低功率范围成像相机的谐振调制制造技术

一种幅度调制的连续波范围成像设备具有配置为发射强度调制的照明信号的信号传输设备。图像传感器被配置为捕获经调制的照明信号的反射的多个图像，所捕获的图像包括该图像传感器的多个像素的强度分量和/或相位分量。每个像素包括具有第一电容组件的第一调制端。第一驱动器被配置为对多个像素的第一组调制端充电。第二驱动器被配置为对所述多个像素的第二组调制端充电。电荷转移电路连接在第一组调制端和第二组调制端之间。所述电荷转移电路被配置为在第一组调制端和第二组调制端之间转移电荷。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】一种幅度调制的连续波范围成像设备具有配置为发射强度调制的照明信号的信号传输设备。图像传感器被配置为捕获经调制的照明信号的反射的多个图像，所捕获的图像包括该图像传感器的多个像素的强度分量和/或相位分量。每个像素包括具有第一电容组件的第一调制端。第一驱动器被配置为对多个像素的第一组调制端充电。第二驱动器被配置为对所述多个像素的第二组调制端充电。电荷转移电路连接在第一组调制端和第二组调制端之间。所述电荷转移电路被配置为在第一组调制端和第二组调制端之间转移电荷。【专利说明】低功率范围成像相机的谐振调制
本公开总地涉及一种范围成像相机(range imaging camera),并且具体地涉及一种用于降低范围成像相机的功耗和控制其有效范围的电路配置。
技术介绍
范围成像系统，也被称为范围相机、范围成像相机、或测距设备，确定将被成像的场景中的对象的距离和强度。一种类型的范围成像相机被称为飞行时间范围成像相机，因为它利用了反射光的相位和强度差异来确定从相机到对象的范围。一种常见类型的飞行时间范围成像相机利用幅度调制的连续波(“AMCW”)技术。如下面更详细讨论的，利用AMCW技术的范围成像相机，通常使用光源发射强度调制的照明信号来照亮要被成像的场景。然后，该信号被该场景内的对象反射回范围成像相机。然后由专业的设备，诸如电荷耦合器件(“CXD”)或互补金属氧化物半导体(“CMOS”)图像传感器集成电路(“1C”)捕获反射光的多个图像。然后，使用处理器通过与全局基准调制信号进行比较，从这些多个图像中为被成像的场景中的点计算强度被调制的光的相位变化。然后，对这些相位变化进行分析，以确定对象和范围成像相机之间的距离，从而能够确定该场景中对象的尺寸、形状和位置。因此，范围成像相机可在许多不同的应用中，如汽车安全和控制系统、多媒体用户界面以及图像分割和表面轮廓形成中非常有用。有效地确定范围成像相机和将被成像的对象之间的距离取决于发射的强度调制的照明信号与接收的信号之间的相位差。因为通常以相同的信号调制图像传感器和照明度，随着光传播远离范围成像相机，该光开始与图像传感器的调制相位不同。因此，光传播的距离越短，该光就越同相。换句话说，从邻近范围成像相机的对象反射的光具有与范围成像相机的调制同相的强度调制，而从远处对象反射的光具有与图像传感器不同相位的强度调制。虽然通常使用相同的信号来调制照明信号和图像传感器两者，但在某些情况下可以使用不同的信号来达到类似的结果。虽然存在实现典型的范围成像相机的很多方法，提供图1以显示一个这样的范围成像相机的简化版本。如图1所示，典型的AMCW范围成像相机100可以包括:诸如LED、激光二极管或其他光源的信号传输设备101，以向要被成像的场景发射强度调制的照明信号；以及图像传感器102，使用从场景内的对象反射回系统100的部分所发射的信号来捕获图像。然后，处理器103将发射信号与捕获的图像进行比较，以确定捕获图像中的每个像素的强度和相移。通过这样做，处理器能够确定场景中的对象到系统100的距离。系统100可任选地包含控制系统100的输入设备104，显示器105，和存储器106。这些设备可以选自任何已知的用于执行这种功能的设备。有许多已知的调制信号传输设备101和图像传感器102的方法。例如，信号传输设备可以简单地是被快速循环开启和关闭的光源，而可以使用高速快门或通过控制图像传感器来调制图像传感器102。处理器103还可以包括信号发生器或类似的设备，以协助调制信号传输设备101和图像传感器102。然而，也可以单独设置信号发生器。对于数码照片，捕获的图像将典型地由像素阵列形成，场景中的对象被有效地映射到像素阵列上。不像典型的数字图像，范围成像相机的像素不仅记录从场景中的对象反射的光的照明强度(其可能包括颜色)，还记录照明调制包络线(envelope)的相位。因此，捕获图像中的每一个像素将测量基于由场景中的对象反射回该像素的光的相位分量。类似地，由于AMCW强度调制的连续性，使得相位在连贯捕获的图像的对应像素之间发生略微的变化。此外，对应于场景中不具有对象的区域的像素将不会接收到反射信号，而将只接收周围的光或从其他光源(例如太阳)反射的光。典型的范围成像相机传感器包括背景或DC抑制电路，它允许更高效地利用传感器的动态范围以捕获调制的光；因此，背景光被传感器有效地忽略。本专利技术更具体地涉及在范围成像相机中使用的图像传感器。
技术实现思路
本专利技术的各种示例性实施例包括一种幅度调制的连续波范围成像设备，具有:信号传输设备，发射强度调制的照明信号；图像传感器，接收经调制的照明信号的反射，该图像传感器包括多个像素，每个像素包括多个电容区域，其中所述多个像素被配置为捕获经反射的调制的照明信号的多个图像，所捕获的图像包括强度分量和相位分量；多个驱动器，每个驱动器被配置为驱动多个像素中的每一个的相应的电容区域或电容区域组；至少一个电感器，连接在所述多个像素的电容区域之间以形成谐振电路；以及处理器，确定所发射的照明调制信号和所述多个电容区域中的每一个所捕获的图像之间的相移。附加配置可以包括至少一个电感器，其包含串联连接的多个电感器，其中，所述多个电感器通过多个开关连接。此外，该处理器可以被配置为控制所述多个开关以选择性地连接所述多个电感器。在一些设备中，所述至少一个电感器可以包括并联连接的多个电感器，并且所述多个电感器可由多个开关连接。该处理器还可以被配置为控制所述多个开关以选择性地连接所述多个电感器。所述至少一个电感器可以是可变电感器。此外，该处理器可以被配置为控制所述可变电感器的电感。根据本专利技术的进一步的实施例，一种幅度调制的连续波范围成像设备可包括:多个信号传输设备，每一个信号传输设备发射强度调制的照明信号；图像传感器，接收经调制的照明信号的反射，该图像传感器包括多个像素，每个像素包括多个电容区域，其中所述多个电容区域中的每一个被配置为捕获所反射的由多个信号传输设备中的一个发射的经调制的照明信号的多个图像，所捕获的图像包括强度分量和相位分量；多个驱动器，每个驱动器被配置为驱动多个像素中的每一个的相应的电容区域；至少一个电感器，连接在所述多个像素的电容区域之间以形成谐振电路；以及处理器，确定所发射的照明调制信号和所述多个电容区域中的每一个所捕获的图像之间的相移。在这样的设备中，所述至少一个电感器可以包括串联连接的多个电感器，并且所述多个电感器可以由多个开关连接。该处理器可以被配置为控制所述多个开关以选择性地连接所述多个电感器。此外，所述至少一个电感器可以包括通过多个开关并联连接的多个电感器。在这些设备中，所述处理器还可以被配置为控制所述多个开关以选择性地连接所述多个电感器。另外的幅度调制的连续波范围成像设备可包括:信号传输设备，发射强度调制的照明信号；多个图像传感器，接收经调制的照明信号的反射，每个图像传感器包括多个像素，其中每个图像传感器被配置为捕获反射的经调制的照明信号的多个图像，所捕获的图像包括强度和相位分量；多个驱动器，每个驱动器被配置为驱动图像传感器中的相应的一个；至少一个电感器，连接在所述多个图像传感器之间以形成谐振电路；以及处理器，确定所发射的照明调制信号和所捕获的图像之间本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：RM康罗伊，AA多灵顿，C巴姆吉，
申请(专利权)人：怀卡托大学，
类型：
国别省市：