CN102235860A - 测距装置、立体影像感测装置以及光学式触控系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种测距装置，该测距装置包含一发光/感测控制电路、一发光组件、一光感测组、一背景计算电路、一频率调整电路，以及一距离计算电路。该发光组件以一侦测频率发出一侦测光射至一待测物。该发光/感测控制电路控制该光感测组累积该侦测光被该待测物反射所产生的一反射光的能量，以使该距离计算电路可根据该光感测组所累积的能量，以计算出该待测物与该测距装置的一待测距离。该测距装置可借由该背景计算电路计算出该光感测组单位时间内根据背景光所累积的能量。如此，可减小背景光的影响与因该反射光的能量较低时而造成的量测误差。

Description

测距装置、立体影像感测装置以及光学式触控系统

技术领域

本发明涉及一种测距装置。

背景技术

在公知技术中，测距装置对待测物发射侦测光，并接收由待测物反射侦测光所产生的反射光。测距装置可借由量测侦测光往返测距装置与待测物之间所需的时间，以推算测距装置与待测物之间的距离。然而，由于当待测物表面的反射率较低时，待测物所产生的反射光的能量较低，而使得测距装置易受到背景光(噪声)的影响，而产生较大的量测误差，造成使用者的不便。

发明内容

本发明提供一种测距装置。该测距装置包含一发光/感测控制电路、一发光组件、一光感测组，以及一距离计算电路。该发光/感测控制电路，用来产生一发光周期信号、一第一快门周期信号、一第二快门周期信号、一阶段信号、一侦测频率信号，以及一读取信号。该发光周期信号、该第一快门周期信号以及该第二快门周期信号具有相同的一侦测频率。该发光周期信号与该第一快门周期信号大致为同相。该第一快门周期信号与该第二快门周期信号大致为反相。该侦测频率信号指出该侦测频率的大小。该发光组件，用来根据该发光周期信号，以发出一侦测光射向一待测物。该光感测组，用来根据该第一快门周期信号，感测并累积该侦测光被该待测物反射所产生的一反射光的能量，以产生一第一光感测信号，并根据该读取信号，输出该第一光感测信号，且用来根据该第二快门周期信号，感测并累积该侦测光被该待测物反射所产生的该反射光的能量，以产生一第二光感测信号，并根据该读取信号，输出该第二光感测信号。该距离计算电路，用来根据该阶段信号、该第一光感测信号、该第二光感测信号，以及该侦测频率信号，以计算该测距装置与该待测物之间的一待测距离。

本发明另提供一种立体影像感测装置。该立体影像感测装置包含一发光/感测控制电路、一发光组件、一光感测模块、一距离计算电路，以及一影像感测控制电路。该发光/感测控制电路，用来产生一发光周期信号、一第一快门周期信号、一第二快门周期信号、一阶段信号、一侦测频率信号，以及一读取信号。该发光周期信号、该第一快门周期信号以及该第二快门周期信号具有相同的一侦测频率。该发光周期信号与该第一快门周期信号大致为同相。该第一快门周期信号与该第二快门周期信号大致为反相。该侦测频率信号指出该侦测频率的大小。该发光组件，用来根据该发光周期信号，以发出一侦测光射向一场景。该场景包含M个反射点。该光感测模块，用来产生M个第一光感测信号与M个第二光感测信号。该光感测模块包含M个光感测组。该M个光感测组的一第K个光感测组，包含一第一光感测组件，以及一第二光感测组件。该M个光感测组的该第K个光感测组的该第一光感测组件，用来根据该第一快门周期信号，感测并累积该侦测光被该场景的该M个反射点的一第K个反射点反射所产生的一反射光的能量，以产生该M个第一光感测信号的一第K个第一光感测信号，并根据该读取信号，输出该M个第一光感测信号的该第K个第一光感测信号。该M个光感测组的该第K个光感测组的该第二光感测组件，用来根据该第二快门周期信号，感测并累积该侦测光被该场景的该M个反射点的该第K个反射点反射所产生的一反射光的能量，以产生该M个第二光感测信号的一第K个第二光感测信号，并根据该读取信号，输出该M个第二光感测信号的该第K个第二光感测信号。该距离计算电路，用来根据该阶段信号、该M个第一光感测信号、该M个第二光感测信号，以及该侦测频率信号，以计算该立体影像感测装置与该场景的该M个反射点的M个待测距离。该影像感测控制电路，用来控制该光感测模块的该M个光感测组，以感测该场景以得出一影像，该影像包含(2×M)个子像素影像资料。该影像感测控制电路分别控制该M个光感测组的该第K个光感测组的该第一光感测组件与该M个光感测组的该第K个光感测组的该第二光感测组件，来感测该场景的该第K个反射点，以得到该(2×M)个子像素影像资料的一第(2×K)个子像素影像资料与一第(2×K-1)个子像素影像资料。1≤K≤M，且M、K皆表示正整数。

本发明另提供一种光学式触控系统。该光学式触控系统包含一显示屏、丨第一立体影像感测装置，以及一位置计算电路。该显示屏用来显示影像。该第一立体影像感测装置用来侦测至少一指示物，以据以输出该指示物与该第一立体影像感测装置的一待测距离与一待测角度。该第一立体影像感测装置与该显示屏之间所夹的角度为一第一已知夹角。该位置计算电路用来根据该待测距离、该待测角度及该第一已知夹角，以计算出该指示物于该显示屏上的一位置。

附图说明

图1为说明根据本发明的第一实施例的测距装置的示意图；

图2为说明测距装置于「量测背景阶段」时的内部的控制信号的波形图；

图3为说明测距装置于「计算距离阶段」时的内部的控制信号的波形图；

图4为说明测距装置于「调整频率阶段」时的内部的控制信号的波形图；

图5为说明根据本发明的第二实施例的测距装置的示意图；

图6为说明驱动电路根据第一快门周期信号、第二快门周期信号，以及读取信号，以产生的各控制信号的示意图；

图7为说明本发明的光感测组的结构的示意图；

图8为说明根据本发明的第三实施例的测距装置的示意图；

图9为说明本发明的光感测组件组的结构的示意图；

图10与图11为说明本发明的立体影像感测装置的示意图；

图12为说明利用本发明的立体影像感测装置以测量一指示物与立体影像感测装置之间的待测角度的方法的示意图；

图13为说明本发明的光学式触控系统的第一实施例的示意图；

图14为说明本发明的光学式触控系统的另一实施例的示意图；

图15为说明本发明的光学式触控系统的另一实施例的示意图；

图16为说明本发明的光学式触控系统的另一实施例的示意图。

其中，附图标记说明如下：

100、500、800、1090                         测距装置

110、511、811、1010                         发光/感测控制电路

120、520、820、1020                         发光组件

130、530、830、CS₁～CS_M、CS_X                光感测组

140、540、840、1040                         距离计算电路

150、550、850、1050                         背景计算电路

160、560、860、1060                         频率调整电路

170、570、870                               聚光模块

1000、1420、1520、1530、1620、1630          立体影像感测装置

1030                                        光感测模块

1100                                        平面影像感测装置

1300、1400、1500、1600                      光学式触控系统

1310、1410、1510、1610                      显示屏

1320、1330                                  角度侦测器

510、810                                    发光/感测控制模块

512、812                                    驱动电路

531、532                                    光感测组件

C₁、C₂                                      电容

D、D_M1～D_M3                                 待测距离

D_F、D_FOV/2                                  已知距离

D_X、D_Y                                      距离资料

E_B、E_R                                      能量

F                                           焦点

F_C                                        侦测频率

G_AX、G_BX、G_AY、G_BY                        子像素影像资料

L_B                                        背景光

L_F                                        中线

L_ID                                       侦测光

L_RD                                       反射光

LOC₁～LOC₄                                位置

O₁                                        待测物

O₂、O₃                                    指示物

P                                         场景

P_F                                        中点

P_L                                        端点

PD₁、PD₂                                  感光二极管

Q₁、Q₂                                    晶体管

S_B、S_B1～S_BM                              背景信号

S_FC                                       频率控制信号

S_FQ                                       频率信号

S_LD                                       发光周期信号

S_LS1、S_LS2、S_LS11～S_LS1M、S_LS21～S_LS2M    光感测信号

S_P                                        阶段信号

S_RE                                       读取信号

S_ST1、S_ST2                                快门周期信号

S_SOP1、S_SOP2、S_SOP                        快门开启脉冲信号

S_SCP1、S_SCP2                              快门关闭脉冲信号

S_OP1、S_OP2                                输出脉冲信号

S_RP1、S_RP2                                重置脉冲信号

SW₁₁～SW₁₄、SW₂₁～SW₂₄         开关

T_B                             背景周期

T_C1～T_CN                       侦测周期

V_C1、V_C2                       电压

V_DD、V_SS                       电压源

θ_C1、θ_C2                     触控夹角

θ_M                            待测角度

θ_FOV                          视角

具体实施方式

请参考图1。图1为说明根据本发明的第一实施例的测距装置100的示意图。如图1所示，测距装置100与待测物O₁之间的距离为D，而测距装置100即为测量待测距离D。测距装置100包含一发光/感测控制电路110、一发光组件120、一光感测组130、一距离计算电路140、一背景计算电路150、一频率调整电路160，以及一聚光模块170。

发光/感测控制电路110，用来产生一发光周期信号S_LD、快门周期信号S_ST1与S_ST2、一阶段信号S_P、一侦测频率信号S_FQ，以及一读取信号S_RE。发光周期信号S_LD、快门周期信号S_T1与S_T2具有相同周期(频率)，且其频率大小由侦测频率信号S_FQ所决定。侦测频率信号S_FQ指示发光周期信号S_LD、快门周期信号S_T1与S_T2的频率，意即当一装置接收到侦测频率信号S_FQ时，可以得知发光周期信号S_LD、快门周期信号S_T1与S_T2的频率。发光周期信号S_LD大致上与快门周期信号S_T1同相；发光周期信号S_LD大致上与快门周期信号S_T2反相。

发光组件120可为一发光二极管(Light-Emitting Diode，LED)。发光组件120根据发光周期信号S_LD，以发射侦测光L_ID射至待测物O₁。举例而言，当发光周期信号S_LD代表「发光」时，发光组件120发射侦测光L_ID；反之，当发光周期信号S_LD代表「不发光」时，发光组件120不发射侦测光L_ID。

聚光模块170用来将待测物O₁反射侦测光L_ID所产生的反射光L_RD汇聚于光感测组130。

光感测组130，可为电荷耦合组件(Charge Coupled Device，CCD)或互补式金氧半导体(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor，CMOS)感光组件。光感测组130用来根据快门周期信号S_ST1，感测并累积侦测光L_ID被待测物O₁反射所产生的反射光L_RD的能量，以产生光感测信号S_LS1，并根据读取信号S_RE，输出光感测信号S_LS1。举例而言，当快门周期信号S_ST1代表「开启」时，光感测组130感测反射光L_RD的能量，以据以累积能量E_R1；当快门周期信号S_ST1代表「关闭」时，光感测组130不感测反射光L_RD的能量，而不累积能量E_R1(电子)。当读取信号S_RE代表「读取」时，光感测组130根据已经累积能量E_R1，以输出光感测信号S_LS1。除此之外，光感测组130用来根据快门周期信号S_ST2，感测并累积侦测光L_ID被待测物反射所产生的反射光L_RD的能量，以产生光感测信号S_LS2，并根据读取信号S_RE，输出光感测信号S_LS2。举例而言，当快门周期信号S_ST2代表「开启」时，光感测组130感测反射光L_RD的能量，以据以累积能量E_R2；当快门周期信号S_ST2代表「关闭」时，光感测组130不感测反射光L_RD的能量，而不累积能量E_R2。当读取信号S_RE代表「读取」时，光感测组130根据已经累积能量E_R2，以输出光感测信号S_LS2。其中当读取信号S_RE代表「读取」时，在光感测组130输出光感测信号S_LS1与S_LS2之后，光感测组130会重置已累积能量E_R1与E_R2(意即光感测组130会清除所累积能量)。

背景计算电路150，用来根据阶段信号S_P，以及光感测信号S_LS1，以输出背景信号S_B。

频率调整电路160，用来根据阶段信号S_P，以及光感测信号S_LS1，以输出频率控制信号S_FC。距离计算电路140，用来根据阶段信号S_p、背景信号S_B、光感测信号S_LS1与S_LS2，以及侦测频率信号S_FQ，以计算测距装置100与待测物之间的待测距离D。

当测距装置100量测待测距离D时，可分为「量测背景阶段」、「调整频率阶段」，以及「计算距离阶段」。以下将就各阶段的运作原理作详细地说明。

请参考图2。图2为说明测距装置100于「量测背景阶段」时的内部的控制信号的波形图。当测距装置100进入「量测背景阶段」时，测距装置100此时主要用来量测单位时间内光感测组130所感测背景光L_B的能量，以使测距装置100在「计算距离阶段」时可减小背景光L_B的影响。发光/感测控制电路110会先产生代表「读取」的读取信号S_RE，以先重置光感测组130已累积的能量。接着，发光/感测控制电路110会产生脉冲宽度为T_B的快门周期信号S_ST1。其中T_B为「量测背景周期」。由于此时发光周期信号S_LD代表「不发光」，发光组件120没有发出侦测光L_ID。因此光感测组130不会感测到待测物反射侦测光L_ID所产生的反射光L_RD的能量，而是感测背景光L_B的能量，以据以累积能量E_B。在量测背景周期T_B之后，发光/感测控制电路110会产生代表「读取」的读取信号S_RE且同时产生代表「量测背景」的阶段信号S_P，以使光感测组130根据累积能量E_B，而输出光感测信号S_LS1。同时，背景计算电路150根据侦测频率信号S_FQ、光感测信号SL_S1，以输出背景信号S_B至距离计算电路140。其中背景信号S_B的值代表单位时间内光感测组130感测背景光L_B所累积的能量，可以下式表示：

S_B＝E_B/T_B...(1)；

其中E_B即为光感测组130于量测背景周期T_B内感测背景光L_B所累积的总能量。

请参考图3。图3为说明测距装置100于「计算距离阶段」时的内部的控制信号的波形图。当测距装置100进入「计算距离阶段」时，测距装置100此时主要用来借由发光组件120以侦测频率F_C的发光周期信号S_LD，控制发光组件120，以发出侦测光L_ID，并借由光感测组130感测待测物O₁反射侦测光L_ID所产生的反射光L_RD，以计算出光往返测距装置100与待测物O₁之间的时间，而得到待测距离D。发光/感测控制电路110会先产生代表「读取」的读取信号S_RE，以先重置光感测组130的已累积能量。接着，发光/感测控制电路110会在N个侦测周期T_C1～T_CN内以侦测频率F_c，产生快门周期信号S_ST1与S_ST2，以及发光周期信号S_LD，以使快门周期信号S_ST1与S_ST2在「开启」与「关闭」之间交互切换，且让发光周期信号S_LD在「发光」与「不发光」之间交互切换，其中N代表正整数。侦测周期T_C1～T_CN的时间长度皆等于侦测周期T_C，且侦测周期T_C为侦测频率F_C的倒数。在侦测周期T_C1～T_CN中，发光周期信号S_LD与快门周期信号S_ST1大致为同相，且快门周期信号S_ST1与快门周期信号S_ST2大致为反相。更明确地说，在侦测周期T_C1～T_CN中，当发光周期信号S_LD代表「发光」时，快门周期信号S_ST1代表「开启」，而快门周期信号S_ST2代表「关闭」；当发光周期信号S_LD代表「不发光」时，快门周期信号S_ST1代表「关闭」，而快门周期信号S_ST2代表「开启」。发光组件120会在每个侦测周期T_C1～T_CN的前半周期，发出侦测光L_ID；光感测组130会在每个侦测周期T_C1～T_CN的前半周期，感测待测物反射侦测光L_ID所产生的反射光L_RD，以累积能量E_R1；且光感测组130会在每个侦测周期T_C1～T_CN的后半周期，感测待测物反射侦测光L_ID所产生的反射光L_RD，以累积能量E_R2。

在侦测周期T_C1～T_CN之后，发光/感测控制电路110会产生代表「读取」的读取信号S_RE且同时产生代表「计算距离」的阶段信号S_P，以使光感测组130根据于侦测周期T_C1～T_CN的前半周期感测反射光L_RD所累积的能量E_R1与感测背景光L_B所累积的能量E_B1，输出光感测信号S_LS1至距离计算电路140，以及根据于侦测周期T_C1～T_CN的后半周期感测反射光L_RD所累积的能量E_R2与感测背景光L_B所累积的能量E_B2，输出光感测信号S_LS2至距离计算电路140。此时，距离计算电路140根据侦测频率信号S_FQ、光感测信号S_LS1与S_SL2，以及背景信号S_B，以计算该测距装置100与待测物之间的待测距离D，其中光感测信号S_LS1与S_SL2的值为(E_R1+E_B1)与(E_R2+E_B2)，而侦测频率信号S_FQ的值为侦测频率F_C。以下将更进一步地说明计算待测距离D的原理。

由图3中可看出，光感测组130于发光组件120开始发出侦测光L_ID后，经过时间T_D，开始感测到待测物O₁反射侦测光L_ID所产生的反射光L_RD。换句话说，时间T_D即为侦测光L_ID从发光组件120射至待测物的时间，加上反射光L_RD从待测物O₁反射至光感测组130的时间(意即光往返测距装置100与待测物O₁之间的时间)。由于在侦测周期T_C1的前半周期中，光感测组130有感测到反射光L_RD而累积能量E_R1的时间为[(T_C/2)-T_D]，又侦测光L_ID的脉冲宽度等于(T_C/2)，因此于侦测周期T_C1的后半周期中，光感测组130有感测到反射光L_RD而累积能量E_R1的时间，等于侦测光L_ID的脉波宽度减去光感测组130于侦测周期T_C1的前半周期中有感测到反射光L_RD的时间。也就是说，于侦测周期T_C1的后半周期中，光感测组130有感测到反射光L_RD而累积能量E_R1的时间，会等于往返时间T_D。在侦测周期T_C1～T_CN中，发光/感测控制电路110以「固定」的侦测频率F_C产生发光周期信号S_LD与快门周期信号S_ST1、S_ST2，因此在侦测周期T_C2～T_CN中，每个前半周期中，光感测组130感测反射光L_RD而累积能量E_R1的时间皆会等于[(T_C/2)-T_D]，且每个后半周期中，光感测组130感测反射光L_RD而累积能量E_R2的时间皆会等于T_D。如此一来，累积能量E_R1与E_R2的比值等于[(T_C/2)-T_D]/T_D。因此，往返时间T_D与光感测信号S_T1与S_T2、侦测频率F_C，以及背景信号S_B的关系可由下式表示：

T_D

＝(T_C/2)×[E_R2/(E_R1+E_R2)]

＝[1/(2×F_C)]×[(S_LS2-E_B2)/(S_LS1-E_B1+S_LS2-E_B2)]

＝[1/(2×F_C)]×[(S_LS2-E_B2)/(S_LS1-E_B1+S_LS2-E_B2)]

＝[1/(2×F_C)]×[(S_LS2-S_B/(2×F_C))/(S_LS1+S_LS2-S_B/F_C)]…(2)；

由于往返时间T_D为光往返测距装置100与待测物O₁之间的待测距离D的时间，因此待测距离D可以下式表示：

D

＝T_D×C/2

＝[C/(4×F_C)]×[(S_LS2-S_B/(2×F_C))/(S_LS1+S_LS2-S_B/F_C)]…(3)；

其中C代表光速、N代表于计算距离阶段内侦测周期的数目。

另外，值得注意的是，于「计算距离阶段」，若N等于1，则光感测组130只有感测一个侦测周期的反射光L_RD，来累积能量E_R1与E_R2。此时若待测物O₁的反射率较低或待测距离D较长，则光感测组130可能会因为反射光L_RD的能量较低，而使得所累积的能量E_R1与能量E_R2太小，造成量测误差较大。然而，若N越大，则光感测组130可于多个侦测周期内，感测反射光L_RD，来累积能量E_R1与E_R2，而使得能量E_R1与E_R2较大。如此一来，即使因待测物O₁的反射率较低或待测距离D较长，而造成反射光L_RD的能量较低，光感测组130仍可借由多个侦测周期感测反射光L_RD，以提高累积能量E_R1与E_R2，来减小量测误差。

除此之外，在「计算距离阶段」时，待测距离D借由式(2)的往返时间T_D推算而得。然而，若测距装置100与待测物O₁之间的待测距离D太长，则有可能会导致往返时间T_D超过侦测周期T_C的二分之一。换句话说，于侦测周期T_C1的前半周期中，光感测组130无法感测到反射光L_RD来累积能量E_R1。如此一来，累积能量E_R1与E_R2的比值会不等于[(T_C/2)-T_D]/T_D，而使得式(2)无法成立，而造成距离计算电路140无法通过式(3)计算出正确的待测距离D。因此，在计算距离阶段之前，测距装置100可先于「调整频率阶段」时，调整侦测周期T_C(意即调整侦测频率F_C)，以确保在「计算距离阶段」内的往返时间T_D小于侦测周期T_C的二分之一，而使距离计算电路140可通过式(3)计算出正确的待测距离D。

请参考图4。图4为说明测距装置100于「调整频率阶段」时的内部的控制信号的波形图。在如图4左半部所示，当测距装置100进入「调整频率阶段」时，发光/感测控制电路110会先产生代表「读取」的读取信号S_RE，以先重置光感测组130的已累积能量。然后，发光/感测控制电路110会同时产生脉冲宽度为(T_C/2)的代表「发光」的发光周期信号S_LD、与脉冲宽度为(T_C/2)的代表「开启」的快门周期信号S_ST1。最后，发光/感测控制电路110会产生代表「读取」的读取信号S_RE与代表「调整频率」的阶段信号S_P，而使得光感测组130，根据感测反射光L_RD而累积的能量E_R与背景光的能量E_B，而输出光感测信号S_LS1(等于E_R+E_B)。且频率调整电路160会根据光感测信号S_LS1以及背景信号S_B，以输出频率控制信号S_FC。由于当光往返待测距离D的往返时间T_D小于(T_C/2)时，光感测组130感测到反射光L_RD所累积的能量E_R会大于零；而当光往返待测距离D的往返时间T_D大于(T_C/2)时，光感测组130无法感测到反射光L_RD，而使累积的能量E_R等于零。其中能量E_R可由下式表示：

E_R＝S_LS1-S_B/(2×F_C)…(4)；

因此，当频率调整电路160根据式(4)，判断累积能量E_R小于或等于临界能量E_TH(临界能量E_TH可设为零)时，代表光往返待测距离D的往返时间T_D大于(T_C/2)。此时频率调整电路160会输出代表「降低」的频率控制信号S_FC，以使得发光/感测控制电路110降低侦测频率F_C(增加侦测周期T_C)，并使发光/感测控制电路110重复上述的步骤，以判断在降低侦测频率F_C后，光往返待测距离D的往返时间T_D是否小于(T_C/2)。当频率调整电路160根据光感测信号S_LS1与背景信号S_B，判断累积能量E_R大于临界能量E_TH时，代表光往返待测距离D的往返时间T_D小于(T_C/2)。此时频率调整电路160会输出代表「维持」的频率控制信号S_FC，以使得发光/感测控制电路110维持此时的侦测频率F_C，并结束「调整频率阶段」。如此一来，借由频率调整电路160判断累积能量E_R大于临界能量E_TH，以决定是否调降侦测频率F_C，发光/感测控制电路110最后所得到的侦测频率F_C，可使光往返待测距离D的往返时间T_D小于(T_C/2)。

综上所述，于「量测背景阶段」内，测距装置100可量测单位时间内光感测组130所感测的背景光，以使测距装置100可计算出光感测组130于单位时间内根据背景光L_B所累积的能量；于「调整频率阶段」内，测距装置100可反复降低侦测频率F_C，以确保光往返待测距离D的往返时间T_D小于(T_C/2)；于「计算距离阶段」内，测距装置100可根据于N个侦测周期T_C1～T_CN内光感测组130感测反射光L_RD而输出的光感测信号S_LS1与S_LS2、背景信号S_B、侦测频率信号S_FQ，并利用式(3)以计算出待测距离D。也就是说，测距装置100可根据光感测信号S_LS1与S_LS2之间的比值，以计算出待测距离D，且测距装置100可根据背景信号S_B以校正光感测信号S_LS1与S_LS2之间的比值，来修正背景光L_B的影响。如此，测距装置100可减小背景光L_B的影响，且避免待测距离D过长或待测物的反射率太低而造成的量测误差，而更正确的计算出待测距离D。

请参考图5。图5为说明根据本发明的第二实施例的测距装置500的示意图。发光/感测控制电路511、发光组件520、距离计算电路540、背景计算电路550、频率调整电路560及聚光模块570的结构及工作原理分别与发光/感测控制电路110、发光组件120、距离计算电路140、背景计算电路150、频率调整电路160及聚光模块170类似，故不再赘述。发光/感测控制模块510包含发光/感测控制电路511，以及一驱动电路512。驱动电路512用来根据发光/感测控制电路511所产生的快门周期信号S_ST1与S_ST2，以及读取信号S_RE，以产生快门开启脉冲信号S_SOP1与S_SOP2、快门关闭脉冲信号S_SCP1与S_SCP2、重置脉冲信号S_RP1与S_RP2、输出脉冲信号S_OP1与S_OP2。光感测组530包含两个光感测组件531与532。光感测组件531用来根据快门开启脉冲信号S_SOP1与快门关闭脉冲信号S_SCP1，以感测背景光L_B或反射光L_RD，而累积能量；并根据输出脉冲信号S_OP1与累积的能量，以输出光感测信号S_LS1；且光感测组件531会根据重置脉冲信号S_RP1，以重置已累积的能量。光感测组件532的结构以及工作原理与光感测组件531类似，故不再赘述。

请参考图6。图6为说明驱动电路512根据快门周期信号S_ST1与S_ST2，以及读取信号S_RE，以产生的快门开启脉冲信号S_SOP1与S_SOP2、快门关闭脉冲信号S_SCP1与S_SCP2、重置脉冲信号S_RP1与S_RP2、输出脉冲信号S_OP1与S_OP2的示意图。如图6所示，当快门周期信号S_ST1从代表「关闭」切换到代表「开启」时，驱动电路512会触发快门开启脉冲信号S_SOP1；当快门周期信号S_ST1从代表「开启」切换到代表「关闭」时，驱动电路512会触发快门关闭脉冲信号S_SCP1。当快门周期信号S_ST2从代表「关闭」切换到代表「开启」时，驱动电路512会触发快门开启脉冲信号S_SOP2；当快门周期信号S_ST2从代表「开启」切换到代表「关闭」时，驱动电路512会触发快门关闭脉冲信号S_SCP2。当读取信号S_RE代表「读取」时，驱动电路512会先触发输出脉冲信号S_OP1与S_OP2，然后再触发重置脉冲信号S_RP1与S_RP2。

请参考图7。图7为说明本发明的光感测组530的结构的示意图。光感测组530的结构与数字相机中所用的CMOS感光组件类似。光感测组件531包含开关SW₁₁、SW₁₂、SW₁₃与SW₁₄、感光二极管PD₁、电容C₁，以及晶体管Q₁。当开关SW₁₃的控制端C接收到重置脉冲信号S_RP1时，开关S_W13的第一端1会耦接至第二端2(开关SW₁₃导通)，而使电容C₁通过开关SW₁₃耦接至电压源V_DD，以将电压V_C1重置为一已知电位(如电压V_DD)。感光二极管PD₁，用来根据侦测光L_ID被待测物O₁反射所产生的反射光L_RD的能量，以产生并累积电子数目N_E1的电子。当开关SW₁₂的控制端C接收到快门关闭脉冲信号S_SCP1时，开关S_W12的第一端1会耦接至第二端2(开关S_W12导通)，而使感光二极管PD₁的电子通过开关SW₁₂流向电容C₁，而造成电压V_C1的电位下降。开关SW₁₁，用来根据快门开启脉冲信号S_SOP1，以清除感光二极管PD₁的残余电子，而重置电子数目N_E1。更明确地说，当开关SW₁₁的控制端C接收到快门开启脉冲信号S_SOP1时，此时开关SW₁₁的第一端1会耦接至第二端2(开关SW₁₁导通)，而使得感光二极管PD₁通过开关SW₁₁耦接至电压源V_DD。因此，感光二极管PD₁所累积的电子会通过开关SW₁₁流向电压源V_DD。晶体管Q₁用来作为一电压跟随器(voltage follower)。因此，晶体管Q₁的第二端2的电位随着晶体管Q₁的控制端C(闸极)的电压V_C1变化。当开关SW₁₄的控制端C接收到输出脉冲信号S_OP1时，开关SW₁₄的第一端1耦接至第二端2(开关SW₁₄导通)。因此开关SW₁₄会借由晶体管Q₁(电压跟随器)，根据电压V_C1，以输出光感测信号S_LS1。如此一来，借由光感测信号S_LS1，根据电压V_C1与已知电位(如V_DD)之间的电位差，可计算出光感测组件531所累积的能量。光感测组件532包含开关SW₂₁、SW₂₂、SW₂₃与SW₂₄、感光二极管PD₂、电容C₂，以及晶体管Q₂。光感测组件532的结构及工作原理与光感测组件531类似，故不再赘述。

由于当发光感测控制电路511产生快门周期信号S_ST1与S_ST2，或读取信号S_RE时，驱动电路512会据以产生对应的控制信号(快门开启脉冲信号S_SOP1与S_SOP2、快门关闭脉冲信号S_SCP1与S_SCP2、重置脉冲信号S_RP1与S_RP2、输出脉冲信号S_OP1与S_OP2)，而控制光感测组530的光感测组件531与532，以使得光感测组530可如同光感测组130运作。更明确地说，当快门周期信号S_ST1表示「开启」时，光感测组件531可感测侦测光L_ID被待测物O₁反射所产生的反射光L_RD的能量；当快门周期信号S_ST2表示「开启」时，光感测组件532可感测侦测光L_ID被待测物O₁反射所产生的反射光L_RD的能量。当读取信号S_RE表示「读取」时，光感测组件531输出光感测信号S_LS1，同时光感测组件531重置所累积的反射光的能量，且光感测组件532也输出光感测信号S_LS2，同时光感测组件532重置所累积的反射光的能量。也就是说，测距装置500可如同测距装置100运作。因此，测距装置500可借由图2所说明的测距装置100于「量测背景阶段」的运作方法、图4所说明的测距装置100于「调整频率阶段」的运作方法，以及图3所说明的测距装置100于「计算距离阶段」的运作方法，来正确地量测待测距离D。

请参考图8。图8为说明根据本发明的第三实施例的测距装置800的示意图。发光/感测控制电路811、发光组件820、距离计算电路840、背景计算电路850、频率调整电路860及聚光模块870的结构及工作原理分别与发光/感测控制电路110、发光组件120、距离计算电路140、背景计算电路150、频率调整电路160及聚光模块170类似，故不再赘述。发光/感测控制模块810包含发光/感测控制电路811，以及一驱动电路812。驱动电路812用来根据发光/感测控制电路811所产生的快门周期信号S_ST1与S_ST2，以及读取信号S_RE，以产生快门开启脉冲信号S_SOP、快门关闭脉冲信号S_SCP1与S_SCP2、重置脉冲信号S_RP1与S_RP2、输出脉冲信号S_OP1与S_OP2。驱动电路812的工作原理与驱动电路512类似。与驱动电路512不同的是当快门周期信号S_ST1或快门周期信号S_ST2从代表「关闭」切换到代表「开启」时，驱动电路812皆会触发快门开启脉冲信号S_SOP。

请参考图9。图9为说明本发明的光感测组830的结构的示意图。光感测组830的结构与工作原理与光感组530(包含光感测组件531与532)类似。与光感测组530不同的是，光感测组830省去开关SW₂₁与感光二极管PD₂。由于当测距装置500于「量测背景阶段」或于「调整频率阶段」时，只有利用到光感测组530的光感测组件531。换句话说，测距装置500于「量测背景阶段」或于「调整频率阶段」时，不会利用到开关SW₂₁与感光二极管PD₂。因此，利用光感测组830，测距装置800于「量测背景阶段」或于「调整频率阶段」时可如同测距装置500运作。此外，由于在「计算距离阶段」的侦测周期T_C1～T_CN之内时，当快门周期信号S_ST1代表「开启」时，快门周期信号S_ST2则代表「关闭」；当快门周期信号S_ST2代表「开启」时，快门周期信号S_ST1则代表「关闭」。也就是说，快门周期信号S_ST1与S_ST2不会同时代表「开启」。因此，测距装置800可于侦测周期T_C1～T_CN的前半周期内(快门周期信号S_ST1代表「开启」)，利用光感测组830的感光二极管PD₁，以累积电子；当快门周期信号S_ST1从「开启」切为「关闭」时，感光二极管PD₁于前半周期内(快门周期信号S_ST1代表「开启」)所累积的电子会流向电容C₁，而使电压V_C1的电位随的变化；且测距装置800可于侦测周期T_C1～T_CN的后半周期内(快门周期信号S_ST2代表「开启」)，利用光感测组830的感光二极管PD₁，以累积电子；当快门周期信号S_ST2从「开启」切为「关闭」时，感光二极管PD₂于后半周期内(快门周期信号S_ST2代表「开启」)所累积的电子会流向电容C₂，而使电压V_C2的电位随之变化。因此，即使光感测组830只有一个感光二极管PD₁，仍可如同光感测组530一样运作。换句话说，测距装置800于「计算距离阶段」时也可如同测距装置500运作。如此一来，由于测距装置800于「量测背景阶段」、「调整频率阶段」或「计算距离阶段」时，皆可如同测距装置500一样运作，因此测距装置800也可借由图2所说明的测距装置100于「量测背景阶段」的运作方法、图4所说明的测距装置100于「调整频率阶段」的运作方法，以及图3所说明的测距装置100于「计算距离阶段」的运作方法，来正确地量测待测距离D。

此外，由于在光感测组530中，感光二极管PD₂所需的面积甚大，因此相较于光感测组530，光感测组830所需的面积较小，而使得测距装置800的成本较低。

请参考图10与图11。图10与图11为说明本发明的立体影像感测装置1000的示意图。立体影像感测装置1000包含一测距装置1090，以及一平面影像感测装置1100。测距装置1090包含一发光/感测控制电路1010、一发光组件1020、一光感测模块1030、一距离计算电路1040、一背景计算电路1050、一频率调整电路1060，以及一聚光模块1070。平面影像感测装置1100包含一影像感测控制电路1080，以及光感测模块1030，其中平面影像感测装置1100与测距装置1090共用光感测模块1030。发光/感测控制电路1010、发光组件1020、距离计算电路1040、背景计算电路1050、频率调整电路1060的结构及工作原理分别与发光/感测控制电路110(或发光/感测控制电路511)、发光组件120(或发光组件520、820)、距离计算电路140(或距离计算电路540、840)、背景计算电路150(或背景计算电路550、850)、频率调整电路160(或频率计算电路560、860)类似。相较于测距装置100、500、800，立体影像感测装置1000的光感测模块1030包含M个光感测组CS₁～CS_M，其中M为一正整数。光感测组CS₁～CS_M的结构与工作原理与光感测组130或530类似。此外，光感测组CS₁～CS_M受控于影像感测控制电路1080，用来感测一场景P(如图11所示)，以得到一影像I。其中该场景P包含M个反射点PN₁～PN_M；该影像I包含M个像素，且每个像素包含两个子像素。场景P的每个反射点对应于影像I中的一个像素。

由于立体影像感测装置1000的光感测模块1030包含M个光感测组CS₁～CS_M，因此立体影像感测装置1000可利用影像感测控制电路1080来控制光感测模块1030，以感测场景P的各反射点，进而得到影像I中的对应于各反射点的各像素的两个子像素影像资料，且更可借由测距模块1090来测量场景P的每个反射点与立体影像感测装置1000的距离，以得到每个像素对应的距离资料。换句话说，立体影像感测装置1000可感测场景P，以得到影像I，而影像I的分辨率为M，且立体影像感测装置1000所得到的每个像素资料包含了两个子像素影像资料以及对应的距离(距离资料)。

举例而言，设光感测模块1030的光感测组CS₁～CS_M的结构如同光感测组530。也就是说，每个光感测组CS₁～CS_M皆包含两个光感测组件。其中光感测组CS₁包含光感测组件CSA₁与CSB₁；光感测组CS₂包含光感测组件CSA₂与CSB₂…光感测组CS_M包含光感测组件CSA_M与CSB_M。因此，立体影像感测装置1000，可利用测距装置1090的发光/感测控制电路1010产生快门周期信号S_ST1、快门周期信号S_ST2以及读取信号S_RE，来控制光感测模块CS₁～CS_M。举例而言，光感测组CS_K包含光感测组件CSA_K与CSB_K。当快门周期信号S_ST1代表「开启」时，光感测组件CSA_K感测侦测光L_ID被场景P的反射点PN_K反射所产生的反射光L_RD的能量，以据以累积能量E_R1K；当快门周期信号S_ST1代表「关闭」时，光感测组件CSA_K不感测侦测光L_ID被场景P的反射点PN_K反射所产生的反射光L_RD的能量，而不累积能量E_R1K。当读取信号S_RE代表「读取」时，光感测组件CSA_K根据已经累积能量E_R1K，以输出光感测信号S_LS1K；当快门周期信号S_ST2代表「开启」时，光感测组件CSB_K感测侦测光L_ID被场景P的反射点PN_K反射所产生的反射光L_RD的能量，以据以累积能量E_R2K；当快门周期信号S_ST2代表「关闭」时，光感测组件CSB_K不感测侦测光L_ID被场景P的反射点PN_K反射所产生的反射光L_RD的能量，而不累积能量E_R2K。当读取信号S_RE代表「读取」时，光感测组件C_SBK根据已经累积能量E_R2K，以输出光感测信号S_LS2K。除此之外，当读取信号S_RE代表「读取」时，在光感测组件CSA_K与CSB_K输出光感测信号S_LS1K与S_LS2K之后，光感测组件CSA_K与CSB_K会重置已累积能量E_R1K与E_R2K(意即光感测组件CSA_K与CSB_K会清除所累积能量)。

如此一来，借由图2所说明的测距装置于「量测背景阶段」的运作方法、图4所说明的测距装置于「调整频率阶段」的运作方法，以及图3所说明的测距装置于「计算距离阶段」的运作方法，发光/感测控制电路1010分别可控制光感测组CS₁～CS_M，以量测场景P的反射点PN₁～PN_M与立体影像感测装置1000之间的待测距离D₁～D_M。

除此之外，立体影像感测装置1000，可利用影像感测控制电路1080来控制光感测模块1030，以感测场景P的反射点PN₁～PN_M，以得到影像I，进而得到子像素影像资料G_A1～G_AM与G_B1～G_BM。更明确地说，影像感测控制电路1080分别控制光感测组件CSA₁与CSB₁，以感测场景P的反射点PN₁，以得到对应的两个子像素影像资料G_A1与G_B1…影像感测控制电路1080分别控制光感测组件CSA_X与CSB_X，以感测场景P的反射点PN_X，以得到对应的两个子像素影像资料G_AX与G_BX(如图11所示，反射点PN_X与立体影像感测装置1000的距离为D_X)…影像感测控制电路1080分别控制光感测组件CSA_Y与CSB_Y，以感测场景P的反射点PN_Y，以得到对应的两个子像素影像资料G_AY与G_BY(如图11所示，反射点PN_Y与立体影像感测装置1000之间的距离为D_Y)…影像感测控制电路1080分别控制光感测组件CSA_M与CSB_M，以感测场景P的反射点PN_M，以得到对应的两个子像素影像资料G_AM与G_BM。如此，本发明的立体影像感测装置1000，便可利用子像素影像资料G_A1～G_AM与G_B1～G_BM与距离资料D₁～D_M，以建构出一立体影像。

此外，光感测模块1030的光感测组CS₁～CS_M为CMOS或CCD感光组件。也就是说，光感测模块1030与数字相机中用来感测影像的感光模块的结构及工作原理相同。换句话说，当立体影像感测装置1000应用于数字相机时，数字相机不但可利用立体影像感测装置1000中的影像感测控制电路1080，以控制光感测模块1030来感测场景以得到影像，且数字相机还可利用立体影像感测装置1000中的测距装置1090的各组件配合光感测模块1030，以同时对场景的各反射点测距，而得到各像素的距离资料。如此一来，数字相机可根据感测场景所得到的影像与场景的各反射点与数字相机的距离，以建构一立体影像。且由于立体影像感测装置1000中的平面影像感测装置1100与测距装置1090可共用光感测模块1030，因此可降低建构立体影像的成本。

请参考图12。图12为说明利用本发明立体影像感测装置1000以测量一指示物O₂与立体影像感测装置1000之间的待测角度θ_M的方法的示意图。设光感测模块1030具有一焦点F，焦点F投影在光感测模块1030上的端点为光感测模块1030的中点P_F，焦点F与中点P_F之间形成中线L_F，且中线L_F的长度等于已知距离D_F。中线L_F与光感测模块1030的平面垂直。此外，对应于光感测模块1030的可感测的范围的视角为θ_FOV，且中点P_F与光感测模块1030的两侧端点(如左侧端点P_L)的距离为已知距离D_FOV/2。若指示物O₂投影于光感测模块1030的光感测组CS_X，且光感测组CS_X与中点P_F的距离为D_FX，则指示物O₂与立体影像感测装置1000(的中线L_F)之间的待测角度θ_M可由下列方式表示：

θ_M

＝tan^-1[tan(θ_FOV/2)×(D_FX/D_F)/(D_FOV/2/D_F)]

＝tan^-1[tan(θ_FOV/2)×(D_FX/D_FOV/2)]…(5)；

由于视角θ_FOV与距离D_FOV/2为已知，且距离D_FX可借由相加光感测组CS_X与中点P_F之间的光感测组的宽度而得，因此利用本发明立体影像感测装置1000，可根据式(5)计算出指示物O₂与立体影像感测装置1000之间的待测角度θ_M。

由前述说明可知，利用本立体影像感测装置1000，可同时侦测一待测物(或丨指示物)与立体影像感测装置1000之间的待测角度θ_M与待测距离D_M。

请参考图13。图13为说明本发明的光学式触控系统的第一实施例1300的示意图。光学式触控系统1300包含一显示屏1310、角度侦测器1320与1330，以及一位置计算电路1340(在图13中未图示)。显示屏1310用来显示影像。当使用者利用指示物O₂(如手指或触控笔)以触碰显示屏1310时，角度侦测器1320与1330会分别侦测到指示物O₂，以得到相对于显示屏1310的边缘的触控角度θ_C1与θ_C2(如图13的左半部所示)，并据以输出至位置计算电路1340。位置计算电路1340可根据触控角度θ_C1与θ_C2，以定位出指示物O₂于显示屏1310上的位置，如此，位置计算电路1340可根据使用者利用指示物O₂所触碰的位置，并据以达到触控的目的。然而，若有两指示物(如指示物O₂与O₃)同时触碰显示屏1310，则如图13右半部所示，位置计算电路1340会得到触控角度θ_C1、θ_C2、θ_C3以及θ_C4。此时位置计算电路1340无法判断指示物O₂与O₃的位置为LOC₁、LOC₂或者是LOC₃、LOC₄。换句话说，光学式触控系统1300无法处理两个以上的指示物(如指示物O₂与O₃)同时触控的情形，也就是说，光学式触控系统1300无法进行多点触控。

请参考图14。图14为说明本发明的光学式触控系统的另一实施例1400的示意图。光学式触控系统1400包含一显示屏1410、一立体影像感测装置1420，以及一位置计算电路1430(在图14中未图示)。其中显示屏1410及立体影像感测装置1420的结构与工作原理分别与显示屏1310及立体影像感测装置1000相似，故不再赘述。由于当使用者利用指示物O₂(如手指或触控笔)以触碰显示屏1410时，立体影像感测装置1420可侦测指示物O₂与立体影像感测装置1420之间的待测角度θ_M1与待测距离D_M1。又显示屏1410与立体影像感测装置1420之间的夹角为已知，因此，位置计算电路1430根据立体影像感测装置1420所输出的待测角度θ_M1可得到指示物O₂与显示屏1410的触控夹角θ_C1。如此一来，位置计算电路1430可根据触控夹角θ_C1与立体影像感测装置1420所输出的待测距离D_M1，以计算得到指示物于显示屏1410上的位置LOC₁，来达到触控的目的。此外，相较于光学式触控系统1300，当有两指示物O₂与O₃同时触碰显示屏1410时，则立体影像感测装置1420会输出对应于指示物O₂的待测距离D_M1与待测角度θ_M1，以及对应于指示物O₃的待测距离D_M2与待测角度θ_M2至位置计算电路1430。因此，位置计算电路1430可根据待测角度θ_M1计算出指示物O₂的触控夹角θ_C1，并根据待测距离D_M1与触控夹角θ_C1，以计算得出指示物O₂的位置LOC₁，且位置计算电路1430可同时根据待测角度θ_M2计算出指示物O₃的触控夹角θ_C2，并根据待测距离D_M2与触控夹角θ_C2，以计算得出指示物O₃的位置LOC₂。也就是说，光学式触控系统1400可进行多点触控。然而，若指示物O₂与O₃的触控夹角相等时(如图14中所示)，此时由于指示物O₃被指示物O₂所遮蔽，因此立体影像感测装置1420无法侦测到指示物O₃，而仅能侦测到指示物O₂。换句话说，此时位置计算电路1430只能得到指示物O₂的位置LOC₁。由此可知，利用光学式触控系统1400进行多点触控时，指示物之间可能会互相遮蔽，而使得立体影像感测装置1420有侦测上的死角。

请参考图15。图15为说明本发明的光学式触控系统的另一实施例1500的示意图。光学式触控系统1500包含一显示屏1510、一立体影像感测装置1520、一角度侦测器1530，以及一位置计算电路1540(在图15中未图示)。其中显示屏1510、角度侦测器1530及立体影像感测装置1520的结构与工作原理分别与显示屏1410、角度侦测器1330(或1320)及立体影像感测装置1420相似，故不再赘述。相较于光学式触控系统1400，当指示物O₂与O₃的触控夹角相等时(如图15中所示的触控夹角θ_C1)，此时由于角度侦测器1530可侦测到对应于指示物O₂的触控夹角θ_C2以及对应于指示物O₃的触控夹角θ_C3，因此位置计算电路1540可根据对应于指示物O₃的触控夹角θ_C3与θ_C1以计算出指示物O₃的位置LOC₂。也就是说，相较于光学式触控系统1400，光学式触控系统1500可减少于侦测指示物时的死角。

请参考图16。图16为说明本发明的光学式触控系统的另一实施例1600的示意图。光学式触控系统1600包含一显示屏1610、立体影像感测装置1620与1630，以及一位置计算电路1640(在图16中未图示)。其中显示屏1610及立体影像感测装置1620与1630的结构与工作原理分别与显示屏1410及立体影像感测装置1420相似，故不再赘述。相较于光学式触控系统1400，当指示物O₂与O₃的触控夹角相等时(如图16中所示的触控夹角θ_C1)，此时由于立体影像感测装置1630可侦测到对应于指示物O₂的待测角度θ_M2(在图16中未图示)与对应于指示物O₃的待测角度θ_M3(在图16中未图标)，因此位置计算电路1640可根据待测角度θ_M3以得到对应于指示物O₃的触控夹角θ_C3，并且根据触控夹角θ_C3与θ_C1以计算出指示物O₃的位置LOC₂。也就是说，相较于光学式触控系统1400，光学式触控系统1600可减少于侦测指示物时的死角。此外，由于立体影像感测装置1630可侦测指示物O₂的待测距离D_M3，因此位置计算电路1640也可根据待测距离D_M3与触控夹角θ_C3以计算得到指示物O₃的位置LOC₂。

综上所述，本发明提供的测距装置可减小背景光的影响，且可减小因待测物与测距装置之间的待测距离过长时或待测物的反射率太低而造成的量测误差，以更正确的计算出待测距离。此外，本发明提供的立体影像感测装置，可对影像的各像素测距，以建构立体影像。且本发明提供的立体影像感测装置中的平面影像感测装置与测距装置可共用光感测模块，因此可降低建构立体影像的成本。再者，本发明另提供一光学式触控系统，利用立体影像感测装置，可处理多点触控，且减少于触控时侦测上的死角，带给使用者更大的方便。

以上所述仅为本发明的优选实施例，凡依本发明权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (21)

1.一种测距装置，其特征在于包含：

一发光/感测控制电路，用来产生一发光周期信号、一第一快门周期信号、一第二快门周期信号、一阶段信号、一侦测频率信号，以及一读取信号；

其中该发光周期信号、该第一快门周期信号以及该第二快门周期信号具有相同的一侦测频率；

其中该发光周期信号与该第一快门周期信号为同相；

其中该第一快门周期信号与该第二快门周期信号为反相；

其中该侦测频率信号指出该侦测频率的大小；

一发光组件，用来根据该发光周期信号，以发出一侦测光射向一待测物；

一光感测组，用来根据该第一快门周期信号，感测并累积该侦测光被该待测物反射所产生的一反射光的能量，以产生一第一光感测信号，并根据该读取信号，输出该第一光感测信号，且用来根据该第二快门周期信号，感测并累积该侦测光被该待测物反射所产生的该反射光的能量，以产生一第二光感测信号，并根据该读取信号，输出该第二光感测信号；以及

一距离计算电路，用来根据该阶段信号、该第一光感测信号、该第二光感测信号，以及该侦测频率信号，以计算该测距装置与该待测物之间的一待测距离。

2.如权利要求1所述的测距装置，其特征在于，该距离计算电路根据该第一光感测信号与该第二光感测信号之间的比值，以计算该测距装置与该待测物之间的该待测距离。

3.如权利要求2所述的测距装置，其特征在于，该测距装置另包含：

一背景计算电路，用来根据该阶段信号，以及该第一光感测信号，以输出一背景信号；

其中当该阶段信号代表量测背景时，该背景计算电路根据该第一光感测信号，以输出该背景信号；

其中该距离计算电路根据该背景信号，以校正该第一光感测信号与该第二光感测信号之间的比值。

4.如权利要求3所述的测距装置，其特征在于，该测距装置另包含：

一频率调整电路，用来根据该阶段信号，以及该第一光感测信号，以输出一频率控制信号，来控制该侦测频率的大小；

其中当该阶段信号代表调整频率时，该频率调整电路比较该第一光感测信号与一已知值，以输出该频率控制信号；

其中当该第一光感测信号小于该已知值，该频率调整电路输出代表降频的该频率控制信号；

其中当该频率控制信号代表降频时，该发光/感测控制电路将该侦测频率调低。

5.如权利要求3所述的测距装置，其特征在于，当该阶段信号代表计算距离时，该距离计算电路根据下式以计算该待测距离：

D＝[C/(4×F_C)]×[(S_LS2-S_B/(2×F_C))/(S_LS1+S_LS2-S_B/F_C)]；

其中D代表该待测距离、F_C代表该侦测频率、C代表光速、S_LS1代表该

第一光感测信号、S_LS2代表该第二光感测信号、S_B代表该背景信号。

6.如权利要求1所述的测距装置，其特征在于，该光感测组包含：

一第一光感测组件，包含：

一第一感光二极管，耦接于一第二电压源，用来根据该侦测光被该待测物反射所产生的该反射光的能量，以产生并累积一第一电子数目的电子；

一第一开关，包含：

一第一端，耦接于一第一电压源；

一第二端，耦接于该第一感光二极管；以及

一控制端，用来接收一第一快门开启脉冲信号；

其中当该第一开关接收到该第一快门开启脉冲信号，该第一开关的该第一端耦接于该第一开关的该第二端，以清除该第一感光二极管的残留电子；

一第二开关，包含：

一第一端，耦接于该第一感光二极管与该第一开关的该第二端；

一第二端；以及

一控制端，用来接收一第一快门关闭脉冲信号；

其中当该第二开关接收到该第一快门关闭脉冲信号时，该第二开关的该第一端耦接于该第二开关的该第二端；

一第一电容，耦接于该第二开关的该第二端与该第二电压源之间；

一第三开关，包含：

一第一端，耦接于该第一电压源；

一第二端，耦接至该第一电容与该第二开关的该第二端；以及

一控制端，用来接收一第一重置脉冲信号；

其中当该第三开关接收到该第一重置脉冲信号时，该第三开关的该第一端耦接于该第三开关的该第二端；

一第一晶体管，包含：

一第一端，耦接于该第一电压源；

一第二端；以及

一控制端，耦接至该第一电容与该第二开关的该第二端；以及

一第四开关，包含：

一第一端，耦接于该第一晶体管的该第二端；

一第二端，用来输出该第一光感测信号；以及

一控制端，用来接收一第一输出脉冲信号；

其中当该第四开关接收到该第一输出脉冲信号时，该第四开关的该第一端耦接于该第四开关的该第二端，以输出该第一光感测信号；以及

一第二光感测组件，包含：

一第二感光二极管，耦接于该第二电压源，用来根据该侦测光被该待测物反射所产生的该反射光的能量，以产生并累积一第二电子数目的电子；

一第五开关，包含：

一第一端，耦接于该第一电压源；

一第二端，耦接于该第二感光二极管；以及

一控制端，用来接收一第二快门开启脉冲信号；

其中当该第五开关接收到该第二快门开启脉冲信号，该第五开关的该第二端耦接于该第五开关的该第二端，以清除该第二感光二极管的残留电子；

一第六开关，包含：

一第一端，耦接于该第二感光二极管与该第五开关的该第二端；

一第二端；以及

一控制端，用来接收一第二快门关闭脉冲信号；

其中当该第六开关接收到该第二快门关闭脉冲信号时，该六开关的该第一端耦接于该第六开关的该第二端；

一第二电容，耦接于该第六开关的该第二端与该第二电压源之间；

一第七开关，包含：

一第一端，耦接于该第一电压源；

一第二端，耦接至该第二电容与该第六开关的该第二端；以及

一控制端，用来接收一第二重置脉冲信号；

其中当该第七开关接收到该第二重置脉冲信号时，该第七开关的该第一端耦接于该第七开关的该第二端；

一第二晶体管，包含：

一第一端，耦接于该第一电压源；

一第二端；以及

一控制端，耦接至该第二电容与该第六开关的该第二端；以及

一第八开关，包含：

一第一端，耦接于该第二晶体管的该第二端；

一第二端，用来输出该第二光感测信号；以及

一控制端，用来接收一第二输出脉冲信号；

其中当该第八开关接收到的该第二输出脉冲信号时，该第八开关的该第一端耦接于该第八开关的该第二端，以输出该第二光感测信号；

其中该发光/感测控制电路另包含：

一第一驱动电路，用来根据该第一快门周期信号、该第二快门周期信号，以及该读取信号，以产生该第一快门开启脉冲信号、该第一快门关闭脉冲信号、该第一重置脉冲信号、该第一输出脉冲信号、第二快门开启脉冲信号、该第二快门关闭脉冲信号、该第二重置脉冲信号，以及该第二输出脉冲信号；

其中当该第一快门周期信号从代表关闭切换到代表开启时，该第一驱动电路会产生该第一快门开启脉冲信号；

其中当该第一快门周期信号从代表开启切换到代表关闭时，该第一驱动电路会产生该第一快门关闭脉冲信号；

其中当该第二快门周期信号从代表关闭切换到代表开启时，该第一驱动电路会产生该第二快门开启脉冲信号；

其中当该第二快门周期信号从代表开启切换到代表关闭时，该第一驱动电路会产生该第二快门关闭脉冲信号；

其中当该读取信号代表读取时，该第一驱动电路会先产生该第一输出脉冲信号与该第二输出脉冲信号，然后再产生该第一重置脉冲信号与该第二重置脉冲信号。

7.如权利要求6所述的测距装置，其特征在于，当该发光周期信号表示发光时，该发光组件发射该侦测光；当该第一快门周期信号表示开启时，该第一光感测组件感测该侦测光被该待测物反射所产生的该反射光的能量；当该第二快门周期信号表示开启时，该第二光感测组件接收该侦测光被该待测物反射所产生的该反射光的能量；当该读取信号表示读取时，该第一光感测组件输出该第一光感测信号同时重置该第一光感测组件所累积的该反射光的能量；当该读取信号表示读取时，该第二光感测组件输出该第二光感测信号同时重置该第二光感测组件所累积的该反射光的能量。

8.如权利要求1所述的测距装置，其特征在于，该光感测组包含：

一第三感光二极管，耦接于一第四电压源，用来根据该侦测光被该待测物反射所产生的该反射光的能量，以产生并累积一第三电子数目的电子；

一第九开关，包含：

一第一端，耦接于一第三电压源；

一第二端，耦接于该第三感光二极管；以及

一控制端，用来接收一第三快门开启脉冲信号；

其中当该第九开关接收到该第三快门开启脉冲信号，该第九开关的该第一端耦接于该第九开关的该第二端，以清除该第三感光二极管的残留电子；

一第十开关，包含：

一第一端，耦接于该第三感光二极管与该第九开关的该第二端；

一第二端；以及

一控制端，用来接收一第三快门关闭脉冲信号；

其中当该第十开关接收到该第三快门关闭脉冲信号时，该第十开关的该第一端耦接于该第三开关的该第二端；

一第三电容，耦接于该第十开关的该第二端与该第四电压源之间；

一第十一开关，包含：

一第一端，耦接于该第三电压源；

一第二端，耦接至该第三电容与该第十开关的该第二端；以及

一控制端，用来接收一第三重置脉冲信号；

其中当该第十一开关接收到该第三重置脉冲信号时，该第十一开关的该第一端耦接于该第十一开关的该第二端；

一第三晶体管，包含：

一第一端，耦接于该第三电压源；

一第二端；以及

一控制端，耦接至该第三电容与该第十开关的该第二端；以及

一第十二开关，包含：

一第一端，耦接于该第三晶体管的该第二端；

一第二端，用来输出该第一光感测信号；以及

一控制端，用来接收一第三输出脉冲信号；

其中当该第十二开关接收到的该第三输出脉冲信号时，该第十二开关的该第一端耦接于该第十二开关的该第二端，以输出该第一光感测信号；

一第十三开关，包含：

一第一端，耦接于该第三感光二极管与该第九开关的该第二端；

一第二端；以及

一控制端，用来接收一第四快门关闭脉冲信号；

其中当该第十三开关接收到该第四快门关闭脉冲信号时，该第十三开关的该第一端耦接于该第十三开关的该第二端；

一第四电容，耦接于该第十三开关的该第二端与该第四电压源之间；

一第十四开关，包含：

一第一端，耦接于该第三电压源；

一第二端，耦接至该第四电容与该第十三开关的该第二端；以及

一控制端，用来接收一第四重置脉冲信号；

其中当该第十四开关接收到该第四重置脉冲信号时，该第十四开关的该第一端耦接于该第十四开关的该第二端；

一第四晶体管，包含：

一第一端，耦接于该第三电压源；

一第二端；以及

一控制端，耦接至该第四电容与该第十三开关的该第二端；以及

一第十五开关，包含：

一第一端，耦接于该第四晶体管的该第二端；

一第二端，用来输出该第二光感测信号；以及

一控制端，用来接收一第四输出脉冲信号；

其中当该第十五开关接收到的该第四输出脉冲信号时，该第十五开关的该第一端耦接于该第十五开关的该第二端，以输出该第二光感测信号。

其中该发光/感测控制电路另包含：

一第二驱动电路，用来根据该第一快门周期信号、该第二快门周期信号，以及该读取信号，以产生该第三快门开启信号、该第三快门关闭信号、该第三重置脉冲信号、该第三输出脉冲信号、该第四快门关闭信号、该第四重置脉冲信号，以及该第四输出脉冲信号；

其中当该第一快门周期信号从代表关闭切换到代表开启或该第二快门周期信号从代表关闭切换到代表开启时，该第二驱动电路会产生该第三快门开启脉冲信号；

其中当该第一快门周期信号从代表开启切换到代表关闭时，该第二驱动电路会产生该第三快门关闭脉冲信号；

其中当该第二快门周期信号从代表开启切换到代表关闭时，该第二驱动电路会产生该第四快门关闭脉冲信号；

其中当该读取信号代表读取时，该第二驱动电路会先产生该第三输出脉冲信号与该第四输出脉冲信号，然后再产生该第三重置脉冲信号与该第四重置脉冲信号。

9.如权利要求8所述的测距装置，其特征在于，当该发光周期信号表示发光时，该发光组件发射该侦测光；当该第一快门周期信号表示开启时，该光感测组感测该侦测光被该待测物反射所产生的该反射光的能量；当该第二快门周期信号表示开启时，该光感测组接收该侦测光被该待测物反射所产生的该反射光的能量；当该读取信号表示读取时，该光感测组输出该第一光感测信号同时重置该光感测组所累积的该反射光的能量；当该读取信号表示读取时，该光感测组输出该第二光感测信号同时重置该光感测组所累积的该反射光的能量。

10.如权利要求1所述的测距装置，其特征在于，该测距装置另包含一聚光模块，该聚光模块用来将该待测物反射该侦测光所产生的该反射光汇聚于该光感测组。

11.一种立体影像感测装置，其特征在于包含：

一发光/感测控制电路，用来产生一发光周期信号、一第一快门周期信号、

一第二快门周期信号、一阶段信号、一侦测频率信号，以及一读取信号；

其中该发光周期信号、该第一快门周期信号以及该第二快门周期信号具有相同的一侦测频率；

其中该发光周期信号与该第一快门周期信号为同相；

其中该第一快门周期信号与该第二快门周期信号为反相；

其中该侦测频率信号指出该侦测频率的大小；

一发光组件，用来根据该发光周期信号，以发出一侦测光射向一场景；

其中该场景包含M个反射点；

一光感测模块，用来产生M个第一光感测信号与M个第二光感测信号，该光感测模块包含M个光感测组；

其中该M个光感测组的一第K个光感测组，包含一第一光感测组件，以及一第二光感测组件；

其中该M个光感测组的该第K个光感测组的该第一光感测组件，用来根据该第一快门周期信号，感测并累积该侦测光被该场景的该M个反射点的一第K个反射点反射所产生的一反射光的能量，以产生该M个第一光感测信号的一第K个第一光感测信号，并根据该读取信号，输出该M个第一光感测信号的该第K个第一光感测信号；

其中该M个光感测组的该第K个光感测组的该第二光感测组件，用来根据该第二快门周期信号，感测并累积该侦测光被该场景的该M个反射点的该第K个反射点反射所产生的一反射光的能量，以产生该M个第二光感测信号的一第K个第二光感测信号，并根据该读取信号，输出该M个第二光感测信号的该第K个第二光感测信号；

一距离计算电路，用来根据该阶段信号、该M个第一光感测信号、该M个第二光感测信号，以及该侦测频率信号，以计算该立体影像感测装置与该场景的该M个反射点的M个待测距离；以及

一影像感测控制电路，用来控制该光感测模块的该M个光感测组，以感测该场景以得出一影像，该影像包含(2×M)个子像素影像资料；

其中该影像感测控制电路分别控制该M个光感测组的该第K个光感测组的该第一光感测组件与该M个光感测组的该第K个光感测组的该第二光感测组件，来感测该场景的该第K个反射点，以得到该(2×M)个子像素影像资料的一第(2×K)个子像素影像资料与一第(2×K-1)个子像素影像资料；

其中1≤K≤M，且M、K皆表示正整数。

12.如权利要求11所述的立体影像感测装置，其特征在于，当该发光周期信号表示发光时，该发光组件发射该侦测光；当该第一快门周期信号表示开启时，该M个光感测组的该第K个光感测组的该第一光感测组件接收该侦测光被该场景的该第K个反射点反射所产生的该反射光的能量；当该第K个第二快门周期信号表示开启时，该M个光感测组的该第K个光感测组的该第二光感测组件接收该侦测光被该场景的该第K个反射点反射所产生的该反射光的能量；当该读取信号表示读取时，该M个光感测组的该第K个光感测组的该第一光感测组件输出该M个第一光感测信号的该第K个第一光感测信号同时重置该M个光感测组的该第K个光感测组的该第一光感测组件所累积的该反射光的能量；当该读取信号表示读取时，该M个光感测组的该第K个光感测组的该第二光感测组件输出该第K个第二光感测信号同时重置该M个光感测组的该第K个光感测组的该第二光感测组件所累积的该反射光的能量。

13.如权利要求11所述的立体影像感测装置，其特征在于，该距离计算电路根据该M个第一光感测信号的该第K个第一光感测信号与该M个第二光感测信号的该第K个第二光感测信号之间的比值，以计算该立体影像感测装置与该场景的该M个反射点的该M个待测距离的一第K个待测距离。

14.如权利要求13所述的立体影像感测装置，其特征在于，该立体影像感测装置另包含：

一背景计算电路，用来根据该阶段信号，以及该M个第一光感测信号，以输出M个背景信号；

其中当该阶段信号代表量测背景时，该背景计算电路根据该M个第一光感测信号的该第K个第一光感测信号，以输出该M个背景信号中的一第K个背景信号；

其中该距离计算电路根据该M个背景信号中的该第K个背景信号，以校正该M个第一光感测信号的该第K个第一光感测信号与该M个第二

光感测信号的该第K个第二光感测信号之间的比值。

15.如权利要求14所述的立体影像感测装置，其特征在于，该立体影像感测装置另包含：

一频率调整电路，用来根据该阶段信号，以及该M个第一光感测信号的该第K个第一光感测信号，以输出一频率控制信号，来控制该侦测频率的大小；

其中当该阶段信号代表调整频率时，该频率调整电路比较该M个第一光感测信号的该第K个第一光感测信号与一已知值，以输出该频率控制信号；

其中当该M个第一光感测信号的该第K个第一光感测信号小于该已知值，该频率调整电路输出代表降频的该频率控制信号；

其中当该频率控制信号代表降频时，该发光/感测控制电路将该侦测频率调低。

16.如权利要求11所述的立体影像感测装置，其特征在于，该立体影像感测装置另包含一聚光模块，该聚光模块用来将该场景的该M个反射点反射该侦测光所产生的该反射光汇聚于该光感测模块。

17.如权利要求11所述的立体影像感测装置，其特征在于，该立体影像感测装置利用该影像以及该立体影像感测装置与该场景的该M个反射点之间的该M个待测距离，以建构一立体影像。

18.一种光学式触控系统，其特征在于包含：

一显示屏，用来显示影像；

一第一立体影像感测装置，用来侦测至少一指示物，以据以输出该指示物与该第一立体影像感测装置的一待测距离与一待测角度；

其中该第一立体影像感测装置与该显示屏之间所夹的角度为一第一已知夹角；以及

一位置计算电路，用来根据该待测距离、该待测角度及该第一已知夹角，以计算出该指示物于该显示屏上的一位置。

19.如权利要求18所述的光学式触控系统，其特征在于，该第一立体影像感测装置包含：

一发光/感测控制电路，用来产生一发光周期信号、一第一快门周期信号、一第二快门周期信号、一阶段信号、一侦测频率信号，以及一读取信号；

其中该发光周期信号、该第一快门周期信号以及该第二快门周期信号具有相同的一侦测频率；

其中该发光周期信号与该第一快门周期信号为同相；

其中该第一快门周期信号与该第二快门周期信号为反相；

其中该侦测频率信号指出该侦测频率的大小；

一发光组件，用来根据该发光周期信号，以发出一侦测光射向一场景；

其中该场景包含M个反射点；

一光感测模块，用来产生M个第一光感测信号与M个第二光感测信号，该光感测模块包含M个光感测组；

其中该M个光感测组的一第K个光感测组，包含一第一光感测组件，以及一第二光感测组件；

其中该M个光感测组的该第K个光感测组的该第一光感测组件，用来根据该第一快门周期信号，感测并累积该侦测光被该场景的该M个反射点的一第K个反射点反射所产生的一反射光的能量，以产生该M个第一光感测信号的一第K个第一光感测信号，并根据该读取信号，输出该M个第一光感测信号的该第K个第一光感测信号；

其中该M个光感测组的该第K个光感测组的该第二光感测组件，用来根据该第二快门周期信号，感测并累积该侦测光被该场景的该M个反射点的该第K个反射点反射所产生的一反射光的能量，以产生该M个第二光感测信号的一第K个第二光感测信号，并根据该读取信号，输出该M个第二光感测信号的该第K个第二光感测信号；

一距离计算电路，用来根据该阶段信号、该M个第一光感测信号、该M第二光感测信号，以及该侦测频率信号，以计算该第一立体影像感测装置与该场景的该M个反射点的M个待测距离；以及

一影像感测控制电路，用来控制该光感测模块的该M个光感测组，以感测该场景以得出一影像，该影像包含(2×M)个子像素影像资料；

其中该影像感测控制电路分别控制该M个光感测组的该第K个光感测组的该第一光感测组件与该M个光感测组的该第K个光感测组的该第二光感测组件，来感测该场景的该第K个反射点，以得到一该(2×M)个子像素影像资料的一第(2×K)个子像素影像资料与一第(2×K-1)个子像素影像资料；

其中1≤K≤M，且M、K皆表示正整数。

20.如权利要求18所述的光学式触控系统，其特征在于，该光学式触控系统另包含：

一角度侦测器，用来侦测该指示物，以输出该指示物与该显示屏之间的一触控夹角至该位置计算电路。

21.如权利要求18所述的光学式触控系统，其特征在于，该光学式触控系统另包含：

一第二立体影像感测装置，用来侦测一第一指示物与一第二指示物，以据以输出该第一指示物与该第二立体影像感测装置的一第三待测距离与一第三待测角度，且输出该第二指示物与该第二立体影像感测装置的一第四待测距离与一第四待测角度；

其中该第一立体影像感测装置侦测该第一指示物与该第二指示物，以据以输出该第一指示物与该第一立体影像感测装置的一第一待测距离与一第一待测角度，且输出该第二指示物与该第一立体影像感测装置的一第二待测距离与一第二待测角度；

其中该第二立体影像感测装置与该显示屏之间所夹的角度为一第二已知夹角；

其中该位置计算电路根据该第一待测距离、该第二待测距离、该第三待测距离、该第四待测距离、该第一待测角度、该第二待测角度、该第三待测角度、该第四待测角度、该第一已知夹角与该第二已知夹角，以计算出该第一指示物于该显示屏上的一第一位置与该第二指示物于该显示屏上的一第二位置；

其中当该第一指示物、该第二指示物与该第一立体影像感测装置共线时，该位置计算电路根据该第三待测距离、该第四待测距离、该第三待测角度、该第四待测角度与该第二已知夹角，以计算出该第一位置与该第二位置；

其中当该第一指示物、该第二指示物与该第二立体影像感测装置共线时，该位置计算电路根据该第一待测距离、该第二待测距离、该第一待测角度、该第二待测角度与该第一已知夹角，以计算出该第一位置与该第二位置；

其中该第一立体影像感测装置与该第二立体影像感测装置皆包含：

一发光/感测控制电路，用来产生一发光周期信号、一第一快门周期信号、一第二快门周期信号、一阶段信号、一侦测频率信号，以及一读取信号；

其中该发光周期信号、该第一快门周期信号以及该第二快门周期信号具有相同的一侦测频率；

其中该发光周期信号与该第一快门周期信号为同相；

其中该第一快门周期信号与该第二快门周期信号为反相；

其中该侦测频率信号指出该侦测频率的大小；

一发光组件，用来根据该发光周期信号，以发出一侦测光射向一场景；

其中该场景包含M个反射点；

一光感测模块，用来产生M个第一光感测信号与M个第二光感测信号，该光感测模块包含M个光感测组；

其中该M个光感测组的一第K个光感测组，包含一第一光感测组件，以及一第二光感测组件；

其中该M个光感测组的该第K个光感测组的该第一光感测组件，用来根据该第一快门周期信号，感测并累积该侦测光被该场景的该M个反射点的一第K个反射点反射所产生的一反射光的能量，以产生该M个第一光感测信号的一第K个第一光感测信号，并根据该读取信号，输出该M个第一光感测信号的该第K个第一光感测信号；

其中该M个光感测组的该第K个光感测组的该第二光感测组件，用来根据该第二快门周期信号，感测并累积该侦测光被该场景的该M个反射点的该第K个反射点反射所产生的一反射光的能量，以产生该M个第二光感测信号的一第K个第二光感测信号，并根据该读取信号，输出该M个第二光感测信号的该第K个第二光感测信号；

一距离计算电路，用来根据该阶段信号、该M个第一光感测信号、该M个第二光感测信号，以及该侦测频率信号，以计算该第一立体影像感测装置与该场景的该M个反射点的M个待测距离；以及

一影像感测控制电路，用来控制该光感测模块的该M个光感测组，以感测该场景以得出一影像，该影像包含(2×M)个子像素影像资料；

其中该影像感测控制电路分别控制该M个光感测组的该第K个光感测组的该第一光感测组件与该M个光感测组的该第K个光感测组的该第二光感测组件，来感测该场景的该第K个反射点，以得到该(2×M)个子像素影像资料的一第(2×K)个子像素影像资料与一第(2×K-1)个子像素影像资料；

其中1≤K≤M，且M、K皆表示正整数。

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