CN117471477A - 采集从传感器到场景的距离 - Google Patents

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Abstract

本说明涉及一种采集从传感器到场景的距离的方法，包括N个连续的捕获子阶段Ci，其中N是大于或等于2的整数，并且i是范围从1到N的整数索引，每个子阶段Ci包括：供应具有光学频率(f)的激光束，该光学频率在时间段Ti中在宽度Bi的频率范围内线性变化；从激光束传递参考光束和有用光束；以及用有用光束照亮场景并且用参考光束和反射光束的叠加照亮至少一个像素行。比率Bi/Ti的绝对值对于每个捕获子阶段Ci是不同的。

Description

采集从传感器到场景的距离
技术领域
本公开通常涉及电子电路，并且更特别地涉及距离传感器，例如用于获得场景的深度图的传感器，即，对于传感器的每个像素，从该像素到场景中与该像素相对应的点的距离。
背景技术
用于获得场景的深度图(即场景的三维图像)的传感器是已知的。
在这些已知的传感器中，能够区分根据FMCW(“调频连续波”)类型的LIDAR(“激光成像探测和测距”)技术进行操作的传感器。
图1示意性地示出了实施FMCW型LIDAR技术的原理的传感器1。使用FMCW型LIDAR技术的传感器的更详细的示例可以在文献中找到，例如在专利申请FR3106417中。
传感器1包括激光束102的源100。
传感器1包括光学设备104，光学设备104被配置为从激光束102传递有用的激光束106和参考激光束108。激光106例如对应于光束102的一部分，光束108例如对应于光束102的另一部分。
有用光束106朝向要进行成像的场景110发射。换句话说，光束106被用于照亮场景110。光束106被场景110反射而产生反射光束112，反射光束112从场景110传播到传感器1。
传感器1包括光学设备114，光学设备114被配置为将参考光束108与反射光束112叠加或组合。因此，设备114接收两个光束108和112。
由光束108和112的组合产生的光束116由设备114供应给传感器1的至少一个像素Pix。由于光束102是相干光束的事实，因此光束108被用作反射光束的放大器。在图1中，示出了单个像素Pix，尽管传感器1在实践中可以包括大量的像素，例如，超过100000个，甚至超过300000个。
像素Pix包括光电检测器PD，例如，光电二极管。像素Pix被配置为使得其光电检测器PD供应外差信号iPD，例如，光电流，其振幅取决于接收到的光束116的强度。
在FMCW类型的LIDAR技术中，源100由传感器1控制，例如由传感器1的控制电路118控制，以调制激光束102的光学频率f。更具体地，源100被控制或配置为使得光束102的频率f在时间段T内在宽度或偏移B的频率范围内被调制。换句话说，在场景110的捕获阶段期间，源100被配置为使得光束102的光学频率f在时间段T期间线性变化，从第一频率到与第一频率相隔值B的第二频率。换句话说，T是光束102的光学频率f的连续调制的持续时间，并且B是该调制(也称为线性调频)的偏移或振幅。
图2示意性地示出了这种频率调制的原理。
更特别地，直线200示出了在时间段T期间光束102的光学频率f的变化。在时间段T期间频率f的调制振幅是B。
源自光束102的参考光束108，其光学频率像光束102的光学频率一样被调制。因此，直线200也表示在时间段T期间光束108的光学频率的变化。
类似地，同样源自光束102的光束106，其光学频率像光束102的光学频率一样被调制，由此反射光束112使其光学频率也像光束102的光学频率一样被调制。然而，光束112从传感器1行进到场景110的距离z是参考光束108的两倍。因此，当光束108的频率f具有给定值时，由传感器1接收的光束112处于该给定频率f，其中延迟Δt由距离z确定，如图2的直线202所示(图2中的虚线)。
通过分量114，反射光束112与参考光束108的叠加导致光束116中的干涉，其生成频率为FR(取决于延迟Δt，并因此取决于距离z)的拍频(beat)。这些频率为FR的拍频能够在信号iPD中找到。图3示出了外差信号iPD频率为FR的拍频。
更具体地，频率FR由以下公式确定：
FR＝(2*B*z)/(c*T)，其中*为乘法运算符，B为光束102的光学频率f在时间段T期间的调制偏移，T为频率调制的持续时间，c为光速，并且z为从传感器1到场景的距离，并且更具体地说，是从相关像素Pix到场景的距离。因此，测量传感器1的像素Pix的外差信号iPD的频率FR就足够了，就知道将该像素Pix与场景中与此像素Pix相关联的点分开的距离z。
拍频FR的这种测量可以通过快速傅立叶变换(FFT)来执行。然而，FFT测量方法不适用于包括大量像素的传感器，例如，超过100000个像素，甚至超过300000个像素，在这种情况下，如果以每秒至少30个图像的采集场景图像的速率为目标，则频率FR的测量必须在快照模式下对传感器的所有像素或在滚动模式下对像素阵列的一行的所有像素同时实施。
拍频FR的测量也可以通过对给定时间段内(例如，光束102的频率f的调制的持续时间T)外差信号的数量M或周期Te进行计数来执行。在这种情况下，能够认为频率FR等于M/T，忽略了计数数目M的不确定性，并忽略了参考光束108在传感器1中相对于光束106、112行进的光路，并且因此，z等于(M*c)/(2*B)。那么，z的分辨率(记为)等于c/(2*B)。这种通过计数来测量频率FR的方法易于实施，并且能够比FFT方法更快地获得频率FR的测量值。然而，期望信噪比SNR尽可能高以避免计数误差。
发明内容
需要克服采集从传感器到场景的距离的已知方法、特别是基于FCMW类型的LIDAR技术的已知方法的全部或部分缺点。
一个实施例克服了采集从传感器到场景的距离的已知方法、特别是基于FCMW类型的LIDAR技术的已知方法的全部或部分缺点。
一个实施例提供了一种采集从传感器到场景的距离的方法，该方法包括在场景的捕获阶段期间，连续的捕获子阶段Ci的数量为N，其中N是大于或等于2的整数，并且i是范围从1到N的整数索引，每个捕获子阶段Ci包括：
-供应具有光学频率的激光束，所述光学频率在时间段Ti内在宽度Bi的频率范围内线性变化；
-基于所述激光束供应参考光束和有用光束；以及
-由有用光束照亮场景，并且由与参考光束和与场景对有用光束的反射相对应的反射光束的叠加相对应的光束照亮传感器的至少一行像素，
其中，对于每个捕获子阶段Ci，比率Bi/Ti的绝对值是不同的，
其中，每个捕获子阶段Ci对应于从传感器到场景的距离的测量值的范围Dzi，范围Dzi从zmini到zmaxi，其中zmaxi大于zmini，比率Bi/Ti被确定为使得对于范围从1到N-1的i，zmini+1基本上等于zmaxi而不大于zmaxi。
根据一个实施例，确定比率Bi/Ti，使得对于范围从1到N-1的i，zmini+1等于zmaxi。
根据一个实施例，对于每个测量子阶段Ci和对于传感器的每个像素，如果场景中与所述像素相关联的点与该像素的距离在范围Dzi内，则对应于参考光束和反射光束叠加相对应的光束对像素的照亮导致信号以属于频率范围ΔFRi的拍频FRi振荡，该频率范围ΔFRi从频率FRinfi到频率FRsupi。
根据一个实施例，对于范围从1到N的i，FRsupi等于Ki乘以FRinfi，其中Ki是系数，并且频率FRinfi对于范围从1到N的所有索引i都是相同的。
根据一个实施例，Ki对于从1到N的范围内的所有索引i都是相同的。
根据一个实施例，对于每个捕获子阶段Ci和传感器的每个像素，如果拍频FRi在频率范围ΔFRi内，则基于以下公式计算从像素到场景中与像素相关联的点的距离z：
z＝(c.Ti.FRi)/(2.Bi)，其中c为光速。
根据一个实施例，对于每个像素和在每个捕获子阶段Ci，通过在所述子阶段Ci的持续时间Ti期间对所述像素的振荡信号的周期数进行计数来获得像素的频率FRi的测量值。
根据一个实施例，对于每个像素和每个捕获子阶段Ci，如果在子阶段Ci的持续时间Ti期间计数的周期数属于从低值Mmini到高值Mmaxi的数值范围，则该像素与场景中与该像素相关联的的点的距离在测量范围Dzi内，低值等于Ti*FRinfi，并且高值等于Ti*FRsupi。
根据一个实施例，对于范围从1到N的i，每个范围Dzi的宽度等于目标距离测量分辨率。
根据一个实施例，对于范围从1到N的i，每个范围Dzi的宽度等于目标距离测量分辨率，并且对于每个像素和对于每个捕获子阶段Ci，如果在子阶段Ci的持续时间Ti期间计数的周期数等于由该目标分辨率确定的数目，则该像素在场景中与该像素相关联的点的距离在测量范围Dzi内。
根据一个实施例，每个范围Dzi的宽度等于目标距离测量分辨率，并且对于每个像素和对于每个捕获子阶段Ci，通过检测范围ΔFRi的给定频率来确定拍频FRi在频率范围ΔFRi内。
根据一个实施例，对于范围从1到N的i，Ti等于T/N，其中T是由所有传感器像素同时采集的阶段的持续时间，或者是由传感器的像素阵列中的单个像素行采集的阶段的持续时间。
根据一个实施例，对于每个捕获子阶段Ci，激光束的光学频率从fstarti变化到fendi，对于范围从1到N-1的i，fendi等于fstarti+1，并且系数Bi/Ti的符号在从当前捕获子阶段Ci至下一捕获子阶段Ci的每个过程处变化。
一个实施例提供了一种被配置为实施上述方法的传感器，该传感器包括：
像素阵列，
激光束的源，
被配置为供应参考光束和有用光束的光学设备，该有用光束旨在照亮待捕获的场景，
被配置为同时向至少一个像素行供应光束的光学设备，光束对应于参考光束和当场景被有用的光束照亮时由场景反射的光束的叠加，以及用于控制源的电路，配置为调制由源供应的激光束的光学频率，使得在每个捕获子阶段Ci内，光束的光学频率在时间段Ti期间在宽度Bi的频率范围内线性变化。
一个实施例提供了一种传感器，该传感器包括：
像素阵列，
激光束的源，
被配置为供应参考光束和有用光束的光学设备，该有用光束旨在照亮要捕获的场景，
被配置为同时向所有像素供应光束的光学设备，其中光束对应于参考光束和当场景被有用光束照亮时由场景反射的光束的叠加；以及
用于控制源的电路，配置为调制由源供应的激光束的光学频率，使得在每个捕获子阶段Ci，光束的光学频率在时间段Ti期间在宽度Bi的频率范围内线性变化；
传感器被配置为实施上述方法，其中每个范围Dzi的宽度等于目标距离测量分辨率，并且对于每个像素和对于每个捕获子阶段Ci，通过检测频率范围ΔFRi的给定频率来确定拍频FRi在频率范围ΔFRi内，
传感器包括事件管理电路，并且
每个像素包括被配置为检测给定频率的电路和被配置为如果在子阶段Ci期间检测到给定频率则向事件管理电路供应至少一个事件信号的电路。
另一个实施例提供了一种传感器，该传感器包括：
像素阵列，
激光束的源，
被配置为供应参考光束和有用光束的光学设备，该有用光束旨在照亮要捕获的场景，
被配置为同时向所有像素供应光束的光学设备，光束对应于参考光束和当场景被有用光束照亮时由场景反射的光束的叠加；以及
用于控制源的电路，配置为调制由源供应的激光束的光学频率，使得在每个捕获子阶段Ci，光束的光学频率在时间段Ti期间在宽度Bi的频率范围内线性变化；
传感器被配置为实施上述方法，其中对于范围从1到N的i，每个范围Dzi的宽度等于目标距离测量分辨率，并且对于每个像素和对于每个捕获子阶段Ci，如果在子阶段Ci的持续时间Ti期间计数的周期数等于由该目标分辨率确定的数目，则该像素与场景中与该像素相关联的点的距离在测量范围Dzi内，
传感器包括事件管理电路，并且
每个像素包括电路，该电路被配置为如果在子阶段Ci期间，在子阶段Ci的持续时间Ti期间计数的周期数等于由目标分辨率确定的数目，则向事件管理电路供应至少一个事件信号。
附图说明
前面的特征和优点以及其他特征和优点，将在通过参考附图的说明而非限制的方式给出具体实施例的其余公开中详细描述，其中：
前面描述的图1示意性地示出了使用FCMW型LIDAR技术的传感器示例；
前面描述的图2示出了图1的传感器中参考激光束和反射激光束的光学频率的调制；
前面描述的图3示出了通过在图1的传感器中叠加参考光束和反射光束而获得的外差信号的拍频；
图4用曲线示出了基于FCMW LIDAR技术采集传感器到场景距离的方法的实施例；
图5用曲线示出了基于FCMW LIDAR技术采集传感器到场景距离的方法的替代实施例；
图6示意性地示出了实现图4或图5的方法的传感器的实施例；以及
图7示出了实施图4或图5的方法的传感器的另一个实施例。
具体实施方式
在各个附图中，类似的特征已经通过类似的附图标记来指定。特别地，在各种实施例中常见的结构和/或功能特征可以具有相同的附图标记，并且可以设置同样的结构、尺寸和材料特性。
为了清楚起见，仅详细示出和描述了对理解本文所描述的实施例有用的步骤和元件。特别地，允许实施从传感器到场景的距离采集的方法的已知传感器的已知像素尚未被详细描述，所描述的实施例和变体与这些已知像素和传感器兼容。
除非另有说明，否则当参考连接在一起的两个元件时，这意味着除了导体之外没有任何中间元件的直接连接，并且当参考耦合在一起的两个元件时，这意味着这两个元件能够连接，或者它们能够经由一个或多个其他元件耦合。
在以下公开中，当参考绝对位置限定词，诸如术语“前”、“后”、“顶”、“底”、“左”、“右”等，或参考相对位置限定词(诸如术语“以上”、“以下”、“上方”和“下方”等)，或参考取向限定词(诸如“水平”、“垂直”等)，除非另有规定，否则均指图形的取向。
除非另有规定，否则“约”、“大约”、“实质上”和“大概”表示在10％以内，并且最好在5％以内。
前面已经描述了一种传感器1，其中，对于传感器1的每个像素Pix，像素Pix的外差信号的频率FR是通过对给定时间段(例如，光束102的光学频率F的调制持续时间T)内信号的周期Te的数量M进行计数来测量。
在已知的传感器1中，频率调制的偏移B和该调制的持续时间T是固定且恒定的。这意味着，为了检测从像素Pix到场景中相关联点的距离z，该距离z在最小值zmin和最大值zmax之间，频率FR必须在从由值zmin确定的最小拍频FRmin到由值zmax确定的最大拍频FRmax的整个ΔFR范围的扩展上是可测量的。ΔFR因此是待测信号的带宽。带宽ΔFR等于(2*(zmax-zmin)*B)/(c*T)。
当要测量或检测的距离范围增加时，带宽ΔFR也会增加。ΔFR的增加意味着相应地增加信号iPD的一个或多个放大电路的带宽，这会增加该电路或这些电路的噪声或功耗。带宽ΔFR的增加进一步意味着信号iPD的DC(“直流”)分量的光子噪声的增加。信号iPD的DC分量的增加导致信噪比的降低。事实上，信号iPD的DC分量iPDDC与信号iPD的有用信号iPDAC的比率可以超过因数20。现在，忽略有用信号iPDAC的光子噪声，信噪比SNR等于：
其中q是电子的电荷。
如前所述，通过计数确定频率FR的方法对信噪比很敏感，并且该信噪比的降低可能会由于噪声而导致错误计数，并且从而导致M的错误值。
为了降低带宽ΔFR以提高信噪比，同时保持用于测量z的相同动态范围Δz＝zmax–zmin，这里提供了在场景捕获阶段，例如通过传感器1，将采集持续时间T划分为N个连续时间间隔Ti，其中i是范围从1到N的整数索引，并且N是大于2的整数。每个捕获间隔或子阶段Ci对应于光束102的传输，光束102的光学频率f在该子阶段的持续时间Ti内的宽度Bi的频率范围内连续线性调制。换句话说，N个子阶段Ci是连续的，并且在每个子阶段Ci期间，源100被控制为使得光束102的光学频率f在时间段Ti期间以频率偏移Bi被连续且线性地调制。此外，规定每个子阶段Ci对应于比率Bi/Ti，该比率Bi/Ti的绝对值不同于其他N-1个子阶段Ci的比率Bi/Ti的绝对值。
因此，能够为每个子阶段Ci提供对应于相对于带宽ΔFR减小的带宽ΔFRi，并且进一步为每个子阶段Ci提供能够检测或测量包括在从最小值zmini到最大值zmaxi的对应范围Dzi内的距离z。每个子阶段Ci的带宽ΔFRi从最小频率FRinfi延伸到最大频率FRsupi。
例如，对于每个子阶段Ci，FRsupi等于Ki乘以FRinfi。优选地，Ki对于所有子阶段Ci具有相同的值。然而，在其他示例中，至少两个子阶段Ci的值Ki可以不同。
作为一个示例，频率FRsupi对于所有子阶段Ci具有相同的值，或者频率FRinfi对于所有子阶段Ci具有相同的值。优选地，频率FRsupi对于所有子阶段Ci具有相同的值，并且频率FRinfi对于所有子阶段Ci具有相同的值，或者，换句话说，所有子阶段Ci具有相同的带宽ΔFRi，并且因此具有相同的系数Ki。
每个子阶段Ci的范围Dzi与其他子阶段Ci的范围不同，因此，通过将N个范围Dzi端对端放置，传感器1能够检测zmin和zmax之间的距离z。根据一个实施例，比率Bi/Ti被确定成使得范围Dzi能够端对端放置，以获得z从zmin到zmax的动态范围。换句话说，比率Bi/Ti至少部分地由目标测量动态范围zmax-zmin确定。
例如，根据子阶段Ci按索引i递增顺序实施的实施例，比率Bi/Ti被确定成使得对于从1到N-1变化的i，值zmini+1等于值zmaxi。在一个变体中，范围Dzi可以部分重叠，并且在这种情况下，对于从1到N-1变化的i，zmini+1基本上等于但不大于值zmaxi。然而，其中zmini+1等于zmaxi的实施例具有不会在两个不同的子阶段Ci中检测或测量相同的距离值z的优点。
对于给定的子阶段Ci和给定的像素，如果与像素相关联的点与该像素的距离z在从zmini到zmaxi的范围内，则可以观察到拍频FRi在从FRinfi至FRsupi的范围内。此外，然后能够基于以下公式来计算距离z：
z＝(c.Ti.FRi)/(2.Bi)，其中FRi为像素外差信号的测量拍频，并且等于M/Ti，其中M为在时间段Ti期间外差信号的计数周期数。
在传感器1中，当场景的捕获阶段包括N个子阶段Ci时，诸如本申请中所述，根据实施例，传感器1被配置为使得光束116同时照亮所有传感器像素Pix。然而，在替代实施例中，当传感器1以滚动模式操作时，传感器可以被配置为使得光束116仅照亮正在进行采集的行的像素Pix。
现在将描述比率Bi/Ti的计算方法的示例。
在这个示例中，认为持续时间Ti都是相同的，并且例如等于T/N。因此，频率偏移Bi对于每个子阶段Ci是不同的。例如，持续时间T对应于激光束102在频率偏移B内的连续调制的持续时间T，这对于测量从zmin到zmax范围内的距离z是必要的。
在这个示例中，进一步认为，对于从1变化到N-1的i，zmaxi＝zmini+1，以获得当范围Dzi端到端放置时可测量距离的连续范围。换句话说，(c.Ti.FRsupi)/(2.Bi)＝(c.Ti+ 1.FRinfi+1)/(2.Bi+1)。由于Ti等于Ti+1，因此，FRsupi/FRinfi+1＝Bi/Bi+1。
作为一个示例，通过选择对于每个子阶段Ci是相同的FRinfi，并且知道FRsupi等于Ki乘FRinfi，从而得到Bi/Bi+1＝zmaxi/zmini＝Ki。
然后可以计算B1，然后计算B2等于B1除以K1，然后计算B3等于B2除以K2，依此类推，直到获得BN和zmaxN，使得等于zmax/zmin的z的总动态测量范围等于zmaxN/zmin1。例如，值N至少部分地由系数Ki的选择来确定。
作为一个更具体的示例，除了对于每个子阶段Ci选择相同的频率FRinfi之外，还对于所有子阶段Ci，Ki被选择为相同并且等于K。在这种情况下，子阶段Ci都具有相同的频率FRinfi，相同的频率FRsupi和相同的带宽ΔFRi。因此，zmax/zmin＝zmaxN/zmin1＝KN。然后，例如，N是通过将以K为底的对数函数应用于zmax/zmin动态范围来计算的，例如，N等于通过将以K为底的对数应用于zmax/zmin而获得值的四舍五入整数。
因此，在这个更具体的示例中，并使用上面给出的方程，可以确定N个系数Bi。
例如，知道zmin和zmax并设置K的值，就得到子阶段的数量N，并且然后，知道测量时间T，就得到每个子阶段Ci的持续时间Ti。然后通过设置频率FRinfi，可以计算B1，知道B1＝(FRinfi.c.Ti)/(2.zmin)。作为一种变体，不是设置频率FRinfi，而是设置在每个子阶段Ci中要检测的外差信号的最小周期数Mmin，使得与像素相关联的点属于该子阶段Ci的测量范围Dzi，并且然后可以计算B1，知道B1＝(Mmin.c)/(2.zmin)。例如，其他系数Bi通过以下方程的方式进行计算：Bi＝B1/K(i-1)。
图4示出了一个实施方式的示例，在这种情况下其中N等于4，Ti对于所有子阶段Ci是相同的，Ki对所有子阶段Ci都是相同的且等于K，并且ΔFRi对于所有子阶段Ci都是相同的。在图4中，横坐标轴表示时间t，并且纵坐标轴表示激光束102的频率f。换句话说，图4示出了一种调制传感器1的源100的光学频率的方法，用于采集从传感器1到待成像场景110的距离。
在持续时间T1等于T/4的子阶段C1期间，频率f被连续且线性地调制，使得调制的偏移等于B1。
在持续时间T2等于T/4的下一子阶段C2期间，频率f被连续且线性地调制，使得调制的偏移等于B2，其中B2＝B1/K。
在持续时间T3等于T/4的下一子阶段C3期间，频率f被连续且线性地调制，使得调制的偏移等于B3，其中B3＝B1/K2。
在持续时间T4等于T/4的下一子阶段C4期间，频率f被连续且线性地调制，使得调制的偏移等于B4，其中B4＝B1/K3。
在图4的示例中，在每个子阶段(或线性调频)Ci，激光束102的光学频率f从相同的值fstart调制。这意味着，在每个子阶段Ci结束时，并且在下一子阶段Ci+1开始之前，频率f必须立即恢复到频率fstart，这强烈地要求源100及其控制电路118的响应。
在避免频率f快速返回到频率fstart的同时，可以实施子阶段Ci。
为此，光束102在每个子阶段Ci结束时的光学频率fendi等于光束102在下一子阶段Ci+1开始时的频率fstarti+1就足够了。
然而，这可以导致激光束102的光学频率f穿过非常大的频率范围，这是不期望的，或者甚至导致源100不能在整个期望范围内调制频率f。然而，在每个子阶段Ci中，对于范围Dzi内的距离z所测量的频率FRi实际上取决于比率Bi/Ti的绝对值。有利的是，除了规定在每个子阶段Ci的结束时的频率fendi等于在下一子阶段Ci+1的开始时的频率fstarti+1之外，还可以规定系数Bi的符号或极性在每个子阶段Ci的开始时改变，或者换句话说，符号或极性在每个子阶段Ci改变时改变。换句话说，考虑到Bi是频率偏移，并且因此总是正的，这相当于通过交替每个子阶段Ci的变化方向，使该频率偏移在一个方向或另一个方向上运行。
图5示出了在一个实施方式的示例中光束102的光学频率f的变化，其中N等于4，Ti对于所有子阶段Ci都是相同的，Ki对所有子阶段Ci都是相同的并且等于K，并且ΔfRi对于所有子阶段Ci都是相同的。在图5中，每个子阶段Ci结束时的频率fendi等于下一子阶段Ci+1开始时的频率fstarti+1，以及系数Bi的符号，或者换句话说，频率偏移Bi的运行方向对于每个新的子阶段Ci都会发生变化。
在持续时间T1的子阶段C1期间，频率f被连续且线性地调制，使得调制的偏移等于B1(绝对值)，并且更具体地，使得f从fstart＝fstart1到fend1线性地变化。在该示例中，B1是正的，或者换句话说，频率偏移B1是在频率增加的方向上进行的。
在持续时间T2的下一子阶段C2期间，频率f被连续且线性地调制，使得调制的偏移等于(绝对值)B2，并且更具体地，使得f从fstart2＝fend1到fend2线性地变化。在该示例中，B2是负的，或者换句话说，频率偏移B2在频率减小的方向上进行。
在持续时间T3的下一子阶段C3期间，频率f被连续且线性地调制，使得调制的偏移等于(绝对值)B3，并且更具体地，使得频率f从fstart3＝fend2到fend3线性地变化。在该示例中，B3是正的，或者换句话说，频率偏移B3在频率增加的方向上进行。
在持续时间T4的下一子阶段C4期间，频率f被连续且线性地调制，使得调制的偏移等于(绝对值)B4，并且更具体地，使得频率f从fstart4＝fend3到fend4线性地变化。在该示例中，B4是负的，或者换句话说，频率偏移B4在频率减小的方向上进行。
更一般地，根据一个实施例，对于i为奇数，fstarti＝fstarti-1-Bi-1，并且对于i为偶数，fstarti＝fstarti-1+Bi-1。
作为替代示例(未示出)，系数B1可以是负的，或者换句话说，频率偏移B1可以在频率减小的方向上进行。
现在将描述一个具体的数字示例。在本例中，考虑了一种情况，其中：-持续时间T等于200μs，
-待检测的最小距离zmin(等于zmin1)等于0.3m，
-待检测的最大距离zmax(等于zmaxN)等于10m，
-持续时间Ti都相同，
-系数Ki都相同，并且等于K＝2，以及
-子阶段Ci的频率FRinfi都等于75KHz。
因此：
-动态范围zmaxN/zmin1等于33.33，
-N等于5，
-每个持续时间Ti等于200μs除以N，即40μs，
-频率FRsupi都等于150KHz，
-带宽ΔFRi都等于75KHz，
-B1等于1.5*109Hz(B1＝(FRinf1*c*T1)/(2*zmin1))，
-子阶段C1能够检测从zmin1＝0.30m到zmax1＝0.60m的范围内的距离z，
-B2等于750*106Hz(B2＝B1/K)，
-子阶段C2能够检测从zmin2＝0.60m到zmax2＝1.20m的范围内的距离z，
-B3等于375*106Hz(B3＝B1/K2)，
-子阶段C3能够检测从zmin3＝1.20m到zmax3＝2.40m的范围内的距离z，
-B4等于187.5*106Hz(B4＝B1/K3)，
-子阶段C4能够检测从zmin4＝2.40m到zmax4＝4.80m的范围内的距离z，以及
-B5等于93.750*106Hz(B4＝B1/K4)，
-子阶段C5能够检测从zmin5＝4.80m到zmax5＝9.60m的范围内的距离z。
在上面的示例中，测量范围Dz1到Dz5的端到端的放置并不完全跨越从zmin到zmax的整个目标测量范围，因为值N已经被选择为等于刚好低于zmax/zmin的以K为底的对数的整数值。然而，在另一个示例中，其中值N被选择为等于刚好高于zmax/zmin的以K为底的对数的整数值，范围Dz1到Dz5的端到端的放置跨越了从zmin到zmax的整个目标测量范围，并且甚至更大。
如果希望在时间段T期间以激光器102的光学频率f进行单个连续阶段调制并且以等于75KHz的最小拍频FRmin获得从zmin到zmax的相同z测量范围，这将意味着选择等于7.5*109Hz的系数B(比系数B1大N倍)。这种系数B的值将导致规定最大拍频FRmax等于2.5MHz，这将导致带宽ΔFR＝2.43MHz，并且因此信噪比比前一示例的情况小约5.69倍。
对于传感器的每个子阶段Ci和每个像素，如果测量的频率FRi在FRinfi与FRsupi之间，并且因此，如果在持续时间Ti期间计数的像素的外差信号的周期Te的数目M在从Mmini到Mmaxi的值范围内，其中Mmini＝Ti*FRinfi和Mmaxi＝Ti*FRsupi，则与像素相关联的点位于子阶段Ci的范围Dzi内的距离z处。当频率FRinfi对于所有子阶段Ci都是相同的，FRsupi对于所有子阶段Ci都是相同的并且持续时间Ti对于所有子阶段Ci都是相同的时，数Mmini和Mmaxi对于所有子阶段Ci都是相同的并且分别等于Mmin和Mmax。在上述具体的数值示例中，Mmin＝3，并且Mmax＝6。
在上面的示例中，已经选择设置值FRinfi，而不是在每个子阶段Ci中要检测的周期的最小数目Mmin，尽管也可以将值Mmin设置为等于3而不是值FRinfi。以上面的示例为例，并且将Mmin设置为等于3，这意味着FRinfi＝Mmin/Ti＝3/(40*10-6)＝75KHz，并且从而获得相同的结果。
在每个子阶段Ci中，外差信号的周期数M可以通过计数器的方式获得，该计数器在子阶段Ci的持续时间Ti内累加或计数外差信号周期数。在这种情况下，数M是整数，并且数M上的不确定性或误差大于或小于1。因此，在每个子范围Ci中的距离测量分辨率等于
应当知道，在每个子阶段Ci中，zmaxi＝Ki*zmini，其中，在所有子范围Ci中Ki等于K，如果期望每个子阶段Ci的测量范围Dzi的扩展等于该子范围的分辨率则并且因此/>现在，zmini＝(c*Mmin)/(2*Bi)，其中Mmin＝1/(K-1)，并且Mmax＝K/(K-1)。然后可以选择分辨率，并从中推导出对应的值K，并且然后是与该K值相对应的值Mmin和Mmax。
例如，如果在每个范围Ci中的目标为分辨率该分辨率等于该范围Ci的最小值zmini的1％，则这意味着K-1＝0.01，因此K＝1.01，Mmin＝1/(K-1)＝100，并且Mmax＝K/(K-1)＝101。
在上面的示例中，周期的数目M是通过整数计数器的方式获得的，因此数量M的值的误差等于正或负1，并且因此z的分辨率，等于c/(2*Bi)。在其他示例中，数目M可以通过具有双时基的计数器的方式来获得，该计数器能够测量数目M的一部分，这能够减小M值的误差，并且从而提高分辨率。
更一般地说，对于通过计数确定数目M的误差E，z的分辨率，等于(E*c)/(2*Bi)。通过选择每个子阶段Ci的测量范围Dzi的扩展等于该子范围的分辨率/>(即，)，则Mmin＝E/(K-1)并且Mmax＝(E*K)/(K-1)。因此，如前所述，通过设置分辨率/>并知道误差E，可以从中推断出对应的值K，并且然后推断出与该K值相对应的值Mmin和Mmax。
上述示例表明，在给定的测量动态范围zmax–zmin下，每个子范围Ci中的分辨率(以该子范围中可检测的最小值zmini的百分比表示)越低，子阶段的数量N增加得越多。因此，较小的分辨率值可以导致子阶段的数量N与滚动模式下的操作不兼容，并且场景采集速率与视频应用程序兼容，即，场景采集速率每秒至少有30个场景图像。然而，较小的分辨率值/>及其对应的子阶段的数量N可以与快照模式下的操作保持兼容。作为一个具体的数字示例，考虑了一种情况，其中：
-持续时间T等于33毫秒，因此传感器每秒能够采集30.3帧，这与视频应用程序兼容，
-要检测的最小距离zmin(等于zmin1)等于0.3m，
-要检测的最大距离zmax(等于zmaxN)等于10m，
-持续时间Ti都相同，
-系数Ki都是相同的且等于K，
-子阶段Ci的频率FRinfi都是相等的，并且
-在每个子范围Ci中，等于zmini的1％。
因此：
-动态范围zmaxN/zmin1等于33.3，
-K等于1.01，这意味着Mmin＝100并且Mmax＝101，
-N等于352，
-每个持续时间Ti等于93.75μs，
-频率FRinfi都等于Mmin/Ti＝1.07MHz，
-频率FRsupi都等于Mmax/Ti＝1.08MHz，
-带宽ΔFRi都等于10.10KHz，
-B1等于50*109Hz(B1＝(FRinf1*c*T1)/(2*zmin1))，其他系数Bi等于B1/Ki-1，-子阶段C1能够检测从zmin1＝0.30000m到zmax1＝0.30300m范围内的距离z，-子阶段C2能够检测从zmin2＝0.30300m到zmax2＝0.30603m范围内的距离z，-子阶段C3能够检测从zmin3＝0.30603m到zmax3＝0.300909m范围内的距离z，-子阶段C351能够检测从zmin351＝9.76342m到zmax351＝9.86106m范围内的距离z，并且
-子阶段C352能够检测从zmin352＝9.86106m到zmax352＝9.95967m范围内的距离z。
如果期望在时间段T期间以激光器102的光学频率f的单个连续阶段调制和等于1.07MHz的最小拍频FRmin来获得从zmin到zmax的相同z测量范围，则这意味着选择等于17.6*1012Hz的系数B(比上述示例的系数B1大N倍)。这种系数B的值将导致规定最大拍频FRmax等于35.56MHz，这将导致带宽ΔFR＝34.5MHz，并且因此信噪比比前一示例的情况小大约56倍。
在上面的示例中，在每个子阶段Ci中，考虑到传感器的任一像素，该像素在子阶段Ci期间可测量的值范围Dzi等于分辨率在每个子范围Ci中，对于与像素相关联的场景中的点的距离在Dzi范围内，要测量的拍频FRi几乎是恒定的，因为带宽等于期望的精度。因此，只需对外差信号的Mmin周期进行计数或通过对外差信号进行滤波来检测FRinfi和FRsupi之间的拍频，例如等于(FRsupi+FRinfi)/2的频率，即可确定物体所处的距离。
在这样的示例中，对于每个子阶段Ci，通过检测FRinfi和FRsupi之间的单个频率来确定场景中的点在范围Dzi内的距离z时，对于给定的像素，该频率可以在至少两个不同的子阶段Ci被检测，例如由于外差信号中存在的噪声、甚至在检测频率下进行滤波。在这种情况下，信号电平能够确定哪个子阶段相位Ci对应于包括像素与其相关联的点之间的距离z的范围Dzi，然后该子阶段是信号电平最高的子阶段。
例如，在其中每个子阶段Ci期间可测量的值的范围Dzi等于分辨率的实施方式可以很好地适应传感器快照模式下的操作。此外，这些实施方式例如很好地适用于具有称为“基于事件”的架构的传感器，其中每个像素仅在其已为当前子阶段Ci计数M＝Mmin时，或者仅当它为当前子阶段Ci检测到在以该给定频率滤波的外差信号中的FRinfi和FRsupi之间的给定频率时，才发送事件信号。
上面已经描述了持续时间Ti全部相同的实施例。
在替代实施例中，对于每个子阶段Ci，偏移Bi都是相同的，并且持续时间Ti是不同的。通过调整先前描述的计算，这种变体的实施方式在本领域技术人员的能力范围内。
在另一些替代实施例中，对于一些子阶段Ci，持续时间Ti是固定的，并且偏移Bi可变，并且对于其他子阶段Ci，持续时间Ti可变，并且偏移Bi固定。这里再次指出，通过调整先前描述的计算，这些变体的实施方式在本领域技术人员的能力范围内。
如关于图1、图2和图3所述，通过实现具有不同系数Bi/Ti的多个子范围Ci来采集从传感器1到待成像场景的距离，例如可以在以单个B/T比对待成像场景执行第一次采集之后实现。因此，在以B/T比对场景执行第一次采集期间，传感器1的电路(例如，计算和/或处理电路)确定自适应测量动态范围zmax–zmin，并通过考虑所确定的适应的动态范围来计算系数Bi/Ti。然后，传感器1对场景实施第二次采集，其包括由通过考虑适应的动态范围而计算的系数Bi/Ti来确定的多个子阶段Ci。
更一般地，系数Bi/Ti可以在设计阶段期间计算，并记录在传感器中，以便在场景的每次采集时在其中使用，或者传感器可以包括计算电路，该计算电路被配置为在每次修改参数(诸如目标动态范围zmax-zmin、子范围Ci的频率FRinfi，数目Mmin等)时重新计算系数Bi/Ti。
图6示意性地示出了实施图4或图5的方法的传感器2的实施例。
尽管这在图6中没有示出，但传感器2与图1的传感器1一样，包括激光束102的源100、用于控制源100(即激光束102光学频率f)的电路118、以及能够从光束102和反射光束112供应光束106、108和116的光学设备104和114。
此外，在图6中，示出了传感器2的单个像素Pix，但在实践中，传感器2例如包括大量像素Pix(例如，至少10000个像素Pix)，然后像素Pix被布置在由像素Pix行和像素Pix列组成的阵列中。
根据一个实施例，在场景的捕获阶段期间，传感器2被配置为使得在每个子阶段Ci，光束116同时照亮传感器2的所有像素Pix。
在图6的实施例中，像素Pix的架构例如适用于传感器在滚动模式下的操作。
像素Pix包括光电探测器PD，该光电探测器PD被配置为接收光束116(图1)中与由该像素Pix成像的场景中的点(即与像素Pix相关联的场景中的点)相对应的部分。
光电探测器PD被配置为供应外差信号iPD。
根据一个实施例，像素Pix包括电路600(图6中的块AF)，该电路被配置为对信号iPD进行滤波和放大，然后电路600的带宽大于或等于，优选地等于，带宽ΔFRi中的最大带宽，例如，等于任一个带宽ΔFRi，当它们都相同时。电路600接收信号iPD，并供应与滤波和放大的信号iPD相对应的信号IPD。
根据一个实施例，像素Pix还包括比较器COMP，比较器COMP被配置为当信号IPD大于一个值时供应为“1”的二进制信号COMPout，否则供应为“0”的二进制信号COMPout。因此，当模拟信号IPD表现出振荡时，二进制信号COMPout以相同的频率振荡。
像素Pix还包括行选择开关SEL。当开关SEL导通时，实际上对于同一行的所有像素Pix，像素Pix的输出信号被同时供应给同一列的所有像素Pix共用的导电行602。当开关SEL断开(像素Pix行被取消选择)时，导线602接收同一列但另一像素行(即，所选择的像素Pix行)的像素的输出信号。
在图6的实施例中，其中每个像素Pix都包括电路600和电路COMP，像素Pix的输出信号是信号COMPout。
在每列中，导线602被连接到对应的读出电路604，例如，布置在列的底部。该电路604接收其开关SEL导通的列的像素Pix的输出信号。电路604被配置为，在每个子阶段Ci处，例如，在每个时间段Ti，对通过其开关SEL耦合到行602的像素Pix的信号iPD的周期数M进行计数。
在图6的实施例中，其中每个像素Pix包括电路600和电路COMP，根据其中传感器以滚动模式操作的实施例，电路604被配置为在每个子阶段Ci，例如，为每个时间段Ti对其接收的信号COMPout的周期数M进行计数。
作为一个示例，电路604包括计数器606(图6中的块“计数器”)，该计数器接收所选像素Pix的输出信号。电路606被配置为在每个相位Ci的持续时间Ti期间在输出信号的每个脉冲处都递增。计数器606被进一步配置为在每个阶段Ci的开始时复位。
可选地，电路604还可以包括电路608(图6中的块“REG”)，该电路被配置为在每个子阶段Ci结束时存储在该子阶段Ci期间计数的数目M。作为一个示例，电路608是寄存器，例如，移位寄存器。因此，在子阶段Ci期间由传感器的所有电路604计数并在该子阶段Ci结束时存储数量M的读数可以例如在下一子阶段Ci+1期间按顺序读取。
在替代实施例中，像素Pix除去电路COMP，但包括电路600。在这种情况下，像素Pix的输出信号是信号IPD。然后，每个电路604接收从电路604的列中选择的像素Pix的输出信号IPD。然后，每个电路604包括电路COMP，该电路COMP接收像素Pix的输出信号IPD，并供应由电路604(例如，由其计数器606)使用的对应信号COMPout，以在每个子阶段Ci处计数数目M。
在又一替代实施例中，像素Pix除去电路COMP和电路600。在这种情况下，像素Pix的输出信号是信号IPD。然后，每个电路604接收在电路604的列中选择的像素Pix的输出信号iPD。每个电路604然后包括接收像素Pix的输出信号iPD并供应对应信号iPD的电路600。每个电路604还包括电路COMP，电路COMP接收由电路604的电路600供应的信号IPD，并供应由电路604(例如，由其计数器606)使用的信号COMPout，以在每个子阶段Ci处计数数目M。
尽管图6中没有说明这一点，但传感器2可以包括一个或多个电路，这些电路被配置为停用或关闭传感器2的未被使用的像素Pix，也就是说，这些像素Pix没有被测量，或者换句话说，这些像素Pix没有实施距离z的测量。例如，可以停用或关闭未选择行的像素Pix以降低功耗。作为一个替代或补充的示例，当在子阶段Ci时，为所选行的像素Pix计数的数目M指示这些像素与其相关联点距离为z，属于对应范围Dzi，那么这些像素Pix可以在下一子阶段Ci被停用或关闭。
图7示意性地示出了实施图4或图5的方法的传感器3的另一个实施例。
尽管这在图7中没有示出，但与图1的传感器1和图6的传感器2一样，传感器3包括激光束102的源100、用于控制源100(即，激光束102的光学频率f)的电路118，以及能够从光束102和反射光束112供应光束106、108和116的光学设备104和114。
在图7中，与图6一样，传感器3的单个像素Pix被示出，但是在实践中，传感器3例如包括大量像素Pix，例如，至少100000个像素Pix，像素Pix然后被布置在包括由像素Pix行和像素Pix列的阵列中。
根据一个实施例，在场景的捕获阶段期间，传感器3被配置为使得在每个子阶段Ci，光束116同时照亮传感器3的所有像素Pix。
像素Pix包括光电探测器PD，该光电探测器PD被配置为接收光束116(图1)的与由该像素Pix成像的场景中的点(即与像素Pix相关联的点)相对应的部分。
光电探测器PD被配置为供应外差信号iPD。
在图3的实施例中，像素Pix的架构例如适用于传感器在快照模式下的操作。此外，在图7的示例中，计算出系数Bi/Ti，因此，对于每个子阶段Ci，
根据一个实施例，像素Pix包括电路700(图7中的块AF)，电路700被配置为对信号iPD进行滤波和放大，然后电路700的带宽大于或等于，优选地等于带宽ΔFRi中的最大带宽，例如，等于任一个带宽ΔFRi，当它们都相同时。电路700接收信号iPD，并供应与滤波和放大的信号iPD相对应的信号IPD。
根据一个实施例，像素Pix还包括比较器COMP，比较器COMP被配置为当信号IPD大于一个值时供应为“1”的二进制信号COMPout，否则供应为“0”的二进制信号COMPout。因此，当模拟信号IPD表现出振荡时，二进制信号COMPout以相同的频率振荡。
在图7的实施例中，其中每个像素Pix都包括电路700和电路COMP，像素Pix的输出信号是信号COMPout。
对于每个像素Pix，传感器3还包括与该像素Pix相关联的读出电路704。因此，传感器3包括与像素Pix一样多的电路704。
根据一个实施例，传感器3的像素阵列Pix被实施在第一半导体层的内部和顶部，例如在第一半导体衬底的内部和顶部，并且电路704被实施(例如以阵列形式)在第二半导体层(例如，绝缘体上半导体层)的内部和顶部。这两个半导体层各自涂覆有后端线(BOEL)互连结构，这两个互连结构通过例如图7所示的分子键合HB相互装配，以将每个像素Pix耦合(例如连接)到其电路704。根据另一个实施例，像素Pix及其读出电路704都被实施在同一半导体层的内部和顶部。
每个电路704接收与其相关联的像素Pix的输出信号。每个电路704被配置为，在每个子阶段Ci处，例如对于每个时间段Ti，例如通过对像素Pix的输出信号的周期数进行计数，来对与其相关联的像素Pix的信号iPD的周期数M进行计数。在这个示例中，在每个相位Ci并且对于每个像素Pix，期望确定像素Pix的外差信号的周期数M是否等于Mmin，每个电路704被配置为在每个子阶段Ci检测计数的数目M是否等于Mmin。
在图7的实施例中，其中每个像素Pix都包括电路700和电路COMP，每个电路704被配置为在每个阶段Ci，例如，在每个持续时间Ti对从其相关像素Pix接收的信号COMPout的周期数M进行计数。
例如，电路704包括计数器706(图7中的块“计数器M”)。电路706被配置用于在每个子阶段Ci的持续时间Ti期间信号COMPout的脉冲的数目M，并且供应指示数目M何时等于Mmin的输出信号Det。为此，电路704，并且特别是其电路706，例如包括被配置为接收Mmin值的输入。计数器706被进一步配置为在每个子阶段Ci的开始处复位。
为了能够根据基于事件的逻辑来读取像素Pix，每个电路704还包括电路708(图7中的“逻辑”块)。电路708被配置为接收信号Det，并且如果对于当前阶段Ci，为与其相关联的像素Pix计数的数目M等于Mmin，则向传感器3的处理电路供应至少一个事件信号。例如，该事件信号向传感器3的处理电路(也称为事件管理电路)指示像素Pix所属的阵列的行和列，即像素Pix的位置。
例如，在每个子阶段Ci，当数目M等于(或达到)Mmin时，每个电路708被配置为供应指示与电路708相关联的像素Pix所属的列的事件信号ReqC，以及指示与该电路708相关联的像素Pix所属的行的事件信号ReqL。这些信号被提供给传感器3的事件管理电路。例如，事件管理电路包括接收信号ReqC的列事件管理电路和接收信号RekL的行事件管理电路。
作为示例，事件管理电路被配置为向电路708发送至少一个确认信号，以向其指示其已经有效地接收到信号ReqC和ReqL。例如，事件管理电路被配置为向电路708发送确认信号AckC以向其指示其已有效地接收到信号ReqC，并且向电路708发送确认信号AckL以向其指示其已有效接收到信号ReqL。例如，信号AckC由列事件管理电路供应，并且信号AckL由行事件管理电路供应。
作为更具体的示例，对于每个像素Pix，当像素Pix检测到M＝Mmin时，请求和确认信号的序列如下：
-发送信号ReqC，
-接收对应的信号AckC，
-发送信号RekL，以及
-接收对应的信号AckL。
根据一个实施例，当像素Pix已经接收到两个确认信号AckL和AckC时，它可以切换到待机状态，它将仅在下一捕获阶段开始时离开该待机状态。例如，处于待机状态的像素Pix至少停用其电路708，或者甚至停用其所有电路700、COMP和704。
在替代实施例中，像素Pix除去电路COMP，但包括电路700。在这种情况下，像素Pix的输出信号是信号IPD。然后，每个电路704接收对应像素Pix的输出信号IPD。然后，每个电路704包括电路COMP，该电路COMP接收像素Pix的输出信号IPD，并供应由电路704(例如，由其计数器706)使用的对应信号COMPout，以在每个阶段Ci对数目M进行计数。
在又一替代实施例中，像素Pix除去电路COMP和电路700。在这种情况下，像素Pix的输出信号是信号IPD。然后，每个电路704接收对应像素Pix的输出信号iPD。每个电路704然后包括接收像素Pix的输出信号iPD并供应对应信号iPD的电路700。每个电路704还包括电路COMP，电路COMP接收由电路704的电路700供应的信号IPD，并供应由电路704(例如，由其计数器706)使用的信号COMPout，以在每个子阶段Ci处计数数目M。
作为一个示例，基于事件的像素读取意味着根据检测到的距离通过增加(或减少)顺序对像素进行分类。在提到的示例中，首先探索短距离，最后探索长距离(反过来也是可能的)。在这样的示例中，加上对每个子阶段Ci后读取的像素数进行计数的计数器，以及存储在每个子阶段Ci中计数的像素数的电路(例如寄存器或存储器)，就可以实时获得距离直方图。实际上，该直方图的获得不需要供应每个像素的地址，并且因此能够更快速地执行像素的读取。例如，当能够观察到未使用完整的动态范围时，由此获得的直方图可被用于重新调整斜坡序列(即比率Bi/Ti)，以更好把距离范围作为目标。
类似地，一旦实施了N个子阶段Ci，斜坡序列就可以适用于以精确距离为目标的测量，也就是说，通过执行新的捕获，但仅使用与该精确距离相对应的单个子阶段Ci。
已经描述了各种实施例和变体。本领域的技术人员将理解，这些各种实施例和变体的某些特征可以被组合，并且本领域技术人员将发现其他变体。特别地，尽管在大多数先前描述的实施例和变体中，像素Pix的外差信号的计数周期数量M是整数，但是本领域技术人员能够提供更精确的计数器，例如，具有双时基的计数器，使得不仅能够在给定持续时间内对外差信号的整个周期数进行计数，还能够在该确定的持续时间期间外差信号的周期数的一部分进行计数。
最后，基于以上给出的功能指示，所描述的实施例和变体的实际实施方式在本领域技术人员的能力范围内。

Claims (16)

1.一种采集从传感器(1，2，3)到场景(110)的距离(z)的方法，所述方法包括在所述场景的捕获阶段期间，连续的捕获子阶段Ci的数量为N，其中N是大于或等于2的整数，并且i是范围从1到N的整数索引，每个捕获子阶段Ci包括：
-供应具有光学频率(f)的激光束(102)，所述光学频率(f)在时间段Ti中在宽度Bi的频率范围内线性变化；
-从所述激光束(102)供应参考光束(108)和有用光束(106)；以及-由所述有用光束(106)照亮所述场景，以及由与所述参考光束(108)和反射光束(112)的叠加相对应的光束(116)来照亮所述传感器的至少一行像素(Pix)，反射光束(112)与由所述场景对所述有用光束的反射相对应，
其中，比率Bi/Ti的绝对值对于每个捕获子阶段Ci是不同的，
其中，每个捕获子阶段Ci对应于从所述传感器(1，2，3)到所述场景(110)的距离的测量值的范围Dzi，所述范围Dzi从zmini到zmaxi，其中zmaxi大于zmini，比率Bi/Ti被确定为使得对于从1变化到N-1的i，zmini+1基本上等于zmaxi而不大于zmaxi。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，比率Bi/Ti被确定为使得对于范围从1到N-1的i，zmini+1等于zmaxi。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，对于每个测量子阶段Ci和对于所述传感器的每个像素(Pix)，如果所述场景中与所述像素(Pix)相关联的点与所述像素(Pix)的距离(z)在范围Dzi内，则对应于所述参考光束(108)和所述反射光束(112)的叠加的光束来照亮所述像素(Pix)导致信号(iPD)以属于频率范围ΔFRi的拍频FRi而进行振荡，所述频率范围ΔFRi从频率FRinfi到频率FRsupi。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，对于范围从1到N的i，FRsupi等于Ki乘以FRinfi，其中Ki是系数，并且频率FRinfi对于范围从1到N的所有索引i都是相同的。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，Ki对于范围从1到N内的所有索引i都是相同的。
6.根据权利要求3所述的方法，其中，对于每个捕获子阶段Ci和所述传感器(1，2，3)的每个像素(Pix)，如果所述拍频FRi在频率范围ΔFRi内，则所述像素(Pix)到所述场景(110)中与所述像素(Pix)相关联的点的距离z按下式计算：
z＝(c.Ti.FRi)/(2.Bi)，其中c为光速。
7.根据权利要求3所述的方法，其中，对于每个像素(Pix)和在每个捕获子阶段Ci，通过在所述子阶段Ci的持续时间Ti期间对所述像素的振荡信号(iPD)的周期(Te)的数量(M)进行计数，来获得像素(Pix)的频率FRi的测量值。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，对于每个像素(Pix)和对于每个捕获子阶段Ci，如果在子阶段Ci的持续时间Ti期间计数的周期(Te)的数量(M)属于从低值Mmini到高值Mmaxi的数值范围，则所述像素(Pix)与在所述场景中与所述像素(Pix)相关联的的点的距离在测量范围Dzi内，所述低值等于Ti*FRinfi，并且所述高值等于Ti*FRsupi。
9.根据权利要求2所述的方法，其中，对于范围从1到N的i，每个范围Dzi的宽度等于目标距离测量分辨率。
10.根据权利要求8所述的方法，其中，对于范围从1到N的i，每个范围Dzi的宽度等于目标距离测量分辨率，并且对于每个像素(Pix)和对于每个捕获子阶段Ci，如果在子阶段Ci的持续时间Ti期间计数的周期(Te)的数量(M)等于由该目标分辨率确定的数量(Mmin)，则所述像素(Pix)与在所述场景中与所述像素(Pix)相关联的点的距离在测量范围Dzi内。
11.根据权利要求6所述的方法，其中，每个范围Dzi的宽度等于目标距离测量分辨率，并且，对于每个像素(Pix)和对于每个捕获子阶段Ci，通过检测范围ΔFRi的给定频率来执行拍频FRi在频率范围ΔFRi内的确定。
12.根据权利要求1所述的方法，其中，对于范围从1到N的i，Ti等于T/N，其中T是由所有传感器像素同时采集阶段的持续时间，或者是由所述传感器的像素阵列的单个像素行采集阶段的持续时间。
13.根据权利要求1所述的方法，其中，对于每个捕获子阶段Ci，所述激光束(102)的光学频率(f)从fstarti变化到fendi，对于范围从1到N-1的i，fendi等于fstarti+1，并且系数Bi/Ti的符号在从当前捕获子阶段Ci至下一捕获子阶段Ci的每个过程处变化。
14.一种传感器(1，2，3)，被配置为实施根据权利要求1所述的方法，所述传感器包括：
像素(Pix)阵列，
激光束(102)的源(100)，
光学设备(104)，被配置为供应参考光束(108)和旨在照亮待捕获场景的有用光束(106)，
光学设备(112)，被配置为同时向至少一个像素行供应光束，所述光束对应于所述参考光束(108)和当所述场景(110)被所述有用光束(106)照亮时被场景反射的光束(112)的叠加，以及
用于控制源(100)的电路(118)，被配置为调制由所述源(100)供应的所述激光束的光学频率(f)，使得在每个捕获子阶段Ci处，所述光束的光学频率(f)在时间段Ti期间在宽度Bi的频率范围内线性变化。
15.一种传感器(1，2，3)，包括：
像素(Pix)阵列，
激光束(102)的源(100)，
光学设备(104)，被配置为供应参考光束(108)和旨在照亮待捕获场景的有用光束(106)，
光学设备(112)，被配置为同时向所有像素供应光束，所述光束对应于所述参考光束(108)和当所述场景(110)被所述有用光束(106)照亮时由场景反射的光束(112)的叠加，以及
用于控制源(100)的电路(118)，被配置为调制由所述源(100)供应的所述激光束的光学频率(f)，使得在每个捕获子阶段Ci内，所述光束的光学频率在时间段Ti期间在宽度Bi的频率范围内线性变化；
所述传感器被配置为实施根据权利要求11所述的方法，并且包括事件管理电路，并且
每个像素包括被配置为检测给定频率的电路和被配置为如果在子阶段Ci期间检测到所述给定频率则向所述事件管理电路传递至少一个事件信号(ReqC，ReqL)的电路(708)。
16.一种传感器(1，2，3)，包括：
像素(Pix)阵列，
激光束(102)的源(100)，
光学设备(104)，被配置为供应参考光束(108)和旨在照亮待捕获场景的有用光束(106)，
光学设备(112)，被配置为同时向所有像素供应光束，所述光束对应于所述参考光束(108)和当所述场景(110)被所述有用光束(106)照亮时被场景反射的光束(112)的叠加，以及
用于控制源(100)的电路(118)，被配置为调制由所述源(100)供应的所述激光束的光学频率(f)，使得在每个捕获子阶段Ci处，所述光束的光学频率在时间段Ti期间在宽度Bi的频率范围内线性变化；
所述传感器被配置为实施根据权利要求10所述的方法，并且包括事件管理电路，并且
每个像素包括电路，所述电路被配置为如果在子阶段Ci期间，子阶段Ci的持续时间Ti期间计数的周期(Te)的数目(M)等于由目标分辨率所确定的数目(Mmin)，则向所述事件管理电路供应至少一个事件信号(ReqC，ReqL)。
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