用于深度成像器的光源驱动器电路的制作方法
【专利摘要】本发明涉及用于深度成像器的光源驱动器电路。诸如飞行时间相机的深度成像器包括驱动器电路和光源。驱动器电路包括频率控制模块和可控制的振荡器，所述可控制的振荡器具有耦合到频率控制模块的输出的控制输入。可控制的振荡器的输出耦合到光源的输入，并且，在频率控制模块的控制下，利用可控制的振荡器由驱动器电路提供给光源的驱动信号在频率上根据诸如斜坡或阶梯变化的指定类型的频率变化而变化。驱动器电路可以附加地或者替代地包括振幅控制模块，使得在振幅控制模块的控制下，提供给光源的驱动信号在振幅上根据指定类型的振幅变化而变化。
【专利说明】用于深度成像器的光源驱动器电路
【背景技术】
[0001]已知有多种用于实时地生成空间场景的三维(3D)图像的不同技术。例如，空间场景的3D图像可以利用基于多个二维(2D)图像的三角测量生成。但是，这种技术的一个显著缺陷是它通常需要非常密集的计算，并且因此会消耗计算机或其它处理设备过多数量的可用计算资源。而且，当使用这种技术时，在涉及不足环境照明的条件下生成准确的3D图像会是困难的。
[0002]其它已知的技术包括利用诸如飞行时间(time of flight, ToF)相机的深度成像器直接生成3D图像。ToF相机通常是小型的，提供快速图像生成并且在电磁频谱的近红外线部分中操作。因此，ToF相机通常用在机器视觉应用中，诸如视频游戏系统或实施基于手势的人机接口的其它类型图像处理系统中的手势识别。ToF相机还广泛地用于很多种其它机器视觉应用中，包括，例如，脸部检测和单人或多人跟踪。
[0003]典型的传统ToF相机包括光源，所述光源包括例如一个或多个发光二极管(LED)或激光二极管。每个这样的LED或激光二极管都被控制成产生具有基本恒定的频率和振幅的连续波(CW)输出光。输出光照射要成像的场景并且被该场景中的对象散射或反射。产生的返回光被检测并用于创建深度图或者其它类型的3D图像。这更具体而言涉及，例如，利用输出光和返回光之间的相位差来确定离场景中的对象的距离。而且，返回光的振幅被用于确定图像的强度级别。
[0004]但是，CW输出光在ToF相机中的使用具有多个显著的缺陷。例如，CW输出光的频率不适当地限制相机的最大非模糊范围。更具体的，最大非模糊范围通常是由c/2f给出的，其中f是CW输出光的频率，而c是光的速度。最大非模糊范围可以通过减小频率f来扩展，但这种方法也减小了测量精度。
[0005]此外，当使用CW输出光时，图像质量随着积分时间(integration time)窗口长度的减小而劣化。因此，ToF相机常常不能支持高到足以跟踪场景中动态对象的帧速率。另一方面，随着积分时间窗口长度的增大，图像像素饱和被观察到。基于CW光的传统ToF相机通常不能提供积分时间窗口的合适优化。
【发明内容】
[0006]作为示例，本发明的实施例提供了用于ToF相机和其它类型深度成像器的光源驱动器电路。
[0007]在一个实施例中，深度成像器包括驱动器电路和光源。驱动器电路包括频率控制模块和可控制的振荡器，该可控制的振荡器具有耦合到频率控制模块的输出的控制输入。可控制的振荡器的输出耦合到光源的输入，并且在频率控制模块的控制下，利用可控制的振荡器由驱动器电路提供给光源的驱动信号在频率上根据指定类型的频率变化(诸如斜坡或阶梯频率变化)而变化。
[0008]给定实施例中的驱动器电路可以附加地或替代地包括振幅控制模块，使得在振幅控制模块的控制下，提供给光源的驱动信号在振幅上根据指定类型的振幅变化(诸如斜坡或阶梯振幅变化)而变化。
[0009]本发明的其它实施例包括但不限于方法、系统、集成电路及存储程序代码的计算机可读介质，当所述程序代码被执行时，使处理设备执行步骤序列。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1是包括深度成像器的图像处理系统的框图，其中深度成像器在一个实施例中包括光源驱动器电路。
[0011]图2示出了包括光源和相关联的驱动器电路的深度成像器的一部分的实施例，其中相关联的驱动器电路实施基于斜坡的频率和振幅控制1?块。
[0012]图3示出了包括光源和相关联的驱动器电路的深度成像器的一部分的另一实施例，其中驱动器电路实施基于阶梯的频率和振幅控制模块。
[0013]图4A例示了具有由图2驱动器电路生成的斜坡频率和振幅的示例性驱动信号。
[0014]图4B例示了具有由图3驱动器电路生成的阶梯频率和振幅的示例性驱动信号。
[0015]图5是示 出图2的光源响应于图4A的驱动信号的施加的输入-输出响应的图。
【具体实施方式】
[0016]本发明的实施例将在本文中结合包括深度成像器的示例性图像处理系统来例示，该深度成像器具有被配置为在给定的光源驱动信号中提供频率变化和振幅变化中的至少一个的光源驱动器电路。但是，应当理解，本发明的实施例更通常地可适用于在其中期望为深度图或其它类型的3D图像提供改进质量的任何图像处理系统或相关联的深度成像器。
[0017]图1示出了本发明实施例中的图像处理系统100。图像处理系统100包括与多个处理设备102-1、102-2、…、102-N经网络104通信的深度成像器101。在本实施例中，假设深度成像器101包括诸如ToF相机的3D成像器，但是在其它实施例中可以使用其它类型的深度成像器。这种成像器生成场景的深度图或其它深度图像并且经网络104把那些图像传送到一个或多个处理设备102。因而，处理设备102可以包括计算机、服务器或存储设备的任意组合。一个或多个此类设备还可以包括，例如，用于呈现由深度成像器101生成的图像的显示屏幕或其它用户接口。
[0018]虽然在本实施例中示为与处理设备102分离，但是深度成像器101可以至少部分地与一个或多个处理设备组合。因而，例如，深度成像器101可以至少部分地利用给定的一个处理设备102来实施。作为例子，计算机可以被配置为合并深度成像器101。
[0019]在给定的实施例中，图像处理系统100被实施为视频游戏系统或者为了识别用户手势而生成图像的其它类型基于手势的系统。所公开的成像技术可以类似地适于在需要基于手势的人机接口的各种其它系统中使用，并且还可以应用于除手势识别之外的许多应用，诸如涉及脸部检测、个人跟踪或处理来自深度成像器的深度图像的其它技术的机器视觉系统。
[0020]如图1中所示的深度成像器101包括耦合到多个光源114-1、114-2、…、114-M的驱动器电路112，所述光源示例性地被实现为相应的LED，这些LED可以排列在LED阵列中。虽然在该实施例中使用了多个光源，但是其它实施例可以只包括单个光源。而且，虽然在该实施例中单个驱动器电路112驱动所有的光源114，但是在其它实施例中每个光源114可以被单独的驱动器电路112驱动。应当认识到，可以使用除LED之外的其它光源。例如，在其它实施例中，至少一部分LED114可以用激光二极管或其它光源代替。驱动器电路112的更详细例子将在下面结合图2和3来描述。
[0021]驱动器电路112控制LED114，从而生成具有特定频率和振幅变化的输出光。由驱动器电路112提供的这种变化的斜坡和阶梯例子可以分别在图4A和4B中看到。输出光照射要成像的场景，并且所产生的返回光利用检测器阵列116来检测并且在深度成像器101中进一步处理，以产生深度图或其它类型的3D图像。
[0022]给定实施例中的驱动器电路112可以包括频率控制模块，使得提供给至少一个LEDl 14的驱动信号在频率控制模块的控制下在频率上根据指定类型的频率变化(诸如斜坡或阶梯频率变化)而变化。
[0023]斜坡或阶梯频率变化可以配置为提供，例如，作为时间的函数增大的频率、作为时间的函数减小的频率、或者增大和减小的频率的组合。而且，增大或减小的频率可以遵循线性函数或非线性函数，或者线性和非线性函数的组合。
[0024]在具有斜坡频率变化的实施例中，在驱动器电路中实施的频率控制模块可以被配置为允许用户选择斜坡频率变化的一个或多个参数，包括起始频率、结束频率和斜坡频率变化的持续时间中的一个或多个。
[0025]类似地，在具有阶梯频率变化的实施例中，频率控制模块可以被配置为允许用户选择阶梯频率变化的一个或多个参数，包括起始频率、结束频率、频率阶梯大小、时间阶梯大小和阶梯频率变化的持续时间中的一个或多个。
[0026]给定实施例中的驱动器电路112可以附加地或者作为替代地包括振幅控制模块，使得在振幅控制模块的控制下，提供给至少一个LED114的驱动信号在振幅上根据指定类型的振幅变化(诸如斜坡或阶梯振幅变化)而变化。如以上提到的斜坡或阶梯频率变化，斜坡或阶梯振幅变化可以被配置为提供作为时间的函数增大的振幅、作为时间的函数减小的振幅、或者增大和减小的振幅的组合。而且，增大或减小的振幅可以遵循线性或非线性函数，或者线性和非线性函数的组合。而且，如果实施例包括振幅控制模块与频率控制模块两者，则振幅变化可以与频率变化同步。
[0027]在具有斜坡振幅变化的实施例中，振幅控制模块可以被配置为允许用户选择斜坡振幅变化的一个或多个参数，包括起始振幅、结束振幅、偏置振幅和斜坡振幅变化的持续时间当中的一个或多个。
[0028]类似地，在具有阶梯振幅变化的实施例中，振幅控制模块可以被配置为允许用户选择阶梯振幅变化的一个或多个参数，包括起始振幅、结束振幅、偏置振幅、振幅阶梯大小、时间阶梯大小和阶梯振幅变化的持续时间中的一个或多个。
[0029]因此，驱动器电路112可以配置为，以相对于传统深度成像器在深度成像器101中提供显著改进的性能的方式，生成具有指定类型的频率和振幅变化的驱动信号。例如，这种布置可以被配置为允许不仅驱动信号频率和振幅而且还有诸如积分时间窗口的其它参数的特别有效的优化。
[0030]假设本实施例中的深度成像器101是利用至少一个处理设备实施的，并且包括耦合到存储器122的处理器120。处理器120利用存储在存储器122中的软件代码控制驱动器电路112和检测器阵列116。[0031]处理器120可以包括，例如，任意组合的微处理器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、中央处理单元(CPU)、算术逻辑单元(ALU)、数字信号处理器(DSP)，或者其它类似的处理设备组件，以及其它类型和布置的图像处理电路。
[0032]存储器122存储用于在实施深度成像器101部分功能(诸如前面所述的频率和振幅控制模块的部分)时，由处理器120执行的软件代码。存储由相应处理器所执行的软件代码的这种给定存储器是在本文中更一般性地被称为计算机可读介质或其中包含计算机程序代码的其它类型计算机程序产品的例子，并且这种给定存储器可以包括，例如，任意组合的诸如随机存取存储器(RAM)或只读存储器(ROM)的电子存储器、磁性存储器、光学存储器或者其它类型的存储设备。如以上所指出的，处理器可以包括微处理器、ASIC、FPGA、CPU、ALU、DSP或者其它图像处理电路的部分或组合。
[0033]在本实施例中，深度成像器101中还包括参数优化模块125，该模块示例性地被配置为优化深度成像器的积分时间窗口以及为给定成像操作优化频率和振幅变化。例如，参数优化模块125可以配置为针对给定成像操作确定包括积分时间窗口、频率变化和振幅变化的参数的适当集合。
[0034]这种布置允许深度成像器在各种不同的操作条件(诸如到场景中对象的距离、场景中对象的个数与类型等等)下，被配置为最佳性能。因而，例如，在本实施例中深度成像器101的积分时间窗口长度可以以在特定条件下优化整体性能的方式结合驱动信号频率和振幅变化的选择来确定。参数优化模块125可以至少部分地以存储在存储器122中并且由处理器120执行的软件的形式被实施。应当指出，如在本上下文中所使用的，诸如“最佳”和“优化”的词语希望被广义地解释，而不要求任何特定性能度量的最小化或最大化。
[0035]网络104可以包括诸如互联网的广域网(WAN)、局域网(LAN)、蜂窝网络，或者任何其它类型的网络，以及多个网络的组合。深度成像器101以及每个处理设备102可以结合收发器或者其它网络接口电路，以允许这些设备经网络104彼此通信。
[0036]还应当认识到，本发明的实施例可以以集成电路的形式被实施。在给定的这种集成电路的实施中，相同的管芯通常以重复的模式在半导体晶片的表面上形成。每个管芯包括至少一个驱动器电路以及有可能包括如本文中所述的其它图像处理电路，并且还可以包括其它结构或电路。单个的管芯从晶片上被切下或者割下，然后封装成集成电路。本领域技术人员会知道如何切割晶片和封装管芯，以产生集成电路。这样制造的集成电路被认为是本发明的实施例。
[0037]如图1中所示的图像处理系统100的特定配置仅仅是示例性的，而且其它实施例中的系统100可以包括除那些具体示出元件的之外或者代替那些具体示出的元件的其它元件，包括在这种系统的传统实现方式中常常可以找到的类型的一个或多个元件。
[0038]图2示出了深度成像器的部分200的实施例，该部分包括光源204，示例性地实施为LED，并且包括被配置为在由光源204发射的成像器输出光中提供同步的基于斜坡的频率和振幅变化的相关驱动器电路202。在该实施例中的驱动器电路202包括频率控制模块205、压控振荡器206和振幅控制模块207。压控振荡器206具有耦合到频率控制模块205的输出的控制输入并且压控振荡器的输出经混合器208 I禹合到光源204的输入。
[0039]混合器208更具体而言具有耦合到压控振荡器206的输出的第一输入、耦合到振幅控制模块207的输出的第二输入，以及为光源204提供驱动信号的输出。在该实施例中，混合器208用于提供单个驱动信号，该单个驱动信号组合了由振幅控制模块207的输出信号呈现的振幅变化和由压控振荡器206的输出信号呈现的频率变化。在生成驱动信号的时候，混合器208执行电压到电流(V — I)转换，其中作为示例，驱动信号在本实施例中是电流号。
[0040]虽然在本实施例中在驱动器电路202中使用压控振荡器206，但是其它实施例可以使用其它类型的振荡器，诸如数控振荡器。
[0041]驱动器电路202被配置为利用压控振荡器206生成用于施加到光源的驱动信号。驱动信号的频率和振幅由各自的频率控制和振幅控制模块205和207控制，使得驱动信号呈现指定类型的频率和振幅变化。
[0042]本实施例中指定类型的频率变化包括斜坡频率变化，其提供作为时间的函数减小的频率。这在附图中也被称为“斜坡向下”频率变化。频率控制模块205被配置为允许用户选择斜坡频率变化的指定参数，在该实施例中包括起始频率、结束频率和斜坡频率变化的持续时间。在该实施例中，起始和结束频率是利用对应的输入电压指定的。
[0043]应当指出，在本上下文中，术语“用户”希望被广义地解释，从而不仅涵盖人类用户，而且还有其它类型的用户，包括利用深度成像器101生成场景的深度图像的图像处理系统的自动软件或硬件实体。因而，例如，在一个处理设备102上运行或者以别的方式与之关联的软件程序或其它类型的代理可以被配置为与驱动器电路202交互，从而选择由频率控制模块205提供的频率变化和由振幅控制模块207提供的振幅变化中至少一个的一个或多个参数。
[0044]本实施例中指定类型的振幅变化包括斜坡振幅变化，其提供作为时间的函数增大的振幅。这在附图中也被称为“斜坡向上”振幅变化。振幅控制模块207配置为允许用户选择斜坡振幅变化的指定参数，在该实施例中包括起始振幅、结束振幅、偏置振幅和斜坡振幅变化的持续时间。在该实施例中，起始、结束和偏置振幅是利用对应的输入电压指定的。这些振幅参数应当被选择成使得高于光源204的阈值电流电平。
[0045]图4A示出了如由驱动器电路202生成的、具有同步的减小频率和增大振幅的驱动信号的例子。该图可以被看作示出了在混合器208输出的电流驱动信号，并且示出了作为时间的函数的电流变化，其中时间以微秒(us)为单位，电流以十毫安(mA)为单位。该电流驱动信号被施加到光源204的输入。利用10-50MHZ的频率范围，电流驱动信号的周期在20-100纳秒的范围内，其在给定的实施例中可以为深度成像器提供大约6米和30米之间的最大非模糊范围。在其它实施例中，可以使用各种替代的频率范围、最大非模糊范围及其它参数。
[0046]光源204的对应输入-输出响应在图5中示出，图5例示了所施加的电流驱动信号的频率和振幅变化在光源的输出光变化中再现。在该例示中的输入-输出响应被绘制为以毫瓦(mW)为单位的LED输出功率E，作为以十毫安(mA)为单位的驱动电流的函数。驱动电流围关于表示为I_bias的偏置电流变化，并且假设LED在表示为I_thr的阈值电流之上其输入-输出响应的基本线性部分中操作。
[0047]在其它实施例中，可以使用增大或减小的频率和振幅变化的其它组合。而且，虽然频率和振幅变化在这种实施例中是采用基本上线性斜坡的形式的，但是其它实施例可以利用遵循任意组合的非线性函数或者多个线性和非线性函数的变化。[0048]通过对频率控制模块205、压控振荡器206和振幅控制模块207利用公共的触发器信号，驱动器电路202同步频率和振幅变化。所述触发器信号是由下降沿触发器电路210响应于由选通电路212提供的信号而生成的，其中选通电路212示例性地被实施为LED门(LEDgate)。触发器信号可以是具有指定的脉冲宽度的脉冲信号。虽然触发器信号在该实施例中是下降沿触发的，但是可以使用其它类型的触发器电路和所产生的触发器信号。
[0049]选通电路212生成其用于响应于选通电压或其它光源控制信号而施加到触发器电路210的输入的输出信号，其中选通电压或其它光源控制信号可以由深度成像器101的处理器120提供。由触发器电路210生成的触发器信号在施加到频率控制模块205、压控振荡器206和振幅控制模块207各自的触发器输入之前在延迟电路214中受到预定的延迟。在本实施例中预定的延迟是将允许压控振荡器206在通电后达到稳定输出状态的延迟量。
[0050]现在参考图3，示出了深度成像器的部分300的另一个实施例，包括光源304，示例性地被实施为LED，和被配置为在由光源304发射的成像器输出光中提供同步的基于阶梯的频率和振幅变化的相关驱动器电路302。驱动器电路302的操作与前面结合图2描述的驱动器电路202的操作总体上是相似的，但是提供了基于阶梯的频率和振幅变化，而不是基于斜坡的频率和振幅变化。
[0051 ] 在该实施例中的驱动器电路302包括频率控制模块305、压控振荡器306和振幅控制模块307。压控振荡器306具有耦合到频率控制模块305的输出的控制输入并且压控振荡器306的输出经混合器308耦合到光源304的输入。混合器308更具体而言具有耦合到压控振荡器306的输出的第一输入、I禹合到振幅控制模块307的输出的第二输入，以及为光源304提供驱动信号的输出。
[0052]同样，虽然在本实施例中在驱动器电路302中使用压控振荡器306，但是其它实施例可以使用其它类型的振荡器，诸如数控振荡器。
[0053]驱动器电路302被配置为利用压控振荡器306生成用于施加到光源304的驱动信号。驱动信号的频率和振幅由各自的频率控制和振幅控制模块305和307控制，使得驱动信号呈现指定类型的频率和振幅变化。
[0054]本实施例中指定类型的频率变化包括作为时间的函数提供遵循向下阶梯的减小的频率的阶梯频率变化。这在附图中也被称为“阶梯向下”频率变化。频率控制模块305被配置为允许用户选择阶梯频率变化的指定参数，在该实施例中包括起始频率、结束频率、频率阶梯大小、时间阶梯大小和阶梯频率变化的持续时间。
[0055]本实施例中指定类型的振幅变化包括作为时间的函数提供遵循向上阶梯的增大的振幅的阶梯振幅变化。这在附图中也被称为“阶梯向上”振幅变化。振幅控制模块307被配置为允许用户选择阶梯振幅变化的指定参数，在该实施例中包括起始振幅、结束振幅、偏置振幅、振幅阶梯大小、时间阶梯大小和阶梯振幅变化的持续时间。
[0056]图4B示出了由驱动器电路302生成的、具有同步的减小频率和增大振幅的驱动信号的例子。该图可以看作示出了在混合器308输出的电流驱动信号，并且例示了作为时间的函数的电流变化，其中时间以纳秒(ns)为单位，电流以十毫安(mA)为单位。在每个阶梯，不同的频率和振幅值用于电流驱动信号。该电流驱动信号施加到光源304的输入，使得所施加电流驱动信号的频率和振幅变化在光源的输出光变化中再现。
[0057]同样，在其它实施例中，可以使用增大或减小的频率和振幅变化的其它组合。而且，虽然在该实施例中频率和振幅变化采用基本均匀的阶梯的形式，但是其它实施例可以利用遵循任意组合的非线性函数或者多个线性和非线性函数的变化。
[0058]如在图2的实施例中，驱动器电路302通过对频率控制模块305、压控振荡器306和振幅控制模块307使用公共的触发器信号来同步频率和振幅变化。所述触发器信号是由下降沿触发器电路310响应于由选通电路312提供的信号而生成的，其中选通电路312示例性地被实施为LED门。所述选通电路312响应于可以由深度成像器101的处理器120提供的光源控制信号生成用于施加到触发器电路310的输入的输出信号。触发器电路310的触发器信号输出在施加到频率控制模块305、压控振荡器306和振幅控制模块307各自的触发器输入之前在延迟电路314中受到预定的延迟。本实施例中预定的延迟是将允许压控振荡器306达到稳定输出状态的量。
[0059]在图2和图3的实施例中在由驱动器电路202和302提供的驱动信号中同步的频率和振幅变化可以显著地提高诸如ToF相机的深度成像器的性能。例如，至少部分地因为频率变化允许为每个频率叠加所检测到的深度信息，所以这种变化可以扩展深度成像器101的非模糊范围，而不会不利地影响测量精度。而且，至少部分地因为振幅变化允许积分时间窗口被动态调节以优化深度成像器的性能，由此提供对场景中的动态对象的改进的跟踪，所以可以支持比以别的方式利用传统CW输出光布置可能的显著更高的帧速率。振幅变化还导致从场景中的对象的更好的反射，进一步提高了深度图像的质量。
[0060]在图2和图3的实施例中，频率变化与振幅变化同步。但是，其它实施例可以只使用频率变化或者只使用振幅变化。例如，具有恒定振幅的斜坡或阶梯频率的使用在要成像的场景包括位于离深度成像器不同距离的多个对象的情况下可能是有利的。
[0061]作为另一个例子，具有恒定频率的斜坡或阶梯振幅的使用在要成像的场景包括朝向深度成像器移动或远离其移动、或者从场景的外围向中心移动或者反过来移动的单个主要对象的情况下可能是有利的。在这种布置中，预期减小振幅的驱动信号将非常适合主要对象朝向深度成像器或者从外围向中心移动的情况，并且预期增大振幅的驱动信号将非常适合主要对象远离深度成像器或者从中心向外围移动的情况。在包括频率和振幅变化两者的实施例中，类似的考虑可以在选择要应用的振幅变化类型时使用。
[0062]如以上所指出的，各种不同类型和组合的频率与振幅变化可以在其它实施例中使用，包括遵循线性、指数、二次或任意函数的变化。
[0063]应当认识到，在图2至5中示出的特定驱动器电路布置、驱动信号和输出光波形仅仅是作为例子给出的，并且本发明的其它实施例可以利用其它类型和布置的元件来为ToF相机或其它类型深度成像器中的光源实施驱动器电路。
[0064]而且，许多其它类型的控制模块可以用于为给定的驱动信号波形建立不同的频率和振幅变化。例如，可以使用静态频率与振幅控制模块，其中相应的频率和振幅变化不是通过结合深度成像器操作的用户选择动态可变的，而是通过设计固定成特定的配置。因而，例如，特定类型的频率变化和特定类型的振幅变化可以在设计阶段预定，并且可以使那些预定的变化在深度成像器中被固定，而不是可变。为光源驱动信号提供频率变化和振幅变化中的至少一个的这种类型的静态电路布置被认为是“控制模块”的例子，如那个术语在本文中被广泛使用一样，而且与通常使用具有基本恒定频率和振幅的CW输出光的诸如ToF相机的传统装置不同。[0065]应当再次强调，本文所述的本发明的实施例仅仅是示例性的。例如，本发明的其它实施例可以利用各种与本文所述特定实施例中所使用的不同类型和布置的图像处理系统、深度成像器、图像处理电路、驱动器电路、控制模块、处理设备和处理操作来实现。此外，在描述某些实施例的上下文时在本文所作的特定假设不需要在其它实施例中适用。在所附权利要求范围内的这些及许多其它替代实施例对于本领域技术人员来说将是显而易见的。
【权利要求】
1.一种装置，包括: 深度成像器，所述深度成像器包括驱动器电路和光源； 所述驱动器电路包括: 频率控制t吴块；及 可控制的振荡器，所述可控制的振荡器具有耦合到所述频率控制模块的输出的控制输A ； 其中所述可控制的振荡器的输出耦合到所述光源的输入；并且 其中在所述频率控制模块的控制下，利用所述可控制的振荡器由所述驱动器电路提供给所述光源的驱动信号在频率上根据指定类型的频率变化而变化。
2.如权利要求1所述的装置，其中所述驱动器电路还包括振幅控制模块。
3.如权利要求1所述的装置，其中在所述振幅控制模块的控制下，利用所述可控制的振荡器由所述驱动器电路提供给所述光源的驱动信号在振幅上根据指定类型的振幅变化而变化。
4.如权利要求2所述的装置，其中所述驱动器电路还包括混合器电路，所述混合器电路具有耦合到所述可控制的振荡器的输出的第一输入、耦合到所述振幅控制模块的输出的第二输入以及为所述 源提供驱动信号的输出。
5.如权利要求1所述的装置，其中所述可控制的振荡器包括压控振荡器和数控振荡器中的一个。
6.如权利要求1所述的装置，其中所述指定类型的频率变化包括斜坡频率变化和阶梯频率变化中的一个，所述斜坡频率变化或所述阶梯频率变化提供作为时间的函数增大的频率和作为时间的函数减小的频率中的一个，并且其中所述增大的频率或所述减小的频率遵循线性函数和非线性函数中的一个。
7.如权利要求6所述的装置，其中所述频率控制模块被配置为允许用户选择所述斜坡频率变化的一个或多个参数，所述参数包括起始频率、结束频率和所述斜坡频率变化的持续时间中的一个或多个。
8.如权利要求6所述的装置，其中所述频率控制模块被配置为允许用户选择所述阶梯频率变化的一个或多个参数，所述参数包括起始频率、结束频率、频率阶梯大小、时间阶梯大小和所述阶梯频率变化的持续时间中的一个或多个。
9.如权利要求3所述的装置，其中所述指定类型的振幅变化包括斜坡振幅变化和阶梯振幅变化中的一个，所述斜坡振幅变化或所述阶梯振幅变化提供作为时间的函数增大的振幅和作为时间的函数减小的振幅中的一个，并且其中所述增大的振幅或所述减小的振幅遵循线性函数和非线性函数中的一个。
10.如权利要求9所述的装置，其中所述振幅控制模块被配置为允许用户选择所述斜坡振幅变化的一个或多个参数，所述参数包括起始振幅、结束振幅、偏置振幅和所述斜坡振幅变化的持续时间中的一个或多个。
11.如权利要求9所述的装置，其中所述振幅控制模块被配置为允许用户选择所述阶梯振幅变化的一个或多个参数，所述参数包括起始振幅、结束振幅、偏置振幅、振幅阶梯大小、时间阶梯大小和所述阶梯振幅变化的持续时间中的一个或多个。
12.如权利要求1所述的装置，其中所述驱动器电路还包括触发器电路，所述触发器电路被配置为生成用于施加到所述频率控制模块和所述可控制的振荡器的相应的触发器输入的触发器信号。
13.如权利要求12所述的装置，其中所述驱动器电路还包括振幅控制模块，并且来自所述触发器电路的触发器信号也被施加到所述振幅控制模块的触发器输入。
14.如权利要求12所述的装置，其中所述驱动器电路还包括: 选通电路，所述选通电路被配置为响应于光源控制信号而控制所述触发器电路生成所述触发器信号 '及 延迟电路，所述延迟电路耦合在所述触发器电路以及所述频率控制模块和所述可控制的振荡器的触发器输入之间。
15.如权利要求1所述的装置，还包括参数优化模块，所述参数优化模块与所述驱动器电路关联并且被配置为针对给定的成像操作优化深度成像器的积分时间窗口。
16.如权利要求1所述的装置，其中所述深度成像器包括飞行时间相机。
17.如权利要求1所述的装置，其中所述光源包括发光二极管和激光二极管中的一种。
18.一种图像处理系统，包括如权利要求1所述的装置。
19.如权利要求18所述的图像处理系统，其中该图像处理系统利用深度成像器实施一个或多个机器视觉应 用，所述机器视觉应用包括手势识别、脸部检测和个人跟踪中一个或多个。
20.—种方法,包括: 在深度成像器中生成要施加到光源的驱动信号；及 控制所述驱动信号的频率和振幅中的至少一个，使得驱动信号根据指定类型的频率变化和指定类型的振幅变化中的至少一个而变化。
21.如权利要求20所述的方法，其中所述指定类型的频率变化或所述指定类型的振幅变化包括斜坡变化和阶梯变化中的一个。
22.—种其中包含了计算机程序代码的计算机可读存储介质，其中当所述计算机程序代码在深度成像器中被执行时，使所述深度成像器执行如权利要求20所述的方法。
23.一种装置，包括: 驱动器电路，所述驱动器电路适于耦合到深度成像器的光源； 所述驱动器电路包括: 频率控制模块和振幅控制模块中的至少一个；及 振荡器； 其中所述驱动器电路被配置为利用所述振荡器生成要施加到所述光源的驱动信号；并且 其中所述驱动信号的频率和振幅中的至少一个被相应的频率控制模块和振幅控制模块中的对应的一个控制，使得所述驱动信号根据指定类型的频率变化和指定类型的振幅变化中的至少一个而变化。
24.一种集成电路，包括如权利要求23所述的装置。
【文档编号】G01B9/02GK104024789SQ201380003663
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2013年7月3日 优先权日:2012年10月23日
【发明者】B·利维彻兹 申请人:Lsi公司