CN102346030A - 依据温度校正测距装置量测的待测距离的方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种依据环境温度以校正测距装置所量测的待测物的待测距离的校正方法及其装置，该方法包括提供温度传感器以量测该测距装置的该环境温度、依据该环境温度与该测距装置测距时的成像位置，以计算校正成像位置，以及依据该校正成像位置，以计算经校正后的该待测距离。如此，当测距装置测距时，可依据该校正方法，以避免因环境温度的变化而产生的误差。

Description

依据温度校正测距装置量测的待测距离的方法及其装置

技术领域

本发明涉及一种校正方法及其相关装置，更明确地说，本发明涉及一种依据环境温度以校正测距装置所量测的待测物的待测距离的方法及其相关装置。

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。测距装置可通过反射光的成像位置的差异以推算测距装置与待测物之间的距离。然而，测距装置在感测待测物所产生的反射光时，会同时受到背景光与闪烁现象(如因电源系统的频率而造成的日光灯闪烁)的影响，而产生量测误差，得到不正确的待测距离。除此之外，于生产过程中，当组装测距装置时，由于测距装置内部的组件的位置会因组装误差而产生偏移或旋转角度，因此测距装置在量测距离时会受到组装误差的影响，而得到不正确的待测距离，造成使用者的不便。

发明内容

本发明提供一种依据环境温度以校正测距装置所量测的待测物的待测距离的校正方法。该测距装置具有发光组件、第一镜头、影像传感器。该发光组件发射侦测光至待测物以产生反射光。该反射光通过该第一镜头汇聚于该影像传感器，以成像于第一成像位置。该测距装置依据该第一成像位置、该第一镜头的焦距、该发光组件与该影像传感器之间的第一已知距离，以计算该测距装置与该待测物之间的该待测距离。该校正方法包括提供温度传感器以量测该测距装置的该环境温度、依据该环境温度与该第一成像位置，以计算第一校正成像位置。以及依据该第一校正成像位置，以计算经校正后的该待测距离。

本发明还提供一种用来依据环境温度以校正测距装置所量测的待测物的待测距离的校正装置。该测距装置具有发光组件、第一镜头、影像传感器。该发光组件发射侦测光至待测物以产生反射光。该反射光通过该第一镜头汇聚于该影像传感器，以成像于第一成像位置。该测距装置依据该第一成像位置、该第一镜头的焦距、该发光组件与该影像传感器之间的第一已知距离，以计算该测距装置与该待测物之间的该待测距离。该校正装置包括温度传感器，以及温度补偿计算电路。该温度传感器用来量测该测距装置的该环境温度。该温度补偿计算电路用来依据该环境温度与该第一成像位置，以计算第一校正成像位置，并提供该第一校正成像位置给该测距装置，以使该测距装置计算经校正后的该待测距离。

附图说明

图1与图2为说明本发明的利用成像位置差异以测距的测距装置的结构及工作原理的示意图。

图3为说明测距装置减少闪烁现象的工作原理的示意图。

图4为说明校正发光组件所发出的侦测光的发光误差角度的方法的示意图。

图5与图6为说明因组装误差而使影像传感器旋转感测误差角度的校正方法的示意图。

图7为说明本发明的影像传感器的结构的第一实施例的示意图。

图8为说明利用图7的影像传感器以侦测反射光的成像位置的工作原理的示意图。

图9为说明本发明的影像传感器的结构的还一实施例的示意图。

图10为说明利用图9的影像传感器以侦测反射光的成像位置的工作原理的示意图。

图11为说明本发明的影像传感器的结构的还一实施例的示意图。

图12为说明本发明的依据环境温度以校正测距装置所量测的待测物的待测距离的校正方法的流程图。

图13为说明当该影像传感器接收到电源以进入工作模式时，温度传感器量测启动温度与稳定温度以得到工作温差的示意图。

图14为说明当该影像传感器自省电模式进入工作模式时，温度传感器重新量测稳定温度以得到工作温差的示意图。

图15为说明成像位置的变化量正比于环境温度的变化量的示意图。

图16为说明本发明的依据环境温度以校正测距装置所量测的待测物的待测距离的校正装置的示意图。

其中，附图标记说明如下：

100                        测距装置

110                        发光/感测控制电路

120                        发光组件

130、700、900、1100        影像传感器

140                        距离计算电路

150                        参数计算电路

1200                       校正方法

1210～1230                 步骤

1600                       校正装置

1610                       温度传感器

1620                       温度感测控制电路

1630                       温度补偿计算电路

B₁～B_M                     背景光的能量

CS₁～CS_M、CS₁₁～CS_NK、CS_NQ 感测单元

LEN₁、LEN₂                 镜头

CO₁、CO₂                   校正物

D_C1、D_C2                   已知距离

D_CS、D_CSI、D_CSJ、D_{CS_CAB}、 成像位置

D_CS2～D_CS3、D_{CS_STD}

D_CSX                投影距离

D_F                  焦距

D_M                  待测距离

L                   已知距离

L_B                  背景光

L_ID                 侦测光

L_F                  直线

L_RD                 反射光

MO                  待测物

O_F                  焦点

P₁、P₂              功率

R_K                  反射光的能量

S_AB                 参数信号

S_ALS、S_ALS1～S_ALS2N 累计光感测信号

S_LD                 发光脉冲信号

S_LS                 光感测信号

S_P                  阶段信号

S_RE                 读取信号

S_ST                 快门脉冲信号

T₁₊、T₂₊            距离感测阶段

T_1-、T_2-            噪声感测阶段

T_C、T_R              脉冲宽度

T_F                  交流电周期

T_STEADY             已知时间间隔

TEMP_AMB             环境温度

TEMP_DETECT                    芯片工作温度

TEMP_PRE1、TEMP_PRE2            已知环境温度

TEMP_START1                    启动温度

TEMP_STEADT1、TEMP_STEADT2      稳定温度

TEMP_STD                       基准环境温度

θ₁、θ₂、θ_1I、θ_2I、θ_1J、  角度

θ_2J

θ_LD                          发光误差角度

θ_CS1、θ_CS2                  感测误差角度

ΔTEMP_IC1、ΔTEMP_IC2          工作温差

具体实施方式

请参考图1与图2。图1与图2为说明本发明的利用成像位置差异以测距的测距装置100的结构及工作原理的示意图。测距装置110用来量测待测物MO与测距装置100之间的待测距离D_M。测距装置100包含一发光/感测控制电路110、一发光组件120、一影像传感器130、一距离计算电路140、一参数计算电路150，以及一镜头LEN₁。测距装置100的内部各组件的耦接关系如图1所示，故不再赘述。

发光/感测控制电路110用来产生发光脉冲信号S_LD、快门脉冲信号S_ST、阶段信号S_P、读取信号S_RE，以及已知距离信号S_D。测距装置100于测距时可分为两阶段：1.距离感测阶段；2.噪声感测阶段。当测距装置100于距离感测阶段时，发光/感测控制电路110同时产生表示「发光」的发光脉冲信号S_LD与表示「开启」的快门脉冲信号S_ST，且二者的脉冲宽度皆为T_C；然后发光/感测控制电路110再同时产生表示「读取」的读取信号S_RE与表示「总和」的阶段信号S_P，且二者的脉冲宽度皆为T_R。当测距装置100于噪声感测阶段时，发光/感测控制电路110产生表示「开启」的快门脉冲信号S_ST且同时发光脉冲信号S_LD表示「不发光」，且快门脉冲信号的脉冲宽度为T_C；然后发光/感测控制电路110再同时产生表示「读取」的读取信号S_RE与表示「噪声」的阶段信号S_P，且二者的脉冲宽度皆为T_R。

发光组件120，用来根据发光脉冲信号S_LD，以发出侦测光L_ID射向待测物MO，以使待测物MO产生反射光L_RD。更明确地说，当发光脉冲信号S_LD表示「发光」时，发光组件120发出侦测光L_ID射向待测物MO；当发光脉冲信号S_LD表示「不发光」时，发光组件120不发出侦测光L_ID。此外，发光组件120可为发光二极管(Light-Emitting Diode，LED)或雷射二极管(laser diode)。当发光组件120为发光二极管时，测距装置100可选择性地包含一镜头LEN₂，以用来汇聚侦测光L_ID以射向待测物MO。

镜头LEN₁用来汇聚背景光L_B或反射光L_RD至影像传感器130。影像传感器130包含M个并排的感测单元CS₁～CS_M，且每个感测单元的宽度皆等于像素宽度W_PIX，意即M个并排的感测单元CS₁～CS_M的总宽度为M×W_PIX。感测单元CS₁～CS_M用来根据快门脉冲信号S_ST，以感测镜头LEN₁所汇聚的光的能量。更明确地说，当快门脉冲信号S_ST表示「开启」时，感测单元CS₁～CS_M感测镜头LEN₁所汇聚的光(如背景光L_B或反射光L_RD)的能量以据以产生光感测信号；当快门脉冲信号S_ST表示「关闭」时，感测单元CS₁～CS_M不感测镜头LEN₁所汇聚的光的能量。举例来说，当快门脉冲信号S_ST表示「开启」时，感测单元CS₁感测镜头LEN₁所汇聚的光的能量并据以产生光感测信号S_LS1；感测单元CS₂感测镜头LEN₁所汇聚的光的能量并据以产生光感测信号S_LS2；依此类推，感测单元CS_M感测镜头LEN₁所汇聚的光的能量并据以产生光感测信号S_LSM。此外，当读取信号S_RE表示「读取」时，感测单元CS₁～CS_M分别输出光感测信号S_LS1～S_LSM。

距离计算电路140包含复数个储存单元，分别用来储存感测单元CS₁～CS_M所输出的光感测信号S_LS1～S_LSM，且根据阶段信号S_P，设定所接收的光感测信号的属性。在本实施例中，以距离计算电路140包含M个储存单元M₁～M_M作举例说明。当阶段信号S_P表示「总和」时，储存单元M₁～M_M将所接收的光感测信号S_LS1～S_LSM设定为正，意即所接收的光感测信号S_LS1～S_LSM根据阶段信号S_P表示「总和」而被标记为正光感测信号S_LS1+～S_LSM+；当阶段信号S_P表示「噪声」时，储存单元M₁～M_M将所接收的光感测信号S_LS1～S_LSM设定为负，意即所接收的光感测信号S_LS1～S_LSM根据阶段信号S_P表示「噪声」而被标记为负光感测信号S_LS1-～S_LSM-。距离计算电路140便可根据正光感测信号S_LS1+～S_LSM+与负光感测信号S_LS1-～S_LSM-，计算出待测距离D_M。以下将说明距离计算电路140计算待测距离D_M的工作原理。

如图2左半部所示，于距离感测阶段内，发光/感测控制电路110会产生代表「发光」的发光脉冲信号S_LD，而使得发光组件120发出侦测光L_ID射向待测物MO，以使待测物MO产生反射光L_RD。此时，发光/感测控制电路110产生代表「开启」的快门脉冲信号S_ST，而使得感测单元CS₁～CS_M感测反射光L_RD与背景光L_B的能量，以分别产生光感测信号S_LS1～S_LSM。然后发光/感测控制电路110会输出代表「读取」的读取信号S_RE，以使影像传感器130输出光感测信号S_LS1～S_LSM至距离计算电路140，且发光/感测控制电路110会产生代表「总和」的阶段信号S_P以指示距离计算电路140此时所接收的光感测信号为距离感测阶段内的光感测信号，意即为正光感测信号S_LS1+～S_LSM+。设于距离感测阶段内，反射光L_RD主要汇聚成像于感测单元CS_K，则此时距离计算电路140所接收的正光感测信号S_LS1+～S_LSM+的值如图2右上半部所示，感测单元CS_K同时感测到背景光L_B与反射光L_RD(意即待测物MO成像于感测单元CS_K上)。因此，感测信号S_LSK+等于感测单元CS_K感测背景光L_B所累积的能量B_K加上感测单元CS_K感测反射光L_RD所累积的能量R_K，而其它感测单元则只接收到背景光L_B。因此，感测信号S_LS1+等于感测单元CS₁感测背景光L_B所累积的能量B₁；感测信号S_LS21+等于感测单元CS₂感测背景光L_B所累积的能量B₂；依此类推，感测信号S_LSM+等于感测单元CS_M感测背景光L_B所累积的能量B_M。

如图2左半部所示，于噪声感测阶段内，发光/感测控制电路110会产生代表「开启」的快门脉冲信号S_ST，而使得感测单元CS₁～CS_M感测镜头LEN₁所汇聚的光，以产生光感测信号S_LS1～S_LSM。然而，此时发光/感测控制电路110会产生代表「不发光」的发光脉冲信号S_LD，因此发光组件120不会发出侦测光L_ID射向待测物MO，且待测物MO也不会产生反射光L_RD。然后发光/感测控制电路110会输出代表「读取」的读取信号S_RE，以使影像传感器130输出光感测信号S_LS1～S_LSM至距离计算电路140，且发光/感测控制电路110会产生代表「噪声」的阶段信号S_P以指示距离计算电路140此时所接收的光感测信号为噪声感测阶段内的光感测信号，意即为负光感测信号S_LS1-～S_LSM-。此时距离计算电路140所接收的光感测信号S_LS1-～S_LSM-的值如图2右下半部所示。由于快门脉冲信号S_ST于距离感测阶段与噪声感测阶段的脉冲宽度相同(皆为时间长度T_C)。因此感测单元CS₁～CS_M在距离感测阶段与噪声感测阶段所产生的光感测信号S_LS1～S_LSM对应于背景光L_B累积的部分会相等。换句话说，正光感测信号S_LS1+～S_LSM+中的背景光累积的能量会等于负光感测信号S_LS1-～S_LSM-中的背景光累积的能量(B₁～B_M)。

在经过距离感测阶段与噪声感测阶段后，发光/感测控制电路110会产生代表「计算距离」的阶段信号S_P。此时距离计算电路140会将储存单元中的正光感测信号与负光感测信号相减，并选出相减之后所储存的值最大的储存单元并据以判断反射光L_RD于影像传感器130上的成像位置。也就是说，距离计算电路140的储存单元M₁～M_M所储存的值分别等于正光感测信号S_LS1+～S_LSM+的值减去负光感测信号S_LS1-～S_LSM-的值。更明确地说，储存单元M₁储存正光感测信号S_LS1+与负光感测信号S_LS1-，由于正光感测信号S_LS1+等于B₁且负光感测信号S_LS1-等于B₁，因此储存单元M₁经过相减之后所储存的值为零；储存单元M₂储存正光感测信号S_LS2+与负光感测信号S_LS2-，由于正光感测信号S_LS2+等于B₂且负光感测信号S_LS2-等于B₂，因此储存单元M₂经过相减之后所储存的值为零；依此类推，储存单元M_K储存正光感测信号S_LSK+与负光感测信号S_LSK-，由于正光感测信号S_LS2+等于(B_K+R_K)且负光感测信号S_LS2-等于B_K，因此储存单元M_K余相减之后所储存的值为R_K；储存单元M_M储存正光感测信号S_LSM+与负光感测信号S_LSM-，由于正光感测信号S_LSM+等于B_M且负光感测信号S_LSM-等于B_M，因此储存单元M_M相减之后所储存的值为零。换句话说，在储存单元M₁～M_M之中，储存单元M_K的值等于R_K，而其它储存单元的值皆等于零，因此距离计算电路140可据以选择储存单元M_K，意即储存单元M_K所储存的光感测信号具有对应于反射光L_RD的能量。由于储存单元M_K为储存感测单元CS_K所产生的光感测信号，因此距离计算电路140可判断出待测物MO所产生的反射光L_RD主要汇聚成像于感测单元CS_K。如此，距离计算电路140可更进一步地根据待测物MO所产生的反射光L_RD主要汇聚成像于感测单元CS_K，而由下式推算出图1中反射光L_RD的成像位置D_CS：

D_CS＝K×W_PIX…(1)；

此外，由于在图1中镜头LEN₁的焦点O_F1与感测单元CS₁之间所形成的直线L_F平行于侦测光L_ID，因此侦测光L_ID及反射光L_RD的夹角θ₁与直线L_F及反射光L_RD的夹角θ₂相等。换句话说tanθ₁与tanθ₂的关系可以下式表示：

tanθ₁＝L/D_M＝tanθ₂＝D_CS/D_F…(2)；

其中L代表发光组件120与影像传感器130(侦测光L_ID与直线L_F)之间的已知距离、D_CS代表反射光L_RD的成像位置、D_F代表镜头LEN₁的焦距。根据式(2)，待测距离D_M可以下式表示：

D_M＝(D_F×L)/D_CS…(3)；

因此，距离计算电路140可借由式(1)先计算出成像位置D_CS，再借由式(3)，根据已知距离L、焦距D_F，以计算出待测距离D_M。

综上所述，在测距装置100之中，于距离感测阶段内，发光/感测控制电路110控制发光组件120发出侦测光L_ID射至待测物MO，且将感测单元CS₁～CS_M感测镜头LEN₁所汇聚的光(如反射光L_RD与背景光L_B)而据以产生的正光感测信号S_LS1+～S_LSM+储存于储存单元M₁～M_M。于噪声感测阶段内，发光/感测控制电路110控制发光组件120不发出侦测光L_ID，且将感测单元CS₁～CS_M感测镜头LEN₁所汇聚的光(如背景光L_B)而据以产生的负光感测信号S_LS1+～S_LSM+储存于储存单元M₁～M_M。此时，储存单元M₁～M_M的值会等于正光感测信号S_LS1+～S_LSM+减去负光感测信号S_LS1-～S_LSM-。因此，对应于反射光L_RD所汇聚的感测单元CS_K的储存单元M_K的值会大于其它储存单元的值。如此，距离计算电路140可判断出反射光L_RD所汇聚的感测单元CS_K，并据以计算出反测光L_RD的成像位置D_CS。因此，距离计算电路140可根据成像位置D_CS、镜头LEN₁的焦距D_F、已知距离L以计算出待测距离D_M。

此外，在测距装置100中，距离感测阶段与噪声感测阶段可反复进行多次(如Y次)，以使储存单元M₁～M_M可储存对应于Y个距离感测阶段的正光感测信号，与对应于Y个噪声感测阶段的负光感测信号。由于每个距离感测阶段的正光感测信号对应于背景光的能量的部分，会被对应的噪声感测阶段的负光感测信号所抵销，因此除了对应于反射光L_RD所汇聚成像的感测单元CS_K的储存单元M_K的值会等于(Y×R_K)之外，其它储存单元的值皆等于零。如此一来，即使因反射光L_RD的能量较弱而使感测单元CS_K所据以累积的能量R_K较小，测距装置100仍可借由进行多次的距离感测阶段与噪声感测阶段(也就是说，将Y变大)，以放大储存单元M_K的值与其它储存单元之间的差异，而让距离计算电路140可正确地找出具有最大值的储存单元M_K，并据以计算出反射光L_RD的成像位置D_CS，以提高准确度。

请参考图3。图3为说明测距装置100减少闪烁现象的工作原理的示意图。由于一般室内光源所接收的电源为交流电，因此除了背景光L_B外，另一部分的背景光(闪烁光)L_F会受到交流电的频率的影响而闪烁。举例而言，室内的日光灯的电源为交流电，因此日光灯所发射的光会受到交流电的频率的影响而闪烁。在图3中，设交流电的周期为T_F(如交流电的频率为60Hz、交流电的周期为0.0167秒)。交流电的功率P会随着时间不停的变动，因此闪烁光L_F的功率也会随着时间不停的变动。然而，交流电的功率P每隔半交流电周期(T_F/2)就会循环一次。举例而言，当时间为T时，交流电的功率P等于P_T；则当时间为(T+T_F/2)时，交流电的功率P仍等于P_T。又闪烁光L_F的功率正比于交流电的功率P，因此闪烁光L_F的功率会类似交流电的功率，以每隔半交流电周期(T_F/2)就会循环一次。如此一来，在测距装置100中，发光/感测控制电路110可借由控制距离感测阶段(如图3所示的T₁₊与T₂₊)与噪声感测阶段(如图3所示的T_1-与T_2-)的时间间隔等于半交流电周期(T_F/2)，以减低闪烁现象的影响。更明确地说，发光/感测控制电路110，控制感测单元CS₁～CS_M于距离感测阶段T₁₊(或T₂₊)感测对应于交流电的功率P₁(或P₂)的闪烁光L_F，而使得感测单元CS₁～CS_M所产生的正光感测信号对应于闪烁光L_F的部分会等于F₁₁～F_M1(或F₁₂～F_M2)。且发光/感测控制电路110控制距离感测阶段T₁₊(或T₂₊)与噪声感测阶段T_1-(或T_2-)的时间间隔等于半交流电周期T_F/2(如0.0083秒)。因此，感测单元CS₁～CS_M于噪声感测阶段T_1-(或T_2-)内所感测的闪烁光L_F的功率与感测单元CS₁～CS_M于距离感测阶段T₁₊(或T₂₊)内所感测的闪烁光L_F的功率相同。如此于噪声感测阶段T_1-(或T_2-)内，感测单元CS₁～CS_M所产生的负光感测信号对应于闪烁光L_F的部分也会等于F₁₁～F_M1(或F₁₂～F_M2)。因此，距离感测阶段T₁₊(或T₂₊)的正光感测信号对应于闪烁光L_F的部分，会被对应的噪声感测阶段T_1-(或T_2-)的负光感测信号所抵销。换句话说，除了对应于反射光L_RD所汇聚成像的感测单元CS_K的储存单元M_K的值会等于R_K之外，其它储存单元的值皆等于零。因此即使感测单元CS₁～CS_M会感测到闪烁光L_F，发光/感测控制电路110仍可借由控制距离感测阶段T₁₊或T₂₊分别与噪声感测阶段T_1-或T_2-的时间间隔等于半交流电周期(T_F/2)，以减低闪烁现象的影响，而使距离计算电路140可正确地判断出反射光L_RD的成像位置D_CS且计算出待测距离D_M。

由于在生产过程中，当组装测距装置100时，测距装置100内部的组件的位置会因组装误差而产生偏移，因此测距装置100在量测距离时会受到组装误差的影响。因此测距装置100所包含的参数计算电路150用来校正测距装置100的组装误差。以下将说明参数计算电路150的工作原理。

参数计算电路150接收发光/感测控制电路110所输出的距离信号S_D，而得到已知距离D_C1与已知距离D_C2。其中已知距离D_C1为校正物CO₁与测距装置100之间的距离，已知距离D_C2为校正物CO₂与测距装置100之间的距离。借由如同图2所述的方法，发光组件120发出侦测光L_ID射向校正物CO₁或CO₂，而使参数计算电路150可根据影像传感器130所输出的光感测信号而得到反射光L_RD的成像位置，并据以校正测距装置100的组装误差角度。

首先假设发光组件120因组装误差而使发光组件120所发出的侦测光L_ID旋转发光误差角度θ_LD。

请参考图4。图4为说明校正发光组件120所发出的侦测光L_ID的发光误差角度θ_LD的方法的示意图。发光/感测控制电路110控制发光组件120发射侦测光L_ID射向校正物CO₁。其中校正物CO₁与测距装置100的距离为已知距离D_C1。由于侦测光L_RD受到发光组件120的组装误差的影响，因此侦测光L_ID会以一发光误差角度θ_LD入射校正物CO₁，而校正物CO₁反射侦测光L_ID所产生的反射光L_RD会汇聚成像于感测单元CS_I。侦测光L_ID与反射光L_RD的夹角为θ_1I，而直线L_F与反射光L_RD的夹角为θ_2I。如图4所示，由于直线L_F平行于校正物的平面的法线，因此(θ_1I-θ_LD)会等于θ_2I。也就是说，tan(θ_1I-θ_LD)等于tanθ_2I。因此可得下列公式：

D_C1＝1/[1/(D_F×L)×D_CSI+B]…(4)；

B＝tanθ_LD/L…(5)；

其中B代表用来校正发光误差角度θ_LD的校正参数、D_CSI代表反射光L_RD的成像位置。因此，参数计算电路150根据式(4)可计算得到校正参数B。如此，参数计算电路150可通过参数信号S_AB以输出校正参数B至距离计算电路140，以使距离计算电路140可将式(2)校正如下式，以计算经校正后的待测距离D_M：

D_M＝1/[1/(D_F×L)×D_CS+B]…(6)；

因此，即使测距装置100因组装误差而使发光组件120所发出的侦测光L_ID旋转发光误差角度θ_LD，测距装置100仍可借由参数计算电路150计算出可校正发光误差角度θ_LD的校正参数B，以让距离计算电路140根据校正参数B、镜头LEN₁的焦距D_F、已知距离L，以及量测待测物MO时反射光的成像位置D_CS，而正确地计算出待测距离D_M。

请参考图5与图6。图5、图6为说明因组装误差而使影像传感器130旋转感测误差角度θ_CS1与θ_CS2的校正方法的示意图。图5为测距装置100的上视图。如图5所示，影像传感器130的感测误差角度θ_CS1处于XY平面上。图6为测距装置100的侧视图。此外，从图6可看出影像传感器130所旋转的感测误差角度θ_CS1与θ_CS2。发光/感测控制电路110控制发光组件120发射侦测光L_ID射向校正物CO₂，其中校正物CO₂与测距装置100的距离为已知距离D_C2。此时假设发光组件120没有组装误差(意即假设发光误差角度θ_LD为零)，侦测光L_ID会入射校正物CO₁，而校正物CO₁反射侦测光L_ID所产生的反射光L_RD会汇聚成像于感测单元CS_J。侦测光L_ID与反射光L_RD的夹角为θ_1J，而直线L_F与反射光L_RD的夹角为θ_2J。由图6可看出，D_CSX为反射光L_RD的成像位置D_CSJ投影至X轴的投影距离，且成像位置D_CSJ与投影距离D_CSX的关系可以下式表示：

D_CSX＝D_CSJ×cosθ_CS2×cosθ_CS1…(6)；

又在图5中，直线L与侦测光L_ID平行，因此直线L与反射光L_RD的夹角θ_2J等于侦测光L_ID与反射光L_RD的夹角θ_1J。也就是说，tanθ_1J等于tanθ_2J。如此，已知距离D_C2与投影距离D_CSX的关系可以下式表示：

L/D_C2＝D_CSX/D_F…(7)；

因此，根据式(6)与(7)可得到下列公式；

D_C2＝1/(A×D_CSJ)…(8)；

A＝(cosθ_CS2×cosθ_CS1)/(D_F×L)…(9)；

其中A代表用来校正感测误差角度θ_CS2与θ_CS1的校正参数。因此，参数计算电路150根据式(8)计算得到校正参数A。如此，参数计算电路150可通过参数信号S_AB以输出校正参数A至距离计算电路140，以使距离计算电路140可将式(2)校正如下式，以计算经校正后的待测距离D_M：

D_M＝1/(A×D_CS)…(10)；

由此可知，即使测距装置100因组装误差而使影像传感器130旋转感测误差角度θ_CS1与θ_CS2，测距装置100仍可借由参数计算电路150计算出可校正感测误差角度θ_CS2与θ_CS1的校正参数A，以让距离计算电路140可借由校正参数A与量测待测物MO时反射光的成像位置D_CS，而正确地计算出待测距离D_M。

假设测距装置100因组装误差而使发光组件120所发出的侦测光L_ID旋转发光误差角度θ_LD，且同时影像传感器130旋转感测误差角度θ_CS1与θ_CS2。借由图4、图5、图6的说明可知，测距装置100可借由发光组件120发出侦测光L_ID至校正物CO₁与CO₂，以分别得到对应于校正物CO₁的反射光L_RD的成像位置D_CS1、与对应于校正物CO₂的反射光L_RD的成像位置D_CS2。又成像位置D_CS1与D_CS2、测距装置100与校正物CO₁之间的已知距离D_C1、测距装置100与校正物CO₂之间的已知距离D_C2，以及校正参数A与B的关系可以下式表示：

D_C1＝1/[A×D_CS1+B]…(11)；

D_C2＝1/[A×D_CS2+B]…(12)；

此时，参数计算电路150可根据式(11)与式(12)计算出可校正感测误差角度θ_CS1与θ_CS2的校正参数A，以及可校正发光误差角度θ_LD的校正参数B。参数计算电路150可通过参数信号S_AB以输出校正参数A与B至距离计算电路140，以使距离计算电路140可将式(2)校正如下式，以计算经校正后的待测距离D_M：

D_M＝1/[A×D_CS+B]…(13)；

如此，即使测距装置100因组装误差而使发光组件120所发出的侦测光L_ID旋转发光误差角度θ_LD，且同时影像传感器130旋转感测误差角度θ_CS1与θ_CS2。测距装置100仍可借由参数计算电路150计算出可校正感测误差角度θ_CS2与θ_CS1的校正参数A与可校正发光误差角度θ_LD的校正参数B，以让距离计算电路140可正确地计算出待测距离D_M。

除此之外，根据式(13)可知，当距离计算电路140计算待测距离D_M时，只需要参数计算电路150所输出的校正参数A、校正参数B与量测待测物MO时反射光L_RD的成像位置D_CS，而不需镜头LEN₁的焦距D_F与已知距离L。换句话说，即使在生产过程中，镜头LEN₁的焦距D_F有误差，或是已知距离L因组装而产生误差，距离计算电路140仍可根据式(13)以正确地计算出待测距离D_M。

请参考图7。图7为说明本发明的影像传感器的结构的第一实施例700的示意图。如图7所示，影像传感器700的M个感测单元排列成N行K列。在影像传感器700中，每一行感测单元的水平方向(或图7所示的X轴的方向)上的位置皆相同。更进一步地说，设感测单元CS₁₁～CS_NK的宽度皆为W_PIX，且设感测单元CS₁₁的左侧于水平方向的位置可表示为零，如此，以每一行感测单元的中心来代表其水平方向上的位置，则第1行感测单元CS₁₁～CS_1K于水平方向的位置可表示为1/2×W_PIX；第2行感测单元CS₂₁～CS_2K于水平方向的位置可表示为3/2×W_PIX；第N行感测单元CS_N1～CS_NK于水平方向的位置可表示为[(2×N-1)×W_PIX]/2，其它可依此类推，故不再赘述。因此，由上述说明可知，在影像传感器700中，每一列感测单元于水平方向上的位置皆可表示为{1/2×W_PIX，3/2×W_PIX，…，[(2×N-1)×W_PIX]/2}，因此每一列感测单元于水平方向上的位置皆相同。

请参考图8。图8为说明利用影像传感器700以侦测反射光L_RD的成像位置D_CS的工作原理的示意图。图8的上半部所示的圆圈用来表示反射光L_RD于影像传感器700成像的位置，也就是说，被圆圈所覆盖的感测单元，可感测到反射光L_RD的能量，而产生较大的光感测信号S_LS。为了得到反射光L_RD的成像位置D_CS，此时，可将每一行感测单元所产生的光感测信号S_LS相加(如图8下半部所示)，以得到水平方向(X轴方向)上的累计光感测信号S_ALS。举例而言，根据第1行感测单元CS₁₁～CS_1K的光感测信号相加而产生的累计光感测信号为S_ALS1；根据第2行感测单元CS₂₁～CS_2K的光感测信号相加而产生的累计光感测信号为S_ALS2；根据第N行感测单元CS_N1～CS_NK的光感测信号相加而产生的累计光感测信号为S_ALSN，其它可依此类推，故不再赘述。由于接收到反射光L_RD的感测单元会产生较高的光感测信号，因此接近反射光L_RD的成像位置D_CS(意即圆圈中心)的感测单元皆会产生较高的光感测信号。换句话说，若在累计光感测信号S_ALS1～S_ALSN中，对应于第F行感测单元CS_F1～CS_FK的累计光感测信号S_ALSF具有最大值，则表示反射光L_RD的成像位置(圆圈中心)位于第F行感测单元。如此一来，即可以第F行感测单元于水平方向上的位置来代表反射光L_RD的成像位置D_CS。举例而言，如图8所示，第5行感测单元CS₅₁～CS_5K所对应的累计光感测信号S_ALS5具有最大值，因此可判断反射光L_RD的成像位置(圆圈中心)位于第5行感测单元，如此一来，即可以第5行感测单元于水平方向上的位置9/2×W_PIX来代表反射光L_RD的成像位置D_CS。

请参考图9。图9为说明本发明的影像传感器的结构的另一实施例900的示意图。如图9所示，影像传感器900的M个感测单元排列成N行K列。相较于影像传感器700，影像传感器900的每一列感测单元与其相邻的其它列感测单元的水平方向(或图9所示的X轴的方向)上的位置相隔一位移距离D_SF(在图9中假设位移距离D_SF等于W_PIX/2)。举例而言，第1列感测单元CS₁₁～CS_N1于水平方向上的位置可表示为{1/2×W_PIX，3/2×W_PIX，…，[(2×N+1)×W_PIX]/2}；第2列感测单元CS₁₂～CS_N2于水平方向上的位置可表示为{W_PIX，2×W_PIX，…，[2×N×W_PIX]/2}；第K列感测单元CS_1K～CS_NK于水平方向上的位置可表示为{[1/2+(K-1)/2]×W_PIX，[3/2+(K-1)/2]×W_PIX，…，[(2×N-1)/2+(K-1)/2]×W_PIX}，其它可依此类推，故不再赘述。

请参考图10。图10为说明利用影像传感器900以侦测反射光L_RD的成像位置D_CS的工作原理的示意图。图10的上半部所示的圆圈用来表示反射光L_RD于影像传感器900成像的位置。根据影像传感器900的感测单元CS₁₁～CS_NK的光感测信号而产生的累计光感测信号为S_ALS1～S_ALS2N。其中累计光感测信号S_ALS1所对应的感测范围为水平方向上位置0～W_PIX/2，由于在感测单元CS₁₁～CS_NK之中，仅有感测单元CS₁₁的感测范围涵盖累计光感测信号S_ALS1所对应的感测范围，因此累计光感测信号S_ALS1等于感测单元CS₁₁的光感测信号的值；累计光感测信号S_ALS2所对应的感测范围为水平方向上位置W_PIX/2～W_PIX，由于在感测单元CS₁₁～CS_NK之中，感测单元CS₁₁与CS₁₂的感测范围皆涵盖累计光感测信号S_ALS2所对应的感测范围，因此累计光感测信号S_ALS2可借由相加感测单元CS₁₁与CS₂₁的光感测信号而得，其它累计光感测信号可由类似方法而得，故不再赘述。若在累计光感测信号S_ALS1～S_ALS2N中，累计光感测信号S_ALSF具有最大值，则表示反射光L_RD的成像位置(圆圈中心)位于对应于累计光感测信号S_ALSF的水平方向上的位置。举例而言，如图10所示，累计光感测信号S_ALS10具有最大值，因此可判断反射光L_RD的成像位置(圆圈中心)位于对应于累计光感测信号S_ALS10的水平方向上的位置。由于累计光感测信号S_ALS10所对应的感测范围为9/2×W_PIX～5×W_PIX，因此累计光感测信号S_ALS10所对应的水平方向上的位置可表示为19/4×W_PIX。如此，反射光L_RD的成像位置(圆圈中心)可以累计光感测信号S_ALS10水平方向上的位置19/4×W_PIX来表示。

此外，相较于影像传感器700，影像传感器900具有更高的分辨率。举例而言，当利用影像传感器700来侦测反射光L_RD的成像位置D_CS时，若反射光L_RD的成像位置D_CS(圆圈中心)于水平方向上的实际位置为(17/4)×W_PIX，则此时累计光感测信号S_ALS5具有最大值，因此反射光L_RD的成像位置D_CS会以影像传感器700的第5行感测单元于水平方向上的位置9/2×W_PIX来表示；若反射光L_RD的成像位置D_CS(圆圈中心)于水平方向上的实际位置略为移动，而变成为(19/4)×W_PIX，此时累计光感测信号S_ALS5仍然具有最大值，也就是说，虽然反射光L_RD的成像位置D_CS(圆圈中心)于水平方向上的实际位置已经从(17/4)×W_PIX变为(19/4)×W_PIX，但是反射光L_RD的成像位置D_CS仍会以影像传感器700的第5行感测单元于水平方向上的位置9/2×W_PIX来表示。

然而，当利用影像传感器900来侦测反射光L_RD的成像位置D_CS时，若反射光L_RD的成像位置D_CS(圆圈中心)于水平方向上的实际位置为(17/4)×W_PIX，则此时累计光感测信号S_ALS9具有最大值，因此反射光L_RD的成像位置D_CS会以累计光感测信号S_ALS9于水平方向上的位置17/4×W_PIX来表示；然而，若反射光L_RD的成像位置D_CS(圆圈中心)于水平方向上的实际位置略为移动，而变成为(19/4)×W_PIX，则此时累计光感测信号S_ALS10具有最大值，因此反射光L_RD的成像位置D_CS会以累计光感测信号S_ALS10于水平方向上的位置19/4×W_PIX来表示。由此可知，利用影像传感器900可更精确地侦测到反射光L_RD的成像位置D_CS。更进一步地说，相较于影像传感器700，在影像传感器900中，借由调整每一列感测单元与其相邻的其它列感测单元的水平方向上的位置相隔的位移距离，可使影像传感器900具有更高的分辨率。

此外，在影像传感器900中，每一列感测单元与其相邻的其它列感测单元的水平方向(或图9所示的X轴的方向)上的位置相隔的位移距离并不限定要相同。举例而言，第1列感测单元与第2列的感测单元之间的位移距离为W_PIX/2，而第2列感测单元与第3列的感测单元之间的位移距离为W_PIX/4。此时，仍可图10所述的方法以利用影像传感器900来侦测反射光L_RD的成像位置D_CS。

请参考图11。图11为说明本发明的影像传感器的结构的另一实施例1100的示意图。如图11所示，影像传感器1100的M个感测单元排列成N行Q列。影像传感器1100与700的不同之处在于，影像传感器700的每一感测单元为一正方形，而影像传感器1100的每一感测单元为一长方形。举例而言，影像传感器700的每一感测单元的宽度与高度皆等于W_PIX，而影像传感器1100的每一感测单元的宽度为W_PIX，高度则设计为(W_PIX×K/Q)，其中Q＜K，也就是说，影像传感器1100的每一感测单元的短边位于水平方向(X轴方向)上，长边位于垂直方向上。换句话说，影像传感器1100的每一行感测单元具有与影像传感器700的每一感测单元相同的宽度，且影像传感器1100的每一行感测单元的数目Q虽然少于影像传感器700的每一行感测单元的数目K，但是影像传感器1100的每一行感测单元的总面积仍维持与影像传感器700相同。类似于影像传感器700，影像传感器1100提供M个感测单元所产生的M个感测信号给距离计算电路，以使距离计算电路计算出累计光感测信号S_ALS1～S_ALSN。举例而言，根据第1行感测单元CS₁₁～CS_1Q的光感测信号相加而产生的累计光感测信号为S_ALS1；根据第2行感测单元CS₂₁～CS_2Q的光感测信号相加而产生的累计光感测信号为S_ALS2；根据第N行感测单元CS_N1～CS_NQ的光感测信号相加而产生的累计光感测信号为S_ALSN，其它可依此类推，故不再赘述。如此一来，距离计算电路可利用图8所述的方法，以根据累计光感测信号S_ALS1～S_ALSN来得到反射光L_RD的成像位置，并进而计算出待测距离D_M。

相较于影像传感器700，由于在影像传感器1100中，每一感测单元的短边位于水平方向上而使得每一行感测单元的数目较少(意即Q＜K)，因此可减少距离计算电路于产生累计光感测信号S_ALS1～S_ALSN时所需累加的次数。由于影像传感器1100的每一行感测单元的总面积仍维持与影像传感器700相同，因此每一行感测单元所接收到的镜头LEN所汇聚的光的能量维持不变。换句话说，当利用影像传感器1100时，可减少距离计算电路于产生累计光感测信号S_ALS1～S_ALSN时所需处理的运算量，且同时维持累计光感测信号S_ALS1～S_ALSN的信噪比。此外，在影像传感器1100中，每一感测单元的短边位于水平方向上，且其宽度仍维持为W_PIX。换句话说，利用影像传感器1100来计算反射光L_RD于水平方向上的成像位置时，其分辨率与利用影像传感器700的情况相同。因此，相较于影像传感器700，影像传感器1100可减少距离计算电路所需处理的运算量，并同时维持累计光感测信号的信噪比与成像位置于水平方向(意即短边所位于的方向)上的分辨率。

综上所述，本发明所提供的测距装置，借由将测距装置中的影像传感器所感测的光感测信号，移除掉背景光与闪烁光的部分，来降低背景光与闪烁现象的影响。在本发明的影像传感器中，可借由调整每一列感测单元与其相邻的其它列感测单元的水平方向上的位置相隔的位移距离，以提高影像传感器的分辨率。除此之外，本发明另提供一种测距装置的校正方法。借由发光组件发出侦测光至一具有第一已知距离的第一校正物与一具有第二已知距离的第二校正物，以分别得出对应于第一校正物的反射光的第一成像位置与对应于第二校正物的反射光的第二成像位置，并根据第一已知距离、该第一成像位置、该第二已知距离以及该第二成像位置，以计算出可校正该测距装置的内部组件的组装误差角度的校正参数。如此，测距装置可借由校正参数以正确地计算出待测距离，提供给使用者更大的方便。

此外，当测距装置的环境温度改变时，会造成测距装置中的内部组件之间的距离改变，以及内部组件的形变。举例而言，测距装置的镜头因膨胀而导致镜头表面曲率与折射率的改变。如此，反射光通过镜头汇聚于影像传感器上的成像位置改变。换句话说，环境温度的变化成反射光的成像位置改变。因此，当环境温度改变时，测距装置会受到环境温度的影响，而使得测距装置所计算的待测距离产生误差。因此本发明提供一种依据环境温度以校正测距装置所量测的待测物的待测距离的校正方法。以下将作更进一步的说明。

请参考图12。图12为说明本发明的依据环境温度TEMP_AMB以校正测距装置DMD所量测的待测物MO的待测距离D_M的校正方法1200的流程图。测距装置DMD具有一发光组件LD、镜头LEN₁与一影像传感器CS。发光组件LD与影像传感器CS之间的距离为一已知距离L₁。发光组件LD发射侦测光L_ID至待测物MO以产生反射光L_RD，反射光L_RD通过镜头LEN₁汇聚于影像传感器CS，以成像于成像位置D_CS1。测距装置DMD依据成像位置D_CS1、镜头LEN₁的焦距D_F、已知距离L₁，以计算测距装置DMD与待测物MO之间的待测距离D_M，本发明的校正方法1200的步骤说明如下：

步骤1210：提供温度传感器TS以量测测距装置DMD的环境温度TEMP_AMB；

步骤1220：依据环境温度TEMP_AMB与成像位置D_CS1，以计算一校正成像位置D_{CS_CAB}；

步骤1230：依据校正成像位置D_{CS_CAB}，以计算经校正后的待测距离D_M。

由于当环境温度TEMP_AMB改变时，成像位置D_CS1主要是受到镜头LEN的形变的影响而改变，因此校正方法1200于步骤1210中主要量测镜头LEN₁附近的温度变化。举例而言，温度传感器TS可设置邻近于镜头LEN₁。如此，当测距装置DMD测距时，温度传感器TS可量测镜头LEN₁的温度，以得到环境温度TEMP_AMB。此外，温度传感器TS也可设置邻近于影像传感器CS。温度传感器TS先量测影像传感器CS的一工作温差ΔTEMP_IC。更明确地说，如图13所示，当该影像传感器CS接收到电源以进入工作模式时，温度传感器TS可量测此时影像传感器CS的温度，已得到一启动温度TEMP_START1。影像传感器CS工作时会发热而使得影像传感器CS的温度随着时间上升。然而，如图13所示，经过一已知时间间隔T_STEADY后，影像传感器CS的温度大约稳定地维持一定值而不再上升。此时，温度传感器TS可量测影像传感器CS的温度，而得到一稳定温度TEMP_STEADY1。因此，依据稳定温度TEMP_STEADY1与启动温度TEMP_START1即可得到影像传感器CS因工作时发热而产生的工作温差ΔTEMP_IC1。更明确地说，将稳定温度TEMP_STEADY1与启动温度TEMP_START1相减即可得到影像传感器CS因工作时发热而产生的工作温差ΔTEMP_IC1。当测距装置DMD测距时，温度传感器TS量测影像传感器CS的温度以得到一芯片工作温度TEMP_DETECT。由于影像传感器CS的温度等于环境温度TEMP_AMB加上工作温差ΔTEMP_IC1，换句话说，将芯片工作温度TEMP_DETECT与工作温差ΔTEMP_IC1相减，即可得到环境温度TEMP_AMB。此外，如图14所示，若影像传感器CS进入一省电模式，则当影像传感器CS从省电模式切换进入工作模式时，于经过已知时间间隔T_STEADY后量测影像传感器CS的温度，而得到稳定温度TEMP_STEADY2。因此，依据稳定温度TEMP_STEADY2与启动温度TEMP_START1可得到此时影像传感器CS因工作时发热而产生的工作温差ΔTEMP_IC2。如此，即使影像传感器CS有进入过省电模式，温度传感器TS仍可量测到正确的工作温差ΔTEMP_IC2。因此温度传感器TS于测距装置DMD测距时，可依据芯片工作温度TEMP_DETECT与工作温差ΔTEMP_IC2，而得到正确的环境温度TEMP_AMB。相较于设置温度传感器TS邻近于镜头LEN₁以直接量测镜头LEN₁的温度，来得到环境温度TEMP_AMB，设置温度传感器TS邻近于影像传感器CS，仍可以上述的方式(量测影像传感器CS的工作温差ΔTEMP_IC)以量测环境温度TEMP_AMB，且此时可将温度传感器TS与影像传感器CS整合为一芯片，因此可节省测距装置DMD的成本。

在步骤1220中，于一校正阶段PH_CAB内，测距装置DMD分别于已知环境温度TEMP_PRE1与TEMP_PRE2(举例而言，如30℃与50℃)的条件下，量测具有已知距离D_C3的校正物CO₃，以得到成像位置D_CS3与成像位置成像位置D_CS4。也就是说，由于测距装置的内部组件(如镜头LEN₁)受到环境温度的变化的影响，因此当测距装置DMD于已知环境温度TEMP_PRE1的条件下量测校正物CO₃时所得到的成像位置为D_CS3，而于已知环境温度TEMP_PRE2的条件下量测校正物CO₃时所得到的成像位置为D_CS4。依据已知环境温度TEMP_PRE1与TEMP_PRE1、成像位置D_CS3与D_CS4，可计算一校正斜率SL_CAB与基准环境温度TEMP_STD。更明确地说，依据已知距离D_C3，可计算测距装置DMD于一基准环境温度TEMP_STD下，量测具有已知距离D_C3的校正物CO₃时的一基准成像位置D_{CS_STD}。举例而言，设测距装置DMD的工作原理与测距装置100类似，因此，测距装置DMD依据式(3)以计算待测距离D_M。此时，将已知距离D_C3代入式(3)可得到下式：

D_C3＝(D_F×L₁)/D_{CS_STD}…(14)；

其中由于D_F与L₁分别对应于一基准环境温度TEMP_STD(如室温25℃)下镜头LEN₁的焦距以及发光组件LD与影像传感器CS之间的距离的已知距离，因此依据式(14)所计算的基准成像位置D_{CS_STD}即为于基准环境温度TEMP_STD下，测距装置DMD量测校正物CO₃时的成像位置。由于成像位置的变化量大约正比于环境温度的变化量(如图15所示)，因此，成像位置D_CS2、D_CS3、D_{CS_STD}与环境温度TEMP_PRE1、TEMP_PRE2、TEMP_STD的关系可以下列方程式表示：

D_CS2-D_{CS_STD}＝SL_CAB×(TEMP_PRE1-TEMP_STD)…(15)；以及

D_CS3-D_{CS_STD}＝SL_CAB×(TEMP_PRE2-TEMP_STD)…(16)；

其中SL_CAB为校正斜率，用来表示成像位置的变化量与环境温度的变化量之间的比例。由于成像位置D_CS2、D_CS3、D_{CS_STD}与环境温度TEMP_PRE1、TEMP_PRE2皆为已知，因此依据式(15)与(16)即可计算出基准环境温度TEMP_STD与校正斜率SL_CAB。如此，依据校正斜率SL_CAB、基准环境温度TEMP_STD与温度传感器TS所测得的测距装置DMD的环境温度TEMP_AMB，即可借由下式以计算出用来补偿测距装置DMD量测待测物MO时的成像位置D_CS1的位置补偿量DC_DELTA：

DC_DELTA＝SL_CAB×(TEMP_AMB-TEMP_STD)…(17)；

依据式(17)所计算出的位置补偿量DC_DELTA与成像位置D_CS1，可计算出校正成像位置D_{CS_CAB}。更明确地说，相加成像位置D_CS1与位置补偿量DC_DELTA，即可计算出校正成像位置D_{CS_CAB}。

在步骤1230中，依据校正成像位置D_{CS_CAB}，可计算出经校正后的待测距离D_M。举例而言，设测距装置DMD的工作原理与测距装置100类似，因此，测距装置DMD可将校正成像位置D_{CS_CAB}代入式(3)以计算待测距离D_M，如下式所示：

D_M＝(D_F×L₁)/D_{CS_CAB}…(18)；

此外，设测距装置DMD还具有参数计算电路150。由于参数计算电路150可根据式(11)与式(12)计算出可校正感测误差角度θ_CS1与θ_CS2的校正参数A，以及可校正发光误差角度θ_LD的校正参数B，因此，测距装置DMD借由式(13)、与校正参数A、B，以计算校正组装误差后的待测距离D_M。因此，当测距装置DMD同时利用校正参数A、B以校正组装误差，且利用校正成像位置D_{CS_CAB}以校正温度变化的影响时，测距装置DMD可利用下式以计算经校正后的待测距离D_M：

D_M＝1/[A×D_{CS_CAB}+B]…(19)；

其中校正参数A与影像传感器CS的感测误差角度θ_CS1与θ_CS2的关系如式(9)所示，校正参数B与发光误差角度θ_LD的关系如式(5)所示，故不再赘述。

依据本发明的校正方法1200的基本精神，本发明另提供一校正装置。请参考图16。图16为说明本发明的依据环境温度TEMP_AMB以校正测距装置DMD所量测的待测物MO的待测距离DM的校正装置1600的示意图。校正装置1600包含一温度传感器1610、一温度感测控制电路1620，以及一温度补偿计算电路1630。

温度传感器1610用来量测测距装置DMD的环境温度TEMP_AMB。温度传感器1610的结构与工作原理与前述的温度传感器TS类似。温度传感器1610可设置邻近于测距装置DMD的镜头LEN₁。如此，当测距装置DMD测距时，温度传感器1610可量测镜头LEN₁的温度，以得到环境温度TEMP_AMB。此外，温度传感器1610也可设置邻近于测距装置DMD的影像传感器CS，或是更进一步地将温度传感器1610与影像传感器CS整合为一芯片以节省成本。温度感测控制电路1620用来控制温度传感器1610量测影像传感器CS的工作温差ΔTEMP_IC，与控制温度传感器1610于测距装置DMD测距时量测影像传感器CS的温度以得到芯片工作温度TEMP_DETECT。如此，温度感测控制电路1620依据芯片工作温度TEMP_DETECT与工作温差ΔTEMP_IC，以得到环境温度TEMP_AMB。更明确地说，温度感测控制电路1620利用图13与图14所说明的方式以控制温度传感器1610量测影像传感器CS的启动温度TEMP_START与稳定温度TEMP_STEADY，并据以得到影像传感器CS的工作温差ΔTEMP_IC。当影像传感器CS接收到电源以进入工作模式时，温度感测控制电路1620控制温度传感器1610量测影像传感器CS的温度以得到启动温度TEMP_START1。经过已知时间间隔T_STEADY，温度感测控制电路1620控制温度传感器1610量测该影像传感器的温度以得到稳定温度T_STEADY1。如此，温度感测控制电路1620依据稳定温度T_STEADY1与启动温度T_START1，以得到工作温差ΔTEMP_IC1。此外，当影像传感器CS从省电模式进入工作模式时，经过已知时间间隔T_STEADY，温度感测控制电路1620控制温度传感器1610重新量测影像传感器CS的温度以得到稳定温度T_STEADY2。如此，温度感测控制电路1620依据稳定温度T_STEADY2与启动温度T_START1，可更新工作温差为ΔTEMP_IC2。当测距装置DMD测距时，温度感测控制电路1620控制温度传感器1610侦测影像传感器CS的温度以得到芯片工作温度TEMP_DETECT，且温度感测控制电路1620依据芯片工作温度TEMP_DETECT与工作温差ΔTEMP_IC，即可得到环境温度TEMP_AMB。

TEMP_AMB＝TEMP_DETECT-ΔTEMP_IC…(20)；

温度补偿计算电路1630用来依据环境温度TEMP_AMB与测距装置DMD于量测待测距离D_M的成像位置D_CS1，以计算校正成像位置D_{CS_CAB}，并提供校正成像位置D_{CS_CAB}给测距装置DMD，以使测距装置DMD可计算经校正后的待测距离D_M。更明确地说，于一校正阶段PH_CAB内，温度补偿计算电路1630控制测距装置DMD分别于已知环境温度TEMP_PRE1与TEMP_PRE2(举例而言，如30℃与50℃)的条件下，量测具有已知距离D_C3的校正物CO₃，以得到成像位置D_CS3与成像位置成像位置D_CS4。温度补偿计算电路1630依据已知环境温度TEMP_PRE1与TEMP_PRE1、成像位置D_CS3与D_CS4，以计算一校正斜率SL_CAB与基准环境温度TEMP_STD。更明确地说，温度补偿计算电路1630依据已知距离D_C3，可计算测距装置DMD于基准环境温度TEMP_STD下，量测具有已知距离D_C3的校正物CO₃时的一基准成像位置D_{CS_STD}。举例而言，设测距装置DMD的工作原理与测距装置100类似，测距装置DMD依据式(3)以计算待测距离D_M。因此温度补偿计算电路1630依据式(14)可计算于基准环境温度TEMP_STD下，测距装置DMD量测校正物CO₃时的基准成像位置D_{CS_STD}，且温度补偿计算电路1630可更进一步地依据式(15)与式(16)以计算出校正斜率SL_CAB与基准环境温度TEMP_STD。如此，温度补偿计算电路1630依据校正斜率SL_CAB、基准环境温度TEMP_STD与温度传感器1610所测得的测距装置DMD的环境温度TEMP_AMB(也就是说，温度感测控制电路1620所提供的环境温度TEMP_AMB)，即可借由式(17)以计算出用来补偿测距装置DMD量测待测物MO时的成像位置D_CS1的位置补偿量DC_DELTA。因此，温度补偿计算电路1630相加成像位置D_CS1与位置补偿量DC_DELTA，即可计算出校正成像位置D_{CS_CAB}。

测距装置DMD依据校正成像位置D_{CS_CAB}，可计算出经校正后的待测距离D_M。举例而言，设测距装置DMD的工作原理与测距装置100类似，因此，测距装置DMD可将校正成像位置D_{CS_CAB}代入式(18)以计算待测距离D_M。此外，若测距装置DMD还具有参数计算电路150，则由于参数计算电路150可根据式(11)与式(12)计算出可校正感测误差角度θ_CS1与θ_CS2的校正参数A，以及可校正发光误差角度θ_LD的校正参数B，因此，测距装置DMD可借由式(13)、与校正参数A、B，以计算校正组装误差后的待测距离D_M。如此一来，测距装置DMD可同时利用校正参数A、B以校正组装误差，且利用校正成像位置D_{CS_CAB}以校正温度变化的影响。此时，测距装置DMD利用式(19)以计算经校正后的待测距离D_M。

综上所述，本发明提供一种依据环境温度以校正测距装置所量测的待测物的待测距离的校正方法及其装置。本发明的校正方法包含提供一温度传感器以量测该测距装置的该环境温度、依据该环境温度与该测距装置测距时的一成像位置，以计算一校正成像位置，以及依据该校正成像位置，以计算经校正后的该待测距离。如此，当测距装置测距时，可依据本发明的校正方法，以避免因环境温度而产生的误差。此外，在本发明的校正方法中，除了可设置温度传感器邻近于测距装置的镜头以直接量测环境温度外，也可设置温度传感器邻近于影像传感器，以间接量测环境温度。如此，可将温度传感器与影像传感器整合成为一芯片，以降低测距装置的成本，带给使用者更大的便利。

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)

1.一种依据环境温度以校正测距装置所量测的待测物的待测距离的校正方法，该测距装置具有发光组件、第一镜头、影像传感器，该发光组件发射侦测光至该待测物以产生反射光，该反射光通过该第一镜头汇聚于该影像传感器，以成像于第一成像位置，该测距装置依据该第一成像位置、该第一镜头的焦距、该发光组件与该影像传感器之间的第一已知距离，以计算该测距装置与该待测物之间的该待测距离，该校正方法的特征在于包括：

提供温度传感器以量测该测距装置的该环境温度；

依据该环境温度与该第一成像位置，以计算第一校正成像位置；以及

依据该第一校正成像位置，以计算经校正后的该待测距离。

2.如权利要求1所述的校正方法，其特征在于，提供该温度传感器以量测该测距装置的该环境温度包括：

设置该温度传感器邻近于该第一镜头；以及

于该测距装置测距时，量测该第一镜头的温度，以得到该环境温度。

3.如权利要求1所述的校正方法，其特征在于，提供该温度传感器以量测该测距装置的该环境温度包括：

设置该温度传感器邻近于该影像传感器；

量测该影像传感器的工作温差；

于该测距装置测距时，量测该影像传感器的温度以得到芯片工作温度；

以及

依据该芯片工作温度与该工作温差，以得到该环境温度。

4.如权利要求3所述的校正方法，其特征在于，设置该温度传感器邻近于该影像传感器包括：

整合该温度传感器与该影像传感器于一芯片。

5.如权利要求3所述的校正方法，其特征在于，量测该影像传感器的该工作温差包括：

当该影像传感器接收到电源以进入工作模式时，量测该影像传感器的温度以得到启动温度；

于经过已知时间间隔后，量测该影像传感器的温度以得到稳定温度；以及

依据该稳定温度与该启动温度，以得到该工作温差。

6.如权利要求5所述的校正方法，其特征在于，于经过该已知时间间隔后，量测该影像传感器的温度以得到该稳定温度包括：

当该影像传感器接收到电源以进入该工作模式后，经过该已知时间间隔，量测该影像传感器的温度以得到该稳定温度；以及

当该影像传感器从省电模式进入该工作模式时，经过该已知时间间隔，重新量测该影像传感器的温度以得到该稳定温度。

7.如权利要求1所述的校正方法，其特征在于，依据该环境温度与该第一成像位置，以计算该第一校正成像位置包括：

于校正阶段内，该测距装置分别于第一已知环境温度与第二已知环境温度下，量测具有第二已知距离的校正物，以得到第二成像位置与第三成像位置；

依据该第一已知环境温度、该第二已知环境温度、该第二成像位置、该第三成像位置与该第二已知距离，以计算校正斜率与基准环境温度；

依据该校正斜率、该基准环境温度与该环境温度，以计算位置补偿量；

以及

依据该第一成像位置与该位置补偿量，以计算该第一校正成像位置。

8.如权利要求7所述的校正方法，其特征在于，依据该第一已知环境温度、该第二已知环境温度、该第二成像位置、该第三成像位置与该第二已知距离，以计算该校正斜率与该基准环境温度包括：

依据该第二已知距离，以计算该测距装置于该基准环境温度下，量测具有该第二已知距离的该校正物时的基准成像位置；以及

依据下列方程式以计算该校正斜率与该基准环境温度：

D_CS2-D_{CS_STD}＝SL_CAB×(TEMP_PRE1-TEMP_STD)；以及

D_CS3-D_{CS_STD}＝SL_CAB×(TEMP_PRE2-TEMP_STD)；

其中D_CS2、D_CS3、D_{CS_STD}分别表示该第二成像位置、该第三成像位置与该基准成像位置；SL_CAB表示该校正斜率；TEMP_PRE1、TEMP_PRE2、TEMP_STD分别表示该第一已知环境温度、该第二已知环境温度与该基准环境温度；

其中依据该校正斜率、该基准环境温度与该环境温度，以计算该位置补偿量包括：

依据下式以计算该位置补偿量：

DC_DELTA＝SL_CAB×(TEMP_AMB-TEMP_STD)；

其中DC_DELTA表示该位置补偿量；TEMP_AMB表示该环境温度；

其中依据该第一成像位置与该位置补偿量，以计算该第一校正成像位置包括：

相加该第一成像位置与该位置补偿量，以得到该第一校正成像位置。

9.如权利要求1所述的校正方法，其特征在于，依据该第一校正成像位置，以计算经校正后的该待测距离包括：

依据下式以计算该待测距离；

D_M＝(D_F×L)/D_{CS_CAB}；

其中D_M表示该待测距离；D_F表示该第一镜头的该焦距；L表示该发光组件与该影像传感器之间的该第一已知距离；D_{CS_CAB}表示该第一校正成像位置。

10.如权利要求9所述的校正方法，其特征在于，依据该第一校正成像位置，以计算经校正后的该待测距离包括：

依据下式以计算经校正后的该待测距离：

D_M＝1/(A×D_{CS_CAB})+B；

其中A、B分别表示第一校正参数与第二校正参数；该第一校正参数用来校正该测距装置的该影像传感器的第一感测误差角度与第二感测误差角度；该第二校正参数用来校正该测距装置的该发光组件的该侦测光所旋转的发光误差角度；

其中该第一校正参数与该影像传感器的该第一感测误差角度与该第二感测误差角度的关系可以下式表示：

A＝(cosθ_CS2×cosθ_CS1)/(D_F×L)；

其中θ_CS1表示该第一感测误差角度、θ_CS2表示该第二感测误差角度；

其中该第二校正参数与该发光误差角度的关系可以下式表示：

B＝tanθ_LD/L；

其中θ_LD表示该发光误差角度。

11.一种用来依据环境温度以校正测距装置所量测的待测物的待测距离的校正装置，该测距装置具有发光组件、第一镜头、影像传感器，该发光组件发射侦测光至待测物以产生反射光，该反射光通过该第一镜头汇聚于该影像传感器，以成像于第一成像位置，该测距装置依据该第一成像位置、该第一镜头的焦距、该发光组件与该影像传感器之间的第一已知距离，以计算该测距装置与该待测物之间的该待测距离，该校正装置的特征在于包括：

温度传感器，用来量测该测距装置的该环境温度；以及

温度补偿计算电路，用来依据该环境温度与该第一成像位置，以计算第一校正成像位置，并提供该第一校正成像位置给该测距装置，以使该测距装置计算经校正后的该待测距离。

12.如权利要求11所述的校正装置，其特征在于，该温度传感器设置邻近于该第一镜头，以于该测距装置测距时量测该第一镜头的温度，来得到该环境温度。

13.如权利要求11所述的校正装置，其特征在于，该温度传感器设置邻近于该影像传感器。

14.如权利要求13所述的校正装置，其特征在于，该温度传感器与该影像传感器是整合于一芯片。

15.如权利要求13所述的校正装置，其特征在于，还包括：

温度感测控制电路，用来控制该温度传感器量测该影像传感器的工作温差，与控制该温度传感器于该测距装置测距时量测该影像传感器的温度以得到芯片工作温度，该温度感测控制电路依据该芯片工作温度与该工作温差，以得到该环境温度。

16.如权利要求15所述的校正装置，其特征在于，该温度感测控制电路控制该温度传感器于该影像传感器接收到电源以进入工作模式时，量测该影像传感器的温度以得到启动温度；当该影像传感器进入该工作模式后，经过已知时间间隔，该温度感测控制电路控制该温度传感器量测该影像传感器的温度以得到稳定温度；该温度感测控制电路依据该稳定温度与该启动温度，以得到该工作温差。

17.如权利要求16所述的校正装置，其特征在于，当该影像传感器接收到电源以进入该工作模式后，经过该已知时间间隔，该温度感测控制电路控制该温度传感器量测该影像传感器的温度以得到该稳定温度，且当该影像传感器从省电模式进入该工作模式后，经过该已知时间间隔，该温度感测控制电路控制该温度传感器重新量测该影像传感器的温度以得到该稳定温度。

18.如权利要求11所述的校正装置，其特征在于，于校正阶段内，该测距装置分别于第一已知环境温度与第二已知环境温度下，量测具有第二已知距离的校正物，以得到第二成像位置与第三成像位置；该温度补偿计算电路依据该第已知环境温度、该第二已知环境温度、该第二成像位置、该第三成像位置与该第二已知距离，以计算校正斜率与基准环境温度。

19.如权利要求18所述的校正装置，其特征在于，该温度补偿计算电路依据该第二已知距离，以计算该测距装置于基准环境温度下，量测具有该第二已知距离的该校正物时的基准成像位置；

其中该温度补偿计算电路依据下列方程式以计算该校正斜率与该基准环境温度：

D_CS2-D_{CS_STD}＝SL_CAB×(TEMP_PRE1-TEMP_STD)；以及

D_CS3-D_{CS_STD}＝SL_CAB×(TEMP_PRE2-TEMP_STD)；

其中D_CS2、D_CS3、D_{CS_STD}分别表示该第二成像位置、该第三成像位置与该基准成像位置；SL_CAB表示该校正斜率；TEMP_PRE1、TEMP_PRE2、TEMP_STD分别表示该第一已知环境温度、该第二已知环境温度与该基准环境温度；

其中当该测距装置测距时，该温度补偿计算电路依据该校正斜率、该基准环境温度与该环境温度，以计算位置补偿量，并依据测距装置量测该待测物的该待测距离时的该第一成像位置与该位置补偿量，以计算该第一校正成像位置；

其中该温度补偿计算电路依据下式以计算该位置补偿量：

DC_DELTA＝SL×(TEMP_AMB-TEMP_STD)；

其中DC_DELTA表示该位置补偿量；TEMP_AMB表示该环境温度；

其中该温度补偿计算电路相加该第一成像位置与该位置补偿量，以得到该第一校正成像位置。

20.如权利要求11所述的校正装置，其特征在于，该测距装置还包括距离计算电路，该温度补偿计算电路提供该第一校正成像位置给该距离计算电路，该距离计算电路依据下式以计算经校正后的该待测距离：

D_M＝(D_F×L)/D_{CS_CAB}；

其中D_M表示该待测距离；D_F表示该第一镜头的该焦距；L表示该发光组件与该影像传感器之间的该第一已知距离；D_{CS_CAB}表示该第一校正成像位置。

21.如权利要求20所述的校正装置，其特征在于，该测距装置还包括参数计算电路，该参数计算电路用来提供第一校正参数与第二校正参数给该距离计算电路，该第一校正参数用来校正该测距装置的该影像传感器的第一感测误差角度与第二感测误差角度；该第二校正参数用来校正该测距装置的该发光组件的该侦测光所旋转的发光误差角度，该距离计算电路依据下式以计算经校正后的该待测距离：

D_M＝1/(A×D_{CS_CAB})+B；

其中A、B分别表示第一校正参数与第二校正参数；该第校正参数用来校正该测距装置的该影像传感器的第一感测误差角度与第二感测误差角度；该第二校正参数用来校正该测距装置的该发光组件的该侦测光所旋转的发光误差角度；

其中该第一校正参数与该影像传感器的该第一感测误差角度与该第二感测误差角度的关系可以下式表示：

A＝(cosθ_CS2×cosθ_CS1)/(D_F×L)；

其中θ_CS1表示该第一感测误差角度、θ_CS2表示该第二感测误差角度；

其中该第二校正参数与该发光误差角度的关系可以下式表示：

B＝tanθ_LD/L；

其中θ_LD表示该发光误差角度。

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