[发明专利]深度传感器模块和深度感测方法

说明书

本发明涉及深度传感器模块和深度感测方法。深度传感器模块和方法适于包括光检测器部分和发射部分，至少两个光源在三角测量基线的方向上在空间上偏移。在一些实施方式中，在光检测器部分中的图像传感器的像素场由飞行时间像素组成。通过三角测量得到的深度测量可用于校准由飞行时间测量产生的深度图。

技术领域

本发明涉及光学深度传感器模块和深度感测系统。在特定的方面中，光学深度传感器模块可用作具有增强的功能的接近传感器。

背景技术

如通常在移动电话中使用的光学接近传感器发射光信号并测量后向反射光强度。基于所测量的后向反射光强度，推断出物体的存在。大部分接近传感器包括在同一封装中的单个光源和单个光电检测器。例如由Fadell等人在美国专利申请US 2008/0006762 A1中介绍了这样的系统。基于发射光和测量来自物体的后向反射光信号来将光学接近传感器集成到小模块内的不同方式由Campbell在美国专利US 8,748,856 B2中和由Rudmann在美国专利US 8’791’489B2中介绍。

介绍了主要通过尽可能多地抑制内反射和杂散光路径来增加基于强度测量的接近传感器的可靠性的其它方法。这样的方法由Findlay在美国专利申请US 2012/0133956A1中和由Rossi在美国专利US 8’674’305B2中公布。

那些系统的关键挑战是首先检测只反射很少的信号的高度吸收的物体，并其次抑制或补偿例如由在接近传感器的前盖上的污垢或在集成在移动电话中的情况下在移动电话的前盖上的污垢和/或灰尘引起的杂散光和反射。

克服杂散光问题和将更多的功能添加到接近传感器模块内的最近的趋势表明最新的接近传感器倾向于通过实际上测量到也被称为深度感测系统的接近传感器模块前面的物体的距离来测量接近度。术语“深度”和“距离”在所有下面的上下文中是可互换的。由Baxter在US 8’610’043B2中介绍了基于单光子雪崩二极管(SPAD)的基于深度传感器模块的第一接近传感器，其被称为飞行时间深度传感器。

仅次于基于SPAD的接近传感器，预期所谓的间接飞行时间深度测量设备将集成在接近传感器中。在美国专利申请US2014/0346361A1中介绍了用作接近传感器的基于间接飞行时间深度测量方法的系统。间接飞行时间测量设备测量与所反射和捕获的光比较的发射光的相移，所反射和捕获的光延迟了光到物体并回来的行进时间。最后从所测量的相位信息得到实际深度。与基于SPAD的直接飞行时间比较的间接飞行时间测量的关键优点之一是间接(或基于相位的)飞行时间测量系统大大减小了定时分辨率要求。通常，这样的间接飞行时间传感器基于能够在几个时间点处对入射光采样的解调像素，且基于那些采样，入射光的相位、振幅和偏移信息可减少。

例如在下面的专利中描述了在间接飞行时间测量系统中执行解调的像素的变形：US5’856’667、EP1009984B1、EP1513202B1和US7’884’310B2。然而，公知的是，间接飞行时间传感器强烈地遭受时间漂移、混合深度像素、由污垢或灰尘颗粒引起的多次反射和杂散光的影响。所有这些测量失真使间接飞行时间系统对可靠地操作来说是非常有挑战性和昂贵的。

此外，在接近传感器应用中的未来深度传感器模块不仅测量在空间中的单个点的深度，而且优选地供应在由深度测量像素的阵列测量的给定视场中的二维深度图。由移动电话中的接近传感器供应的深度图的可用性(即使只有10x 10个像素或更少)将使例如用于设备的无触摸操作的手势识别的完全新的功能的引入成为可能，例如，如在美国专利申请US2013/0179162A1中介绍的。

发明内容

本发明的一个目的是提供新类型的深度传感器模块和相应的新类型的深度感测方法。

本发明的一个目的是提供高度鲁棒的深度传感器模块和深度感测方法。

这些目的中的至少一个可至少部分地通过权利要求的特征来实现。另外的有利实施方式从从属权利要求和描述得出。