專利名稱：用于飛行時(shí)間測(cè)距系統(tǒng)的多個(gè)同步光源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及基于相位的飛行時(shí)間(TOF)測(cè)距系統(tǒng)，尤其涉及通過(guò)向此類系統(tǒng)所用的光能源擴(kuò)充至少一個(gè)附加光源，該附加光源被動(dòng)態(tài)頻率同步或相位同步至初級(jí)光能源(primary optical energy)。此類附加光源可無(wú)線地遠(yuǎn)離TOF系統(tǒng),或者可以是可移動(dòng)可插入地附連至TOF系統(tǒng)本身。本發(fā)明的
背景技術(shù)：
飛行時(shí)間(TOF)系統(tǒng)在本領(lǐng)域中是公知的，并且包括諸如題為“CMOS兼容三維圖像傳感器 IC(CMC)S-Compatible Three-Dimensional Image Sensor 1C)” 的美國(guó)專利No. 6，323，942(2001)中描述的基于非相位的系統(tǒng)，以及諸如題為“用于使用量子效率調(diào)制 進(jìn)行 CMOS 兼容三維圖像感測(cè)的系統(tǒng)(Systems for CMOS-Compatible Three-DimensionalImage Sensing Using Quantum Efficiency Modulation)” (2003)的美國(guó)專利No. 6，580，496中描述的基于相位的系統(tǒng)，該專利通過(guò)援引作為進(jìn)一步的背景材料被納入于此。圖IA示例了基于相位的TOF系統(tǒng)100，例如諸如美國(guó)專利6，580, 496中描述的系統(tǒng)。系統(tǒng)100可實(shí)現(xiàn)在不帶移動(dòng)部件且?guī)в邢鄬?duì)較少片外(OfT-Chip)組件的單個(gè)IC 110上。系統(tǒng)100包括二維檢測(cè)器(或傳感器)140陣列130，其中的每一個(gè)都具有用于處理由相關(guān)聯(lián)的檢測(cè)器輸出的檢測(cè)電荷的專用電路150。檢測(cè)器140及其電路150共同構(gòu)成像素155。在典型應(yīng)用中，陣列130可包括100x100像素155。IC 110還包括微處理器或微控制器單元160、存儲(chǔ)器170 (優(yōu)選地包括隨機(jī)存取存儲(chǔ)器或RAM以及只讀存儲(chǔ)器或ROM)、高速的可分發(fā)時(shí)鐘180、以及各種計(jì)算和輸入/輸出(1/0)電路190。在微處理器160的控制下，振蕩器115使得光能源120被周期性地激勵(lì)，并經(jīng)由透鏡125朝對(duì)象目標(biāo)20發(fā)射光能Stjut (Sf^)。典型地，光能是例如由激光二極管或LED器件120發(fā)射的光。Swt較佳地為調(diào)制頻率分量可能為200MHz的周期信號(hào)。出于方便起見，Swt可被表示為A cos (cot)。Swt通常具有在數(shù)十mW范圍內(nèi)的較低平均和峰值功率，這使得發(fā)射器120可以是具有較窄帶寬(例如，幾百KHz)的廉價(jià)光源。所發(fā)射的光能Swt中的一些可作為返回能量Sin(S1ia)被從目標(biāo)對(duì)象20的表面反射掉,返回能量Sin可被表不為A cos(wt+C>),其中O為相對(duì)相移。返回能量Sin穿過(guò)孔徑視場(chǎng)光闌和透鏡(統(tǒng)稱為135)，并落在二維像素檢測(cè)器140陣列130上(圖像形成于陣列上)。注意，Sin可包括除有源發(fā)射Srat分量之外的環(huán)境能量分量。每個(gè)像素155測(cè)量接收到的Sin的強(qiáng)度(或振幅)，以及接收到的Sin與發(fā)射的Stjut之間的相對(duì)相移(O)，該相對(duì)相移表示對(duì)系統(tǒng)100與目標(biāo)對(duì)象20之間的往返行程距離Z的測(cè)量。針對(duì)由發(fā)射器120傳送的每個(gè)光能脈沖，獲取目標(biāo)對(duì)象20的一部分的三維圖像，其中相移(O)被解析以確定距離Z。與落在目標(biāo)對(duì)象的較接近的表面部分(或較靠近的目標(biāo)對(duì)象)上并從其上被反射的輻射相比，在被朝系統(tǒng)100反射回之前橫越目標(biāo)對(duì)象20的更遠(yuǎn)表面范圍的所發(fā)射的光能Swt將定義更長(zhǎng)的飛行時(shí)間。另外，距離Z的不同的值將表示為相對(duì)相移(O)的不同量值。因而，相對(duì)相移(￠)可提供對(duì)系統(tǒng)100與目標(biāo)對(duì)象20之間的距離Z的測(cè)量。對(duì)像素陣列130中多個(gè)位置上的Sin信號(hào)的檢測(cè)導(dǎo)致被稱為深度圖像的測(cè)量信號(hào)。所獲取的數(shù)據(jù)包括亮度數(shù)據(jù)(例如，信號(hào)振幅A)，以及用于確定至目標(biāo)對(duì)象20的表面區(qū)域的距離Z值的真實(shí)TOF相對(duì)相移(O)0在系統(tǒng)100’中將存在相移①，它歸因于由發(fā)射器120傳送的橫越至目標(biāo)對(duì)象20的距離z的能量(S1 = cos(cot))以及由陣列130’中的照片檢測(cè)器140’所檢測(cè)到的返回能量((S2 = A*C0s( t+O)))所需的飛行時(shí)間(TOF)，其中A表示檢測(cè)到的反射信號(hào)的亮度，并且可使用由像素檢測(cè)器接收到的相同的返回信號(hào)來(lái)測(cè)量。圖IB和IC描繪了出于描述簡(jiǎn)便起見在假定正弦波形的周期為T = 2 / 的情況下的相移O與飛行時(shí)間之間的關(guān)系。歸因于飛行時(shí)間的相移①為O = 2 Co z/C = 2 (2 n f) z/C 其中C是光在空氣中的速度，300，000千米/秒。因而，從能量發(fā)射器(以及從檢測(cè)器陣列)至目標(biāo)對(duì)象的距離z通過(guò)以下給出z = O * C/2 w = O * C/ {2 (2 Ji f)}用于獲取和處理由TOF系統(tǒng)獲取的三維成像數(shù)據(jù)的各種技術(shù)在本領(lǐng)域中是已知的。例如，授予Bamji等人的美國(guó)專利No. 6,522,395(2003)公開了適于可通過(guò)CMOS兼容圖像傳感器IC獲取的三維信息的噪聲降低技術(shù)。由目標(biāo)對(duì)象120所看到的由Srat提供的有效照明與Z的平方成反比地變化。因而，增大來(lái)自發(fā)射器120的輸出功率會(huì)提升系統(tǒng)100的性能，從而提供優(yōu)于增大Z的量值的更準(zhǔn)確的測(cè)量。然而，在一些系統(tǒng)中，發(fā)射器120可被結(jié)合到IC 110，以使得會(huì)難以用更強(qiáng)大(更高瓦數(shù))的設(shè)備來(lái)替代發(fā)射器。因而，需要這樣的一種方法藉由該方法，可提供一個(gè)或多個(gè)附加光源來(lái)增大由目標(biāo)對(duì)象所看到的Srat照明的強(qiáng)度。此類附加源可包括可位于系統(tǒng)100的附近的相對(duì)大功率的發(fā)射器，和/或比起TOF初級(jí)光功率源更靠近目標(biāo)對(duì)象定位的較小功率的發(fā)射器。然而，結(jié)果系統(tǒng)的適當(dāng)操作指示來(lái)自每個(gè)附加源的光能應(yīng)與光能Swt同步。
本發(fā)明提供了用于提供與由發(fā)射器120生成的作為源能量Swt的光能同步的至少一個(gè)附加光源的方法和系統(tǒng)。此類附加光源可被無(wú)線同步至TOF系統(tǒng)初級(jí)光源，和/或可被可移動(dòng)地附連至TOF系統(tǒng)外殼并由此是有線的而非無(wú)線的。發(fā)明概述本發(fā)明認(rèn)識(shí)到，在許多應(yīng)用中，擴(kuò)充由基于相位的TOF系統(tǒng)所發(fā)射的有效光功率來(lái)將更多光能指引到目標(biāo)對(duì)象的至少一區(qū)域是合意的。有效光功率擴(kuò)充在一個(gè)實(shí)施例中通過(guò)包括至少一個(gè)輔助無(wú)線光發(fā)射器(WOE)單元來(lái)實(shí)現(xiàn)，該至少一個(gè)輔助無(wú)線光發(fā)射器較佳地在調(diào)制頻率和相位上被光學(xué)且無(wú)線動(dòng)態(tài)地同步至來(lái)自TOF系統(tǒng)的Swt發(fā)射。WOE單元被布置成用其發(fā)射的光能來(lái)對(duì)目標(biāo)對(duì)象的至少一部分進(jìn)行照明。由此類單元發(fā)射的光功率可小于、大于由TOF系統(tǒng)所發(fā)射的光功率Srat,或者甚至與之相同。相對(duì)低功率WOE單元的優(yōu)點(diǎn)在于它們合理的低成本和形狀因子，以及將其布置成相對(duì)靠近目標(biāo)對(duì)象的能力。由布置成靠近目標(biāo)對(duì)象的此類單元提供的有效光能照明可以是非常豐富的。較佳地，每個(gè)輔助光發(fā)射器是獨(dú)立單元，并且可以，但不必，是電池操作的。
如所述的，由TOF系統(tǒng)獲取的深度圖像的質(zhì)量是傳入反射的Sin光能的函數(shù)。適當(dāng)?shù)纳疃葓D像的生成要求所有Srat光能源(S卩，TOF系統(tǒng)光發(fā)射器和所有W0E)相對(duì)于TOF系統(tǒng)Swt發(fā)射的光能就調(diào)制頻率和相位兩者被動(dòng)態(tài)同步。較佳地，每個(gè)WOE單元包括響應(yīng)于由TOF系統(tǒng)發(fā)射的傳入Srat光能的第一光學(xué)傳感器；輸出光能的光發(fā)射器；自由運(yùn)行的壓控振蕩器(VCO)，其名義上在TOF振蕩器的頻率下操作；響應(yīng)于由WOE發(fā)射的光能的第二光學(xué)傳感器；以及較佳地，鎖相環(huán)(PLL)系統(tǒng)，其在閉環(huán)反饋下操作以迫使由WOE發(fā)射的光能的頻率和相位與傳入TOF光能Stjut的頻率和相位匹配。在每個(gè)WOE內(nèi)，較佳地使用PLL電路將VCO的頻率動(dòng)態(tài)同步至TOF系統(tǒng)Stjut頻率，并且通過(guò)采樣WOE單元發(fā)射的光能來(lái)確認(rèn)頻率同步。將WOE單元發(fā)射的光能 與TOF系統(tǒng)Swt相位進(jìn)行同步，且通過(guò)采樣WOE單元發(fā)射的光能來(lái)確認(rèn)相位同步。較佳地，每個(gè)WOE單元中的第一光學(xué)傳感器和光發(fā)射器是機(jī)械可旋轉(zhuǎn)的，以便更好地檢測(cè)傳入Srat光能，并將單元發(fā)射的光能更好地指向目標(biāo)對(duì)象。較佳地通過(guò)硬件支持，較佳地在TOF系統(tǒng)內(nèi)執(zhí)行的軟件可忽略Sin信號(hào)的初始時(shí)間區(qū)域，在該初始時(shí)間區(qū)域期間，尚未達(dá)到時(shí)間區(qū)域同步鎖定。另外，在TOF系統(tǒng)內(nèi)執(zhí)行的軟件可根據(jù)需要智能地幫助處理Sin信息一根據(jù)需要考慮動(dòng)態(tài)鎖定WOE單元的頻率和相位的所需的時(shí)間、F0V、輸出功率、以及個(gè)體WOE單元的其他特性。較佳地，每個(gè)WOE單元內(nèi)的存儲(chǔ)器可存儲(chǔ)最近PLL同步參數(shù)，當(dāng)Srat光能在頻率和/或相位上改變時(shí)該同步參數(shù)潛在可能加速重新同步。在第二實(shí)施例中，至少一個(gè)輔助插線光發(fā)射器(PWOE)單元較佳地通過(guò)插頭連接(其短的電線長(zhǎng)度最小化傳播延遲)被動(dòng)態(tài)可移動(dòng)地附連到TOF系統(tǒng)的外殼。插頭連接使得非常短的電線長(zhǎng)度能耦合POWE以將信號(hào)驅(qū)動(dòng)到TOF初級(jí)光發(fā)射器。TOF系統(tǒng)內(nèi)的電路檢查僅通過(guò)使用每個(gè)此類PWOE單元(每次一個(gè)地)獲取的圖像中的延遲滯后，并與使僅使用TOF初級(jí)光發(fā)射器獲取的圖像進(jìn)行比較。TOF系統(tǒng)電路可補(bǔ)償與通過(guò)使用來(lái)自每個(gè)PWOE單元的光能獲取的數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)的延遲滯后，該每個(gè)PWOE單元是在隔離的情況下且在沒(méi)有來(lái)自初級(jí)光學(xué)單元的光能的情況下使用的。替換地，TOF電路可調(diào)整每個(gè)PWOE的延遲以匹配初級(jí)光學(xué)單元的延遲。任何數(shù)目的由此經(jīng)恰當(dāng)延遲補(bǔ)償或選擇的PWOE可在隨后與TOF系統(tǒng)初級(jí)光源并行地使用，以增大落在目標(biāo)對(duì)象上的光能的量。如果需要，TOF系統(tǒng)可采用至少一個(gè)WOE和至少一個(gè)PWOE單元。本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在以下描述中出現(xiàn)，其中已經(jīng)結(jié)合其附圖闡述了優(yōu)選實(shí)施例。附圖簡(jiǎn)述圖IA是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的基于通用相位(generic phase-based)的TOF系統(tǒng)。圖IB描繪了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的由圖IA的系統(tǒng)發(fā)射的具有高頻分量的所發(fā)射的周期
Sout信號(hào)。圖IC描繪了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的圖IB的所發(fā)射信號(hào)的具有相位延遲的返回Sin波形。圖2是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的配備有輔助無(wú)線光發(fā)射器(WOE)單元且配備有輔助插線光發(fā)射器(PWOE)單元的基于通用相位的TOF系統(tǒng)的框圖。圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的WOE單元的示例性細(xì)節(jié)的框圖。優(yōu)詵實(shí)施例的詳細(xì)描述由TOF系統(tǒng)獲取的深度圖像和數(shù)據(jù)的質(zhì)量和分辨率部分取決于由TOF系統(tǒng)所發(fā)射的光能的量值。隨著Stjut的能量量值的增大，有效Z范圍增大，且在給定深度Z處所獲取的深度數(shù)據(jù)的分辨率增大。在一些應(yīng)用中，增大僅對(duì)目標(biāo)對(duì)象的一部分進(jìn)行照明的有效Srat光功率是合意或必須的。有效Srat光功率照明的量值同Srat的源與目標(biāo)對(duì)象相隔的距離Z的平方呈反比地變化。因而，一種用于增大有效光功率的方案是減小距離Z。這可通過(guò)將至少一個(gè)附加輔助光能單元(WOE)放置成更靠近目標(biāo)對(duì)象來(lái)實(shí)現(xiàn)。然而，挑戰(zhàn)在于確保來(lái)自每個(gè)WOE的發(fā)射的頻率和相位動(dòng)態(tài)地與來(lái)自TOF發(fā)射器120的TOF 100' Sout發(fā)射的頻率和相位(這由TOF主振蕩器115來(lái)控制)同步。此挑戰(zhàn)會(huì)是令人氣餒的，因?yàn)橛蒚OF系統(tǒng)100’生成的光能Swt會(huì)展現(xiàn)擴(kuò)頻特性。本發(fā)明的實(shí)施例可提供 基于輔助插線光能(PWOE)單元和/或輔助無(wú)線光能(WOE)單元的TOF系統(tǒng)。首先將參照?qǐng)D2來(lái)描述PWOE單元。TOF系統(tǒng)100’可通過(guò)一個(gè)或多個(gè)PWOE單元210-1、210-2、通過(guò)一個(gè)或多個(gè)WOE單元220-1、220-2等、或通過(guò)至少一個(gè)PWOE單元和至少一個(gè)WOE單元來(lái)增大來(lái)自其初級(jí)發(fā)射器120的光能。來(lái)自PWOE單元或來(lái)自WOE單元的輸出光能可以大于、等于或小于由TOF系統(tǒng)初級(jí)源120發(fā)射的光能Swt的功率。如果有需要，則可使用一個(gè)或多個(gè)PWOE單元來(lái)代替發(fā)射器120來(lái)生成系統(tǒng)100’光功率。首先轉(zhuǎn)到輔助插線光發(fā)射器(PWOE)單元，如圖2中所示的，圖2T0F系統(tǒng)100’具有內(nèi)部初級(jí)發(fā)射光能源120，其可被至少一個(gè)輔助插線光發(fā)射器(PWOE)單元(諸如210-1、210-2)擴(kuò)充和/或取代。PWOE單元較佳地配合地插入到連接器220-1、220-2(或從中拔出)，連接器220-n被安裝到TOF系統(tǒng)100’的外殼，接近(即使不是非常靠近)初級(jí)光發(fā)射器源120。當(dāng)TOF系統(tǒng)100’被制造時(shí)，初級(jí)光發(fā)射器源120將已被校準(zhǔn)至系統(tǒng)。但是個(gè)體PWOE單元將不這樣被校準(zhǔn)，并且即使TOF系統(tǒng)100’內(nèi)的單元與電路之間的相對(duì)有線長(zhǎng)度將很短，未經(jīng)校準(zhǔn)延遲時(shí)間也是固有的。除非被校正，否則與各種PWOE單元相關(guān)聯(lián)的延遲時(shí)間將導(dǎo)致具有不正確Z值的所獲取的深度數(shù)據(jù)。在一個(gè)實(shí)施例中，PWOE單元對(duì)照其固有延遲時(shí)間來(lái)校準(zhǔn)如下。最初TOF系統(tǒng)100'僅使用由初級(jí)光能源120發(fā)射的Swt能量來(lái)從已知目標(biāo)對(duì)象20獲取深度數(shù)據(jù)。接著，源120被臨時(shí)禁用，且在不移動(dòng)TOF系統(tǒng)100’或目標(biāo)對(duì)象20的情況下，使用所謂的Swt2icrt (Sf^210-i)來(lái)獲取新深度數(shù)據(jù)，Sout210^1是僅由PWOE單元210-1發(fā)射的。當(dāng)在沒(méi)有初級(jí)光單元120的情況下使用單個(gè)PWOE時(shí)，TOF系統(tǒng)內(nèi)的軟件較佳地可在不需要任何附加電路的情況下補(bǔ)償該P(yáng)WOE的延遲差。替換地，TOF系統(tǒng)100丨內(nèi)的軟件和/或硬件177可在隨后精細(xì)地調(diào)節(jié)PWOE單元210-1的延遲，以迫使其獲取的數(shù)據(jù)與在僅使用初級(jí)源120時(shí)獲得的數(shù)據(jù)相匹配。一旦被如此校準(zhǔn)，由PWOE單元210-1所發(fā)射的光能對(duì)于目標(biāo)對(duì)象20而言與來(lái)自由初級(jí)源120發(fā)射的光能是基本上不可區(qū)分的。目標(biāo)對(duì)象20所見的來(lái)自各個(gè)光源的能量將顯得具有公共相位和公共頻率。此校準(zhǔn)過(guò)程可被重復(fù)，以單獨(dú)補(bǔ)償將與TOF系統(tǒng)100’聯(lián)用的每個(gè)PWOE單元的延遲，其中較佳地TOF系統(tǒng)100’中的模塊177因此進(jìn)行補(bǔ)償。一旦PWOE單元被校準(zhǔn)，其輸出光能與初級(jí)源120的輸出光能被并行有效地組合。的確，在一些應(yīng)用中，可能需要使用一個(gè)或多個(gè)PWOE單元來(lái)代替使用初級(jí)源120。一個(gè)或多個(gè)PWOE單元可以是例如實(shí)際上比初級(jí)源120輸出更多光能。當(dāng)然，PWOE輸出的功率可以與初級(jí)源120輸出的功率相同或者少于它。現(xiàn)在考慮本發(fā)明的實(shí)施例，其中諸如220-1、220-2、220_3等輔助無(wú)線光發(fā)射器(WOE)單元被用來(lái)擴(kuò)充或甚至替代由TOF系統(tǒng)100’初級(jí)源120生成的光能。然而，以上所討論的PWOE單元通常將被安裝成極度靠近初級(jí)光源120，WOE單元通常將被布置成遠(yuǎn)離TOF系統(tǒng)100，。接下來(lái)考慮使用輔助無(wú)線光發(fā)射器(WOE)單元。根據(jù)本發(fā)明的WOE單元比PWOE單元更復(fù)雜。如圖2中所示的，本發(fā)明的實(shí)施例通過(guò)布置至少一個(gè)WOE單元220-1、220-2、220-3,220-4 (其較佳地是無(wú)線的，且較佳地在頻率和相位上與來(lái)自TOF系統(tǒng)100的Stjut發(fā)射光學(xué)且動(dòng)態(tài)同步)來(lái)擴(kuò)充由TOF系統(tǒng)100’發(fā)射的有效光功率。如所述的，由此類單元發(fā)射的光功率可小于、大于由TOF系統(tǒng)所發(fā)射的光功率Srat,或者甚至與之相同。相對(duì)低功率WOE的優(yōu)點(diǎn)在于它們合理的低成本和形狀因子，以及將其布置成相對(duì)靠近目標(biāo)對(duì)象的能力。較佳地，每個(gè)WOE是單獨(dú)單元，并且可以是電池操作的。每個(gè)WOE將具有輸出光能視場(chǎng)(FOV)，其可與具有不同特性的單元不同。一些實(shí)施例可包括用于截取來(lái)自TOF系統(tǒng)100’ 的一些Srat能量并將其反射到WOE單元的諸如反射鏡185之類的反射表面?？梢岳斫獾氖?，在一些應(yīng)用中，理想地定位各個(gè)WOE單元可能是困難的，而反射表面可更好地調(diào)節(jié)不及WOE單元的計(jì)劃放置?？衫斫獾氖?，WOE單元與其個(gè)體FOV的位置或定位之間存在折衷。例如，如果WOE單元220-3可具有相對(duì)低輸出功率(可能為150mW)，但具有相對(duì)寬的F0V?？筛鶕?jù)需要將準(zhǔn)直器添加到WOE單元220-3中的光發(fā)射器，以將更多的光能集中在較窄的有效FOV內(nèi)。如果FOV過(guò)小，則可將擴(kuò)散器添加到光發(fā)射器以擴(kuò)展和散射所發(fā)射的光，從而有效地提高F0V。對(duì)于大多數(shù)部分，TOF系統(tǒng)100’與圖IA中的TOF系統(tǒng)100相同，但是將較佳地包括存儲(chǔ)或可存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器170中的可由例如處理器160之類的處理器執(zhí)行的至少一個(gè)軟件例程175。例程175的執(zhí)行便于TOF系統(tǒng)100’與一個(gè)或多個(gè)WOE單元的操作，如以上所描述的。WOE單元的一些位置好于其他的。在圖2中，清楚的是，由從TOF 100’直接到目標(biāo)對(duì)象20的光能所經(jīng)的路經(jīng)短于由從TOF 100’到WOE單元220-1以及從WOE 220-1到目標(biāo)對(duì)象的光能所經(jīng)的組合路經(jīng)。如果WOE單元可被布置在TOF 100’與目標(biāo)對(duì)象20之間半徑上，則可實(shí)現(xiàn)更好的性能。當(dāng)WOE單元被布置成相對(duì)靠近TOF 100’時(shí)，通常近似滿足理想輻射性(radiality)狀態(tài)。實(shí)際上，實(shí)體輻射性可能不發(fā)生，且較佳地，與TOF 100’更相關(guān)聯(lián)的軟件可導(dǎo)致作出恰當(dāng)?shù)男ＵOF系統(tǒng)的操作特性通常由要執(zhí)行的應(yīng)用所決定。通用TOF系統(tǒng)100’的示例性系統(tǒng)特性可以從發(fā)射器120輸出的可能的IW光功率，且TOF系統(tǒng)調(diào)制頻率Co可以是可能50MHz-100MHz量級(jí)的，其中數(shù)據(jù)是在30-60幀/秒下獲取的。結(jié)果TOF系統(tǒng)將具有可能3M的有效范圍。示例性WOE單元當(dāng)然可被動(dòng)態(tài)同步至相同的系統(tǒng)調(diào)制頻率，并且也可被動(dòng)態(tài)同步成具有與TOF Swt發(fā)射相同的相位。從個(gè)體WOE輸出的示例性光功率可以低至可能的IOOmff,或者高達(dá)數(shù)瓦。 圖3描繪了示例性WOE 220-n,例如圖2中的單元220-1、或220-2、或220-3、220-4等。每個(gè)WOE 220-n存在這樣的函數(shù)接收由TOF系統(tǒng)100’所發(fā)射的Stjut光能的至少一部分作為傳入信號(hào)Sin,以及輸出在傳入信號(hào)Sin的情況下被鎖定在頻率W和相位f的輸出光能StjutI(Sf5^n)。此功能較佳地通過(guò)較佳地向每個(gè)WOE單元220-n提供鎖相環(huán)(PLL)系統(tǒng)230來(lái)實(shí)現(xiàn)。PLL230接收包含Sin頻率和相位f信息的信號(hào)作為第一輸入，并接收包含Sout-n W和相位信息的信號(hào)作為第二輸入。閉環(huán)返回導(dǎo)致由WOE 220-n發(fā)射的SOTt_n光能的頻率Co和相位(p被鎖定在檢測(cè)到的TOF發(fā)射Sin的頻率《和相位(p。因而，由每個(gè)WOE單元發(fā)射的Swt_n光能在頻率和相位上復(fù)制檢測(cè)到的由TOF系統(tǒng)100’發(fā)射的傳入光能Sin。實(shí)現(xiàn)增益，因?yàn)镾?！牧恐悼纱笥赟in的量值，且因?yàn)閃OE單元可被放置成比起TOF系統(tǒng)100’更靠近目標(biāo)對(duì)象。在圖3中，來(lái)自TOF系統(tǒng)100’的光能Srat (標(biāo)不為信號(hào)Sin)由至少一個(gè)光學(xué)傳感器240-A、240-A’來(lái)檢測(cè)。各個(gè)240-A傳感器較佳地機(jī)械地安放到旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)250，以便于瞄準(zhǔn)TOF系統(tǒng)100’，從而改善檢測(cè)到的Stjut發(fā)射。參看圖3的右邊部分，由WOE發(fā)射器260發(fā)射的光能由WOE傳感器240-B來(lái)直接地或通過(guò)使用光纖270等來(lái)檢測(cè)。較佳地，發(fā)射器260機(jī)械地安裝放到旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)280，以便于將StjutI光能朝目標(biāo)對(duì)象20瞄準(zhǔn)或瞄準(zhǔn)其上的區(qū)域。 旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)250、280等更好地使得WOE單元提升并可能最大化來(lái)自TOF系統(tǒng)的傳入Swt光能的量值，和/或提升并可能最大化來(lái)自WOE單元的落在目標(biāo)對(duì)象上的發(fā)射光能Swt_n的 量值。應(yīng)當(dāng)理解的是，期望增大落在目標(biāo)對(duì)象上的光能的量值，提升的光能的量值意味著較大振幅的Sin信號(hào)將被反射回TOF系統(tǒng)來(lái)供檢測(cè)。當(dāng)然，相對(duì)于TOF系統(tǒng)發(fā)射了什么，來(lái)自各個(gè)WOE模塊的光能Swt_n貢獻(xiàn)希望具有恰當(dāng)?shù)恼{(diào)制頻率和相位。注意，來(lái)自傳感器240-B的信號(hào)包含與WOE發(fā)射的光能StjutI有關(guān)的頻率《和相位信息。在PLL 230內(nèi)，比較器單元290接收Sin和Swt_n信號(hào)兩者作為輸入，并由此接收關(guān)于傳入光能Sin和WOE復(fù)制的輸出光能StjutI兩者的頻率《和相位這些信號(hào)在比較器290內(nèi)被比較，且比較器輸出信號(hào)被I禹合至低通濾波器300。來(lái)自濾波器300的輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)較佳壓控振蕩器310，反饋迫使其輸出頻率《和輸出相位f被鎖定在Sin的頻率和相位。應(yīng)當(dāng)理解，從發(fā)射器26輸出的功率可與由TOF系統(tǒng)發(fā)射器120 (參見

圖1A)發(fā)射的光功率不同。以此方式，每個(gè)WOE單元220-n輸出在頻率和相位上被動(dòng)態(tài)同步至TOF發(fā)射的光能信號(hào)Swt的光能SratY至于所關(guān)心的TOF傳感器陣列130 (參見圖1A)，所有傳入光能Sin可被認(rèn)為好像是由TOF發(fā)射器120發(fā)射的。其實(shí)，每個(gè)WOE 220-n接收來(lái)自TOF系統(tǒng)100的輸入波陣面，并通過(guò)生成在頻率和相位上與輸入波陣面同步的輸出波陣面StjutI來(lái)復(fù)制該波陣面。如圖3中進(jìn)一步所示的，每個(gè)WOE單元220-n較佳地包括電源Vcc (例如，電池)以及存儲(chǔ)器300和處理器310，它們被耦合以任選地執(zhí)行存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的至少一個(gè)例程。在一些實(shí)施例中，存儲(chǔ)器300可存儲(chǔ)WOE單元220-n的最近PLL鎖定參數(shù)。這是有益的，因?yàn)槊總€(gè)WOE內(nèi)的頻率和相位同步可通過(guò)動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)每個(gè)單元的鎖定狀況的最近PLL參數(shù)來(lái)加速。存儲(chǔ)器310較佳地訪問(wèn)最近存儲(chǔ)的鎖定數(shù)據(jù)并將此信息提供給PLL系統(tǒng)250。PLL系統(tǒng)250將實(shí)現(xiàn)其頻率和相位鎖定，但是始于最近存儲(chǔ)的鎖定參數(shù)會(huì)加快每個(gè)WOE內(nèi)的鎖定的完成。在TOF系統(tǒng)100’內(nèi)生成好的深度數(shù)據(jù)要求所有Sin信號(hào)在頻率和相位上相對(duì)于TOF發(fā)射的Swt信號(hào)被同步。實(shí)際上，每個(gè)WOE單元花費(fèi)有限的時(shí)間量來(lái)生成相對(duì)于TOF S-光發(fā)射的頻率《和相位9被穩(wěn)定同步的Swt_n。較佳地，存儲(chǔ)器170中的例程175 (參見附圖2)可存儲(chǔ)WOE的最長(zhǎng)(S卩，最優(yōu)穩(wěn)定的)的此類鎖定信息。此信息可被處理器160 (參見圖1A)用來(lái)有效地指令TOF系統(tǒng)100’來(lái)忽略Sin信號(hào)中包含達(dá)到穩(wěn)定鎖定狀況之前來(lái)自WOE的信息的部分?？梢岳斫獾氖?，實(shí)際上，光能Stjut落在230上，并且由此單元220-1可包含具有多個(gè)相位(可能歸因于多徑和/或來(lái)自在附近鄰近區(qū)中操作的可能的另一 TOF系統(tǒng)的貢獻(xiàn))的光能。Stjut光能可例如在落在單元220-1上之前從當(dāng)?shù)丨h(huán)境中的墻壁或家具上彈回。在一個(gè)實(shí)施例中，傳入Swt光能在空間上區(qū)分，例如，可能按穿過(guò)透鏡(例如圖3中的透鏡232)。透鏡232的存在導(dǎo)致僅從給定瞄準(zhǔn)線發(fā)射的傳入TOF系統(tǒng)光能射線聚焦在240-A上。在另一實(shí)施例中，可提供多個(gè)傳感器240-A、240-A’，它們各自較佳地具有其自己的瞄準(zhǔn)線。這多個(gè)傳感器可共享公共透鏡(例如，232')，或者可具有就傳感器240-A示出的諸如透鏡232之類的單獨(dú)透鏡。這些傳感器可按陣列狀方式在公共襯底上實(shí)現(xiàn)，或者較佳地，可以是如在授予加利福尼亞州桑尼維爾市的Canesta有限公司且現(xiàn)在被轉(zhuǎn)讓給Microsoft有限公司的許多美國(guó)專利中描述的基于相位的像素。多個(gè)傳感器240-A可被用來(lái)形成基本深度圖像234。例如存儲(chǔ)在與W0E220-1相關(guān)聯(lián)的存儲(chǔ)器300中的軟件例程較佳地可智能地從圖像234中標(biāo)識(shí)和選擇最適合的傳感器240-A、240-A’等，其光學(xué)輸出信號(hào)將被PLL250使用。替換地，進(jìn)入W0E220-1、在其內(nèi)或從其出來(lái)的光學(xué)或電磁能量可使用其他技術(shù)來(lái)操縱，包括而不限于光纖、電纜等。 在各個(gè)實(shí)施例中，應(yīng)當(dāng)理解，在PLL 250內(nèi)達(dá)成鎖定不會(huì)即刻發(fā)生。因而，為了補(bǔ)償此固有延遲，在TOF系統(tǒng)100’內(nèi)，命令從初級(jí)光能發(fā)射器或源120開始光輸出的時(shí)鐘模塊180將在時(shí)間上比控制陣列130內(nèi)的信號(hào)整合和光能檢測(cè)的時(shí)鐘信號(hào)更早地發(fā)出。在其他實(shí)施例中，在各個(gè)WOE內(nèi)，內(nèi)部存儲(chǔ)器(例如，300)可存儲(chǔ)先前遇到且觀測(cè)的頻率-相位狀態(tài)，并且可由此快速訪問(wèn)此信息以縮短鎖定頻率和相位所需的時(shí)間。在一些應(yīng)用中，允許至少一個(gè)WOE發(fā)射相位并非是零相位(例如，以有意識(shí)地使得WOE能“看到”反射的光能或電磁福射)的至少一些光能可能是合意的。還可使用除所描述的之外的實(shí)施例。例如，參看圖IA和圖2，可使用像素陣列130內(nèi)的第一像素155來(lái)從WOE采樣傳入Swt能量。陣列內(nèi)的第二像素155可被用來(lái)采樣TOF系統(tǒng)100’ Swt，可能通過(guò)使用諸如270之類的光纖。來(lái)自這兩個(gè)像素輸出的輸出信號(hào)之間的誤差可生成驅(qū)動(dòng)同步的信號(hào)。如圖3中所示的，各種WOE可以(但不必)是電池操作的，并且較佳地，當(dāng)沒(méi)有檢測(cè)到光能或電磁傳入能量時(shí)，可關(guān)閉各種W0E，以保存操作功率。當(dāng)然，這些單元將處在低功率消耗待機(jī)模式，以使得對(duì)傳入能量的檢測(cè)將導(dǎo)致WOE再次完全上電。任選地，各種WOE操作參數(shù)可經(jīng)由電纜或無(wú)線地(例如RF)或者也許任選地使用來(lái)自TOF系統(tǒng)100’的特殊調(diào)制來(lái)下載到個(gè)體單元中?？蓪?duì)所公開的各實(shí)施例作出修改和改變，而不背離所附權(quán)利要求書所定義的本發(fā)明的主題和精神。
權(quán)利要求
1.一種基于相位的飛行時(shí)間(TOF)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括發(fā)射具有調(diào)制頻率《和相位tp的光能Srat并檢測(cè)Sin的初級(jí)光源，所述Sin是所發(fā)射的光能中被距離Z之外的目標(biāo)對(duì)象反射回的至少一部分，并且所述系統(tǒng)根據(jù)Sin中的所述相位q>的相移來(lái)確定所述距離Z，所述TOF系統(tǒng)還包括 至少一個(gè)輔助光發(fā)射單元，其輸出光能對(duì)于所述目標(biāo)對(duì)象而言與來(lái)自由所述TOF系統(tǒng)發(fā)射的光能是基本上不可區(qū)分的； 所述輔助光發(fā)射單元包括無(wú)線光發(fā)射(WOE)單元以及插線光發(fā)射(PWOE)單元中的至少一個(gè)； 其中由每個(gè)所述輔助光發(fā)射單元發(fā)射的光能在調(diào)制頻率和相位上對(duì)于所述目標(biāo)對(duì)象而言與由所述TOF系統(tǒng)發(fā)射的光能一樣是基本上不可區(qū)分的。
2.如權(quán)利要求I所述的TOF系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個(gè)輔助光發(fā)射單元是被布置成接收所發(fā)射的由所述TOF系統(tǒng)生成的所述光能Srat的一部分的WOE單元，所述Srat具有與所述WOE單元接收的一樣的調(diào)制頻率和相移，所述WOE單元生成輸出光能S?！?，所述輸出光能StjutI被相對(duì)于所述WOE單元接收到的光能動(dòng)態(tài)地鎖定到調(diào)制頻率和相位Cp中的至少一個(gè)； 其中對(duì)所述至少一個(gè)WOE單元的操作增大被所述目標(biāo)對(duì)象朝所述TOF系統(tǒng)反射回的光能的有效功率。
3.如權(quán)利要求I所述的TOF系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個(gè)WOE單元被布置在從由以下各項(xiàng)構(gòu)成的組中選擇的至少一個(gè)位置中(a)布置在所述TOF系統(tǒng)的外部；以及(b)布置在與所述目標(biāo)對(duì)象相距短于所述距離Z的一距離處。
4.如權(quán)利要求I所述的TOF系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個(gè)WOE單元包括 用于接收所發(fā)射的所述Swt光能的一部分的裝置；以及 用于生成光能StjutI的裝置，所述光能Swt_n能與TOF生成的由所述WOE接收到的所述Sout光能-的調(diào)制頻率和相位中的至少一個(gè)同步。
5.如權(quán)利要求I所述的TOF系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個(gè)WOE單元包括 壓控振蕩器(VCO)； 生成誤差信號(hào)的鎖相環(huán)(PLL)單元，所述誤差信號(hào)表示所述調(diào)制頻率中的誤差以及所述Stjut與Swt_n之間的所述相位中的誤差中的至少一個(gè)，所述誤差信號(hào)以閉環(huán)反饋耦合到所述用于生成的裝置，以將StjutI的調(diào)制頻率和相位中的至少一個(gè)鎖定至所述Srat的調(diào)制頻率和相位。
6.如權(quán)利要求I所述的TOF系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個(gè)WOE包括用于相對(duì)于所述TOF系統(tǒng)重新放置所述WOE單元以便增大以下各項(xiàng)中的至少一個(gè)來(lái)自所述WOE接收的Swt的傳入光能的量，以及所述WOE發(fā)射的落在所述目標(biāo)對(duì)象上的所述Swt_n光能的量。
7.如權(quán)利要求I所述的TOF系統(tǒng)，其特征在于 所述至少一個(gè)輔助光發(fā)射單元是PWOE單元，可移動(dòng)地耦合至所述TOF系統(tǒng)，鄰近所述初級(jí)光源；以及 所述TOF系統(tǒng)包括用于相對(duì)于所述初級(jí)光源針對(duì)延遲校準(zhǔn)所述PWOE單元的裝置。
8.如權(quán)利要求7所述的TOF系統(tǒng)，其特征在于，所述用于校準(zhǔn)的裝置包括 用于僅使用由所述初級(jí)光源所發(fā)射的光能Srat來(lái)獲取所述目標(biāo)對(duì)象的初級(jí)深度圖像的裝置； 用于僅使用由每個(gè)所述PWOE單元每次一個(gè)單元地發(fā)射的光能來(lái)獲取所述目標(biāo)對(duì)象的深度圖像的裝置； 用于每次一個(gè)地將所述初級(jí)深度圖像與使用由每個(gè)所述PWOE單元發(fā)射的光能獲取的深度圖像進(jìn)行比較的裝置；以及 用于補(bǔ)償與每個(gè)所述PWOE單元相關(guān)聯(lián)的延遲以在所述補(bǔ)償之后最小化所述初級(jí)深度圖像與通過(guò)由每個(gè)所述PWOE單元發(fā)射的光能獲取的深度圖像之間的差異的裝置；所述裝置在不調(diào)節(jié)PWOE單元的延遲的情況下使用軟件來(lái)進(jìn)行補(bǔ)償。
9.如權(quán)利要求7所述的TOF系統(tǒng)，其特征在于，所述用于校準(zhǔn)的裝置包括 用于僅使用由所述初級(jí)光源所發(fā)射的光能Srat來(lái)獲取所述目標(biāo)對(duì)象的初級(jí)深度圖像的裝置； 用于僅使用由每個(gè)所述PWOE單元每次一個(gè)單元地發(fā)射的光能來(lái)獲取所述目標(biāo)對(duì)象的深度圖像的裝置； 用于將所述初級(jí)深度圖像與使用由每個(gè)所述PWOE單元發(fā)射的光能獲取的深度圖像進(jìn)行比較的裝置；以及 用于改變所述PWOE單元的延遲以使得每個(gè)所獲取的深度圖像中的至少一個(gè)像素之間的深度數(shù)據(jù)的差異被最小化的裝置。
10.如權(quán)利要求5所述的TOF系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括至少一個(gè)WOE單元，所述至少一個(gè)WOE單元包括接收光能Srat的至少一部分的傳感器，所述WOE單元包括 用于使用由所述WOE單元內(nèi)的至少第一傳感器和第二傳感器獲取的數(shù)據(jù)來(lái)形成深度圖像的裝置，以及 用于從來(lái)自每個(gè)所述傳感器的輸出信號(hào)標(biāo)識(shí)哪個(gè)傳感器輸出來(lái)用于驅(qū)動(dòng)所述PLL的裝置。
11.如權(quán)利要求10所述的TOF系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個(gè)WOE還包括存儲(chǔ)用于同步所述PLL的最佳鎖定數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器。
12.一種動(dòng)態(tài)地提升基于相位的飛行時(shí)間(TOF)系統(tǒng)的檢測(cè)性能的方法，所述飛行時(shí)間系統(tǒng)發(fā)射具有調(diào)制頻率《和相位q>的光能Srat并檢測(cè)Sin，所述Sin是所發(fā)射的光能中被距離Z之外的目標(biāo)對(duì)象反射回的至少一部分，并且所述系統(tǒng)根據(jù)Sin中的所述相位(p的相移來(lái)確定所述距離Z，所述方法包括 使用來(lái)自至少一個(gè)輔助光發(fā)射單元的光能，所述至少一個(gè)輔助光發(fā)射單元的輸出光能對(duì)于所述目標(biāo)對(duì)象而言與來(lái)自由所述TOF系統(tǒng)發(fā)射的光能是基本上不可區(qū)分的； 所述輔助光發(fā)射單元包括無(wú)線光發(fā)射(WOE)單元以及插線光發(fā)射(PWOE)單元中的至少一個(gè)； 其中由每個(gè)所述輔助光發(fā)射單元發(fā)射的光能對(duì)于所述目標(biāo)對(duì)象而言在調(diào)制頻率和相位上與由所述TOF系統(tǒng)發(fā)射的光能一樣是基本上不可區(qū)分的。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，包括將所述至少一個(gè)輔助光發(fā)射(WOE)單元布置成接收所發(fā)射的由所述TOF系統(tǒng)生成的所述光能Swt的一部分，所述Stjut具有與所述WOE單元接收的一樣的調(diào)制頻率和相移,所述WOE單元生成被相對(duì)于所述WOE單元接收到的光能動(dòng)態(tài)鎖定到調(diào)制頻率和相位9中的至少一個(gè)的輸出光能Swt_n ；其中對(duì)所述至少一個(gè)WOE單元的操作增大被所述目標(biāo)對(duì)象朝所述TOF系統(tǒng)反射回的光能的有效功率。
14.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，還包括將所述至少一個(gè)WOE單元布置在從由以下各項(xiàng)構(gòu)成的組中選擇的至少一個(gè)位置中(a)布置在所述TOF系統(tǒng)的外部；以及(b)布置在與所述目標(biāo)對(duì)象相距短于所述距離Z的一距離處。
15.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，還包括向所述至少一個(gè)WOE單元提供 用于接收所發(fā)射的所述Swt光能的一部分的裝置；以及 用于生成光能StjutI的裝置，所述光能Swt_n能與TOF生成的由所述WOE接收到的所述Sout光能的調(diào)制頻率和相位中的至少一個(gè)同步。
16.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，還包括向所述至少一個(gè)WOE單元提供閉環(huán)反饋系統(tǒng)，用于迫使SratI的調(diào)制頻率和相位與所述Srat的調(diào)制頻率和相位中的至少一個(gè)同止/J/ O
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，所述閉環(huán)反饋系統(tǒng)包括 壓控振蕩器(VCO)； 生成誤差信號(hào)的鎖相環(huán)(PLL)單元，所述誤差信號(hào)表示所述調(diào)制頻率中的誤差以及所述Stjut與Swt_n之間的所述相位中的誤差中的至少一個(gè)，所述誤差信號(hào)以閉環(huán)反饋耦合到所述用于生成的裝置，以將StjutI的調(diào)制頻率和相位中的至少一個(gè)鎖定至所述Srat的調(diào)制頻率和相位。
18.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，還包括相對(duì)于所述TOF系統(tǒng)重新放置所述WOE單元以便增大以下各項(xiàng)中的至少一個(gè)來(lái)自所述WOE接收的Srat的傳入光能的量，以及所述WOE發(fā)射的落在所述目標(biāo)對(duì)象上的所述Swt_n光能的量。
19.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述至少一個(gè)輔助光發(fā)射單元是插線光發(fā)射(PWOE)單元，可移動(dòng)地耦合至所述TOF系統(tǒng)，鄰近所述初級(jí)光源；以及 向所述TOF系統(tǒng)提供用于相對(duì)于所述初級(jí)光源針對(duì)延遲校準(zhǔn)所述PWOE的裝置。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，所述用于校準(zhǔn)的裝置包括 僅使用由所述初級(jí)光源所發(fā)射的光能Swt來(lái)獲取所述目標(biāo)對(duì)象的初級(jí)深度圖像； 僅使用由每個(gè)所述PWOE單元每次一個(gè)單元地發(fā)射的光能來(lái)獲取所述目標(biāo)對(duì)象的深度圖像； 將所述初級(jí)深度圖像與使用由每個(gè)所述PWOE單元發(fā)射的光能獲取的深度圖像進(jìn)行比較；以及 補(bǔ)償與每個(gè)所述PWOE單元相關(guān)聯(lián)的延遲，以使得每個(gè)所獲取的深度圖像中的至少一個(gè)像素之間的深度數(shù)據(jù)的差異被最小化。
21.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述TOF系統(tǒng)包括至少一個(gè)WOE單元，所述至少一個(gè)WOE單元具有接收光能Swt的至少一部分的傳感器，所述WOE單元執(zhí)行以下步驟 使用由所述WOE單元內(nèi)的至少第一傳感器和第二傳感器獲取的數(shù)據(jù)來(lái)形成深度圖像；以及 從來(lái)自每個(gè)所述傳感器的輸出信號(hào)標(biāo)識(shí)哪個(gè)傳感器輸出來(lái)用于驅(qū)動(dòng)所述PLL。
22.如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，所述用于校準(zhǔn)的裝置執(zhí)行以下步驟僅使用由所述初級(jí)光源所發(fā)射的光能Swt來(lái)獲取所述目標(biāo)對(duì)象的初級(jí)深度圖像； 僅使用由每個(gè)所述PWOE單元每次一個(gè)單元地發(fā)射的光能來(lái)獲取所述目標(biāo)對(duì)象的深度圖像； 將所述初級(jí)深度圖像與使用由每個(gè)所述PWOE單元發(fā)射的光能獲取的深度圖像進(jìn)行比較；以及 改變所述PWOE單元的延遲，以使得每個(gè)所獲取的深度圖像中的至少一個(gè)像素之間的深度數(shù)據(jù)的差異被最小化。
23.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述輔助光發(fā)射單元是至少一個(gè)所述PWOE單元,所述方法還包括 禁止所述初級(jí)源輸出光能；以及 操作所述TOF系統(tǒng)，以便僅使用由至少一個(gè)所述PWOE單元輸出的光能來(lái)獲取數(shù)據(jù)。
24.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述TOF系統(tǒng)包括至少一個(gè)WOE單元，所述至少一個(gè)WOE單元包括接收光能Srat的至少一部分的傳感器，所述方法還包括 使用通過(guò)所述WOE單元內(nèi)的至少第一傳感器和第二傳感器獲取的數(shù)據(jù)來(lái)在所述至少一個(gè)WOE單元內(nèi)形成深度圖像；以及 在所述至少一個(gè)WOE單兀內(nèi)，從來(lái)自每個(gè)所述傳感器的輸出信號(hào)標(biāo)識(shí)哪個(gè)傳感器輸出用來(lái)驅(qū)動(dòng)所述PLL。
25.如權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于，還包括在每個(gè)所述WOE單元內(nèi)存儲(chǔ)用于同步所述PLL的最佳鎖定數(shù)據(jù)。
全文摘要
使用可以是無(wú)線(WOE)或插線(PWOE)的輔助光發(fā)射器單元來(lái)擴(kuò)充TOF系統(tǒng)光能。WOE單元感測(cè)所發(fā)射的TOF系統(tǒng)光能Sout，并發(fā)射光能Sout-n，該光能Sout-n較佳地在頻率和相位上被同步至WOE所接收的Sout。每個(gè)WOE包括用于檢測(cè)Sout的至少一個(gè)光學(xué)傳感器，以及內(nèi)部反饋，該內(nèi)部反饋確保WOE發(fā)射的Sout-n光能的頻率和相位與TOF發(fā)射的Sout光能的頻率和相位被動(dòng)態(tài)同步。PWOE單元無(wú)需內(nèi)部反饋，但由TOF系統(tǒng)來(lái)校準(zhǔn)，以使PWOE發(fā)射的光能的頻率和相位與可由TOF系統(tǒng)初級(jí)光源發(fā)射的光能的頻率和相位之間的密切匹配。如果PWOE被隔離地使用，則PWOE與TOF初級(jí)光能源之間的延遲差異可被軟件補(bǔ)償。
文檔編號(hào)G01B11/14GK102741651SQ201180007792
公開日2012年10月17日 申請(qǐng)日期2011年2月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月1日
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