专利名称：坐标感测系统、坐标感测方法及显示系统的制作方法
技术领域：
本发明关于ー种坐标感测系统及坐标感测方法，尤指ー种利用方向感测器以及至少ー磁感测器来感测磁性件位于空间中的三维坐标的坐标感测系统及坐标感测方法。特别地，上述的坐标感测系统及坐标感测方法可应用于显示系统中。
背景技术：
随着体感控制的运用越来越普及，未来更有可能改变现有的操作模式，其中手势的应用最为广泛。欲准确地判断出使用者于空间中所操作的手势，就必须准确地计算出使用者用来呈现手势的物件(例如，遥控激光笔、游戏摇杆、遥控器等)位于空间中的三维坐标。于先前技术中，用来感测物件位于空间中的三维坐标的方法大多是利用摄影机撷取使用者的影像，再对所撷取的影像进行分析。此方法的缺点在于需使用解析度较高的摄影机来取像，并且需搭配复杂的影像处理演算法。影像处理演算法愈复杂，则需动用更高阶的运算处理器。此会增加对应的电子产品的生产成本。

发明内容
因此，本发明的目的之ー在于提供一种坐标感测系统及坐标感测方法，其利用方向感测器以及至少ー磁感测器来感测磁性件位于空间中的三维坐标，以解决上述问题。本发明的另一目的在于提供一种应用上述的坐标感测系统及坐标感测方法的显示系统。根据本发明的目的之一提供ー种坐标感测系统，其包含磁性件，该磁性件具有磁偶极矩；方向感测器，用以感测该磁性件的磁偶极矩方向；第一磁感测器，用以感测该磁性件的第一磁场；以及处理器，与该方向感测器形成通讯且电性连接于该第一磁感测器，该处理器用以根据该磁偶极矩大小、该磁偶极矩方向以及该第一磁场计算该磁性件与该第一磁感测器之间的第一距离以及该第一距离的方向，并且根据该第一距离以及该第一距离的方向计算该磁性件的坐标。作为可选的技术方案，当该磁偶极矩方向与直角坐标的ー坐标轴同向时，该方向感测器为ニ轴陀螺仪。作为可选的技术方案，该坐标感测系统另包含第二磁感测器，电性连接于该处理器，该第二磁感测器用以感测该磁性件的第二磁场，该处理器用以根据该磁偶极矩大小、该磁偶极矩方向以及该第二磁场计算该磁性件与该第二磁感测器之间的第二距离以及该第ニ距离的方向，并且根据该第二距离以及该第二距离的方向计算该磁性件的该坐标。作为可选的技术方案，该坐标感测系统另包含通讯模组，电性连接于该处理器，用以与显示装置及该方向感测器形成通讯，该处理器通过该通讯模组将该磁性件的该坐标传送至该显示装置。作为可选的技术方案，该坐标感测系统另包含壳体，该第一磁感测器、该处理器以及该通讯模组皆设置于该壳体中，于该壳体上定义指示平面，该处理器通过该通讯模组将该磁偶极矩方向传送至该显示装置，该显示装置根据该磁性件的该坐标与该磁偶极矩方向执行预定功能。作为可选的技术方案，当该磁性件的一端朝向该指示平面时，该预定功能为橡皮擦功能、手掌功能或3D绘图功能。作为可选的技术方案，当该磁性件的一端朝向该指示平面，且该端与该指示平面间的距离小于第一临界值吋，该预定功能为手写输入功能；当该磁性件的一端朝向该指示平面，且该端与该指示平面间的距离大于第二临界值吋，该预定功能为游标移动功能。根据本发明的另一目的提供ー种坐标感测方法，其包含利用方向感测器感测磁性件的磁偶极矩方向，其中该磁性件具有磁偶极矩；利用第一磁感测器感测该磁性件的第ー磁场；根据该磁偶极矩大小、该磁偶极矩方向以及该第一磁场计算该磁性件与该第一磁感测器之间的第一距离以及该第一距离的方向；以及根据该第一距离以及该第一距离的方向计算该磁性件的坐标。 作为可选的技术方案，当该磁偶极矩方向与直角坐标的ー坐标轴同向时，该方向感测器为ニ轴陀螺仪。作为可选的技术方案，该坐标感测方法另包含利用第二磁感测器感测该磁性件的第二磁场；根据该磁偶极矩大小、该磁偶极矩方向以及该第二磁场计算该磁性件与该第ニ磁感测器之间第二距离以及该第二距离的方向；以及根据该第二距离以及该第二距离的方向计算该磁性件的该坐标。作为可选的技术方案，该坐标感测方法另包含于该第一磁感测器所在的壳体上定义指示平面；将该磁性件的该坐标与该磁偶极矩方向传送至显示装置；以及根据该磁性件的该坐标与该磁偶极矩方向于该显示装置执行预定功能。作为可选的技术方案，当该磁性件的一端朝向该指示平面时，该预定功能为橡皮擦功能、手掌功能或3D绘图功能。作为可选的技术方案，当该磁性件的一端朝向该指示平面，且该端与该指示平面间的距离小于第一临界值吋，该预定功能为手写输入功能；当该磁性件的一端朝向该指示平面，且该端与该指示平面间的距离大于第二临界值吋，该预定功能为游标移动功能。根据本发明的再一目的提供ー种显示系统，其包含显示装置与坐标感测系统。该显示装置用以显示物件。该坐标感测系统包含手持式物件与坐标感测装置。该手持式物件包含磁性件以及方向感测器。该磁性件具有磁偶极矩。该方向感测器用以感测该磁性件的磁偶极矩方向。该坐标感测装置包含通讯模组，用以与该显示装置及该方向感测器形成通讯；第一磁感测器，用以感测该磁性件的第一磁场；以及处理器，电性连接于该通讯模组及该第一磁感测器，该处理器用以根据该磁偶极矩大小、该磁偶极矩方向以及该第一磁场计算该磁性件与该第一磁感测器之间的第一距离以及该第一距离的方向，并且根据该第一距离以及该第一距离的方向计算该磁性件的坐标。其中，该处理器通过该通讯模组将该磁性件的该坐标传送至该显示装置，该显示装置根据该磁性件的该坐标控制该物件。作为可选的技术方案，当该磁偶极矩方向与直角坐标的ー坐标轴同向时，该方向感测器为ニ轴陀螺仪。作为可选的技术方案，该坐标感测装置另包含第二磁感测器，电性连接于该处理器，该第二磁感测器用以感测该磁性件的第二磁场，该处理器用以根据该磁偶极矩大小、该磁偶极矩方向以及该第二磁场计算该磁性件与该第二磁感测器之间的第二距离以及该第 二距离的方向，并且根据该第二距离以及该第二距离的方向计算该磁性件的该坐标。作为可选的技术方案，该坐标感测装置另包含壳体，该第一磁感测器、该处理器以 及该通讯模组皆设置于该壳体中，于该壳体上定义指示平面，该处理器通过该通讯模组将 该磁偶极矩方向传送至该显示装置，该显示装置根据该磁性件的该坐标与该磁偶极矩方向 执行预定功能。作为可选的技术方案，当该磁性件的一端朝向该指示平面时，该预定功能为橡皮 擦功能、手掌功能或3D绘图功能。作为可选的技术方案，当该磁性件的一端朝向该指示平面，且该端与该指示平面 间的距离小于第一临界值时，该预定功能为手写输入功能；当该磁性件的一端朝向该指示 平面，且该端与该指示平面间的距离大于第二临界值时，该预定功能为游标移动功能。综上所述，本发明的坐标感测系统及坐标感测方法利用方向感测器以及至少一磁 感测器来感测磁性件位于空间中的三维坐标。于实际应用中，可将磁性件与方向感测器设 置于遥控激光笔、游戏摇杆、遥控器等手持式物件中，以供使用者操作手势，进而控制对应 的电子装置(例如，显示装置)执行特定的功能(例如，橡皮擦功能、手掌功能、3D绘图功 能、手与输入功能、游标移动功能等)。


图1为磁性件相对磁感测器位于空间中任意点的示意图。图2为根据本发明一实施例的显示系统的示意图。图3为图2中的显示系统的功能方块图。图4为磁性件的磁偶极矩方向与一直角坐标的坐标轴同向的示意图。图5A 5C为坐标感测系统用以控制显示装置执行特定功能的示意图。图6A 6C为坐标感测系统用以控制显不装直执彳丁特定功能的另一不意图。图7为根据本发明一实施例的坐标感测方法的流程图。图8为根据本发明另一实施例的显示系统的示意图。图9为图8中的显示系统的功能方块图。
具体实施例方式为使对本发明的目的、构造、特征、及其功能有进一步的了解，兹配合实施例详细 说明如下。请参阅图1,图1为磁性件10相对磁感测器12位于空间中任意点P的示意图。如 图1所示，磁性件10位于P点，且以磁感测器12所在位置o为坐标原点，其中m为磁性件 10于P点的磁偶极矩且磁偶极矩m与直角坐标的z坐标轴同向，月为磁感测器12感测到磁 性件10对0点所造成的磁场，Bx、By、Bz为磁场月于x、y、z坐标轴的分量，r为磁性件10 与磁感测器12的距离，0为距离r与z坐标轴的夹角(亦即，磁偶极矩系与径向f之间的 夹角)。因此，磁感测器12感测到磁性件10对0点所造成的磁场月可以极坐标表示为如下 的公式一。
公式一
权利要求
1.ー种坐标感测系统，其特征在于包含磁性件，该磁性件具有磁偶极矩；方向感测器，用以感测该磁性件的磁偶极矩方向；第一磁感测器，用以感测该磁性件的第一磁场；以及处理器，与该方向感测器形成通讯且电性连接于该第一磁感测器，该处理器用以根据 该磁偶极矩大小、该磁偶极矩方向以及该第一磁场计算该磁性件与该第一磁感测器之间的 第一距离以及该第一距离的方向，并且根据该第一距离以及该第一距离的方向计算该磁性 件的坐标。
2.如权利要求I所述的坐标感测系统，其特征在于当该磁偶极矩方向与直角坐标的ー 坐标轴同向时，该方向感测器为ニ轴陀螺仪。
3.如权利要求I所述的坐标感测系统，其特征在于另包含第二磁感测器，电性连接于该 处理器，该第二磁感测器用以感测该磁性件的第二磁场，该处理器用以根据该磁偶极矩大小、 该磁偶极矩方向以及该第二磁场计算该磁性件与该第二磁感测器之间的第二距离以及该第 ニ距离的方向，并且根据该第二距离以及该第二距离的方向计算该磁性件的该坐标。
4.如权利要求I所述的坐标感测系统，其特征在于另包含通讯模组，电性连接于该处 理器，用以与显示装置及该方向感测器形成通讯，该处理器通过该通讯模组将该磁性件的 该坐标传送至该显示装置。
5.如权利要求4所述的坐标感测系统，其特征在于另包含壳体，该第一磁感测器、该处 理器以及该通讯模组皆设置于该壳体中，于该壳体上定义指示平面，该处理器通过该通讯 模组将该磁偶极矩方向传送至该显示装置，该显示装置根据该磁性件的该坐标与该磁偶极 矩方向执行预定功能。
6.如权利要求5所述的坐标感测系统，其特征在于当该磁性件的一端朝向该指示平面 时，该预定功能为橡皮擦功能、手掌功能或3D绘图功能。
7.如权利要求5所述的坐标感测系统，其特征在于当该磁性件的一端朝向该指示平 面，且该端与该指示平面间的距离小于第一临界值吋，该预定功能为手写输入功能；当该磁 性件的一端朝向该指示平面，且该端与该指示平面间的距离大于第二临界值吋，该预定功 能为游标移动功能。
8.—种坐标感测方法，其特征在于包含利用方向感测器感测磁性件的磁偶极矩方向，其中该磁性件具有磁偶极矩；利用第一磁感测器感测该磁性件的第一磁场；根据该磁偶极矩大小、该磁偶极矩方向以及该第一磁场计算该磁性件与该第一磁感测 器之间的第一距离以及该第一距离的方向；以及根据该第一距离以及该第一距离的方向计算该磁性件的坐标。
9.如权利要求8所述的坐标感测方法，其特征在于当该磁偶极矩方向与直角坐标的ー 坐标轴同向时，该方向感测器为ニ轴陀螺仪。
10.如权利要求8所述的坐标感测方法，其特征在于另包含利用第二磁感测器感测该磁性件的第二磁场；根据该磁偶极矩大小、该磁偶极矩方向以及该第二磁场计算该磁性件与该第二磁感测 器之间第二距离以及该第二距离的方向；以及根据该第二距离以及该第二距离的方向计算该磁性件的该坐标。
11.如权利要求8所述的坐标感测方法，其特征在于另包含于该第一磁感测器所在的壳体上定义指示平面；将该磁性件的该坐标与该磁偶极矩方向传送至显示装置；以及根据该磁性件的该坐标与该磁偶极矩方向于该显示装置执行预定功能。
12.如权利要求11所述的坐标感测方法，其特征在于当该磁性件的一端朝向该指示平 面时，该预定功能为橡皮擦功能、手掌功能或3D绘图功能。
13.如权利要求11所述的坐标感测方法，其特征在于当该磁性件的一端朝向该指示平 面，且该端与该指示平面间的距离小于第一临界值时，该预定功能为手写输入功能；当该磁 性件的一端朝向该指示平面，且该端与该指示平面间的距离大于第二临界值时，该预定功 能为游标移动功能。
14.一种显示系统，其特征在于包含显示装置，用以显示物件；以及坐标感测系统，该 坐标感测系统包含手持式物件，该手持式物件包含磁性件，该磁性件具有磁偶极矩；以及方向感测器，用 以感测该磁性件的磁偶极矩方向；坐标感测装置，该坐标感测装置包含通讯模组，用以与该显示装置及该方向感测器形 成通讯；第一磁感测器，用以感测该磁性件的第一磁场；以及处理器，电性连接于该通讯模 组及该第一磁感测器，该处理器用以根据该磁偶极矩大小、该磁偶极矩方向以及该第一磁 场计算该磁性件与该第一磁感测器之间的第一距离以及该第一距离的方向，并且根据该第 一距离以及该第一距离的方向计算该磁性件的坐标；其中，该处理器通过该通讯模组将该磁性件的该坐标传送至该显示装置，该显示装置 根据该磁性件的该坐标控制该物件。
15.如权利要求14所述的显示系统，其特征在于当该磁偶极矩方向与直角坐标的一坐 标轴同向时，该方向感测器为二轴陀螺仪。
16.如权利要求14所述的显示系统，其特征在于该坐标感测装置另包含第二磁感测 器，电性连接于该处理器，该第二磁感测器用以感测该磁性件的第二磁场，该处理器用以根 据该磁偶极矩大小、该磁偶极矩方向以及该第二磁场计算该磁性件与该第二磁感测器之间 的第二距离以及该第二距离的方向，并且根据该第二距离以及该第二距离的方向计算该磁 性件的该坐标。
17.如权利要求14所述的显示系统，其特征在于该坐标感测装置另包含壳体，该第一 磁感测器、该处理器以及该通讯模组皆设置于该壳体中，于该壳体上定义指示平面，该处理 器通过该通讯模组将该磁偶极矩方向传送至该显示装置，该显示装置根据该磁性件的该坐 标与该磁偶极矩方向执行预定功能。
18.如权利要求17所述的显示系统，其特征在于当该磁性件的一端朝向该指示平面 时，该预定功能为橡皮擦功能、手掌功能或3D绘图功能。
19.如权利要求17所述的显示系统，其特征在于当该磁性件的一端朝向该指示平面， 且该端与该指示平面间的距离小于第一临界值时，该预定功能为手写输入功能；当该磁性 件的一端朝向该指示平面，且该端与该指示平面间的距离大于第二临界值时，该预定功能 为游标移动功能。
全文摘要
本发明提供一种坐标感测系统、坐标感测方法以及应用于该坐标感测系统及坐标感测方法的显示系统。该坐标感测系统包含磁性件，该磁性件具有磁偶极矩；方向感测器，用以感测该磁性件的磁偶极矩方向；第一磁感测器，用以感测该磁性件的第一磁场；以及处理器，与该方向感测器形成通讯且电性连接于该第一磁感测器，该处理器用以根据该磁偶极矩大小、该磁偶极矩方向以及该第一磁场计算该磁性件与该第一磁感测器之间的第一距离以及该第一距离的方向，并且根据该第一距离以及该第一距离的方向计算该磁性件的坐标。本发明利用方向感测器以及至少一磁感测器来感测磁性件位于空间中的三维坐标，可应用于遥控激光笔、游戏摇杆、遥控器等手持式物件中。
文档编号G01B7/004GK102662495SQ20121007507
公开日2012年9月12日 申请日期2012年3月20日 优先权日2012年3月20日
发明者游俊坤 申请人:佳世达科技股份有限公司, 苏州佳世达光电有限公司