专利名称：三维空间位置侦测装置及其侦测方法
技术领域：
本发明涉及一种位置侦测装置(position detecting device)及其侦测
方法，尤指一种三维空间位置侦测装置及其侦测方法。
背景技术：
请参阅图1所示，其为公知三维空间位置侦测装置的示意图。由 图中可知，现行的三维空间位置侦测装置是通过一摄影机D直接撷取 一物体H的影像信息，然后再通过影像处理软件进行计算，以得到该 物体H于空间中的位置。
是以，由上可知，公知需要通过摄影机D撷取影像的方式来得到 该物体H于空间中的相关位置信息，在实际使用上，显然都具有不便 与缺陷存在。
因此，本发明人有感上述缺陷的可改善，且依据多年来从事此方 面的相关经验，悉心观察且研究之，并配合学理的运用，而提出一种 设计合理且有效改善上述缺陷的本发明。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足，提供一种 三维空间位置侦测装置及其侦测方法。本发明通过将多个第一感测元 件(第一感测模块)及多个第二感测元件(第二感测模块)分别设置在不同 的平面上，以用于从不同空间角度接收从一电磁波发射源传来的电磁 波所产生的不同的辐射能量，并且借由该等不同的辐射能量的相对大 小关系，进而得到该电磁波发射源相对于该第一感测模块及该第二感 测模块的两组空间方向角。再者，通过该电磁波发射源分别距离该第 一感测模块及该第二感测模块的两组空间距离分别与上述两组空间方 向角的运算，以得到该电磁波发射源分别相对于该第一感测模块及该 第二感测模块的空间坐标位置。
根据本发明的其中一种方案，提供一种三维空间位置侦测装置，
其包括 一电磁波发射源、 一第一感测模块及至少一第二感测模块。 其中，该电磁波发射源用以产生电磁波，并且该电磁波发射源为点光 源。该第一感测模块具有多个第一感测元件，以用于从不同空间角度 接收从该电磁波发射源传来的电磁波所产生的不同的辐射能量。该第二感测模块具有多个第二感测元件，以用于从不同空间角度接收从该电磁波发射源传来的电磁波所产生的不同的辐射能量。
借此，通过该电磁波发射源相对于该第一感测模块的该等第一感测元件及该第二感测模块的该等第二感测元件在空间中的方向角的差异，以使得该等第一感测元件及该等第二感测元件分别接收到该等不同的辐射能量，因此借由该等不同的辐射能量的相对大小关系，进而得到该电磁波发射源分别相对于该第一感测模块及该第二感测模块的两组空间方向角，并且通过该电磁波发射源分别距离该第一感测模块及该第二感测模块的两组空间距离分别与上述两组空间方向角的运算，以得到该电磁波发射源分别相对于该第一感测模块及该第二感测模块的空间坐标位置。
根据本发明的其中一种方案，提供一种三维空间位置侦测装置的侦测方法，其步骤包括首先，(a)提供一用于产生电磁波的电磁波发射源、 一具有多个第一感测元件的第一感测模块、及至少一具有多个第二感测元件的第二感测模块，并且该电磁波发射源为点光源；接着，(b)分别通过该第一感测模块的该等第一感测元件及该第二感测模块的该等第二感测元件，从不同空间角度接收从该电磁波发射源传来的电磁波所产生的不同的辐射能量；然后，(C)借由该等不同的辐射能量的相对大小关系，进而得到该电磁波发射源分别相对于该第一感测模块及该第二感测模块的两组空间方向角；最后，(d)通过该电磁波发射源分别距离该第一感测模块及该第二感测模块的两组空间距离分别与上述两组空间方向角的运算，以得到该电磁波发射源分别相对于该第一感测模块及该第二感观I」模块的空间坐标位置。
再者，上述(b)至(d)的步骤中，更进一步包括首先，该第一感测模块的其中一第一感测元件的法向量以平行于一空间坐标的一参考轴
的方式来接收辐射能量，并且该第一感测模块的其余的第一感测元件的法向量以分别与该参考轴产生一夹角的方式来接收辐射能量，借此以换算出由该第一感测模块相对于该电磁波发射源所建立的第一空间投影矩阵;接着，该第二感测模块的其中一第二感测元件的法向量以平行于另一空间坐标的一参考轴的方式来接收辐射能量，并且该第二感测模块的其余的第二感测元件的法向量以分别与该参考轴产生一夹角的方式来接收辐射能量，借此以换算出由该第二感测模块相对于该电磁波发射源所建立的第二空间投影矩阵。
然后，取出该第一感测模块的一部分第一感测元件，其所接收的辐射能量比该第一感测模块的其余的第一感测元件大；接下来，取出
该第二感测模块的一部分第二感测元件，其所接收的辐射能量比该第
二感测模块的其余的第二感测元件大；紧接着，将该第一感测模块的该等部分第一感测元件所接收的辐射能量与该第一感测模块相对于该电磁波发射源所建立的第一空间投影矩阵进行运算，进而得到该电磁波发射源相对于该第一感测模块的第一空间方向角；然后，将该第二感测模块的该等部分第二感测元件所接收的辐射能量与该第二感测模块相对于该电磁波发射源所建立的第二空间投影矩阵进行运算，进而得到该电磁波发射源相对于该第二感测模块的第二空间方向角；接下来，计算出该电磁波发射源距离该第一感测模块的第一空间距离及计算出该电磁波发射源距离该第二感测模块的第二空间距离；最后，通过该第一空间距离及该第二空间距离分别与该第一空间方向角及该第二空间方向角的运算，以得到该电磁波发射源相对于该第一感测模块及该第二感测模块的空间坐标位置。
为了能更进一步了解本发明为达成预定目的所采取的技术、手段及功效，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，相信本发明的目的、特征与特点，当可由此得一深入且具体的了解，然而所附附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。
图1为公知三维空间位置侦测装置的示意图2A为本发明第一感测模块的第一实施例的立体图2B为本发明第一感测模块的第一实施例的上视图2C为本发明第二感测模块的第一实施例的立体图2D为本发明第二感测模块的第一实施例的上视图2E为本发明三维空间位置侦测装置的第一实施例的立体示意
图3为本发明三维空间位置侦测装置的第二实施例的立体示意图;
图4A为本发明第一感测模块的第三实施例的立体图4B为本发明第一感测模块的第三实施例的上视图4C为本发明第二感测模块的第三实施例的立体图4D为本发明第二感测模块的第三实施例的上视图4E为本发明三维空间位置侦测装置的第三实施例的立体示意
图5A及图5B为本发明三维空间位置侦测装置的侦测方法的流程
图6A为本发明电磁波发射源相对于第一感测模块的立体坐标示意图(3D coordinate schematic diagram);
图6B为本发明电磁波发射源相对于第二感测模块的立体坐标示意图(3D coordinate schematic diagram);以及
7图6C为本发明电磁波发射源相对于第一感测模块及第二感测模
块的平面投影坐标示意图(2D projection coordinate schematic diagram)。
主要元件附图标记说明[公知]
摄影机 D物体 H[本发明]
电磁波发射源 1电磁波 10a、 10b
第一感测模块 2a第一基座 20a
表面 201a、 202a、 203a、 204a、 205a
第一感测元件 21a、 22a、 23a、 24a、 25a
第二感测模块2b第二基座 20b
表面 201b、 202b、 203b、 204b、 205b
第二感测元件 21b、 22b、 23b、 24b、 25b第一感测模块2a'第一感测元件 21a'、 22aV空间平面 201a'、 202a'第二感测模块2a'第二感测元件 21b'、 22b'
23a'、 24a'、 25a'203a'、 204a'、 205a'
空间平面
反射板
空间坐标
参考轴
光源
201b'、 202b'、
3
Cl、 C2Yl、 Y2
23b'、 24b'、 25b'203b'、 204b'、 205b'
S
具体实施例方式
请参阅图2A至图2E所示，其分别为本发明第一感测模块的第一实施例的立体图及上视图、本发明第二感测模块的第一实施例的立体图及上视图、及本发明三维空间位置侦测装置的第一实施例的立体示意图。由该等图中可知，本发明第一实施例提供一种三维空间位置侦测装置，其包括 一电磁波发射源1、 一第一感测模块2a、及一第二感测模块(second sensing module)2b(本发明至少有两个感测模块或者两个以上的感测模块皆可)。页
其中，该电磁波发射源1用以产生电磁波10a、 10b，并且该电磁波发射源1可为可见光或不可见光，或者该电磁波发射源1可为点光源。然而，上述对于该电磁波10a、 10b所举的实施例并非用以限定本发明，凡该电磁波发射源1以任何电磁波传送的方式皆为本发明所保护的范畴。
再者，请配合图2A及图2B所示，该第一感测模块2a包括一第一基座20a及五个第一感测元件21a、 22a、 23a、 24a、 25a，其中该第一基座20a具有多个位于不同平面的表面201a、 202a、 203a、 204a、205a，并且该等第一感测元件21a、 22a、 23a、 24a、 25a分别设置在上述第一基座20a的该等表面201a、 202a、 203a、 204a、 205a上，以使得上述第一感测模块2a的该等第一感测元件21a、 22a、 23a、 24a、 25a可从不同空间角度接收从该电磁波发射源1传来的电磁波10a所产生的不同的辐射能量。
再者，请配合图2C及图2D所示，该第二感测模块2b包括一第二基座20b及五个第二感测元件21b、 22b、 23b、 24b、 25b，其中该第二基座20b具有多个位于不同平面的表面201b、 202b、 203b、 204b、205b，并且该等第二感测元件21b、 22b、 23b、 24b、 25b分别设置在上述第二基座20b的该等表面201b、 202b、 203b、 204b、 205b上，以使得上述第二感测模块2b的该等第二感测元件21b、 22b、 23b、 24b、25b可从不同空间角度接收从该电磁波发射源l传来的电磁波10b所产生的不同的辐射能量。
然而，以该第一感测模块2a为例，上述第一感测模块2a所揭露的五个感测元件21a、 22a、 23a、 24a、 25a为本发明其中一实施态样，其并非用以限定本发明。凡该等感测元件的数量至少为三个以上或五个以上者，皆为本发明所保护的范畴。再者，上述所揭露的第一基座20a及该等位于不同平面的表面201a、 202a、 203a、 204a、 205a亦非用以限定本发明，凡能够使得该等第一感测元件21a、 22a、 23a、 24a、25a位于不同平面或相同平面(例如使用波导元件(waveguide))以从不同空间角度接收从该电磁波发射源1传来的电磁波10a所产生的不同的辐射能量的，皆为本发明所保护的范畴。
另外，以第一实施而言，该第一感测模块2a的其中一第一感测元件21a的法向量(与该第一感测元件21a垂直的向量称为此第一感测元件21a的法向量)平行于一空间坐标Cl的一参考轴Yl，并且该第一感测模块2a的其余的第一感测元件22a、 23a、 24a、 25a的法向量分别与该参考轴Yl产生一夹角。
此外，该第二感测模块2b的其中一第二感测元件21b的法向量(与该第二感测元件21b垂直的向量称为此第二感测元件21b的法向量)平
9行于另一空间坐标C2的一参考轴Y2，并且该第二感测模块2b的其余的第二感测元件22b、 23b、 24b、 25b的法向量分别与该参考轴Y2产
生一夹角。
然而，以该第一感测模块2a为例，上述所揭露的"该第一感测元件21a平行于该空间坐标Cl的参考轴Yl"并非用以限定本发明，本发明亦可随设计者的需求变换其它感测元件来平行于该空间坐标C1的参考轴Yl，然后其余的第一感测元件的法向量再分别与该参考轴Yl产生一夹角。
借此，请参考图2E所示，通过该电磁波发射源1相对于该第一感测模块2a的该等第一感测元件21a、 22a、 23a、 24a、 25a及该第二感测模块2b的该等第二感测元件21b、 22b、 23b、 24b、 25b在空间中的方向角的差异，以使得该等第一感测元件21a、 22a、 23a、 24a、 25a及该等第二感测元件2ib、 22b、 23b、 24b、 25b分别接收到该等不同的辐射能量，其中该第一感测模块2a及该第二感测模块2b所接收到的辐射能量皆为光通量(luminous flux)。因此，借由该等不同的辐射能量的相对大小关系，进而得到该电磁波发射源1分别相对于该第一感测模块2a及该第二感测模块2b的两组空间方向角，并且通过该电磁波发射源1分别距离该第一感测模块2a及该第二感测模块2b的两组空间距离分别与上述两组空间方向角的运算，以得到该电磁波发射源1分别相对于该第一感测模块2a及该第二感测模块2b的空间坐标位置。
请参阅图3所示，其为本发明三维空间位置侦测装置的第二实施例的立体示意图。由图中可知，本发明第二实施例与第一实施例最大的不同在于在第二实施例中，该三维空间位置侦测装置更进一步包括 一反射板3，其用以将该电磁波发射源1的电磁波10a、 10b反射至该第一感测模块2a及该第二感测模块2b，因此该电磁波发射源1的电磁波10a、 10b是通过该反射板3的反射而产生的。换言之，起初光源S的发射点可放置在与该第一感测模块2a及该第二感测模块2b同侧的地方，然后再通过该反射板3的反射以产生该电磁波发射源1及其电磁波10a、 10b。
请参阅图4A至图4E所示，其分别为本发明第一感测模块的第三实施例的立体图及上视图、本发明第二感测模块的第三实施例的立体图及上视图、及本发明三维空间位置侦测装置的第三实施例的立体示意图。由图中可知，本发明第三实施例与第一实施例最大的不同在于在第三实施例中，一第一感测模块2a'包括五个第一感测元件21a'、22a'、23a'、 24a'、 25a'，其分别设置于不同的空间平面201a'、 202a'、 203a'、204a'、 205a'上，并且该等空间平面201a'、 202a'、 203a'、 204a'、 205a'彼此分离。换言之，随着不同的设计需求，该等第一感测元件21a'、22a'、
1023a'、 24a'、 25a'可座落于空间中的任意平面上，以使得该等第一感测 元件21a'、 22a'、 23a'、 24a'、 25a'可从不同空间角度接收从该电磁波发 射源1传来的电磁波10a所产生的不同的辐射能量。
另外，在第三实施例中， 一第二感测模块2b'包括五个第二感测元 件21b'、 22b'、 23b'、 24b'、 25b'，其分别设置于不同的空间平面201b'、 202b'、 203b'、 204b'、 205b'上，并且该等空间平面201b'、 202b'、 203b'、 204b'、 205b'彼此分离。换言之，随着不同的设计需求，该等第二感测 元件21b'、 22b'、 23b'、 24b'、 25b'可座落于空间中的任意平面上，以使 得该等第二感测元件21b'、 22b'、 23b'、 24b'、 25b'可从不同空间角度接 收从该电磁波发射源1传来的电磁波10b所产生的不同的辐射能量。
请参阅图5A及图5B所示，其为本发明三维空间位置侦测装置的 侦测方法的流程图。配合图2E及图5A及图5B可知，本发明第一实 施例提供一种三维空间位置侦测装置的侦测方法，其包括下列步骤
步骤S100:首先，提供一用于产生电磁波10a、 10b的电磁波发 射源1、 一具有一第一基座20a及多个第一感测元件21a、 22a、 23a、 24a、 25a的第一感测模块2a、及一具有一第二基座20b及多个第二感 测元件21b、 22b、 23b、 24b、 25b的第二感测模块2b，其中该第一基 座20a具有多个位于不同平面的表面201a、 202a、 203a、 204a、 205a， 并且该等第一感测元件21a、 22a、 23a、 24a、 25a分别设置在上述第一 基座20a的该等表面201a、 202a、 203a、 204a、 205a上，并且该第二 基座20b具有多个位于不同平面的表面201b、 202b、 203b、 204b、 205b， 并且该等第二感测元件21b、 22b、 23b、 24b、 25b分别设置在上述第 二基座20b的该等表面201b、 202b、 203b、 204b、 205b上。其中，该 电磁波发射源1为可见光或不可见光，或者该电磁波发射源1可为点 光源。
步骤S102:该第一感测模块2a的其中一第一感测元件21a的法向 量以平行于一空间坐标Cl的一参考轴Yl的方式来接收该电磁波10a 所产生的不同的辐射能量，并且该第一感测模块2a的其余的第一感测 元件22a、 23a、 24a、 25a的法向量以分别与该参考轴Yl产生一夹角 的方式来接收该电磁波10a所产生的不同的辐射能量，借此以换算出 由该第一感测模块2a相对于该电磁波发射源1所建立的第一空间投影 矩阵。
步骤S104:该第二感测模块2b的其中一第二感测元件21b的法 向量以平行于另一空间坐标C2的一参考轴Y2的方式来接收该电磁波 10b所产生的不同的辐射能量，并且该第二感测模块2b的其余的第二 感测元件22b、 23b、 24b、 25b的法向量以分别与该参考轴Y2产生一 夹角的方式来接收该电磁波10b所产生的不同的辐射能量，借此以换
11算出由该第二感测模块2b相对于该电磁波发射源1所建立的第二空间 投影矩阵。
换言之，通过该等第一感测元件21a、 22a、 23a、 24a、 25a及该 等第二感测元件21b、 22b、 23b、 24b、 25b从不同空间角度接收从该 电磁波发射源1传来的电磁波10a、 10b所产生的不同的辐射能量，其 中该第一感测模块2a及该第二感测模块2b所接收到的辐射能量皆为 光通量(luminousflux)。另夕卜，若以本发明的第二实施例为例(如图3所 示)，步骤S102及S104更进一步包括通过一反射板3将该电磁波发 射源1的电磁波10a、10b反射至该第一感测模块2a及该第二感测模块 2b。
步骤S106:取出该第一感测模块2a的一部分第一感测元件，其 所接收的辐射能量比该第一感测模块2a的其余的第一感测元件大。
步骤S108:取出该第二感测模块2b的一部分第二感测元件，其 所接收的辐射能量比该第二感测模块2b的其余的第二感测元件大。
步骤S110:将该第一感测模块2a的该等部分第一感测元件所接收 的辐射能量与该第一感测模块2a相对于该电磁波发射源1所建立的第 一空间投影矩阵进行运算，进而得到该电磁波发射源1相对于第一感 测模块2a的第一空间方向角。
步骤S112:将该第二感测模块2b的该等部分第二感测元件所接 收的辐射能量与该第二感测模块2b相对于该电磁波发射源l所建立的 第二空间投影矩阵进行运算，进而得到该电磁波发射源1相对于第二 感测模块2b的第二空间方向角。
换言之，于步骤S110及S112中，借由该等不同的辐射能量的相 对大小关系，进而得到该电磁波发射源1分别相对于该第一感测模块 2a及该第二感测模块2b的两组空间方向角。
步骤S114:计算出该电磁波发射源1距离该第一感测模块2a的第 一空间距离。
步骤S116:计算出该电磁波发射源1距离该第二感测模块2b的 第二空间距离。
步骤S118:通过该第一空间距离及该第二空间距离分别与该第一 空间方向角及该第二空间方向角的运算，以得到该电磁波发射源1相 对于该第一感测模块2a及该第二感测模块2b的空间坐标位置。换言 之，通过该电磁波发射源1分别距离该第一感测模块2a及该第二感测 模块2b的两组空间距离分别与上述两组空间方向角的运算，以得到该 电磁波发射源1分别相对于该第一感测模块2a及该第二感测模块2b 的空间坐标位置。
请参考图6A至图6C所示，其分别为本发明电磁波发射源相对于第一感测模块的立体坐标示意图(3D coordinate schematic diagram)、本 发明电磁波发射源相对于第二感测模块的立体坐标示意图(3D coordinate schematic diagram)、及本发明电磁波发射源相对于第一感测 模块及第二感测模块的平面投影坐标示意图(2D projection coordinate schematic diagram)。以下举列说明，将步骤S102至S118整理如下
首先，如图6A及图6B所示，先定义出 二,(A4"，巧，以得到该 第一感测模块2a相对于该电磁波发射源1所建立的第一空间投影矩阵 及该第二感测模块2b相对于该电磁波发射源1所建立的第二空间投影 矩阵。其中aij为光源发射功率函数(the function of source emitting power); P为光源发射功率(source emitting power); A为投影面(the plane of projection); r为光源发射点至投影面的距离(the distance between the source emitting point and the plane of projection);"为投影面的法向量 (the normal vector of the plane of projection)。
然后，以从该第一感测模块2a中取出三个接收辐射能量较大的第 一感测元件为例(该等接收的辐射能量比其余的第一感测元件大的第一 感测元件的数量至少为三个以上)，此三个较大的辐射能量分别为I!、 12及13。
因此，
a12G136
"21=「
a31(3 32"33 _A)一/3
其中，A为空间投影矢巨阵(3D projection transformation matrix), B 为空间方向角矩阵(3D directional angle matrix), I为辐射能量强度矩阵 (intensity matrix),所以将该等部分第一感测元件所接收的较大辐射能 量与该第一感测模块2a相对于该第一电磁波发射源1所建立的第一空 间投影矩阵进行运算，进而得到该电磁波发射源1相对于该第一感测 模块2a的空间方向角。换言之，因为A(该第一感测模块2a相对于该 第一电磁波发射源1所建立的第一空间投影矩阵)与I(该等接收辐射能 量较大的第一感测元件所得到的辐射能量强度)皆为已知，所以得到B 即可求得该电磁波发射源1相对于该第一感测模块2a的空间方向角 b『g(W，卩"Yi)(第一空间方向角)，其中 为w、 p" Yi的方向余弦 角函数(the function of direction cosine angle)。另夕卜，运用上述相同的计 算方式，以求得该电磁波发射源1相对于该第二感测模块2b的空间方
向角b『g(0C2，卩2， Y2)(第二空间方向角)，其中bij为(X2、 (32、 Y2的方向
余弓玄角函数(the function of direction cosine angle)。
然后，如图6C所示，分别计算出该电磁波发射源1距离该第一感 测模块2a的第一空间距离及该电磁波发射源l距离该第二感测模块2b<formula>formula see original document page 14</formula>其中，C为平面投影矢巨阵(2D projection transformation matrix); R 为光源发射距离矩阵(source emitting distance matrix); L为感测模块距 离矩阵(sensing module distance matrix)。因为C(该电磁波发射源1相对 于第一感测模块2a及第二感测模块2b所投影出来的平面投影矩阵)与 L(该第一感测模块2a与该第二感测模块2b之间的y方向距离1 ，及 该电磁波发射源1距离该第一感测模块2a或该第二感测模块2b的z 方向距离112)皆为已知，所以即可得到R值，其中 为该电磁波发射 源1距离该第一感测模块2a的第一空间距离，rn为该电磁波发射源1 距离该第二感测模块2b的第二空间距离。
最后，通过该第一空间距离ru及该第二空间距离ru分别与该第 一空间方向角(W、 (3,、 Y)及该第二空间方向角(0t2、 (32、 h)的运算，以 得到该电磁波发射源1相对于该第一感测模块2a及该第二感测模块2b 的空间坐标位置。换言之，该电磁波发射源1相对于该第一感测模块 2a的空间坐标位置(x^ yi、 z0及该电磁波发射源1相对于该第二感测 模块2b的空间坐标位置(X2、 y2、 22)分别为
rncos(a!); y产rucos(卩!)； z产rucos(ji)。
x2= r12cos(a2); y2= r12cos((32); z2= r12cos(Y2)°
综上所述，本发明通过将多个第一感测元件(第一感测模块)及多个 第二感测元件(第二感测模块)分别设置在不同的平面上，以用于从不同 空间角度接收从该电磁波发射源l传来的电磁波10a、 10b所产生的不 同的辐射能量，并且借由该等不同的辐射能量的相对大小关系，进而 得到该电磁波发射源1相对于该第一感测模块及该第二感测模块的两 组空间方向角。再者，通过该电磁波发射源1分别距离该第一感测模 块及该第二感测模块的两组空间距离分别与上述两组空间方向角的运 算，以得到该电磁波发射源1分别相对于该第一感测模块及该第二感 测模块的空间坐标位置。
但是，以上所述，仅为本发明最佳之一的具体实施例的详细说明， 本发明的特征并不局限于此，并非用以限制本发明，本发明的所有范 围应以权利要求为准，凡符合本发明权利要求范围的精神与其类似变 化的实施例，皆应包含于本发明的范畴中，本发明技术领域内的任何 普通技术人员可轻易思及的变化或修饰皆可涵盖在本案的专利保护范 围中。
权利要求
1、一种三维空间位置侦测装置，其特征在于，包括一电磁波发射源，其用以产生电磁波，并且该电磁波发射源为点光源；一第一感测模块，其具有多个第一感测元件，以用于从不同空间角度接收从该电磁波发射源传来的电磁波所产生的不同的辐射能量；以及至少一第二感测模块，其具有多个第二感测元件，以用于从不同空间角度接收从该电磁波发射源传来的电磁波所产生的不同的辐射能量；借此，通过该电磁波发射源相对于该第一感测模块的该等第一感测元件及该第二感测模块的该等第二感测元件在空间中的方向角的差异，以使得该等第一感测元件及该等第二感测元件分别接收到该等不同的辐射能量，因此借由该等不同的辐射能量的相对大小关系，进而得到该电磁波发射源分别相对于该第一感测模块及该第二感测模块的两组空间方向角，并且通过该电磁波发射源分别距离该第一感测模块及该第二感测模块的两组空间距离分别与上述两组空间方向角的运算，以得到该电磁波发射源分别相对于该第一感测模块及该第二感测模块的空间坐标位置。
2、 如权利要求l所述的三维空间位置侦测装置，其特征在于该 电磁波发射源为可见光或不可见光。
3、 如权利要求l所述的三维空间位置侦测装置，其特征在于，更 进一步包括 一反射板，其用以将该电磁波发射源的电磁波反射至该 第一感测模块及该第二感测模块。
4、 如权利要求1所述的三维空间位置侦测装置，其特征在于该 第一感测模块更进一步包括一第一基座，其具有多个位于不同平面的 表面，并且该等第一感测元件分别设置在上述第一基座的该等表面上； 该第二感测模块更进一步包括一第二基座，其具有多个位于不同平面 的表面，并且该等第二感测元件分别设置在上述第二基座的该等表面 上。
5、 如权利要求l所述的三维空间位置侦测装置，其特征在于该等第一感测元件及该等第二感测元件分别设置于空间中的相同平面上。
6、 一种三维空间位置侦测装置的侦测方法，其特征在于，包括下 列步骤(a) 提供一用于产生电磁波的电磁波发射源、 一具有多个第一感测元件的第一感测模块、及至少一具有多个第二感测元件的第二感测模块，其中该电磁波发射源为点光源；(b) 分别通过该第一感测模块的该等第一感测元件及该第二感测模 块的该等第二感测元件，从不同空间角度接收从该电磁波发射源传来 的电磁波所产生的不同的辐射能量；(c) 借由该等不同的辐射能量的相对大小关系，进而得到该电磁波 发射源分别相对于该第一感测模块及该第二感测模块的两组空间方向 角；以及(d) 通过该电磁波发射源分别距离该第一感测模块及该第二感测模 块的两组空间距离分别与上述两组空间方向角的运算，以得到该电磁 波发射源分别相对于该第一感测模块及该第二感测模块的空间坐标位置。
7、 如权利要求6所述的三维空间位置侦测装置的侦测方法，其特征在于该电磁波发射源为可见光或不可见光。
8、 如权利要求6所述的三维空间位置侦测装置的侦测方法，其特征在于，上述(b)至(d)的步骤中，更进一步包括该第一感测模块的其中一第一感测元件的法向量以平行于一空间 坐标之一参考轴的方式来接收辐射能量，并且该第一感测模块的其余 的第一感测元件的法向量以分别与该参考轴产生一夹角的方式来接收 辐射能量，借此以换算出由该第一感测模块相对于该电磁波发射源所 建立的第一空间投影矩阵；.该第二感测模块的其中一第二感测元件的法向量以平行于另一空 间坐标之一参考轴的方式来接收辐射能量，并且该第二感测模块的其 余的第二感测元件的法向量以分别与该参考轴产生一夹角的方式来接 收辐射能量，借此以换算出由该第二感测模块相对于该电磁波发射源 所建立的第二空间投影矩阵；取出该第一感测模块的一部分第一感测元件，其所接收的辐射能 量比该第一感测模块的其余的第一感测元件大；取出该第二感测模块的一部分第二感测元件，其所接收的辐射能 量比该第二感测模块的其余的第二感测元件大；将该第一感测模块的该等部分第一感测元件所接收的辐射能量与 该第一感测模块相对于该电磁波发射源所建立的第一空间投影矩阵进 行运算，进而得到该电磁波发射源相对于该第一感测模块的第一空间 方向角；将该第二感测模块的该等部分第二感测元件所接收的辐射能量与 该第二感测模块相对于该电磁波发射源所建立的第二空间投影矩阵进 行运算，进而得到该电磁波发射源相对于该第二感测模块的第二空间 方向角；计算出该电磁波发射源距离该第一感测模块的第一空间距离； 计算出该电磁波发射源距离该第二感测模块的第二空间距离；以及通过该第一空间距离及该第二空间距离分别与该第一空间方向角 及该第二空间方向角的运算，以得到该电磁波发射源相对于该第一感 测模块及该第二感测模块的空间坐标位置。
9、 如权利要求6所述的三维空间位置侦测装置的侦测方法，其特 征在于，上述(b)的步骤中，更进一步包括通过一反射板将该电磁波 发射源的电磁波反射至该第一感测模块及该第二感测模块。
10、 如权利要求6所述的三维空间位置侦测装置的侦测方法，其 特征在于该第一感测模块更进一步包括一第一基座，其具有多个位 于不同平面的表面，并且该等第一感测元件分别设置在上述第一基座 的该等表面上；该第二感测模块更进一步包括一第二基座，其具有多个位于不同平面的表面，并且该等第二感测元件分别设置在上述第二 基座的该等表面上。
11、 如权利要求6所述的三维空间位置侦测装置的侦测方法，其 特征在于该等第一感测元件及该等第二感测元件分别设置于空间中 的相同平面上。
全文摘要
一种三维空间位置侦测装置，其包括一电磁波发射源、一具有多个第一感测元件的第一感测模块及一具有多个第二感测元件的第二感测模块。通过该电磁波发射源相对于该等第一及第二感测元件在空间中的方向角的差异，以使得该等第一及第二感测元件分别接收到该等不同的辐射能量，因此借由该等不同的辐射能量的相对大小关系，进而得到该电磁波发射源分别相对于该第一及第二感测模块的两组空间方向角，并且通过该电磁波发射源分别距离该第一及第二感测模块的两组空间距离分别与上述两组空间方向角的运算，以得到该电磁波发射源分别相对于该第一及第二感测模块的空间坐标位置。
文档编号G01S5/16GK101477193SQ20081000181
公开日2009年7月8日 申请日期2008年1月3日 优先权日2008年1月3日
发明者官知正, 郑家驹, 陈昭宇 申请人:敦南科技股份有限公司