[實(shí)用新型]集成相位補(bǔ)償校正控制器的ToF飛行時(shí)間三維測(cè)距傳感器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201820718822.7
• 申請(qǐng)日: 2018-05-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN208255413U
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-12-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫向明;郭迪;肖樂(lè);高超嵩;康慧麗
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 湖北秉正訊騰科技有限公司
• 主分類號(hào): G01S17/08
• 分類號(hào): G01S17/08;G01S7/497
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 楊曉燕

集成相位補(bǔ)償校正控制器的ToF飛行時(shí)間三維測(cè)距傳感器，包括像素陣列、行列地址掃描模塊、模擬信號(hào)處理模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、調(diào)制模塊、混頻信號(hào)驅(qū)動(dòng)模塊、時(shí)序產(chǎn)生器、輸出模塊、溫度傳感器、I2C從機(jī)模塊和相位補(bǔ)償校正控制器。時(shí)序產(chǎn)生器與調(diào)制模塊、像素陣列、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、相位補(bǔ)償校正控制器和輸出模塊連接，調(diào)制模塊經(jīng)混頻信號(hào)驅(qū)動(dòng)模塊與像素陣列連接，像素陣列與行列地址掃描模塊、模擬信號(hào)處理模塊的輸入端連接，模擬信號(hào)處理模塊的輸出端經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊與相位補(bǔ)償校正控制器連接，相位補(bǔ)償校正控制器與I2C從機(jī)模塊及輸出模塊連接。本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)相位偏移校正、溫度補(bǔ)償校正、照明路徑延遲校正和相位非線性校正，提高三維測(cè)距精度。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及三維測(cè)距傳感器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種集成相位補(bǔ)償校正控制器的ToF飛行時(shí)間三維測(cè)距傳感器。

背景技術(shù)

三維ToF相機(jī)通過(guò)主動(dòng)發(fā)射調(diào)制過(guò)的光源到目標(biāo)面上，然后觀察計(jì)算反射回來(lái)的對(duì)應(yīng)光。發(fā)射和反射光之間的相位差通過(guò)運(yùn)算和轉(zhuǎn)換得到距離。一般來(lái)說(shuō)，主動(dòng)發(fā)射光源是850nm波長(zhǎng)的固態(tài)激光管或者發(fā)光二極管LED，對(duì)人眼來(lái)說(shuō)是不可見(jiàn)光(可見(jiàn)光波長(zhǎng)范圍：400～700nm)。一個(gè)特制的成像傳感器用來(lái)接受同樣頻譜的光線，并且轉(zhuǎn)換光子能量到電信號(hào)。需要注意，光線進(jìn)入該傳感器有一個(gè)環(huán)境光分量和反射光分量。距離(景深)信息就存在反射光分量中。因此，高環(huán)境光分量會(huì)降低測(cè)量的信噪比。

為了檢測(cè)發(fā)射與反射光之間相位差，光源采用連續(xù)調(diào)制波，一般是正弦波或者方波。這樣就存在相位偏移不能及時(shí)校正的問(wèn)題，ToF三維測(cè)距的精度和穩(wěn)定性不夠高。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是，針對(duì)現(xiàn)有三維ToF相機(jī)存在的上述不足，提供一種集成相位補(bǔ)償校正控制器的ToF飛行時(shí)間三維測(cè)距傳感器，實(shí)現(xiàn)了相位偏移校正、溫度補(bǔ)償校正、照明路徑延遲校正和相位非線性校正，可以顯著提高ToF三維測(cè)距的精度和穩(wěn)定性。

本實(shí)用新型為解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：

集成相位補(bǔ)償校正控制器的ToF飛行時(shí)間三維測(cè)距傳感器，包括像素陣列、行列地址掃描模塊、模擬信號(hào)處理模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、調(diào)制模塊、混頻信號(hào)驅(qū)動(dòng)模塊、時(shí)序產(chǎn)生器、輸出模塊、溫度傳感器、I2C從機(jī)模塊和一個(gè)相位補(bǔ)償校正控制器，其中時(shí)序產(chǎn)生器與調(diào)制模塊、像素陣列、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、相位補(bǔ)償校正控制器和輸出模塊連接，調(diào)制模塊經(jīng)混頻信號(hào)驅(qū)動(dòng)模塊與像素陣列連接，像素陣列與行列地址掃描模塊、模擬信號(hào)處理模塊的輸入端連接，模擬信號(hào)處理模塊的輸出端經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊與相位補(bǔ)償校正控制器連接，相位補(bǔ)償校正控制器與I2C從機(jī)模塊及輸出模塊連接。

按上述方案，所述相位補(bǔ)償校正控制器包括基頻偏移校正模塊、去混疊頻率偏移校正模塊、高動(dòng)態(tài)范圍模式基頻偏移校正模塊、高動(dòng)態(tài)范圍模式去混疊頻率偏移校正模塊，照明驅(qū)動(dòng)器溫度補(bǔ)償模塊、ToF傳感器溫度補(bǔ)償模塊，延遲補(bǔ)償模塊和相位非線性校正模塊；基頻偏移校正模塊、去混疊頻率偏移校正模塊、高動(dòng)態(tài)范圍模式基頻偏移校正模塊、高動(dòng)態(tài)范圍模式去混疊頻率偏移校正模塊與照明驅(qū)動(dòng)器溫度補(bǔ)償模塊連接，照明驅(qū)動(dòng)器溫度補(bǔ)償模塊、ToF傳感器溫度補(bǔ)償模塊、延遲補(bǔ)償模塊和相位非線性校正模塊依次連接。

本實(shí)用新型的工作原理：調(diào)制模塊在時(shí)序產(chǎn)生器的控制下產(chǎn)生調(diào)制信號(hào)，調(diào)制信號(hào)一方面輸出到芯片外面、另一方面經(jīng)過(guò)片內(nèi)混頻信號(hào)驅(qū)動(dòng)模塊后提供給像素陣列；像素陣列是感光部分，像素陣列的每個(gè)像素將接收到的光轉(zhuǎn)化為電信號(hào)；行列地址掃描模塊產(chǎn)生行列地址選通信號(hào)，逐行逐列讀出像素的電信號(hào)；模擬信號(hào)處理模塊將像素陣列輸出的電信號(hào)進(jìn)行處理然后輸出給模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊完成信號(hào)的數(shù)字化；相位補(bǔ)償校正控制器將模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊產(chǎn)生的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行相位補(bǔ)償校正，相位補(bǔ)償校正控制器的基頻偏移校正模塊、去混疊頻率偏移校正模塊、高動(dòng)態(tài)范圍模式基頻偏移校正模塊、高動(dòng)態(tài)范圍模式去混疊頻率偏移校正模塊實(shí)現(xiàn)相位偏移校正；照明驅(qū)動(dòng)器溫度補(bǔ)償模塊和ToF傳感器溫度補(bǔ)償模塊實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償校正；延遲補(bǔ)償模塊補(bǔ)償照明調(diào)制路徑延遲以降低絕對(duì)和溫度相關(guān)的相位偏移；相位非線性校正模塊將獲得的相位轉(zhuǎn)換為線性相位；輸出模塊將校正后的數(shù)據(jù)以一定的格式輸出。