飞行时间相机制造技术

一种飞行时间相机包含光源、第一像素、时间‑数字转换和控制器。所述光源被配置成朝向对象发射将作为图像光反射回到所述飞行时间相机的光。所述第一像素包含检测所述图像光并将所述图像光转换成电信号的光电检测器。所述时间‑数字转换器被配置成产生表示所述光源何时发射所述光以及所述光电检测器何时检测到所述图像光的时序信号。所述控制器耦合到所述光源、所述第一像素和所述时间‑数字转换器。所述控制器包含在被执行时致使所述飞行时间相机执行操作的逻辑。所述操作包含至少部分地基于所述时序信号和所述光的第一脉冲而确定所述图像光的往返时间的检测窗。所述操作还包含至少部分地基于所述时序信号和在所述检测窗内检测到的所述光的第二脉冲而确定所述往返时间。

【技术实现步骤摘要】
飞行时间相机
本公开大体上涉及图像传感器。特定来说，本专利技术的实施例涉及用于三维相机的图像传感器。
技术介绍
随着三维(3D)应用程序的普及性在例如成像、电影、游戏、计算机、用户接口、面部辨识、对象辨识、扩增实境等领域持续增长，对3D相机的关注日益增加。创建3D图像的典型被动方式为使用多个相机捕获立体图像或多个图像。使用立体图像，图像中的对象可经三角形化以创建3D图像。此三角化技术的一个缺点是难以使用小装置创建3D图像，这是因为在每一相机之间必须存在最小间隔距离以便创建三维图像。另外，此技术是复杂的且因此需要显著计算机处理功率以便实时地创建3D图像。对于要求实时地获取3D图像的应用，有时使用基于飞行时间测量的主动深度成像系统。飞行时间相机通常采用引导对象处的光的光源、检测从对象反射的光的传感器，以及基于光往回于对象所花费的往返时间计算到对象的距离的处理单元。获取3D图像的持续挑战是将飞行时间相机的所要性能参数与系统的物理大小和功率约束条件进行平衡。举例来说，意在用于对附近对象和远处对象进行成像的飞行时间系统的功率要求可显著不同。这些挑战被外在参数(例如，相机的所要帧速率、深度分辨率本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种飞行时间ToF相机，其包括：光源，其朝向对象发射将作为图像光反射回到所述ToF相机的光；第一像素，其将所述图像光转换成电信号，其中所述第一像素包含检测所述图像光的光电检测器；时间‑数字转换器TDC，其产生表示所述光源何时发射所述光以及所述光电检测器何时检测到所述图像光的时序信号；和控制器，其耦合到所述光源、所述第一像素和所述TDC，其中所述控制器包含在被执行时致使所述ToF相机执行包含以下的操作的逻辑：至少部分地基于所述时序信号和所述光的第一脉冲，确定所述图像光的往返时间RTT的检测窗；和至少部分地基于所述时序信号和所述检测窗内检测到的所述光的第二脉冲，确定所述RTT。

【技术特征摘要】
2017.10.30 US 15/798,0671.一种飞行时间ToF相机，其包括：光源，其朝向对象发射将作为图像光反射回到所述ToF相机的光；第一像素，其将所述图像光转换成电信号，其中所述第一像素包含检测所述图像光的光电检测器；时间-数字转换器TDC，其产生表示所述光源何时发射所述光以及所述光电检测器何时检测到所述图像光的时序信号；和控制器，其耦合到所述光源、所述第一像素和所述TDC，其中所述控制器包含在被执行时致使所述ToF相机执行包含以下的操作的逻辑：至少部分地基于所述时序信号和所述光的第一脉冲，确定所述图像光的往返时间RTT的检测窗；和至少部分地基于所述时序信号和所述检测窗内检测到的所述光的第二脉冲，确定所述RTT。2.根据权利要求1所述的ToF相机，其中所述第一脉冲中的每一个的第一脉冲持续时间大于所述第二脉冲中的每一个的第二脉冲持续时间。3.根据权利要求1所述的ToF相机，其中所述控制器包含在被执行时致使所述ToF相机执行包含以下的进一步操作的进一步逻辑：响应于确定所述RTT而计算所述第一像素与所述对象之间的距离。4.根据权利要求1所述的ToF相机，其中所述控制器包含在被执行时致使所述ToF相机执行包含以下的进一步操作的进一步逻辑：通过所述光源将所述光的所述第一脉冲发射到所述对象；响应于发射所述第一脉冲而检测从所述对象反射的所述图像光的第一光子，其中所述第一光子是基于第一时间跨度内检测到的用以计算所述检测窗的相关阈值数目个光子；和基于在所述第一时间跨度内检测到的所述第一光子计算所述检测窗，其中所述第一时间跨度是至少部分地从所述TDC产生的所述时序信号确定。5.根据权利要求4所述的ToF相机，其中所述控制器包含在被执行时致使所述ToF相机执行包含以下的进一步操作的进一步逻辑：通过所述光源将所述光的所述第二脉冲发射到所述对象；响应于发射所述第二脉冲，在所述检测窗内检测第二光子以产生表示在所述检测窗内的各个时间检测到的所述第二光子的直方图，其中所述直方图中的所述第二光子收敛到第二时间跨度；和通过分析所述直方图基于所述第二时间跨度计算所述RTT，其中所述第二时间跨度是至少部分地从所述TDC产生的所述时序信号确定。6.根据权利要求5所述的ToF相机，其中所述ToF相机具有每秒至少60帧的帧速率，其中在所述帧中的每一个期间执行所述操作以使得所述帧中的每一个的子帧包含多个第一子帧和多个第二子帧。7.根据权利要求6所述的ToF相机，其中所述帧中的每一个中的所述子帧的总数目为至少100,000子帧。8.根据权利要求4所述的ToF相机，其中所述控制器包含在被执行时致使所述ToF相机执行包含以下的进一步操作的进一步逻辑：在所述检测窗内在用于在所述检测窗内检测所述第二光子的所述第二子帧中的每一个期间启用所述光电检测器以确定所述RTT；和在所述检测窗外部在所述第二子帧中的每一个期间停用所述光电检测器以减小在检测所述第二光子时的背景噪声。9.根据权利要求5所述的ToF相机，其中经由时间选通达成启用所述光电检测器和停用所述光电检测器。10.根据权利要求4所述的ToF相机，其中所述第一脉冲中的每一个的第一光强度小于所述第二脉冲中的每一个的第二光强度。11.根据权利要求1所述的ToF相机，其中所述光源是垂直空腔表面发射激光器。12.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：埃瑞克·A·G·韦伯斯特，
申请(专利权)人：豪威科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US