CN111366945A - 基于飞行时间的测距方法和相关测距系统 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种基于飞行时间的测距方法和基于飞行时间的测距系统。所述测距方法包括:从脉冲产生单元间歇性地发送多个脉冲,其中所述多个脉冲的脉冲长度固定但发送周期不固定,且所述多个脉冲被目标物反射而产生多个反射信号;使飞行时间传感器依据所述多个脉冲的发送时间,相对应地对所述多个反射信号分别持续预定时间来根据采样时间间隔执行信号采样以产生采样结果;根据所述采样结果,检测所述多个脉冲从所述脉冲产生单元到所述飞行时间传感器的飞行时间;以及根据所述飞行时间判断所述目标物与参考位置之间的距离。
Description
技术领域
本申请涉及测距和深度传感技术,尤其涉及一种基于飞行时间的测距方法,及其相关的测距系统。
背景技术
基于飞行时间(time of flight,TOF)的距离测量技术中,脉冲调制(pulsemodulation)通过光脉冲发送和接收的时间差来测量目标物的距离,具备了较简单的测量机制。脉冲调制对时间测量精度要求较高,当同一场合有多个装置同时执行使用脉冲调制的基于飞行时间的距离测量时,各装置可能会接收到其他装置发出的脉冲产生的反射光信号,因而产生互相干扰的情况,成为亟需解决的问题之一。
发明内容
本申请的一实施例公开了一种基于飞行时间的测距方法,包括:从脉冲产生单元间歇性地发送多个脉冲,其中所述多个脉冲的脉冲长度固定但发送周期不固定,且所述多个脉冲被目标物反射而产生多个反射信号;使飞行时间传感器依据所述多个脉冲的发送时间,相对应地对所述多个反射信号分别持续预定时间来根据采样时间间隔执行信号采样以产生采样结果;根据所述采样结果,检测所述多个脉冲从所述脉冲产生单元到所述飞行时间传感器的飞行时间;以及根据所述飞行时间判断所述目标物与参考位置之间的距离。
本申请的另一实施例公开了一种基于飞行时间的测距系统,包括:脉冲产生单元;控制电路,耦接于所述脉冲产生单元,用以控制所述脉冲产生单元间歇性地发送多个脉冲,其中所述多个脉冲的脉冲长度固定但发送周期不固定,且所述多个脉冲被目标物反射而产生多个反射信号;以及飞行时间传感器,由所述控制电路所控制,用以依据所述多个脉冲的发送时间,相对应地对所述多个反射信号分别持续预定时间来根据采样时间间隔执行信号采样以产生采样结果,并根据所述采样结果,检测所述多个脉冲从所述脉冲产生单元到所述飞行时间传感器的飞行时间,以及根据所述飞行时间判断所述目标物与参考位置之间的距离。
本申请所公开的基于飞行时间的测距方法及相关测距系统可以请通过使同一测距系统的多个光脉冲的发送周期实时的变化来避免测距系统之间的互相干扰。
附图说明
图1是本申请基于飞行时间的测距系统的一实施例的功能方框示意图;
图2是本申请的脉冲产生单元发送任意相邻两次光脉冲的信号时序的一实施例的示意图;
图3是图1所示的测距系统的像素阵列中单个像素的电路结构的一实施例的示意图;
图4是图3所示的像素所涉及的信号时序的一实施例的示意图;
图5是本申请的脉冲产生单元发送任意相邻两次光脉冲组的信号时序的一实施例的示意图;
图6是图3所示的像素所涉及的信号时序的另一实施例的示意图。
具体实施方式
以下揭示内容提供了多种实施方式或例示,其能用以实现本申请内容的不同特征。下文所述之元件/组件与配置的具体例子是用以简化本申请内容。当可想见,这些叙述仅为示例,其本意并非用于限制本申请内容。举例来说,在下文的描述中,将一第一特征形成于一第二特征上或之上,可能包括某些实施例其中所述的第一与第二特征彼此直接接触;且也可能包括某些实施例其中还有额外的元件/组件形成于上述第一与第二特征之间,而使得第一与第二特征可能没有直接接触。此外,本申请内容可能会在多个实施例中重复使用元件符号和/或标号。此种重复使用乃是基于简洁与清楚的目的,且其本身不代表所讨论的不同实施例和/或组态之间的关系。
再者,在此处使用空间上相对的词汇,譬如「之下」、「下方」、「低于」、「之上」、「上方」及与其相似者,可能是为了方便说明图中所绘示的一组件或特征相对于另一或多个组件或特征之间的关系。这些空间上相对的词汇其本意除了图中所绘示的方位之外,还涵盖了装置在使用或操作中所处的多种不同方位。可能将所述设备放置于其他方位(如,旋转90度或处于其他方位),而这些空间上相对的描述词汇就应该做相应的解释。
虽然用以界定本申请较广范围的数值范围与参数皆是约略的数值,此处已尽可能精确地呈现具体实施例中的相关数值。然而,任何数值本质上不可避免地含有因个别测试方法所致的标准偏差。在此处,「相同」通常系指实际数值在一特定数值或范围的正负10%、5%、1%或0.5%之内。或者是,「相同」一词代表实际数值落在平均值的可接受标准误差之内,视本申请所属技术领域中具有通常知识者的考虑而定。当可理解,除了实验例之外,或除非另有明确的说明,此处所用的所有范围、数量、数值与百分比(例如用以描述材料用量、时间长短、温度、操作条件、数量比例及其他相似者)均经过「相同」的修饰。因此,除非另有相反的说明,本说明书与附随申请专利范围所揭示的数值参数皆为约略的数值,且可视需求而更动。至少应将这些数值参数理解为所指出的有效位数与套用一般进位法所得到的数值。在此处,将数值范围表示成由一端点至另一端点或介于二端点之间;除非另有说明,此处所述的数值范围皆包括端点。
本申请所公开的飞行时间测距方案可通过从脉冲产生单元以不固定的发送周期间歇性地发送脉冲,并且在飞行时间传感器依据所述多个脉冲的发送时间,相对应地持续执行多次的信号采样,以得到相对应的反射信号(由目标物反射所述单个脉冲而产生)的采样结果,从而实现基于脉冲调制的模拟连续波调制(continuous wave modulation)的传感机制,同时避免与其他飞行时间测距装置互相干扰。进一步的说明如下。
图1是本申请基于飞行时间的测距系统的一实施例的功能方框示意图。测距系统100可用于探测目标物102与测距系统100之间的距离,需注意的是,目标物102与测距系统100之间的距离应小于或等于测距系统100的最大测量距离。举例来说(但本申请不限于此),测距系统100可以是三维成像系统或者深度传感系统,其可采用时间飞行法来测量周遭目标物的距离或深度,从而获得景深和三维图像信息。
值得注意的是,测距系统100可实施为多种不同类型的飞行时间测距系统,诸如基于飞行时间的光学测距系统、基于飞行时间的声波测距系统、基于飞行时间的雷达测距系统,或其他类型的飞行时间测距系统。为简洁起见,以下以测距系统100实施为光学测距系统的实施例来说明本申请的飞行时间测距方案。然而,本领域所属技术人员应可了解本申请的飞行时间测距方案可应用于任何基于飞行时间的测距系统。
测距系统100可包括(但不限于)一脉冲产生单元110、一控制电路120和一飞行时间传感器130。脉冲产生单元110用以间歇性地发送脉冲,其具有固定的一脉冲长度(pulseperiod)T。在发送出一个脉冲之后,脉冲产生单元110会停止发送脉冲一段时间,而这段时间可远大于或大于脉冲长度T。一直到下一次启动时,脉冲产生单元110可再次发送一个脉冲。两次脉冲的发送时间的时间差为发送周期TS,测距系统100的脉冲产生单元110的发送周期TS为不固定,且脉冲长度T小于发送周期TS。
于本申请中,测距系统100可以是基于飞行时间的光学测距系统,因此,脉冲产生单元110可由一光脉冲产生单元来实施,以产生一脉冲光信号EL。举例来说,脉冲光信号EL可以是间歇产生的单个光脉冲。也就是说,所述光脉冲产生单元可间歇性地发送单个光脉冲,作为脉冲产生单元110间歇产生的单个脉冲,具体的,光脉冲产生单元以变化的发送周期TS发送单个光脉冲。举例来说,脉冲产生单元110可包括(但不限于)一驱动电路和一发光单元(图1未示)。所述驱动电路用以驱动所述发光单元,使所述发光单元间歇性地发出光脉冲。所述发光单元可以是(但不限于)半导体激光器(又可称作激光二极管(Laser Diode,LD)、发光二极管(Light Emitting Diode,LED)或其他可以产生光脉冲的发光单元,其半导体激光器所产生的光脉冲是相干光(coherent light),而发光二极管所产生的光脉冲是非相干光(incoherent light)。
值得注意的是,脉冲产生单元110可产生其他类型的脉冲,诸如声波脉冲或电磁波脉冲。例如,在测距系统100实施为声波测距系统的实施例中,脉冲产生单元110可由一声波脉冲产生器来实施。所述声波脉冲产生器用以间歇性地发送声波脉冲(诸如超声波脉冲),作为脉冲产生单元110间歇产生的脉冲。又例如,在测距系统100实施为雷达测距系统的实施例中,脉冲产生单元110可由一电磁波脉冲产生器来实施。所述电磁波脉冲产生器用以间歇性地发送电磁波脉冲,作为脉冲产生单元110间歇产生的脉冲。
控制电路120耦接于脉冲产生单元110,用以控制脉冲产生单元110产生脉冲光信号EL。例如,控制电路120可控制脉冲产生单元110间歇性地发送光脉冲。又例如,控制电路120可控制脉冲产生单元110所包括的驱动电路,使所述驱动电路驱动脉冲产生单元110所包括的发光单元间歇性地发送光脉冲。在本实施例中,控制电路120可以实时地改变脉冲产生单元110的发送周期TS,但控制电路120会控制发送周期TS的平均值为预设固定值TB。也就是说,长时间来看,多个光脉冲的发送周期TS的平均值实质上等于预设固定值TB。请一并参考图2,图2为本申请的脉冲产生单元发送任两次光脉冲的信号时序的一实施例的示意图。于图2中,虽仅绘示了两次发送光脉冲的示意图,但控制电路120控制脉冲产生单元110产生的多个光脉冲皆须符合图2所示的规则。
图2中第一次脉冲PE的发射时间点可以在t1-TV到t1+TV之间;第二次脉冲PE的发射时间可以在t1+TB-TV到t1+TB+TV之间,其中TV为实时变动值。也就是说,控制电路120控制脉冲产生单元110在时间t1-TV到t1+TV之间发送出一次光脉冲PE,以及控制脉冲产生单元110在时间t1+TB-TV到t1+TB+TV之间发送出另一次光脉冲PE。因此,在本实施例中,各光脉冲PE的发送周期TS为预设固定值TB加上实时变动值,所述实时变动值可以在时间长度±TV之间变化。对各光脉冲PE来说,预设固定值TB皆相同,但所述实时变动值则不会全部相同。
相对于以固定发送周期TB发送脉冲信号的方式,本申请通过降低不同测距系统的脉冲产生单元发送的光脉冲同步的机率,来降低互相干扰的机率,但又不改变光脉冲的发送频率(即平均发送周期TS不变,实质上等于TB),以免影响测距系统的平均功率或者避免不同测距系统之间功率不同,也就是可以使得不同测距系统在功率参数上保持一致,相对于使用不同频率设定来避免不同测距系统之间干扰的方法而言,其在系统设计上统一而利于测距系统的规模化量产及测试,具有很高的产业推进价值。因此,在本实施例中,所述实时变动值的平均值为零,且由控制电路120以伪随机方式产生,故多个光脉冲PE的发送周期TS的平均值为预设固定值TB。在某些实施例中,控制电路120亦可以以伪随机以外的方式产生,例如以特定规律的方式产生。
本申请的所述实时变动值可以为脉冲长度T的N倍,N为整数。举例来说,在图2的实施例中,TV为2倍的脉冲长度T,即N可以等于0、+2或-2,因此发送周期TS可以是预设固定值TB、预设固定值TB+2倍的脉冲长度T或预设固定值TB-2倍的脉冲长度T的任一个,若是以伪随机的方式产生N,则三者的机率皆为三分之一。但本申请不以此为限,在某些实施例中,N可以不为整数,且N可以以规律的方式产生。
应注意的是,若预设固定值TB为脉冲长度T的M倍,则且N小于M。也就是所述实时变动值不可能大于或等于预设固定值TB。
飞行时间传感器130由控制电路120所控制,用以对一反射信号RL进行采样,以检测测距系统100(或飞行时间传感器130)与目标物102之间的距离,其中反射信号RL是脉冲光信号EL被目标物102反射而产生。在另外的实施例中,控制电路120可以是终端设备中的主控单元而不必包含在测距系统100之中。
于本申请中,飞行时间传感器130在预定时间TR(为方便说明,以时间长度标记为TR的波形来表示)内,依据光脉冲PE的发送时间,相对应地持续地根据一采样时间间隔执行多次的信号采样,以产生反射信号RL的采样结果,换句话说,在预定时间TR的范围内抵达飞行时间传感器130的反射信号RL均可被感测到。一般来说,由于从近处和远处反射回来的反射信号RL会具有不同的到达时间,因此一般为了提升动态范围,会将预定时间TR设定为大于或等于脉冲长度T,例如大于或等于脉冲长度T的若干倍,使来自近处和远处的反射信号RL都能被捕获。
在执行多次的所述信号采样以产生所述采样结果之后,飞行时间传感器130可根据所述采样结果计算出反射信号RL与脉冲产生单元110所发送的脉冲光信号EL之间的相位偏移。举例来说,飞行时间传感器130可包括(但不限于)一像素阵列132和一处理电路134。像素阵列132包括多个像素,各像素可包括一光传感器以根据反射信号RL产生一光响应信号(photo response signal)。控制电路120可使各像素的光传感器选择性地将各像素相应的光响应信号输出到处理电路134。光传感器可以是光电二极管。
处理电路134可根据一采样控制信号SC,于预定时间TR中每隔所述采样时间间隔对各像素输出的光响应信号进行一次采样,并据以产生一采样结果SR,采样控制信号SC可由控制电路120产生。接下来,处理电路134可对采样结果SR进行信号处理,这些信号处理可以是诸如混频处理和离散傅里叶变换,以计算各像素所接收的反射信号RL与脉冲产生单元110所发送的脉冲光信号EL之间的相位偏移,从而检测出脉冲光信号EL的飞行时间,以及根据飞行时间计算出目标物102与参考位置的距離。所述参考位置可以是(但不限于)测距系统100的位置。
为了方便说明,以下采用一种像素电路的实施方式来说明本申请所公开的飞行时间测距方案。然而,本发明并不以此为限。图3是图1所示的像素阵列132中单个像素的电路结构的一实施例的示意图。请连同图1参阅图3。于此实施例中,像素332包括(但不限于)一光传感器PD、一第一读出电路(诸如光电读出电路)333和一第二读出电路(诸如光电读出电路)334。光传感器PD(诸如光电二极管)用以进行光传感操作。例如,光传感器PD可传感反射信号RL以对应地产生一光响应信号PR,其中光响应信号PR可通过第一读出电路333和第二读出电路334其中的至少一个读出电路输出。在一些实施例中,光传感器PD可将接收到的光信号转换成对应大小的光电流信号,即光响应信号PR可以是表征光信号大小的电流信号,第一读出电路333/第二读出电路334用于读出所述光电流信号。
第一读出电路333可根据一第一控制信号TX1选择性地传输光传感器PD所产生的光响应信号PR,以产生一第一像素输出PO1,其中第一控制信号TX1可由控制电路120来提供。也就是说,像素332可根据第一控制信号TX1选择性地将光响应信号PR通过所述第一读出电路传送到处理电路130,以产生第一像素输出PO1并输出至处理电路130。第二读出电路334可根据一第二控制信号TX2选择性地传输光传感器PD所产生的光响应信号PR,以产生一第二像素输出PO2,其中第二控制信号TX2可由控制电路120来提供,并具有与第一控制信号TX1不同的相位,在一个具体例子中,TX1与TX2的相位差为180°。像素332可根据第二控制信号TX2选择性地将光响应信号PR通过所述第二读出电路传送到处理电路130,以产生第二像素输出PO2并输出至处理电路130。在此实施例中,第一控制信号TX1和第二控制信号TX2可由图1所示的控制电路120来提供。
于此实施例中,第一读出电路333可包括(但不限于)一第一复位晶体管MR1、一第一传输晶体管MT1、一第一输出晶体管MF1和一第一读取晶体管MW1。第二读出电路334包括(但不限于)一第二复位晶体管MR2、一第二传输晶体管MT2、一第二输出晶体管MF2和一第二读取晶体管MW2。第一复位晶体管MR1和第二复位晶体管MR2均根据一复位信号RST来分别复位一第一浮动扩散节点FD1和一第二浮动扩散节点FD2,其中复位信号RST可由控制电路120来提供。第一传输晶体管MT1和第二传输晶体管MT2均耦接于光传感器PD,分别根据第一控制信号TX1和第二控制信号TX2来导通,即第一传输晶体管MT1和第二传输晶体管MT2分别受控于第一控制信号TX1和第二控制信号TX2,以实现与光传感器PD的连接与断开。第一输出晶体管MF1和第一输出晶体管MF2分别用以放大第一浮动扩散节点FD1和第二浮动扩散节点FD2的电压信号,以分别产生一第一像素输出PO1和一第二像素输出PO2。第一读取晶体管MW1和第二读取晶体管MW2均根据一选择信号SEL,分别将第一像素输出PO1和第二像素输出PO2选择性地输出,其中选择信号SEL可由控制电路120来提供。
请一并参阅图1、图3和图4。图4是图3所示的像素332所涉及的信号时序的一实施例的示意图。图4中,脉冲产生单元110共发送两次脉冲PE,对应地,传感器130会进行两次的采样,两次采样的方式大致相同。
以第一个脉冲PE来说,第一个脉冲PE于时间点t1发出后,经过反射成为反射信号RL,由于反射信号RL带有第一个脉冲PE从不同深度反射回来的能量,从近处反射回来的能量会较从远处反射回来的能量更快抵达像素332。也就是说,理论上从时间点t1之后任何时间都有可能带有第一个脉冲PE的反射信号RL的能量(请参考图4中反射信号RL在时间点t1之后的标示)。控制电路120依据所希望捕获的反射能量所来自的距离范围,使传感器130对在预定时间TR的时间范围内进行信号采样,其中预定时间TR相对于第一个脉冲PE的发出时间晚了固定的时间差tX,由于发送周期TS是控制电路120所控制,因此控制电路120可以相对应地依据发送周期TS来控制预定时间TR的开始时间点,使预定时间TR的开始时间点跟随所对应的光脉冲PE的发送时间点,使时间差tX不因发送周期TS并不是一个固定值而有所变化。
在本实施例中,会发射多次的脉冲PE(例如上千次),并分别依据预定时间TR来进行所述信号采样,图4中时间差tX可设定为例如脉冲长度T的一半,但本申请不以此限。预定时间TR可以包含两个采样区间TN(即时间点t2至时间点t4和时间点t8至时间点t12),其中各采样区间TN的时间长度等于脉冲长度T,但本申请不以此限,在某些实施例中,预定时间TR包含至少一个采样区间TN即可。第一控制信号TX1于各采样区间TN的波形相同;第二控制信号TX2于各采样区间TN的波形相同。第二控制信号TX2和第一控制信号TX1之间可具有180度的相位差。
另外,于各采样区间TN中每隔所述采样时间间隔对各像素的输出进行一次采样,其中所述采样时间间隔可以是脉冲长度T的四分之一。然而,本申请并不以此为限,所述采样时间间隔也可以是脉冲长度T的八分之一或十六分之一。
本申请通过使同一测距系统100的多个光脉冲的发送周期TS实时的变化来避免测距系统之间的互相干扰,且发送周期TS的平均值为预设固定值TB,这样一来,可以保持测距系统100的功率,也就是测距系统100的效能不会因此有所变化。此外,本申请的作法不会增加额外的校正程序,因此不过度地增加复杂度和成本。
在某些实施例中,脉冲产生单元110也可以间歇地产生的多个光脉冲组。图5为本申请的脉冲产生单元发送任两次光脉冲组的信号时序的一实施例的示意图。于图5中,虽仅绘示了两次发送光脉冲组的示意图,但控制电路120控制脉冲产生单元110产生的多个光脉冲组皆须符合图5所示的规则。也就是说,本申请的脉冲产生单元110可以发送周期实时变化的多个光脉冲或多个光脉冲组。
图5和图2的实施例大致相同,差别在于,图5中的两脉冲组各包含两个脉冲PE,各脉冲PE具有固定的脉冲长度T。图6是图3所示的像素332在脉冲产生单元110间歇地产生的多个光脉冲组的情况下所涉及的信号时序的一实施例的示意图。图6中,脉冲产生单元110共发送两次脉冲组,对应地,传感器130会进行两次的采样,采样的方式大致和图4相同。
此外,在某些实施例中,本申请的脉冲产生单元110发送的周期实时变化的多个光脉冲组中的每一个还可以具有不同的强度及/或脉冲长度T。
上文的叙述简要地提出了本申请某些实施例的特征,使本领域的技术人员可更全面地理解本申请的多个层面。本领域的技术人员应可了解,其可轻易地利用本申请作为基础,来设计或更动其他流程与结构,以实现与上文所述的实施方式相同的目的和/或达到相同的优点。本领域的技术人员应当明白,这些等效的实施方式仍属于本申请的精神与范围,且其可进行各种改变、替代与更改,而不会悖离本申请的精神与范围。
Claims (26)
1.一种基于飞行时间的测距方法,其特征在于,包括:
从脉冲产生单元间歇性地发送多个脉冲,其中所述多个脉冲的脉冲长度固定但发送周期不固定,且所述多个脉冲被目标物反射而产生多个反射信号;
使飞行时间传感器依据所述多个脉冲的发送时间,相对应地对所述多个反射信号分别持续预定时间来根据采样时间间隔执行信号采样以产生采样结果;
根据所述采样结果,检测所述多个脉冲从所述脉冲产生单元到所述飞行时间传感器的飞行时间;以及
根据所述飞行时间判断所述目标物与参考位置之间的距离。
2.如权利要求1所述的测距方法,其中所述多个脉冲中的各脉冲的所述发送周期的平均值为预设固定值。
3.如权利要求2所述的测距方法,其中所述多个脉冲中的各脉冲的所述发送周期为所述预设固定值加上实时变动值,其中所述多个脉冲中的各脉冲的所述预设固定值彼此皆相同,所述多个脉冲中的各脉冲的所述实时变动值彼此不全部相同。
4.如权利要求3所述的测距方法,其中所述多个脉冲的多个所述实时变动值的平均值为零。
5.如权利要求4所述的测距方法,其中所述实时变动值为所述脉冲长度的N倍,N为整数,其中所述脉冲长度小于所述发送周期。
6.如权利要求5所述的测距方法,另包含:
以伪随机方式产生所述多个脉冲的对应N值。
7.如权利要求5所述的测距方法,另包含:
以规律的方式产生所述多个脉冲的对应N值。
8.如权利要求5所述的测距方法,其中所述预设固定值为所述脉冲长度的M倍,且N小于M。
9.如权利要求5所述的测距方法,其中所述预定时间包括相邻所述预定时间的开始时间点的至少一采样区间。
10.如权利要求9所述的测距方法,其中所述采样区间的时间长度等于所述脉冲的脉冲长度。
11.如权利要求1至10中任一项所述的测距方法,其中使所述飞行时间传感器产生所述采样结果的步骤包括:
对所述多个反射信号分别进行传感以产生响应信号;
于所述采样区间中,根据第一控制信号选择性地通过第一读出电路接收所述响应信号以产生第一像素输出,以及根据第二控制信号选择性地通过第二读出电路接收所述响应信号以产生第二像素输出,其中所述第二控制信号和所述第一控制信号具有不同的相位;以及
每隔所述采样时间间隔采样所述第一像素输出和所述第二像素输出,以根据所述第一像素输出和所述第二像素输出产生所述采样结果。
12.如权利要求11所述的测距方法,其中所述第一控制信号和所述第二控制信号的相位差是180度。
13.如权利要求11所述的测距方法,其中所述采样时间间隔是所述脉冲长度的1/4倍。
14.一种基于飞行时间的测距系统,其特征在于,包括:
脉冲产生单元;
控制电路,耦接于所述脉冲产生单元,用以控制所述脉冲产生单元间歇性地发送多个脉冲,其中所述多个脉冲的脉冲长度固定但发送周期不固定,且所述多个脉冲被目标物反射而产生多个反射信号;以及
飞行时间传感器,由所述控制电路所控制,用以依据所述多个脉冲的发送时间,相对应地对所述多个反射信号分别持续预定时间来根据采样时间间隔执行信号采样以产生采样结果,并根据所述采样结果,检测所述多个脉冲从所述脉冲产生单元到所述飞行时间传感器的飞行时间,以及根据所述飞行时间判断所述目标物与参考位置之间的距离。
15.如权利要求14所述的测距系统,其中所述多个脉冲中的各脉冲的所述发送周期的平均值为预设固定值。
16.如权利要求15所述的测距系统,其中所述多个脉冲中的各脉冲的所述发送周期为所述预设固定值加上实时变动值,其中所述多个脉冲中的各脉冲的所述预设固定值彼此皆相同,所述多个脉冲中的各脉冲的所述实时变动值彼此不全部相同。
17.如权利要求16所述的测距系统,其中所述多个脉冲的多个所述实时变动值的平均值为零。
18.如权利要求17所述的测距系统,其中所述实时变动值为所述脉冲的脉冲长度的N倍,N为整数,其中所述脉冲长度小于所述发送周期。
19.如权利要求18所述的测距系统,其中所述控制电路以伪随机方式产生所述多个脉冲的对应N值。
20.如权利要求18所述的测距系统,其中所述控制电路以规律的方式产生所述多个脉冲的对应N值。
21.如权利要求18所述的测距系统,其中所述预设固定值为所述脉冲长度的M倍,且N小于M。
22.如权利要求18所述的测距系统,其中所述预定时间包括相邻所述预定时间的开始时间点的至少一采样区间。
23.如权利要求22所述的测距系统,其中所述采样区间的时间长度等于所述脉冲的脉冲长度。
24.如权利要求14至23中任一项所述的测距系统,其中所述飞行时间传感器包括:
像素阵列,包括多个像素,其中各像素包括:
光传感器,用以对所述多个反射信号分别进行传感以产生响应信号;
第一读出电路,用以于所述采样区间中,根据所述控制电路所产生的第一控制信号选择性地传输所述响应信号以产生第一像素输出;以及
第二读出电路,用以于所述采样区间中,根据所述控制电路所产生的第二控制信号选择性地传输所述响应信号以产生第二像素输出,其中所述第二控制信号和所述第一控制信号具有不同的相位;以及
处理电路,耦接于所述像素阵列和所述控制电路,用以根据所述控制电路所产生的采样控制信号,每隔所述采样时间间隔采样所述第一像素输出和所述第二像素输出,以根据所述第一像素输出和所述第二像素输出产生所述采样结果。
25.如权利要求24所述的测距系统,其中所述第一控制信号和所述第二控制信号的相位差是180度。
26.如权利要求24所述的测距系统,其中所述采样时间间隔是所述脉冲长度的1/4倍。
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112703422A (zh) * | 2020-12-18 | 2021-04-23 | 深圳市汇顶科技股份有限公司 | 飞行时间传感器和相关系统及方法 |
Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104181544A (zh) * | 2014-08-20 | 2014-12-03 | 国家电网公司 | 基于脉冲计数和时间拓展的激光测距方法及系统 |
CN108885250A (zh) * | 2015-09-16 | 2018-11-23 | Ibeo汽车系统有限公司 | 用于光学测量距离的方法和装置 |
CN109313264A (zh) * | 2018-08-31 | 2019-02-05 | 深圳市汇顶科技股份有限公司 | 基于飞行时间的测距方法和测距系统 |
CN109613517A (zh) * | 2018-12-12 | 2019-04-12 | 北醒(北京)光子科技有限公司 | 一种TOF Lidar多机抗干扰工作方法 |
CN109696690A (zh) * | 2019-01-25 | 2019-04-30 | 上海炬佑智能科技有限公司 | 飞行时间传感器及其发光检测方法 |
CN109765543A (zh) * | 2019-03-15 | 2019-05-17 | 北京未感科技有限公司 | 一种多路接收激光雷达 |
CN109901177A (zh) * | 2017-12-07 | 2019-06-18 | 北京万集科技股份有限公司 | 一种提升激光雷达测距能力的方法及装置 |
CN110297254A (zh) * | 2018-03-21 | 2019-10-01 | 三星电子株式会社 | 飞行时间传感器、使用其的三维成像设备及其驱动方法 |
WO2019196001A1 (zh) * | 2018-04-10 | 2019-10-17 | 深圳市汇顶科技股份有限公司 | 三维影像测距系统及方法 |
CN111123284A (zh) * | 2019-12-26 | 2020-05-08 | 宁波飞芯电子科技有限公司 | 探测方法及探测设备 |
-
2020
- 2020-05-27 CN CN202010459225.9A patent/CN111366945B/zh active Active
Patent Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104181544A (zh) * | 2014-08-20 | 2014-12-03 | 国家电网公司 | 基于脉冲计数和时间拓展的激光测距方法及系统 |
CN108885250A (zh) * | 2015-09-16 | 2018-11-23 | Ibeo汽车系统有限公司 | 用于光学测量距离的方法和装置 |
CN109901177A (zh) * | 2017-12-07 | 2019-06-18 | 北京万集科技股份有限公司 | 一种提升激光雷达测距能力的方法及装置 |
CN110297254A (zh) * | 2018-03-21 | 2019-10-01 | 三星电子株式会社 | 飞行时间传感器、使用其的三维成像设备及其驱动方法 |
WO2019196001A1 (zh) * | 2018-04-10 | 2019-10-17 | 深圳市汇顶科技股份有限公司 | 三维影像测距系统及方法 |
CN109313264A (zh) * | 2018-08-31 | 2019-02-05 | 深圳市汇顶科技股份有限公司 | 基于飞行时间的测距方法和测距系统 |
CN109613517A (zh) * | 2018-12-12 | 2019-04-12 | 北醒(北京)光子科技有限公司 | 一种TOF Lidar多机抗干扰工作方法 |
CN109696690A (zh) * | 2019-01-25 | 2019-04-30 | 上海炬佑智能科技有限公司 | 飞行时间传感器及其发光检测方法 |
CN109765543A (zh) * | 2019-03-15 | 2019-05-17 | 北京未感科技有限公司 | 一种多路接收激光雷达 |
CN111123284A (zh) * | 2019-12-26 | 2020-05-08 | 宁波飞芯电子科技有限公司 | 探测方法及探测设备 |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112703422A (zh) * | 2020-12-18 | 2021-04-23 | 深圳市汇顶科技股份有限公司 | 飞行时间传感器和相关系统及方法 |
WO2022126582A1 (zh) * | 2020-12-18 | 2022-06-23 | 深圳市汇顶科技股份有限公司 | 飞行时间传感器和相关系统及方法 |
CN112703422B (zh) * | 2020-12-18 | 2024-05-03 | 深圳市汇顶科技股份有限公司 | 飞行时间传感器和相关系统及方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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CN111366945B (zh) | 2020-10-16 |
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