的再一个实施例中，包括两个信号提取模块，其中，所述解调模块产生四个解调信号：第一解调信号(D1)，用于同时控制第一信号提取模块的第一开关单元(S1)和第二开关单元(S2)的通断；第二解调信号(D2)，用于同时控制所述第一信号提取模块的第三开关单元(S3)和第四开关单元(S4)的通断；第三解调信号(D3)，用于同时控制第二信号提取模块的第一开关单元(S1)和第二开关单元(S2)的通断；第四解调信号(D4)，用于同时控制所述第二信号提取模块的第三开关单元(S3)和第四开关单元(S4)的通断。在本专利技术实施方式的第二方面中，所述的信号提取电路的信号提取方法，包括：导通所述第一充电支路，断开所述第二充电支路，将来自所述信号生成单元的信号从所述积分单元的第一端输入并储存；导通所述第二充电支路导通，断开所述第一充电支路断开时，将来自所述信号生成单元的信号从所述积分单元的第二端输入并储存；所述第一充电支路和所述第二充电支路分别导通一次为一个充电周期；获取在所述积分单元经过至少一个充电周期后的结果，为信号提取结果。在本专利技术的一个实施例中，所述导通所述第一充电支路，断开所述第二充电支路，将来自所述信号生成单元的信号从所述积分单元的第一端输入并储存，具体包括：同时导通所述第一开关单元(S1)与所述第二开关单元(S2)，并且断开所述第三开关单元(S3)和所述第四开关单元(S4)，将来自所述信号生成单元的信号在所述积分单元中进行正向积分，获得正向积分结果；所述导通所述第二充电支路导通，断开所述第一充电支路断开时，将来自所述信号生成单元的信号从所述积分单元的第二端输入并储存，具体包括：同时导通所述第三开关单元(S3)与所述第四开关单元(S4)，并且断开所述第一开关单元(S1)和所述第二开关单元(S2)，将来自所述信号生成单元的信号在所述积分单元中进行反向积分，获得所述正向积分与所述反向积分之差作为所述信号的提取结果。在本专利技术的再一个实施例中，所述解调模块分别与所述多个开关单元相连，用于产生多个解调信号分别控制相应的所述充电支路的通断状态。在本专利技术实施方式的第三方面中，所述的信号提取电路进行测距的测距方法，其中，由光源发射出的发射光信号，用于经过待测对象反射后获得回波信号，所述发射光信号具有一定的脉冲宽度(TC)；所述解调模块产生四个解调信号；所述测距方法包括：所述信号生成单元基于所接收的预设时长的背景光信号和部分回波信号产生电荷，所述第一解调信号(D1)控制所述第一信号提取模块的所述第一充电支路导通，所述信号生成单元中的当前电荷向所述第一信号提取模块中所述积分单元的第一端转移，转移结束时转移电荷的量为第一电荷量(Q1)；所述信号生成单元基于所接收的预设时长的背景光信号产生电荷，所述第二解调信号(D2)控制所述第一信号提取模块的所述第二充电支路导通，所述信号生成单元中的当前电荷向所述第一信号提取模块中所述积分单元的第二端转移，转移结束时转移电荷的量为第二电荷量(Q2)；所述第一信号提取模块中所述积分单元基于所述第一电荷量(Q1)和第二电荷量(Q2)获得第一信号提取结果(ΔQ1)；所述信号生成单元基于所接收的预设时长的背景光信号和另一部分回波信号产生电荷，所述第三解调信号(D3)控制所述第二信号提取模块的所述第一充电支路导通，所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种信号提取电路，/n包括至少一个信号提取模块，所述信号提取模块包括：至少一个积分单元、至少两条充电支路和至少一个电源，其中：/n各所述积分单元连接至少两条充电支路，各所述充电支路包括：/n第一充电支路，将信号生成单元与所述积分单元的第一端相连，且将所述积分单元的第二端与电源相连，所述信号生成单元用于基于所接收的外部信号转化为电信号；/n第二充电支路，将所述信号生成单元与所述积分单元的第二端相连，且将所述积分单元的第一端与所述电源相连。/n

【技术特征摘要】
1.一种信号提取电路，
包括至少一个信号提取模块，所述信号提取模块包括：至少一个积分单元、至少两条充电支路和至少一个电源，其中：
各所述积分单元连接至少两条充电支路，各所述充电支路包括：
第一充电支路，将信号生成单元与所述积分单元的第一端相连，且将所述积分单元的第二端与电源相连，所述信号生成单元用于基于所接收的外部信号转化为电信号；
第二充电支路，将所述信号生成单元与所述积分单元的第二端相连，且将所述积分单元的第一端与所述电源相连。


2.根据权利要求1所述的电路，所述充电支路中包括多个开关单元，其中，
所述第一充电支路中，所述信号生成单元通过第一开关单元(S1)与所述积分单元的第一端连接，所述积分单元第二端通过第二开关单元(S2)与所述电源连接；
所述第二充电支路中，所述信号生成单元通过第三开关单元(S3)与所述积分单元第二端连接，所述积分单元的第一端通过第四开关单元(S4)与所述电源连接。


3.根据权利要求2所述的电路，各所述开关单元分别与解调模块相连，所述解调模块用于产生多个解调信号分别控制相应的所述充电支路的通断状态。


4.根据权利要求3所述的电路，各所述解调信号间具有预设相位关系。


5.根据权利要求4所述的电路，包括两个信号提取模块，其中，所述解调模块产生四个解调信号：第一解调信号(D1)，用于同时控制第一信号提取模块的第一开关单元(S1)和第二开关单元(S2)的通断；
第二解调信号(D2)，用于同时控制所述第一信号提取模块的第三开关单元(S3)和第四开关单元(S4)的通断；
第三解调信号(D3)，用于同时控制第二信号提取模块的第一开关单元(S1)和第二开关单元(S2)的通断；
第四解调信号(D4)，用于同时控制所述第二信号提取模块的第三开关单元(S3)和第四开关单元(S4)的通断。


6.一种用于权利要求1至5任一所述的信号提取电路的信号提取方法，包括：
导通所述第一充电支路，断开所述第二充电支路，将来自所述信号生成单元的信号从所述积分单元的第一端输入并储存；
导通所述第二充电支路导通，断开所述第一充电支路断开时，将来自所述信号生成单元的信号从所述积分单元的第二端输入并储存；
所述第一充电支路和所述第二充电支路分别导通一次为一个充电周期；
获取在所述积分单元经过至少一个充电周期后的结果，为信号提取结果。


7.根据权利要求6所述的方法，所述导通所述第一充电支路，断开所述第二充电支路，将来自所述信号生成单元的信号从所述积分单元的第一端输入并储存，具体包括：
同时导通所述第一开关单元(S1)与所述第二开关单元(S2)，并且断开所述第三开关单元(S3)和所述第四开关单元(S4)，将来自所述信号生成单元的信号在所述积分单元中进行正向积分，获得正向积分结果；
所述导通所述第二充电支路导通，断开所述第一充电支路断开时，将来自所述信号生成单元的信号从所述积分单元的第二端输入并储存，具体包括：
同时导通所述第三开关单元(S3)与所述第四开关单元(S4)，并且断开所述第一开关单元(S1)和所述第二开关单元...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷述宇，
申请(专利权)人：宁波飞芯电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33