在飞行时间测距装置之间交换信息的制作方法
【技术领域】
[0001] 实施例通常涉及飞行时间（ToF)测距装置例如ToF照相机的领域。
【背景技术】
[0002] 本部分介绍了可帮助便于对本发明的更好理解的方面。因此，本部分的陈述应就 此而论被阅读且不应被理解为关于什么在现有技术中或什么不在现有技术中的承认。
[0003] 飞行时间（ToF)测距是用于光学3维（3D)测量的最广泛使用的技术之一。ToF测 距成像照相机可测量到ToF照相机的视场中的每一个像素的距离。这可通过用经调制光例 如红外光照亮场景并测量在外出和进入的经调制光信号之间的相移来实现。对于每一个像 素，可接着从这个相移计算相关的距离。因此，常规ToF照相机可采用用于照亮场景的经调 制光和用于确定与场景中的一个或多个物体有关的深度信息的其反射版本。
【发明内容】
[0004] 可在意图强调并介绍各种示例性实施例的一些方面的下面的概述中做出一些简 化，但这样的简化并不意在限制一个或多个本发明的范围。足以允许本领域中的普通技术 人员制造和使用创造性概念的优选示例性实施例的详细描述将跟随在稍后的部分中。
[0005] 根据第一方面，实施例提供飞行时间（ToF)照相机。ToF照相机包括配置成通过根 据信息承载信号调制待发出的光信号来将信息发射到远程接收机的照明单元。
[0006] 在一个或多个实施例中，远程接收机可以是例如包括在另外的远程ToF照相机中 的远程ToF接收机。在一些实施例中，照明单元也可用于照亮由ToF照相机捕获的场景。
[0007] 实施例也可包括对应的方法。该方法包括通过在ToF照相机处根据信息承载信号 调制待发出的光信号来在ToF照相机和远程ToF接收机之间交换信息。
[0008] 根据另外的方面，实施例提供包括ToF传感器的ToF接收机，ToF传感器被配置成 检测包括在从远程光源发出的经调制光信号中的信息承载信号。
[0009] 在一个或多个实施例中，ToF接收机可被包括在ToF照相机中。在一些实施例中， ToF传感器可以是ToF像素，例如光子混合器件（PMD)像素。在一些实施例中，远程光源可 被包括在远程ToF照相机的照明单元中。
[0010] 实施例还包括对应的方法。该方法包括在ToF接收机处检测包括在从远程光源发 出的经调制光信号中的信息承载信号。一个或多个常规ToF像素可用于这个目的。
[0011] 实施例还包括包含第一和第二ToF照相机的系统。第一 ToF照相机具有配置成通 过根据信息承载信号调制待发出的光信号来将信息发射到第二ToF照相机的照明单元。第 二ToF照相机具有配置成检测包括在第一 ToF照相机的已发出光信号中的信息承载信号的 ToF传感器。于是可使多个ToF照相机能够彼此通信。
[0012] 实施例还包括用于在第一和第二ToF照相机之间交换信息的方法。该方法包括根 据信息承载信号调制从第一 ToF照相机发出的光信号，以及用第二ToF照相机检测包括在 第一 ToF照相机的已发出光信号中的信息承载信号。
[0013] -些实施例包括安装在ToF照相机内的用于执行相应的方法的数字电路。这 样的数字控制电路例如数字信号处理器（DSP)、现场可编程门阵列（FPGA)、专用集成电路 (ASIC)或通用处理器需要被相应地编程。因此，又另外的实施例还提供具有程序代码的计 算机程序，当计算机程序在计算机或可编程硬件装置上被执行时，程序代码用于执行上面 的方法之一或至少其一个或多个步骤的实施例。
[0014] 实施例可在3D ToF照相机上组合3D成像和数据交换。
【附图说明】
[0015] 将在下面仅作为示例且参考附图来描述设备和/或方法的一些实施例，其中： 图1示出根据实施例的ToF照相机； 图2示出根据实施例的多个ToF照相机的系统； 图3示出信息承载信号的示例；以及 图4a、b示出用于信息承载信号的检测电路的示例实现。
【具体实施方式】
[0016] 现在将参考附图更充分地描述各种示例实施例，一些示例实施例在附图中示出。 在附图中，为了清楚可放大线、层和/或区的厚度。
[0017] 因此，虽然另外的实施例能够有各种修改和替换的形式，但其一些示例实施例作 为示例在图中示出，且将在本文被详细描述。然而应理解的是，没有意图将示例实施例限制 到所公开的特别的形式，而是相反，示例实施例将覆盖落在本公开的范围内的所有修改、等 效和替换形式。相同的数字指代遍及图的描述的相同或类似的元件。
[0018] 将理解的是，当元件被称为"连接"或"耦合"到另一元件时，它可直接连接或耦合 到其它元件或中间元件可存在。相反，当元件被称为"直接连接"或"直接耦合"到另一元 件时，没有中间元件存在。用来描述元件之间的关系的其它词应以相似的方式(例如"在… 之间"相对于"直接在…之间"、"邻近"相对于"直接邻近"等）被解释。
[0019] 本文使用的术语是为了仅描述特别的示例实施例的目的，且并不意在为对另外的 示例实施例的限制。如在本文使用的，单数形式"一"、"一个"和"该"也意在包括复数形式， 除非上下文另外清楚地指示。将进一步理解的是，术语"包括"、"由……组成"、"含有"和/ 或"包含"当在本文中使用时指定规定特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不 排除一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其组的存在或添加。
[0020] 除非另有规定，在本文使用的所有术语(包括技术和科学术语）具有与示例实施例 所属于的领域中的普通技术人员通常理解的相同的含义。将进一步理解的是，术语例如在 通常使用的字典中限定的术语应被解释为具有与在相关领域的上下文中的其含义一致的 含义，且将不在理想化或太正式的意义上被解释，除非在本文这样明确限定。
[0021] 图1图示根据实施例的飞行时间（ToF)照相机100的示意性方框图。
[0022] ToF照相机100可被视为基于已知的光速并通过针对照相机的视场的每一个点测 量在照相机100和物体之间的光信号的飞行时间来解析距离的测距成像装置的示例。ToF 照相机100可以是独立ToF照相机，或可被包括在另一装置例如智能电话、平板PC、膝上型 PC等中。根据实施例，ToF照相机100可同时与例如其它ToF装置通信。
[0023] ToF照相机100包括照明单元110,其包括光发射器112、光学组件120、图像传感 器130、驱动器电路140和处理器单元150。根据实施例，照明单元110或更具体地它的光 发射器112被配置成通过根据信息承载信号116调制待发出的光或光信号114来与远程接 收机(未示出）交换信息/将信息传送到远程接收机。
[0024] 因此，信息承载信号116的至少一部分可以是非预先确定的，即，不是预先已知 的，且可取决于应从照相机100发射到远程或远处接收机的实际信息。信息承载信号116 可因此携带从ToF照相机100发射到远程接收机的有用信息，远程接收机在一些实施例中 可以是远程ToF测距装置或接收机，例如另外的ToF照相机。然而，在其它装置例如智能电 话、平板PC、膝上型PC等中的ToF接收机也是可能的。
[0025] 在一些实施例中，信息承载信号可包括用于将有用信息输送到远程接收机的一个 或多个非预先确定数字基带信号。例如，信息承载信号116可包括关于照相机100所捕获 的图片的信息和/或其3D信息。对于另一示例，信息承载信号116可包括关于照相机100 的信息，例如照相机的配置信息。因此配置信息可包括用于调制所发出的光114的预先限 定和照相机特定的调制序列。通过将其照相机特定的调制序列传送到其它ToF照相机，后 者可选择其它正交调制序列来减小在彼此接近的多个3D照相机当中的相互干扰。
[0026] 在一些实施例中，照明单元100的调制器118可被配置成根据信息承载信号116 调制光信号114的相位。因此，调制器118可被配置成执行光信号114的相位调制。可替 换或附加地，也可基于信息承载信号116来调制光信号114的振幅。
[0027] 在一些实施例中，调制器118可被配置成根据非相干调制方案来调制光114。以这 种方式，发射ToF照相机100和远程接收机不需要是相位同步的以检测信息承载信号，这可 导致较不复杂的实现。例如，可根据微分调制方案例如微分相移键控（DPSK)来调制光信号 114。在这里，信息承载信号的数据可用于改变而不是设置待发出的光114的相位。
[0028] 将认识到的是，在其它实施例中，也可采用相干发射或调制方案，诸如例如相移键 控（PSK)或正交振幅调制（QAM)方案。在这样的情况下，可用预先限定的同步或培训信号来 补充信息承载信号116以使远程接收机能够估计和同步到所发出的经调制光信号的相位。 相干发射/接收方案可允许检测未知的已发射信息承载信号116以及在发射装置和远程接 收装置之间的距离。
[0029] 除了交换信息以外，照明单元110也可被配置成照亮由飞行时间照相机100捕获 的场景。因此，光发射器112可被配置成无线地，即，在没有电缆或光纤的情况下朝着场景 和/或远程接收机发出光114,所述场景和/或远程接收机应在照明单元110的视场中，以 便能够接收经调制光114。当光114可以以例如几 MHz到数百MHz的速度被调制时，发光二 极管（LED)或激光二极管可形成光发射器112。照明单元110可使用红外光来使照明不显 目艮。因此，光信号114可以是对应于700 nm到I mm的波长覆盖从430 THz向下至300 GHz 的波长的红外光信号。
[0030] 光学组件120可包括一个或多个透镜122以收集反射光并将所捕获的场景/环境 成像到图像传感器130上。光学组件120还可包括一个或多个光学带通滤波器以使具有与 从照明单元110发出的光相同的波长的光通过。光学带通