本公开描述了用于使成像传感器能够执行飞行时间测量，同时需要更少的直方图存储器并且在许多情况下需要更少的功率消耗的方法和装置。光源被操作以引起多个光发射，并且根据基于第一光发射接收的第一回波来确定粗略/估计距离。直方图被保存，并且精密距离根据粗略距离和从第二光发射的回波导出的数据被计算。距离和从第二光发射的回波导出的数据被计算。距离和从第二光发射的回波导出的数据被计算。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用飞行时间和伪随机比特序列测量到物体的距离
[0001]本公开涉及使用成像传感器测量到物体的距离。
技术介绍
[0002]确定成像传感器与物体之间的距离在成像传感器的许多使用中是至关重要的。为确定成像传感器与物体之间的距离而创建的一个系统被称为飞行时间(“ToF”)测量系统。目前存在各种ToF测量系统。一些ToF系统使用直接测量模式，而其它ToF系统使用间接测量模式。
[0003]在一些直接模式ToF系统中，光脉冲被发射并且在光脉冲被物体反射并且该反射的光被成像传感器检测到时，时间测量被执行。在一些情况下，这些时间被称为时间-数字转换器(“TDC”)或时间-模拟转换器(“TAC”)。基于TDC或TAC以及光的速度，到物体的距离被确定。在一些间接模式ToF测量系统中，发射的光被调制，并且传感器对接收的回波进行解调，从而提取发射的信号与接收的信号之间的相位差。然后，根据相位差，距离信息被确定。
技术实现思路
[0004]在直接模式ToF系统中，测量数据被保留在直方图存储器中，同时测量被重复一定次数，使得更准确的结果可以被获得。对于每次测量，测量系统必须为每个像素建立直方图，这需要相对大量的存储。另外，传统的直接ToF系统需要高能脉冲形式的大功率消耗才能准确，因为低能脉冲在许多情况下将不能产生足够准确的信息。在传统的间接ToF系统中，为了实现高精度，高调制频率需要被使用，这导致高功率消耗和增加的系统复杂性。
[0005]当前公开描述了执行ToF测量同时需要更少的直方图存储器并且在一些情况下需要更少的功率消耗的系统。具体地，描述了用于测量成像传感器与物体之间的距离的装置、系统和方法。距离测量系统引起(例如，使用光源)来自光源的第一光发射和来自光源的第二光发射。例如，在直接ToF测量系统中，光发射可以是激光脉冲或另一合适的光脉冲。在间接Tof测量系统中，光发射可以是被调制的任何发射，使得回波可以被解调。
[0006]距离测量系统检测(例如，使用成像传感器)由于第一光发射被物体反射而导致的第一回波以及由于第二光发射被物体反射而导致的第二回波。例如，在直接ToF系统中，在光脉冲从物体被反射时，成像传感器可以检测来自第一光脉冲和第二光脉冲的回波。在间接ToF系统中，第一发射和第二发射可以被调制，并且在回波被成像传感器接收时，回波可以被解调。
[0007]在距离测量系统接收(例如，经由成像传感器)第一回波时，距离测量系统从第一回波提取数据，并且基于来自第一回波的数据确定到物体的估计距离。例如，距离测量系统可以基于第一回波确定物体位于距成像传感器四米到五米之间的某处。在距离测量系统接收(例如，经由成像传感器)第二回波时，距离信息从第二回波被提取。使用从第一回波确定的估计距离，距离测量系统在第二回波内识别对应于估计距离的数据。例如，与第二回波相关联的数据可以包括针对距成像传感器不同距离的数据。然而，因为在该示例中，系统基于
第一回波已经确定物体在距成像传感器四米到五米之间，所以距离测量系统识别与四米到五米之间的距离相关联的数据。
[0008]在对应于估计距离的数据被识别时，距离测量系统使用对应于估计距离的所识别的数据生成直方图，并且将直方图存储在存储器中。例如，如果距离测量系统已经确定物体在距成像传感器四米到五米之间，则距离测量系统存储从第二回波导出的针对四米到五米之间的距离的数据的直方图。为了节省在许多情况下是非常有限的直方图存储器，与其它距离相关联的数据可以被丢弃。距离测量系统被进一步配置为基于所存储的直方图计算到物体的距离。例如，距离测量系统可以分析数据并且确定物体位于距成像传感器某一距离(例如，4.5米)处。
[0009]在一些实施例中，仅用于第二光发射的直方图数据被存储，并且距离测量系统丢弃与第一回波相关联的数据。另外，距离测量系统可以丢弃与第二回波相关联的、不对应于估计距离的数据。继续上面的示例，只有从第二回波导出的、与估计距离相关联的数据(例如，与4.5米距离相关联的数据)被存储在直方图存储器中。
[0010]在一些实施例中，距离测量系统在引起第一光发射之后的一段时间之后引起第二光发射。具体地，距离测量系统检索与第一光发射相关联的非模糊时段。非模糊时段可以是与距离测量系统被配置为测量的最大距离相对应的时间段。距离测量系统确定来自第一光发射的非模糊时段已经被达到，并且在非模糊时段已经被达到之后引起第二光发射。
[0011]在一些实施例中，在直接模式ToF系统中，第一发射和第二发射可以是第一光脉冲和第二光脉冲，并且第一光脉冲可以比第二光脉冲长。例如，第一更长的脉冲使得距离测量系统能够收集更多的光数据以获得尽可能多的信息。第二光脉冲可以更短，因为在整个距离上不需要太多的数据，而是需要针对特定范围(例如，四米到五米)的数据。
[0012]在一些实施例中，在间接模式ToF系统中，第一光发射与第二光发射相比以更低的频率被调制。这在以下情况下可以是有利的，即在用于第一发射的更低频率调制下，更多的数据可以被接收，因此增加了检测物体的大致位置的可能性。第二发射可以具有更高的频率，使得可以进行更准确的检测。
[0013]在一些实施例中，在预定时间窗口期间生成多个发射可以是有利的。具体地，距离测量系统可以检索与第一光发射和接收针对第一光发射的任何回波之间的最大时间相对应的时间段，并且在该时间段期间引起来自光源的附加数量的光发射。在该时间段已经结束时，距离测量系统可以停止光源进一步发射。例如，距离测量系统可以检索一秒的时间间隔并且在该时间间隔期间生成八个光发射。在一秒的时间间隔到期之后，距离测量系统停止引起任何进一步的光发射。
[0014]在一些实施例中，距离测量系统被进一步配置为按特定序列引起光发射，其中，该序列指示距离测量系统将时间段分成多个时间段(子时段)，并且其中，该序列指示距离测量系统在多个时间段中的一些时间段期间引起发射，而在多个时间段中的其它时间段期间不引起发射。例如，距离测量系统可以将时间段分成十六个不同的子时段。在十六个子时段中的一些子时段期间，距离测量系统可以引起光的发射，而在其它子时段期间不引起光的发射，从而创建序列。距离测量系统可以在第一、第三、第四、第六、第七、第十一、第十二和第十六子时段期间引起光的发射，并且在其它子时段期间避免引起发射。
[0015]成像传感器进一步可操作以检测针对来自该光源或者来自其它光源的任何光发
射的回波。接收的回波由距离测量系统处理，其中，基于光发射的序列来识别由来自该光源的发射引起的回波。距离测量系统丢弃与表示来自其它光源的光的信号相关联的数据。例如，如果距离测量系统在第一、第三、第四、第六、第七、第十一、第十二和第十六子时段期间引起光的发射，并且在其它子时段期间避免引起发射，则距离测量系统减去在第二、第五、第八、第九、第十、第十三、第十四和第十五子时段期间接收的回波数据，同时对与第一、第三、第四、第六、第七、第十一、第十二和第十六子时段相关联的回波数据值进行求和。距离测量系统丢弃与序列不相关的信本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种装置，包括：成像传感器，被配置为执行距离测量；存储器；光源；以及控制电路，被耦接到所述成像传感器、所述存储器和所述光源，所述控制电路被配置为引起来自所述光源的第一光发射和来自所述光源的第二光发射；其中，所述成像传感器能够操作以检测由于所述第一光发射被物体反射而导致的第一回波，并且检测由于所述第二光发射被所述物体反射而导致的第二回波；其中，所述控制电路被进一步配置为：基于所述第一回波确定到所述物体的估计距离；在所述第二回波内识别对应于所述估计距离的数据；使用对应于所述估计距离的所识别的数据生成直方图；并且将所述直方图存储在所述存储器中。2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述控制电路被进一步配置为基于所述直方图计算到所述物体的距离。3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述控制电路被配置为：检索与所述第一光发射相关联的非模糊时段；确定来自所述第一光发射的所述非模糊时段已经被达到；并且在所述非模糊时段已经被达到之后引起所述第二光发射。4.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第一光发射是第一光脉冲并且所述第二光发射是第二光脉冲，并且其中，所述第一光脉冲比所述第二光脉冲长。5.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第一光发射与所述第二光发射相比以更低的频率被调制。6.根据权利要求1所述的装置，其中，所述控制电路被进一步配置为：检索与所述第一光发射和接收针对所述第一光发射的任何回波之间的最大时间相对应的时间段；在所述时间段期间，引起来自所述光源的多个光发射；并且在所述时间段已经结束之后，使所述光源停止进一步的光发射。7.根据权利要求6所述的装置，其中，所述控制电路被进一步配置为按序列引起所述第二光发射和所述多个光发射，其中，所述序列指示所述控制电路将所述时间段分成多个时间段，并且其中，所述序列指示所述控制电路在所述多个时间段中的一些时间段期间引起发射，而在所述多个时间段中的其它时间段期间不引起发射。8.根据权利要求7所述的装置，其中：所述图像传感器进一步能够操作以检测包括针对所述多个光发射的回波的光和来自其它光源的光；以及所述控制电路被进一步配置为：基于光发射的所述序列，识别针对所述多个光发射的回波；并且基于光发射的所述序列，减去与表示来自所述其它光源的所述光的信号相关联的数据值。
9.根据权利要求7所述的装置，其中，所述控制电路被进一步配置为：将与针对所述多个光发射的回波相对应的数据存储在直方图存储器中；并且基于所述直方图存储器中的所述数据生成到所述物体的距离的测量。10.根据权利要求1所述的装置，其中，所述控制电...
【专利技术属性】
技术研发人员：D佩伦佐尼，D富勒，R卡佩尔，C莫特纳，
申请(专利权)人：ams有限公司，
类型：发明
国别省市：
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