[发明专利]用于互动介面的三维信息产生装置与三维信息产生方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于互动介面的三维信息产生装置，特别是指一种利用三角测距(triangulation)法产生一距离信息的三维信息产生装置。本发明也涉及一种三维信息产生方法。

背景技术

根据影像辨识以侦测位移的装置，例如鼠标或游戏控制器，通常只能产生二维信息。此种二维信息产生装置包含光源、影像传感器、及处理器；光源发射一光束至待测物表面，影像传感器接收待测物表面反射的光并转换为电讯号，而处理器则根据之计算二维位移。如需产生三维信息，通常需要使用到加速度计或陀螺仪(gyro-sensor)等，在硬件与处理器运算上均较为复杂。另外，亦有现有技术利用反射光的飞行时间(time of flight，TOF)来取得待测物的三维形貌，其装置的成本较高。

有关三维信息产生装置，另有相关现有技术可见：美国专利US20060269896、US20080007722、US20090262363等，其中直接以单一点状激光扫描待测物，需要较长时间来完成扫描，就需要处理较大范围影像的应用(如互动游戏等)而言，画面取样率(frame rate)太慢，无法实时产生需要的三维信息。

有鉴于此，本发明即针对上述先前技术的不足，提出一种用于互动介面的三维信息产生装置与三维信息产生方法，其三维信息是利用三角测距方式产生，且解决此方式中画面取样率的问题，而得以实时产生三维信息。

发明内容

本发明目的之一在于克服现有技术的不足与缺陷，提出一种用于互动介面的三维信息产生装置。

本发明的另一目的在于，提出一种三维信息产生方法。

为达上述目的，就其中一个观点言，本发明提供了一种用于互动介面的三维信息产生装置，包含：微机电系统(MEMS)光束产生装置，具有一光源用以提供至少一点状光束，以及一微镜面(MEMS mirror)用以根据该光源投射可移动的一扫描光束至一待测物；影像感测元件，用以感测该待测物的影像而产生二维影像信息；以及处理器，其根据该扫描光束自该待测物反射结果，以三角测距(triangulation)法产生一距离信息，该距离信息与上述二维影像信息整合而产生与该待测物相关的三维信息。

上述用于互动介面的三维信息产生装置中，该微机电系统光束产生装置可更包含一光转换元件用以将前述光源所提供该点状光束转换为一线状光束，而该微镜面则反射该线状光束至该待测物，并通过该微镜面的镜面的一维转动使该反射的线状光束成为前述扫描光束，且该扫描光束具有一特定图案，而该处理器则根据该特定图案产生该距离信息。

上述用于互动介面的三维信息产生装置中，该微机电系统光束产生装置可更包含一光转换元件用以将前述光源所提供该点状光束转换为一面状光束，而该微镜面则反射该面状光束至该待测物，并通过该微镜面的镜面的一维转动使该反射的面状光束成为前述扫描光束，且该扫描光束具有一特定图案，而该处理器则根据该特定图案产生该距离信息。

上述用于互动介面的三维信息产生装置中，该点状光源宜发射一具有小于5度视域(Field of View，FOV)的脉冲光束。

上述用于互动介面的三维信息产生装置可更包含一透镜，设置于该影像感测元件前方，以调整该影像感测元件所接收的光信息。

上述用于互动介面的三维信息产生装置可更包含另一感测元件，其感测该待测物的颜色、声音、密度、或水平高度，用以输入该处理器。

在其中一种实施型态中，该微机电系统光束产生装置具有可分别控制明灭的多个点状光源，该多个点状光源组合发射一线状光束至该微镜面，而该微镜面反射该线状光束至该待测物，并通过该微镜面的镜面的一维转动使该反射的线状光束成为前述扫描光束，且该扫描光束具有一特定图案，而该处理器则根据该特定图案产生该距离信息。

在另一种实施型态中，该微镜面反射该点状光束至该待测物，并通过该微镜面的镜面的二维转动使该反射的点状光束成为前述扫描光束，且该扫描光束具有一特定图案，而该处理器则根据该特定图案产生该距离信息。

在又一种实施型态中，该微镜面反射前述光源所提供该点状光束，并通过该微镜面的镜面的一维转动调整该点状光束的角度，且该微机电系统光束产生装置进一步包含一光转换元件用以将该微镜面所反射该点状光束转换为一线状光束，并将该线状光束形成前述扫描光束而投射至该待测物，且该扫描光束具有一特定图案，而该处理器则根据该特定图案产生该距离信息。

上述用于互动介面的三维信息产生装置中，该光转换元件为一柱透镜或一衍射光学元件。

在另一种实施型态中，其中该微镜面包含分别可独立旋转的多个镜面。