本發(fā)明總體上涉及直接飛行時(shí)間(dtof)傳感器，并且在特別的實(shí)施例中，涉及用于校準(zhǔn)dtof傳感器以補(bǔ)償串?dāng)_的系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

1、飛行時(shí)間(tof)技術(shù)測(cè)量信號(hào)(例如，物體、粒子、波等)從發(fā)射器行進(jìn)到目標(biāo)并反射回接收器所花費(fèi)的時(shí)間量。tof傳感器(也稱為tof成像儀)用在包括距離檢測(cè)、物體存在、識(shí)別和運(yùn)動(dòng)檢測(cè)、測(cè)量特性(諸如成分和流速)以及三維成像的各種應(yīng)用中。概括地說(shuō)，存在兩種類型的tof感測(cè)：直接tof(dtof)感測(cè)和間接tof(itof)感測(cè)。在dtof感測(cè)的情況下，dtof系統(tǒng)發(fā)射信號(hào)脈沖，并直接測(cè)量信號(hào)發(fā)射和反射信號(hào)離開(kāi)目標(biāo)物體返回之間經(jīng)過(guò)的時(shí)間。然后，該經(jīng)過(guò)的時(shí)間(飛行時(shí)間)可以被轉(zhuǎn)換成距離測(cè)量值。相反，itof方法比較經(jīng)調(diào)制的發(fā)射信號(hào)與返回信號(hào)之間的相位差，以間接測(cè)量距離。

2、非常靠近tof傳感器的發(fā)射器和接收器的物體可以引起接收器將要測(cè)量到的來(lái)自發(fā)射信號(hào)的干擾。這種物體的常見(jiàn)示例是可以安裝在tof傳感器上方以保護(hù)傳感器的蓋玻璃?？梢宰屑?xì)選擇蓋玻璃的特性(例如，對(duì)發(fā)射信號(hào)和反射信號(hào)的透明度、位置、厚度、一致性等)，以使對(duì)tof傳感器的負(fù)面影響最小化。然而，發(fā)射信號(hào)的某個(gè)部分仍朝向tof傳感器反射回來(lái)，從而導(dǎo)致串?dāng)_。使用串?dāng)_校準(zhǔn)處理來(lái)對(duì)該串?dāng)_信號(hào)負(fù)責(zé)。

3、在串?dāng)_校準(zhǔn)處理期間，從生產(chǎn)線取下tof傳感器(例如，tof傳感器被集成到其中的設(shè)備)。將單個(gè)tof傳感器放置在相對(duì)于距tof傳感器已知距離的目標(biāo)處于固定位置處的暗區(qū)域中。然后，在tof傳感器保持在暗區(qū)域中并相對(duì)緩慢的同時(shí)運(yùn)行串?dāng)_校準(zhǔn)處理，其中每次串?dāng)_校準(zhǔn)持續(xù)秒的數(shù)量級(jí)(例如，2秒)。然后，必須將tof傳感器推回到生產(chǎn)線上，并且必須取下下一個(gè)tof傳感器進(jìn)行校準(zhǔn)。

4、該串?dāng)_校準(zhǔn)處理有一些缺點(diǎn)。與其它生產(chǎn)線工藝相比，校準(zhǔn)時(shí)間長(zhǎng)，從而導(dǎo)致產(chǎn)量降低。另外，為了正確地執(zhí)行串?dāng)_校準(zhǔn)處理，還存在特殊的硬件和空間要求(例如，暗區(qū)域、已知目標(biāo)等)。因此，期望的是不中斷生產(chǎn)同時(shí)仍保持高精確度的串?dāng)_校準(zhǔn)處理。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、按照本發(fā)明的實(shí)施例，一種校準(zhǔn)直接飛行時(shí)間(dtof)傳感器以補(bǔ)償串?dāng)_的方法包括：從該dtof傳感器的發(fā)射器發(fā)射n個(gè)光子脈沖，其中n是光子脈沖的數(shù)目；在該dtof傳感器的接收器處，接收包括第一串?dāng)_信號(hào)和n-1個(gè)其余串?dāng)_信號(hào)的n個(gè)串?dāng)_信號(hào)；將該n-1個(gè)其余串?dāng)_信號(hào)求平均，以生成平均串?dāng)_信號(hào)；從該平均串?dāng)_信號(hào)中減去該第一串?dāng)_信號(hào)，以生成估計(jì)環(huán)繞信號(hào)；從該n-1個(gè)其余串?dāng)_信號(hào)中的每個(gè)其余串?dāng)_信號(hào)中減去估計(jì)環(huán)繞信號(hào)，以獲得校正串?dāng)_信號(hào)；以及使用該校正串?dāng)_信號(hào)校準(zhǔn)該dtof傳感器。

2、按照本發(fā)明的另一實(shí)施例，一種dtof感測(cè)設(shè)備包括：dtof傳感器，該dtof傳感器包括被配置為發(fā)射n個(gè)光子脈沖的發(fā)射器和被配置為接收n個(gè)串?dāng)_信號(hào)的接收器；處理器，該處理器耦合到該dtof傳感器；以及存儲(chǔ)器，該存儲(chǔ)器存儲(chǔ)耦合到該處理器的程序指令。該n個(gè)串?dāng)_信號(hào)包括第一串?dāng)_信號(hào)和n-1個(gè)其余串?dāng)_信號(hào)，其中n是光子脈沖的數(shù)目。該程序指令在由該處理器執(zhí)行時(shí)使得該處理器能夠?qū)⒃搉-1個(gè)其余串?dāng)_信號(hào)求平均，以生成平均串?dāng)_信號(hào)，從該平均串?dāng)_信號(hào)中減去該第一串?dāng)_信號(hào)，以生成估計(jì)環(huán)繞信號(hào)，從該n-1個(gè)其余串?dāng)_信號(hào)中的每個(gè)其余串?dāng)_信號(hào)中減去該估計(jì)環(huán)繞信號(hào)，以獲得校正串?dāng)_信號(hào)，以及使用該校正串?dāng)_信號(hào)校準(zhǔn)該dtof傳感器。

3、按照本發(fā)明的又一實(shí)施例，一種dtof感測(cè)設(shè)備包括：dtof傳感器，該dtof傳感器包括焦平面和設(shè)置在該焦平面上方的視場(chǎng)；蓋玻璃，該蓋玻璃設(shè)置在該焦平面上方；發(fā)射器，該發(fā)射器設(shè)置在該焦平面處并被配置為朝向該蓋玻璃發(fā)射n個(gè)光子脈沖，以從該n個(gè)光子脈沖中的每個(gè)光子脈沖的被該蓋玻璃反射的一部分生成n個(gè)串?dāng)_信號(hào)；接收器，該接收器設(shè)置在該焦平面處并被配置為接收該n個(gè)串?dāng)_信號(hào)；以及處理器，該處理器耦合到該dtof傳感器。該n個(gè)串?dāng)_信號(hào)包括第一串?dāng)_信號(hào)和n-1個(gè)其余串?dāng)_信號(hào)，其中n是光子脈沖的數(shù)目。該處理器被配置為將該n-1個(gè)其余串?dāng)_信號(hào)求平均，以生成平均串?dāng)_信號(hào)，從該平均串?dāng)_信號(hào)中減去該第一串?dāng)_信號(hào)，以生成估計(jì)環(huán)繞信號(hào)，從該n-1個(gè)其余串?dāng)_信號(hào)中的每個(gè)其余串?dāng)_信號(hào)中減去該估計(jì)環(huán)繞信號(hào)，以獲得校正串?dāng)_信號(hào)，以及使用該校正串?dāng)_信號(hào)校準(zhǔn)該dtof傳感器。

技術(shù)特征：

1.一種校準(zhǔn)直接飛行時(shí)間dtof傳感器以補(bǔ)償串?dāng)_的方法，所述方法包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中發(fā)射所述n個(gè)光子脈沖和接收所述n個(gè)串?dāng)_信號(hào)在少于約5μs的時(shí)間段內(nèi)執(zhí)行。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中n大于約100。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中發(fā)射所述n個(gè)光子脈沖包括發(fā)射具有恒定脈沖周期的n個(gè)光子脈沖，所述恒定脈沖周期是連續(xù)光子脈沖之間的時(shí)間段。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述方法在所述dtof傳感器在生產(chǎn)線上移動(dòng)時(shí)執(zhí)行。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述方法在物體位于所述dtof傳感器的視場(chǎng)中時(shí)執(zhí)行，所述物體生成環(huán)繞信號(hào)。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中在所述dtof傳感器在生產(chǎn)線上時(shí)，多次執(zhí)行以下操作：發(fā)射所述n個(gè)光子脈沖、接收所述n個(gè)串?dāng)_信號(hào)、將所述n-1個(gè)其余串?dāng)_信號(hào)求平均、減去所述第一串?dāng)_信號(hào)以及減去所述估計(jì)環(huán)繞信號(hào)，以生成多個(gè)校正串?dāng)_信號(hào)，并且其中校準(zhǔn)所述dtof傳感器包括使用所述多個(gè)校正串?dāng)_信號(hào)。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中接收所述n個(gè)串?dāng)_信號(hào)包括將所述n個(gè)串?dāng)_信號(hào)中的每個(gè)串?dāng)_信號(hào)存儲(chǔ)為直方圖，所述直方圖包括多個(gè)倉(cāng)，并且其中將所述n-1個(gè)其余串?dāng)_信號(hào)求平均、減去所述第一串?dāng)_信號(hào)以及減去所述估計(jì)環(huán)繞信號(hào)僅使用每個(gè)直方圖的所述多個(gè)倉(cāng)的子集，每個(gè)子集包含所述n個(gè)串?dāng)_信號(hào)中的對(duì)應(yīng)一個(gè)串?dāng)_信號(hào)。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述方法在存在環(huán)境光的情況下執(zhí)行。

10.一種直接飛行時(shí)間dtof感測(cè)設(shè)備，包括：

11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的dtof感測(cè)設(shè)備，

12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的dtof感測(cè)設(shè)備，

13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的dtof感測(cè)設(shè)備，其中所述程序指令還使得所述處理器能夠使得所述dtof傳感器在少于約5μs的時(shí)間段內(nèi)發(fā)射所述n個(gè)光子脈沖并接收所述n個(gè)串?dāng)_信號(hào)。

14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的dtof感測(cè)設(shè)備，其中n大于約100。

15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的dtof感測(cè)設(shè)備，其中所述程序指令還使得所述處理器能夠使得所述dtof傳感器發(fā)射具有恒定脈沖周期的所述n個(gè)光子脈沖，所述恒定脈沖周期是連續(xù)光子脈沖之間的時(shí)間段。

16.根據(jù)權(quán)利要求10所述的dtof感測(cè)設(shè)備，其中在所述dtof感測(cè)設(shè)備在生產(chǎn)線上時(shí)，所述程序指令還使得所述處理器能夠使得所述dtof傳感器多次進(jìn)行以下操作：發(fā)射所述n個(gè)光子脈沖、接收所述n個(gè)串?dāng)_信號(hào)、將所述n-1個(gè)其余串?dāng)_信號(hào)求平均、減去所述第一串?dāng)_信號(hào)以及減去所述估計(jì)環(huán)繞信號(hào)，以生成多個(gè)校正串?dāng)_信號(hào)，并且其中校準(zhǔn)所述dtof傳感器包括使用所述多個(gè)校正串?dāng)_信號(hào)。

17.一種直接飛行時(shí)間dtof感測(cè)設(shè)備，包括：

18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的dtof感測(cè)設(shè)備，其中所述發(fā)射器被配置為在所述dtof感測(cè)設(shè)備在生產(chǎn)線上移動(dòng)時(shí)發(fā)射所述n個(gè)光子脈沖。

19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的dtof感測(cè)設(shè)備，其中所述發(fā)射器被配置為在物體位于所述dtof傳感器的視場(chǎng)中時(shí)發(fā)射所述n個(gè)光子脈沖，所述物體生成環(huán)繞信號(hào)。

20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的dtof感測(cè)設(shè)備，其中所述發(fā)射器被配置為在存在環(huán)境光的情況下發(fā)射所述n個(gè)光子脈沖。

技術(shù)總結(jié)
本公開(kāi)涉及直接飛行時(shí)間傳感器的串?dāng)_校準(zhǔn)。一種校準(zhǔn)直接飛行時(shí)間(dToF)傳感器以補(bǔ)償串?dāng)_的方法包括：從所述dToF傳感器的發(fā)射器發(fā)射N個(gè)光子脈沖，其中N是光子脈沖的數(shù)目；在所述dToF傳感器的接收器處，接收包括第一串?dāng)_信號(hào)和N?1個(gè)其余串?dāng)_信號(hào)的N個(gè)串?dāng)_信號(hào)；將所述N?1個(gè)其余串?dāng)_信號(hào)求平均，以生成平均串?dāng)_信號(hào)；從所述平均串?dāng)_信號(hào)中減去所述第一串?dāng)_信號(hào)，以生成估計(jì)環(huán)繞信號(hào)；從所述N?1個(gè)其余串?dāng)_信號(hào)中的每個(gè)中減去估計(jì)環(huán)繞信號(hào)，以獲得校正串?dāng)_信號(hào)；和使用所述校正串?dāng)_信號(hào)校準(zhǔn)所述dToF傳感器。

技術(shù)研發(fā)人員：T·佩洛托
受保護(hù)的技術(shù)使用者：意法半導(dǎo)體國(guó)際公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30