[發明專利]深度傳感器模塊和深度感測方法

有效

• 申請號: 201580074192.3
• 申請日: 2015-11-30
• 公開（公告）號: CN107430187B
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發明（設計）人: T·歐吉爾;M·德施樂;S·卡勞斯蒂昂
• 申請（專利權）人: 新加坡恒立私人有限公司
• 主分類號: G01S7/48
• 分類號: G01S7/48;G01S17/48;G01C3/00
• 代理公司: 北京泛華偉業知識產權代理有限公司 11280
• 代理人: 王勇

本發明涉及深度傳感器模塊和深度感測方法。深度傳感器模塊和方法適于包括光檢測器部分和發射部分，至少兩個光源在三角測量基線的方向上在空間上偏移。在一些實施方式中，在光檢測器部分中的圖像傳感器的像素場由飛行時間像素組成。通過三角測量得到的深度測量可用于校準由飛行時間測量產生的深度圖。

技術領域

本發明涉及光學深度傳感器模塊和深度感測系統。在特定的方面中，光學深度傳感器模塊可用作具有增強的功能的接近傳感器。

背景技術

如通常在移動電話中使用的光學接近傳感器發射光信號并測量后向反射光強度?；谒鶞y量的后向反射光強度，推斷出物體的存在。大部分接近傳感器包括在同一封裝中的單個光源和單個光電檢測器。例如由Fadell等人在美國專利申請US 2008/0006762 A1中介紹了這樣的系統?；诎l射光和測量來自物體的后向反射光信號來將光學接近傳感器集成到小模塊內的不同方式由Campbell在美國專利US 8,748,856 B2中和由Rudmann在美國專利US 8’791’489B2中介紹。

介紹了主要通過盡可能多地抑制內反射和雜散光路徑來增加基于強度測量的接近傳感器的可靠性的其它方法。這樣的方法由Findlay在美國專利申請US 2012/0133956A1中和由Rossi在美國專利US 8’674’305B2中公布。

那些系統的關鍵挑戰是首先檢測只反射很少的信號的高度吸收的物體，并其次抑制或補償例如由在接近傳感器的前蓋上的污垢或在集成在移動電話中的情況下在移動電話的前蓋上的污垢和/或灰塵引起的雜散光和反射。

克服雜散光問題和將更多的功能添加到接近傳感器模塊內的最近的趨勢表明最新的接近傳感器傾向于通過實際上測量到也被稱為深度感測系統的接近傳感器模塊前面的物體的距離來測量接近度。術語“深度”和“距離”在所有下面的上下文中是可互換的。由Baxter在US 8’610’043B2中介紹了基于單光子雪崩二極管(SPAD)的基于深度傳感器模塊的第一接近傳感器，其被稱為飛行時間深度傳感器。

僅次于基于SPAD的接近傳感器，預期所謂的間接飛行時間深度測量設備將集成在接近傳感器中。在美國專利申請US2014/0346361A1中介紹了用作接近傳感器的基于間接飛行時間深度測量方法的系統。間接飛行時間測量設備測量與所反射和捕獲的光比較的發射光的相移，所反射和捕獲的光延遲了光到物體并回來的行進時間。最后從所測量的相位信息得到實際深度。與基于SPAD的直接飛行時間比較的間接飛行時間測量的關鍵優點之一是間接(或基于相位的)飛行時間測量系統大大減小了定時分辨率要求。通常，這樣的間接飛行時間傳感器基于能夠在幾個時間點處對入射光采樣的解調像素，且基于那些采樣，入射光的相位、振幅和偏移信息可減少。

例如在下面的專利中描述了在間接飛行時間測量系統中執行解調的像素的變形：US5’856’667、EP1009984B1、EP1513202B1和US7’884’310B2。然而，公知的是，間接飛行時間傳感器強烈地遭受時間漂移、混合深度像素、由污垢或灰塵顆粒引起的多次反射和雜散光的影響。所有這些測量失真使間接飛行時間系統對可靠地操作來說是非常有挑戰性和昂貴的。

此外，在接近傳感器應用中的未來深度傳感器模塊不僅測量在空間中的單個點的深度，而且優選地供應在由深度測量像素的陣列測量的給定視場中的二維深度圖。由移動電話中的接近傳感器供應的深度圖的可用性(即使只有10x 10個像素或更少)將使例如用于設備的無觸摸操作的手勢識別的完全新的功能的引入成為可能，例如，如在美國專利申請US2013/0179162A1中介紹的。

發明內容

本發明的一個目的是提供新類型的深度傳感器模塊和相應的新類型的深度感測方法。

本發明的一個目的是提供高度魯棒的深度傳感器模塊和深度感測方法。

這些目的中的至少一個可至少部分地通過權利要求的特征來實現。另外的有利實施方式從從屬權利要求和描述得出。