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的制作方法

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，3dtof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3dtof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3dtof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。

技术实现要素：

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；

图6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光电检测器；

图7a示出了根据各种示例的电发送信号的说明性频谱功率(spectralpower)对频率图表和频率对时间图表；

图7b示出了根据各种示例的电发送信号的说明性频谱功率对频率图表和频率对时间图表；以及

图8示出了根据各种示例的确定到物体的距离的方法的说明性流程图。

注释和命名

在整个以下描述和权利要求中使用某些术语来指代特定系统组件。如本领域技术人员将理解的，公司可以通过不同的名称来指代组件。本文档不旨在区分名称不同而功能相同的组件。在以下讨论和权利要求中，术语“包括”和“包含”以开放式的方式使用，因此应该被解释为表示“包括，但不限于……”。此外，术语“耦合(couple/couples)”旨在表示间接或直接连接。因此，如果第一设备耦合到第二设备，则该连接可以通过直接连接，或通过经由其他设备和连接的间接连接。“基于”的叙述旨在表示“至少部分地基于”。因此，如果x基于y，则x可以基于y和任何数量的其他因素。

具体实施方式

以下讨论涉及本公开的各种实施例。尽管这些实施例中的一个或更多个可能是优选的，但是所公开的实施例不应被解释或以其他方式用作限制包括权利要求的公开的范围。另外，本领域技术人员将理解，以下描述具有广泛的应用，并且任何实施例的讨论仅意为该实施例的示例，并且不旨在暗示包括权利要求的本公开的范围限于该实施例。

光学tof系统，例如3dtof相机、点光检测和测距(lidar，lidar，激光雷达，ladar)和扫描lidar，利用光学信号(例如，光信号)到目标物体及其从目标物体反射回到tof系统(返回信号)的tof确定到各种目标物体的距离。这些系统可用于许多应用，包括：地理、地质学、地貌、地震学、运输和遥感。例如，在运输中，汽车可以包括3d相机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相机确定的距离来(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。

在许多3dtof相机中，tof是基于返回信号与发送信号的相位之间的相关性来确定的。更具体地，利用相关函数来将返回信号和发送信号的相位之间的相关性转换为发送信号和返回信号之间的时间延迟。时间延迟被转换为距离。然而，周期性距离(例如，3m、6m、9m等)处的物体将导致具有相同相位的返回信号。因此，距离确定是不明确的。例如，如果利用50mhz的发送信号，则光学波的时间段为20ns。在20ns中，光行进约6m。因此，距离为3m处的物体和6m处的物体都将返回2π的相位。如果检测到返回信号的2π相位，则到物体的距离可以是3m或6m(或n×3m)。

为了解决距离不明确，许多传统系统依赖于以下事实：返回信号中的功率自然地以1/r²来减小(reduceby1/r²)，其中r是到物体的距离。因此，超出相机的期望操作距离的物体将产生返回信号，该返回信号可以基于返回信号的功率(例如，低于本底噪声)被滤除。因此，系统可以明确地进行距离确定。然而，某些物体，例如后向反射器具有非常高的反射率。因此，自然衰减不足以拒绝从这种高反射率物体反射的信号。为了解释这种高反射率物体，传统系统增加了系统的明确范围。

例如，一些传统系统降低了发送信号的调制频率。这增加了信号的时间段，因此增加了系统的明确范围(例如，将明确范围从6m增加到12m)。然而，降低了相位灵敏度和距离确定精度。一些传统系统以多个频率进行发送以增加明确范围(例如，解混叠)。例如，可以发送两个发送信号，一个以50mhz，一个以60mhz。然后可以使用两个信号测量相同的物体。通过观察两个信号的相位值，将明确范围增加到两个信号的最小公倍数(lcm)。但是，这种系统需要额外的接收器处理。此外，消歧(disambiguation)很容易受到噪声的影响。噪声敏感性的恢复需要高功率代价。然而，其他传统系统使用定制的开/关发送序列来增加明确范围。然而，这种系统需要昂贵的距离计算并降低给定带宽的信噪比。因此，希望开发一种系统，该系统即使在存在高反射性物体的情况下也能针对期望距离明确地确定到物体的范围。

根据各种示例，提供了一种光学tof系统，其致使超出系统的期望范围(例如，5m)时的返回信号的相关性幅度减小到相对小的值(例如，大约0)。返回相关函数的形状取决于发送信号的发送频谱。通过发送具有近似sinc函数(或任何其他对称函数)的频域特性的信号，当转换到时域时，该信号将类似于盒形波或方波。换句话说，通过发送具有近似sinc函数和/或sincⁿ函数(其中n是实数)的频谱的信号，将致使相关函数类似于盒形波/方波函数，因为频域特性类似sinc函数。在这样的系统中，返回信号的功率比通过自然衰减更快地降低，距离精度性能不被折衷，并且距离计算的复杂性不会增加。

图1示出了根据各种示例的说明性光学tof系统100。在一些实施例中，光学tof系统100是3dtof相机。然而，光学tof系统100可以是任何类型的光学tof系统(例如，点lidar、扫描lidar等)。光学tof系统100包括发送器102、接收器110和控制器112。发送器102由控制器112配置以生成一个或更多个电发送信号172，其与也由发送器102生成的一个或更多个光学波形152对应。控制器112可以实现为执行从存储设备检索的指令的处理器(例如，微控制器、通用处理器等)，或者实现为专用硬件电路。

在一些实施例中，电发送信号172，以及因此的光学波形152是单音(singletone)(例如，连续波)。在其他实施例中，电发送信号172，以及因此的光学波形152是一系列离散信号。在一些实施例中，电发送信号172以及因此光学波形152是幅度调制的(例如，连续的调幅波形)。此外，在一些实施例中，发送器102生成电发送信号172，并因此产生跨越许多频率的光学波形152。例如，发送器102可以通过以第一频率生成电发送信号172开始，然后连续地或按照离散步长增加频率。在一些实施例中，电发送信号172的频率围绕中心频率(例如，与要测量的视场(fov)106内的期望(例如，设计的)距离物体对应的频率)增加。在一些实施例中，生成电发送信号172的频率的数量(例如，离散步长频率的数量)是偶数，因此，可能存在两个相等的频率，其构成中心频率，围绕该中心频率生成电发送信号172的频率。

在一个实施例中，发送器102还被配置为将光学波形152朝向fov106引导。在一些实施例中，发送器102通过将光学波形152直接向fov106引导来将光学波形152朝向fov106引导。在其他实施例中，发送器102通过将光学波形向波束转向设备(未示出)引导(该波束转向设备然后将光学波形152向fov106引导)来将光学波形152朝向fov106引导。在这样的实施例中，波束转向设备从发送器102接收光学波形152并将光学波形152向fov106转向。因此，发送器102可以将光学波形152直接向目标物体引导，或者可以将光学波形152向波束转向设备引导，该波束转向设备将光学波形152向fov106引导。

(一个或更多个)光学波形152从位于fov106内的任何物体(即，目标物体)反射并作为反射光学波形162朝向接收器110返回。然后，接收器110接收反射光学波形162。在一些实施例中，附加波束转向设备(未示出)将反射光学波形162向接收器110转向。在一些实施例中，接收器110直接从目标物体接收反射光学波形162。

接收器110被配置为接收反射光学波形162并基于从发送器102到目标物体并且返回到接收器110的tof来确定到fov106内的目标物体的距离。例如，光速是已知的，因此，使用tof确定和/或估计到目标物体的距离。也就是说，距离被估计为其中d是到目标物体的距离，c是光速并且tof是飞行时间。将光速乘以tof减半，以考虑光脉冲到目标物体的行进和自目标物体的行进。

在一些实施例中，接收器110除了接收从目标物体反射的反射光学波形162之外，还被配置为直接从发送器102接收电发送信号172或电发送信号172的一部分。在一个实施例中，接收器110被配置为将光学信号转换为电信号，对应于反射光学波形162的接收信号。直接从发送器102接收的电发送信号172充当参考信号。然后，在一个实施例中，接收器110使用参考信号(即，电发送信号172)和接收信号执行相关函数。相关函数中的峰值对应于接收的反射光学波形162的时间延迟(即，tof)。在一个实施例中，相关函数由定义，其中，t是接收器接收反射光学波形162的时间(积分时间段)，f(t+δti)对应于电发送信号172，并且r(t)与接收信号对应。然后可以使用上面讨论的公式估计距离。

在其他实施例中，可以对接收信号执行快速傅里叶变换(fft)。然后，音(tone)的相位用于估计接收信号中的延迟(即，tof)。然后可以使用上面讨论的公式估计距离。在其他实施例中，通过将接收的反射光学波形162与直接从发送器102接收的电发送信号172进行相关来确定同相(i)分量，并且通过将接收的反射光学波形162与直接从发送器102接收的电发送信号172的90度相移版本进行相关来确定正交(q)分量。i/q积分电荷用于估计直接从发送器102接收的电发送信号172与接收的反射光学波形162之间的相移。然后，可以使用上面讨论的公式估计距离。

图2示出了根据各种示例的用于光学tof系统100的说明性发送器102。在一个实施例中，发送器102包括信号发生器202、照明驱动器204、光源206和光学器件设备208。信号发生器202被配置为生成电发送信号172，如上所述，该电发送信号172可以是连续变化频率的波形(例如，其频率在积分时间段内连续变化的波形)或离散频率步长波形(例如，其频率在积分时间段内以离散频率步长变化的波形)。

照明驱动器204生成驱动信号(调节电流)以驱动一个或更多个光学发送器，例如光源206，使得光学发送器生成与由信号发生器202生成的电发送信号172对应的光学发送信号152。换句话说，电发送信号172在脉冲期间调制由光源206发送的光的强度，其中照明驱动器204向光源206提供驱动电流。虽然光源206在图2中被示出为激光二极管，但是可以利用任何类型的光学信号发生器(例如，发光二极管(led))来产生光学波形152。在一个实施例中，光学设备208是一个或更多个透镜，被配置为朝向fov106引导(例如，聚焦)光学波形152(例如，调制的光信号)。

图3a示出了根据各种示例的用于光学飞行时间系统100的发送器102的信号发生器202的说明性框图。在一个实施例中，信号发生器202包括锁相环(pll)302-304、频率定序器(sequencer)306和多路复用器308。pll302生成输出信号324，其具有的频率是输入信号322(例如，由晶体振荡器生成)的频率的可变倍数。图4示出了根据各种示例的pll302的说明性框图。在一个实施例中，pll302包括输入分频器(divider)402、相位/频率检测器(pfd)406、电荷泵408、环路滤波器410、压控振荡器(vco)412和反馈分频器414。在一个实施例中，输入信号322被输入分频器402分频以生成pll参考信号。在一些实施例中，输入分频器402可以包括双模分频器、二进制计数器或其他电路，其允许将输入信号频率除以可由频率定序器306控制的可编程除数系数。在替代性的实施例中，输入信号322不经分频被直接提供给pfd406作为参考信号。

在一个实施例中，vco412是被配置为通过电压输入控制振荡频率的电子振荡器。因此，产生的振荡频率随施加的电压而变化。因此，vco412基于由环路滤波器410提供的控制电压来生成输出信号324。虽然在图4中被示出为在pll302的内部，但是在一个实施例中，vco412可以在pll302的其余组件外部(例如，vco412可以在与pll302的其他组件不同的单独芯片上)。因为分频器系数是可变的和可控的，所以参考信号的频率(例如，参考信号的频率在不同时间可以是不同的)，vco412可以生成根据时间变化的输出信号324。

vco412的输出频率由反馈分频器414减小，并由pfd406与参考信号进行比较。在一些实施例中，反馈分频器414包括双模分频器、二进制计数器或允许将vco412的输出信号频率除以可编程除数系数的其他电路。pfd406识别反馈分频器414的输出和参考信号的相位和/或频率的差异，并且响应于所识别的相位和/或频率的差异生成控制电荷泵408的信号。电荷泵408生成电流以对环路滤波器410中的一个或更多个电容器充电和使其放电。电容器中的每个的两端的电压形成了在给定的时间段被施加到vco412的控制电压。例如，如果pfd406确定参考频率具有的频率大于由反馈分频器414输出的频率，则pfd406输出致使电荷泵408驱动电流进入环路滤波器410的信号，从而，增加电容器之一两端的电压并增加vco412的输出频率，并且因此增加输出信号324的输出频率。

频率定序器306确定并设置由pll302施加的频率缩放系数。频率定序器306可以实现为执行从存储设备检索的指令的处理器(例如，微控制器、通用处理器等)，或实现为专用硬件电路。在一些实施例中，频率定序器306在控制器112中实现或者是控制器112的一部分。频率定序器306可以基于所选择的输出频率计算输入分频器402和/或反馈分频器414的系数，可以从表格检索预先计算的系数等。换句话说，输入分频器402和/或反馈分频器414的分频值可由频率定序器306编程和/或改变。因此，输入分频器402和/或反馈分频器414的分频值可以根据时间变化。分频值中的这种变化导致输出信号324的频率根据时间变化。

返回到图3a，pll304可以以与上述pll302相同的方式操作。另外，在一些实施例中，pll302和/或pll304是分数(fractional)pll。然而，pll304由频率定序器306控制以生成输出信号326，其具有与输出信号324的频率不同的频率。例如，频率定序器306控制pll302以生成50mhz的输出信号324，而控制pll304以生成50.5mhz的输出信号326。多路复用器308接收输出信号324和326两者并选择它们中的一个以生成电发送信号172的至少一部分。在经过设定的时间量之后，多路复用器308选择输出信号324或326中的另一个以生成电发送信号172的至少一部分。该过程以多路复用器308交替地选择输出信号324-326而反复地继续进行。

一旦多路复用器308选择输出信号中的一个，频率定序器就改变与另一输出信号对应的pll的频率缩放系数。例如，如果多路复用器308选择输出信号324，则频率定序器306改变pll304的频率缩放系数，因此改变输出信号326的频率，然后输出信号326稳定在新频率。在经过设定的时间量之后，多路复用器308选择已经稳定在新频率的输出信号326，并且频率定序器306改变pll302的频率缩放系数，因此改变输出信号324的频率，然后输出信号324稳定在新频率。以这种方式，信号发生器202可以生成电发送信号172，其由多个离散电信号组成，每个离散电信号处于不同频率。此外，使用两个pll允许未被选择的输出信号在被多路复用器选择之前稳定在新频率。然而，在替代性实施例中，可以仅利用单个pll。

图3b示出了根据各种示例的用于光学飞行时间系统100的发送器102的信号发生器202的说明性框图。在一个实施例中，图3b的信号发生器202包括pll352、线性调频信号(chirp)发生器356和多路复用器358。pll352类似于图3a的pll302和304并且以类似于图3a的pll302和304的方式操作。然而，与频率定序器306不同，在一个实施例中，线性调频信号发生器356被配置为连续地改变pll352的缩放系数，因此从输入信号362生成连续变化频率的模拟输出信号364。在一些实施例中，pll352生成多个输出信号(未示出)，其与对应上述i和q分量所使用的相移输出信号对应。多路复用器358选择这些输出中的一个作为电发送信号172的至少一部分。

图5示出了根据各种示例的用于光学飞行时间系统100的接收器110的说明性框图。在一个实施例中，接收器110包括光学器件设备510(例如，透镜)、光电检测器512、两个跨阻抗放大器(tia)504和514、两个模数转换器(adc)506和516和接收器处理器508。如上所述，在一个实施例中，反射光学波形162在从fov106内的目标物体反射之后由接收器110接收。在一个实施例中，光学器件设备510接收反射光学波形162。光学器件设备510将反射光学波形162引导(例如，聚焦)到光电检测器512。光电检测器512被配置为接收反射光学波形162并将反射光学波形162转换成电流接收信号552(与接收的反射光的强度成比例的电流)。tia514被配置为接收该电流接收信号552并将电流接收信号552转换为电压信号，该电压信号被指定为与电流接收信号552对应的电压接收信号554。adc516被配置为接收电压接收信号554并将电压接收信号554从模拟信号转换成对应的数字信号，该数字信号被指定为数字接收信号556。另外，在一些实施例中，电流接收信号552在被tia514接收之前被滤波(例如，带通滤波)和/或电压接收信号554在由adc516接收之前被滤波。在一些实施例中，电压接收信号554由时间到数字转换器(tdc)(未示出)接收，以提供电压接收信号554被接收的时间的数字表示。

在一个实施例中，tia504接收电发送信号172作为电流信号，并且被配置为将电发送信号172转换为电压信号，该电压信号被指定为电压参考信号564。adc506被配置为接收电压参考信号564并将电压参考信号564从模拟信号转换成对应的数字信号，该数字信号被指定为数字参考信号566。在一些实施例中，adc506直接从发送器102接收电发送信号172作为电压信号，并且将电发送信号172从模拟信号转换成对应的数字参考信号566。此外，在一些实施例中，在由tia504和/或adc506接收之前对电发送信号172进行滤波(例如，带通滤波)。在一些实施例中，电压参考信号564和/或电发送信号172由tdc(未示出)接收以提供电压参考信号564和/或电发送信号172被接收的时间的数字表示。

处理器508是任何类型的处理器、控制器、微控制器和/或微处理器，其具有被优化用于处理数字接收信号556和/或数字参考信号566的架构。例如，处理器508可以是数字的信号处理器(dsp)、中央处理单元(cpu)、精简指令集计算(risc)核(例如高级risc机器(arm)核)、混合信号处理器(msp)等。在一些实施例中，处理器508是控制器112的一部分。在一个实施例中，处理器508用于解调数字接收信号556和数字参考信号566。然后，在一个实施例中，如上所述，通过使用参考信号和接收信号执行相关函数，处理器508确定到fov106内的目标物体的距离。相关函数中的峰值对应于每个接收的反射光学波形162的时间延迟(即，tof)。可以使用上面讨论的公式估计到fov106内的目标物体的距离。

在一些实施例中，在光学tof100(例如，tof相机)的单个曝光时间内不捕获整个频谱。因此，在一些实施例中，在相机的曝光时间期间发送电发送信号172和对应的光学波形152的第一部分(例如，50％)。在这样的实施例中，虽然数字存储器520被示出为在接收器处理器508的内部，但是在一些实施例中，数字存储器520可以在接收器处理器508的外部，数字存储器520存储针对信号的第一部分的数字接收信号556和数字参考信号566。然后发送电发送信号172和对应的光学波形152的第二部分(例如，剩余的50％)。针对第二部分的数字接收信号556与针对第一部分的数字参考信号566组合，并且针对第二部分的数字参考信号566与针对第一部分的数字参考信号566组合，并且接收器处理器508如上所述基于整个信号确定到fov106内的目标物体的距离。换句话说，在一些实施例中，发送信号和接收信号可以分成多个部分。

图6示出了根据各种示例的接收器110的说明性光电检测器512。在一个实施例中，光电检测器512包括光电二极管元件602(例如，光电二极管元件602a和602b)的阵列。对于给定的光电检测器512，光电二极管元件602中的每个可以是pin光电二极管、apd、spad和/或sipm。因此，每个光电二极管元件602可以是单个光电二极管或光电二极管的阵列(例如，sipm)。因此，光电二极管元件602的阵列可以包括附加的光电二极管阵列。

如上所述，反射光学波形162由光电检测器312接收。光电二极管元件602中的每个暴露于场景有限的时间量(即积分时间段)。因此，处理器508在积分时间段内对反射光学波形162(作为电压接收信号564)进行积分。因此，电压接收信号564表示整个积分时间段内的反射光学波形162。由于积分，在单个积分时间段期间在单个频率下以更长的时间段发送等于在该频率下以更高功率发送。在一个实施例中，积分时间段包括多个曝光时间段。曝光时间段中的每个等于光学波形152以单个频率被发送的时间。例如，光学波形152以50mhz被发送的时间段与一个曝光时间段对应，而光学波形152以50.5mhz被发送的时间段与第二曝光时间段对应。因此，曝光时间段中的每个的长度对应于发送光学波形152的频率中的一个。与中心频率对应的曝光时间段可以称为中心曝光时间段。换句话说，在一个实施例中，光学波形152以中心频率被发送的时间段是中心曝光时间段。

图7a示出了根据各种示例的电发送信号172并且因此光学波形152的说明性频谱功率对频率图表702和频率对时间图表704。示例图表702和704示出了离散的电信号，并且因此，在一个实施例中，可以对应于图3a中所示的信号发生器。减少由于物体位于周期性距离而引起的不明确的一种方法是确保超过期望感兴趣距离时反射光学波形162和电发送信号172之间的相关性幅度减小到相对小的值。例如，如果测量在fov106内物体的期望距离是5m，则确保反射光学波形162信号和电发送信号172之间的相关性幅度在5m之后减小到大约0将减少不明确，因为位于更远距离处的物体将没有相关性。相关函数的形状(例如，在直边处减小到大约0的正方形形状)取决于发送的频谱。通过以近似sinc函数(或其他对称函数)的形状在积分时间段内在频域中发送光学波形152，相关函数的幅度将在期望的距离处类似于在直边处减小到大约0的正方形形状。如上所述，中心频率(示出为ω0)与要测量的fov106内的期望距离物体对应(例如，对于3m，为50mhz)。如图表702所示，当发送器通过如上所述并在图表704中示出的那样增加和减少频谱功率时，增加和减少特定频率下的曝光时间段712a-g(传输时间)。如图7a的示例所示，在中心频率处的曝光时间段712d(中心曝光时间段)是最长的，而在较低和较高频率处的曝光时间段(例如，曝光时间段712a和712g)比中心频率的少。以这种方式，成为反射光学波形162的发送光学波形152在与电发送信号172相关时产生相关性幅度，超过期望距离时该相关性幅度下降到大约0。因此，测量的距离是明确的。在其他实施例中，中心频率的曝光时间段可以小于周围曝光时间段，只要与中心频率的等距的频率具有相同的积分时间段即可。

如上所述，在一些实施例中，频谱扩展被采样为n个等间隔的离散频率。这些频率中的每一个都有其有限的曝光时间。由于曝光时间是有限的，因此每个频率的频谱可以扩展(即使只是一点点)。为了确保该频谱扩展不干扰其他频率(例如，使每个信号正交)，在一些实施例中，每个频率的曝光时间可以受以下因素约束：t＝nδf，其中t是特定频率的曝光时间，n是整数，并且δf是频率步长。

图7b示出了根据各种示例的电发送信号172的说明性频谱功率对频率图表752和频率对时间图表754。示例图表752和754示出了连续变化频率的电信号，并且因此，在一个实施例中，可以对应于图3b中所示的信号发生器。除了电发送信号172连续改变频率(即使在曝光时间段762a-g中的每个期间以非常小的量改变)，图7b类似于图7a。如图表752所示，当发送器通过如上所述并在图表754中所示的那样增加和减少频谱功率时，增加和减少特定频率下的曝光时间段762a-g(传输时间)。如图7b的示例所示，在中心频率处的曝光时间段762d(中心曝光时间段)是最长的，而在较低和较高频率处的曝光时间段(例如，曝光时间段762a和762g)比中心频率短。以这种方式，成为反射光学波形162的发送光学波形152在与电发送信号172相关时产生相关性幅度，超过期望距离时该相关性幅度下降到大约0。因此，测量的距离是明确的。

图8示出了根据各种示例的确定到物体的距离的方法800的说明性流程图。尽管为了方便而顺序地描绘，但是所示的动作中的至少一些可以以不同的顺序执行和/或并行执行。另外，一些实施例可以仅执行所示的动作中的一些。在一些实施例中，方法800的操作中的至少一些以及本文描述的其他操作由发送器102(包括信号发生器202、照明驱动器204、光源206和/或光学器件设备208)、接收器110(包括光学器件设备510、光电检测器512、tia504和/或514、adc506和/或516和/或处理器508)和/或控制器112执行，并以逻辑方式和/或通过执行存储在非暂时性计算机可读存储介质中的指令的处理器来实现。

方法800在框802中开始，其中在积分时间段内以多个频率生成电发送信号。例如，发送器102，并且更具体地，信号发生器202可以生成电发送信号172。以多个频率生成电发送信号，该多个频率以离散的步长或者连续地改变，在一个示例中，围绕中心频率改变。

在框804中，方法800继续，其中生成与电发送信号对应的发送光学波形。例如，发送器102，并且更具体地，光源206可以在一些情况下通过由照明驱动器204产生的驱动电流从电发送信号172生成光学波形152。方法800在框806中继续，其中接收从目标物体反射的发送光学波形的反射光学波形。例如，发送光学波形可以被引导至fov(例如fov106)，在fov中发送光学波形从物体反射并作为反射光学波形162朝向系统返回。接收器110，并且更具体地，光电检测器512可以接收反射光学波形162。

在框808中，方法800继续，其中在积分时间段内对反射光学波形进行积分。例如，接收器110可以在积分时间段内对反射光学波形162进行积分。积分时间段可包括多个曝光时间段。曝光时间段中的每个的长度可以与发送光学波形的频率中的一个对应。例如，中心频率的曝光时间段可以长于其他频率的曝光时间段。在一些实施例中，在积分时间段期间的发送光学波形的频谱功率近似于sinc函数(或其他对称函数)。因此，各种频率的曝光时间段被相应地定时(例如，较高的频谱功率频率(例如，中心频率)与较低的频谱功率频率相比具有更长的曝光时间段)。

方法800在框810中继续，其中基于来自发送器并作为反射光学波形返回到接收器的发送光学波形的tof确定到目标物体的距离。例如，tof可以由处理器508利用关于积分时间段的相关函数来确定。

以上讨论旨在说明本公开的原理和各种实施例。一旦完全理解上述公开内容，许多变化和修改对于本领域技术人员将变得明显。旨在将随附权利要求解释为包含所有这些变化和修改。