用于飞行时间感测和信息传送的双模式光学设备、以及利用其的装置、系统和方法制造方法及图纸

示例性实施例包括用于以时间复用方式接收具有基本上相似的波长的多个光学信号(例如，红外信号)的方法和/或过程。这些实施例可以包括：发射第一光学信号，第一光学信号具有第一波长并且包括多个间歇的有效时长和非有效时长。这些实施例还可以包括：在有效时长中的一个或多个有效时长期间，接收第一光学信号的反射版本；以及基于第一光学信号和反射版本来执行飞行时间测量。这些实施例还可以包括：仅在第一光学信号的非有效时长中的一个或多个非有效时长期间，接收具有第二波长的第二光学信号，该第二波长与第一光学信号的第一波长基本上相似。示例性实施例还包括光学感测系统、光学设备、以及包括两者的光学系统，以及还包括用于便于用户与对象交互的方法。

Dual mode optical equipment for time-of-flight sensing and information transmission, and devices, systems and methods thereof

【技术实现步骤摘要】
用于飞行时间感测和信息传送的双模式光学设备、以及利用其的装置、系统和方法
本公开一般涉及可用于使用波长基本上相似的多个光学信号(例如，红外信号)来定位其他设备(例如，确定其位置)且从这些设备传送信息的方法、系统和设备。
技术介绍
在许多领域(例如，物联网(IoT)、智能家居、或无线传感器网络(WSN))中，嵌入式设备的位置感知是所期望的或甚至是至关重要的。然而，这种小型电子设备由于尺寸、成本和/或功耗的约束，通常无法确定它们自己的位置。使用射频(RF)信号、音频信号或磁信号的常规位置确定(本文中也称为确定位置和定位)技术在精度、范围或两者上受到严格限制。进一步地，3D运动追踪和室内定位的复杂性是有问题的。目前，工业自动化、自动机器人技术、增强现实(AR)以及虚拟现实(VR)领域中的设备依赖于诸如上文所描述的复杂系统来进行定位。这阻碍了无处不在的位置感知设备的发展。常规系统例如使用ToF传感器、广角运动追踪相机、惯性传感器和专用计算机视觉处理器的组合。这使得复杂系统的成本过高、尺寸过大和/或功耗过多。同样，固定电子设备与几何位置的关联是有问题的。即使已知预期位置，手动确定哪个设备位于哪个位置的工作量也可能很大。已经提出了涉及基于图像传感器的定位和追踪系统的新途径。这些系统可以足够精确地确定电子设备的位置和取向。更具体地，这些系统通常使用结合小反射标志(也称为“标签”或“设备”)的飞行时间(ToF)三维传感器。这种系统可以以每秒几百次的速率(Hz)确定设备的位置和取向。尽管这种系统提供精确的定位，但是反射标签的简单性严重限制了进一步交互的可能性，进一步交互对于上文所提及的许多应用至关重要。例如，交互对于AR/VR应用尤为重要。换句话说，这种系统通常需要设备与传感器之间的另一发射系统(例如，RF通信系统，诸如蓝牙)以便于交互所需的信息传送。与上文所描述的定位系统非常相似，这些系统可能会引入不希望的复杂性、成本、尺寸和/或功耗。
技术实现思路
因而，为了解决这些隐患和/或问题中的至少一些，本公开的某些示例性实施例包括光学设备，该光学设备能够反射由兼容的光学感测系统(例如，ToF测量系统)所发射的第一光学信号，并且发射第二光学信号，该第二光学信号承载与光学设备或相关联的对象(例如，设备或对象标识、到对象的用户界面(UI)等)有关的信息。第一光学信号和第二光学信号可以具有基本上相似的波长(例如，红外)，并且光学设备可以以时间复用(例如，时间同步)方式反射和发射光学信号，使得第二(信息承载)光学信号不会干扰用用于ToF测量的第一光学信号。当与本文中所公开的光学感测系统实施例一起使用时，这些布置有助于改善与用户环境中的人员、设备、对象等的交互。这些改进在AR和VR应用中特别有利，如下文所进一步解释的。本公开的示例性实施例包括用于以时间复用方式接收具有基本上相似的波长的多个光学信号的方法和/或过程。示例性方法和/或过程可以包括：发射第一光学信号，该第一光学信号具有第一波长并且包括多个间歇的有效时长和非有效时长。示例性方法和/或过程还可以包括：在有效时长中的一个或多个有效时长期间接收第一光学信号的反射版本，以及基于第一光学信号和第一光学信号的反射版本来执行飞行时间(ToF)测量。示例性方法和/或过程还可以包括：仅在第一光学信号的非有效时长中的一个或多个非有效时长期间，接收具有第二波长的第二光学信号，该第二波长与第一光学信号的第一波长基本上相似。在一些实施例中，示例性方法和/或过程可以由飞行时间(TOF)测量设备执行。在一些实施例中，第一光学信号的反射版本和第二光学信号可以从单个光学设备中被接收。在一些实施例中，第一波长和第二波长可以与红外光相关联。在一些实施例中，示例性方法和/或过程还可以包括：基于ToF测量来确定光学设备的位置，以及从接收到的第二光学信号中恢复在所述接收到的第二光学信号中被编码的信息。在一些实施例中，第二光学信号可以包括基于相位移位键控(PSK)调制而被编码的信息，并且恢复信息可以包括解调PSK编码的信息。在一些实施例中，示例性方法和/或过程还可以包括：确定以下各项中的至少一项的相对信号强度：接收到的第一光学信号的反射和接收到的第二光学信号；以及还基于所确定的相对信号强度、以及第一光学信号与第一光学信号的反射版本之间的相关函数来确定光学设备的位置。在一些实施例中，示例性方法和/或过程还可以包括：发射标识以下各项中的一项或多项的信息：第一光学信号的有效时长和非有效时长中的至少一个；以及光学设备的标识符。本公开的其他示例性实施例包括光学感测系统，该光学感测系统被布置为以时间复用方式接收具有基本上相似的波长的多个光学信号。光学感测系统可以包括光学发射器，该光学发射器被配置为发射第一光学信号，该第一光学信号具有第一波长并且包括多个间歇的有效时长和非有效时长。光学感测系统还可以包括光学传感器，光学传感器被配置为：在有效时长中的一个或多个有效时长期间接收第一光学信号的反射版本；并且，仅在第一光学信号的非有效时长中的一个或多个非有效时长期间接收具有第二波长的第二光学信号，该第二波长与第一光学信号的第一波长基本上相似。光学感测系统还可以包括一个或多个处理电路，该一个或多个处理电路被配置为基于第一光学信号和第一光学信号的反射版本来执行飞行时间(ToF)测量。在一些实施例中，光学传感器和一个或多个处理电路包括飞行时间(ToF)测量设备。在一些实施例中，第一光学信号的反射版本和第二光学信号可以从单个光学设备中被接收。在一些实施例中，第一波长和第二波长可以与红外光相关联。在一些实施例中，一个或多个处理电路和光学传感器还可以被配置为协作地：基于ToF测量来确定光学设备的位置；以及从接收到的第二光学信号中恢复在所述接收到的第二光学信号中被编码的信息。在一些实施例中，第二光学信号可以包括基于相位移位键控(PSK)调制而被编码的信息，并且恢复信息可以包括解调PSK编码的信息。在一些实施例中，一个或多个处理电路和光学传感器还可以被配置为协作地确定以下各项中的至少一项的相对信号强度：接收到的第一光学信号的反射以及接收到的第二光学信号。在一些实施例中，一个或多个处理电路可以被配置为进一步基于所确定的相对信号强度以及第一光学信号与第一光学信号的反射版本之间的相关函数来确定光学设备的位置。在一些实施例中，光学感测系统还可以包括发射器，该发射器被配置为发射标识以下各项中的一项或多项的信息：第一光学信号的有效时长和非有效时长中的至少一个；以及光学设备的标识符。在一些实施例中，发射器可以是光学发射器和射频(RF)发射器中的一种。本公开的其他示例性实施例包括双模式光学设备，其包括光学反射器，该光学反射器被配置为反射具有第一波长的、入射的第一光学信号，其中第一光学信号包括多个间歇的有效时长和非有效时长。该光学设备还包括光学发射器，该光学发射器被配置为发射具有第二波长的第二光学信号，该第二波长与第一波长基本上相似。该光学设备还包括检测器，该检测器被配置为确定第一光学信号的有本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种以时间复用方式接收多个光学信号的方法，所述多个光学信号具有基本上相似的波长，所述方法包括：/n发射第一光学信号，所述第一光学信号具有第一波长并且包括多个间歇的有效时长和非有效时长；/n在所述有效时长中的一个或多个有效时长期间，接收所述第一光学信号的反射版本，并且基于所述第一光学信号和所述第一光学信号的所述反射版本来执行飞行时间(ToF)测量；以及/n仅在所述第一光学信号的所述非有效时长中的一个或多个非有效时长期间，接收具有第二波长的第二光学信号，所述第二波长与所述第一光学信号的所述第一波长基本上相似。/n

【技术特征摘要】
20180613 US 16/007,0861.一种以时间复用方式接收多个光学信号的方法，所述多个光学信号具有基本上相似的波长，所述方法包括：
发射第一光学信号，所述第一光学信号具有第一波长并且包括多个间歇的有效时长和非有效时长；
在所述有效时长中的一个或多个有效时长期间，接收所述第一光学信号的反射版本，并且基于所述第一光学信号和所述第一光学信号的所述反射版本来执行飞行时间(ToF)测量；以及
仅在所述第一光学信号的所述非有效时长中的一个或多个非有效时长期间，接收具有第二波长的第二光学信号，所述第二波长与所述第一光学信号的所述第一波长基本上相似。


2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一光学信号的所述反射版本和所述第二光学信号从单个光学设备中被接收。


3.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法由飞行时间(TOF)测量设备执行。


4.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一波长和所述第二波长与红外光相关联。


5.根据权利要求2所述的方法，还包括：
从接收到的第二光学信号中恢复在所述接收到的第二光学信号中被编码的信息。


6.根据权利要求5所述的方法，还包括：
基于所述ToF测量来确定所述光学设备的位置。


7.根据权利要求5所述的方法，还包括：
确定以下项中的至少一项的相对信号强度：接收到的所述第一光学信号的反射以及所述接收到的第二光学信号；以及
还基于所确定的相对信号强度、以及所述第一光学信号与所述第一光学信号的所述反射版本之间的相关函数，来确定所述光学设备的所述位置。


8.根据权利要求5所述的方法，还包括：发射标识以下项中的一项或多项的信息：
所述第一光学信号的有效时长和非有效时长中的至少一个；以及
所述光学设备的标识符。


9.根据权利要求5所述的方法，其中
所述第二光学信号包括基于相位移位键控(PSK)调制而被编码的信息；以及
恢复所述信息包括解调PSK编码的信息。


10.一种光学感测系统，被布置为以时间复用方式接收多个光学信号，所述多个光学信号具有基本上相似的波长，所述光学感测系统包括：
光学发射器，被配置为发射第一光学信号，所述第一光学信号具有第一波长并且包括多个间歇的有效时长和非有效时长；以及
光学传感器，被配置为：
在所述有效时长中的一个或多个有效时长期间，接收所述第一光学信号的反射版本；以及
仅在所述第一光学信号的所述非有效时长中的一个或多个非有效时长期间，接收具有第二波长的第二光学信号，所述第二波长与所述第一光学信号的所述第一波长基本上相似，
一个或多个处理电路，被配置为基于所述第一光学信号和所述第一光学信号的所述反射版本来执行飞行时间(ToF)测量。


11.根据权利要求10所述的光学感测系统，其中所述第一光学信号的所述反射版本和所述第二光学信号从单个光学设备中被接收。


12.根据权利要求10所述的光学感测系统，其中所述光学传感器和所述一个或多个处理电路包括飞行时间(TOF)测量设备。


13.根据权利要求10所述的光学感测设备，其中所述第一波长和所述第二波长与红外光相关联。


14.根据权利要求11所述的光学感测系统，其中所述一个或多个处理电路和所述光学传感器还被配置为协作地：
基于所述ToF测量来确定所述光学设备的位置；以及
从接收到的第二光学信号中恢复在所述接收到的第二光学信号中被编码的信息。


15.根据权利要求11所述的光学感测系统，其中
所述一个或多个处理电路和所述光学传感器还被配置为协作地确定以下项中的至少一项的相对信号强度：接收到的所述第一光学信号的反射和接收到的第二光学信号；以及
所述一个或多个处理电路被配置为还基于所确定的相对信号强度、以及所述第一光学信号与所述第一光学信号的所述反射版本之间的相关函数来确定所述光学设备的所述位置。


16.根据权利要求11所述的光学感测系统，还包括：发射器，被配置为发射标识以下项中的一项或多项的信息：
所述第一光学信号的有效时长和非有效时长中的至少一个；以及
所述光学设备的标识符。


17.根据权利要求16所述的光学感测系统，其中所述发射器是光学发射器和射频(RF)发射器中的一种。


18.一种双模式光学设备，包括：
光学反射器，被配置...

【专利技术属性】
技术研发人员：H·波兰克，N·德鲁梅尔，
申请(专利权)人：英飞凌科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE