TWI687708B - 誤差校正系統及其方法 - Google Patents

Abstract

一種基於飛行時間測距的誤差校正系統及其方法。調變光發射電路根據第一信號發射調變光。光箱具有入射面與相對於入射面的底面，其中調變光從入射面射入光箱。固定式校正板固定配置在底面。至少一移動式校正板配置在固定式校正板與入射面之間，在第一時期中，至少一移動式校正板反射調變光，在第二時期中固定式校正板反射調變光。調變光接收電路接收被反射的調變光以產生感測信號。處理器耦接調變光接收電路，用以根據感測信號計算相位差以產生擺動誤差校正曲線。

Description

誤差校正系統及其方法

本發明是有關於一種適於光學量測技術的誤差校正系統及其方法，且特別是有關於一種基於飛行時間測距的誤差校正系統及其方法。

隨著科技的發展，光學三維量測技術已逐漸成熟，其中飛行時間（Time of Flight，TOF）測距是目前一種常見的主動式深度感測技術。TOF測距技術是發出經調變過的調變光（例如紅外光），調變光遇物體後反射，再從被物體反射的調變光的反射時間差或相位差來換算被拍攝物體的距離，以產生深度資訊。

然而，TOF測距技術需考量到多種誤差校正，其中一種誤差來源是由於奇次諧波所帶來的週期性誤差，稱為擺動誤差（wiggling error）。常見的擺動誤差校正方法往往步驟繁瑣，因為擺動誤差會與物體的距離有關，因此量測過程可能需要較大的空間架設誤差校正系統或是針對不同的距離進行多次測量，費時又費力。因此如何提供一種簡便而有效的誤差校正方法也成為目前待解決的問題之一。

本發明提供一種基於飛行時間測距的誤差校正系統及其方法，其有助於降低量測次數以及系統體積，可簡化誤差校正過程。

本發明實施例的一種基於飛行時間測距的誤差校正系統，包括調變光發射電路、調變光接收電路、光箱與處理器。調變光發射電路用以根據第一信號發射調變光。光箱具有入射面與相對於入射面的底面，其中調變光從入射面射入光箱。光箱包括固定式校正板與至少一移動式校正板。固定式校正板固定配置在底面。至少一移動式校正板配置在固定式校正板與入射面之間，其中在第一時期，至少一移動式校正板反射調變光，在第二時期，固定式校正板反射調變光。調變光接收電路用以接收被反射的調變光以產生感測信號。處理器耦接調變光接收電路，用以根據感測信號計算相位差以產生擺動誤差校正曲線。

本發明實施例的一種基於飛行時間測距的誤差校正方法，包括：在第一時期中，藉由光箱中的至少一移動式校正板反射調變光，其中調變光是根據第一信號發射；由調變光接收電路接收被至少一移動式校正板反射的調變光以及控制信號以產生第一感測信號；藉由處理器根據第一感測信號計算第一相位差以產生第一誤差校正資料；在第二時期中，藉由光箱中的固定式校正板反射調變光，其中至少一移動式校正板設置於光箱的入射面與固定式校正板之間；由調變光接收電路接收被固定式校正板反射的調變光以及控制信號以產生第二感測信號；藉由處理器根據第二感測信號計算第二相位差以產生第二誤差校正資料；以及藉由處理器根據第一誤差校正資料與第二誤差校正資料獲得擺動誤差校正曲線。

基於上述，本發明實施例的基於飛行時間測距的誤差校正系統與方法，除了在光箱中設置一個位置固定不變的固定式校正板外，還在固定式校正板與調變光發射電路之間設置一個可抽取的移動式校正板。一開始先由移動式校正板反射調變光，調變光接收電路接收被反射的該調變光且根據控制信號產生感測信號，其中信號處理單元對第一信號與控制信號之間進行不同相位改變(延遲或提前)來等效增加調變光的行進距離，以取得反應多個距離的第一校正資料，其中調變光是根據第一信號所發出。之後再將移動式校正板抽離光箱，讓調變光被固定式校正板反射，通過對第一信號跟控制信號之間進行不同相位改變(延遲或提前)的方式來取得多個第二校正資料，在此第一校正資料與第二校正資料所對應的距離不相同，因此，本發明的實施例的誤差校正系統與方法可以在不需要增大系統空間的條件下，用少數的量測次數就能得到多個對應不同距離的校正資料，以快速的建立擺動誤差校正曲線。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

圖1是依照本發明的一實施例的一種基於飛行時間測距的誤差校正系統的方塊示意圖。請參照圖1，誤差校正系統10包括TOF距離偵測裝置100與校正平面TA。TOF距離偵測裝置100包括調變光發射電路110、調變光接收電路120、處理器130、信號處理單元140與記憶體150。

信號處理單元140耦接調變光發射電路110與調變光接收電路120。信號處理單元140用以提供第一信號MS給調變光發射電路110且提供控制信號CS至調變光接收電路120。TOF距離偵測器100的調變光發射電路110用以根據第一信號MS發出調變光EM，調變光EM例如紅外光或其他波段的準直光。調變光EM會被校正平面TA反射，被反射的調變光REM由調變光接收電路120接收。調變光接收電路120接收被反射的調變光REM以根據被反射的調變光REM以及控制信號CS產生感測信號DS。處理器130耦接調變光接收電路120，並且可以根據感測信號DS計算控制信號CS與被反射的調變光REM之間的相位差，並根據此相位差來進行誤差校正或距離量測。

以下將舉實施例詳細說明基於飛行時間測距的誤差校正系統的實施方式。圖2是依照本發明的一實施例的一種誤差校正系統的架構示意圖，請同時參考圖1及圖2，誤差校正系統20包括TOF距離偵測裝置100與光箱200。

光箱200包括入射面IS與相對於入射面IS的底面BS。TOF距離偵測裝置100配置在入射面IS旁邊。由調變光發射電路110所發出的調變光EM會朝著第一方向從入射面IS進入光箱200並往底面BS傳遞，在此第一方向以X方向為例。另外，光箱200更包括至少一移動式校正板MB與固定式校正板FB。在本實施例中，以單一個移動式校正板MB為例，但本揭露不以此為限制。固定式校正板FB固定地配置在底面BS上。換言之，固定式校正板FB不會移動，或是固定式校正板FB可視為光箱200的一底部平面。而移動式校正板MB是以抽取式地配置在固定式校正板FB與入射面IS之間。在一實施例中，光箱200的對應平面上具有溝槽或滑動套件，移動式校正板MB可沿著溝槽或滑動套件插入光箱200的特定位置，或是從光箱200抽取出來。在一些實施例中，誤差校正系統20更包含一控制器，此控制器用以執行上述「抽取」或「插入」的動作。

當移動式校正板MB配置在光箱200中時（以下稱為第一時期），調變光EM會接觸到移動式校正板MB，此時調變光EM會被移動式校正板MB反射以產生被反射的調變光REM，被反射的調變光REM將被調變光接收電路120接收。而當移動式校正板MB被抽離光箱200時（以下稱為第二時期），調變光EM會接觸到固定式校正板FB，此時調變光EM會被固定式校正板FB反射以產生被反射的調變光REM，被反射的調變光REM將被調變光接收電路120接收。

調變光發射電路110例如包括雷射二極體或準直光產生裝置，調變光接收電路120例如包括攝像裝置或一光源感應裝置。移動式校正板MB以及固定式校正板FB相對於調變光接收電路120的距離都落在調變光接收電路120的準焦範圍內。舉例來說，當調變光接收電路120的準焦範圍在30cm（公分）至無窮遠時，調變光接收電路120與移動式校正板MB之間的距離至少為30cm。

信號處理單元140會提供第一信號MS給調變光發射電路110。調變光發射電路110根據第一信號MS產生調變光EM。例如，第一信號MS為脈衝信號，第一信號MS上升的邊緣對應調變光EM的觸發時間。信號處理單元140也會同時輸出控制信號CS給調變光接收電路120，調變光接收電路120根據控制信號CS與被反射的調變光REM來產生感測信號DS。

圖3A是依照本發明的一實施例的一種調變光接收電路的電路示意圖，圖3B是依照本發明圖3A的實施例的信號波形示意圖。請繼續參照圖3A與圖3B，調變光接收電路120包括光電感應元件122、電容CA、電容CB、開關SW1與開關SW2。光電感應器122例如是光電二極體（photodiode）或具有感測被反射的調變光REM功能的其他元件。光電感應元件122一端接收共同參考電壓，例如接地GND，另一端耦接開關SW1與開關SW2的其中一端。開關SW1的另一端通過節點NA耦接電容CA且受控於控制信號CS的反相信號CSB。開關SW2的另一端通過節點NB耦接電容CB且受控於控制信號CS。調變光接收電路120輸出節點NA上的電壓（或電流）信號VA與節點NB上的電壓（或電流）信號VB作為感測信號DS。在另一實施例中，調變光接收電路120也可以選擇輸出電壓信號VA與電壓信號VB的差值作為感測信號DS。

圖3A的實施例僅作為舉例說明，調變光接收電路120的電路架構並不限於此。調變光接收電路120可以具有多個光電感應器122，或是更多電容或開關。本領域具有通常知識者可依據通常知識與實際需求而做適當調整。

在圖3B的實施例中，當反相控制信號CSB為低準位（例如，邏輯0）時，開關SW1導通，此時控制信號CS會處於高準位（例如，邏輯1），開關SW2不導通。反之，當控制信號CS為低準位（例如，邏輯0）時，開關SW2導通，此時反相控制信號CSB處於高準位（例如，邏輯1），開關SW1不導通。另外，光電感應器122導通的時候就表示光電感應器12接收到被反射的調變光REM。當光電感應器122與開關SW1都導通時，電容CA進行放電（或充電），圖3B中的QA表示電容CA所改變的電荷量，節點NA上的電壓信號VA會相應地改變。當光電感應器122與開關SW2都導通時，電容CB進行放電（或充電），圖3B中的QB表示電容CB所改變的電荷量，節點NB上的電壓信號VB會相應地改變。通過電壓信號VA與電壓信號VB之間的差異，處理器130可以計算出控制信號CS與被反射的調變光REM之間的相位差。

特別說明的是，在圖3B的實施例中，第一信號MS與控制信號CS同步，但信號處理單元140還可以讓第一信號MS與控制信號CS之間不同步。也就是說，可以使控制信號CS與第一信號MS之間具有參考相位。信號處理單元140會依據不同的參考相位將第一信號MS或控制信號CS的相位延遲或提前，使得第一信號MS與控制信號CS具有相位差。

多個參考相位例如分別為45度、90度、135度、180度、225度、270度、315度與360度。在此，這些參考相位的間隔相等（但不限制），而這些參考相位會對應不同的飛行距離。本發明不限制參考相位的數目、大小或間距。舉例來說，信號處理單元140可以使控制信號CS的相位相較於第一信號MS的相位延遲或提前45度、90度、135度、180度、225度、270度、315度或360度。信號處理單元140也可以使第一信號MS的相位相較於控制信號CS的相位延遲或提前45度、90度、135度、180度、225度、270度、315度或360度。換句話說，信號處理單元140使第一信號MS與控制信號CS之間具有相位差，其中，相位差為多個參考相位的其中之一。

詳而言之，處理器130耦接調變光接收電路120。在第一時期中(移動式校正板MB配置在光箱200中)，調變光接收電路120接收被移動式校正板MB反射的調變光REM以及控制信號CS以產生感測信號DS，處理器130從調變光接收電路120接收感測信號DS。處理器130可以根據感測信號DS計算一相位差（或時間差），此相位差反應調變光的傳遞距離。處理器130根據此相位差獲得對應於移動式校正板MB的量測距離，並且將量測距離與實際距離比較以獲得第一誤差校正資料。類似地，在第二時期中(移動式校正板MB被抽離光箱200)，調變光接收電路120接收被固定式校正板FB反射的調變光REM以及控制信號CS以產生感測信號DS，且處理器130依據感測信號DS獲得對應於固定式校正板FB的第二誤差校正資料。處理器130可以根據第一誤差校正資料與第二誤差校正資料產生擺動誤差校正曲線。

特別說明的是，由於第一信號MS與控制信號CS之間具有等於多個參考相位的其中之一的相位差，處理器130根據感測信號DS所計算出來的相位差，除了包括調變光EM跟被平面反射所產生的調變光REM之間的相位差外，還包括第一信號MS與控制信號CS之間的參考相位。誤差校正系統20通過在第一信號MS與控制信號CS之間加入參考相位的方式可在不增加系統空間的條件下等效增加調變光EM（或調變光REM）的飛行距離。

值得一提的是，在本實施例中，調變光發射電路110與調變光接收電路120相對於固定式校正板FB的距離為固定不變，而移動式校正板MB在光箱200內的位置可以預先決定。誤差校正系統20在進行誤差量測時，可以在不需要沿X方向移動任何校正板的條件下得到誤差校正資料，並且通過抽取移動式校正板MB這個簡單的動作得到更多組誤差校正資料，大幅簡化誤差校正的步驟。此外，因為通過改變第一信號MS跟控制信號CS之間的相位差以等效增加所計算的飛行距離，所以能在較短的系統長度內得到較長的飛行距離的誤差校正，實現縮小誤差校正系統體積的效果。

在圖2的實施例中，誤差校正系統20的移動式校正板MB為平面板。在本實施例中，調變光發射電路110所發出的調變光EM為準直光，在第一時期時調變光EM正向入射移動式校正板MB的中心位置，在第二時期時，移動式校正板MB被抽離光箱200，調變光EM正向入射固定式校正版FB的中心位置。在本實施例中，由於調變光EM都是準直照射在移動式校正板MB以及固定式校正版FB的中心位置，因此兩者所選取的量測座標(例如：Y-Z平面上的座標)是相同的。在這種情況下，誤差校正將不會受到像素偏移誤差的影響。

圖4是依照本發明的一實施例的一種參考相位與等效飛行距離的關係示意圖。舉例來說，在圖4的實施例中，調變光EM的調變頻率例如是75M Hz且多個參考相位的間隔相等，這些參考相位的間隔會對應飛行間距D。以週期分為8等份為例，以45度(360度除以8)為變化，這些參考相位分別是45度、90度、135度、180度、225度、270度、315度、360度。調變頻率為75M Hz表示一個週期內的飛行距離是200cm（公分），因此每當相位改變45度(360度除以8)等效上改變飛行間距D，在此即飛行距離改變25cm(200cm除以8)。

移動式校正板MB與固定式校正板FB的配置位置以能平分飛行間距D為佳，以使誤差校正資料較均勻分布。具體而言，移動式校正板MB與固定式校正板FB的距離可以是D/2±0.1D的範圍內。在一實施例中，飛行間距D為25cm，移動式校正板MB與固定式校正板FB的間距d為12cm，當調變光接收電路120的準焦範圍在30cm（公分）至無窮遠時，移動式校正板MB與調變光接收電路120的距離為30cm，固定式校正板FB與調變光接收電路120的距離為42cm。

請搭配圖2參照圖4，在第一時期中，調變光EM被移動式校正板MB反射且移動式校正板MB與調變光接收電路120的距離是20cm（在本實施例中調變光接收電路120的準焦範圍小於20cm），當第一信號MS與控制信號CS之間的相位差是45度(等效於增加飛行距離25cm)，相當於移動式校正板MB與調變光接收電路120相距45cm(20cm加25cm)，標示為圖4的點MP1。當第一信號MS與控制信號CS之間的相位差是90度(等效於50cm)，相當於移動式校正板MB與調變光接收電路120相距70cm(20cm加50cm)，標示為圖4的點MP2，以此類推到圖4的點MP3～MP8，其中點MP3～8分別表示飛行距離為95、120、145、170、195、220cm。

基於上述，誤差校正系統20可以在不變更架構配置關係的條件下（調變光接收電路120到校正板的距離），通過根據多個參考相位改變第一信號MS與控制信號CS之間的相位差來獲得多組誤差校正資料。在本實施例中，選擇移動式校正板MB以及固定式校正版FB的中心位置作為量測座標，因此拍攝移動式校正板MB時可獲得8組誤差校正資料，拍攝固定式校正版FB時獲得另外8組誤差校正資料。如果要獲得更多的誤差校正資料，可以增加移動式校正板MB或參考相位的數目。

圖5是依照本發明的另一實施例的一種誤差校正系統的架構示意圖。本實施例的誤差校正系統40與圖2的誤差校正系統20的實施方式相近，主要差別在於誤差校正系統40的移動式校正板共有多個移動式校正板以及一塊固定式校正板FB。在此多個移動式校正板以4塊移動式校正板MB1～MB4為例。

在本實施例中，同樣選擇移動式校正板MB1～MB4以及固定式校正版FB的中心位置作為量測座標，因此在第一時期時，通過使用8組參考相位，拍攝移動式校正板MB1可獲得8組誤差校正資料，拍攝移動式校正板MB2可獲得8組誤差校正資料，拍攝移動式校正板MB3可獲得8組誤差校正資料，拍攝移動式校正板MB4可獲得8組誤差校正資料，拍攝固定式校正版FB獲得另外8組誤差校正資料。在本實施例中，通過增加移動式校正板的數目可以增加誤差校正資料的密集度。

需特別說明的是，至少一移動式校正板（例如圖2中的移動式校正板MB與圖4中的移動式校正板MB1～MB4）以及固定式校正版FB在光箱200中的配置距離可以等距，當至少一移動式校正板為N個移動式校正板時（N大於等於1），N個移動式校正板之間的間距或第N個移動式校正板與固定式校正板的最小距離落在D/（N＋1）±0.1D的範圍內。

在圖5的實施例中，飛行間距D為25cm，這4個移動式校正板MB1～MB4及固定式校正板FB之間的間距d1落在D/（N＋1）±0.1D的範圍內。另外，在本實施例中，這些校正板（包括移動式校正板MB1～MB4與固定式校正板FB）位於調變光接收電路120的準焦範圍內，並且移動式校正板MB1與固定式校正板FB的距離不超過飛行間距D。詳細來說，這些校正板的配置位置以能平分飛行間距D為佳，以使誤差校正資料較均勻分布。

本發明不限制第一時期與第二時期的先後順序。在另一實施例中，調變光EM可以先被固定式校正板FB反射後再插入移動式校正板MB。

另外，本發明亦不限制移動式校正板MB的形狀與大小。

圖6是依照本發明的另一實施例的一種誤差校正系統的架構示意圖。本實施例的誤差校正系統50與誤差校正系統10、誤差校正系統20的實施方式相近，主要差別在於誤差校正系統50的移動式校正板MB為一具有階梯形的移動式校正板，由多個反射平面組成，且該些反射平面配置在第一方向（X方向）上的不同位置。在此，多個反射平面以4個反射平面S1、S2、S3與S4為例，該些反射平面S1、S2、S3與S4在X方向上的座標分別為X1、X2、X3與X4。本發明對於反射平面的數目以及反射平面在Y方向上的高度不加以限制。

值得一提的是，處理器130會針對每個反射平面S1、S2、S3與S4計算出不同距離的誤差校正資料。舉例而言，在本實施例中，誤差校正系統50可利用階梯形的移動式校正板MB同時獲取至少四個不同距離的誤差校正資料。然而，4個反射平面S1、S2、S3與S4在拍攝平面（Y-Z平面）上的位置不同，因此需額外考量到像素偏移誤差（phase offset）。需特別說明的是，像素偏移誤差僅與Y-Z平面上的位置有關，而與距離無關。

圖7是依照本發明的一實施例的一種預校正的架構示意圖。請同時參考圖6和圖7，在本實施例中，為了獲得這些反射平面S1、S2、S3與S4上不同位置的像素偏移值，TOF距離偵測裝置100可利用一測試校正板TB對調變光接收電路120進行預校正量測以建立一偏移量查找表LT。如圖1所示，TOF距離偵測器100更包括記憶體150，記憶體150耦接處理器130並儲存偏移量查找表LT，偏移量查找表LT紀錄調變光接收電路120所拍攝影像中的各像素座標(例如：座標(Y,Z))與對應的像素偏移值。

記憶體150例如是任意型式的固定式或可移動式隨機存取記憶體（random access memory，RAM）、唯讀記憶體（read-only memory，ROM）、快閃記憶體（flash memory）、硬碟或其他類似裝置、積體電路及其組合。記憶體150除了偏移量查找表LT外，記憶體150更用以記錄可由處理器130執行的多個指令，而處理器130可執行該些指令以完成上述的各種功能。

測試校正板TB可以是固定式校正板FB或是另一個平面校正板，本發明不加以限制。調變光發射電路110發出調變光EM照射測試校正板TB，調變光EM具有掃描範圍，例如包括光線R11、R12、R13。光線R11、R12、R13分別入射到Y-Z平面上的不同位置。調變光接收電路120接收被測試校正板TB反射的調變光（此動作即為調變光接收電路120對測試校正板TB進行拍攝），處理器130根據調變光接收電路120所拍攝的影像，分析出所拍攝影像中的各像素座標(例如：座標(Y,Z))與對應的像素偏移值並紀錄在偏移量查找表LT中。由於像素偏移誤差僅與Y-Z平面上的位置有關，而與距離無關，因此偏移量查找表LT即可用來獲得這些反射平面S1、S2、S3與S4上不同位置的像素偏移值。

在圖6的實施例中，誤差校正系統50在進行誤差校正時會選擇每個反射平面S1、S2、S3或S4中的至少一量測座標來進行誤差校正計算，本發明對於每個反射平面所使用的量測座標的數目不加以限制。另外，誤差校正系統50的處理器130例如根據每個反射平面S1、S2、S3或S4中的座標與TOF距離偵測裝置100的距離來決定要選擇哪些量測座標。在決定量測座標後，處理器130從偏移量查找表LT獲得這些量測座標的像素偏移值，因此誤差校正系統50在計算誤差時會一併考慮到像素偏移誤差，以得到精準的誤差校正資料。

關於其餘反射平面S2、S3、S4上的誤差校正的實施方式，與反射平面S1相似，因此不再贅述。

值得一提的是，在本實施例中，每拍攝一次移動式校正板MB就可以一次獲得至少4組量測座標的誤差校正資料（分別從反射平面S1、S2、S3與S4獲得），另外根據不同的參考相位在第一信號MS與控制信號CS之間依序產生相位差以獲得額外的距離。若參考相位共有8組，則總共可在不變動架構配置關係的狀況下獲得32組誤差校正資料，因此本實施例可達到簡化校正過程的功效。關於如何利用參考相位的實施方式，可從上述圖4實施例的說明獲致足夠的教示、建議以及實施說明，因此不再贅述。

圖8是依照本發明的一實施例的一種誤差校正方法的流程圖。圖8的誤差校正方法可適用於上述圖1至圖7的實施例。根據第一信號發射調變光進入光箱，在步驟S710中，在第一時期中，藉由光箱中的至少一移動式校正板反射調變光。移動式校正板設置於光箱的入射面與固定式校正板之間。在步驟S720中，由調變光接收電路接收被至少一移動式校正板反射的調變光以及控制信號以產生第一感測信號。在步驟S730中，藉由處理器根據第一感測信號計算第一相位差以產生第一誤差校正資料。在步驟S740中，在第二時期中，藉由光箱中的固定式校正板反射調變光。在步驟S750中，由調變光接收電路接收被固定式校正板反射的調變光與控制信號以產生第二感測信號。在步驟S760中，藉由處理器根據第二感測信號計算第二相位差以產生第二誤差校正資料。在步驟S770中，藉由處理器根據第一誤差校正資料與第二誤差校正資料獲得擺動誤差校正曲線。在此方法中，第一信號與控制信號之間的相位差可為多個參考相位的其中之一，並且這些參考相位對應多個不同的飛行距離。

本實施例的誤差校正方法的相關元件特徵以及具體實施方式，可從上述圖1~7實施例的說明獲致足夠的教示、建議以及實施說明，因此不再贅述。在另一實施例中，獲得第一誤差校正資料與第二誤差校正資料的順序可以交換，本發明並不限制。

綜上所述，本發明實施例的基於飛行時間測距的誤差校正系統與方法通過在第一信號與控制信號之間產生不同相位差的方式來在固定的量測距離下取得多個誤差校正資料，並且在固定式校正板與調變光發射電路之間另外設置至少一個可抽取的移動式校正板。藉由在飛行間距內增加校正板的數目來得到更多的誤差校正資料。因此，本發明的實施例的誤差校正系統與方法可以降低量測次數並且降低變動架構配置關係的機會，以快速方便地建立擺動誤差校正曲線。

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。

10、20、40、50:誤差校正系統

100:TOF距離偵測裝置

110:調變光發射電路

120:調變光接收電路

122:光電感應元件

130:處理器

140:信號處理單元

150:記憶體

200:光箱

BS:底面

CA、CB:電容

CS:控制信號

CSB:反相控制信號

DS:感測信號

D:飛行間距

d、d1:間距

EM:調變光

FB:固定式校正板

IS:入射面

LT:偏移量查找表

MB、MB1～MB4:移動式校正板

MP1～MP8:點

MS:第一信號

NA、NB:節點

REM:被反射的調變光

R11、R12、R13:光線

S1、S2、S3、S4:反射平面

SW1、SW2:開關

S710～S770:誤差校正方法的步驟

QA、QB:電荷量

TA:校正平面

TB:測試校正板

VA、VB:電壓信號

X1、X2、X3、X4:座標

X、Y、Z:方向

圖1是依照本發明的一實施例的一種基於飛行時間測距的誤差校正系統的方塊示意圖。 圖2是依照本發明的一實施例的一種誤差校正系統的架構示意圖。 圖3A是依照本發明的一實施例的一種調變光接收電路的電路示意圖。 圖3B是依照本發明圖3A的實施例的信號波形示意圖。 圖4是依照本發明的一實施例的一種參考相位與等效飛行距離的關係示意圖。 圖5是依照本發明的另一實施例的一種誤差校正系統的架構示意圖。 圖6是依照本發明的另一實施例的一種誤差校正系統的架構示意圖。 圖7是依照本發明的一實施例的一種預校正的架構示意圖。 圖8是依照本發明的一實施例的一種誤差校正方法的流程圖。

20:誤差校正系統

100:TOF距離偵測裝置

200:光箱

BS:底面

EM:調變光

FB:固定式校正板

IS:入射面

MB:移動式校正板

REM:被反射的調變光

d:間距

X、Y、Z:方向

Claims (15)

1. 一種基於飛行時間測距的誤差校正系統，包括：一調變光發射電路，用以根據一第一信號發射一調變光；一光箱，具有一入射面與相對於該入射面的一底面，其中該調變光從該入射面射入該光箱，該光箱包括：一固定式校正板，固定配置在該底面；以及至少一移動式校正板，配置在該固定式校正板與該入射面之間，其中在一第一時期，該至少一移動式校正板反射該調變光，在一第二時期，該固定式校正板反射該調變光；一調變光接收電路，用以接收被反射的該調變光以產生一感測信號；以及一處理器，耦接該調變光接收電路，用以根據該感測信號計算一相位差以產生一擺動誤差校正曲線。
2. 如申請專利範圍第1項所述的誤差校正系統，其中，在該第一時期中，該調變光被該至少一移動式校正板反射，且該處理器根據基於被該至少一移動式校正板反射的該調變光產生的該感測信號來獲得一第一誤差校正資料，以及在該第二時期中，該調變光被該固定式校正板反射，且該處理器根據基於被該固定式校正板反射的該調變光產生的該感測信號來獲得第二誤差校正資料，其中該處理器根據該第一誤差校正資料與該第二誤差校正資料產生該擺動誤差校正曲線。
3. 如申請專利範圍第1項所述的誤差校正系統，還包括： 一信號處理單元，耦接該調變光發射電路以提供該第一信號至該調變光發射電路，且耦接該調變光接收電路以提供一控制信號至該調變光接收電路，其中該調變光接收電路根據該控制信號與被反射的該調變光產生該感測信號，其中該第一信號與該控制信號之間的相位差為多個參考相位的其中之一，其中該些參考相位對應多個飛行距離。
4. 如申請專利範圍第3項所述的誤差校正系統，其中該至少一移動式校正板包括一具有階梯形的移動式校正板，該移動式校正板由多個反射平面組成，其中，該些參考相位的間隔對應一飛行間距D，該些反射平面的位置分佈落在該飛行間距D的範圍內。
5. 如申請專利範圍第4項所述的誤差校正系統，其中該調變光接收電路為一攝像裝置，其中，對該調變光接收電路進行一預校正量測以建立一偏移量查找表，該偏移量查找表紀錄該調變光接收電路所拍攝影像的像素座標與對應的像素偏移值。
6. 如申請專利範圍第5項所述的誤差校正系統，其中該處理器決定該些反射平面上的多個量測座標，並從該偏移量查找表獲得該些量測座標的像素偏移值以進行誤差校正。
7. 如申請專利範圍第3項所述的誤差校正系統，其中該些參考相位的間隔對應一飛行間距D，該至少一移動式校正板為N個移動式校正板，該N個移動式校正板之間的間距或該N個移動式校 正板與該固定式校正板的最小距離落在D/(N+1)±0.1D的範圍內，其中N大於等於1。
8. 如申請專利範圍第1項所述的誤差校正系統，其中該至少一移動式校正板為平面板，且該調變光準直照射該至少一移動式校正板的中心位置以及該固定式校正板的中心位置。
9. 如申請專利範圍第1項所述的誤差校正系統，其中該調變光接收電路為一攝像裝置，該至少一移動式校正板相對於該調變光接收電路的距離以及該固定式校正板相對於該調變光接收電路的距離落在該調變光接收電路的準焦範圍內。
10. 一種基於飛行時間測距的誤差校正方法，包括：在一第一時期中，藉由一光箱中的至少一移動式校正板反射一調變光，其中該調變光是根據一第一信號發射；藉由一調變光接收電路接收被該至少一移動式校正板反射的該調變光以及一控制信號，以產生一第一感測信號；藉由一處理器根據該第一感測信號計算一第一相位差，以產生一第一誤差校正資料；在一第二時期中，藉由該光箱中的一固定式校正板反射該調變光，其中該至少一移動式校正板設置於該光箱的一入射面與該固定式校正板之間；藉由該調變光接收電路接收被該固定式校正板反射的該調變光以及該控制信號，以產生一第二感測信號；藉由該處理器根據該第二感測信號計算一第二相位差，以產 生一第二誤差校正資料；以及藉由該處理器根據該第一誤差校正資料與該第二誤差校正資料獲得一擺動誤差校正曲線。
11. 如申請專利範圍第10項所述的誤差校正方法，其中，該第一信號與該控制信號之間的相位差為多個參考相位的其中之一，其中該些參考相位對應多個飛行距離。
12. 如申請專利範圍第11項所述的誤差校正方法，其中該些參考相位的間隔對應一飛行間距D，該至少一移動式校正板為N個移動式校正板，該N個移動式校正板之間的間距或該N個移動式校正板與該固定式校正板的最小距離落在D/(N+1)±0.1D的範圍內，其中N大於等於1。
13. 如申請專利範圍第11項所述的誤差校正方法，其中該至少一移動式校正板包括一具有階梯形的移動式校正板，該移動式校正板由多個反射平面組成，其中，該些參考相位的間隔對應一飛行間距D，該些反射平面的位置分佈落在該飛行間距D的範圍內。
14. 如申請專利範圍第13項所述的誤差校正方法，其中產生該第一誤差校正資料的步驟包括：藉由一攝像裝置接收被該具有階梯形的移動式校正板反射的該調變光，其中該調變光接收電路為該攝像裝置；藉由該處理器對該攝像裝置進行一預校正量測以建立一偏移量查找表，該偏移量查找表紀錄所拍攝影像的像素座標與對應的 像素偏移值；以及藉由該處理器決定該些反射平面上的多個量測座標，並從該偏移量查找表獲得該些量測座標的像素偏移值以進行誤差校正。
15. 如申請專利範圍第10項所述的誤差校正方法，其中該至少一移動式校正板為平面板，且該調變光準直照射該至少一移動式校正板的中心位置以及該固定式校正板的中心位置。

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