[發明專利]一種深度測量裝置及測量方法

有效

• 申請號: 201911385285.4
• 申請日: 2019-12-28
• 公開（公告）號: CN111025319B
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發明（設計）人: 王兆民
• 申請（專利權）人: 奧比中光科技集團股份有限公司
• 主分類號: G01S17/36
• 分類號: G01S17/36;G01S7/481;G01S17/89
• 代理公司: 深圳漢世知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 44578
• 代理人: 田志立

本發明公開了一種深度測量裝置，包括發射單元、接收單元、以及控制與處理電路；其中，發射單元包括光源和光學元件，光源發射時序上振幅被調制的光束，光束經過光學元件后投射到目標區域；接收單元包括有TOF圖像傳感器和變焦透鏡，TOF圖像傳感器采集目標區域反射回的光束并形成電信號，變焦透鏡將反射光束投射到TOF圖像傳感器中；控制與處理電路接收電信號并計算出反射光束的強度信息，根據強度信息及預定義的閾值范圍調整變焦透鏡的焦距，進而調整TOF圖像傳感器采集反射光束的視場角。通過調整變焦透鏡的焦距進而調整傳感器接收反射光束的光強度，保證傳感器在不同情況均可接收到有效的響應信號，提高了裝置的測量精度。

技術領域

本發明涉及光學測量技術領域，尤其涉及一種相位式深度測量裝置及測量方法。

背景技術

深度測量裝置可以用來獲取物體的深度圖像，進一步可以進行3D建模、骨架提取、人臉識別等，其在3D測量以及人機交互等領域有著非常廣泛的應用。目前的深度測量技術主要有TOF測距技術、結構光測距技術、雙目測距技術等。

TOF的全稱是Time-of-Flight，即飛行時間，TOF測距技術是一種通過測量光脈沖在發射/接收裝置和目標物體間的往返飛行時間來實現精確測距的技術，分為直接測距技術和間接測距技術。

其中，直接測距技術是通過向目標物體連續發送光脈沖，然后利用傳感器接收從物體反射回的光信號，通過探測這些發射和反射回后被接收光脈沖的飛行(往返)時間來得到目標物體距離；間接測距技術則是通過向目標物體發射時序上振幅被調制的光束，測量反射光束相對于發射光束的相位延遲，再根據相位延遲對飛行時間進行計算。按照調制解調類型方式的不同可以分為連續波(Continuous Wave，CW)調制解調方法和脈沖調制(Pulse Modulated，PM)調制解調方法。

在利用TOF技術進行深度測量的裝置中，由于應用場景廣泛，在不同的環境中環境光的強弱對裝置的測量精度影響較大。而且，存在顯著不同的光反射率的目標物體，導致反射光強度會發生改變從而影響到測量精度。此外，深度測量裝置中發射端和接收端的不同設置，也會影響裝置的測量精度。

以上背景技術內容的公開僅用于輔助理解本發明的發明構思及技術方案，其并不必然屬于本專利申請的現有技術，在沒有明確的證據表明上述內容在本專利申請的申請日已經公開的情況下，上述背景技術不應當用于評價本申請的新穎性和創造性。

發明內容

本發明的目的在于提供一種相位式深度測量裝置及測量方法，以解決上述背景技術問題中的至少一種問題。

為達到上述目的，本發明實施例的技術方案是這樣實現的：

一種深度測量裝置，包括發射單元、接收單元、以及與發射單元和接收單元連接的控制與處理電路；其中，所述發射單元包括有光源和光學元件，所述光源被配置為發射時序上振幅被調制的光束，所述光束經過所述光學元件后投射到目標區域；所述接收單元包括有TOF圖像傳感器和變焦透鏡，所述TOF圖像傳感器被配置成采集所述目標區域反射回的至少部分光束并形成電信號，所述變焦透鏡被配置為將所述反射光束投射到所述TOF圖像傳感器的像素中；所述控制與處理電路接收所述電信號并計算出所述反射光束的強度信息，根據所述強度信息以及預定義的閾值范圍調整所述變焦透鏡的焦距，進而調整所述TOF圖像傳感器采集所述反射光束的視場角；其中，當計算出的光強度小于或等于最小光強度時，減小變焦透鏡的焦距；當計算出的光強度大于或等于最大光強度時，增大變焦透鏡的焦距。

在一些實施例中，所述變焦透鏡具有至少兩個可調焦距；或，所述變焦透鏡被配置為是連續變焦。

在一些實施例中，所述TOF圖像傳感器包括有多個像素；其中，每個像素包括至少兩個抽頭，所述抽頭用于采集所述反射光束并產生電信號；所述控制與處理電路接收所述電信號并計算所述反射光束的強度信息