具有旋转校正功能的动作感测装置与方法
【专利摘要】本发明提出一种具有旋转校正功能的动作感测装置与方法，其通过感测一参考光源与一动作待测物的相对移动以进行该动作待测物的动作感测，该动作感测装置包含：一旋转角度感测元件，设置于该动作待测物上，用以感测该动作待测物的旋转以产生一旋转信息；一影像传感器，该影像传感器具有一相关的坐标系统，该影像传感器撷取该参考光源的成像，并根据撷取的成像而在该影像传感器的坐标系统上获得一绝对坐标；以及一坐标转换处理器，根据该旋转信息以及该绝对坐标，对该绝对坐标进行校正而产生校正后的坐标。
【专利说明】具有旋转校正功能的动作感测装置与方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种具有旋转校正功能的动作感测装置与方法，特别是指利用一重力传感器以辅助计算参考光源与动作待测物的相对运动的一种动作感测装置与方法。
【背景技术】
[0002]近来许多电子互动系统提供使用者游戏游戏杆或遥控器，以进行更多样动作感应的操作，其中多运用一外部参考光源以辅助计算外部参考光源与游戏游戏杆或遥控器间的相对运动。
[0003]参考图1，图1为光学式指针控制装置10的现有技术示意图。其中遥控器12上设置影像感测分析元件121以撷取从参考光源11形成的光影像。当遥控器12左右摆动时，此光影像会随之而改变在影像感测分析元件121上成像的位置，如此就可计算出遥控器12相对于参考光源11的对应运动位移量。
[0004]然而，使用者握持遥控器12时，遥控器12不一定相对于参考光源11而呈水平的状态，事实上使用者通常握持遥控器12时都会有某种角度的旋转，此旋转会造成影像感测分析元件121上成像的移动方向判断错误，成像的相对移动会因旋转而改变方向，例如，遥控器12相对于地表面的水平移动，由于使用者握持遥控器12时的旋转，使得参考光源11在影像感测分析元件121上的成像位置却呈斜向移动，因而造成误判。虽然，使用者可谨慎地操控遥控器12而减缓此误判，但造成使用不便且操作生硬，降低使用者的互动乐趣。
[0005]本发明针对以上现有技术的缺点，提供一种动作感测装置，兼具设计简易以及操作方便的优点。特别是当遥控器具有旋转角度时，依然能感测光影像而反馈推算遥控器的运动状态的动作感测装置。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于克服现有技术的不足与缺陷，提出一种具有旋转校正功能的动作感测装置与方法，兼具设计简易以及操作方便的优点。特别是当遥控器具有旋转角度时，依然能感测光影像而反馈推算遥控器的运动状态的动作感测装置。
[0007]为达上述目的，本发明提供一种具有旋转校正功能的动作感测装置，其通过感测一参考光源与一动作待测物的相对移动以进行该动作待测物的动作感测，该动作感测装置包含:一旋转角度感测元件，设置于该动作待测物上，用以感测该动作待测物的旋转以产生一旋转信息；一影像传感器，该影像传感器具有一相关的坐标系统，该影像传感器撷取该参考光源的成像，并根据撷取的成像而在该影像传感器的坐标系统上获得一绝对坐标；以及一坐标转换处理器，根据该旋转信息以及该绝对坐标，对该绝对坐标进行校正而产生校正后的坐标。
[0008]上述动作感测装置中，该旋转角度感测元件可包含重力传感器、陀螺仪或电子罗盘。
[0009]上述动作感测装置可进一步根据该动作待测物移动前后的坐标，计算位移。[0010]上述动作感测装置中，该影像传感器设置于该动作待测物内部，而该参考光源设置于该动作待测物外部；或该影像传感器设置于该动作待测物外部，而该参考光源设置于该动作待测物内部。
[0011]该动作待测物可更包含一振动马达,一语音元件或一音效元件,设置于该动作待测物内。
[0012]在其中一种实施型态中，该参考光源具有一发光兀件和一光学镜片，该光学镜片改变该发光元件的光路径以增加该参考光源的发光角度。
[0013]就另一观点言，本发明也提供一种具有旋转校正功能的动作感测方法，其通过感测一参考光源与一动作待测物的相对移动以进行该动作待测物的动作感测，该动作感测方法包含:感测该动作待测物的旋转以产生一旋转信息；将参考光源映像于一坐标系统上以获得一绝对坐标；以及根据该旋转信息以及该绝对坐标,对该绝对坐标进行校正而产生校正后的坐标。
[0014]根据需求，该校正后的坐标可再转换为另一坐标系统的坐标。
[0015]下面通过对具体实施例详加说明，当更容易了解本发明的目的、技术内容、特点及其所达成的功效。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为现有技术的光学式指针控制装置的示意图；
[0017]图2为本发明一实施例的动作感测装置的示意图；
[0018]图3为动作待测物的旋转动作的示意图；
[0019]图4为重力传感器进行感测重力的投影分量的示意图。
[0020]图中符号说明
[0021]10光学式指针控制装置
[0022]11参考光源
[0023]12遥控器
[0024]121影像感测分析元件
[0025]20动作感测装置
[0026]21参考光源
[0027]211发光元件
[0028]212光学镜片
[0029]22动作待测物
[0030]221重力传感器
[0031]222影像传感器
[0032]223坐标转换处理器
[0033]G重力
[0034]Gx、Gy、Gz投影分量
[0035]α、α’、β、β’、y、y’ 旋转动作
[0036]Χ、y、Ζ方向【具体实施方式】
[0037]有关本发明的前述及其它技术内容、特点与功效，在以下配合参考图式的一较佳实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如:上、下、左、右、前或后等，仅是参考附加图式的方向。本发明中的图式均属示意，主要意在表示各装置以及各元件之间的功能作用关系，至于形状、厚度与宽度则并未依照比例绘制。
[0038]图2为本发明一实施例的动作感测装置20的示意图，其通过感测一参考光源21与一动作待测物22的相对移动以进行动作待测物22的动作感测，其中包含一旋转角度感测元件(在本实施例中为重力传感器221)、一影像传感器222、以及一坐标转换处理器223。重力传感器221例如但不限于可利用微机电技术制作，影像传感器222例如但不限于可以是CMOS影像传感器，而坐标转换处理器223则例如但不限于可为微处理器。
[0039]重力传感器221设置于动作待测物22上，并感测动作待测物22的旋转动作(参照图3中α、α ’、β、β ’、Y、Y ’)以产生一旋转角度。在本实施例中，参考光源21设置于动作待测物22外部而影像传感器222设置于动作待测物22上，影像传感器222用以撷取外部参考光源21的成像，并根据该成像而得到绝对坐标(可以是单个或多个坐标)。举例而言，影像传感器222具有一相关的坐标系统，可对应于影像传感器222所撷取的整张影像，而外部参考光源21在影像传感器222的坐标系统上的成像位置可占据单个或多个像素，当其占据单个像素时，该像素的坐标位置即可作为所得的绝对坐标，而若成像位置占据多个像素时，可取一代表值作为所得的绝对坐标(例如取一代表像素，或取该多个像素的中心、重心等)。
[0040]参照图4，其中显示重力传感器221感测重力G的示意图。其中重力传感器221在三个维度方向X、 Y、Z上感测重力G的变化。重力G分别在三方向X、Y、Z上产生投影分量Gx、Gy、Gz，系统可利用投影分量Gx、Gy、Gz的变化来分析动作待测物旋转的角度变化，以产生旋转角度的相关信息。
[0041]坐标转换处理器223根据影像传感器222所得的绝对坐标，以及重力传感器221所提供有关旋转的信息，而对该绝对坐标进行校正而产生校正后的坐标。
[0042]此外，如有需要，坐标转换处理器223还可将该校正后的坐标转换为另一坐标系统的坐标。举例而言，该校正后的坐标可以是符合影像传感器分辨率的坐标系统，而该转换后的坐标则是符合一影像显示装置(未示出)的分辨率的坐标系统。当然，此仅为举例，坐标转换处理器223可依其它需求而将该校正后的坐标作符合需求的转换。
[0043]动作待测物22例如但不受限于为遥控器或游戏杆，当动作待测物22被使用者移动时，影像传感器222所撷取参考光源21的光影像会相对移动。根据移动前后的坐标，即可计算出位移。此位移可用以产生控制信息，例如控制一影像显示装置(未示出)上光标的移动、或游戏人物的动作等。动作感测装置20可通过有线或无线的方式连接于该影像显示
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[0044]由于坐标和位移由参考光源21和影像传感器222的相对关系所决定，因此，参考光源21和影像传感器222的设置位置是可以互换的。亦即，可将参考光源21设置于动作待测物22上，而将影像传感器222设置于动作待测物22的外部。影像传感器222所撷取的影像，可以用有线或无线的方式传递给坐标转换处理器223 ;而坐标转换处理器223除了设置在动作待测物22的内部外，也可改设置于动作待测物22的外部。[0045]产生旋转信息的方式不限于使用重力传感器；任何可产生旋转信息的元件皆可使用，例如陀螺仪(gyro-sensor)、电子罗盘(e-compass)等。
[0046]此外，动作感测装置20可又包含一振动马达(图式未显示)，此振动马达可设置于动作待测物22内。当动作待测物22接收一振动指令，振动马达可使动作待测物22产生振动以增加互动效果。例如:互动游戏的特定动作如撞击，又例如模拟颠簸路面等，皆可利用振动马达可增加使用者的互动感。
[0047]上述动作感测装置中，宜又包含一语音元件或一音效元件,语音元件或音效元件设置于动作待测物22内。使用者可例如通过语音元件进行指令操控，例如执行显示屏幕画面的换页，或进入游戏的下一阶段等操作。音效元件的作用借助动作待测物22产生音效，其可例如增加音场效果，又例如当使用者寻找动作待测物22时，通过特定指令以命令音效元件发音提醒动作待测物22的位置等。
[0048]又，参考光源21可为点光源、线光源或面光源；在其中一个实施例中，请参考图2，参考光源21可至少具有一发光兀件211以及一光学镜片212,光学镜片212设置于发光兀件211前，用以改变发光元件211的光路径以增加参考光源21的发光角度。其中光学镜片212可具有扩张光源的散光角度的效果，使光影像可感测角度增大。
[0049]以上已针对较佳实施例来说明本发明，只是以上所述，仅为使本领域技术人员易于了解本发明的内容，并非用来限定本发明的权利范围。在本发明的相同精神下，本领域技术人员可以思及各种等效变化。例如，参考光源的光源发光频率可为连续发光或间歇发光；重力传感器与陀螺仪或电子罗盘等可以不限于仅用其一，而可两者以上结合以比对所感测结果来确认旋转角度等，以上皆属在本发明的相同精神下的各种等效变化，均应包含在本发明的范围之内。
【权利要求】
1.一种具有旋转校正功能的动作感测装置，其通过感测一参考光源与一动作待测物的相对移动以进行该动作待测物的动作感测，其特征在于，该动作感测装置包含: 一旋转角度感测元件，设置于该动作待测物上，用以感测该动作待测物的旋转以产生一旋转信息； 一影像传感器，该影像传感器具有一相关的坐标系统，该影像传感器撷取该参考光源的成像，并根据撷取的成像而在该影像传感器的坐标系统上获得一绝对坐标；以及 一坐标转换处理器，根据该旋转信息以及该绝对坐标，对该绝对坐标进行校正而产生校正后的坐标。
2.如权利要求1所述的动作感测装置，其中，该旋转角度感测元件包含重力传感器、陀螺仪或电子罗盘。
3.如权利要求1所述的动作感测装置，其中，该动作感测装置根据该动作待测物移动前后的坐标，计算位移。
4.如权利要求1所述的动作感测装置，其中，该影像传感器设置于该动作待测物内部，而该参考光源设置于该动作待测物外部；或该影像传感器设置于该动作待测物外部，而该参考光源设置于该动作待测物内部。
5.如权利要求1所述的动作感测装置，其中，该动作待测物包含一振动马达，该振动马达设置于该动作待测物内。
6.如权利要求1所述的动作感测装置，其中，该动作待测物包含一语音元件或一音效元件，该语音元件或该音效元件设置于该动作待测物内。
7.如权利要求1所述的动作感测装置，其中，该参考光源具有一发光元件和一光学镜片，该光学镜片改变该发光元件的光路径以增加该参考光源的发光角度。
8.如权利要求1所述的动作感测装置，其中，该坐标转换处理器将该校正后的坐标转换为另一坐标系统的坐标。
9.一种具有旋转校正功能的动作感测方法，其通过感测一参考光源与一动作待测物的相对移动以进行该动作待测物的动作感测，其特征在于，该动作感测方法包含: 感测该动作待测物的旋转以产生一旋转信息； 将参考光源映像于一坐标系统上以获得一绝对坐标；以及 根据该旋转信息以及该绝对坐标，对该绝对坐标进行校正而产生校正后的坐标。
10.如权利要求9所述的动作感测方法，其中，该动作待测物的旋转系使用重力传感器、陀螺仪或电子罗盘所感测获得。
11.如权利要求1所述的动作感测方法，其中，还包含:根据该动作待测物移动前后的坐标，计算位移。
12.如权利要求1所述的动作感测方法，其中，还包含:将该校正后的坐标转换为另一坐标系统的坐标。
【文档编号】A63F13/60GK103768790SQ201210400873
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2012年10月19日 优先权日:2012年10月19日
【发明者】林俊煌 申请人:奇高电子股份有限公司