二维和三维位置感测系统及其传感器的制造方法
【专利说明】二维和H维位置感测系统及其传感器
[0001] 本申请是申请号为201080035075. 3、申请日为2010年6月16日、发明名称为"二 维和S维位置感测系统及其传感器"的PCT国际发明专利申请的分案申请。
技术领域
[0002] 所述的实施例设及用于感测二维或=维中的福射源或福射阻挡对象的位置的系 统和方法。实施例也设及用于运样的系统和方法中的传感器。
【发明内容】
[0003] 本发明的一些实施例提供了传感器，所述传感器用于估计对象相对于所述传感器 的方向。福射源朝着传感器发射生成的或反射的福射。所述传感器具有在孔板之后的线性 光学传感器阵列。所述传感器阵列具有线性布置的多个传感器元件。所述孔板具有孔，从 而当所述系统在使用时允许来自所述福射源的福射仅仅到达所述传感器元件中的一些。来 自所述传感器的强度信号禪合到处理器，所述处理器被配置成识别所述福射入射在其上的 传感器元件。中屯、传感器元件从被照射传感器元件当中选择并且用于估计所述福射源相对 于所述传感器的方向。
[0004] 其它实施例提供了一种具有一对传感器阵列的传感器。所述传感器阵列不共线并 且可W彼此正交地布置。来自福射源的福射通过孔板中的相应孔入射在两个传感器阵列 上。处理器接收来自每个传感器阵列的强度信号并且基于所述强度信号计算线。所述福射 源位于所述线上或附近。
[0005] 在另一个方面中，本发明提供了一种=维位置感测系统。在一个实施例中，=个传 感器接收来自福射源的福射。处理器基于入射在每个传感器上的福射计算=个平面。福射 源位于所述=个平面上或附近并且估计在所述平面的交叉点。在一些实施例中，所述传感 器中的两个可W组合成单传感器，所述单传感器具有彼此正交布置的两个传感器阵列。
[0006] 在另一个实施例中，均具有两个传感器阵列的一对传感器用于估计一对线。福射 源在所述线的每一个上或附近并且估计位于所述两个线之间的最短线段的中点处。
[0007] -个方面提供了一种估计定位在感测区域中的福射源的方向的方法，所述方法包 括：提供二维福射传感器，所述福射传感器包括：第一线性阵列传感器，所述第一线性阵列 传感器具有线性布置的多个第一传感器元件，所述第一传感器元件面对感测区域；第二线 性阵列传感器，所述第二线性阵列传感器具有线性布置的多个第二传感器元件，所述第二 传感器元件面对所述感测区域；孔板，所述孔板定位在所述线性阵列传感器和所述感测区 域之间W阻挡来自所述感测区域的福射到达所述线性阵列传感器；第一孔，所述第一孔形 成于所述孔板中W允许来自所述感测区域的福射到达所述第一传感器元件中的一些；W及 第二孔，所述第二孔形成于所述孔板中W允许来自所述感测区域的福射到达所述第二传感 器元件中的一些；接收来自所述第一线性阵列传感器的第一强度信号，其中所述第一强度 信号包括对应于通过所述第一孔入射在所述第一传感器元件上的福射的第一强度值；接收 来自所述第二线性阵列传感器的第二强度信号，其中所述第二强度信号包括对应于通过所 述第二孔入射在所述第二传感器元件上的福射的第二强度值；w及基于所述第一和第二强 度信号确定所述方向。
[0008] 在一些实施例中，所述第一福射强度信号包括超过第一阔值的至少一个高强度 值；所述第二福射强度信号包括超过第二阔值的至少一个高强度值；并且基于所述第一和 第二福射强度信号中的所述高强度值确定所述方向。
[0009] 在一些实施例中，所述第一福射强度信号包括超过第一阔值的高强度值的范围； 并且所述第二福射强度信号包括超过第二阔值的高强度值的范围；并且其中确定所述方向 包括：基于所述第一福射强度信号中的所述高强度值的范围选择第一中屯、传感器元件；基 于所述第二福射强度信号中的所述高强度值的范围选择第二中屯、传感器元件；W及基于所 述第一和第二中屯、传感器元件确定所述方向。
[0010] 在一些实施例中，所述第一和第二福射强度信号是模拟信号并且其中确定所述方 向包括：将所述第一福射强度信号转换成相应的第一最终福射强度信号；将所述第二福射 强度信号转换成相应的第二最终福射强度信号；W及基于所述第一和第二最终福射强度信 号确定所述方向。
[0011] 在一些实施例中，所述第一和第二福射强度信号是数字信号，所述数字信号具有 分别对应于所述第一和第二传感器元件的每一个的高值或低值，并且其中确定所述方向包 括：基于所述第一福射强度信号中的高强度值的范围选择第一中屯、传感器元件；基于所述 第二福射强度信号中的高强度值的范围选择第二中屯、传感器元件；W及基于所述第一和第 二中屯、传感器元件确定所述方向。
[0012] 在一些实施例中，所述方法包括在确定所述方向之前滤波所述第一和第二福射强 度信号W去除虚假值。
[0013] 在一些实施例中，确定所述方向包括在查找表中查找对应于所述第一福射强度信 号的第一角并且在查找表中查找对应于所述第二福射强度信号的第二角。
[0014] 在一些实施例中，确定所述方向包括计算第一角并且计算第二角。
[0015] 在一些实施例中，组合所述第一和第二角W确定所述方向。
[0016] 另一个方面提供了一种估计=维空间中的福射源的位置的方法，所述方法包括： 相对于所述=维空间将二维传感器定位在第一位置；相对于所述=维空间将一维传感器定 位在第二位置，其中所述第一和第二位置传感器分离一定距离；相对于所述二维传感器确 定线；相对于所述一维位置传感器确定平面；W及估计所述福射源的位置在所述平面和所 述线的交叉点。
[0017] 另一个方面提供了一种估计=维空间中的福射源的位置的方法，所述方法包括： 相对于所述=维空间将第一一维传感器定位在第一位置；相对于所述=维空间将第二一维 传感器定位在第二位置；相对于所述=维空间将第=一维传感器定位在第=位置；相对于 所述第一位置传感器确定第一平面；相对于所述第二位置传感器确定第二平面；相对于所 述第=位置传感器确定第=平面；W及估计所述福射源的位置在所述=个平面的交叉点。
[0018] 在一些实施例中，所述第一、第二和第=一维传感器的每一个包括线性阵列传感 器，并且其中所述第=一维传感器的线性阵列传感器与所述第一一维传感器的线性阵列传 感器正交地定位。
[0019] 在一些实施例中，所述第一和第二一维传感器的线性阵列传感器共线地定位。
[0020] 另一个方面提供了一种估计=维空间中的福射源的位置的方法，所述方法包括： 相对于所述=维空间将第一二维传感器定位在第一位置；相对于所述=维空间将第二二维 传感器定位在第二位置；相对于所述第一二维传感器确定第一线；相对于所述第二二维传 感器确定第二线；基于所述第一和第二线估计所述福射源的位置。
[0021] 在一些实施例中，估计所述福射源的位置在所述第一和第二线之间的最短线段 上。
[0022] 在一些实施例中，估计所述福射源的位置在所述线段的中点处。
[0023] 另一个方面提供了一种二维传感器，包括：第一线性阵列传感器，所述第一线性阵 列传感器具有线性布置的多个第一传感器元件，所述第一传感器元件面对感测区域；第二 线性阵列传感器，所述第二线性阵列传感器具有线性布置的多个第二传感器元件，所述第 二传感器元件面对所述感测区域；孔板，所述孔板定位在所述线性阵列传感器和所述感测 区域之间W阻挡来自所述感测区域的福射到达所述线性阵列传感器；第一孔，所述第一孔 形成于所述孔板中W允许来自所述感测区域的福射到达所述第一传感器元件中的一些；W 及第二孔，所述第二孔形成于所述孔板中W允许来自所述感测区域的福射到达所述第二传 感器元件中的一些。
[0024] 在一些实施例中，所述第一和第二线性阵列传感器正交地布置。
[00巧]在一些实施例中，所述传感器包括处理器，所述处理器禪合到所述第一线性阵列 传感器W:接收来自所述第一线性阵列传感器的第一福射强度信号，其中所述第一福射强 度信号对应于通过所述第一孔入射在第一传感器元件的范围上的福射的强度；W及接收来 自所述第二线性阵列传