飞行时间深度相机的小型相位校准装置的制作方法

飞行时间深度相机的小型相位校准装置
1.相关申请的交叉引用
2.与本技术一起提交的申请数据表中确定了外国或国内优先权要求的任何和所有申请，均根据《联邦法规汇编》第37卷第1.57节通过引用合并于此。本技术要求于2022年3月30日提交的美国临时申请第63/325342号的优先权，该申请的标题为“飞行深度相机时间的微型相位校准装置”，该申请的公开内容通过引用的方式全部并入本文并且用于所有目的。
技术领域
3.本公开涉及飞行时间相机。更具体地，本公开描述了用于飞行时间深度相机中的相位校准的设备和系统。


技术实现要素：

4.权利要求书中描述的每一项创新都有几个方面，其中没有一个单独负责其所需的属性。在不限制权利要求的范围的情况下，现在将简要描述本公开的一些突出特征。
5.本文提出了用于飞行时间相机中的相位校准的系统、方法和装置。特别地，提出了用于至少部分包围飞行时间(tof)模块的小型化(盖)设计的系统和方法。根据各种示例，小型化设计的几何形状使得从校准设备反射回tof成像器的信号具有基本上相同的飞行时间。此外，校准装置的设计防止了调制的发射泄漏到环境中，因此校准装置防止了任何杂散光在周围反弹，然后反射回来由成像器接收。此外，校准设备允许在更紧密的空间中并行校准多个tof模块，而没有串扰(即，来自一个模块的发射将被另一个模块接收)。
6.本公开的一个方面是一种用于飞行时间校准的系统。该系统包括被配置为发射多个光信号的光源、被配置为反射所述多个光信号中的至少一些光信号的反射器、以及被配置为接收由所述反射器反射的所述多个子信号中的所述至少一些光信号的像素阵列。多个光信号中的至少一些光信号行进总距离，该总距离包括光源和反射器之间的相应第一距离以及反射器和像素阵列之间的相应第二距离。多个光信号中的至少一些光信号行进的总距离基本相等。
7.反射器可以包含多个光信号并防止光信号偏离系统外部。反射器可以是三维椭圆盖的一半的内表面。对于椭圆盖，光源和像素阵列可以位于椭圆盖的焦点处或其附近。反射器可以是半球形罩的内表面。对于半球盖，光源和像素阵列可以位于球体中心附近。
8.该系统可以在从光源到像素阵列的光路中包括漫射器。该系统可以包括位于像素阵列上方的成像透镜和位于成像透镜上方的漫射器。
9.该系统可以在从光源到像素阵列的光路中包括光学衰减器。光学衰减器可以与漫射器堆叠在一起。光学衰减器可以定位在光源和反射器之间。
10.该系统可以包括光源和反射器之间的第一通道以及反射器和像素阵列之间的第二通道。第一通道和第二通道可以包括具有吸收来自多个光信号的光子的材料、涂层、结构或纹理的侧壁，否则如果光信号不被吸收，这些光子可能具有来自侧壁的多次反射。第一通道可以具有大约等于相应的第一距离的第一长度，并且第二通道可以具有近似等于相应的
第二距离的第二长度。该系统可以包括波导，以将多个光信号中的每一个从光源引导到像素阵列。
11.由像素阵列接收的多个光信号中的一个光信号所行进的总距离是第一距离和第二距离的总和，并且在像素阵列接收的多个光信号中的所有其他光信号所行进的总距离的3毫米误差以内。
12.本公开的另一个方面是用于飞行时间校准的系统。该系统包括被配置为发射多个光信号的光源、被配置为接收多个光讯号中的至少一些光讯号的像素阵列、以及被配置为将多个光讯息中的至少部分光讯号从光源引导至像素阵列的波导。多个光信号中的至少一些光信号的每一个都行进总距离。多个光信号中的至少一些光信号中一个光信号所行进的总距离在所述多个光信号中的至少一些光信号的所有其它光信号行进的总距离的3毫米误差内。
13.波导管可以是光纤。
14.本公开的另一个方面是飞行时间校准的方法。该方法包括从飞行时间模块的光源发射多个光信号；利用所述飞行时间模块的像素阵列接收所述多个光信号中的至少一些光信号，其中所述多个子光信号的至少一些中的每一个从所述光源到所述像素阵列行进基本上相等的距离；以及基于所述接收来确定与所述像素阵列的像素相关联的相位延迟的校正项。
15.多个光信号中的至少一些光信号可以从光源传播并被反射器反射到像素阵列，其中反射器是覆盖在光源和飞行时间模块的像素阵列上的盖的内表面。盖可以具有三维椭圆的一半的形状。盖可以具有三维球体的一半的形状。
16.波导可以将多个光信号中的至少一些光信号从光源引导到像素阵列。
17.该方法可以包括应用校正项来校准飞行时间模块。
18.为了总结本公开的目的，本文已经描述了创新的某些方面、优点和新颖特征。应当理解，并非所有这些优点都可以根据任何特定实施例来实现。因此，创新可以以实现或优化本文所教导的一个优点或一组优点的方式来体现或实施，而不必实现本文所教导或建议的其他优点。
19.附图显示了示例性的校准电路和配置。这些电路的变化，例如，改变电路的位置、添加电路中的某些元件或从电路中移除某些元件，并不超出本发明的范围。所示的校准设备、相机、配置和补充设备旨在补充在详细描述中发现的支持。
附图说明
20.当结合附图阅读时，从以下详细描述中可以最好地理解本公开。需要强调的是，根据行业的标准实践，各种特征不一定按比例绘制，仅用于说明目的。在显式或隐式显示比例的情况下，它只提供了一个说明性示例。在其他实施例中，为了讨论的清楚性，可以任意增加或减少各种特征的尺寸。
21.为了更全面地理解本发明的性质和优点，参考以下优选实施例的详细描述并结合附图，其中：
22.图1示出了根据本公开的各种实施例的被配置为对对象进行成像的飞行时间(tof)相机；
23.图2示出了根据本公开的各种实施例的示例；
24.图3示出了根据本公开的各种实施例的折射器的示例椭圆几何形状；
25.图4a和4b示出了根据本公开的各种实施例的椭圆折射器内部的光线轨迹模拟；
26.图5示出了根据本公开的各种实施例的用于校准tof模块的成像阵列的示例校准组件的各方面；
27.图6和图7示出了根据本公开的各种实施例的类似于图5所示的校准盖的设计；
28.图8示出了根据本公开的各种实施例的由两个气缸组成的校准组件的示例；
29.图9示出了根据本公开的各种实施例的由两个气缸组成的校准组件的另一示例；
30.图10示出了根据本公开的各种实施例的校准组件的示例，该校准组件包括放置在组件内部的波导，该波导将光从光源引导到成像器；和
31.图11和图12示出了根据本公开的各种实施例的相位偏移校准盖。
具体实施方式
32.本文介绍了飞行时间(tof)相机中的相位校准的系统、方法和装置。特别地，提出了用于至少部分包围tof模块的小型化(盖)设计的系统和方法。根据各种示例，小型化设计的几何形状使得从校准设备反射回tof成像器的信号具有基本上相同的飞行时间。此外，校准装置的设计防止了调制的发射泄漏到环境中，因此校准装置防止了任何杂散光在周围反弹，然后反射回来由成像器接收。此外，校准设备允许在更紧密的空间中并行校准多个tof模块，而不会发生串扰。
33.在一些tof成像器中，由于从外部和内部源到成像阵列的各种延迟，飞行时间成像阵列的每个像素都有自己的初始相位偏移。针对深度引擎的每个像素校准该相位偏移，以提供精确的深度测量。相位偏移校准概念之一是向像素提供信号，该信号对应于已知的深度信息以校正整个像素阵列的相位偏移。因此，要校准的是相位偏移(或深度偏移)，该偏移对于成像器阵列中的每个像素都是变化的。
34.飞行时间成像器通常使用与tof相机相距已知距离并与相机的光轴z正交的反射器(例如镜子或墙壁形式的目标面板)进行校准，以向成像器阵列提供均匀的已知相位。然而，当调制的光在特定照明场内发射到场景中时，成像器不仅可以接收由反射器反射的光，还可以接收在校准设置的环境中随机反射的具有不同飞行时间(即相位)的其他光信号。由于成像器接收的相位包含不同的未知光路长度，这使得精确校准具有挑战性。为了减少杂散光对测量的影响，可以尽一切努力将杂散光水平降至最低，例如增加挡板和使环境变暗，并且通常需要更大的物理空间来获得良好的信号与杂散光比，这增加了成本。基于这种传统方法的当前相位校准站外壳约为0.5m x 0.5m x 0.5m或更大。因此，设置庞大。此外，反射器和模块之间的距离最小(约0.3米或更长)，以确保信号均匀且不饱和。由于模块之间可能存在干扰，这种传统系统不允许在狭小的空间内并行校准多个tof模块。
35.公开了用于校准系统的系统和方法，该校准系统能够在小得多的空间中精确校准多个飞行时间成像器。特别地，公开了一种至少部分地包围tof模块的小型化盖设计。盖设计的几何形状确保了从盖的内表面反射回tof成像器的基本上所有信号具有基本上相同的飞行时间。经由盖的内表面的反射从光源发射到成像阵列的光信号可以行进基本相同的距离，使得成像阵列的像素的输出可以用于相位偏移校正。例如，每个光信号可以传播的总距
离在+/-3毫米误差范围内。由成像阵列接收的光信号中的一个可以从光源行进到成像阵列的总距离，该总距离在由成像阵列所接收的来自光源的其他光信号中每一个行进的总距离的3毫米误差之内。例如，一个光信号可以行进53mm的总距离，而另一个信号可以行进50mm的总距离并且这两个总距离在本文公开的校准系统的上下文中可以被认为基本相等。
36.如果从发射器到成像阵列的光信号的光路长度不相同，则在相位校准中可能引入误差。不同光信号行进的总距离变化越多，在校准中可能引入的误差就越多。因此，目标是为像素阵列的每个像素提供从发射器到成像阵列行进基本上相同距离(例如，在+/-3毫米误差内)的光信号，使得每个像素接收用于像素初始相位校准的基本上相同的相位。
37.此外，盖可以防止调制发射泄漏到环境中，因此可以防止任何杂散光在周围反弹并被成像器(或附近正在校准的另一系统的成像器)接收。因此，该盖允许多个tof模块在狭小的空间中并行校准而没有串扰。串扰是一个模块发射的信号被另一个模块接收。
38.以下描述和附图详细阐述了本公开的某些说明性实现，其指示了可以执行本公开的各种原理的几种示例性方式。然而，说明性示例并不是本公开的许多可能的实施例的穷举。本公开的其他目的、优点和新颖特征在适用的情况下结合附图在本程序中阐述。
39.图1示出了根据本公开的各种实施例的被配置为对对象11进行成像的飞行时间相机10。图1的tof相机10包括光源12、驱动器14、成像阵列15、传感器处理模块16和电源管理系统17。tof深度相机10还可以包括其他组件，例如成像透镜18和成像阵列15前面的波长滤波器19。tof深度相机10可以包括tof模块。
40.光源12可以包括调制激光器，例如红外(ir)或近红外(nir)激光器。光源12可以包括一个或多个垂直腔表面发射激光器(vcsel)或边缘发射激光二极管(eel)或高功率发光二极管(led)。
41.驱动器14可以是调制光源12发射的光的强度的激光驱动器，并且时间光学波形实际上可以是任何周期性形状，包括但不限于矩形、正弦形或介于两者之间的其他形状。
42.tof传感器包括深度感测像素的成像阵列15，其接收来自对象11的返回光并输出每个像素的值。成像透镜18将返回光聚焦在成像阵列15上，波长滤波器19滤除光源波长周围的带宽之外的光。
43.处理算法将来自成像阵列15的输出原始帧转换为灰度红外图像、深度图像或点云。
44.描述了tof初始相位偏移校正。间接飞行时间(itof)深度传感技术利用调制的光发射，并测量发送和接收信号之间的相位差。通过知道调制频率和光速，测量的相位对应于飞行时间。
45.在一些tof成像器中，由于从外部和内部源到成像阵列的各种延迟，飞行时间成像阵列的每个像素都有自己的初始相位偏移。针对深度引擎的每个像素校准该相位偏移，以提供精确的深度测量。相位偏移校准概念之一是向像素提供信号，该信号对应于已知的深度信息以校正整个像素阵列的相位偏移。校正项p0表示为：
[0046][0047]
其中opl是从光源到校准折射器并反射到接收器的光的光程长度，θ
measured
是从原始测量中提取的相位，c是光速，并且f是激光调制频率。
[0048]
本文公开了用于小型化相位校准光学设计的系统和方法，其中从tof模块的发射器(即发射器)到成像器的像素阵列(即接收器)的几乎所有返回信号具有基本上相同的飞行时间。返回的信号可以具有相同的或足够接近的tof，用于在设计规范内实现相位偏移补偿。该设计涵盖了tof模块的发射器和接收器，并使相位校准基本上或完全不受环境杂散光的影响，包括环境光或在环境中反射的多径发射信号。盖子的内表面具有椭圆形或球形。覆盖接收器和发射器的其他形状的反射器也是可能的。
[0049]
在一些实施例中，相位校准设计具有作为椭圆的折射器的内表面。该设计利用了椭圆的两个基本财产，这有利于tof成像仪的相位校准。特别地，离开一个焦点(f1)的任何光线应该总是聚焦到椭圆(f2)的另一个焦点上。图2a示出了根据本公开的各种实施例的具有根据该原理反射的光线的椭圆的示例。在图2a中，从焦点f1发射的光线在焦点f2处被接收。
[0050]
图2b示出了根据本公开的各种实施例的从一个焦点反射离开椭圆表面并到达另一个焦点的光线路径长度的示例。特别地，如图2b所示，从一个焦点tx反射离开椭圆表面并到达另一个焦点rx的射线路径长度是恒定的。当光径向发射时，来自一个焦点tx的所有反射光同时到达另一个焦点rx，而与发射角度无关。
[0051]
图3示出了根据本公开的各种实施例的折射器30的示例椭圆几何形状。特别地，折射器30的内表面具有椭圆形形状。椭圆被设计为使得tof相机的发射器(tx)和接收器(rx)位于椭圆的焦点处或附近。该设计基于椭圆方程，其中2a是长轴长度的长度，2b是短轴长度，c是距中心的焦距，其遵循图3中所示的等式c2＝a
2-b2。
[0052]
图4a和4b示出了根据本公开的各种实施例的椭圆反射器内部的tof光路的光线轨迹模拟。图4a和4b示出了在zemax中的射线轨迹模拟示例。
[0053]
在该模拟中，光以72x58度的照明场(foi)从发射器tx发射。发射器tx是点源或扩展源，例如垂直腔表面发射激光器(vcsel)、vcsel阵列、一个或多个边缘发射器或激光二极管、或光纤耦合激光器。发射器tx位于椭圆折射器的焦点之一处或其附近。
[0054]
tof模块的接收器rx并且位于椭圆的另一焦点处或附近。接收器包括成像透镜组件和tof成像器。在一些示例中，漫射器在从发射器tx到接收器rx的光路上行进。在一些示例中，漫射器安装在接收器成像透镜的正上方。
[0055]
在一些实施方式中，光学衰减器在从发射器tx到接收器rx的光路中行进。在一些示例中，光学衰减器与漫射器堆叠在一起。在一些示例中，光学衰减器被放置在tx光源上方。在一些示例中，光学衰减器被放置在接收器rx成像透镜的正上方。
[0056]
发射器tx和接收器rx的位置可以在x、y和z方向上稍微偏离椭圆的焦点(即散焦)。来自发射器tx的光被椭圆反射器的内表面朝向tof模块的接收器rx反射和/或散射。微型反射器可以使用三维(3d)打印、注塑、计算机数控(cnc)加工或抛光制成。反射器的内表面可以是反射的和/或漫射的。
[0057]
图4a和4b示出了椭圆折射器内部的光线轨迹模拟。特别地，图4a示出了被模拟为点源的发射器tx。离开tx点的所有射线都聚焦在接收器rx所在的另一焦点上。图4b示出了模拟为具有0.8毫米x0.8毫米面积的扩展光源的发射器tx。接收器rx被模拟为具有3.5毫米x3.5毫米的接收面积。
[0058]
根据另一个方面，公开了上述实施例的校准组件，其中校准折射器可以像盖子一
样安装在tof模块上。
[0059]
图5示出了根据本公开的各种实施例的用于校准tof模块52的tof成像器(即，成像阵列)的示例校准组件50的各方面。校准组件50包括模块机械支架54，tof模块52被牢固地安装到该模块机械支架上。微型校准反射器55安装在反射器支架56上，反射器支架56固定在模块机械外壳或支架54上。在一些示例中，微型校准反射器55直接安装在模块机械外壳或支架54上。微型校准反射器55覆盖tof模块52，并且被配置为使得光源12和tof成像器(例如成像阵列15)位于反射器55的焦点附近。来自光源12的调制发射从反射器55反射和/或散射，并由tof成像器接收。反射器55的表面可以是漫射的、反射的或两者的混合。本文公开的反射器55和其他反射器可以反射至少部分光信号。在一些情况下，这样的反射器可以反射基本上所有的光。
[0060]
图6示出了根据本公开的各种实施例的类似于图5所示的校准盖的设计。特别地，如图6所示，在从光源12到反射器55和到tof成像器(例如，成像阵列15)的光路的途中布置漫射器62和中性密度(nd)滤波器64。图6示出了漫射器62和nd滤光器64堆叠在成像透镜18的前面。
[0061]
图7示出了根据本公开的各种实施例的类似于图5和图6中所示的校准盖的另一种校准盖设计。在图7中，nd滤光器74安装在光源12的前面，而漫射器62安装在成像透镜18的正上方。实际上，任何类型的结构都可以用来支撑反射器55、nd滤波器74和漫射器62。
[0062]
在另一个实施方式中，除了反射器的内表面是球形而不是椭圆形之外，该配置类似于图4中所示的配置。发射器tx和接收器rx之间的中点可以在球体的中心处或附近。上述实施例的其他描述可应用于反射器具有球形内表面的实施例。
[0063]
通过这些设计，在校准期间到达tof成像器(例如，成像阵列)的所有光有效地行进基本上相同的距离，并且该距离是已知的。然后，每个像素的输出可以用作像素上相位延迟的校正项，以便使输出与从光源到tof成像器的实际行进距离一致。这样的行进距离大约等于椭圆的长轴长度(例如，图3中的2*a)或在盖的内表面具有球形的情况下的球体的直径。
[0064]
在一些应用中，具有不同于上述形状的盖子可能是有益的。在椭圆和球形实施例中，盖的尺寸由光源和成像器之间的距离确定，并且盖的内表面的形状应遵循椭圆或球形方程。一旦系统被覆盖，它们就可以被放置在彼此非常接近的位置，并且每个系统可以在不干扰彼此测量的情况下同时执行测量，因为每个覆盖物阻挡其各自系统的光。为了将一组覆盖系统安装在温度室中以同时进行温度校准测量，可能需要导致更高填充密度的其他覆盖形状。以下实施例可以允许更小的覆盖物。覆盖校准系统的一个特征是，从光源到tof成像器的大多数光子传播相同或相似的距离。例如，如果所需的校准精度在1毫米以内，我们可能希望99％的光子彼此传播1毫米以内的距离。
[0065]
图8示出了根据本公开的各种实施例的校准组件80的示例，该校准组件80由两个圆柱体81和82组成，一个在光源前面，另一个在传感器前面。图8示出了该实施例的横截面。圆柱体81和82的内表面可以高度吸收来自光源的光。在圆柱体81和82相遇的地方，可以定位高反射表面83，该高反射表面可以是强镜面表面，其被放置为使得撞击反射镜的光子直接行进到传感器。撞击圆柱体81和82的表面的光子可以大部分被吸收，并且到达传感器的大多数光子将是那些直接行进到高反射表面83并且从那里直接行进到传感器的光子。这样的组件可以受益于图6和图7中的元件，例如中性密度滤光片和聚焦透镜，和/或漫射器。
[0066]
图9示出了根据本公开的各种实施例的校准组件90的示例，校准组件90由两个圆柱体91和92组成，一个在光源前面，另一个在传感器前面，其中圆柱体的内表面填充有光阱93。除了从侧面看像锯齿图案的内表面光阱93之外，该配置与图8中的实施例中的配置类似。图9示出了该实施例的横截面。当光子击中这样的锯齿时，它更有可能朝着光源反弹，而不是向前反弹，从而减少了在到达传感器之前经历反弹的光子数量。中性密度滤光片可以放置在光源和/或传感器的前面和/或锯齿圆柱的内部，以减少不直接传播到反射表面83和传感器的光量。漫射器可以放置在接收成像透镜的前面，以在tof成像器上产生均匀的照明。
[0067]
图10示出了根据本公开的各种实施例的校准组件100的示例，该校准组件100包括光纤102或其他类型的波导，该波导放置在将光从光源12引导到tof成像器(例如，传感器103)的组件内部。在一些示例中，该配置类似于图8中的实施例中的配置，不同之处在于光纤102(或一般的波导)被放置在将光从光源12引导到传感器103的组件内部。光纤102周围的包层104可以是任何合适的形状，因为进入光纤的所有光子可以基本上行进相同的距离。
[0068]
图11和图12示出了根据本公开的各种实施例的相位偏移校准盖。图11示意性地示出了包括tof模块112和相位校正盖114的tof相机110。相位校正盖114被固定到盖安装件116。tof模块112被固定到包括电连接的机械安装件117。tof模块112包括发射器118和接收器119，其被定位为使得由发射器118发射的、由相位校正盖114反射的和由接收器119接收的光信号都行进基本上相同的距离。图12示出了另一个tof相机120。
[0069]
所示相位校正盖114的高度(与盖支架116一起)为53.4毫米(mm)，长度(与盖底座116一起)144毫米，半径为54毫米。在某些应用中，高度(与罩支架一起)可以在5毫米至250毫米的范围内，半径可以在5mm至250毫米范围内，并且长度(与盖安装件一起)可以在从10mm到600mm的范围内。
[0070]
在一些应用中，相位校正覆盖可以遵循上面讨论的椭圆方程(c2＝a
2-b2)，其中2a是长轴的长度的长度，2b是短轴的长度，并且c是距中心的焦距。椭圆盖尺寸可能没有上限，以便进行校准。在某些应用中，可能需要相对较小的校准设置，其中根据上述方程的椭圆盖具有在10mm至500mm范围内的a值和在3mm至30mm范围内的c值，其中a大于c。在指定a和c的情况下，定义b。
[0071]
在某些应用中，相位校正盖可以是半球，其中球体的直径在10mm到500mm的范围内。
[0072]
变更和实施
[0073]
在如此描述了本技术技术的几个方面和实施例之后，应当理解，本领域普通技术人员将容易发生各种改变、修改和改进。这些改变、修改、改进旨在落入本技术中所述技术的精神和范围内。例如，本领域普通技术人员将容易地设想用于执行本文所述的功能和/或获得结果和/或一个或多个优点的各种其他手段和/或结构，并且这些变化和/或修改中的每一个都被认为在本文所述实施例的范围内。
[0074]
本领域技术人员将认识到或能够使用不多于常规实验来确定本文所述的特定实施例的许多等效物。因此，应当理解，前述实施例仅通过示例的方式呈现，并且在所附权利要求及其等价物的范围内，可以以不同于具体描述的方式实践本发明的实施例。此外，本文所述的两个或多个特征、系统、物品、材料、试剂盒和/或方法的任何组合，如果这些特征、系
统，物品、材料，试剂盒和/或方法不相互矛盾，则包括在本公开的范围内。
[0075]
前述概述了本文公开的主题的一个或多个实施例的特征。提供这些实施例是为了使本领域普通技术人员(phosita)能够更好地理解本公开的各个方面。可以参考某些众所周知的术语以及底层技术和/或标准，而不进行详细描述。预计phosita将拥有或能够访问足以实践本公开的教导的那些技术和标准中的背景知识或信息。
[0076]
phosita将意识到，他们可以容易地将本公开用作设计或修改其他工艺、结构或变体的基础，以实现此处引入的实施例的相同目的和/或实现相同优点。phosita还将认识到，这样的等效构造不脱离本公开的精神和范围，并且在不脱离本披露的精神和范畴的情况下，它们可以在本文中进行各种改变、替换和改变。
[0077]
上述实施例可以以多种方式中的任何一种来实现。本技术涉及过程或方法的性能的一个或多个方面和实施例可以利用可由设备(例如，计算机、处理器或其他设备)执行的程序指令来执行或控制过程或方法。
[0078]
在一些情况下，本公开的教导可以被编码到一个或多个有形的、非暂时性的计算机可读介质中，所述介质上存储有可执行指令，所述可执行指令在被执行时指示可编程设备(例如处理器或dsp)执行与本文公开的tof相机校准相关的方法或功能。
[0079]
注意，在本文提供的众多示例中，可以根据两个、三个、四个或更多个电组件来描述相互作用。然而，这样做只是为了清楚和举例说明。应当理解，该系统可以以任何合适的方式进行合并。沿着类似的设计备选方案，图中所示的任何组件、模块和元件都可以组合成各种可能的配置，所有这些都清楚地在本公开的广泛范围内。
[0080]
在某些情况下，通过仅引用有限数量的元素来描述给定流集合的一个或多个功能可能更容易。应当理解，图的组件及其教导是容易扩展的，并且可以容纳大量组件以及更复杂/复杂的布置和配置。因此，所提供的示例不应限制可能应用于无数其他架构的组件的范围或禁止其广泛教导。
[0081]
此外，如所描述的，一些方面可以体现为一个或多个方法。作为方法的一部分执行的动作可以以任何合适的方式进行排序。因此，可以构造这样的实施例，其中以不同于图示的顺序执行动作，这可以包括同时执行一些动作，即使在图示的实施例中被示为顺序动作。
[0082]
术语解释
[0083]
本文定义和使用的所有定义应理解为控制字典定义、通过引用合并的文件中的定义和/或定义术语的普通含义。除非上下文另有明确要求，否则在整个说明书和权利要求书中：
[0084]“包含”、“包括”等应在包容性的意义上解释，而不是排他性或详尽的意义；也就是说，在“包括但不限于”的意义上。
[0085]“连接的”、“耦合的”或其任何变体，是指两个或多个元件之间的任何直接或间接的连接或耦合；元件之间的耦合或连接可以是物理的、逻辑的或其组合。
[0086]“此处”、“上方”、“下方”以及具有类似含义的词语，用于描述本规范时，应指本规范的整体，而不是本规范的任何特定部分。
[0087]“或”指的是两个或两个以上项目的列表，涵盖了对该词的所有以下解释：列表中的任何项目、列表中的所有项目以及列表中项目的任何组合。
[0088]
单数形式“一个”、“一种”和“所述”也包括任何适当复数形式的含义。
[0089]
表示方向的单词，如“垂直”、“横向”、“水平”、“向上”、“向下”、“向前”、“向后”、“向内”、“向外”、“竖直”，“横着”，“左”、“右”、“前”、“后”、“上”，在本说明书和任何随附权利要求(如果存在)中使用的装置取决于所描述和图示的装置的特定方位。本文所描述的主题可以采用各种可供选择的取向。因此，这些方向性术语的定义并不严格，不应作狭义解释。
[0090]
说明书和权利要求书中使用的不定冠词“一个”和“一种”，除非明确表示相反，否则应理解为“至少一个”。
[0091]
说明书和权利要求书中使用的短语“和/或”应理解为这样结合的元素中的“一个或两个”，即在某些情况下结合存在而在其他情况下分离存在的元素。用“和/或”列出的多个元素应以相同的方式进行解释，即“一个或多个”这样结合的元素。
[0092]
除“和/或”条款明确标识的元素外，可以选择性地存在其他元素，无论这些元素与具体标识的元素是相关的还是无关的。因此，作为非限制性示例，在一个实施例中，当与诸如“包含”之类的开放式语言结合使用时，对“a和/或b”的引用可以仅指a(可选地包括b以外的元素)；在另一个实施方案中仅限于b(可选地包括除a以外的元素)；在又一个实施方案中连接到a和b(可选地包括其他元件)；等。
[0093]
如本文在说明书和权利要求中所使用的，短语“至少一个”，参考一个或多个元素的列表，应理解为指从元素列表中的任何一个或更多个元素中选择的至少一个元素，但不一定包括在元素列表中具体列出的每个元素中的至少一个，并且不排除元素列表中的元素的任何组合。该定义还允许元素可以可选地存在，而不是短语“至少一个”所指的元素列表中具体标识的元素，无论是与具体标识的那些元素相关还是无关。
[0094]
因此，作为非限制性示例，在一个实施方案中，“a和b中的至少一个”(或等效地，“a或b中的最少一个”，或等效地“a和/或b中至少一个“)可以指至少一个，任选地包括多于一个的a，不存在b(并且任选地包括除b以外的元素)；在另一个实施方案中，至至少一个，任选地包括多于一个，b，不存在a(并且任选地包括除a以外的元素)；在又一个实施方案中，至至少一个，任选地包括多于一个的a，和至少一个(任选地包括超过一个的b)(并且任选地包括其它元素)；等。
[0095]
如本文所用，除非另有说明，否则术语“介于”应包括在内。例如，“介于a和b之间”包括a和b，除非另有说明。
[0096]
此外，本文使用的措辞和术语仅用于描述，不应被视为限制。本文中“包括”、“包含”或“具有”、“含有”、“涉及”及其变体的使用，旨在涵盖其后列出的项目及其等价物以及其他项目。
[0097]
在权利要求书以及上述说明书中，所有过渡短语，如“包含”、“包括”、“携带”、“具有”、“含有”、“涉及”、“持有”、“由
…
组成”等，都应理解为开放式的，即意味着包括但不限于。只有过渡短语“由组成”和“本质上由组成”应分别为封闭或半封闭过渡短语。
[0098]
本领域技术人员可以确定许多其他的改变、替换、变化、改变和修改，并且本公开包括落入所附权利要求范围内的所有这样的改变、替代、变化、修改和修改。
[0099]
为了协助美国专利商标局(uspto)以及本技术中发布的任何专利的任何读者解释本技术所附的权利要求，申请人希望注意到，申请人：(a)不打算援引本技术提交之日存在的《美国法典》第35卷第112(f)条，除非在特定权利要求中特别使用了“手段”或“步骤”；以及(b)不打算通过本公开中的任何陈述以未在所附权利要求中以其他方式反映的任何方式
限制本公开。
[0100]
因此，本发明不应被认为局限于上述特定实施例。在回顾本公开内容后，本发明所针对的本领域技术人员将很容易明白各种修改、等效工艺以及本发明可应用的许多结构。

技术特征：
1.一种用于飞行时间校准的系统，该系统包括：光源，所述光源被配置为发射多个光信号；反射器，所述反射器被配置为反射所述多个光信号中的至少一些光信号；和像素阵列，所述像素阵列被配置为接收由所述反射器反射的所述多个光信号中的至少一些光信号；其中所述多个光信号中的至少一些光信号行进总距离，所述总距离包括所述光源与所述反射器之间的相应第一距离和所述反射器与所述像素阵列之间的相应第二距离，并且其中所述多个光信号中的至少一些光信号的每一个所行进的总距离基本相等。2.根据权利要求1所述的系统，其中所述反射器包含所述多个光信号并防止光信号偏离所述系统。3.根据权利要求1所述的系统，其中所述反射器是三维椭圆盖的一半的内表面。4.根据权利要求1所述的系统，其中所述反射器是半球盖的内表面。5.根据权利要求1所述的系统，还包括在从所述光源到所述像素阵列的光路中的漫射器。6.根据权利要求1所述的系统，还包括位于所述像素阵列上方的成像透镜和位于所述成像透镜上方的漫射器。7.根据权利要求1所述的系统，还包括在从所述光源到所述像素阵列的光路中的光学衰减器。8.根据权利要求7所述的系统，其中所述光学衰减器与漫射器堆叠。9.根据权利要求7所述的系统，其中所述光学衰减器定位在所述光源和所述反射器之间。10.根据权利要求1所述的系统，还包括在所述光源和所述反射器之间的第一通道以及在所述反射器和所述像素阵列之间的第二通道。11.根据权利要求10所述的系统，其中所述第一通道和所述第二通道包括侧壁，所述侧壁吸收来自所述多个光信号的光子。12.根据权利要求10所述的系统，还包括波导，用于将所述多个光信号中的至少一些光信号从所述光源引导到所述像素阵列。13.根据权利要求1所述的系统，其中所述多个光信号中的至少一些光信号之一所行进的总距离在所述多个光信号中的至少一些光信号的所有其它光信号所行进的总距离的3毫米误差内。14.一种用于飞行时间校准的系统，所述系统包括：光源，所述光源被配置为发射多个光信号；像素阵列，所述像素阵列被配置为接收所述多个光信号中的至少一些光信号；和波导，所述波导被配置为将所述多个光信号中的至少一些光信号从所述光源引导到所述像素阵列；其中所述多个光信号中的至少一些光信号的每一个从所述光源行进到所述像素阵列的总距离，并且其中所述多个光信号中的至少一些光信号之一所行进的总距离在所述多个光信号中的至少一些光信号中其他光信号的每一个所行进的总距离的3毫米误差以内。15.根据权利要求14所述的系统，其中所述波导是光纤。
16.一种飞行时间校准的方法，所述方法包括：从飞行时间模块的光源发射多个光信号；利用所述飞行时间模块的像素阵列接收所述多个光信号中的至少一些光信号，其中多个光信号中的至少一些光信号的每一个从所述光源到所述像素阵列行进基本上相等的距离；和基于所述接收来确定与所述像素阵列的像素相关联的相位延迟的校正项。17.根据权利要求16所述的方法，其中所述多个光信号中的至少一些光信号从所述光源行进并且被反射器反射到所述像素阵列，所述反射器是所述飞行时间模块的光源和像素阵列上的盖的内表面。18.根据权利要求17所述的方法，其中所述盖具有三维椭圆的一半的形状或半球的形状。19.根据权利要求16所述的方法，其中波导将多个光信号中的至少一些从所述光源引导到所述像素阵列。20.根据权利要求16所述的方法，还包括应用所述校正项来校准所述飞行时间模块。

技术总结
本公开涉及飞行时间深度相机的小型相位校准装置。公开了用于飞行时间相机中的相位校准的系统和设备。特别地，提出了用于至少部分地包围飞行时间(ToF)模块的小型化盖设计的系统和方法。小型化设计的几何形状使得从校准设备反射回ToF成像器的信号具有基本相同的飞行时间。校准装置的设计可防止调制后的排放物泄漏到环境中。漏到环境中。漏到环境中。


技术研发人员：吴紫瑜 C
受保护的技术使用者：美国亚德诺半导体公司
技术研发日：2023.03.29
技术公布日：2023/10/19