CN102981142A

CN102981142A - 光学定位系统

Info

Publication number: CN102981142A
Application number: CN2011102607956A
Authority: CN
Inventors: 高铭璨; 黄昭荐; 梁家钧; 柯怡贤
Original assignee: Pixart Imaging Inc
Current assignee: Pixart Imaging Inc
Priority date: 2011-09-02
Filing date: 2011-09-02
Publication date: 2013-03-20
Anticipated expiration: 2031-09-02
Also published as: CN102981142B

Abstract

本发明公开了一种光学定位系统。该光学定位系统包含多个光源、一图像接收器，以及一分析单元。该多个光源分别设置于一目标物上多个目标点，用来提供波长在多个预定范围内的光线。该图像接收器用来侦测该多个光源的光学信號以产生相对应的多个图像。分析单元用来根据多个图像计算出图像接收器和目标物之间的一相对位置或角度。因此，本发明的优点为能够准确判断目标电子装置和其控制装置之间的相对位置与角度的光学系统。

Description

光学定位系统

技术领域

本发明涉及一种光学定位系统，特别是有关于一种可降低背景光源干扰的光学定位系统。

背景技术

使用者能透过遥控器对电子装置进行远程控制，而不需要时常移动到电子装置旁。传统电子装置功能简单，遥控器的按键多半仅针对特定功能，例如开启/关闭、选择、输入或调整设定等。随着科技快速发展，电子装置的种类和功能越来越多，提供互动式应用的智能家庭生活已成为主流。

智能家庭生活可视为一光学定位系统，其包含许多电子装置，例如电视机、机上盒、多媒体播放器，或蓝光播放机等数字家庭的产品。相较于传统遥控器，智能家庭生活的遥控器功能更多。举例来说，当机上盒有内建上网的浏览器时，遥控器便需要提供指向接口以操作浏览器；当有搜寻功能或是输入网址的需求时，遥控器便需提供输入接口。针对指向性操作，使用者握持遥控器的方式会影响指向光标在屏幕上的操作方向，因此需提供能够准确判断目标电子装置和其控制装置之间的相对位置与角度的光学系统。

发明内容

有鉴于上述习知技艺的问题，本发明的目的就是在提供一种电荷回收电路，以减少一驱动电路的电源消耗。

为达到上述的目的，本发明提供一种光学定位系统，包括一第一光源，设置于一目标物上的一第一目标点，用来提供波长在一第一预定范围内的光线；一第二光源，设置于该目标物上的一第二目标点，用来提供波长在一第二预定范围内的光线；一图像接收器，用来侦测该第一光源和该第二光源的光学信號以产生相对应的一第一图像和一第二图像；以及一分析单元，用来根据该第一图像和该第二图像计算出该图像接收器和该目标物之间的一相对位置。

本发明更提供一种光学定位方法，包括在一目标物上的一第一目标点提供波长在一第一预定范围内的一第一光线；在该目标物上的一第二目标点提供波长在一第二预定范围内的一第二光线；一图像接收器侦测该第一光线和该第二光线以产生相对应的一第一图像和一第二图像；以及根据该第一图像和该第二图像计算出该图像接收器和该目标物之间的一相对位置。

本发明的优点为能够准确判断目标电子装置和其控制装置之间的相对位置与角度的光学系统。

附图说明

图1为本发明第一实施例中一光学定位系统的功能方块图。

图2为本发明第二实施例中一光学定位系统的功能方块图。

图3为本发明第三实施例中一光学定位系统的功能方块图。

图4为本发明第一实施例中光学定位系统运作时光源的讯号图。

图5为本发明第二或第三实施例中光学定位系统运作时光源的讯号图。

图6为本发明光学定位系统中光源设置方式的示意图。

图7和图8为本发明光学定位系统中图像接收器的示意图。

其中，附图标记说明如下：

100，200，300 光学定位系统

LT1～LTn 光源

10 图像接收器

20 分析单元

30 环境光侦测器

40 调整单元

SR0～SRn 光学传感器

R，G，B，IR，IR1～IRn 光学涂层

具体实施方式

图1为本发明第一实施例中一光学定位系统100的功能方块图。光学定位系统100包含多个光源LT1～LTn(n为不小于2的整数)、一图像接收器10，以及一分析单元20。光源LT1～LTn可设置在一目标物上，例如设置在一显示装置的壳体正面。图像接收器10和分析单元20可设置在此目标物的一控制装置内，例如设置在显示装置的遥控器内。光源LT1～LTn可为不同色的多个可见光光源、不同频率的多个红外线光源，或是前述两种类型光源的任意组合，因此可分别提供波长在第一至第n预定范围内的光线。在本发明第一实施例的光学定位系统100中，图像接收器10可侦测光源LT1～LTn的光学信號并以产生相对应的图像。

图2为本发明第二实施例中一光学定位系统200的功能方块图。光学定位系统200包含多个光源LT1～LTn、一图像接收器10、一分析单元20，以及一调整单元40。光源LT1～LTn和调整单元40可设置在一目标物上，例如设置在一显示装置的壳体正面。图像接收器10和分析单元20可设置在此目标物的一控制装置内，例如设置在显示装置的遥控器内。光源LT1～LTn可为不同色的多个可见光光源、不同频率的多个红外线光源，或是前述两种类型光源的任意组合，因此可分别提供波长在第一至第n预定范围内的光线。在本发明第二实施例的光学定位系统200中，图像接收器10可侦测光源LT1～LTn的光学信號并以产生相对应的图像，并侦测背景光学信號。分析单元20(或是图像接收器10本身)可计算出背景光学信號的工作周期(duty cycle)，调整单元40再依此调整光源LT1～LTn的工作周期以降低背景光学信號的干扰。

图3为本发明第三实施例中一光学定位系统300的功能方块图。光学定位系统300包含多个光源LT1～LTn、一图像接收器10、一分析单元20、一环境光侦测器30，以及一调整单元40。光源LT1～LTn、环境光侦测器30和调整单元40可设置在一目标物上，例如设置在一显示装置的壳体正面。图像接收器10和分析单元20可设置在此目标物的一控制装置内，例如设置在显示装置的遥控器内。光源LT1～LTn可为不同色的多个可见光光源、不同频率的多个红外线光源，或是前述两种类型光源的任意组合，因此可分别提供波长在第一至第n预定范围内的光线。在本发明第三实施例的光学定位系统300中，图像接收器10可侦测光源LT1～LTn的光学信號并以产生相对应的图像，环境光侦测器30可侦测背景光学信號并计算出背景光学信號的工作周期，调整单元40再依此调整光源LT1～LTn的工作周期以降低背景光学信號的干扰。

图4为本发明第一实施例的光学定位系统100运作时光源LT1～LTn的信號图。在图4所示的实施例中，第一至第n预定范围中每一预定范围并无交集，或分布大致上相异，使得彼此之间可根据波长特性加以区分。例如光源LT1～LTn可分别提供波长为λ1～λn的光线(λ1≠λ2≠…≠λn)。如此，图像接收器10可侦测光源LT1～LTn的光学信號并以产生相对应的第一至第n图像。由于λ1～λn相异，第一至第n图像的特性不同，分析单元20可依此计算出控制装置和目标物之间的相对位置或角度。

图5为本发明第二实施例的光学定位系统200或第三实施例的光学定位系统300运作时光源LT1～LTn的信號图。在图5所示的实施例中，第一至第n预定范围中每一预定范围并无交集，或分布大致上相异，使得彼此之间可根据波长特性加以区分。例如光源LT1～LTn可分别提供波长为λ1～λn的光线(λ1≠λ2≠…≠λn)。另一方面，图像接收器10或环境光侦测器30可侦测背景光源，并依此计算出光源LT1～LTn的工作周期T1～Tn。如此，图像接收器10可侦测光源LT1～LTn的光学信號并以产生相对应的第一至第n图像。由于λ1～λn相异，第一至第n图像的特性不同，分析单元20可依此计算出控制装置和目标物之间的相对位置或角度。由于工作周期T1～Tn是由背景光源来决定，图像接收器10所侦测的光学信號可隔绝背景光学信號的干扰，使得分析单元20能更准确地计算出控制装置和目标物之间的相对位置或角度。

在本发明一实施例中，工作周期T1～Tn可具相同值，或为整数倍关系。在本发明其它实施例中，工作周期T1～Tn可具不同值。

图6为本发明光学定位系统100，200和300中光源LT1～LTn设置方式的示意图。光源LT1～LTn可分别设置于目标物上的不同目标点，n值和每一光源彼此之间的相对位置可根据目标物的设计或应用而有所变化，图6所示仅为本发明的实施例，并不限定本发明的范畴。

图7和图8为本发明光学定位系统100，200和300中图像接收器10的示意图。在图7所示的实施例中，图像接收器10可包含单一光学传感器SR0，其包含多个画素。每一画素上可覆盖着不同种类和数量的光学涂层以用来阻挡波长在相对应预定范围之外的光线，进而提供滤波器的功能，图7中以R、G，B，IR，IR1和IR2来表示不同种类的光学涂层。在图7中，覆盖着光学涂层R的画素仅让红色可见光通过(波长范围大约介于600～780nm之间)，覆盖着光学涂层G的画素仅让绿色可见光通过(波长范围大约介于500～600nm之间)，覆盖着光学涂层B的画素仅让蓝色可见光通过(波长范围大约介于380～500nm之间)，而覆盖着光学涂层IR，IR1和IR2的画素器仅让特定波长的红外光通过(波长大约介于780～1400nm之间)。

在图8所示的实施例中，图像接收器10可包含多个光学传感器SR1～SRn，每一光学传感器包含包含多个画素。每一画素上可覆盖着不同种类和数量的光学涂层以用来阻挡波长在相对应预定范围之外的光线，进而提供滤波器的功能，图8中以R、G、B、IR、IR1～IR来表示不同种类的光学涂层。在图8中，覆盖着光学涂层R的光学传感器仅让红色可见光通过(波长范围大约介于600～780nm之间)，覆盖着光学涂层G的光学传感器仅让绿色可见光通过(波长范围大约介于500～600nm之间)，覆盖着光学涂层B的光学传感器仅让蓝色可见光通过(波长范围大约介于380～500nm之间)，而覆盖着光学涂层IR、IR1～IRn的光学传感器仅让特定波长的红外光通过(波长大约介于780～1400nm之间)。

图像接收器10可根据设计或应用而采用单一或多个光学传感器的结构，画素上覆盖的光学涂层其种类和数量可由光源LT1～LTn的种类和数量来决定，并视需求改变滤波器的排列方式。图7和图8所示仅为本发明的实施例，并不限定本发明的范畴。

本发明提供一光学定位系统，在一电子装置上不同目标点分别设置波长在不同预定范围的多个光源，并透过调整多个光源的工作周期以减少背景光源的干扰，因此能准确地判断电子装置和其控制装置之间的相对位置与角度，无论使用者以何种方式手持控制装置，皆能精准地对目标电子装置下达指向性指令。

以上所述仅为本发明的优选实施例，凡依本发明权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims

1.一种光学定位系统，其特征在于，包括：

一第一光源，设置于一目标物上的一第一目标点，用来提供波长在一第一预定范围内的光线；

一第二光源，设置于该目标物上的一第二目标点，用来提供波长在一第二预定范围内的光线；

一图像接收器，用来侦测该第一光源和该第二光源的光学信號以产生相对应的一第一图像和一第二图像；以及

一分析单元，用来根据该第一图像和该第二图像计算出该图像接收器和该目标物之间的一相对位置。

2.如权利要求1所述的光学定位系统，其特征在于，该图像接收器更包括：

一光学传感器，包括：

一第一画素，其上覆盖着一第一光学涂层，用来阻挡波长在该第一预定范围之外的光线；以及

一第二画素，其上覆盖着一第二光学涂层，用来阻挡波长在该第二预定范围之外的光线。

3.如权利要求1所述的光学定位系统，其特征在于，该图像接收器包括：

一第一光学传感器，包括多个画素，其上覆盖着一第一光学涂层，用来阻挡波长在该第一预定范围之外的光线；以及

一第二光学传感器，包括多个画素，其上覆盖着一第二光学涂层，用来阻挡波长在该第二预定范围之外的光线。

4.如权利要求1所述的光学定位系统，其特征在于，該光学定位系统另包括：

一调整单元，用来调整该第一光源的一第一工作周期和该第二光源的一第二工作周期。

5.如权利要求4所述的光学定位系统，其特征在于，该光学定位系统更包括：

一环境光侦测器，用来侦测该光学定位系统运作时的一背景光学信號，并根据该背景光学信號计算出该第一工作周期和该第二工作周期。

6.如权利要求4所述的光学定位系统，其特征在于，该图像接收器更用来侦测该光学定位系统运作时的一背景光学信號，并根据该背景光学信號计算出该第一工作周期和该第二工作周期。

7.如权利要求1所述的光学定位系统，其特征在于，该第一光源和该第二光源系为不同色的两可见光光源或不同频率的两红外线光源，或是分别为一可见光光源和一红外线光源。

8.一种光学定位方法，其特征在于，包括：

在一目标物上的一第一目标点提供波长在一第一预定范围内的一第一光线；

在该目标物上的一第二目标点提供波长在一第二预定范围内的一第二光线；

一图像接收器侦测该第一光线和该第二光线以产生相对应的一第一图像和一第二图像；以及

根据该第一图像和该第二图像计算出该图像接收器和该目标物之间的一相对位置。

9.如权利要求8所述的光学定位方法，其特征在于，該光学定位方法更包括：

在该第一目标点以一第一工作周期提供该第一光线；以及

在该第二目标点以一第二工作周期提供该第二光线。

10.如权利要求8所述的光学定位方法，其特征在于，該光学定位方法更包括：

侦测一背景光学信號，并根据该背景光学信號计算出该第一工作周期和该第二工作周期。

11.如权利要求10所述的光学定位方法，其特征在于，该第一工作周期和该第二工作周期相异于该背景光学信號的周期。