[发明专利]使用结构化光的距离传感器

说明书

背景

距离检测在多种场景中有用，诸如在其中需要感测距物体或障碍的距离(诸如以便避免碰撞)的机器人学中。目前，常用的执行距离检测的红外距离传感器是基于位置感测检测器(PSD)接收元件的，该元件基于所反射的单个红外斑点的形心的位置来输出差分输出。

这种PSD型传感器容易因环境红外能量源(诸如日光)而饱和。PSD元件的特性和模式也使得接收元件担当对电磁/射频干扰(EMI/RFI)的近场源高度敏感的天线，这可能导致错误的或虚假的距离读数。

发明内容

提供本概述以便以简化形式介绍将在以下的详细描述中进一步描述的一些代表性概念的选择。本概述不旨在标识出所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在以限制所要求保护的主题的范围的任何方式来使用。

简要地，本文中公开的主题的多个方面涉及一种其中距离传感器从发射元件输出一个或多个光图案，经由来自范围内的反射实体(例如，表面或物体)的反射能够在由接收元件捕捉到的图像中检测出该光图案的技术。接收元件检测出的每个光图案由数字数据来表示，所述数字数据被处理以确定相对于该反射表面的距离数据。

在一个方面，描述了以一个或多个不同角度输出的一个或多个光图案以及接收与由反射实体所反射的每个光图案的捕捉到的图像相对应的反射信号。所反射的一个或多个信号被表示为数字数据，该数字数据被处理，包括确定与每个所接收的反射信号相对应的几何移动，以计算距该反射表面的距离。

在一个方面，扫描捕捉反射红外光图案的图像以将该图像处理成表示一个或多个反射红外光图案的数字数据。处理该数字数据以计算距每个红外光图案从其反射的反射实体的距离。

结合附图阅读以下具体实施方式，本发明的其他优点会变得显而易见。

附图说明

作为示例而非限制，在附图中示出了本发明，附图中相同的附图标记指示相同或相似的元素，附图中：

图1A和1B分别是根据一个示例实施例的使用结构化光的距离传感器的主视图和侧面剖视图的表示。

图2是根据一个示例实施例的耦合至控制板的距离传感器的表示。

图3是根据一个示例实施例的距离传感器的电气部分的表示。

图4A是根据一个示例实施例的将两个斑点发射到一表面上以供距离测量的距离传感器的表示。

图4B是根据一个示例实施例的将四个斑点发射到一物体上以供距离和海拔变化测量的距离传感器的表示。

图5是根据一个示例实施例的示出距离测量的示例步骤的流程图。

图6A、6B和6C是根据一个示例实施例对如何将所接收图像处理成表示所发射的斑点的数据的表示。

图7是根据一个示例实施例对如何使用三角测量(triangulation)来计算距离的表示。

图8是表示可并入本文中所描述的主题的各方面的示例计算环境的框图。

具体实施方式

本文中描述的技术的各个方面一般涉及发射被检测以用于距离感测的一个或多个光图案(例如，以红外频率)。在一个实现中，发射元件发射一个或多个斑点(spot)或“点(dot)”的光聚焦红外图案，这些斑点或点被对准到接收元件的视野。所反射的红外图案被接收元件中的聚焦透镜聚集到成像器的表面上。

该传感器的发射元件的位置和对准相对于该传感器的接收元件的位置和对准而言可以是固定且已知的。结果是，图案中的所发射的红外斑点的几何信息(例如，几何形心)与图案中的每个所接收的斑点的所接收的几何位置数据(例如，该形心的几何位置)的变化可以被算术计算以产生距在该传感器/接收元件的视野内的反射实体的精确距离。

应当理解，本文中的任何示例均是非限制的。例如，在一个实现中使用了红外感测，然而，可以使用其他频谱频率，诸如适用于其他环境和应用的频谱频率。因此，本发明不限制于在此描述的任何具体的实施例、方面、概念、结构、功能或示例。相反，在此所描述的实施例、方面、概念、结构、功能或示例中的任何一个都是非限制性的，并且本发明可以按一般在计算和距离检测中提供益处和优点的各种方式来使用。