TW200525152A - Method for detecting an orientation of a device and device having an orientation detector - Google Patents

Description

200525152 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明關於一種偵測裝置定向之方法。 本發明尚關於一種具定裝偵測器之裝置。 【先前技術】 一裝置相對一諸如重力之加速力定向之偵測，在許多應 用領域中係相當重要的。這些應用領域之範例包括航行、 計异、安全及諸如像遊戲之虛擬實境應用。在歐洲專利申 籲 請案EP1040357中，所揭露之加速感測器能當作一相對重 力場定向之偵測器。該加速感測器包含具一隔室之非導 電、非磁性外殼，其中配置一耦合至線圈之感應作用室。 當該感應器所配置之裝置定向變化時，該構件變化之自感 能透過該線圈偵測。此感應器具有之缺點在於其依賴該定 向偵測之機械移動組件，於該感測器壽命期間其將遭受機 械磨損。 【發明内容】 _ 本發明尋求提供-種如首段所示避免或至少降低機械磨 損之定向偵測方法。 本發明進一步尋求提供一種具定向偵測器之裝置，C 遭受較少之機械磨損。 如本發明第一内容，其提供一種偵測一裝 相對一加 力方向定向之方法，該方法包含提供具有一光學求 感測器之裝置，其中該光學裝置具有一第一 1置及 液體，該等液體可與水混合且具有不同折 罘’ 竿及不同： 98918.doc 200525152 度，且能透過一彳面彼此接角尋，及該感㈣！包含一像素栅 格；感測由該像素柵格子組上光學裝置所補捉之影像；及 计异該裝置相對來自該柵格子組位置之-加速力方向之定 向0 #該方法係基於諸如PCT專利申請案w⑽〇3⑽38〇所揭 f各種聚焦透鏡之光學裝置經其修正所用作向谓測 f ’則貞測該裝置相對諸如重力這類加速力方向之定向所 實現。為此，該光學裝置中液體之密度可具有不同選擇， 藉此依據例如重力之加速力方向，得到該裝置内之定向。 因為該等液體之折射率，該裝置定向之變化將導致該光線 通過该光學襄置執跡之變化。 典型地，該光學裝置後方之該等影像感測ϋ之像素柵格 僅+路至4光學裝置所補捉影像，該等像素拇格大於曝露 面積。猎由偵測那些像素未曝露至該光學裝置所補捉之影 像β亥栅格上之影像定向將能加以決定。因為此定向係重 力或其他加速力之函數，該裝置相對此力方向之定向能加 以計算。 本毛月另内谷，其提供一種裝置包含具有一第一液 及第一液體之光學裝置，該等液體可與水混合且具有 不同折射率及不同密度’且能透過一介面彼此接觸；該裝 置匕3具彳像素栅格之感測器，該感測器之配置係感測 /像素栅袼子組上光學裝置所補捉之影u言十算該裝 置相對來自該栅格子組位置之一加速力方向之定向。 4 S可為諸如行動電話、航行中所使用控制裝置、電 98918.doc 200525152 子水準儀這類電子裝置，該裝置實現本發明方法，且具有 不需機械移動組件以決定該裝置定向之優點。 在μ知例中，該第一液體係一電氣易感液體。這容許 利用所施加電場操控該液體位置。為有於此操控，該光學 裝置進而包含與該第一液體導電接觸之一電極結構，且該 農置進而包含與該電極結構耦合之驅動器電路。如此所具 有之仏點在於a亥光學裝置也可當作例如可變焦距透鏡使 用。 在另一實施例中，該第二液體包含一油混合物。這係有 利的，因為油大致上充分混合，且油之寬廣範圍具有各種 岔度且可輕易獲得，這容許該第二液體整個密度能小心調 即。这相當重要，因為假如該光學裝置係一透鏡，該密度 差將構成包括光學像差，諸如像慧星像差及散光這類所不 心要之回階像差。經小心選取該第一及第二液體之密度， 該介面定向之變化主要能降低至一細縫，其中球形之介面 變形維持很小，藉此降低前述之高階像差。 有利的是，該計算裝置包含一儲存校正資料之記憶元 件°亥计算裝置之配置利用該校正資料計算該定向。在製 & % 亥定向偵測器基於諸預定定向實行若干量測以及儲 存σ亥杬正紇果於e憶元件來校正，其中該記憶元件可簡單 像查尋表（LUT)。於操作期間，該處理裝置以該校正資 料比m冊格上該等像素子組之位置且計算此比較之定 向。 在另f施例中’该裝置進而包含一光源於該光學裝置 98918.doc 200525152 之前面。這所具有之優點在於兮 你衷置也能在伙間使用。較 佳地，該光源係可移除的，ν ^ 示的以谷許該光學裝置之另外用 途，例如當作可變焦距透鏡。 【實施方式】 必須瞭解的是該圖式僅作圖解之用而非依比例繪製。同 時必須瞭解的是該相同參考編號在签個圖式中使用表示相 同或類似之組件。

圖1說明如本發明之裝置1。該裝置1可為諸如一行動電 話或一航行應用或區域應用所使用之定向決定儀器，該裝 置配置於一影像感測器20前面之光學裝置1〇。該影像感測 器20之配置提供一輸出信號至一處理器3〇。該光學裴置w 包含一第一液體Α及一第二液體β，該第二液體圍封於一 具有該内壁塗層13之隔室。該第一液體A及第二液體8可 混合且透過一介面14彼此接觸。該塗層13經選擇可操控該 介面14之曲率。例如，液體A可為諸如像一油品這類不吸 水液體及液體B可為諸如像水溶性鹽溶液這類親水性液 體。该光學裝置10隔室内壁上之一不溶水塗層13，諸如來 自該杜邦公司之AF1600TM，使該内壁普遍由該不溶水液體 覆蓋，其以一凸面定向作用於該介面14，如圖1所示。該 塗層13功能更延伸之解釋能發現於PCT專利應用 W02003/069380。 如本發明，該第一液體A及該第二液體B具有不同折射 率及不同密度，以確保當該光學裝置10定向改變時，通過 έ亥光學裝置之光線軌跡變化。這將更進一步詳細解釋。亨 98918.doc 200525152 光學裝置10可為—真麗〜 專屬疋向偵測之被動裝置。或者，該光 學裝置10可為具有一雔 ^ 例如係一可蠻隹、乐& 刀月b :透鏡。在此實施例中，該光學裝置之液 體A、B之一係一雷名曰^ 八 —^ 电軋易感液體，其中光學裝置10進而包 3第帛極11(可為—環狀電極）以及一第三電極 一壁面電極）。在此眚^ μ 士 、』局 σ 此實轭例中，該裝置1進一步包含一驅動 裔電路40，盆中虔；^田如 八 里态30被配置成控制該驅動電路4〇，而

/ r動電路被配置成提供跨接該第一電極"及該第二電極 之可艾電壓’以操控該介面14之形狀，及因此操控該光 學裝置10之光學功率。此原理例如習知於該前述PCT應 用、且不將進一步解釋。如習知技術，該光學裝置1〇可以 :光圈或一快門（未顯示）及/或以一透鏡蓋或-墨鏡（未顯 不）伸展，以控制通過該光學裝置10之光束寬度。 或者’該裝置1進-步包含安裝在-夾持器52上之光源 50以便助於黑暗中之定向量測。該光源5〇可由該夹持器 52移除，且該夾持器52可由該裝置i移除。 虞置1之操作，即本發明方法於該裝置1所實現方式係解 釋於圖2。在圖2中，該處理器3()及該光學驅動器電路4〇為 簡便理由而省略。圖2之左側以一第一定向顯示該光學裝 置1〇。通過該光學裝置1()之光束係由該等虛線束所指示。 該介面14操作為-透鏡，使該光束為此介面之特別定向發 散。顯然地，該光學裝置10之性質能調節以產生一收斂光 束；如果該光學裝置10後方之偵測器小於通過該光學裝置 10之光程面積，這將會有利。在該第一定向中，該光束中 98918.doc -10- 200525152 心與通過該光學裝置10之光軸x重合。在左側圖中，該光 轴X與例如重力，如線y所指示加速力之主要方向平行導 向0 ^-過4光子’置1 〇之光線執跡較佳量測於該感測器2〇之 像素柵袼22上，儘管其他偵測裝置可為例如一分離式感測 器陣列。泫光束覆蓋該等像素22柵格之面積24。該面積24 覆盍该等像素栅格22之像素子組。該面積24外側上之該感 測器20像素在該第一定向維持未曝光。 在忒裝置1之第二定向中，如圖2右側上所示，該裝置 1相對於線Y所指示之重力場傾斜。因為該第一液體A及該 第二液體B之不同密度，該介面14在該重力影響下相對於 該光軸X傾斜。因此，通過該光學裝置1〇之光線軌跡改 變，即當離開該光學裝置10時，通過該光學裝置1〇之光束 中心不再與該光軸X重合，且該感測器2〇像素柵格22之曝 光面積24’依據該曝光面積24轉移。換言之，該裝置丄第一 定向中所曝光之像素子組與該裝置丨第二定向中之像素子 、、且不同，其中该差異係該定向之函數。如此，通過該光學 裝置10之光線軌跡包含有關該光學裝置1〇定向及裝置^之 資訊，其中該光學裝置1〇位於裝置1中。 如本發明方法，該裝置1之定向由該量測執跡計算。在 一實施例中，該處理器30包含諸如查尋表之記憶元件（未 顯不），其_校正資料儲存於記憶元件中。藉由配置該裝 置1於許多預定定向及儲存各定向記憶元件中識別該曝露 像素子組之資訊，該校正資料能於該裝置i組裝期間或之 98918.doc 200525152 後產生。於操作期fa1 ’該處理器能由該記憶元件中之校正 資料外推該裝置1之定向。或者，該校正-_於硬體 中0 此刻’其將指出諸如像慧星像差這類高階像差係由該介 面14之半圓形偏差產生。這些像差之發生係依定向而定。 雖然高階效應較佳維持愈小愈好，這些效應之量化能藉計 异該感測器20曝光面積24之形狀，包括在該裝置^之定向 決定中。 °

由此所強調的是，在本發明内容中，，一電氣易感液體， 這個片語將包括導電液體、電極液體、極化液體，以及與 磁場反應之液體。 必須注意的是，該上述實施例係說明而非限制本發明， 且習於此技者將能設計許多變換實施例，但不偏離本發明 文後請求項之㈣。在㈣請求射，位於㈣間之參考 符號將不視為該請求項之限制。"包含"這個字不排除除請 求項中所列那自以外之諸元件或諸步驟之出現。先行= 件之”a"或"an"這個字不排除複數個這些元件之出王見。本發 明能利用包含數個特定元件之硬體來實現。在列舉數裝置 之裝置請求項中，數個這些裝置能由相同項目之硬體實 施。僅有事實在於某些量測源自相互不同相依請求項，但 這不表示這些量測之混合不能有利使用。 【圖式簡單說明】 本發明以詳細細節且利用非限制性範例參考該附圖加以 說明，其中·· 98918.doc 12 200525152 圖1顯示如本發明之裝置；及 圖2概略說明一加速力在一影像感測器像素栅格上影像 定向之作用。 【主要元件符號說明】

1 裝置 10 光學裝置 11 第一電極 12 第二電極 13 塗層 14 介面 20 感測器 22 像素柵格 24, 24’ 子組（面積） 30 計算裝置（處理器） 40 驅動器電路 50 光源 52 夾持器 A，B 液體 X 光轴 Y 線 98918.doc -13-

Claims (1)

1. 200525152 十、申請專利範圍： 1 · 一種摘測一裝置相對於一加速力方向定向之方法，包 含： 提供一具有一光學裝置（10)及一感測器（20)之裝置 (1) ’該光學裝置（1〇)包含一第一液體（A)及一第二液體 (B) ’該等液體（A ; B)可混合且具有不同折射率及不同密 度’且可透過一介面（14)與彼此接觸；及該感測器（2〇) 包含一像素柵格（22); # 感測一由該像素柵格（22)子組（24、24，）上之該光學裝 置（1〇)所補捉之影像；及 計算該裝置（1)與該栅格（22)上之該子組（24、24，）位置 之定向。 2·如本請求項丨之方法，其中該加速力係重力。 3. —種裝置（1)，包含： -光學裝置（1G)，其包含-第—液體（A)及—第二液體

   (B)，該等液體可混合且具有不同折射率及不同密度，且 可透過一介面（14)與彼此接觸； 一感測器（20)，其包含一傻去μ & / Λ、 ^ ^像素柵格（Α)，該感測器（20) 之配置可感測由該像素栅格（22)之子組（24、24,)上之該 光學裝置（10)所補捉影像；及 人 計算裝置（30)，其用於計算兮 ^攻置（1)相對於來自該栅 格（22)之子組（24、24’）位置之一力„、$ Α + 加速力方向之定向。 4. 如請求項3之裝置（1 )，其中兮笛 八Τ孩弟一液體（Α)係一電氣液感 液體。 98918.doc 200525152 5々β求項4之裝置⑴，其中該光學裝置（ίο)進-步包含 與該f 一液體（Α)導電接觸之一電極結構（11、12)，及其 中垓衣置（1)進一步包含與該電極結構（11、12)耦合之驅 動器電路（40)。 6. 如明求項3-5中之任一項之裝置⑴，#中該第二液體⑻ 包含 油混合物。 7. =請求項3_5中之任一項之裝置（1)，其中該計算裝置包 含一儲存校正資料之記憶元件，該計算至裝置之配置係 使用該校正資料計算該定向。 8·如請求項3-5中之任一項之裝置（1)，進一步包含一光源 (5〇)於該光學裝置（1〇)之前面。 9·如請求項8之裝置（1)，其中該光源（50)係可移除的。 10·如請求項3之裝置（1)，其中該加速力係重力。

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