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具有背景光校正的飞行时间测量的制作方法

文档序号:24892260发布日期:2021-04-30 13:19
具有背景光校正的飞行时间测量的制作方法

本公开涉及飞行时间传感器。



背景技术:

飞行时间传感器是范围成像系统,它基于已知的光速来解决距离问题。例如,“直接”飞行时间传感器可以向对象发射光脉冲,并检测从对象反射并返回传感器的光。对象和传感器之间的距离可以基于光发射和光返回到传感器之间的时间长度来确定(例如,光从传感器到对象并回到传感器的“飞行时间”)。

作为另一个示例,“间接”飞行时间传感器可以向对象发射调制光,并检测从对象反射并返回传感器的调制光。对象和传感器之间的距离可以基于发射的调制光和返回的调制光之间的相位差来确定。

飞行时间传感器可用于各种不同的应用中,以检测对象相对于传感器的存在和位置。作为示例,飞行时间传感器可以用于车辆感测系统、机器人系统和/或移动计算设备(例如,智能电话、平板计算机、可穿戴设备等)。



技术实现要素:

环境光或背景光的存在会对飞行时间传感器的测量的准确性和可靠性产生负面影响。例如,太阳、一般照明设备、显示设备和/或其他光源可以发射杂散的(spurious)非调制光和/或关闭调制(off-modulation)光。当传感器在存在该背景光的情况下获得光测量时,传感器不仅可以检测到由传感器发射并从对象反射的光,还可以检测到该背景光。作为这些杂散贡献的后果,传感器的距离确定的准确性和/或可靠性可能受到负面影响。

飞行时间传感器的准确性和/或可靠性可以通过考虑传感器操作期间背景光的存在来提高。在示例实施方式中,飞行时间传感器可操作以获得对应于单独的背景光的特征的背景信号。此外,飞行时间传感器可以根据飞行时间测量技术获得样本信号。样本信号包括来自从传感器发射并从对象反射的调制光以及背景光两者的贡献。然而,传感器可操作以通过从样本信号中减去背景信号的贡献来实行背景校正技术。随后,修改后的样本信号可用于确定传感器和对象之间的距离。

这里描述的实施方式可以提供多种益处。在一些实施方式中,飞行时间传感器可以获得在各种不同条件下的更准确和/或更可靠的测量(例如,与没有背景校正技术的情况下进行的测量相比)。这使得传感器可用于更广泛的应用、环境、一天中的时间等。此外,来自飞行时间传感器的测量可以被其他设备使用(例如,车辆、机器人、移动设备等)以更准确地确定它们的周围环境,并基于这一信息更有效地调整它们的操作。

一方面,一种方法包括使用传感器模块的光电检测器获得第一光测量。第一光测量至少部分对应于传感器模块的环境中的环境光。该方法还包括使用传感器模块的光源产生调制光,以及使用传感器模块的光电检测器获得第二光测量。第二光测量至少部分对应于从对象向光电检测器反射的调制光。该方法还包括基于第一测量、第二光测量和调制光,使用电子控制设备来估计传感器模块和对象之间的距离。

这方面的实施方式可以包括以下一个或多个特征。

在一些实施方式中,估计传感器模块和对象之间的距离包括确定对应于第一光测量的第一相位向量,确定对应于第二光测量的第二相位向量,以及确定对应于调制光的第三相位向量。

在一些实施方式中,估计传感器模块和对象之间的距离包括从第二相位向量中减去第一相位向量以获得第四相位向量。

在一些实施方式中,估计传感器模块和对象之间的距离包括确定第四相位向量和第三相位向量之间的相位差。

在一些实施方式中,估计传感器模块和对象之间的距离包括基于第四相位向量和第三相位向量之间的相位差来估计传感器模块和对象之间的距离。

在一些实施方式中,传感器模块和对象之间的距离大致与第四相位向量和第三相位向量之间的相位差成比例。

在一些实施方式中,该方法还包括基于第一光测量确定环境光的强度,确定环境光的强度大于阈值强度水平,以及响应于确定环境光的强度大于阈值强度水平,向传感器模块的用户呈现通知。

在一些实施方式中,该方法还包括将传感器模块和所述对象之间的距离的指示传输到主机设备的一个或多个处理器。

在一些实施方式中,该方法还包括基于传感器模块和对象之间的距离的指示来修改主机设备的操作。

在一些实施方式中,环境光包括阳光。

在一些实施方式中,环境光包括由传感器模块的环境中的一个或多个人造光源发射的光。

另一方面,一种系统包括具有光电检测器和光源的传感器模块以及电子控制设备。传感器模块可操作以使用光电检测器获得第一光测量。第一光测量至少部分对应于传感器模块的环境中的环境光。传感器模块还可操作以使用光源产生调制光,并使用光电检测器获得第二光测量。第二光测量至少部分对应于从对象向光电检测器反射的调制光。电子控制设备可操作以基于第一测量、第二光测量和调制光来估计传感器模块和对象之间的距离。

这方面的实施方式可以包括以下一个或多个特征。

在一些实施方式中,估计传感器模块和对象之间的距离包括确定对应于第一光测量的第一相位向量,确定对应于第二光测量的第二相位向量,以及确定对应于调制光的第三相位向量。

在一些实施方式中,估计传感器模块和对象之间的距离包括从第二相位向量中减去第一相位向量以获得第四相位向量。

在一些实施方式中,估计传感器模块和对象之间的距离包括确定第四相位向量和第三相位向量之间的相位差。

在一些实施方式中,估计传感器模块和对象之间的距离包括基于第四相位向量和第三相位向量之间的相位差来估计传感器模块和对象之间的距离。

在一些实施方式中,传感器模块和对象之间的距离大致与第四相位向量和第三相位向量之间的相位差成比例。

在一些实施方式中,传感器模块可操作以基于第一光测量确定环境光的强度,确定环境光的强度大于阈值强度水平,以及响应于确定环境光的强度大于阈值强度水平,使用显示设备向传感器模块的用户呈现通知。

在一些实施方式中,传感器模块可操作以将传感器模块和对象之间距离的指示传输到该系统的一个或多个处理器。

在一些实施方式中,传感器模块可操作以基于传感器模块和对象之间的距离的指示来修改系统的操作。

在一些实施方式中,环境光包括阳光。

在一些实施方式中,环境光包括由传感器模块的环境中的一个或多个人造光源发射的光。

在一些实施方式中,传感器模块包括飞行时间传感器模块。

在一些实施方式中,光源包括激光发射器。

在一些实施方式中,光电检测器包括光电二极管。

在附图和下面的描述中阐述了一个或多个实施方式的细节。从说明书和附图以及权利要求书中,其他方面、特征和优点将变得显而易见。

附图说明

图1是示例飞行时间传感器模块的示意图。

图2是示出飞行时间传感器模块的示例使用的图。

图3是示出在存在背景光源的情况下飞行时间传感器模块的示例使用的图。

图4a-4d是示出在存在背景光源的情况下飞行时间传感器模块的另一示例使用的图。

图5示出了使用飞行时间传感器模块获得的示例测量。

图6示出了使用飞行时间传感器模块获得测量的示例过程。

图7示出了具有飞行时间传感器模块的示例主机设备。

具体实施方式

环境光或背景光的存在会对飞行时间传感器的测量的准确性和可靠性产生负面影响。例如,太阳、一般照明设备(例如,室内灯、办公室灯等)、显示设备(例如,电视、计算机监视器、显示屏等)和/或其他光源可以发射杂散的非调制光和/或关闭调制光(例如,具有不同于由传感器发射的光的调制模式的调制模式的光)。当传感器在存在该背景光的情况下获得光测量时,传感器不仅可以检测到由传感器发射并从对象反射的光,还可以检测到该背景光。作为这些杂散贡献的后果,传感器的距离确定的准确性和/或可靠性可能受到负面影响。

飞行时间传感器的准确性和/或可靠性可以通过考虑传感器操作期间背景光的存在来提高。在示例实施方式中,飞行时间传感器可操作以获得对应于单独的背景光的特性的背景信号(例如,通过在传感器的光发射器关闭期间测量环境光的强度和/或相位)。此外,飞行时间传感器可以根据飞行时间测量技术获得样本信号(例如,通过使用其光发射器产生调制光,将调制光导向对象,以及获得光的一个或多个强度和/或相位测量)。样本信号包括来自由传感器发射并从对象反射的调制光以及背景光两者的贡献。然而,传感器可操作以通过从样本信号中减去背景信号的贡献来实行背景校正技术。随后,修改后的样本信号可用于确定传感器和对象之间的距离。

图1中示出了示例飞行时间传感器模块100。传感器模块100包括光源102、光电检测器104和电子控制设备106。在传感器模块100的示例使用中,光源102产生光,该光朝向主体发射(例如,传感器模块100附近的对象)。光电检测器104测量从该主体反射并返回到传感器模块100的光。电子控制设备106基于关于发射光和返回光的信息确定关于该主体的信息(例如,对象和传感器模块100之间的距离)。

光源102是可操作以产生光并向主体发射光的组件。在一些情况下,光源102可操作以发射一个或多个光脉冲(例如,一个、三个、三个或更多个脉冲)。这些脉冲可以连续地、周期性地、间歇地或根据一些其它模式发射。在一些情况下,光源102可操作以发射调制光。例如,光源102可以获得周期性波形(例如,载波信号),并用包含要传输的信息的调制信号改变波形的一个或多个属性。在一些情况下,调制信号是脉冲调制信号或连续波调制信号。在一些情况下,光源102可操作以产生具有特定光谱特性的光(例如,产生具有特定波长或波长范围的光信号)。光源102可以包括一个或多个发光元件。例如,光源102可以包括一个或多个发光二极管(lightemittingdiode,led)、垂直腔表面发射激光器(verticalcavitysurfaceemittinglaser,vcsel)、有机发光二极管(organiclightemittingdiode,oled)或其他选择性产生光的设备。

电子控制设备106可以控制光源102的操作。例如,电子控制设备106可以通信地耦合到光源102,并且选择性地开启或关闭光源102(例如,为了在选择的时间段期间产生光,诸如在测量操作期间)。作为另一示例,电子控制设备106可以指定产生的光的特性(例如,为了根据特定的图案、光谱组成等产生光)。此外,电子控制设备106可以获得描述发射光的特性的信息(例如,光被发射的时间、发射光的强度、发射光的光谱组成、发射光的相位等)。

光电检测器104是可操作以测量入射到光电检测器104上的光(例如,从光源102发射并从对象反射回光电检测器104的光)的组件。光电检测器104可以测量光的各种特性。在一些情况下,光电检测器104测量光的强度和/或光的光谱特性。在一些情况下,光电检测器104确定光被检测到的时间。在一些情况下,光电检测器104确定光的瞬态属性,例如光的相位。在一些情况下,光电检测器104可操作以根据一个或多个离散的时间点来测量光。在一些情况下,光电检测器104可操作以连续地、周期性地、间歇地或根据一些其他模式来测量光。

电子控制设备106还可以控制光电检测器104的操作。例如,电子控制设备106可以通信地耦合到光电检测器104,并且选择性地开启或关闭光电检测器104(例如,为了在选择的时间段期间测量光,诸如在测量操作期间)。此外,电子控制设备106可以获得描述测量光的特性的信息(例如,光被测量的时间、测量光的强度、测量光的光谱组成、测量光的相位等)。

电子控制设备106可以基于关于发射光和返回光的信息来确定关于主体(例如,对象和传感器模块100之间的距离)的信息。为了说明,图2示出了传感器模块100的示例用法。在该示例中,传感器模块100靠近对象200。

光源102可操作来以参考信号r的形式产生光(例如,基于来自电子控制设备106的指令),该光被导向对象200。发射光中的至少一些从对象200反射,并以反射信号t的形式返回光电检测器104。光电检测器104测量反射信号t,并将关于测量的信息传输到电子控制设备106。

电子控制设备106可操作以基于关于参考信号r和反射信号t的信息来确定对象200和传感器模块100之间的距离d。作为示例,图2示出了参考信号r和反射信号t的时域图202。参考信号r是具有周期tr的周期性信号(例如,调制信号)。反射信号t也是具有周期tr的周期信号。然而,如反射信号t和参考信号r之间的时移td所示,反射信号t的相位不同于参考信号r的相位。

这种相位差可以用复数平面上的相位向量(或“相量”)来表示。作为示例,图2示出了将参考信号r和反射信号t描绘为复平面上的相位向量的复数图(complexplot)204(例如,其中i轴对应于相位向量的实数分量,而j轴对应于相位向量的虚数分量)。每个相位向量的幅度表示相应信号的强度(例如,光的强度),而两个相位向量之间的角度表示相位向量之间的相位差。在这个示例中,参考信号r和反射信号t之间的相位差为φ。

相差φ根据距离d而变化。因此,距离d可以通过基于它们之间的已知关系确定相位差φ来估计。在一些情况下,距离d大致与相位φ成比例(例如,可以使用等式d≈k*φ来估计距离d,其中k是凭经验或理论确定的常数)。在一些情况下,距离d是使用以下等式估计的:

其中f是调制频率,c是光速。

在图2的示例中,唯一的光源是光源102。因此,光电检测器104仅测量由光源102发射并从对象200反射的光。然而,在实践中,传感器模块100可以在各种不同的条件下操作,包括在背景光(例如,杂散的非调制光和/或关闭调制光)存在的情况下操作。这种背景光会对飞行时间传感器的测量的准确性和可靠性产生负面影响。例如,当光电检测器104在存在这种背景光的情况下获得光测量时,光电检测器104不仅检测到由传感器发射并从对象反射的光(例如,反射信号t),还检测到该背景光。作为这些杂散贡献的后果,传感器的距离确定的准确性和/或可靠性可能受到负面影响。

为了说明,图3示出了传感器模块100的示例使用。在该示例中,传感器模块100靠近对象200和背景光源300。背景光源300可以是除光源102之外的任何光源。作为示例,背景光源300可以包括太阳、一般照明设备(例如,室内灯、办公室灯等)、显示设备(例如,电视、计算机监视器等)和/或其他光源。此外,尽管图3中示出了单个背景光源300,应当理解,传感器模块100可以在存在任何数量(例如,一个、两个、三个或更多个)的背景光源的情况下操作。

以类似参照图2所描述的方式,光源102以参考信号r的形式产生光(例如,基于来自电子控制设备106的指令),该光朝向对象200发射。发射光中的至少一些从对象200反射,并以反射信号t的形式返回光电检测器104。

然而,背景光源300也发射光。此外,由背景光源300发射的光的至少一些以背景信号b的形式入射到光电检测器104上。因此,当光电检测器104进行测量时,它是在测量具有来自反射信号t和背景信号b两者的贡献的复合信号(例如,复合信号t+b),而不是单独的反射信号t或背景信号b。

图3示出了复数图302,其指示复平面上的参考信号r、反射信号t和背景信号b。以类似参照图2所描述的方式,每个相位向量的幅度表示相应信号的强度(例如,光的强度),而两个相位向量之间的角度表示相位向量之间的相位差。在复数图302中,单独示出了每个相位向量。然而,如上所述,当光电检测器104进行测量时,它是在测量具有来自反射信号t和背景信号b两者的贡献的复合信号(例如,复合信号t+b),而不是单独的反射信号t或背景信号b。因此,表示光电检测器的测量的相位向量实际上是背景信号b的相位向量和反射信号t的相位向量之和(例如,复合相位向量t+b),并且参考信号r和光电检测器的测量之间的相位差φ1实际上是参考信号r和复合信号t+b之间的相位差(例如,如图304所示)。由于相位差φ1不反映参考信号r和反射信号t之间的实际相位差φ,所以基于相位差φ1的距离估计可能不太准确(例如,与基于实际相位差φ的估计相比)。此外,考虑到背景光对测量信号的贡献,距离估计可能由于背景光特性的变化而变化。因此,取决于测量条件的变化,传感器模块100的输出可能不太可靠。

传感器模块100的准确性和/或可靠性可以通过考虑传感器模块操作期间背景光的存在来提高。图4a-4d示出了示例背景校正技术。

如图4a所示,当光源102不发射任何光时(例如,当光源102被关闭或阻挡时),传感器模块100使用光电检测器104获得背景测量。在此期间,入射到光电检测器104上的唯一光是由背景光源300发射的背景光(例如,以背景信号b的形式)。如复数图400所示,传感器模块100确定表示测量的背景信号的相位向量b(例如,使用电子控制设备106)。

如图4b所示,传感器模块100还获得样本测量。这可以以类似于参考图3所讨论的方式来实行。例如,光源102以参考信号r的形式产生光(例如,基于来自电子控制设备106的指令),该光朝向对象200发射。发射光中的至少一些从对象200反射,并以反射信号t的形式返回到光电检测器104。随着背景光源300连续发光,由背景光源300发射的光的至少一些继续以背景信号b的形式入射到光电检测器104上。因此,当光电检测器104进行测量时,它是在测量具有来自反射信号t和背景信号b两者的贡献的复合信号(例如,复合信号t+b),而不是单独的反射信号t或背景信号b。如复数图402所示,传感器模块100确定表示测量的复合信号的相位向量t+b和表示参考信号的相位向量r(例如,使用电子控制设备106)。

如图4c中的复数图404所示,传感器模块100通过从复合相位向量t+b中减去相位向量b来确定单独表示反射信号的相位向量t(例如,使用电子控制设备106)。相位向量t不再包含来自背景光的贡献(例如,强度和/或相位贡献),并且可以用于估计对象200和传感器模块100之间的距离d。例如,如图4d中的复数图406所示,距离d可以通过基于它们之间的已知关系确定相位差φ来估计(例如,使用等式d≈k*φ和/或)。

在一些情况下,背景测量过程(例如,如关于图4a所示出和描述的)是在样本测量过程之前实行的(例如,如关于图4b所示出和描述的)。作为示例,在接收到实行距离估计的指示时,传感器模块100最初可以进行背景测量,然后随后实行样本测量。作为另一示例,传感器模块100可以在其第一次初始化(例如,开启)时进行背景测量,然后在接收到实行距离估计的指令时实行样本测量。

在一些情况下,背景测量过程在样本测量过程之后实行。作为示例,在接收到实行距离估计的指令时,传感器模块100最初可以实行样本测量,然后随后实行背景测量。

在一些情况下,传感器模块100进行单个背景测量,并且使用相同的背景测量来从多个不同的样本测量中去除背景光贡献。作为示例,传感器模块100可以进行单个背景测量来确定相位向量b。传感器模块100可以随后获得多个样本测量以确定多个不同的复合相位向量t+b,并且从每个复合相位向量t+b中减去相位向量b,以补偿背景光的贡献。在一些情况下,关于背景测量的信息(例如,相位向量b)由电子控制设备106存储,并且在进行样本测量时由电子控制设备106选择性地取得。例如,这对于减少实行每次距离估计所需的时间量是有用的。

在一些情况下,传感器模块100还确定距离估计何时可能潜在地不可靠。例如,在一些情况下,具有特别高强度的背景光可能对传感器模块100的操作产生负面影响(例如,通过干扰光电检测器检测来自对象的反射光的能力)。传感器模块100可以确定背景光的强度(例如,在背景光测量过程期间),并将测量的强度与阈值强度值进行比较。如果测量的强度大于阈值强度值,则传感器模块100可以产生在存在背景光的情况下进行的距离估计潜在地不可靠或不准确的指示。作为示例,传感器模块100可以将距离估计以及指示该距离估计是在存在强背景光的情况下进行的消息一起记录。作为另一示例,传感器模块100可以指示设备向传感器模块100的用户呈现警报,该警报指示距离估计是在存在强背景光的情况下进行的。警报可以是听觉信号或显示屏上的消息。在一些情况下,阈值强度值是凭经验确定的(例如,基于将测量准确性与背景光强度进行比较的实验测试)。

尽管在附图中描绘了示例相位向量(例如,在图2、3和图4a-4d中),在实践中,每个相位向量的特性(例如,幅度和/或相位)以及它们之间的关系可以不同,这取决于实施方式。例如,在实践中,对应于背景信号的相位向量b可以具有比附图中所示的更小的相位(例如,更靠近i轴)。

图5中的绘图500和502示出了使用这里描述的传感器模块获得的两个示例实验结果。在这些实验中,两个不同的对象(例如,大的灰色目标)被定位在离传感器模块不同的距离处,如水平轴所示。然后,传感器模块被用于在存在各种不同强度水平的背景光(例如,由宽带卤素灯产生的光,模拟来自太阳的光)的情况下确定测量信号的相位,如垂直轴所示。每条线代表相对于不同强度水平的背景光的测量相位。此外,使用这里描述的背景光校正技术进行的测量由带有“o”标记的实线表示,而没有背景光校正的测量由带有“+”标记的虚线表示。

如果所有距离的测量都是正确的,则测量的相位应该随距离线性变化(例如,绘图中为直线)。如绘图500和502所示,在没有背景光校正的情况下实行的测量(由带有“+”标记的虚线指示)表现出显著的非线性行为,表明测量不是针对所有距离的。此外,随着背景光强度的增加,测量呈现出更大的非线性行为,这表明当在更高强度的背景光存在的情况下进行测量时,测量更不准确。

然而,用背景光校正进行的测量(由带有“o”标记的实线表示)表现出基本上线性的行为,表明在一定距离范围内(例如,在0和2000毫米之间)测量是正确的,而与背景光的强度水平无关。因此,传感器模块能够补偿背景光的负面影响。

图6示出了使用飞行时间传感器模块获得测量的示例过程600。过程600的一些或全部可以例如使用这里描述的传感器模块100和/或主机设备来实行。

在过程600中,使用传感器模块的光电检测器获得第一光测量(步骤602)。第一光测量至少部分对应于传感器模块的环境中的环境光(例如,由一个或多个背景光源发射的背景光)。在一些情况下,环境光包括阳光。在一些情况下,环境光包括由传感器模块的环境中的一个或多个人造光源发射的光。例如,关于图4a示出并描述了用于测量环境光或背景光的示例技术。

使用传感器模块的光源产生调制光(步骤604)。此外,使用传感器模块的光电检测器获得第二光测量(步骤606)。第二光测量至少部分对应于从对象向光电检测器反射的调制光。例如,关于图4b示出并描述了用于产生调制光和测量反射光的示例技术。

基于第一测量、第二光测量和调制光来估计传感器模块和对象之间的距离(步骤608)。这可以例如使用传感器模块的电子控制设备来实行。例如,关于图4c和4d示出并描述了用于产生调制光和测量反射光的示例技术。

在一些情况下,估计传感器模块和对象之间的距离包括确定对应于第一光测量的第一相位向量,确定对应于第二光测量的第二相位向量,以及确定对应于调制光的第三相位向量。此外,可以从第二相位向量中减去第一相位向量,以获得第四相位向量。可以确定第四相位向量和第三相位向量之间的相位差。传感器模块和对象之间的距离可以基于第四相位向量和第三相位向量之间的相位差来估计。在一些情况下,该距离大致与第四相位向量和第三相位向量之间的相位差成比例。

在一些情况下,基于第一光测量来确定环境光的强度。此外,可以确定环境光的强度大于阈值强度水平。响应于该确定,可以向传感器模块的用户呈现通知(例如,指示在存在环境光的情况下进行的距离估计可能由于高强度背景光而是不准确的或不可靠的)。

在一些情况下,将传感器模块和对象之间的距离的指示传输到主机设备的一个或多个处理器。此外,可以响应于传感器模块和对象之间的距离的指示来修改主机设备的操作。

示例系统

本说明书中描述的主题和操作的一些实施方式可以在数字电子电路中实现,或者在计算机App、固件或硬件中实施(包括本说明书中公开的结构及其结构等同物),或者在它们中的一个或多个的组合中实施。例如,在一些实施方式中,电子控制设备106的一个或多个组件可以使用数字电子电路来实施,或者在计算机App、固件或硬件中实施,或者在它们中的一个或多个的组合中实施。作为另一示例,在一些实施方式中,过程600可以使用数字电子电路,或者以计算机App、固件或硬件,或者以它们中的一个或多个的组合来实行。

在本说明书中描述的一些实施方式可以被实施为数字电子电路、计算机App、固件或硬件的一个或多个组或模块,或者它们中的一个或多个的组合。虽然可以使用不同的模块,但是每个模块不必是不同的,并且多个模块可以在相同的数字电子电路、计算机App、固件或硬件或其组合上实施。

在本说明书中描述的一些实施方式可以被实施为一个或多个计算机程序,即,编码在计算机存储介质上的计算机程序指令的一个或多个模块,用于由数据处理装置实行或控制数据处理装置的操作。计算机存储介质可以是或可以包括在计算机可读存储设备、计算机可读存储基板、随机或串行存取存储器阵列或设备、或它们中的一个或多个的组合。此外,虽然计算机存储介质不是传播信号,但是计算机存储介质可以是编码在人工产生的传播信号中的计算机程序指令的源或目的地。计算机存储介质也可以是或包括在一个或多个单独的物理组件或介质(例如,多个cd、磁盘或其他存储设备)中。

术语“数据处理装置”涵盖用于处理数据的所有种类的装置、设备和机器,包括例如可编程处理器、计算机、片上系统、或前述的多个或其组合。该装置可以包括专用逻辑电路,例如,fpga(现场可编程门阵列)或asic(专用集成电路)。除了硬件之外,该装置还可以包括为所讨论的计算机程序创建实行环境的代码,例如,构成处理器固件、协议栈、数据库管理系统、操作系统、跨平台运行时环境、虚拟机或它们中的一个或多个的组合的代码。该装置和实行环境可以实现各种不同的计算模型基础设施,例如网络服务、分布式计算和网格计算基础设施。

计算机程序(也称为程序、App、App应用、脚本或代码)可以用任何形式的编程语言编写,包括编译或说明语言、声明性或过程性语言。计算机程序可以,但不是必须,对应于文件系统中的文件。程序可以存储在保存其他程序或数据(例如,存储在标记语言文档中的一个或多个脚本)的文件的一部分中,存储在专用于所讨论的程序的单个文件中,或者存储在多个协同文件中(例如,存储一个或多个模块、子程序或代码部分的文件)。计算机程序可以被部署为在一台计算机上或位于一个站点或分布在多个站点并通过通信网络互连的多台计算机上实行。

本说明书中描述的过程和逻辑流程中的一些可以由实行一个或多个计算机程序的一个或多个可编程处理器来实行,以通过对输入数据进行操作并产生输出来实行动作。过程和逻辑流程也可以由专用逻辑电路来实行,并且装置也可以被实实施为专用逻辑电路,专用逻辑电路例如是fpga(现场可编程门阵列)或asic(专用集成电路)。

举例来说,适于实行计算机程序的处理器包括通用和专用微处理器,以及任何类型的数字计算机的处理器。通常,处理器将从只读存储器或随机存取存储器或这两者接收指令和数据。计算机包括用于根据指令实行动作的处理器以及用于存储指令和数据的一个或多个存储设备。计算机还可以包括或可操作地耦合到一个或多个用于存储数据的大容量存储设备(例如磁盘、磁光盘或光盘),以从该一个或多个大容量存储设备接收数据或向该一个或多个大容量存储设备传送数据,或者两者兼有。然而,计算机不需要具有这样的设备。适于存储计算机程序指令和数据的设备包括所有形式的非易失性存储器、介质和存储器设备,包括例如半导体存储器设备(例如,eprom、eeprom、闪存设备等)、磁盘(例如,内部硬盘、可移动磁盘等)、磁光盘以及cd-rom和dvd-rom盘。处理器和存储器可以由专用逻辑电路来补充或并入专用逻辑电路。

为了提供与用户的交互,可以在计算机上实施操作,该计算机具有用于向用户显示信息的显示设备(例如,监视器或另一类型的显示设备)以及用户可以通过其向计算机提供输入的键盘和定点设备(例如,鼠标、轨迹球、平板计算机、触敏屏或另一类型的定点设备)。也可以使用其他类型的设备来提供与用户的交互;例如,提供给用户的反馈可以是任何形式的感官反馈,例如视觉反馈、听觉反馈或触觉反馈;并且可以以任何形式接收来自用户的输入,包括声音、语音或触觉输入。此外,计算机可以通过向用户使用的设备发送文档和从用户使用的设备接收文档来与用户交互;例如,通过响应于从用户客户端设备上的网络浏览器接收的请求而将网页发送到该网络浏览器。

计算机系统可以包括单个计算设备,或者多个计算机,这些计算机彼此接近或通常远离彼此地进行操作,并且通常通过通信网络进行交互。通信网络的示例包括局域网(“lan”)和广域网(“wan”)、交互网络(例如因特网)、包括卫星链路的网络以及对等网络(例如adhoc对等网络)。客户端和服务器的关系可以通过运行在各自的计算机上并且彼此具有客户端-服务器关系的计算机程序来产生。

这里描述的传感器模块可以集成到主机设备中,例如智能电话、膝上型计算机、可穿戴设备、其他计算机、机器人和汽车。主机设备可以包括处理器和其他电子组件,以及可操作以收集数据的其他补充模块(例如,相机、接近传感器等)。可以包括其他补充模块,例如环境照明、显示屏、汽车前照灯等。主机设备还可以包括非易失性存储器,其中存储了用于操作ic设备的指令,并且在一些情况下存储了补充模块。

在一些情况下,这里描述的传感器模块可以改善主机设备的性能。例如,主机设备通常在各种不同的环境和各种不同的条件下使用。尽管有这些变化,本文描述的飞行时间传感器可以获得在各种不同条件下更准确和/或更可靠的测量(例如,与没有背景校正技术的情况下进行的测量相比)。这使得该传感器可用于更广泛的应用、环境、一天中的时间等。此外,主机设备可以使用这些测量来更准确地确定它们的周围环境,并基于该信息更有效地调整它们的操作。

举个示例,图7示出了包括飞行时间传感器模块100(包括光源102、光电检测器104和电子控制设备106)的主机设备700。主机设备700还包括若干附加组件,包括一个或多个计算机处理器710(例如,为了实施电子控制设备106和/或提供其他计算功能)、一个或多个显示屏720、一个或多个电源730(例如,电池、充电电路等)、一个或多个收发器740(例如,无线无线电,诸如wi-fi无线电、蜂窝无线电、蓝牙无线电等)、以及一个或多个相机模块750(例如,成像传感器,诸如半导体电荷耦合器件[ccd]、互补金属氧化物半导体[cmos]中的有源像素传感器和/或n型金属氧化物半导体[nmos])。在主机设备700操作期间,主机设备700可以使用传感器模块100获得关于其周围环境的信息(例如,关于主机设备700附近的对象的存在以及这些对象与主机设备700的距离的信息)。

此外,主机设备700可以基于传感器模块100所基于的信息来修改其操作。例如,在确定对象的存在和/或对象与传感器模块100之间的距离之后,主机设备700可以基于估计的距离调整一个或多个相机模块的焦点(例如,以获得检测到的对象的更清晰或更锐利的图像)。作为另一示例,主机设备700可以产生其环境的地图或其他空间表示,包括关于环境中对象位置的信息。作为另一示例,主机设备700可以产生根据周围环境而变化的一个或多个图形显示元素(例如,包括周围环境的视频或图像的“增强现实”图形用户界面,以及标识视频或图像中的对象的一个或多个图形覆盖)。此外,主机设备700可以向一个或多个其他设备(例如,一个或多个其他主机设备)传输关于对象的信息,使得其他设备也可以访问该信息。

虽然本说明书包含许多细节,但是这些细节不应被说明为对所要求保护的范围的限制,而是对特定于特定示例的特征的描述。本说明书中在分开的实施方式的上下文中描述的某些特征也可以组合在同一实施方式中。相反,在单个实施方式的上下文中描述的各种特征也可以在多个实施例中分开实施或者以任何合适的子组合实施。

已经描述了许多实施例。然而,在不脱离本发明的精神和范围的情况下,可以进行各种修改。因此,其他实施例在权利要求的范围内。

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