[发明专利]具有背景光校正的飞行时间测量

说明书

在示例实施方式中，使用传感器模块的光电检测器获得第一光测量。第一光测量至少部分对应于传感器模块的环境中的环境光。使用传感器模块的光源产生调制光，并且使用传感器模块的光电检测器获得第二光测量。第二光测量至少部分对应于从对象向光电检测器反射的调制光。基于第一测量、第二光测量和调制光，使用电子控制设备来估计传感器模块和对象之间的距离。

技术领域

本公开涉及飞行时间传感器。

背景技术

飞行时间传感器是范围成像系统，它基于已知的光速来解决距离问题。例如，“直接”飞行时间传感器可以向对象发射光脉冲，并检测从对象反射并返回传感器的光。对象和传感器之间的距离可以基于光发射和光返回到传感器之间的时间长度来确定(例如，光从传感器到对象并回到传感器的“飞行时间”)。

作为另一个示例，“间接”飞行时间传感器可以向对象发射调制光，并检测从对象反射并返回传感器的调制光。对象和传感器之间的距离可以基于发射的调制光和返回的调制光之间的相位差来确定。

飞行时间传感器可用于各种不同的应用中，以检测对象相对于传感器的存在和位置。作为示例，飞行时间传感器可以用于车辆感测系统、机器人系统和/或移动计算设备(例如，智能电话、平板计算机、可穿戴设备等)。

发明内容

环境光或背景光的存在会对飞行时间传感器的测量的准确性和可靠性产生负面影响。例如，太阳、一般照明设备、显示设备和/或其他光源可以发射杂散的(spurious)非调制光和/或关闭调制(off-modulation)光。当传感器在存在该背景光的情况下获得光测量时，传感器不仅可以检测到由传感器发射并从对象反射的光，还可以检测到该背景光。作为这些杂散贡献的后果，传感器的距离确定的准确性和/或可靠性可能受到负面影响。

飞行时间传感器的准确性和/或可靠性可以通过考虑传感器操作期间背景光的存在来提高。在示例实施方式中，飞行时间传感器可操作以获得对应于单独的背景光的特征的背景信号。此外，飞行时间传感器可以根据飞行时间测量技术获得样本信号。样本信号包括来自从传感器发射并从对象反射的调制光以及背景光两者的贡献。然而，传感器可操作以通过从样本信号中减去背景信号的贡献来执行背景校正技术。随后，修改后的样本信号可用于确定传感器和对象之间的距离。

这里描述的实施方式可以提供多种益处。在一些实施方式中，飞行时间传感器可以获得在各种不同条件下的更准确和/或更可靠的测量(例如，与没有背景校正技术的情况下进行的测量相比)。这使得传感器可用于更广泛的应用、环境、一天中的时间等。此外，来自飞行时间传感器的测量可以被其他设备使用(例如，车辆、机器人、移动设备等)以更准确地确定它们的周围环境，并基于这一信息更有效地调整它们的操作。

一方面，一种方法包括使用传感器模块的光电检测器获得第一光测量。第一光测量至少部分对应于传感器模块的环境中的环境光。该方法还包括使用传感器模块的光源产生调制光，以及使用传感器模块的光电检测器获得第二光测量。第二光测量至少部分对应于从对象向光电检测器反射的调制光。该方法还包括基于第一测量、第二光测量和调制光，使用电子控制设备来估计传感器模块和对象之间的距离。

这方面的实施方式可以包括以下一个或多个特征。

在一些实施方式中，估计传感器模块和对象之间的距离包括确定对应于第一光测量的第一相位向量，确定对应于第二光测量的第二相位向量，以及确定对应于调制光的第三相位向量。

在一些实施方式中，估计传感器模块和对象之间的距离包括从第二相位向量中减去第一相位向量以获得第四相位向量。

在一些实施方式中，估计传感器模块和对象之间的距离包括确定第四相位向量和第三相位向量之间的相位差。

在一些实施方式中，估计传感器模块和对象之间的距离包括基于第四相位向量和第三相位向量之间的相位差来估计传感器模块和对象之间的距离。