[發明專利]具有使用短脈沖和長脈沖的多模式操作的光學測距系統

在審

• 申請號: 201880090295.2
• 申請日: 2018-12-27
• 公開（公告）號: CN112105944A
• 公開（公告）日: 2020-12-18
• 發明（設計）人: 大衛·史督帕;史蒂芬·比爾;米格爾·布魯諾·維羅·帕諾斯
• 申請（專利權）人: ams傳感器新加坡私人有限公司
• 主分類號: G01S7/481
• 分類號: G01S7/481;G01S7/484;G01S17/08;G01S17/10
• 代理公司: 北京德琦知識產權代理有限公司 11018
• 代理人: 康泉;宋志強

一種包括飛行時間(TOF)傳感器系統的裝置，該飛行時間傳感器系統具有可操作以向裝置外部的物體發射光脈沖的照明器。照明器可操作在第一模式和第二模式，在該第一模式中，照明器發射具有第一寬度的脈沖，在該第二模式中，照明器發射具有比第一寬度長的第二寬度的脈沖。TOF傳感器系統進一步包括可操作以檢測由照明器產生并由物體反射回裝置的光的光電檢測器。一種電子控制設備可操作以控制由照明器發射的光，并可操作以基于由照明器發射一個或多個脈沖和由光電檢測器檢測所反射的光之間經過的時間來估計到物體的距離。

技術領域

本公開涉及光學測距系統。

背景技術

飛行時間傳感器是基于已知光速解析距離的測距成像系統的示例。作為示例，“直接”飛行時間傳感器可以向物體發射光脈沖，并檢測從物體反射并返回傳感器的光。可以基于光發射和光返回到傳感器之間的持續時間(例如，光從傳感器到物體再返回傳感器的“飛行時間(time of flight)”)來確定物體和傳感器之間的距離。

發明內容

本公開描述了具有使用短脈沖和長脈沖的多模式操作的光學測距系統。

例如，在一個方面中，本公開描述了一種裝置，該裝置包括飛行時間(TOF)傳感器系統。TOF傳感器系統包括可操作以向裝置外部的物體發射光脈沖的照明器，其中照明器可操作在第一模式和第二模式中，在該第一模式中，照明器發射具有第一寬度的脈沖；在該第二模式中，照明器發射具有大于第一寬度的第二寬度的脈沖。TOF傳感器系統進一步包括可操作以檢測由照明器產生并由物體反射回裝置的光的光電檢測器。電子控制設備可操作以控制照明器發射的光，并且可操作以基于由照明器發射一個或多個脈沖和由光電檢測器檢測所反射的光之間經過的時間來估計到物體的距離。

一些實現方式包括一個或多個如下特征。例如，在一些實例中，當如果到物體的距離在第一距離測量范圍內，則照明器操作在第一模式中時，電子控制設備可操作以基于來自光電檢測器的信號來估計到物體的距離，并且其中當如果到物體的距離在不同于第一距離測量范圍的第二距離測量范圍內，則照明器操作在第二模式中時，電子控制設備可操作以基于來自光電檢測器的信號來估計到物體的距離。

在一些情況下，照明器包括多個垂直腔表面發射激光器(VCSEL)。VCSEL的第一子集可操作以發射具有第一寬度的光脈沖，并且VCSEL的第二子集可操作以發射具有第二寬度的光脈沖。在一些實例中，第一子集中的VCSEL是與第二子集中的VCSEL不同的類型，并且第一子集的VCSEL和第二子集的VCSEL在同一單芯片中。在一些實現方式中，電子控制設備可操作以交替地一次激活VCSEL的子集中的一個。

進一步，在一些情況下，VCSEL的第三子集可操作以發射具有不同于第一寬度和第二寬度的第三寬度的光脈沖，其中照明器可操作在第三模式中，在該第三模式中，VCSEL的第三子集發射具有第三寬度的脈沖，并且其中當如果到物體的距離在不同于第一距離測量范圍和第二距離測量范圍的第三距離測量范圍內，則照明器操作在第三模式中時，電子控制設備可操作以基于來自光電檢測器的信號來估計到物體的距離。

脈沖寬度和功率的細節取決于具體實現方式。在一些情況下，照明器可操作在第一模式中以發射具有小于100psec的寬度的脈沖，并可操作在第二模式中以發射具有大于100psec的寬度的脈沖。此外，在一些實例中，照明器可操作在第一模式中以發射具有第一光功率水平的脈沖，并且照明器可操作在第二模式中以發射具有大于第一光功率水平的第二光功率水平的脈沖。例如，在一些實現方式中，照明器可操作在第一模式中以發射具有小于100mW的功率的脈沖，并且照明器可操作在第二模式中以發射具有大于100mW的功率的脈沖。

在另一方面中，本公開描述了一種主設備，該主設備包括飛行時間(TOF)傳感器系統、顯示屏幕以及響應于由電子控制設備估計的距離來調整顯示屏幕的亮度的處理器。