距离测量方法、介质以及测量距离的设备技术

本发明专利技术提供一种距离测量方法、介质以及测量距离的设备。所述距离测量方法包括以下步骤：在从距离测量设备向目标对象施加光学脉冲信号的时间点到距离测量设备接收到从目标对象反射的光学脉冲信号的时间点的时间段期间，对具有低频率的时钟脉冲信号的脉冲进行计数；在从距离测量设备接收到光学脉冲信号的时间点到接收的光学脉冲信号与时钟脉冲信号彼此对应的时间点的时间段期间，对时钟脉冲信号的脉冲进行计数；使用计数结果计算距离测量设备与目标对象之间的距离。因此，使用光学脉冲信号和时钟脉冲信号可以以高的精度测量距离，从而降低成本和功耗。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术的一个或多个实施例涉及一种距离测量方法、介质和设备，更具体地讲，涉及这样一种距离测量方法、介质和设备将光施加到目标对象并 使用往返行程时间测量距离测量设备与目标对象之间的距离，所述往返行程 时间包括光被照射到目标对象然后从目标对象被反射回所花费的时间。
技术介绍
为了测量距离测量设备与目标对象之间的距离，通常使用这样的方法 将光照射到目标对象、测量往返行程时间、并使用往返行程时间计算距离测 量设备与目标对象之间的距离，所述往返行程时间包括光被照射到目标对象 然后从目标对象被反射回所花费的时间。在此情况下，通过将往返行程时间 除以2以获得光到达目标对象所需的到达时间，并将达到时间乘以光速来计 算距离。这里，光速是常数，即，3xl08m/s，因此，为了计算准确的距离， 精确地测量往返行程时间非常重要。可使用照射到目标对象的光和从该对象反射的光之间的相位差来计算往 返行程时间，这已经在Robert Lange和Peter Seits的标题为"Solid-State Time-of-Flight Range Camera"(发表在IEEE Journal of quantum electronics, Vol37, NO.3,pp.309-397， March 2001 )的文章中被公开。然而，对于位于相 位差大于360度的距离的对象，使用相位差计算光的往返行程时间的方法不 能测量准确的往返行程时间，这是因为相位差以360度的周期重复。根据美国第2006-353229号专利申请，使用时间数字转换器(TDC )测 量光的往返行程时间，因此距离测量设备和对象之间的距离没有限制。TDC 对从向对象照射光的时间点到光从对象被反射回的时间点的时间段期间的脉 冲信号的脉冲进行计数，来测量光的往返行程时间。然而，为了测量准确的 往返行程时间，需要非常短的脉宽，因此脉冲信号必须具有非常高的频率。 例如，lmm的精度需要具有几百GHz频率的脉冲信号。即，提高距离测量精 度需要使用高频脉冲信号的TDC，因此需要高的功率。
技术实现思路
本专利技术的一个或多个实施例提供一种对于距离测量设备与目标对象之间 的距离没有限制，使用具有低的频率的时钟脉冲信号，以高的精度计算距离 测量设备与目标对象之间的距离的距离测量方法、介质和设备。根据本专利技术的一方面，提供一种距离测量方法，该方法包括以下步骤在第一脉冲信号的往返行程时间期间对第二脉冲信号的脉冲进行计数，所述 往返行程时间为从距离测量设备向目标对象施加第一脉沖信号的时间点到距离测量设备接收到从目标对象反射的第一脉沖信号的时间点；在从距离测量 设备接收到第 一脉沖信号的时间点到接收的第 一脉冲信号与第二脉冲信号彼 此对应的时间点的时间段期间，对第二脉冲信号的脉沖进行计数；使用计数 结果计算距离测量设备与目标对象之间的距离。根据本专利技术的另 一方面，提供一种存储用于执行所述距离测量方法的程 序的计算机可读记录介质。根据本专利技术的另一方面，提供一种距离测量设备，包括第一计数器， 在从距离测量设备向目标对象施加第一脉冲信号的时间点到距离测量设备接 收到从目标对象反射的第一脉沖信号的时间点的时间段期间，对第二脉冲信 号的脉沖进行计数；第二计数器，在从距离测量设备接收到第一脉沖信号的 时间点到接收的第 一脉冲信号与第二脉沖信号彼此对应的时间点的时间段期 间，对第二脉冲信号的脉冲进行计数；距离计算器，使用第一计数器和第二 计数器的计数结果计算距离测量设备与目标对象之间的距离。根据本专利技术的一方面，提供这样一种距离测量方法在从向目标对象施 加光学脉冲信号的时间点到接收到从目标对象反射的光学脉沖信号的时间点的时间段期间，对时钟脉冲信号的脉沖进行计数，以获得光学脉沖信号的往 返行程时间中的宏观时间；在从接收到光学脉沖信号的时间点到光学脉冲信 号与时钟脉冲信号彼此对应的时间点的时间段期间，对时钟脉冲信号的脉冲 进行计数，以获得光学脉冲信号的往返行程时间中的微观时间。因此，可准 确地测量光学脉冲信号的往返行程时间，并且因此可使用具有低的频率的时 钟脉冲信号以高的精度计算距离测量设备与目标对象之间的距离。这降低了 成本和功肆毛。附图说明通过下面结合附图对实施例进行的描述，本专利技术的这些和/或其他方面、特点和优点将会变得清楚并更易于理解，其中图1是根据本专利技术实施例的距离测量设备的框图2示出根据本专利技术实施例的在一段时间内图1示出的距离测量设备的 光接收单元的像素中累积的电荷量的变化；图3A和图3B分别示出根据本专利技术实施例的用于解释计算宏观时间和微 观时间的方法的光学脉沖信号和时钟脉沖信号；图4是根据本专利技术实施例的用于解释使用图1示出的距离测量设备来提 高距离测量精度的示图5包括根据本专利技术实施例的分别用于解释当光学脉冲信号和时钟脉冲 信号之间的频率差大时和当该差小时，在像素中累积的电荷量达到峰值时的 时间的示图6是根据本专利技术实施例的距离测量方法的流程图； 图7是根据本专利技术的另一实施例的距离测量设备的框图； 图8A和图8B分别示出当计数操作停止时的计数结果Pms大于半值时以 及当PmS小于半值时的光学脉冲信号和时钟脉冲信号；图9是根据本专利技术的另 一实施例的距离测量方法的流程图。具体实施例方式现在，将参照附图更充分地描述本专利技术的实施例，实施例的示例在附图 中示出。在附图中，相同的标号始终代表相同的部件。在这点上，可以以许 多不同的形式实施本专利技术的实施例，并且不应被解释为局限于在此阐述的实 施例。因此，下面仅通过参照附图描述实施例，以解l奪本专利技术的各方面。图1是根据本专利技术实施例的距离测量设备的框图。参照图1，根据本发 明的当前实施例的距离测量设备包括时钟脉沖产生器110、光学信号施加 单元120、光接收单元130、第一计数器140、检查单元150、第二计数器160 和距离计算器170。距离计数器170包括宏观时间计算模块172、微观时间 计算模块174和距离计算模块176。时钟脉冲产生器110产生具有预定频率的时钟脉沖信号。时钟脉沖信号的脉冲由第一计数器140和第二计数器160进行计数，并用于测量光学脉冲信号的往返行程时间。往返行程时间包括光学脉沖信号被照射到目标对象、从目标对象被反射并被光接收器130接收所花费的时间。光学脉沖施加单元120在由时钟脉冲产生器110产生的时钟脉冲信号的 上升沿将具有预定频率的光学脉冲施加到目标对象。优选地，光学脉沖信号 的频率和由时钟脉冲产生器110产生的时钟脉冲信号的频率之差比时钟脉冲 信号的频率充分小。图3A和图3B分别示出根据本专利技术实施例的用于解释计算宏观时间和微 观时间的方法的光学脉冲信号和时钟脉沖信号。光接收单元130接收由光学 脉冲施加单元120施加到目标对象然后从目标对象反射的光学脉沖信号。参 照图3A，光接收单元130接收到光学脉冲信号时的时间被称为时间2,恰好 在时间2之前与光学脉沖信号的脉沖的上升沿对应的时间被称为时间1。光接收单元130包括当接收光时累积电荷的像素。栅或开关形成在每个 像素中，以便当由时钟脉冲产生器110产生的时钟脉沖信号高时，栅被打 开来使光透过，以在像素中累积电荷；当时钟脉冲信号低时，关闭栅来阻挡 光，以阻止在像素中累积电荷。在从光学脉冲产生单元本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种距离测量方法，该方法包括以下步骤：　在第一脉冲信号的往返行程时间期间对第二脉冲信号的脉冲进行计数，所述往返行程时间为从距离测量设备向目标对象施加第一脉冲信号的时间点到距离测量设备接收到从目标对象反射的第一脉冲信号的时间点；　在从距离测量设备接收到第一脉冲信号的时间点到接收的第一脉冲信号与第二脉冲信号彼此对应的时间点的时间段期间，对第二脉冲信号的脉冲进行计数；　使用计数结果计算距离测量设备与目标对象之间的距离。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：姜柄敏，李基彰，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]