CN111123277A - 一种深度测量系统的同步装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种深度测量系统的同步装置，包括：发射模块，包括激光驱动电路和所述激光驱动电路驱动的激光器；采集模块，包括至少2个IR相机和至少1个RGB相机；控制与处理模块，与所述采集模块连接，用于依次将第一信号、第二信号传输至所述采集模块；其中，其中一个所述IR相机作为同步源，用于接收所述第二信号生成第三信号，所述第三信号用于同步激活未生成所述第三信号的所述IR相机和所述RGB相机，以及，其中一个所述IR相机根据所述第二信号生成第四信号，并根据所述第四信号驱动所述发射模块。提升深度测量系统的检测效率和精度；提高了整体电路的集成度、一致性，提高激光安全保护等级，提高产品紧凑度，有效降低成本。

Description

一种深度测量系统的同步装置
技术领域
本发明涉及一种电子技术领域，尤其涉及一种深度测量系统的同步装置。
背景技术
随着科学技术的发展，深度测量系统已经越来越多的应用于智能电子产品 上，而智能电子产品是追求设计、性能、续航、人机工程、品质、小型化的行业， 各方面的苛刻要求，对深度测量系统的同步装置提出了极大的挑战。
然而，传统的同步装置已经不能满足人们对产品的需求，一方面传统的同步 装置不适用控制深度测量系统中多个摄像头和激光发射时间同步；另一方面传统 的同步装置采用模拟信号去实现激光同步，控制激光功率，该方案控制精确度不 高，部分驱动电路采用较多的分立电路和较复杂的功率检测，不仅占有PCB面 积、电路成本高，而且多硬件之间造成的功率检测误差较大。
现有技术中缺乏一种控制多个摄像头和激光发射时间同步的、精确度高的深 度测量系统的同步装置。
发明内容
本发明为了解决现有的问题，提供一种深度测量系统的同步装置。
为了解决上述问题，本发明采用的技术方案如下所述：
一种深度测量系统的同步装置，包括：发射模块，包括激光驱动电路和所述 激光驱动电路驱动的激光器；采集模块，包括至少2个IR相机和至少1个RGB 相机；控制与处理模块，与所述采集模块连接，用于依次将第一信号、第二信号 传输至所述采集模块；其中一个所述IR相机作为同步源，用于接收所述第二信 号生成第三信号，所述第三信号用于同步激活未生成所述第三信号的所述IR相 机和所述RGB相机，以及，其中一个所述IR相机根据所述第二信号生成第四信 号，并根据所述第四信号驱动所述发射模块。
在本发明的一种实施例中，所述第二信号为I2C，用于控制作为同步源的所 述IR相机生成作为基础同步信号的所述第三信号。所述发射模块和/或所述采集 模块还包括温度传感器，用于检测温度。还包括温度检测单元电路，所述温度检 测单元电路分别与所述发射模块、所述采集模块、所述控制与处理模块连接，所 述控制与处理模块通过控制所述温度检测单元电路对所述发射模块和所述采集 模块进行温度调节。
在本发明的又一种实施例中，所述采集模块包括第一相机、第二相机和第三 相机，所述第一相机和所述第二相机为IR相机，所述第三相机为RGB相机。
本发明还提供一种深度测量系统的同步装置，包括：发射模块，包括第一驱 动电路、第二驱动电路、所述第一驱动电路驱动的第一激光器和所述第二驱动电 路驱动的第二激光器；采集模块，至少2个IR相机和至少1个RGB相机；控制 与处理模块，分别与所述发射模块和所述采集模块连接，用于分别将第一信号、 第二信号传输至所述采集模块，以及，接收所述采集模块根据所述第二信号生成 的第四信号，并根据所述第四信号驱动所述发射模块；其中一个所述IR相机作 为同步源，用于接收所述第二信号生成第三信号，所述第三信号用于同步激活未 生成所述第三信号的所述IR相机和所述RGB相机。
在本发明的一种实施例中，所述第二信号为I2C，用于控制作为同步源的所 述IR相机生成作为基础同步信号的所述第三信号；以及用于控制其中一个所述 IR相机生成所述第四信号。所述发射模块和所述采集模块还包括温度传感器， 用于检测温度。还包括温度检测单元电路，所述温度检测单元电路分别与发射模 块、所述采集模块、所述控制与处理模块连接，所述控制与处理模块通过控制所 述温度检测单元电路对所述发射模块和所述采集模块温度调节。
在本发明的又一种实施例中，所述采集模块包括第一相机、第二相机和第三 相机，所述第一相机和所述第二相机为IR相机、所述第三相机为RGB相机。
本发明的有益效果为：提供一种深度测量系统的同步装置，通过控制与处理 模块严格保证发射模块和采集模块的时间同步，从而提升深度测量系统的检测效 率和精度；更进一步的，通过简化驱动电路和激光安全保护电路提高了整体电路 的集成度、一致性，提高激光安全保护等级，提高产品紧凑度，有效降低成本。
附图说明
图1是本发明实施例中一种深度测量系统的同步装置的结构示意图。
图2是本发明实施例中又一种深度测量系统的同步装置的结构示意图。
其中，10-深度测量系统的同步装置，11-发射模块，12-采集模块，13-控制 与处理模块，111-激光驱动电路，112-激光器，121-第一相机，122-第二相机， 123-第三相机，14-第一信号，15-第二信号，16-第三信号，17-第四信号，20-深 度测量系统的同步装置，21-发射模块，22-采集模块，23-控制与处理模块，211- 第一驱动电路，212-第二驱动电路，213-第一激光器，214-第二激光器，221-第 一相机，222-第二相机，223-第三相机，24-第一信号，25-第二信号，26-第三信 号，27-第四信号。
具体实施方式
为了使本发明实施例所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明 白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所 描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直 接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于” 另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。另 外，连接既可以是用于固定作用也可以是用于电路连通作用。
需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、 “竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所 示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示 或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此 不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相 对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二” 的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多该特征。在本发明实施例的描述 中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
图1为本发明一实施例中深度测量系统的同步装置10的结构示意图。同步 装置10包括集成在同一电路板上的发射模块11、采集模块12、以及与采集模块 12连接的控制与处理模块13。发射模块11包括激光驱动电路111，用于驱动激 光器112；控制与处理模块13分别将第一信号14、第二信号15传输至采集模块 12；采集模块12包括第一相机121、第二相机122、第三相机123。其中，第一 相机121或第二相机122接收第二信号15生成第三信号16，如果是第一相机121 接收第二信号15生成第三信号16，则第三信号16用于同步激活未生成第三信 号16的第二相机122和第三相机123；如果是第二相机122接收第二信号15生 成第三信号，则第三信号16用于同步激活未生成第三信号16的第一相机121 和第三相机123，以及，第一相机121或第二相机122根据第二信号15生成第 四信号17，并根据该第四信号17驱动发射模块11。
在一个实施例中，控制与处理模块13分别向第一相机121、第二相机122、 第三相机123传输第一信号14和第二信号15，第一信号14包括串行接口(Mobile IndustryProcessor Interface，MIPI)、时钟信号(MasterCLocK，MCLK)、复位 和下电(POWER-DOWN)，第二信号15为I2C。当第一相机121作为同步源时， 第二信号I2C可以控制第一相机121生成可作为基础同步信号的第三信号16， 第三信号16为FSYNC，用于同步第二相机122和第三相机123。可以理解的是， 作为同步源的第一相机121生成的FSYNC为主同步信号，接收经FSYNC同步 的第二相机122和第三相机123生成的FSYNC为从同步信号。第二相机122和 第三相机123接收第一相机121的FSYNC信号同步激活后，I2C能控制第一相 机121或第二相机122生成第四信号17，第四信号17为STROBE，并将STROBE 信号传输至激光驱动电路111，激光驱动电路111接收该STROBE信号后驱动激 光器112。可以理解的是，此处I2C控制同步的IR相机中一个产生第四信号17， 在一个实施例中，第一相机121和第二相机122为IR相机，第三相机123为RGB 相机。
本发明不仅适用于三个相机的情况，还可以适用于2个以上的IR相机和一 个以上的RGB相机。
在一个实施例中，I2C也可以控制第二相机122产生可作为基础同步信号的 FSYNC信号，该FSYNC信号用于同步激活第一相机121和第三相机123。可以 理解的是，作为同步源的第二相机122生成的FSYNC为主同步信号，接收经 FSYNC同步的第二相机121和第三相机123生成的FSYNC为从同步信号。第 一相机121和第三相机123接收第二相机122的FSYNC信号同步激活后，I2C 能控制第一相机121或第二相机122生成STROBE信号，并将该STROBE信号 传输至激光驱动电路111，激光驱动电路111接收该STROBE信号后驱动激光器 112。
在一个实施例中，若第一相机121、第二相机122、第三相机123的I2C地 址不一样，控制与处理模块13可采用共同的I2C通讯；若第一相机121、第二 相机122、第三相机123的I2C地址一样，则相同I2C地址的相机需与控制与处 理模块13的不同I2C通讯。
发射模块11、采集模块12内部或临近电路板位置设有温度传感器(未图示)， 用于检测温度、保护激光安全。该温度传感器可以是NTC-热敏电阻或集成温度 传感器，在此对其不做任何的限制。
控制与处理模块13可以是独立的专用电路，比如包含CPU、存储器、总线 等组成的专用SOC芯片、FPGA芯片、ASIC芯片、DSP芯片等等，也可以包含 通用处理电路，比如当该同步装置10被集成到如手机、平板等智能终端中去， 终端中的处理电路可以作为该控制与处理模块13的至少一部分。
在一个实施例中，同步装置10还包括温度检测单元电路(未图示)，温度检 测单元电路分别与发射模块11、采集模块12、控制与处理模块13连接，用于检 测模组内部温度，并生成温度信号传输至控制与处理模块13。若温度过高，控 制与处理模块13可以缩短STROBE高电平时间，降低发射模块11的功率，从 而对发射模块11的温度进行调节。在本实施例中，控制与处理模块13可以实时 对发射模块11的功率进行监控、保护，与传统的同步装置相比，由于不需要过 多的分立电路和较复杂的功率检测，减小了多硬件之间造成的功率误差，从而可 以实现误差小、成本低的功率检测。可以理解的是，温度检测单元电路也可以设置于控制与处理模块13内部。
图2为本发明一实施例中深度测量装置的同步装置20的结构示意图。同步 装置20包括集成在同一电路板上的发射模块21、采集模块22、控制与处理模块 23。发射模块21包括第一激光驱动电路211、第二激光驱动电路212，用于分别 驱动第一激光器213和第二激光器214；采集模块22包括第一相机221、第二相 机222、第三相机223；控制与处理模块23分别将第一信号24、第二信号25传 输至采集模块22，以及，接收采集模块22根据第二信号25生成的第四信号27， 并根据第四信号27驱动发射模块21；其中，所述第一相机221或所述第二相机 222接收第二信号25生成第三信号26，当第一相机221接收第二信号25生成第 三信号26时，第三信号26用于同步激活未生成第三信号26的第二相机222和 第三相机223；或，第二相机222接收第二信号25生成第三信号26时，第三信 号26用于同步激活未生成第三信号26的第一相机221和第三相机223。可以理 解的是，此处I2C控制同步的IR相机中一个生成第四信号17，在一个实施例中， 第一相机121和第二相机122为IR相机，第三相机123为RGB相机。
本发明不仅适用于三个相机的情况，还可以适用于2个以上的IR相机和一 个以上的RGB相机，对应的，激光器的数量也不只2个。
在一个实施例中，控制与处理模块23分别向第一相机221、第二相机222、 第三相机223传输第一信号24和第二信号25，第一信号24包括MIPI、MCLK、 POWER-DOWN，第二信号25为I2C。当第一相机121作为同步源时，第二信 号I2C可以控制第一相机221产生可作为基础同步信号的第三信号26，第三信 号26为FSYNC，用于同步激活第二相机222和第三相机223。可以理解的是， 作为同步源的第一相机221生成的FSYNC为主同步信号，接收经FSYNC同步 的第二相机222和第三相机223生成的FSYNC为从同步信号。第二相机222和 第三相机223接收第一相机221的FSYNC信号同步激活后，I2C能控制第一相 机221或第二相机生成第四信号27，第四信号27为STROBE，并将STROBE 信号传输至控制与处理模块23，控制与处理模块23接收STROBE信号经内部处 理后同步输出DRV-SIG信号至第一激光驱动电路211和第二激光驱动电路212， 第一激光驱动电路211和第二激光驱动电路212接收DRV-SIG信号即分别驱动 第一激光器213和第二激光器214。
在一个实施例中，I2C也可以控制第二相机222产生可作为基础同步信号的 FSYNC信号，该FSYNC信号用于同步第一相机221和第三相机223。可以理解 的是，作为同步源的第二相机222生成的FSYNC为主同步信号，接收经FSYNC 同步的第二相机222和第三相机223生成的FSYNC为从同步信号。第一相机221 和第三相机223接收第二相机222的FSYNC信号同步激活后，I2C能控制第一 相机221或第二相机生成STROBE信号，并将该STROBE信号传输至控制与处 理模块23，控制与处理模块23接收STROBE信号经内部处理后同步输出 DRV-SIG信号至第一激光驱动电路211和第二激光驱动电路212，第一激光驱动 电路211和第二激光驱动电路212接收DRV-SIG信号即分别驱动第一激光器213 和第二激光器214。
在一个实施例中，若第一相机221、第二相机222、第三相机223的I2C地 址不一样，控制与处理模块23可采用共同的I2C通讯；若第一相机221、第二 相机222、第三相机223的I2C地址一样，则相同I2C地址的相机需与控制与处 理模块13的不同I2C通讯。
发射模块21、采集模块22内部或临近电路板位置设有温度传感器，用于深 度温度补偿、激光安全保护。该温度传感器可以是NTC-热敏电阻或集成温度传 感器，在此对其不做任何的限制。
控制与处理模块23可以是独立的专用电路，比如包含CPU、存储器、总线 等组成的专用SOC芯片、FPGA芯片、ASIC芯片等等，也可以包含通用处理电 路，比如当该同步装置20被集成到如手机、平板等智能终端中去，终端中的处 理电路可以作为该控制与处理模块23的至少一部分。
在一个实施例中，同步装置20还包括温度检测单元电路(未图示)，温度检 测单元电路分别与发射模块21、采集模块22、控制与处理模块23连接，用于检 测模组内部温度，并生成温度信号传输至控制与处理模块23。若温度过高，控 制与处理模块23可以降低发射模块21功率，从而对发射模块21的温度进行调 节。在本实施例中，控制与处理模块23可以实时对发射模块21的功率进行监控、 保护，与传统的同步装置相比，由于不需要过多的分立电路和较复杂的功率检测， 减小了多硬件之间造成的功率误差，从而可以实现误差小、成本低的功率检测。 可以理解的是，温度检测单元电路也可以设置于控制与处理模块23内部。
在一个实施例中，第一相机221和第二相机222为IR相机，第三相机223 为RGB相机。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所做的进一步详细说明，不能 认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的技术人员 来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干等同替代或明显变型，而 且性能或用途相同，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种深度测量系统的同步装置，其特征在于，包括：
发射模块，包括激光驱动电路和所述激光驱动电路驱动的激光器；
采集模块，包括至少2个IR相机和至少1个RGB相机；
控制与处理模块，与所述采集模块连接，用于依次将第一信号、第二信号传输至所述采集模块；
其中一个所述IR相机作为同步源，用于接收所述第二信号生成第三信号，所述第三信号用于同步激活未生成所述第三信号的所述IR相机和所述RGB相机，以及，其中一个所述IR相机根据所述第二信号生成第四信号，并根据所述第四信号驱动所述发射模块。
2.如权利要求1所述的深度测量系统的同步装置，其特征在于，所述第二信号为I2C，用于控制作为同步源的所述IR相机生成作为基础同步信号的所述第三信号。
3.如权利要求1所述的深度测量系统的同步装置，其特征在于，所述发射模块和/或所述采集模块还包括温度传感器，用于检测温度。
4.如权利要求1所述的深度测量系统的同步装置，其特征在于，还包括温度检测单元电路，所述温度检测单元电路分别与所述发射模块、所述采集模块、所述控制与处理模块连接，所述控制与处理模块通过控制所述温度检测单元电路对所述发射模块和所述采集模块进行温度调节。
5.如权利要求1所述的深度测量系统的同步装置，其特征在于，所述采集模块包括第一相机、第二相机和第三相机，所述第一相机和所述第二相机为IR相机，所述第三相机为RGB相机。
6.一种深度测量系统的同步装置，其特征在于，包括：
发射模块，包括第一驱动电路、第二驱动电路、所述第一驱动电路驱动的第一激光器和所述第二驱动电路驱动的第二激光器；
采集模块，至少2个IR相机和至少1个RGB相机；
控制与处理模块，分别与所述发射模块和所述采集模块连接，用于分别将第一信号、第二信号传输至所述采集模块，以及，接收所述采集模块根据所述第二信号生成的第四信号，并根据所述第四信号驱动所述发射模块；
其中一个所述IR相机作为同步源，用于接收所述第二信号生成第三信号，所述第三信号用于同步激活未生成所述第三信号的所述IR相机和所述RGB相机。
7.如权利要求6所述的深度测量系统的同步装置，其特征在于，所述第二信号为I2C，用于控制作为同步源的所述IR相机生成作为基础同步信号的所述第三信号；以及用于控制其中一个所述IR相机生成所述第四信号。
8.如权利要求6所述的深度测量系统的同步装置，其特征在于，所述发射模块和所述采集模块还包括温度传感器，用于检测温度。
9.如权利要求6所述的深度测量系统的同步装置，其特征在于，还包括温度检测单元电路，所述温度检测单元电路分别与发射模块、所述采集模块、所述控制与处理模块连接，所述控制与处理模块通过控制所述温度检测单元电路对所述发射模块和所述采集模块温度调节。
10.如权利要求6所述的深度测量系统的同步装置，其特征在于，所述采集模块包括第一相机、第二相机和第三相机，所述第一相机和所述第二相机为IR相机、所述第三相机为RGB相机。
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