[发明专利]深度测量装置及距离测量方法

权利要求书

1.深度测量装置，其特征在于，包括：

光发射模组，包含光源及图案化光学元件，所述光源用于发射时序上振幅被调制的光束，所述图案化光学元件用于接收所述光束后向目标物体发射结构光光束；

TOF图像传感器，包含至少一个像素，所述像素用于接收由所述目标物体反射的结构光光束并形成电信号；

控制和处理电路，接收所述电信号并计算出所述反射的结构光光束的强度信息以形成结构光图案，以及，利用所述结构光图案计算所述目标物体的深度图像。

2.如权利要求1所述的深度测量装置，其特征在于，所述结构光光束包含不规则斑点图案光束、条纹图案光束、二维编码图案化光束；

所述不规则斑点图案光束中每个斑点对应的光束的振幅在时序上以连续波、方波或脉冲的方式被调制。

3.如权利要求1所述的深度测量装置，其特征在于，所述像素包括至少3个抽头，所述抽头用于在单个帧周期内分别采集由包含所述目标物体反射的结构光光束所产生的电信号。

4.如权利要求1所述的深度测量装置，其特征在于，所述光发射模组发射时序上振幅被正弦波调制的光束，所述TOF图像传感器的各个像素至少包括4个抽头，分别用于在单个帧周期内分别采集4次光信号并转换成所述电信号C1、C2、C3和C4，4次采集的时间以及间隔相同；

采用加权平均的方式计算所述结构光光束的强度B，具体如下：

或，采用加入环境光消除因子的方式计算所述结构光光束的强度B，具体如下：

5.如权利要求1所述的深度测量装置，其特征在于，所述光发射模组发射时序上振幅被脉冲调制的光束，所述TOF图像传感器的各个像素至少包括3个抽头，分别用于在单个帧周期内分别采集3次光信号并转换成电信号C1、C2和C3，第一抽头的触发时间与光脉冲的发射时间同步，且触发时长与脉冲的宽度相同，第二抽头、第三抽头在所述第一抽头结束时相继被触发，触发时长与所述第一抽头相同；

采用加权平均的方式计算所述结构光光束的强度B，具体如下：

或，采用加入环境光消除因子的方式计算所述结构光光束的强度B，具体如下：

B＝C₁+C₂-2C₃。

6.一种距离测量方法，其特征在于，包括：

利用光源发射时序上振幅被调制的光束，所述光束被图案化光学元件接收后形成结构光光束向目标物体发射；

利用包含至少一个像素的TOF图像传感器的所述像素接收由所述目标物体反射的结构光光束并形成电信号；

接收所述电信号并计算出所述反射的结构光光束的强度信息以形成结构光图案，以及，利用所述结构光图案计算所述目标物体的深度图像。

7.如权利要求6所述的距离测量方法，其特征在于，所述结构光光束包含不规则斑点图案光束、条纹图案光束、二维编码图案化光束；

所述不规则斑点图案光束中每个斑点对应的光束的振幅在时序上以连续波、方波或脉冲的方式被调制。

8.如权利要求6所述的距离测量方法，其特征在于，所述像素包括至少3个抽头，所述抽头用于在单个帧周期内分别采集由包含所述目标物体反射的结构光光束所产生的电信号。

9.如权利要求6所述的距离测量方法，其特征在于，所述结构光光束是时序上振幅被正弦波调制的光束，各个所述像素至少包括4个抽头，分别用于在单个帧周期内分别采集4次光信号并转换成所述电信号C1、C2、C3和C4，4次采集的时间以及间隔相同；

采用加权平均的方式计算所述结构光光束的强度B，具体如下：

或，采用加入环境光消除因子的方式计算所述结构光光束的强度B，具体如下：

10.如权利要求6所述的距离测量方法，其特征在于，所述结构光光束是时序上振幅被脉冲调制的光束，各个所述像素至少包括3个抽头，分别用于在单个帧周期内分别采集3次光信号并转换成电信号C1、C2和C3，第一抽头的触发时间与光脉冲的发射时间同步，且触发时长与脉冲的宽度相同，第二抽头、第三抽头在所述第一抽头结束时相继被触发，触发时长与所述第一抽头相同；

采用加权平均的方式计算所述结构光光束的强度B，具体如下：

或，采用加入环境光消除因子的方式计算所述结构光光束的强度B，具体如下：

B＝C₁+C₂-2C₃。