CN107430187A - 深度传感器模块和深度感测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及深度传感器模块和深度感测方法。深度传感器模块和方法适于包括光检测器部分和发射部分，至少两个光源在三角测量基线的方向上在空间上偏移。在一些实施方式中，在光检测器部分中的图像传感器的像素场由飞行时间像素组成。通过三角测量得到的深度测量可用于校准由飞行时间测量产生的深度图。

Description

深度传感器模块和深度感测方法
技术领域
本发明涉及光学深度传感器模块和深度感测***。在特定的方面中，光学深度传感器模块可用作具有增强的功能的接近传感器。
背景技术
如通常在移动电话中使用的光学接近传感器发射光信号并测量后向反射光强度。基于所测量的后向反射光强度，推断出物体的存在。大部分接近传感器包括在同一封装中的单个光源和单个光电检测器。例如由Fadell等人在美国专利申请US 2008/0006762 A1中介绍了这样的***。基于发射光和测量来自物体的后向反射光信号来将光学接近传感器集成到小模块内的不同方式由Campbell在美国专利US 8,748,856 B2中和由Rudmann在美国专利US 8’791’489B2中介绍。
介绍了主要通过尽可能多地抑制内反射和杂散光路径来增加基于强度测量的接近传感器的可靠性的其它方法。这样的方法由Findlay在美国专利申请US 2012/0133956A1中和由Rossi在美国专利US 8’674’305B2中公布。
那些***的关键挑战是首先检测只反射很少的信号的高度吸收的物体，并其次抑制或补偿例如由在接近传感器的前盖上的污垢或在集成在移动电话中的情况下在移动电话的前盖上的污垢和/或灰尘引起的杂散光和反射。
克服杂散光问题和将更多的功能添加到接近传感器模块内的最近的趋势表明最新的接近传感器倾向于通过实际上测量到也被称为深度感测***的接近传感器模块前面的物体的距离来测量接近度。术语“深度”和“距离”在所有下面的上下文中是可互换的。由Baxter在US 8’610’043B2中介绍了基于单光子雪崩二极管(SPAD)的基于深度传感器模块的第一接近传感器，其被称为飞行时间深度传感器。
仅次于基于SPAD的接近传感器，预期所谓的间接飞行时间深度测量设备将集成在接近传感器中。在美国专利申请US2014/0346361A1中介绍了用作接近传感器的基于间接飞行时间深度测量方法的***。间接飞行时间测量设备测量与所反射和捕获的光比较的发射光的相移，所反射和捕获的光延迟了光到物体并回来的行进时间。最后从所测量的相位信息得到实际深度。与基于SPAD的直接飞行时间比较的间接飞行时间测量的关键优点之一是间接(或基于相位的)飞行时间测量***大大减小了定时分辨率要求。通常，这样的间接飞行时间传感器基于能够在几个时间点处对入射光采样的解调像素，且基于那些采样，入射光的相位、振幅和偏移信息可减少。
例如在下面的专利中描述了在间接飞行时间测量***中执行解调的像素的变形：US5’856’667、EP1009984B1、EP1513202B1和US7’884’310B2。然而，公知的是，间接飞行时间传感器强烈地遭受时间漂移、混合深度像素、由污垢或灰尘颗粒引起的多次反射和杂散光的影响。所有这些测量失真使间接飞行时间***对可靠地操作来说是非常有挑战性和昂贵的。
此外，在接近传感器应用中的未来深度传感器模块不仅测量在空间中的单个点的深度，而且优选地供应在由深度测量像素的阵列测量的给定视场中的二维深度图。由移动电话中的接近传感器供应的深度图的可用性(即使只有10x 10个像素或更少)将使例如用于设备的无触摸操作的手势识别的完全新的功能的引入成为可能，例如，如在美国专利申请US2013/0179162A1中介绍的。
发明内容
本发明的一个目的是提供新类型的深度传感器模块和相应的新类型的深度感测方法。
本发明的一个目的是提供高度鲁棒的深度传感器模块和深度感测方法。
这些目的中的至少一个可至少部分地通过权利要求的特征来实现。另外的有利实施方式从从属权利要求和描述得出。
深度传感器模块可包括用于照亮物体的光发射部分和光检测器部分，光发射部分和光检测器部分在三角测量基线的方向上在空间上偏移。光发射部分可包括在三角测量基线的方向上在空间上偏移的至少两个光源，其中光检测器部分被配置成获取光并沿着三角测量基线的方向提供所获取的光的强度分布。在物体由深度传感器模块的照明部分的两个光源照亮的情况下，所获取的光的强度分布相应地由两个不同的光源产生。知道在光源和光检测器部分之间的空间偏移使三角测量成为可能，三角测量使深度估计、即在深度传感器模块和物体之间的距离的估计成为可能。
在一些实施方式中，深度传感器模块被配置成使用所获取的光的强度分布来执行三角测量评价。通过测量并评价至少两个光源的强度分布，我们可沿着三角测量基线的方向进行三角测量，并因此测量距离。例如深度传感器模块可操作来独立于强度分布且可选地也独立于在光源和光检测部分的像素之间的空间偏移而执行三角测量计算。
在一些实施方式中，深度传感器模块被配置成通过确定在起源于光发射部分的至少两个光源中的两个的所获取的光的两个强度分布之间的差分的零交叉点来实现三角测量评价。基于起源于在三角测量基线的方向上在空间上偏移的至少两个不同的光源的所获取的光的强度分布的差分信号进行物体的距离的基于三角测量的评价能够降低通常现有技术的发射很好地聚焦的光点或结构以保证精确的横向分辨率的三角测量要求。
应用所描述的种类的***，光发射器部分可发射非结构光，例如由至少两个光源中的每个产生的漫散光。光可以具有相当宽的光锥(发射锥体)，而不是必须呈现尖锐的点、线或结构(如通常由现有技术三角测量***要求那样)。
因为由至少两个光源发射的光的强度差的位置在三角测量基础的方向上被明确定义(且可以以高精度被确定)，基于信号差分的三角测量***(其被很好地构造)的评价变得简单直接，即使所发射的光锥未被很好地构造。
此外，光发射部分的设置被简化，因为在很多情况下，光源已经发射光锥和因此(或多或少的)非结构光。
对投影光学器件(如果存在的话)的要求则大大减小。在实例中，深度传感器模块可以缺少任何投影光学器件。
此外，由光检测部分捕获的沿着三角测量基线的方向的差分信号的评价可以导致在对制造公差的敏感性、热漂移、老化伪像等的敏感性方面的深度传感器测量的增加的稳定性。
在本发明的一些实施方式中，至少两个光源被配置成被单独地控制。至少两个光源的单独控制能够使通过不同光源的光发射交替。例如，如果光发射部分包括第一和第二光源或甚至由第一和第二光源组成，且这两个光源都是单独可控制的，则第一光源可以在第二光源关闭的同时打开。后向反射光由光检测部分捕获，以及第一强度分布被测量。其后，第一光源关闭，并且第二光源打开。后向反射光由光检测部分捕获，并且第二强度分布被测量。通过使这两个强度分布测量相减，可确定沿着三角测量基线的方向的零交叉点。最后，零交叉点的评价直接指(涉及)物体的深度。
此外，至少两个光源的单独控制能够使在单次曝光期间至少两个光源的光发射交替。当将光源的交替控制与包括具有解调像素的传感器的光检测部分结合时，解调像素可与至少两个光源的交替控制同步。解调像素能够将当第一光源打开时产生的光产生的电荷转移到像素的第一存储装置内，并将当第二光源打开时产生的光产生的电荷转移到第二存储装置内，依此类推(如果另外的光源和另外的存储装置被提供的话)。这个过程可在单次曝光期间重复很多次，且在读出值并执行评价之前，光产生的电荷可集成到解调像素的存储装置中。
此外，最先进的解调像素包括背景光移除电路或信号相减电路，其可进一步简化评价并提高动态范围。
在一些实施方式中，至少两个光源布置在单个裸片上。例如它们被包括在单个裸片上。在单个裸片上的至少两个光源的集成能够减小空间和成本，都是对接近传感器的高容量、低成本应用的重要标准。
此外，在单个裸片上具有至少两个光源可减小在至少两个光源之间的可能的性能差异的可能性。
在一些实施方式中，至少两个光源中的第一个和第二个可操作来分别发射具有第一光强度分布的第一光束和具有第二光强度分布的第二光束。其中，第一和第二光强度分布相对于垂直地与三角测量基线对齐的一平面可以是相互对称的。
在一些实施方式中，光发射部分可操作来交替地：
-利用至少两个光源中的第一个照亮物体而不用至少两个光源中的第二个照亮物体；以及
-利用至少两个光源中的第二个照亮物体而不用至少两个光源中的第一个照亮物体。
在一些实施方式中，光检测器部分包括被配置成获取光的图像传感器。在光检测器部分中的图像传感器的实现使强度分布的全二维图像的获取成为可能。例如在当第一光源打开且第二光源关闭时第一图像被捕获以及当第二光源打开且第一光源关闭时第二图像被捕获的情况下，这两个强度分布图像可以彼此相减。可能地，零交叉点可接着在三角测量基线的方向上的图像传感器的每个像素线上被发现。通过具有例如具有m x n个像素的分辨率的图像传感器，其中n是沿着三角测量基线的方向的像素的数量以及m是沿着正交方向(正交于三角测量基线)的像素的数量，可以检测到表示到物体的距离的m个零交叉点。换句话说，可测量全深度线。
在一些实施方式中，图像传感器包括或甚至是飞行时间传感器。飞行时间传感器能够解调进入的光。使它与至少两个光源同步能够执行如在本文所述的三角测量。最先进的飞行时间像素还能够抑制背景光。这意味着像素能够减去在像素上的信号，并因此增加***的动态范围。
在一些实施方式中，深度传感器模块被配置成实现飞行时间测量。在图像传感器包括飞行时间像素或甚至由飞行时间像素组成的情况下，每个飞行时间像素可用于也使用所述的三角测量方法来确定深度。通过具有例如具有m x n个飞行时间像素的图像传感器，其中n是沿着三角测量基线的方向的像素的数量以及m是沿着正交方向的像素的数量，可以检测到表示到物体的距离的m个零交叉点。此外，因为图像传感器的m x n个飞行时间像素中的每个能够渲染深度值，可产生全深度图。基于通过三角测量方法得到的m个深度值和通过飞行时间测量得到的m x n个深度值，可增加深度测量的可靠性。例如因为所述基于三角测量的测量较少遭受内反射和例如由于污垢和灰尘引起的杂散光，通过三角测量方法得到的深度数据可用于校准飞行时间深度图，而飞行时间深度图产生全二维深度图。
在一些实施方式中，光发射部分包括至少一个光学反馈像素。至少一个光学反馈像素可用于控制至少两个光源的功率。在图像传感器的像素场由飞行时间像素组成的情况下，至少一个光学反馈像素可用于进一步校准使用图像传感器的飞行时间像素完成的深度测量。在实例中，至少一个光学反馈像素布置在与像素场相同的裸片上(例如被包括在与像素场相同的裸片中)。
此外，如果存在几个光学反馈像素，则像素可具有不同的敏感度以覆盖较大的动态范围。如果存在几个光学反馈像素，则光学反馈像素的各个结果可被平均或组合以提高光学反馈结果的信噪比。
而且，深度传感器模块可被配置为接近传感器。
深度传感器模块可用作(可能简单的)接近传感器。
除了深度传感器模块以外，还描述了深度感测方法。该方法可具有与所述传感器模块中的任一个的特性相应的特性。它可以是例如使用具有光检测器部分和光发射部分的深度传感器的深度感测方法，光发射部分和光检测器部分在三角测量基线的方向上在空间上偏移。光发射部分包括在三角测量基线的方向上在空间上偏移的至少两个光源。深度感测方法包括下列步骤：使用光检测器部分获取光，以及在三角测量基线的方向上提供所获取的光的强度分布。在一种变形中，执行使用所获取的光的强度分布的三角测量评价。在一种变形中，通过确定在起源于光发射部分的至少两个光源中的两个的所获取的光的两个强度分布之间的差分的零交叉点来执行三角测量评价。在一种变形中，单独地控制光发射部分的至少两个光源。在一种变形中，使用被包括在检测器部分中的图像传感器来获取光。在一种变形中，执行飞行时间测量。在一种变形中，使用在光发射部分中的至少一个光学反馈像素来执行光学反馈测量。在一种变形中，深度传感器模块用作接近传感器。
附图说明
从下面在本文给出的详细描述和附图中将更全面地理解本文所述的装置和方法，附图不应被考虑为限于在所附权利要求中描述的本发明。附图：
图1a概略示出例如被设计为接近传感器的深度传感器模块的三维视图。
图1b示出图1a的深度传感器模块的横截面。
图1c示出图1a的深度传感器模块的垂直截面。
图2a示出可视化第一光束和第二光束的来自图1的深度传感器模块中的照明光束。
图2b绘出沿着三角测量基线的方向的第一光束和第二光束的光功率分布。
图2c示出第一和第二光束的差分信号。
图3a到c示出基于零交叉三角测量的方法，在像素场上的零交叉点根据物体到深度传感器模块的距离移动。
图4a到c分别示出在透视图中、在垂直截面中和在横截面中的深度传感器模块，其中深度传感器模块包括可用于校准目的的光学反馈像素。
图5示出光发射裸片的透视图，四个单独可控制的光源在该光发射裸片上。
图6示出深度传感器模块的光发射部分，其包括第一光源和第二光源连同优化该模块以处理由在覆盖/保护玻璃的顶部上的污垢或灰尘颗粒引起的杂散光的投影光学器件。
附图标记的列表
1 物体
2 深度传感器模块
15 三角测量基线的方向
20 光检测部分
210 图像传感器
211 像素场
212 光学反馈像素
23 成像光学器件
30 光发射部分
32 光发射裸片
32a 第一光源
32b 第二光源
32c 第三光源
32d 第四光源
32a2 第一光源的板
32b2 第二光源的板
32c2 第三光源的板
32d2 第四光源的板
33 投影光学器件
35a 第一光束
35b 第二光束
38 零交叉轴
39 零交叉点
40 覆盖玻璃
具体实施方式
现有技术的接近传感器模块包括光源和光电检测器。光由光源发射并由光电检测器检测。在发射光源的一些光被反射回到接近传感器并由光电检测器检测的情况下，假设物体在接近传感器的前面。通常，简单的信号阈值化被执行以判定在近范围内是否存在物体。
朝着实际深度传感器到接近传感器内的集成的最近的发展允许更可靠的接近度检测。然而，那些深度传感器强烈地遭受由污垢和/或灰尘引起的杂散光的影响。
三角测量是确定场景中的点的位置(或距离)的过程。在基线的任一端处，在点和基线之间的角分别被测量或是已知的。使用三角公式，可计算在三角测量基线和点之间的距离。
图1a-c示出深度传感器模块2。图1a概略示出在3D视图中的深度传感器模块，而图1b示出在横截面中的顶视图，以及图1c示出在垂直截面中的侧视图。深度传感器模块2包括光发射部分30和光检测部分20。光发射部分30和光检测部分20在三角测量基线15的方向上在空间上偏移。光发射部分30包括沿着三角测量基线15的方向在空间上偏移的至少两个光源32a和32b。这两个光源可以在如附图所示的同一光发射裸片32上。在一些实现方式中，两个光源32a和32b是例如在同一光发射裸片32上的垂直腔表面发射激光二极管(VCSEL)。在这个所示出的情况下，光发射裸片32包括两个板以从外边单独地控制两个光源32a和32b，相应于可能的实施方式。
也可以简单地具有不在同一裸片上的在光发射部分30中的两个单独光源32a和32b，例如两个单独的LED、VCSEL或激光二极管。然而，两个光源32a和32b沿着三角测量基线15的方向在空间上偏移。由第一光源32a和第二光源32b产生的光由投影光学器件33投影到场景内并投影到物体1上(参见图2a)。在发射光的部分由物体1反射回的情况下，后向反射光由成像光学器件23成像到图像传感器210的像素场211上。图像传感器210包括像素场211，但还可进一步包括一个或多个驱动、控制和评价电路。然而，那些电路中的任一个或全部也可放置在图像传感器210外部，例如在单独芯片中。
图2a-c示出图1的深度传感器模块2，但为了说明目的在图2a的图中示出第一光束35a和第二光束35b。第一光束35a的光功率可以与第二光束35b的光功率相同，且这两个光束可以沿着零交叉轴38(或更精确地，在三维空间中的零交叉表面/平面)是对称的。物体1单独地由第一光束35a和第二光束35b照亮。图像传感器210用于获取由第一光束35a和第二光束35b所照亮的物体1反射的光。在图2b的图中绘出由图像传感器210沿着三角测量基线15的方向获取的光的强度分布，即在由第一光束35a照亮期间所获取的光的强度分布35a’和在由第二光束35b照亮期间所获取的光的强度分布35b’。在图2c中绘出差分信号35a’-35b’，即从在由第一光束35a照亮期间所获取的光的强度分布35a’减去在由第二光束35b照亮期间所获取的光的强度分布35b’。
为了得到差分信号35a’-35b’，第一光源32a和第二光源32b可在交替系列中被打开和关闭。
在图2a中，虽然第一光源32a与投影光学器件33一起产生第一光束35a，第二光源32b与投影光学器件33结合产生第二光束35b，第二光束35b相对于第一光束35a沿着三角测量基线15的方向偏移或倾斜。例如，两个光源32a和32b简单地在同一光发射裸片32上偏移，且在这两个光源32a和32b前面的投影光学器件33进一步修改这两个光束35a和35b的形状，以便提高零交叉点的可检测性。
零交叉轴38代表第一光束35a的功率等于第二光束35b的功率的位置。投影光学器件33可由例如透镜和/或衍射光学元件的几个光学元件组成，或可由单个透镜元件构建或可甚至由简单的玻璃组成。
通过使两个发射光束35a和35b中的每个从物体1穿过成像光学器件23到图像传感器210的像素场211上的后向反射成像并从当第一光源32a打开时捕获的信号减去当第二光源32b打开时产生的信号，所产生的差分信号35a’-35b’将显示沿着三角测量基线15的方向的零交叉点39(参见图3a-c)，其中在由第一光束35a照亮期间从物体1回到光检测器部分20的反射光的强度等于在由第二光束35b照亮期间从物体1回到光检测器部分20的反射光的强度。在图像传感器210上的像素场211上的零交叉点39可用于进行三角测量，这意味着零交叉点39的位置与物体1到深度传感器模块2的距离有关并允许确定该距离。图2b中的图示出沿着三角测量基线15的方向在由第一光束35a照亮期间所获取的光的强度分布和在由第二光束35b照亮期间所获取的光的强度分布。图2c示出由第一光束35a的后向反射和由第二光束35b的后向反射产生的信号的差。
改变两个光源32a和32b的功率比能够使零交叉轴38沿着三角测量基线15的方向来回倾斜。这可在引导零交叉轴时给予一定的灵活性。
与实际飞行时间深度感测技术比较，所提议的零交叉三角测量方法相对于例如起源于来自出现在深度传感器模块2的前面的污垢或灰尘颗粒的反射的杂散光来说明显更稳定。在图像传感器210上的像素场211包括飞行时间像素或甚至由飞行时间像素组成的情况下，飞行时间图像传感器的信号可用于首先检测并定位零交叉点，并因此可靠地测量第一距离。随后，稳定的基于零交叉三角测量的距离测量可用于校准由飞行时间图像传感器的每个像素的飞行时间测量产生的深度图。飞行时间深度图的基于零交叉三角测量的校准可动态地完成，只要零交叉点39由成像光学器件23至少部分地从物体1成像到像素场211上。在物体1不总是由成像光学器件23成像到像素场211的情况下，每当零交叉点在像素场211上变得可见时，校准可至少被更新。零交叉点39的位置的检测能够校正在飞行时间深度测量上的所有杂散光问题。在像素场211包括例如在间接飞行时间传感器中使用的解调像素或甚至由解调像素组成的情况下，每个像素通常包括两个存储节点或甚至由两个存储节点组成。在专利US5’856’667、EP1009984B1、EP1513202B1和US7’884’310B2中介绍了这样的解调像素架构。
因此，当第一电源32a打开时光产生的电荷可存储在像素的第一存储节点上，以及当第二电源32b打开时光产生的电荷可存储在像素的第二存储节点上。第一和第二光源32a、32b可以在曝光期间交替地打开和关闭，同时使它们与将光产生的电荷分别引导到像素的第一存储节点或像素的第二存储节点的在解调像素中的开关同步。
此外，具有在解调像素上的背景移除电路，其能够除去由背景光产生的所有电荷。在PCT公布WO2009135952A2中和在美国专利US7574190B2和US7897928B2中介绍了用于解调像素的这样的背景移除电路。在每个像素的不同存储节点上的共模信号电平的移除可大大增加深度传感器模块2的动态范围。
图3a到c示出零交叉三角测量方法的示例性实施方式。在图3a-c的所有附图中，第一光源32a发射第一光束35a，以及第二光源32b发射第二光束35b。这两个光束都通常由投影光学器件33变换。但在实例中，也可免除投影光学器件。来自物体1的后向反射光束由(通常可选的)成像光学器件23(参见图2a)成像到图像传感器210的像素场211上。为了测量零交叉点，第一和第二光源交替地被打开和关闭。
在物体1到深度传感器模块2的短距离处，如在图3a中所示的，在差分图像中的零交叉点39(其中在由第一光束35a照亮期间后向反射和检测到的光的强度以及在由第二光束35b照亮期间后向反射和检测到的光的强度是相同的)由成像光学器件23成像到接近在图像传感器210上的像素场211的右边缘的位置。
在物体1到深度传感器模块2的中等距离处，如在图3b中所示的，差分图像的零交叉点39移动到图像传感器210的像素场211上的左边，而在物体1到深度传感器模块2的甚至更长的距离处，如在图3c中所示的，差分图像的零交叉点39甚至更远地移动到图像传感器210的像素场211上的左边。
在当第一光源32a打开时和当第二光源32b打开时捕获的图像的差分中的零交叉点可用于三角测量目的。图像差分可例如通过连续地捕获两个图像——即在第一光源32a打开的情况下的一个图像和在第二光源32b打开的情况下的一个图像——来产生，且将一个从另一个减去。
另一可能性是将所谓的解调像素作为光感测像素集成在像素场211中。在专利US5’856’667、EP1009984B1、EP1513202B1和US7’884’310B2中介绍了这样的解调像素。解调像素可在每个像素上具有两个存储位置。将光产生的电荷从光敏区域引导到两个电荷存储装置之一可与第一光源32a和第二光源32b的交替控制同步地完成。结果将是，像素场211的每个像素的第一存储节点存储当第一光源32a打开时光产生的电荷，以及像素场211的每个像素的第二存储节点存储当第二光源32b打开时光产生的电荷。更复杂的解调像素已经在每个像素中包括相减电路。这使更好的背景光信号移除和因此更鲁棒的***成为可能。在图像传感器210的像素场211中的像素是飞行时间像素的情况下，原始采样数据——可能与飞行时间像素的像素上背景移除电路结合——可用于找到零交叉点39并基于零交叉点在像素场211上的定位来确定深度。由在图像传感器210上的像素场211中的飞行时间像素测量的从深度传感器模块2到物体1并回来的发射光的行进时间可进一步使得能够构建全二维深度图。由零交叉三角测量方法得到的深度测量可用于校准从基于飞行时间的深度测量得到的二维深度图。使用零交叉三角测量方法执行的校准在杂散光、热漂移和很多其它伪像方面提高了深度传感器模块的稳定性和鲁棒性。集成在图像传感器210中的飞行时间像素可以是如在间接(基于相位测量的)飞行时间测量***或直接(基于单光子雪崩检测的)飞行时间测量***中使用的解调像素。根据需要和应用，基于三角测量方法的校准评价可使用每一个深度测量被执行，或可不时地被完成，或可简单地每当需要时被完成。
在图4a-c中的不同图示示出另一实施方式。图4a是深度传感器模块2的三维图。图4b示出横截面B-B，图4c是垂直截面A-A。深度传感器模块2的深度测量原理与在图1a到c中概略示出的深度测量原理相同。然而，这个实施方式还包括在光发射部分30中的光学反馈像素212。例如，不仅有一个光学反馈像素而是有几个、甚至光学反馈像素的完整阵列，以便增加所测量的反馈的信噪比。不同的光学反馈像素也可具有不同的敏感度或不同的曝光时间以增加光学反馈操作的动态范围。光学反馈像素可用于测量并接着控制第一光源32a和第二光源32b的发射光功率。而且，如果光学反馈像素212是飞行时间像素，光学反馈像素也可用于校准飞行时间测量。光学反馈像素可以在与像素场211相同的集成图像传感器210上，但它们也可在两个单独的芯片上。
光学反馈像素可例如用作反馈像素以调节发射光强度、校准强度、调节相位延迟、校准相位延迟或检测污垢/灰尘。快速的强度变化可由温度变化引起或可意味着污垢/灰尘的沉积/移除，而缓慢的强度变化可以是老化的结果。
图5示出包括四个不同的光源32a、32b、32c和32d的光发射裸片32的概略图。四个光源32a-32d中的每个可单独地被控制。在给定图示中，四个光源32a、32b、32c和32d中的每个分别具有它自己的接触板32a2、32b2、32c2和32d2，且因此来自光发射裸片32外部的全驱动控制是可能的。如在图5中概略示出的在光发射部分30中的多于两个光源的可用性能够应用更复杂的校准方案并在例如由污垢或灰尘颗粒(将发射光束的部分直接转向到光检测器部分20内)引起的杂散光方面使***变得更稳定。
图6仅示出深度传感器模块2的实施方式的光发射部分20，在深度传感器模块2的前面具有覆盖玻璃40。两个光源32a和32b在三角测量方向15上在空间上偏移。由两个光源32a和32b发射的光由投影光学器件33变换为使得第一光束32a和第二光束32b的光分布在一区域处尽可能相等，其中在该区域通常地污垢或灰尘可将杂散光反射到光检测器部分20内。通过在杂散光所来自(通常来自覆盖玻璃40的前表面)的区域处具有第一光束35a和第二光束35b的相似的分布，起源于第一光束35a的后向散射杂散光和起源于第二光束35b的后向散射杂散光是相同的或至少非常类似的。然而，从那个位置向前，两个光束可稍微逐渐分开，以便产生在图像传感器210上的像素场211上的完全深度相关零交叉。
此外公开了以下实施方式：
深度传感器模块实施方式：
E1.一种深度传感器模块(2)，包括用于照亮物体的光发射部分(30)和光检测器部分(20)，光发射部分(30)和光检测器部分(20)在三角测量基线(15)的方向上在空间上偏移，其特征在于，光发射部分(30)包括在三角测量基线(15)的方向上在空间上偏移的至少两个光源(32a,32b)，其中光检测器部分(20)被配置成获取光并在三角测量基线(15)的方向上提供所获取的光的强度分布。
E2.根据实施方式E1的深度传感器模块(2)，其特征在于，深度传感器模块(2)被配置成使用所获取的光的强度分布来执行三角测量评价。
E3.根据实施方式E1或E2的深度传感器模块(2)，其特征在于，深度传感器模块(2)被配置成通过确定在起源于光发射部分(30)的至少两个光源(32a,32b)中的两个的所获取的光的两个强度分布之间的差分的零交叉点来实现三角测量评价。
E4.根据实施方式E1到E3中的一项的深度传感器模块(2)，其特征在于，至少两个光源(32a,32b)被配置成被单独地控制。
E5.根据实施方式E1到E4中的一项的深度传感器模块(2)，其特征在于，至少两个光源(32a,32b)布置在单个裸片(32)上。
E6.根据实施方式E1到E5中的一项的深度传感器模块(2)，其特征在于，光检测器部分(20)包括被配置成获取光的图像传感器(210)。
E7.根据实施方式E6的深度传感器模块(2)，其特征在于，图像传感器(210)是飞行时间图像传感器。
E8.根据实施方式E1到E7中的一项的深度传感器模块(2)，其特征在于，深度传感器模块(2)被配置成实现飞行时间测量。
E9.根据实施方式E1到E8中的一项的深度传感器模块(2)，其特征在于，光发射部分(30)包括至少一个光学反馈像素(212)。
E10.根据实施方式E1到E9中的一项的深度传感器模块(2)，其特征在于，深度传感器模块(2)被配置为接近传感器。
深度感测方法实施方式：
E11.一种使用深度传感器模块(2)的深度感测方法，深度传感器模块(2)具有用于照亮物体的光发射部分(30)和光检测器部分(20)，光发射部分(30)和光检测器部分(20)在三角测量基线(15)的方向上在空间上偏移，其特征在于，光发射部分(30)包括在三角测量基线(15)的方向上在空间上偏移的至少两个光源(32a,32b)，其中深度感测方法包括下列步骤：使用光发射部分(30)发射光，使用光检测器部分(20)获取光，以及在三角测量基线(15)的方向上提供所获取的光的强度分布。
E12.根据实施方式E11的深度感测方法，其特征在于，使用所获取的光的强度分布执行三角测量评价。
E13.根据实施方式E11或E12的深度感测方法，其特征在于，通过确定在起源于光发射部分(30)的至少两个光源(32a,32b)中的两个的所获取的光的两个强度分布之间的差分的零交叉点(39)来执行三角测量评价。
E14.根据实施方式E11到E13中的一项的深度感测方法，其特征在于，单独地控制至少两个光源(32a,32b)。
E15.根据实施方式E11到E14中的一项的深度感测方法，其特征在于，使用被包括在检测器部分(20)中的图像传感器(210)来获取光。
E16.根据实施方式E11到E15中的一项的深度感测方法，其特征在于，执行飞行时间测量。
E17.根据实施方式E11到E16中的一项的深度感测方法，其特征在于，使用在光发射部分(30)中的至少一个光学反馈像素(212)来执行光学反馈测量。
E18.根据实施方式E11到E17中的一项的深度感测方法，其特征在于，深度传感器模块(2)用作接近传感器。

Claims (22)

1.一种深度传感器模块(2)，包括用于照亮物体的光发射部分(30)和光检测器部分(20)，所述光发射部分(30)和所述光检测器部分(20)在三角测量基线(15)的方向上在空间上偏移，其中所述光发射部分(30)包括在所述三角测量基线(15)的方向上在空间上偏移的至少两个光源(32a,32b)，其中所述光检测器部分(20)被配置成获取光并沿着所述三角测量基线(15)的方向提供所获取的光的强度分布。
2.根据权利要求1所述的深度传感器模块(2)，其中所述深度传感器模块(2)被配置成使用所获取的光的强度分布来执行三角测量评价。
3.根据权利要求1或2所述的深度传感器模块(2)，其中所述深度传感器模块(2)被配置成通过确定在起源于所述光发射部分(30)的所述至少两个光源(32a,32b)中的两个的所获取的光的两个强度分布之间的差分的零交叉点来实现三角测量评价。
4.根据权利要求1到3中的一项所述的深度传感器模块(2)，其中所述至少两个光源(32a,32b)被配置成被单独地控制。
5.根据权利要求1到4中的一项所述的深度传感器模块(2)，其中所述至少两个光源(32a,32b)包含在单个裸片(32)中。
6.根据权利要求1到5中的一项所述的深度传感器模块(2)，其中所述至少两个光源(32a,32b)中的第一个和第二个能够操作来分别发射具有第一光强度分布的第一光束和具有第二光强度分布的第二光束，其中所述第一光强度分布和第二光强度分布相对于垂直地与所述三角测量基线对齐的一平面是相互对称的。
7.根据权利要求1到6中的一项所述的深度传感器模块(2)，其中所述光发射部分(30)能够操作来交替地：
-利用所述至少两个光源中的第一个(32a)照亮物体而不用所述至少两个光源中的第二个(32b)照亮物体；以及
-利用所述至少两个光源中的第二个(32b)照亮物体而不用所述至少两个光源中的第一个(32a)照亮物体。
8.根据权利要求1到7中的一项所述的深度传感器模块(2)，其中所述光检测器部分(20)包括被配置成获取光的图像传感器(210)。
9.根据权利要求8所述的深度传感器模块(2)，其中所述图像传感器(210)包括飞行时间图像传感器。
10.根据权利要求1到9中的一项所述的深度传感器模块(2)，其中所述深度传感器模块(2)被配置成实现飞行时间测量。
11.根据权利要求1到10中的一项所述的深度传感器模块(2)，其中所述光发射部分(30)包括至少一个光学反馈像素(212)。
12.根据权利要求1到11中的一项所述的深度传感器模块(2)，其中所述深度传感器模块(2)是接近传感器。
13.一种使用深度传感器(2)的深度感测方法，所述深度传感器(2)具有用于照亮物体的光发射部分(30)和光检测器部分(20)，所述光发射部分(30)和所述光检测器部分(20)在三角测量基线(15)的方向上在空间上偏移，其中所述光发射部分(30)包括在所述三角测量基线(15)的方向上在空间上偏移的至少两个光源(32a,32b)，其中所述方法包括：使用所述光发射部分(30)发射光，使用所述光检测器部分(20)获取光，以及沿着所述三角测量基线(15)的方向获得所获取的光的强度分布。
14.根据权利要求13所述的深度感测方法，包括使用所获取的光的强度分布执行三角测量评价。
15.根据权利要求14所述的深度感测方法，其中，执行三角测量评价包括确定在分别起源于所述光发射部分(30)的所述至少两个光源(32a,32b)中的第一个和第二个的所获取的光的第一和第二强度分布之间的差分的零交叉点(39)。
16.根据权利要求13到15中的一项所述的深度感测方法，其中所述至少两个光源(32a,32b)中的第一个和第二个***作来分别发射具有第一光强度分布的第一光束和具有第二光强度分布的第二光束，其中所述第一光强度分布和第二光强度分布相对于垂直地与所述三角测量基线对齐的一平面是相互对称的。
17.根据权利要求13到16中的一项所述的深度感测方法，包括交替地：
-利用所述至少两个光源中的第一个(32a)照亮物体而不用所述至少两个光源中的第二个(32b)照亮物体；以及
-利用至少两个光源中的第二个(32b)照亮物体而不用至少两个光源中的第一个(32a)照亮物体。
18.根据权利要求13到17中的一项所述的深度感测方法，包括单独地控制所述至少两个光源(32a,32b)。
19.根据权利要求13到18中的一项所述的深度感测方法，其中所述光检测器部分(20)包括图像传感器(210)，以及其中使用所述图像传感器(210)来获取光。
20.根据权利要求13到19中的一项所述的深度感测方法，包括执行飞行时间测量。
21.根据权利要求13到20中的一项所述的深度感测方法，其中所述光发射部分(30)包括至少一个光学反馈像素(212)，以及其中所述方法包括使用所述至少一个光学反馈像素(212)来执行光学反馈测量。
22.根据权利要求13到21中的一项所述的深度感测方法，其中所述深度传感器模块(2)是接近传感器，以及其中所述方法包括执行接近度测量。
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