[发明专利]飞行时间TOF装置和电子设备

说明书

本申请提供了一种TOF装置和电子设备，该TOF装置包括：发射模块，包括：光源和调制元件，所述光源包括多个子光源组，每个子光源组包括至少一个子光源，所述调制元件用于对所述光源发射的光束进行调制形成调制光束并投射至外部对象；接收模块，包括具有多个像素单元的像素阵列，在多个子光源组分时发射光束时，像素阵列用于分时接收从所述外部对象返回的调制光束，以获取外部对象的多个深度图；处理模块，用于根据外部对象的多个深度图合成外部对象的目标深度图，目标深度图中包括在每个子光源组发射光束时根据所述子光源组发射的光束和所述多个像素单元中的每个像素单元接收的调制光束之间的时间差或相位差所确定的深度信息。

技术领域

本申请涉及3D技术领域，并且更具体地，涉及飞行时间TOF装置和电子设备。

背景技术

时间飞行(Time of Flight，TOF)模组是通过测量光束在空间中的飞行时间来计算物体的距离，或者说，深度，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、无人驾驶、AR/VR等领域。

TOF模组中包括光源和相机，光源用于向目标空间发射光束以提供照明，相机对从外部对象返回的光束进行成像，根据光束由发射到接收所需要的时间计算物体的距离。

然而，相机中的像素单元一般采用单光子雪崩二极管(SPAD)实现，而SPAD的尺寸较大，难以做成高分辨率的像素阵列，这就限制了3D深度成像的分辨率。

因此，如何提升3D深度成像的分辨率是一项亟需解决的问题。

发明内容

本申请提供一种飞行时间TOF装置和电子设备，能够在不提升像素阵列的阵列分辨率的情况下，提升3D深度成像的分辨率。

第一方面，提供了一种飞行时间TOF装置，包括：

发射模块，包括：光源和调制元件，其中，所述光源包括多个子光源组，每个子光源组包括至少一个子光源，所述光源用于发射光束，所述调制元件用于对所述光源发射的光束进行调制形成调制光束，并将所述调制光束投射至外部对象；

接收模块，包括具有多个像素单元的像素阵列，在所述多个子光源组分时发射光束时，所述多个像素单元用于分时接收从所述外部对象返回的光束，以获取所述外部对象的多个深度图；

处理模块，用于根据所述外部对象的多个深度图，合成所述外部对象的目标深度图，其中，所述目标深度图中包括在所述多个子光源组中的每个子光源组发射光束时根据所述子光源组发射的光束和所述多个像素单元中的每个像素单元接收的光束之间的时间差或相位差所确定的深度信息。

在一些可选的实现方式中，所述调制元件包括衍射光学元件DOE，所述调制光束为光斑阵列，所述衍射光学元件用于将所述每个子光源组发射的光束进行衍射后形成所述光斑阵列。

在一些可选的实现方式中，所述接收模块还包括：第一透镜单元，用于接收所述从所述外部对象返回的的光束，并将所述光束进行准直或会聚后传输至所述多个像素单元。

在一些可选的实现方式中，所述发射模块还包括：第二透镜单元，设置在所述光源和所述调制元件之间，用于将所述子光源组发射的光束进行准直或会聚后传输至所述调制元件。

在一些可选的实现方式中，所述处理模块具体用于：

按照预设顺序依次控制所述多个子光源组中的一个子光源组发射光束，以使所述多个像素单元采集从所述外部对象返回的光束；

根据所述子光源组发射的光束和所述多个像素单元接收的所述光束之间的时间差或相位差，确定所述外部对象的一个深度图。

在一些可选的实现方式中，所述目标深度图中，每个像素单元对应多个深度值，所述多个深度值为所述多个子光源组分别发射光束时，根据所述子光源组发射的光束和所述像素单元接收的光束的时间差或相位值所确定的深度值。