[0001] 本实用新型涉及一种测距装置。

[0002] 在一般的生活中，使用者经常需要判断物体与自身的距离。通常，使用者通过目测方式来判断。但是，通过目测方式判断的精确度低，在许多的情况下并不能满足人们的需求。在现有技术中，超音波测距仪是一种测量物体与自身距离的仪器。超音波测距仪的原理大致为：超音波测距仪对物体发出音波，物体反射音波回超音波测距仪。接着，超音波测距仪测量发出音波以及接收到反射音波两者的时间差，并将此时间差乘以音波在介质中的速度且除以二。由此，能够精准地测量物体与自身的距离。然而，通过超音波测距仪来测量距离的方式却无法得知回波方向。

[0003] 在现有技术中，通过镜头测量距离也属于常见的技术手段。举例来说，一种通过镜头测量距离的方式例如是通过双镜头来测量距离，其原理主要是模拟人眼对受测物的角度差异来判读对受测物的距离。然而，通过双镜头测量距离的方式则需使用较多的摄影机（两个或两个以上的摄影机），造成整体的成本提高。同时，后续的修复成本也较高。此外，通过双镜头测量距离的方式也必须对这些摄影机的差异进行校正或配对，测量距离所需要花费的时间较多。

[0004] 另一种通过镜头测量距离的方式例如是通过单镜头来测量距离，其主要原理例如是通过单镜头对受测物进行调焦。当受测物成像最清晰时，焦距调整的变化值可以换算为距离。然而，通过单镜头测量距离的方式则需要使用可变焦镜头，可变焦镜头的成本极为高昂。此外，对焦时间会因对焦系统软硬件之间的差异有极大差距，在不安定的环境使用会增加对焦时间以及减损结构寿命。因此，如何解决上述问题，是本领域的技术人员努力的方向。实用新型内容

[0005] 本实用新型提供一种测距装置，其结构简单、携带方便，并且能够精准测量待测物至测距装置的距离。

[0006] 本实用新型的一实施例提出一种测距装置，包括镜头模组、至少一个光学功能元件、影像感测元件以及处理器。镜头模组具有视角以及中心点，并接收来自待测物的主影像光以及辅助影像光。至少一个光学功能元件配置在镜头模组的视角内。主影像光在影像感测元件上形成主影像，且辅助影像光通过至少一个光学功能元件对应在影像感测元件上形成至少一个辅助影像。处理器电性连接至影像感测元件。处理器根据主影像以及至少一个辅助影像的成像位置决定待测物至中心点的距离。

[0007] 在本实用新型的一实施例中，上述的至少一个光学功能元件为多个光学功能元件，且至少一个辅助影像为多个辅助影像。

[0008] 在本实用新型的一实施例中，上述的处理器根据主影像以及至少一个辅助影像的成像位置以及镜头模组与至少一个光学功能元件之间的配置关系来决定至少一个特征三角形。处理器根据至少一个特征三角形决定待测物至中心点的距离。

[0009] 在本实用新型的一实施例中，上述的至少一个光学功能元件在镜头模组的视角中定义出多个角度。这些角度包括主角度以及至少一个辅助角度。待测物位于主角度的范围内，且光学功能元件位于辅助角度的范围内。辅助角度根据对应于在辅助角度内的光学功能元件的镜射而形成辅助取像角度，辅助取像角度与主角度重叠。

[0010] 在本实用新型的一实施例中，上述的测距装置还包括使用者介面。使用者介面电性连接至处理器。使用者介面用于显示出待测物至中心点的距离。

[0011] 在本实用新型的一实施例中，当待测物至中心点的距离小于预设距离时。使用者介面发出提醒讯号。

[0012] 基于上述内容，在本实用新型实施例的测距装置中，通过镜头模组以及至少一个光学功能元件的设置以使待测物分别形成主影像以及至少一个辅助影像，其中主影像以及至少一个辅助影像在影像感测元件上成像。处理器再根据主影像以及至少一个辅助影像的成像位置决定待测物与中心点的距离。相比于现有技术，本实用新型实施例的测距装置结构简单、携带方便，并且能够精准地测量待测物至测距装置的距离。

[0013] 为了让本实用新型的上述特征和优点能更明显易懂，下文特别举出实施例，并配合附图作详细说明如下。

[0014] 图1A是根据本实用新型的实施例的一种测距装置的示意图。

[0015] 图1B显示出图1A中的处理器决定特征三角形的一种实施方式。

[0016] 图2A是根据本实用新型的另一实施例的一种测距装置的示意图。

[0017] 图2B以及图2C显示出图2A中的处理器决定特征三角形的一种实施方式。

[0018] 图3是根据本实用新型实施例的一种测距方法的流程图。

[0019] 图1A是根据本实用新型的实施例的一种测距装置的示意图。图1B显示出图1A中的处理器决定特征三角形的一种实施方式。应注意的是，为求清楚显示，图1B只有示出待测物、镜头模组、影像感测元件、处理器以及特征三角形的对应关系。

[0020] 请先参照图1A，在本实施例中，测距装置100包括镜头模组110、至少一个光学功能元件120、影像感测元件130以及处理器140。镜头模组110具有视角θ以及中心点112，且镜头模组110例如是包括一个或多个沿着光轴（未示出）排列的透镜。在本实施例中，视角θ被定义为在外界环境中镜头模组110能够接收影像的范围。至少一个光学功能元件120配置在镜头模组110的视角θ内。具体来说，光学功能元件120设置在视角θ内。在图1A的测距装置100中，光学功能元件120的数量例如是一个，但本实用新型并不仅限于此。来自待测物OB上的点P的主影像光MIL在影像感测元件130的成像面132上形成主影像MI。来自待测物OB上的点P的辅助影像光AIL通过至少一个光学功能元件120对应在影像感测元件130的成像面132上形成至少一个辅助影像AI。至少一个辅助影像AI的数量例如是一个，但本实用新型并不仅限于此。具体来说，主影像光MIL直接穿过镜头模组110在影像感测元件130上形成主影像MI。来自待测物OB的辅助影像光AIL先传递至光学功能元件120后，光学功能元件120改变辅助影像光AIL的光学路径以使辅助影像光AIL经由镜头模组110以在影像感测元件130上形成至少一个辅助影像AI。辅助影像光AIL例如是被光学功能元件120反射而改变其光学路径。换言之，镜头模组110与影像感测元件130光耦合。

[0021] 更详细来说，至少一个光学功能元件120在镜头模组110的视角θ中定义出多个角度α。这些角度包括主角度α1以及至少一个辅助角度α2。具体来说，中心点112与光学功能元件120的相对两端EN1以及EN2的连线之间的角度为辅助角度α2。在视角θ中，除了此辅助角度α2以外的角度为主角度α1。待测物OB位于主角度α1的范围内，且光学功能元件120位于辅助角度α2的范围内。辅助角度α2根据对应于在此辅助角度α2内的光学功能元件120的镜射而形成辅助取像角度TA。辅助取像角度TA与主角度α1重叠。也就是说，本实施例中的测距装置100通过光学功能元件120的设置，以使来自待测物OB的主影像光MIL以及辅助影像光AIL所分别对应形成的主影像MI以及辅助影像AI在影像感测元件130上成像。

[0022] 在本实施例中，影像感测元件130例如是电荷耦合元件（Charge Coupled Device, CCD）型的影像感测器或者是互补式金属氧化半导体（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor, CMOS）型的影像感测器，本实用新型并不仅限于此。

[0023] 在本实施例中，光学功能元件120例如是反射器（Reflector），在其他的实施例中，光学功能元件120例如是折射器（Refractor），光学功能元件120用于改变来自待测物OB的影像光的传递路径，且用于使待测物OB形成辅助影像AI。因此，只要是能够使主影像光MIL以及辅助影像光AIL所分别对应形成的主影像MI以及辅助影像AI形成在影像感测元件130上的光学功能元件120的种类，都落在本实用新型的保护范围之内，光学功能元件120并不限于反射器或者是折射器。

[0024] 请再参照图1A，在本实施例中，处理器140与影像感测元件130电性连接。处理器140根据主影像MI以及至少一个辅助影像AI的成像位置决定待测物OB至中心点112的距离。
在以下的段落中会详细地说明处理器140如何决定待测物OB与中心点112的距离。

[0025] 在本实施例中，由于主影像MI以及至少一个辅助影像AI在影像感测元件130成像，光学功能元件120与镜头模组110的位置配置关系是固定的。请参照图1B，光学功能元件120与镜头模组110的位置配置关系例如是：光学功能元件120的延伸线124穿过镜头模组110的长轴114垂直并交于点H。但在其他的实施例中，光学功能元件120的延伸线124也可以不与长轴114垂直，本实用新型并不仅限于此。点H至中心点112的距离为X。也就是说，X值是已知且固定的。处理器140根据主影像MI以及至少一个辅助影像AI的成像位置以及镜头模组110与至少一个光学功能元件120之间的配置关系来决定至少一个特征三角形T。具体来说，处理器140得知主影像MI以及至少一个辅助影像AI的成像位置后，再以这些成像位置为起点分别往镜头模组110的中心点112做延伸线，以构成特征三角形T1的两边E1、E2，而两边E1、E2所夹的角度为180-θ1-θ2。特征三角形T1的边E1例如是中心点112至光学功能元件120的表面的点122。特征三角形T1的边E2例如是中心点112至待测物OB表面的点P。边E1的长度如以下的方程式所示：

[0026]

[0027] 根据三角测距法，可以得知边E2的长度如以下的方程式所示：

[0028]

[0029]

[0030] 在本实施例中，处理器140例如是通过上述的计算方式来计算出边E2的长度。如此一来，处理器140通过计算特征三角形T的边E2的长度来决定中心点112至待测物OB的距离。

[0031] 值得一提的是，在本实施例中，测距装置100还包括使用者介面150。使用者介面150电性连接至处理器140。使用者介面150例如是具有影音功能的显示器。使用者介面150用于显示待测物OB至中心点112的距离。在一种情况下，当待测物OB至中心点112的距离小于预设距离时，使用者介面150发出提醒讯号，以通知使用者距离过近（即距离提示）。在本实施例中，提醒讯号例如是警报声或警示讯号。在其他的实施例中，使用者介面150利用待测物OB至中心点112的距离的结果，可以衍生出如远距物件测量等各种应用，本实用新型并不仅限于此。

[0032] 此外，在本实施例中，测距装置100通过影像感测元件130在不同时点的所感测的主影像MI以及辅助影像AI，以决定出在各个时点下待测物OB至中心点112的距离，并且处理器140可根据在各个时点下待测物OB至中心点112的距离以及时点与时点之间的时间差计算出待测物OB对测距装置100的相对速度。

[0033] 承接上述内容，在本实施例的测距装置100中，通过镜头模组110以及至少一个光学功能元件120的设置，以使待测物OB分别形成主影像MI以及至少一个辅助影像AI，其中主影像MI以及至少一个辅助影像AI在影像感测元件130上成像。处理器140再根据主影像MI以及至少一个辅助影像AI的成像位置决定待测物OB与中心点112的距离。相比于现有技术中的超音波测距仪，本实施例的测距装置100结构简单、携带方便，并且能够精准地测量待测物OB至测距装置100的距离。并且，相比于现有技术中通过双镜头测量距离的技术手段，本实施例的测距装置100也避免使用较多的镜头以及较多的摄影机，因此本实施例的测距装置100生产成本较低，同时后续修复成本也较低。相比于现有技术中通过单镜头测量距离的技术手段，本实施例的测距装置100不需调整焦距而得知距离，且不需使用较为昂贵的可变焦镜头，因此本实施例的测距装置100生产成本较低。

[0034] 值得一提的是，由于本实施例的测距装置100结构简单、携带方便，其能够在多种领域中使用，举例来说：车用测距、手机测距等领域，本实用新型并不限于测距装置100适用的领域。

[0035] 在此必须说明的是，下述实施例沿用前述实施例的部分内容，省略了相同技术内容的说明，关于相同的组件名称可以参考前述实施例的部分内容，下述实施例不再重复叙述。

[0036] 图2A是根据本实用新型的另一实施例的测距装置的示意图。图2B以及图2C显示出图2A中的处理器决定特征三角形的一种实施方式。应注意的是，为求清楚显示，图2B以及图2C只有示出待测物、镜头模组、影像感测元件、处理器以及特征三角形的对应关系。

[0037] 请参照图2A至图2C，图2A的测距装置100a大致类似于图1A的测距装置100，其主要差异在于：至少一个光学功能元件120为多个光学功能元件120。至少一个辅助影像AI为多个辅助影像AI。详细来说，多个光学功能元件120的数量例如是两个，分别为光学功能元件120a以及光学功能元件120b。多个辅助影像AI的数量例如是两个，分别为辅助影像AI1以及辅助影像AI2。辅助角度α2根据对应于在辅助角度α2内的光学功能元件120a的镜射而形成辅助取像角度TA1。辅助角度α2根据对应于在辅助角度α2内的光学功能元件120b的镜射而形成辅助取像角度TA2。辅助取像角度TA1、TA2与主角度α1重叠。处理器140根据主影像AI以及这些辅助影像AI的成像位置来决定多个特征三角形T。这些特征三角形T的数量例如是两个，分别为特征三角形T1（如图2B）以及特征三角形T2（如图2C）。特征三角形T1的构成方式类似于图1B所示的实施例，在此不再赘述。在以下的段落会详细地说明特征三角形T2的构成方式。具体来说，光学功能元件120b与镜头模组110的位置配置关系例如是：光学功能元件120b的延伸线122穿过镜头模组110的长轴114垂直并交于点H2。但在其他的实施例中，光学功能元件120b的延伸线124也可以不与长轴114垂直，本实用新型并不仅限于此。点H2至中心点112的距离为Y。处理器140得知主影像MI以及这些辅助影像AI的成像位置后，再以这些成像位置为起点分别往镜头模组110的中心点112做延伸线，以构成特征三角形T2的两边E3、E4，而两边E3、E4所夹的角度为180-θ1-θ3。特征三角形T2的边E3例如是中心点112至光学功能元件120的表面的点122。特征三角形T3的边E4例如是中心点112至待测物OB表面的点P。边E3的长度如以下的方程式所示：

[0038]

[0039] 根据三角测距法，可以得知边E4的长度如以下的方程式所示：

[0040]

[0041]

[0042] 在本实施例中，处理器140例如是通过上述的计算方式来计算出边E2以及边E4的长度。如此一来，处理器140通过计算特征三角形T1的边E2的长度以及特征三角形T2的边E4的长度来决定中心点112至待测物OB的距离。更详细来说，处理器140将边E2的长度以及边E4的长度算术平均后的结果决定中心点112至待测物OB的距离。因此，本实施例的测距装置100a通过多组的光学功能元件120的设置，可以进一步地提高测量的精度。

[0043] 图3为本实用新型实施例的测距方法的流程图。请参照图3，在步骤S100中，提供镜头模组110。镜头模组110具有视角θ以及中心点112，且镜头模组110用于接收待测物OB的主影像光MIL以及辅助影像光AIL。

[0044] 在步骤S200中，配置至少一个光学功能元件120在镜头模组110的视角θ内。

[0045] 在步骤S300中，提供影像感测元件130。主影像光MIL在影像感测元件130上形成主影像MI，且辅助影像光AIL通过至少一个光学功能元件120在影像感测元件130上形成至少一个辅助影像AI。

[0046] 在步骤S400中，根据主影像MI与辅助影像AI的成像位置以及至少一个特征三角形以及至少一个辅助影像AI的成像位置决定待测物OB至中心点112的距离。

[0047] 综上所述，在本实用新型实施例的测距装置中，通过镜头模组以及至少一个光学功能元件的设置以使待测物分别形成主影像以及至少一个辅助影像，其中主影像以及至少一个辅助影像在影像感测元件上成像。处理器再根据主影像以及至少一个辅助影像的成像位置决定待测物与中心点的距离。更具体来说，处理器根据主影像以及至少一个辅助影像的成像位置决定至少一个特征三角形。处理器再根据至少一个特征三角形决定待测物至中心点的距离。此外，在本实用新型实施例的测距装置中，通过多个光学功能元件的设置，可以提高测量的精度。因此，相比于现有技术，本实用新型实施例的测距装置结构简单、携带方便，并且能够较为精准地测量待测物至镜头模组的中心点的距离。本实用新型实施例的测距方法能够精准测量待测物至镜头模组的中心点的距离。

[0048] 虽然本实用新型已通过实施例的方式公开如上，然而其并非用于限定本实用新型，任何所属技术领域中具有公知常识的人，在不脱离本实用新型的精神和范围内，应当可以作出一定的变动与润饰，因此本实用新型的保护范围应当以后附的权利要求所限定的范围为准。

[0049] 符号说明

[0050] 100、100a：测距装置

[0051] 110：镜头模组

[0052] 112：中心点

[0053] 114：长轴

[0054] 120、120a、120b：光学功能元件

[0055] 124：延伸线

[0056] 130：影像感测元件

[0057] 132：成像面

[0058] 140：处理器

[0059] OB：待测物

[0060] AI、AI1、AI2：辅助影像

[0061] AIL：辅助影像光

[0062] MI：主影像

[0063] MIL：主影像光

[0064] P、122、H：点

[0065] T、T1、T2：特征三角形

[0066] X、Y：中心点至延伸线的距离

[0067] S100、S200、S300、S400：步骤

[0068] TA、TA1、TA2：辅助取像角度

[0069] α：角度

[0070] α1：主角度

[0071] α2：辅助角度

[0072] E1、E2、E3、E4：边

[0073] θ：视角

[0074] θ1、θ2、θ3：角度。