[发明专利]一种基于TOF的距离测量系统、方法及电子设备

说明书

本发明公开了一种基于TOF的距离测量系统、方法及电子设备，包括：发射器，经配置以朝向目标区域发射脉冲波形上升沿趋于0的脉冲光束，至少部分所述脉冲光束经所述目标区域反射后形成反射光束；采集器，经配置以采集所述反射光束中的光子；控制和处理电路，分别与所述发射器以及所述采集器连接，同步所述发射器与所述采集器的触发信号以计算光束从发射到接收所需要的飞行时间。本发明通过调制发射器发射脉冲波形上升沿趋于无限小的脉冲光束，从而可有效地消除或减小堆积效应造成的系统误差。

技术领域

本发明涉及测距技术领域，尤其涉及一种基于TOF的距离测量系统、方法及电子设备。

背景技术

利用飞行时间原理(TOF，Time of Flight)可以对目标进行距离测量，以获取包含目标深度值的深度图像，而基于飞行时间原理的距离测量系统已被广泛应用于消费电子、无人架驶、AR/VR等领域。通常，基于飞行时间原理的距离测量系统包括发射器和采集器，利用发射器发射脉冲光束照射目标视场并利用采集器采集被目标视场中的物体反射回的反射光束，计算光束由发射到反射接收所需要的时间来计算目标物体的距离。其中，采集器包括有像素阵列，特别是包括单光子雪崩光电二极管(SPAD)的像素阵列，当发射光束中的一个光子入射到SPAD时，即可触发雪崩事件输出信号用于记录光子到达SPAD的时间，基于此计算光束从发射到接收所需要的时间。

然而，由于SPAD等单光子探测器件的雪崩光子事件探测能力有限，当大量光子入射时，会发生先入射的光子容易被探测(产生雪崩单光子事件概率大)，而后入射的光子不容易被探测(产生雪崩单光子事件概率小)的情况。这将导致系统探测雪崩光子累计生成的直方图前高后低，如图1所示，对比发射波形的峰顶(图1中(a)所示)，生成的直方图发生了侧削(图1中(b)所示)，这就是堆积效应(pile up)。当被测物距离增大或者反射率减小等条件改变时，堆积效应逐渐消失，这使得通过质心等解距方法测量得到的近/远距会有偏差，这种偏差即是堆积效应造成的系统误差。虽然可以通过出厂检测、标定等方法消除这种系统误差，但预标定储存的数据量对芯片有特殊要求，这限制了时间飞行测量系统的应用场景；例如，无储存芯片的机器人、以及需要大量、快速测量的机器人等使用就会受到限制。

上述背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的发明构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于TOF的距离测量系统、方法及电子设备，以解决上述背景技术问题中的至少一种问题。

为达到上述目的，本发明实施例的技术方案是这样实现的：

一种基于TOF的距离测量系统，包括：

发射器，经配置以朝向目标区域发射脉冲波形上升沿趋于0的脉冲光束，至少部分所述脉冲光束经所述目标区域反射后形成反射光束；

采集器，经配置以采集所述反射光束中的光子；

控制和处理电路，分别与所述发射器以及所述采集器连接，同步所述发射器与所述采集器的触发信号以计算光束从发射到接收所需要的时间。

在一些实施例中，所述脉冲光束的波形呈类三角形。

在一些实施例中，还包括有调节电路，所述调节电路包括有电源，以为所述发射器的光源提供电流。

在一些实施例中，所述电源被配置为通过提高电流输出速率以使得所述光源的输出功率达到额定功率的时间趋于无限小。

在一些实施例中，所述电源被配置为通过调控以为所述光源提供偏置电流，使得注入所述光源的电流从所述偏置电流开始，以减小所述光源的发射功率达到额定功率的持续时间。

本发明实施例另一技术方案为：