本发明专利技术提供一种兼顾低耗电化以及小型、低成本化的测距传感器。实施方式所涉及的TOF测距传感器(2)具备：发光单元(20)，其向部分空间(ds)照射光束(Lout)；受光单元(21)，其在按照每部分空间(ds)分配的受光元件(213)上成像并接收光；及空间控制部(22)，其按照每元件组独立地进行控制，所述元件组包含按照共用的部分空间(ds)分配的发光元件(203)和受光元件(213)。
【技术实现步骤摘要】
测距传感器
本专利技术涉及一种测定对象物的距离的测距传感器，特别涉及一种能够适用于移动设备的TOF(Time-Of-Flight、飞行时间)方式的测距传感器。
技术介绍
关于智能电话等移动设备中内置的相机的自动对焦(AF：AutoFocus)控制，通常为利用实际的图像对比度设定焦点的现有方式(CDAF：ContrastDetectionAF、对比度检测自动对焦)、或者使用了将视差运算专用像素与RGB像素一同集成化而成的成像装置PDAF(PhaseDetectionAF、相位检测自动对焦)方式。除此之外，采用在暗处也能够工作的TOF(TimeOfFlight)方式的测距传感器，辅助更高速的AF动作的方式被投入实际使用。能够安装于智能电话的小型且低耗电的TOF测距传感器对于无人机等自动化、无人化机器人
中的防碰撞用途也极为有用。此外，对二维图像赋予深度信息(距离信息)而使三维空间投影成为可能实现的深度相机或三维相机(3D相机)成为，面向使用了VR/AR(VirtualReality/AugmentedReality、虚拟现实/增强现实)、MR(MixedReality、混合现实)或SLAM(SimultaneousLocalizationandMapping、即时定位地图构建)技术的新用户界面的关键设备，但用于实现其的途径如下所述涉及方方面面。首先，作为以通常的RGB相机为基础的系统，可举出：根据两台相机的视差进行立体匹配，在提取了对象物的基础上向距离图进行逆运算的系统；或者根据用一台相机对投射于对象物的图案光(structuredlight)进行观测的图像的失真，对距离图进行逆运算的系统。当然，这些系统的运算成本相当大。此外，在成为VR技术的先驱的放置型游戏主机领域，对红外线进行正常地幅度调制(CW-AM)并向整个空间照射，以像素单位提取反射光的相位差的TOF方式专用的成像装置、即所谓的TOF相机正在被投入使用(有时与RGB相机组合而被称为RGBD(RGB+Depth)相机。)。另一方面，作为面向军事或车载用途的LIDAR(LightDetectionandRanging、激光探测与测量)，在要求在室外相对为长距离、高精度的测距性能的情况下，迄今使用的是将收发信号视野低至数mrad以下会易于排除环境光的一维测距传感器进行机械扫描的结构。在该情况下，基于TOF方式实施的测距能够在1次拍摄中以极短时间结束，但在生成三维空间的投影数据时帧频显着降低。此外，最近，通过专用设计成如下TOF成像装置，从而推进深度相机的低耗电化和高像素化，该TOF成像装置为以由MEMS微镜实现的高速投影技术实现上述图案光的扫描图案生成部、或发送光的机械扫描部，使接收系统与其同步工作(例如专利文献1)。然而，特别是在光无线通信的领域中，寻求基于空分复用的高速化、低耗电化的提案迄今为止也有很多(例如专利文献2)。这是通过使受光元件阵列化而成为焦平面阵列发挥功能，从而使各像素的视野狭窄化，由此寻求S/N的提高。这些专利技术，对于包含作为集线器而发挥功能的主站(基站)的比较昂贵且大规模的光收发系统而言是有用的技术，但由于需要包含收纳的终端节点地安装特定的硬件和共用的通信协议，因此限定于特定用途而并未正式普及。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2014-59301号公报(2014年4月3日公开)专利文献2：日本特表2004-503175号公报(2004年1月29日公开)
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题由于下述的理由，如上所述的现有的三维空间投影系统处于实质上难以向智能电话等移动设备(便携式终端)推广的状况，并成为对VR/AR或MR这样的技术的普及的障碍之一。例如，在使用基于RGB相机的基本运算的系统而生成全深度图的情况下，前提在于整个空间被随时照明。此外，在使用结构光方式的情况下，为了不影响RGB相机而将红外线作为照射光，并需要TOF专用的高像素红外线成像装置。如果包含在暗处的使用的情况，则在任何情况下均必须向整个空间照射光，因此为了以通常的视频帧频(30fps/60fps)更新深度图所需的总耗电很容易到达数W的级别。图案光照射系统的系统小型化、低耗电化随着基于MEMS微镜的光投影技术得以推进，但应对高速帧频依然困难，系统整体复杂化并且构成部件的件数增大导致的高成本化也无法避免。此外，当然从尺寸方面的制约出发，需要机械扫描的系统不适用于移动设备。如此，尚未实现为了在VR/AR空间中将对象物的深度信息反馈至移动设备而适于使用的三维相机系统。本专利技术的一个方式是鉴于上述一系列的问题点而做成的，提供一种与搭载于移动设备的RGB相机模块进行协同工作并兼顾低耗电化和小型、低成本化的TOF方式的测距传感器。解决问题的手段为了解决上述问题，本专利技术的一个方式的测距传感器为TOF方式的测距传感器，所述TOF方式的测距传感器与相机模块进行协同工作，计测向空间照射的射束被对象物反射而往复的时间，生成用于与所述相机模块取得的图像信息组合而生成三维位置信息的所述对象物的距离信息，所述测距传感器至少具备：发光单元，其具有面状配置的多个发光元件，通过发光透镜系统将来自按照每部分空间分配的所述发光元件的光形成射束而向所述空间分割成的各部分空间进行照射；受光单元，其具有面状配置的多个受光元件，通过受光透镜系统使来自所述各部分空间的反射光在按照每所述部分空间分配的所述受光元件上成像并接收光；及空间控制部，其按照每个元件组独立地进行控制，所述元件组包含按照共用的所述各部分空间分配的所述发光元件和所述受光元件。专利技术效果根据上述结构，能够实现这样的效果：提供一种与搭载于移动设备的相机模块协同工作并兼顾低耗电化以及小型、低成本化的TOF方式的测距传感器。附图说明图1为示出本专利技术的第一实施方式的三维相机系统的概略结构的立体图。图2的(a)和(b)为示出图1所示的TOF测距传感器的工作中的状态的示意图。图3的(a)～(e)为用于说明图2所示的TOF测距传感器的生成距离信息的方法的一例的示意图。图4为用于说明图2所示的TOF测距传感器的信号处理的流程的俯视图。图5的(a)和(b)为示出本专利技术的第二实施方式的TOF测距传感器的工作中的状态的示意图。图6为示出图5所示的TOF测距传感器的电路模块结构的俯视图。图7的(a)和(b)为示出图6所示的受光元件阵列的详细结构的俯视图。具体实施方式[第一实施方式]以下，基于图1～图4对本专利技术的实施方式如下所述进行说明。在本实施方式中，说明具有本专利技术的测距传感器的三维相机系统的一例。[三维相机系统的内容]首先，参照图1，说明本实施方式的三维相机系统的内容。图1为示出本实施方式的三维相机系统的概略结构的立体图。本实施方式的三维相机系统搭载于智能电话、智能眼镜、头戴式显示器、或者它们的扩展设备等移动设备(便携式终端)。三维相机系统具备TOF测距传感器(测距传感器)2、以及RGB相机模块(相机模块)3。三维相机系统对由RGB相机模块3摄像的对象物(测定对象物)的二维摄像数据(图像信息)赋予由TOF测距传感器2生成的对象物的距离信息(深度信息)，从而生成三维图像(三维位置信息)。TOF测距传感器2为能够通过通信部25与RGB相机模块3协同地工作的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种测距传感器，其特征在于，所述测距传感器为TOF方式的测距传感器，所述TOF方式的测距传感器与相机模块进行协同工作，计测向空间照射的射束被对象物反射而往复的时间，生成用于与所述相机模块取得的图像信息组合而生成三维位置信息的所述对象物的距离信息，所述测距传感器至少具备：发光单元，其具有面状配置的多个发光元件，通过发光透镜系统将来自按照每部分空间分配的所述发光元件的光形成射束而向所述空间分割成的各部分空间进行照射；受光单元，其具有面状配置的多个受光元件，通过受光透镜系统使来自所述各部分空间的反射光在按照每所述部分空间分配的所述受光元件上成像并接收光；及空间控制部，其按照每元件组独立地进行控制，所述元件组包含按照共用的所述各部分空间分配的所述发光元件和所述受光元件。
【技术特征摘要】
2017.09.25 JP 2017-1840021.一种测距传感器，其特征在于，所述测距传感器为TOF方式的测距传感器，所述TOF方式的测距传感器与相机模块进行协同工作，计测向空间照射的射束被对象物反射而往复的时间，生成用于与所述相机模块取得的图像信息组合而生成三维位置信息的所述对象物的距离信息，所述测距传感器至少具备：发光单元，其具有面状配置的多个发光元件，通过发光透镜系统将来自按照每部分空间分配的所述发光元件的光形成射束而向所述空间分割成的各部分空间进行照射；受光单元，其具有面状配置的多个受光元件，通过受光透镜系统使来自所述各部分空间的反射光在按照每所述部分空间分配的所述受光元件上成像并接收光；及空间控制部，其按照每元件组独立地进行控制，所述元件组包含按照共用的所述各部分空间分配的所述发光元件和所述受光元件。2.根据权利要求1所述的测距传感器，其特征在于，还具有TOF信号处理部，所述TOF信号处理部以比所述发光单元具有的所述发光元件的数量更少的信道数并行地进行TOF信号处理，取得所述距离信息，所述TOF信号处理部取得与所述信道数相等数量或者比所述信道数更少数量的所述距离信息。3.根据权利要求2所述的测距传感器，其特征在于，所述空间控制部设定基于所述图像信息而预先指定的包含一个或多个所述部分空间的部分空间群，所述TOF信号处理取得与所述部分空间群相关的所述距离信息。4.根据权利要求3所述的测距传感器，其特征...
【专利技术属性】
技术研发人员：平松卓磨，清水隆行，
申请(专利权)人：夏普株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP
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