[发明专利]一种深度测量装置及测量方法

说明书

本发明公开了一种深度测量装置，包括发射单元、接收单元、以及控制与处理电路；其中，发射单元包括光源和光学元件，光源发射时序上振幅被调制的光束，光束经过光学元件后投射到目标区域；接收单元包括有TOF图像传感器和变焦透镜，TOF图像传感器采集目标区域反射回的光束并形成电信号，变焦透镜将反射光束投射到TOF图像传感器中；控制与处理电路接收电信号并计算出反射光束的强度信息，根据强度信息及预定义的阈值范围调整变焦透镜的焦距，进而调整TOF图像传感器采集反射光束的视场角。通过调整变焦透镜的焦距进而调整传感器接收反射光束的光强度，保证传感器在不同情况均可接收到有效的响应信号，提高了装置的测量精度。

技术领域

本发明涉及光学测量技术领域，尤其涉及一种相位式深度测量装置及测量方法。

背景技术

深度测量装置可以用来获取物体的深度图像，进一步可以进行3D建模、骨架提取、人脸识别等，其在3D测量以及人机交互等领域有着非常广泛的应用。目前的深度测量技术主要有TOF测距技术、结构光测距技术、双目测距技术等。

TOF的全称是Time-of-Flight，即飞行时间，TOF测距技术是一种通过测量光脉冲在发射/接收装置和目标物体间的往返飞行时间来实现精确测距的技术，分为直接测距技术和间接测距技术。

其中，直接测距技术是通过向目标物体连续发送光脉冲，然后利用传感器接收从物体反射回的光信号，通过探测这些发射和反射回后被接收光脉冲的飞行(往返)时间来得到目标物体距离；间接测距技术则是通过向目标物体发射时序上振幅被调制的光束，测量反射光束相对于发射光束的相位延迟，再根据相位延迟对飞行时间进行计算。按照调制解调类型方式的不同可以分为连续波(Continuous Wave，CW)调制解调方法和脉冲调制(Pulse Modulated，PM)调制解调方法。

在利用TOF技术进行深度测量的装置中，由于应用场景广泛，在不同的环境中环境光的强弱对装置的测量精度影响较大。而且，存在显著不同的光反射率的目标物体，导致反射光强度会发生改变从而影响到测量精度。此外，深度测量装置中发射端和接收端的不同设置，也会影响装置的测量精度。

以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的发明构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种相位式深度测量装置及测量方法，以解决上述背景技术问题中的至少一种问题。

为达到上述目的，本发明实施例的技术方案是这样实现的：

一种深度测量装置，包括发射单元、接收单元、以及与发射单元和接收单元连接的控制与处理电路；其中，所述发射单元包括有光源和光学元件，所述光源被配置为发射时序上振幅被调制的光束，所述光束经过所述光学元件后投射到目标区域；所述接收单元包括有TOF图像传感器和变焦透镜，所述TOF图像传感器被配置成采集所述目标区域反射回的至少部分光束并形成电信号，所述变焦透镜被配置为将所述反射光束投射到所述TOF图像传感器的像素中；所述控制与处理电路接收所述电信号并计算出所述反射光束的强度信息，根据所述强度信息以及预定义的阈值范围调整所述变焦透镜的焦距，进而调整所述TOF图像传感器采集所述反射光束的视场角；其中，当计算出的光强度小于或等于最小光强度时，减小变焦透镜的焦距；当计算出的光强度大于或等于最大光强度时，增大变焦透镜的焦距。

在一些实施例中，所述变焦透镜具有至少两个可调焦距；或，所述变焦透镜被配置为是连续变焦。

在一些实施例中，所述TOF图像传感器包括有多个像素；其中，每个像素包括至少两个抽头，所述抽头用于采集所述反射光束并产生电信号；所述控制与处理电路接收所述电信号并计算所述反射光束的强度信息