[发明专利]用于飞行时间测距系统的多个同步光源

权利要求书

1.一种基于相位的飞行时间(TOF)系统，所述系统包括发射具有调制频率ω和相位的光能S_out并检测S_in的初级光源，所述S_in是所发射的光能中被距离Z之外的目标对象反射回的至少一部分，并且所述系统根据S_in中的所述相位的相移来确定所述距离Z，所述TOF系统还包括：

至少一个辅助光发射单元，其输出光能对于所述目标对象而言与来自由所述TOF系统发射的光能是基本上不可区分的；

所述辅助光发射单元包括无线光发射(WOE)单元以及插线光发射(PWOE)单元中的至少一个；

其中由每个所述辅助光发射单元发射的光能在调制频率和相位上对于所述目标对象而言与由所述TOF系统发射的光能一样是基本上不可区分的。

2.如权利要求1所述的TOF系统，其特征在于，所述至少一个辅助光发射单元是被布置成接收所发射的由所述TOF系统生成的所述光能S_out的一部分的WOE单元，所述S_out具有与所述WOE单元接收的一样的调制频率和相移，所述WOE单元生成输出光能S_out-n，所述输出光能S_out-n被相对于所述WOE单元接收到的光能动态地锁定到调制频率和相位中的至少一个；

其中对所述至少一个WOE单元的操作增大被所述目标对象朝所述TOF系统反射回的光能的有效功率。

3.如权利要求1所述的TOF系统，其特征在于，所述至少一个WOE单元被布置在从由以下各项构成的组中选择的至少一个位置中：(a)布置在所述TOF系统的外部；以及(b)布置在与所述目标对象相距短于所述距离Z的一距离处。

4.如权利要求1所述的TOF系统，其特征在于，所述至少一个WOE单元包括：

用于接收所发射的所述S_out光能的一部分的装置；以及

用于生成光能S_out-n的装置，所述光能S_out-n能与TOF生成的由所述WOE接收到的所述S_out光能————的调制频率和相位中的至少一个同步。

5.如权利要求1所述的TOF系统，其特征在于，所述至少一个WOE单元包括：

压控振荡器(VCO)；

生成误差信号的锁相环(PLL)单元，所述误差信号表示所述调制频率中的误差以及所述S_out与S_out-n之间的所述相位中的误差中的至少一个，所述误差信号以闭环反馈耦合到所述用于生成的装置，以将S_out-n的调制频率和相位中的至少一个锁定至所述S_out的调制频率和相位。

6.如权利要求1所述的TOF系统，其特征在于，所述至少一个WOE包括用于相对于所述TOF系统重新放置所述WOE单元以便增大以下各项中的至少一个：来自所述WOE接收的S_out的传入光能的量，以及所述WOE发射的落在所述目标对象上的所述S_out-n光能的量。

7.如权利要求1所述的TOF系统，其特征在于：

所述至少一个辅助光发射单元是PWOE单元，可移动地耦合至所述TOF系统，邻近所述初级光源；以及

所述TOF系统包括用于相对于所述初级光源针对延迟校准所述PWOE单元的装置。

8.如权利要求7所述的TOF系统，其特征在于，所述用于校准的装置包括：

用于仅使用由所述初级光源所发射的光能S_out来获取所述目标对象的初级深度图像的装置；

用于仅使用由每个所述PWOE单元每次一个单元地发射的光能来获取所述目标对象的深度图像的装置；

用于每次一个地将所述初级深度图像与使用由每个所述PWOE单元发射的光能获取的深度图像进行比较的装置；以及

用于补偿与每个所述PWOE单元相关联的延迟以在所述补偿之后最小化所述初级深度图像与通过由每个所述PWOE单元发射的光能获取的深度图像之间的差异的装置；所述装置在不调节PWOE单元的延迟的情况下使用软件来进行补偿。