[发明专利]飞行时间传感器

说明书

一种使用飞行时间传感器测量距离的方法，该飞行时间传感器包括覆盖光发射器和一个或多个光电检测器的基本上透明的盖子。该方法包括：从光发射器发射一系列光脉冲；使用所述一个或多个光电检测器来获得时间分布，在所述时间上，所述一个或多个光电检测器中的至少一个光电检测器在所述一系列光脉冲的每次发射之后检测到光子。如果时间分布包括仅单个峰，该方法还包括：分析单个峰以确定单个峰是否包括从目标反射的光子计数，并且如果单个峰包括从目标反射的光子计数，则测量在参考时间和单个峰的点之间的间隔。

背景技术

飞行时间(ToF)传感器是通过发射光和检测来自目标的光的反射来确定到目标的距离的传感器。飞行时间传感器可以是直接飞行时间传感器，它直接测量发射和反射的检测之间的时间，或者是间接时间飞行时间传感器，其发射调制的光并且间接测量发射和反射的检测之间的时间，这通过测量发射光和检测到的反射之间的相位差实现。

在飞行时间传感器中，并非所有传感器检测到的光最初都是由传感器发出、然后从目标反射出来的。传感器还可以检测来自环境中其他来源的光和/或来自目标以外的物体反射的光，这可能会产生背景噪音。传感器检测到的光不是传感器发射并从目标反射的光，这有时被称为光学串扰。

飞行时间传感器的发射器和检测器被透明盖子(如玻璃板)包围。在飞行时间传感器中，发射器和检测器位于由单独的透明盖子覆盖的单独的相邻腔内。在其他飞行时间传感器中，发射器和检测器都位于单个透明盖的下方，要么位于同一腔室中，要么位于共享盖板后面的单独腔室中。

在只有一个透明盖的飞行时间传感器中，光学串扰的主要来源是来自发射器的光，其在盖子或盖子上的污染(有时称为污渍或污渍)上反射。在传感器中(发射器和检测器位于单个盖子之下的独立腔室中)，来自发射器的光可能完全在盖子内部反射以到达发射器，从而导致光学串扰。由于盖子靠近发射器和检测器，因此从盖子反射的光学串扰将传播相对较短的距离，因此将被记录为具有相对较短的飞行时间。

这种光学串扰的存在可能会阻止飞行时间传感器准确确定目标何时存在(特别是在靠近传感器本身的范围内)和/或阻止使用传感器对目标进行准确的距离测量。

发明内容

根据一个实例，提供了一种使用飞行时间传感器测量距离的方法，该飞行时间传感器包括覆盖光发射器和一个或多个光电检测器的基本上透明的盖子。该方法包括从光发射器发射一系列光脉冲；并且使用所述一个或多个光电检测器来获得时间分布，在所述时间上，所述一个或多个光电检测器中的至少一个光电检测器在所述一系列光脉冲的每次发射之后检测到光子。该方法进一步包括：如果时间分布仅包括单个峰，则分析单个峰以确定单个峰是否包括从目标反射的光子计数。如果单个峰包括从目标反射的光子计数，则该方法进一步包括测量在参考时间和单个峰的点之间的间隔(separation)。

该方法有利地允许将飞行时间的测量用于检测和测量到目标的距离，所述目标的反射在其他情况下难以与来自传感器的盖子和/或其上的材料的反射区分开来。

时间分布(在所述时间上，所述一个或多个光电检测器中的至少一个光电检测器在所述一系列光脉冲的每次发射之后检测到光子)可能包括光学串扰，其可能包括来自光发射器以外的来源的背景或噪声光和/或从光发射器发射并从其上的盖子或材料反射的光。如果在至少一个光电检测器的范围和视野内不存在物体，则分布可以包括背景噪声连同在某一时间出现的单个峰，该时间对应于由光发射器发出的光子在盖子或其上的材料上反射以被至少一个光电检测器之一检测所花费的时间。

在执行所述方法时，如果至少一个光电检测器在系列光脉冲的每次发射之后检测到光子的时间分布包括两个或更多个单独的峰，则可以假设最早峰或者说首个峰仅通过来自盖子的光学串扰反射产生，并且可以假设一个或多个稍后峰通过来自目标的反射产生。最早峰包括来自靠近盖子的目标的反射的可能性可以被排除，因为这样的目标会阻挡来自其他更远目标的光，防止随后的单独峰。