飞行时间相机中相位对准误差的主动补偿的制作方法_2

文档序号:9786211阅读:来源:国知局
是控制环,特别是闭环控制回路,用于驱动输出脉冲以减少飞行时间系统的相位对准误差。输出脉冲基于由相位检测器检测到的相应错误而进行动态调整。为了保证系统的稳定性,封闭控制回路可以实现过滤器,所述过滤器可控制主动补偿方案如何快速校正由相位检测器检测到的错误。
[0029]图3示出根据本公开的一些实施例,用于向飞行时间的相机的相位对准误差提供主动补偿的另一示例性系统。在这个例子中,第一过滤器302被添加在相位检测器210和相位调整器214之间,和第二过滤器304添加在相位检测器212和相位调整器216之间。第一过滤器302可以接收第一时间常数TCl ;第二滤波器302可以接收第二时间常数TC2。第一和第二时间常数可以被预编程(例如,在启动时或在工厂)。在一些情况下,第一和第二时间常数可以由用户指定,或者由飞行时间的相机的其它电路指定。
[0030]过滤器可以基于各个时间常数平均和/或整合相位检测误差输出(如,相位误差),以使得可以控制闭合控制回路的响应时间。例如,基于所述时间常数,每当更新相位误差时,该过滤器可以控制如何快速地更新相位调整参数(由相位调整214和216用于调整输出脉冲的定时)。滤波器和时间常数有利地保证输出脉冲的相位调整不会过急或很快发生(即,使控制回路震荡),并确保输出脉冲的相位调整不太慢发生。对于其中单一的脉冲周期对于输出脉冲为约100纳秒的系统,与时间常数相关联的响应时间可以是几百纳秒到微秒到毫秒范围内。
[0031]产生脉冲输出的一般控制回路
[0032]图4显示根据本公开的一些实施例,用于向飞行时间的相机的相位对准误差提供主动补偿的另一示例性系统。该图显示用于产生脉冲输出的控制回路的模型,例如OUTl和0UT2。该系统包括用于主动补偿飞行时间的相机的相位对齐误差的电子电路,包括照明器206和快门驱动器204。该电路包括控制回路的反馈路径中的第一主动补偿电路402,用于照明器206。第一主动补偿电路402包括第一比较器电路410和第一致动器电路412。该电路还包括控制回路的反馈路径的第二主动补偿电路404,用于快门驱动器204。第二主动补偿电路的404包括第二比较器电路420和第二致动器电路422。
[0033]第一比较电路410感测在照明器206的第一实际电脉冲ACT1,并确定第一实际电脉冲ACTl和第一参考电脉冲REFl之间的第一相位误差。第一相位误差可以包括第一实际电脉冲ACTl和第一参考电脉冲REFl之间的相位或定时的第一差值。第二比较电路420感测在快门驱动器204的第二实际电脉冲ACTl,并且确定所述第二实际电脉冲ACT2和第二参考电脉冲REF2之间的第二相位误差。第二相位误差包括所述第二实际电脉冲ACT2和第二参考电脉冲REF2之间的相位或定时的第二差值。如果第一参考电脉冲REFl和第二基准值REF2代表两个脉冲具有期望/理想/预定相位差,所述比较器电路将确定实际脉冲的相位是否与基准脉冲相匹配,以确定相位误差。
[0034]根据第一相位误差,第一致动器电路412产生被提供给照明器206的第一输出电脉冲0UT1,基于所述第一相位误差;基于第二相位误差,第二致动器电路422产生被提供给快门驱动器的第二输出电脉冲0UT2,基于所述第二相位误差。致动器电路可以基于所述相位误差(如果有的话)生成精确定时的脉冲,并且基于所述相位误差动态地调整精度定时脉冲的相位,以使相位误差可被驱动到零或减少。具体地讲,第一致动器电路412可以自适应地调整被提供给照明器206的第一输出电脉冲OUTl以驱动第一相位误差为零,并且第二致动器电路422可以自适应地调整被提供给快门驱动器204的第二输出电脉冲0UT2以驱动第二相位误差为零。
[0035]为了确保控制回路的稳定和所需操作,第一致动器电路412可以包括第一可编程的时间常数TC1,用于在使用所述第一相位误差调整第一输出电脉冲之前过滤该第一相位误差,并且第二致动器电路可以包括第二可编程时间常数TC2,用于在利用第二相位误差调整所述第二输出电脉冲之前过滤所述第二相位误差。基于定时常数,滤波可以包括平均和
/或整合。
[0036]在一些实施例中,图4所示的电子电路还包括脉冲发生器480,被配置成产生具有预定定时或相位差的第一参考电脉冲REFl和第二参考电脉冲REF2,用于确定与由发光器206照射的对象相关联的距离信息。
[0037]示例的主动补偿方法
[0038]图5示出根据本发明的一些实施例,示出用于主动补偿飞行时间的相机的相位对准误差的方法的流程图,其包括照明器和快门驱动器。下列信号的参考对应于在图2-4描述/所示。该方法包括:感测在照明器的第一实际电脉冲ACTl (任务502),和感测在快门驱动器的第二实际电脉冲ACT2 (任务504)。该方法还包括调整如下的一个或多个(任务506):基于第一实际电脉冲ACTl和第一参考电脉冲REFl被提供给照明器的第一输出电脉冲OUTl,和基于所述第二实际电脉冲ACT2和第二参考电脉冲REF2调整被提供给快门驱动器的第二输出电脉冲0UT2。
[0039]调整第一输出电脉冲OUTl包括:使用相位检测器比较第一实际电脉冲ACTl与第一参考电脉冲REFl以确定第一相位误差,并且基于所述第一相位错误调整照明器的第一输出电脉冲OUTl。调整所述第二输出电脉冲0UT2包括:使用相位检测器比较第二实际电脉冲ACT2与第二参考电脉冲REF2以确定第二相位误差,以及基于第二相位错误调整快门驱动器的第二输出电脉冲0UT2。
[0040]在主动补偿方案中,调整第一输出电脉冲OUTl包括:调整所述第一输出电脉冲0UT,以将所述第一实际电脉冲ACTl和第一参考电脉冲REFl之间第一相位误差驱动至零或减小第一相位误差。在一些实施例中,调整所述第一输出电脉冲OUTl包括:确定第一实际电脉冲ACTl和第一参考电脉冲REFl之间的第一相位误差,和在使用第一相位误差调整第一输出的电脉冲OUTl之前,根据第一反馈回路的第一时间常数TCl过滤第一相位误差,所述第一反馈回路具有所述第一实际电脉冲ACTl作为反馈信号。
[0041]以类似的方式,调整所述第二输出电脉冲0UT2包括:调整所述第二输出电脉冲0UT2以将第二实际电脉冲ACT2和第二参考电脉冲REF2之间第二相位误差驱动到零或降低第二相位误差。在一些实施例中,调整所述第二输出电脉冲0UT2包括:确定第二实际电脉冲ACT2和第二参考电脉冲REF2之间的第二相位误差,并使用第二相位误差调整所述第二输出电脉冲0UT2之前根据第二时间的第二反馈回路的恒定TC2过滤第二相位误差,第二反馈回路具有第二实际电脉冲ACT2作为反馈信号。
_2]用于感测所述照明脉冲的示例性电路
[0043]图6示出根据本公开的一些实施例,对于反馈具有电脉冲输出的示例性照明器设计。该设计包括晶体管装置M1,其栅极通过脉冲输出驱动被提供给照明器(从定时发生器),例如,图2-4的0UT2。照明器设计包括二极管D1,当二极管Dl打开时,其能为飞行时间的相机发出光。当晶体管设备Ml关闭时,电容器Cl被充电,因为贮库电压积聚在电容器Cl的正端。在节点NI的电压也为“高”。当脉冲(例如,0UT2)到达并且接通晶体管装置Ml (例如,功率场效应晶体管)上,二极管Dl看起来像短路(低电阻),和大量的电荷从电容器Cl放电和倾倒作为通过二极管Dl的电流,以及光由Dl射出。
[0044]为了感测在照明器的实际电脉冲,它能够提取在节点NI的电压,用来作为在所述照明器的“实际”电脉冲,例如,图2-4的ACT1。当二极管Dl由定时发生器提供的脉冲导通时,电压在节点NI被下拉到地,由于电阻元件R2和电容器Cl放电。其结果是,响应于传入正脉冲(OUTl),在节点NI上的电压将具有负脉冲(ACTl)。负脉冲(ACTl)可以主动地用于补偿相位误差的主动反馈。
[0045]如图6所示,第一实际电脉冲(ACTl)包括在照明器的电路节点(例如,节点NI)感测的电脉冲,并所述第一实际电脉冲(ACTl)将代表接通照明器中光源的脉冲(例如,二极管D1)。本公开可设想:其他电路架构可以用于照明设计。根据电路结构,其它合适的节点可以用于在所述照明器提供“实际”电脉冲用于主动反馈。值得注意,一些节点可以更准确于提供在所述照明器的“实际”电脉冲,其精度由“实际”或感测到的电脉冲的定时如何接近二极管打开的实际时间确定。节点的选择可因此取决于“实际”电脉冲的准确性以及使用或耦合到特定节点的便利,用于对于给定系统提供“实际”电脉冲。
[0046]在一些实施例中,感测所述第二实际电脉冲(ACTl)包括:使用照明器中的光敏元件感测由光源发出的光(例如,光电二极管或与光源和驱动光源的驱动电路共存的类似光敏传感器)。响应于感测由所述光源发出的光,光敏元件可产生电脉冲作为第一实际电脉冲(ACTl)。光敏元件优选地未设置有所述图像传感器。理想地,光敏感元件也可以位于非常接近照明中的光源,从而可以产生非常精确的实际电脉冲。
[0047]样本特征
[0048]示例I是用于主动补偿飞行时间的相机的相位对准错误的方法,其包括照明器和快门驱动器。该方法包括:感测在所述照明器的第一实际电脉冲;感测在快门驱动器的第二实际电脉冲;基于所述第一实际电脉冲与第一参考电脉冲,调整被提供给照明器的第一输出电脉冲;和基于所述第二实际电脉冲和第二参考电脉冲,调整被提供给快门驱动器的第二输出电脉冲。
[0049]示例2是示例I的方法,其中调整第一输出电脉冲包括:使用相位检测器,比较第一实际电脉冲和第一参考电脉冲,以确定
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