專利名稱：坐標感測系統(tǒng)、坐標感測方法及顯示系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明關于ー種坐標感測系統(tǒng)及坐標感測方法，尤指ー種利用方向感測器以及至少ー磁感測器來感測磁性件位于空間中的三維坐標的坐標感測系統(tǒng)及坐標感測方法。特別地，上述的坐標感測系統(tǒng)及坐標感測方法可應用于顯示系統(tǒng)中。
背景技術：
隨著體感控制的運用越來越普及，未來更有可能改變現(xiàn)有的操作模式，其中手勢的應用最為廣泛。欲準確地判斷出使用者于空間中所操作的手勢，就必須準確地計算出使用者用來呈現(xiàn)手勢的物件(例如，遙控激光筆、游戲搖桿、遙控器等)位于空間中的三維坐標。于先前技術中，用來感測物件位于空間中的三維坐標的方法大多是利用攝影機擷取使用者的影像，再對所擷取的影像進行分析。此方法的缺點在于需使用解析度較高的攝影機來取像，并且需搭配復雜的影像處理演算法。影像處理演算法愈復雜，則需動用更高階的運算處理器。此會增加對應的電子產(chǎn)品的生產(chǎn)成本。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的之ー在于提供一種坐標感測系統(tǒng)及坐標感測方法，其利用方向感測器以及至少ー磁感測器來感測磁性件位于空間中的三維坐標，以解決上述問題。本發(fā)明的另一目的在于提供一種應用上述的坐標感測系統(tǒng)及坐標感測方法的顯示系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的目的之一提供ー種坐標感測系統(tǒng)，其包含磁性件，該磁性件具有磁偶極矩；方向感測器，用以感測該磁性件的磁偶極矩方向；第一磁感測器，用以感測該磁性件的第一磁場；以及處理器，與該方向感測器形成通訊且電性連接于該第一磁感測器，該處理器用以根據(jù)該磁偶極矩大小、該磁偶極矩方向以及該第一磁場計算該磁性件與該第一磁感測器之間的第一距離以及該第一距離的方向，并且根據(jù)該第一距離以及該第一距離的方向計算該磁性件的坐標。作為可選的技術方案，當該磁偶極矩方向與直角坐標的ー坐標軸同向時，該方向感測器為ニ軸陀螺儀。作為可選的技術方案，該坐標感測系統(tǒng)另包含第二磁感測器，電性連接于該處理器，該第二磁感測器用以感測該磁性件的第二磁場，該處理器用以根據(jù)該磁偶極矩大小、該磁偶極矩方向以及該第二磁場計算該磁性件與該第二磁感測器之間的第二距離以及該第ニ距離的方向，并且根據(jù)該第二距離以及該第二距離的方向計算該磁性件的該坐標。作為可選的技術方案，該坐標感測系統(tǒng)另包含通訊模組，電性連接于該處理器，用以與顯示裝置及該方向感測器形成通訊，該處理器通過該通訊模組將該磁性件的該坐標傳送至該顯示裝置。作為可選的技術方案，該坐標感測系統(tǒng)另包含殼體，該第一磁感測器、該處理器以及該通訊模組皆設置于該殼體中，于該殼體上定義指示平面，該處理器通過該通訊模組將該磁偶極矩方向傳送至該顯示裝置，該顯示裝置根據(jù)該磁性件的該坐標與該磁偶極矩方向執(zhí)行預定功能。作為可選的技術方案，當該磁性件的一端朝向該指示平面時，該預定功能為橡皮擦功能、手掌功能或3D繪圖功能。作為可選的技術方案，當該磁性件的一端朝向該指示平面，且該端與該指示平面間的距離小于第一臨界值吋，該預定功能為手寫輸入功能；當該磁性件的一端朝向該指示平面，且該端與該指示平面間的距離大于第二臨界值吋，該預定功能為游標移動功能。根據(jù)本發(fā)明的另一目的提供ー種坐標感測方法，其包含利用方向感測器感測磁性件的磁偶極矩方向，其中該磁性件具有磁偶極矩；利用第一磁感測器感測該磁性件的第ー磁場；根據(jù)該磁偶極矩大小、該磁偶極矩方向以及該第一磁場計算該磁性件與該第一磁感測器之間的第一距離以及該第一距離的方向；以及根據(jù)該第一距離以及該第一距離的方向計算該磁性件的坐標。 作為可選的技術方案，當該磁偶極矩方向與直角坐標的ー坐標軸同向時，該方向感測器為ニ軸陀螺儀。作為可選的技術方案，該坐標感測方法另包含利用第二磁感測器感測該磁性件的第二磁場；根據(jù)該磁偶極矩大小、該磁偶極矩方向以及該第二磁場計算該磁性件與該第ニ磁感測器之間第二距離以及該第二距離的方向；以及根據(jù)該第二距離以及該第二距離的方向計算該磁性件的該坐標。作為可選的技術方案，該坐標感測方法另包含于該第一磁感測器所在的殼體上定義指示平面；將該磁性件的該坐標與該磁偶極矩方向傳送至顯示裝置；以及根據(jù)該磁性件的該坐標與該磁偶極矩方向于該顯示裝置執(zhí)行預定功能。作為可選的技術方案，當該磁性件的一端朝向該指示平面時，該預定功能為橡皮擦功能、手掌功能或3D繪圖功能。作為可選的技術方案，當該磁性件的一端朝向該指示平面，且該端與該指示平面間的距離小于第一臨界值吋，該預定功能為手寫輸入功能；當該磁性件的一端朝向該指示平面，且該端與該指示平面間的距離大于第二臨界值吋，該預定功能為游標移動功能。根據(jù)本發(fā)明的再一目的提供ー種顯示系統(tǒng)，其包含顯示裝置與坐標感測系統(tǒng)。該顯示裝置用以顯示物件。該坐標感測系統(tǒng)包含手持式物件與坐標感測裝置。該手持式物件包含磁性件以及方向感測器。該磁性件具有磁偶極矩。該方向感測器用以感測該磁性件的磁偶極矩方向。該坐標感測裝置包含通訊模組，用以與該顯示裝置及該方向感測器形成通訊；第一磁感測器，用以感測該磁性件的第一磁場；以及處理器，電性連接于該通訊模組及該第一磁感測器，該處理器用以根據(jù)該磁偶極矩大小、該磁偶極矩方向以及該第一磁場計算該磁性件與該第一磁感測器之間的第一距離以及該第一距離的方向，并且根據(jù)該第一距離以及該第一距離的方向計算該磁性件的坐標。其中，該處理器通過該通訊模組將該磁性件的該坐標傳送至該顯示裝置，該顯示裝置根據(jù)該磁性件的該坐標控制該物件。作為可選的技術方案，當該磁偶極矩方向與直角坐標的ー坐標軸同向時，該方向感測器為ニ軸陀螺儀。作為可選的技術方案，該坐標感測裝置另包含第二磁感測器，電性連接于該處理器，該第二磁感測器用以感測該磁性件的第二磁場，該處理器用以根據(jù)該磁偶極矩大小、該磁偶極矩方向以及該第二磁場計算該磁性件與該第二磁感測器之間的第二距離以及該第 二距離的方向，并且根據(jù)該第二距離以及該第二距離的方向計算該磁性件的該坐標。作為可選的技術方案，該坐標感測裝置另包含殼體，該第一磁感測器、該處理器以 及該通訊模組皆設置于該殼體中，于該殼體上定義指示平面，該處理器通過該通訊模組將 該磁偶極矩方向傳送至該顯示裝置，該顯示裝置根據(jù)該磁性件的該坐標與該磁偶極矩方向 執(zhí)行預定功能。作為可選的技術方案，當該磁性件的一端朝向該指示平面時，該預定功能為橡皮 擦功能、手掌功能或3D繪圖功能。作為可選的技術方案，當該磁性件的一端朝向該指示平面，且該端與該指示平面 間的距離小于第一臨界值時，該預定功能為手寫輸入功能；當該磁性件的一端朝向該指示 平面，且該端與該指示平面間的距離大于第二臨界值時，該預定功能為游標移動功能。綜上所述，本發(fā)明的坐標感測系統(tǒng)及坐標感測方法利用方向感測器以及至少一磁 感測器來感測磁性件位于空間中的三維坐標。于實際應用中，可將磁性件與方向感測器設 置于遙控激光筆、游戲搖桿、遙控器等手持式物件中，以供使用者操作手勢，進而控制對應 的電子裝置(例如，顯示裝置)執(zhí)行特定的功能(例如，橡皮擦功能、手掌功能、3D繪圖功 能、手與輸入功能、游標移動功能等)。


圖1為磁性件相對磁感測器位于空間中任意點的示意圖。圖2為根據(jù)本發(fā)明一實施例的顯示系統(tǒng)的示意圖。圖3為圖2中的顯示系統(tǒng)的功能方塊圖。圖4為磁性件的磁偶極矩方向與一直角坐標的坐標軸同向的示意圖。圖5A 5C為坐標感測系統(tǒng)用以控制顯示裝置執(zhí)行特定功能的示意圖。圖6A 6C為坐標感測系統(tǒng)用以控制顯不裝直執(zhí)彳丁特定功能的另一不意圖。圖7為根據(jù)本發(fā)明一實施例的坐標感測方法的流程圖。圖8為根據(jù)本發(fā)明另一實施例的顯示系統(tǒng)的示意圖。圖9為圖8中的顯示系統(tǒng)的功能方塊圖。
具體實施例方式為使對本發(fā)明的目的、構(gòu)造、特征、及其功能有進一步的了解，茲配合實施例詳細 說明如下。請參閱圖1,圖1為磁性件10相對磁感測器12位于空間中任意點P的示意圖。如 圖1所示，磁性件10位于P點，且以磁感測器12所在位置o為坐標原點，其中m為磁性件 10于P點的磁偶極矩且磁偶極矩m與直角坐標的z坐標軸同向，月為磁感測器12感測到磁 性件10對0點所造成的磁場，Bx、By、Bz為磁場月于x、y、z坐標軸的分量，r為磁性件10 與磁感測器12的距離，0為距離r與z坐標軸的夾角(亦即，磁偶極矩系與徑向f之間的 夾角)。因此，磁感測器12感測到磁性件10對0點所造成的磁場月可以極坐標表示為如下 的公式一。
公式一
權利要求
1.ー種坐標感測系統(tǒng)，其特征在于包含磁性件，該磁性件具有磁偶極矩；方向感測器，用以感測該磁性件的磁偶極矩方向；第一磁感測器，用以感測該磁性件的第一磁場；以及處理器，與該方向感測器形成通訊且電性連接于該第一磁感測器，該處理器用以根據(jù) 該磁偶極矩大小、該磁偶極矩方向以及該第一磁場計算該磁性件與該第一磁感測器之間的 第一距離以及該第一距離的方向，并且根據(jù)該第一距離以及該第一距離的方向計算該磁性 件的坐標。
2.如權利要求I所述的坐標感測系統(tǒng)，其特征在于當該磁偶極矩方向與直角坐標的ー 坐標軸同向時，該方向感測器為ニ軸陀螺儀。
3.如權利要求I所述的坐標感測系統(tǒng)，其特征在于另包含第二磁感測器，電性連接于該 處理器，該第二磁感測器用以感測該磁性件的第二磁場，該處理器用以根據(jù)該磁偶極矩大小、 該磁偶極矩方向以及該第二磁場計算該磁性件與該第二磁感測器之間的第二距離以及該第 ニ距離的方向，并且根據(jù)該第二距離以及該第二距離的方向計算該磁性件的該坐標。
4.如權利要求I所述的坐標感測系統(tǒng)，其特征在于另包含通訊模組，電性連接于該處 理器，用以與顯示裝置及該方向感測器形成通訊，該處理器通過該通訊模組將該磁性件的 該坐標傳送至該顯示裝置。
5.如權利要求4所述的坐標感測系統(tǒng)，其特征在于另包含殼體，該第一磁感測器、該處 理器以及該通訊模組皆設置于該殼體中，于該殼體上定義指示平面，該處理器通過該通訊 模組將該磁偶極矩方向傳送至該顯示裝置，該顯示裝置根據(jù)該磁性件的該坐標與該磁偶極 矩方向執(zhí)行預定功能。
6.如權利要求5所述的坐標感測系統(tǒng)，其特征在于當該磁性件的一端朝向該指示平面 時，該預定功能為橡皮擦功能、手掌功能或3D繪圖功能。
7.如權利要求5所述的坐標感測系統(tǒng)，其特征在于當該磁性件的一端朝向該指示平 面，且該端與該指示平面間的距離小于第一臨界值吋，該預定功能為手寫輸入功能；當該磁 性件的一端朝向該指示平面，且該端與該指示平面間的距離大于第二臨界值吋，該預定功 能為游標移動功能。
8.—種坐標感測方法，其特征在于包含利用方向感測器感測磁性件的磁偶極矩方向，其中該磁性件具有磁偶極矩；利用第一磁感測器感測該磁性件的第一磁場；根據(jù)該磁偶極矩大小、該磁偶極矩方向以及該第一磁場計算該磁性件與該第一磁感測 器之間的第一距離以及該第一距離的方向；以及根據(jù)該第一距離以及該第一距離的方向計算該磁性件的坐標。
9.如權利要求8所述的坐標感測方法，其特征在于當該磁偶極矩方向與直角坐標的ー 坐標軸同向時，該方向感測器為ニ軸陀螺儀。
10.如權利要求8所述的坐標感測方法，其特征在于另包含利用第二磁感測器感測該磁性件的第二磁場；根據(jù)該磁偶極矩大小、該磁偶極矩方向以及該第二磁場計算該磁性件與該第二磁感測 器之間第二距離以及該第二距離的方向；以及根據(jù)該第二距離以及該第二距離的方向計算該磁性件的該坐標。
11.如權利要求8所述的坐標感測方法，其特征在于另包含于該第一磁感測器所在的殼體上定義指示平面；將該磁性件的該坐標與該磁偶極矩方向傳送至顯示裝置；以及根據(jù)該磁性件的該坐標與該磁偶極矩方向于該顯示裝置執(zhí)行預定功能。
12.如權利要求11所述的坐標感測方法，其特征在于當該磁性件的一端朝向該指示平 面時，該預定功能為橡皮擦功能、手掌功能或3D繪圖功能。
13.如權利要求11所述的坐標感測方法，其特征在于當該磁性件的一端朝向該指示平 面，且該端與該指示平面間的距離小于第一臨界值時，該預定功能為手寫輸入功能；當該磁 性件的一端朝向該指示平面，且該端與該指示平面間的距離大于第二臨界值時，該預定功 能為游標移動功能。
14.一種顯示系統(tǒng)，其特征在于包含顯示裝置，用以顯示物件；以及坐標感測系統(tǒng)，該 坐標感測系統(tǒng)包含手持式物件，該手持式物件包含磁性件，該磁性件具有磁偶極矩；以及方向感測器，用 以感測該磁性件的磁偶極矩方向；坐標感測裝置，該坐標感測裝置包含通訊模組，用以與該顯示裝置及該方向感測器形 成通訊；第一磁感測器，用以感測該磁性件的第一磁場；以及處理器，電性連接于該通訊模 組及該第一磁感測器，該處理器用以根據(jù)該磁偶極矩大小、該磁偶極矩方向以及該第一磁 場計算該磁性件與該第一磁感測器之間的第一距離以及該第一距離的方向，并且根據(jù)該第 一距離以及該第一距離的方向計算該磁性件的坐標；其中，該處理器通過該通訊模組將該磁性件的該坐標傳送至該顯示裝置，該顯示裝置 根據(jù)該磁性件的該坐標控制該物件。
15.如權利要求14所述的顯示系統(tǒng)，其特征在于當該磁偶極矩方向與直角坐標的一坐 標軸同向時，該方向感測器為二軸陀螺儀。
16.如權利要求14所述的顯示系統(tǒng)，其特征在于該坐標感測裝置另包含第二磁感測 器，電性連接于該處理器，該第二磁感測器用以感測該磁性件的第二磁場，該處理器用以根 據(jù)該磁偶極矩大小、該磁偶極矩方向以及該第二磁場計算該磁性件與該第二磁感測器之間 的第二距離以及該第二距離的方向，并且根據(jù)該第二距離以及該第二距離的方向計算該磁 性件的該坐標。
17.如權利要求14所述的顯示系統(tǒng)，其特征在于該坐標感測裝置另包含殼體，該第一 磁感測器、該處理器以及該通訊模組皆設置于該殼體中，于該殼體上定義指示平面，該處理 器通過該通訊模組將該磁偶極矩方向傳送至該顯示裝置，該顯示裝置根據(jù)該磁性件的該坐 標與該磁偶極矩方向執(zhí)行預定功能。
18.如權利要求17所述的顯示系統(tǒng)，其特征在于當該磁性件的一端朝向該指示平面 時，該預定功能為橡皮擦功能、手掌功能或3D繪圖功能。
19.如權利要求17所述的顯示系統(tǒng)，其特征在于當該磁性件的一端朝向該指示平面， 且該端與該指示平面間的距離小于第一臨界值時，該預定功能為手寫輸入功能；當該磁性 件的一端朝向該指示平面，且該端與該指示平面間的距離大于第二臨界值時，該預定功能 為游標移動功能。
全文摘要
本發(fā)明提供一種坐標感測系統(tǒng)、坐標感測方法以及應用于該坐標感測系統(tǒng)及坐標感測方法的顯示系統(tǒng)。該坐標感測系統(tǒng)包含磁性件，該磁性件具有磁偶極矩；方向感測器，用以感測該磁性件的磁偶極矩方向；第一磁感測器，用以感測該磁性件的第一磁場；以及處理器，與該方向感測器形成通訊且電性連接于該第一磁感測器，該處理器用以根據(jù)該磁偶極矩大小、該磁偶極矩方向以及該第一磁場計算該磁性件與該第一磁感測器之間的第一距離以及該第一距離的方向，并且根據(jù)該第一距離以及該第一距離的方向計算該磁性件的坐標。本發(fā)明利用方向感測器以及至少一磁感測器來感測磁性件位于空間中的三維坐標，可應用于遙控激光筆、游戲搖桿、遙控器等手持式物件中。
文檔編號G01B7/004GK102662495SQ20121007507
公開日2012年9月12日 申請日期2012年3月20日 優(yōu)先權日2012年3月20日
發(fā)明者游俊坤 申請人:佳世達科技股份有限公司, 蘇州佳世達光電有限公司