具有旋轉(zhuǎn)校正功能的動(dòng)作感測(cè)裝置與方法
【專利摘要】本發(fā)明提出一種具有旋轉(zhuǎn)校正功能的動(dòng)作感測(cè)裝置與方法，其通過(guò)感測(cè)一參考光源與一動(dòng)作待測(cè)物的相對(duì)移動(dòng)以進(jìn)行該動(dòng)作待測(cè)物的動(dòng)作感測(cè)，該動(dòng)作感測(cè)裝置包含：一旋轉(zhuǎn)角度感測(cè)元件，設(shè)置于該動(dòng)作待測(cè)物上，用以感測(cè)該動(dòng)作待測(cè)物的旋轉(zhuǎn)以產(chǎn)生一旋轉(zhuǎn)信息；一影像傳感器，該影像傳感器具有一相關(guān)的坐標(biāo)系統(tǒng)，該影像傳感器擷取該參考光源的成像，并根據(jù)擷取的成像而在該影像傳感器的坐標(biāo)系統(tǒng)上獲得一絕對(duì)坐標(biāo)；以及一坐標(biāo)轉(zhuǎn)換處理器，根據(jù)該旋轉(zhuǎn)信息以及該絕對(duì)坐標(biāo)，對(duì)該絕對(duì)坐標(biāo)進(jìn)行校正而產(chǎn)生校正后的坐標(biāo)。
【專利說(shuō)明】具有旋轉(zhuǎn)校正功能的動(dòng)作感測(cè)裝置與方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種具有旋轉(zhuǎn)校正功能的動(dòng)作感測(cè)裝置與方法，特別是指利用一重力傳感器以輔助計(jì)算參考光源與動(dòng)作待測(cè)物的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的一種動(dòng)作感測(cè)裝置與方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近來(lái)許多電子互動(dòng)系統(tǒng)提供使用者游戲游戲桿或遙控器，以進(jìn)行更多樣動(dòng)作感應(yīng)的操作，其中多運(yùn)用一外部參考光源以輔助計(jì)算外部參考光源與游戲游戲桿或遙控器間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。
[0003]參考圖1，圖1為光學(xué)式指針控制裝置10的現(xiàn)有技術(shù)示意圖。其中遙控器12上設(shè)置影像感測(cè)分析元件121以擷取從參考光源11形成的光影像。當(dāng)遙控器12左右擺動(dòng)時(shí)，此光影像會(huì)隨之而改變?cè)谟跋窀袦y(cè)分析元件121上成像的位置，如此就可計(jì)算出遙控器12相對(duì)于參考光源11的對(duì)應(yīng)運(yùn)動(dòng)位移量。
[0004]然而，使用者握持遙控器12時(shí)，遙控器12不一定相對(duì)于參考光源11而呈水平的狀態(tài)，事實(shí)上使用者通常握持遙控器12時(shí)都會(huì)有某種角度的旋轉(zhuǎn)，此旋轉(zhuǎn)會(huì)造成影像感測(cè)分析元件121上成像的移動(dòng)方向判斷錯(cuò)誤，成像的相對(duì)移動(dòng)會(huì)因旋轉(zhuǎn)而改變方向，例如，遙控器12相對(duì)于地表面的水平移動(dòng)，由于使用者握持遙控器12時(shí)的旋轉(zhuǎn)，使得參考光源11在影像感測(cè)分析元件121上的成像位置卻呈斜向移動(dòng)，因而造成誤判。雖然，使用者可謹(jǐn)慎地操控遙控器12而減緩此誤判，但造成使用不便且操作生硬，降低使用者的互動(dòng)樂(lè)趣。
[0005]本發(fā)明針對(duì)以上現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種動(dòng)作感測(cè)裝置，兼具設(shè)計(jì)簡(jiǎn)易以及操作方便的優(yōu)點(diǎn)。特別是當(dāng)遙控器具有旋轉(zhuǎn)角度時(shí)，依然能感測(cè)光影像而反饋推算遙控器的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的動(dòng)作感測(cè)裝置。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足與缺陷，提出一種具有旋轉(zhuǎn)校正功能的動(dòng)作感測(cè)裝置與方法，兼具設(shè)計(jì)簡(jiǎn)易以及操作方便的優(yōu)點(diǎn)。特別是當(dāng)遙控器具有旋轉(zhuǎn)角度時(shí)，依然能感測(cè)光影像而反饋推算遙控器的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的動(dòng)作感測(cè)裝置。
[0007]為達(dá)上述目的，本發(fā)明提供一種具有旋轉(zhuǎn)校正功能的動(dòng)作感測(cè)裝置，其通過(guò)感測(cè)一參考光源與一動(dòng)作待測(cè)物的相對(duì)移動(dòng)以進(jìn)行該動(dòng)作待測(cè)物的動(dòng)作感測(cè)，該動(dòng)作感測(cè)裝置包含:一旋轉(zhuǎn)角度感測(cè)元件，設(shè)置于該動(dòng)作待測(cè)物上，用以感測(cè)該動(dòng)作待測(cè)物的旋轉(zhuǎn)以產(chǎn)生一旋轉(zhuǎn)信息；一影像傳感器，該影像傳感器具有一相關(guān)的坐標(biāo)系統(tǒng)，該影像傳感器擷取該參考光源的成像，并根據(jù)擷取的成像而在該影像傳感器的坐標(biāo)系統(tǒng)上獲得一絕對(duì)坐標(biāo)；以及一坐標(biāo)轉(zhuǎn)換處理器，根據(jù)該旋轉(zhuǎn)信息以及該絕對(duì)坐標(biāo)，對(duì)該絕對(duì)坐標(biāo)進(jìn)行校正而產(chǎn)生校正后的坐標(biāo)。
[0008]上述動(dòng)作感測(cè)裝置中，該旋轉(zhuǎn)角度感測(cè)元件可包含重力傳感器、陀螺儀或電子羅盤(pán)。
[0009]上述動(dòng)作感測(cè)裝置可進(jìn)一步根據(jù)該動(dòng)作待測(cè)物移動(dòng)前后的坐標(biāo)，計(jì)算位移。[0010]上述動(dòng)作感測(cè)裝置中，該影像傳感器設(shè)置于該動(dòng)作待測(cè)物內(nèi)部，而該參考光源設(shè)置于該動(dòng)作待測(cè)物外部；或該影像傳感器設(shè)置于該動(dòng)作待測(cè)物外部，而該參考光源設(shè)置于該動(dòng)作待測(cè)物內(nèi)部。
[0011]該動(dòng)作待測(cè)物可更包含一振動(dòng)馬達(dá),一語(yǔ)音元件或一音效元件,設(shè)置于該動(dòng)作待測(cè)物內(nèi)。
[0012]在其中一種實(shí)施型態(tài)中，該參考光源具有一發(fā)光兀件和一光學(xué)鏡片，該光學(xué)鏡片改變?cè)摪l(fā)光元件的光路徑以增加該參考光源的發(fā)光角度。
[0013]就另一觀點(diǎn)言，本發(fā)明也提供一種具有旋轉(zhuǎn)校正功能的動(dòng)作感測(cè)方法，其通過(guò)感測(cè)一參考光源與一動(dòng)作待測(cè)物的相對(duì)移動(dòng)以進(jìn)行該動(dòng)作待測(cè)物的動(dòng)作感測(cè)，該動(dòng)作感測(cè)方法包含:感測(cè)該動(dòng)作待測(cè)物的旋轉(zhuǎn)以產(chǎn)生一旋轉(zhuǎn)信息；將參考光源映像于一坐標(biāo)系統(tǒng)上以獲得一絕對(duì)坐標(biāo)；以及根據(jù)該旋轉(zhuǎn)信息以及該絕對(duì)坐標(biāo),對(duì)該絕對(duì)坐標(biāo)進(jìn)行校正而產(chǎn)生校正后的坐標(biāo)。
[0014]根據(jù)需求，該校正后的坐標(biāo)可再轉(zhuǎn)換為另一坐標(biāo)系統(tǒng)的坐標(biāo)。
[0015]下面通過(guò)對(duì)具體實(shí)施例詳加說(shuō)明，當(dāng)更容易了解本發(fā)明的目的、技術(shù)內(nèi)容、特點(diǎn)及其所達(dá)成的功效。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1為現(xiàn)有技術(shù)的光學(xué)式指針控制裝置的示意圖；
[0017]圖2為本發(fā)明一實(shí)施例的動(dòng)作感測(cè)裝置的示意圖；
[0018]圖3為動(dòng)作待測(cè)物的旋轉(zhuǎn)動(dòng)作的示意圖；
[0019]圖4為重力傳感器進(jìn)行感測(cè)重力的投影分量的示意圖。
[0020]圖中符號(hào)說(shuō)明
[0021]10光學(xué)式指針控制裝置
[0022]11參考光源
[0023]12遙控器
[0024]121影像感測(cè)分析元件
[0025]20動(dòng)作感測(cè)裝置
[0026]21參考光源
[0027]211發(fā)光元件
[0028]212光學(xué)鏡片
[0029]22動(dòng)作待測(cè)物
[0030]221重力傳感器
[0031]222影像傳感器
[0032]223坐標(biāo)轉(zhuǎn)換處理器
[0033]G重力
[0034]Gx、Gy、Gz投影分量
[0035]α、α’、β、β’、y、y’ 旋轉(zhuǎn)動(dòng)作
[0036]Χ、y、Ζ方向【具體實(shí)施方式】
[0037]有關(guān)本發(fā)明的前述及其它技術(shù)內(nèi)容、特點(diǎn)與功效，在以下配合參考圖式的一較佳實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明中，將可清楚的呈現(xiàn)。以下實(shí)施例中所提到的方向用語(yǔ)，例如:上、下、左、右、前或后等，僅是參考附加圖式的方向。本發(fā)明中的圖式均屬示意，主要意在表示各裝置以及各元件之間的功能作用關(guān)系，至于形狀、厚度與寬度則并未依照比例繪制。
[0038]圖2為本發(fā)明一實(shí)施例的動(dòng)作感測(cè)裝置20的示意圖，其通過(guò)感測(cè)一參考光源21與一動(dòng)作待測(cè)物22的相對(duì)移動(dòng)以進(jìn)行動(dòng)作待測(cè)物22的動(dòng)作感測(cè)，其中包含一旋轉(zhuǎn)角度感測(cè)元件(在本實(shí)施例中為重力傳感器221)、一影像傳感器222、以及一坐標(biāo)轉(zhuǎn)換處理器223。重力傳感器221例如但不限于可利用微機(jī)電技術(shù)制作，影像傳感器222例如但不限于可以是CMOS影像傳感器，而坐標(biāo)轉(zhuǎn)換處理器223則例如但不限于可為微處理器。
[0039]重力傳感器221設(shè)置于動(dòng)作待測(cè)物22上，并感測(cè)動(dòng)作待測(cè)物22的旋轉(zhuǎn)動(dòng)作(參照?qǐng)D3中α、α ’、β、β ’、Y、Y ’)以產(chǎn)生一旋轉(zhuǎn)角度。在本實(shí)施例中，參考光源21設(shè)置于動(dòng)作待測(cè)物22外部而影像傳感器222設(shè)置于動(dòng)作待測(cè)物22上，影像傳感器222用以擷取外部參考光源21的成像，并根據(jù)該成像而得到絕對(duì)坐標(biāo)(可以是單個(gè)或多個(gè)坐標(biāo))。舉例而言，影像傳感器222具有一相關(guān)的坐標(biāo)系統(tǒng)，可對(duì)應(yīng)于影像傳感器222所擷取的整張影像，而外部參考光源21在影像傳感器222的坐標(biāo)系統(tǒng)上的成像位置可占據(jù)單個(gè)或多個(gè)像素，當(dāng)其占據(jù)單個(gè)像素時(shí)，該像素的坐標(biāo)位置即可作為所得的絕對(duì)坐標(biāo)，而若成像位置占據(jù)多個(gè)像素時(shí)，可取一代表值作為所得的絕對(duì)坐標(biāo)(例如取一代表像素，或取該多個(gè)像素的中心、重心等)。
[0040]參照?qǐng)D4，其中顯示重力傳感器221感測(cè)重力G的示意圖。其中重力傳感器221在三個(gè)維度方向X、 Y、Z上感測(cè)重力G的變化。重力G分別在三方向X、Y、Z上產(chǎn)生投影分量Gx、Gy、Gz，系統(tǒng)可利用投影分量Gx、Gy、Gz的變化來(lái)分析動(dòng)作待測(cè)物旋轉(zhuǎn)的角度變化，以產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)角度的相關(guān)信息。
[0041]坐標(biāo)轉(zhuǎn)換處理器223根據(jù)影像傳感器222所得的絕對(duì)坐標(biāo)，以及重力傳感器221所提供有關(guān)旋轉(zhuǎn)的信息，而對(duì)該絕對(duì)坐標(biāo)進(jìn)行校正而產(chǎn)生校正后的坐標(biāo)。
[0042]此外，如有需要，坐標(biāo)轉(zhuǎn)換處理器223還可將該校正后的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為另一坐標(biāo)系統(tǒng)的坐標(biāo)。舉例而言，該校正后的坐標(biāo)可以是符合影像傳感器分辨率的坐標(biāo)系統(tǒng)，而該轉(zhuǎn)換后的坐標(biāo)則是符合一影像顯示裝置(未示出)的分辨率的坐標(biāo)系統(tǒng)。當(dāng)然，此僅為舉例，坐標(biāo)轉(zhuǎn)換處理器223可依其它需求而將該校正后的坐標(biāo)作符合需求的轉(zhuǎn)換。
[0043]動(dòng)作待測(cè)物22例如但不受限于為遙控器或游戲桿，當(dāng)動(dòng)作待測(cè)物22被使用者移動(dòng)時(shí)，影像傳感器222所擷取參考光源21的光影像會(huì)相對(duì)移動(dòng)。根據(jù)移動(dòng)前后的坐標(biāo)，即可計(jì)算出位移。此位移可用以產(chǎn)生控制信息，例如控制一影像顯示裝置(未示出)上光標(biāo)的移動(dòng)、或游戲人物的動(dòng)作等。動(dòng)作感測(cè)裝置20可通過(guò)有線或無(wú)線的方式連接于該影像顯示
>j-U ρ?α裝直。
[0044]由于坐標(biāo)和位移由參考光源21和影像傳感器222的相對(duì)關(guān)系所決定，因此，參考光源21和影像傳感器222的設(shè)置位置是可以互換的。亦即，可將參考光源21設(shè)置于動(dòng)作待測(cè)物22上，而將影像傳感器222設(shè)置于動(dòng)作待測(cè)物22的外部。影像傳感器222所擷取的影像，可以用有線或無(wú)線的方式傳遞給坐標(biāo)轉(zhuǎn)換處理器223 ;而坐標(biāo)轉(zhuǎn)換處理器223除了設(shè)置在動(dòng)作待測(cè)物22的內(nèi)部外，也可改設(shè)置于動(dòng)作待測(cè)物22的外部。[0045]產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)信息的方式不限于使用重力傳感器；任何可產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)信息的元件皆可使用，例如陀螺儀(gyro-sensor)、電子羅盤(pán)(e-compass)等。
[0046]此外，動(dòng)作感測(cè)裝置20可又包含一振動(dòng)馬達(dá)(圖式未顯示)，此振動(dòng)馬達(dá)可設(shè)置于動(dòng)作待測(cè)物22內(nèi)。當(dāng)動(dòng)作待測(cè)物22接收一振動(dòng)指令，振動(dòng)馬達(dá)可使動(dòng)作待測(cè)物22產(chǎn)生振動(dòng)以增加互動(dòng)效果。例如:互動(dòng)游戲的特定動(dòng)作如撞擊，又例如模擬顛簸路面等，皆可利用振動(dòng)馬達(dá)可增加使用者的互動(dòng)感。
[0047]上述動(dòng)作感測(cè)裝置中，宜又包含一語(yǔ)音元件或一音效元件,語(yǔ)音元件或音效元件設(shè)置于動(dòng)作待測(cè)物22內(nèi)。使用者可例如通過(guò)語(yǔ)音元件進(jìn)行指令操控，例如執(zhí)行顯示屏幕畫(huà)面的換頁(yè)，或進(jìn)入游戲的下一階段等操作。音效元件的作用借助動(dòng)作待測(cè)物22產(chǎn)生音效，其可例如增加音場(chǎng)效果，又例如當(dāng)使用者尋找動(dòng)作待測(cè)物22時(shí)，通過(guò)特定指令以命令音效元件發(fā)音提醒動(dòng)作待測(cè)物22的位置等。
[0048]又，參考光源21可為點(diǎn)光源、線光源或面光源；在其中一個(gè)實(shí)施例中，請(qǐng)參考圖2，參考光源21可至少具有一發(fā)光兀件211以及一光學(xué)鏡片212,光學(xué)鏡片212設(shè)置于發(fā)光兀件211前，用以改變發(fā)光元件211的光路徑以增加參考光源21的發(fā)光角度。其中光學(xué)鏡片212可具有擴(kuò)張光源的散光角度的效果，使光影像可感測(cè)角度增大。
[0049]以上已針對(duì)較佳實(shí)施例來(lái)說(shuō)明本發(fā)明，只是以上所述，僅為使本領(lǐng)域技術(shù)人員易于了解本發(fā)明的內(nèi)容，并非用來(lái)限定本發(fā)明的權(quán)利范圍。在本發(fā)明的相同精神下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以思及各種等效變化。例如，參考光源的光源發(fā)光頻率可為連續(xù)發(fā)光或間歇發(fā)光；重力傳感器與陀螺儀或電子羅盤(pán)等可以不限于僅用其一，而可兩者以上結(jié)合以比對(duì)所感測(cè)結(jié)果來(lái)確認(rèn)旋轉(zhuǎn)角度等，以上皆屬在本發(fā)明的相同精神下的各種等效變化，均應(yīng)包含在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種具有旋轉(zhuǎn)校正功能的動(dòng)作感測(cè)裝置，其通過(guò)感測(cè)一參考光源與一動(dòng)作待測(cè)物的相對(duì)移動(dòng)以進(jìn)行該動(dòng)作待測(cè)物的動(dòng)作感測(cè)，其特征在于，該動(dòng)作感測(cè)裝置包含: 一旋轉(zhuǎn)角度感測(cè)元件，設(shè)置于該動(dòng)作待測(cè)物上，用以感測(cè)該動(dòng)作待測(cè)物的旋轉(zhuǎn)以產(chǎn)生一旋轉(zhuǎn)信息； 一影像傳感器，該影像傳感器具有一相關(guān)的坐標(biāo)系統(tǒng)，該影像傳感器擷取該參考光源的成像，并根據(jù)擷取的成像而在該影像傳感器的坐標(biāo)系統(tǒng)上獲得一絕對(duì)坐標(biāo)；以及 一坐標(biāo)轉(zhuǎn)換處理器，根據(jù)該旋轉(zhuǎn)信息以及該絕對(duì)坐標(biāo)，對(duì)該絕對(duì)坐標(biāo)進(jìn)行校正而產(chǎn)生校正后的坐標(biāo)。
2.如權(quán)利要求1所述的動(dòng)作感測(cè)裝置，其中，該旋轉(zhuǎn)角度感測(cè)元件包含重力傳感器、陀螺儀或電子羅盤(pán)。
3.如權(quán)利要求1所述的動(dòng)作感測(cè)裝置，其中，該動(dòng)作感測(cè)裝置根據(jù)該動(dòng)作待測(cè)物移動(dòng)前后的坐標(biāo)，計(jì)算位移。
4.如權(quán)利要求1所述的動(dòng)作感測(cè)裝置，其中，該影像傳感器設(shè)置于該動(dòng)作待測(cè)物內(nèi)部，而該參考光源設(shè)置于該動(dòng)作待測(cè)物外部；或該影像傳感器設(shè)置于該動(dòng)作待測(cè)物外部，而該參考光源設(shè)置于該動(dòng)作待測(cè)物內(nèi)部。
5.如權(quán)利要求1所述的動(dòng)作感測(cè)裝置，其中，該動(dòng)作待測(cè)物包含一振動(dòng)馬達(dá)，該振動(dòng)馬達(dá)設(shè)置于該動(dòng)作待測(cè)物內(nèi)。
6.如權(quán)利要求1所述的動(dòng)作感測(cè)裝置，其中，該動(dòng)作待測(cè)物包含一語(yǔ)音元件或一音效元件，該語(yǔ)音元件或該音效元件設(shè)置于該動(dòng)作待測(cè)物內(nèi)。
7.如權(quán)利要求1所述的動(dòng)作感測(cè)裝置，其中，該參考光源具有一發(fā)光元件和一光學(xué)鏡片，該光學(xué)鏡片改變?cè)摪l(fā)光元件的光路徑以增加該參考光源的發(fā)光角度。
8.如權(quán)利要求1所述的動(dòng)作感測(cè)裝置，其中，該坐標(biāo)轉(zhuǎn)換處理器將該校正后的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為另一坐標(biāo)系統(tǒng)的坐標(biāo)。
9.一種具有旋轉(zhuǎn)校正功能的動(dòng)作感測(cè)方法，其通過(guò)感測(cè)一參考光源與一動(dòng)作待測(cè)物的相對(duì)移動(dòng)以進(jìn)行該動(dòng)作待測(cè)物的動(dòng)作感測(cè)，其特征在于，該動(dòng)作感測(cè)方法包含: 感測(cè)該動(dòng)作待測(cè)物的旋轉(zhuǎn)以產(chǎn)生一旋轉(zhuǎn)信息； 將參考光源映像于一坐標(biāo)系統(tǒng)上以獲得一絕對(duì)坐標(biāo)；以及 根據(jù)該旋轉(zhuǎn)信息以及該絕對(duì)坐標(biāo)，對(duì)該絕對(duì)坐標(biāo)進(jìn)行校正而產(chǎn)生校正后的坐標(biāo)。
10.如權(quán)利要求9所述的動(dòng)作感測(cè)方法，其中，該動(dòng)作待測(cè)物的旋轉(zhuǎn)系使用重力傳感器、陀螺儀或電子羅盤(pán)所感測(cè)獲得。
11.如權(quán)利要求1所述的動(dòng)作感測(cè)方法，其中，還包含:根據(jù)該動(dòng)作待測(cè)物移動(dòng)前后的坐標(biāo)，計(jì)算位移。
12.如權(quán)利要求1所述的動(dòng)作感測(cè)方法，其中，還包含:將該校正后的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為另一坐標(biāo)系統(tǒng)的坐標(biāo)。
【文檔編號(hào)】A63F13/60GK103768790SQ201210400873
【公開(kāi)日】2014年5月7日 申請(qǐng)日期:2012年10月19日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月19日
【發(fā)明者】林俊煌 申請(qǐng)人:奇高電子股份有限公司