專利名稱：擷取影像和操控光標(biāo)的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及擷取影像和操控光標(biāo)的裝置。它具有整合攝像器的光學(xué)鼠標(biāo)也可實(shí)現(xiàn)在筆記型計(jì)算機(jī)上。
對(duì)個(gè)人計(jì)算機(jī)(personal computer，PC)使用者而言，鼠標(biāo)為用以輸入資料至PC的基本裝置之一，另一種為鍵盤。計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)常常作為光標(biāo)定位裝置或光標(biāo)控制裝置，雖然鼠標(biāo)使用于執(zhí)行許多功能，如開始執(zhí)行應(yīng)用程序；調(diào)整窗口大小和位置；拖拉，開啟或丟棄文件；選擇圖標(biāo)，文字，在下拉式菜單中的功能項(xiàng)，以及其它?？上У氖?，現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)具有一些缺點(diǎn)。
首先，現(xiàn)有技術(shù)的鼠標(biāo)使用笨重的滾球機(jī)構(gòu)。例如，在空間為重要的應(yīng)用中(如膝上型計(jì)算機(jī))，鼠標(biāo)無(wú)法有效地利用，而較傾向使用其它光標(biāo)控制裝置如軌跡球或接觸板。第二，此滾球機(jī)構(gòu)隨使用而磨損，且使用者常會(huì)注意到在長(zhǎng)期使用后鼠標(biāo)動(dòng)作和準(zhǔn)確度變差。關(guān)于這方面，當(dāng)滾球機(jī)構(gòu)損壞時(shí)，PC使用者會(huì)接受此事實(shí)，而必須蒙受無(wú)謂的困難和成本而以新鼠標(biāo)更換損壞的鼠標(biāo)。第三，即使?jié)L球機(jī)構(gòu)未損壞，現(xiàn)有鼠標(biāo)的分辨率和感度雖可忍受，但仍可改進(jìn)。
近來(lái)，羅技公司將一種商標(biāo)名為”MARBLE”的光標(biāo)控制裝置帶入市場(chǎng)。此裝置使用以隨機(jī)圖形的點(diǎn)所印制的軌跡球。當(dāng)球移動(dòng)時(shí)，光束照在點(diǎn)的小區(qū)域上，且此區(qū)域的影像經(jīng)由透鏡并受鏡面反射。反射的影像以傳感器芯片讀取，以計(jì)算點(diǎn)的移動(dòng)。可惜的是，此裝置需要獨(dú)特的軌跡球，具有特殊圖形的點(diǎn)以將移動(dòng)資料饋至傳感器芯片。因此，許多上述的缺點(diǎn)仍未在此裝置中解決。
近年來(lái)，互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(complementary metal oxidesemiconductor，CMOS)影像傳感器技術(shù)的進(jìn)展已為數(shù)字像機(jī)，視訊數(shù)字像機(jī)，以及PC攝像器鋪了一條路而成為下一個(gè)PC使用的低成本的外圍裝置。例如，使用者如今可使用PC攝像器及通訊軟件(如微軟的免費(fèi)軟件Net-Meeting)以經(jīng)由電話線或局域網(wǎng)絡(luò)(local areanetwork，LAN)來(lái)傳送視訊影像至遠(yuǎn)程PC及自遠(yuǎn)程PC接受視訊影像。
可惜的是，雖然這些影像傳感器技術(shù)有所進(jìn)展，除了特定用途外，一般的PC使用者并未準(zhǔn)備要接受PC攝像器。PC工業(yè)未解的挑戰(zhàn)是，如何使PC攝像器更有用，而為一般PC使用者所接受。
因此，為了克服上述的缺點(diǎn)。本發(fā)明的目的在提供一種不需要滾球機(jī)構(gòu)的擷取影像和操控光標(biāo)的裝置裝置，且其為致密的，具有制造成本效益，及不會(huì)有滾球機(jī)構(gòu)所承受的磨損。
本發(fā)明的另一目的在提供一種擷取影像和操控光標(biāo)的裝置使用所擷取的影像來(lái)檢測(cè)光標(biāo)控制裝置的移動(dòng)，藉以改進(jìn)光標(biāo)控制裝置的準(zhǔn)確度和敏感度。
本發(fā)明的又一目的在于提供一種擷取影像和操控光標(biāo)的裝置其可包括一整合攝像器。
本發(fā)明的又一目的在于提供一種采用影像提供鼠標(biāo)位置信號(hào)方法。
本發(fā)明的又一目的在于提供一種具有一擷取影像和操控光標(biāo)的裝置的筆記型計(jì)算機(jī)。
本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下措施來(lái)達(dá)到一種擷取影像和操控光標(biāo)的裝置，該裝置可使用于第一模式與第二模式，該裝置包括一光電機(jī)構(gòu)，用以擷取該影像；一使用者選擇觸發(fā)器，供一使用者決定欲于該第一模式或該第二模式的下操作，并提供一模式信號(hào)；以及一控制器，耦合至該光電機(jī)構(gòu)與該使用者選擇觸發(fā)器，用以接收該模式信號(hào)；當(dāng)于該第一模式下，用以將該裝置的移動(dòng)轉(zhuǎn)化成對(duì)應(yīng)的移動(dòng)信息信號(hào)，以控制該光標(biāo)；當(dāng)于該第二模式下，用以擷取和顯示該影像。
本發(fā)明還涉及一種采用影像提供鼠標(biāo)位置信號(hào)方法，包括以下步驟a.接收第一影像；b.接收第二影像；以及c.比較第一和第二影像，且根據(jù)比較結(jié)果選擇性地修改該鼠標(biāo)位置信號(hào)。
本發(fā)明又涉及一種提供鼠標(biāo)位置信號(hào)和影像的方法，應(yīng)用于一擷取影像和操控光標(biāo)的裝置，該裝置可使用于第一模式與第二模式；該方法包括以下步驟a.接收一模式信號(hào)，表示欲為該第一模式或該第二模式下操作；b.接收影像信號(hào)；c.若選擇該第一模式，則根據(jù)所接收的該影像信號(hào)控制光標(biāo)移動(dòng)；以及d.若選擇該第二模式，則處理及顯示該影像信號(hào)。
本發(fā)明還涉及一種具有一擷取影像和操控光標(biāo)的裝置的筆記型計(jì)算機(jī)，該裝置可使用于第一模式與第二模式，該裝置包括一光電機(jī)構(gòu)，用以擷取該影像；一使用者選擇觸發(fā)器，供一使用者決定欲于該第一模式或該第二模式的下操作，并提供一模式信號(hào)；以及一控制器，耦合至該光電機(jī)構(gòu)與該使用者選擇觸發(fā)器，用以接收該模式信號(hào)；當(dāng)于該第一模式下，用以將該裝置的移動(dòng)轉(zhuǎn)化成對(duì)應(yīng)的移動(dòng)信息信號(hào)，以控制該光標(biāo)；當(dāng)于該第二模式下，用以擷取和顯示該影像。另外，本發(fā)明還包括一種操控光標(biāo)的裝置，包括一光電機(jī)構(gòu)，用以擷取影像；以及一控制器，耦合至該光電機(jī)構(gòu)，以接收所擷取的該影像，該控制器具有移動(dòng)估算模塊，據(jù)以處理所擷取的該影像和控制光標(biāo)移動(dòng)。
為達(dá)成本發(fā)明的目的，提供一種擷取影像的裝置以用于操控光標(biāo)。此裝置包括一光電機(jī)構(gòu)，以接收影像信號(hào)。所接收的影像信號(hào)使用數(shù)字信號(hào)處理(digital signal processing，DSP)技術(shù)處理，且用于控制幕或顯示器上的光標(biāo)。在一實(shí)施例中，此DSP包括移動(dòng)檢測(cè)(motiondetection)、移動(dòng)判斷(motion estimation)、圖案辨識(shí)(patternrecognition)、或影像相關(guān)(image correlation)等等。
此裝置亦可使用在二種模式中操作。在此實(shí)施例中，此裝置也具有一使用者選擇觸發(fā)器，以供使用者宣稱或取消宣稱一決定所欲的操作為第一模式或第二模式的模式信號(hào)。此裝置具有一控制器，耦合至光電機(jī)構(gòu)與使用者選擇觸發(fā)器以接收模式信號(hào)。當(dāng)在第一模式中操作時(shí)，所接收的影像信號(hào)被處理并用于控制屏幕或顯示器上的光標(biāo)移動(dòng)。當(dāng)在第二模式中操作時(shí)，所接收的影像信號(hào)被處理并在PC上顯示為視訊影像。
在本發(fā)明的實(shí)施例之一中，此裝置可為獨(dú)立裝置(如鼠標(biāo))而耦合至PC。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，此裝置可被整合至所使用的筆記型計(jì)算機(jī)之中。
因此，本發(fā)明的裝置提供一單一機(jī)構(gòu)，具有至少二個(gè)用途控制光標(biāo)移動(dòng)，以及擷取視訊影像。當(dāng)用作為光標(biāo)控制裝置時(shí)，本發(fā)明的裝置不需要滾球機(jī)構(gòu)，且其為致密的，具有制造成本效益，及不會(huì)有滾球機(jī)構(gòu)所承受的磨損。此外，使用所擷取的影像和DSP來(lái)偵測(cè)光標(biāo)控制裝置的移動(dòng)，以改進(jìn)光標(biāo)控制裝置的準(zhǔn)確度和敏感度。當(dāng)用作為攝像器時(shí)，本發(fā)明的裝置節(jié)省桌面空間，而提供PC使用者具有更大的可用性和可見性的數(shù)字影像擷取裝置，以及更多的使用數(shù)字影像擷取裝置的應(yīng)用項(xiàng)目。
為讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征、和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉較佳實(shí)施例，并配合附圖，作詳細(xì)說(shuō)明如下附圖簡(jiǎn)單說(shuō)明

圖1A-1D所示為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例之一所建構(gòu)的光標(biāo)控制裝置各種觀視圖；圖2A是顯示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例之一的光標(biāo)控制裝置如何建構(gòu)；圖2B是顯示第2A圖中的光標(biāo)控制裝置如何使用所擷取的影像提供位置信號(hào)至PC；圖3是顯示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例之一的光標(biāo)控制裝置的區(qū)塊圖；圖4所示為在8x8網(wǎng)格線中范例參考點(diǎn)，可用于以圖1A-1D中的光標(biāo)控制裝置作移動(dòng)判斷；圖5是顯示筆記型計(jì)算機(jī)的前視圖，使用根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例所建構(gòu)的光標(biāo)控制裝置；圖6是顯示圖5中的筆記型計(jì)算機(jī)的右視圖7是顯示圖5中的光標(biāo)控制裝置的滑動(dòng)板的底面圖；圖8A和8B是顯示圖5中的光標(biāo)控制裝置的操作；圖9是顯示用以保持圖7中的滑動(dòng)板的外殼的延伸上視圖；圖10所示為變化實(shí)施例，以在外殼中保持滑動(dòng)板。
圖號(hào)說(shuō)明10～光標(biāo)控制裝置；12～上表面；14～鼠標(biāo)按鈕；18～切換按鈕；24～纜線；26～底表面；30～室；32～左側(cè)表面；33～右側(cè)表面；34～光傳感器；35～前表面；38～光源；40～背表面；70～物體；72～書桌；74～連接埠；75～所擷取的影像；78～個(gè)人計(jì)算機(jī)；84～顯示器；88～計(jì)算機(jī)外殼；94～鍵盤；104～圖案；105～移動(dòng)信息信號(hào)；110～電路；118～控制器；124～內(nèi)存；204～參考點(diǎn)；208～區(qū)塊；214～區(qū)塊；300～筆記型計(jì)算機(jī)；302～整合裝置；304～殼體；306～鍵墊；308～鼠標(biāo)按鈕；310～側(cè)墻；312～顯示器；320～空洞；322～上表面；324～傳感器；326～光源；328～滑板；330～觀察孔；332～底表面；334～影像；340～外殼；342～開口；344～上表面；346～磁鐵；348～軸承。
實(shí)施例本發(fā)明的光標(biāo)控制裝置使用整合光電機(jī)構(gòu)，用以擷取主要用于光標(biāo)控制的影像。所擷取的影像，在一實(shí)施例中，亦可用作為視訊資料，被處理并接著送至顯示器以顯示視訊或攝像器影像。本發(fā)明的光標(biāo)控制裝置可作為分離獨(dú)立的裝置，或可被整合至所使用的筆記型計(jì)算機(jī)之中。
圖1A-1D是顯示根據(jù)本發(fā)明的不限定實(shí)施例之一所建構(gòu)的的光標(biāo)控制裝置10各種觀視圖。在此實(shí)施例中，光標(biāo)控制裝置10為獨(dú)立的鼠標(biāo)。圖1A是顯示光標(biāo)控制裝置10的上視圖。圖1B，1C，和1D各為光標(biāo)控制裝置10的底視圖，左側(cè)剖面圖，和背視圖。
光標(biāo)控制裝置10具有一殼體，包括上表面12，左側(cè)表面32，右側(cè)表面33，前表面35和背表面40。復(fù)數(shù)鼠標(biāo)按鈕14位在上表面12上。鼠標(biāo)按鈕14包括一切換按鈕18，關(guān)連且專用于本發(fā)明中。切換按鈕18以中間鼠標(biāo)按鈕較佳，但亦可為右鈕或左鈕，只要此鈕只專用于本發(fā)明的用途而不被光標(biāo)控制裝置10的其它功能所使用?；蛘?，切換按鈕18可以用一或多個(gè)特殊鍵盤按鍵(如F12或Ctrl+v等)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
切換按鈕18為使用者可選擇的，按鈕18可由使用者使其生效，以做為觸發(fā)機(jī)構(gòu)，產(chǎn)生模式信號(hào)至個(gè)人計(jì)算機(jī)(PC)78(見以下圖2A和2B)或板上控制器118(見以下圖3)，以通知PC 78或控制器118使用者所要的操作模式。明確地說(shuō)，光標(biāo)控制裝置10可用于二種操作模式光標(biāo)定位模式(光標(biāo)控制模式)和影像擷取模式(攝像模式)，將在后文中詳細(xì)說(shuō)明。光標(biāo)控制裝置10亦包括一纜線，自背表面40延伸，可耦合至PC 78以與PC 78溝通信息。
光標(biāo)控制裝置10包括一光傳感器34(文中亦以光電機(jī)構(gòu)稱之)，其可為一變換器，利用熟知的光電效應(yīng)，將光轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的電信號(hào)。光傳感器34可為電荷耦合裝置(charge coupled device，CCD)或互補(bǔ)金屬氧化半導(dǎo)體(complementary metal oxide semiconductor，CMOS)裝置。光傳感器34耦合至將在后文中參照?qǐng)D3詳細(xì)說(shuō)明的電路，以處理所接收的信息。
光傳感器34的一些先進(jìn)的實(shí)施例(如某些CMOS裝置)亦可包括整合的數(shù)字信號(hào)處理(digital signal processing，DSP)邏輯以在所接收的影像信號(hào)上執(zhí)行簡(jiǎn)單的DSP工作，使得影像可被儲(chǔ)存，顯示或其它由PC操控的工作。如果使用此先進(jìn)的光傳感器34，則DSP可能不需要由PC 78或如下所述的控制器118來(lái)執(zhí)行，且切換信號(hào)需要被耦合至傳感器34。
光標(biāo)控制裝置10的殼體亦包括一底表面26，以與平坦表面接觸，后文中將以”接觸表面”稱之(例如鼠標(biāo)墊或桌子的上表面)。底表面26定義出具有開口的室30。室30包括一頂篷，其中放置傳感器34。室30用以自接觸表面升起傳感器34(即將傳感器34自接觸表面分開一段最小距離)。此最小距離當(dāng)裝置10用于光標(biāo)控制模式時(shí)是很重要的，將在后文中詳細(xì)說(shuō)明。
光標(biāo)控制裝置10也包括一光源38以提供照明，于光標(biāo)控制模式時(shí)協(xié)助光傳感器34偵測(cè)影像信息，將在后文中參考圖2B作詳細(xì)說(shuō)明。光源38可以發(fā)光二極管(LED)實(shí)現(xiàn)。
背表面40具有一開口供纜線24穿出。在一實(shí)施例中，背表面40一般為平坦的，以使光標(biāo)控制裝置10可以相對(duì)地較安全的方式站立且平衡在接觸表面上。換句話說(shuō)，背表面40相對(duì)地較平坦，以使光標(biāo)控制裝置10可被置于平坦的接觸表面上，且不需額外的支持物來(lái)直豎站立?；蛘?，背表面40不需要是平坦的，但在此情況下，也許需要支持物(如架子，座板，或附在光標(biāo)控制裝置10的殼體上的有鏈支柱)，來(lái)使光標(biāo)控制裝置10直豎站立。
圖2A所示為圖1A-1D中的光標(biāo)控制裝置10如何使用于提供所擷取的影像至PC 78。PC 78可包括一顯示器84，可用以顯示所擷取的影像75；一鍵盤94，以接收使用者輸入；以及一底架或計(jì)算機(jī)外殼88，以存放電路和計(jì)算機(jī)硬件。
首先，使用者將光標(biāo)控制裝置10定位，以使得傳感器34在對(duì)應(yīng)于所要擷取的物體70的視線方向。如前所述，有無(wú)支持物在其背表面40，光標(biāo)控制裝置10皆可直豎站立(即背表面40可作為接觸和定置在平坦接觸表面上的基座表面，如書桌72)。光標(biāo)控制裝置10的另一表面，如左側(cè)表面32或右側(cè)表面33，也可做為接觸書桌72的基座表面，只要左或右側(cè)表面32，33相對(duì)地平坦或提供以必要的支持物。
或者，使用者可以他或她的手拿著光標(biāo)控制裝置10并將光標(biāo)控制裝置10對(duì)準(zhǔn)物體70，如同拿著照像機(jī)對(duì)準(zhǔn)一般。
接著，切換按鈕18可由使用者選擇，以告知PC 78或控制器118光標(biāo)控制裝置10是在攝像模式?；蛘撸袚Q按鈕18可在使用者放置光標(biāo)控制裝置10以擷取影像之前，由使用者選擇。光標(biāo)控制裝置10接著擷取如物體70的物體的連續(xù)影像75，經(jīng)由纜線24傳送影像75至PC 78。PC 78包括連接埠74以耦合至纜線24。在此例中，連接埠74可為任何連接埠，包括(但不限于)通用串行端口(Universal serialport，USB)或并行端口，或使用的IEEE 1394標(biāo)準(zhǔn)的埠(日本常用)。甚者，此連接埠74也可以無(wú)線接收/發(fā)射界面，譬如經(jīng)由紅外線(IR)或射頻(RF)信號(hào)，做為PC 78與光標(biāo)控制裝置10間的數(shù)據(jù)傳輸界面。光標(biāo)控制裝置10(如下所解釋由控制器118而具有內(nèi)建DSP功能)或PC78接著會(huì)對(duì)所接收的影像執(zhí)行數(shù)字信號(hào)處理(DSP)，之后顯示在顯示器84上。
圖2B是顯示圖2A中的光標(biāo)控制裝置10如何使用所擷取的影像提供位置信號(hào)105(delta(x)，delta(y))至PC 78。再次，切換按鈕18可在使用攝像模式結(jié)束之后，由使用者選擇，使得模式信號(hào)被送至PC78或控制器118，以告知其光標(biāo)控制裝置10準(zhǔn)備要使用在光標(biāo)控制模式。光標(biāo)控制裝置10接著使用所擷取的影像做DSP，而在此情況下，執(zhí)行光標(biāo)控制裝置10的移動(dòng)判斷。如此，移動(dòng)判斷為DSP的一種型式，且參考光標(biāo)控制裝置10的偵測(cè)位置的位移，提供指示位移的信號(hào)。PC78接收這些位置信號(hào)，使用此信號(hào)以在顯示器84上以與光標(biāo)控制裝置10位移一致的方式移動(dòng)光標(biāo)。移動(dòng)判斷的范例參照?qǐng)D4在后文中作詳細(xì)說(shuō)明。
當(dāng)光標(biāo)控制裝置10用于光標(biāo)控制模式時(shí)，光標(biāo)控制裝置10可以被放置成使傳感器34面對(duì)接觸表面，如鼠標(biāo)墊或書桌72。當(dāng)光標(biāo)控制裝置10的底表面26停在接觸表面上時(shí)，室30不會(huì)充分地照明。因此，光源38在光標(biāo)控制模式中起動(dòng)，以在室30提供充足的照明，使得影像信息可自接觸表面而被偵測(cè)。此外，尚可以一些輔助的光學(xué)器材(諸如鏡頭、光圈、分光器等)設(shè)置于室30中，以增加室30中的照明。照明產(chǎn)生的光線自接觸表面反射而由傳感器34所接收。
當(dāng)用具有傳感器34的裝置10面對(duì)接觸表面時(shí)，重要的是接觸表面上具有參考或指向點(diǎn)，使得裝置10的移動(dòng)(移動(dòng)判斷)可根據(jù)此參考點(diǎn)決定。參考點(diǎn)可為一圖案104或任何影像，如雜志的封面。此影像不需要復(fù)雜，甚至可為一個(gè)點(diǎn)或一條線。
在用于光標(biāo)控制模式時(shí)，傳感器34并不需要面對(duì)接觸表面。例如，傳感器34可在示演期間被放置以對(duì)面遠(yuǎn)處影像(如墻壁或投射屏幕)。在此例中，裝置10可被耦合至或整合入一筆記型計(jì)算機(jī)中(如下關(guān)連至圖5-10加以解釋)，在示演期間連接至薄膜晶體管投影機(jī)，執(zhí)行PowerpointTM應(yīng)用程序以展示影像(如幻燈片)。使用者可接著以雷射指針器，在墻上或投射屏幕上移動(dòng)激光束，作為延伸光標(biāo)控制裝置。
總之，傳感器34依據(jù)所要的光標(biāo)控制裝置10操作模式，具有二個(gè)定位。在攝像模式中，傳感器34面對(duì)環(huán)境(如會(huì)議室)；而在光標(biāo)控制模式中，傳感器34面對(duì)具有參考點(diǎn)或其它圖形的接觸表面(如鼠標(biāo)墊)或遠(yuǎn)處表面(如墻壁)。然而，在二種模式中，傳感器34可以用同樣的方式在圖框至圖框的基礎(chǔ)上作用(如每秒30圖框)，且真的不需要知道其操作在何種模式(除非傳感器34具有內(nèi)建的DSP功能，在此情況下切換信號(hào)必須送至傳感器34，以告知內(nèi)建在傳感器34中的處理邏輯執(zhí)行何種型式的DSP)。換句話說(shuō)，傳感器34可在二種模式之一，以圖框至圖框的基礎(chǔ)連續(xù)擷取影像，接著將影像與DSP在所有圖框中所執(zhí)行(以如下解釋的方式)模式信號(hào)一起送至PC 78或控制器118。模式信號(hào)與比特流和致能信號(hào)一起被送至PC 78或控制器118以決定操作模式，以及所接收的影像如何被使用(如作為攝像視訊影像或光標(biāo)控制)。據(jù)此，傳感器34得以同樣的方式在二種操作模式中作用，光標(biāo)控制裝置10的操作時(shí)間和硬件復(fù)雜度便可大幅降低。此外，光標(biāo)控制裝置10可被輕易地制成和市場(chǎng)上現(xiàn)有大部份的DSP軟件兼容，因DSP軟件驅(qū)動(dòng)程序只需要簡(jiǎn)單的修改以使其兼容，藉以降低硬件復(fù)雜度。圖3是顯示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例之一的光標(biāo)控制裝置10的電路110的區(qū)塊圖。電路110包括圖1B和1C中的光傳感器34以接收光線并將光轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)于所接收光的電信號(hào)。整合的光標(biāo)與攝像控制器118耦合至光傳感器34，且根據(jù)控制器118是否包括DSP模塊來(lái)執(zhí)行數(shù)字信號(hào)處理(DSP)，以執(zhí)行不同的功能。因此，DSP可以由PC 78或控制器118執(zhí)行。
例如，若控制器118不具有DSP模塊，則控制器118實(shí)質(zhì)上以在PC 78中的DSP模塊來(lái)將所接收的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成有用的影像信號(hào)75。
另一方面，若控制器118具有DSP模塊，則控制器118可執(zhí)行種DSP功能，包括(1)由在攝像模式的PC 78將所接收的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成有用的影像信號(hào)75，(2)由PC 78將所接收的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成有用的影像信號(hào)75以在光標(biāo)控制模式中控制光標(biāo)，(3)如色彩校正和影像壓縮等影像處理工作，(4)如移動(dòng)判斷，輪廓加強(qiáng)等特殊功能，(5)在使用光標(biāo)控制模式時(shí)計(jì)算影像移動(dòng)向量，(6)判斷在傳感器34之前隨機(jī)移動(dòng)的許多物體的平均/群組移動(dòng)向量，以及(7)執(zhí)行形狀辨識(shí)。如上所述的功能的操作由來(lái)自切換按鈕18的模式信號(hào)所觸發(fā)。一內(nèi)存124用以儲(chǔ)存DSP模塊，以及在傳送此信號(hào)至PC 78的前暫時(shí)儲(chǔ)存移動(dòng)信息信號(hào)105或影像信號(hào)75。因此，內(nèi)存124只有在控制器118具有DSP模塊時(shí)才提供。
當(dāng)由控制器118執(zhí)行DSP時(shí)，市售的華邦電子公司編號(hào)W9960即為此系統(tǒng)芯片(System-on-a-chip)之一例，其為一華邦電子公司現(xiàn)有的集成電路(IC)。W9960具有自己的DSP驅(qū)動(dòng)器使得DSP可在控制器118中執(zhí)行。因此，W9960利用令DSP在控制器118中執(zhí)行而省下PC 78的計(jì)算功率。
當(dāng)由PC 78執(zhí)行DSP時(shí)，控制器118可以由專用的數(shù)字信號(hào)處理器或帶有微處理器(如486系列)和內(nèi)建內(nèi)存的低成本系統(tǒng)芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)。例如，控制器118可以由華邦電子公司編號(hào)W9967來(lái)實(shí)現(xiàn)，其為市售的華邦電子公司現(xiàn)有的IC。W9967為一固定功能的DSP芯片。W9967為一數(shù)字影像傳送IC，特別為耦合至USB埠而設(shè)計(jì)。W9967專用于執(zhí)行如(i)自傳感器34中取出數(shù)字影像資料，(ii)執(zhí)行簡(jiǎn)單壓縮，和(iii)傳送壓縮資料至PC 78以執(zhí)行DSP的簡(jiǎn)單功能。當(dāng)使用W9967時(shí)，DSP模塊包括驅(qū)動(dòng)器存放在PC 78中。
在這方面，W9960和W9967可以為了執(zhí)行DSP(如執(zhí)行移動(dòng)判斷和提供移動(dòng)判斷信號(hào)至PC 78)而加以修改。換言之，對(duì)移動(dòng)判斷而言，只有現(xiàn)行圖框和前圖框之間有所變化(亦參考如delta(x)和delta(y)或向量)時(shí)才重要。由此特征的優(yōu)點(diǎn)，W9960和W9967的驅(qū)動(dòng)器可被修改以執(zhí)行所接收影像信息的DSP。以一不限定的實(shí)施例而言，DSP可以預(yù)先定義的壓縮結(jié)構(gòu)來(lái)執(zhí)行，如壓縮標(biāo)準(zhǔn)H.263(一般用于PC之間的視訊會(huì)議)或任何專有的壓縮標(biāo)準(zhǔn)。此壓縮結(jié)構(gòu)為眾所周知，且不在此更詳細(xì)地說(shuō)明，除了要提出其為導(dǎo)向至將影像資料中的大數(shù)目位壓縮成可被更快更有效率傳送的小數(shù)目位(通常以二進(jìn)制代碼形式)。
此外，因W9967的驅(qū)動(dòng)器未具有DSP和移動(dòng)判斷的能力，可使用外部的壓縮軟件(位在PC 78中)。例如，運(yùn)用PC的視訊會(huì)議軟件Vdial，根據(jù)壓縮標(biāo)準(zhǔn)H.263執(zhí)行壓縮。如Vdial的軟件包括由應(yīng)用軟件所使用的移動(dòng)判斷線程。應(yīng)用軟件執(zhí)行傳送對(duì)應(yīng)移動(dòng)資料至鼠標(biāo)驅(qū)動(dòng)器的轉(zhuǎn)換工作。
由本發(fā)明所執(zhí)行的DSP不僅限于壓縮或移動(dòng)判斷，且可包括其它處理影像資料的技術(shù)。例如，本發(fā)明的原理，可被使用于在，當(dāng)傳感器34偵測(cè)到所具有強(qiáng)度大于截止準(zhǔn)位的紅光時(shí)，送出一觸發(fā)信號(hào)至PC 78。此使用紅光的有效應(yīng)用為當(dāng)筆記型計(jì)算機(jī)(如下關(guān)連至圖5-10加以解釋)，在示演期間連接至薄膜晶體管投影機(jī)，執(zhí)行PowerpointTM應(yīng)用程序以展示影像(如幻燈片)。演講者可以用具有明亮紅激光束的雷射筆，指在傳感器34所面對(duì)的墻上或投射屏幕上。明亮紅激光束由傳感器34所接收，且由控制器118或PC 78處理，以在PowerpointTM應(yīng)用程序中換至下一張幻燈片。
或者，請(qǐng)參照?qǐng)D4，驅(qū)動(dòng)器可被修改以使得驅(qū)動(dòng)器偵測(cè)并觀注約在參考點(diǎn)附近的相對(duì)移動(dòng)(如每個(gè)圖框的中央附近區(qū)域)。圖4為一如何執(zhí)行移動(dòng)判斷的不限定實(shí)施例。圖4顯示一在8x8網(wǎng)格線或區(qū)塊208中的范例參考點(diǎn)204，以在光標(biāo)控制裝置的移動(dòng)判斷中使用。區(qū)塊208包括以列和行排列的復(fù)數(shù)個(gè)畫素214。如前所述，參考點(diǎn)204可為在接觸表面上的一個(gè)點(diǎn)或其它指向標(biāo)志。在此例中，參考點(diǎn)204位于區(qū)塊208中的(3，3)。為做移動(dòng)判斷，X和Y方向的位移或相對(duì)變化(即delta(x)和delta(y))被判定。
后續(xù)范例將對(duì)應(yīng)的delta(x)和delta(y)，當(dāng)光標(biāo)控制裝置10移動(dòng)至對(duì)應(yīng)于參考點(diǎn)204的不同點(diǎn)(點(diǎn)A，B，C，D，E，和F)時(shí)，送至PC78。例如，當(dāng)光標(biāo)控制裝置10移動(dòng)至(4，4)位置上的A點(diǎn)時(shí)，所偵測(cè)在X和Y方向的變化量(即delta)為(+1，+1)。當(dāng)光標(biāo)控制裝置10移動(dòng)至(4，4)位置上的A點(diǎn)時(shí)，所偵測(cè)在X和Y方向的變化量(即delta)為(+1，+1)。當(dāng)光標(biāo)控制裝置10移動(dòng)至(2，2)位置上的B點(diǎn)時(shí)，所偵測(cè)在X和Y方向的變化量為(-1，-1)。當(dāng)光標(biāo)控制裝置10移動(dòng)至(4，2)位置上的C點(diǎn)時(shí)，所偵測(cè)在X和Y方向的變化量為(+1，-1)。當(dāng)光標(biāo)控制裝置10移動(dòng)至(2，4)位置上的D點(diǎn)時(shí)，所偵測(cè)在X和Y方向的變化量為(-1，+1)。當(dāng)光標(biāo)控制裝置10移動(dòng)至(4，3)位置上的E點(diǎn)時(shí)，所偵測(cè)在X和Y方向的變化量為(+1，0)。當(dāng)光標(biāo)控制裝置10移動(dòng)至(3，4)位置上的F點(diǎn)時(shí)，所偵測(cè)在X和Y方向的變化量為(0，+1)。所以，在光標(biāo)控制模式中，delta(x)和delta(y)可由整合的光標(biāo)與攝像控制器118提供至PC 78。
本發(fā)明的原理可延伸至提供筆記型計(jì)算機(jī)一整合的光標(biāo)與攝像控制器118。圖5和6是顯示包括整合的光標(biāo)控制器118與攝像器(亦稱為”整合裝置”)302的簡(jiǎn)單筆記型計(jì)算機(jī)300。筆記型計(jì)算機(jī)300具有一殼體304，支持鍵盤306和整合裝置302。一或多個(gè)鼠標(biāo)按鈕308可以用在殼體304的側(cè)墻310(或任何其它表面)上。一顯示器312，如平面顯示器，可被鏈掛地耦合至殼體304。筆記型計(jì)算機(jī)300剩余的組件不會(huì)用于任何現(xiàn)有筆記型計(jì)算機(jī)300，這一點(diǎn)是眾所周知的原理，功能和組件所實(shí)現(xiàn)的整合裝置來(lái)說(shuō)明。
整合裝置302在圖6-8中更詳細(xì)地顯示。一阱或空洞320位在殼體304的上表面322。一傳感器324和一光源326(可各自與想執(zhí)行相同功能的傳感器34和光源38相同)位在空洞320中。滑板328位在上表面322。且，用以完全覆蓋空洞320。如圖6和9中所示，外殼340永久地固定在殼體304的上表面322上，具有一開口(未圖標(biāo))露出滑板328，且在其中容納并保留滑板328。外殼340大于滑板328，使得滑板328可在保留于外殼340中時(shí)在X和Y二個(gè)方向被操控。此外，外殼340具有一開口342在其上表面344上，可為任何形狀(圓，方，長(zhǎng)方等)，只要(1)開口342尺寸小于滑板328以避免滑板328自外殼340中被移除，及(2)開口342尺寸足夠大以容許使用者的手指操控滑板328?；?28具有一觀察孔330，延伸經(jīng)過(guò)滑板328的厚度。此外，提供面對(duì)空洞320的滑板328的底表面332任何形成影像334的圖案，類似于如上所述的圖案，可包括網(wǎng)格線，灰階色彩，標(biāo)志等。
可提供滑板328一磁性材料，用以支持滑板328在對(duì)應(yīng)于外殼340的空洞320的固定位置上。例如，滑板328可由將聚合物(如PVC，聚酯，PET及其它)與磁性粉末(如亞鐵鹽磁性粉末)混合而制作，接著經(jīng)由使用鑄模作熱加壓。聚合物在射出制程后固化。磁性粉末的存在造成最后的滑板328可如磁鐵般作用。此外，相對(duì)的磁鐵346可被放置在空洞320的側(cè)墻上，在稍微偏離于空洞320頂端的位置。如此，磁性滑板328可被吸附在磁鐵346上以在對(duì)應(yīng)于空洞320所需的位置上支持滑板328。磁鐵346是垂直偏離于滑板328以使不必要的摩擦最小。
不用磁力在對(duì)應(yīng)于空洞320所需的位置上支持滑板328，也可能在滑板328和外殼340之間的空間提供復(fù)數(shù)個(gè)軸承348(見圖10)。軸承348靠在上表面322上緊緊地支持滑板328，但仍容許對(duì)應(yīng)于上表面322滑動(dòng)滑板328的小力量。在圖10的實(shí)施例中，也可以省略磁鐵346。
整合裝置302可被用于光標(biāo)控制模式和攝像模式二者。當(dāng)用于攝像模式時(shí)，觀察孔330與傳感器324對(duì)準(zhǔn)(見圖8A)，使得影像可經(jīng)由觀察孔330被傳感器324所接收。滑板328的磁特性有助于保留滑板328在所對(duì)準(zhǔn)的位置靠在空洞320上。當(dāng)然，筆記型計(jì)算機(jī)300需要被放置在使得傳感器324的視線面對(duì)所要的影像的位置上。
當(dāng)用于光標(biāo)控制模式時(shí)，使用者僅需滑動(dòng)滑板328以克服在滑板328和磁鐵346之間的磁力，使得傳感器324的視線不與觀察孔330對(duì)準(zhǔn)即可(即以滑板328阻擋)(見圖8B)。此會(huì)造成傳感器324，當(dāng)使用者移動(dòng)滑板328時(shí)，以光源326所提供的照明，檢測(cè)在滑板328的底表面332的影像334的變化影像?；?28和磁鐵346之間的磁力以使其可被小力量克服較佳，使得使用者可在光標(biāo)控制模式時(shí)，輕易地在X和Y方向操控滑板328。鼠標(biāo)按鈕308之一，或激光指針器，或鍵墊306上的按鍵之一，可被用以提供切換信號(hào)。
筆記型計(jì)算機(jī)300在處理所接收的影像信號(hào)的操作可使用如前所提出的同樣的原理。圖3中的電路110可以如前所述的同樣方式在此應(yīng)用中以華邦編號(hào)W9960作為控制器118。如前所述的DSP和移動(dòng)判斷原理亦可被應(yīng)用在此應(yīng)用中。因筆記型計(jì)算機(jī)300會(huì)有其自己的內(nèi)存，內(nèi)存124可省略。此外，W9967不能以筆記型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)300使用。
雖然某些組件，次系統(tǒng)，和區(qū)塊揭露如上包括某些組件，然其并非用以限定本發(fā)明，任何熟知本領(lǐng)域技術(shù)者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可對(duì)可提供此組件，次系統(tǒng)，和區(qū)塊的不同組件及其組合。例如，若傳感器34內(nèi)建DSP功能，則控制器118和PC 78不需要執(zhí)行所需的DSP。又例如，可使用激光指針器的紅激光束(以對(duì)應(yīng)于明亮紅光的上述方式)來(lái)觸發(fā)或產(chǎn)生觸發(fā)信號(hào)而不用使用者可選擇按鈕。
可理解到上述發(fā)明可以在其它特定形式中實(shí)施而不脫離本發(fā)明的精神基本特性。例如，若本發(fā)明的光標(biāo)控制裝置10只想用作為光標(biāo)控制裝置，而不作為視訊相機(jī)，則可能使用一般制造者所丟棄的低品質(zhì)CMOS或CCD傳感器34。明確地說(shuō)，高分辨率CCD或CMOS傳感器只在傳感器要用作擷取攝像器或視訊影像時(shí)才需要。然而，如果傳感器只想偵測(cè)變化影像以用于光標(biāo)控制，則可使用低分辨率CCD或CMOS傳感器，因光學(xué)光標(biāo)控制裝置不需要如此高的分辨率。這是因?yàn)橐苿?dòng)判斷是基于畫素區(qū)塊的數(shù)目來(lái)執(zhí)行。此意謂傳感器只需要提供由足夠數(shù)目的區(qū)塊姐成的畫面，使得傳感器的分辨率并不苛刻。因此，對(duì)潛在荒廢的產(chǎn)品會(huì)產(chǎn)生有效多變的使用。
雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何熟習(xí)此技藝者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作更動(dòng)與潤(rùn)飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)以權(quán)利要求并結(jié)合說(shuō)明書與附圖的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種擷取影像和操控光標(biāo)的裝置，該裝置可使用于第一模式與第二模式，其特征是該裝置包括一光電機(jī)構(gòu)，用以擷取該影像；一使用者選擇觸發(fā)器，供一使用者決定欲于該第一模式或該第二模式的下操作，并提供一模式信號(hào)；以及一控制器，耦合至該光電機(jī)構(gòu)與該使用者選擇觸發(fā)器，用以接收該模式信號(hào)；當(dāng)于該第一模式下，用以將該裝置的移動(dòng)轉(zhuǎn)化成對(duì)應(yīng)的移動(dòng)信息信號(hào)，以控制該光標(biāo)；當(dāng)于該第二模式下，用以擷取和顯示該影像。
2.如權(quán)利要求1所述的擷取影像和操控光標(biāo)的裝置，其特征是包括一光標(biāo)移動(dòng)模塊，用以接收經(jīng)擷取的該影像和采用影像比對(duì)，根據(jù)該影像比對(duì)結(jié)果選擇性地提供光標(biāo)位置信號(hào)。
3.如權(quán)利要求2所述的擷取影像和操控光標(biāo)的裝置，其特征是包括一影像擷取模塊，耦合至該控制器，用以控制該光電機(jī)構(gòu)及處理該擷取影像。
4.如權(quán)利要求1所述的擷取影像和操控光標(biāo)的裝置，其特征是該光電機(jī)構(gòu)包括一電荷耦合裝置傳感器。
5.如權(quán)利要求1所述的擷取影像和操控光標(biāo)的裝置，其特征是該光電機(jī)構(gòu)包括一互補(bǔ)金氧半影像傳感器。
6.如權(quán)利要求1所述的擷取影像和操控光標(biāo)的裝置，其特征是包括一內(nèi)存，耦合至該控制器，用以儲(chǔ)存擷取的該影像與該移動(dòng)信息信號(hào)。
7.如權(quán)利要求1所述的擷取影像和操控光標(biāo)的裝置，其特征是該光電機(jī)構(gòu)尚包括一數(shù)字信號(hào)處理模塊。
8.如權(quán)利要求7所述的擷取影像和操控光標(biāo)的裝置，其特征是該數(shù)字信號(hào)處理模塊尚包括一壓縮模塊，以壓縮所擷取的該影像。
9.如權(quán)利要求1所述的擷取影像和操控光標(biāo)的裝置，其特征是該控制器為一個(gè)別個(gè)人計(jì)算機(jī)，耦合至該裝置。
10.如權(quán)利要求1所述的擷取影像和操控光標(biāo)的裝置，其特征是該裝置包括一底表面和一位在該底表面的一室，且該光電機(jī)構(gòu)位在該室內(nèi)。
11.如權(quán)利要求10所述的擷取影像和操控光標(biāo)的裝置，其特征是包括一光源，位在該室內(nèi)以提供照明。
12.如權(quán)利要求10所述的擷取影像和操控光標(biāo)的裝置，其特征是該裝置包括一側(cè)表面，鄰接于該底表面，且其中該裝置被支持在側(cè)表面上，以利該光電機(jī)構(gòu)擷取影像。
13.如權(quán)利要求1所述的擷取影像和操控光標(biāo)的裝置，其特征是該使用者可選擇觸發(fā)器為一激光束。
14.一種采用影像提供鼠標(biāo)位置信號(hào)方法，其特征是包括以下步驟a.接收第一影像；b.接收第二影像；以及c.比較第一和第二影像，且根據(jù)比較結(jié)果選擇性地修改該鼠標(biāo)位置信號(hào)。
15.一種提供鼠標(biāo)位置信號(hào)和影像的方法，應(yīng)用于一擷取影像和操控光標(biāo)的裝置，該裝置可使用于第一模式與第二模式；其特征是該方法包括以下步驟a.接收一模式信號(hào)，表示欲為該第一模式或該第二模式下操作；b.接收影像信號(hào)；c.若選擇該第一模式，則根據(jù)所接收的該影像信號(hào)控制光標(biāo)移動(dòng)；以及d.若選擇該第二模式，則處理及顯示該影像信號(hào)。
16.如權(quán)利要求15所述的提供鼠標(biāo)位置信號(hào)和影像的方法，其特征是根據(jù)所接收的該影像信號(hào)決定位置信號(hào)來(lái)控制光標(biāo)移動(dòng)。
17.如權(quán)利要求15所述的提供鼠標(biāo)位置信號(hào)和影像的方法，其特征是控制光標(biāo)移動(dòng)和處理及顯示影像信號(hào)包括移動(dòng)估算。
18.一種具有一擷取影像和操控光標(biāo)的裝置的筆記型計(jì)算機(jī)，該裝置可使用于第一模式與第二模式，其特征是該裝置包括一光電機(jī)構(gòu)，用以擷取該影像；一使用者選擇觸發(fā)器，供一使用者決定欲于該第一模式或該第二模式的下操作，并提供一模式信號(hào)；以及一控制器，耦合至該光電機(jī)構(gòu)與該使用者選擇觸發(fā)器，用以接收該模式信號(hào)；當(dāng)于該第一模式下，用以將該裝置的移動(dòng)轉(zhuǎn)化成對(duì)應(yīng)的移動(dòng)信息信號(hào)，以控制該光標(biāo)；當(dāng)于該第二模式下，用以擷取和顯示該影像。
19.如權(quán)利要求18所述的具有一擷取影像和操控光標(biāo)的裝置的筆記型計(jì)算機(jī)，其特征是其中該裝置尚包括具有觀察孔的一滑板，在該第一模式中時(shí)以該滑板覆蓋該光電機(jī)構(gòu)，而在該第二模式中以該觀察孔對(duì)準(zhǔn)該光電機(jī)構(gòu)。
20如權(quán)利要求19所述的具有一擷取影像和操控光標(biāo)的裝置的筆記型計(jì)算機(jī)，其特征是該滑板具有一底表面，面對(duì)該光電機(jī)構(gòu)，該底表面具有一影像位于其上。
21.如權(quán)利要求19所述的具有一擷取影像和操控光標(biāo)的裝置的筆記型計(jì)算機(jī)，其特征是該裝置尚包括一光源，相鄰于該光電機(jī)構(gòu)，以提供照明。
22.如權(quán)利要求19所述的具有一擷取影像和操控光標(biāo)的裝置的筆記型計(jì)算機(jī)，其特征是該裝置尚包括具有一空洞的一表面，將該光電機(jī)構(gòu)和該光源位于該空洞中，且以該滑板覆蓋該光電機(jī)構(gòu)。
23.如權(quán)利要求18所述的具有一擷取影像和操控光標(biāo)的裝置的筆記型計(jì)算機(jī)，其特征是該控制器尚包括一數(shù)字信號(hào)處理模塊。
24.如權(quán)利要求23所述的具有一擷取影像和操控光標(biāo)的裝置的筆記型計(jì)算機(jī)，其特征是其中該數(shù)字信號(hào)處理模塊尚包括一壓縮模塊，用以壓縮所擷取的該影像。
25.一種操控光標(biāo)的裝置，其特征是包括一光電機(jī)構(gòu)，用以擷取影像；以及一控制器，耦合至該光電機(jī)構(gòu)，以接收所擷取的該影像，該控制器具有移動(dòng)估算模塊，據(jù)以處理所擷取的該影像和控制光標(biāo)移動(dòng)。
26.如權(quán)利要求25所述的操控光標(biāo)的裝置，其特征是該控制器尚包括一壓縮模塊，用以壓縮所擷取的該影像。
27.如權(quán)利要求26所述的操控光標(biāo)的裝置，其特征是是根據(jù)所擷取的該影像所決定的位置信號(hào)控制該光標(biāo)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種擷取影像和操控光標(biāo)的裝置。它可用于第一與第二模式的操作。并包括一接收影像信號(hào)的光電機(jī)構(gòu)。也包括一使用者選擇觸發(fā)器,供使用者經(jīng)由一模式信號(hào),決定操作為第一或第二模式、或者是兩者。此裝置具有一控制器,耦合至光電機(jī)構(gòu)與選擇觸發(fā)器以接收模式信號(hào)。當(dāng)在第一模式中操作時(shí),所接收的影像信號(hào)被處理并用于控制屏幕或顯示器上的光標(biāo)移動(dòng)。當(dāng)在第二模式中操作時(shí),所接收的影像信號(hào)被處理并在個(gè)人計(jì)算機(jī)上顯示為視訊影像。
文檔編號(hào)G06F3/033GK1379318SQ0111037
公開日2002年11月13日 申請(qǐng)日期2001年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月9日
發(fā)明者李文傑 申請(qǐng)人:華邦電子股份有限公司