[发明专利]飞行时间传感器和包括这种传感器的监视系统

说明书

本发明涉及一种飞行时间传感器(10)，其包括：‑照明设备(11)，包括光源(12)，该光源在包括能够反射源光束的物体(4)的场景(3)的方向上发射源光束(13)；‑检测器(15)，其包括光敏像素(16A)的矩阵(16)，接收由物体反射的源光束的一部分(18)；以及‑电子单元(19)，配置为：‑生成调制信号并通过该信号控制设备，使得源光束具有在时间上调制的源光功率；‑处理作为时间函数的由所述检测器(15)供应的电信号，每个电信号代表在像素的方向上反射的源光功率的一部分；以及‑从电信号推导物体和设备之间的特征距离(D_obj)。根据本发明，该单元配置为，当物体被检测为处于小于预定阈值距离的特征距离时控制设备，以便减小平均源光功率。

技术领域

本发明总体涉及通过光学检测系统观察和检测物体的领域。

更具体地，本发明涉及一种用于重建包含一个或多个物体的场景的三维地图的飞行时间传感器。

本发明还涉及一种包括这种传感器的监控系统。

背景技术

已知飞行时间传感器包括：

-照明设备，其包括光源，该光源在包含能够反射源光束的物体的场景的方向上发射该源光束；以及

-检测器，其包括光敏像素的矩阵阵列并且接收由该反射物体反射的源光束的一部分。

一般来说，照明设备的光源或是发光二极管(LED)或是激光二极管(例如VCSEL激光二极管)。该源通常在红外区域的窄带内发射，例如约900纳米。这确保传感器附近的用户看不到源光束(人眼仅对达约800nm敏感)。

作为“矩阵”检测器的检测器例如由CMOS相机形成，该相机的光敏像素至少在包括窄发射带的吸收带中对IR敏感。

如文献“飞行时间相机-简介”(德州仪器技术白皮书SLOA190B，2014年5月)所述，传感器测量由源光束从源传播到物体然后由“反射”光束从物体传播到检测器所花费的时间，因此称为“飞行时间”。为此，必须对源光束进行时间调制。

为此，通常提供电子单元，其配置为生成调制信号并通过该调制信号控制照明设备，使得发射的源光束具有时间调制的源光功率。

一般来说，该电子单元还配置为：

-处理作为时间函数的由检测器传递的电信号，每个电信号代表在相关光敏像素的方向上由物体反射的源光功率的一部分；以及

-从处理的电信号推导物体和照明设备之间的特征距离。

因此，飞行时间传感器使得可以重建它观察到的场景的三维地图并检测其中的形状，或者甚至识别其中的物体(人体或人体的一部分、人的眼睛等)。

为了“看”得更远(长范围)和更好(良好的信噪比)，飞行时间传感器的电子单元控制照明设备，使得从源光束发射的平均光功率足够高。

发明内容

为了纠正现有技术的上述缺点，本发明提出了一种飞行时间传感器，其表现出改进的安全性，并且避免源光束导致损坏的风险，特别是导致人身伤害的风险。

更具体地，根据本发明提出的是如在引言中定义的飞行时间传感器，其中，所述电子单元还配置为，当所述物体被检测为处于小于预定阈值距离的特征距离时：

-控制所述照明设备，以便平均地将所述源光功率减小到预定最大值以下。

因此，借助于本发明的飞行时间传感器，存在于场景中并且能够反射该辐射的物体所经历的红外辐射水平是有限的。

在一优选实施例中，所述电子单元还配置为生成修改的调制信号，以便通过该修改的调制信号来控制所述照明设备。