專利名稱：位置及深度的檢出裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明系有關(guān)于ー種位置及深度的檢出裝置及其方法，特別是有關(guān)于ー種光學(xué)式位置及深度的檢出裝置及其方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)今量測(cè)一物體表面的曲率的方式有許多種，舉例來說，有投射迭紋法、干渉法、像差法以及激光掃描三角定位法；其中迭紋量測(cè)技術(shù)一般采用穿透式或斜向反射式以形成迭紋，雖具有低成本、系統(tǒng)架構(gòu)簡(jiǎn)單與穩(wěn)定性高的優(yōu)點(diǎn)，但穿透式量測(cè)架構(gòu)只適用于透明物體表面曲率的量測(cè)，并無法運(yùn)用至不具透光性的物體表面的曲率量測(cè)。而斜向反射式則存在理論計(jì)算復(fù)雜的缺點(diǎn)，并且受限于反射影像的強(qiáng)度較弱，因此影像對(duì)比度差而將導(dǎo)致表面曲率的誤差值提高。

此外，干渉法、像差法以及激光掃描三角定位法，其不僅理論計(jì)算復(fù)雜，且其量測(cè)系統(tǒng)及裝置更是相當(dāng)復(fù)雜且昂貴，因此具有高成本的缺點(diǎn)。因此，如何設(shè)計(jì)出簡(jiǎn)單的架構(gòu)，其可量測(cè)物體的表面深淺變化，實(shí)為目前研究發(fā)展
的一重要方向。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明系有關(guān)于ー種位置及深度的檢出裝置及其方法，其具有簡(jiǎn)易的組成構(gòu)件，不需要復(fù)雜的檢測(cè)方式即可檢測(cè)出待測(cè)物的位置及深度信息。根據(jù)本發(fā)明的一方面，提出ー種位置及深度的檢出裝置，用以檢出具有一表面的待測(cè)物的位置及深度，此位置及深度的檢出裝置至少包括ー電控?cái)[動(dòng)元件、一光源、一光學(xué)系統(tǒng)、一儲(chǔ)存單元以及ー計(jì)算單元。該電控?cái)[動(dòng)元件系經(jīng)由以電氣驅(qū)動(dòng)的一致動(dòng)器控制此電控?cái)[動(dòng)元件的擺動(dòng)角度。該光源系藉由此電控?cái)[動(dòng)元件將該光源的光束反射至此表面以產(chǎn)生光點(diǎn)。該光學(xué)系統(tǒng)系用以接收投射至此表面的光點(diǎn)的投射信息。該儲(chǔ)存単元系用以儲(chǔ)存投射至ー預(yù)設(shè)平面的光點(diǎn)的預(yù)設(shè)信息。該計(jì)算単元系依據(jù)此投射信息與此預(yù)設(shè)信息計(jì)算出待測(cè)物的深度信息。根據(jù)本發(fā)明另一方面，提出一種檢出位置及深度的方法，用以檢出具有一表面的待測(cè)物的位置及深度，此檢出位置及深度的方法包括下列步驟利用一光源發(fā)射一光束；此光束藉由ー電控?cái)[動(dòng)元件的往復(fù)擺動(dòng)來反射至此表面，使得此光束掃描范圍涵蓋此表面并產(chǎn)生復(fù)數(shù)光點(diǎn)；經(jīng)由一光學(xué)系統(tǒng)接收投射至此表面的此些光點(diǎn)的復(fù)數(shù)投射信息；以及根據(jù)此些光點(diǎn)投射至ー預(yù)設(shè)平面的復(fù)數(shù)預(yù)設(shè)信息與此些投射信息，計(jì)算出待測(cè)物的深度信
ο為使本發(fā)明的上述內(nèi)容能更明顯易懂，下文特舉本發(fā)明較佳實(shí)施例，并配合所附圖式，作詳細(xì)說明如下


圖I系繪示本發(fā)明一實(shí)施例的一種位置及深度檢出系統(tǒng)的示意圖。圖2系繪示本發(fā)明一實(shí)施例的檢出位置及深度的方法流程圖。圖3系繪不本發(fā)明一實(shí)施例的一種位置及深度檢出系統(tǒng)利用光點(diǎn)中心偏移量來計(jì)算深度信息的示意圖。圖4系繪示本發(fā)明一實(shí)施例的一種位置及深度檢出系統(tǒng)利用光點(diǎn)大小變形量來計(jì)算深度信息的示意圖。圖5系繪示本發(fā)明一實(shí)施例的一種位置及深度檢出系統(tǒng)利用光點(diǎn)的強(qiáng)度中心變異量來計(jì)算深度信息的示意圖。主要元件符號(hào)說明100、300、400、500 :位置及深度檢出系統(tǒng) 110、310、410、510 :待測(cè)物120、320、420、520 :光源130、330、430、530 :光學(xué)系統(tǒng)140、340、440、540 :光感測(cè)元件150、350、450、550 :電控?cái)[動(dòng)元件160、360、460、560 :計(jì)算單元170、370、470、570 :儲(chǔ)存單元DP :預(yù)設(shè)平面Dl D5 :光點(diǎn)中心偏移量E1、E2 :投射于預(yù)設(shè)平面的光點(diǎn)右側(cè)與左側(cè)的強(qiáng)度E1’、E2’ 投射于待測(cè)物的光點(diǎn)右側(cè)與左側(cè)的強(qiáng)度H :預(yù)設(shè)平面距離光源的距離Hl Η5 :光點(diǎn)距離預(yù)設(shè)平面的距離OLPl 0LP5 :光束投射至待測(cè)物表面的光點(diǎn)PLPl PLP5 :光束投射至預(yù)設(shè)平面的光點(diǎn)
ROLPI R0LP5 物體光點(diǎn)影像RPLPl RPLP5 :平面光點(diǎn)影像S210 S260 :流程步驟β :電控?cái)[動(dòng)元件的可擺動(dòng)角度
具體實(shí)施例方式請(qǐng)參照?qǐng)D1，其繪示本發(fā)明一實(shí)施例的一種位置及深度檢出系統(tǒng)100的示意圖。本實(shí)施例的位置及深度檢出系統(tǒng)100包括一待測(cè)物110、一光源120、一光學(xué)系統(tǒng)130、一光感測(cè)元件140、一電控?cái)[動(dòng)元件150、一計(jì)算單元160以及一儲(chǔ)存單元170。該待測(cè)物110可為一種具有至少一表面的物體，此表面可能系具有一凹凸不平整的輪廓。該光源120可為可見光或不可見光，其可提供一平行光束，例如激光光束，使得該光源120所發(fā)射的光束經(jīng)過一段距離后其發(fā)散程度不至于太大。此外，該光源120在空間平面上所產(chǎn)生的光點(diǎn)形狀可為圓形、橢圓形、或圓形與橢圓形的反復(fù)漸變形狀，其中橢圓形光點(diǎn)系由脈沖寬度調(diào)變(Pulse Width Modulation, PWM)控制或脈沖頻率調(diào)變(PulseFrequency Modulation,PFM)控制所產(chǎn)生。而光點(diǎn)形狀可藉由該電控?cái)[動(dòng)元件150的擺動(dòng)角度與該光源120的開啟與關(guān)閉所控制。該光學(xué)系統(tǒng)130系包括至少ー鏡片，用以接收光學(xué)信息，且其視角系涵蓋所需的空間平面。該光感測(cè)元件140，例如是CMOS感測(cè)器與CCD感測(cè)器，其系位于該光學(xué)系統(tǒng)130的一成像端，用以感測(cè)影像信息。于ー實(shí)施例中，該光學(xué)系統(tǒng)130與該光感測(cè)元件140系可以ー攝頭鏡頭來實(shí)現(xiàn)。該電控?cái)[動(dòng)元件150系進(jìn)行周期性擺動(dòng)，其擺動(dòng)角度的范圍系使得反射的光束可涵蓋所需的空間平面，且擺動(dòng)角度可經(jīng)由擺動(dòng)頻率或給定信號(hào)決定。該計(jì)算単元160例如是一中央微處理器，其可接收該光源120等所傳送的數(shù)據(jù)，并依據(jù)所接收的數(shù)據(jù)計(jì)算出所需信息。該儲(chǔ)存単元170例如是硬碟、閃存等，用以儲(chǔ)存信息。請(qǐng)參照?qǐng)D2，其繪示本發(fā)明前述實(shí)施例的檢出位置及深度的方法流程圖，用以檢出具有一表面的ー待測(cè)物的位置及深度。請(qǐng)同時(shí)參照?qǐng)DI。于步驟S210中，利用該光源120發(fā)射一光束。舉例來說，該光源120可以朝向該電控?cái)[動(dòng)兀件150的方向發(fā)射光束。

于步驟S220中，前述光束藉由該電控?cái)[動(dòng)元件150的往復(fù)擺動(dòng)來反射至該待測(cè)物110的一表面，使得光束掃描范圍涵蓋該待測(cè)物110的該表面并于其上產(chǎn)生復(fù)數(shù)光點(diǎn)。其中該電控?cái)[動(dòng)元件150系經(jīng)由以電氣驅(qū)動(dòng)的一致動(dòng)器控制該電控?cái)[動(dòng)元件150的擺動(dòng)角度，使得該電控?cái)[動(dòng)元件150可為往復(fù)擺動(dòng)并涵蓋該待測(cè)物110的該表面。此外，該光源120系藉由該電控?cái)[動(dòng)元件150而將該光源120的光束反射至該待測(cè)物110的該表面以于其上產(chǎn)生光點(diǎn)。于步驟S230中，經(jīng)由該光學(xué)系統(tǒng)130接收投射至該待測(cè)物110的該表面的此些光點(diǎn)的復(fù)數(shù)投射信息。舉例來說，該光源120所發(fā)出的光束系經(jīng)由該電控?cái)[動(dòng)元件150的往復(fù)擺動(dòng)，使得光束于該待測(cè)物110的該表面上于不同時(shí)間點(diǎn)產(chǎn)生光點(diǎn)，而該光學(xué)系統(tǒng)130則于不同時(shí)間點(diǎn)個(gè)別接收此些光點(diǎn)的投射信息。舉例來說，于ー特定時(shí)間點(diǎn)上，也就是該電控?cái)[動(dòng)兀件150系為ー特定擺動(dòng)角度時(shí),投射于該待測(cè)物110該表面的光點(diǎn)系只有ー個(gè),此時(shí)該光學(xué)系統(tǒng)130接收具有一特定光點(diǎn)投射于該待測(cè)物110表面的影像信息。于步驟S240中，該計(jì)算単元160根據(jù)此些光點(diǎn)投射至ー預(yù)設(shè)平面的復(fù)數(shù)預(yù)設(shè)信息與此些投射信息，計(jì)算出該待測(cè)物Iio的該表面的深度信息。舉例來說，該光源120所發(fā)出的光束投射至該待測(cè)物110前，先經(jīng)由該電控?cái)[動(dòng)元件150反射至ー預(yù)設(shè)平面(DefaultPlane,DP)，并于其上產(chǎn)生復(fù)數(shù)光點(diǎn)，而該光學(xué)系統(tǒng)130接收產(chǎn)生于該預(yù)設(shè)平面DP上的光點(diǎn)的信息，并以預(yù)設(shè)信息的方式將其儲(chǔ)存于該儲(chǔ)存單元170。也就是該儲(chǔ)存單元170將儲(chǔ)存投射至該預(yù)設(shè)平面的光點(diǎn)的預(yù)設(shè)信息。而該計(jì)算單元160將依據(jù)此些投射信息與此些預(yù)設(shè)信息計(jì)算出該待測(cè)物110的該表面的深度信息與軸向位置，其中深度信息可為該表面的深度變化。如此ー來，該計(jì)算単元160即可結(jié)合此光點(diǎn)的深度信息與軸向位置而計(jì)算出該待測(cè)物110表面上特定光點(diǎn)的ニ維位置。而由于該電控?cái)[動(dòng)元件150系往復(fù)擺動(dòng)并涵蓋該待測(cè)物110的表面，所以當(dāng)該待測(cè)物110的表面上所有光點(diǎn)的個(gè)別深度信息與軸向位置皆計(jì)算出后，即可統(tǒng)整此些信息而構(gòu)成該待測(cè)物110表面的ニ維信息，也就是計(jì)算出該待測(cè)物110在空間上的ニ維位置。以下將詳細(xì)介紹如何依據(jù)投射信息與預(yù)設(shè)信息計(jì)算出深度信息。請(qǐng)參照?qǐng)D3,其繪不本發(fā)明ー實(shí)施例的ー種位置及深度檢出系統(tǒng)300利用光點(diǎn)中心偏移量來計(jì)算深度信息的示意圖。其中待測(cè)物310、光源320、光學(xué)系統(tǒng)330、光感測(cè)元件340、電控?cái)[動(dòng)元件350、計(jì)算單元360以及儲(chǔ)存單元370類似于圖I中的待測(cè)物110、光源120、光學(xué)系統(tǒng)130、光感測(cè)元件140、電控?cái)[動(dòng)元件150、計(jì)算單元160以及儲(chǔ)存單元170，于此不再贅述。其中β系電控?cái)[動(dòng)元件150可擺動(dòng)的角度。當(dāng)該電控?cái)[動(dòng)元件350的擺動(dòng)角度系一特定角度時(shí)，光束投射至一預(yù)設(shè)平面(Default Plane, DP)與該待測(cè)物310表面的光點(diǎn)例如系分別為PLP (Plane Light Point,PLP)與0LP(0bject Light Point, OLP)。舉例來說，當(dāng)該電控?cái)[動(dòng)元件350的擺動(dòng)角度系一第一角度時(shí)，投射至該預(yù)設(shè)平面DP與該待測(cè)物310表面的光點(diǎn)系分別為PLPl與OLPl，而該光學(xué)系統(tǒng)330各別接收PLPl與OLPl的信息并成像于該光感測(cè)元件340，藉此分別產(chǎn)生對(duì)應(yīng)至OLPl的物體光點(diǎn)影像ROLPl (Reflection 0LP)的投射信息以及對(duì)應(yīng)至PLPl的平面光點(diǎn)影像RPLPl (Reflection PLP)的預(yù)設(shè)信息。其中，R0LP1與RPLPl的中心偏移量系Dl。其中，由于該預(yù)設(shè)平面DP系已知，所以成像于該光感測(cè)元件340的RPLPl的預(yù)設(shè)信息系預(yù)先儲(chǔ)存于該儲(chǔ)存單元370。而該計(jì)算單元360則依據(jù)此預(yù)設(shè)信息與此投射信息得 到的此光點(diǎn)的一中心偏移量來計(jì)算出該待測(cè)物的一深度信息。舉例來說，當(dāng)該電控?cái)[動(dòng)元件350的擺動(dòng)角度系固定時(shí)，當(dāng)R0LP1與RPLPl的中心偏移量愈大時(shí)，則代表光束投射至該待測(cè)物310上的光點(diǎn)OLPl與PLPl距離愈遠(yuǎn)，藉此計(jì)算單元360可計(jì)算出該待測(cè)物310表面上的OLPl距離該預(yù)設(shè)平面DP的距離Hl。以此類推，該電控?cái)[動(dòng)元件350的擺動(dòng)角度系第二、第三、第四、第五角度時(shí)，投射至該預(yù)設(shè)平面DP與該待測(cè)物310表面的光點(diǎn)系分別為PLP2 PLP5與0LP2 0LP5，而該光學(xué)系統(tǒng)330各別接收PLP2 PLP5與0LP2 0LP5的信息并成像于該光感測(cè)元件340，藉此分別產(chǎn)生對(duì)應(yīng)至0LP2 0LP5的物體光點(diǎn)影像R0LP2 R0LP5的投射信息以及對(duì)應(yīng)至PLP2 PLP5的平面光點(diǎn)影像RPLP2 RPLP5的預(yù)設(shè)信息。其中，R0LP2 R0LP5與RPLP2 RPLP5的中心偏移量系各別為D2 D5。而由于該光源320所產(chǎn)生的光束非常的小，且該電控?cái)[動(dòng)元件350的可控制的擺動(dòng)角度也相當(dāng)精密，使得藉由光點(diǎn)中心偏移量來計(jì)算深度信息的誤差系可接受的。而由于該光源320所發(fā)出的光束可涵蓋該待測(cè)物310的表面，故此該計(jì)算單元360可計(jì)算出該待測(cè)物310 —表面的深淺變化，進(jìn)而獲得該待測(cè)物310的深度信息。于另一實(shí)施例中，可藉由光點(diǎn)的大小變形量來計(jì)算出待測(cè)物的深度信息。請(qǐng)參照?qǐng)D4,其繪不本發(fā)明一實(shí)施例的一種位置及深度檢出系統(tǒng)400利用光點(diǎn)大小變形量來計(jì)算深度信息的示意圖。其中待測(cè)物410、光源420、光學(xué)系統(tǒng)430、光感測(cè)元件440、電控?cái)[動(dòng)元件450、計(jì)算單元460、儲(chǔ)存單元470、OLPl 0LP5、PLP1 PLP5、R0LP1 R0LP5、RPLPl RPLP5、H1 H5系類似于圖3中的待測(cè)物310、光源320、光學(xué)系統(tǒng)330、光感測(cè)元件340、電控?cái)[動(dòng)元件350、計(jì)算單元360、儲(chǔ)存單元370、0LP1 0LP5、PLP1 PLP5、R0LP1 R0LP5、RPLPl RPLP5、Hl H5，于此不再贅述。其中，由于該預(yù)設(shè)平面DP系已知，所以成像于該光感測(cè)元件440的RPLPl的預(yù)設(shè)信息系預(yù)先儲(chǔ)存于該儲(chǔ)存單元470。而該計(jì)算單元460則依據(jù)此RPLPl的預(yù)設(shè)信息與此R0LP1的投射信息得到此光點(diǎn)的一大小變形量，并藉此計(jì)算出該待測(cè)物410的深度信息。舉例來說，由于該電控?cái)[動(dòng)元件450的擺動(dòng)角度系固定，所以當(dāng)R0LP1與RPLPl兩者的間的大小變形量愈大時(shí)，例如是RPLPl與R0LP1的大小差異愈大，則代表光束投射至該待測(cè)物410上的光點(diǎn)OLPl與PLPl距離愈遠(yuǎn)，藉此計(jì)算單元460可計(jì)算出該待測(cè)物410中OLPl所處的表面距離預(yù)設(shè)平面DP的距離Hl。以此類推，該電控?cái)[動(dòng)元件450的擺動(dòng)角度系第二、第三、第四、第五角度吋，投射至該預(yù)設(shè)平面DP與該待測(cè)物410的光點(diǎn)系分別為PLP2 PLP5與0LP2 0LP5，而該光學(xué)系統(tǒng)430各別接收PLP2 PLP5與0LP2 0LP5的信息并成像于該光感測(cè)元件340，藉此分別產(chǎn)生對(duì)應(yīng)至0LP2 0LP5的物體光點(diǎn)影像R0LP2 R0LP5的投射信息以及對(duì)應(yīng)至PLP2 PLP5的平面光點(diǎn)影像RPLP2 RPLP5的預(yù)設(shè)信息。其中，該計(jì)算單元460分別依據(jù)R0LP2 R0LP5的投射信息與RPLP2 RPLP5的預(yù)設(shè)信息得到的光點(diǎn)的各別大小變形量，并藉此各別計(jì)算出各光點(diǎn)0LP2 0LP5各別距離該預(yù)設(shè)平面DP的距離H2 H5。故該計(jì)算単元460可計(jì)算出該待測(cè)物410的一表面的深淺變化，進(jìn)而獲得該待測(cè)物410的深度信息。于再ー實(shí)施例中，可藉由光點(diǎn)的強(qiáng)度中心變異量來計(jì)算出待測(cè)物的深度信息。請(qǐng)參照?qǐng)D5，其繪示本發(fā)明ー實(shí)施例的ー種位置及深度檢出系統(tǒng)500利用光點(diǎn)的強(qiáng)度中心變異量來計(jì)算深度信息的示意圖。其中待測(cè)物510、光源520、光學(xué)系統(tǒng)530、光感 測(cè)元件540、電控?cái)[動(dòng)元件550、計(jì)算單元560、儲(chǔ)存單元570、0LP1及PLPl系類似于圖3中的待測(cè)物310、光源320、光學(xué)系統(tǒng)330、光感測(cè)元件340、電控?cái)[動(dòng)元件350、計(jì)算單元360、儲(chǔ)存單元370、OLPl及PLPl，于此不再贅述。其中，當(dāng)該電控?cái)[動(dòng)元件550的擺動(dòng)角度系一特定角度時(shí)，投射于該待測(cè)物510表面上的光點(diǎn)為0LP1，投射于預(yù)設(shè)平面DP的光點(diǎn)為PLP1。El與E2系分別為光束投射于該預(yù)設(shè)平面DP的光點(diǎn)PLPl右側(cè)與左側(cè)的強(qiáng)度，而ΕΓ與E2’系分別為光束投射于該待測(cè)物510的光點(diǎn)OLPl右側(cè)與左側(cè)的強(qiáng)度。由于該預(yù)設(shè)平面DP系已知，所以該光感測(cè)元件440感測(cè)到投射于該預(yù)設(shè)平面DP的光點(diǎn)PLPl強(qiáng)度El、E2的預(yù)設(shè)信息系預(yù)先儲(chǔ)存于該儲(chǔ)存單元570中。而當(dāng)該光感測(cè)元件440感測(cè)到投射于該待測(cè)物510表面的光點(diǎn)OLPl強(qiáng)度E1’與E2’的投射信息時(shí)，該計(jì)算單元560可依據(jù)此E1、E2的預(yù)設(shè)信息與ΕΓ與E2’的投射信息得到的光點(diǎn)的強(qiáng)度中心變異量來計(jì)算出光點(diǎn)的深度信息。舉例來說，投射于該預(yù)設(shè)平面DP的光點(diǎn)PLPl的強(qiáng)度中心系El與E2的平均，投射于該待測(cè)物510表面的光點(diǎn)OLPl的強(qiáng)度中心系ΕΓ與E2’的平均，而光點(diǎn)的強(qiáng)度中心變異量即為E1、E2的平均與E1’、E2’的平均的差異。其中由于光束的強(qiáng)度與行經(jīng)路徑長(zhǎng)短成反比，也就是當(dāng)光束行進(jìn)路徑愈長(zhǎng)，其強(qiáng)度愈弱；所以，當(dāng)光點(diǎn)的強(qiáng)度中心變異量愈大時(shí)，則代表投射于該待測(cè)物510表面的光點(diǎn)OLPl距離該預(yù)設(shè)平面DP的距離愈遠(yuǎn)，據(jù)此該計(jì)算單元560可估算出該待測(cè)物510表面上光點(diǎn)OLPl距離該預(yù)設(shè)平面DP的距離Hl0綜上所述，雖于上述系個(gè)別以光點(diǎn)中心偏移量、光點(diǎn)大小變形量以及光點(diǎn)的強(qiáng)度中心變異量來計(jì)算出待測(cè)物的深度信息，然本發(fā)明并不限于此。舉例來說，計(jì)算単元可依據(jù)預(yù)設(shè)信息與投射信息得到光點(diǎn)的大小變形量與強(qiáng)度中心變異量來計(jì)算出待測(cè)物的深度信息。如此ー來，由于在某些特殊的表面凹凸?fàn)顩r下，以光點(diǎn)的大小變形量所估算出的深度信息的誤差較以光點(diǎn)的強(qiáng)度中心變異量所估算出的深度信息為?。欢诹愆`些特殊的表面凹凸?fàn)顩r下，以光點(diǎn)的大小變形量所估算出的深度信息的誤差較以光點(diǎn)的強(qiáng)度中心變異量所估算出的深度信息為大。所以結(jié)合兩種估算方式可提高所計(jì)算出的深度信息的精準(zhǔn)度，結(jié)合方式例如是兩種計(jì)算結(jié)果的平均值。此外，本發(fā)明也不限于上述兩種估算方式的結(jié)合，“光點(diǎn)中心偏移量”、“光點(diǎn)大小變形量”、“光點(diǎn)的強(qiáng)度中心變異量”三者中任ニ或三者方式同時(shí)用于計(jì)算深度信息的方法及裝置皆屬于本發(fā)明的范圍。此外，由于可藉由計(jì)算單元計(jì)算出待測(cè)物表面的深度信息，所以計(jì)算單元更可藉由電控?cái)[動(dòng)元件于一不同時(shí)間以相同角度反射光源的光束，以及藉由光學(xué)系統(tǒng)于此不同時(shí)間所接收的投射信息，來計(jì)算出待測(cè)物于空間中的移動(dòng)量。也就是說，藉由量測(cè)待測(cè)物表面的深度信息，即可推得此特測(cè)物的移動(dòng)量。由于藉由簡(jiǎn)單的元件架構(gòu)即可推知待測(cè)物的移動(dòng)量，此舉可增加此裝置的用途。再者，藉由光源在空間平面上所產(chǎn)生的光點(diǎn)形狀，例如是圓形、橢圓形、或圓形與橢圓形的反復(fù)漸變形狀，可提升計(jì)算單元計(jì)算待測(cè)物表面的深度信息的精確性。如此一來，本發(fā)明僅需藉由光感測(cè)元件即可估算待測(cè)物表面的深淺變化。也就是說，本發(fā)明可以使用較少的元件及簡(jiǎn)單的配置即可達(dá)到估算待測(cè)物表面深淺變化的需求。所以本發(fā)明具有不需復(fù)雜影像辨識(shí)處理而可提高反應(yīng)效率的優(yōu)點(diǎn)。此外，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，所需的設(shè)備成本也較低，故更具有成本低廉的優(yōu)點(diǎn)。

綜上所述，雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種的更動(dòng)與潤(rùn)飾。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)以權(quán)利要求范圍所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.ー種位置及深度檢出裝置，用以檢出具有一表面的ー待測(cè)物的位置及深度，其特征在于，所述的裝置包括 ー電控?cái)[動(dòng)元件，經(jīng)由以電氣驅(qū)動(dòng)的一致動(dòng)器控制該電控?cái)[動(dòng)元件的擺動(dòng)角度； 一光源，藉由所述的電控?cái)[動(dòng)元件將所述的光源的光束反射至所述的表面以產(chǎn)生一光點(diǎn)； 一光學(xué)系統(tǒng)，用以接收投射至所述的表面的所述的光點(diǎn)的一投射信息； 一儲(chǔ)存單元，用以儲(chǔ)存投射至ー預(yù)設(shè)平面的所述的光點(diǎn)的一預(yù)設(shè)信息；以及 一計(jì)算單元，依據(jù)所述的投射信息與所述的預(yù)設(shè)信息計(jì)算出所述的待測(cè)物的一深度信息。
2.如權(quán)利要求I所述的位置及深度檢出裝置，其特征在于，所述的計(jì)算單元更用以依據(jù)所述的預(yù)設(shè)信息與所述的投射信息得到的所述的光點(diǎn)的一中心偏移量來計(jì)算出所述的待測(cè)物的所述的深度信息。
3.如權(quán)利要求I所述的位置及深度檢出裝置，其特征在于，所述的計(jì)算單元更用以依據(jù)所述的預(yù)設(shè)信息與所述的投射信息得到的所述的光點(diǎn)的一大小變形量來計(jì)算出所述的待測(cè)物的所述的深度信息。
4.如權(quán)利要求I所述的位置及深度檢出裝置，其特征在于，所述的計(jì)算單元更用以依據(jù)所述的預(yù)設(shè)信息與所述的投射信息得到的所述的光點(diǎn)的一強(qiáng)度中心變異量來計(jì)算出所述的待測(cè)物的所述的深度信息。
5.如權(quán)利要求I所述的位置及深度檢出裝置，其特征在于，所述的計(jì)算單元更用以依據(jù)所述的預(yù)設(shè)信息與所述的投射信息得到的所述的光點(diǎn)的一大小變形量與一強(qiáng)度中心變異量來計(jì)算出所述的待測(cè)物的所述的深度信息。
6.如權(quán)利要求I所述的位置及深度檢出裝置，其特征在于，所述的電控?cái)[動(dòng)元件系以周期性擺動(dòng)，所述的電控?cái)[動(dòng)元件的擺動(dòng)角度可經(jīng)由擺動(dòng)頻率或給定信號(hào)決定。
7.如權(quán)利要求I所述的位置及深度檢出裝置，其特征在于，所述的電控?cái)[動(dòng)元件的擺動(dòng)角度的范圍系使得反射的所述的光束可涵蓋所需的空間平面。
8.如權(quán)利要求I所述的位置及深度檢出裝置，其特征在于，所述的光學(xué)系統(tǒng)的視角涵蓋所需的空間平面。
9.如權(quán)利要求I所述的位置及深度檢出裝置，其特征在于，所述的光學(xué)系統(tǒng)包括至少一鏡片。
10.如權(quán)利要求I所述的位置及深度檢出裝置，其特征在于，所述的光源在空間平面上所產(chǎn)生的光點(diǎn)形狀為圓形。
11.如權(quán)利要求I所述的位置及深度檢出裝置，其特征在于，所述的光源在空間平面上所產(chǎn)生的光點(diǎn)形狀為橢圓形。
12.如權(quán)利要求I所述的位置及深度檢出裝置，其特征在于，所述的光源在空間平面上所產(chǎn)生的一光點(diǎn)形狀為圓形與橢圓形的反復(fù)漸變形狀，所述的光點(diǎn)形狀可藉由所述的電控?cái)[動(dòng)元件的擺動(dòng)角度與所述的光源的開啟與關(guān)閉所控制。
13.如權(quán)利要求11或第12所述的位置及深度檢出裝置，其特征在于，所述的橢圓形光點(diǎn)系由脈沖寬度調(diào)變控制或脈沖頻率調(diào)變控制所產(chǎn)生。
14.一種檢出位置及深度的方法，用以檢出具有一表面的ー待測(cè)物的位置及深度，其特征在于，所述的方法包括 利用一光源發(fā)射一光束； 所述的光束藉由ー電控?cái)[動(dòng)元件的往復(fù)擺動(dòng)來反射至所述的表面，使得所述的光束掃描范圍涵蓋所述的表面并產(chǎn)生復(fù)數(shù)光點(diǎn)； 經(jīng)由一光學(xué)系統(tǒng)接收投射至所述的表面的所述的光點(diǎn)的復(fù)數(shù)投射信息；以及 根據(jù)所述的光點(diǎn)投射至ー預(yù)設(shè)平面的復(fù)數(shù)預(yù)設(shè)信息與所述的投射信息，計(jì)算出所述的待測(cè)物的深度信息。
15.如權(quán)利要求14所述的檢出位置及深度的方法，其特征在于，計(jì)算出所述的待測(cè)物的深度信息的步驟更包括 依據(jù)所述的預(yù)設(shè)信息與所述的投射信息得到的所述的光點(diǎn)的中心偏移量來計(jì)算出所述的待測(cè)物的深度信息。
16.如權(quán)利要求14所述的檢出位置及深度的方法，其特征在于，計(jì)算出所述的待測(cè)物的深度信息的步驟更包括 依據(jù)所述的預(yù)設(shè)信息與所述的投射信息得到的所述的光點(diǎn)的大小變形量來計(jì)算出所述的待測(cè)物的深度信息。
17.如權(quán)利要求14所述的檢出位置及深度的方法，其特征在于，計(jì)算出所述的待測(cè)物的深度信息的步驟更包括 依據(jù)所述的預(yù)設(shè)信息與所述的投射信息得到的所述的光點(diǎn)的強(qiáng)度中心變異量來計(jì)算出所述的待測(cè)物的深度信息。
18.如權(quán)利要求14所述的檢出位置及深度的方法，其特征在于，計(jì)算出所述的待測(cè)物的深度信息的步驟更包括 依據(jù)所述的預(yù)設(shè)信息與所述的投射信息得到的所述的光點(diǎn)的大小變形量與強(qiáng)度中心變異量來計(jì)算出所述的待測(cè)物的深度信息。
19.如權(quán)利要求14所述的檢出位置及深度的方法，其特征在于，更藉由所述的電控?cái)[動(dòng)元件于ー不同時(shí)間以相同角度反射所述的光源的所述的光束，以及藉由所述的光學(xué)系統(tǒng)于所述的不同時(shí)間所接收的所述的投射信息，來計(jì)算出所述的待測(cè)物于空間中的移動(dòng)量。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種位置及深度的檢出裝置及其方法。此檢出裝置用以檢出具有一表面的待測(cè)物的位置及深度，包括一電控?cái)[動(dòng)元件、一光源、一光學(xué)系統(tǒng)、一儲(chǔ)存單元及一計(jì)算單元。該電控?cái)[動(dòng)元件系經(jīng)由以電氣驅(qū)動(dòng)的一致動(dòng)器控制此電控?cái)[動(dòng)元件的擺動(dòng)角度。該光源系藉由此電控?cái)[動(dòng)元件將該光源的光束反射至此表面以產(chǎn)生光點(diǎn)。該光學(xué)系統(tǒng)用以接收投射至此表面的光點(diǎn)的投射信息。該儲(chǔ)存單元用以儲(chǔ)存投射至一預(yù)設(shè)平面的光點(diǎn)的預(yù)設(shè)信息。該計(jì)算單元系依據(jù)此投射信息與此預(yù)設(shè)信息計(jì)算出待測(cè)物的深度信息。
文檔編號(hào)G01B11/00GK102679868SQ20111013525
公開日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2011年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月15日
發(fā)明者曾德生, 許文鴻, 黃澄儀 申請(qǐng)人:大立光電股份有限公司