CN112105944A - 具有使用短脉冲和长脉冲的多模式操作的光学测距*** - Google Patents

具有使用短脉冲和长脉冲的多模式操作的光学测距*** Download PDF

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CN112105944A CN201880090295.2A CN201880090295A CN112105944A CN 112105944 A CN112105944 A CN 112105944A CN 201880090295 A CN201880090295 A CN 201880090295A CN 112105944 A CN112105944 A CN 112105944A
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Abstract

一种包括飞行时间(TOF)传感器***的装置，该飞行时间传感器***具有可操作以向装置外部的物体发射光脉冲的照明器。照明器可操作在第一模式和第二模式，在该第一模式中，照明器发射具有第一宽度的脉冲，在该第二模式中，照明器发射具有比第一宽度长的第二宽度的脉冲。TOF传感器***进一步包括可操作以检测由照明器产生并由物体反射回装置的光的光电检测器。一种电子控制设备可操作以控制由照明器发射的光，并可操作以基于由照明器发射一个或多个脉冲和由光电检测器检测所反射的光之间经过的时间来估计到物体的距离。

Description

具有使用短脉冲和长脉冲的多模式操作的光学测距***
技术领域
本公开涉及光学测距***。
背景技术
飞行时间传感器是基于已知光速解析距离的测距成像***的示例。作为示例，“直接”飞行时间传感器可以向物体发射光脉冲，并检测从物体反射并返回传感器的光。可以基于光发射和光返回到传感器之间的持续时间(例如，光从传感器到物体再返回传感器的“飞行时间(time of flight)”)来确定物体和传感器之间的距离。
发明内容
本公开描述了具有使用短脉冲和长脉冲的多模式操作的光学测距***。
例如，在一个方面中，本公开描述了一种装置，该装置包括飞行时间(TOF)传感器***。TOF传感器***包括可操作以向装置外部的物体发射光脉冲的照明器，其中照明器可操作在第一模式和第二模式中，在该第一模式中，照明器发射具有第一宽度的脉冲；在该第二模式中，照明器发射具有大于第一宽度的第二宽度的脉冲。TOF传感器***进一步包括可操作以检测由照明器产生并由物体反射回装置的光的光电检测器。电子控制设备可操作以控制照明器发射的光，并且可操作以基于由照明器发射一个或多个脉冲和由光电检测器检测所反射的光之间经过的时间来估计到物体的距离。
一些实现方式包括一个或多个如下特征。例如，在一些实例中，当如果到物体的距离在第一距离测量范围内，则照明器操作在第一模式中时，电子控制设备可操作以基于来自光电检测器的信号来估计到物体的距离，并且其中当如果到物体的距离在不同于第一距离测量范围的第二距离测量范围内，则照明器操作在第二模式中时，电子控制设备可操作以基于来自光电检测器的信号来估计到物体的距离。
在一些情况下，照明器包括多个垂直腔表面发射激光器(VCSEL)。VCSEL的第一子集可操作以发射具有第一宽度的光脉冲，并且VCSEL的第二子集可操作以发射具有第二宽度的光脉冲。在一些实例中，第一子集中的VCSEL是与第二子集中的VCSEL不同的类型，并且第一子集的VCSEL和第二子集的VCSEL在同一单芯片中。在一些实现方式中，电子控制设备可操作以交替地一次激活VCSEL的子集中的一个。
进一步，在一些情况下，VCSEL的第三子集可操作以发射具有不同于第一宽度和第二宽度的第三宽度的光脉冲，其中照明器可操作在第三模式中，在该第三模式中，VCSEL的第三子集发射具有第三宽度的脉冲，并且其中当如果到物体的距离在不同于第一距离测量范围和第二距离测量范围的第三距离测量范围内，则照明器操作在第三模式中时，电子控制设备可操作以基于来自光电检测器的信号来估计到物体的距离。
脉冲宽度和功率的细节取决于具体实现方式。在一些情况下，照明器可操作在第一模式中以发射具有小于100psec的宽度的脉冲，并可操作在第二模式中以发射具有大于100psec的宽度的脉冲。此外，在一些实例中，照明器可操作在第一模式中以发射具有第一光功率水平的脉冲，并且照明器可操作在第二模式中以发射具有大于第一光功率水平的第二光功率水平的脉冲。例如，在一些实现方式中，照明器可操作在第一模式中以发射具有小于100mW的功率的脉冲，并且照明器可操作在第二模式中以发射具有大于100mW的功率的脉冲。
在另一方面中，本公开描述了一种主设备，该主设备包括飞行时间(TOF)传感器***、显示屏幕以及响应于由电子控制设备估计的距离来调整显示屏幕的亮度的处理器。
在又一方面，本公开描述了一种方法，该方法包括向物体发射光脉冲，其中发射脉冲包括交替地在第一模式和第二模式中发射脉冲。在第一模式中，脉冲具有第一宽度，并且在第二模式中，脉冲具有比第一宽度长的第二宽度。该方法包括检测由物体反射的光，并基于发射一个或多个脉冲和检测由物体反射的光之间经过的时间来估计到物体的距离。在一些实例中，VCSEL(或其他发光元件)组的不同子集可用于每个相应的模式。在一些情况下，不同类型的VCSEL被提供在同一VCSEL芯片中，并且根据操作模式激活VCSEL中所选择的一个。
本文描述的实现方式可以提供多种益处。在一些实现方式中，(例如，与不使用所公开技术的性能而进行的测量相比)飞行时间传感器可以获得更准确和/或更精确的测量。特别地，本公开可以帮助扩大飞行时间传感器的有效距离测量范围。
从下面的详细描述、附图和权利要求书，其他方面、特征和优点将显而易见。
附图说明
图1是示例飞行时间传感器***的示意图。
图2是示出了飞行时间传感器***的示例使用的图。
图3A和图3B是bin数量(距离)与计数数量的示例曲线图。
图4A至图4D图示出了用于照明器的VCSEL阵列的示例。
图5是飞行时间传感器***的操作方法的流程图。
图6是包括飞行时间传感器***的主设备的示例。
具体实施方式
飞行时间(TOF)传感器可以解析传感器和物体之间的距离。飞行时间传感器的距离分辨率至少部分地取决于传感器(例如，使用诸如时间数字转换器(TDC)之类的一个或多个计时部件)精确地确定光的发射和反射光的返回之间经过的时间的能力。
在图1中示出了示例TOF传感器***100。传感器***100包括可操作以发射光脉冲的照明器102、可操作以检测与由照明器102产生的光波长相同的光的光电检测器104以及电子控制设备106。在传感器***100的示例使用中，照明器102生成向对象(例如，接近传感器***100的物体)发射的光脉冲(例如，红外)。光电检测器104测量从对象反射并返回传感器***100的光。电子控制设备106可操作以基于在光被发射和反射光被感测之间经过的时间来确定物体和传感器***100之间的距离。在一些情况下，电子控制设备106被容纳在TOF传感器模块本身中；在其它情况下，它可以被容纳在布置有TOF传感器模块的主设备中。
为了图示，图2示出了传感器***100的示例使用。在该示例中，传感器***100接近物体200。(例如，基于来自电子控制设备106的指令)照明器102可操作以生成光R，该光R被导向物体200。至少一些发射光从物体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至电子控制设备106。然后，例如，基于经过的往返时间(t)和光速(c)(例如，d＝(t×c)/2)，电子控制设备106确定到物体200的距离(d)。
在一些实例中，由光电检测器104检测的每个进入的信号可以被分类成多个bin中的一个，其中每个bin表示例如从由照明器102发射输出信号直到由光电检测器104检测信号的窄时间范围。每个相应的bin的计数数量可在指定时间间隔内积分。电子控制设备106可以使用bin直方图来估计到物体200的距离。
在一些应用，传感器100被布置在主设备(例如，智能电话)的防护玻璃的下方。在这种实例中，光电检测器104可以感测来自防护玻璃以及对象200两者的反射。在一些情况下，如图3A中所示，来自防护玻璃的反射可以被识别为峰值信号302，该峰值信号302与表示来自对象200的反射的峰值信号304分离。然而，如果对象非常靠近防护玻璃，则两个峰值302、304可以合并，使得无法轻易区分(参见图3B)。由于表示反射自防护玻璃的信号降低了信噪比，因此无法轻易获得到对象200的距离。
为了避免前述问题，照明器102可操作在至少两个模式中：第一模式，在该第一模式中照明器102以相对低的功率发射相对短的脉冲；以及第二模式，在该第二模式中照明器102以相对高的功率发射相对长的脉冲。作为示例，在一些实现方式中，照明器102可操作以在第一操作模式期间发射具有100皮秒(psec)或更小数量级的宽度以及100毫瓦(mW)或更小的功率的脉冲。在第二操作模式期间，照明器102发射具有大于100psec的宽度以及大于100mW的功率的脉冲。脉冲宽度可以指的是例如半峰全宽(FWHM)，即功率至少是峰值功率的一半的时间间隔的宽度。第一操作模式对于测量相对短的距离特别有利，而第二操作模式对于测量相对长的距离特别有利。
在一些情况下，照明器102包括多个发光元件，诸如垂直腔表面发射激光器(VCSEL)的阵列。VCSEL的第一子集由可操作以在较低功率下发射较短脉冲的VCSEL组成，而VCSEL的第二子集由可操作以在较高功率下发射较长脉冲的VCSEL组成。在一些实现方式中，VCSEL的第一子集对测量相对较的距离(例如几毫米(mm))特别有利，而VCSEL的第二子集对测量相对长的距离(例如，高达米(m))特别有利。(例如，通过使用具有适当脉冲宽度和功率的VCSEL)VCSEL的子集也可以针对其他范围进行优化。
VCSEL的排列和数量可以根据特定的实现方式而改变。图4A至图4D图示出了VCSEL排列的几个示例，该VCSEL排列包括第一子集中的VCSEL 402(即，可操作以发射较短脉冲)和第二子集中的VCSEL 404(即，可操作以发射较长脉冲)。影响每个子集中VCSEL的数量的一个因素是每个操作模式需要的总的光功率。通常，由光电检测器104接收的光功率与到对象200的距离的平方成反比。因此，当对象200进一步远离而非更接近时，通常需要更多功率来确定距离。尽管图4A至图4D示出了4×4VCSEL阵列，但也可以使用其他尺寸的阵列或配置。
在一些实现方式中，在第二子集404中具有大于第一子集402中的VCSEL的数量。因此，在图示出的示例中，第一子集402中的VCSEL与第二子集404中的VCSEL的比率是1：3。然而，在其它实现方式中该比率可以不同。例如，在一些情况下，大约1：10的比率是合适的。第一子集402中的VCSEL可以是与第二子集404中的VCSEL不同的类型。例如，根据VCSEL的排列，VCSEL的第一子集和VCSEL的第二子集的发射场可以彼此相同。在其它实例中，子集402、404二者的VCSEL可以是相同类型，但是每个VCSEL可以专用于以一种特定的模式进行操作。可以针对每个子集中的VCSEL的数量以及路由和位置来优化VCSEL的不同子集。它们的形状和制造也可能不同。
在一些情况下，第一子集和第二子集的VCSEL可以实现在同一单半导体芯片中或上。可以调整较短脉冲VCSEL的引线键合或其他电气连接，以减小电容并确保高速操作。
光电检测器104可以实现为例如可操作以测量从光源102发射并从对象反射回光电检测器104的光的强度的单光子雪崩二极管(SPAD)。尽管可以使用其他类型的光电检测器，但是SPAD可用于检测低强度信号并以高时间分辨率(例如，几十皮秒)来发送光子到达的时间。
电子控制设备106耦合至照明器102，并且可操作以控制例如照明器中的哪些VCSEL在特定时间被打开或关闭。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可以耦合至光电检测器104，并且可以选择性地打开或关闭光电检测器104(例如，以在选择的时间段期间例如在测量操作期间测量光)。进一步，电子控制设备106可以获得描述被测光的特性的信息(例如，被测光的时间和被测光的强度)。
根据一些实现方式，在操作中，电子控制设备106控制照明器102用于在第一模式中操作，以激活(即，打开)第一子集402的较短脉冲、较低功率的VCSEL，而第二子集404的较长脉冲、较高功率的VCSEL被禁用(即关闭)(图5的500)。一些发射脉冲可由物体反射回TOF***并由光电检测器检测。电子控制设备106读取或以其他方式获取来自光电检测器的输出信号，并确定信号是否指示至少两个不同的峰值(例如，一个峰值表示由防护玻璃反射的信号，并且另一峰值表示由TOF***外部但相对靠近主设备的防护玻璃的物体反射的信号)(502)。如果电子控制设备106确定存在至少两个这种峰值(503)，则它可以使用与一个或两个峰值相关联的信息来计算到***外部的物体的距离(504)。例如，电子控制设备106可以提取与代表由TOF***外部的物体反射的信号的峰值相关联的信息并且仅基于该峰值的数据来计算距离。在其它实现方式中，电子控制设备106可以部分地基于两个峰值之间的间隔来计算距离。假设峰值中的一个表示在已知的固定距离处由防护玻璃反射的信号，则该峰值可以用作为参考。
如果在503处，电子控制设备106确定例如由光电检测器检测的信号的两个或多个不同的峰值没有被清楚地辨别，则电子控制设备106控制照明器102在第二模式中操作以禁用(即关闭)第一子集402的较短脉冲、较低功率的VCSEL，并激活(即打开)第二子集404的较长脉冲、较高功率的VCSEL(图5的506)。如前所述，一些发射脉冲可以由物体反射回TOF***并由光电检测器检测。电子控制设备106读取或以其他方式从光电检测器获取输出信号，并确定信号是否指示至少两个不同的峰值(例如，一个峰值表示由防护玻璃反射的信号，并且另一峰值表示由TOF***外部但距主设备的防护玻璃相对距离的物体反射的信号)(508)。如果电子控制设备106确定存在至少两个这种峰值(509)，则它可以使用与一个或两个峰值相关联的信息来计算到***外部的物体的距离(510)。例如，电子控制设备106可以提取与代表由TOF***外部的物体反射的信号的峰值相关联的信息并且仅基于该峰值的数据来计算距离。在其它实现方式中，电子控制设备106可以部分地基于两个峰值之间的间隔来计算距离。如上所述，假设峰值中的一个表示在已知的固定距离处由防护玻璃反射的信号，则该峰值可以用作为参考。
在一些实例中，可能没有与从防护玻璃的反射相对应的峰值。然而，在第一脉冲模式和第二脉冲模式之间切换仍然是有利的，因为短脉冲可以为检测短距离提供更好的精度。进一步，在一些情况下，由于来自场景(例如，半透明物体)的多次反射，因此可能存在多个峰值。
在一些实现方式中，电子控制设备106控制照明器102在第二模式中操作，然后在第一模式中操作。进一步，在一些实现方式中，电子控制设备106控制照明器102在第一模式的操作和第二模式的操作之间重复地交替。例如，对于三维像素矩阵，可能希望交替地操作两种模式，因为一些像素能够感测近处的物体，而其他像素则不能。
在一些实例中，在第一操作模式期间发射的短脉冲可能远小于100psec。例如，在一些情况下，脉冲可以具有50psec或更低的宽度。较小的脉冲宽度可以有助于测量较小的距离(例如，1-2cm的数量级)。另一方面，在一些实例中，在第二操作模式期间发射的较长脉冲可远大于100psec。例如，在一些情况下，脉冲可以具有250psec或更大的宽度。较大的脉冲宽度可以有助于测量较大的距离(例如，1米或更多的数量级)。在任何事件中，两种模式的使用可以帮助扩大总体有效TOF距离测量范围，每种模式使用的脉冲相应的宽度与另一种模式的脉冲的宽度不同。在一些实例中，当修改脉冲长度和/或脉冲功率以优化检测时，调整TOF光电检测器104的配置。此外，在一些情况下，可以根据所选择的脉冲模式而不同地操作光电检测器(例如，带有时间数字转换器(TDC)的SPAD或SPAD阵列)
在一些实例中，具有不同的相应脉冲功率设置的两个以上的不同脉冲长度可以用于优化两个以上深度范围的检测。因此，例如，照明器可以包括可操作以发射具有不同于第一宽度和第二宽度的第三宽度的光脉冲的VCSEL的第三子集。照明器可操作在第三模式中，在该第三模式中VCSEL的第三子集发射具有第三宽度的脉冲，并且其中当如果到物体的距离在不同于第一范围和第二范围的第三范围内，则照明器操作在第三模式中时，电子控制设备可操作以基于来自光电检测器的信号来估计到物体的距离。
在一些实例中，本公开中描述的传感器***可以改进主设备的性能。例如，使用本文中描述的技术，传感器***可以获得(例如，与没有执行所公开的技术的情况下进行的测量相比)更准确和/或更精确的或消耗更少功率的测量。进一步，主设备(例如，车辆、机器人、移动设备等等)可以使用这些测量以更准确地确定其周围环境，并基于该信息更有效地调整其操作。
作为示例，图6示出了包括飞行时间传感器***100(包括照明器102、光电检测器104和电子控制设备106)的主设备700，该飞行时间传感器***100被布置在主设备的防护玻璃的后面。主设备700还可以包括几个附加的组件，该附加的组件包括一个或多个计算机处理器710(例如，以实现电子控制设备106和/或提供其他计算功能)、显示屏幕720、一个或多个功率源730(例如，电池、充电电路)、一个或多个收发器740(例如，无线电、WiFi无线电、蜂窝无线电、蓝牙无线电)以及一个或多个照相机模块750。在主设备700的操作期间，主设备700可以使用传感器***100获得关于其周围环境的信息(例如，关于接近主设备700的物体的存在以及这些物体与主设备700的距离的信息)。
进一步，在一些实现方式中，主设备700可操作以基于传感器***100基于的信息来修改其操作。例如，在主设备700是智能电话时，响应于确定物体(例如用户头部的其他部分的用户的耳朵)和传感器***100之间的距离，主设备700可以调整显示屏幕720的亮度以在用户不看屏幕时节省功率。
在其他实例中，主设备700可操作以基于所估计的距离来调整一个或多个照相机模块的焦点(例如，以获得检测的物体的更清晰或更锐化的图像)。作为另一示例，主设备700可以生成其环境的地图或其他空间表示，包括关于物体在环境中的位置的信息。作为另一示例，主设备700可以生成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”图形用户界面以及识别视频或图像中的物体的一个或多个图形叠加层)。更进一步，主设备700可以将关于物体的信息发送至一个或多个其他设备(例如，一个或多个其他主设备)，使得其他设备也可以访问信息。
本文中描述的TOF传感器***还可以用于其他应用，诸如其他类型的便携式计算设备(例如平板计算机、可穿戴设备、个人数字助理(PDA))以及机器人***、航天器导航、增强现实和虚拟现实(AR/VR)、(基于无人机的)监视、包括高级驾驶辅助***(ADAS)的车辆传感***和自动驾驶汽车。
本说明书中描述的主题和功能操作的各方面(例如电子控制设备106)可以在包括本说明书中公开的结构及其等效结构的数字电子电路或计算机软件、固件或硬件或其一个或多个的组合中实现。本说明书中描述的主题的实施例可以被实现为一个或多个计算机程序产品，即在计算机可读介质上编码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执行或控制其操作。计算机可读介质可以是机器可读存储设备、机器可读存储基板、存储设备、影响机器可读传播信号的物质组成或它们中的一个或多个的组合。术语“数据处理装置”和“计算机”涵盖用于处理数据的所有装置、设备和机器，包括例如可编程处理器、计算机或多个处理器或计算机。除硬件之外，装置可以包括为所讨论的计算机程序创建执行环境的代码，例如构成处理器固件、协议栈、数据库管理***、操作***或其一个或多个的组合的代码。
本说明书中描述的过程和逻辑流程的各方面可以由执行一个或多个计算机程序的一个或多个可编程处理器来执行，以通过对输入数据进行操作并生成输出来执行功能。过程和逻辑流也可以由专用逻辑电路来执行，并且装置也可被实现为专用逻辑电路，例如FPGA(现场可编程门阵列)或ASIC(专用集成电路)。
例如，适用于执行计算机程序的处理器包括通用和专用微处理器，以及任何种类的数字计算机的任何一个或多个处理器。通常，处理器将从只读存储器或随机存取存储器或两者接收指令和数据。计算机的基本元件是用于执行指令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。通常，计算机还包括或操作地耦合于用于存储数据的一个或多个大容量存储设备，例如磁盘、磁光盘或光盘，以从其接收数据或向其传送数据，或两者。然而，计算机不需要具有这种设备。此外，计算机可嵌入在另一设备中(例如，移动电话)。适用于存储计算机程序指令和数据的计算机可读介质包括所有形式的非易失性存储器、介质和存储器设备，该存储器设备包括半导体存储器设备，例如EPROM、EEPROM和闪存设备；磁盘，例如内部硬盘或可移除磁盘；磁光盘；以及CDROM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。
尽管本文档包含许多特定实现方式细节，但这些特定实现方式细节不应解释为对任何发明或可能要求保护的范围的限制，而应解释为对特定发明的特定实施例特定的特征的描述。在单独的实施例的上下文中在本文中描述的某些特征也可以在单个实施例中组合实现。相反地，在单个实施例的上下文中所描述的多种特征也可以分别在多个实施例中或以任何合适的子组合来实现。此外，尽管特征可以在上文中被描述为在一些组合中有效，并且甚至最初声称如此，但在一些情况下，可以从所要求保护的组合中删除一个或多个特征，并且所要求保护的组合可以针对子组合或该子组合的变化。因此，其他实现方式也在权利要求范围内。

Claims (23)

1.一种装置，包括：
飞行时间(TOF)传感器***，包括：
照明器，可操作以向所述装置外部的物体发射光脉冲，其中所述照明器可操作在第一模式和第二模式中，在所述第一模式中，所述照明器发射具有第一宽度的脉冲，在所述第二模式中，所述照明器发射具有比所述第一宽度长的第二宽度的脉冲；以及
光电检测器，可操作以检测由所述照明器产生并由所述物体反射回所述装置的光；
所述装置进一步包括电子控制设备，所述电子控制设备可操作以控制由所述照明器发射的光并可操作以基于由所述照明器发射一个或多个所述脉冲和由所述光电检测器检测所反射的光之间经过的时间来估计到所述物体的距离。
2.根据权利要求1所述的装置，其中当如果到所述物体的距离在第一距离测量范围内，则所述照明器操作在所述第一模式中时，所述电子控制设备可操作以基于来自所述光电检测器的信号来估计到所述物体的所述距离，并且其中当如果到所述物体的距离在不同于所述第一距离测量范围的第二距离测量范围内，则所述照明器操作在所述第二模式中时，所述电子控制设备可操作以基于来自所述光电检测器的信号来估计到所述物体的所述距离。
3.根据权利要求2所述的装置，其中所述照明器包括多个垂直腔表面发射激光器(VCSEL)。
4.根据权利要求3所述的装置，其中所述VCSEL的第一子集可操作以发射具有所述第一宽度的所述光脉冲，并且其中所述VCSEL的第二子集可操作以发射具有所述第二宽度的所述光脉冲。
5.根据权利要求4所述的装置，其中在所述第二子集中具有大于所述第一子集中的VCSEL的数量。
6.根据权利要求4所述的装置，其中所述第一子集中的所述VCSEL是与所述第二子集中的所述VCSEL不同的类型，并且其中所述第一子集的所述VCSEL和所述第二子集的所述VCSEL在同一单芯片中。
7.根据权利要求4-6中任一项所述的装置，其中所述电子控制设备可操作以交替地一次激活所述VCSEL的子集中的一个。
8.根据权利要求4-6中任一项所述的装置，其中所述VCSEL的第三子集可操作以发射具有不同于所述第一宽度和所述第二宽度的第三宽度的光脉冲，其中所述照明器可操作在第三模式中，在所述第三模式中，VCSEL的所述第三子集发射具有第三宽度的脉冲，并且其中当如果到所述物体的距离在不同于所述第一距离测量范围和所述第二距离测量范围的第三距离测量范围内，则所述照明器操作在所述第三模式中时，所述电子控制设备可操作以当基于来自所述光电检测器的信号来估计到所述物体的所述距离。
9.根据权利要求1-7中任一项所述的装置，其中所述照明器可操作在第一模式中以发射具有小于100psec的宽度的脉冲，并且可操作在第二模式中以发射具有大于100psec的宽度的脉冲。
10.根据权利要求1-7中任一项所述的装置，其中所述照明器可操作在第一模式中以发射具有第一光功率水平的脉冲，并且其中所述照明器可操作在第二模式中以发射具有大于所述第一光功率水平的第二光功率水平的脉冲。
11.根据权利要求10所述的装置，其中所述照明器可操作在第一模式中以发射具有小于100mW的功率的脉冲，并且其中所述照明器可操作在第二模式中以发射具有大于100mW的功率的脉冲。
12.一种主设备，包括：
飞行时间(TOF)传感器***，包括：
照明器，可操作以向所述主设备外部的物体发射光脉冲，其中所述照明器可操作在第一模式和第二模式中，在所述第一模式中，所述照明器发射具有第一宽度的脉冲，在所述第二模式中，所述照明器发射具有比所述第一宽度长的第二宽度的脉冲；以及
光电检测器，可操作以检测由所述照明器产生并由所述物体反射回所述主设备的光；
所述主设备进一步包括：
电子控制设备，可操作以控制由所述照明器发射的光并可操作以基于由所述照明器发射一个或多个所述脉冲和由所述光电检测器检测所反射的光之间经过的时间来估计到所述物体的距离；
显示屏幕；以及
处理器，以响应于由所述电子控制设备估计的距离来调整所述显示屏幕的亮度。
13.根据权利要求12所述的主设备，其中当如果到所述物体的距离在第一距离测量范围内，则所述照明器操作在第一模式中时，所述电子控制设备可操作以基于来自所述光电检测器的信号来估计到所述物体的所述距离，并且其中如果到所述物体的距离在不同于所述第一距离测量范围的第二距离测量范围内，则所述照明器操作在所述第二模式中时，所述电子控制设备可操作以基于来自所述光电检测器的信号来估计到所述物体的所述距离。
14.根据权利要求13所述的主设备，其中所述照明器包括多个垂直腔表面发射激光器(VCSEL)，其中所述VCSEL的第一子集可操作以发射具有所述第一宽度的所述光脉冲，并且其中所述VCSEL的第二子集可操作以发射具有所述第二宽度的所述光脉冲。
15.根据权利要求14所述的主设备，其中所述第一子集中的所述VCSEL是与所述第二子集中的所述VCSEL不同的类型，并且其中所述第一子集的所述VCSEL和所述第二子集的所述VCSEL在同一单芯片中。
16.根据权利要求14-15中任一项所述的主设备，其中所述电子控制设备可操作以交替地一次激活所述VCSEL的子集中的一个。
17.根据权利要求14所述的主设备，其中所述VCSEL的第三子集可操作以发射具有不同于所述第一宽度和所述第二宽度的第三宽度的光脉冲，其中所述照明器可操作在第三模式中，在所述第三模式中，VCSEL的所述第三子集发射具有第三宽度的脉冲，并且其中当如果到所述物体的距离在不同于所述第一距离测量范围和所述第二距离测量范围的第三距离测量范围内，则所述照明器操作在所述第三模式中时，所述电子控制设备可操作以基于来自所述光电检测器的信号来估计到所述物体的所述距离。
18.一种方法，包括：
向物体发射光脉冲，其中发射脉冲包括：在第一模式中使用发光元件的第一组发射脉冲并且在第二模式中使用不同于所述第一组的发光元件的第二组发射脉冲，其中在所述第一模式中，所述脉冲具有第一宽度，并且其中在所述第二模式中，所述脉冲具有比所述第一宽度长的第二宽度；
检测由所述物体反射的光；并且
基于发射一个或多个所述脉冲和检测由所述物体反射的所述光之间经过的时间来估计到所述物体的距离。
19.根据权利要求18的方法，其中在所述第一模式中，所述脉冲具有第一光功率水平，并且其中在所述第二模式中，所述脉冲具有大于所述第一光功率水平的第二光功率水平。
20.根据权利要求19的方法，包括：
如果到所述物体的距离在第一距离测量范围内，则基于在所述第一模式中的操作来估计到所述物体的所述距离，并且
如果到所述物体的距离在不同于所述第一距离测量范围的第二距离测量范围内，则基于在所述第二模式中的操作来估计到所述物体的所述距离。
21.根据权利要求18-20中任一项所述的方法，其中发光元件的所述第一组在所述第一模式中被激活，并且其中发光元件的所述第二组在单独第二模式中被激活。
22.根据权利要求18的方法，其中发射脉冲进一步包括在第三模式中使用发光元件的第三组发射脉冲，其中在所述第三模式中，所述脉冲具有不同于所述第一宽度和所述第二宽度的第三宽度；所述方法进一步包括：如果到所述物体的距离在不同于所述第一距离测量范围和所述第二距离测量范围的第三距离测量范围内，则基于在所述第三模式中的操作来估计到所述物体的所述距离。
23.根据权利要求18-22中任一项所述的方法，包括从智能电话发射所述光脉冲，其中所述物体在所述智能电话的外部。
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