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TWI420132B - 紅外線定位裝置及其系統 - Google Patents

紅外線定位裝置及其系統 Download PDF

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TWI420132B
TWI420132B TW098133499A TW98133499A TWI420132B TW I420132 B TWI420132 B TW I420132B TW 098133499 A TW098133499 A TW 098133499A TW 98133499 A TW98133499 A TW 98133499A TW I420132 B TWI420132 B TW I420132B
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signal
diodes
positioning device
diode
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TW098133499A
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Tung Tsai Liao
Li Sheng Lo
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Generalplus Technology Inc
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Description

紅外線定位裝置及其系統
本揭露係關於一種定位裝置及系統，特別係關於一種紅外線定位裝置及系統。
中華民國專利公開號200619595揭示一種紅外線定位方法與裝置，係透過一影像感測組件對一紅外線發射器進行定位，藉輸出一控制訊號以控制一設備之動作。紅外線發射器係位於影像感測組件的遠端，而影像感測組件對紅外線發射器所發射的紅外線影像進行感測後，計算其位於空間中相對平面的二維位置，並輸出控制訊號。此外，影像感測組件可裝設於受控設備或者製作為單機。
中華民國專利I294960揭示一種方向判斷系統，其係由一影像感測組件與光源組所組成。光源組與影像感測組件相距一長距離，使光源組所發射之光由影像感測組件感測為一映射平面所映射之一點光源，並由影像感測組件感測光源組所發射之光後判斷光源組位於該映射平面之位置，用以判斷該光源組相對於該影像感測組件之方向。
美國專利US6,323,487揭示一種紅外線光學定位感測系統(IR optical position sensor system)。該紅外線光學定位感測系統包含一紅外線發射器及一接收器。該紅外線發射器用以朝一目標物發射紅外光束。該接收器用以接收該目標物所散射之紅外光束並判斷該目標物之位置，其中該接收器包含一偵測器及包含兩個或兩個以上透鏡之光學系統。因此，如何有效判定一紅外線或紅外光束之發射或散射的來源資訊，已成為相關產業一個重要的議題。
本揭露之紅外線定位裝置及系統藉由複數個第一紅外線二極體偵測一紅外線發射二極體所發射之紅外線訊號。根據該複數個第一紅外線二極體所偵測之紅外線訊號之放大訊號之強度值及及載波訊號，紅外線定位裝置可取得該紅外線發射二極體之二維發射方向資訊或三維發射方向資訊。
本揭露之一實施例揭示一種紅外線定位裝置，其包含複數個第一紅外線二極體、複數個放大單元、複數個轉換單元及一定位單元。複數個第一紅外線二極體被建構以偵測至少一紅外線訊號，其中該複數個第一紅外線二極體係配置於一第一平面上。複數個放大單元被建構以放大該至少一紅外線訊號並取得至少一放大訊號。複數個轉換單元被建構以轉換該至少一放大訊號以求得該至少一放大訊號之至少一強度值。定位單元被建構以根據該至少一放大訊號之該強度值求得該至少一紅外線訊號之發射方向。
本揭露之另一實施例揭示一種紅外線定位裝置，其包含至少一紅外線發射二極體、至少一導光單元、複數個第一紅外線二極體、複數個放大單元、複數個轉換單元及一定位單元。至少一紅外線發射二極體被建構以發射至少一第一紅外線訊號。至少一導光單元被建構以導引該至少一第一紅外線訊號。複數個第一紅外線二極體，被建構以偵測該至少一第一紅外線訊號之至少一反射訊號或偵測至少一第二紅外線訊號，其中該複數個第一紅外線二極體係配置於一第一平面上且其配置方向之相互夾角相等。複數個放大單元，被建構以放大該至少一反射訊號或該至少一第二紅外線訊號並取得至少一放大訊號。複數個轉換單元，被建構以轉換該至少一放大訊號以求得該至少一放大訊號之至少一強度值。定位單元被建構以根據該至少一放大訊號之該至少一強度值求得該至少一反射訊號之來源方向或該至少一第二紅外線訊號之來源方向。
本揭露之再一實施例揭示一種紅外線定位系統，其包含一紅外線發射二極體及一紅外線定位裝置，其中該紅外線發射二極體發射至少一紅外線訊號，該紅外線定位裝置包含：複數個第一紅外線二極體、複數個放大單元、複數個轉換單元及一定位單元。複數個第一紅外線二極體被建構以偵測至少一紅外線訊號，其中該複數個第一紅外線二極體係配置於一第一平面上。複數個放大單元被建構以放大該至少一紅外線訊號並取得至少一放大訊號。複數個轉換單元被建構以轉換該至少一放大訊號以求得該至少一放大訊號之強度值。定位單元被建構以根據該至少一放大訊號之該強度值求得該至少一紅外線訊號之發射方向。
上文已經概略地敍述本揭露之技術特徵及優點，俾使下文之本揭露詳細描述得以取得較佳瞭解。構成本揭露之申請專利範圍標的之其它技術特徵及優點將描述於下文。本揭露所屬技術領域中具有通常知識者應可瞭解，下文揭示之概念與特定實施例可作為基礎而相當輕易地予以修改或設計其它結構或製程而實現與本揭露相同之目的。本揭露所屬技術領域中具有通常知識者亦應可瞭解，這類等效的建構並無法脫離後附之申請專利範圍所提出之本揭露的精神和範圍。
圖1A顯示本揭露之一實施例之紅外線定位裝置110之上視圖。該紅外線定位裝置110包含紅外線二極體111-113，其用以偵測紅外線訊號。該些紅外線二極體111-113係配置於同一平面上，其配置方向之夾角101、102及103皆約為120度。而該些紅外線二極體111-113之水平偵測角度皆大於120度。
圖1B顯示本揭露之另一實施例之紅外線定位裝置120之上視圖。該紅外線定位裝置120包含紅外線二極體121-124，其用以偵測紅外線訊號。該些紅外線二極體121-124係配置於同一平面上，其配置方向之夾角皆約為90度。該些紅外線二極體121-124之水平偵測角度皆大於90度。
圖1C顯示本揭露之再一實施例之紅外線定位裝置130之上視圖。該紅外線定位裝置130包含紅外線二極體131-136，其用以偵測紅外線訊號。該些紅外線二極體131-136係配置於同一平面上，其配置方向之夾角皆約為60度。該些紅外線二極體131-136之水平偵測角度皆大於60度。
上述之紅外線定位裝置110、120及130係用以取得一紅外線發射源之二維發射方向資訊。
根據本揭露之一實施例，圖2顯示紅外線定位裝置110之系統方塊圖，其包含紅外線二極體111-113、濾波單元201-203、放大單元204-206、解碼單元207-209、轉換單元210-212及定位單元213。紅外線二極體111-113用以偵測紅外線訊號。濾波單元201-203用以取得紅外線二極體111-113所偵測到之紅外線訊號之載波訊號。紅外線二極體111-113所偵測到之紅外線訊號可選擇使用振幅移鍵(Amplitude Shift Keying)調變方式或使用頻率移鍵(Frequency Shift Keying)調變方式。此外，本實施例使用負載週期(Duty Cycle)為50%之信號編碼，但本揭露不以此為限。放大單元204-206用以放大該些紅外線訊號以取得該些紅外線訊號之放大訊號。解碼單元207-209用以解碼該載波訊號以取得命令訊號。轉換單元210-212用以轉換該些放大訊號以求得該些放大訊號之強度值。根據本發明之一實施例，轉換單元210-212之每一者包含一高速類比數位轉換器，或包含一封包偵測器及一類比數位轉換器。定位單元213用以根據該些放大訊號之強度值求得紅外線二極體111-113所偵測到之紅外線訊號之來源方向(發射方向)資訊。
圖3A顯示本揭露之再一實施例之紅外線定位裝置300。紅外線定位裝置300包含紅外線二極體301-304，其用以偵測紅外線訊號。該些紅外線二極體301-303係配置於同一平面上，其配置方向之夾角皆約為120度；而相對地，其水平偵測角度皆大於120度。根據本揭露之一實施例，該紅外線二極體304所配置之平面與該些紅外線二極體301-303所配置之平面相互垂直。另言之，紅外線二極體304之配置方向與紅外線二極體301-303之配置方向皆相互垂直。據此，該紅外線定位裝置300可藉由紅外線二極體301-303取得一紅外線發射源之二維發射方向資訊(水平分量之資訊)，藉由紅外線二極體304取得該紅外線發射源之垂直分量之資訊。根據該水平分量之資訊及該垂直分量之資訊可求得該紅外線發射源之三維發射方向資訊。
圖3B顯示本揭露之再一實施例之紅外線定位裝置310。紅外線定位裝置310包含紅外線二極體311-315，其用以偵測紅外線訊號。紅外線二極體311-313係配置於同一平面上，其配置方向之夾角皆約為120度。該些紅外線二極體311-313之水平偵測角度皆大於120度。紅外線二極體314及315配置於另一平面上。根據本揭露之一實施例，紅外線二極體314及315之配置方向與紅外線二極體311-313之配置方向皆相互垂直。紅外線定位裝置310可藉由紅外線二極體311-313取得一紅外線發射源之二維發射方向資訊(水平分量之資訊)，藉由紅外線二極體314及315取得該紅外線發射源之垂直分量之資訊。根據該水平分量之資訊及該垂直分量之資訊可求得該紅外線發射源之三維發射方向資訊。本領域熟悉該項技術者可以瞭解，使用者可根據其場合選擇使用紅外線定位裝置300或紅外線定位裝置310。
圖4A顯示本揭露之再一實施例之紅外線定位裝置400。紅外線定位裝置400包含一紅外線發射二極體401、一導光單元402、紅外線二極體403、404及405、三個濾波單元(圖未示出)、三個放大單元(圖未示出)、三個轉換單元(圖未示出)、三個解碼單元(圖未示出)及一定位單元(圖未示出)。紅外線發射二極體401用以發射至少一第一紅外線訊號。導光單元402用以導引該至少一第一紅外線訊號向周圍發射。本領域熟悉該項技術者可以瞭解導光單元402之導引方向因其設計及結構不同而有所差異。紅外線二極體403-405用以偵測該至少一第一紅外線訊號之至少一反射訊號或偵測至少一第二紅外線訊號。該第二紅外線訊號可由另一紅外線發射二極體(圖未示出)發出。紅外線二極體403-405係配置於同一平面上，其配置方向之夾角皆約為120度。該些紅外線二極體403-405之水平偵測角度皆大於120度。三個濾波單元用以取得紅外線二極體403-405所偵測之該至少一反射訊號或該至少一第二紅外線訊號之至少一載波訊號。該至少一第一紅外及該至少一第二紅外線訊號可選擇使用振幅移鍵(Amplitude Shift Keying)調變方式或使用頻率移鍵(Frequency Shift Keying)調變方式。此外，本實施例使用負載週期(Duty Cycle)為50%之信號編碼，但本揭露不以此為限。三個放大單元用以放大該至少一反射訊號或該至少一第二紅外線訊號以取得至少一放大訊號。三個解碼單元用以解碼該至少一載波訊號以取得至少一命令訊號。三個轉換單元用以轉換該放大訊號以求得該至少一放大訊號之強度值。根據本發明之一實施例，每一轉換單元包含一高速類比數位轉換器，或包含一封包偵測器及一類比數位轉換器。定位單元用以根據該至少一放大訊號之強度值求得該至少一反射訊號之來源方向資訊或該至少一第二紅外線訊號之來源方向資訊。
圖4B顯示本揭露之再一實施例之紅外線定位裝置410。該紅外線定位裝置410包含紅外線發射二極體411、417及導光單元412、416、紅外線二極體413、414及415、三個濾波單元(圖未示出)、三個放大單元(圖未示出)、三個轉換單元(圖未示出)、三個解碼單元(圖未示出)及一定位單元(圖未示出)。紅外線發射二極體411及417用以發射紅外線訊號。導光單元412及416用以導引該紅外線訊號向周圍發射。本領域熟悉該項技術者可以瞭解，使用者可根據其場合選擇使用紅外線定位裝置400或紅外線定位裝置410。
圖5顯示本揭露之再一實施例之紅外線定位系統500。該紅外線定位系統500包含一紅外線發射二極體501及紅外線定位裝置300，其中該紅外線發射二極體501用以發射紅外線訊號。紅外線定位裝置300根據紅外線訊號之強度值及載波訊號判斷紅外線發射二極體501之發射訊號位置，及根據該紅外線訊號之載波訊號取得一命令訊號。
上述之紅外線發射二極體及紅外線二極體之外形並不限於本揭露實施例所示之態樣。本領域熟悉該項技術者可以瞭解紅外線發射二極體及紅外線二極體之外形因其設計及結構不同而有所差異。本揭露之技術內容及技術特點已揭示如上，然而熟悉本項技術之人士仍可能基於本揭露之教示及揭示而作種種不背離本揭露精神之替換及修飾。因此，本揭露之保護範圍應不限於實施例所揭示者，而應包括各種不背離本揭露之替換及修飾，並為以下之申請專利範圍所涵蓋。
111-113‧‧‧紅外線二極體
121-124‧‧‧紅外線二極體
131-136‧‧‧紅外線二極體
301-304‧‧‧紅外線二極體
311-314．．．紅外線二極體
403-405．．．紅外線二極體
413-415．．．紅外線二極體
201-203．．．濾波單元
204-206．．．放大單元
207-209．．．解碼單元
210-212．．．轉換單元
213．．．定位單元
401、411、417．．．紅外線發射二極體
501．．．紅外線發射二極體
110、120、130．．．紅外線定位裝置
300、310、400．．．紅外線定位裝置
410．．．紅外線定位裝置
圖1A顯示本揭露之一實施例之紅外線定位裝置之上視圖；圖1B顯示本揭露之另一實施例之紅外線定位裝置之上視圖；圖1C顯示本揭露之再一實施例之紅外線定位裝置之上視圖；圖2顯示紅外線定位裝置之系統方塊圖；圖3A顯示本揭露之再一實施例之紅外線定位裝置；圖3B顯示本揭露之再一實施例之紅外線定位裝置；圖4A顯示本揭露之再一實施例之紅外線定位裝置；圖4B顯示本揭露之再一實施例之紅外線定位裝置；以及圖5顯示本揭露之再一實施例之紅外線定位系統。
501．．．紅外線發射二極體
300．．．紅外線定位裝置

Claims (24)

  1. 一種紅外線定位裝置，包含：複數個第一紅外線二極體，被建構以偵測至少一紅外線訊號，其中該複數個第一紅外線二極體係配置於同一平面上；複數個放大單元，被建構以放大該至少一紅外線訊號，並取得至少一放大訊號；複數個轉換單元，被建構以轉換該至少一放大訊號以求得至少一強度值；至少一第二紅外線二極體，被建構以偵測該至少一紅外線訊號，其中該第二紅外線二極體之配置方向垂直於該複數個第一紅外線二極體之配置方向；以及一定位單元，被建構以根據該至少一強度值求得該至少一紅外線訊號之發射方向。
  2. 根據請求項1所述之紅外線定位裝置，其中該複數個第一紅外線二極體之水平偵測角度大於該複數個第一紅外線二極體之配置方向之相互夾角。
  3. 根據請求項1所述之紅外線定位裝置，其中該至少一紅外線訊號係使用振幅移鍵調變方式或頻率移鍵調變方式。
  4. 根據請求項1所述之紅外線定位裝置，其另包含複數個濾波單元，被建構以取得該至少一紅外線訊號之至少一載波訊號。
  5. 根據請求項4所述之紅外線定位裝置，其另包含至少一解碼單元，被建構以解碼該至少一載波訊號，並取得至少一命令訊號。
  6. 根據請求項1所述之紅外線定位裝置，其中該複數個轉換單元之每一者包含一高速類比數位轉換器。
  7. 根據請求項1所述之紅外線定位裝置，其中該複數個轉換單元之每一者包含一封包偵測器及一類比數位轉換器。
  8. 根據請求項1所述之紅外線定位裝置，其中該第二紅外線二極體被配置於該複數個第一紅外線二極體之上方，或同時被配置於該複數個第一紅外線二極體之上方及下方。
  9. 一種紅外線定位裝置，包含：至少一紅外線發射二極體，被建構以發射至少一第一紅外線訊號；至少一導光單元，被建構以導引該至少一第一紅外線訊號；複數個第一紅外線二極體，被建構以偵測該至少一第一紅外線訊號之反射訊號或偵測至少一第二紅外線訊號，其中該複數個第一紅外線二極體係配置於同一平面上，且其配置方向之相互夾角大約相等；複數個放大單元，被建構以放大該至少一反射訊號或該至少一第二紅外線訊號，並取得至少一放大訊號；複數個轉換單元，被建構以轉換該至少一放大訊號以求得至少一強度值；以及一定位單元，被建構以根據該至少一強度值求得該至少一反射訊號之來源方向，或該至少一第二紅外線訊號之來源方向。
  10. 根據請求項9所述之紅外線定位裝置，其中該複數個第一紅外線二極體之水平偵測角度大於該相互夾角。
  11. 根據請求項9所述之紅外線定位裝置，其中該至少一第一紅外線訊號及該至少一第二紅外線訊號係使用振幅移鍵調變方式或頻率移鍵調變方式。
  12. 根據請求項9所述之紅外線定位裝置，其另包含複數個濾波單元，被建構以取得該至少一反射訊號或該至少一第二紅外線訊號之至少一載波訊號。
  13. 根據請求項12所述之紅外線定位裝置，其另包含至少一解碼單元，被建構以解碼該至少一載波訊號，並取得至少一命令訊號。
  14. 根據請求項9所述之紅外線定位裝置，其中該複數個轉換單元之每一者包含一高速類比數位轉換器。
  15. 根據請求項9所述之紅外線定位裝置，其中該複數個轉換單元之每一者包含一封包偵測器及一類比數位轉換器。
  16. 根據請求項9所述之紅外線定位裝置，其中該至少一紅外線發射二極體被配置於該複數個第一紅外線二極體之上方，或同時被配置於該複數個第一紅外線二極體之上方及下方。
  17. 一種紅外線定位系統，包含一紅外線發射二極體及一紅外線定位裝置，其中該紅外線發射二極體發射至少一紅外線訊號，該紅外線定位裝置包含：複數個第一紅外線二極體，被建構以偵測至少一紅外線訊號，其中該複數個第一紅外線二極體係配置於同一平面上；複數個放大單元，被建構以放大該至少一紅外線訊號並取得至少一放大訊號； 複數個轉換單元，被建構以轉換該至少一放大訊號以求得至少一強度值；至少一第二紅外線二極體，被建構以偵測該至少一紅外線訊號，其中該第二紅外線二極體之配置方向垂直於該複數個第一紅外線二極體之配置方向；以及一定位單元，被建構以根據該至少一強度值求得該至少一紅外線訊號之發射方向。
  18. 根據請求項17所述之紅外線定位系統，其中該複數個第一紅外線二極體之水平偵測角度大於該複數個第一紅外線二極體之配置方向之相互夾角。
  19. 根據請求項17所述之紅外線定位系統，其中該至少一紅外線訊號係使用振幅移鍵調變方式或頻率移鍵調變方式。
  20. 根據請求項17所述之紅外線定位系統，其中該紅外線定位裝置另包含複數個濾波單元，被建構以取得該至少一紅外線訊號之至少一載波訊號。
  21. 根據請求項20所述之紅外線定位系統，其中該紅外線定位裝置另包含至少一解碼單元，被建構以解碼該至少一載波訊號，並取得至少一命令訊號。
  22. 根據請求項17所述之紅外線定位系統，其中該複數個轉換單元之每一者包含一高速類比數位轉換器。
  23. 根據請求項17所述之紅外線定位系統，其中該複數個轉換單元之每一者包含一封包偵測器及一類比數位轉換器。
  24. 根據請求項17所述之紅外線定位系統，其中該第二紅外線二極體被配置於該複數個第一紅外線二極體之上方，或同時被配置於該複數個第一紅外線二極體之上方及下方。
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