TWI661211B - 距離感測裝置及其方法 - Google Patents

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Abstract

一種距離感測裝置，包括時脈產生器、光發射器、光感測器、以及測距控制電路。時脈產生器輸出參考時脈信號。光發射器由參考時脈信號調變產生發射光信號，並發射該發射光信號至待測物體。光感測器包括單光子崩潰二極體，光感測器接收反射自待測物體的反射光信號以產生光感測信號。測距控制電路包括可調式延遲線，測距控制電路接收參考時脈信號及光感測信號，據以產生測距信號追蹤該光感測信號的能量特徵點。

Description

距離感測裝置及其方法
本發明是有關於一種距離感測裝置及距離感測方法。
距離感測技術在現代科技中具有廣泛的應用層面，例如行動電話的接近感測器(proximity sensor)、深度感知攝影、自動化機械的檢測設備等等。一種光學距離感測技術為量測飛行時間(Time of Flight，TOF)，藉由計算光線往返的飛行時間以計算距離。然而，由於硬體元件非理想效應以及製程變異，可能會影響到距離感測結果的精確程度。因此，如何提高光學距離感測裝置的精確程度，乃目前業界所致力課題之一。
本發明係有關於一種距離感測裝置及距離感測方法，能夠有效提高距離感測的精確度。
根據本發明之一實施例，提出一種距離感測裝置，包括時脈產生器、光發射器、光感測器、以及測距控制電路。時脈產生器輸出參考時脈信號。光發射器由參考時脈信號調變產生發射光信號，並發射該發射光信號至待測物體。光感測器包括單 光子崩潰二極體，光感測器接收反射自待測物體的反射光信號以產生光感測信號。測距控制電路包括可調式延遲線，測距控制電路接收參考時脈信號及光感測信號，據以產生測距信號追蹤光感測信號的能量特徵點。
根據本發明之另一實施例，提出一種距離感測方法，包括下列步驟。提供參考時脈信號。由參考時脈信號調變產生發射光信號，並發射該發射光信號至待測物體。以光感測器接收反射自待測物體的反射光信號，據以產生光感測信號，光感測器包括單光子崩潰二極體。以測距控制電路接收參考時脈信號及光感測信號，據以產生測距信號追蹤該光感測信號的能量特徵點，測距控制電路包括可調式延遲線。
為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉實施例，並配合所附圖式詳細說明如下：
10‧‧‧距離感測裝置
100‧‧‧時脈產生器
110‧‧‧光發射器
120‧‧‧光感測器
121‧‧‧單光子崩潰二極體
122‧‧‧電阻
123‧‧‧脈衝整形電路
130‧‧‧測距控制電路
131‧‧‧可調式延遲線
132‧‧‧反向器
133‧‧‧第一D型正反器
134‧‧‧第二D型正反器
135‧‧‧充電泵電路
136‧‧‧電容
137‧‧‧第一乘法累加器
138‧‧‧第二乘法累加器
139‧‧‧加法器
141‧‧‧時間數位轉換器
142‧‧‧類比數位轉換器
90‧‧‧待測物體
clk‧‧‧參考時脈信號
D_clk‧‧‧延遲時脈信號
EC‧‧‧能量特徵點
Q1‧‧‧第一充放電控制信號
Q2‧‧‧第二充放電控制信號
R1‧‧‧反射光信號
S1‧‧‧光感測信號
T1‧‧‧發射光信號
ta、tb‧‧‧時間
Vc‧‧‧電容電壓
Vout‧‧‧輸出電壓
Z‧‧‧測距信號
S201、S202、S203、S204‧‧‧步驟
第1A圖繪示一種包括單光子崩潰二極體的光感測器示意圖。
第1B圖繪示如第1A圖所示電路的輸出電壓波形圖。
第2圖繪示依照本發明一實施例的距離感測裝置示意圖。
第3圖繪示依照本發明一實施例的距離感測方法流程圖。
第4圖繪示依照本發明一實施例的計算飛行時間示意圖。
第5圖繪示依照本發明一實施例的光感測器與測距控制電路的示意圖。
第6圖繪示如第5圖所示電路於延遲時脈信號工作週期等於50%的信號波形圖。
第7圖繪示如第5圖所示電路於延遲時脈信號工作週期不等於50%的信號波形圖。
第8圖繪示依照本發明一實施例的測距控制電路示意圖。
第9圖繪示依照本發明一實施例以時間數位轉換器產生測距信號的示意圖。
第10圖繪示依照本發明一實施例以類比數位轉換器產生測距信號的示意圖。
由於單光子崩潰二極體(Single Photon Avalanche Diode，SPAD)的電流增益大，對於光的敏感度高，可使用於高精確度的距離感測裝置，單光子崩潰二極體通常搭配截止電路(quenching circuit)使用。第1A圖繪示一種包括單光子崩潰二極體的光感測器示意圖，當單光子崩潰二極體121的陰極端接收到光子時，單光子崩潰二極體121操作於蓋格模式(Geiger mode)，此時單光子崩潰二極體121的反向偏壓超過其崩潰電壓，而會產生電流，使得單光子崩潰二極體121陽極端的輸出電壓Vout上升。請參考第1B圖，其繪示如第1A圖所示電路的輸出信號波形圖，第1B圖箭頭所繪示處即為接收到光子的事件時間，輸出電壓Vout快速上升。而在第1A圖所示的範例中係使用電阻122作為被動 (passive)截止電路，當電壓Vout上升後會使得單光子崩潰二極體121關閉，而使得輸出電壓Vout慢慢回復到原先電位。
一種距離感測方法為發射脈衝光線至待測物體，使用第1A圖所示的電路做為光感測器，根據如第1B圖所示的輸出電壓Vout信號波形，以計算光線往返的飛行時間，根據飛行時間以及光速即可計算得到待測物體的距離。然而，由於脈衝光線本身具有非理想效應，例如非理想元件所產生的脈衝波形可能具有非零(non-zero)的上升時間(rise time)、下降時間(fall time)、以及非理想的脈衝波形平坦度，可能會造成計算誤差。此外，製程變異、不同元件製造商的光發射器，皆可能導致不同的光學性質，再加上環境光源的影響，可能會導致距離感測系統的精確度下降。
第2圖繪示依照本發明一實施例的距離感測裝置示意圖。距離感測裝置10包括時脈產生器100、光發射器110、光感測器120、以及測距控制電路130。時脈產生器100輸出參考時脈信號clk，參考時脈信號clk的頻率例如為MHz等級。光發射器110由參考時脈信號clk調變(modulate)產生發射光信號T1，並發射該發射光信號T1至待測物體90。舉例而言，光發射器110可包括發光二極體(Light Emitting Diode，LED)或是雷射二極體，發射光信號T1例如為可見光或是紅外光，發射光信號T1具有的調變頻率為參考時脈信號clk的頻率。
光感測器120包括單光子崩潰二極體，光感測器120接收反射自待測物體90的反射光信號R1以產生光感測信號S1，光 感測信號S1的波形例如為第1B圖所示。測距控制電路130包括可調式延遲線(variable delay line)131，測距控制電路130接收參考時脈信號clk及光感測信號S1以產生測距信號Z追蹤該光感測信號S1的能量特徵點。在一實施例中，可調式延遲線131將參考時脈信號clk延遲以產生延遲時脈信號D_clk，延遲時脈信號D_clk追蹤(track)光感測信號S1的能量特徵點，使得光感測信號S1於延遲時脈信號D_clk致能(enable)期間的第一能量相對於光感測信號S1於延遲時脈信號D_clk禁能(disable)期間的第二能量的比例為一固定比例。
對應於第2圖所示距離感測裝置10的距離感測方法可參考第3圖，其繪示依照本發明一實施例的距離感測方法流程圖，距離感測方法包括下列步驟。步驟S201：提供參考時脈信號clk，步驟S201例如可由時脈產生器100所執行。步驟S202：由參考時脈信號clk調變產生發射光信號T1，並發射該發射光信號T1至待測物體90，步驟S202例如可由光發射器201所執行。步驟S203：以光感測器120接收反射自待測物體90的反射光信號R1，據以產生光感測信號S1。步驟S204：以測距控制電路130接收參考時脈信號clk及光感測信號S1，據以產生測距信號Z追蹤光感測信號S1的能量特徵點，測距控制電路130包括可調式延遲線。在一實施例中，可調式延遲線將參考時脈信號clk延遲以產生延遲時脈信號D_clk，延遲時脈信號D_clk追蹤光感測信號S1的能量特徵點。
於步驟S204，可調式延遲線藉由調整延遲時脈信號D_clk相對於參考時脈信號clk的延遲量，以使得測距控制電路130的操作到達一個穩定狀態，於此穩定狀態時表示延遲時脈信號D_clk已追蹤到光感測信號S1的能量特徵點。此能量特徵點可將光感測信號S1的能量區分為兩部分：在延遲時脈信號D_clk致能期間的第一能量，以及在延遲時脈信號D_clk禁能期間的第二能量。當到達穩定狀態時，第一能量與第二能量係維持一固定比例。
在延遲時脈信號D_clk追蹤到光感測信號S1的能量特徵點時，即能夠根據延遲時脈信號D_clk相對於參考時脈信號clk的延遲量，計算得到光線的飛行時間，進而決定待測物體90的距離。在一實施例中，當該第一能量大約相等於該第二能量時，即延遲時脈信號D_clk已追蹤到光感測信號S1的能量特徵點，於此實施例中第一能量相對於第二能量的固定比例約為1：1，則能量特徵點亦可稱為光感測信號S1的能量中心點。在另一實施例中，第一能量相對於第二能量的固定比例可以是2：3、3：4、55：45或其他比例，此固定比例可能相關於電路硬體的元件特性。本發明所提出的距離感測裝置並不限定此固定比例的數值，在第一能量與第二能量維持固定比例時，即可以計算得到光線的飛行時間。
第4圖繪示依照本發明一實施例的計算飛行時間示意圖。參考時脈信號clk具有週期TP。發射光信號T1的調變頻率約等於參考時脈信號clk的頻率，由於來自硬體元件的非理想效應，發射光信號T1具有非零的上升時間及下降時間。反射光信號 R1與發射光信號T1之間相差的時間為飛行時間TOF。反射光信號R1經由光感測器120產生光感測信號S1，反射光信號R1的能量特徵點接近於光感測信號S1的能量特徵點，當延遲時脈信號D_clk追蹤到光感測信號S1的能量特徵點時，如第4圖所示，延遲時脈信號D_clk的上升緣大約位於反射光信號R1的能量特徵點EC位置。以能量中心點為例，延遲時脈信號D_clk的上升緣大約位於反射光信號R1正半週期的中心位置。
到達此穩定狀態時，延遲時脈信號D_clk相對於參考時脈信號clk的延遲量是TOF_2，而反射光信號R1從正半週期的起點到能量特徵點EC(以能量中心點為例說明)的時間長度TEC，與發射光信號T1從正半週期的起點到能量中心點的時間長度TEC大致相同。如第4圖所示，各個時間長度之間的關係可表示為TOF_2=TOF+TEC．．．式子(1)。
其中TEC為常數，相關於參考時脈信號clk的脈波寬度以及第一能量相對於第二能量的固定比例，例如當追蹤能量中心點時，第一能量相對於第二能量的固定比例為1：1，則時間長度TEC大約接近0.5倍的週期TP；當第一能量相對於第二能量的固定比例為2：3時，時間長度TEC則大約接近0.6倍的週期TP。時間長度TEC與光感測器120接收到的光信號無關，是可以於進行距離感測之前即預先得知的常數值。時間長度TEC此常數值可以在裝置出廠前校正而被提供，或者亦可以使用機構上的參考點。於實作中，時間長度TEC確切對應的信號波形位置並不限定，只要能預先取得 時間長度TEC此數值即可。舉例而言，時間長度TEC可以視作飛行時間TOF等於0的情況下距離感測裝置10預先得到的一個常數值。當距離感測裝置10實際對於待測物體90感測距離時，可以於延遲時脈信號D_clk追蹤到能量特徵點EC時得知時間長度TOF_2。因此藉由式子(1)，將感測時獲得的時間長度TOF_2減去預先得知的時間長度TEC，即可以計算得到飛行時間TOF。
如第4圖的信號波形所示，使用本發明實施例如第2圖所示的距離感測裝置10，係利用延遲時間長度TOF_2以計算飛行時間TOF，而在決定延遲時間長度TOF_2時，可以避開光信號具有較嚴重非理想效應的位置，例如包括上升時間以及下降時間(第4圖反射光信號R1的斜線區域)，延遲時脈信號D_clk的上升緣是位於反射光信號R1波形相對平坦的區域，因此可以有效避免來自於調變光信號的非理想效應，而得到較精確的距離感測結果。舉例而言，實際雷射光能量的波形，上升時間與下降時間佔據一個週期時間的比例通常不超過一半，當延遲時脈信號D_clk的上升緣接近反射光信號R1能量中心點位置時，延遲時脈信號D_clk的上升緣可以避開反射光信號R1能量較為劇烈變化的上升緣或下降緣，而能夠位於反射光信號R1能量強度較為固定的波形平坦之處。
此外，由於距離感測裝置10係追蹤能量特徵點，因此精確度僅受到第一能量與第二能量相對關係的影響。而第一能量可視為相關於反射光信號R1正半週期(或光感測信號S1)與延 遲時脈信號D_clk正半週期(即為致能期間)重疊(overlap)的時間長度，第二能量可視為相關於反射光信號R1正半週期(或光感測信號S1)與延遲時脈信號D_clk負半週期(即為禁能期間)重疊的時間長度。因此，即使存在持續的背景環境光，增加了反射光信號R1的能量，並不會影響對於第一能量與第二能量相對關係的判斷，故不會影響到所追蹤能量特徵點的位置，本發明的距離感測裝置10對於環境光干擾具有高度抵抗能力。
在另一實施例中，測距控制電路130可包括充電泵電路(charge pump)以及電容，藉由對於電容充電及放電，以實現追蹤能量特徵點的功能。當對於電容的充放電達到平衡時進入穩定狀態，代表已追蹤到能量特徵點。舉例而言，當延遲時脈信號D_clk已追蹤到光感測信號S1的能量特徵點時，充電泵電路對電容充電的能量大約相等於充電泵電路對於電容放電的能量。
第5圖繪示依照本發明一實施例的光感測器與測距控制電路的示意圖。在此實施例中，光感測器120包括單光子崩潰二極體121、電阻122、脈衝整形(pulse shaping)電路123。其中電阻122亦可置換為其他可搭配SPAD使用的被動截止電路或主動截止電路。脈衝整形電路123可為選擇性設置，脈衝整形電路123耦接單光子崩潰二極體121，用以輸出光感測信號S1。脈衝整形電路123可以將如第1B圖所示的信號波形轉變為更為銳利乾淨的脈衝波形，例如增加第1B圖中信號的電壓下降速度，使得脈衝 整形電路123所輸出的光感測信號S1包括脈衝列(pulse train)，設置脈衝整形電路123有助於提升電路的可靠度。
測距控制電路130包括可調式延遲線131、反向器(inverter)132、第一D型正反器(D flip-flop)133、第二D型正反器134、充電泵電路135、以及電容136。反向器132接收延遲時脈信號D_clk以產生反向延遲時脈信號，反向器132例如為邏輯NOT閘。第一D型正反器133具有D輸入端接收延遲時脈信號D_clk、時脈輸入端接收光感測信號S1、以及Q輸出端輸出第一充放電控制信號Q1。第二D型正反器134具有D輸入端接收反向延遲時脈信號、時脈輸入端接收光感測信號S1、以及Q輸出端輸出第二充放電控制信號Q2。可調式延遲線131例如為電壓控制延遲線(voltage controlled delay line)，可調式延遲線131受控於電容136的電壓VC而產生延遲時脈信號D_clk。
第6圖繪示如第5圖所示電路於延遲時脈信號工作週期等於50%的信號波形圖，此例中可調式延遲線131所輸出的延遲時脈信號D_clk具有50%的工作週期。反射光信號R1經過光感測器120產生光感測信號S1，光感測信號S1為脈衝列形式。此示意圖是一個簡化的表達方式。一般情況，收到的光感測信號S1相當微弱，在一個工作週期裡，可偵測到大約少於1個或1次的光脈衝信號，而脈衝信號的位置為反射光信號R1的正半週期中隨機出現。故經過多個工作週期後，接收端(測距控制電路130)經統計可得光感測信號S1的多脈衝圖形，如同此示意圖所繪示。第一D型 正反器133及第二D型正反器134皆使用光感測信號S1作為觸發時脈，因此在各自的Q端輸出可得到如第6圖所示的第一充放電控制信號Q1與第二充放電控制信號Q2波形。為了易於檢視，第一充放電控制信號Q1繪示波形的虛線部分代表延遲時脈信號D_clk波形，第二充放電控制信號Q2繪示波形的虛線部分則代表反向延遲時脈信號波形。
舉例而言，第一充放電控制信號Q1控制充電泵電路135對電容136放電，第二充放電控制信號Q2控制充電泵電路135對電容136充電。於時間ta，系統尚未達到穩定狀態，對於電容136充電的能量大於放電的能量，因此會使得電容136的電壓VC上升。上升的電容電壓VC使得可調式延遲線131增加延遲量，因此於時間tb，對於電容136充電的能量等於放電的能量，電容電壓VC達到穩定，即代表已追蹤到光感測信號S1的能量特徵點EC，此例中即為能量中心點。如第6圖所示，藉由如第5圖所示的電路回授架構控制可調式延遲線131的延遲量，可使得對於電容136的充放電達到平衡。
而由於硬體本身可能存在非理想效應，可調式延遲線131所輸出的延遲時脈信號D_clk可能工作週期(duty cycle)不等於50%，請參考第7圖，其繪示如第5圖所示電路於延遲時脈信號工作週期不等於50%的信號波形圖。類似於第6圖的情形，於時間ta尚未達到穩定狀態，對於電容136充電大於放電，使得電容電壓VC上升。上升的電容電壓VC使得可調式延遲線131增加延遲 量，因此於時間tb，對於電容136充電的能量等於放電的能量，代表已追蹤到光感測信號S1的能量特徵點EC，此例中為能量中心點。在此範例中可以看出，即使在延遲時脈信號D_clk工作週期不等於50%的情形下，依然可以成功追蹤到能量特徵點EC，因此本發明的距離感測器裝置20對於工作週期的變異具有良好的容忍範圍，無需執行額外的校準(calibration)或是補償(compensation)方法。
需說明的是，充電泵電路135內部可能存在硬體不匹配(mismatch)效應，使得對於電容136的充電速度與放電速度不同。在此情況下，根據第5圖所示的電路架構，依然可以達到穩定狀態，即對於電容136的充電與放電達到平衡。而由於充電泵電路135的充放電速度不同，因此於穩定狀態時，光感測信號S1於延遲時脈信號D_clk致能期間的脈衝數量(此脈衝數量即相關於第一能量)，會不同於光感測信號S1於延遲時脈信號D_clk禁能期間的脈衝數量(此脈衝數量即相關於第二能量)。在此種情況下所追蹤的就不是能量中心點，而是第一能量相對於第二能量具有一個固定比例的能量特徵點。
上述的這種充放電速度不同情況，由於依然可以追蹤到能量特徵點，故仍然可以計算出光線飛行時間。舉例而言，測距控制電路130可以在連接光感測器120之前先進行測試，以得知當達到穩定狀態時，第一能量相對於第二能量的固定比例是多少。根據這個固定比例，即可以計算得到如第4圖所示的時間長度 TEC。因此，本發明所提出的距離感測裝置10，亦對於存在於電路硬體內的不匹配具有良好的抵抗效果，而無需執行額外的校準或是補償方法。
第8圖繪示依照本發明一實施例的測距控制電路示意圖。在此實施例中，測距控制電路130包括可調式延遲線131、反向器132、第一乘法累加器(multiply accumulator)137、第二乘法累加器138、以及加法器139。反向器132接收延遲時脈信號D_clk以產生反向延遲時脈信號。第一乘法累加器137接收延遲時脈信號D_clk以及光感測信號S1以輸出第一乘積累加信號。第二乘法累加器138接收反向延遲時脈信號以及光感測信號S1以輸出第二乘積累加信號。加法器139將第一乘積累加信號與第二乘積累加信號相減以輸出差值信號。可調式延遲線131受控於差值信號而產生延遲時脈信號D_clk。
第一乘法累加器137例如可使用邏輯AND閘以及累加器實施，累加器將多次邏輯AND閘輸出的結果進行累加。相關波形可以參考第6圖及第7圖，第一乘積累加信號可視為光感測信號S1於延遲時脈信號D_clk致能期間的脈衝數量，第二乘積累加信號可視為光感測信號S1於延遲時脈信號D_clk禁能期間的脈衝數量。當第一乘積累加信號與第二乘積累加信號存在差值時，即會改變可調式延遲線131的延遲量，而逐漸減小第一乘積累加信號與第二乘積累加信號之間的差距。當加法器139的輸出為0時，即表示達到穩定狀態。
要取得如第5圖或第8圖所示電路當中可調式延遲線131的延遲量，茲列舉以下實施例說明。在一實施例中，測距控制電路130還可以包括時間數位轉換器(Time to Digital Converter，TDC)141。第9圖繪示依照本發明一實施例以時間數位轉換器產生測距信號的示意圖，時間數位轉換器141接收參考時脈信號clk以及延遲時脈信號D_clk，以取得參考時脈信號clk與延遲時脈信號D_clk之間的延遲量，據以產生測距信號Z。
在另一實施例中，測距控制電路130還可以包括類比數位轉換器(Analog to Digital Converter，ADC)142。第10圖繪示依照本發明一實施例以類比數位轉換器產生測距信號的示意圖，請一併參考第5圖，可調式延遲線131的延遲量受控於電容136的電壓VC，因此類比數位轉換器142可將電容136的電壓VC轉換為測距信號Z。
根據以上實施例所述的距離感測裝置以及距離感測方法，藉由追蹤能量特徵點，而能夠避開光信號具有較嚴重非理想效應的位置，得到較精確的距離感測結果。又因為追蹤能量特徵點是受控於第一能量與第二能量的相對關係，因此對於環境光干擾具有高度抵抗能力。此外，不論是延遲時脈信號的工作週期非理想，或是充電泵電路存在硬體不匹配，皆能夠成功追蹤到能量特徵點，因此本發明的距離感測裝置以及距離感測方法無需執行額外的校準或是補償手段。而本發明所提出的距離感測裝置使用的電路架構簡單，所需的電路面積小，可降低製作成本，並且 能夠整合於單一畫素結構內，可應用於畫素陣列，例如可應用在3D攝影機，具有廣泛的應用層面。此外，本發明所提出的距離感測裝置其電路相容於CMOS製程，易於量產。
綜上所述，雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

Claims (18)

  1. 一種距離感測裝置，包括：一時脈產生器，輸出一參考時脈信號；一光發射器，由該參考時脈信號調變產生一發射光信號，並發射該發射光信號至一待測物體；一光感測器，包括一單光子崩潰二極體，該光感測器接收反射自該待測物體的一反射光信號以產生一光感測信號；以及一測距控制電路，包括一可調式延遲線，該測距控制電路接收該參考時脈信號及該光感測信號，據以產生一測距信號追蹤該光感測信號的一能量特徵點；其中，該可調式延遲線將該參考時脈信號延遲產生一延遲時脈信號，該延遲時脈信號追蹤該光感測信號的該能量特徵點，使得該光感測信號於該延遲時脈信號致能期間的一第一能量相對於該光感測信號於該延遲時脈信號禁能期間的一第二能量的比例為一固定比例。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之距離感測裝置，其中當該第一能量相等於該第二能量時，即該延遲時脈信號已追蹤到該光感測信號的該能量特徵點。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之距離感測裝置，其中該第一能量相關於該光感測信號於該延遲時脈信號致能期間的脈衝數量，該第二能量相關於該光感測信號於該延遲時脈信號禁能期間的脈衝數量。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之距離感測裝置，其中該第一能量相關於該光感測信號與該延遲時脈信號致能期間重疊的時間長度，該第二能量相關於該光感測信號與該延遲時脈信號禁能期間重疊的時間長度。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之距離感測裝置，其中該測距控制電路更包括一充電泵電路以及一電容，當該延遲時脈信號已追蹤到該光感測信號的該能量特徵點時，該充電泵電路對該電容充電的能量相等於該充電泵電路對於該電容放電的能量。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之距離感測裝置，其中該測距控制電路更包括：一反向器，接收該延遲時脈信號以產生一反向延遲時脈信號；一第一D型正反器，具有一D輸入端接收該延遲時脈信號、一時脈輸入端接收該光感測信號、以及一Q輸出端輸出一第一充放電控制信號；一第二D型正反器，具有一D輸入端接收該反向延遲時脈信號、一時脈輸入端接收該光感測信號、以及一Q輸出端輸出一第二充放電控制信號；一電容，其中該可調式延遲線係受控於該電容的電壓而產生該延遲時脈信號；以及一充電泵電路，接收該第一充放電控制信號以及該第二充放電控制信號以對該電容充電及放電。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之距離感測裝置，其中該測距控制電路更包括：一類比數位轉換器，將該電容的電壓轉換為該測距信號。
  8. 如申請專利範圍第6項所述之距離感測裝置，其中該測距控制電路更包括：一時間數位轉換器，接收該參考時脈信號以及該延遲時脈信號以產生該測距信號。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之距離感測裝置，其中該測距控制電路更包括：一反向器，接收該延遲時脈信號以產生一反向延遲時脈信號；一第一乘法累加器，接收該延遲時脈信號以及該光感測信號以輸出一第一乘積累加信號；一第二乘法累加器，接收該反向延遲時脈信號以及該光感測信號以輸出一第二乘積累加信號；以及一加法器，將該第一乘積累加信號與該第二乘積累加信號相減以輸出一差值信號；其中該可調式延遲線係受控於該差值信號而產生該延遲時脈信號。
  10. 一種距離感測方法，包括：提供一參考時脈信號；由該參考時脈信號調變產生一發射光信號，並發射該發射光信號至一待測物體；以一光感測器接收反射自該待測物體的一反射光信號，據以產生一光感測信號，該光感測器包括一單光子崩潰二極體；以及以一測距控制電路接收該參考時脈信號及該光感測信號，據以產生一測距信號追蹤該光感測信號的一能量特徵點，該測距控制電路包括一可調式延遲線；其中，該可調式延遲線將該參考時脈信號延遲產生一延遲時脈信號，該延遲時脈信號追蹤該光感測信號的該能量特徵點，使得該光感測信號於該延遲時脈信號致能期間的一第一能量相對於該光感測信號於該延遲時脈信號禁能期間的一第二能量的比例為一固定比例。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之距離感測方法，其中，其中當該第一能量相等於該第二能量時，即該延遲時脈信號已追蹤到該光感測信號的該能量特徵點。
  12. 如申請專利範圍第10項所述之距離感測方法，其中該第一能量相關於該光感測信號於該延遲時脈信號致能期間的脈衝數量，該第二能量相關於該光感測信號於該延遲時脈信號禁能期間的脈衝數量。
  13. 如申請專利範圍第10項所述之距離感測方法，其中該第一能量相關於該光感測信號與該延遲時脈信號致能期間重疊的時間長度，該第二能量相關於該光感測信號與該延遲時脈信號禁能期間重疊的時間長度。
  14. 如申請專利範圍第10項所述之距離感測方法，其中該測距控制電路更包括一充電泵電路以及一電容，當該延遲時脈信號已追蹤到該光感測信號的該能量特徵點時，該充電泵電路對該電容充電的能量相等於該充電泵電路對於該電容放電的能量。
  15. 如申請專利範圍第10項所述之距離感測方法，其中以該測距控制電路產生該測距信號的步驟包括：提供一反向器，接收該延遲時脈信號以產生一反向延遲時脈信號；提供一第一D型正反器，具有一D輸入端接收該延遲時脈信號、一時脈輸入端接收該光感測信號、以及一Q輸出端輸出一第一充放電控制信號；提供一第二D型正反器，具有一D輸入端接收該反向延遲時脈信號、一時脈輸入端接收該光感測信號、以及一Q輸出端輸出一第二充放電控制信號；提供一電容，其中該可調式延遲線係受控於該電容的電壓而產生該延遲時脈信號；以及提供一充電泵電路，接收該第一充放電控制信號以及該第二充放電控制信號以對該電容充電及放電。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之距離感測方法，其中以該測距控制電路產生該測距信號的步驟更包括：以一類比數位轉換器將該電容的電壓轉換為該測距信號。
  17. 如申請專利範圍第15項所述之距離感測方法，其中以該測距控制電路產生該測距信號的步驟更包括：以一時間數位轉換器接收該參考時脈信號以及該延遲時脈信號以產生該測距信號。
  18. 如申請專利範圍第10項所述之距離感測方法，其中以該測距控制電路產生該測距信號的步驟包括：提供一反向器，接收該延遲時脈信號以產生一反向延遲時脈信號；提供一第一乘法累加器，接收該延遲時脈信號以及該光感測信號以輸出一第一乘積累加信號；提供一第二乘法累加器，接收該反向延遲時脈信號以及該光感測信號以輸出一第二乘積累加信號；以及提供一減法器，將該第一乘積累加信號與該第二乘積累加信號相減以輸出一差值信號；其中該可調式延遲線係受控於該差值信號而產生該延遲時脈信號。
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