用于tof系统的干扰减小的制作方法
【专利说明】用于TOF系统的干扰减小
[0001]背景
[0002]各种消费者电子设备，诸如电视机、机顶盒和媒体播放器，被配置成通过手持式遥控设备遥控，所述手持式遥控设备传送经调制红外(IR)遥控信号。这样的IR遥控信号通常具有约940nm的波长并且通常具有在10kHz和100kHz之间(且更具体而言在30kHz和60kHz之间)的载波频率。对于更具体的示例，许多IR遥控信号具有约36kHz的载波频率(不要将其与IR光本身的实际频率相混淆)。
[0003]飞行时间(time-of-flight，T0F)相机(也被称为T0F系统)可紧邻前述消费者电子设备(例如，电视机、机顶盒和/或媒体播放器)中的一个或多个放置(例如在同一房间内)，所述消费者电子设备被配置成通过手持式遥控设备来遥控。例如，T0F相机可以是与电视机、机顶盒、和/或DVD播放器(其也可被称为其它系统)位于同一房间内的游戏控制台的一部分。这样的T0F相机通常通过用经调制IR光源来照射目标并检测从该目标反射掉并入射到该T0F相机的图像像素检测器阵列的IR光来操作。IR光源在积分期间通常在相对高的载波频率处被调制(例如，约100MHz，其在射频范围内)并且在各帧或捕捉之间以及在读出期间通常被关闭。尽管经调制IR光源的载波频率通常远高于遥控信号的载波频率，然而从期间光源不发射RF调制光的时间到期间光源发射RF调制光的时间的转换以及反向转换可产生可能影响遥控信号的较低频率内容。用另一种方式来解释，与由T0F相机产生的经调制IR光相关联的低频(LF)功率包络可能影响旨在控制紧邻该T0F相机的另一系统(例如电视机)的遥控信号。T0F相机所产生的干扰的大部分将不对应于有效控制命令，并且从而将被旨在被遥控信号控制的该其它系统(例如电视机)的IR接收机拒绝。然而，T0F相机所产生的干扰可能足够显著以阻止用户能够实际上遥控紧邻该T0F相机的该其它系统(例如电视机)。这对用户可能造成困扰，因为用户可能无法使用该遥控设备来调整该其它系统(例如，电视机)的音量、亮度、频道等。换言之，T0F相机可使得遥控设备无法工作。由于电视机或其他系统的IR接收机的相对较差的光学带通性质，这种干扰问题甚至可能在T0F相机所使用的IR波长不同于遥控设备所使用的IR波长的情况下发生。例如，这样的干扰问题甚至可能在T0F相机所使用的IR光的波长为约860nm而遥控设备所使用的IR光为约940nm的情况下发生。而且，要注意，T0F相机还可能导致接收和响应无线IR信号的其他系统的类似干扰问题，诸如但不限于:包括无线IR耳机的系统和包括主动快门3D眼镜的三维(3D)电视系统。
[0004]概述
[0005]所公开的特定实施例涉及飞行时间(T0F)系统以及与其一起使用的方法，即显著减小T0F系统对被配置成无线接收和响应IR光信号的至少一个其它系统可能带来的干扰。一些这样的实施例涉及发射具有低频(LF)功率包络的IR光，该LF功率包络被成形为显著减小已知被配置成无线接收和响应IR光信号的至少一个其它系统所使用的至少一个频率范围内的频率内容，其中被发射的IR光的至少一部分是射频(RF)调制IR光并且从而包括RF分量。这样的实施例还可涉及检测所发射的RF调制IR光中的被一个或多个对象反射掉的至少一部分。T0F系统能独立于所述检测的结果产生深度图像，以及独立于深度图像更新应用。在本文中使用的术语“LF功率包络”为由信号随时间递送的LF平均功率。
[0006]T0F系统可被配置成获得与多个帧周期中的每个帧周期相对应的独立深度图像，其中每个帧周期之后是帧间周期，每个帧周期包括至少两个积分周期，且每个积分周期之后是读出周期。IR光可在每个积分周期期间被发射，以允许产生深度图像。此外，为了减小从期间IR光被发射的时间到期间IR光不被发射的时间的转换的频率，并且由此减小与所述转换相关联的频率内容，IR光也可在每个帧周期内的积分周期对之间的读出周期期间被发射。
[0007]在某些实施例中，为了减小用于与被配置成无线接收和响应IR光信号的至少一个其它系统的IR光接收机一起使用的自动增益控制(AGC)电路的增益水平，并由此使得该至少一个其它系统的IR光接收机对来自T0F系统的干扰更不敏感，IR光可在每个帧周期内的积分周期对之间的读出周期期间、以及在帧对之间的帧间周期的至少一部分期间被发射。这可以作为在积分周期期间发射的IR光的补充。
[0008]IR光可通过产生包括RF分量并具有LF功率包络的驱动信号来发射，该LF功率包络被成形为显著减小已知被配置成无线接收并响应IR光信号的至少一个其它系统所使用的至少一个频率范围内的频率内容，以及用包括该RF分量的该驱动信号来驱动至少一个光源。
[0009]在一实施例中，LF功率包络可通过以下方式来成形:在从期间不驱动光源来发射IR光的时间到期间由驱动信号驱动光源来发射IR光的时间进行转换时使驱动信号的脉冲幅度斜升(ramp up)，并且在从期间由驱动信号驱动光源来发射IR光的时间到期间不驱动光源来发射IR光的时间进行转换时使驱动信号的脉冲幅度斜降(ramp down)。
[0010]在一实施例中，LF功率包络可通过以下方式来成形:在从期间不驱动光源来发射IR光的时间到期间由驱动信号驱动光源来发射IR光的时间进行转换时使驱动信号的脉冲占空比(duty cycle)斜升，并且在从期间由驱动信号驱动光源来发射IR光的时间到期间不驱动光源来发射IR光的时间进行转换时使驱动信号的脉冲占空比斜降。
[0011]在一实施例中，LF功率包络可通过以下方式来成形:在从期间不驱动光源来发射IR光的时间到期间由驱动信号驱动光源来发射IR光的时间进行转换时使驱动信号的脉冲或脉冲串之间的时隙斜降，并且在从期间由驱动信号驱动光源来发射IR光的时间到期间不驱动光源来发射IR光的时间进行转换时使驱动信号的脉冲或脉冲串之间的时隙斜升。
[0012]在一实施例中，LF功率包络可通过以下方式来成形:在从期间不驱动光源来发射IR光的时间到期间由驱动信号驱动光源来发射IR光的时间进行转换时使驱动信号的脉冲或脉冲串之间出现空隙的频率斜降，并且在从期间由驱动信号驱动光源来发射IR光的时间到期间不驱动光源来发射IR光的时间进行转换时使驱动信号的脉冲或脉冲串之间出现空隙的频率斜升。
[0013]前述斜升的任一者优选地在至少50微秒的时间段上发生，而前述斜降的任一者优选地在至少50微秒的时间段上发生。如果时间允许，则斜升和斜降可在更长的时间段上发生。
[0014]更一般地，本技术的各实施例可被用来减小T0F系统对被配置成无线接收和响应IR光信号的其他系统可能具有的负面影响，同时保留正确的T0F操作。这样的实施例优选地不降级或最小地降级T0F系统的性能。此外，这样的实施例优选地不增加或最小地增加TOF系统的功率使用。
[0015]提供该概述以便以简化形式介绍概念的选集，所述概念在以下详细描述中被进一步描述。该概述不旨在标识所要求保护的主题的关键特征或基本特征，也不旨在被用来帮助确定所要求保护的主题的范围。而且，所要求保护的主题不限于解决该公开的任一部分中所注的任何或全部缺点的实现方式。
[0016]附图简述
[0017]图1A和1B示出了具有正在玩游戏的用户的跟踪系统的示例实施例。
[0018]图2A示出可被用作跟踪系统一部分的捕捉设备的示例实施例。
[0019]图2B示出了可以作为图2A的捕捉设备的一部分的T0F相机的示例性实施例。
[0020]图3示出可被用来跟踪用户行为并基于用户行为来更新应用的计算系统的示例实施例。
[0021]图4示出可被用来跟踪用户行为并基于所跟踪的用户行为来更新应用的计算系统的另一示例实施例。
[0022]图5示出了示例性深度图像。
[0023]图6描绘了示例性深度图像中的示例性数据。
[0024]图7示出了与用于与T0F系统一起使用的信号的两个示例性帧相关联的示例性定时和幅度细节。
[0025]图8示出了与图7中所示的信号相关联的示例性LF频率功率谱。
[0026]图9不出了根据一实施例驱动信号和IR光信号的LF功率谱可如何被成形，以显著减小已知被配置成无线接收和响应IR光信号的至少一个其它系统所使用的至少一个频率范围内的频率内容。
[0027]图10不出了根据另一实施例驱动信号和IR光信号的LF功率谱可如何被成形，以显著减小已知被配置成无线接收和响应IR光信号的至少一个其它系统所使用的至少一个频率范围内的频率内容。
[0028]图11不出了根据又一实施例驱动信号和IR光信号的LF功率谱可如何被成形，以显著减小已知被配置成无线接收和响应IR光信号的至少一个其它系统所使用的至少一个频率范围内的频率内容。
[0029]图12示出了一实施例，其减小从期间发射IR光信号的时间到期间不发射IR光信号的时间的转换的频率以及反向转换的频率，以由此减小与这样的转换相关联的特定频率内容。
[0030]图13示出了组合图9和图12的实施例的实施例。
[0031]图14示出了一实施例，其减小了与紧邻T0F系统的另一系统的接收机相关联的自动增益控制(AGC)电路所设置的增益水平，并由此使得该其它系统的接收机较不易受来自该T0F系统的干扰。
[0032]图15示出了根据一实施例的用于平滑LF功率包络的附加技术。
[0033]图16是被用来概述根据本技术的各实施例的方法的高等级流程图。
[0034]详细描述
[0035]本文公开的本技术的某些实施例涉及T0F系统以及与其一起使用的方法，其显著减小T0F系统可能对被配置成无线接收和响应IR光信号的至少一个其它系统(例如，电视机、机顶盒、DVD播放器、IR耳机和/或主动3D眼镜)带来的干扰。在提供本技术的这样的实施例的附加细节之前，将首先描述可与本技术一起使用的实施例的系统的示例性细节。
[0036]图1A和1B示出了其中用户118在玩拳击视频游戏的跟踪系统100的示例实施例。在一示例实施例中，跟踪系统100可被用于识别、分析和/或跟踪人类目标，如跟踪系统100范围内的用户118或其他对象。如图1A所示，跟踪系统100包括计算系统112和捕捉设备120。如下面更详细地描述的，捕捉设备120可被用来获得深度图像和彩色图像(也被称为RGB图像)，所述图像可被计算系统112用来标识一个或多个用户或其他对象，以及跟踪运动和/或其他用户行为。所跟踪的运动和/或其它用户行为可被用来更新应用。因此，用户可以通过使用用户身体和/或用户周围的物体的移动而非(或作为补充)使用控制器、遥控器、键盘、鼠标等来操纵游戏人物或应用的其他方面。例如，视频游戏系统可基于物体的新位置来更新在视频游戏中显示的图像的位置或基于用户的运动来更新化身。
[0037]计算系统112可以是计算机、游戏系统或控制台等。根据一示例实施例，计算系统112可包括硬件组件和/或软件组件，从而计算系统112可被用于执行例如游戏应用、非游戏应用等的应用。在一个实施例中，计算系统112可包括可执行存储在处理器可读存储设备上的用于执行此处描述的过程的指令的处理器，如标准化处理器、专用处理器、微处理器等。
[0038]捕捉设备120可以包括，例如可用于在视觉上监视诸如用户118等一个或多个用户，从而可以捕捉、分析并跟踪一个或多个用户所执行的姿势和/或移动，来执行应用中的一个或多个控制命令或动作和/或动画化化身或屏上人物的相机，下面将更详细地描述。
[0039]根据一个实施例，跟踪系统100可连接