[发明专利]光学位置检测装置及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光学位置检测装置及其方法，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光学位置检测装置及其方法。

背景技术

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。

发明内容

本发明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。

根据本发明的另一目的，提出一种光学位置检测装置，以检测物体的三维移动轨迹。

根据上述本发明的目的，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。

根据上述本发明的目的，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，依本发明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为本发明的光学位置检测装置的方块图；

图2为本发明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为本发明的光学位置检测装置的第三实施例的示意图；以及

图7为本发明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为本发明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为本发明的光学位置检测方法的实施步骤流程图。