CN101561266A - 测距系统、测距方法、电子装置系统以及遥控器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种测距系统，包括光源、影像感测装置及信号处理电路；影像感测装置包括第一、第二镜头及影像感测器，第一及第二镜头分别具有第一及第二焦距，影像感测器分别在对应于第一与第二镜头的两个感光位置上感测光源发出的光线，且所述影像感测器具有两个中心感光点，所述两个感光位置与所述两个中心感光点各相距一距离，所述光源发出的光线与所述第一及第二镜头的中心之间的连线分别定义一个夹角；所述信号处理电路处理得到所述两个距离与所述两个焦距的比值，并根据其获取所述两个夹角的数值，进而获取所述光源到所述第一及第二镜头的连线的垂直距离。另外，本发明还提供所述测距系统的测距方法，使用所述测距系统的电子装置系统及遥控器。

Description

测距系统、测距方法、电子装置系统以及遥控器
技术领域
本发明涉及一种测距系统，一种相应的测距方法，以及一种使用所述测距系统、测距方法的电子装置系统及遥控器。
背景技术
目前，现有的测距方式除利用尺具直接测量外，还包括利用标竿配合仪器测量，通过计算其对应角度而推算出距离的方法。但是，因尺具需要人力去丈量，而标竿配合仪器测量时，则需要一人插设标竿，另一人操控仪器，操作均不方便。
近年来，激光测距法被广泛应用在距离的测量上，而激光测距仪也成为距离测量的重要工具，其原理是由一激光发射器对目标物发射出一脉冲信号，再由一低噪声、高敏感度的激光接收器接收由所述目标物反射回来的信号，利用所述接收到的反射信号即可计算出目标物的距离。但是，激光测距仪成本较为昂贵，其一般应用在太空测距领域中。
另外，现在的电视机、游戏机等电子装置与其遥控器之间常有一个距离限定，使用者需要站在所述限定的距离范围以内，其手持的遥控器才能对电子装置进行正常操控，所以可以测距的遥控器就会对使用者有很大帮助。具体可参阅Sasaki，T.等人在Intelligent Robotsand Systems，2004.(IROS 2004).Proceedings.2004 IEEE/RSJ InternationalConference on Volume 1，28Sept.-2 Oct.2004 Page(s)：748-753 vol.1上发表的Development of remote control system of construction machinery using pneumaticrobot arm一文。
然而上述的测距方法或者不便利使用，或者其仪器，例如激光测距仪架构复杂，占用的空间大，不适合装配在电视机、游戏机等电子装置中或其遥控器中。
发明内容
有鉴于此，提供一种架构简单的测距系统、测距方法，以及使用所述测距系统、测距方法的电子装置系统及遥控器实为必要。
一种测距系统，包括一个光源；一个影像感测装置，所述影像感测装置包括一个第一镜头、一个第二镜头及一个影像感测器，所述第一镜头与所述第二镜头间隔一定距离，所述影像感测器分别与所述第一及第二镜头相对设置，所述第一镜头具有一个第一焦距，所述第二镜头具有一个第二焦距，所述光源分别发射光线至所述第一与第二镜头，所述影像感测器分别在对应于所述第一与第二镜头的两个感光位置上感测所述光线，且所述影像感测器具有分别对应于所述第一与第二镜头中心的两个中心感光点，所述影像感测器感测两个感光位置分别与所述影像感测器的两个中心感光点之间的距离，所述光线与所述第一及第二镜头的中心之间的连线分别定义一个夹角；以及一个信号处理电路，所述信号处理电路分别处理得到所述两个距离与其所对应的第一及第二镜头的焦距之间的比值，并根据所述两个比值分别获取所述两个夹角的数值，进而获取所述光源到所述第一及第二镜头的连线的垂直距离。
一种测距方法，其包括如下步骤：将一个光源设置在被测地点；在测距地点采用一个影像感测装置感测所述光源发出的光线，所述影像感测装置包括一个第一镜头、一个第二镜头及一个影像感测器，所述第一镜头与所述第二镜头间隔一定距离，所述影像感测器分别与所述第一及第二镜头相对设置，所述第一镜头具有一个第一焦距，所述第二镜头具有一个第二焦距，所述光源分别发射光线至所述第一与第二镜头，所述影像感测器分别在对应于所述第一与第二镜头的两个感光位置上感测所述光线，且所述影像感测器具有分别对应于所述第一与第二镜头中心的两个中心感光点，所述影像感测器感测两个感光位置分别与所述影像感测器的两个中心感光点之间的距离，所述光线与所述第一及第二镜头的中心之间的连线分别定义一个夹角；采用一个信号处理电路分别处理得到所述两个距离与其所对应的第一及第二镜头的焦距之间的比值，并根据所述两个比值分别获取所述两个夹角的数值，进而获取所述光源到所述第一及第二镜头的连线的垂直距离。分别计算所述两个距离与其所对应的焦距的比值，并根据所述两个比值分别获取所述两个夹角的数值，进而获取所述光源到所述第一及第二镜头的连线的垂直距离。
一种电子装置系统，包括一个电子装置及一个遥控器，所述电子装置包括一个光源，所述遥控器包括一个影像感测装置及一个信号处理电路，所述影像感测装置包括一个第一镜头、一个第二镜头及一个影像感测器，所述第一镜头与所述第二镜头间隔一定距离，所述影像感测器分别与所述第一及第二镜头相对设置，所述第一镜头具有一个第一焦距，所述第二镜头具有一个第二焦距，所述光源分别发射光线至所述第一与第二镜头，所述影像感测器分别在对应于所述第一与第二镜头的两个感光位置上感测所述光线，且所述影像感测器具有分别对应于所述第一与第二镜头中心的两个中心感光点，所述影像感测器感测两个感光位置分别与所述影像感测器的两个中心感光点之间的距离，所述光线与所述第一及第二镜头的中心之间的连线分别定义一个夹角；所述信号处理电路分别处理得到所述两个距离与其所对应的第一及第二镜头的焦距之间的比值，并根据所述两个比值分别获取所述两个夹角的数值，进而获取所述光源到所述第一及第二镜头的连线的垂直距离。
一种电子装置系统，包括一个电子装置及一个遥控器，所述电子装置包括一个影像感测装置及一个信号处理电路，所述遥控器包括一个光源，所述影像感测装置包括一个第一镜头、一个第二镜头及一个影像感测器，所述第一镜头与所述第二镜头间隔一定距离，所述影像感测器分别与所述第一及第二镜头相对设置，所述第一镜头具有一个第一焦距，所述第二镜头具有一个第二焦距，所述光源分别发射光线至所述第一与第二镜头，所述影像感测器分别在对应于所述第一与第二镜头的两个感光位置上感测所述光线，且所述影像感测器具有分别对应于所述第一与第二镜头中心的两个中心感光点，所述影像感测器感测两个感光位置分别与所述影像感测器的两个中心感光点之间的距离，所述光线与所述第一及第二镜头的中心之间的连线分别定义一个夹角；所述信号处理电路分别处理得到所述两个距离与其所对应的第一及第二镜头的焦距之间的比值，并根据所述两个比值分别获取所述两个夹角的数值，进而获取所述光源到所述第一及第二镜头的连线的垂直距离。
一种遥控器，用于摇控一个电子装置，所述电子装置包括一个光源，所述遥控器包括一个影像感测装置及一个信号处理电路，所述影像感测装置包括一个第一镜头、一个第二镜头及一个影像感测器，所述第一镜头与所述第二镜头间隔一定距离，所述影像感测器分别与所述第一及第二镜头相对设置，所述第一镜头具有一个第一焦距，所述第二镜头具有一个第二焦距，所述光源分别发射光线至所述第一与第二镜头，所述影像感测器分别在对应于所述第一与第二镜头的两个感光位置上感测所述光线，且所述影像感测器具有分别对应于所述第一与第二镜头中心的两个中心感光点，所述影像感测器感测两个感光位置分别与所述影像感测器的两个中心感光点之间的距离，所述光线与所述第一及第二镜头的中心之间的连线分别定义一个夹角；所述信号处理电路分别处理得到所述两个距离与其所对应的第一及第二镜头的焦距之间的比值，并根据所述两个比值分别获取所述两个夹角的数值，进而获取所述光源到所述第一及第二镜头的连线的垂直距离。
一种遥控器，用于摇控一个电子装置，所述电子装置包括一个影像感测装置及一个信号处理电路，所述遥控器包括一个光源，所述影像感测装置包括一个第一镜头、一个第二镜头及一个影像感测器，所述第一镜头与所述第二镜头间隔一定距离，所述影像感测器分别与所述第一及第二镜头相对设置，所述第一镜头具有一个第一焦距，所述第二镜头具有一个第二焦距，所述光源分别发射光线至所述第一与第二镜头，所述影像感测器分别在对应于所述第一与第二镜头的两个感光位置上感测所述光线，且所述影像感测器具有分别对应于所述第一与第二镜头中心的两个中心感光点，所述影像感测器感测两个感光位置分别与所述影像感测器的两个中心感光点之间的距离，所述光线与所述第一及第二镜头的中心之间的连线分别定义一个夹角；所述信号处理电路分别处理得到所述两个距离与其所对应的第一及第二镜头的焦距之间的比值，并根据所述两个比值分别获取所述两个夹角的数值，进而获取所述光源到所述第一及第二镜头的连线的垂直距离。
所述测距系统在测距时使用两个距离已知的第一镜头与第二镜头，以及一个影像感测器感测光源所在位置，从而可采用一个信号处理电路根据光路三角形函数关系计算出光源与包含所述第一镜头、第二镜头、影像感测器的影像感测装置的大致距离。由于所述光源与所述影像感测装置均具有较为简单的架构和较小的体积，因此所述测距系统适合安装在电子产品中，以测量所述电子产品所包含的两个相对部件的大致距离。
附图说明
图1是本发明实施例提供的测距系统光路示意图。
图2及图3均是图1提供的测距系统应用于电子装置及遥控器的示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明提供的测距系统、测距方法、电子装置系统以及遥控器作进一步地详细说明。
请参阅图1，本发明实施例提供的测距系统100，其包括一个光源10、一个影像感测装置20及一个信号处理电路50。
所述光源10可以为卤素灯、荧光灯或发光二极管。
所述影像感测装置20包括一个第一镜头22、一个第二镜头32及一个影像感测器24。具体地，所述第一镜头22与所述第二镜头32之间间隔一定距离L，所述第一镜头22具有一个第一焦距F1，所述第二镜头32具有一个第二焦距F2。所述影像感测器24分别与所述第一及第二镜头22、32相对设置，其可选自电荷偶合器件Charge Coupled Device，简称CCD或互补金属氧化物半导体晶体管Complementary Metal Oxide Semiconductor Transistor，简称CMOS。
所述信号处理电路50与所述影像感测器24电性连接。
所述测距系统100可以采用如下方法测量被测地点A与测距地点B的距离：
(1)将所述光源10设置于被测地点A。
(2)在测距地点B采用所述影像感测装置20感测所述光源10发出的光线，包括图1中透射过第一及第二镜头22，32的光线C1，C2，所述影像感测器24在分别在对应于所述第一与第二镜头22，32的两个感光位置26，36上感测所述光线C1，C2，所述影像感测器24具有分别对应于所述第一与第二镜头22，32的两个中心感光点，所述两个感光位置26，36与所述影像感测器24的两个中心感光点各相距一个距离D1，D2。
(3)采用所述信号处理电路50分别处理得到所述两个距离D1，D2与其所对应的第一及第二镜头22，32的焦距F1，F2之间的比值，即D1/F1，D2/F2。
在上述测距步骤中，由于所述影像感测装置20中的第一及第二镜头22，32，其与影像感测器24之间的距离可以分别设计得很短小，所以被测地点A与测距地点B的垂直距离即光源10到所述影像感测装置20的垂直距离便可看成是所述光源10到所述第一及第二镜头22，32的连线C3的垂直距离X。
而在求所述垂直距离X时可以依据如下原理：当所述光源10与所述第一及第二镜头22，32的距离，即成像的物距足够远时，成像的像距会近似于焦距F1，F2。因此，将所述影像感测器24设置在近似于焦距F1，F2的位置，即可较清晰感测到一定长度距离以外的光，而无需装设对焦驱动结构。在这种方式下，根据三角形函数关系，所述D1/F1，D2/F2的数值分别近似等于所述光线C1，C2与所述镜头22，32的中心之间的连线C3的夹角θ1，θ2的余角θ3，θ4的正切值，从而所述夹角θ1，θ2便可得知。而再次根据三角形原理，上述距离X就可以推导得出为 X = L × tan θ 1 × tan θ 2 tan θ 1 + tan θ 2 .
所述测距系统100的测距原理简单，且其所使用的硬件，包括所述光源10，所述影像感测装置20均具有较为简单的架构和较小的体积，因此所述测距系统100适合安装在电子产品中，以测量所述电子产品所包含的两个相对部件的大致距离。
另外，在上述利用测距系统100测量被测地点A与测距地点B的距离的过程中，为了使光线C1，C2在透射过所述第一镜头22与所述第二镜头32时，其不会因为第一镜头22与第二镜头32的光学特性，如一定程度上的反射等而发生相互干扰，在采用所述影像感测装置20感测所述光源10发出的光线前，可提供一个吸光板28，并将所述吸光板28设置在所述第一与第二镜头22，32之间，由此，当所述第一镜头22或所述第二镜头32反射光至所述吸光板28上时，所述吸光板28可吸收所述反射光，从而最大限度地降低反射光在测量过程中对第一及第二镜头22，32的干扰作用。
请参阅图2，所述测距系统100可应用于电子装置200与遥控器400所组成的电子产品中，所述电子装置200可为游戏机或电视机等，其具有显示功能，所述遥控器400与所述电子装置200可采用红外信号相电性连接以进行相关操控。具体地，所述测距系统100的光源10装设于所述电子装置200中，而所述测距系统100所包含的影像感测装置20及信号处理电路50则装设于所述遥控器400中。当使用者手持所述遥控器400并位于所述电子装置200前的某一个位置时，其可以操控所述遥控器400，以检验所述遥控器400与所述电子装置200是否可进行红外信号连接，即所述电子装置200是否位于所述遥控器400的正常操控范围内。
如图3所示，在另一实施例中，所述光源10装设于一个遥控器500中，而所述影像感测装置20，以及所述信号处理电路50则装设于一个电子装置300中。使用者同样可通过操控所述遥控器500，以检验所述电子装置300是否位于所述遥控器500的正常操控范围内。
可以理解的是，对在本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案和技术构思做出其它各种相应的改变和变形，而所有这些改变和变形都应属在本发明权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种测距系统，包括：
一个光源；
一个影像感测装置，所述影像感测装置包括一个第一镜头、一个第二镜头及一个影像感测器，所述第一镜头与所述第二镜头间隔一定距离，所述影像感测器分别与所述第一及第二镜头相对设置，所述第一镜头具有一个第一焦距，所述第二镜头具有一个第二焦距，所述光源分别发射光线至所述第一与第二镜头，所述影像感测器分别在对应于所述第一与第二镜头的两个感光位置上感测所述光线，且所述影像感测器具有分别对应于所述第一与第二镜头中心的两个中心感光点，所述影像感测器感测两个感光位置分别与所述影像感测器的两个中心感光点之间的距离，所述光线与所述第一及第二镜头的中心之间的连线分别定义一个夹角；以及
一个信号处理电路；所述信号处理电路分别处理得到所述两个距离与其所对应的第一及第二镜头的焦距之间的比值，并根据所述两个比值分别获取所述两个夹角的数值，进而获取所述光源到所述第一及第二镜头的连线的垂直距离。
2.如权利要求1所述的测距系统，其特征在于，所述光源包括卤素灯、荧光灯或发光二极管。
3.如权利要求1所述的测距系统，其特征在于，所述影像感测器选自电荷偶合器件或互补金属氧化物半导体晶体管。
4.如权利要求1所述的测距系统，其特征在于，所述第一与第二镜头之间设置有一个吸光板。
5.一种测距方法，其包括如下步骤：
将一个光源设置于被测地点；
在测距地点用一个影像感测装置感测所述光源发出的光，所述影像感测装置包括一个第一镜头、一个第二镜头及一个影像感测器，所述第一镜头与所述第二镜头间隔一定距离，所述影像感测器分别与所述第一及第二镜头相对设置，所述第一镜头具有一个第一焦距，所述第二镜头具有一个第二焦距，所述光源分别发射光线至所述第一与第二镜头，所述影像感测器分别在对应于所述第一与第二镜头的两个感光位置上感测所述光线，且所述影像感测器具有分别对应于所述第一与第二镜头中心的两个中心感光点，所述影像感测器感测两个感光位置分别与所述影像感测器的两个中心感光点之间的距离，所述光线与所述第一及第二镜头的中心之间的连线分别定义一个夹角；
采用一个信号处理电路分别处理得到所述两个距离与其所对应的第一及第二镜头的焦距之间的比值，并根据所述两个比值分别获取所述两个夹角的数值，进而获取所述光源到所述第一及第二镜头的连线的垂直距离。
6.如权利要求5所述的测距方法，其特征在于，在采用所述影像感测装置感测所述光源发出的光线之前，提供一个吸光板，并将所述吸光板设置在所述在所述第一与第二镜头之间。
7.一种电子装置系统，包括一个电子装置及一个遥控器，其特征在于，所述电子装置包括一个光源，所述遥控器包括一个影像感测装置及一个信号处理电路，所述影像感测装置包括一个第一镜头、一个第二镜头及一个影像感测器，所述第一镜头与所述第二镜头间隔一定距离，所述影像感测器分别与所述第一及第二镜头相对设置，所述第一镜头具有一个第一焦距，所述第二镜头具有一个第二焦距，所述光源分别发射光线至所述第一与第二镜头，所述影像感测器分别在对应于所述第一与第二镜头的两个感光位置上感测所述光线，且所述影像感测器具有分别对应于所述第一与第二镜头中心的两个中心感光点，所述影像感测器感测两个感光位置分别与所述影像感测器的两个中心感光点之间的距离，所述光线与所述第一及第二镜头的中心之间的连线分别定义一个夹角；所述信号处理电路分别处理得到所述两个距离与其所对应的第一及第二镜头的焦距之间的比值，并根据所述两个比值分别获取所述两个夹角的数值，进而获取所述光源到所述第一及第二镜头的连线的垂直距离。
8.一种电子装置系统，包括一个电子装置及一个遥控器，其特征在于，所述遥控器包括一个光源，所述电子装置包括一个影像感测装置及一个信号处理电路，所述影像感测装置包括一个第一镜头、一个第二镜头及一个影像感测器，所述第一镜头与所述第二镜头间隔一定距离，所述影像感测器分别与所述第一及第二镜头相对设置，所述第一镜头具有一个第一焦距，所述第二镜头具有一个第二焦距，所述光源分别发射光线至所述第一与第二镜头，所述影像感测器分别在对应于所述第一与第二镜头的两个感光位置上感测所述光线，且所述影像感测器具有分别对应于所述第一与第二镜头中心的两个中心感光点，所述影像感测器感测两个感光位置分别与所述影像感测器的两个中心感光点之间的距离，所述光线与所述第一及第二镜头的中心之间的连线分别定义一个夹角；所述信号处理电路分别处理得到所述两个距离与其所对应的第一及第二镜头的焦距之间的比值，并根据所述两个比值分别获取所述两个夹角的数值，进而获取所述光源到所述第一及第二镜头的连线的垂直距离。
9.一种遥控器，用于遥控一个电子装置，其特征在于，所述电子装置包括一个光源，所述遥控器包括一个影像感测装置及一个信号处理电路，所述影像感测装置包括一个第一镜头、一个第二镜头及一个影像感测器，所述第一镜头与所述第二镜头间隔一定距离，所述影像感测器分别与所述第一及第二镜头相对设置，所述第一镜头具有一个第一焦距，所述第二镜头具有一个第二焦距，所述光源分别发射光线至所述第一与第二镜头，所述影像感测器分别在对应于所述第一与第二镜头的两个感光位置上感测所述光线，且所述影像感测器具有分别对应于所述第一与第二镜头中心的两个中心感光点，所述影像感测器感测两个感光位置分别与所述影像感测器的两个中心感光点之间的距离，所述光线与所述第一及第二镜头的中心之间的连线分别定义一个夹角；所述信号处理电路分别处理得到所述两个距离与其所对应的第一及第二镜头的焦距之间的比值，并根据所述两个比值分别获取所述两个夹角的数值，进而获取所述光源到所述第一及第二镜头的连线的垂直距离。
10.一种遥控器，用于遥控一个电子装置，其特征在于，所述遥控器包括一个光源，所述电子装置包括一个影像感测装置及一个信号处理电路，所述影像感测装置包括一个第一镜头、一个第二镜头及一个影像感测器，所述第一镜头与所述第二镜头间隔一定距离，所述影像感测器分别与所述第一及第二镜头相对设置，所述第一镜头具有一个第一焦距，所述第二镜头具有一个第二焦距，所述光源分别发射光线至所述第一与第二镜头，所述影像感测器分别在对应于所述第一与第二镜头的两个感光位置上感测所述光线，且所述影像感测器具有分别对应于所述第一与第二镜头中心的两个中心感光点，所述影像感测器感测两个感光位置分别与所述影像感测器的两个中心感光点之间的距离，所述光线与所述第一及第二镜头的中心之间的连线分别定义一个夹角；所述信号处理电路分别处理得到所述两个距离与其所对应的第一及第二镜头的焦距之间的比值，并根据所述两个比值分别获取所述两个夹角的数值，进而获取所述光源到所述第一及第二镜头的连线的垂直距离。
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