[發明專利]擴展范圍選通飛行時間相機

有效

• 申請號: 201680008134.5
• 申請日: 2016-01-15
• 公開（公告）號: CN107209254B
• 公開（公告）日: 2020-08-04
• 發明（設計）人: M·霍爾;A·古代迪斯
• 申請（專利權）人: 微軟技術許可有限責任公司
• 主分類號: G01S7/4861
• 分類號: G01S7/4861;G01S7/4865;G01S17/18;G01S17/894
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 蔡悅;胡利鳴

一種選通飛行時間(GT?TOF)測距相機(20)，其傳送多個光脈沖(40)以照明場景(20)中的特征，并且在多個光脈沖的每個光脈沖之后針對具有多個曝光周期(G40e)的一個多次曝光門(G40)來將相機中的光電傳感器(22)選通開啟，以記錄來自光脈沖的由場景中的特征(31、32)反射的光量，并且使用經記錄的光量來確定到該特征的距離。

背景

選通飛行時間(GT-TOF)測距相機通過在短曝光周期內照明場景并選通開啟以記錄來自場景中的特征反射回相機的照明的光的量來確定到該相機成像的場景中的特征的距離。相機使用來自該相機在短曝光周期期間成像的場景中的給定特征的反射光的量，以確定光從相機行進到給定特征并返回該相機的往返時間t_R。針對特征的往返時間t_R和光速被用來確定到該特征的距離。

概述

本公開的實施例的一個方面涉及提供用于對具有擴展深度范圍的場景中的特征進行成像并確定到該特征的距離的GT-TOF相機。擴展深度范圍由選通配置提供，該選通配置包括相機發射的用來照明場景的發射光脈沖的至少一個脈沖串以及多個不同的門，在這些門選通期間相機被選通以記錄光。該多個門可包括至少一個多次曝光門和至少一個單次曝光門。如果兩個門是由GT-TOF相機在至少一個脈沖串中的一個發射光脈沖之后的不同的T_on時間啟動的，并且/或者如果它們一旦被啟動就具有不同的時間依賴性，那么這兩個門是不同的。多次曝光門是具有多個N個不同的曝光周期的門，在這些曝光周期期間，GT-TOF相機對光敏感，并且相機光電傳感器中的像素記錄入射在這些像素上的光。N個曝光周期由(N-1)個門內間隙隔開，在這些門內間隙期間，相機被選通關閉并且對光不敏感。在至少一個脈沖串中的給定發射光脈沖之后的多次曝光門期間，GT-TOF相機中的像素獨立于反射光到達像素期間多次曝光門的曝光周期來記錄因場景中的特征而反射自給定光脈沖的光。在一實施例中，至少一個光脈沖串包括與不同的門一樣多的光脈沖串，并且每個不同的門與光脈沖串中的單個光脈沖串相關聯。任選地，選通配置包括多個四個不同的門，這四個不同的門包括兩個多次曝光門和兩個單次曝光門，每個門具有不同的T_on，即選通時間。在一實施例中，多次曝光門是包括由間隙隔開的兩個曝光周期的二元曝光門。任選地，根據一實施例的選通配置包括至少一個多次曝光門，該至少一個多次曝光門具有至少三個曝光周期。

提供本概述以便以簡化的形式介紹以下在詳細描述中進一步描述的一些概念。本概述并不旨在標識所要求保護主題的關鍵特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求保護主題的范圍。

附圖說明

下面將參考在此所附的在此段落之后列出的附圖來描述本公開的各實施例的非限制性示例。在多于一幅附圖中出現的相同的特征通常在其出現的所有附圖中都以相同的標記來標記。附圖中標記表示本公開的實施例的一個給定特征的圖標的標記可被用來指代該給定的特征。附圖中所示的特征的維度是為了方便和清楚呈現而選擇的，并且不必按比例顯示。

圖1示意性地示出了根據本公開的一實施例的傳送光脈沖串以照明場景并確定到該場景中的特征的距離的GT-TOF相機；

圖2A示出了示意性時間線圖，其例示了根據本公開的一實施例的GT-TOF相機可用來對圖1所示的場景成像并確定到該場景中的特征的距離的包括多次曝光和單次曝光門以及四個發射光脈沖串的選通配置；

圖2B示出了圖2A所示的選通配置的示意時間線圖，其例示了根據本公開的一實施例的多次及單次曝光門以及反射自場景中的位于由選通配置確定的GT-TOF相機的深度范圍的上下限距離處的特征的光脈沖之間的時間關系；以及

圖2C示出了圖2A所示的選通配置的示意時間線圖，其例示了根據本公開的一實施例的多次及單次曝光門以及反射自圖1所示的場景中的位于GT-TOF相機的深度范圍內的特征的光脈沖之間的時間關系；以及

圖2D和2E示出了示意時間線，其例示了根據本公開的一實施例的圖2A所示的具有不同特性的選通配置的深度范圍；以及