光感测模组及感测方法技术

本发明专利技术光感测模组包含一感光晶片以及四个红外线光源组，本发明专利技术的感测模组和感测方法具体实现了判断一标的物为平面物或曲面物、曲面深度判断、标的物为静态物或动态物、以及动态物的移动方向判别等功能。

Light sensing module and sensing method

The light sensing module of the invention includes a photosensitive chip and four infrared light source groups. The sensing module and sensing method of the invention specifically realize the functions of judging a target as a plane object or a curved surface object, judging the depth of the curved surface, judging the target as a static object or a dynamic object, and judging the moving direction of the dynamic object, etc.

【技术实现步骤摘要】
光感测模组及感测方法
本专利技术关于光感应式感测模组的设计，尤指一种可判断出一标的物为平面物或曲面物及静态物或动态物的光感测模组和感测方法。
技术介绍
光感应技术(lightsensingtechnology)被广泛的应用，例如，用于量测一标的物在一空间中的位置，或相对一基准点的距离，或其移动方向。已知应用于动态感测的光感测器组成，大致在单一元件内搭载多个感测IC并结合单一红外光源或者外接多个红外光源，此设计对于产品设计的空间运用灵活度较差。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提出一种可判断出一标的物为平面物或曲面物及静态物或动态物的光感测模组和感测方法。本专利技术一种光感测模组，包括：至少四个红外线光源组，每一红外线光源组包括一反光杯及配置其中的一IRLED，该反光杯为聚光型反光杯；一感光晶片，用以接收上述每一个IRLED分别或同时投射至一标的物的一表面的反射光；该感光晶片将该反射光的光感测值传输至一控制模组；一封装载体，封装上述红外线光源组、该感光晶片及其电路；且该感光晶片位于该封装载体的中央，该红外线光源组位于该感光晶片的邻侧。较佳的，该反光杯具有XY方向40-45度以及Z方向0-15度的倾斜角设计，全部该IRLED的光投射至该标的物形成一类方形光斑。较佳的，平行于该封装载体X轴的两个该红外线光源组的反光杯的倾斜角为镜射对称；平行于该封装载体Y轴的两个该红外线光源组的反光杯的倾斜角为镜射对称。本专利技术的光感测模组的感测方法，包括：光源一次循环启动步骤，包括将四个IRLED个别启动一次以及将四个IRLED同步启动一次，在该标的物的该表面形成四个个别反射光以及一个总反射光；该感光晶片获取该个别反射光及该总反射光的光感测值；以及平面或非平面判断步骤，由该控制模组将该感光晶片所获取的光感测值进行(式1)及(式2)比对运算；比对运算的结果若符合(式1)及(式2)，判定该标的物为平面物；若其中一式不符合，则判定为曲面物；A＝B＝C＝D(式1)ABCD＝A+B+C+D(式2)其中，A、B、C、D为该个别反射光的光感测值；ABCD为该总反射光的光感测值。更进一步的，当该标的物被判定为曲面物，则接续执行曲面物侦测步骤；包括：表面颜色深浅判断步骤，该控制模组个别对每一IRLED施以两次不同的电流脉冲，该控制模组计算出两次电流脉冲所产生的个别反射光的数值斜率，透过两次数值斜率判断该标的物的表面颜色深浅；若两次数值斜率相同时，表示该标的物的该表面颜色深浅趋于一致，故执行以下的曲面深度判断步骤；当两次数值斜率不相同时，该数值斜率低代表该标的物该表面包含颜色较深的区域，数值斜率高代表该标的物的该表面包含颜色较浅的区域，则执行以下的斜率补正步骤；斜率补正步骤，该控制模组通过一补正公式修正颜色深浅的斜率误差，使两次数值斜率为相同；斜率补正后执行以下的曲面深度判断步骤；曲面深度判断步骤，该控制模组依据该四个个别反射光的光感测值判断该标的物的该表面与该感测元件的相对距离关系；该光感测值愈高，表示该表面包含较接近该感测元件的区域；反之，表示该表面包含较远离该感测元件的区域。本专利技术光感测模组的感测方法，包括：光源二次循环启动步骤，四个IRLED个别启动一次以及四个IRLED同步启动一次构成一循环，连续执行两次该循环；在该标的物的该表面形成八个个别反射光以及两个总反射光；该感光晶片获取该个别反射光及该总反射光的光感测值；以及静态物或动态物判断步骤，该控制模组将该感光晶片所获取的光感测值进行(式3)及(式4)比对运算；若比对运算结果符合(式3)及(式4)，判定该标的物为静态物；若其中一式不符合，则判定为动态物；A1＝A2、B1＝B2、C1＝C2、及D1＝D2(式3)A1+B1+C1+D1＝A2+B2+C2+D2(式4)其中，A1、B1、C1、D1分别表示第一次循环的四个该个别反射光的光感测值；A2、B2、C2、D2分别表示第二次循环的四个该个别反射光的光感测值。更进一步的，当该标的物判定为动态物时，执行移动方向侦测步骤，包括：该控制模组个别对每一IRLED施以连续电流脉冲，该控制模组计算出每一IRLED在连续电流脉冲下的个别反射光的强度斜率，该个别反射光的强度斜率依序定义为Am、Bm、Cm、及Dm；其中，Am是位于该光感测模组的平面座标系的第一象限的IRLED的强度斜率，Bm是位于该光感测模组的平面座标系的第二象限的IRLED的强度斜率，Cm是位于该光感测模组的平面座标系的第三象限的IRLED的强度斜率，Dm是位于该光感测模组的平面座标系的第四象限的IRLED的强度斜率；其中，Bm＝Cm且Am＝Dm，且Bm及Cm的强度斜率由高变低，Am及Dm的强度斜率由低变高，代表该动态物的移动方向是沿着该平面座标系的X轴由左向右移动；Bm＝Cm且Am＝Dm，且Bm及Cm的强度斜率由低变高，Am及Dm的强度斜率由高变低，代表该动态物的移动方向是沿着该平面座标系的X轴由右向左移动；Am＝Bm且Cm＝Dm，且Cm及Dm的强度斜率由高变低，Am及Bm的强度斜率由低变高，代表该动态物的移动方向是沿着该平面座标系的Y轴由下往上移动；Am＝Bm且Cm＝Dm，且Cm及Dm的强度斜率由低变高，Am及Bm的强度斜率由高变低，代表该动态物的移动方向是沿着该平面座标系的Y轴由上往下移动；Am、Bm、Cm、Dm的强度斜率总合由高变低，代表该动态物相对该平面座标系由近处往远处移动；反之则为由远处往近处移动。本专利技术的功效：本专利技术的光感测模组将所有组件统整做单一积体化，成型包含一个感测晶片和四个红外线光源组的结构。单一积体化的光感测模组与主机装置搭配时具有好的空间应用灵活度。通过聚光型反光杯获得更高的光强值与更小的发光角，可进行较远距离的感测。本专利技术的感测模组和感测方法具体实现了判断一标的物为平面物或曲面物、曲面深度判断、标的物为静态物或动态物、以及动态物的移动方向判别等功能。本专利技术可应用于一主机装置，该主机装置采用本专利技术感测模组及感测方法来实现一种或多种人机互动的功能，包含但不限于手势辨识、图像处理。附图说明图1为本专利技术光感测模组的立体外观图。图2为本专利技术光感测模组的俯视平面图。图3为图2的III-III剖面图。图4为本专利技术光感测模组将光源投射至一平面标的物及感光晶片接收反射光的示意图。图5为本专利技术四颗IRLED在平面标的物的总反射光的光斑图。图6为IR-1在平面标的物的反射光的光斑图。图7为IR-2在平面标的物的反射光的光斑图。图8为IR-3在平面标的物的反射光的光斑图。图9为IR-4在平面标的物的反射光的光斑图。图10为本专利技术光感测模组将光源投射至一曲面标的物及感光晶片接收反射光的示意图。图11为本专利技术四颗IRLED在曲面标的物的总反射本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光感测模组，其特征在于，包括：/n至少四个红外线光源组，每一红外线光源组包括一反光杯及配置其中的一IR LED，该反光杯为聚光型反光杯；/n一感光晶片，用以接收上述每一个IR LED分别或同时投射至一标的物的一表面的反射光；该感光晶片将该反射光的光感测值传输至一控制模组；/n一封装载体，封装上述红外线光源组、该感光晶片及其电路；且该感光晶片位于该封装载体的中央，该红外线光源组位于该感光晶片的邻侧。/n

【技术特征摘要】
1.一种光感测模组，其特征在于，包括：
至少四个红外线光源组，每一红外线光源组包括一反光杯及配置其中的一IRLED，该反光杯为聚光型反光杯；
一感光晶片，用以接收上述每一个IRLED分别或同时投射至一标的物的一表面的反射光；该感光晶片将该反射光的光感测值传输至一控制模组；
一封装载体，封装上述红外线光源组、该感光晶片及其电路；且该感光晶片位于该封装载体的中央，该红外线光源组位于该感光晶片的邻侧。


2.如权利要求1所述的光感测模组，其特征在于，该反光杯具有XY方向40-45度以及Z方向0-15度的倾斜角设计，全部该IRLED的光投射至该标的物形成一类方形光斑。


3.如权利要求2所述的光感测模组，其特征在于，平行于该封装载体X轴的两个该红外线光源组的反光杯的倾斜角为镜射对称；平行于该封装载体Y轴的两个该红外线光源组的反光杯的倾斜角为镜射对称。


4.如权利要求1所述光感测模组，其特征在于，该IRLED可被IRVCSEL(红外光面射型镭射二极体)取代。


5.一种如权利要求1所述的光感测模组的感测方法，其特征在于，包括：
光源一次循环启动步骤，包括将四个IRLED个别启动一次以及将四个IRLED同步启动一次，在该标的物的该表面形成四个个别反射光以及一个总反射光；该感光晶片获取该个别反射光及该总反射光的光感测值；以及
平面或非平面判断步骤，由该控制模组将该感光晶片所获取的光感测值进行(式1)及(式2)比对运算；比对运算的结果若符合(式1)及(式2)，判定该标的物为平面物；若其中一式不符合，则判定为曲面物；
A＝B＝C＝D(式1)

ABCD＝A+B+C+D(式2)
其中，A、B、C、D为该个别反射光的光感测值；

ABCD为该总反射光的光感测值。


6.如权利要求5所述的光感测模组的感测方法，当该标的物被判定为曲面物，则接续执行曲面物侦测步骤；其特征在于，包括：
表面颜色深浅判断步骤，该控制模组个别对每一IRLED施以两次不同的电流脉冲，该控制模组计算出两次电流脉冲所产生的个别反射光的数值斜率，透过两次数值斜率判断该标的物的表面颜色深浅；若两次数值斜率相同时，表示该标的物的该表面颜色深浅趋于一致，故执行以下的曲面深度判断步骤；当两次数值斜率不相同时，该数值斜率低代表该标的物该表面包含颜色较深的区域，数值斜率高代表该标的物的该表面包含颜色较浅的区域，则执行以下的斜率补正步骤；
斜率补正步骤，该控制模组通过一补正公式修正颜色深浅的斜率误差，使两次数值斜率为相同；斜率补正后执行以下的曲面深度判断步骤；
曲面深度判断...

【专利技术属性】
技术研发人员：项嵩仁，王会恒，汤丰彰，
申请(专利权)人：诚盟电科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;TW