一种飞行时间测量系统及方法技术方案

本申请涉及光学测量技术领域，尤其涉及一种飞行时间测量系统及方法，系统包括：发射器配置为开启至少一个光源朝目标物发射光信号；采集器配置为在控制和处理电路的控制下致动开启光源对应的像素以接收被所述目标物反射回的至少部分所述光信号，被致动像素接收所述光信号并输出光子检测信号至读出电路，所述读出电路配置为根据所述光子检测信号生成直方图，并根据所述直方图输出对应像素的第一飞行时间值；控制和处理电路配置为针对单个开启光源对应的多个被致动像素，结合所述多个被致动像素的多个第一飞行时间值获取第二飞行时间值。本申请实施例可以提高测量系统的准确度。本申请实施例可以提高测量系统的准确度。本申请实施例可以提高测量系统的准确度。

【技术实现步骤摘要】
一种飞行时间测量系统及方法


[0001]本申请涉及光学测量
，尤其涉及一种飞行时间测量系统及方法。

技术介绍

[0002]传统的测距技术分为双向测距技术和单向测距技术。飞行时间(Time of Flight，ToF)技术属于双向测距技术，该技术利用光信号在发射器和采集器之间往返的飞行时间对目标物进行距离测量。目前，基于ToF技术的测量系统已被广泛应用于消费电子、无人架驶、增强现实(Augmented Reality，AR)和虚拟现实(Virtual Reality，VR)等领域。
[0003]ToF技术可分为直接飞行时间(Direct ToF，DToF)技术和间接飞行时间(Indirect ToF，IToF)技术。其中，DToF技术基于时间相关单光子计数(Time
‑
Correlated Single Photon Counting，TCSPC)技术测量光束中的光子从发射到接收的飞行时间；IToF技术测量反射光束相对于发射光束的相位延迟，再由相位延迟对飞行时间进行计算。其中，DToF技术具有信噪比高，灵敏度好，准确度高等优点，受到了越来越广泛的关注。
[0004]在基于ToF技术的测量系统中，发射器的发射视场与采集器的采集视场具有一一对应的关系，发射器每发射一个斑点光束到目标视场后都会反射并成像到采集器中对应的像素上。此外，为尽可能多的接收反射光斑的光信号，通常需要将多个像素组合在一起形成像素组共同采集一个反射光斑中的光信号，此时，每发射一个斑点光束都会同时激活与其对应的像素组采集反射光斑。
[0005]在实际的应用中，通常设置像素组中的各像素共享一个读出电路，各像素生成的光子检测信号依次的输入同一个读出电路用于直方图的绘制，因此直方图的绘制仅仅考虑了时间维度，而没有考虑到各像素位置不同而引起的偏差，导致测量准确度降低。
[0006]以上
技术介绍
内容的公开仅用于辅助理解本申请的构思及技术方案，其并不必然属于本申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本申请的申请日前已经公开的情况下，上述
技术介绍
不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。

技术实现思路

[0007]本申请实施例的目的在于提供一种飞行时间测量系统及方法，旨在解决相关技术中的一个或多个技术问题。
[0008]为达上述目的，第一方面，本申请一实施例提供一种飞行时间测量系统，包括：发射器、采集器、和控制和处理电路。所述发射器配置为开启至少一个光源朝目标物发射光信号；所述采集器配置为在所述控制和处理电路的控制下致动所述光源对应的像素以接收被所述目标物反射回的至少部分所述光信号，被致动像素接收所述光信号并输出光子检测信号至读出电路，所述读出电路配置为根据所述光子检测信号生成直方图，并根据所述直方图输出对应像素的第一飞行时间值；所述控制和处理电路配置为，针对单个所述光源对应的多个被致动像素，结合所述多个被致动像素的多个第一飞行时间值获取第二飞行时间值。
[0009]在一些实施例中，所述结合所述多个被致动像素的多个第一飞行时间值获取第二飞行时间值，包括：获取所述多个被致动像素各自的第一权重，根据所述第一权重对所述多个被致动像素的多个第一飞行时间值进行加权求和得到第二飞行时间值。
[0010]在一些实施例中，所述第一权重根据像素的灰度值确定。
[0011]在一些实施例中，所述结合所述多个被致动像素的多个第一飞行时间值获取第二飞行时间值，包括：
[0012]利用所述多个被致动像素的多个第一飞行时间值进行发射光信号波形拟合，获取拟合得到的波形的峰值作为第二飞行时间值。
[0013]在一些实施例中，所述发射光信号波形包括高斯波形。
[0014]在一些实施例中，所述读出电路包括TDC电路、直方图电路和读出单元，每个所述像素对应连接一所述TDC电路、一所述直方图电路和一所述读出单元，所述TDC电路配置为根据所述光子检测信号生成对应像素的时间信号，所述直方图电路配置为对所述时间信号进行累计以生成对应像素的直方图，所述读出单元根据所述直方图输出对应像素的第一飞行时间值。
[0015]第二方面，本申请一实施例提供一种飞行时间测量方法，包括：控制发射器中的至少一个光源朝目标物发射光信号；同步致动采集器中与开启光源对应的像素接收被所述目标物反射回的至少部分光信号；被致动像素接收所述光信号并输出光子检测信号至读出电路，所述读出电路配置为根据所述光子检测信号生成直方图，并根据所述直方图输出对应像素的第一飞行时间值；针对单个开启光源对应的多个被致动像素，结合所述多个被致动像素的多个第一飞行时间值获取第二飞行时间值。
[0016]在一些实施例中，所述结合所述多个被致动像素的多个第一飞行时间值获取第二飞行时间值，包括：获取所述多个被致动像素各自的第一权重，根据所述第一权重对所述多个被致动像素的多个第一飞行时间值进行加权求和得到第二飞行时间值。
[0017]在一些实施例中，所述第一权重根据像素的灰度值确定。
[0018]在一些实施例中，所述结合所述多个被致动像素的多个第一飞行时间值获取第二飞行时间值，包括：利用所述多个被致动像素的多个第一飞行时间值进行发射光信号波形拟合，获取拟合得到的波形的峰值作为第二飞行时间值。
[0019]第三方面，本申请一实施例提供一种电子设备，包括上述第一方面任一实施例中所述的飞行时间测量系统；飞行时间测量系统的发射器与采集器设置于电子设备本体的同一侧。
[0020]本申请实施例的有益效果在于：结合单个开启光源对应的多个被致动像素包括的多个飞行时间值计算更精准的飞行时间值，综合考虑了接收同一光斑光束的多个像素所包括的各个像素的飞行时间值，提高了测量系统的准确度。
附图说明
[0021]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0022]图1为本申请一实施例提供的一种飞行时间测量系统的结构示意图。
[0023]图2为本申请一实施例提供的一种像素阵列的结构示意图。
[0024]图3为本申请一实施例提供的一种采集器的结构示意图。
[0025]图4为本申请另一实施例提供的一种采集器的结构示意图。
[0026]图5为本申请一实施例提供的一种飞行时间测量方法的实现流程示意图。
[0027]图6为本申请一实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
[0028]为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
[0029]需要说明的是，当一个元件被称为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种飞行时间测量系统，其特征在于，包括：发射器、采集器、和控制和处理电路，所述发射器配置为开启至少一个光源朝目标物发射光信号；所述采集器配置为在所述控制和处理电路的控制下致动所述光源对应的像素以接收被所述目标物反射回的至少部分所述光信号，被致动像素接收所述光信号并输出光子检测信号至读出电路，所述读出电路配置为根据所述光子检测信号生成直方图，并根据所述直方图输出对应像素的第一飞行时间值；所述控制和处理电路配置为，针对单个所述光源对应的多个被致动像素，根据所述多个被致动像素的多个第一飞行时间值获取第二飞行时间值。2.如权利要求1所述的飞行时间测量系统，其特征在于，所述结合所述多个被致动像素的多个第一飞行时间值获取第二飞行时间值，包括：获取所述多个被致动像素各自的第一权重，根据所述第一权重对所述多个被致动像素的多个第一飞行时间值进行加权求和得到第二飞行时间值。3.如权利要求2所述的飞行时间测量系统，其特征在于，所述第一权重根据像素的灰度值确定。4.如权利要求1所述的飞行时间测量系统，其特征在于，所述结合所述多个被致动像素的多个第一飞行时间值获取第二飞行时间值，包括：利用所述多个被致动像素的多个第一飞行时间值进行发射光信号波形拟合，获取拟合得到的波形的峰值作为第二飞行时间值。5.如权利要求4所述的飞行时间测量系统，其特征在于，所述发射光信号波形包括高斯波形。6.如权利要求1至5任一项所述的飞行时间测量系统，其特征在于，所述读出电路包括TDC电路、直方图电路和读出...

【专利技术属性】
技术研发人员：金宇，
申请(专利权)人：奥诚信息科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：