TWI708070B - 用於測距系統之光學串擾校準 - Google Patents
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Abstract
本發明描述用於諸如3D測距系統之具有主動照明之光電子模組之校準方法。校準方法包含判定用於具有一發射通道及一接收通道之一光電子模組之串擾校準參數，其中該光電子模組可操作以解調入射於該接收通道上之調變光。串擾校準參數經保存至一可讀儲存媒體且在對一場景中之一或多個物件進行距離量測期間被重新呼叫。
Description
本發明係關於用於校準可操作以解調入射調變光之光電子模組之方法。
具有主動照明之3D測距系統(諸如飛行時間相機)包含具有發射器及接收器之光電子模組。發射器可將調變光引導至一物件或目標上。接收器可收集自物件或目標反射之光且產生信號。來自發射器且在尚未被物件或目標反射之情況下入射於接收器上之光係直接串擾或間接串擾。串擾可顯著影響3D測距系統之效能。例如，由3D測距系統獲得之距離資料可不準確。用於判定偏移及增益之典型校準程序不足以減輕此等不準確性，且可因不同物件或目標反射性及距離而變複雜。因此，需要適當地考量串擾之校準方法以獲得準確距離資料。
本發明描述用於具有主動照明之光電子模組(諸如3D測距系統)之校準方法。在一些實施方案中，例如，一校準方法包含判定用於具有一發射通道及一接收通道之一光電子模組之串擾校準參數，其中該光電子模組可操作以解調入射於該接收通道上之調變光。此實施方案進一步包含將串擾校準參數保存至一可讀儲存媒體(例如，電腦記憶體)。 在一些實施方案中，例如，判定該等串擾校準參數之該步驟包含：將來自該發射通道之調變光引導至一實質上吸收目標；及取樣該接收通道中產生之串擾目標信號，其中該等串擾目標信號對應於歸因於該發射通道與該接收通道之間的串擾之入射調變光。此實施方案進一步包含：自該等串擾目標信號導出該等串擾校準參數；及將該等串擾校準參數保存至該可讀儲存媒體(例如，電腦記憶體)。 在一些實施方案中，例如，判定該等串擾校準參數之該步驟包含：覆蓋該接收通道；引導來自該發射通道之調變光；及取樣該接收通道中產生之串擾目標信號，其中該等串擾目標信號對應於歸因於該發射通道與該接收通道之間的串擾之入射調變光。此實施方案進一步包含：自該等串擾目標信號導出該等串擾校準參數；及將該等串擾校準參數保存至該可讀儲存媒體(例如，電腦記憶體)。 在一些實施方案中，例如，該校準方法進一步包含：將來自該發射通道之調變光引導至一物件；及取樣該接收通道中產生之物件信號，其中該等物件信號對應於歸因於該發射通道與接收通道之間的串擾且歸因於自該物件反射之調變光之入射調變光。此實施方案進一步包含：自該等物件信號導出經量測物件距離參數；及將該等經量測物件距離參數保存至該可讀儲存媒體(例如，電腦記憶體)。 在一些實施方案中，例如，該校準方法進一步包含：自該可讀儲存媒體(例如，電腦記憶體)存取該等串擾校準參數；及用該等串擾校準參數調整該等經量測物件距離參數。 在一些實施方案中，例如，該校準方法進一步包含：藉由將來自該發射通道之調變光引導至一第一距離處之一第一部分吸收目標而判定偏移參數；及取樣該接收通道中產生之偏移目標信號，其中該等偏移目標信號對應於歸因於該發射通道與該接收通道之間的串擾且歸因於自該第一距離處之該第一部分吸收目標反射之調變光之入射調變光。此實施方案進一步包含：自該等偏移目標信號及該等串擾校準參數導出該等偏移參數；及將該等偏移參數保存至該可讀儲存媒體(例如，電腦記憶體)。 在一些實施方案中，例如，該校準方法進一步包含：藉由將來自該發射通道之調變光引導至該第一距離處之一第二部分吸收目標而判定增益參數；及取樣該接收通道中產生之增益目標信號，其中該等增益目標信號對應於歸因於該發射通道與該接收通道之間的串擾且歸因於自該第一距離處之該第二部分吸收目標反射之調變光之入射調變光。此實施方案進一步包含：自該等增益目標信號、該等偏移目標信號及該等串擾校準參數導出該等增益參數；及將該等增益參數保存至該可讀儲存媒體(例如，電腦記憶體)。 在一些實施方案中，例如，該校準方法進一步包含：藉由將來自該發射通道之調變光引導至一第二距離處之該第一部分吸收目標而判定增益參數；及取樣該接收通道中產生之增益目標信號，其中該等增益目標信號對應於歸因於介於該發射通道及該接收通道之間的串擾且歸因於自該第二距離處之該第一部分吸收目標反射之調變光之入射調變光。此實施方案進一步包含：自該等增益目標信號、該等偏移目標信號及該等串擾校準參數導出該等增益參數；及將該等增益參數保存至該可讀儲存媒體(例如，電腦記憶體)。 在一些實施方案中，例如，該校準方法進一步包含：藉由將來自該發射通道之調變光引導至一第二距離處之一第二部分吸收目標而判定增益參數；及取樣該接收通道中產生之增益目標信號，其中該等增益目標信號對應於歸因於該發射通道與該接收通道之間的串擾且歸因於自該第二距離處之該第二部分吸收目標反射之調變光之入射調變光。此實施方案進一步包含：自該等增益目標信號、該等偏移目標信號及該等串擾校準參數導出該等增益參數；及將該等增益參數保存至該可讀儲存媒體(例如，電腦記憶體)。 在一些實施方案中，例如，該校準方法進一步包含自該等偏移參數及增益參數導出一線性擬合校準。 在一些實施方案中，例如，該校準方法進一步包含：將來自該發射通道之調變光引導至一物件；及取樣該接收通道中產生之物件信號，其中該等物件信號對應於歸因於該發射通道與接收通道之間的串擾且歸因於自該物件反射之調變光之入射調變光。此實施方案進一步包含自該等物件信號導出經量測物件距離參數。 在一些實施方案中，例如，該校準方法進一步包含：自該可讀儲存媒體(例如，電腦記憶體)存取該等線性擬合校準參數；及用該等線性擬合校準參數調整該等經量測物件距離參數。 在一些實施方案中，例如，該校準方法進一步包含經由軟體將指令傳達給該光電子模組之一使用者，該軟體可操作以自該可讀儲存媒體(例如，電腦記憶體)存取該等串擾校準參數、可操作以評估該等串擾校準參數，且可操作以提示該使用者將來自該發射通道之調變光引導至該實質上吸收目標。 在一些實施方案中，例如，該校準方法進一步包含經由軟體將指令傳達給該光電子模組之一使用者，該軟體可操作以自該可讀儲存媒體(例如，電腦記憶體)存取該等串擾校準參數及物件距離、可操作以評估該等串擾校準參數及該物件距離，且可操作以提示該使用者將來自該發射通道之調變光引導至該物件。 在一些實施方案中，例如，該校準方法進一步包含經由軟體將指令傳達給該光電子模組之一使用者，該軟體可操作以自該可讀儲存媒體(例如，電腦記憶體)存取該等串擾校準參數及該等偏移參數、可操作以評估該等串擾校準參數及該等偏移參數，且可操作以提示該使用者將來自該發射通道之調變光引導至該第一部分吸收目標。 在一些實施方案中，例如，該校準方法進一步包含經由軟體將指令傳達給該光電子模組之一使用者，該軟體可操作以自該可讀儲存媒體(例如，電腦記憶體)存取該等串擾校準參數、該等偏移參數及該等增益參數；可操作以評估該等串擾校準參數、該等偏移參數及該等增益參數；且可操作以提示該使用者將來自該發射通道之調變光引導至該第二部分吸收目標。 在一些實施方案中，例如，該校準方法進一步包含經由軟體將指令傳達給該光電子模組之一使用者，該軟體可操作以自該可讀儲存媒體(例如，電腦記憶體)存取該等串擾校準參數、該等偏移參數及該等增益參數；可操作以評估該等串擾校準參數、該等偏移參數及該等增益參數；且可操作以提示該使用者將來自該發射通道之調變光引導至該第一部分吸收目標。 以下描述描述例示性實施方案。可在本發明之精神內進行各種修改。因此，其他實施方案在技術方案之範疇內。
圖1描繪可操作以解調入射調變光之一例示性光電子模組。一3D測距系統100包含一光電子模組102、一主機裝置104、一發射器106、一接收器108及一基板110 (例如，一印刷電路板)。發射器106及接收器108可電安裝至基板110。 光電子模組102進一步包含：一非透明屏障112，其安置在發射器106與接收器108之間；及一外殼114，其外接發射器106、接收器108及非透明屏障112。外殼114、非透明屏障112及發射器106劃界一發射通道116；且外殼114、非透明屏障112及接收器108劃界一接收通道118。非透明屏障112提供發射通道116與接收通道118之間的實質光學隔離。 發射器106可操作以產生經發射調變光120。經發射調變光120可經引導至一物件122 (例如，一場景中之物件或一目標，諸如一校準目標)。物件122可展現對經發射調變光120之一吸收度，使得經發射調變光120之一部分自物件122反射，藉此產生經反射調變光124。例如，在一些例項中，物件122係實質上吸收的(例如，5%或甚至3%反射)。在一些例項中，物件122係部分吸收的(例如，50%反射或90%反射)。 在一些例項中，光電子模組遭受直接串擾126。當自發射器106產生之調變光直接入射於接收器108上時可發生直接串擾126。例如，當非透明屏障112並非完全不透光時，可發生直接串擾126。 此外，例如，在光電子模組102安裝於一部分反射主機裝置透明蓋128下方之例項中，可發生間接串擾130。即，在此等例項中，當自發射器106產生且自透明主機裝置蓋128反射之調變光入射於接收器108上時，發生間接串擾130。直接串擾126及間接串擾130兩者皆取決於3D測距系統100且相對於物件122係不變的。 在一些例項中，3D測距系統100可為一可攜式計算裝置(例如，一智慧型電話或平板電腦)。光電子模組102可為一飛行時間相機、近接模組或可操作以經由間接飛行時間技術收集距離資料之其他裝置。發射器106可包含一發光二極體、一雷射二極體(例如，一垂直腔面射型雷射)、一發光二極體陣列或一雷射二極體陣列。發射器106可操作以根據間接飛行時間技術產生調變光。調變光可為一特定波長或波長範圍(例如，紅外線)及調變頻率(例如，20 MHz)。例如，調變光之強度可經正弦調變。 3D測距系統100可進一步包含處理器、微處理器及其他積體電路以及一可讀儲存媒體(例如，電腦記憶體)。3D測距系統100可通信地耦合於計算裝置內或通信地耦合至可操作以經由軟體執行命令之一計算裝置。其中軟體可操作以存取資料且將命令傳達給3D測距系統100之一使用者。 接收器108可包含一像素裝置(諸如一互補金屬氧化物半導體裝置或一電荷耦合裝置)，且可操作以解調入射調變光。因此，由接收器108偵測之經反射調變光124、直接串擾126及間接串擾130可反映(echo)由發射器106產生之調變光之調變特性。然而，由接收器108偵測之經反射調變光124、直接串擾126及間接串擾130可展現各自相移。 經反射調變光124所展現之相移可用來根據間接飛行時間技術之原理判定距物件122之距離。例如，接收器108可操作以在四個時間例項處取樣對應於四個光學功率量測值Ao
、A1
、A2
及A3
之經反射調變光124之光學功率。四個時間例項可發生於調變光之一調變週期內，且可各自對應於調變週期之一90o
增量。可藉由一偏移(B
)、振幅(A
)及相位(ϕ
)描述對應於反射光124之信號。 偏移(B
)描述經偵測信號之總強度(包含背景光(若存在))且可自以下公式導出：
在一些例項中，偏移(B
)可隨著距物件122之距離或物件122之吸收率而變化。例如，當物件122遠離光電子模組102時，入射於接收器108上之光可以背景光為主。 此外，信號之振幅(A
)可自以下公式導出：
且信號之相位(ϕ
)可根據以下公式導出：
根據間接飛行時間技術之原理，可自經發射調變光120之相位與經反射調變光124之相位之間的相移導出距物件122之距離。 可藉由一複雜座標系統內之一相量進一步描述對應於經反射調變光124之信號。相量之相位(ϕ
)由相量之角度(例如，相對於正x軸)表示，且相量之振幅(A
)由相量之量值表示。 雖然藉由前述內容描述對應於反射光124之信號，但接收器108亦偵測直接串擾126及間接串擾130，藉此使歸因於僅自物件122反射之光的信號模糊。因此，在未首先校準光電子模組102之情況下，無法使用上文描述之偏移(B
)、振幅(A
)、相位(ϕ
)、相移及相量來準確地判定距物件122之距離。 圖2描繪用於校準可操作以解調入射調變光之光電子模組(諸如3D測距系統100內之光電子模組102)之一例示性方法200。校準方法200包含將經發射調變光120引導至諸如一黑卡之一實質上吸收目標(例如，3%或5%反射)之一步驟202。與光電子模組102之作業範圍相比，實質上吸收目標可安置在距光電子模組102之一尤其大距離處。例如，假若光電子模組102之作業範圍係100 mm至1500 mm，則實質上吸收目標可安置在3000 mm處。 校準方法200包含經由接收器108取樣串擾目標信號之另一步驟204。實質上吸收目標連同尤其大距離確保由接收器108接收之信號以直接串擾126及/或間接串擾130為主。 校準方法200包含導出串擾校準參數之另一步驟206。例如，可導出串擾(即，直接串擾126及/或間接串擾130)之相位(ϕ
)及振幅(A
)，且可如上文描述般在一複雜座標系統內建構一相量。 校準方法200包含將串擾校準參數(諸如相位(ϕ
)、振幅(A
)、偏移(B
)及/或光學功率量測值(例如，Ao
、A1
、A2
及A3
))保存至一可讀儲存媒體(例如，電腦記憶體)之另一步驟208。 校準方法200包含將經發射調變光120引導至一場景中之一或多個物件122之另一步驟210。物件122對經發射調變光120至少部分反射。例如，物件122可反射經發射調變光120之至少5%，使得足夠光被反射至接收器108以產生一可用信號。物件可安置在光電子模組102之工作範圍內之任何距離處。例如，物件122可安置在100 mm或2000 mm處。 校準方法200包含取樣自物件122反射之物件信號之另一步驟212。例如，物件信號包含在四個時間例項處取樣之如上文描述之四個光學功率量測值Ao
、A1
、A2
及A3
。 校準方法200包含導出經量測物件距離參數之另一步驟214。例如，可使用在步驟212中提及之四個光學功率量測值Ao
、A1
、A2
及A3
來導出物件信號之相位(ϕ
)及振幅(A
)，且可如上文描述般在一複雜座標系統內建構一相量。此外，如上文描述，可自間接飛行時間技術之原理導出距離。然而，經量測物件距離參數包含歸因於串擾之一分量；因此，導出距離將不準確。 校準方法200包含將經量測物件距離參數(諸如相位(ϕ
)、振幅(A
)、偏移(B
)及/或光學功率量測值(例如，Ao
、A1
、A2
及A3
))保存至可讀儲存媒體(例如，電腦記憶體)之另一步驟216。 校準方法200包含自可讀儲存媒體(例如，電腦記憶體)存取串擾校準參數(諸如相位(ϕ
)、振幅(A
)、偏移(B
)及/或光學功率量測值(例如，Ao
、A1
、A2
及A3
))之另一步驟218。 校準方法200包含用串擾校準參數調整經量測物件距離參數之另一步驟220。例如，可自表示經量測物件距離參數之相量減去表示串擾參數之相量。表示其等之差之所得相量將含有距物件122之準確距離。 圖3描繪用於校準可操作以解調入射調變光之光電子模組之另一例示性方法300。校準方法300包含覆蓋接收通道118使得實質上無自一物件(諸如物件122)反射之調變光入射於接收器108上之一步驟302。因此，僅串擾(即，直接及/或間接串擾)入射於接收器108上。 校準方法300包含經由接收器108取樣串擾目標信號之另一步驟304。經覆蓋接收通道118確保由接收器108接收之信號以直接串擾126及/或間接串擾130為主。 校準方法300包含導出串擾校準參數之另一步驟306。例如，可導出串擾(即，直接串擾126及/或間接串擾130)之相位(ϕ
)及振幅(A
)，且可如上文描述般在一複雜座標系統內建構一相量。 校準方法300包含將串擾校準參數(諸如相位(ϕ
)、振幅(A
)、偏移(B
)及/或光學功率量測值(例如，Ao
、A1
、A2
及A3
))保存至一可讀儲存媒體(例如，電腦記憶體)之另一步驟308。 校準方法300包含將經發射調變光120引導至一場景中之一或多個物件122之另一步驟310。物件122對經發射調變光120至少部分反射。例如，物件122可反射經發射調變光120之至少5%，使得足夠光被反射至接收器108以產生一可用信號。物件可安置在光電子模組102之工作範圍內之任何距離處。例如，物件122可安置在100 mm或2000 mm處。 校準方法300包含取樣自物件122反射之物件信號之另一步驟312。例如，物件信號包含在四個時間例項處取樣之如上文描述之四個光學功率量測值Ao
、A1
、A2
及A3
。 校準方法300包含導出經量測物件距離參數之另一步驟314。例如，可使用在步驟312中提及之四個光學功率量測值Ao
、A1
、A2
及A3
來導出物件信號之相位(ϕ
)及振幅(A
)，且可如上文描述般在一複雜座標系統內建構一相量。此外，如上文描述，可自間接飛行時間技術之原理導出距離。然而，經量測物件距離參數包含歸因於串擾之一分量；因此，導出距離不準確。 校準方法300包含將經量測物件距離參數(諸如相位(ϕ
)、振幅(A
)、偏移(B
)及/或光學功率量測值(例如，Ao
、A1
、A2
及A3
))保存至可讀儲存媒體(例如，電腦記憶體)之另一步驟316。 校準方法300包含自可讀儲存媒體(例如，電腦記憶體)存取串擾校準參數(諸如相位(ϕ
)、振幅(A
)、偏移(B
)及/或光學功率量測值(例如，Ao
、A1
、A2
及A3
))之另一步驟318。 校準方法300包含用串擾校準參數調整經量測物件距離參數之另一步驟320。例如，可自表示經量測物件距離參數之相量減去表示串擾參數之相量。表示其等之差之所得相量將含有距物件122之準確距離。 圖4描繪用於校準可操作以解調入射調變光之光電子模組之另一例示性方法400。校準方法400包含例如根據在上文描述且在圖2及圖3中繪示之方法判定串擾校準參數之一步驟402。 校準方法400包含將串擾校準參數(諸如相位(ϕ
)、振幅(A
)、偏移(B
)及/或光學功率量測值(例如，Ao
、A1
、A2
及A3
))保存至一可讀儲存媒體(例如，電腦記憶體)之另一步驟404。 校準方法400包含將經發射調變光120引導至諸如一白卡之一第一部分吸收目標(例如，90%反射)之另一步驟406。第一部分吸收目標可安置在距光電子模組102之一第一距離處，諸如相對於光電子模組102之典型作業範圍之一斷續距離(例如，100 mm至300 mm)。 校準方法400包含取樣自第一距離處之第一部分吸收目標反射之偏移目標信號之另一步驟408。例如，偏移目標信號包含在四個時間例項處取樣之如上文描述之四個光學功率量測值Ao
、A1
、A2
及A3
。 校準方法400包含自可讀儲存媒體(例如，電腦記憶體)存取串擾校準參數(諸如相位(ϕ
)、振幅(A
)、偏移(B
)及/或光學功率量測值(例如，Ao
、A1
、A2
及A3
))之另一步驟410。 校準方法400包含自偏移目標信號及串擾校準參數導出偏移參數之另一步驟412。偏移參數可自以下各者導出：1)距第一部分吸收目標之第一距離；2)偏移目標信號；及3)串擾校準參數。 校準方法400包含將偏移參數(諸如相位(ϕ
)、振幅(A
)、偏移(B
)及/或光學功率量測值(例如，Ao
、A1
、A2
及A3
))保存至可讀儲存媒體(例如，電腦記憶體)之另一步驟414。 校準方法400包含將經發射調變光120引導至諸如一灰卡之一第二部分吸收目標(例如，50%反射)之另一步驟416。第二部分吸收目標可安置在距光電子模組102之第一距離處，諸如相對於光電子模組102之典型作業範圍之一斷續距離(例如，100 mm至300 mm)。 校準方法400包含取樣自第一距離處之第二部分吸收目標反射之增益目標信號之另一步驟418。例如，增益目標信號包含在四個時間例項處取樣之如上文描述之四個光學功率量測值Ao
、A1
、A2
及A3
。 校準方法400包含自可讀儲存媒體(例如，電腦記憶體)存取串擾校準參數(諸如相位(ϕ
)、振幅(A
)、偏移(B
)及/或光學功率量測值(例如，Ao
、A1
、A2
及A3
))之另一步驟420。 校準方法400包含自增益目標信號、偏移目標信號及串擾校準參數導出增益參數之另一步驟422。增益目標參數可自以下各者導出：1)距第一部分吸收目標之第一距離；2)偏移目標信號；3)增益目標信號；及4)串擾校準參數。 校準方法400包含將增益參數(諸如相位(ϕ
)、振幅(A
)、偏移(B
)及/或光學功率量測值(例如，Ao
、A1
、A2
及A3
))保存至可讀儲存媒體(例如，電腦記憶體)之另一步驟424。 校準方法400包含自偏移參數及增益參數導出一線性擬合之另一步驟426。線性擬合可描述經量測距離與實際距離之間的一線性關係。增益參數可描繪線性擬合之斜率，且偏移參數可描繪線性擬合之截距。由於增益參數及偏移參數考慮到串擾參數，故可判定準確物件距離。 圖5描繪用於校準可操作以解調入射調變光之光電子模組之另一例示性方法500。校準方法500包含例如根據在上文描述且在圖2及圖3中繪示之方法判定串擾校準參數之一步驟502。 校準方法500包含將串擾校準參數(諸如相位(ϕ
)、振幅(A
)、偏移(B
)及/或光學功率量測值(例如，Ao
、A1
、A2
及A3
))保存至一可讀儲存媒體(例如，電腦記憶體)之另一步驟504。 校準方法500包含將經發射調變光120引導至諸如一白卡之一第一部分吸收目標(例如，90%反射)之另一步驟506。第一部分吸收目標可安置在距光電子模組102之一第一距離處，諸如相對於光電子模組102之典型作業範圍之一斷續距離(例如，100 mm至300 mm)。 校準方法500包含取樣自第一距離處之第一部分吸收目標反射之偏移目標信號之另一步驟508。例如，偏移目標信號包含在四個時間例項處取樣之如上文描述之四個光學功率量測值Ao
、A1
、A2
及A3
。 校準方法500包含自可讀儲存媒體(例如，電腦記憶體)存取串擾校準參數(諸如相位(ϕ
)、振幅(A
)、偏移(B
)及/或光學功率量測值(例如，Ao
、A1
、A2
及A3
))之另一步驟510。 校準方法500包含自偏移目標信號及串擾校準參數導出偏移參數之另一步驟512。偏移參數可自以下各者導出：1)距第一部分吸收目標之第一距離；2)偏移目標信號；及3)串擾校準參數。 校準方法500包含將偏移參數(諸如相位(ϕ
)、振幅(A
)、偏移(B
)及/或光學功率量測值(例如，Ao
、A1
、A2
及A3
))保存至可讀儲存媒體(例如，電腦記憶體)之另一步驟514。 校準方法500包含將經發射調變光120引導至諸如一白卡之一第一部分吸收目標(例如，90%反射)之另一步驟516。第一部分吸收目標可安置在距光電子模組102之一第二距離處，諸如相對於光電子模組102之典型作業範圍之一斷續距離(例如，300 mm至700 mm)。 校準方法500包含取樣自第一距離處之第一部分吸收目標反射之增益目標信號之另一步驟518。例如，增益目標信號包含在四個時間例項處取樣之如上文描述之四個光學功率量測值Ao
、A1
、A2
及A3
。 校準方法500包含自可讀儲存媒體(例如，電腦記憶體)存取串擾校準參數(諸如相位(ϕ
)、振幅(A
)、偏移(B
)及/或光學功率量測值(例如，Ao
、A1
、A2
及A3
))之另一步驟520。 校準方法500包含自增益目標信號、偏移目標信號及串擾校準參數導出增益參數之另一步驟522。增益目標參數可自以下各者導出：1)距第一部分吸收目標之第一距離；2)距第一部分吸收目標之第二距離；3)偏移目標信號；4)增益目標信號；及5)串擾校準參數。 校準方法500包含將增益參數(諸如相位(ϕ
)、振幅(A
)、偏移(B
)及/或光學功率量測值(例如，Ao
、A1
、A2
及A3
))保存至可讀儲存媒體(例如，電腦記憶體)之另一步驟524。 校準方法500包含自偏移參數及增益參數導出一線性擬合之另一步驟526。線性擬合可描述經量測距離與實際距離之間的一線性關係。增益參數可描繪線性擬合之斜率，且偏移參數可描繪線性擬合之截距。由於增益參數及偏移參數考慮到串擾參數，故可判定準確物件距離。 圖6描繪用於校準可操作以解調入射調變光之光電子模組之另一例示性方法600。校準方法600包含例如根據在上文描述且在圖2及圖3中繪示之方法判定串擾校準參數之一步驟602。 校準方法600包含將串擾校準參數(諸如相位(ϕ
)、振幅(A
)、偏移(B
)及/或光學功率量測值(例如，Ao
、A1
、A2
及A3
))保存至一可讀儲存媒體(例如，電腦記憶體)之另一步驟604。 校準方法600包含將經發射調變光120引導至諸如一白卡之一第一部分吸收目標(例如，90%反射)之另一步驟606。第一部分吸收目標可安置在距光電子模組102之一第一距離處，諸如相對於光電子模組102之典型作業範圍之一斷續距離(例如，100 mm至300 mm)。 校準方法600包含取樣自第一距離處之第一部分吸收目標反射之偏移目標信號之另一步驟608。例如，偏移目標信號包含在四個時間例項處取樣之如上文描述之四個光學功率量測值Ao
、A1
、A2
及A3
。 校準方法600包含自可讀儲存媒體(例如，電腦記憶體)存取串擾校準參數(諸如相位(ϕ
)、振幅(A
)、偏移(B
)及/或光學功率量測值(例如，Ao
、A1
、A2
及A3
))之另一步驟610。 校準方法600包含自偏移目標信號及串擾校準參數導出偏移參數之另一步驟612。偏移參數可自以下各者導出：1)距第一部分吸收目標之第一距離；2)偏移目標信號；及3)串擾校準參數。 校準方法600包含將偏移參數(諸如相位(ϕ
)、振幅(A
)、偏移(B
)及/或光學功率量測值(例如，Ao
、A1
、A2
及A3
))保存至可讀儲存媒體(例如，電腦記憶體)之另一步驟614。 校準方法600包含將經發射調變光120引導至諸如一灰卡之一第二部分吸收目標(例如，50%反射)之另一步驟616。第一部分吸收目標可安置在距光電子模組102之一第二距離處，諸如相對於光電子模組102之典型作業範圍之一斷續距離(例如，300 mm至700 mm)。 校準方法600包含取樣自第二距離處之第二部分吸收目標反射之增益目標信號之另一步驟618。例如，增益目標信號包含在四個時間例項處取樣之如上文描述之四個光學功率量測值Ao
、A1
、A2
及A3
。 校準方法600包含自可讀儲存媒體(例如，電腦記憶體)存取串擾校準參數(諸如相位(ϕ
)、振幅(A
)、偏移(B
)及/或光學功率量測值(例如，Ao
、A1
、A2
及A3
))之另一步驟620。 校準方法600包含自增益目標信號、偏移目標信號及串擾校準參數導出增益參數之另一步驟622。增益目標參數可自以下各者導出：1)距第一部分吸收目標之第一距離；2)距第二部分吸收目標之第二距離；3)偏移目標信號；4)增益目標信號；及5)串擾校準參數。 校準方法600包含將增益參數(諸如相位(ϕ
)、振幅(A
)、偏移(B
)及/或光學功率量測值(例如，Ao
、A1
、A2
及A3
))保存至可讀儲存媒體(例如，電腦記憶體)之另一步驟624。 校準方法600包含自偏移參數及增益參數導出一線性擬合之另一步驟626。線性擬合可描述經量測距離與實際距離之間的一線性關係。增益參數可描繪線性擬合之斜率，且偏移參數可描繪線性擬合之截距。由於增益參數及偏移參數考慮到串擾參數，故可判定準確物件距離。 圖7描繪用於校準可操作以解調入射調變光之光電子模組之另一例示性方法700。校準方法700包含將經發射調變光120引導至一場景中之一或多個物件122之一步驟702。物件122對經發射調變光120至少部分反射。例如，物件122可反射經發射調變光120之至少5%，使得足夠光被反射至接收器108以產生一可用信號。物件可安置在光電子模組102之工作範圍內之任何距離處。例如，物件122可安置在100 mm或2000 mm處。 校準方法700包含取樣自物件122反射之物件信號之另一步驟704。例如，物件信號包含在四個時間例項處取樣之如上文描述之四個光學功率量測值Ao
、A1
、A2
及A3
。 校準方法700包含導出經量測物件距離參數之另一步驟706。例如，可使用在步驟704中提及之四個光學功率量測值Ao
、A1
、A2
及A3
來導出物件信號之相位(ϕ
)及振幅(A
)，且可如上文描述般在一複雜座標系統內建構一相量。此外，如上文描述，可自間接飛行時間技術之原理導出距離。然而，經量測物件距離參數包含歸因於串擾之一分量；因此，導出距離不準確。 校準方法700包含將經量測物件距離參數(諸如相位(ϕ
)、振幅(A
)、偏移(B
)及/或光學功率量測值(例如，Ao
、A1
、A2
及A3
))保存至可讀儲存媒體(例如，電腦記憶體)之另一步驟708。 校準方法700包含存取例如先前以圖4、圖5及圖6中繪示之方法導出之線性擬合之另一步驟710。 校準方法700包含用線性擬合調整經量測物件距離參數之另一步驟712。由於線性擬合考慮到增益參數、偏移參數及串擾參數，故可判定準確物件距離。 儘管已關於各種版本詳細描述本發明，然其他版本可包含各種所揭示特徵之組合；因此，隨附申請專利範圍之精神及範疇不應限於本文中含有之版本描述且因此在隨附申請專利範圍之範疇內。
100‧‧‧3D測距系統102‧‧‧光電子模組104‧‧‧主機裝置106‧‧‧發射器108‧‧‧接收器110‧‧‧基板112‧‧‧非透明屏障114‧‧‧外殼116‧‧‧發射通道118‧‧‧接收通道120‧‧‧經發射調變光122‧‧‧物件124‧‧‧經反射調變光126‧‧‧直接串擾128‧‧‧主機裝置蓋130‧‧‧間接串擾200‧‧‧校準方法202‧‧‧步驟204‧‧‧步驟206‧‧‧步驟208‧‧‧步驟210‧‧‧步驟212‧‧‧步驟214‧‧‧步驟216‧‧‧步驟218‧‧‧步驟220‧‧‧步驟300‧‧‧校準方法302‧‧‧步驟304‧‧‧步驟306‧‧‧步驟308‧‧‧步驟310‧‧‧步驟312‧‧‧步驟314‧‧‧步驟316‧‧‧步驟318‧‧‧步驟320‧‧‧步驟400‧‧‧校準方法402‧‧‧步驟404‧‧‧步驟406‧‧‧步驟408‧‧‧步驟412‧‧‧步驟414‧‧‧步驟416‧‧‧步驟418‧‧‧步驟420‧‧‧步驟422‧‧‧步驟424‧‧‧步驟426‧‧‧步驟500‧‧‧校準方法502‧‧‧步驟504‧‧‧步驟506‧‧‧步驟508‧‧‧步驟510‧‧‧步驟512‧‧‧步驟514‧‧‧步驟516‧‧‧步驟518‧‧‧步驟520‧‧‧步驟522‧‧‧步驟524‧‧‧步驟526‧‧‧步驟600‧‧‧校準方法602‧‧‧步驟604‧‧‧步驟606‧‧‧步驟608‧‧‧步驟612‧‧‧步驟614‧‧‧步驟616‧‧‧步驟618‧‧‧步驟620‧‧‧步驟622‧‧‧步驟624‧‧‧步驟626‧‧‧步驟700‧‧‧校準方法702‧‧‧步驟704‧‧‧步驟706‧‧‧步驟708‧‧‧步驟710‧‧‧步驟712‧‧‧步驟
圖1描繪可操作以解調入射調變光之一例示性光電子模組。 圖2描繪用於校準可操作以解調入射調變光之光電子模組之一例示性方法。 圖3描繪用於校準可操作以解調入射調變光之光電子模組之另一例示性方法。 圖4描繪用於校準可操作以解調入射調變光之光電子模組之另一例示性方法。 圖5描繪用於校準可操作以解調入射調變光之光電子模組之另一例示性方法。 圖6描繪用於校準可操作以解調入射調變光之光電子模組之另一例示性方法。 圖7描繪用於校準可操作以解調入射調變光之光電子模組之另一例示性方法。
100‧‧‧3D測距系統
102‧‧‧光電子模組
104‧‧‧主機裝置
106‧‧‧發射器
108‧‧‧接收器
110‧‧‧基板
112‧‧‧非透明屏障
114‧‧‧外殼
116‧‧‧發射通道
118‧‧‧接收通道
120‧‧‧經發射調變光
122‧‧‧物件
124‧‧‧經反射調變光
126‧‧‧直接串擾
128‧‧‧主機裝置蓋
130‧‧‧間接串擾
Claims (10)
- 一種校準方法，該方法包括以下步驟：判定用於具有一發射通道及一接收通道之一光電子模組之串擾校準參數，該光電子模組可操作以解調入射於該接收通道上之調變光，其中該判定包括：引導來自該發射通道之調變光；取樣該接收通道中產生之串擾目標信號，其中該等串擾目標信號對應於歸因於該發射通道與該接收通道之間的串擾之入射調變光；自該等串擾目標信號導出該等串擾校準參數；及將該等串擾校準參數保存至一可讀儲存媒體。
- 如請求項1之校準方法，其中來自該發射通道之該調變光被引導至一實質上吸收目標。
- 如請求項1之校準方法，其中判定該等串擾校準參數之該步驟進一步包含：覆蓋該接收通道。
- 如請求項1之校準方法，該方法進一步包括以下步驟：將來自該發射通道之調變光引導至一物件；取樣該接收通道中產生之物件信號，其中該等物件信號對應於歸 因於該發射通道與接收通道之間的串擾且歸因於自該物件反射之調變光之入射調變光；自該等物件信號導出經量測物件距離參數；及將該等經量測物件距離參數保存至該可讀儲存媒體。
- 如請求項4之校準方法，該方法進一步包括以下步驟：自該可讀儲存媒體存取該等串擾校準參數，且用該等串擾校準參數調整該等經量測物件距離參數。
- 如請求項1之校準方法，該方法進一步包括以下步驟：藉由將來自該發射通道之調變光引導至一第一距離處之一第一部分吸收目標而判定偏移參數；取樣該接收通道中產生之偏移目標信號，其中該等偏移目標信號對應於歸因於該發射通道與該接收通道之間的串擾且歸因於自該第一距離處之該第一部分吸收目標反射之調變光之入射調變光；自該等偏移目標信號及該等串擾校準參數導出該等偏移參數；及將該等偏移參數保存至該可讀儲存媒體。
- 如請求項6之校準方法，該方法進一步包括以下步驟：藉由將來自該發射通道之調變光引導至該第一距離處之一第二部分吸收目標而判定增益參數；取樣該接收通道中產生之增益目標信號，其中該等增益目標信號對應於歸因於該發射通道與該接收通道之間的串擾且歸因於自該第 一距離處之該第二部分吸收目標反射之調變光之入射調變光；自該等增益目標信號、該等偏移目標信號及該等串擾校準參數導出該等增益參數；及將該等增益參數保存至該可讀儲存媒體。
- 如請求項6之校準方法，該方法進一步包括以下步驟：藉由將來自該發射通道之調變光引導至一第二距離處之該第一部分吸收目標而判定增益參數；取樣該接收通道中產生之增益目標信號，其中該等增益目標信號對應於歸因於介於該發射通道及該接收通道之間的串擾且歸因於自該第二距離處之該第一部分吸收目標反射之調變光之入射調變光；自該等增益目標信號、該等偏移目標信號及該等串擾校準參數導出該等增益參數；及將該等增益參數保存至該可讀儲存媒體。
- 如請求項6之校準方法，該方法進一步包括以下步驟：藉由將來自該發射通道之調變光引導至一第二距離處之一第二部分吸收目標而判定增益參數；取樣該接收通道中產生之增益目標信號，其中該等增益目標信號對應於歸因於該發射通道與該接收通道之間的串擾且歸因於自該第二距離處之該第二部分吸收目標反射之調變光之入射調變光；自該等增益目標信號、該等偏移目標信號及該等串擾校準參數導出該等增益參數；及 將該等增益參數保存至該可讀儲存媒體。
- 如請求項2之校準方法，其進一步包括經由軟體將指令傳達給該光電子模組之一使用者之步驟，該軟體可操作以自該可讀儲存媒體存取該等串擾校準參數、可操作以評估該等串擾校準參數，且可操作以提示該使用者將來自該發射通道之調變光引導至該實質上吸收目標。
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2016
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