【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】飞行时间传感器系统
[0001]领域
[0002]本专利技术涉及飞行时间传感器系统、针对飞行时间传感器系统感测从被摄体(subject)散射的光的方法、用于飞行时间传感器系统的致动装置以及用于飞行时间传感器系统中的致动装置的方法。
[0003]背景
[0004]飞行时间传感器系统使用飞行时间来针对图像的每个点解析传感器和被摄体之间的距离。例如，在直接飞行时间系统中，通过测量人工光信号或脉冲到被摄体然后从被摄体反射的往返时间来测量飞行时间。因此，到被摄体的距离是光速(3x10
8 ms
‑1)和测量的往返被摄体的飞行时间的乘积的一半。可替代地，在间接飞行时间系统中，飞行时间可以基于测量发射信号和接收信号之间的相位差。
[0005]不可见光波长可以用于飞行时间相机系统，以避免干扰正在成像的被摄体(其还可以利用可见光相机捕获)。由于具有良好分辨潜力的小型(便携式)激光器的可用性，通常选择近红外(NIR)波段(波长750nm至1.4μm)。
[0006]飞行时间三维(3D)传感器可以使用由泛光(flood)照明...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种飞行时间传感器系统，包括：照明源，所述照明源用于照明要测量飞行时间的被摄体；光学系统，所述光学系统被配置为在提供束点照明和泛光照明之间转换所述照明源；和包括传感器表面的传感器，所述传感器被配置成感测由所述被摄体散射的来自所述照明源的光，并根据感测的光提供数据，其中，所述束点照明在所述传感器表面上具有空间上非均匀的强度，并且所述光学系统被配置成使用至少一个致动器使所述束点照明在所述传感器表面的至少一部分上移动以生成输出帧，其中，所述至少一个致动器包括至少一个形状记忆合金(SMA)部件。2.根据权利要求1所述的飞行时间传感器系统，其中，所述光学系统被配置为以扫描模式使所述束点照明在所述传感器表面的至少一部分上移动。3.根据权利要求2所述的飞行时间传感器系统，其中，所述扫描模式包括沿着第一方向使所述束点照明在所述传感器表面的至少一部分上移动。4.根据权利要求3所述的飞行时间传感器系统，其中，所述扫描模式还包括沿着第二方向使所述束点照明在所述传感器表面的至少一部分上移动。5.根据权利要求4所述的飞行时间传感器系统，其中，在一平面中，所述第一方向垂直于所述第二方向或与所述第二方向成角度。6.根据权利要求2至5中任一项所述的飞行时间传感器系统，其中，在所述扫描模式的不同周期中使用相同的扫描模式，或者在所述扫描模式的不同周期中使用不同的扫描模式。7.根据权利要求2至6中任一项所述的飞行时间传感器系统，其中，所述光学系统使用所述至少一个致动器以所述扫描模式移动所述束点照明。8.根据权利要求2至7中任一项所述的飞行时间传感器系统，其中，光学系统被配置为使用所述至少一个致动器聚焦和散焦所述照明源。9.根据权利要求8所述的飞行时间传感器系统，其中，所述光学系统被配置为通过相对于支撑结构在相应的第一位置和第二位置之间移动可移动元件来聚焦和散焦所述照明源。10.根据权利要求8所述的飞行时间传感器系统，其中，所述至少一个致动器被配置为在小于10ms、可选地小于5ms和可选地小于3ms的时间内在所述第一位置到所述第二位置之间或在所述第二位置到所述第一位置之间移动所述可移动元件。11.根据权利要求8或权利要求9所述的飞行时间传感器系统，其中，所述至少一个SMA部件连接在所述可移动元件和所述支撑结构之间，所述SMA部件被配置为在收缩时将所述可移动元件从所述第一位置移动到所述第二位置。12.根据权利要求11所述的飞行时间传感器系统，其中，所述SMA部件被配置为在收缩时将所述可移动元件从所述第一位置移动到所述第一位置和所述第二位置之间的任何位置。13.根据权利要求11或权利要求12所述的飞行时间传感器系统，其中，所述至少一个致动器包括连接在所述可移动元件和所述支撑结构之间的第二SMA部件，所述第二SMA部件配置为在收缩时将所述可移动元件从所述第二位置移动到所述第一位置。14.根据权利要求13所述的飞行时间传感器系统，其中，所述SMA部件被配置为在收缩
时将所述可移动元件从所述第二位置移动到所述第二位置和所述第一位置之间的任何位置。15.根据权利要求8至14中任一项所述的飞行时间传感器系统，其中，所述至少一个致动器包括一个或更多个挠曲件，所述一个或更多个挠曲件被配置为将所述可移动元件保持在所述第一位置或所述第二位置。16.根据权利要求8至15中任一项所述的飞行时间传感器系统，其中，所述可移动元件被配置为沿着移动轴移动，并且通过所述支撑结构的支撑部分防止移动超过所述第一位置或所述第二位置。17.根据权利要求16所述的飞行时间传感器系统，其中，所述可移动元件被取向为与所述支撑部分的取向成非零角，使得当所述可移动元件朝向所述第一位置或所述第二位置移动时，所述可移动元件的第一部分在所述可移动元件的第二部分之前接触所述支撑部分，导致所述可移动元件围绕旋转轴倾斜。18.根据权利要求17所述的飞行时间传感器系统，其中，所述可移动元件的所述第一部分和所述第二部分各自包括用于接触相应的支撑部分的接触表面，其中，所述第一部分的接触表面与所述第二部分的接触表面成角度。19.根据权利要求17或权利要求18所述的飞行时间传感器系统，其中，所述至少一个致动器被配置为通过使用SMA部件或弹性元件围绕所述旋转轴倾斜所述可移动元件。20.根据权利要求16至19中任一项所述的飞行时间传感器系统，其中，所述支撑部分涂覆有润滑脂或hysteric凝胶。21.根据权利要求16至20中任一项所述的飞行时间传感器系统，其中，所述支撑部分包括接触部分，在所述接触部分处，所述可移动元件当移动到所述第一位置或所述第二位置时首先接触所述支撑部分，所述接触部分被配置为减少当所述可移动元件接触所述接触部分时产生的可听噪声输出。22.根据权利要求8至21中任一项所述的飞行时间传感器系统，其中，所述可移动元件是透镜部件。23.根据任一前述权利要求所述的飞行时间传感器系统，其中，所述空间上非均匀的强度对应于一组区域，在所述一组区域中，峰值发射强度基本上恒定和/或所述峰值发射强度至少为50％的最大强度水平。24.根据权利要求23所述的飞行时间传感器系统，其中，在给定的时刻，所述一组区域一起覆盖1％至50％之间的所述传感器表面，可选地，其中在给定时刻，所述一组区域一起覆盖10％以上且50％以下、或10％以上且40％以下、或10％以上且30％以下、或10％以上且20％以下的所述传感器表面，可选地，其中在给定的时刻，所述一组区域一起覆盖20％以上且50％以下、或20％以上且40％以下、或20％以上且30％以下的所述传感器表面，可选地，其中在给定的时刻，所述一组区域一起覆盖30％以上且50％以下、或30％以上且40％以下的所述传感器表面，以及可选地，其中在给定的时刻，所述一组区域一起覆盖40％以上且50％以下的所述传感器表面。25.根据权利要求23或权利要求24所述的飞行时间传感器系统，其中，所述一组区域被布置为使得所述束点照明的移动导致所述一组区域在所述扫描模式的周期期间覆盖75％以上或90％以上或基本上全部的所述传感器表面。
26.根据权利要求23至25中任一项所述的飞行时间传感器系统，其中，所述一组区域被布置为使得所述束点照明的移动在所述扫描模式的周期期间基本上避免了所述一组区域中的区域覆盖所述传感器表面的相同部分不止一次。27.根据权利要求23至26中任一项所述的飞行时间传感器系统，其中，所述束点照明的移动导致所述空间上非均匀的强度中的特定点在所述扫描模式的周期期间移动50％以下或40％以下或30％以下或20％以下或10％以下或5％以下的所述传感器表面的宽度或高度。28.根据权利要求23至27中任一项所述的飞行时间传感器系统，其中，所述一组区域在所述传感器表面的至少一个方向上具有周期，并且其中，所述束点照明的移动导致所述空间上非均匀的强度中的特定点在所述至少一个方向上以大约所述周期的倒数移动。29.根据权利要求23至28中任一项所述的飞行时间传感器系统，其中，所述传感器包括多个像素，并且还被配置为提供来自散射的光的数据，所述散射的光仅从所述传感器的所述多个像素中的那些像素感测，所述那些像素在给定时刻具有所述一组区域内的视场。30.根据任一前述权利要求所述的飞行时间传感器系统，其中，所述束点照明包括：具有被配置为网格化的光束投影的光束、具有圆形或多边形光束投影的光束、平行光条纹的图案、或光点或光圈的图案。31.根据任一前述权利要求所述的飞行时间传感器系统，其中，所述光学系统被配置为聚焦和散焦所述照明源以提供相应的束点照明和泛光照明。32.根据任一前述权利要求所述的飞行时间传感器系统，其中，所述光学系统被配置为针对所述照明源确定要提供束点照明或泛光照明中的哪一种。33.根据权利要求32所述的飞行时间传感器系统，其中，所述光学系统基于期望的照明范围、所生成的图像的期望分辨率或期望的帧速率中的一个或更多个来确定提供束点照明或泛光照明中的哪一种。34.根据权利要求32或权利要求33所述的飞行时间传感器系统，其中，所述光学系统基于所述飞行时间传感器系统的操作模式来确定要提供束点照明或泛光照明中的哪一种。35.根据权利要求34所述的飞行时间传感器系统，其中，所述操作模式包括以下项之一：面部识别操作模式、应用的操作模式、虚拟现实游戏操作模式或人像摄影操作模式。36.根据任一前述权利要求所述的飞行时间传感器系统，其中，所述束点照明包括一个或更多个束点，并且所述一个或更多个束点处的照明强度与所述一个或更多个束点之间的照明强度的比率为20或更大，例如30或更大。37.根据任一前述权利要求所述的飞行时间传感器系统，其中，所述泛光照明包括所述泛光照明的束点处的照明强度与所述泛光照明的所述束点之间的照明强度的比率为2或更小，例如1.5或更小。38.根据任一前述权利要求所述的飞行时间传感器系统，其中，所述光学系统被配置为以连续方式移动所述束点照明，在此期间所述传感器感测散射的光。39.根据权利要求1至37中任一项所述的飞行时间传感器系统，其中，所述光学系统被配置成沿着移动路径在多个预定位置处暂停所述束点照明的移动，以便允许所述传感器感测所述预定位置处的散射的光，并且一旦所述传感器完成感测散射的光，就恢复沿着所述移动路径的移动。
40.根据权利要求39所述的飞行时间传感器系统，其中，所述传感器被配置为仅当所述束点照明已经移动到所述预定位置并在所述预定位置处保持静止时感测散射的光。41.根据权利要求39所述的飞行时间传感器系统，其中，所述传感器被配置为以连续的方式感测散射的光，并且其中，仅当所述束点照明已经移动到所述预定位置并且在所述预定位置处保持静止时感测的所述散射的光用于生成输出帧。42.根据权利要求39至41中任一项所述的飞行时间传感器系统，其中，所述束点照明沿着所述移动路径在所述多个预定位置上顺序地移动，其中，需要在所有所述多个预定位置处感测的散射的光来生成所述输出帧。43.一种飞行时间传感器系统，包括：照明源，所述照明源用于照明要测量飞行时间的被摄体；包括传感器表面的传感器，所述传感器被配置为感测由所述被摄体散射的来自所述照明源的光，并根据感测的光提供数据；和光学系统，所述光学系统被配置为聚焦所述照明源以提供束点照明，所述束点照明在所述传感器表面上具有空间上非均匀的强度，并且所述光学系统被配置为使所述束点照明在所述传感器表面的至少一部分上移动以生成输出帧；其中，在所述移动期间，所述光学系统被配置为沿着移动路径在多个预定位置处暂停移动，以便允许所述传感器感测所述预定位置处的散射的光，并且一旦所述传感器完成感测所述散射的光，就恢复沿着所述移动路径的移动。44.根据权利要求43所述的飞行时间传感器系统，其中，所述传感器被配置为仅当所述束点照明已经移动到所述预定位置并在所述预定位置处保持静止时感测散射的光。45.根据权利要求43所述的飞行时间传感器系统，其中，所述传感器被配置为以连续的方式感测散射的光，并且其中，仅当所述束点照明已经移动到所述预定位置并且在所述预定位置处保持静止时感测的所述散射的光用于生成输出帧。46.根据权利要求43至45中任一项所述的飞行时间传感器系统，其中，所述束点照明沿着所述移动路径顺序移动到所述多个预定位置，其中，需要所有所述多个预定位置处感测的散射的光来生成所述输出帧。47.一种针对飞行时间传感器系统感测从被摄体散射的光的方法，所述方法包括：针对照明源确定要提供泛光照明或束点照明中的哪一种；所述照明源利用所确定的泛光照明或束点照明来照明所述被摄体；和传感器感测由所述被摄体散射的来自所述照明源的光并根据所感测的光提供数据，所述传感器包括传感器表面，其中，所述束点照明在所述传感器表面上具有空间上非均匀的强度，并且当所述照明源提供束点照明时，使所述束点照明在所述传感器表面的至少一部分上移动以生成输出帧。48.根据权利要求47所述的方法，还包括：沿着移动路径在多个预定位置处暂停所述束点照明的移动；感测所述预定位置处的散射的光，以及一旦所述传感器完成感测所述散射的光，就恢复沿着所述移动路径的移动。49.一种针对飞行时间传感器系统感测从被摄体散射的光的方法，所述方法包括：照明源利用束点照明来照明所述被摄体；和
传感器感测由所述被摄体散射的来自所述照明源的光并根据所感测的光提供数据，所述传感器包括传感...
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