[發(fā)明專利]光學(xué)位置檢測裝置及其方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910220882.1
• 申請日: 2009-11-16
• 公開（公告）號: CN102062853A
• 公開（公告）日: 2011-05-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 施振強;林裕民
• 申請（專利權(quán)）人: 英屬維京群島商齊治股份有限公司
• 主分類號: G01S5/16
• 分類號: G01S5/16;G01S11/12;G06F3/033
• 代理公司: 北京銘碩知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11286
• 代理人: 郭鴻禧;羅延紅

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種光學(xué)位置檢測裝置及其方法，特別是有關(guān)于一種具有可檢測三維位置及移動軌跡功能的光學(xué)位置檢測裝置及其方法。

背景技術(shù)

目前，在許多電器設(shè)備操作中，特別是依靠回饋控制的操作而言，位移測量以及距離測量的光學(xué)感應(yīng)裝置是相當(dāng)重要的。其工作原理是利用發(fā)光源發(fā)射出光源，當(dāng)該光源接觸到物體而被反射，通過接收裝置檢測到被反射回來的光源，可以得知該光學(xué)感應(yīng)裝置附近存在物體。

接收裝置通常是由光敏二極管(Photo?Diode，PD)陣列或光敏晶體管(Phototransistor)陣列所構(gòu)成，如美國專利第4865433號案(Howe等人)揭露一種光學(xué)位移感應(yīng)器，其需要使用兩組直線分布的光感應(yīng)器陣列，并且待測物體位于光感應(yīng)陣列之上才可決定待側(cè)物體與光感應(yīng)器之間的距離。美國專利第5196689號案(Sugita等人)揭露一種物體檢測裝置，其設(shè)置了兩個或更多的光接收器，以決定待側(cè)物體的位置。

另外，美國專利第5056913號案(Tanaka等人)揭露一種光學(xué)感應(yīng)器，其使用一個光學(xué)感應(yīng)裝置，但僅可決定待測物體與光學(xué)感應(yīng)裝置的直線距離。

因此現(xiàn)有的光學(xué)感應(yīng)器通常僅有定位距離、位置其中的一種功能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是為了解決上述問題而提出的，其目的在于提供一種光學(xué)位置檢測裝置，以檢測物體的三維位置。

根據(jù)本發(fā)明的另一目的，提出一種光學(xué)位置檢測裝置，以檢測物體的三維移動軌跡。

根據(jù)上述本發(fā)明的目的，提出一種光學(xué)位置檢測裝置，包含多個發(fā)光組件、一個驅(qū)動單元、至少一個光檢測單元。至少一個光檢測單元，一個位置儲存單元以及一個位置判斷單元。多個發(fā)光組件設(shè)置于一個平面上以形成感測區(qū)域，并且各發(fā)光單元分別向感測區(qū)域內(nèi)投射光源。驅(qū)動單元提供多個對應(yīng)發(fā)光組件的分時驅(qū)動信號以持續(xù)驅(qū)動各發(fā)光組件。光檢測單元感側(cè)對象在感測區(qū)域內(nèi)接觸光源而產(chǎn)生的反射光源，以產(chǎn)生至少一個感測信號。位置儲存單元分別記錄各發(fā)光組件的設(shè)置位置與光檢測單元的設(shè)置位置。位置判斷單元連接驅(qū)動單元、光檢測單元與位置儲存單元，依據(jù)分時驅(qū)動信號及感測信號，判斷所述對象在所述感測區(qū)域的三維位置及移動軌跡。

其中，發(fā)光組件可為LED。

其中，分時驅(qū)動信號為周期性信號，以依序驅(qū)動各發(fā)光組件

其中，對象可為手指、紙張或是其它具反光性質(zhì)的物質(zhì)。

其中，光檢測單元包含光學(xué)傳感器及半圓廣角鏡頭，光學(xué)傳感器可為光敏晶體管(Phototransistor)或光敏二極管(Photo?Diode，PD)，且所述半圓廣角鏡頭設(shè)置于所述光學(xué)傳感器之上，使所述反射光聚焦至所述光學(xué)傳感器中。

根據(jù)上述本發(fā)明的目的，提出一種光學(xué)感應(yīng)裝置方法，包含下列步驟。首先在一個平面上的多個發(fā)光組件形成感測區(qū)域，且各發(fā)光組件分別向感測區(qū)域內(nèi)投射光源，并使用驅(qū)動單元以分時的方式產(chǎn)生分時驅(qū)動信號，使各發(fā)光組件依序發(fā)光，接著當(dāng)光檢測單元檢測到對象的反射光源時，會產(chǎn)生具有反射光源強度信息的感測信號，最后根據(jù)感測信號、分時驅(qū)動信號以及預(yù)先記錄好的發(fā)光組件設(shè)置位置與光檢測單元設(shè)置位置，位置判斷單元可判斷對象在感測區(qū)域上的位置及距離平面的高度，通過連續(xù)時間間隔的感測信號，即可得到所述對象的三維移動軌跡。

綜上所述，依本發(fā)明的具有以三維位置及軌跡檢測功能的光學(xué)位置檢測裝置，其可具有下述優(yōu)點：

所述光學(xué)位置檢測裝置可利用光檢測單元判斷對象二維及三維位置，再加上各分時信號的時間信息，還可進(jìn)一步檢測對象的二維以及三維運動軌跡。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的光學(xué)位置檢測裝置的方塊圖；

圖2為本發(fā)明的光學(xué)位置檢測裝置的第一實施例的示意圖；

圖3為光學(xué)位置檢測裝置的第一實施例的分時驅(qū)動信號與感測信號的示意圖；

圖4為光學(xué)位置檢測裝置的第二實施例的分時驅(qū)動信號與感測信號的示意圖；

圖5為第2實施例的單一LED驅(qū)動頻率與其對應(yīng)的感測信號示意圖；

圖6為本發(fā)明的光學(xué)位置檢測裝置的第三實施例的示意圖；以及

圖7為本發(fā)明的光學(xué)位置檢測裝置的第三實施例的分時驅(qū)動信號與A動作與B動作的感測信號的示意圖；

圖8為光學(xué)位置檢測裝置的第四實施例的分時驅(qū)動信號與感測信號強度的示意圖；

圖9為本發(fā)明的光學(xué)位置檢測裝置的第五實施例的示意圖；

圖10為光學(xué)位置檢測裝置的第五實施例的分時驅(qū)動信號與感測信號強度的示意圖；以及

圖11為本發(fā)明的光學(xué)位置檢測方法的實施步驟流程圖。