JP7130813B2 - 飛行時間深度測定のためのリアルタイム較正 - Google Patents
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Description
温顔は、2016年9月30日に出願された米国仮特許出願62/402,770号に対する優先権を主張するものであり、該米国仮特許出願の内容は、その全体があらゆる目的のために参照により本明細書中に援用される。
本発明は、例えば、以下を提供する。
(項目1)
飛行時間(TOF)撮像システムであって、
標的物体までの距離を決定するために、標的物体を照明するための光パルスを伝送するための照明器と、
前記光パルスから光学信号を受信するための感光性ピクセルアレイを有する画像センサであって、前記ピクセルアレイは、アクティブ領域と、フィードバック領域とを含む、画像センサと、
前記照明器からの前記光の一部を前記ピクセルアレイのフィードバック領域に指向させるための光学フィードバックデバイスであって、前記光学フィードバックデバイスは、事前設定される基準深度を含む、光学フィードバックデバイスと
を備え、前記撮像システムは、
標的物体を照明するための光パルスを伝送することと、
前記ピクセルアレイのフィードバック領域において、深度の範囲を表す遅延時間を含む一続きのシャッタ窓を使用して、前記光学フィードバックデバイスからの光を感知することと、
前記ピクセルアレイのフィードバック領域内の前記感知された光に基づいて、飛行時間(TOF)深度測定基準情報を較正することと、
前記感光性ピクセルアレイのアクティブ領域において、前記標的物体から反射される光を感知することと、
前記感知された反射光および前記較正されたTOF測定基準情報に基づいて、前記標的物体の距離を決定することと
を行うように構成される、飛行時間(TOF)撮像システム。
(項目2)
前記フィードバック領域は、感光性ピクセルアレイの縁領域内にある、項目1に記載のシステム。
(項目3)
感光性ピクセルアレイはさらに、前記アクティブ領域と前記フィードバック感知領域とを分離する隔離領域を備える、項目1に記載のシステム。
(項目4)
前記ピクセルアレイのフィードバック領域は、1~10×10個のピクセルを備える、項目1に記載のシステム。
(項目5)
前記光学フィードバックデバイスは、反射器を備える、項目1に記載のシステム。
(項目6)
前記光学フィードバックデバイスは、光ファイバを備える、項目1に記載のシステム。
(項目7)
前記光ファイバは、照明器筐体内側からの光を前記ピクセルアレイの角における前記フィードバック領域に結合させるように構成される、項目6に記載のシステム。
(項目8)
前記TOF測定基準情報は、異なる時間遅延を伴う2つのシャッタを使用して、物体の距離を2つのサンプリングされる光信号の間の比率に相関させるルックアップテーブルを備える、項目1に記載のシステム。
(項目9)
前記標的物体から反射された光を感知することは、異なる時間遅延を伴う2つのシャッタを使用して、光を感知することを含む、項目1に記載のシステム。
(項目10)
前記較正は、フレーム周期の約1/300の時間がかかる、項目1に記載のシステム。
(項目11)
複数の照明源と、対応する光学フィードバック領域とをさらに備える、項目1に記載のシステム。
(項目12)
前記撮像システムは、前記感光性ピクセルアレイのアクティブ領域において前記標的物体から反射された光を感知した後、飛行時間(TOF)深度測定基準情報を較正するように構成される、項目1に記載のシステム。
(項目13)
事前設定されるフレームレートによって特徴付けられるデジタルカメラにおける方法であって、単一のフレーム周期において、
標的物体を照明するための光パルスを伝送することと、
感光性ピクセルアレイの第1の領域において、前記伝送された光パルスの一部を受光する光学フィードバックデバイスから提供される光を感知することであって、フィードバック光学デバイスは、事前設定される基準深度を含み、前記光学フィードバックデバイスからの前記光は、ある範囲の距離を表す遅延時間を含む一続きのシャッタ窓を使用して、サンプリングされる、ことと、
前記ピクセルアレイの第1の領域内の前記感知された光に基づいて、飛行時間(TOF)深度測定基準情報を較正することと、
前記感光性ピクセルアレイの第2の領域において、前記伝送された光パルスからの前記標的物体から反射される光を感知することと、
前記感知された反射光および前記較正されたTOF測定基準情報に基づいて、前記標的物体の距離を決定することと
を含む、方法。
(項目14)
前記光学フィードバックデバイスは、光ファイバを備える、項目13に記載の方法。
(項目15)
前記光ファイバは、照明器筐体内側からの光を前記ピクセルアレイの角における前記第1の領域に結合させるように構成される、項目13に記載の方法。
(項目16)
前記TOF測定基準情報は、異なる時間遅延を伴う2つのシャッタを使用して、物体の距離を2つのサンプリングされる光信号の間の比率に相関させるルックアップテーブルを備える、項目13に記載の方法。
(項目17)
前記標的物体から反射された光を感知することは、異なる時間遅延を伴う2つのシャッタを使用して、光を感知することを含む、項目13に記載の方法。
(項目18)
飛行時間(TOF)カメラシステムを較正するための方法であって、
前記標的物体までの距離を決定するために、標的物体を照明するための光パルスを伝送することと、
感光性ピクセルアレイの第1の領域において、前記伝送された光パルスの一部を受光するフィードバック光学デバイスから提供される光を感知することであって、前記フィードバック光学デバイスは、事前設定される基準深度を含む、ことと、
前記感光性ピクセルアレイの第2の領域において、前記伝送された光パルスから、前記標的物体から反射される光を感知することと、
前記フィードバック光学デバイスから提供される光に基づいて、飛行時間深度測定情報を較正することと、
前記標的物体から反射された光および前記較正された飛行時間深度測定情報に基づいて、前記標的物体の距離を決定することと
を含む、方法。
(項目19)
前記光学フィードバックデバイスからの光を感知することは、深度の範囲を表す遅延時間を含む一続きのシャッタ窓を使用することを含む、項目18に記載の方法。
(項目20)
前記標的物体から反射された光を感知することは、異なる時間遅延を伴う2つのシャッタを使用して、光を感知することを含む、項目18に記載の方法。
(項目21)
前記TOF測定基準情報は、異なる時間遅延を伴う2つのシャッタを使用して、物体の距離を2つのサンプリングされる光信号の間の比率に相関させるルックアップテーブルを備える、項目18に記載の方法。
<深度>=<光の速度>/2*(<電子的遅延>-<シミュレーション遅延ベクトル>)
Claims (20)
- 飛行時間(TOF)撮像システムであって、
標的物体までの距離を決定するために、前記標的物体を照明するための光パルスを伝送するための照明器と、
前記光パルスから光学信号を受信するための感光性ピクセルアレイを有する画像センサであって、前記感光性ピクセルアレイは、アクティブ領域と、フィードバック領域とを含む、画像センサと、
前記照明器からの前記光パルスの一部を前記感光性ピクセルアレイの前記フィードバック領域に指向させるための光学フィードバックデバイスであって、前記光学フィードバックデバイスは、事前設定される基準深度を含む、光学フィードバックデバイスと
を備え、前記撮像システムは、
較正期間において、
前記標的物体を照明するための一群の較正光パルスを伝送すること、
前記感光性ピクセルアレイの前記フィードバック領域において、深度の範囲を表す遅延時間によって特徴付けられる一続きの較正シャッタ窓を使用して、前記光学フィードバックデバイスからの光を感知すること、および、
前記感光性ピクセルアレイの前記フィードバック領域内の前記感知された光に基づいて、TOF深度測定基準情報を較正すること
を実行することと、
測定期間において、
前記標的物体を照明するための第1の測定光パルスを伝送すること、
前記第1の測定光パルスに対する第1の測定遅延時間を伴う第1の測定シャッタ窓を使用して、前記感光性ピクセルアレイの前記アクティブ領域において、前記標的物体から反射された光を感知すること、
前記標的物体を照明するための第2の測定光パルスを伝送すること、
前記第2の測定光パルスに対する第2の測定遅延時間を伴う第2の測定シャッタ窓を使用して、前記感光性ピクセルアレイの前記アクティブ領域において、前記標的物体から反射された光を感知すること、および、
前記第1の測定シャッタ窓および前記第2の測定シャッタ窓を使用して感知された光ならびに前記較正されたTOF深度測定基準情報に基づいて、前記標的物体の距離を決定すること
を実行することと
を行うように構成される、飛行時間(TOF)撮像システム。 - 前記一続きの較正シャッタ窓は、第1の一連の較正窓および第2の一連の較正窓を含み、前記第2の一連の較正窓に関連付けられた遅延時間は、前記第1の一連の較正窓の1つのシャッタ窓の幅だけ、前記第1の一連の較正窓に関連付けられた遅延時間からオフセットされている、請求項1に記載のシステム。
- TOF深度測定基準情報を較正することは、前記深度の範囲を、前記第1の一連の較正窓および前記第2の一連の較正窓を使用して感知された光信号の比率に関連付けることを含む、請求項2に記載のシステム。
- 前記第2の測定遅延時間は、前記第1の測定シャッタ窓の幅だけ、前記第1の測定遅延時間からオフセットされている、請求項3に記載のシステム。
- 前記標的物体の距離を決定することは、前記第1の測定遅延時間および前記第2の測定遅延時間を使用した感知された光信号の比率を前記TOF深度測定基準情報と比較することを含む、請求項4に記載のシステム。
- 前記光学フィードバックデバイスは、照明器筐体内側からの光を前記感光性ピクセルアレイの角における前記フィードバック領域に結合させるように構成される光ファイバを備える、請求項3に記載のシステム。
- 前記TOF深度測定基準情報は、物体の距離を、前記第1の一連の較正窓および前記第2の一連の較正窓を使用して感知された2つのサンプリングされた光信号の間の比率に相関させるルックアップテーブルを備える、請求項6に記載のシステム。
- 前記較正期間および前記測定期間は、単一のフレーム周期に含まれる、請求項2に記載のシステム。
- 較正は、フレーム周期の約1/300の時間がかかる、請求項2に記載のシステム。
- 複数の照明源と、対応する光学フィードバック領域とをさらに備える、請求項2に記載のシステム。
- 前記撮像システムは、前記感光性ピクセルアレイの前記アクティブ領域において前記標的物体から反射された光を感知した後、飛行時間(TOF)深度測定基準情報を較正するように構成される、請求項2に記載のシステム。
- 飛行時間(TOF)カメラシステムを較正するための方法であって、
標的物体を照明するための一群の較正光パルスを伝送することと、
感光性ピクセルアレイの第1の領域において、深度の範囲を表す前記較正光パルスに対する遅延時間によって特徴付けられる一続きの較正シャッタ窓を使用して、前記一群の較正光パルスの一部を受光する光学フィードバックデバイスから提供される光を感知することであって、前記光学フィードバックデバイスは、事前設定される基準深度によって特徴付けられる、ことと、
前記光学フィードバックデバイスから提供される前記光に基づいて、TOF深度測定情報を較正することと、
前記標的物体を照明するための第1の測定光パルスを伝送することと、
前記感光性ピクセルアレイの第2の領域において、前記第1の測定光パルスに対する第1の測定遅延時間を伴う第1の測定シャッタ窓を使用して、前記標的物体から反射された光を感知することと、
前記標的物体を照明するための第2の測定光パルスを伝送することと、
前記感光性ピクセルアレイの前記第2の領域において、前記第2の測定光パルスに対する第2の測定遅延時間を伴う第2の測定シャッタ窓を使用して、前記標的物体から反射された光を感知することと、
前記第1の測定シャッタ窓および前記第2の測定シャッタ窓を使用して感知された光ならびに前記較正されたTOF深度測定情報に基づいて、前記標的物体の距離を決定することと
を含む、方法。 - 前記一続きの較正シャッタ窓は、第1の一連の較正窓および第2の一連の較正窓を含み、前記第2の一連の較正窓に関連付けられた遅延時間は、前記第1の一連の較正窓の1つのシャッタ窓の幅だけ、前記第1の一連の較正窓に関連付けられた遅延時間からオフセットされている、請求項12に記載の方法。
- TOF深度測定情報を較正することは、前記深度の範囲を、前記第1の一連の較正窓および前記第2の一連の較正窓を使用して感知された光信号の比率に関連付けることを含む、請求項13に記載の方法。
- 前記TOF深度測定情報は、物体の距離を、前記第1の一連の較正窓および前記第2の一連の較正窓を使用した2つのサンプリングされた光信号の間の比率に相関させるルックアップテーブルを備える、請求項14に記載の方法。
- 事前設定されるフレームレートによって特徴付けられるデジタルカメラにおける方法であって、前記事前設定されるフレームレートによって決定される単一のフレーム周期において、
標的物体を照明するための較正光パルスを伝送することと、
感光性ピクセルアレイの第1の領域において、前記伝送された較正光パルスの一部を受光する光学フィードバックデバイスから提供される光を感知することであって、前記光学フィードバックデバイスは、事前設定される基準深度を含み、前記光学フィードバックデバイスからの前記光は、距離の範囲を表す前記伝送された較正光パルスに対する遅延時間を含む一続きのシャッタ窓を使用して、サンプリングされる、ことと、
前記感光性ピクセルアレイの前記第1の領域内の前記感知された光に基づいて、飛行時間(TOF)深度測定基準情報を較正することと、
前記標的物体を照明するための測定光パルスを伝送することと、
前記感光性ピクセルアレイの第2の領域において、前記測定光パルスに対する遅延時間を伴う測定シャッタ窓を使用して、前記伝送された測定光パルスからの前記標的物体から反射された光を感知することと、
前記標的物体から反射された前記感知された光および前記較正されたTOF深度測定基準情報に基づいて、前記標的物体の距離を決定することと
を実行することを含む、方法。 - 前記光学フィードバックデバイスは、光ファイバを備える、請求項16に記載の方法。
- 前記光ファイバは、照明器筐体内側からの光を前記感光性ピクセルアレイの角における前記第1の領域に結合させるように構成される、請求項17に記載の方法。
- 前記TOF深度測定基準情報は、異なる時間遅延を伴う2つのシャッタを使用して、物体の距離を2つのサンプリングされた光信号の間の比率に相関させるルックアップテーブルを備える、請求項16に記載の方法。
- 前記標的物体から反射された光を感知することは、前記較正光パルスに対する異なる時間遅延を伴う2つのシャッタを使用して、光を感知することを含む、請求項16に記載の方法。
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