[发明专利]相关飞行时间传感器

说明书

本申请案涉及一种相关飞行时间传感器。飞行时间TOF传感器包含经构造以发射光的光源及多个雪崩光电二极管。所述TOF传感器还包含多个脉冲发生器，其中个别脉冲发生器耦合到所述多个雪崩光电二极管中的个别雪崩光电二极管。控制电路耦合到所述光源、所述多个雪崩光电二极管和所述多个脉冲发生器，以执行操作。操作可包含从所述光源发射所述光，和运用所述多个雪崩光电二极管接收从对象反射的所述光。响应于运用所述多个雪崩光电二极管接收到所述光，多个脉冲可从对应于接收所述光的所述个别光电二极管的所述个别脉冲发生器输出。并且，响应于输出所述多个脉冲，可当所述多个脉冲在时间上重叠时输出时序信号。

技术领域

本公开大体上涉及光学传感器。具体地说，本发明的实例涉及飞行时间传感器。

背景技术

随着三维(3D)应用程序的普及性在例如成像、电影、游戏、计算机、用户接口、面部辨识、对象辨识、扩增实境等领域持续增长，对3D相机的关注日益增加。创建3D图像的典型被动方式为使用多个相机捕获立体图像或多个图像。使用立体图像，图像中的对象可经三角形化以创建3D图像。此三角化技术的一个缺点是难以使用小装置创建3D图像，这是因为在每一相机之间必须存在最小间隔距离以便创建三维图像。另外，此技术是复杂的且因此需要显著计算机处理功率以便实时地创建3D图像。

对于要求实时地获取3D图像的应用，有时使用基于飞行时间测量的主动深度成像系统。飞行时间相机通常采用引导对象处的光的光源、检测从对象反射的光的传感器，以及基于光往返于对象所花费的往返时间计算到对象的距离的处理单元。

获取3D图像的持续挑战是将飞行时间相机的所要性能参数与系统的物理大小和功率约束条件进行平衡。举例来说，意在用于对附近对象和远处对象进行成像的飞行时间系统的功率要求可显著不同。这些挑战被外在参数(例如，相机的所要帧速率、深度分辨率和横向分辨率)和内在参数(例如，传感器的量子效率、填充因数、抖动和噪声)进一步复杂化。

发明内容

在一个方面中，本申请提供一种飞行时间(TOF)传感器，其包括：光源，其经构造以发射光；多个雪崩光电二极管，其经构造以接收所述光；多个脉冲发生器，其中所述多个脉冲发生器中的个别脉冲发生器耦合到所述多个雪崩光电二极管中的个别雪崩光电二极管；及控制电路，其耦合到所述光源、所述多个雪崩光电二极管及所述多个脉冲发生器，其中所述控制电路包含当由所述控制电路执行时引起所述飞行时间传感器执行操作的逻辑，所述操作包含：从所述光源发射所述光；运用所述多个雪崩光电二极管接收从对象反射的所述光；响应于运用所述多个雪崩光电二极管接收到所述光，从对应于接收所述光的所述个别雪崩光电二极管的所述个别脉冲发生器输出多个脉冲；及响应于输出所述多个脉冲，当所述多个脉冲在时间上重叠时输出时序信号。

在另一方面中，本申请提供一种计算飞行时间(TOF)的方法，其包括：从光源发射光；运用多个雪崩光电二极管接收从对象反射的所述光；响应于运用所述多个雪崩光电二极管接收到所述光，从耦合到所述多个雪崩光电二极管中的个别雪崩光电二极管的个别脉冲发生器输出多个脉冲，其中输出所述多个脉冲的所述个别脉冲发生器耦合到接收所述光的所述个别雪崩光电二极管；响应于输出所述多个脉冲，当所述多个脉冲在时间上重叠时从控制电路输出时序信号；及运用所述控制电路使用所述时序信号计算所述飞行时间。

附图说明

参考以下图式描述本发明的非限制性且非穷尽性的实例，其中除非另外规定，否则在各视图通篇中相同的附图标记指代相同的部分。

图1是根据本公开的教示的展示飞行时间(TOF)传感器的一个实例的图。

图2说明展示来自并非图1的传感器的实例飞行时间传感器的所有光子的总和的直方图。

图3展示根据本公开的教示的可实施于图1的飞行时间传感器中的逻辑和逻辑时序的一个实例。

图4描绘根据本公开的教示的可包含在图1的飞行时间传感器中的额外逻辑的实例。