结构化光系统的飞行时间测距仪技术方案

本公开的各方面涉及用于确定一个或多个深度的系统和方法。示例系统包括飞行时间接收器，其被配置为感测来自结构化光发射器的光的反射的脉冲。示例方法包括由飞行时间接收器感测来自结构化光发射器的光的反射的脉冲。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】结构化光系统的飞行时间测距仪相关申请的交叉引用本专利申请要求转让给本专利技术的受让人的于2018年5月30日提交的标题为“TIMEOFFLIGHTRANGEFINDERFORASTRUCTUREDLIGHTSYSTEM”的美国非临时申请第15/992,746号的优先权，并通过引用明确并入本文。
本公开总体上涉及用于深度探测的系统和方法，并且具体涉及结构化光系统的飞行时间测距仪。
技术介绍
设备可以使用不同的深度探测系统来确定其周围事物的距离。在确定深度时，设备可以通过发送(emit)一个或多个无线信号并测量无线信号的来自场景的反射来生成深度图，该深度图示出或以其他方式指示物体距设备的深度。两种类型的深度探测系统包括飞行时间(time-of-flight，TOF)系统和结构化光系统。对于TOF系统，发送脉冲光，并且接收脉冲光的反射。光从发射器(transmitter)到接收器的往返时间由脉冲确定，并且从反射发送光的物体距TOF系统的距离或深度由往返时间确定。对于结构化光系统，光的已知空间图案被发射，并且空间图案的反射被接收。发射器和接收器相隔一段距离，并且结果在接收器处出现空间图案的位移和扭曲。利用空间图案的位移和扭曲以及发射器和接收器之间的距离的三角测量被用于确定从反射发送光的物体距结构化光系统的距离或深度。结构化光系统的图案化强度可能受到限制，因此限制了深度探测的范围。此外，用于三角测量的发射器和接收器之间的距离对应于深度测量的准确度。距离越小，物体的深度测量越不准确，随着物体距结构化光系统的深度增加，对准确度的影响也越大。
技术实现思路
提供本
技术实现思路
是为了以简化的形式介绍从将在下面的具体实施方式中进一步描述的概念中选择的概念。本
技术实现思路
不意图标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不意图限制所要求保护的主题的范围。本公开的各方面涉及用于确定一个或多个深度的系统和方法。示例系统包括飞行时间接收器，其被配置为感测来自结构化光发射器的光的反射的脉冲。在另一示例中，公开了一种用于确定一个或多个深度的方法。该方法包括由飞行时间接收器感测来自结构化光发射器的光的反射的脉冲。在又一示例中，公开了一种存储一个或多个包含指令的程序的非暂时性计算机可读介质。由设备的一个或多个处理器执行指令使得设备通过飞行时间接收器感测来自结构化光发射器的光的反射的脉冲。在再一示例中，公开了一种用于确定一个或多个深度的设备。该设备包括用于发射空间图案的脉冲光的装置、用于感测该空间图案的脉冲光的反射的装置、以及用于感测来自脉冲光的反射的脉冲的装置。用于感测脉冲的装置与用于感测该空间图案的光的反射的装置是分开的。附图说明在附图的图中，通过示例而非限制的方式示出了本公开的各方面，其中相似的附图标号指代相似的元件。图1是结构化光系统的示意图。图2是TOF系统的示意图。图3是包括结构化光系统的示例设备的框图。图4是由结构化光传感器感测的空间图案化的光的示意图。图5是由TOF接收器感测的空间图案化的光的至少一部分的脉冲的示意图。图6是描述用于结构化光发射的TOF测距的示例操作的流程图。图7是描述用于结构化光发射的TOF测距的另一示例操作的流程图。图8是描述基于TOF测量来校准结构化光接收器的示例操作的流程图。具体实施方式本公开的各方面可以用于深度探测系统。在一些方面，TOF传感器可以接收结构化光发射的一部分，以确定反射结构化光发射的该一部分的物体的深度。以这种方式，使用TOF信息的测距可以在结构化光系统的有效范围之外执行。图1是结构化光系统100的示意图。结构化光系统100可以用于生成场景(具有在场景中的不同深度的物体106A和106B)的深度图(未示出)，或者可以用于物体106A和106B或场景的其他部分的测距的其他应用。结构化光系统100可以包括发射器102和接收器108。发射器102可以被配置为将空间图案104投影到场景(包括物体106A和106B)上。发射器102可以包括一个或多个光源124(诸如激光源)、透镜126和光调制器128。在一些实施例中，光调制器128包括一个或多个衍射光学元件(DiffractiveopticalElement，DoE)，以将来自一个或多个光源124的发送(其可以被透镜126引导到光调制器128)衍射成额外的发送。光调制器128也可以调节发送的强度。附加地或可替代地，光源124可以被配置为调节发送的强度。在发射器102的一些其他实施方式中，DOE可以直接耦合到光源(没有透镜126)，并且被配置为将从光源发送的光扩散为空间图案104的至少一部分。空间图案104可以是发射器投射到场景上的发送光的固定图案。例如，可以制造DOE，使得空间图案104中的黑点对应于DOE中防止来自光源124的光被发射器102发送的位置。以这种方式，在分析由接收器108接收的任何反射时，空间图案104可以是已知的。发射器102可以通过发射器102的孔径122将空间图案的光发射到场景(包括物体106A和106B)上。接收器108可以包括孔径120，发送光的反射可以穿过该孔径，由透镜130引导并撞击传感器110。传感器110可以被配置为从场景中检测(或“感测”)空间图案化的光的一个或多个反射。如图所示，发射器102可以与接收器108位于同一参考平面上，并且发射器102和接收器108可以分开被称为“基线”的距离112。传感器110可以包括光电二极管阵列(诸如雪崩光电二极管)，以测量或感测反射。该阵列可以耦合到互补金属氧化物半导体(ComplementaryMetal-OxideSemiconductor，CMOS)传感器，该CMOS传感器包括对应于阵列中光电二极管数量的多个像素或区域。由阵列产生的多个电脉冲可以触发CMOS传感器的对应像素或区域，以提供由阵列感测的反射的测量。可替代地，传感器110可以是光敏CMOS传感器，以感测或测量包括反射码字图案的反射。CMOS传感器在逻辑上可以被分成对应于空间图案104的比特大小或码字(比特片(patchofbit))大小的像素组。反射可以包括场景的来自不同深度(诸如物体106A和106B)的不同物体或部分的空间图案化的光的多次反射。基于基线112、感测到的空间图案104的光的位移和扭曲、以及反射的强度，结构化光系统100可以用于确定物体(诸如物体106A和106B)距结构化光系统100的一个或多个深度和位置。利用基于基线和距离的三角测量，结构化光系统100可以用于确定物体106A和106B之间的不同距离。例如，中心114与从物体106B反射的光撞击传感器110的位置116之间的第一距离小于中心114与从物体106A反射的光撞击传感器110的位置118之间的第二距离。从中心到传感器110的位置116和位置118的距离可以分别指示物体106A和106B的深度。第一距离小于第二距离可以指示物体106B比物体106A本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种深度探测系统，包括：/n飞行时间TOF接收器，被配置为感测来自结构化光发射器的光的反射的脉冲。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180530 US 15/992,7461.一种深度探测系统，包括：
飞行时间TOF接收器，被配置为感测来自结构化光发射器的光的反射的脉冲。


2.根据权利要求1所述的深度探测系统，还包括控制器，所述控制器被配置为基于感测到的脉冲来确定物体距所述TOF接收器的深度。


3.根据权利要求2所述的深度探测系统，还包括结构化光发射器，用于发射空间图案的脉冲光。


4.根据权利要求3所述的深度探测系统，还包括结构化光接收器，被配置为感测所述空间图案的光的反射，其中所述控制器还被配置为在来自所述结构化光接收器的所感测的反射中识别所述空间图案的一个或多个部分。


5.根据权利要求4所述的深度探测系统，其中，所述控制器还被配置为控制脉冲以防止所述结构化光接收器感测所述脉冲。


6.根据权利要求4所述的深度探测系统，其中，所述TOF接收器包括光电二极管。


7.根据权利要求6所述的深度探测系统，其中，所述光电二极管是雪崩光电二极管。


8.根据权利要求6所述的深度探测系统，其中，所述光电二极管被配置为感测来自所述空间图案的零阶部分的光的反射的脉冲。


9.根据权利要求4所述的深度探测系统，其中，所述控制器还被配置为基于来自所述TOF接收器的所感测的脉冲来校准所述结构化光接收器。


10.根据权利要求4所述的深度探测系统，其中，所述控制器还被配置为当物体在距所述深度探测系统的深度的第一范围内时，使用所述结构化光接收器来确定所述物体的深度，并且还被配置为当物体在深度的第二范围内时，使用所述TOF接收器来确定所述物体的深度，其中，所述第二范围高于所述第一范围。


11.一种用于确定一个或多个深度的方法，包括：
通过TOF接收器感测来自结构化光发射器的光的反射的脉冲。


12.根据权利要求11所述的方法，还包括基于所感测的脉冲来确定物体距所述TOF接收器的深度。


13.根据权利要求11所述的方法，还包括由所述结构化光发射器发射空间图案的脉冲光。


14.根据权利要求13所述的方法，还包括：
由结构化光接收器感测所述空间图案的光的反射；以及
在来自所述结构化光接收器的所感测的反射中识别所述空间图案的一个或多个部分。


15.根据权利要求14所述的方法，还包括控制脉冲以防止所述结构化光接收器感测所述脉冲。


16.根据权利要求14所述的方法，其中，感测来自反射的脉冲包括感测来自所述空间图案的零阶部分的光的反射的脉冲。


17.根据权利要求14所述的方法，还包括基于来自所述TOF接收器的所感测的脉冲来校准所述结构化光接收器。


18.根据权利要求14所述的方法，还包括：
当物体在深度的第一范围内时，使用所述结构化光接收器来确定所述物体的深度；以及
...

【专利技术属性】
技术研发人员：AJ林德纳，H奈英，K阿塔纳索夫，
申请(专利权)人：高通股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US