二維和三維位置感測系統(tǒng)及其傳感器的制造方法
【專利說明】二維和H維位置感測系統(tǒng)及其傳感器
[0001] 本申請(qǐng)是申請(qǐng)?zhí)枮?01080035075. 3、申請(qǐng)日為2010年6月16日、發(fā)明名稱為"二 維和S維位置感測系統(tǒng)及其傳感器"的PCT國際發(fā)明專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 所述的實(shí)施例設(shè)及用于感測二維或=維中的福射源或福射阻擋對(duì)象的位置的系 統(tǒng)和方法。實(shí)施例也設(shè)及用于運(yùn)樣的系統(tǒng)和方法中的傳感器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的一些實(shí)施例提供了傳感器，所述傳感器用于估計(jì)對(duì)象相對(duì)于所述傳感器 的方向。福射源朝著傳感器發(fā)射生成的或反射的福射。所述傳感器具有在孔板之后的線性 光學(xué)傳感器陣列。所述傳感器陣列具有線性布置的多個(gè)傳感器元件。所述孔板具有孔，從 而當(dāng)所述系統(tǒng)在使用時(shí)允許來自所述福射源的福射僅僅到達(dá)所述傳感器元件中的一些。來 自所述傳感器的強(qiáng)度信號(hào)禪合到處理器，所述處理器被配置成識(shí)別所述福射入射在其上的 傳感器元件。中屯、傳感器元件從被照射傳感器元件當(dāng)中選擇并且用于估計(jì)所述福射源相對(duì) 于所述傳感器的方向。
[0004] 其它實(shí)施例提供了一種具有一對(duì)傳感器陣列的傳感器。所述傳感器陣列不共線并 且可W彼此正交地布置。來自福射源的福射通過孔板中的相應(yīng)孔入射在兩個(gè)傳感器陣列 上。處理器接收來自每個(gè)傳感器陣列的強(qiáng)度信號(hào)并且基于所述強(qiáng)度信號(hào)計(jì)算線。所述福射 源位于所述線上或附近。
[0005] 在另一個(gè)方面中，本發(fā)明提供了一種=維位置感測系統(tǒng)。在一個(gè)實(shí)施例中，=個(gè)傳 感器接收來自福射源的福射。處理器基于入射在每個(gè)傳感器上的福射計(jì)算=個(gè)平面。福射 源位于所述=個(gè)平面上或附近并且估計(jì)在所述平面的交叉點(diǎn)。在一些實(shí)施例中，所述傳感 器中的兩個(gè)可W組合成單傳感器，所述單傳感器具有彼此正交布置的兩個(gè)傳感器陣列。
[0006] 在另一個(gè)實(shí)施例中，均具有兩個(gè)傳感器陣列的一對(duì)傳感器用于估計(jì)一對(duì)線。福射 源在所述線的每一個(gè)上或附近并且估計(jì)位于所述兩個(gè)線之間的最短線段的中點(diǎn)處。
[0007] -個(gè)方面提供了一種估計(jì)定位在感測區(qū)域中的福射源的方向的方法，所述方法包 括：提供二維福射傳感器，所述福射傳感器包括：第一線性陣列傳感器，所述第一線性陣列 傳感器具有線性布置的多個(gè)第一傳感器元件，所述第一傳感器元件面對(duì)感測區(qū)域；第二線 性陣列傳感器，所述第二線性陣列傳感器具有線性布置的多個(gè)第二傳感器元件，所述第二 傳感器元件面對(duì)所述感測區(qū)域；孔板，所述孔板定位在所述線性陣列傳感器和所述感測區(qū) 域之間W阻擋來自所述感測區(qū)域的福射到達(dá)所述線性陣列傳感器；第一孔，所述第一孔形 成于所述孔板中W允許來自所述感測區(qū)域的福射到達(dá)所述第一傳感器元件中的一些；W及 第二孔，所述第二孔形成于所述孔板中W允許來自所述感測區(qū)域的福射到達(dá)所述第二傳感 器元件中的一些；接收來自所述第一線性陣列傳感器的第一強(qiáng)度信號(hào)，其中所述第一強(qiáng)度 信號(hào)包括對(duì)應(yīng)于通過所述第一孔入射在所述第一傳感器元件上的福射的第一強(qiáng)度值；接收 來自所述第二線性陣列傳感器的第二強(qiáng)度信號(hào)，其中所述第二強(qiáng)度信號(hào)包括對(duì)應(yīng)于通過所 述第二孔入射在所述第二傳感器元件上的福射的第二強(qiáng)度值；w及基于所述第一和第二強(qiáng) 度信號(hào)確定所述方向。
[0008] 在一些實(shí)施例中，所述第一福射強(qiáng)度信號(hào)包括超過第一闊值的至少一個(gè)高強(qiáng)度 值；所述第二福射強(qiáng)度信號(hào)包括超過第二闊值的至少一個(gè)高強(qiáng)度值；并且基于所述第一和 第二福射強(qiáng)度信號(hào)中的所述高強(qiáng)度值確定所述方向。
[0009] 在一些實(shí)施例中，所述第一福射強(qiáng)度信號(hào)包括超過第一闊值的高強(qiáng)度值的范圍； 并且所述第二福射強(qiáng)度信號(hào)包括超過第二闊值的高強(qiáng)度值的范圍；并且其中確定所述方向 包括：基于所述第一福射強(qiáng)度信號(hào)中的所述高強(qiáng)度值的范圍選擇第一中屯、傳感器元件；基 于所述第二福射強(qiáng)度信號(hào)中的所述高強(qiáng)度值的范圍選擇第二中屯、傳感器元件；W及基于所 述第一和第二中屯、傳感器元件確定所述方向。
[0010] 在一些實(shí)施例中，所述第一和第二福射強(qiáng)度信號(hào)是模擬信號(hào)并且其中確定所述方 向包括：將所述第一福射強(qiáng)度信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的第一最終福射強(qiáng)度信號(hào)；將所述第二福射 強(qiáng)度信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的第二最終福射強(qiáng)度信號(hào)；W及基于所述第一和第二最終福射強(qiáng)度信 號(hào)確定所述方向。
[0011] 在一些實(shí)施例中，所述第一和第二福射強(qiáng)度信號(hào)是數(shù)字信號(hào)，所述數(shù)字信號(hào)具有 分別對(duì)應(yīng)于所述第一和第二傳感器元件的每一個(gè)的高值或低值，并且其中確定所述方向包 括：基于所述第一福射強(qiáng)度信號(hào)中的高強(qiáng)度值的范圍選擇第一中屯、傳感器元件；基于所述 第二福射強(qiáng)度信號(hào)中的高強(qiáng)度值的范圍選擇第二中屯、傳感器元件；W及基于所述第一和第 二中屯、傳感器元件確定所述方向。
[0012] 在一些實(shí)施例中，所述方法包括在確定所述方向之前濾波所述第一和第二福射強(qiáng) 度信號(hào)W去除虛假值。
[0013] 在一些實(shí)施例中，確定所述方向包括在查找表中查找對(duì)應(yīng)于所述第一福射強(qiáng)度信 號(hào)的第一角并且在查找表中查找對(duì)應(yīng)于所述第二福射強(qiáng)度信號(hào)的第二角。
[0014] 在一些實(shí)施例中，確定所述方向包括計(jì)算第一角并且計(jì)算第二角。
[0015] 在一些實(shí)施例中，組合所述第一和第二角W確定所述方向。
[0016] 另一個(gè)方面提供了一種估計(jì)=維空間中的福射源的位置的方法，所述方法包括： 相對(duì)于所述=維空間將二維傳感器定位在第一位置；相對(duì)于所述=維空間將一維傳感器定 位在第二位置，其中所述第一和第二位置傳感器分離一定距離；相對(duì)于所述二維傳感器確 定線；相對(duì)于所述一維位置傳感器確定平面；W及估計(jì)所述福射源的位置在所述平面和所 述線的交叉點(diǎn)。
[0017] 另一個(gè)方面提供了一種估計(jì)=維空間中的福射源的位置的方法，所述方法包括： 相對(duì)于所述=維空間將第一一維傳感器定位在第一位置；相對(duì)于所述=維空間將第二一維 傳感器定位在第二位置；相對(duì)于所述=維空間將第=一維傳感器定位在第=位置；相對(duì)于 所述第一位置傳感器確定第一平面；相對(duì)于所述第二位置傳感器確定第二平面；相對(duì)于所 述第=位置傳感器確定第=平面；W及估計(jì)所述福射源的位置在所述=個(gè)平面的交叉點(diǎn)。
[0018] 在一些實(shí)施例中，所述第一、第二和第=一維傳感器的每一個(gè)包括線性陣列傳感 器，并且其中所述第=一維傳感器的線性陣列傳感器與所述第一一維傳感器的線性陣列傳 感器正交地定位。
[0019] 在一些實(shí)施例中，所述第一和第二一維傳感器的線性陣列傳感器共線地定位。
[0020] 另一個(gè)方面提供了一種估計(jì)=維空間中的福射源的位置的方法，所述方法包括： 相對(duì)于所述=維空間將第一二維傳感器定位在第一位置；相對(duì)于所述=維空間將第二二維 傳感器定位在第二位置；相對(duì)于所述第一二維傳感器確定第一線；相對(duì)于所述第二二維傳 感器確定第二線；基于所述第一和第二線估計(jì)所述福射源的位置。
[0021] 在一些實(shí)施例中，估計(jì)所述福射源的位置在所述第一和第二線之間的最短線段 上。
[0022] 在一些實(shí)施例中，估計(jì)所述福射源的位置在所述線段的中點(diǎn)處。
[0023] 另一個(gè)方面提供了一種二維傳感器，包括：第一線性陣列傳感器，所述第一線性陣 列傳感器具有線性布置的多個(gè)第一傳感器元件，所述第一傳感器元件面對(duì)感測區(qū)域；第二 線性陣列傳感器，所述第二線性陣列傳感器具有線性布置的多個(gè)第二傳感器元件，所述第 二傳感器元件面對(duì)所述感測區(qū)域；孔板，所述孔板定位在所述線性陣列傳感器和所述感測 區(qū)域之間W阻擋來自所述感測區(qū)域的福射到達(dá)所述線性陣列傳感器；第一孔，所述第一孔 形成于所述孔板中W允許來自所述感測區(qū)域的福射到達(dá)所述第一傳感器元件中的一些；W 及第二孔，所述第二孔形成于所述孔板中W允許來自所述感測區(qū)域的福射到達(dá)所述第二傳 感器元件中的一些。
[0024] 在一些實(shí)施例中，所述第一和第二線性陣列傳感器正交地布置。
[00巧]在一些實(shí)施例中，所述傳感器包括處理器，所述處理器禪合到所述第一線性陣列 傳感器W:接收來自所述第一線性陣列傳感器的第一福射強(qiáng)度信號(hào)，其中所述第一福射強(qiáng) 度信號(hào)對(duì)應(yīng)于通過所述第一孔入射在第一傳感器元件的范圍上的福射的強(qiáng)度；W及接收來 自所述第二線性陣列傳