[实用新型]时间飞行深度相机

说明书

本实用新型提供一种时间飞行深度相机，包括用于发射光束的发射模组、用于采集反射光束的采集模组以及与发射模组、采集模组连接用于计算发射光束与反射光束之间的飞行时间的处理电路。其中发射模组包括光源、时间光调制器以及空间光调制器，时间光调制器用于控制光源以一个时间载波信号发出相应的载波光束，空间光调制器用于将载波光束进行空间调制以形成非泛光载波光束向外发射；采集模组包括阵列像素单元以及透镜单元，透镜单元用于接收并将由物体反射回的至少部分非泛光载波光束成像在至少部分阵列像素单元上。通过时间光调制器以及空间光调制器对光源的调制以形成非泛光载波光束，以提升时间飞行深度相机对环境光的抗干扰能力，并降低功耗。

技术领域

本实用新型属于计算机技术领域，更具体地说，是涉及一种时间飞行深度相机。

背景技术

时间飞行(Time of flight,TOF)深度相机通过测量光束在空间中的飞行时间来计算物体的距离，由于其具有精度高、测量范围大等优点被广泛应用于消费电子、无人架驶、AR/VR等领域。

传统的时间飞行深度相机系统包含一个光源以及相机，光源向目标空间发射泛光光束以提供照明，相机则对反射回的泛光光束进行成像，系统再通过计算光束由发射到反射接收所需要的时间来计算物体的距离。在利用时间飞行深度相机进行距离感测时，环境光干扰会影响到测量的精度，比如当环境光强度较高甚至淹没光源的泛光时，将很难分辨出光源的光束以至于出现较大的测量误差。

现有的技术中可以通过增加滤光片等光学方法以及设置减法电路等电子方法来进行背景光抑制，然而，这些方法仍然不能从本质上消除或降低环境光干扰引起的测量误差。

实用新型内容

本实用新型为了解决现有技术中缺乏一种抗环境光性能好的时间飞行深度相机的问题，提供一种时间飞行深度相机。

为了解决上述问题，本实用新型采用的技术方案如下所述：

一种时间飞行深度相机，包括用于发射光束的发射模组、用于采集反射光束的采集模组以及与发射模组、采集模组连接用于计算发射光束与反射光束之间的飞行时间的处理电路。其中发射模组包括光源、时间光调制器以及空间光调制器，时间光调制器用于控制光源以一个时间载波信号发出相应的载波光束，空间光调制器用于将载波光束进行空间调制以形成非泛光载波光束向外发射；采集模组包括阵列像素单元以及透镜单元，透镜单元用于接收并将由物体反射回的至少部分非泛光载波光束成像在至少部分阵列像素单元上。

在一个实施例中，所述处理电路还用于根据所述飞行时间计算所述物体的距离。

在一个实施例中，所述时间载波信号包括脉冲信号、方波信号、正弦波信号中的一种。

在一个实施例中，所述空间光调制器包括衍射光学元件，所述非泛光载波光束包括散斑载波光束或规则阵列斑点载波光束。所述散斑载波光束或规则阵列斑点载波光束中的斑点将成像在所述阵列像素单元的至少2个像素单元上。所述散斑载波光束或规则阵列斑点载波光束中的斑点之间的距离不超过所述斑点的尺寸。

在一个实施例中，所述空间光调制器包括掩膜板，所述非泛光载波光束包括二维编码图案载波光束。

在一个实施例中，所述空间光调制器包括MEMS扫描器。所述MEMS扫描器表面包括闪耀光栅。

在一个实施例中，所述阵列像素单元包括CCD、CMOS、SPAD中的一种。

在一个实施例中，所述阵列像素单元中包含多个由至少两个像素组成的子像素单元，每个子像素单元用于接收并成像由物体反射回的至少部分所述非泛光载波光束。所述子像素单元中的各个像素被配置为在不同时间内激活以采集所述非泛光载波光束的光信号，所述处理电路基于所述光信号计算出所述飞行时间和/或物体的距离。