[发明专利]一种飞时偏光感测系统及其光发射器

说明书

本发明是关于一种飞时偏光感测系统及其光发射器。该飞时偏光感测系统包括光发射器、光感测器以及信号处理电路。首先，通过光发射器，发射具有第一偏极化方向的第一脉冲光与具有第二偏极化方向的第二脉冲光，接着通过光感测器感测一感测目标反射的脉冲光，以通过第一子像素重复单元输出第一感测信号与通过第二子像素重复单元输出第二感测信号，接着信号处理电路依据第一感测信号以及第二感测信号决定脉冲信号，并消除背景杂讯的信号，最后依据脉冲光以及脉冲信号来决定感测目标的深度信息，从而有效消除环境中自然光所造成的背景杂讯的影响，达到准确、快速以及节省人力成本等目的。

技术领域

本发明是有关于一种飞时偏光感测系统，特别是关于一种利用偏极光特性的飞时偏光感测系统。

背景技术

飞时测距法(Time-of-Fight，ToF)为近年来经常受到应用的主动式3D扫描技术，主要原因为可测距离范围大、分辨率高且软件复杂度低，有利于市场的拓展及技术的开发。

飞时测距法的感测技术是在传统的影像感测器上再增加另一个可量测深度信息的感测元件，此一元件是以感测光反射接收的时间变化来计算深度信息。

就目前而言，现有的飞时测距法的感测技术一般采用850nm及940nm两种波长的红外光(Infrared Radiation,IR)作为发射光，其原因在于此波长较不受环境光的干扰，如此一来才能取得较清晰的深度信息。然而，一般环境中仍然存在此两种波段的光，因此如何再次降低环境中的自然光的干扰则为研发人员应解决的问题之一。

发明内容

本发明的目的是提供一种飞时偏光感测系统及其光发射器，该飞时偏光感测系统通过偏极化的雷射光源执行ToF感测技术的运算，使该偏光感测系统达到提升准确度、降低环境光干扰以及提升讯号杂讯比等功效。

为达上述目的，本发明提供一种飞时偏光感测系统，包括：光发射器，发射第一偏极化方向的第一脉冲光与具有第二偏极化方向的第二脉冲光；光感测器，用于感测反射后的第一脉冲光与第二脉冲光；以及信号处理电路(Signal Processor)，耦接光发射器与光感测器。

根据本发明的光发射器可以由光发射阵列、第一方向偏光片与第二方向偏光片所组成。其中，光发射阵列可以为例如：脉冲光发射器或雷射二极管(Laser Diode)，并且第一方向偏光片与第二方向偏光片可以为双折射晶体(Briefringence Crystal Materials)或金属光栅(Metal Grating)。

较佳地，在本发明的一实施方式中，该光发射阵列可以采用面射型雷射(VCSEL)，以降低指向性达到提升投射包覆范围的目的。

较佳地，当第一方向偏光片与第二方向偏光片为金属光栅时，该金属光栅中金属线与金属线之间的周期间距可以小于光发射阵列所放出的光的波长的二分之一。

根据本发明的光发射器可以进一步包含光扩散器，其将任何平行输入的入射光转化成均匀强度以及理想的光斑形状输出，并且光扩散器可以设置在光发射阵列上方。

较佳地，在本发明的一实施方式中，该第一方向偏光片与该第二方向偏光片设置在该光扩散器上，且该光扩散器设置在该光发射阵列上。

较佳地，在本发明的一实施方式中，该第一方向偏光片与该第二方向偏光片设置在该光扩散器中，且该光扩散器设置在该光发射阵列上。

根据本发明的光感测器，用于感测反射的脉冲光，以通过第一子像素重复单元输出第一感测信号以及通过第二子像素重复单元输出第二感测信号至信号处理电路。其中，第一子像素重复单元包括多个彩色子像素单元以及具有第一偏极化方向的第一脉冲光感测单元；第二子像素重复单元包括多个彩色子像素单元以及具有第二偏极化方向的第二脉冲光感测单元。