TW202041884A

TW202041884A - 飛時測距模組、其操作方法以及多媒體系統

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Publication number: TW202041884A
Application number: TW109103470A
Authority: TW
Inventors: 印秉宏; 王佳祥; 游騰健
Original assignee: 大陸商廣州印芯半導體技術有限公司
Priority date: 2019-05-02
Filing date: 2020-02-05
Publication date: 2020-11-16
Also published as: CN111885322A; CN111965656A; TWI745852B; TWI723743B; TW202101968A; TW202041881A; TWI732424B; CN111885322B; CN111965655A

Abstract

本發明提出一種飛時測距模組及其操作方法以及多媒體系統。飛時測距模組具有光通信功能，並且適於設置於電子裝置上。電子裝置藉由無線通信模組與另一電子裝置進行溝通，以同步彼此的飛時測距期間以及光通信期間，並且決定彼此的通信順序。飛時測距模組包括處理單元、光感測單元以及光發射單元。在飛時測距期間中，處理單元驅動光發射單元以及光感測單元進行飛時測距，以取得電子裝置與另一電子裝置之間的距離資料。在光通信期間中，處理單元輸出距離資料，並且驅動光感測單元或光發射單元，以與另一電子裝置的另一飛時測距模組進行光通信。

Description

飛時測距模組、其操作方法以及多媒體系統

本發明是有關於一種測距技術，且特別是有關於一種飛時測距模組、其操作方法以及多媒體系統。

在傳統的飛時測距（Time of Flight，TOF）應用中，設置有飛時測距模組的電子裝置僅能提供測距功能。換言之，若設置有飛時測距模組的電子裝置應用在特殊應用情境，則電子裝置還需設置額外的功能模組來實現其他功能。舉例而言，多媒體系統，例如虛擬實境（Virtual Reality，VR）系統或擴增實境（Augmented Reality，AR）系統，可包括多個穿戴式電子裝置，並可實現多人連線操作。對此，由於所述多個穿戴式電子裝置需要對彼此進行測距以及通信，因此傳統設置有飛時測距模組的電子裝置還需額外設置無線通信模組，進而造成穿戴式電子裝置的裝置需求及裝置成本的增加。有鑑於此，以下提出幾個實施例的解決方案。

本發明提供一種飛時測距模組、其操作方法以及多媒體系統可提供有效的飛時測距功能以及光通信功能，並可應用在多媒體系統中。

本發明的具有光通信功能的飛時測距模組適於設置在電子裝置上。電子裝置還包括無線通信模組。無線通信模組用以與另一電子裝置進行溝通，以同步彼此的飛時測距期間以及光通信期間，並且決定彼此的通信順序。飛時測距模組包括處理單元、光感測單元以及光發射單元。處理單元耦接無線通信模組、光感測單元以及光發射單元。在飛時測距期間中，處理單元驅動光發射單元以及光感測單元進行飛時測距，以取得電子裝置與所述另一電子裝置之間的距離資料。在光通信期間中，處理單元輸出距離資料，並且驅動光感測單元或光發射單元，以與所述另一電子裝置的另一飛時測距模組進行光通信。

在本發明的一實施例中，在上述的飛時測距期間中，光發射單元發射感測光至所述另一電子裝置，並且光感測單元接收從所述另一電子裝置反射的一反射光。

在本發明的一實施例中，上述的處理單元依據光發射單元發射感測光以及光感測單元接收反射光的時間差來計算電子裝置與所述另一電子裝置之間的距離。

在本發明的一實施例中，上述的飛時測距期間與光通信期間未重疊，並且交錯進行。

在本發明的一實施例中，上述的光感測單元為光電二極體，並且光發射單元為發光二極體或雷射二極體。

在本發明的一實施例中，上述的電子裝置以及所述另一電子裝置為操作在虛擬實境系統或擴增實境系統中。

本發明的多媒體系統包括第一電子裝置以及第二電子裝置。第一電子裝置經由無線通信模組與第二電子裝置進行溝通，以同步彼此的飛時測距期間以及光通信期間，並且決定彼此的通信順序。第一電子裝置在飛時測距期間中經由飛時測距模組的光發射單元以及光感測單元進行飛時測距，以取得第一電子裝置與第二電子裝置之間的距離資料。第一電子裝置在光通信期間中經由飛時測距模組輸出距離資料，並且經由光感測單元或光發射單元與第二電子裝置的另一飛時測距模組進行光通信。

本發明的飛時測距模組的操作方法適用於飛時測距模組。飛時測距模組設置在電子裝置上，並且電子裝置還包括無線通信模組。飛時測距模組的操作方法包括以下步驟：藉由電子裝置的無線通信模組與另一電子裝置進行溝通，以同步彼此的飛時測距期間以及光通信期間，並且決定彼此的通信順序。在飛時測距期間中，驅動飛時測距模組的光發射單元以及光感測單元進行飛時測距，以取得電子裝置與另一電子裝置之間的距離資料；以及在光通信期間中，藉由飛時測距模組輸出距離資料，並且驅動飛時測距模組的光感測單元或光發射單元，以與另一電子裝置的另一飛時測距模組進行光通信。飛時測距模組設置在電子裝置上。

基於上述，本發明的飛時測距模組、其操作方法以及多媒體系統可利用飛時測距模組當中的光感測單元以及光發射單元來分時進行飛時測距以及光通信。

為了使本發明之內容可以被更容易明瞭，以下特舉實施例做為本發明確實能夠據以實施的範例。另外，凡可能之處，在圖式及實施方式中使用相同標號的元件/構件/步驟，係代表相同或類似部件。

圖1是依照本發明的一實施例的飛時測距模組的示意圖。參考圖1，飛時測距（Time of Flight，TOF）模組100包括處理單元110、光感測單元120以及光發射單元130。光感測單元120耦接處理單元110。光發射單元130耦接處理單元110。在本實施例中，飛時測距模組100適於設置在電子裝置上，並且可用於對另一電子裝置進行測距以及無線通信。值得注意的是，本實施例的飛時測距模組100是以同一光感測單元120以及光發射單元130來實現測距以及無線通信功能。在本實施例中，飛時測距模組100的處理單元110還耦接至外部的無線通信模組140。無線通信模組140用以預先與另一電子裝置的另一飛時測距模組進行溝通，以同步彼此的飛時測距期間以及光通信期間，並且決定彼此的通信順序。無線通信模組140可例如是WiFi模組。

在本實施例中，處理單元110可包括讀出（Read-out）電路、類比至數位轉換器（Analog-to-Digital Converter，ADC）電路、數位處理器（Digital Signal Processor，DSP）電路以及相關驅動電路等，而本發明並不加以限制。在本實施例中，光感測單元120可為光電二極體（Photo diode，PD）。光發射單元130可為發光二極體（Light Emitting Diode，LED）或雷射二極體（Laser Diode, LD）。在本實施例中，飛時測距模組100可以直接飛時測距法（D-ToF）或間接飛時測距法（I-ToF）來實現測距功能。

具體而言，在飛時測距期間中，處理單元110驅動光感測單元120以及光發射單元130進行飛時測距。光發射單元130可發射感測光至另一電子裝置，並且感測光在另一電子裝置表面發生反射，以使光感測單元120可接收從另一電子裝置反射的反射光。因此，處理單元110可依據光感測單元120發射感測光以及光發射單元130接收反射光的時間差來計算電子裝置與另一電子裝置之間的距離。然而，由於光感測單元120的感測結果經由讀出電路（圖未示）來讀出，在接由讀出電路輸出距離資料至數位處理器電路（圖未示）時，還需要花費一段資料讀出時間，因此此時的光感測單元120以及光發射單元130為空閒（Idle）狀態。對此，本實施例的飛時測距模組100將利用此資料讀出時間來進行光通信。本實施例的光通信係指利用可見光或不可見光來實現網際網路的資訊傳輸技術（又稱Light Fidelity，LiFi）。

因此，更進一步而言，當飛時測距模組100的讀出電路輸出距離資料時，處理單元110可驅動光感測單元120來接收另一電子裝置的另一飛時測距模組所發射的光通信信號。或者，處理單元110可驅動光發射單元130或另一光發射單元（不同頻段），以發射光通信信號至另一電子裝置的另一飛時測距模組。換言之，本發明的飛時測距模組100可利用飛時測距模組當中的光感測單元以及光發射單元的至少其中之一來分時進行飛時測距以及光通信，並且以下將以圖2的時序關係來舉例說明之。

圖2是依照本發明的一實施例的飛時測距期間以及光通信期間的時序關係圖。參考圖1以及圖2，如時序ToF所示，在飛時測距期間（時序ToF的斜線處）中，飛時測距模組100的光發射單元130以及光感測單元120進行飛時測距，以取得電子裝置與另一電子裝置之間的距離資料。飛時測距期間（時序ToF的斜線處）如時間點t0至時間點t1的期間、時間點t2至時間點t3的期間以及時間點t4至時間點t5的期間。接著，在時序ToF的距離資料讀出期間（時序ToF的非斜線處）中，由於光感測單元120以及光發射單元130為空閒（Idle）狀態，而可供光通信來使用之。因此，如時序LiFi所示，在光通信期間（時序LiFi的斜線處）中，飛時測距模組100可利用光感測單元120或光發射單元130來與另一電子裝置的飛時測距模組進行光通信，以增加光感測單元120或光發射單元130的使用效率，並且可進一步實現額外的光通信功能。光通信期間（時序LiFi的斜線處）如時間點t1至時間點t2的期間以及時間點t3至時間點t4的期間。接著，在時序LiFi的光通信資料讀出期間（時序LiFi的非斜線處）中，由於光感測單元120以及光發射單元130為空閒（Idle）狀態，而可再接者供飛時測距來使用之。也就是說，本實施例的飛時測距期間（時序ToF的斜線處）與光通信期間（時序LiFi的斜線處）未重疊，並且交錯進行。

圖3是依照本發明的一實施例的多媒體系統的示意圖。參考圖3，本實施例的多媒體系統300可例如是虛擬實境（Virtual Reality，VR）系統或擴增實境（Augmented Reality，AR）系統，並且包括多個電子裝置310~340，並且電子裝置310~340可例如是穿戴式電子裝置。電子裝置310~340可各別包括上述圖1實施例的飛時測距模組100以及無線通信模組140。在本實施例中，電子裝置310~340之間可先以無線通信模組進行溝通，以同步彼此的飛時測距與光通信期間，並且決定其通信順序。舉例而言，電子裝置310~340可決定電子裝置310先對電子裝置320進行測距，在接著提供光通信資料至電子裝置320。因此，如圖3所示，電子裝置310的光發射單元發射脈衝光301至電子裝置320，接著電子裝置310的光感測單元接收電子裝置320反射的脈衝光302。電子裝置310可運算脈衝光301、302之間的時間差，以取得電子裝置310以及電子裝置320之間的距離資料。接著，電子裝置310可在運算及輸出距離資料的同時，藉由相同或不同的光發射單元發射光通信信號303至電子裝置320，以使電子裝置310可有效且快速地提供其他資料至電子裝置320。值得注意的是，光通信的資料傳輸速度實際上相較於一般的無線通信（例如WiFi）更為快速。據此，本實施例的多媒體系統的多個電子裝置可有效且快速地進行對彼此的測距以及進行通信，而提供良好的使用者體驗，並且各電子裝置還無需額外的功能模組。

圖4是依照本發明的一實施例的飛時測距模組的操作方法的流程圖。參考圖4，本實施例的操作方法可例如適用於圖1實施例的飛時測距模組100以及無線通信模組140。飛時測距模組100設置在電子裝置上，並用於感測另一電子裝置。在步驟S410中，電子裝置的無線通信模組140與所述另一電子裝置進行溝通，以同步彼此的飛時測距期間以及光通信期間，並且決定彼此的通信順序。在步驟S420中，飛時測距模組100在所述飛時測距期間中驅動光發射單元130以及光感測單元120進行飛時測距，以取得電子裝置與所述另一電子裝置之間的距離資料。在步驟S430中，飛時測距模組在所述光通信期間中輸出距離資料，並且驅動光感測單元120或光發射單元130，以與所述另一電子裝置的另一飛時測距模組進行光通信。值得注意的是，上述的飛時測距期間與上述的光通信期間未重疊，並且交錯進行。因此，本實施例的操作方法以及飛時測距模組可提供有效的飛時測距功能以及光通信功能。

另外，關於本實施例的飛時測距模組的其他模組特徵、實施方式或技術細節可參考上述圖1至圖3實施例的說明而獲致足夠的教示、建議以及實施說明，因此在此不多加贅述。

綜上所述，本發明的飛時測距模組、其操作方法以及多媒體系統可利用飛時測距模組當中的光感測單元以及光發射單元來分時進行飛時測距以及光通信，以使搭載有本發明的飛時測距模組的電子裝置可實現有效且快速的飛時測距功能以及光通信功能。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

100:飛時測距模組 110:處理單元 120:光感測單元 130:光發射單元 140:無線通信模組 ToF、LiFi:時序 t0、t1、t2、t3、t4、t5:時間點 300:多媒體系統 310~340:電子裝置 S410~S430:步驟

圖1是依照本發明的一實施例的飛時測距模組的示意圖。圖2是依照本發明的一實施例的飛時測距期間以及光通信期間的時序關係圖。圖3是依照本發明的一實施例的多媒體系統的示意圖。圖4是依照本發明的一實施例的飛時測距模組的操作方法的流程圖。

100:飛時測距模組

110:處理單元

120:光感測單元

130:光發射單元

140:無線通信模組

Claims

一種具有光通信功能的飛時測距模組，適於設置在一電子裝置上，並且該電子裝置還包括一無線通信模組，該無線通信模組用以與另一電子裝置進行溝通，以同步彼此的一飛時測距期間以及一光通信期間，並且決定彼此的一通信順序，其中該飛時測距模組包括：一處理單元，耦接該無線通信模組；一光感測單元，耦接該處理單元；以及一光發射單元，耦接該處理單元，其中在該飛時測距期間中，該處理單元驅動該光發射單元以及該光感測單元進行飛時測距，以取得該電子裝置與另一電子裝置之間的一距離資料，其中在該光通信期間中，該處理單元輸出該距離資料，並且驅動該光感測單元或該光發射單元，以與該另一電子裝置的另一飛時測距模組進行光通信。
如申請專利範圍第1項所述的飛時測距模組，其中在該飛時測距期間中，該光發射單元發射一感測光至該另一電子裝置，並且該光感測單元接收從該另一電子裝置反射的一反射光。
如申請專利範圍第2項所述的飛時測距模組，其中該處理單元依據該光發射單元發射該感測光以及該光感測單元接收該反射光的一時間差來計算該電子裝置與該另一電子裝置之間的一距離。
如申請專利範圍第1項所述的飛時測距模組，其中該飛時測距期間與該光通信期間未重疊，並且交錯進行。
如申請專利範圍第1項所述的飛時測距模組，其中該光感測單元為一光電二極體，並且該光發射單元為一發光二極體或一雷射二極體。
如申請專利範圍第1項所述的飛時測距模組，其中該電子裝置以及該另一電子裝置為操作在一虛擬實境系統或一擴增實境系統中。
一種多媒體系統，包括：一第一電子裝置；以及一第二電子裝置，其中該第一電子裝置經由一無線通信模組與該第二電子裝置進行溝通，以同步彼此的一飛時測距期間以及一光通信期間，並且決定彼此的一通信順序，其中該第一電子裝置在該飛時測距期間中經由一飛時測距模組的一光發射單元以及一光感測單元進行飛時測距，以取得該第一電子裝置與該第二電子裝置之間的一距離資料，其中該第一電子裝置在該光通信期間中經由該飛時測距模組輸出該距離資料，並且經由該光感測單元或該光發射單元與該第二電子裝置的另一飛時測距模組進行光通信。
如申請專利範圍第7項所述的多媒體系統，其中在該飛時測距期間中，該第一電子裝置的該光發射單元發射一感測光至該第二電子裝置，並且該第一電子裝置的該光感測單元接收從該第二電子裝置反射的一反射光。
如申請專利範圍第8項所述的多媒體系統，其中該第一電子裝置的一處理單元依據該光發射單元發射該感測光以及該光感測單元接收該反射光的一時間差來計算該第一電子裝置與該第二電子裝置之間的一距離。
如申請專利範圍第7項所述的多媒體系統，其中該飛時測距期間與該光通信期間未重疊，並且交錯進行。
如申請專利範圍第7項所述的多媒體系統，其中該光感測單元為一光電二極體，並且該光發射單元為一發光二極體或一雷射二極體。
如申請專利範圍第7項所述的多媒體系統，其中該多媒體系統為一虛擬實境系統或一擴增實境系統。
一種飛時測距模組的操作方法，該飛時測距模組設置在一電子裝置上，並且該電子裝置還包括一無線通信模組，其中該操作方法包括：藉由該電子裝置的該無線通信模組與另一電子裝置進行溝通，以同步彼此的一飛時測距期間以及一光通信期間，並且決定彼此的一通信順序；在該飛時測距期間中，驅動該飛時測距模組的一光發射單元以及一光感測單元進行飛時測距，以取得該電子裝置與該另一電子裝置之間的一距離資料；以及在該光通信期間中，藉由該飛時測距模組輸出該距離資料，並且驅動該飛時測距模組的該光感測單元或該光發射單元，以與該另一電子裝置的另一飛時測距模組進行光通信。
如申請專利範圍第13項所述的操作方法，其中在該飛時測距期間中，驅動該飛時測距模組的該光發射單元以及該光感測單元進行飛時測距的步驟包括：藉由該光發射單元發射一感測光至該另一電子裝置；以及藉由該光感測單元接收從該另一電子裝置反射的一反射光。
如申請專利範圍第14項所述的操作方法，其中取得該電子裝置與該另一電子裝置之間的該距離資料的步驟包括：依據該光發射單元發射該感測光以及該光感測單元接收該反射光的一時間差來計算該電子裝置與該另一電子裝置之間的一距離。
如申請專利範圍第13項所述的操作方法，其中該飛時測距期間與該光通信期間未重疊，並且交錯進行。
如申請專利範圍第13項所述的操作方法，其中該光感測單元為一光電二極體，並且該光發射單元為一發光二極體或一雷射二極體。
如申請專利範圍第13項所述的操作方法，其中該電子裝置以及該另一電子裝置為操作在一虛擬實境系統或一擴增實境系統中。