飞行时间计算方法技术

本发明专利技术提供一种飞行时间计算方法，包括：利用发射模组向外发射非泛光载波光束，利用采集模组采集由物体反射回的至少部分非泛光载波光束；计算非泛光载波光束发射与反射之间的飞行时间；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。

Flight time calculation method

The invention provides a method for calculating flight time, which includes: transmitting Non-flooding carrier beams outward by transmitting module, collecting at least part of Non-flooding carrier beams reflected back by objects by collecting module; calculating flight time between transmission and reflection of Non-flooding carrier beams; and transmitting module including light source, time light modulator, space light modulator and time light modulator. A space light modulator is used to modulate the carrier beam spatially to form a Non-flooding carrier beam to emit outward. The acquisition module includes an array pixel unit and a lens unit, which is used to receive and image at least part of the Non-flooding carrier beam reflected back by the object in at least part of the array image. On element units. Non-flooding carrier beams are formed by modulating the light source with time-light modulator and space-light modulator to enhance the anti-interference ability of time-of-flight depth camera to ambient light and reduce power consumption.

【技术实现步骤摘要】
飞行时间计算方法
本专利技术属于计算机
，更具体地说，是涉及一种飞行时间计算方法。
技术介绍
时间飞行(Timeofflight,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。
技术实现思路
本专利技术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，提供一种飞行时间计算方法。为了解决上述问题，本专利技术采用的技术方案如下所述：一种飞行时间计算方法，包括：利用发射模组向外发射非泛光载波光束，利用采集模组采集由物体反射回的至少部分所述非泛光载波光束；计算所述非泛光载波光束发射与反射之间的飞行时间。其中，所述发射模组包括光源、时间光调制器以及空间光调制器，所述时间光调制器用于控制所述光源以一个时间载波信号发出相应的载波光束，所述空间光调制器用于将所述载波光束进行空间调制以形成非泛光载波光束向外发射；所述采集模组包括阵列像素单元以及透镜单元，所述透镜单元用于接收并将由物体反射回的至少部分所述非泛光载波光束成像在至少部分所述阵列像素单元上。在一个实施例中，所述方法还包括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。本专利技术的有益效果为：提供了一种飞行时间计算方法，其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，以提升该时间飞行深度相机对环境光的抗干扰能力，并降低功耗。附图说明图1是根据本申请一个实施例的时间飞行深度相机示意图。图2是根据本申请一个实施例的发射模组示意图。图3是根据本申请又一个实施例的发射模组示意图。图4是根据本申请一个实施例的阵列像素单元示意图。图5是根据本申请一个实施例的飞行时间计算方法步骤示意图。具体实施方式为了使本专利技术实施例所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。另外，连接即可以是用于固定作用也可以是用于电路连通作用。需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多该特征。在本专利技术实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。本专利技术提供了一种时间飞行深度相机，其具有较强的抗环境光能力，可以理解的是，本方案除了可以解决环境光干扰的问题，也可以解决其他问题，比如功耗高的问题等。图1是根据本专利技术一个实施例的时间飞行深度相机示意图。时间飞行深度相机10包括发射模组11、采集模组12以及处理电路13，其中发射模组11提供发射光束30至目标空间中以照明空间中的物体20，至少部分发射光束30经物体20反射后形成反射光束40，反射光束40的至少部分被采集模组12采集，处理电路13分别与发射模组11以及采集模组12连接，同步发射模组11以及采集模组12的触发信号以计算光束由发射模组11发出并被采集模组12接收所需要的时间，即发射光束30与反射光束40之间的飞行时间t，进一步的，物体上对应点的距离D可由下式计算出：D＝c·t/2(1)其中，c为光速。发射模组11包括光源111、时间光调制器112以及空间光调制器113。光源111可以是发光二极管(LED)、边发射激光器(EEL)、垂直腔面发射激光器(VCSEL)等光源，也可以是多个光源组成的光源阵列，光源所发射的光束可以是可见光、红外光、紫外光等。时间光调制器112提供一个时间载波信号给光源111，以控制光源111发射相应的载波光束。比如，在一个实施例中，载波信号是具有一定频率的脉冲信号，光源111以该频率发射脉冲光束，可以用于直接时间飞行法(DirectTOF)测量中；在一个实施例中，载波信号是具有一定波长的方波信号或者正弦信号，光源111的振幅被该载波信号调制以发射相应的方波光束或正弦波光束，可以用于间接飞行时间法(IndirectTOF)测量中。可以理解的是，时间光调制器112可以是独立的控制电路也可以是处理电路13，比如处理电路13通过调制光源的功率实现对光源振幅的载波调制。载波信号的频率根据测量距离进行设定，比如可以设置成1MHz～100MHz，测量距离在几米至几百米。空间光调制器113接收来自光源111的载波光束，并将载波光束进行空间调制，即将载波光束在空间中的分布进行调制以形成强度分布不均匀的非泛光载波光束向外发射。与传统的泛光光束相比，由于非泛光光束的强度分布不均匀，在光源功率相同的情况下，强度分布较高的区域将具有对环境光更高的抗干扰性能；另外，在投射视场角相同的情况下，由于强度分布的不均匀性，基要达到相同的环境光抗干扰性能，泛光照明需要更高的功耗。在一些实施例中，空间光调制器113还用于将接收到的载波光束进行扩束，以扩大视场角。处理电路1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种飞行时间计算方法，其特征在于，包括：利用发射模组向外发射非泛光载波光束；利用采集模组采集由物体反射回的至少部分所述非泛光载波光束；计算所述非泛光载波光束发射与反射之间的飞行时间；其中，所述发射模组包括光源、时间光调制器以及空间光调制器，所述时间光调制器用于控制所述光源以一个时间载波信号发出相应的载波光束，所述空间光调制器用于将所述载波光束进行空间调制以形成非泛光载波光束向外发射；所述采集模组包括阵列像素单元以及透镜单元，所述透镜单元用于接收并将由物体反射回的至少部分所述非泛光载波光束成像在至少部分所述阵列像素单元上。

【技术特征摘要】
1.一种飞行时间计算方法，其特征在于，包括：利用发射模组向外发射非泛光载波光束；利用采集模组采集由物体反射回的至少部分所述非泛光载波光束；计算所述非泛光载波光束发射与反射之间的飞行时间；其中，所述发射模组包括光源、时间光调制器以及空间光调制器，所述时间光调制器用于控制所述光源以一个时间载波信号发出相应的载波光束，所述空间光调制器用于将所述载波光束进行空间调制以形成非泛光载波光束向外发射；所述采集模组包括阵列像素单元以及透镜单元，所述透镜单元用于接收并将由物体反射回的至少部分所述非泛光载波光束成像在至少部分所述阵列像素单元上。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括根据所述飞行时间计算所述物体的距离。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，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。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述空间光调制器包括衍射光学元件或微透镜阵列，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。5.根据权利要求4所述的方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：许星，闫敏，黄源浩，肖振中，刘龙，
申请(专利权)人：深圳奥比中光科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44