智能照明飞行时间系统和方法技术方案

一种装置被描述为包括具有照明器的飞行时间相机系统。所述照明器具有光学部件和光源。所述光学部件和光源被设计以照明器的发射光功率上限基本上照亮在相机系统的视场中较小的区域，较小的区域基本上包含了在视场中关注的目标。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】智能照明飞行时间系统和方法
本专利技术大体涉及相机系统，并且，更具体地，涉及智能照明飞行时间系统和方法。
技术介绍
许多现有的计算系统包括一个或多个传统的图像捕获相机作为集成的外围设备。当前的趋势是通过集成深度捕获到它的图像部件而加强计算系统成像能力。深度捕获可以被用于，例如，执行各种智能目标识别功能，例如面部识别(例如安保系统解锁)或者手势识别(例如非接触式用户界面功能)。一种被称为“飞行时间”成像的深度信息捕获方法从系统发射光到物体并且对图像传感器的多个像素中的每一个，测量光的发射和在传感器上的它的反射的图像的接收之间的时间。由飞行时间像素产生的图像对应于目标的三维轮廓，其以在每个不同的(x,y)像素位置的唯一的深度测量(z)为特征。由于许多具有成像能力的计算系统本质上是可移动的(例如，笔记本电脑、平板电脑、智能手机等)，光源(“照明器”)集成到系统中以达成飞行时间操作呈现许多设计挑战，例如成本挑战、封装挑战和/或电源消耗挑战。
技术实现思路
描述了一种装置，其包括具有照明器的飞行时间相机系统。所述照明器具有光学部件和光源。所述光学部件和光源被设计以在照明器的发射光功率上限基本上照明在相机系统的视场中较小的区域，较小的区域基本上包含了在视场中的关注目标。描述了一种装置，其包括用于在飞行时间相机的照明器的光功率上限，照明关注区域的手段，所述关注区域被成形为包含在飞行时间相机的视场中的关注目标，所述关注区域小于所述视场。装置还包括用于利用飞行时间测量技术确定在所述区域中的深度轮廓信息的手段。附图说明下述描述和附图被用于说明本专利技术的实施例。在附图中：图1a(i)和1a(ii)涉及第一可能的智能照明特征；图1b(i)、1b(ii)和1b(iii)涉及分区的智能照明方法；图1c(i)和1c(ii)也涉及分区的智能照明方法；图1d(i)和1d(ii)涉及另一可能的智能照明特征；图1e示出了用于分区的视场的光源的实施例；图2a到2e涉及在智能照明系统中的扫描；图3示出了智能照明系统的实施例；图4a到4c示出了智能照明方法的实施例；图5示出了第一照明器实施例；图6示出了第二照明器实施例；图7示出了第三照明器实施例；图8a和8b示出了第四照明器实施例；图9示出了2D/3D相机系统；图10示出了计算系统。具体实施方式智能照明飞行时间系统解决了在
技术介绍
部分提到的一些设计挑战。如将要在下面讨论的，智能照明牵涉对飞行时间系统的发射光的任意或所有的尺寸、形状或移动的智能操作。飞行时间系统，以及特别地，集成在电池供电系统中的飞行时间系统，通常展现出在对能量供应的需求与对光信号的发射强度和接收强度的需求之间的权衡。也就是说，随着照明光信号强度增长，接收到的光信号强度提高。更好的接收的光信号强度引起飞行时间系统的更好的准确性和性能。然而，支持更高的发射光信号强度引起更昂贵的电池解决方案和/或较大的电池寿命上的耗尽，这两者的任一个可以是在用户享受和/或具有飞行时间测量的系统的接受上的缺点。智能照明通过聚集照明光功率到照明的较小的面积中而力争解决这个问题，所述照明的较小的面积被引导到相机视场中的关注区域上。通过聚焦光功率到照明的较小的面积中，接收的光信号强度和飞行时间系统性能被加强，而不必增加从电池汲取的能量。因此，前述用户察觉的缺点可以被可接受地最小化。光的较小区域的使用牵涉将照明的较小的区域引导到相机视场中关注区域的能力。关注区域是，例如，小于相机视场的，并且就获得深度信息而言比视场中的其他面积优先级更高的在相机视场中的面积。关注区域的示例包括存在其深度信息是被期望的目标的区域或者之前进行的飞行时间测量产生差的接收信号强度的区域。因此，在在视场中关注区域被识别之后，照明系统接收指示关注区域的信息并将光强度聚集在关注区域上。聚集光强度到关注区域可以牵涉在光照器的功率限度上或在光照器的功率限度附近发射光学光，但是将所述光主要引导到关注区域上。第一示例包括，对于具有单一光源的照明器，在照明器的功率限度从光源发射光以及将光的较小的“光斑”聚焦在关注区域。第二示例包括，对于具有多个光源的照明器，在照明器的功率限度从其中一个光源发射光以使其他光源的光必需保持关闭以及将光束从照明光源引导到关注区域。其他智能照明策略可以通过用比全照明器功率小的功率照明关注区域而利用较小的关注区域的照明。例如，如果关注区域足够小，有关区域的足够准确的信息可以是用比全照明器功率小的功率可得到的。各种智能照明系统的可能的特征在下面详细的讨论。通常，然而，智能照明系统可以被设计为改变被照明区域的尺寸和形状两者或两者之一以便照明在相机视场中的关注目标。此外，智能照明系统可以被设计为改变被照明区域的位置，例如，通过在视场中扫描发射束。如下面讨论的图1a到1d涉及改变被照明区域尺寸和形状的方面。相比之下，如下面讨论的图2a到2c涉及改变被照明区域位置的方面。图1a(i)和1a(ii)说明被照明区域的尺寸可以在将被照明的关注目标的视图中被调整。也就是说，在图1a(i)的第一情形111中，第一、较小的关注目标102在相机的视场101中消耗较小的面积。因此，由照明器发射的关注的被照明区域103的尺寸被收缩到包含较小的关注目标102。相比之下，在图1a(ii)的情形112中，第二、更大的关注目标104在相机的视场101中消耗较大的面积。因此，由照明器发射的关注的被照明区域105被扩展到包含较大的关注目标104。被照明区域103、105的尺寸的收缩和扩展可以，例如，用具有可移动光学部件(例如，可移动光源、可移动透镜、可移动反光镜等)的照明器实现。在照明器中的光学部件的被控制的移动可以被用于可控地设定被照明区域的尺寸。具有可移动光学部件的照明器的示例进一步在下面关于图5a到5c被更详细地讨论。可替代地，如图1b(i)和1b(ii)所示，视场101可以被分区成不同的部分，所述部分可以单独地被照明(例如，如图1b(i)所示，视场被分区成九个不同的部分106_1到106_9)。如图1b(i)的情形121中所示，较小的关注目标107通过照明分区中的一个分区(分区106_1)而被照明。相比之下，如图1b(ii)的情形122中所示，较大的关注目标109通过照明分区中的四个分区(分区106_1、106_2、106_4和106_5)而被照明。因此，图1b(ii)的被关注的被照明区域110明显大于图1b(i)的被关注的被照明区域108。参照图1b(ii)注意到整个的视场可以通过同时照明所有分区，或者，通过接连单独地照明每个分区(或两种方法的某种混合)而被照明。前种方法易于引发更弱的接收光信号。后种方法可以用在单独被照明的分区上更高的光聚集执行，但是以扫描视场需要的时间为代价。这里，接连照明每个分区对应于扫描的形式。扫描进一步在下面关于图2a到2e更详细地描述。在视场中被分区的区域的照明可以用分区的光源实现。图1b(iii)描绘了示例性的被分区的照明器光源117的顶视图(向照明器的表面的里面看)，所述照明器光源117具有九个单独的光源113_1到113_9。在各种实施例中，每个单独的光源实施为垂直腔侧发射激光器(VCSELs)或发光二极管(LEDs)并且负责照明特定分区。所有单独光源113_1到11本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种装置，包括：具有照明器的飞行时间相机系统，所述照明器具有光学部件和光源，所述光学部件和光源被设计成以所述照明器的发射光功率的上限基本上照明在所述相机系统的视场中的较小的区域，所述较小的区域基本上包含所述视场中的关注目标。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.12.22 US 14/578,9591.一种装置，包括：具有照明器的飞行时间相机系统，所述照明器具有光学部件和光源，所述光学部件和光源被设计成以所述照明器的发射光功率的上限基本上照明在所述相机系统的视场中的较小的区域，所述较小的区域基本上包含所述视场中的关注目标。2.如权利要求1所述的装置，其中所述较小区域的所述尺寸可改变成较大尺寸的区域，并在照明所述较大的区域的同时，所述发射光功率上限被保持。3.如权利要求1所述的装置，其中所述视场被预先限定成许多分区，所述较小的区域对应于所述分区中的一个。4.如权利要求3所述的装置，其中所述光源包括多个光源设备，在只有所述较小的区域基本上被照明的同时，每个所述光源设备被照亮。5.如权利要求1所述的装置，其中所述光源包括多个光源设备，在只有所述较小的区域基本上被照明的同时，每个所述光源设备被照亮。6.如权利要求5所述的装置，其中所述较小的区域是所述照明器能够照明的最小尺寸的区域。7.如权利要求1所述的装置，其中所述光学部件机械地耦合于电动设备，使得所述光学部件的位置相对于所述光源是可移动的。8.如权利要求7所述的装置，其中所述光源的位置被相对于所述照明器固定。9.如权利要求7所述的装置，其中所述光源部件包括下列中的任一个：透镜；反射镜。10.如权利要求1所述的装置，其中所述光学部件机械地耦合于电动设备，使得所述光学部件的位置相对于所述光源是可移动的。11.一种装置，包括：具有照明器的飞行时间相机系统，所述照明器具有光学部件和光源，所述光学部件和光源被设计成以所述照明器的发射光功率的上限基本上只照明在所述相机系统的视场中的较小的区域，所述较小的区域基本上包含所述视场中的关注目标，所述区域的所述尺寸可以改变成较大尺寸的区域。12.如权利要求11所述的装置，其中所述视场被预先限定成许多分区，所述较小的区域对应于所述分区中的一个。13.如权利要求12所述的装置，其中所述光源包括多个光源设备，在只有所述区域基本上被照明的同时，每个所述光源设备被照亮。14.如权利要求11所述的装置，其中所述光源包括多个光源设备，在只有所述区域基本上被照明的同时，每个所述光源设备被...

【专利技术属性】
技术研发人员：温宗晋，J科，
申请(专利权)人：谷歌公司，
类型：发明
国别省市：美国,US