專利名稱：光學(xué)定位裝置及其定位方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種定位裝置，尤其涉及一種光學(xué)定位裝置及光學(xué)定位方法。
背景技術(shù)：
當(dāng)前，電視游戲及計(jì)算機(jī)游戲已是現(xiàn)今常見的休閑娛樂方式，以一般的計(jì)算機(jī)游 戲?yàn)槔蠖嗍窃谟?jì)算機(jī)裝置的主機(jī)中安裝游戲軟件，透過計(jì)算機(jī)外設(shè)的鼠標(biāo)、鍵盤、游戲 桿及控制把手等接口對(duì)計(jì)算機(jī)游戲進(jìn)行控制，然后經(jīng)由顯示屏幕及喇叭等輸出裝置將游戲 進(jìn)行過程及游戲進(jìn)行信息顯示給游戲玩家。由于交互式游戲的崛起，現(xiàn)今各大游戲廠商的產(chǎn)品已經(jīng)漸漸朝向交互式游戲發(fā) 展。因此，與交互式游戲息息相關(guān)的物品定位裝置已經(jīng)成為各大電子公司爭(zhēng)相投入發(fā)展的 產(chǎn)品。如何制造出使用容易的定位裝置乃目前的目標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的是提供一種設(shè)置簡(jiǎn)單與使用容易的光學(xué)定位裝置及光學(xué)定位 方法。為達(dá)成上述目的，本發(fā)明所提供的光學(xué)定位裝置用于定位一待測(cè)裝置，光學(xué)定位 裝置設(shè)置有一主機(jī)；該主機(jī)設(shè)有于一第一軸向上間隔一預(yù)設(shè)第一距離的一第一光學(xué)感應(yīng)單 元與一第二光學(xué)感應(yīng)單元，該光學(xué)定位裝置還包括一于第二軸向上與第一光學(xué)感應(yīng)單元及 第二光學(xué)感應(yīng)單元間隔一第二距離的校正裝置，該主機(jī)還設(shè)有一電性連接第一光學(xué)感應(yīng)單 元與第二光學(xué)感應(yīng)單元并計(jì)算該第一距離與第二距離以對(duì)待測(cè)裝置定位的處理單元，該第 一軸向垂直該第二軸向，第一距離的中間點(diǎn)為待測(cè)裝置的坐標(biāo)原點(diǎn)。根據(jù)上述光學(xué)定位裝置所提供的光學(xué)定位方法用于定位一待測(cè)裝置于空間中的 一第一軸向、一第二軸向與一第三軸向的坐標(biāo)，第一軸向、第二軸向與第三軸向彼此相垂 直，包括設(shè)置第一光學(xué)感應(yīng)單元與第二光學(xué)感應(yīng)單元，使其于第一軸向上彼此間隔有第一 距離；設(shè)置校正裝置，使其與第一光學(xué)感應(yīng)單元和第二光學(xué)感應(yīng)單元于第二軸向上間隔有 第二距離；利用第一、第二光學(xué)感應(yīng)單元感應(yīng)該校正裝置，以取得一第一圖像；計(jì)算校正裝 置實(shí)際尺寸與第一圖像的比例；利用第一光學(xué)感應(yīng)單元與第二光學(xué)感應(yīng)單元分別感應(yīng)待測(cè) 裝置，以分別產(chǎn)生一第二圖像與一第三圖像；計(jì)算第二圖像中待測(cè)裝置的一第一坐標(biāo)與第 三圖像中待測(cè)裝置的一第二坐標(biāo)；計(jì)算比例、第二距離與第一坐標(biāo)以取得待測(cè)裝置與第一 光學(xué)感應(yīng)單元構(gòu)成的一第一夾角，計(jì)算比例、第二距離與第二坐標(biāo)以取得待測(cè)裝置與第二 光學(xué)感應(yīng)單元構(gòu)成的一第二夾角，計(jì)算比例、第二距離及第一坐標(biāo)與第二坐標(biāo)的二者之一， 以取得待測(cè)裝置與第二軸向構(gòu)成的一第三夾角；計(jì)算第一距離、第一夾角與第二夾角以取 得待測(cè)裝置的第一軸向坐標(biāo)與第二軸向坐標(biāo)；及計(jì)算第三夾角與待測(cè)裝置的第二軸向坐標(biāo) 以取得待測(cè)裝置的第三軸向坐標(biāo)。如上所述，本發(fā)明光學(xué)定位裝置與光學(xué)定位方法使用間隔一固定第一距離的第一 光學(xué)感應(yīng)單元與第二光學(xué)感應(yīng)單元，經(jīng)由校正裝置校正后，并使用視差原理計(jì)算待測(cè)裝置設(shè)置簡(jiǎn)單且使用容易。


圖1為本發(fā)明光學(xué)定位裝置一種實(shí)施例的示意圖。圖2為圖1所示光學(xué)定位裝置的主機(jī)的原理方框圖。圖3、圖4、圖6與圖7為圖1所示光學(xué)定位裝置的光學(xué)定位方法的視差原理的示 意圖。圖5為圖1所示待測(cè)裝置的示意圖。圖8為本發(fā)明光學(xué)定位裝置另一種實(shí)施例的示意圖。圖9為圖8所示控制裝置的原理方框圖。圖10為本發(fā)明光學(xué)定位方法的流程圖。圖中各元件的附圖標(biāo)記說明如下主機(jī)2校正裝置4
待測(cè)裝置6第一光學(xué)感應(yīng)單元8
第二光學(xué)感應(yīng)單元10控制單元12
處理單元14第一圖像16
第二圖像18發(fā)光源20
第三光學(xué)感應(yīng)單元22第四光學(xué)感應(yīng)單元24
鎖相回路單元26頻率產(chǎn)生單元28
并列轉(zhuǎn)串行單元30緩沖單元3具體實(shí)施例方式為詳細(xì)說明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容、構(gòu)造特征、所達(dá)成的目的及功效，以下結(jié)合實(shí)施例 并配合附圖予以詳細(xì)說明。請(qǐng)參閱圖1與圖2，本發(fā)明光學(xué)定位裝置的一種實(shí)施例用以定位一待測(cè)裝置6于空 間中的第一軸向X、第二軸向ζ與第三軸向Y的坐標(biāo)，光學(xué)定位裝置設(shè)有主機(jī)2與校正裝置 4。主機(jī)2設(shè)有第一光學(xué)感應(yīng)單元8、第二光學(xué)感應(yīng)單元10、控制單元12與處理單元14。控制單元12電性連接于第一光學(xué)感應(yīng)單元8、第二光學(xué)感應(yīng)單元10及處理單元 14之間，用以控制第一光學(xué)感應(yīng)單元8與第二光學(xué)感應(yīng)單元10，并接收第一光學(xué)感應(yīng)單元 8與第二光學(xué)感應(yīng)單元10發(fā)出的數(shù)據(jù)，再將該數(shù)據(jù)傳送至處理單元14。因此，光學(xué)定位裝 置可計(jì)算待測(cè)裝置6于空間中第一軸向X的坐標(biāo)、第二軸向Z的坐標(biāo)與第三軸向Y的坐標(biāo)。請(qǐng)參閱圖3至圖6，第一光學(xué)感應(yīng)單元8與第二光學(xué)感應(yīng)單元10水平設(shè)置于第一 軸向X與第二軸向ζ所構(gòu)成的一水平面上，且第一光學(xué)感應(yīng)單元8于第一軸向X的坐標(biāo)與 第二光學(xué)感應(yīng)單元10于第一軸向X的坐標(biāo)間隔一第一距離Df。第一光學(xué)感應(yīng)單元8與第 二光學(xué)感應(yīng)單元10可為互補(bǔ)式金氧半導(dǎo)體影像感應(yīng)器(CMOS)與電荷偶合器件影像感應(yīng)器 (CXD)中的一種。設(shè)定第一距離Df的中間點(diǎn)為第一軸向X、第二軸向Z與第三軸向Y的原 點(diǎn)ο當(dāng)光學(xué)定位裝置工作時(shí)，首先，開啟光學(xué)定位裝置，之后，進(jìn)行校正步驟，最后，利 用視差原理進(jìn)行定位步驟。在校正步驟中，首先，將校正裝置4設(shè)置于第一光學(xué)感應(yīng)單元8與第二光學(xué)感應(yīng)單元10的感應(yīng)范圍內(nèi)，使校正裝置4于第二軸向Z的坐標(biāo)與第一光學(xué)感應(yīng) 單元8及第二光學(xué)感應(yīng)單元10于第二軸向Z的坐標(biāo)之間間隔一第二距離Ds(圖3僅表示 校正裝置4于第二軸向Z的坐標(biāo)與第一光學(xué)感應(yīng)單元8間隔第二距離Ds)。請(qǐng)參閱圖3，接著，第一光學(xué)感應(yīng)單元8與第二光學(xué)感應(yīng)單元10分別感應(yīng)校正裝置 4，以產(chǎn)生第一圖像16。之后，處理單元14計(jì)算校正裝置4的實(shí)際尺寸與第一圖像16中校 正裝置4所占的像素，以產(chǎn)生一比例。所述比例的計(jì)算式如下比例=實(shí)際尺寸+所占像素校正裝置4為一由若干黑色方塊與若干白色方塊彼此間隔組成的校正板。校正裝 置4的黑色方塊5的高度為10毫米(mm)，而第一圖像16中黑色方塊的高度為20個(gè)像素 (Pixel)，根據(jù)上述計(jì)算式的結(jié)果，比例為0. 5 (mm/pixel)。請(qǐng)一并參閱圖6，在定位步驟中，首先，待測(cè)裝置6設(shè)置于第一光學(xué)感應(yīng)單元8與第 二光學(xué)感應(yīng)單元10的感應(yīng)范圍內(nèi)，待測(cè)裝置6與第一光學(xué)感應(yīng)單元8構(gòu)成第一夾角θ 1，待 測(cè)裝置6與第二光學(xué)感應(yīng)單元10構(gòu)成第二夾角θ r，待測(cè)裝置6與第一軸向X和第二軸向 Z所構(gòu)成的水平面構(gòu)成第三夾角Θ。待測(cè)裝置6于第一軸向X與第二軸向Z的坐標(biāo)、第一光學(xué)感應(yīng)單元8于第一軸向 X與第二軸向ζ的坐標(biāo)及第二軸向Z構(gòu)成所述第一夾角Θ 1，待測(cè)裝置6于第一軸向X與第 二軸向Z的坐標(biāo)、第二光學(xué)感應(yīng)單元10于第一軸向X與第二軸向Z的坐標(biāo)及第二軸向Z構(gòu) 成所述第二夾角θ r，待測(cè)裝置6于第二軸向Z與第三軸向Y的坐標(biāo)、第一光學(xué)感應(yīng)單元8 于第二軸向Z與第三軸向Y的坐標(biāo)及第二軸向Z構(gòu)成所述第三夾角θ。請(qǐng)參閱圖4，接著，第一光學(xué)感應(yīng)單元8與第二光學(xué)感應(yīng)單元10分別感應(yīng)待測(cè)裝置 6，以分別產(chǎn)生第二圖像18與第三圖像(圖中僅顯示第二圖像18)。處理單元14計(jì)算第二 圖像18中待測(cè)裝置6所占像素的第一坐標(biāo)與第三圖像中待測(cè)裝置6所占像素的第二坐標(biāo)。 之后，計(jì)算單元14利用一反三角函數(shù)計(jì)算式計(jì)算比例、第二距離Ds與第一坐標(biāo)，以取得第 一夾角θ 1的數(shù)值，計(jì)算單元14利用所述反三角函數(shù)計(jì)算式計(jì)算比例、第二距離Ds與第二 坐標(biāo)，以取得第二夾角θ r的數(shù)值，計(jì)算單元14利用所述反三角函數(shù)計(jì)算式計(jì)算比例、第二 距離Ds及第一坐標(biāo)與第二坐標(biāo)的二者之一，以取得第三夾角θ的數(shù)值。請(qǐng)參閱圖5，待測(cè)裝置6為一手把，手把前端設(shè)有一發(fā)光源20，第一光學(xué)感應(yīng)單元 8與第二光學(xué)感應(yīng)單元10可分別感應(yīng)手把的發(fā)光源20，在第二圖像18與第三圖像中，此發(fā) 光源20可視為一光點(diǎn)，并位于第二圖像18的第一坐標(biāo)與第三圖像中的第二坐標(biāo)。第二圖像18與第三圖像為一 VGA畫質(zhì)的圖像，所以第二圖像18與第三圖像具有 640x480個(gè)像素，每一個(gè)像素可視為一坐標(biāo)點(diǎn)，所以橫向坐標(biāo)由左至右依序?yàn)?至639，縱向 坐標(biāo)由上而下依序?yàn)?至479。因?yàn)榈谝还鈱W(xué)感應(yīng)單元8與第二光學(xué)感應(yīng)單元10水平設(shè)置 于第一軸向X與第二軸向Z所構(gòu)成的一水平面上，所以第一坐標(biāo)的縱向坐標(biāo)與第二坐標(biāo)的 縱向坐標(biāo)相同。假設(shè)第一坐標(biāo)設(shè)定為(336，240)，第二坐標(biāo)為(146，240)。反三角函數(shù)計(jì)算式為夾角=arctan (坐標(biāo)X比例+第二距離)因此，在使用上述計(jì)算式計(jì)算第一夾角θ 1時(shí)，坐標(biāo)應(yīng)為第一坐標(biāo)的橫向坐標(biāo)，據(jù) 上述算式
第一夾角θ 1 = arctan(336X0. 5 + 200)，因此，第一夾角 θ 1 為 40 度。據(jù)上述算式第二夾角ΘΓ = arctan(146X0.5 + 200)，因此，第二夾角 θ r 為 20 度。據(jù)上述算式第三夾角θ = arctan(240X0. 5 + 200)，因此，第三夾角θ為31度。之后，計(jì)算單元14使用一三角函數(shù)計(jì)算式計(jì)算第一距離Df、第一夾角θ 1與第二 夾角θ r，以取得待測(cè)裝置6的第二軸向Z坐標(biāo)Dz。在計(jì)算待測(cè)裝置6的第二軸向Z坐標(biāo) Dz時(shí)，第一光學(xué)感應(yīng)單元8與第二光學(xué)感應(yīng)單元10的感應(yīng)范圍區(qū)分為三個(gè)區(qū)域，第一光學(xué) 感應(yīng)單元8與第二光學(xué)感應(yīng)單元10之間的空間為第一區(qū)域I，第一光學(xué)感應(yīng)單元8遠(yuǎn)離第 二光學(xué)感應(yīng)單元10 —側(cè)的空間為第二區(qū)域II，第二光學(xué)感應(yīng)單元10遠(yuǎn)離第一光學(xué)感應(yīng)單 元8 —側(cè)的空間為第三區(qū)域III。計(jì)算單元14先判斷待測(cè)裝置6位于哪個(gè)區(qū)域，計(jì)算單元14可利用第一坐標(biāo)的橫 向坐標(biāo)與第二坐標(biāo)的橫向坐標(biāo)來做判斷。當(dāng)待測(cè)裝置6位于第一區(qū)域I時(shí)，三角函數(shù)計(jì)算 式為第二軸向坐標(biāo)=第一距離/ (I tan (第一夾角)| +1 tan (第二夾角)|)當(dāng)待測(cè)裝置6位于第二區(qū)域II時(shí)，三角函數(shù)算計(jì)算式為第二軸向坐標(biāo)=第一距離/ (I tan (第二夾角)| -1 tan (第一夾角)|)當(dāng)待測(cè)裝置6位于第三區(qū)域III時(shí)，三角函數(shù)算計(jì)算式為第二軸向坐標(biāo)=第一距離/ (I tan (第一夾角)| -1 tan (第二夾角)|)假設(shè)待測(cè)裝置6位于第一區(qū)域I內(nèi)，第一距離為300mm，根據(jù)上述算式第二軸向坐標(biāo)Dz = 300/(| tan(40) +I tan(20))，因此，待測(cè)裝置6的第二軸向Z 坐標(biāo)Dz為249。請(qǐng)一并參閱圖7，再來，處理單元14使用一三角函數(shù)計(jì)算式計(jì)算第二軸向Z的坐標(biāo) Dz、第一夾角θ 1第一距離Df，以取得待測(cè)裝置6的第一軸向X坐標(biāo)Dx。本實(shí)施例中，所述 三角函數(shù)計(jì)算式為第一軸向坐標(biāo)=第二軸向坐標(biāo)X tan (第一夾角)_第一距離+2據(jù)上述算式第一軸向坐標(biāo)Dx = 249X tan (40)-300 + 2，因此，待測(cè)裝置6的第一軸向X坐標(biāo) Dx 為 59。第一距離Df的中間點(diǎn)設(shè)為原點(diǎn)，且設(shè)定原點(diǎn)朝第一光學(xué)感應(yīng)裝置8的方向?yàn)榈谝?軸向X的負(fù)向，相對(duì)地，原點(diǎn)朝第二光學(xué)感應(yīng)裝置10的方向?yàn)榈谝惠S向X的正向，因此可得 上述計(jì)算式。在真正實(shí)施時(shí)，可以任意設(shè)定第一軸向的正向與負(fù)向，在利用三角涵數(shù)計(jì)算式，計(jì) 算出待測(cè)裝置6距離原點(diǎn)的偏移量，若偏移量為正，即第一軸向X的坐標(biāo)為正，偏移量為負(fù)， 即第一軸向X的坐標(biāo)為負(fù)。最后，計(jì)算單元14使用一三角函數(shù)計(jì)算式算第三夾角θ與待測(cè)裝置6的第二軸 向Z的坐標(biāo)，以取得待測(cè)裝置6的第三軸向Y的坐標(biāo)。所述三角函數(shù)計(jì)算式為第三軸向坐標(biāo)=第二軸向坐標(biāo)X tan (第三夾角)根據(jù)上述算式
第三軸向坐標(biāo)=249 X tan (31)，因此，待測(cè)裝置6的第三軸向Y坐標(biāo)為149。因此， 待測(cè)裝置6的坐標(biāo)為(59，249，149)。請(qǐng)參閱圖8與圖9，本發(fā)明光學(xué)定位裝置的另一實(shí)施例的主機(jī)2還包括一第三光學(xué) 感應(yīng)單元22與一第四光學(xué)感應(yīng)單元24。第一光學(xué)感應(yīng)單元8與第二光學(xué)感應(yīng)單元10為第 一組感應(yīng)單元，第三光學(xué)感應(yīng)單元22與第四光學(xué)感應(yīng)單元24為第二組感應(yīng)單元。第三光學(xué)感應(yīng)單元22與第四光學(xué)感應(yīng)單元24分別設(shè)置于第一光學(xué)感應(yīng)單元8與 第二光學(xué)感應(yīng)單元10 —側(cè)，第三光學(xué)感應(yīng)單元22與第四光學(xué)感應(yīng)單元24之間間隔一第一 距離Df，并水平設(shè)置于第一軸向X與第二軸向Z所構(gòu)成的水平面上。因此第一光學(xué)感應(yīng)單元8與第二光學(xué)感應(yīng)單元10所構(gòu)成的第一組感應(yīng)單元與第 三光學(xué)感應(yīng)單元22與第四光學(xué)感應(yīng)單元24所構(gòu)成的第二組感應(yīng)單元可分別提供待測(cè)裝置 6的第一組坐標(biāo)與第二組坐標(biāo)及每秒30幅(Frame)的輸出，所以第一組感應(yīng)單元與第二組 感應(yīng)單元在正常環(huán)境下可提供每秒60幅的輸出，當(dāng)環(huán)境變暗時(shí)，亦可提供每秒30幅的輸 出，藉此提高帶測(cè)裝置6的正確定位率。另外，由于第一組感應(yīng)單元與第二組感應(yīng)單元可提供每秒60幅的輸出，即待測(cè)裝 置6的取樣坐標(biāo)增加一倍，因此，光學(xué)定位裝置可直接計(jì)算待測(cè)裝置6的加速度。與現(xiàn)有技 藝相比，從而可省去加速感應(yīng)器。第三光學(xué)感應(yīng)單元22與第四光學(xué)感應(yīng)單元24可為互補(bǔ) 式金氧半導(dǎo)體影像感應(yīng)器或電荷偶合器件影像感應(yīng)器?？刂茊卧?2設(shè)有鎖相回路單元26、頻率產(chǎn)生單元28、并列轉(zhuǎn)串行單元30與緩沖 單元32。鎖相回路單元26分別連接第一光學(xué)感應(yīng)單元8、第二光學(xué)感應(yīng)單元10、第三光學(xué) 感應(yīng)單元22與第四光學(xué)感應(yīng)單元24，用以依序致動(dòng)第一光學(xué)感應(yīng)單元8與第二光學(xué)感應(yīng)單 元10及第三光學(xué)感應(yīng)單元22與第四光學(xué)感應(yīng)單元24。頻率產(chǎn)生單元28分別連接第一光學(xué)感應(yīng)單元8、第二光學(xué)感應(yīng)單元10、第三光學(xué) 感應(yīng)單元22與第四光學(xué)感應(yīng)單元24，用以提供工作頻率。并列轉(zhuǎn)串行單元30分別連接第 一光學(xué)感應(yīng)單元8、第二光學(xué)感應(yīng)單元10、第三光學(xué)感應(yīng)單元22與第四光學(xué)感應(yīng)單元24，用 以依序接收第一光學(xué)感應(yīng)單元8與第二光學(xué)感應(yīng)單元10發(fā)出的數(shù)據(jù)及第三光學(xué)感應(yīng)單元 22與第四光學(xué)感應(yīng)單元24發(fā)出的數(shù)據(jù)，并將該數(shù)據(jù)傳送至處理單元14。緩沖單元32連接并列轉(zhuǎn)串行單元30，用以暫時(shí)儲(chǔ)存并列轉(zhuǎn)串行單元30所接收的 數(shù)據(jù)，使并列轉(zhuǎn)串行單元30可一次地將第一光學(xué)感應(yīng)單元8、第二光學(xué)感應(yīng)單元10、第三光 學(xué)感應(yīng)單元22與第四光學(xué)感應(yīng)單元24的數(shù)據(jù)傳送至處理單元14。控制單元12為現(xiàn)場(chǎng)可 編程門陣列(FPGA)。請(qǐng)參閱圖10，本發(fā)明光學(xué)定位方法的步驟流程圖，包括首先，設(shè)置第一光學(xué)感應(yīng)單元8與第二光學(xué)感應(yīng)單元10，使其于第一軸向X上彼此 間隔有一第一距離Df ；其次，設(shè)置一校正裝置4，使校正裝置4于第二軸向Z上的坐標(biāo)與第一光學(xué)感應(yīng)單 元8與第二光學(xué)感應(yīng)單元10在第二軸向Z上的坐標(biāo)間隔有一第二距離Dz ；之后，第一光學(xué)感應(yīng)單元8與第二光學(xué)感應(yīng)單元10分別感應(yīng)校正裝置4，以取得第 一圖像16 ；再者，使處理單元14計(jì)算校正裝置4實(shí)際尺寸與第一圖像16的比例；之后，第一光學(xué)感應(yīng)器8與第二光學(xué)感應(yīng)器10分別感應(yīng)待測(cè)裝置6，以分別產(chǎn)生第二圖像18與第三圖像；接著，處理單元14計(jì)算待測(cè)裝置6在第二圖像18中的第一坐標(biāo)與待測(cè)裝置6在 第三圖像中的第二坐標(biāo)；之后，處理單元14計(jì)算比例、第二距離Dz與第一坐標(biāo)，以取得待測(cè)裝置6與第一 光學(xué)感應(yīng)單元8所構(gòu)成的第一夾角θ 1 ；處理單元14計(jì)算比例、第二距離Dz與第二坐標(biāo)， 以取得待測(cè)裝置6與第二光學(xué)感應(yīng)單元10所構(gòu)成的第二夾角θ r ；處理單元14計(jì)算比例、 第二距離Dz及第一坐標(biāo)與第二坐標(biāo)的二者之一，以取得待測(cè)裝置6與第二軸向Z所構(gòu)成的 第三夾角θ ；再來，處理單元14計(jì)算第一距離Df、第一夾角θ 1與第二夾角θ r,以取得待測(cè)裝 置6的第二軸向Z坐標(biāo)；接著，處理單元14計(jì)算第一距離Df、第一夾角θ 1或第二夾角ΘΓ，以取得待測(cè)裝 置6的第一軸向X坐標(biāo)；及最后，使用處理單元14計(jì)算第三夾角θ與待測(cè)裝置6的第二軸向Z坐標(biāo)，以取得 待測(cè)裝置6的第三軸向Y坐標(biāo)。藉上述步驟而分別取得待測(cè)裝置6的第一軸向X、第二軸向 Z及第三軸向Y的坐標(biāo)。由上述說明后可知，本發(fā)明光學(xué)定位裝置與光學(xué)定位方法利用間隔有一第一距離 Df的第一光學(xué)感應(yīng)單元8與第二光學(xué)感應(yīng)單元10，經(jīng)由校正裝置4校正后，并使用視差原 理，計(jì)算出待測(cè)裝置6空間中三軸向的坐標(biāo)，因此，本發(fā)明光學(xué)定位裝置設(shè)置簡(jiǎn)單、使用容 易。另外，本光學(xué)定位裝置可同時(shí)使用第一組感應(yīng)單元與第二組感應(yīng)單元以提供每秒60幅 的速率，從而可省去加速感應(yīng)器，直接計(jì)算待測(cè)裝置6的加速度，且在較差的環(huán)境中亦可提 供至少每秒30幅的速率，以提高定位正確率。
權(quán)利要求
一種光學(xué)定位裝置，其用于定位一待測(cè)裝置，所述光學(xué)定位裝置設(shè)置有一主機(jī)；其特征在于該主機(jī)設(shè)有于一第一軸向上間隔一預(yù)設(shè)第一距離的一第一光學(xué)感應(yīng)單元與一第二光學(xué)感應(yīng)單元，該光學(xué)定位裝置還包括一于第二軸向上與第一光學(xué)感應(yīng)單元及第二光學(xué)感應(yīng)單元間隔一第二距離的校正裝置，該主機(jī)還設(shè)有一電性連接第一光學(xué)感應(yīng)單元與第二光學(xué)感應(yīng)單元并計(jì)算該第一距離與第二距離以對(duì)待測(cè)裝置定位的處理單元，該第一軸向垂直該第二軸向，第一距離的中間點(diǎn)為待測(cè)裝置的坐標(biāo)原點(diǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)定位裝置，其特征在于進(jìn)一步包括電性連接至該處理 單元并于該第一軸向上間隔該第一距離的一第三光學(xué)感應(yīng)單元與一第四光學(xué)感應(yīng)單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光學(xué)定位裝置，其特征在于所述主機(jī)進(jìn)一步包括一電性連 接于第一光學(xué)感應(yīng)單元、第二光學(xué)感應(yīng)單元、第三光學(xué)感應(yīng)單元和第四光學(xué)感應(yīng)單元與處 理單元之間的控制單元。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光學(xué)定位裝置，其特征在于所述控制單元為一現(xiàn)場(chǎng)可編程 門陣列。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光學(xué)定位裝置，其特征在于所述控制單元設(shè)有一連接第一 至第四光學(xué)感應(yīng)器并順序地致動(dòng)第一至第四光學(xué)感應(yīng)單元的鎖相回路單元、一連接第一至 第四光學(xué)感應(yīng)單元并提供工作頻率的頻率產(chǎn)生單元、一連接第一至第四光學(xué)感應(yīng)單元并順 序地接收第一、第二光學(xué)感應(yīng)單元及第三、第四光學(xué)感應(yīng)單元發(fā)出的數(shù)據(jù)并將該數(shù)據(jù)傳送 至處理單元的并列轉(zhuǎn)串行單元及一連接并列轉(zhuǎn)串行單元并暫時(shí)儲(chǔ)存并列轉(zhuǎn)串行單元所接 收數(shù)據(jù)的緩沖單元。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)定位裝置，其特征在于所述待測(cè)裝置上設(shè)有一發(fā)光源。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光學(xué)定位裝置，其特征在于所述第一光學(xué)感應(yīng)單元、第二光 學(xué)感應(yīng)單元、第三光學(xué)感應(yīng)單元與第四光學(xué)感應(yīng)單元為一互補(bǔ)式金氧半導(dǎo)體影像感應(yīng)器或 一電荷偶合原件影像感應(yīng)器。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)定位裝置，其特征在于所述校正裝置為一由若干黑色 方塊與若干白色方塊彼此間隔組成的校正板。
9.一種光學(xué)定位方法，用于定位一待測(cè)裝置于空間中的一第一軸向、一第二軸向與一 第三軸向的坐標(biāo)，第一軸向、第二軸向與第三軸向彼此相垂直，其特征在于設(shè)置一第一光學(xué)感應(yīng)單元與一第二光學(xué)感應(yīng)單元，使其于該第一軸向上彼此間隔有一 第一距離；設(shè)置一校正裝置，使其與第一光學(xué)感應(yīng)單元和第二光學(xué)感應(yīng)單元于該第二軸向上間隔 有一第二距離；利用第一、第二光學(xué)感應(yīng)單元感應(yīng)該校正裝置，以取得一第一圖像；計(jì)算該校正裝置實(shí)際尺寸與該第一圖像的比例；利用第一光學(xué)感應(yīng)單元與第二光學(xué)感應(yīng)單元分別感應(yīng)待測(cè)裝置，以分別產(chǎn)生一第二圖 像與一第三圖像；計(jì)算第二圖像中該待測(cè)裝置的一第一坐標(biāo)與第三圖像中該待測(cè)裝置的一第二坐標(biāo)；計(jì)算該比例、該第二距離與該第一坐標(biāo)以取得該待測(cè)裝置與該第一光學(xué)感應(yīng)單元構(gòu)成 的一第一夾角，計(jì)算該比例、該第二距離與該第二坐標(biāo)以取得該待測(cè)裝置與該第二光學(xué)感 應(yīng)單元構(gòu)成的一第二夾角，計(jì)算該比例、該第二距離及該第一坐標(biāo)與該第二坐標(biāo)的二者之一，以取得該待測(cè)裝置與該第二軸向構(gòu)成的一第三夾角；計(jì)算該第一距離、該第一夾角與該第二夾角以取得該待測(cè)裝置的第一軸向坐標(biāo)與第 軸向坐標(biāo)；及計(jì)算該第三夾角與該待測(cè)裝置的第二軸向坐標(biāo)以取得該待測(cè)裝置的第三軸向坐標(biāo)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9述的光學(xué)定位方法，其特征在于所述計(jì)算第一軸向坐標(biāo)包括； 設(shè)定第一光學(xué)感應(yīng)單元與第二光學(xué)感應(yīng)單元之間的空間為一第一區(qū)域； 設(shè)定第一光學(xué)感應(yīng)單元遠(yuǎn)離第二光學(xué)感應(yīng)單元一側(cè)的空間為一第二區(qū)域； 設(shè)定第二光學(xué)感應(yīng)單元遠(yuǎn)離第一光學(xué)感應(yīng)單元一側(cè)的空間為一第三區(qū)域； 判斷待測(cè)裝置位于第一區(qū)域、第二區(qū)域或第三區(qū)域；及 根據(jù)待測(cè)裝置的位置使用一計(jì)算式計(jì)算待測(cè)裝置的第二軸向坐標(biāo)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種光學(xué)定位裝置及其定位方法，用以定位一待測(cè)裝置于空間中的第一軸向、第二軸向與第三軸向的坐標(biāo)位置，光學(xué)定位裝置包括主機(jī)與校正裝置，該主機(jī)設(shè)有于一第一軸向上間隔一預(yù)設(shè)第一距離的一第一光學(xué)感應(yīng)單元與一第二光學(xué)感應(yīng)單元，該光學(xué)定位裝置還包括一于第二軸向上與第一光學(xué)感應(yīng)單元及第二光學(xué)感應(yīng)單元間隔一第二距離的校正裝置，該主機(jī)還設(shè)有一電性連接第一光學(xué)感應(yīng)單元與第二光學(xué)感應(yīng)單元并計(jì)算該第一距離與第二距離以對(duì)待測(cè)裝置定位的處理單元，該第一軸向垂直該第二軸向，第一距離的中間點(diǎn)為待測(cè)裝置的坐標(biāo)原點(diǎn)。本光學(xué)定位裝置設(shè)置簡(jiǎn)單且使用容易。
文檔編號(hào)G01C3/18GK101936725SQ20091004087
公開日2011年1月5日 申請(qǐng)日期2009年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月30日
發(fā)明者鄭安順, 陳侑祥 申請(qǐng)人:富港電子(東莞)有限公司;正崴精密工業(yè)股份有限公司