距离测量设备的制造方法
【专利说明】距离测量设备
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2014年11月5日提交的韩国专利申请号10-2014-0153103的较早提交日期的权益和优先权权利，其内容在此通过引用以其整体并入。
技术领域
[0003]本发明涉及一种距离测量设备，并且更具体地涉及一种根据TOF方法补偿三角测量方法测量的距离的误差的距离测量设备。
【背景技术】
[0004]用于测量距离的传感器包括使用红外线的红外传感器、使用超声波的超声波传感器以及TOF传感器。红外传感器可根据三角测量原理接收被光源辐射然后由被测物体的表面反射的红外光的聚焦光，并且可以使用能够将光接收点计算为输出电流的位敏探测器(PSD)测量距离。超声波传感器可以通过测量传感器产生的超声波脉冲由被测物体的表面反射然后返回至传感器耗费的时间来测量被测物体的距离。
[0005]TOF传感器包括光源，诸如发出非常短的波长的红外脉冲的LED，以及用于检测物体所反射的光的传感器。可以通过测量光源发出的光将被物体反射以及然后返回至传感器耗费的时间，使用方程d = c*tT(]F/2(d为离物体的距离，c为光速，并且tT(]F为光源发出的光将被物体反射并且然后返回至传感器耗费的时间)计算离物体的距离。由于光速太快，并且因而难以测量时间tT(]F，所以通过经由光源调制并且发出光和使用两个或者更多相而间接地计算距离。
[0006]图1示出其中根据TOF方法测量距离的原理。
[0007]当光源发出特定宽度TO脉冲形式的光时，物体反射的光在实耗了特定时间Td之后到达传感器。传感器检测与光源所发出的脉冲同步的所反射的光(相1)，并且也检测与光源发出的脉冲相差为180度的反射光(相2)。传感器可以基于与输出光同步检测的光量Ql以及具有与输出光为180度相差的光量Q2计算与物体的距离。
[0008]形成传感器的元胞(cell)可能包括两个开关Vl和V2、两个电容器Cl和C2，以及用于响应所反射的光而产生电荷的电极D。开关SI和S2分别根据相I和相2操作，并且可替选地将用于响应于所反射的光而产生电荷的电极D连接至电容器Cl和C2。电极D产生的电荷作为电荷量Ql和Q2存储在电容器Cl和C2中。因而，电容器Cl和C2的电压Vl和V2与在电容器Cl和C2中积累的电荷量Q和Q2成比例。在该情况下，可以作为与(l/2)*c*T0*V2/(Vl+V2)成比例的值计算与物体的距离。
[0009]用于使用TOF方法测量距离的距离测量单元可能存在的问题在于，当测量短距离时，形成传感器的元胞可能饱和，并且可能存在的问题在于，当测量长距离时，光量不足。
[0010]存在一种通过采用三角测量方法而解决使用TOF方法测量距离时的短距离情况下存在的元胞饱和问题的尝试，三角测量法用于使用包括其中TOF距离测量单元沿一个方向对齐的多个元胞的传感器而计算与物体的距离。[0011 ] 然而，在这种三角测量法中，在距离和元胞之间的距离上最初执行矫正操作之后，由于时间的消逝、外部冲击以及环境变化，传感器的距离特征可能改变。虽然在所测量的距离中存在误差，但是难以校验该误差，并且不存在一种用于补偿该误差的方法。为了解决误差问题，必须由专家修复测距仪。
【发明内容】
[0012]因而，考虑现有技术中的问题而做出了本发明，本发明的目标在于提供一种能够补偿使用三角测量方法测量短距离时的测量误差的距离测量设备。
[0013]根据本发明实施例的距离测量设备被配置成包括:发光单元，被配置成发出特定宽度的脉冲形式的光；光接收单元，被配置成包括多个元胞，元胞用于接收发光单元发出并且由物体反射的反射光；和处理器，被配置成执行使用第一方法基于那些属于多个元胞并且反射光被聚焦在其上的一个或者更多元胞的位置来计算物体的第一距离和使用第二方法基于反射光到达的时间来计算物体的第二距离这两种操作中的一种或者更多种操作，并且基于使用第二方法计算的第二距离而修正使用第一方法计算的第一距离。
[0014]在实施例中，距离测量设备可能被配置成还包括存储器，其被配置成存储用于使用第一方法计算第一距离的参考值。
[0015]在实施例中，处理器可能基于使用第二方法计算的第二距离而更新存储在存储器中的参考值。
[0016]在实施例中，参考值可能指示所述一个或者更多元胞之一，当物体处于特定距离时反射光被聚焦于所述一个或者更多元胞之一。
[0017]在实施例中，可能由有理数表示参考值，使得参考值指示聚焦在一个或者更多元胞上的反射光的中心。
[0018]在实施例中，处理器可能基于使用第二方法测定为特定值或者更小值的第二距离，修正使用第一方法计算的第一距离。
[0019]在实施例中，当在多个元胞的第一元胞部分中检测出反射光时，处理器可基于使用第二方法计算的第二距离修正使用第一方法计算的第一距离，并且可以选择经修正的第一距离作为与物体的距离。
[0020]在实施例中，当在多个元胞中的与第一元胞部分不同的第二元胞部分中检测出反射光时，处理器可选择使用第二方法计算的第二距离作为与物体的距离。
[0021]在实施例中，当在多个元胞的第二元胞部分中检测出反射光时，处理器可不执行使用第一方法计算第一距离的操作，并且可执行使用第二方法计算第二距离的操作。
【附图说明】
[0022]图1示出其中根据TOF方法测量距离的原理；
[0023]图2示意性示出包括具有使用TOF方法的多个元胞以便使用三角测量法的传感器的距离测量设备的构造；
[0024]图3是示出由于特定距离，即在图2的TOF距离测量单元中的边界而产生距离误差的曲线图；
[0025]图4示出本发明的实施例所应用的距离测量设备的构造；和
[0026]图5是示出一种根据本发明实施例的用于补偿距离误差的操作的流程图。
【具体实施方式】
[0027]下面参考附图详细地描述根据本发明实施例的距离测量设备。
[0028]在三角测量法中，由于传感器的电特性和控制特性，以及光源和传感器之前的光学透镜的特性，距离和形成传感器的多个元胞之间的对应关系不恒定。因而，可能通过考虑传感器的特性而选择已知距离的两个或者更多点，并且可能针对其中一个相应点，使用光已经到达的元胞校准距离测量值。
[0029]然而，在完成这种初始校准后，由于在传感器上聚焦的反射光的元胞的位置可能由于根据时间流逝的自然变化、外部冲击和/或环境变化而变化，所以所测量距离的特性可能变化。不存在一种用于补偿这种距离误差的方法。此外，虽然距离误差随着时间而变大，但是难以校验距离误差是否发生，并且修正距离误差的方法也复杂。
[0030]在本发明的实施例中，使用三角测量法时由于传感器模块随着时间的特性变化而产生的距离测量值的误差得到补偿。
[0031]尽管传感器的特性由于传感器本身是无源元件而变化，但不存在检测传感器特性变化的方法。因此，测量明确的特定距离并且检验所测量的距离是否不同是检测特性变化的唯一方法。
[0032]仅在距离测量设备的发布或者评估之前或者之时才执行一次对特定距离的校准，并且在距离测量设备的发布之后执行对特定距离的校准。因而，在断开后，不存在距离测量设备的修正性能变化。
[0033]因而，在本发明的实施例中，包括多个元胞的传感器被安装在使用TOF方法的距离测量设备上，