TWI775092B - 飛時測距裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明提出一種飛時測距裝置，適於進行間接飛時測距。飛時測距裝置包括發光模組、第一感測畫素、第二感測畫素、差動讀出電路及處理電路。發光模組發射光脈衝至一感測目標，以使感測目標反射一反射光脈衝。第一感測畫素產生第一感測信號及第二感測信號。第二感測畫素產生第三感測信號及第四感測信號。差動讀出電路依據第一感測信號及第三感測信號來產生第一數位資料，並且依據第二感測信號及第四感測信號來產生第二數位資料。處理電路依據第一數位資料及第二數位資料來計算飛時測距裝置與感測目標之間的距離。

Description

飛時測距裝置
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裝置。
一般的飛時測距裝置在進行間接飛時測距的過程中，如背景光較強且背景光隨著時間變化而非定值，則飛時測距裝置將不易降低或消除在間接飛時測距的感測結果中的背景光的影響。雖然，一般的飛時測距裝置可進行額外的背景光感測，來取得用於降低或消除在間接飛時測距的感測結果中的背景光的影響的背景資訊，但由於一般的飛時測距裝置進行背景光感測與進行測距感測之間的時間間隔較長，導致取到的背景資訊無法有效地用於降低或消除在間接飛時測距的感測結果中的背景光的影響。此外，在背景光較強的情況下，一般的飛時測距裝置會有動態範圍(dynamic range)不足的缺點。有鑑於此，以下將提出幾個實施例的解決方案。
本發明提供一種飛時測距裝置適於進行間接飛時測距，可有效地感測飛時測距裝置與感測目標之間的距離。
本發明的飛時測距裝置適於進行間接飛時測距。飛時測距裝置包括發光模組、第一感測畫素、第二感測畫素、差動讀出電路以及處理電路。發光模組用以發射光脈衝至一感測目標，以使感測目標反射一反射光脈衝。第一感測畫素用以分別在第一圖框期間中的第一週期以及第二圖框期間中的第二週期進行感測，以分別產生第一感測信號以及第二感測信號。第二感測畫素用以分別在第一圖框期間中的第三週期以及該第二圖框期間中的第四週期進行感測，以分別產生第三感測信號以及第四感測信號。差動讀出電路耦接第一感測畫素以及第二感測畫素。差動讀出電路用以在第一圖框期間依據第一感測信號以及第三感測信號來產生第一數位資料，並且在第二圖框期間依據第二感測信號以及第四感測信號來產生第二數位資料。處理電路耦接差動讀出電路。處理電路用以依據第一數位資料以及第二數位資料來計算飛時測距裝置與感測目標之間的距離。
本發明的飛時測距裝置適於進行間接飛時測距。飛時測距裝置包括發光模組、第一感測畫素、第二感測畫素、第三感測畫素、第四感測畫素、差動讀出電路以及處理電路。發光模組用以發射光脈衝至感測目標，以使感測目標反射光脈衝。第一感測畫素用以在一圖框期間中的第一週期進行感測，以產生第一感測信號。第二感測畫素用以在所述圖框期間中的第二週期進行感 測，以產生第二感測信號。第三感測畫素用以在所述圖框期間中的第三週期以進行感測，以產生第三感測信號。第四感測畫素用以分別在所述圖框期間中的第三週期進行感測，以產生第四感測信號。差動讀出電路耦接第一至第四感測畫素。差動讀出電路用以在所述圖框期間依據第一至第四感測信號來產生第一數位資料以及第二數位資料。處理電路耦接差動讀出電路。處理電路用以依據第一數位資料以及第二數位資料來計算飛時測距裝置與感測目標之間的距離。
基於上述，本發明的飛時測距裝置適於進行間接飛時測距，並且可藉由不同的感測畫素來分別進行反射光脈衝的感測以及背景光的感測，以透過間接飛時測距的計算取得飛時測距裝置與感測目標之間的距離。
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。
100、500:飛時測距裝置
110、310、410、511:第一感測畫素
120、320、420、512:第二感測畫素
130、330、430:差動讀出電路
140、540:發光模組
150、550:處理電路
200、600:感測目標
311、321、411、421:光電二極體
312、322、412、422:重置開關
313、323、413、423:讀出開關
314、324、414、424:儲存電容
315、325、415、425:重置開關
331:差動運算電路
332、533:類比至數位轉換電路
416、426:二極體
417、427:讀出開關
521:第三感測畫素
522:第四感測畫素
531:第一差動運算電路
532:第二差動運算電路
LP:光脈衝
RLP:反射光脈衝
BL:背景光
PS:脈衝信號
S1、S1’:第一感測信號
S2、S2’:第二感測信號
S3、S3’:第三感測信號
S4、S4’:第四感測信號
D1、D1’:第一數位資料
D2、D2’:第二數位資料
Vf1:第一參考電壓
Vf2:第二參考電壓
PW1、PW1’:第一脈衝週期
PW2、PW2’:第二脈衝週期
P1、P1’:第一週期
P2、P2’:第二週期
P3、P3’:第三週期
P4:第四週期
圖1是依照本發明的一實施例的飛時測距裝置的示意圖。
圖2是依照圖1的一實施例的第一感測畫素、第二感測畫素以及差動讀出電路的示意圖。
圖3A是依照圖2實施例的第一圖框期間的時序圖。
圖3B是依照圖2實施例的第二圖框期間的時序圖。
圖4是依照圖1的另一實施例的第一感測畫素、第二感測畫素以及差動讀出電路的示意圖。
圖5是依照本發明的一實施例的飛時測距裝置的示意圖。
圖6是依照圖5實施例的一個圖框期間的時序圖。
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裝置的示意圖。參考圖1，飛時測距裝置100包括第一感測畫素110、第二感測畫素120、差動讀出電路130、發光模組140以及處理電路150。差動讀出電路130耦接第一感測畫素110、第二感測畫素120以及處理電路150。處理電路150耦接發光模組140。在本實施例中，處理電路150可例如包括數位信號處理器(Digital Signal Processor，DSP)、驅動器以及控制器等功能電路。處理電路150可輸出脈衝信號PS至發光模組140，以驅動發光模組140發射光脈衝LP至感測目標200，以使感測目標200反射一反射光脈衝RLP。第一感測畫素110用以進行間接飛時測距，以產生第一感測信號S1以及第二感測信號S2。第二感測畫素120在第一感測畫素110取得第一感測信號S1以及第二感測信號S2之後，進行感 測，以依據背景光BL產生第三感測信號S3以及第四感測信號S4。
在本實施例中，差動讀出電路130藉由第三感測信號S3來扣除第一感測信號S1當中的背景雜訊，並且藉由第四感測信號S4來扣除第二感測信號S2當中的背景雜訊。差動讀出電路130依據第一感測信號S1以及第三感測信號S3來產生第一數位資料D1，並且依據第二感測信號S2以及第四感測信號S4來產生第二數位資料D2。處理電路150可依第一數位資料D1以及第二數位資料D2來進行間接飛時測距的計算，以取得飛時測距裝置100與感測目標200之間的距離。
在本實施例中。發光模組140可包括一個或多個雷射光源，並且所述一個或多個雷射光源可例如是脈衝光發射器或雷射二極體(Laser diode)，其中雷射光源120可例如用以發射紅外光(Infrared Radiation，IR)的光脈衝至感測目標200。在本實施例中，飛時測距裝置100可包括互補式金屬氧化物半導體影像感測器(CMOS Image Sensor，CIS)，並且所述影像感測器包括畫素陣列，其中畫素陣列可由多個第一感測畫素110以及多個第二感測畫素120所組成。在本實施例中，第一感測畫素110以及第二感測畫素120可包括光電二極體(Photodiode)，並且所述光電二極體用於接收或感測感測目標200所反射的紅外光的反射光脈衝。
圖2是依照圖1的一實施例的第一感測畫素、第二感測畫素以及差動讀出電路的示意圖。上述圖1的第一感測畫素110、第二感測畫素120以及差動讀出電路130可如圖2的第一感測畫 素310、第二感測畫素320以及差動讀出電路330。參考圖2，第一感測畫素310包括光電二極體311、重置開關312、讀出開關313、儲存電容314以及重置開關315。光電二極體311的第一端耦接第一參考電壓Vf1。重置開關312的第一端耦接第二參考電壓Vf2，並且重置開關312的第二端耦接光電二極體311的第二端。第一讀出開關313的第一端耦接光電二極體311的第二端。儲存電容314的第一端耦接第一參考電壓Vf1，並且儲存電容314的第二端耦接第一讀出開關313的第二端以及差動讀出電路330。重置開關315的第一端耦接第二參考電壓Vf2，並且重置開關315的第二端耦接儲存電容314的第二端。在本實施例中，儲存電容314的電荷滿載量(full well)大於光電二極體311的電荷滿載量。光電二極體311的電荷滿載量可例如為FW1，而儲存電容314的電荷滿載量可例如為FW2。在本實施例中，FW2>N×FW1，其中N為正整數。也就是說，儲存電容314的電荷滿載量大於光電二極體311的電荷滿載量，以便進行更多次的曝光，來收集更多的電荷。換言之，由於本實施例的第一感測畫素310可等效使用N倍的光電二極體311的電荷滿載量，因此本實施例的飛時測距裝置可得到更準確的距離量測結果。
第二感測畫素320包括光電二極體321、重置開關322、第一讀出開關323、儲存電容324以及重置開關325。光電二極體321的第一端耦接第一參考電壓Vf1。重置開關322的第一端耦接第二參考電壓Vf2，並且重置開關322的第二端耦接光電二極體 321的第二端。第一讀出開關323的第一端耦接光電二極體321的第二端。儲存電容324的第一端耦接第一參考電壓Vf1，並且儲存電容324的第二端耦接第一讀出開關323的第二端以及差動讀出電路330。重置開關325的第一端耦接第二參考電壓Vf2，並且重置開關325的第二端耦接儲存電容324的第二端。在本實施例中，儲存電容324的電荷滿載量大於光電二極體321的電荷滿載量。光電二極體321的電荷滿載量可例如為FW1，而儲存電容324的電荷滿載量可例如為FW2。在本實施例中，FW2>N×FW1，其中N為正整數。也就是說，儲存電容324的電荷滿載量大於光電二極體321的電荷滿載量，以便進行更多次的曝光，來收集更多的電荷。換言之，由於本實施例的第二感測畫素320可等效使用N倍的光電二極體321的電荷滿載量，因此本實施例的飛時測距裝置可得到更準確的距離量測結果。
差動讀出電路330包括差動運算電路331以及類比至數位(Analogto Digital，A/D)轉換電路332。差動運算電路331的第一輸入端耦接第一感測畫素310的儲存電容314的第二端。差動運算電路331的第二輸入端耦接第二感測畫素320的儲存電容324的第二端。類比至數位轉換電路332耦接差動運算電路331。在本實施例中，差動運算電路331可進行K次信號積分，並且可等效使用光電二極體311的電荷滿載量為K×N×FW1。因此，本實施例的飛時測距裝置可得到更準確的距離量測結果。需特別注意的是，對於傳統單端輸入的運算電路的架構而言，當傳統的運算電 路收到的訊號含有大部分的背景雜訊時，傳統的運算電路的實際訊號的擺幅(swing)會受到限制，進而限制運算電路的動態範圍(dynamic range)。相對於此，對於本發明的差動架構而言，本發明的差動運算電路只針對輸入訊號的差值來進行運算(例如積分，放大等)，因此本發明的差動運算電路可具有較大的訊號擺幅，並且可得到較高的動態範圍。
圖3A是依照圖2實施例的第一圖框期間的時序圖。圖3B是依照圖2實施例的第二圖框期間的時序圖。參考圖2以及圖3A，當發光模組發射具有光脈衝LP至感測目標，以使感測目標反射反射光脈衝RLP時，在第一圖框期間，重置開關312、讀出開關313以及重置開關315可被切換以使光電二極體311將接收到的反射光脈衝RLP的一部分所儲存的電荷儲存至儲存電容314，並且經由儲存電容314提供第一感測信號S1至差動運算電路331的第一輸入端。本發明並不限制重置開關312、讀出開關313以及重置開關315的切換時序。並且，重置開關322、讀出開關323以及重置開關325可被切換以使光電二極體321將接收到的背景光所儲存的電荷儲存至儲存電容324，並且經由儲存電容324提供第三感測信號S3至差動運算電路331的第二輸入端。本發明並不限制重置開關322、讀出開關323以及重置開關325的切換時序。
具體而言，第一感測畫素310的光電二極體311在第一圖框期間中的第一週期P1進行影像積分，其中第一週期P1與光脈衝LP的第一脈衝週期PW1同步。如圖3A所示，光電二極體 311在第一週期P1可感測到背景光以及一部分的反射光脈衝RLP(如S1的斜線區)。因此，第一感測畫素310可提供第一感測信號S1至差動運算電路331的第一輸入端。接著，第二感測畫素320的光電二極體321在第一圖框期間中的第三週期P3進行影像積分。第一週期P1與第三週期P3具有相同的週期長度，並且第三週期P3與反射光脈衝RLP的第二脈衝週期PW2為非重疊且鄰近，因此光電二極體311在第一週期P1以及第三週期P3可感測到相同或相近的背景光。因此，第二感測畫素320可提供第三感測信號S3至差動運算電路331的第二輸入端。第三感測信號S3為純背景信號。
在本實施例中，差動運算電路331可將第一感測信號S1以及第三感測信號S3進行相減(電壓相減)，以產生第一差動信號。差動運算電路331將第一差動信號提供至類比至數位轉換電路332，以輸出第一數位信號D1。換言之，本實施例的差動讀出電路330可在第一圖框期間提供去除背景雜訊的反射光脈衝RLP的一部分的感測值。
參考圖2以及圖3B，當發光模組發射具有光脈衝LP至感測目標，以使感測目標反射反射光脈衝RLP時，在第二圖框期間，重置開關312、讀出開關313以及重置開關315可被切換以使光電二極體311將接收到的反射光脈衝RLP的另一部分所儲存的電荷儲存至儲存電容314，並且經由儲存電容314提供第二感測信號S2至差動運算電路331的第一輸入端。本發明並不限制重置開 關312、讀出開關313以及重置開關315的切換時序。並且，重置開關322、讀出開關323以及重置開關325可被切換以使光電二極體321將接收到的背景光所儲存的電荷儲存至儲存電容324，並且經由儲存電容324提供第四感測信號S4至差動運算電路331的第二輸入端。本發明並不限制重置開關322、讀出開關323以及重置開關325的切換時序。
具體而言，第一感測畫素310的光電二極體311在第二圖框期間中的第二週期P2進行影像積分，其中第二週期P2的上升緣接續光脈衝LP的下降緣。如圖3B所示，光電二極體311在第二週期P2可感測背景光以及另一部分的反射光脈衝RLP(如S2的斜線區)。因此，第一感測畫素310可提供第二感測信號S2至差動運算電路331的第一輸入端。接著，第二感測畫素320的光電二極體321在第二圖框期間中的第四週期P4進行影像積分。第二週期P2與第四週期P4具有相同的週期長度，並且第四週期P4與反射光脈衝RLP的第二脈衝週期PW2為非重疊且鄰近，甚至未與第二週期P2重疊，因此光電二極體311在第二週期P2以及第四週期P4可感測到相同或相近的背景光。因此，第二感測畫素320可提供第四感測信號S4至差動運算電路331的第二輸入端。第四感測信號S4為純背景信號。
在本實施例中，差動運算電路331可將第二感測信號S2以及第四感測信號S4進行相減(電壓相減)，以產生第二差動信號。差動運算電路331將第二差動信號提供至類比至數位轉換電 路332，以輸出第二數位信號D2。換言之，本實施例的差動讀出電路330可在第二圖框期間提供去除背景雜訊的反射光脈衝RLP的另一部分的感測值。
在本實施例中，類比至數位轉換電路332可將第一數位信號D1以及第二數位信號D2提供至後端的數位信號處理電路(如上述圖1的處理電路150)，以使數位信號處理電路可依據第一數位信號D1以及第二數位信號D2進行如以下公式(1)的間接飛時測距的計算，其中d為距離，c為光速並且t為第一脈衝週期PW1的脈衝寬度。然而，本發明的間接飛時測距的計算方式，並不限於此。
Figure 109118889-A0305-02-0014-1
因此，本實施例的差動讀出電路330可有效地提供去除背景值的反射光脈衝RLP的感測結果，以使後端的數位信號處理電路可有效地計算出準確的距離。此外，本實施例的儲存電容314、324的電荷滿載量大於光電二極體311、321的電荷滿載量。因此，相較於傳統儲存電容電荷滿載量相等於光電二極體電荷滿載量的設計，本發明的儲存電容314、324可儲存更多次的反射光脈衝的感測結果。此外，差動運算電路331更可進行信號積分，以提供具有大動態範圍(dynamic range)的感測結果。舉例而言，M次脈衝或背景光的感測結果可對應於電荷量FW1，而儲存電容314、324可儲存在一個圖框期間中的M×N個脈衝或M×N次背景光的感測結果所對應的電荷量N×FW1。
圖4是依照圖1的另一實施例的第一感測畫素、第二感測畫素以及差動讀出電路的示意圖。上述圖1的第一感測畫素110、第二感測畫素120以及差動讀出電路130可如圖4的第一感測畫素410、第二感測畫素420以及差動讀出電路430。參考圖4，第一感測畫素410包括光電二極體411、重置開關412、讀出開關413、儲存電容414、重置開關415、二極體416以及讀出開關417。光電二極體411的第一端耦接第一參考電壓Vf1。重置開關412的第一端耦接第二參考電壓Vf2，並且讀出開關417的第一端耦接光電二極體411的第二端。二極體416的第一端耦接第一參考電壓Vf1，並且二極體416的第二端耦接讀出開關413的第一端。儲存電容414的第一端耦接第一參考電壓Vf1，並且儲存電容414的第二端耦接讀出開關413的第二端以及差動讀出電路430。重置開關415的第一端耦接第二參考電壓Vf2，並且重置開關415的第二端耦接儲存電容414的第二端。在本實施例中，二極體416可作為一儲存節點(storage node)，並且二極體416的電荷滿載量大於光電二極體411的電荷滿載量。儲存電容414的電荷滿載量大於光電二極體411的電荷滿載量。光電二極體411的電荷滿載量可例如為FW，而儲存電容414以及二極體416的電荷滿載量可分別例如為FW2與FW3。在本實施例中，FW2>N×FW1，並且FW3>N×FW1，其中N為正整數。也就是說，第一感測畫素410可進行更多次的曝光，以收集更多的電荷。換言之，本實施例的第一感測畫素410可等效使用N倍的光電二極體411的電荷滿載量，因此 本實施例的飛時測距裝置可得到更準確的距離量測結果。需特別注意的是，當電荷儲存在二極體416時，儲存電容414可以被重置而不影響二極體416。因此，本實施例的第一感測畫素410可以進行真正的關聯雙重取樣(true Correlated Double Sampling，true CDS)或雙重三角取樣(true Double Delta Sampling，true DDS)操作。
第二感測畫素420包括光電二極體421、重置開關422、讀出開關423、儲存電容414、重置開關425、二極體426以及讀出開關427。光電二極體421的第一端耦接第一參考電壓Vf1。重置開關422的第一端耦接第二參考電壓Vf2，並且讀出開關427的第一端耦接光電二極體421的第二端。二極體426的第一端耦接第一參考電壓Vf1，並且二極體416的第二端耦接讀出開關423的第一端。儲存電容424的第一端耦接第一參考電壓Vf1，並且儲存電容424的第二端耦接讀出開關423的第二端以及差動讀出電路430。重置開關425的第一端耦接第二參考電壓Vf2，並且重置開關425的第二端耦接儲存電容424的第二端。在本實施例中，二極體426可作為一儲存節點，並且二極體426的電荷滿載量大於光電二極體421的電荷滿載量。儲存電容424的電荷滿載量大於光電二極體421的電荷滿載量。光電二極體421的電荷滿載量可例如為FW，而儲存電容424以及二極體426的電荷滿載量可分別例如為FW2與FW3。在本實施例中，而FW2>N×FW1，並且FW3>N×FW1，其中N為正整數。也就是說，第二感測畫素420可進行更多次的曝光，以收集更多的電荷。換言之，本實施例的 第二感測畫素420可等效使用N倍的光電二極體421的電荷滿載量，因此本實施例的飛時測距裝置可得到更準確的距離量測結果。需特別注意的是，當電荷儲存在二極體426時，儲存電容424可以被重置而不影響二極體426。因此，本實施例的第二感測畫素420可以進行真正的關聯雙重取樣(true Correlated Double Sampling，true CDS)或雙重三角取樣(true Double Delta Sampling，true DDS)操作。
差動讀出電路430包括差動運算電路431以及類比至數位轉換電路432。差動運算電路431的第一輸入端耦接第一感測畫素410的儲存電容414的第二端。差動運算電路431的第二輸入端耦接第二感測畫素420的儲存電容424的第二端。類比至數位轉換電路432耦接差動運算電路431。在本實施例中，第一感測畫素410、第二感測畫素420以及差動讀出電路430可進行上述圖3A以及圖3B的影像積分，以產生第一至第四感測信號S1~S4至差動讀出電路430的差動運算電路431。差動運算電路431可依據第一至第四感測信號S1~S4來輸出第一差動信號以及第二差動信號至類比至數位轉換電路432，以使類比至數位轉換電路432輸出第一數位信號D1以及第二數位信號D1。
相較於上述圖2實施例，本實施例的第一感測畫素410以及第二感測畫素420可藉由二極體416、426來累積儲存光電二極體411、421的真實感測結果，並且將其電荷累積結果提供到儲存電容414、424。需特別注意的是，當儲存電容414、424被重置 時，二極體416、426可不受重置影響，因此第一感測畫素410以及第二感測畫素420可有效進行真正的關聯雙重取樣(true Correlated Double Sampling，true CDS)或真正的雙重三角取樣(true Double Delta Sampling，true DDS)。並且，由於第一感測畫素410以及第二感測畫素420可連續進行多次曝光，而且差動運算電路331可進行信號積分，因此可以提供具有更大動態範圍的感測結果。舉例而言，M次脈衝或背景光的感測結果可對應於電荷量FW1，而二極體416、426以及儲存電容414、424可儲存在一個圖框期間中的N×M個脈衝或N×M次背景光的感測結果所對應的電荷量N×FW1。並且，差動運算電路331可進行K次影像積分，並且其影像積分結果所對應的電荷量可為K×N×FW1，其中K為正整數。換言之，相較於傳統的架構，本發明的等效FW1變成了K×N倍。
然而，關於本實施例的各元件之間的作動關係可參考上述圖1至圖3實施例的說明，而可獲致足夠的教示、建議以及實施說明，因此在此不多加贅述。
圖5是依照本發明的一實施例的飛時測距裝置的示意圖。參考圖5，飛時測距裝置500包括第一感測畫素511、第二感測畫素512、第三感測畫素521、第四感測畫素522、差動讀出電路530、發光模組540以及處理電路550。差動讀出電路530包括第一差動運算電路531、第二差動運算電路532以及類比至數位轉換電路533。差動讀出電路530耦接第一感測畫素511、第二感測 畫素512、第三感測畫素521、第四感測畫素522以及處理電路550。處理電路550耦接發光模組540。第一感測畫素511以及第三感測畫素521耦接第一差動運算電路531的第一輸入端以及第二輸入端。第一差動運算電路531的輸出端耦接類比至數位轉換電路533。第二感測畫素512以及第四感測畫素522耦接第二差動運算電路532的第一輸入端以及第二輸入端。第二差動運算電路532的輸出端耦接類比至數位轉換電路533。
值得注意的是，第二感測畫素512、第四感測畫素522以及第二差動運算電路532可對應如上述圖2實施例的第一感測畫素310、第二感測畫素320以及差動運算電路331的電路或對應如上述圖4實施例的第一感測畫素410、第二感測畫素420以及差動運算電路431的電路形式。第一感測畫素511、第三感測畫素521以及第一差動運算電路531可對應如上述圖2實施例的第一感測畫素310、第二感測畫素320以及差動運算電路331的電路或對應如上述圖4實施例的第一感測畫素410、第二感測畫素420以及差動運算電路431的電路形式。
在本實施例中，處理電路550可例如包括數位信號處理器、驅動器以及控制器等功能電路。處理電路550可輸出脈衝信號PS至發光模組540，以驅動發光模組540發射光脈衝LP至感測目標600，以使感測目標600反射反射光脈衝RLP。第一感測畫素511以及第二感測畫素512用以進行間接飛時測距，以產生第一感測信號S1’以及第二感測信號S2’。第三感測畫素521以及第 四感測畫素522分別在第一感測畫素110以及第二感測畫素512取得第一感測信號S1’以及第二感測信號S2’之後，進行感測，以依據背景光BL產生第三感測信號S3’以及第四感測信號S4’。
在本實施例中，第一差動運算電路531藉由第三感測信號S3’來扣除第一感測信號S1’當中的背景雜訊，並且第二差動運算電路532藉由第四感測信號S4’來扣除第二感測信號S2’當中的背景雜訊。第一差動運算電路531依據第一感測信號S1’以及第三感測信號S3’來產生第一數位資料D1’，並且第二差動運算電路532依據第二感測信號S2’以及第四感測信號S4’來產生第二數位資料D2’。處理電路550可依第一數位資料D1’以及第二數位資料D2’來進行間接飛時測距的計算，以取得飛時測距裝置500與感測目標600之間的距離。
然而，關於本實施例的電路特徵以及各元件之間的作動關係可參考上述圖1至圖4實施例的說明，而可獲致足夠的教示、建議以及實施說明，因此在此不多加贅述。
圖6是依照圖5實施例的一個圖框期間的時序圖。參考圖5以及圖6，當發光模組發射具有光脈衝LP至感測目標，以使感測目標反射一反射光脈衝RLP時，第一感測畫素511的光電二極體在一圖框期間中的第一週期P1’進行影像積分，其中第一週期P1’與光脈衝LP的第一脈衝週期PW1’同步。如圖6所示，第一感測畫素511的光電二極體在第一週期P1’可感測到背景光以及一部分的反射光脈衝RLP(如S1’的斜線區)。因此，第一感測畫素511 可提供第一感測信號S1’至第一差動運算電路531的第一輸入端。接著，第二感測畫素512的光電二極體在同一圖框期間中的第二週期P2’進行影像積分，其中第二週期P2’的上升緣接續於第一週期P1’的下降緣。如圖6所示，第二感測畫素512的光電二極體在第二週期P2’可感測到背景光以及另一部分的反射光脈衝RLP(如S2’的斜線區)。因此，第二感測畫素512可提供第二感測信號S2’至第二差動運算電路532的第一輸入端。接著，第三感測畫素521以及第四感測畫素522的光電二極體可分別在同一圖框期間中的第三週期P3’進行影像積分，以分別提供第三感測信號S3’以及第四感測信號S4’至第一差動運算電路531的第二輸入端以及第二差動運算電路532的第二輸入端。
在本實施例中，第一週期P1’、第二週期P2’以及第三週期P3’具有相同的週期長度。且第三週期P3’與反射光脈衝RLP的第二脈衝週期PW2’為非重疊且鄰近，因此第三感測畫素521以及第四感測畫素522的光電二極體可在第三週期P3’可感測到相同或相近於第一感測畫素511以及第二感測畫素512分別在第一週期P1’以及第二週期P2’所感測到的背景光。因此，第三感測畫素521以及第四感測畫素522可提供第三感測信號S3’以及第四感測信號S4’至第一差動運算電路531的第二輸入端以及第二差動運算電路532的第二輸入端。第三感測信號S3’以及第四感測信號S4’分別為純背景信號。
在本實施例中，第一差動運算電路531可將第一感測信 號S1’以及第三感測信號S3’進行相減(電壓相減)，以產生第一差動信號。第二差動運算電路532可將第二感測信號S2’以及第四感測信號S4’進行相減(電壓相減)，以產生第二差動信號。第一差動運算電路531可先將第一差動信號提供至類比至數位轉換電路533，以使類比至數位轉換電路533輸出第一數位信號D1’。接著，第二差動運算電路532將第二差動信號提供至類比至數位轉換電路533，以使類比至數位轉換電路533輸出第二數位信號D2’。換言之，本實施例的飛時測距裝置500可在一個圖框期間中來同時進行測距感測以及背景光的感測，以使飛時測距裝置500間接飛時測距的感測幀率(frame rate)可提高。
因此，本實施例的差動讀出電路530可在一個圖框期間即完成一次間接飛時測距的感測，並且可有效地去除或降低背景雜訊對於感測結果影響，以使後端的數位信號處理電路可有效地計算出準確的距離。然而，關於本實施例的距離的計算方式可參考上述實施例中的公式(1)的舉例說明，而可獲致足夠的教示、建議以及實施說明，因此在此不多加贅述。
綜上所述，本發明飛時測距裝置可有效地進行間接飛時測距，並且可有效地去除背景雜訊的影響，以依據去背景的感測信號進行計算後，而準確地取得飛時測距裝置與感測目標之間的距離。
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:飛時測距裝置
110:第一感測畫素
120:第二感測畫素
130:差動讀出電路
140:發光模組
150:處理電路
200:感測目標
LP:光脈衝
RLP:反射光脈衝
BL:背景光
PS:脈衝信號
S1:第一感測信號
S2:第二感測信號
S3:第三感測信號
S4:第四感測信號
D1:第一數位資料
D2:第二數位資料

Claims (20)

  1. 一種飛時測距裝置，適於進行間接飛時測距，其中該飛時測距裝置包括：一發光模組，用以發射一光脈衝至一感測目標，以使該感測目標反射一反射光脈衝；一第一感測畫素，用以分別在一第一圖框期間中的一第一週期以及一第二圖框期間中的一第二週期進行感測，以分別產生一第一感測信號以及一第二感測信號；一第二感測畫素，用以分別在該第一圖框期間中的一第三週期以及該第二圖框期間中的一第四週期進行感測，以分別產生一第三感測信號以及一第四感測信號，其中該第三感測信號以及該第四感測信號分別為一背景信號；一差動讀出電路，耦接該第一感測畫素以及該第二感測畫素，用以在該第一圖框期間依據該第一感測信號以及該第三感測信號來產生一第一數位資料，並且在該第二圖框期間依據該第二感測信號以及該第四感測信號來產生一第二數位資料；以及一處理電路，耦接該差動讀出電路，並且用以依據該第一數位資料以及該第二數位資料來計算該飛時測距裝置與該感測目標之間的一距離。
  2. 如請求項1所述的飛時測距裝置，其中該第一週期與該光脈衝的一第一脈衝週期同步。
  3. 如請求項1所述的飛時測距裝置，其中該第一週期與該第三週期具有相同的週期長度，並且該第二週期與該第四週期具有相同的週期長度。
  4. 如請求項1所述的飛時測距裝置，其中該第三週期與該反射光脈衝的一第二脈衝週期為非重疊，並且該第四週期與該反射光脈衝的該第二脈衝週期為非重疊。
  5. 如請求項1所述的飛時測距裝置，其中該差動讀出電路包括一差動運算電路，並且該差動運算電路的一第一輸入端耦接該第一感測畫素，該差動運算電路的一第二輸入端耦接該第二感測畫素，其中該差動運算電路用以在該第一圖框期間將該第一感測信號與該第三感測信號相減，以輸出一第一差動信號，並且該差動運算電路用以在該第二圖框期間將該第二感測信號與該第四感測信號相減，以輸出一第二差動信號。
  6. 如請求項5所述的飛時測距裝置，其中該差動讀出電路更包括一類比至數位轉換電路，該類比至數位轉換電路耦接該差動運算電路，並且該類比至數位轉換電路用以在該第一圖框期間將該第一差動信號轉換為該第一數位信號，並且該類比至數位轉換電路用以在該第二圖框期間將該第二差動信號轉換為該第二數位信號。
  7. 如請求項1所述的飛時測距裝置，其中該第一感測畫素以及該第二感測畫素各別包括：一光電二極體，其中該光電二極體的一第一端耦接一第一參 考電壓；一第一重置開關，其中該第一重置開關的一第一端耦接一第二參考電壓，並且該第一重置開關的一第二端耦接該光電二極體的一第二端；一第一讀出開關，其中該第一讀出開關的一第一端耦接該光電二極體的該第二端；一儲存電容，其中該儲存電容的一第一端耦接該第一參考電壓，並且該儲存電容的一第二端耦接該第一讀出開關的一第二端以及該差動讀出電路；以及一第二重置開關，其中該第二重置開關的一第一端耦接該第二參考電壓，並且該第二重置開關的一第二端耦接該儲存電容的該第二端。
  8. 如請求項7所述的飛時測距裝置，其中該儲存電容的一電荷滿載量大於該光電二極體的一電荷滿載量。
  9. 如請求項7所述的飛時測距裝置，其中該第一感測畫素以及該第二感測畫素更各別包括：一二極體，其中該二極體的一第一端耦接該第一參考電壓，並且該二極體的一第二端耦接該第一讀出開關的該第一端；以及一第二讀出開關，其中該第二讀出開關的一第一端耦接該光電二極體的該第二端，並且該第二讀出開關的一第二端耦接該二極體的該第二端以及該第一讀出開關的該第一端。
  10. 如請求項9所述的飛時測距裝置，其中該二極體的一電荷滿載量大於該光電二極體的一電荷滿載量。
  11. 一種飛時測距裝置，適於進行間接飛時測距，其中該飛時測距裝置包括：一發光模組，用以發射一光脈衝至一感測目標，以使該感測目標反射一反射光脈衝；一第一感測畫素，用以在一圖框期間中的一第一週期進行感測，以產生一第一感測信號；一第二感測畫素，用以在該圖框期間中的一第二週期進行感測，以產生一第二感測信號；一第三感測畫素，用以在該圖框期間中的一第三週期以進行感測，以產生一第三感測信號；一第四感測畫素，用以分別在該圖框期間中的該第三週期進行感測，以產生一第四感測信號；一差動讀出電路，耦接該第一至該第四感測畫素，用以在該圖框期間依據該第一至該第四感測信號來產生一第一數位資料以及一第二數位資料；以及一處理電路，耦接該差動讀出電路，並且用以依據該第一數位資料以及該第二數位資料來計算該飛時測距裝置與該感測目標之間的一距離。
  12. 如請求項11所述的飛時測距裝置，其中該第一週期與該光脈衝的一第一脈衝週期同步。
  13. 如請求項11所述的飛時測距裝置，其中該第一週期、該第二週期以及該第三週期具有相同的週期長度。
  14. 如請求項11所述的飛時測距裝置，其中該第三週期與該反射光脈衝的一第二脈衝週期為非重疊，並且該第三感測信號以及該第四感測信號分別為一背景信號。
  15. 如請求項11所述的飛時測距裝置，其中該差動讀出電路包括：一第一差動運算電路，其中該第一差動運算電路的一第一輸入端耦接該第一感測畫素，並且該第一差動運算電路的一第二輸入端耦接該第三感測畫素，其中該第一差動運算電路用以在該圖框期間將該第一感測信號與該第三感測信號相減，以輸出一第一差動信號；以及一第二差動運算電路，其中該第二差動運算電路的一第一輸入端耦接該第二感測畫素，並且該第二差動運算電路的一第二輸入端耦接該第四感測畫素，其中該第二差動運算電路用以在該圖框期間將該第二感測信號與該第四感測信號相減，以輸出一第二差動信號。
  16. 如請求項15所述的飛時測距裝置，其中該差動讀出電路更包括一類比至數位轉換電路，該類比至數位轉換電路耦接該第一差動運算電路以及該第二差動運算電路，並且該類比至數位轉換電路用以在該圖框期間將該第一差動信號轉換為該第一數位信號以及將該第二差動信號轉換為該第二數位信號。
  17. 如請求項16所述的飛時測距裝置，其中該第一至該第四感測畫素各別包括：一光電二極體，其中該光電二極體的一第一端耦接一第一參考電壓；一第一重置開關，其中該第一重置開關的一第一端耦接一第二參考電壓，並且該第一重置開關的一第二端耦接該光電二極體的一第二端；一第一讀出開關，其中該第一讀出開關的一第一端耦接該光電二極體的該第二端；一儲存電容，其中該儲存電容的一第一端耦接該第一參考電壓，並且該儲存電容的一第二端耦接該第一讀出開關的一第二端以及該差動讀出電路；以及一第二重置開關，其中該第二重置開關的一第一端耦接該第二參考電壓，並且該第二重置開關的一第二端耦接該儲存電容的該第二端。
  18. 如請求項17所述的飛時測距裝置，其中該儲存電容的一電荷滿載量大於該光電二極體的一電荷滿載量。
  19. 如請求項17所述的飛時測距裝置，其中該第一感測畫素以及該第二感測畫素更各別包括：一二極體，其中該二極體的一第一端耦接該第一參考電壓，並且該二極體的一第二端耦接該第一讀出開關的該第一端；以及一第二讀出開關，其中該第二讀出開關的一第一端耦接該光 電二極體的該第二端，並且該第二讀出開關的一第二端耦接該二極體的該第二端以及該第一讀出開關的該第一端。
  20. 如請求項19所述的飛時測距裝置，其中該二極體的一電荷滿載量大於該光電二極體的一電荷滿載量。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020191505A (ja) * 2019-05-20 2020-11-26 キヤノン株式会社 撮像装置および撮像装置の制御方法
US11536836B2 (en) * 2019-09-27 2022-12-27 Sensors Unlimited, Inc. Time-of-flight independent of object reflectivity
CN113985425A (zh) * 2020-07-10 2022-01-28 广州印芯半导体技术有限公司 测距装置以及测距方法
TWI812493B (zh) * 2022-09-28 2023-08-11 勝薪科技股份有限公司 測距裝置及其測距方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1991407A (zh) * 2005-10-28 2007-07-04 夏普株式会社 光学式测距装置
WO2017145450A1 (ja) * 2016-02-23 2017-08-31 ソニー株式会社 測距モジュール、測距システム、および、測距モジュールの制御方法
CN108780151A (zh) * 2016-02-08 2018-11-09 埃斯普罗光电股份公司 飞行时间距离测量装置及用于检测多路径误差的方法
CN109684907A (zh) * 2017-10-18 2019-04-26 索尼半导体解决方案公司 识别装置以及电子设备
US20190179017A1 (en) * 2016-08-01 2019-06-13 Denso Corporation Time-of-flight distance measurement device

Family Cites Families (62)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06230133A (ja) * 1993-02-03 1994-08-19 Nissan Motor Co Ltd 車両用物体検出装置
US6452666B1 (en) * 1998-10-29 2002-09-17 Photobit Corporation Optical range finder
US6522395B1 (en) * 1999-04-30 2003-02-18 Canesta, Inc. Noise reduction techniques suitable for three-dimensional information acquirable with CMOS-compatible image sensor ICS
CA2425250A1 (en) * 2003-04-11 2004-10-11 Quinton Lyon Time-base generator with self-compensating control loop
US7379100B2 (en) * 2004-02-12 2008-05-27 Canesta, Inc. Method and system to increase dynamic range of time-of-flight (TOF) and/or imaging sensors
US9153928B2 (en) * 2006-03-10 2015-10-06 Imra America, Inc. Optical signal processing with modelocked lasers
DE102006029025A1 (de) * 2006-06-14 2007-12-27 Iris-Gmbh Infrared & Intelligent Sensors Vorrichtung und Verfahren zur Abstandsbestimmung
CN101216562A (zh) * 2007-01-05 2008-07-09 薛志强 激光测距系统
KR101668869B1 (ko) * 2009-05-29 2016-10-28 삼성전자주식회사 거리 센서, 3차원 이미지 센서 및 그 거리 산출 방법
TWI443308B (zh) * 2009-12-03 2014-07-01 Pixart Imaging Inc 測距裝置、３ｄ影像感測裝置以及光學式觸控系統
TWI407081B (zh) * 2009-09-23 2013-09-01 Pixart Imaging Inc 利用成像位置差異以測距之測距裝置及其校正方法
CN102072718B (zh) * 2009-11-25 2013-08-28 原相科技股份有限公司 利用成像位置差异以测距的测距装置及其校正方法
US8638425B2 (en) * 2009-12-03 2014-01-28 Pixart Imaging Inc. Distance-measuring device with increased signal-to-noise ratio and method thereof
TWI427273B (zh) * 2010-07-29 2014-02-21 Pixart Imaging Inc 可提高訊雜比之測距裝置及其方法
JP2011169701A (ja) * 2010-02-17 2011-09-01 Sanyo Electric Co Ltd 物体検出装置および情報取得装置
US9083889B2 (en) * 2010-02-28 2015-07-14 Himax Imaging, Inc. Signal processing circuit capable of selectively adjusting gain factor of sample-and-hold circuit and signal processing method thereof
CN102235860B (zh) * 2010-04-20 2014-09-03 原相科技股份有限公司 测距装置、立体影像感测装置以及光学式触控系统
CN102384737B (zh) * 2010-09-01 2014-06-18 原相科技股份有限公司 可提高信噪比的测距装置及其方法
CN102479002B (zh) * 2010-11-30 2014-12-10 原相科技股份有限公司 光学触控系统及其感测方法
GB2492848A (en) * 2011-07-15 2013-01-16 Softkinetic Sensors Nv Optical distance measurement
US8730330B2 (en) * 2011-07-25 2014-05-20 Aptina Imaging Corporation Image sensors with dark pixels for real-time verification of imaging systems
CN102707290A (zh) * 2012-05-02 2012-10-03 中山市柏棱光电有限公司 一种激光测距的方法
US9354051B2 (en) * 2012-09-13 2016-05-31 Laser Technology, Inc. System and method for a rangefinding instrument incorporating pulse and continuous wave signal generating and processing techniques for increased distance measurement accuracy
US9019480B2 (en) * 2013-02-26 2015-04-28 Jds Uniphase Corporation Time-of-flight (TOF) system, sensor pixel, and method
US9204143B2 (en) * 2013-03-15 2015-12-01 Samsung Electronics Co., Ltd. Image sensor, operation method thereof, and system including the same
US10063844B2 (en) * 2013-10-17 2018-08-28 Microsoft Technology Licensing, Llc. Determining distances by probabilistic time of flight imaging
US10712432B2 (en) * 2013-12-11 2020-07-14 Ams Sensors Singapore Pte. Ltd. Time-of-light-based systems using reduced illumination duty cycles
US9658336B2 (en) * 2014-08-20 2017-05-23 Omnivision Technologies, Inc. Programmable current source for a time of flight 3D image sensor
US9437633B2 (en) * 2014-11-06 2016-09-06 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Depth sensing pixel, composite pixel image sensor and method of making the composite pixel image sensor
US10062201B2 (en) * 2015-04-21 2018-08-28 Microsoft Technology Licensing, Llc Time-of-flight simulation of multipath light phenomena
US10048357B2 (en) * 2015-06-15 2018-08-14 Microsoft Technology Licensing, Llc Time-of-flight (TOF) system calibration
CN112969031B (zh) * 2015-06-17 2022-11-15 松下知识产权经营株式会社 摄像装置
JP6532325B2 (ja) * 2015-07-09 2019-06-19 キヤノン株式会社 被計測物の形状を計測する計測装置
FR3039928B1 (fr) * 2015-08-03 2019-06-07 Teledyne E2V Semiconductors Sas Procede de commande d'un capteur d'image a pixels actifs
US10014333B2 (en) * 2015-08-26 2018-07-03 Semiconductor Components Industries, Llc Back-side illuminated pixels with interconnect layers
CN107923737B (zh) * 2015-12-13 2019-12-17 富通尼奥有限责任公司 用于超像素调制和环境光抑制的方法和设备
CN111239708B (zh) * 2015-12-20 2024-01-09 苹果公司 光检测和测距传感器
US10754015B2 (en) * 2016-02-18 2020-08-25 Aeye, Inc. Adaptive ladar receiver
US9967539B2 (en) * 2016-06-03 2018-05-08 Samsung Electronics Co., Ltd. Timestamp error correction with double readout for the 3D camera with epipolar line laser point scanning
US10594920B2 (en) * 2016-06-15 2020-03-17 Stmicroelectronics, Inc. Glass detection with time of flight sensor
CN106066475B (zh) * 2016-08-16 2018-10-26 深圳市佶达德科技有限公司 一种三维激光雷达测距系统
US10762651B2 (en) * 2016-09-30 2020-09-01 Magic Leap, Inc. Real time calibration for time-of-flight depth measurement
US10291895B2 (en) * 2016-10-25 2019-05-14 Omnivision Technologies, Inc. Time of flight photosensor
EP3550261A4 (en) * 2016-12-05 2019-12-25 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. IMAGE CAPTURE DEVICE AND IMAGE CAPTURE ELEMENT USED THEREIN
WO2018105475A1 (ja) * 2016-12-08 2018-06-14 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 固体撮像装置、及びそれを用いる撮像装置
TWI765977B (zh) * 2017-03-01 2022-06-01 美商奧斯特公司 光學量測系統及其使用方法與光測距系統
EP3392675B1 (en) * 2017-04-21 2021-03-10 Melexis Technologies NV Active pixel circuit for a time-of-flight system and method for operating the same
WO2018198729A1 (ja) * 2017-04-28 2018-11-01 シャープ株式会社 ３次元画像素子および光レーダー装置
DE102017207317B4 (de) * 2017-05-02 2022-03-03 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Vorrichtung zur Ermittlung eines Abstands zu einem Objekt sowie entsprechendes Verfahren
TW201915818A (zh) * 2017-10-05 2019-04-16 香港商印芯科技股份有限公司 光學識別模組
TWI661211B (zh) * 2017-12-08 2019-06-01 財團法人工業技術研究院 距離感測裝置及其方法
CN208477552U (zh) * 2018-04-01 2019-02-05 印芯科技股份有限公司 光学识别模块
US11294039B2 (en) * 2018-07-24 2022-04-05 Samsung Electronics Co., Ltd. Time-resolving image sensor for range measurement and 2D greyscale imaging
TWI801572B (zh) * 2018-07-24 2023-05-11 南韓商三星電子股份有限公司 影像感測器、成像單元及生成灰階影像的方法
CN109116302B (zh) * 2018-08-29 2024-05-31 四川中电昆辰科技有限公司 一种到达时刻检测方法、装置及定位装置
WO2020042166A1 (zh) * 2018-08-31 2020-03-05 深圳市汇顶科技股份有限公司 基于飞行时间的测距方法和测距系统
CN109633670A (zh) * 2018-10-25 2019-04-16 上海无线电设备研究所 一种利用接收信号宽度修正测量误差的激光脉冲测距方法
CN113272684A (zh) * 2019-01-04 2021-08-17 感觉光子公司 具有信号相关有效读出率的高动态范围直接飞行时间传感器
US11555899B2 (en) * 2019-02-19 2023-01-17 Infineon Technologies Ag Random hardware fault and degradation protection apparatus for time-of-flight receiver
US11448738B2 (en) * 2019-02-23 2022-09-20 Beijing Voyager Technology Co., Ltd. Light detection and ranging signal correction methods and systems
CA3239810A1 (en) * 2019-03-08 2020-09-17 Leddartech Inc. Method, system and computer readable medium for evaluating influence of an action performed by an external entity
DE102021100503A1 (de) * 2020-01-21 2021-07-22 Semiconductor Components Industries, Llc System mit spad-basierter halbleitervorrichtung mit dunklen pixeln zur überwachung von sensorparametern

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1991407A (zh) * 2005-10-28 2007-07-04 夏普株式会社 光学式测距装置
CN108780151A (zh) * 2016-02-08 2018-11-09 埃斯普罗光电股份公司 飞行时间距离测量装置及用于检测多路径误差的方法
WO2017145450A1 (ja) * 2016-02-23 2017-08-31 ソニー株式会社 測距モジュール、測距システム、および、測距モジュールの制御方法
US20190179017A1 (en) * 2016-08-01 2019-06-13 Denso Corporation Time-of-flight distance measurement device
CN109684907A (zh) * 2017-10-18 2019-04-26 索尼半导体解决方案公司 识别装置以及电子设备

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