[发明专利]在光学距离测量系统中使用扩展频谱技术进行相位抗混叠

说明书

本申请公开在光学距离测量系统中使用扩展频谱技术进行相位抗混叠。三维飞行时间(TOF)相机(100)包括发送器(102)和接收器(110)。发送器(102)被配置为在积分时间段内以多个频率生成电发送信号(172)并且生成与电发送信号(172)对应的发送光学波形(152)。接收器(110)被配置为接收反射光学波形(162)，该反射光学波形(162)是从物体反射的发送光学波形(152)；在积分时间段内对反射光学波形(162)进行积分；以及基于光学波形的TOF，确定到目标物体的距离。积分时间段包括曝光时间段。曝光时间段中的每一个的长度对应于频率中的一个。利用关于积分时间段的相关函数，基于电发送信号(172)和返回光学波形(162)的相关性来确定TOF。

背景技术

光学飞行时间(TOF)系统通常使用光学光信号来基于光信号到目标物体并返回到系统的飞行时间来测量到物体的距离。例如，三维(3D)TOF相机系统通过从一个或更多个目标反射光并分析反射光来测量到目标物体的距离。更具体地，3D TOF相机系统通常通过分析在反射光信号和发送光信号之间的相移来确定光脉冲从光源(例如，激光器或发光二极管(LED))行进到目标物体并返回的飞行时间(TOF)。然后可以确定到目标物体的距离。使用每个发送光脉，整个场景被捕获。这些系统可用于许多应用，包括：地理、地质学、地貌、地震学、运输、人机界面、机器视觉和遥感。例如，在运输中，汽车可以包括3D TOF相机系统以监控车辆与其他物体(例如，另一车辆)之间的距离。车辆可利用由3D TOF相机系统确定的距离来(例如)确定另一物体(例如，另一车辆)是否太靠近，并自动施加制动。

发明内容

根据本公开的至少一个实施例，三维(3D)TOF相机包括发送器和接收器。发送器被配置为在积分时间段内以多个频率生成电发送信号，并生成与电发送信号对应的发送光学波形。接收器被配置为：接收反射光学波形，该反射光学波形是从物体反射的发送光学波形；在积分时间段内对反射光学波形进行积分；以及基于从发送器到目标物体并作为反射光学波形返回到接收器的发送光学波形的TOF来确定到目标物体的距离。积分时间段包括多个曝光时间段。多个曝光时间段中的每一个的长度对应于多个频率中的一个。TOF是利用关于积分时间段的相关函数，基于电发送信号和返回光学波形的相关性确定的。

另一个说明性实施例是用于光学距离测量系统的发送器。发送器包括信号发生器、光源和耦合到信号发生器和光源的照明驱动器。信号发生器被配置为在积分时间段内以多个频率生成电发送信号。多个频率中的每一个与接收器的多个曝光时间段中的一个的长度对应。光源被配置为生成与电发送信号对应的发送光学波形。照明驱动器被配置为驱动光源。

又一个说明性实施例是一种确定到物体的距离的方法。该方法包括通过接收器接收反射光学波形，该反射光学波形是从目标物体反射的发送光学波形。该方法还包括在积分时间段内对反射光学波形进行积分。积分时间段包括多个曝光时间段。多个曝光时间段中的每一个的长度对应于发送光学波形的多个频率中的一个。该方法还包括基于从发送器到目标物体并且作为反射光学波形返回到接收器的发送光学波形的TOF来确定到目标物体的距离。TOF是利用关于积分时间段的相关函数，基于电发送信号和返回光学波形的相关性确定的。

附图说明

对于各种示例的详细描述，现在将参考附图，其中：

图1示出了根据各种示例的光学飞行时间系统的说明性框图；

图2示出了根据各种示例的用于光学飞行时间系统的发送器的说明性框图；

图3A示出了根据各种示例的用于光学飞行时间系统的发送器的信号发生器的说明性框图；

图3B示出了根据各种示例的用于光学飞行时间系统的发送器的信号发生器的说明性框图；

图4示出了根据各种示例的信号发生器的锁相环(PLL)的说明性框图；

图5示出了根据各种示例的用于光学飞行时间系统的接收器的说明性框图；