[发明专利]测量到对象的距离的方法和装置

说明书

公开测量到对象的距离的方法和装置。为了通过将周期性的幅度调制的光信号照射到对象并检测照射的光信号和从对象发射的光信号之间的相位差来测量到对象上的多个点的距离，产生第一光电检测控制信号以控制光信号的照射。产生遮蔽信号以使遮蔽信号至少在用于复位感测节点（与前一帧的操作相关）的电压电平的快门持续时间期间激活。基于第一光电检测控制信号和遮蔽信号产生第二光电检测控制信号，以使第二光电检测控制信号至少在快门持续时间期间被禁用或遮蔽。

本申请要求于2012年6月29日提交到韩国知识产权局（KIPO）的第10-2012-0070908号韩国专利申请的优先权，该申请的全部内容通过引用包含于此。

技术领域

示例性实施例涉及深度测量，更具体地讲，涉及一种使用飞行时间（ToF）方案测量到对象上的多个点的距离的方法和装置。

背景技术

传感器可感测对象的状态，并将感测结果转换为电信号，以提供关于对象的信息。例如，传感器可包括光传感器、温度传感器、压力传感器、磁传感器、深度传感器等。飞行时间（ToF）深度传感器可通过检测与照射的到对象的光信号和从对象反射的光信号之间的相位差相应的延迟时间来测量到对象的距离。飞行时间相机（ToF相机）是基于已知的光速通过测量相机和图像的每个点的对象之间的光信号的飞行时间来求解距离的距离成像相机系统。

飞行时间相机包括照亮场景中的对象的照明单元。可使用频率fmod的余弦信号对照明信号进行强度调制。通常，发射的光处于光谱的不可见的近红外区域中。光以恒定速度在周围介质中行进，并且被对象的表面反射。通过估计发射的光信号和反射的光信号之间的（弧度上的）相移Φ_d，距离d可计算为：

其中，c[m/s]表示光速，d[米]是光行进的距离，fmod[MHz]是调制频率，Φ_d[弧度]是相移。为了计算距离，ToF相机估计参考（发射的）信号和接收的信号之间的相移。相移Φ_d与距离d成正比。光必须以达到100MHz的高速被调制，从而仅有LED或激光二极管够快。照明可使用红外光和具有带通滤波器图像传感器，以使照明不引人注目。射频（RF）调制的光源可结合相位检测器来使用。光子混合器件（PMD）通过使用RF载波对发出的光束进行调制，然后在接收器侧测量该载波的相移来工作。

距离选通器件具有以与光脉冲被发出相同的速度打开和关闭的快门。因为每个返回脉冲的部分根据其到达时间被快门阻挡，所以接收的光的量与脉冲行进的距离有关。可使用用于理想相机的等式z=R(S2-S1)/2(S1+S2)+R/2来计算距离。R是通过光脉冲的往返行程确定的相机范围，S1是接收的光脉冲的量，S2是阻挡的光脉冲的量。

发明内容

本发明构思的多个方面提供一种能够提供测量数据的可靠性的用于测量到对象的距离或深度的方法和装置。

在通过产生周期性的幅度调制的光信号，将周期性的幅度调制的光信号照射到对象，并检测照射的光信号和从对象反射回来的反射的光信号之间的（幅度上的）相位差Φ_d，测量到对象的距离的方法中，产生第一光电检测控制信号以控制光信号的照射。产生遮蔽信号以使遮蔽信号至少在用于复位感测节点（与前一帧的操作相关）的电压电平的快门持续时间期间激活。基于第一光电检测控制信号和遮蔽信号产生第二光电检测控制信号，以使第二光电检测控制信号至少在快门持续时间期间被禁用或遮蔽。

可使用相关双采样（CDS）以更高的精度测量到对象的距离，以补偿检测的复位电压电平的相位差（相移Φ_d）。

还可至少在检测复位电压电平的复位控制信号的激活持续时间期间激活遮蔽信号。

CDS可包括用于检测信号电压电平的第一持续时间、用于激活复位控制信号以复位感测节点的第二持续时间、以及用于检测感测节点的复位电压电平的第三持续时间，其中，所述信号电压电平与反射的光信号相关。