CN111090085B

CN111090085B - 基于飞行时间测距的校正***及其方法

Info

Publication number: CN111090085B
Application number: CN201811240742.6A
Authority: CN
Inventors: 魏守德; 陈韦志
Original assignee: Lite On Technology Corp
Current assignee: Lite On Technology Corp
Priority date: 2018-10-24
Filing date: 2018-10-24
Publication date: 2022-04-12
Anticipated expiration: 2038-10-24
Also published as: CN111090085A

Abstract

本发明公开一种基于飞行时间测距的校正***及其方法。信号处理单元根据多个参考相位来依序提供驱动信号与控制信号，其中驱动信号的相位或控制信号的相位依序被改变。调制光发射器根据驱动信号发射调制光至校正面。校正面使调制光传送到调制光接收器。调制光接收器接收来自校正面的调制光并根据控制信号产生多个感测信号。处理器根据关于这些参考相位的第一顺序与这些感测信号获得第一测量距离，并且根据关于这些参考相位的多个第二顺序与这些感测信号获得多个第二测量距离，其中处理器根据第一测量距离与这些第二测量距离来产生校正数据。

Description

基于飞行时间测距的校正***及其方法

技术领域

本发明涉及一种适于光学测量技术的校正***及其方法，且特别涉及一种基于飞行时间测距的校正***及其方法。

背景技术

随着科技的发展，光学三维测量技术已逐渐成熟，其中飞行时间(Time ofFlight，TOF)测距是目前一种常见的主动式深度感测技术。TOF测距技术是发出经调制过的调制光(例如红外光)，调制光遇物体后反射，再从被物体反射的调制光的反射时间差或相位差来换算被拍摄物体的距离，以产生深度信息。

然而，TOF测距技术需考虑到多种误差校正，其中一种误差来源是由于奇次谐波所带来的周期性误差，称为摆动误差(wiggling error)。常见的摆动误差校正方法往往步骤繁琐，因为摆动误差会与物体的距离有关，因此测量过程可能需要较大的空间架设误差校正***或是针对不同的距离进行多次测量，费时又费力。因此如何提供一种简便而有效的误差校正方法也成为目前待解决的问题之一。

发明内容

本发明提供一种基于飞行时间测距的校正***及其方法，其有助于降低测量次数以及***体积，可在固定的测量距离获得多个对应不同测量距离的校正数据，具有简化校正流程的功效。

本发明实施例的一种基于飞行时间测距的校正***，包括调制光发射器、调制光接收器、校正面、信号处理单元与处理器。信号处理单元会根据多个参考相位来依序提供驱动信号与控制信号，其中驱动信号的相位或控制信号的相位依序被改变。调制光发射器耦接(coupled to)信号处理单元以根据驱动信号发射调制光。校正面会反射调制光。调制光接收器耦接信号处理单元。校正面使调制光传送到调制光接收器，调制光接收器接收来自校正面的调制光并根据控制信号产生多个感测信号。处理器耦接调制光接收器。处理器根据关于这些参考相位的第一顺序与这些感测信号获得第一测量距离，并且根据关于这些参考相位的多个第二顺序与这些感测信号获得多个第二测量距离，其中处理器根据第一测量距离与这些第二测量距离来产生校正数据。

本发明实施例的一种基于飞行时间测距的校正方法，包括：根据多个参考相位向校正面发射调制光，其中校正面改变调制光的传递方向；接收来自校正面的调制光，以产生对应这些参考相位的多个感测信号；根据第一顺序与这些感测信号获得第一测量距离；根据多个第二顺序与这些感测信号获得多个第二测量距离，其中这些第二顺序是将第一顺序的第一个顺位移到最后并顺移其它顺位而依序产生；以及根据第一测量距离与这些第二测量距离来产生校正数据。

基于上述，本发明实施例的基于飞行时间测距的校正***与方法通过发送具有不同参考相位的驱动信号或控制信号来取得多个感测信号以计算第一测量距离，并且可以基于这些感测信号再获得额外的多个第二测量距离，因此本发明的实施例的校正***与方法可以在同一个测量距离的条件下取得多个对应不同距离的校正资料，可以快速的建立摆动误差校正曲线。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下。

附图说明

图1是依照本发明的实施例的一种基于飞行时间测距的校正***的示意框图。

图2是依照本发明的实施例的一种基于飞行时间测距的校正方法的流程图。

图3A是依照本发明的实施例的一种调制光接收器的电路示意图。

图3B是依照本发明图3A的实施例的信号波形示意图。

图4是依照本发明的实施例的一种校正***的距离扩展示意图。

图5是依照本发明的又一实施例的一种校正***的架构示意图。

图6是依照本发明的又一实施例的一种校正***的架构示意图。

图7是依照本发明的又一实施例的一种校正***的架构示意图。

图8是依照本发明的实施例的一种预校正的架构示意图。

具体实施方式

图1是依照本发明的实施例的一种基于飞行时间测距的校正***的示意框图，图2是依照本发明的实施例的一种基于飞行时间测距的校正方法的流程图。图2的校正方法可适用于图1的实施例。以下搭配图1的元件说明校正***与校正方法的实施方式。请先参考图1，校正***10包括TOF距离侦测装置100与校正面TA。TOF距离侦测装置100包括调制光发射器110、调制光接收器120、处理器130、信号处理单元140与内存150。信号处理单元140耦接调制光发射器110与调制光接收器120，处理器130耦接信号处理单元140与内存150。

特别说明地是，TOF距离侦测装置100可以是由多个分离式装置组合而成。例如，处理器130与内存150可以是整合成一体的主机装置，而调制光发射器110、调制光接收器120以及信号处理单元140可以是整合为一体的测量装置，主机装置与测量装置通过有线或无线的方式电性连接。TOF距离侦测装置100也可以是独立一体的装置，调制光发射器110、调制光接收器120、处理器130、信号处理单元140与内存150全部整合在一个机壳内。本发明不限制配置方式。

在本实施例中，校正***10可以针对TOF距离侦测装置100与校正面TA之间的距离L先后取得多个感测信号DS，这些感测信号DS是对应于多个参考相位，并且通过这些感测信号DS来得到针对距离L的第一测量距离以其对应于其它不同距离的多个第二测量距离。以下将具体说明其实施方式。

调制光发射器110例如包括激光二极管或准直光产生装置，调制光接收器120例如包括摄像装置或光源感应装置。

处理器130可以例如是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)、微处理器(Microprocessor)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuits，ASIC)、可编程逻辑设备(Programmable Logic Device，PLD)或其它具备运算能力的硬件装置。

内存150例如是任意型式的固定式或可移动式随机存取存储器(random accessmemory，RAM)、只读存储器(read-only memory，ROM)、闪存(flash memory)、硬盘或其它类似装置、集成电路及其组合。内存150除了偏移量查找表LT外，内存150更用以记录可由处理器130执行的多个指令，而处理器130可执行该些指令以完成上述的各种功能。

在步骤S210中，信号处理单元140根据多个参考相位来依序提供驱动信号MS给调制光发射器110以及提供控制信号CS至调制光接收器120。信号处理单元140可以根据这些参考相位来依序改变驱动信号MS的相位或控制信号CS的相位。特别说明地是，信号处理单元140只会改变驱动信号MS与控制信号CS其中一个的相位而已。在步骤S220中，调制光发射器110用以根据驱动信号MS发出调制光EM，调制光EM例如红外光或其它波段的准直光。例如，驱动信号MS为脉冲信号，驱动信号MS上升的边缘对应调制光EM的触发时间。

校正面TA会使调制光EM传送到调制光接收器120。在本实施例中，校正面TA反射调制光EM，但校正面TA也可以透过漫射调制光EM的方式来使调制光EM传送到调制光接收器120，本发明对此不限制。在步骤S230中，被反射的调制光REM由调制光接收器120接收。信号处理单元140在输出驱动信号MS时也会输出控制信号CS给调制光接收器120，调制光接收器120接收被反射的调制光REM以根据控制信号CS产生感测信号DS。

图3A是依照本发明的实施例的一种调制光接收器的电路示意图，图3B是依照本发明图3A的实施例的信号波形示意图。请继续参考图3A与图3B，调制光接收器120包括光电感应元件122、电容CA、电容CB、开关SW1与开关SW2。光电传感器122例如是光电二极管(photodiode)或具有感测被反射的调制光REM功能的其它元件。光电感应元件122一端接收公共参考电压，例如接地GND，另一端耦接开关SW1与开关SW2的其中一端。开关SW1的另一端通过节点NA耦接电容CA且受控于控制信号CS的反相信号CSB。开关SW2的另一端通过节点NB耦接电容CB且受控于控制信号CS。

图3A的实施例仅作为举例说明，调制光接收器120的电路架构并不限于此。调制光接收器120可以具有多个光电传感器122，或是更多电容或开关。本领域的技术人员可依据公知常识与实际需求而做适当调整。

在图3B的实施例中，当反相控制信号CSB为低电平(例如，逻辑0)时，开关SW1导通，此时控制信号CS会处于高电平(例如，逻辑1)，开关SW2不导通。反之，当控制信号CS为低电平(例如，逻辑0)时，开关SW2导通，此时反相控制信号CSB处于高电平(例如，逻辑1)，开关SW1不导通。另外，光电传感器122导通的时候就表示光电传感器122接收到被反射的调制光REM。当光电传感器122与开关SW1都导通时，电容CA进行放电(或充电)，图3B中的QA表示电容CA所改变的电荷量，节点NA上的电压信号VA会相应地改变。当光电传感器122与开关SW2都导通时，电容CB进行放电(或充电)，图3B中的QB表示电容CB所改变的电荷量，节点NB上的电压信号VB会相应地改变。调制光接收器120会输出节点NA上的电压(或电流)信号VA与节点NB上的电压(或电流)信号VB作为感测信号DS。在另一实施例中，调制光接收器120也可以选择输出电压信号VA与电压信号VB的差值作为感测信号DS。

特别说明的是，在图3B的实施例中，驱动信号MS与控制信号CS同步，但信号处理单元140还可以让驱动信号MS与控制信号CS之间不同步。

回到图1与图2的实施例中，多个参考相位例如是4个参考相位，分别是0度(第一相位)、90度(第二相位)、180度(第三相位)与270度(第四相位)。信号处理单元140可以先后根据这4个参考相位来改变驱动信号MS的相位或控制信号CS的相位。在本实施例以改变控制信号CS的相位作为说明。

在本实施例中，先使用0度的参考相位(第一相位)，信号处理单元140会提供同步的驱动信号MS与控制信号CS给调制光发射器110与调制光接收器120。调制光接收器120会对应地产生一组感测讯号DS，例如包括电压信号VA1与电压信号VB1。接下来，信号处理单元140会提供同样的驱动信号MS给调制光发射器110与相位延迟(或提前)90度(参考相位中的第二相位)的控制信号CS给调制光接收器120。调制光接收器120会对应地产生另一组感测讯号DS，例如包括电压信号VA2与电压信号VB2。

接着，信号处理单元140会继续提供相同的驱动信号MS给调制光发射器110与相位延迟(或提前)180度(参考相位中的第三相位)的控制信号CS给调制光接收器120。调制光接收器120会对应地产生另一组感测讯号DS，例如包括电压信号VA3与电压信号VB3。接着，信号处理单元140会继续提供相同的驱动信号MS给调制光发射器110与相位延迟(或提前)270度(参考相位中的第四相位)的控制信号CS给调制光接收器120。调制光接收器120会对应地产生另一组感测讯号DS，例如包括电压信号VA4与电压信号VB4。

在另一实施例中，可以是控制信号CS不变，驱动信号MS的相位改变，本发明并不限制。

在步骤S240中，处理器130会陆续接收到对应第一相位、第二相位、第三相位或第四相位的感测信号DS，并且判断是否已经得到对应于这些参考相位的感测信号，如果已经得到四个感测信号，则进行步骤S250，反之则回到步骤S210。

特别说明的是，处理器130是在TOF距离侦测装置100与校正面TA的距离L不变的情况下获得这4个感测信号DS。

在步骤S250中，处理器130根据关于这些参考相位的第一顺序与多个感测信号获得第一测量距离。具体而言，处理器130通过第一顺序与这4个感测信号计算第一相位差以进一步获得第一测量距离，第一顺序的先后顺序分别为第一相位、第二相位、第三相位与第四相位，所对应的感测信号DS分别包括：电压信号VA1与VB1、电压信号VA2与VB2、电压信号VA3与VB3、电压信号VA4与VB4。

对应于距离L的第一相位差

会满足以下公式(1)：

进一步地，处理器130可以根据第一相位差

计算出第一测量距离。

在步骤S260中，处理器130根据第一顺序产生关于这些参考相位的多个第二顺序，这些第二顺序是将第一顺序的第一个顺位移到最后并顺移其它顺位而依序产生。具体来说，这些第二顺序包括第三顺序、第四顺序与第五顺序。第一顺序的排列是第一相位(0度)、第二相位(90度)、第三相位(180度)与第四相位(270度)。第三顺序的先后顺序分别为第二相位(90度)、第三相位(180度)、第四相位(270度)与第一相位(0度)，第四顺序的先后顺序分别为第三相位(180度)、第四相位(270度)、第一相位(0度)与第二相位(90度)，以及第五顺序的先后顺序分别为第四相位(270度)、第一相位(0度)、第二相位(90度)与第三相位(180度)。

请参考下面表一所示：

表一

在步骤S270中，处理器130根据上述这些第二顺序与多个感测信号DS计算多个第二相位差以进一步获得多个第二测量距离。接着，在步骤S280中，处理器130可以根据第一测量距离与多个第二测量距离来产生校正数据。

请参考表一，对于多个第二顺序，处理器130可根据公式(1)计算第三相位差

第四相位差

与第五相位差

请参考下列的公式(2)到(4)：

由公式(2)到(4)可以看出，第三相位差

相较于第一相位差

改变90度，第四相位差

相较于第一相位差

改变180度，第五相位差

相较于第一相位差

改变270度。

图4是依照本发明的实施例的一种校正***的距离扩展示意图。在本实施例中，调制光EM的调制频率例如是75M Hz，表示飞行距离周期(一个周期内的飞行距离)是200cm(公分)，因此每当相位改变90度等效上改变飞行距离周期的1/4倍，即改变飞行距离50cm。图1的距离L作为第一理论距离并且是可以预先知道的。当距离L为90cm时，处理器130可以根据第一相位差

推算出第一测量距离，在此以81cm为例。处理器130比较第一测量距离与第一理论距离以获得在此距离的校正数据，例如为9cm。至于这些第二测量距离，由于第二相位差分别对应不同的多个飞行距离，因此处理器130可以根据第一理论距离与对应的飞行距离计算这些第二理论距离，而这些第二理论距离是将第一理论距离改变调制光EM的飞行距离周期的K/4倍，其中K为1或2或3。

在图4中，TOF距离侦测器100发出的调制光EM属于球体OB的赤道平面OBP(即通过球心的水平切面)，会正向入射每个曲面RP0、RP1、RP2与RP3。曲面RP0、RP1、RP2与RP3代表用以反射调制光EM的校正面。

曲面RP0表示第一理论距离的曲面平面。在此，调制光EM到曲面RP0的理论距离以90cm为例，对应的测量距离为81cm。曲面RP1到曲面RP3分别代表这些第二理论距离的曲面平面。具体来说，由于第三相位差

相较于第一相位差

的相位差90度，表示调制光EM到曲面RP1的理论距离为140cm(90cm+50cm)；第四相位差

相较于第一相位差

的相位差180度，表示调制光EM到曲面RP2的理论距离为190cm(90cm+100cm)；第五相位差

相较于第一相位差

的相位差270度，表示调制光EM到曲面RP3的理论距离为40cm。特别说明的是，调制光EM到曲面RP3的理论距离原本为240cm(90cm+150cm)，但由于飞行距离的周期是200cm，因此调制光EM到曲面RP3的理论距离实际上可以视为40cm(240cm-200cm)。

接下来，处理器130可以比较多个第二测量距离与多个第二理论距离以获得其它校正数据。处理器130还可以将上述的校正数据存储在内存150中以建立摆动误差校正曲线。

另外说明的是，图4虽然显示了四个不同的曲面RP0、RP1、RP2与RP3，但这些曲面是虚拟的，校正***10实际上只有校正面TA，并且距离L为90cm没有改变。因此在本实施例中，校正***10可以在不改变测量距离的条件下，得到多个不同的测量距离的校正参数。

在又一实施例中，同样以飞行距离周期是200cm(公分)，第一理论距离为45cm为例。改变第一顺序的排列而得到新的顺序，并重新使用这些感测信号DS来计算第二测量距离，每一次重新排列相当于将第一理论距离改变飞行距离周期的四分之一，即改变飞行距离50cm。实验结果如下方表二所显示；

表二

在又一实施例中，以飞行距离周期是200cm(公分)，第一理论距离为65cm为例。实验结果如下方表三所显示；

表三

图5是依照本发明的又一实施例的一种校正***的架构示意图，请同时参考图1及图5，校正***20包括TOF距离侦测装置100与光箱200。

光箱200包括入射面IS与相对于入射面IS的底面BS。TOF距离侦测装置100配置在入射面IS一侧。由调制光发射器110所发出的调制光EM会朝着第一方向从入射面IS进入光箱200并往底面BS传递，在此第一方向以X方向为例。另外，光箱200更包括至少一移动式校正板MB与固定式校正板FB。在本实施例中，以单一个移动式校正板MB为例，但本发明不以此为限制。固定式校正板FB固定地配置在底面BS上。换言之，固定式校正板FB不会移动，或是固定式校正板FB可视为光箱200的底部平面。而移动式校正板MB是以抽取式地配置在固定式校正板FB与入射面IS之间。在实施例中，光箱200的对应平面上具有沟槽或滑动套件，移动式校正板MB可沿着沟槽或滑动套件***光箱200的特定位置，或是从光箱200抽取出来。在一些实施例中，校正***20更包含控制器，此控制器用以执行上述「抽取」或「***」的动作。

当移动式校正板MB配置在光箱200中时(以下称为第一时期)，调制光EM会接触到移动式校正板MB，此时调制光EM会被移动式校正板MB反射以产生被反射的调制光REM，被反射的调制光REM将被调制光接收器120接收，并产生感测信号DS，以测量TOF距离侦测装置100到移动式校正板MB的距离。

当移动式校正板MB被抽离光箱200时(以下称为第二时期)，调制光EM会接触到固定式校正板FB，调制光EM的测量距离改变。此时调制光EM会被固定式校正板FB反射以产生被反射的调制光REM，被反射的调制光REM将被调制光接收器120接收，并产生感测信号DS，以获得TOF距离侦测装置100到固定式校正板FB的距离。

关于如何利用处理器130得到第一测量距离以及第二测量距离的具体实施方式，本领域的技术人员可依据上述的实施例获致足够的说明与教示，在此不再赘述。

值得一提的是，在本实施例中，调制光发射器110与调制光接收器120相对于固定式校正板FB的距离为固定不变，而移动式校正板MB在光箱200内的位置可以预先决定。移动式校正板MB与固定式校正板FB的间距d以能平分第一顺序的排序变化所造成的飞行距离的变化量(例如上述的50cm)为佳。

除此之外，校正***20在进行校正测量时，可以在不需要沿X方向移动任何校正板的条件下得到校正数据，通过抽取移动式校正板MB这个简单的动作得到其它组校正数据，大幅简化***实施的步骤。此外，校正***20搭配图2的校正方法，可以在计算每一个校正版(无论是固定式校正板FB与移动式校正板MB)额外得到其它3组对应不同飞行距离的校正数据，因此能在较短的***长度内得到较长的飞行距离的校正，实现缩小校正***体积的效果，并进一步提升校正***的效率。

如果要获得更多的校正数据，还可以增加移动式校正板MB的数目。

图6是依照本发明的又一实施例的一种校正***的架构示意图。本实施例的校正***40与图5的校正***20的实施方式相近，主要差别在于校正***40的移动式校正板共有多个移动式校正板以及一块固定式校正板FB。在此多个移动式校正板以4块移动式校正板MB1～MB4为例。每一个校正板可以获得至少4组校正数据，在本实施例中，通过增加移动式校正板的数目可以增加校正数据的密集度。一块固定式校正板FB跟4块移动式校正板MB1～MB4(5个不同的测量距离)表示可以获得至少20笔校正数据。

类似的，这些移动式校正板MB1～MB4与固定式校正版FB在光箱200中的配置间距d1以能平分第一顺序的排序变化所造成的飞行距离的变化量(例如上述的50cm)为佳。

在图1、图5与图6的实施例中，校正***都是选择校正面TA(或校正版FB、MB、MB1～MB4)的中心位置作为测量坐标。

图7是依照本发明的又一实施例的一种校正***的架构示意图。本实施例的校正***50与校正***10、校正***20、校正***40的实施方式相近，可适用于图2的校正方法，主要差别在于校正***50的移动式校正板MB为具有阶梯形的移动式校正板，由多个反射平面组成，且该些反射平面配置在第一方向(X方向)上的不同位置。在此，多个反射平面以4个反射平面S1、S2、S3与S4为例，该些反射平面S1、S2、S3与S4在X方向上的坐标分别为X1、X2、X3与X4。本发明对于反射平面的数目以及反射平面在Y方向上的高度不加以限制。

值得一提的是，处理器130会针对每个反射平面S1、S2、S3与S4计算出不同距离的校正数据。举例而言，在本实施例中，校正***50可利用阶梯形的移动式校正板MB同时获取至少四个不同距离的校正数据。然而，4个反射平面S1、S2、S3与S4在拍摄平面(Y-Z平面)上的位置不同，因此需额外考虑到像素偏移误差(phase offset)。需特别说明的是，像素偏移误差仅与Y-Z平面上的位置有关，而与距离无关。

图8是依照本发明的实施例的一种预校正的架构示意图。请同时参考图7和图8，在本实施例中，为了获得这些反射平面S1、S2、S3与S4上不同位置的像素偏移值，TOF距离侦测装置100可利用测试校正板TB对调制光接收器120进行预校正测量以建立偏移量查找表LT。如图1所示，TOF距离侦测器100更包括内存150，内存150耦接处理器130并存储偏移量查找表LT，偏移量查找表LT记录调制光接收器120所拍摄影像中的各像素坐标(例如：坐标(Y,Z))与对应的像素偏移值。

测试校正板TB可以是固定式校正板FB或是另一个平面校正板，本发明不加以限制。调制光发射器110发出调制光EM照射测试校正板TB，调制光EM具有扫描范围，例如包括光线R11、R12、R13。光线R11、R12、R13分别入射到Y-Z平面上的不同位置。调制光接收器120接收被测试校正板TB反射的调制光(此动作即为调制光接收器120对测试校正板TB进行拍摄)，处理器130根据调制光接收器120所拍摄的影像，分析出所拍摄影像中的各像素坐标(例如：坐标(Y,Z))与对应的像素偏移值并记录在偏移量查找表LT中。由于像素偏移误差仅与Y-Z平面上的位置有关，而与距离无关，因此偏移量查找表LT即可用来获得这些反射平面S1、S2、S3与S4上不同位置的像素偏移值。

在图7的实施例中，校正***50在进行校正时会选择每个反射平面S1、S2、S3或S4中的至少一测量坐标来进行校正计算，本发明对于每个反射平面所使用的测量坐标的数目不加以限制。另外，校正***50的处理器130例如根据每个反射平面S1、S2、S3或S4中的坐标与TOF距离侦测装置100的距离来决定要选择哪些测量坐标。在决定测量坐标后，处理器130从偏移量查找表LT获得这些测量坐标的像素偏移值，因此校正***50在进行校正时会一并考虑到像素偏移误差，以得到精准的校正数据。

关于其余反射平面S2、S3、S4上的校正的实施方式，与反射平面S1相似，因此不再赘述。

值得一提的是，在本实施例中，每拍摄一次移动式校正板MB就可以一次获得至少4组测量坐标的校正数据(分别从反射平面S1、S2、S3与S4获得)，除此之外，根据4个不同的参考相位所产生的4个感测信号DS可以再获得额外的3组测量距离，表示本实施例可在不变动架构配置关系的状况下总共获得16组校正数据，因此本实施例可达到简化校正过程的功效。关于如何产生校正数据的实施方式，可从上述实施例的说明获致足够的教示、建议以及实施说明，因此不再赘述。

在另一实施例中，校正面TA可以架设在滑轨上，在滑轨上相对于TOF距离侦测器100前后移动以产生不同的测量距离。相较于传统的技术，通过上述的校正方法，本实施例可以减少校正面TA在滑轨的移动次数，从而达到简化校正过程的功效。

本发明并不限制调制光EM传送到校正面TA的方式。在另一实施例中，TOF距离侦测装置100的调制光EM被导入光纤，在光纤中传递以抵达校正面TA。耦合光纤的数目不受限制，TOF距离侦测装置100可以同时耦合多条长度不同的光纤，让调制光EM一次入射多条光纤，这样一次测量就可以取得多个不同传送距离的结果。耦合多条光纤搭配本发明的校正方法能够进一步增加一次测量的校正结果数目(亦即，获得额外3组校正数据)，提升校正效率。

综上所述，本发明实施例的基于飞行时间测距的校正***与方法，信号处理单元会根据多个参考相位来逐一发送驱动信号跟控制信号，调制光发射器根据驱动信号发射调制光，调制光接收器接收被校正面反射的调制光以根据控制信号产生感测信号。处理器会从调制光接收器接收到对应于这些参考相位的多个感测信号，并根据这些感测信号以及第一顺序来计算第一测量距离。除此之外，处理器重新排列第一顺序以产生多个不同的第二顺序。可以将第一顺序的第一个顺位移到最后并顺移其它顺位而依序产生多个第二顺序。处理器基于新排列的这些第二顺序来重新使用这些感测信号产生多个第二测量距离，其中这些第二测量距离所对应的第二理论距离是第一理论距离加上整数倍的四分之一飞行距离周期。处理器比较第一测量距离与第一理论距离、这些第二测量距离与多个第二理论距离来产生校正数据。因此，本发明实施例的校正***与方法能在一个测量距离的条件下取得多个校正数据，提升校正效率。

虽然本发明已以实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域的一般技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当视所附的权利要求书所界定者为准。

Claims

1.一种基于飞行时间测距的校正***，其特征在于，包括：

信号处理单元，根据多个参考相位来依序提供驱动信号与控制信号，其中所述驱动信号的相位或所述控制信号的相位依序被改变；

调制光发射器，耦接所述信号处理单元，以根据所述驱动信号发射调制光；

校正面；

调制光接收器，耦接所述信号处理单元，其中所述校正面使所述调制光传送到所述调制光接收器，所述调制光接收器接收来自所述校正面的所述调制光并根据所述控制信号产生多个感测信号；以及

处理器，耦接所述调制光接收器，所述处理器根据关于所述多个参考相位的第一顺序与所述多个感测信号获得第一测量距离，并且根据关于所述多个参考相位的多个第二顺序与所述多个感测信号获得多个第二测量距离，

其中所述第一顺序与所述多个第二顺序分别具有所述多个参考相位的不同排列，所述处理器根据所述第一测量距离与所述多个第二测量距离来产生校正数据。

2.根据权利要求1所述的校正***，其特征在于，所述多个参考相位为4个参考相位，依照所述第一顺序的先后顺序分别为第一相位、第二相位、第三相位与第四相位，所述多个第二顺序包括第三顺序、第四顺序与第五顺序，

其中所述第三顺序的先后顺序分别为所述第二相位、所述第三相位、所述第四相位与所述第一相位，所述第四顺序的先后顺序分别为所述第三相位、所述第四相位、所述第一相位与所述第二相位，以及所述第五顺序的先后顺序分别为所述第四相位、所述第一相位、所述第二相位与所述第三相位。

3.根据权利要求2所述的校正***，其特征在于，

所述处理器通过所述第一顺序与所述多个感测信号计算第一相位差以进一步获得所述第一测量距离；以及

所述处理器通过所述多个第二顺序与所述多个感测信号计算多个第二相位差以进一步获得所述多个第二测量距离，其中，

所述处理器通过所述第三顺序与所述多个感测信号计算第三相位差以进一步获得第三测量距离；

所述处理器通过所述第四顺序与所述多个感测信号计算第四相位差以进一步获得第四测量距离；以及

所述处理器通过所述第五顺序与所述多个感测信号计算第五相位差以进一步获得第五测量距离。

4.根据权利要求3所述的校正***，其特征在于，

所述处理器比较所述第一测量距离与第一理论距离且比较所述多个第二测量距离与多个第二理论距离以获得所述校正数据，其中所述第一理论距离是实际距离，其中所述多个第二相位差分别对应不同的多个飞行距离，所述多个第二理论距离分别是根据所述第一理论距离与对应的所述多个飞行距离而得到。

5.根据权利要求1所述的校正***，其特征在于，所述多个第二顺序中的一个顺序是将所述第一顺序的第一个顺位移到最后并顺移其它顺位而产生，所述多个第二顺序中的另一个顺序是将所述多个第二顺序中的所述一个顺序的第一个顺位移到最后并顺移其它顺位而产生。

6.一种基于飞行时间测距的校正方法，其特征在于，包括：

根据多个参考相位向校正面发射调制光，其中所述校正面改变所述调制光的传递方向；

接收来自所述校正面的所述调制光，以产生对应所述多个参考相位的多个感测信号；

根据第一顺序与所述多个感测信号获得第一测量距离；

根据多个第二顺序与所述多个感测信号获得多个第二测量距离，其中所述第一顺序与所述多个第二顺序分别具有所述多个参考相位的不同排列，所述多个第二顺序中的一个顺序是将所述第一顺序的第一个顺位移到最后并顺移其它顺位而产生，所述多个第二顺序中的另一个顺序是将所述多个第二顺序中的所述一个顺序的第一个顺位移到最后并顺移其它顺位而产生；以及

根据所述第一测量距离与所述多个第二测量距离来产生校正数据。

7.根据权利要求6所述的校正方法，其特征在于，

所述多个参考相位为4个参考相位，依照所述第一顺序的先后顺序分别为第一相位、第二相位、第三相位与第四相位，所述多个第二顺序包括第三顺序、第四顺序与第五顺序，

8.根据权利要求7所述的校正方法，其特征在于，

通过所述第一顺序与所述多个感测信号计算第一相位差以获得所述第一测量距离；以及

通过所述多个第二顺序与所述多个感测信号计算多个第二相位差以获得所述多个第二测量距离，其中，

通过所述第三顺序与所述多个感测信号计算第三相位差以获得第三测量距离；

通过所述第四顺序与所述多个感测信号计算第四相位差以获得第四测量距离；以及

通过所述第五顺序与所述多个感测信号计算第五相位差以获得第五测量距离。

9.根据权利要求8所述的校正方法，其特征在于，比较所述第一测量距离与第一理论距离且比较所述多个第二测量距离与多个第二理论距离以获得所述校正数据，其中所述第一理论距离是实际距离，其中所述多个第二相位差分别对应不同的多个飞行距离，所述多个第二理论距离分别是根据所述第一理论距离与对应的所述多个飞行距离而得到。

10.根据权利要求9所述的校正方法，其特征在于，所述多个第二理论距离分别为将所述第一理论距离改变所述调制光的飞行距离周期的K/4倍，其中K为1或2或3。