CN119497830A 飞行时间摄像装置系统以及用于飞行时间摄像装置系统的失真补偿方法 （艾迈斯-欧司朗股份有限公司）

2024.12.31PCT/EP2023/0668152023.06.21WO2024/008454EN2024.01.11飞行时间摄像装置系统以及用于飞行时间(11)的阵列和投影透镜(TX)形成的点投影仪(10)，点投影仪(10)被配置成将点图案(3)投影至目标(2)上。TOF摄像装置(1)还包括由传感器像素(21)的阵列和摄像装置透镜(RX)形成的光列的失真(d1)、投影透镜(TX)的传递函数(LTX)和/或摄像装置透镜(RX)的传递函数(LRX)被设2所述摄像装置透镜(RX)的传递函数(LRX)被设置成使得所捕获的点图案(3)没有光学失真；所述光发射器(11)的阵列的所述失真(d1)被设置成使得所述点图案(3)没有任何失真像素适于检测所述点图案(3)中的由所述光发射器(11)中的一个光发射器生成的点，所述一个光发射器位于在所述光发射器(11)的阵列中的与所述传感器像素(21)中相应的一个传感器像素在所述传感器像素(21)的阵列中的坐标3.根据权利要求1或2所述的TOF摄像装置(1)，其4.根据权利要求1至3中的一项所述的TOF摄的传递函数(LRX)被设置成使得所述点图案(3)中的每个点的光被引导至所述传感器像素的传递函数(LRX)被设置成使得由所述光发射器(11)的阵列的所述失真(d1)和/或所述投影透镜(TX)的传递函数(LTX)导致的所述点图案(3)的失真(d26.根据权利要求1至5中的一项所述的TOF摄像装置(1)7.根据权利要求1至5中的一项所述的TOF摄像装置递函数(LTX)被设置成使得实现所述目标(2)上的所述点的传递函数(LRX)被设置成使得所述目标(2)上的所述点图9.根据权利要求1至8中的一项所述的TOF摄像装置(1)，其中12.根据权利要求1至11中的一项所述的TOF摄像装置(1)，其中，所述摄像装置透镜3提供由光发射器(11)的阵列和投影透镜(提供由传感器像素(21)的阵列和摄像装置透镜(R所述摄像装置透镜(RX)的传递函数(LRX)被设置成使得所捕获的点图案(3)没有光学失真，所述光发射器(11)的阵列的所述失真(d1)被设置成使得所述点图案(3)没有任何失真4[0002]飞行时间摄像装置是被配置成使用飞行时间TOF方法测量到目标例如对象或场景[0003]常规的TOF摄像装置包括用于将点图案投影至目标上的点投影仪以及用于捕获所些系统在投影至目标上的点图案和由光学传感器接收到的所反射的点图案两者中通常经[0006]本公开内容通过使光发射器的阵列的布置失真和/或系统中所采用的光学透镜的传递函数以使光学失真最小化即补偿而无需任何附加的部件或数字图像处理方法来克服器的阵列的失真、投影透镜的传递函数和/或摄像装置透镜的传递函数被设置成使得所捕标上的装置，目标可以是待确定到其的距离以及可选地待确定其地形特征的场景或对象。5便使用网格的照明对人眼不刺眼。用作投影透镜的透镜布置然后被配置成朝向目标引导被配置成基于由相应光电二极管在集成或曝光时间内捕获的光来生成电子光信号。例如，学元件用于拒绝不希望的入射角的光和/或不希[0010]点投影仪和光学传感器可以被布置在公共的基板主体例如芯片或晶片基板上。个像素确定点投影仪的光的发射与对应的像素的光信号的生成之间的[0011]改进的构思在光学上补偿了由诸如投影透镜和摄像装置透镜的非理想的光学元发射器位于在光发射器的阵列中的与相应传感器像素在传感器像素的阵列中的坐标对应够充分控制3D系统的深度点的相应位置。这使发射器阵列中所需的发射器的数目最小化，6真大小相同但符号相反的失真(例如，发射器阵列的失真和投影透镜的光学失真)引入系的上述无失真的点图案同样可以通过投影透镜的专门设计的传递函数实现或进一步增强。数的结合可以导致增强所投影的图案中的任何失镜传递函数的结合可以导致增强所投影的图案中的预期的7数引入了光学失真，该光学失真与由非理想的投影透镜的传递函数和/或失真的光发射器[0021]在实施方式中，光发射器是相干光发射器，特别是垂直腔表面发射激光器发射器接收到的光生成点阵列的衍射光学元件DOE。光发射器的阵列可以包括单个光发射[0025]上述目的通过包括根据上述实施方式中一项所述的TOF摄像装置的电子设备进一传感器单元中，TOF摄像装置用作用于确定距离以及监控交通工具周围的对象和场景的速或摄像装置透镜的传递函数被设置成使得所捕获的点图[0027]根据TOF摄像装置的前述实施方式，该方法的其他实施方式对于技术人员而言变[0028]附图的以下描述可以进一步说明和解释TOF摄像装置和失真补偿方法的各个方8[0032]图3a示出了根据改进的构思的TOF摄像装置中采用的投影透镜的示例性实施方[0034]图4a示出了根据改进的构思的TOF摄像装置中采用的摄像装置透镜的示例性实施装置1包括布置在公共基板30例如硅芯片基板上的点投影仪10和光学传感器20。点投影仪面发射激光器(VCSEL)的网格实现。光发射器11可以替选地是边缘发射器或可操作成发射相干光的任何其他类型的发射器。例如，由光发射器11发射的光是红外光，特别是NIR或如布拉格光栅的衍射光学元件DOE。特别地在其中点投影仪10包括单个光发射器11的实施[0041]摄像装置透镜RX可以包括实现滤光器的涂层，滤光器用于拒绝不希望的波长的9[0042]TOF摄像装置1还可以包括用于操作点投影仪10和光学传感器20的有源电路系统[0043]图2示出了使用如图1的示意图中示出的光发射器11的阵列、传感器像素21的阵的位置向量rW由rW＝LTX(rV)给出。相反，对于已知的点图案3，光发射器11的阵列由应的传感器像素21上的点图案3中的每个点的位置案3中的每个点都被引导至传感器像素21中的每个传感器像素的光敏表面的中心，如图所[0047]图3b示出了点图案3中的由图3a中的投影透镜TX生成的失真。如果光发射器11的的阵列上的点图案3将示出由于摄像装置透镜RX的非理想行为造成的失真d3。失真的图案[0049]图5示出了用于TOF摄像装置1的失真补偿机制的第一示例性实施方式。在这个实光学失真的理想摄像装置透镜RX。因此，非失真的点图案3被投影至传感器像素21的阵列[0050]图6示出了在采用真实透镜作为摄像装置透镜RX的情况下，用于图5的TOF摄像装同的透镜和透镜类型它们可以具有不同的程度和/或类型，以使得传感器像素21上的成像个发射器11产生点图案3的一个点。它还可以用于使包括透镜元件和衍射光学元件的投影[0052]图8示出了用于TOF摄像装置1的失真补偿机制的第三示例性实施方式。与先前描成像的点图案的零失真或至少最小失真d3，投影透镜TX和[0054]图9示出了包括具有根据改进的构思的TOF摄像装置1的TOF摄像装置系统101的电子设备100例如智能电话或智能手表的示例性实施方式。摄像装置系统101包括TOF摄像装检测之间的时间差确定到目标2的距离和/或目标2[0056]应当理解，本公开内容不限于所公开的实施方式以及上文特别示出和描述的内