[发明专利]具有使用短脉冲和长脉冲的多模式操作的光学测距系统

说明书

一种包括飞行时间(TOF)传感器系统的装置，该飞行时间传感器系统具有可操作以向装置外部的物体发射光脉冲的照明器。照明器可操作在第一模式和第二模式，在该第一模式中，照明器发射具有第一宽度的脉冲，在该第二模式中，照明器发射具有比第一宽度长的第二宽度的脉冲。TOF传感器系统进一步包括可操作以检测由照明器产生并由物体反射回装置的光的光电检测器。一种电子控制设备可操作以控制由照明器发射的光，并可操作以基于由照明器发射一个或多个脉冲和由光电检测器检测所反射的光之间经过的时间来估计到物体的距离。

技术领域

本公开涉及光学测距系统。

背景技术

飞行时间传感器是基于已知光速解析距离的测距成像系统的示例。作为示例，“直接”飞行时间传感器可以向物体发射光脉冲，并检测从物体反射并返回传感器的光。可以基于光发射和光返回到传感器之间的持续时间(例如，光从传感器到物体再返回传感器的“飞行时间(time of flight)”)来确定物体和传感器之间的距离。

发明内容

本公开描述了具有使用短脉冲和长脉冲的多模式操作的光学测距系统。

例如，在一个方面中，本公开描述了一种装置，该装置包括飞行时间(TOF)传感器系统。TOF传感器系统包括可操作以向装置外部的物体发射光脉冲的照明器，其中照明器可操作在第一模式和第二模式中，在该第一模式中，照明器发射具有第一宽度的脉冲；在该第二模式中，照明器发射具有大于第一宽度的第二宽度的脉冲。TOF传感器系统进一步包括可操作以检测由照明器产生并由物体反射回装置的光的光电检测器。电子控制设备可操作以控制照明器发射的光，并且可操作以基于由照明器发射一个或多个脉冲和由光电检测器检测所反射的光之间经过的时间来估计到物体的距离。

一些实现方式包括一个或多个如下特征。例如，在一些实例中，当如果到物体的距离在第一距离测量范围内，则照明器操作在第一模式中时，电子控制设备可操作以基于来自光电检测器的信号来估计到物体的距离，并且其中当如果到物体的距离在不同于第一距离测量范围的第二距离测量范围内，则照明器操作在第二模式中时，电子控制设备可操作以基于来自光电检测器的信号来估计到物体的距离。

在一些情况下，照明器包括多个垂直腔表面发射激光器(VCSEL)。VCSEL的第一子集可操作以发射具有第一宽度的光脉冲，并且VCSEL的第二子集可操作以发射具有第二宽度的光脉冲。在一些实例中，第一子集中的VCSEL是与第二子集中的VCSEL不同的类型，并且第一子集的VCSEL和第二子集的VCSEL在同一单芯片中。在一些实现方式中，电子控制设备可操作以交替地一次激活VCSEL的子集中的一个。

进一步，在一些情况下，VCSEL的第三子集可操作以发射具有不同于第一宽度和第二宽度的第三宽度的光脉冲，其中照明器可操作在第三模式中，在该第三模式中，VCSEL的第三子集发射具有第三宽度的脉冲，并且其中当如果到物体的距离在不同于第一距离测量范围和第二距离测量范围的第三距离测量范围内，则照明器操作在第三模式中时，电子控制设备可操作以基于来自光电检测器的信号来估计到物体的距离。

脉冲宽度和功率的细节取决于具体实现方式。在一些情况下，照明器可操作在第一模式中以发射具有小于100psec的宽度的脉冲，并可操作在第二模式中以发射具有大于100psec的宽度的脉冲。此外，在一些实例中，照明器可操作在第一模式中以发射具有第一光功率水平的脉冲，并且照明器可操作在第二模式中以发射具有大于第一光功率水平的第二光功率水平的脉冲。例如，在一些实现方式中，照明器可操作在第一模式中以发射具有小于100mW的功率的脉冲，并且照明器可操作在第二模式中以发射具有大于100mW的功率的脉冲。

在另一方面中，本公开描述了一种主设备，该主设备包括飞行时间(TOF)传感器系统、显示屏幕以及响应于由电子控制设备估计的距离来调整显示屏幕的亮度的处理器。