移动感测装置

技术领域

本发明涉及一种移动感测装置。

背景技术

传统的移动感测装置的感测原理是利用磁性元件(例如磁铁)的磁场在空间中的变化而计算出此磁性元件的移动变化。由于磁性元件在空间中会形成带有方向与数值大小的磁场，因此，通过取得磁场在空间中的变化可计算出磁性元件的移动变化。

而在设计上，传统的移动感测装置利用两颗传感器于两个不同的位置所感测到的磁力差相对于磁性元件的位置的曲线图来推算磁性元件的移动变化。然而，传统的移动感测装置存在以下缺点。上述的曲线图若呈非线性关系，则应用上的成本会提高。反之，若要使曲线图呈良好的线性关系，则磁性元件与传感器之间的距离要够远，但这使应用范围受到限制。

发明内容

本发明提供一种移动感测装置，其磁力差相对于移动量具有良好的线性度。

本发明的一实施例提供一种适于感测物体的移动量的移动感测装置，其包括第一磁传感器、第二磁传感器、异形磁性元件以及控制器。异形磁性元件具有磁化方向，与物体连接，且适于沿平行于第一磁传感器与第二磁传感器之间的连线方向被移动。异形磁性元件、第一磁传感器及第二磁传感器设置在平面上，且磁化方向垂直于平面。控制器电性连接至第一磁传感器与第二磁传感器。控制器根据第一磁传感器与第二磁传感器所感测来自异形磁性元件的磁力差，计算出移动量。移动量为异形磁性元件上的参考点与中心点在平行于连线方向上的距离。中心点为第一磁传感器的位置与第二磁传感器的位置之间的中心。

基于上述，在本发明的一实施例的移动感测装置中，由于将磁性元件设计为异形磁性元件，因此第一磁传感器与第二磁传感器所感测到的磁力差相对于异形磁性元件的移动量可呈良好线性度。

附图说明

图1是根据本发明的一实施例的移动感测装置的示意图；

图2是图1中的异形磁性元件在另一视角的示意图；

图3是根据本发明的一实施例的移动感测装置，第一磁传感器与第二磁传感器所感测到的磁力曲线图；

图4是图3中曲线C1与曲线C2相减后的曲线图。

具体实施方式

图1是根据本发明的一实施例的移动感测装置的示意图。请参考图1，本发明的一实施例提供一种适于感测物体O的移动量d的移动感测装置10。移动感测装置10包括第一磁传感器100、第二磁传感器200、异形磁性元件300以及控制器400。异形磁性元件300适于与物体O连接。当异形磁性元件300移动时，利用第一磁传感器100与第二磁传感器200感测异形磁性元件300的磁场在空间中的变化，再利用控制器400计算异形磁性元件300的移动量d，因而取得物体O的移动量d。其中，物体O例如是头戴式显示器内透镜组的瞳距调整机构。当使用者通过瞳距调整机构调整透镜组的瞳距时，控制器400可取得物体O的移动量d。控制器400再将此移动量d传送至头戴式显示器内的控制模块，使控制模块取得透镜组的瞳距。

详细来说，本实施例的第一磁传感器100或第二磁传感器200可为霍尔传感器或其他类型的磁传感器。异形磁性元件300可为磁铁、电磁铁或其他类型的磁性元件。异形磁性元件300具有磁化方向B，且适于沿平行于第一磁传感器100与第二磁传感器200之间的连线方向D被移动。其中，异形磁性元件300、第一磁传感器100及第二磁传感器200设置在平面P上，且磁化方向B垂直于平面P。

在本实施例中，控制器400例如是包括微控制器单元(Microcontroller Unit，MCU)、中央处理单元(central processing unit，CPU)、微处理器(microprocessor)、数字信号处理器(digital signal processor，DSP)、可程序化控制器、可程序化逻辑设备(programmable logic device，PLD)或其他类似装置或这些装置的组合，本发明并不加以限制。此外，在一实施例中，控制器400的各功能可被实作为多个程序代码。这些程序代码会被储存在一个内存中，由控制器400来执行这些程序代码。或者，在一实施例中，控制器400的各功能可被实作为一或多个电路。本发明并不限制用软件或硬件的方式来实作控制器400的各功能。

在本实施例中，控制器400电性连接至第一磁传感器100与第二磁传感器200。控制器400根据第一磁传感器100与第二磁传感器200所感测来自异形磁性元件300(垂直于平面P或平行于磁化方向B上)的磁力差，计算出移动量d。其中，移动量d为异形磁性元件300上的参考点G与中心点C在平行于连线方向D上的距离，且中心点C为第一磁传感器100的位置与第二磁传感器200的位置之间的中心。参考点G可定义为异形磁性元件300的几何中心或顶点A，本发明并不局限于此。

图2是图1中的异形磁性元件在另一视角的示意图。请同时参考图1与图2，在本实施例中，异形磁性元件300包括(沿平行于平面P的切面)呈等腰三角形的第一部分310。在另一实施例中，异形磁性元件300还包括(沿平行于平面P的切面)呈矩形的第二部分320，第二部分320的长边322与第一部分310的底边312连接，且长边322的长度与底边312的长度实质上相同。也就是说，异形磁性元件300较佳是仅包括第一部分310。但考虑制造工艺的极限，异形磁性元件300可包括第二部分320，其中，第二部分320的短边324小于等于第一部分310的高314，例如短边324与高314之间的比值落在0与1的范围内。

除此之外，在本实施例中，异形磁性元件300(在垂直于平面P上)的厚度t与第一部分310的高314之间的比值落在0.1与1的范围内，且厚度t与第一部分310的底边312之间的比值落在0.01与0.1的范围内。异形磁性元件300的第一部分310的高314与底边312之间的比值落在0.02与0.2的范围内，且第二部分320的短边324与长边322之间的比值落在0.01与0.1的范围内。其中，异形磁性元件300的厚度t与第二部分320的短边324在设计上越轻薄越好，例如是制造工艺的极限。但考虑异形磁性元件300结构的坚固性，以避免异形磁性元件300过于脆弱，异形磁性元件300的厚度t与第二部分320的短边324的大小例如落在0.3mm至1mm的范围内。此外，厚度t的大小对移动感测装置10的线性度的影响较小，但对异形磁性元件300整体的强度有等比例的影响，除了需考虑使装置重量更轻巧，也需同时考虑结构的稳固性。

在本实施例中，异形磁性元件300的第一部分310的顶点A、第一磁传感器100及第二磁传感器200任两者之间的距离大于0。而且，异形磁性元件300的移动量d较佳是小于等于第一磁传感器100的位置与中心点C之间的距离。也就是说，异形磁性元件300的移动范围较佳是落在第一磁传感器100及第二磁传感器200之间，使移动感测装置10对移动量d的量测可维持良好的线性关系。

图3是根据本发明的一实施例的移动感测装置，第一磁传感器与第二磁传感器所感测到的磁力曲线图。图4是图3中曲线C1与曲线C2相减后的曲线图。请参考图1至图4，举例来说，第一磁传感器100与第二磁传感器分别设置在离中心点C距离为6.5mm处，且异形磁性元件300的第一部分310的顶点A与中心点C在垂直于连线方向D上的距离为1.5mm。而且，异形磁性元件300被设计为：第一部分310的高314为2mm，第一部分310的底边312为22mm，第二部分320的短边324为0.3mm，以及异形磁性元件300的厚度t为0.5mm。

图3的曲线C1和曲线C2为异形磁性元件300从靠近第一磁传感器100移动至靠近第二磁传感器200，第一磁传感器100和第二磁传感器200分别感测到的磁场强度相对于异形磁性元件300的移动量d的曲线。其中，图3与图4横轴的单位为mm，且纵轴的单位为高斯。根据图4，磁力差相对于移动量d的曲线具有良好的线性度。

综上所述，在本发明的一实施例的移动感测装置中，由于将磁性元件设计为异形磁性元件，因此第一磁传感器与第二磁传感器所感测到的磁力差相对于异形磁性元件的移动量可呈良好线性度。而由于磁力差相对于移动量可呈良好线性度，因此只需两端点的量测值(例如系统可具有的最大移动量的两端点)，即可使移动感测装置提供良好的移动量精确度，进一步使生产的校正成本较低。此外，将磁性元件设计为异形磁性元件也有助于提高系统对安装公差的容忍度。