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TW201945759A - 具有改變的發射場之飛行時間測距 - Google Patents

具有改變的發射場之飛行時間測距 Download PDF

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TW201945759A
TW201945759A TW108114156A TW108114156A TW201945759A TW 201945759 A TW201945759 A TW 201945759A TW 108114156 A TW108114156 A TW 108114156A TW 108114156 A TW108114156 A TW 108114156A TW 201945759 A TW201945759 A TW 201945759A
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TW
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light
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transmitter
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transmitters
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TW108114156A
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詹姆斯 威爾遜 納什
卡林 米特科夫 阿塔納索夫
史蒂芬 麥克 維羅爾
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美商高通公司
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Abstract

本發明之態樣係關於用於飛行時間測距之系統及方法。一種實例飛行時間系統包括一傳輸器，該傳輸器包括用於傳輸聚焦光之複數個光發射器，該複數個光發射器包括用於傳輸具有一第一傳輸場之聚焦光的第一組光發射器及用於傳輸具有一第二傳輸場之聚焦光的第二組光發射器。在距該傳輸器之一深度處的該第一傳輸場大於在距該傳輸器之該深度處的該第二傳輸場。該飛行時間系統亦包括接收所傳輸光之反射的一接收器。

Description

具有改變的發射場之飛行時間測距
本發明大體上係關於用於飛行時間測距之系統及方法，且特定言之係關於改變用於飛行時間測距之發射場。
裝置可使用不同深度尋找系統來判定其周圍之距離。在判定深度時，裝置可藉由發射一或多個無線信號且量測無線信號自場景之反射來產生說明或以其他方式指示物件距裝置的深度的深度圖。兩種類型之深度尋找系統為飛行時間(TOF)系統及結構化光系統。
對於TOF系統，發射光，且接收光之反射。光自傳輸器至接收器之往返時間經判定，且反射所發射光之物件距TOF系統的距離或深度係自往返時間來判定。對於結構化光系統，光之已知空間分佈被傳輸，且空間分佈之反射被接收。對於結構化光系統，傳輸器及接收器被一距離分離，且空間分佈之移位及畸變因此出現在接收器處。運用空間分佈之移位及畸變及傳輸器與接收器之間的距離之三角量測用於判定反射所發射光之物件距結構化光系統的距離或深度。
運用習知結構化光系統之問題係傳輸器與接收器之間的距離(引起或增加空間分佈之移位及畸變)可引起所接收空間分佈上之陰影或所接收空間分佈的閉塞。結果，空間分佈之部分可遺失或並未被正確地識別以使得場景之部分的深度不能被判定。
習知TOF系統具有同置之傳輸器及接收器，且因此不具有如同結構化光系統中之傳輸器與接收器之間的距離。結果，來自孔隙之陰影及閉塞不干擾量測。然而，習知TOF系統發射且依賴於固定發射場，該發射場大於在距傳輸器之共同深度處來自結構化光系統之發射場。結果，來自環境光(諸如，日光或其他外部光源)之雜訊及干擾可引起習知TOF系統不能自接收器量測值識別反射，且習知TOF系統與習知結構化光系統相比可具有較短有效範圍。
提供此發明內容以按簡化形式引入下文在實施方式中進一步描述的概念選擇。本發明內容並不意欲識別所主張標的物之關鍵特徵或基本特徵，亦不意欲用於限制該所主張標的物之範疇。
本發明之態樣係關於用於TOF測距之系統及方法。TOF系統包括包括用於傳輸聚焦光之複數個光發射器的一傳輸器，該複數個光發射器包括用於傳輸具有一第一傳輸場之聚焦光的第一組光發射器及用於傳輸具有一第二傳輸場之聚焦光的第二組光發射器。在距該傳輸器之一深度處的該第一傳輸場大於在距該傳輸器之該深度處的該第二傳輸場。TOF系統亦包括接收該所傳輸光之反射的一接收器。
在另一實例中，揭示一種用於執行TOF測距之方法。該方法包括藉由包括複數個光發射器之傳輸器傳輸聚焦光。該複數個光發射器中之第一組光發射器欲傳輸具有第一傳輸場之聚焦光且該複數個光發射器中之第二組光發射器欲傳輸具有第二傳輸場之聚焦光。在距該傳輸器之一深度處的該第一傳輸場大於在距該傳輸器之該深度處的該第二傳輸場。該方法進一步包括接收所傳輸光之反射。
在另一實例中，揭示一種儲存含有指令之一或多個程式的非暫時性電腦可讀媒體。藉由裝置之一或多個處理器執行指令使該裝置執行包括藉由包括複數個光發射器之傳輸器傳輸聚焦光的操作。該複數個光發射器中之第一組光發射器欲傳輸具有第一傳輸場之聚焦光且該複數個光發射器中之第二組光發射器欲傳輸具有第二傳輸場之聚焦光。在距該傳輸器之一深度處的該第一傳輸場大於在距該傳輸器之該深度處的該第二傳輸場。執行指令使裝置執行進一步包括接收所傳輸光之反射的操作。
在另一實例中，揭示一種用於執行TOF測距之裝置。該裝置包括：用於傳輸具有第一傳輸場之聚焦光的構件；用於傳輸具有第二傳輸場之聚焦光的構件，其中在一深度處之該第一傳輸場較大該第二傳輸場；及用於接收所傳輸光之反射的構件。
優先權主張
本專利申請案主張2018年5月01日申請之名為「具有改變的發射場之飛行時間測距(TIME OF FLIGHT RANGING WITH VARYING FIELDS OF EMISSION)」的美國非臨時申請案第15/968,371號之優先權，該非臨時申請案指派給本受讓人且特此明確地以引用的方式併入本文中。
本發明之態樣可用於TOF系統。在一些實例實施中，TOF傳輸器可傳輸具有不同場之聚焦光。舉例而言，傳輸器可包括用於傳輸聚焦光之複數個光發射器，該複數個光發射器包括用於傳輸具有一第一傳輸場之聚焦光的第一組光發射器及用於傳輸具有一第二傳輸場之聚焦光的第二組光發射器。在距該傳輸器之一深度處的該第一傳輸場大於在距該傳輸器之該深度處的該第二傳輸場。
在以下描述中，闡述大量特定細節(諸如，特定組件、電路及處理程序之實例)，以提供對本發明之充分理解。如本文中所使用之術語「耦接」意謂直接連接至或經由一或多個介入組件或電路連接。又，在以下描述中且出於解釋之目的，闡述特定命名法以提供對本發明之透徹理解。然而，可不需要此等特定細節以實踐本文所揭示之教示內容對熟習此項技術者將為顯而易見的。在其他情況下，熟知電路、系統及裝置係以方塊圖形式展示以便避免混淆本發明之教示內容。在對電腦記憶體內之資料位元的操作之程序、邏輯區塊、處理及其他符號表示方面呈現以下詳細描述之一些部分。在本發明中，將程序、邏輯區塊、處理程序或其類似者構想為引起所要結果之步驟或指令的自相容序列。該等步驟為需要實體量之實體操縱的步驟。通常(儘管未必)，此等量係呈能夠被儲存、轉移、組合、比較及以其他方式操縱於電腦系統中之電子或磁性信號的形式。
然而，應牢記，所有此等及類似術語欲與適當實體量相關聯，且僅僅為應用於此等量的方便標註。除非另外特定說明，否則如自以下論述顯而易見，應理解，在整個本申請案中，利用諸如「存取」、「接收」、「發送」、「使用」、「選擇」、「判定」、「正規化」、「乘以」、「平均」、「監測」、「比較」、「應用」、「更新」、「量測」、「導出」、「沈降」或類似者之術語的論述參照係指電腦系統或類似電子計算裝置之將表示為電腦系統之暫存器及記憶體內的實體(電子)量之資料操縱及變換成類似地表示為電腦系統記憶體或暫存器或其他此類資訊儲存、傳輸或顯示器件內的實體量之其他資料的動作及處理程序。
在諸圖中，可將單一區塊描述為執行功能；然而，在實際實踐中，可在單一組件中或遍及多個組件執行由彼區塊執行之功能，且/或可使用硬體、軟體或硬體及軟體之組合來執行該(等)功能。為了清楚地說明硬體與軟體之此互換性，已在下文大體上在其功能性方面描述了各種說明性組件、區塊、模組、電路及步驟。將此功能性實施為硬體或為軟體視特定應用及強加於整個系統上之設計約束而定。熟習此項技術者可針對每一特定應用以不同方式實施所描述的功能性，但此等實施決策不應被解釋為引起偏離本發明之範疇。又，實例系統及裝置可包括除所展示之彼等組件以外的組件，包括諸如處理器、記憶體及類似者之熟知組件。
本發明之態樣適用於任一TOF測距，且可包括於任何合適的電子裝置或系統(諸如，安全系統、智慧型電話、平板電腦、膝上型電腦、數位攝影機、載具、無人機、虛擬實境裝置，或可利用深度感測之其他裝置)中或耦接至該任何合適的電子裝置或系統。雖然下文關於具有或耦接至一個TOF系統之裝置而描述，但本發明之態樣適用於具有任何數目個TOF系統之裝置。
術語「裝置」不限於一個或特定數目個的實體物件(諸如，一個智慧型電話、一個控制器、一個處理系統等)。如本文所使用的，裝置可為具有可實施本發明之至少一些部分的一或多個部件的任何電子裝置。雖然以下描述及實例使用術語「裝置」來描述本發明之各種態樣，但術語「裝置」不限於物件之特定組態、類型或數目。此外，術語「系統」不限於多個組件或特定實施例。舉例而言，系統可實施於一或多個印刷電路板或其他基板上、可具有一或多個殼體、可為整合至另一裝置中的一或多個物件，且可具有可移動或靜態組件。雖然以下描述及實例使用術語「系統」來描述本發明之各種態樣，但術語「系統」不限於物件之特定組態、類型或數目。
兩種類型之測距系統包括結構化光系統及TOF系統。圖1為實例結構化光系統100之描述。結構化光系統100可用於產生場景(具有在場景中之不同深度處的物件106A及106B)之深度圖(並未描畫)，或可用於其他應用以用於測距物件106A及106B或場景之其他部分。結構化光系統100可包括傳輸器102及接收器108。
傳輸器102可經組態以將空間分佈104投影至場景(包括物件106A及106B)上。在一些實例實施中，傳輸器102可包括一或多個光源124 (諸如，雷射源)、透鏡126及光調變器128。在一些實施例中，光調變器128包括一或多個繞射光學元件(DOE)以將來自一或多個光源124的發射(其可藉由透鏡126導引至光調變器128)繞射成額外發射。光調變器128亦可調整發射之強度。另外或替代地，光源124可經組態以調整發射之強度。
在傳輸器102之一些其他實施中，DOE可直接耦接至光源(不具有透鏡126)且經組態以將來自光源之所發射光漫射至空間分佈104的至少一部分中。空間分佈104可為傳輸器投影至場景上之所發射光的固定分佈。舉例而言，DOE可經製造以使得空間分佈104中之黑點對應於DOE中之防止來自光源124之光由傳輸器102發射的位置。以此方式，可在分析藉由接收器108接收之任何反射時已知空間分佈104。傳輸器102可經由傳輸器102之孔隙122傳輸空間分佈中之光且傳輸至場景(包括物件106A及106B)上。
接收器108可包括孔隙120，所發射光之反射可穿過該孔隙、可藉由透鏡130導引且射向感測器110。感測器110可經組態以自場景偵測(或「感測」)光之空間分佈的一或多個反射。如所說明，傳輸器102可定位於與接收器108相同的參考平面上，且傳輸器102及接收器108可被一稱作「基線」的距離112分隔開。
感測器110可包括用以量測或感測反射的光電二極體(諸如，雪崩光電二極體)之一陣列。該陣列可耦接至互補金屬氧化物半導體(CMOS)感測器，該感測器包括對應於陣列中的光電二極體之數目的多個像素或區域。藉由該陣列產生的複數個電脈衝可觸發CMOS感測器之相對應的像素或區域，以提供藉由陣列感測的反射之量測值。替代地，感測器110可為感光性CMOS感測器以感測或量測包括所反射碼字分佈的反射。該CMOS感測器可邏輯地分成對應於位元之大小或空間分佈104之碼字(位元之貼片)之大小的像素群組。
反射可包括來自不同深度處的不同物件或場景之部分(諸如，物件106A及106B)的光之空間分佈的多個反射。基於基線112、空間分佈104中之所感測光的移位及畸變以及反射之強度，結構化光系統100可用以判定物件(諸如，物件106A及106B)距結構化光系統100之一或多個深度及位置。運用基於基線及距離的三角量測，結構化光系統100可用於判定物件106A與106B之間的不同距離。舉例而言，若在感測器110處接收的來自物件106A及106B之反射的空間分佈104之部分經辨識或識別為相同，則在反射自物件106B的光射擊感測器110之位置116與感測器110之中心114之間的距離小於在反射自物件106A的光射擊感測器110之位置118與感測器110之中心114之間的距離。較小的距離可指示物件106B比物件106A距傳輸器102遠。計算可進一步包括判定空間分佈104之移位或畸變以判定深度或距離。
在習知結構化光系統中，空間分佈104之點經均勻地分散。以此方式，在空間分佈104之第一部分中的相鄰點之間的空間與在空間分佈104之第二部分中相鄰點之間的空間大小相同。然而，當判定深度時，與空間分佈104之中心相比較，使用空間分佈104之邊緣會更困難。
傳輸器102及接收器108可經製造或定向，以使得孔隙122及120沿同一平面。結果,當平行於基線112反射平坦物件之光時，來自傳輸器102之空間分佈104的中心可不反射至感測器110之中心上。另外，物件通常並非極佳地平坦或平行於基線，此可引起接近接收器108的反射角比在物件為平坦且平行於基線時更嚴重。結果，接收器108之孔隙120可阻擋光之所反射空間分佈的部分。干涉在空間分佈之邊緣處可最明顯，此係因為所發射的光之邊緣可接近於孔隙外部的接收器108。在一個實例中，來自物件106A的反射之干涉可比來自物件106B的反射更明顯，此係由於來自物件106B的反射至孔隙120之到達角度小於來自物件106A之反射至孔隙120之到達角度。對於來自物件106A的反射，有效孔隙(基於到達之角度的孔隙之外觀造型)可比來自物件106B的反射小。舉例而言，若反射之視角或原點偏離接收器108之視場的中心，則自該視角看，孔隙120可比以自接收器108之視場為中心的視角顯得更小。
結構化光系統之一個替代方案為TOF系統。圖2為實例TOF系統200之描述。TOF系統200可用以產生場景(具有場景中之表面206)之深度圖(並未描畫)，或可用於其他應用以用於測距場景之表面206或其他部分。TOF系統200可包括傳輸器202及接收器208。傳輸器202可被稱作「傳輸器」、「投影儀」、「發射器」等，且不應限制於特定傳輸組件。類似地，接收器208可被稱作「偵測器」、「感測器」、「感測元件」、「光偵測器」等，且不應限制於特定接收組件。
傳輸器202可經組態以傳輸、發射或投射信號(諸如，光場)至場景(包括表面206)上。雖然TOF系統在實例中經描述為發射光(其可包括近紅外(NIR))，但可使用在其他頻率下之信號，諸如微波、射頻信號、聲波等。本發明不應限制於所發射信號的頻率之特定範圍。
傳輸器202朝向場景傳輸光204。雖然所傳輸光204經說明為導引至表面206，但傳輸器的發射或傳輸之場延伸超出所描繪的所傳輸光204。舉例而言，習知TOF系統傳輸器具有用於發射之界定來自傳輸器之傳輸場的固定焦距透鏡。與用於習知結構化光系統之空間分佈的每一點之固定傳輸場相比，習知TOF系統之固定傳輸場在距傳輸器之深度處較大。結果，習知結構化光系統可具有比習知TOF系統更長的有效範圍。
所傳輸光204包括在已知時間間隔(諸如，週期性地)下之光脈衝214。接收器208包括用以感測所傳輸光204之反射212的感測器210。反射212包括所反射光脈衝216，且TOF系統藉由比較所傳輸光脈衝之時序218與所反射光脈衝之時序220而判定光之往返時間222。表面206距TOF系統之距離可經計算為往返時間的一半乘以發射之速度(諸如，光發射之光速)。
感測器210可包括用以量測或感測反射之光電二極體之陣列。替代地，感測器210可包括CMOS感測器或包括用於感測之多個像素或區域的其他合適感光性感測器。當脈衝之幅值大於臨限值時，TOF系統200識別如藉由感測器210感測的所反射光脈衝216。舉例而言，TOF系統量測在沒有信號情況下之環境光及其他干擾的量值，且接著藉由臨限值判定其他量測值是否大於先前量測值。然而，雜訊或在感測之前信號之降級可使得訊號雜訊比(SNR)對於感測器太大以致不能準確地感測反射光脈衝216。
為減少干擾，接收器208可包括在感測器210之前的用以濾波在不同於所傳輸光204之波長處的入射光中之一些的帶通濾波器。然而，仍存在藉由感測器感測之雜訊，且SNR隨反射212之信號強度減小(諸如，表面206遠離TOF系統200移動，或表面206之反射率減少)而增加。TOF系統200亦可增加傳輸器202之功率以增加所傳輸光204的強度。然而，許多裝置具有功率約束條件(諸如，智慧型電話、平板電腦或其他電池裝置)，且在增加TOF系統之固定場中的所發射光之強度時受限制。
在本發明之一些態樣中，TOF系統經組態以調整傳輸或發射之場。在減少傳輸場/聚焦光傳輸時，TOF系統可擴展用於測距之有效距離。在一些實例實施中，TOF系統可經組態以傳輸具有不同傳輸場之光，其中在距傳輸器之一深度處的第一傳輸場大於在距傳輸器之該深度處的第二傳輸場。
圖3為包括TOF系統之實例裝置300的方塊圖。在一些其他實例中，TOF系統可耦接至裝置300。實例裝置300可包括或耦接至傳輸器301 (諸如，圖2中之傳輸器202)、接收器302 (諸如，圖2中之接收器208)、處理器304、儲存指令308之記憶體306、TOF控制器310 (其可包括一或多個信號處理器312)。裝置300可視情況包括(或耦接至)顯示器314及多個輸入/輸出(I/O)組件316。裝置300亦可視情況包括耦接至攝影機控制器322 (其可包括用於處理來自攝影機303之擷取物的一或多個影像信號處理器324)的攝影機303 (其可為單一攝影機、雙攝影機模組，或具有任何數目個攝影機感測器之模組)。裝置300可進一步視情況包括一或多個感測器320 (諸如，陀螺儀、磁力計、慣性感測器、NIR感測器等)。裝置300可包括圖中未示之額外特徵或組件。舉例而言，無線介面(其可包括若干收發器及一基頻處理器)可經包括用於無線通信裝置。裝置300亦可包括電源供應器318，其可耦接至裝置300或整合至裝置300中。
傳輸器301及接收器302可係藉由TOF控制器310及/或處理器304控制的TOF系統(諸如，圖2中之TOF系統200)之部分。裝置300可包括或耦接至額外TOF系統、一或多個結構化光系統或用於TOF系統之不同組態。本發明不應限制於任何特定實例或說明(包括實例裝置300)。
記憶體306可為儲存用以執行本發明中描述之一或多個操作之全部或一部分的電腦可執行指令308的非瞬態或非暫時性電腦可讀媒體。處理器304可為一或多個合適之能夠執行儲存於記憶體306內的一或多個軟體程式之腳本或指令(諸如，指令308)的處理器。在一些態樣中，處理器304可為執行指令308以使得裝置300執行任何數目個功能或操作的一或多個通用處理器。在額外或替代態樣中，處理器304可包括積體電路或其他硬體以在不使用軟體之情況下執行功能或操作。雖然展示為經由圖3之實例中的處理器304彼此耦接，但處理器304、記憶體306、TOF控制器310、可選顯示器314、可選I/O組件316、可選攝影機控制器322及可選感測器320可在各種配置中彼此耦接。舉例而言，處理器304、記憶體306、TOF控制器310、可選顯示器314、可選I/O組件316、可選攝影機控制器322及/或可選感測器320可經由一或多個本端匯流排(為簡單起見未圖示)彼此耦接。
顯示器314可為允許使用者互動及/或呈現項目(諸如，深度圖或場景之預覽影像)以供使用者觀看的任何合適之顯示器或螢幕。在一些態樣中，顯示器314可為觸敏式顯示器。I/O組件316可為或包括任何合適之機構、介面或裝置以接收來自使用者之輸入(諸如，命令)且提供輸出至使用者。舉例而言，I/O組件316可包括(但不限於)圖形使用者介面、鍵盤、滑鼠、麥克風及揚聲器、裝置300之可擠壓的邊框或邊界，定位於裝置300上之實體按鈕等。顯示器314及/或I/O組件316可提供場景之預覽影像或深度圖至使用者及/或接收使用者輸入以用於調整裝置300之一或多個設定(諸如，調整藉由傳輸器301進行的發射之強度、判定或切換TOF系統之模式、調整傳輸器301之發射場等)。
TOF控制器310可包括信號處理器312，其可為用以處理藉由接收器302提供之量測值及/或控制傳輸器301 (諸如，切換模式)的一或多個處理器。在一些態樣中，信號處理器312可執行來自記憶體之指令(諸如，來自記憶體306之指令308或儲存於耦接至信號處理器312之獨立記憶體中之指令)。在其他態樣中，信號處理器312可包括用於操作的特定硬體。信號處理器312可替代地或另外包括特定硬體與執行軟體指令之能力的組合。
傳輸器301可針對不同操作模式改變其發射場。在一些實例實施中，傳輸器301可包括用於調整發射/傳輸之場之大小的可成形構件。在一個實例中，附接至致動器(諸如，微機電系統(MEMS)致動器)之鏡面可調整來自傳輸器301之光發射的焦點。在另一實例中，可調整全像光學元件(HOE)可調整來自傳輸器301之光發射的焦點。在另一實例中，可成形繞射光學元件(DOE)(諸如，用以調整形狀之壓電材料)可經調整以聚焦所發射光的經繞射點。
在一些其他實例實施中，可使用複數個光發射器。發射器可包括用於發射具有第一傳輸場之光的第一組光發射器。發射器可進一步包括用於發射具有第二傳輸場之光的第二或不同組光發射器。第一場可大於在距傳輸器301之共同深度處的第二場。在一些實例實施中，第一組光發射器對於傳輸器301之第一模式可係主動的，且第二組光發射器對於傳輸器301之第二模式可係主動的。
圖4為TOF傳輸器402的不同發射/傳輸之場的描述。傳輸器之第一傳輸場406可大於在距TOF傳輸器402之深度處的第二傳輸場410。第一傳輸場406對於距TOF傳輸器402之深度亦可大於第三傳輸場414。較暗發射/傳輸之場指示更多聚焦發射(其中為了較少聚焦發射，場在距傳輸器之深度處更小)。在一些實例實施中，所傳輸光包括在TOF傳輸器402操作所藉以之第一模式404期間的第一傳輸場406，所傳輸光包括在TOF傳輸器402操作所藉以之第二模式408期間的第二傳輸場410，且所傳輸光包括在TOF傳輸器402操作所藉以之第三模式412期間的第三傳輸場414。雖然在諸圖中展示及在下文描述兩個模式及三個模式，但任何數目個模式可存在。另外，雖然實例描繪針對每一模式之一個發射/傳輸場，但模式可能與任何數目或範圍之發射場相關聯。本發明不應限制於用於TOF傳輸器的特定數目之模式、匹配或發射場。本發明可互換地使用用於信號之術語「發射」及「傳輸」，且本發明不應受該等術語中之一者的使用限制。
圖5為具有具有不同發射場506、508及510的光發射器504之陣列512的TOF傳輸器502之描述。在一些實例實施中，每一光發射器504經組態以發射固定場之光。舉例而言，第一組光發射器504可經組態以發射具有第一發射場506之光，第二組光發射器504可經組態以發射具有第二發射場508之光，且第三組光發射器504可經組態以發射具有第三發射場510之光。可使用發射場之任何大小及數目或範圍，且本發明不應限制於所提供實例。雖然陣列512經描繪為二維陣列，但可使用一維陣列，且可使用陣列之任何形狀及用於陣列的發射器之間隔。
與發射或傳輸較少聚焦光較短距離相比，發射或傳輸更多聚焦光較遠距離可消耗更多功率。另外，包括TOF系統之裝置可具有功率約束條件或有限電源供應器(諸如，電池)。發射更多聚焦光之發射器的數目可小於發射較少聚焦光之發射器的數目。以此方式，用於第三模式之光發射器的數目可小於用於第二模式及用於第一模式之光發射器的數目以減少TOF系統的功率消耗及需求。用於不同操作模式之發射器的不同數目可用於滿足TOF系統之功率約束條件。
圖6為用於TOF傳輸器之發射器之陣列602的一部分之實例佈局的描述。用於發射器之陣列602中的發射器之發射的著色指示傳輸場之大小(例如較暗著色指示在距傳輸器之共同深度處的較小傳輸場)。發射器之陣列602包括具有不同大小發射場的發射器之實例分佈。然而，可使用任何合適的分佈。在實例分佈中，第一組發射器(諸如，在第一模式608中操作)大於第二組發射器(諸如，在第二模式610中操作)且大於第三組發射器(諸如，在第三模式612中操作)。另外，第二組發射器大於第三組發射器。舉例而言，光發射器之區域604為發射器之陣列602中重複的光發射器之區塊。光發射器之區域604對應於發射場606 (諸如，用於三個模式)。
具有不同傳輸場(諸如，用於不同模式)之發射可經分時多工以使得不同時間可對應於不同大小發射場。以此方式，當其他發射器不發射/傳輸時，經界定發射場之發射器可在第一時間傳輸/發射。結果，減小具有不同強度及發射場之發射器之間的干擾。
圖7為圖6中之發射器之陣列602的發射場之覆蓋範圍702的描述。每一模式中每光發射器的功率消耗704之圖表指示第三模式706中之功率消耗大於第二模式708中之功率消耗，第二模式708中之功率消耗大於第三模式710中之功率消耗。每模式發射的發射器之數目因此可不同。若具有更多聚焦光發射之第一組發射器之發射器的數目小於具有較少聚焦光發射之第二組發射器之發射器的數目，則第一組之發射的總覆蓋範圍可小於第二組之發射的總覆蓋範圍。參看每模式發射場的覆蓋範圍712之圖表，第三模式714中之發射場的覆蓋範圍702小於第二模式716中之發射場的覆蓋範圍702，第二模式716中之發射場的覆蓋範圍702小於第一模式718中之發射場的覆蓋範圍702。
在與第一模式及第二模式相比具有較少覆蓋範圍的第三模式情況下，與在第一模式或第二模式中相比，在第三模式中場景之較少部分接收且反射來自TOF傳輸器之發射。另外，與在第一模式中相比，在第二模式中場景之較少部分接收且反射來自TOF傳輸器之發射。結果，與在第二模式及第一模式中相比，在第三模式中TOF接收器感測較少反射，且與在第一模式中相比，在第二模式中感測較少反射。以此方式，感測場景中之解析度可在模式之間不同。第一模式可提供最大解析度，第二模式可提供大於第一模式但小於第三模式之解析度，且第三模式可提供小於第一模式及小於第二模式的解析度。舉例而言，與在第二模式或第一模式中相比，在第三模式中，TOF接收器感測器之較少像素可感測來自TOF傳輸器之所發射光的反射。以此方式，接收器感測器之較少像素提供待用於執行測距/判定場景中之深度的量測值。若建構深度圖，則例如在第二模式中之TOF傳輸器情況下的解析度可小於在第一模式中之TOF傳輸器情況下的解析度。然而，與運用在第一模式中之TOF傳輸器建構的深度圖相比，運用在第二模式中之TOF傳輸器建構的深度圖可包括在場景中離TOF系統更遠之物件(其中用於第二模式之TOF系統的有效範圍高於用於第一模式之TOF系統的有效範圍)。
圖8為TOF系統之發射器之陣列的不同發射場之覆蓋範圍的描述。在一些實例實施中，不同場可針對TOF系統之不同模式。覆蓋範圍係針對不同場(其可針對不同模式)的圖6中之發射器的陣列602之實例覆蓋範圍。在第一模式中之覆蓋範圍802為三個模式之間的最大者。在實例中，在第一模式中之覆蓋範圍802係完整的，且場景之所有部分可接收發射。若場景在用於第一模式之TOF系統之有效範圍內，則接收器感測器之大約所有像素可感測發射之反射，且解析度係該等模式之間最大的。
第二模式中之覆蓋範圍804小於在第一模式中之覆蓋範圍802。結果，與在第一模式中相比，場景之較少部分可接收發射，且接收器感測器之較少像素可感測發射之反射。在第二模式中之TOF系統的有效範圍可大於在第一模式中之TOF系統的有效範圍。以此方式，在第一模式中之有效範圍外部的來自場景之部分的反射可未被感測，而來自場景之相同部分的反射可在第二模式中感測。
第三模式中之覆蓋範圍806小於第一模式中之覆蓋範圍802及第二模式中之覆蓋範圍804。以此方式，與第二模式或第一模式中相比，在第三模式中，接收器感測器之較少像素可感測反射。然而，在第一模式中之有效範圍及第二模式中之有效範圍外部的場景之部分可在第三模式中感測(其可具有較高有效範圍)。不同模式可用於針對距TOF系統之距離的不同範圍執行場景之測距。
在一些實例實施中，每一光發射器可為雷射器(諸如，垂直空腔表面發射雷射器(VCSEL)或其他合適類型之雷射器)。以此方式，光發射器之陣列可為VCSEL之陣列(或其他合適雷射器)。圖9為其中TOF傳輸器之每一光發射器為雷射器的實例雷射器陣列902之描述。雷射器陣列902包括複數個單一雷射器904。每一雷射器904可經組態以具有可不同於其他雷射器的發射場。舉例而言，一些雷射器可具有第一大小之發射場，一些其他雷射器可具有第二大小之發射場，且一些其他雷射器可具有第三大小之發射場。每一雷射器可耦接至獨立電源供應器(圖中未示)，且提供至每一雷射器之電力可不同。替代地，用於每一模式之雷射器可耦接至同一電源供應器，其中至該等雷射器之電力在模式之間不同。在另一實施中，電源供應器對於雷射器可係相同的，其中開關經組態以針對不同模式或針對何時傳輸具有不同傳輸/發射場的光而斷開或接通至每一雷射器904的電力。電源供應器亦可為可調整的。舉例而言，用於雷射器之電源供應器可經調整以使得SNR跨越模式而大約相同(具有容限)。以此方式，相同SNR臨限值可用以感測反射中之脈衝(諸如，圖2中的反射光脈衝216)。
在一些其他實例實施中，雷射器可為用於TOF傳輸器之一或多個光發射器的光源。圖10為經組態為用於大於雷射器陣列1002中之雷射器的數目之多個光發射器之光源的實例雷射器陣列1002之描述。雷射器中之一或多者可耦接至DOE以將來自雷射器之光漫射至TOF傳輸器之一或多個光發射。在一些實例實施中，每一雷射器耦接至其自身DOE。DOE可經製造以將來自雷射器之光漫射至具有經界定場之一或多個光發射中。以此方式，發射場可在DOE 1006之間不同。舉例而言，單一雷射器1004A可耦接至DOE以發射具有第一場之光，單一雷射器1004B可耦接至DOE以發射具有第二場之光，且單一雷射器1004C可耦接至DOE以發射具有第三場之光。類似於用於圖9中之雷射器陣列902的所描述電源供應器，雷射器陣列1002中之每一雷射器可耦接至獨立電源供應器，且每一雷射器可接通或斷開，或用於每一雷射器之電力基於TOF系統之模式或所傳輸光將具有哪一場大小、經量測用於不同模式之SNR或其他合適量測值而調整。
圖11A為圖10中之實例雷射器陣列1002的第一發射場之描述(諸如，第一模式1102A中)。用於第一模式之雷射器經接通(諸如，單一雷射器1004A)。用於第二模式及第三模式之雷射器斷開(諸如，單一雷射器1004B及單一雷射器1004C)。圖11B為圖10中之實例雷射器陣列1002的第二發射場之描述(諸如，第二模式1102B中)。用於第二模式之雷射器接通(諸如，單一雷射器1004B)。用於第一模式及第三模式之雷射器斷開(諸如，單一雷射器1004A及單一雷射器1004C)。圖11C為圖10中之實例雷射器陣列1002的第三發射場之描述(諸如，第三模式1102C中)。用於第三模式之雷射器接通(諸如，單一雷射器1004C)。用於第一模式及第二模式之雷射器斷開(諸如，單一雷射器1004A及單一雷射器1004B)。
TOF傳輸器可被置於不同操作模式中，且每一模式可與TOF傳輸器之不同發射場相關聯。以此方式，TOF系統可經調整以針對距TOF系統之距離的不同範圍執行測距。該等模式可對應於不同應用或使用情況。在一些實例實施中，TOF控制器(諸如，圖3中的TOF控制器310或信號處理器312)可判定且控制何時在模式之間切換TOF傳輸器(諸如，圖3中的傳輸器301)。在一些其他實例實施中，包括TOF系統之裝置之其他組件可判定或控制何時切換模式。舉例而言，圖3中之處理器304可判定何時切換用於傳輸器301之模式。雖然控制或切換操作模式的以下實例包括兩個模式，但可使用任何數目個模式(包括三個或三個以上)。本發明不應限制於兩個(或三個)模式。
圖12為描繪在第一模式及第二模式中傳輸光之TOF系統之實例操作1200的流程圖。在1202處開始，TOF傳輸器在第一模式中傳輸具有第一發射場的信號。舉例而言，TOF傳輸器可使用諸如來自圖9中之雷射器陣列902或來自圖10中之雷射器陣列1002的第一組光發射器傳輸光(1204)。
若TOF系統將保持在第一模式中(1206)，則TOF傳輸器可繼續傳輸具有第一發射場之信號(1202)。若TOF系統將切換至第二模式(1206)，則TOF傳輸器可被置於第二模式中以傳輸具有小於在距TOF傳輸器之共同深度處的第一發射場之第二發射場的信號(1208)。舉例而言，TOF傳輸器可使用不同於第一組發射器中之第二組光發射器傳輸光(1210)。若TOF系統將保持在第二模式中(1212)，則TOF傳輸器可繼續傳輸具有第二發射場之信號(1208)。若TOF系統將自第二模式切換(1212)，則TOF傳輸器可反向置於第一模式中(1202)。
用於切換模式之其他處理程序存在，且本發明不應受到實例操作1200限制。舉例而言，雖然操作1200開始於TOF傳輸器在第一模式中傳輸(1202)，但TOF傳輸器可開始在任何模式中傳輸。另外，TOF傳輸器可在多於兩個模式情況下切換至任何模式，且當切換時不限於模式之經界定序列。
判定何時改變用於所傳輸光之發射場或何時切換模式(諸如，實例操作1200中之1206及1212)可基於一或多個因數及/或可係可組態或可調整的。舉例而言，裝置或TOF系統製造者可首先組態TOF系統(諸如，製造用於不同雷射器之DOE且組態用於雷射器之電源供應器)。使用者亦可組態或調整組態(諸如，調整被供應至雷射器之功率或用於切換之時序或條件)。
在一些實例實施中，判定或切換模式係以排程為基礎的。舉例而言，若裝置300 (圖3)欲對於所有距離執行測距(諸如，在產生深度圖時)，則裝置300可使用排程以在不同模式之間切換傳輸器301。排程可係可調整的，諸如針對使用情況，針對補償TOF系統隨時間之降級，針對不同環境光條件(室內、戶外等)，針對不同天氣或氣候條件等。另外或替代地，排程可基於使用TOF系統之應用。舉例而言，與用於遠離TOF系統之物件的物件追蹤應用相比，面部及/或虹膜辨識應用可對應於用於第一模式之具有更多時間的排程(其中大多數藉由TOF傳輸器之發射場覆蓋)。
在一些其他實例實施中，判定或切換模式可基於使用者輸入。舉例而言，使用者可指示模式待使用，或模式將諸如藉由人工地選擇模式、增加TOF系統之當前操作的範圍、指示應用之變化等而切換。在一些另外實例實施中，切換模式可基於TOF系統用於的應用。物件或面部辨識應用(在此期間物件或面部之態樣待被識別)可對應於第一模式。舉例而言，經由使用者面部辨識解鎖裝置300可對應於待用於面部辨識的TOF系統之第一模式。物件追蹤應用(其中物件在第一模式之有效範圍外部)可對應於除第一模式以外的一或多個模式。虛擬實境應用可與兩個或大於兩個模式相關聯以產生周圍之深度圖，且在兩個或模式之間的切換可根據排程判定。另一特性可為SNR。舉例而言，若模式中之SNR低於臨限值，則用於發射更多聚焦光之不同模式可經選擇。
在一些其他實例實施中，切換模式可基於自來自TOF接收器感測器之所接收反射判定的資訊。在一個實例中，物件距TOF系統之距離可用於判定物件欲被追蹤(使用用於TOF系統之操作的第二模式或較高模式)抑或物件欲被識別(使用用於TOF系統之操作的第一模式的物件辨識)。在另一實例中，若物件正被追蹤，且物件針對不同模式在距TOF系統之有效範圍之間移動，則裝置300可切換模式以追蹤物件。
圖13為追蹤在距TOF系統之不同範圍之間移動的物件1306的TOF系統(包括傳輸器1302及接收器1304)之描述。TOF系統可使用第一模式來追蹤在第一範圍1308中之物件1306。當物件1306移動或將要自第一範圍1308移動至第二範圍1310時，TOF系統可自第一模式切換至第二模式以繼續追蹤物件1306。雖然範圍經展示為非重疊，但範圍可重疊。另外，範圍大小可相同或不同。
圖14為描繪在追蹤物件(諸如，追蹤圖13中的物件1306)時切換模式的TOF系統之實例操作1400的流程圖。在1402處開始，裝置300使用在第一模式中之TOF系統以追蹤在第一範圍1308中之物件1306。當物件1306不移動至或將移動至第二範圍1310 (1404)時，裝置300繼續使用在第一模式中之TOF系統追蹤物件1306 (1402)。當物件1306移動至或將要移動至第二範圍1310 (1404)時，裝置可將TOF系統切換至第二模式(1406)且使用在第二模式中之TOF系統追蹤第二範圍1310中之物件1306 (1408)。當物件1306保持在第二範圍1310中(1410)時，裝置300使用第二模式中之TOF系統繼續追蹤物件1306 (1408)。當物件1306移動至或將要移動至第一範圍1308 (1410)時，裝置300將TOF系統切換至第一模式(1412)且追蹤第一範圍1308中之物件1306 (1402)。雖然說明用於TOF系統之兩個操作範圍及模式，但可使用任何數目個操作範圍及模式。本發明不應限制於特定數目個範圍或模式。
在一些其他實例實施中，判定或切換模式可基於非TOF測距量測值。裝置300可基於來自感測器320之一或多個量測值判定或切換模式。在一個實例中，若裝置300接收大於指示裝置300正在移動之臨限值的運動量測值(諸如，來自加速度計、慣性感測器或其他合適運動感測器)，則裝置300可切換TOF系統之模式以增加有效範圍(諸如，用於障礙物避開)。另外，模式及由此有效範圍可基於速度而選擇(其中在較快速度期間使用較高有效範圍)。在另一實例中，若傳輸器301經導引朝向地(諸如，藉由陀螺儀或其他合適定向感測器來量測)，則裝置300可切換用於較短有效範圍之模式，此係由於地板之距離比地平線短。
另外或替代地，裝置300可基於來自攝影機303之量測值或擷取物判定或切換模式。在一個實例中，若面部係在擷取串流中識別且為臨限值大小並穩定在攝影機之視場中，則裝置300可判定在面部辨識將被執行的情況下將傳輸器301切換至第一模式。在另一實例中，若擷取串流中之場景正充分改變(諸如，全局運動)，則裝置300可判定在物件偵測及避開將被執行情況下將傳輸器301切換至具有較高有效範圍之模式或切換至多個模式。
圖15為描繪基於非TOF測距量測值判定用於操作TOF系統之模式的實例操作1500之流程圖。在1502處開始，裝置300可基於一或多個非TOF測距量測值或資訊判定TOF系統之模式(1502)。在一個實例中，裝置300可在攝影機303之擷取串流中識別面部或虹膜以供辨識(1504)。在額外或替代實例中，裝置300可基於慣性感測器或運動感測器量測值判定其速度(1506)。來自攝影機303及或感測器320之資訊可接著用以判定模式。
若裝置300判定TOF系統欲在第一模式中操作(1508)，則裝置在第一模式中操作TOF系統(1510)。舉例而言，若在攝影機串流中識別到用於面部辨識之面部，則裝置300可在第一模式中操作TOF系統以用於面部識別。若裝置300判定TOF系統不欲在第一模式中操作(1508)，則裝置在第二模式中操作TOF系統(1512)。舉例而言，若運動感測器指示裝置300移動比臨限情況快，則裝置300可在第二模式中操作TOF系統以用於障礙物偵測及避開。雖然描述兩個模式，但可使用任何數目個模式。另外，雖然描述一些實例非TOF量測值，但可使用任何合適之非TOF量測值，且本發明不應限制於所提供實例。
TOF系統及操作方法可藉由任何合適的手段組態且經組態用於任何合適的用途。另外，除非特別描述為以特定方式來實施，否則本文中所描述之技術可以硬體、軟體、韌體或其任何組合而實施。亦可將描述為模組或組件之任何特徵一起實施於整合式邏輯裝置中或分開來實施為離散但可互操作之邏輯裝置。若以軟體實施(諸如，改變用於所包括結構化光系統之空間分佈的裝置)，則技術可至少部分藉由包含指令308的非暫時性處理器可讀儲存媒體(諸如，圖3之實例裝置300中的記憶體306)實現，該等指令在由處理器304 (或TOF控制器310或信號處理器312)執行時使得裝置300或TOF系統執行上文所描述的方法中之一或多者。非暫時性處理器可讀資料儲存媒體可形成電腦程式產品之一部分，可包括封裝材料。
非暫時性處理器可讀儲存媒體可包含隨機存取記憶體(RAM)(諸如，同步動態隨機存取記憶體(SDRAM))、唯讀記憶體(ROM)、非揮發性隨機存取記憶體(NVRAM)、電可抹除可程式化唯讀記憶體(EEPROM)、快閃記憶體、其他已知儲存媒體及其類似者。另外地或替代地，該等技術可至少部分地藉由攜載或傳達呈指令或資料結構之形式且可藉由電腦或其他處理器存取、讀取及/或執行的程式碼之處理器可讀通信媒體來實現。
結合本文所揭示之實施例描述的各種說明性邏輯區塊、模組、電路及指令可藉由諸如圖3之實例裝置300中之處理器304或信號處理器312的一或多個處理器執行。此(等)處理器可包括(但不限於)一或多個數位信號處理器(DSP)、通用微處理器、特殊應用積體電路(ASIC)、特殊應用指令集處理器(ASIP)、場可程式化閘陣列(FPGA)或其他等效整合式或離散邏輯電路。如本文中所使用之術語「處理器」可指上述結構或適用於實施本文中所描述之技術之任何其他結構中的任一者。另外，在一些態樣中，本文所描述之功能性可提供於專用軟體模組或如本文中所述而組態之硬體模組內。此外，該等技術可完全實施於一或多個電路或邏輯元件中。通用處理器可為微處理器，但在替代例中，處理器可為任何習知之處理器、控制器、微控制器或狀態機。處理器亦可實施為計算裝置之組合，例如DSP與微處理器之組合、複數個微處理器、結合DSP核心之一或多個微處理器，或任何其他此類組態。
雖然本發明展示諸說明性態樣，但應注意，可在不脫離所附申請專利範圍之範疇的情況下在本文中進行各種變化及修改。舉例而言，雖然用於關於光發射描述TOF系統之實例，但可使用在其他頻率處之信號，諸如微波、射頻信號、聲波信號等。另外，根據本文所描述之態樣的方法申請專利範圍之功能、步驟或動作，除非另外明確說明，否則不必按任何特定次序執行。舉例而言，所描述實例操作(若藉由裝置300、TOF控制器310、處理器304及/或信號處理器312執行)之步驟可按任何次序執行。此外，雖然可能以單數形式描述或主張元件，但除非明確地陳述對單數形式之限制，否則涵蓋複數形式。相應地，本發明不限於所說明之諸實例，且用於執行本文中所描述之功能性的任何手段包含於本發明之態樣中。
100‧‧‧結構化光系統
102‧‧‧傳輸器
104‧‧‧空間分佈
106A‧‧‧物件
106B‧‧‧物件
108‧‧‧接收器
110‧‧‧感測器
112‧‧‧距離/基線
114‧‧‧感測器之中心
116‧‧‧位置
118‧‧‧位置
120‧‧‧孔隙
122‧‧‧孔隙
124‧‧‧光源
126‧‧‧透鏡
128‧‧‧光調變器
130‧‧‧透鏡
200‧‧‧飛行時間系統
202‧‧‧傳輸器
204‧‧‧所傳輸光
206‧‧‧表面
208‧‧‧接收器
210‧‧‧感測器
212‧‧‧反射
214‧‧‧光脈衝
216‧‧‧所反射光脈衝
218‧‧‧所傳輸光脈衝之時序
220‧‧‧所反射光脈衝之時序
222‧‧‧往返時間
300‧‧‧裝置
301‧‧‧傳輸器
302‧‧‧接收器
303‧‧‧攝影機
304‧‧‧處理器
306‧‧‧記憶體
308‧‧‧電腦可執行指令
310‧‧‧飛行時間控制器
312‧‧‧信號處理器
314‧‧‧顯示器
316‧‧‧輸入/輸出(I/O)組件
318‧‧‧電源供應器
320‧‧‧感測器
322‧‧‧攝影機控制器
324‧‧‧影像信號處理器
402‧‧‧飛行時間傳輸器
404‧‧‧第一模式
406‧‧‧第一傳輸場
408‧‧‧第二模式
410‧‧‧第二傳輸場
412‧‧‧第三模式
414‧‧‧第三傳輸場
502‧‧‧飛行時間傳輸器
504‧‧‧光發射器
506‧‧‧第一發射場
508‧‧‧第二發射場
510‧‧‧第三發射場
512‧‧‧陣列
602‧‧‧發射器之陣列
604‧‧‧光發射器之區域
606‧‧‧發射場
608‧‧‧第一模式
610‧‧‧第二模式
612‧‧‧第三模式
702‧‧‧發射場的覆蓋範圍
704‧‧‧在每一模式中每光發射器的功率消耗
706‧‧‧第三模式
708‧‧‧第二模式
710‧‧‧第三模式
712‧‧‧每模式發射場的覆蓋範圍
714‧‧‧第三模式
716‧‧‧第二模式
718‧‧‧第一模式
802‧‧‧第一模式中之覆蓋範圍
804‧‧‧第二模式中之覆蓋範圍
806‧‧‧第三模式中之覆蓋範圍
902‧‧‧雷射器陣列
904‧‧‧單一雷射器
1002‧‧‧雷射器陣列
1004A‧‧‧單一雷射器
1004B‧‧‧單一雷射器
1004C‧‧‧單一雷射器
1006‧‧‧繞射光學元件(DOE)
1102A‧‧‧第一模式
1102B‧‧‧第二模式
1102C‧‧‧第三模式
1200‧‧‧實例操作
1202‧‧‧步驟
1204‧‧‧步驟
1206‧‧‧步驟
1208‧‧‧步驟
1210‧‧‧步驟
1212‧‧‧步驟
1302‧‧‧傳輸器
1304‧‧‧接收器
1306‧‧‧物件
1308‧‧‧第一範圍
1310‧‧‧第二範圍
1400‧‧‧實例操作
1402‧‧‧步驟
1404‧‧‧步驟
1406‧‧‧步驟
1408‧‧‧步驟
1410‧‧‧步驟
1412‧‧‧步驟
1500‧‧‧實例操作
1502‧‧‧步驟
1504‧‧‧步驟
1506‧‧‧步驟
1508‧‧‧步驟
1510‧‧‧步驟
1512‧‧‧步驟
在附圖之圖式中，通過實例而非限制之方式展示本發明之態樣，且其中相同的參考編號指相似元件。
圖1為實例結構化光系統之描述。
圖2為實例TOF系統之描述。
圖3為包括TOF系統之實例裝置的方塊圖。
圖4為TOF傳輸器的不同發射場之描述。
圖5為具有具有不同發射場之發射器之陣列的TOF傳輸器之描述。
圖6為發射器之陣列的描述。
圖7為發射器之陣列的發射場之覆蓋範圍的描述。
圖8為TOF系統之發射器之陣列的不同發射場之覆蓋範圍的描述。
圖9為實例雷射器陣列之描述。
圖10為另一實例雷射器陣列之描述。
圖11A為圖10中之實例雷射器陣列的第一發射場之描述。
圖11B為圖10中之實例雷射器陣列的第二發射場之描述。
圖11C為圖10中之實例雷射器陣列的第三發射場之描述。
圖12為描繪在第一模式中及在第二模式中傳輸信號之TOF系統之實例操作的流程圖。
圖13為追蹤在距TOF系統之不同範圍之間移動之物件的TOF系統之描述。
圖14為描繪在追蹤物件時切換模式的TOF系統之實例操作的流程圖。
圖15為基於非TOF測距資訊描繪判定TOF系統之模式的實例操作之流程圖。

Claims (30)

  1. 一種飛行時間(TOF)系統，其包含： 一傳輸器，其包括用於傳輸聚焦光之複數個光發射器，該複數個光發射器包括用於傳輸具有一第一傳輸場之聚焦光的第一組光發射器及用於傳輸具有一第二傳輸場之聚焦光的第二組光發射器，其中在距該傳輸器之一深度處的該第一傳輸場大於在距該傳輸器之該深度處的該第二傳輸場；及 一接收器，其接收所傳輸光之反射。
  2. 如請求項1之TOF系統，其中該第一組光發射器中之每一光發射器具有在距該傳輸器之該深度處的一傳輸場，該傳輸場大於該第二組光發射器中之每一光發射器在距該傳輸器之該深度處之一傳輸場。
  3. 如請求項2之TOF系統，其中該第一組光發射器規則地分佈於該傳輸器之一表面上，且該第二組光發射器規則地分佈於該第一組光發射器當中。
  4. 如請求項2之TOF系統，其中該第一組中之光發射器的一數目大於該第二組中之光發射器的一數目。
  5. 如請求項2之TOF系統，其中該複數個光發射器包括一或多個垂直空腔表面發射雷射器(VCSEL)。
  6. 如請求項4之TOF系統，其中該複數個光發射器進一步包括一或多個繞射光學元件(DOE)，每一VCSEL耦接至一DOE以將來自該VCSEL之一光繞射成多個光傳輸。
  7. 如請求項1之TOF系統，其中該複數個光發射器耦接至經組態以在傳輸具有一第一傳輸場之聚焦光時提供一總第一電流且在傳輸具有一第二傳輸場之聚焦光時提供一總第二電流的一或多個電源，該總第一電流之每光發射的電流小於該總第二電流之每光發射的電流。
  8. 如請求項1之TOF系統，其進一步包含： 一或多個處理器；及 一記憶體，其耦接至該一或多個處理器且包括在由該一或多個處理器執行時使該TOF系統執行包含以下各者之操作的指令： 自來自在一第一模式中傳輸的該第一組光發射器之所傳輸光的所接收反射判定一場景之一或多個深度；及 自來自在一第二模式中傳輸的該第二組光發射器之所傳輸光的所接收反射判定該場景之一或多個深度。
  9. 如請求項8之TOF系統，其中該第一模式及該第二模式經分時多工。
  10. 如請求項8之TOF系統，其中該等指令的執行使該TOF系統執行進一步包含基於來自由以下各者組成的群組之至少一者在該第一模式與該第二模式之間切換的操作： 一使用者輸入； 一排程； 自非TOF測距量測值判定之資訊； 自該等所接收反射判定之資訊；及 一應用程式，該TOF系統在操作期間用於該應用程式。
  11. 如請求項10之TOF系統，其中自該等所接收反射判定之該資訊包括正被追蹤之一物件的一經判定距離，且該等指令之執行使該TOF系統執行進一步包含基於該物件之該經判定距離判定何時在該第一模式與該第二模式之間切換的操作。
  12. 如請求項10之TOF系統，其中該第一模式係用於一物件之識別或特徵辨識，且該第二模式係用於該物件之測距。
  13. 如請求項1之TOF系統，其中該複數個光發射器進一步包括用於傳輸具有一第三傳輸場之聚焦光的第三組光發射器，其中在距該傳輸器之該深度處的該第三傳輸場小於在距該傳輸器之該深度處的該第二傳輸場。
  14. 一種用於執行飛行時間(TOF)測距之方法，其包含： 藉由包括複數個光發射器之一傳輸器傳輸聚焦光，其中該複數個光發射器中之第一組光發射器欲傳輸具有一第一傳輸場之聚焦光且該複數個光發射器中之第二組光發射器欲傳輸具有一第二傳輸場之聚焦光，其中在距該傳輸器之一深度處的該第一傳輸場大於在距該傳輸器之該深度處的該第二傳輸場；及 接收所傳輸光之反射。
  15. 如請求項14之方法，其中藉由該第一組光發射器進行的傳輸包括藉由該第一組光發射器中之一光發射器傳輸具有一傳輸場之聚焦光，在距該傳輸器之該深度處的該傳輸場大於該第二組光發射器中之每一光發射器在距該傳輸器之該深度處的一傳輸場。
  16. 如請求項15之方法，其中來自該第一組光發射器之該所傳輸光規則地分佈於該第一傳輸場中，且來自該第二組光發射器之該所傳輸光規則地分佈於來自該第一組光發射器之該所傳輸光的位置當中。
  17. 如請求項15之方法，其中藉由該第一組光發射器進行的傳輸包括第一數目個聚焦光傳輸且藉由該第二組光發射器進行的傳輸包括第二數目個聚焦光傳輸，該第一數目大於該第二數目。
  18. 如請求項14之方法，其進一步包含： 自來自在一第一模式中傳輸的該第一組光發射器之所傳輸光的所接收反射判定一場景之一或多個深度；及 自來自在一第二模式中傳輸的該第二組光發射器之所傳輸光的所接收反射判定該場景之一或多個深度。
  19. 如請求項18之方法，其中該第一模式及該第二模式經分時多工。
  20. 如請求項18之方法，其進一步包含基於來自由以下各者組成的群組之至少一者在該第一模式與該第二模式之間切換： 一使用者輸入； 一排程； 自非TOF測距量測值判定之資訊； 自該等所接收反射判定之資訊；及 一應用程式，其用於使用TOF測距。
  21. 如請求項20之方法，其中自該等所接收反射判定之該資訊包括正被追蹤之一物件的一經判定距離，且判定何時在該第一模式與該第二模式之間切換係基於該物件之該經判定距離。
  22. 如請求項20之方法，其中該第一模式係用於一物件之識別或特徵辨識，且該第二模式係用於該物件之測距。
  23. 如請求項16之方法，其中該複數個光發射器中之第三組光發射器欲傳輸具有一第三傳輸場之聚焦光，其中在距該傳輸器之該深度處的該第三傳輸場小於在距該傳輸器之該深度處的該第二傳輸場。
  24. 一種儲存含有指令之一或多個程式的非暫時性電腦可讀媒體，該等指令在由一裝置之一或多個處理器執行時使該裝置執行包含以下各者之操作： 藉由包括複數個光發射器之一傳輸器傳輸聚焦光，其中該複數個光發射器中之第一組光發射器欲傳輸具有一第一傳輸場之聚焦光且該複數個光發射器中之第二組光發射器欲傳輸具有一第二傳輸場之聚焦光，其中在距該傳輸器之一深度處的該第一傳輸場大於在距該傳輸器之該深度處的該第二傳輸場；及 接收所傳輸光之反射。
  25. 如請求項24之非暫時性電腦可讀媒體，其中藉由該第一組光發射器進行的傳輸包括藉由該第一組光發射器中之一光發射器傳輸具有一傳輸場之聚焦光，在距該傳輸器之該深度處的該傳輸場大於該第二組光發射器中之每一光發射器在距該傳輸器之該深度處的一傳輸場。
  26. 如請求項25之非暫時性電腦可讀媒體，其中來自該第一組光發射器之該所傳輸光規則地分佈於該第一傳輸場中，且來自該第二組光發射器之該所傳輸光規則地分佈於來自該第一組光發射器之該所傳輸光的位置當中。
  27. 如請求項24之非暫時性電腦可讀媒體，其中該等指令之執行使該裝置執行進一步包含以下各者的操作： 自來自在一第一模式中傳輸的該第一組光發射器之所傳輸光的所接收反射判定一場景之一或多個深度；及 自來自在一第二模式中傳輸的該第二組光發射器之所傳輸光的所接收反射判定該場景之一或多個深度。
  28. 如請求項27之非暫時性電腦可讀媒體，其中該等指令之執行使該裝置執行進一步包含基於來自由以下各者組成的群組之至少一者在該第一模式與該第二模式之間切換的操作： 一使用者輸入； 一排程； 自非TOF測距量測值判定之資訊； 自該等所接收反射判定之資訊；及 一應用程式，其用於使用TOF測距。
  29. 一種裝置，其包含： 用於傳輸具有一第一傳輸場之聚焦光的構件； 用於傳輸具有一第二傳輸場之聚焦光的構件，其中在一深度處的該第一傳輸場較大該第二傳輸場；及 用於接收所傳輸光之反射的構件。
  30. 如請求項29之裝置，其進一步包含： 用於在一第一模式中自具有該第一傳輸場之所傳輸光的所接收反射判定一場景之一或多個深度的構件； 用於在一第二模式中自具有該第二傳輸場之所傳輸光的所接收反射判定該場景之一或多個深度的構件；及 用於基於來自由以下各者組成的群組之至少一者在該第一模式與該第二模式之間切換的構件： 一使用者輸入； 一排程； 自非TOF測距量測值判定之資訊； 自該等所接收反射判定之資訊；及 一應用程式，其用於使用TOF測距。
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10638061B2 (en) * 2018-09-18 2020-04-28 Analog Devices Global Unlimited Company Active-pixel image sensor
US11353588B2 (en) * 2018-11-01 2022-06-07 Waymo Llc Time-of-flight sensor with structured light illuminator
CN116626704A (zh) * 2020-01-03 2023-08-22 华为技术有限公司 一种tof深度传感模组和图像生成方法
CN113075689A (zh) * 2020-01-03 2021-07-06 华为技术有限公司 一种tof深度传感模组和图像生成方法
EP4127768A1 (en) * 2020-03-31 2023-02-08 TRUMPF Photonic Components GmbH Illumination device for a distance measurement camera system, a corresponding illumination method and a tof camera system
CN111610534B (zh) * 2020-05-07 2022-12-02 广州立景创新科技有限公司 成像装置及成像方法
US11637977B2 (en) * 2020-07-15 2023-04-25 Corephotonics Ltd. Image sensors and sensing methods to obtain time-of-flight and phase detection information

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9121943B2 (en) * 2011-05-23 2015-09-01 Sony Corporation Beam forming device and method
US9297889B2 (en) * 2012-08-14 2016-03-29 Microsoft Technology Licensing, Llc Illumination light projection for a depth camera
US9497440B2 (en) * 2013-04-05 2016-11-15 Microsoft Technology Licensing, Llc Burst-mode time-of-flight imaging
US9456201B2 (en) 2014-02-10 2016-09-27 Microsoft Technology Licensing, Llc VCSEL array for a depth camera
WO2015136099A2 (en) * 2014-03-14 2015-09-17 Mesa Imaging Ag Optical imaging modules and optical detection modules including a time-of-flight sensor
US9696424B2 (en) * 2014-05-19 2017-07-04 Rockwell Automation Technologies, Inc. Optical area monitoring with spot matrix illumination
US10408922B2 (en) * 2015-07-10 2019-09-10 Ams Sensors Singapore Pte. Ltd. Optoelectronic module with low- and high-power illumination modes
JP6854828B2 (ja) * 2015-12-18 2021-04-07 ジェラルド ディルク スミッツ 物体のリアルタイム位置検知
WO2017149526A2 (en) * 2016-03-04 2017-09-08 May Patents Ltd. A method and apparatus for cooperative usage of multiple distance meters
US10827163B2 (en) 2016-08-09 2020-11-03 Facebook Technologies, Llc Multiple emitter illumination source for depth information determination
US9791557B1 (en) * 2016-09-15 2017-10-17 Qualcomm Incorporated System and method for multi-area LIDAR ranging
CN207249108U (zh) * 2017-07-07 2018-04-17 岭纬公司 多波长激光雷达的集成扫描装置
KR102435970B1 (ko) * 2017-07-28 2022-08-25 옵시스 테크 엘티디 작은 각도 발산을 갖는 vcsel 어레이 lidar 송신기
CN107515403A (zh) * 2017-08-21 2017-12-26 东莞市迈科新能源有限公司 一种tof三维测距传感器
CN207231419U (zh) * 2017-09-27 2018-04-13 绍兴晨璞网络科技有限公司 一种用于三维相机成像的激光系统
US10785400B2 (en) 2017-10-09 2020-09-22 Stmicroelectronics (Research & Development) Limited Multiple fields of view time of flight sensor
CN107703497B (zh) * 2017-11-07 2024-10-01 北京瑞特森传感科技有限公司 激光雷达系统及其照明装置和测距方法

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US10914823B2 (en) 2021-02-09

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