[发明专利]二维和三维位置感测系统及其传感器

说明书

公开了二维和三维位置感测系统和用于这样的系统中的传感器。所述传感器包含线性阵列传感器和阻挡光或其它辐射到达所述传感器中的多数元件的孔板。基于每个传感器中的被照射传感器元件确定辐射源相对于传感器的方向。所述传感器在系统中组合以允许估计辐射源的位置。

本申请是申请号为201510161165.1、申请日为2010年6月16日、发明名称为“二维和三维位置感测系统及其传感器”的分案申请；而申请201510161165.1是申请号为201080035075.3、申请日为2010年6月16日、发明名称为“二维和三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

所述的实施例涉及用于感测二维或三维中的辐射源或辐射阻挡对象的位置的系统和方法。实施例也涉及用于这样的系统和方法中的传感器。

发明内容

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。辐射源朝着传感器发射生成的或反射的辐射。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辐射源的辐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耦合到处理器，所述处理器被配置成识别所述辐射入射在其上的传感器元件。中心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辐射源相对于所述传感器的方向。

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以彼此正交地布置。来自辐射源的辐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。所述辐射源位于所述线上或附近。

在另一个方面中，本发明提供了一种三维位置感测系统。在一个实施例中，三个传感器接收来自辐射源的辐射。处理器基于入射在每个传感器上的辐射计算三个平面。辐射源位于所述三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以组合成单传感器，所述单传感器具有彼此正交布置的两个传感器阵列。

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。辐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。

一个方面提供了一种估计定位在感测区域中的辐射源的方向的方法，所述方法包括：提供二维辐射传感器，所述辐射传感器包括：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以阻挡来自所述感测区域的辐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以允许来自所述感测区域的辐射到达所述第一传感器元件中的一些；以及第二孔，所述第二孔形成于所述孔板中以允许来自所述感测区域的辐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辐射的第一强度值；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辐射的第二强度值；以及基于所述第一和第二强度信号确定所述方向。

在一些实施例中，所述第一辐射强度信号包括超过第一阈值的至少一个高强度值；所述第二辐射强度信号包括超过第二阈值的至少一个高强度值；并且基于所述第一和第二辐射强度信号中的所述高强度值确定所述方向。

在一些实施例中，所述第一辐射强度信号包括超过第一阈值的高强度值的范围；并且所述第二辐射强度信号包括超过第二阈值的高强度值的范围；并且其中确定所述方向包括：基于所述第一辐射强度信号中的所述高强度值的范围选择第一中心传感器元件；基于所述第二辐射强度信号中的所述高强度值的范围选择第二中心传感器元件；以及基于所述第一和第二中心传感器元件确定所述方向。