红外线定位装置及其系统

1.一种红外线定位装置，其特征在于包含：
数个第一红外线二极管，被构造为用以检测至少一红外线信号，其中该数个第一红外线二极管设置于同一平面上；
数个放大单元，被构造为用以放大该至少一红外线信号，并取得至少一放大信号；
数个转换单元，被构造为用以转换该至少一放大信号以求得至少一强度值；以及一定位单元，被构造为用以根据该至少一强度值求得该至少一红外线信号的发射方向；
至少一第二红外线二极管，被构造为用以检测该至少一红外线信号，其中该第二红外线二极管的设置方向垂直于该数个第一红外线二极管的设置方向。
2.如权利要求1所述的红外线定位装置，其特征在于，该装置还包含：
至少一红外线发射二极管，被构造为用以发射至少一第一红外线信号；
至少一导光单元，被构造为用以导引该至少一第一红外线信号；同时，所述第一红外线二极管，被构造为用以检测该至少一第一红外线信号的反射信号或检测至少一第二红外线信号；
所述放大单元，被构造为用以放大该至少一反射信号或该至少一第二红外线信号；
所述定位单元，被构造为用以根据该至少一强度值求得该至少一反射信号的来源方向，或该至少一第二红外线信号的来源方向。
3.如权利要求1或2所述的红外线定位装置，其特征在于该数个第一红外线二极管的水平检测角度大于该数个第一红外线二极管的设置方向的相互夹角。
4.如权利要求1或2所述的红外线定位装置，其特征在于该至少一红外线信号使用振幅移键调变方式或频率移键调变方式。
5.如权利要求1或2所述的红外线定位装置，其特征在于该定位装置还包含数个滤波单元，被构造为用以取得该至少一红外线信号的至少一载波信号。
6.如权利要求5所述的红外线定位装置，其特征在于该定位装置还包含至少一解码单元，被构造为用以解码该至少一载波信号，并取得至少一命令信号。
7.如权利要求1或2所述的红外线定位装置，其特征在于该数个转换单元的每一者包含一高速模-数转换器。
8.如权利要求1或2所述的红外线定位装置，其特征在于该数个转换单元的每一者包含一封包检测器及一模-数转换器。
9.如权利要求1所述的红外线定位装置，其特征在于该数个第一红外线二极管的上方设置有该至少一第二红外线二极管，或第一红外线二极管的上方及下方同时设置有该至少一第二红外线二极管。
10.一种红外线定位系统，其特征在于包含一红外线发射二极管及如权利要求1-9任一项所述的红外线定位装置，其中该红外线发射二极管发射至少一红外线信号。

红外线定位装置及其系统\n技术领域\n[0001] 本发明涉及一种定位装置及系统，特别涉及一种红外线定位装置及系统。\n背景技术\n[0002] 中国台湾专利公开号200619595公开一种红外线定位方法与装置，通过一图像传感器对一红外线发射器进行定位，再通过输出一控制信号来控制一设备的动作。红外线发射器位于图像传感器的远端，而图像传感器对红外线发射器所发射的红外线图像进行感测后，计算其位于空间中相对平面的二维位置，并输出控制信号。此外，图像传感器可装设于受控设备或者制作为单机。\n[0003] 中国台湾专利I294960公开一种方向判断系统，其是由一图像传感器与一光源组所组成。光源组与图像传感器相距一定距离，使光源组所发射的光由图像传感器感测为一映射平面所映射的一点光源，并由图像传感器感测光源组所发射的光后判断光源组位于该映射平面的位置，用以判断该光源组相对于该图像传感器的方向。\n[0004] 美国专利US6,323,487公开一种红外线光学定位感测系统(IR optical position sensor system)。该红外线光学定位感测系统包含一红外线发射器及一接收器。该红外线发射器用以朝一目标物发射红外光束。该接收器用以接收该目标物所散射的红外光束并判断该目标物的位置，其中该接收器包含一检测器及包含两个或两个以上透镜的光学系统。\n因此，如何有效判定一红外线或红外光束的发射或散射的来源信息，已成为相关产业一个重要的议题。\n发明内容\n[0005] 本发明的红外线定位装置及系统由数个第一红外线二极管检测一红外线发射二极管所发射的红外线信号。根据该数个第一红外线二极管所检测的红外线信号的放大信号的强度值及载波信号，红外线定位装置可取得该红外线发射二极管的二维发射方向信息或三维发射方向信息。\n[0006] 本发明的一实施例公开一种红外线定位装置，其包含数个第一红外线二极管、数个放大单元、数个转换单元及一定位单元。数个第一红外线二极管被构造为用以检测至少一红外线信号，其中该数个第一红外线二极管设置于一第一平面上。数个放大单元被构造为用以放大该至少一红外线信号并取得至少一放大信号。数个转换单元被构造为用以转换该至少一放大信号以求得该至少一放大信号的至少一强度值。定位单元被构造为用以根据该至少一放大信号的该强度值求得该至少一红外线信号的发射方向。\n[0007] 本发明的另一实施例公开一种红外线定位装置，其包含至少一红外线发射二极管、至少一导光单元、数个第一红外线二极管、数个放大单元、数个转换单元及一定位单元。\n至少一红外线发射二极管被构造为用以发射至少一第一红外线信号。至少一导光单元被构造为用以导引该至少一第一红外线信号。数个第一红外线二极管被构造为用以检测该至少一第一红外线信号的至少一反射信号或检测至少一第二红外线信号，其中该数个第一红外线二极管设置于一第一平面上且其设置方向的相互夹角相等。数个放大单元被构造为用以放大该至少一反射信号或该至少一第二红外线信号并取得至少一放大信号。数个转换单元被构造为用以转换该至少一放大信号以求得该至少一放大信号的至少一强度值。定位单元被构造为用以根据该至少一放大信号的该至少一强度值求得该至少一反射信号的来源方向或该至少一第二红外线信号的来源方向。\n[0008] 本发明的再一实施例公开一种红外线定位系统，其包含一红外线发射二极管及一红外线定位装置，其中该红外线发射二极管发射至少一红外线信号，该红外线定位装置包含：数个第一红外线二极管、数个放大单元、数个转换单元及一定位单元。数个第一红外线二极管被构造为用以检测至少一红外线信号，其中该数个第一红外线二极管设置于一第一平面上。数个放大单元被构造为用以放大该至少一红外线信号并取得至少一放大信号。数个转换单元被构造为用以转换该至少一放大信号以求得该至少一放大信号的强度值。定位单元被构造为用以根据该至少一放大信号的该强度值求得该至少一红外线信号的发射方向。\n[0009] 根据本发明的构思，上述数个第一红外线二极管的水平检测角度大于上述数个第一红外线二极管的设置方向的相互夹角。\n[0010] 根据本发明的构思，上述至少一红外线信号使用振幅移键调变方式或频率移键调变方式。\n[0011] 根据本发明的构思，上述定位装置还包含数个滤波单元，被构造为用以取得该至少一红外线信号的至少一载波信号。\n[0012] 根据本发明的构思，上述定位装置还包含至少一解码单元，被构造为用以解码该至少一载波信号，并取得至少一命令信号。\n[0013] 根据本发明的构思，上述数个转换单元的每一者包含一高速模-数转换器。\n[0014] 根据本发明的构思，上述数个转换单元的每一者包含一封包检测器及一模-数转换器。\n[0015] 根据本发明的构思，上述定位装置还包含至少一第二红外线二极管，被构造为用以检测该至少一红外线信号，其中上述第二红外线二极管的设置方向垂直于上述数个第一红外线二极管的设置方向。\n[0016] 根据本发明的构思，上述第二红外线二极管设置于上述数个第一红外线二极管的上方，或同时设置于上述数个第一红外线二极管的上方及下方。\n附图说明\n[0017] 图1A为本发明的实施例1的红外线定位装置的示意图；\n[0018] 图1B为本发明的实施例2的红外线定位装置的示意图；\n[0019] 图1C为本发明的实施例3的红外线定位装置的示意图；\n[0020] 图2为红外线定位装置的系统架构图；\n[0021] 图3A为本发明的实施例4的红外线定位装置的示意图；\n[0022] 图3B为本发明的实施例5的红外线定位装置的示意图；\n[0023] 图4A为本发明的实施例6的红外线定位装置的示意图；\n[0024] 图4B为本发明的实施例7的红外线定位装置的示意图；以及\n[0025] 图5为本发明的实施例8的红外线定位系统的示意图。\n[0026] 【主要部件符号说明】\n[0027] 111-113 红外线二极管\n[0028] 121-124 红外线二极管\n[0029] 131-136 红外线二极管\n[0030] 301-304 红外线二极管\n[0031] 311-314 红外线二极管\n[0032] 403-405 红外线二极管\n[0033] 413-415 红外线二极管\n[0034] 201-203 滤波单元\n[0035] 204-206 放大单元\n[0036] 207-209 解码单元\n[0037] 210-212 转换单元\n[0038] 213 定位单元\n[0039] 401、411、417 红外线发射二极管\n[0040] 501 红外线发射二极管\n[0041] 110、120、130 红外线定位装置\n[0042] 300、310、400 红外线定位装置\n[0043] 410 红外线定位装置\n具体实施方式\n[0044] 图1A为本发明的实施例1的红外线定位装置110的示意图。该红外线定位装置\n110包含红外线二极管111-113，其用以检测红外线信号。这些红外线二极管111-113设置于同一平面上，其设置方向的夹角101、102及103都约为120度。而这些红外线二极管\n111-113的水平检测角度都大于120度。\n[0045] 图1B为本发明的实施例2的红外线定位装置120的示意图。该红外线定位装置\n120包含红外线二极管121-124，其用以检测红外线信号。这些红外线二极管121-124设置于同一平面上，其设置方向的夹角都约为90度。这些红外线二极管121-124的水平检测角度都大于90度。\n[0046] 图1C为本发明的实施例3的红外线定位装置130的示意图。该红外线定位装置\n130包含红外线二极管131-136，其用以检测红外线信号。这些红外线二极管131-136设置于同一平面上，其设置方向的夹角都约为60度。这些红外线二极管131-136的水平检测角度都大于60度。\n[0047] 上述的红外线定位装置110、120及130用以取得一红外线发射源的二维发射方向信息。\n[0048] 根据本发明的实施例1，图2为红外线定位装置110的系统架构图，其包含红外线二极管111-113、滤波单元201-203、放大单元204-206、解码单元207-209、转换单元210-212及定位单元213。红外线二极管111-113用以检测红外线信号。滤波单元\n201-203用以取得红外线二极管111-113所检测到的红外线信号的载波信号。红外线二极管111-113所检测到的红外线信号可选择使用振幅移键(Amplitude Shift Keying)调变方式或使用频率移键(Frequency Shift Keying)调变方式。此外，本实施例使用负载周期(Duty Cycle)为50％的信号编码，但本发明不以此为限。放大单元204-206用以放大该些红外线信号以取得该些红外线信号的放大信号。解码单元207-209用以解码该载波信号以取得命令信号。转换单元210-212用以转换该些放大信号以求得该些放大信号的强度值。\n根据本发明的实施例1，转换单元210-212中的每一个都包含一高速模-数转换器，或包含一封包检测器及一模-数转换器。定位单元213用以根据该些放大信号的强度值求得红外线二极管111-113所检测到的红外线信号的来源方向(发射方向)信息。\n[0049] 图3A为本发明的实施例4的红外线定位装置300示意图。红外线定位装置300包含红外线二极管301-304，其用以检测红外线信号。该些红外线二极管301-303设置于同一平面上，其设置方向的夹角都约为120度；而相对地，其水平检测角度都大于120度。该实施例中，该红外线二极管304所设置的平面与该些红外线二极管301-303所设置的平面相互垂直。红外线二极管304的设置方向与红外线二极管301-303的设置方向相互垂直。\n该红外线定位装置300可由红外线二极管301-303取得一红外线发射源的二维发射方向信息(水平分量的信息)，由红外线二极管304取得该红外线发射源的垂直分量的信息。根据该水平分量的信息及该垂直分量的信息可求得该红外线发射源的三维发射方向信息。\n[0050] 图3B为本发明的实施例5的红外线定位装置310示意图。红外线定位装置310包含红外线二极管311-315，其用以检测红外线信号。红外线二极管311-313设置于同一平面上，其设置方向的夹角都约为120度。该些红外线二极管311-313的水平检测角度都大于120度。红外线二极管314及315设置于另一平面上。在该实施例中，红外线二极管314及315的设置方向与红外线二极管311-313的设置方向相互垂直。红外线定位装置310可由红外线二极管311-313取得一红外线发射源的二维发射方向信息(水平分量的信息)，由红外线二极管314及315取得该红外线发射源的垂直分量的信息。根据该水平分量的信息及该垂直分量的信息可求得该红外线发射源的三维发射方向信息。本领域普通技术人员可以了解，使用者可根据其场合选择使用红外线定位装置300或红外线定位装置310。\n[0051] 图4A为本发明的实施例6的红外线定位装置400示意图。红外线定位装置400包含一红外线发射二极管401、一导光单元402、红外线二极管403、404及405、三个滤波单元(图未示出)、三个放大单元(图未示出)、三个转换单元(图未示出)、三个解码单元(图未示出)及一定位单元(图未示出)。红外线发射二极管401用以发射至少一第一红外线信号。导光单元402用以导引该至少一第一红外线信号向周围发射。本领域普通技术人员可以了解导光单元402的导引方向因其设计及结构不同而有所差异。红外线二极管403-405用以检测该至少一第一红外线信号的至少一反射信号或检测至少一第二红外线信号。该第二红外线信号可由另一红外线发射二极管(图未示出)发出。红外线二极管403-405设置于同一平面上，其设置方向的夹角都约为120度。该些红外线二极管403-405的水平检测角度都大于120度。三个滤波单元用以取得红外线二极管403-405所检测的该至少一反射信号或该至少一第二红外线信号的至少一载波信号。该至少一第一红外及该至少一第二红外线信号可选择使用振幅移键(Amplitude Shift Keying)调变方式或使用频率移键(Frequency Shift Keying)调变方式。此外，本实施例使用负载周期(Duty Cycle)为50％的信号编码，但本发明不以此为限。三个放大单元用以放大该至少一反射信号或该至少一第二红外线信号以取得至少一放大信号。三个解码单元用以解码该至少一载波信号以取得至少一命令信号。三个转换单元用以转换该放大信号以求得该至少一放大信号的强度值。\n在该实施例中，每一转换单元包含一高速模-数转换器，或包含一封包检测器及一模-数转换器。定位单元用以根据该至少一放大信号的强度值求得该至少一反射信号的来源方向信息或该至少一第二红外线信号的来源方向信息。\n[0052] 图4B为本发明的实施例7的红外线定位装置410示意图。该红外线定位装置410包含红外线发射二极管411、417及导光单元412、416、红外线二极管413、414及415、三个滤波单元(图未示出)、三个放大单元(图未示出)、三个转换单元(图未示出)、三个解码单元(图未示出)及一定位单元(图未示出)。红外线发射二极管411及417用以发射红外线信号。导光单元412及416用以导引该红外线信号向周围发射。本领域普通技术人员可以了解，使用者可根据其场合选择使用红外线定位装置400或红外线定位装置410。\n[0053] 图5为本发明的实施例8的红外线定位系统500示意图。该红外线定位系统500包含一红外线发射二极管501及红外线定位装置300，其中该红外线发射二极管501用以发射红外线信号。红外线定位装置300根据红外线信号的强度值及载波信号判断红外线发射二极管501的发射信号位置，及根据该红外线信号的载波信号取得一命令信号。\n[0054] 上述的红外线发射二极管及红外线二极管的外形并不限于本发明实施例所示的样式。本领域普通技术人员可以了解红外线发射二极管及红外线二极管的外形因其设计及结构不同而有所差异。本发明的技术内容及技术特点已公开如上，然而熟悉本领域普通技术人员仍可能基于本发明的教示及公开而作种种不背离本发明精神的替换及修饰。因此，本发明的保护范围应不限于实施例所公开者，而应包括各种不背离本发明的替换及修饰。