光学位置检测装置及其方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种光学位置检测装置及其方法，其包含多个发光组件、驱动单元、至少一个光检测单元、位置储存单元及位置判断单元。各发光组件设置于一个平面上，形成感测区域，并分别向感测区域内投射光源，各发光组件的设置位置记录在位置判断单元之中，驱动单元则依序（Ｓｅｑｕｅｎｔｉａｌｌｙ）驱动各发光组件，当对象（Ｏｂｊｅｃｔ）在感测区域接触投射光源，而依序产生反射光源时，光检测单元即根据各反射光源强度分别产生感测信号，位置储存单元分别记录各发光组件与光检测单元的设置位置，而位置判断单元依据各感测信号判断物体的多维位置以及移动轨迹。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种，特别是有关于一种具有可检测三维 位置及移动轨迹功能的。
技术介绍
目前，在许多电器设备操作中，特别是依靠回馈控制的操作而言，位移测量以及距 离测量的光学感应装置是相当重要的。其工作原理是利用发光源发射出光源，当该光源接 触到物体而被反射，通过接收装置检测到被反射回来的光源，可以得知该光学感应装置附 近存在物体。接收装置通常是由光敏二极管(Photo Diode, PD)阵列或光敏晶体管 (Phototransistor)阵列所构成，如美国专利第4865433号案(Howe等人)揭露一种光学位 移感应器，其需要使用两组直线分布的光感应器阵列，并且待测物体位于光感应阵列之上 才可决定待侧物体与光感应器之间的距离。美国专利第5196689号案(Sugita等人)揭露 一种物体检测装置，其设置了两个或更多的光接收器，以决定待侧物体的位置。另外，美国专利第5056913号案(Tanaka等人)揭露一种光学感应器，其使用一个 光学感应装置，但仅可决定待测物体与光学感应装置的直线距离。因此现有的光学感应器通常仅有定位距离、位置其中的一种功能。
技术实现思路
本专利技术是为了解决上述问题而提出的，其目的在于提供一种光学位置检测装置， 以检测物体的三维位置。根据本专利技术的另一目的，提出一种光学位置检测装置，以检测物体的三维移动轨 迹。根据上述本专利技术的目的，提出一种光学位置检测装置，包含多个发光组件、一个驱 动单元、至少一个光检测单元。至少一个光检测单元，一个位置储存单元以及一个位置判断 单元。多个发光组件设置于一个平面上以形成感测区域，并且各发光单元分别向感测区域 内投射光源。驱动单元提供多个对应发光组件的分时驱动信号以持续驱动各发光组件。光 检测单元感侧对象在感测区域内接触光源而产生的反射光源，以产生至少一个感测信号。 位置储存单元分别记录各发光组件的设置位置与光检测单元的设置位置。位置判断单元连 接驱动单元、光检测单元与位置储存单元，依据分时驱动信号及感测信号，判断所述对象在 所述感测区域的三维位置及移动轨迹。其中，发光组件可为LED。其中，分时驱动信号为周期性信号，以依序驱动各发光组件其中，对象可为手指、纸张或是其它具反光性质的物质。其中，光检测单元包含光学传感器及半圆广角镜头，光学传感器可为光敏晶体管 (Phototransistor)或光敏二极管(Photo Diode, PD)，且所述半圆广角镜头设置于所述光学传感器之上，使所述反射光聚焦至所述光学传感器中。根据上述本专利技术的目的，提出一种光学感应装置方法，包含下列步骤。首先在一个 平面上的多个发光组件形成感测区域，且各发光组件分别向感测区域内投射光源，并使用 驱动单元以分时的方式产生分时驱动信号，使各发光组件依序发光，接着当光检测单元检 测到对象的反射光源时，会产生具有反射光源强度信息的感测信号，最后根据感测信号、分 时驱动信号以及预先记录好的发光组件设置位置与光检测单元设置位置，位置判断单元可 判断对象在感测区域上的位置及距离平面的高度，通过连续时间间隔的感测信号，即可得 到所述对象的三维移动轨迹。综上所述，依本专利技术的具有以三维位置及轨迹检测功能的光学位置检测装置，其 可具有下述优点所述光学位置检测装置可利用光检测单元判断对象二维及三维位置，再加上各分 时信号的时间信息，还可进一步检测对象的二维以及三维运动轨迹。附图说明图1为本专利技术的光学位置检测装置的方块图；图2为本专利技术的光学位置检测装置的第一实施例的示意图；图3为光学位置检测装置的第一实施例的分时驱动信号与感测信号的示意图；图4为光学位置检测装置的第二实施例的分时驱动信号与感测信号的示意图；图5为第2实施例的单一 LED驱动频率与其对应的感测信号示意图；图6为本专利技术的光学位置检测装置的第三实施例的示意图；以及图7为本专利技术的光学位置检测装置的第三实施例的分时驱动信号与A动作与B动 作的感测信号的示意图；图8为光学位置检测装置的第四实施例的分时驱动信号与感测信号强度的示意 图；图9为本专利技术的光学位置检测装置的第五实施例的示意图；图10为光学位置检测装置的第五实施例的分时驱动信号与感测信号强度的示意 图；以及图11为本专利技术的光学位置检测方法的实施步骤流程图。主要符号说明1为光学位置检测装置；10为位置储存单元；11为发光组件；110 为感测区域；111 为 LEDl ；1111 为 LEDll ；1112 为 LED 12 ；112 为 LED2 ；1121 为 LED21 ；1122 为 LED22 ；113 % LED3 ；1131 % LED31 ；1132 % LED32 ；114 % LED4 ；1141 % LED41 ；1142 % LED42 ；12为驱动单元；13为光检测单元；131为光检测单元；1311为第一光检测单元；1312 为第二光检测单元；1313为第三光检测单元；1314为第四光检测单元；132为半圆广角镜 头；14为位置判断单元；15为光源；16为物件；17为反射光源；18为分时驱动信号；19为感 测信号；911 为 LED911 ；912 为 LED912 ；913 为 LED913 ；921 为 LED921 ；922 为 LED922 ；923 为 LED923 ；931 为 LED931 ；932 为 LED932 ；933 为 LED933 ；Si、S2、S3、S4 为步骤。具体实施例方式参照图1，其为本专利技术的光学位置检测装置的方块图。图中，光学检测装置1包含多个发光组件11、驱动单元12、光检测单元13、位置储存单元及位置判断单元14。多个发光组件11以预设方式排列并且形成一个感测区域110，各发光组件11分别 向感测区域110内投射光源15。驱动单元12以电性连接方式连接到各发光组件11，并且 以分时的方式提供分时驱动信号18给各发光组件11，分时驱动信号18可为周期性信号，以 使各发光组件11依序发光。当如手指，纸张或是其它具反光性质的物质等等的对象16在 感测区域111上接触光源15时，光源15会因为被对象16阻挡而在对象表面产生反射光源 17。光检测单元13是用来检测反射光源17，并将反射光源17的能量转换为电能，根据 反射光源17产生对应的感测信号19，再将此感测信号19传送到位置判断单元14。位置储存单元10用以记录各发光组件11设置位置以及光检测单元13的设置位置。位置判断单元14以电性连接的方式连接到驱动单元12、光检测单元13以及位置 储存单元，并持续接收分时驱动信号18以及感测信号19。由于各发光组件11与光检测单 元13的设置位置已被预先储存于位置储存单元内，并经由电性连接方式传送到位置判断 单元14，在位置判断单元14接收感测信号19与分时驱动信号18时，可以判断哪一个发光 组件11发光，并且依据设置位置信息，即可判断对象16位于感测区域上的二维位置。并且 还可由连续时间间隔内的感测信号19及各对应的分时驱动信号18来判断对象16在平面 上的移动轨迹。参考图2，其为本专利技术的光学位置检测装置的第一实施例示意图。图中，光学检测 装置1具有四个发光组件11以及一个光检测单元13。发光组件可为LED并且设置在平面 上形成一个感测本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学位置检测装置，其特征在于包含：设置于平面上的多个发光组件，并形成感测区域，所述多个发光组件分别向所述感测区域内投射光源；驱动单元，其连接于所述多个发光组件，并以分时方式产生分时驱动信号，以依序驱动各所述发光组件；至少一个光检测单元，其感测对象在所述感测区域上接触所述光源而产生的反射光源，以产生至少一个感测信号；位置储存单元，其分别记录各所述发光组件的设置位置与所述至少一个光检测单元的设置位置；以及位置判断单元，其连接于所述驱动单元、所述至少一个光检测单元与所述位置储存单元，依据所述分时驱动信号及所述至少一个感测信号，判断所述对象在所述感测区域的位置。

【技术特征摘要】
1.一种光学位置检测装置，其特征在于包含设置于平面上的多个发光组件，并形成感测区域，所述多个发光组件分别向所述感测 区域内投射光源；驱动单元，其连接于所述多个发光组件，并以分时方式产生分时驱动信号，以依序驱动 各所述发光组件；至少一个光检测单元，其感测对象在所述感测区域上接触所述光源而产生的反射光 源，以产生至少一个感测信号；位置储存单元，其分别记录各所述发光组件的设置位置与所述至少一个光检测单元的 设置位置；以及位置判断单元，其连接于所述驱动单元、所述至少一个光检测单元与所述位置储存单 元，依据所述分时驱动信号及所述至少一个感测信号，判断所述对象在所述感测区域的位置。2.根据权利要求1所述的光学位置检测装置，其特征在于所述位置判断单元进一步根 据所述反射光源的强度，判断所述对象相对于所述平面的垂直距离。3.根据权利要求2所述的光学位置检测装置，其特征在于所述位置判断单元进一步根 据所述分时驱动信号及所述多个对应的感测信号，判断所述对象的移动轨迹。4.根据权利要求3所述的光学位置检测装置，其特征在于所述移动轨迹为平行于所述 平面移动或垂直于所述平面移动的连续动作。5.根据权利要求1所述的光学位置检测装置，其特征在于所述分时驱动信号为周期性 信号。6.根据权利要求1所述的光学位置检测装置，其特征在于所述对象为手指、纸张或具 反光性质的物体。7.根据权利要求1所述的光学位置检测装置，其特征在于所述至少一个光检测单元包 含光学传感器及半圆广角镜头，所述光感测单元为光敏晶体管或光敏二极管，且所述半圆 广角镜头设置于所述光学传感器之上，使所述反射光源聚焦至所述光学传感器...

【专利技术属性】
技术研发人员：施振强，林裕民，
申请(专利权)人：英属维京群岛商齐治股份有限公司，
类型：发明
国别省市：VG[英属维尔京群岛]