CN113827151A - 光学导航装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种光学导航装置，包括：处理电路；第一光源，用以发出第一光；机盖；第二光源，用以向该机盖发出第二光；以及第一光学传感器，用以感测根据该第一光产生的第一光学数据，以及用以感测根据该机盖上的该第二光产生的第二光学数据。其中该处理电路基于该第一光学传感器感测的该第二光学数据判断该机盖的脏污程度。本发明可自动检测机盖的脏污程度。

Description

光学导航装置
技术领域
本发明有关于光学导航装置，特别有关于可判断光学导航装置中的机盖的脏污状态的光学导航装置。
背景技术
传统的自动清扫机，例如扫地机器人，通常会包括用在保护影像传感器的机盖。如果机盖脏了，可能会影响自动清扫机的导航功能。但是，使用者须要经常检查它，或者只有在自动清扫机无法正常工作时才发现机盖脏了。
此外，由于自动清扫机变得越来越普及，因此在一间房子中可能包括多个自动清扫机。自动清扫机通常会根据自动清扫机发出的光计算其与家具或附近墙壁之间的距离。但是，如果多于一部的自动清扫机彼此靠近，则多台自动清扫机发出的光可能会影响彼此的距离计算。
发明内容
因此，本发明一目的为公开可判断其机盖脏污程度的光学导航装置。
本发明一目的为公开可避免另一光学导航装置的影响的光学导航装置。
本发明一实施例公开了一种光学导航装置，包括：处理电路；第一光源，用以发出第一光；机盖；第二光源，用以向该机盖发出第二光；以及第一光学传感器，用以感测根据该第一光产生的第一光学数据，以及用以感测根据该机盖上的该第二光产生的第二光学数据。其中该处理电路基于该第一光学传感器感测的该第二光学数据判断该机盖的脏污程度。
本发明另一实施例公开了一种光学导航装置，包括：处理电路；第一光源，用以发出第一光；机盖；第一光学传感器，用以感测根据该第一光产生的第一光学数据；第二光学传感器，用以感测该第一光学数据，其中该机盖不在该第一光学传感器的焦平面但在该第二光学传感器的焦平面。其中该处理电路根据该第二光学传感器感测到的该第一光学数据判断脏污程度。
本发明另一实施例公开了一种光学导航装置，包括：处理电路；光学传感器；光源，用以产生第一光图案；其中，该处理电路判断该光学传感器是否感测到一个以上的光图案以产生多重光标记。其中，该处理电路基于该多重光标记和该第一光图案来计算物体与该光学导航装置间的距离。
根据前述实施例，可以自动检测机盖的脏污程度。因此，使用者不须经常检查，或者等到自动清扫机不能正常地工作时才发现机盖是脏的。而且，根据前述实施例，可以改善由多个光图案引起的距离计算误差的问题。
附图说明
图1绘示了根据本发明一实施例的一自动清扫机的一方块图。
图2A绘示了根据本发明一实施例的第二光源的配置的示意图。
图2B为绘示了图2A所示的实施例的俯视图的示意图。
图3为绘示了根据图2A所示的实施例的，分别具有高脏污程度和低脏污程度的机盖的示意图。
图4A绘示了根据本发明一实施例的第二光源的配置的示意图。
图4B为绘示了图4A所示的实施例的俯视图的示意图。
图5为绘示了根据图4A所示的实施例的，分别具有高脏污程度和低脏污程度的机盖的示意图。
图6A绘示了根据本发明一实施例的第二光学传感器的配置的示意图。
图6B为绘示了图6A所示的实施例的俯视图的示意图。
图7为绘示了根据图6A所示的实施例的，分别具有高脏污程度和低脏污程度的机盖的示意图。
图8为绘示了根据本发明一实施例的自动清扫机的方块图。
图9至图11为绘示了根据本发明不同实施例的，图8的动作的示意图。
其中，附图标记说明如下：
100 自动清扫机
101 机盖
103，803 处理电路
800 自动清扫机
LS 光源
LS_1 第一光源
LS_2，LS_21-LS_2n 第二光源
OS 光学传感器
OS_1 第一光学传感器
OS_2 第二光学传感器
S_1 第一侧
S_2 第二侧
具体实施方式
以下将以多个实施例来描述本发明的内容，还请留意，各实施例中的元件可通过硬件(例如装置或电路)或是韧体(例如微处理器中写入至少一程序)来实施。此外，以下描述中的”第一”、”第二”以及类似描述仅用来定义不同的元件、参数、数据、信号或步骤。并非用以限定其次序。
而且，以下实施例以扫地机器人之类的自动清扫机作为例子来说明。然而，以下实施例可使用在任何类型的电子装置上。
图1绘示了根据本发明一实施例的一自动清扫机100的一方块图。如图1所示，自动清扫机100包括第一光学传感器OS_1，第一光源LS_1，机盖101和处理电路103。第一光源LS_1用以发出第一光L_1。第一光学传感器OS_1用以感测根据第一光L_1产生的第一光学数据(例如，影像或包括光学特征的任何其他光学数据)。例如，第一光L_1照射到地面，且第一光学数据基于来自地面的反射光而产生。在一实施例中，处理电路103可以基于第一光学数据判断自动清扫机100的位置。处理电路103可以是自动清扫机100的处理器，因此也可以控制自动清扫机100的其他动作。然而，处理电路103可以独立于处理电路103的处理器。第一光学传感器OS_1可以设置在自动清扫机100内部的空间中(例如一空洞)，并且以机盖101密封该空间。通过这种结构，可以防止第一光学传感器OS_1受到环境光的影响。
自动清扫机100还可包括与第一光源LS_1不同的至少一个第二光源，以帮助处理电路103判断机盖101的脏污程度。第二光源LS_2可具有不同的配置(即，不同位置或不同数量)，将在以下实施例中进行更详细的描述。还请理解，以下实施例仅用在说明，并不用以限制本发明的范围。能够达到相同功能的任何其他配置方式也应落入本发明的范围内。还请留意，为了便于理解，在以下实施例中未绘示出图1中的自动清扫机100和处理电路103。
图2A绘示了根据本发明一实施例的第二光源的配置的示意图。如图2A所示，自动清扫机100还包括第二光源LS_2。第二光源LS_2用以向机盖101发出第二光L_2。处理电路103基于由第一光学传感器OP_1感测到的第二光学数据来判断机盖101的脏污程度。稍后将更详细地描述判断动作。
在图2A的实施例中，第一光学传感器OS_1靠近机盖101的第一侧S_1。而且，第二光源LS_2靠近机盖101的第二侧S_2。也就是说，第一光学传感器OS_1与第一侧S_1之间的距离小于第一光学传感器OS_1与第二侧S_2之间的距离，且第二光源LS_2与第一侧S_1之间的距离大于第二光源LS_2与第二侧S_2之间的距离。
在这种情况下，第一光源LS_1向自动清扫机100的外部发出第一光L_1(例如，如图1所示般的向下)，第二光源LS_2向自动清扫机100的内部发出第二光L_2。(例如在图1的实施例中，是向上)。
图2B为绘示了图2A所示的实施例的俯视图的示意图，这俯视图是从图2A的X方向看入。根据图2B，可以清楚地理解第二光源LS_2和第一光学传感器OS_1之间的关系。
图3为绘示了根据图2A所示的实施例的，分别具有高脏污程度和低脏污程度的机盖的示意图。如图3所示，如果机盖101的脏污程度低，则由第二光L_2引起的亮点LP是清晰的。相反的，如果机盖101具有较高的脏污程度，则由第二光L_2引起的光点LP较模糊或在机盖101上看不到。因此，处理电路103可以基于依据机盖101上的第二光L_2而产生的第二光学数据来判断脏污程度。
在判断脏污程度之后，自动清扫机100可以产生一些指示脏污程度的通知信息。例如，自动清扫机100可以具有至少一光源，以通过使用不同的光图案来产生通知信息。另外，自动清扫机100可以产生指示脏污程度的语音通知信息。此外，自动清扫机100可以与用户的行动电子装置通讯，并将通知信息传送到行动电子装置。
由第二光L_2产生的光图案不限在图2A所示的光点。图4A绘示了根据本发明一实施例的第二光源的配置的示意图。图4B为绘示了图4A所示的实施例的俯视图的示意图，是从图4A的X方向看入。图5为绘示了根据图4A所示的实施例的，分别具有高脏污程度和低脏污程度的机盖的示意图。
图4A和图4B的实施例包括了多个第二光源LS_21-LS_2n。第一光学传感器OS_1靠近机盖101的第一侧S_1。且，第二光源LS_21-LS_2n靠近机盖101的第二侧S_2。换句话说，第一光学传感器OS_1和第一侧S_1之间的距离小于第一光学传感器OS_1与第二侧S_2之间的距离，第二光源LS_21-LS_2n与第一侧S_1之间的距离大于第二光源LS_21-LS_2n和第二侧S_2之间的距离。另外，第二光源LS_21-LS_2n在机盖101上的投影围绕第一光学传感器OS_1。在一实施例中，第二光源LS_21-LS_2n可以设置在设置有第一光学传感器OS_1的空间的侧面上。而且，如上所述，机盖101可以密封这个空间。
因此，第二光源LS_21-LS_2n可以形成图5所示的光圆LC。如图5所示，如果机盖101的脏污程度低，则由第二光L_2引起的光圆LC较清楚。相反的，如果机盖101具有较高的脏污程度，则由第二光L_2引起的光圈LC模糊或在机盖101上看不到。因此，处理电路103可以基于根据机盖101上的第二光L_2产生的第二光学数据度来判断脏污程度。
在一实施例中，图1的自动清扫机100中的存储装置可用于存储对照表，这对照表包括由第二光L_2产生的光图案与脏污程度之间的关系。在第一光学传感器OS_1感测到光图案之后，处理电路103可以根据光图案和对照表判断脏污程度。例如，如果光图案的情况为A(例如非常清晰，清晰，模糊或消失)，则脏污程度为X。另一个示例，如果光图案的情况为B，则脏污程度为Y。然而，处理电路103不限在通过这种方法判断脏污程度。
如果前述第一光学传感器OS_1用以感测来自地面的反射光，则机盖101可能不在第一光学传感器OS_1的焦平面内，因此第一光学传感器OS_1无法感测清晰的光学数据(例如影像)。因此，本发明的一实施例公开了另一个光学传感器以感测机盖101的光学数据。
图6A绘示了根据本发明一实施例的第二光学传感器的配置的示意图。图6B为绘示了图6A所示的实施例的俯视图的示意图，是从图6A的X方向看入的图。图6A和图6B的实施例中更公开了第二光学传感器OS_2。第二光学传感器OS_2用以感测根据第二光L_2产生的第二光学数据。机盖101不在第一光学传感器OS_1的焦平面中，但在第二光学传感器OS_2的焦平面中。在这实施例中，处理电路103更基于第二光学传感器OS_2感测到的第二光学数据来判断脏污程度。而且，处理电路103可以仅基于由第二光学传感器OS_2感测到的第二光学数据来判断脏污程度。此外，图6B清楚地绘示了第一光学传感器OS_1和第二光学传感器OS_2的位置之间的关系。
第二光学传感器OS_2可以在物理上独立于第一光学传感器OS_1。也就是说，第一光学传感器OS_1和第二光学传感器OS_2是两个不同的光学传感器。然而，第一光学传感器OS_1和第二光学传感器OS_2可以是同一个光学传感器的不同区域。
第二光源LS_2可为但不限于图2A中的第二光源和图4A中的第二光源。因此，处理电路103可以判断如图3和图5所示的脏污程度。然而，在一实施例中，第二光源LS_2可以从图6A的实施例中移除。在这情况下，第二光学传感器OS_2感测根据第一光源LS_1发出的第一光L_1而产生的第一光学数据。因此，在这种情况下，处理电路103会基于第二光学传感器OS_2感测到的第一光学数据来判断脏污程度。
图7为绘示了根据图6A所示的实施例的，分别具有高脏污程度和低脏污程度的机盖的示意图。如图7所示，如果机盖101具有较低的脏污程度，则在由第二光学传感器OS_2撷取的影像中可以清楚地显示出机盖101的一些固定图案FP。固定图案FP可能是由于机盖101上的纹理或刮痕引起的。相反的，如果机盖101具有较高的脏污程度，则固定图案FP可能会模糊甚至消失。因此，处理电路103可以根据第二光学传感器OS_2感测到的第一光学数据来判断脏污程度。
然而，由于不同的自动清扫机对于不同光源或地面材料的反应可能是不同的，因此在某些情况下，第一光学数据可能具有与图7所示实施例相反的结果。更详细来说，由于光源的类型，地面的材料或盖子的材料或第二光学传感器的功能，在某些情况下，如果机盖101具有较高的脏污程度，固定图案FP可出现在由第二光学传感器OS_2撷取的影像中。相反的，如果机盖101的脏污程度较低，则固定图案FP可能会变得模糊甚至消失。这类变化也应落入本发明的范围内。另外，由于相同的原因，图2A和图4A的实施例也可能发生这种相反的结果。
在一实施例中，图1的自动清扫机100中的存储装置可用以存储对照表，该对照表包括第二光学传感器OS_2感测到的第一光学数据与脏污程度之间的关系。在第二光学传感器OS_2感测到第一光学数据之后，处理电路103可以根据第一光学数据和对照表判断脏污程度。例如，如果第一光学数据的情况是A(例如，具有非常清晰的固定图案，或没有固定图案)，则脏污程度为X。再例如，如果第一光学数据的情况是B，则脏污程度为Y。然而，处理电路103不限于通过这种方法判断脏污程度。
根据前述实施例，可以自动检测机盖101的脏污程度。因此，使用者不须经常检查，或者等到自动清扫机100不能正常地工作时才发现机盖101是脏的。
如前所述，自动清扫机通常会根据自动清扫机发出的光来计算其与附近的家具或墙壁之间的距离。然而，若多于一台的自动清扫机彼此靠近，则其发出的光可能会影响彼此的距离计算。因此，本发明还公开了解决这种问题的机制。
图8为绘示了根据本发明一实施例的自动清扫机的方块图。如图8所示，自动清扫机800包括光源LS，光学传感器OS和处理电路803。光源LS用以发出光以在物体(例如家具或一面墙)上产生第一光图案LP_1。在一实施例中，光源LS和另一台自动清扫机的光源发射结构光(structured light)，但不限于此。光学传感器OS可以感测第一光图案LP_1。而且，处理电路803可以根据第一光图案LP_1计算物体与自动清扫机800之间的距离。此外，处理电路803判断光学传感器OS是否感测到一个以上的光图案以产生多重光标记。处理电路103还基于多重光标记和第一光图案LP_1来计算物体与光学导航装置之间的距离。
图9至图11为绘示了根据本发明不同实施例的，图8的动作的示意图。以下实施例中，是以两个光图案为例进行说明。但是，以下实施例可以应用在两个以上的光图案。
在图9至图11的实施例中，多重光标记代表光学传感器感测到不止一个光图案。例如，在图9的实施例中，感测由光源LS产生的第一光图案LP_1和由另一自动清扫机产生的第二光图案LP_2。如上所述，第一光图案LP_1和第二光图案LP_2可以不限于结构光图案。在这情况下，光源LS被关闭，使得光学传感器OS仅感测到第二光图案LP_2。之后，计算第二光图案LP_2以产生计算出的第二光图案，以得到位置或其他参数，例如第二光图案LP_2的亮度。计算出的第二光图案未在物体上示出。之后，再次开启光源LS以产生第一光图案LP_1，并根据第一光图案LP_1与计算出的第二光图案来计算距离。理想上，计算出的第二光图案会与第二光图案LP_2相同，因此处理电路103可以知道光学数据的哪一部分是第二光图案LP_2。通过这样的方法，处理电路103可仅根据第一光图案LP_1来计算距离，而不根据第二光图案LP_2来计算距离。
在图10的实施例中，如果多重光标记代表光学传感器OS感测到一个以上的光图案，则控制光源LS以产生调整后第一光图案ALP_1。例如，在图10的实施例中，会感测到由光源LS产生的第一光图案LP_1和由另一自动清扫机产生的第二光图案LP_2。因为第一光图案LP_1被调整为调整后第一光图案ALP_1，但是第二光图案LP_2可能是固定的或仅有很小的差异，所以可以区分出调整后第一光图案ALP_1和第二光图案LP_2。然后，计算第二光图案LP_2以产生计算出的第二光图案。计算出的第二光图案未在物体上示出。然后，处理电路103根据第一光图案LP_1和计算出的第二光图案计算距离。理想上，计算出的第二光图案与第二光图案LP_2相同，因此处理电路103可以知道光学数据的哪一部分是第二光图案LP_2。通过这样的方式，处理电路103可以根据第一光图案LP_1来计算距离，而不根据第二光图案LP_2来计算距离。
在图10的实施例中，调整后第一光图案LP_1可只用在区分第二光图案LP_2，而不用在计算距离。在另一实施例中，可以根据调整后第一光图案ALP_1来计算距离，而不是根据第一光图案LP_1来计算距离。
在一实施例中，是调整第一光图案LP_1的亮度等级以产生调整后第一光图案ALP_1。另外，在另一实施例中，是调整光源LS的发光频率以产生调整后第一光图案ALP_1。换句话说，第一光图案LP_1和调整后第一光图案ALP_1具有不同的亮时段和不同的暗时段。
请注意，产生调整后第一光图案ALP_1的方法不限在前述例子。例如，可以调整第一光图案LP_1的形状以产生调整后第一光图案ALP_1。
在一实施例中，如果多重光标记代表光学传感器感测到一个以上的光图案，则使自动清扫机800旋转。通过这种方式，光学传感器OS只能感测到第一光图案LP_1。然后，会根据第一光图案LP_1计算距离。如图11的左图所示，自动清扫机800中的光学传感器OS会感测到第一光图案LP_1和第二光图案LP_2。在这种情况下，自动清扫机800将顺时针旋转预定角度。通过这样的方法，在图11的右图中，自动清扫机800中的光学传感器OS可仅感测第一光图案LP_1但是不感测到第二光图案LP_2。
基于图8-图11所示的实施例，可以改善由多个光图案引起的距离计算误差的问题。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (16)

1.一种光学导航装置，其特征在于，包括：
处理电路；
第一光源，用以发出第一光；
机盖；
第二光源，用以向该机盖发出第二光；以及
第一光学传感器，用以感测根据该第一光产生的第一光学数据，以及用以感测根据该机盖上的该第二光产生的第二光学数据；
其中该处理电路基于该第一光学传感器感测的该第二光学数据判断该机盖的脏污程度。
2.如权利要求1所述的光学导航装置，其特征在于，其中该处理电路基于该第一光学数据判断该光学导航装置的位置。
3.如权利要求1所述的光学导航装置，其特征在于，其中该第一光源向该光学导航装置的外侧发出该第一光，该第二光源向该光学导航装置的内侧发出该第一光。
4.如权利要求1所述的光学导航装置，其特征在于，其中该机盖包括第一侧和与第一侧相对的第二侧，其中该第一光学传感器和该第一侧之间的距离小于该第一光学传感器和该第二侧之间的距离，且该第二光源和该第一侧之间的距离大于该第二光源与该第二侧面之间的距离。
5.如权利要求1所述的光学导航装置，其特征在于，进一步包括：
第二光学传感器，用以感测该第二光学数据；
其中该机盖不在该第一光学传感器的焦平面但在该第二光学传感器的焦平面；
其中该处理电路根据该第一光学传感器感测到的该第二光学数据和该第二光学传感器感测到的该第二光学数据判断该脏污程度，或是根据第二光学传感器感测到的该第二光学数据但不根据该第一光学传感器感测到的该第二光学数据判断该脏污程度。
6.如权利要求1所述的光学导航装置，其特征在于，该第二光在该机盖上形成光点或光圈。
7.如权利要求1所述的光学导航装置，其特征在于，该光学导航装置为自动清扫机。
8.一种光学导航装置，其特征在于，包括：
处理电路；
第一光源，用以发出第一光；
机盖；
第一光学传感器，用以感测根据该第一光产生的第一光学数据；
第二光学传感器，用以感测该第一光学数据，其中该机盖不在该第一光学传感器的焦平面但在该第二光学传感器的焦平面；
其中该处理电路根据该第二光学传感器感测到的该第一光学数据判断脏污程度。
9.如权利要求8所述的光学导航装置，其特征在于，该处理电路基于该第一光学数据判断该光学导航装置的位置。
10.如权利要求8所述的光学导航装置，其特征在于，该光学导航装置为自动清扫机。
11.一种光学导航装置，其特征在于，包括：
处理电路；
光学传感器；
光源，用以产生第一光图案；
其中，该处理电路判断该光学传感器是否感测到一个以上的光图案以产生多重光标记；
其中，该处理电路基于该多重光标记和该第一光图案来计算物体与该光学导航装置间的距离。
12.根据权利要求11所述的光学导航装置，其特征在于，基于该多重光标记和该第一光图案来计算物体与该光学导航装置间的距离包括：
如果该多重光标记代表该光学传感器感测到多个该光图案，则关闭该光源；计算当该光源关闭时由该光学传感器感测到的第二光图案，以产生计算出的第二光图案；
启动光源；以及
根据该第一光图案以及该计算出的第二光图案计算该距离。
13.根据权利要求11所述的光学导航设备，其特征在于，基于该多重光标记和该第一光图案来计算物体与该光学导航装置间的距离包括：
如果该多重光标记代表该光学传感器感测到一个以上的该光图案，则控制该光源以产生调整后第一光图案；
区分由该光学传感器感测到的该调整后第一光图案和该第二光图案；
计算该第二光图案以产生该计算出的第二光图案；以及
根据该第一光图案和计算出的该第二光图案计算该距离。
14.根据权利要求13所述的光学导航装置，其特征在于，控制该光源以产生调整后第一光图案包括以下中的至少一个：
调整该第一光图案的亮度等级；以及
调整该光源的发光频率。
15.根据权利要求11所述的光学导航设备，其特征在于，基于该多重光标记和该第一光图案来计算物体与该光学导航装置间的距离包括：
如果该多重光标记代表该光学传感器感测到一个以上的该光图案，则旋转该自动清扫机，使得该光学传感器除了该第一光图案之外不感测另一光图案；和
根据该第一光图案计算该距离。
16.根据权利要求11所述的光学导航装置，其特征在于，该第一光图案是结构光图案。
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