[發(fā)明專利]基于飛行時間的測距方法和測距系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202080001604.1
• 申請日: 2020-03-25
• 公開（公告）號: CN111837053A
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發(fā)明（設計）人: 楊孟達
• 申請（專利權）人: 深圳市匯頂科技股份有限公司
• 主分類號: G01S17/10
• 分類號: G01S17/10
• 代理公司: 北京天馳君泰律師事務所 11592
• 代理人: 孟銳

本申請公開了一種基于飛行時間的測距方法和基于飛行時間的測距系統(tǒng)。所述測距方法包括：從發(fā)射端間歇性地發(fā)送脈沖，其中所述脈沖被目標物反射而產生反射信號；使接收端持續(xù)一預定時間根據采樣時間間隔執(zhí)行多次的信號采樣，以產生所述反射信號的采樣結果，其中所述預定時間大于或等于所述脈沖的脈沖周期的兩倍；根據所述采樣結果，檢測所述脈沖從所述發(fā)射端到所述接收端的飛行時間；以及根據所述飛行時間測量所述目標物與參考位置之間的距離。所述測距方法可滿足低耗能的需求，還能夠迅速地測量目標物的距離，以及維持良好的測量質量。

技術領域

本申請涉及測距和深度傳感技術，尤其涉及一種基于飛行時間的測距方法，及其相關的基于飛行時間的測距系統(tǒng)。

背景技術

基于飛行時間(time of flight，TOF)的距離測量技術中，脈沖調制(pulsemodulation)通過光脈沖發(fā)送和接收的時間差來測量目標物的距離，具備了較簡單的測量機制。脈沖調制對時間測量精度要求較高。然而，光脈沖的強度與時間的關系以及像素的光響應特性與時間的關系均是非線性的關系，從而降低了深度圖像的精度。

為了提高檢測精度，常見的方法是采用連續(xù)波調制，其可減少由測量器件或者環(huán)境光所引起的偏差。由于連續(xù)波調制需要連續(xù)發(fā)送正弦波以進行多次的采樣和積分，這樣一來不僅耗費更長的測量時間，系統(tǒng)的功耗也會更大，難以滿足終端設備對功能模塊低功耗的需求。

因此，需要一種創(chuàng)新的飛行時間傳感方案，其可在滿足低耗能的需求下，精確且迅速地測量目標物的距離。

發(fā)明內容

本申請的目的之一在于公開一種在接收端持續(xù)一預定時間進行多次的信號采樣，以得到單個脈沖相對應的反射信號的采樣結果的基于飛行時間的測距方法，及其采用此方法的基于飛行時間的測距系統(tǒng)，來解決現有技術中飛行時間測距系統(tǒng)的測量誤差大、深度圖像精度低的技術問題。

本申請的一實施例公開了一種基于飛行時間的測距方法。所述測距方法包括以下步驟：從發(fā)射端間歇性地發(fā)送脈沖，其中所述脈沖被目標物反射而產生反射信號；使接收端持續(xù)一預定時間根據采樣時間間隔執(zhí)行多次的信號采樣，以產生所述反射信號的采樣結果，其中所述預定時間大于或等于所述脈沖的脈沖周期的兩倍；根據所述采樣結果，檢測所述脈沖信號從所述發(fā)射端到所述接收端的飛行時間；以及根據所述飛行時間測量所述目標物與參考位置之間的距離。

本申請的另一實施例公開了一種基于飛行時間的測距系統(tǒng)。所述測距系統(tǒng)包括脈沖產生單元、控制電路和飛行時間傳感器。所述控制電路耦接于所述脈沖產生單元，用以控制所述脈沖產生單元發(fā)送脈沖，其中所述脈沖被目標物反射而產生反射信號。所述飛行時間傳感器由所述控制電路所控制，用以持續(xù)一預定時間根據采樣時間間隔執(zhí)行多次的信號采樣，以產生所述反射信號的采樣結果，其中所述預定時間大于或等于所述脈沖的脈沖周期的兩倍。所述飛行時間傳感器還根據所述采樣結果檢測所述脈沖信號從所述發(fā)射端到所述接收端的飛行時間，以及根據所述飛行時間測量所述目標物與所述測距系統(tǒng)之間的距離。

本申請所公開的飛行時間傳感方案/測距方案通過間歇性地發(fā)送單個脈沖以及至少兩個脈沖周期的采樣操作，而無需連續(xù)發(fā)送多個光脈沖以及進行相應的多次采樣操作，即可得到相位偏移信息，從而測量目標物的距離。因此，本申請所公開的飛行時間傳感方案/測距方案不僅可以滿足低耗能的需求，還能夠迅速地測量目標物的距離，以及維持良好的測量質量。

附圖說明

圖1是本申請基于飛行時間的測距系統(tǒng)的一實施例的功能方框示意圖。

圖2是本申請基于飛行時間的測距方法的一實施例的流程圖。

圖3是圖1所示的測距系統(tǒng)的像素陣列中單個像素的電路結構的一實施例的示意圖。

圖4A是圖3所示的像素所涉及的信號時序的一實施例的示意圖。