專利名稱：光學(xué)位移偵測(cè)裝置及其運(yùn)作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光學(xué)位移偵測(cè)裝置及其運(yùn)作方法，特別涉及一種可排除外界人工 光源干擾的光學(xué)位移偵測(cè)裝置及其運(yùn)作方法。
背景技術(shù)：
早期顯示于屏幕上的光標(biāo)通過(guò)機(jī)械式位移偵測(cè)裝置，例如滾輪鼠標(biāo)，進(jìn)行光標(biāo)位 置的控制，此種機(jī)械式位移偵測(cè)裝置的內(nèi)部設(shè)置有滾動(dòng)球，并且通常放置于某一特定表面， 例如鼠標(biāo)墊的表面，以供使用者操控。但是機(jī)械式位移偵測(cè)裝置因無(wú)法適用于任何表面而 具有使用上的限制；除此之外，當(dāng)使用一段時(shí)間后，隨著機(jī)械構(gòu)造的劣化以及灰塵的堆積， 容易出現(xiàn)誤動(dòng)作或無(wú)法操控的情形。因此，一種光學(xué)位移偵測(cè)裝置，例如光學(xué)鼠標(biāo)，便取代 了傳統(tǒng)機(jī)械式位移偵測(cè)裝置。光學(xué)位移偵測(cè)裝置雖然與傳統(tǒng)機(jī)械式位移偵測(cè)裝置具有相類似的外觀，但由于光 學(xué)位移偵測(cè)裝置不具有滾動(dòng)球，因此不會(huì)隨著持續(xù)地使用而導(dǎo)致效能低落，且光學(xué)位移偵 測(cè)裝置幾乎可適用于任何表面。然而，此種光學(xué)位移偵測(cè)裝置并不適合于行動(dòng)裝置，例如筆 記本電腦(note book)、手機(jī)或個(gè)人數(shù)字助理(PDA)，因此近年來(lái)出現(xiàn)了一種直接設(shè)置于行 動(dòng)裝置上的光學(xué)位移偵測(cè)裝置，其并不需要被設(shè)置于表面以進(jìn)行操控。例如，發(fā)明名稱為“用于電腦系統(tǒng)的免鼠標(biāo)光學(xué)及位置轉(zhuǎn)譯型屏幕指標(biāo)器控制技 術(shù)”的第6，057，540號(hào)美國(guó)專利，即揭示了一種光學(xué)移動(dòng)檢測(cè)裝置。然而，當(dāng)使用此種光學(xué) 移動(dòng)檢測(cè)裝置時(shí)，即使使用者的手指未接觸移動(dòng)檢測(cè)裝置，該移動(dòng)檢測(cè)裝置仍容易受到外 界人工光源的干擾而產(chǎn)生誤動(dòng)作，例如當(dāng)該移動(dòng)檢測(cè)裝置靜止不動(dòng)時(shí)，仍會(huì)受到外界人工 光源的干擾而出現(xiàn)光標(biāo)抖動(dòng)；或當(dāng)移動(dòng)檢測(cè)裝置被移動(dòng)時(shí)，它會(huì)自行輸出位移信號(hào)而導(dǎo)致 光標(biāo)自動(dòng)漂移等情形。有鑒于此，有必要另提出一種光學(xué)位移偵測(cè)裝置，其可排除外界人工光源的干擾， 從而避免光學(xué)位移偵測(cè)裝置的誤動(dòng)作。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出一種光學(xué)位移偵測(cè)裝置及其運(yùn)作方法，其通過(guò)偵測(cè)外界人工光源的固 定頻率以分辨位移偵測(cè)裝置本身的光源與外界人工光源，進(jìn)而排除外界人工光源的干擾。本發(fā)明提出一種光學(xué)位移偵測(cè)裝置及其運(yùn)作方法，其中即使在具有外界人工光源 的環(huán)境下移動(dòng)該光學(xué)位移偵測(cè)裝置，該光學(xué)位移偵測(cè)裝置也不會(huì)自行輸出位移信號(hào)，以增 加操作穩(wěn)定性。本發(fā)明提出一種光學(xué)位移偵測(cè)裝置，該裝置包括圖像感測(cè)器、光源以及處理單元。 所述圖像感測(cè)器用于擷取多個(gè)圖像。所述光源用于提供所述圖像感測(cè)器擷取所述多個(gè)圖像 時(shí)所需的光。所述處理單元耦合至所述圖像感測(cè)器，根據(jù)所述多個(gè)圖像求出位移量和特征 值變化，并根據(jù)該特征值變化決定是否輸出所述位移量。本發(fā)明還提出一種光學(xué)位移偵測(cè)裝置的運(yùn)作方法，該方法包括下列步驟擷取多
4個(gè)圖像；根據(jù)所述多個(gè)圖像求得位移量；求得所述多個(gè)圖像的特征值變化；以及當(dāng)所述特 征值變化符合預(yù)設(shè)規(guī)則時(shí)，抑制輸出所述位移量。本發(fā)明還提出一種光學(xué)位移偵測(cè)裝置的運(yùn)作方法，該方法包括下列步驟擷取多 個(gè)圖像；根據(jù)所述圖像求得位移量；求得每一圖像的平均亮度；將連續(xù)圖像的平均亮度逐 漸增加的時(shí)間或逐漸減少的時(shí)間設(shè)定為判定區(qū)間；以及在預(yù)設(shè)數(shù)目的連續(xù)判定區(qū)間內(nèi)，當(dāng) 所述多個(gè)圖像的數(shù)目介于預(yù)設(shè)范圍內(nèi)時(shí)，抑制輸出所述位移量。本發(fā)明的光學(xué)位移偵測(cè)裝置及其運(yùn)作方法中，通過(guò)分析所擷取的圖像的特征值變 化，例如圖像的平均亮度變化，以分辨位移偵測(cè)裝置是否受到外界人工光源的干擾，例如當(dāng) 圖像的平均亮度在預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)持續(xù)以固定頻率變化時(shí)，即可判定造成圖像平均亮度變化的 原因?yàn)橥饨缛斯す庠炊菍?shí)際偵測(cè)到的位移，從而排除位移偵測(cè)裝置的誤動(dòng)作。





圖1顯示本發(fā)明的一種實(shí)施例的光學(xué)位移偵測(cè)裝置的示意圖； 圖2顯示本發(fā)明的一種實(shí)施例的圖像感測(cè)模塊的方塊圖； 圖3顯示本發(fā)明中用于偵測(cè)外界人工光源的方法的示意圖；以及 圖4顯示本發(fā)明的一種實(shí)施例的光學(xué)位移偵測(cè)裝置的運(yùn)作方法的流程圖, 主要元件符號(hào)說(shuō)明
1光學(xué)位移偵測(cè)裝置 11光源
121圖像感測(cè)單元 123傳輸接口單元 15導(dǎo)光單元 3圖像顯示器 T判定區(qū)間 0開(kāi)口
10殼體
12圖像感測(cè)模塊 122處理單元 13、14透鏡 2物件 31光標(biāo) S1 S6步驟 SP取樣間隔
具體實(shí)施例方式為了讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯，下文將配合所附圖示，作 詳細(xì)說(shuō)明如下。請(qǐng)參照?qǐng)D1所示，其顯示本發(fā)明的一種實(shí)施例的光學(xué)位移偵測(cè)裝置1。該光學(xué)位移 偵測(cè)裝置1用于感測(cè)物件2的位置變化，以相對(duì)控制圖像顯示器3的運(yùn)作，例如控制該圖像 顯示器3上的光標(biāo)31的移動(dòng)或安裝于該圖像顯示器3中軟件的運(yùn)作。在本實(shí)施例中，所述 物件2雖然被表示成手指，但其并非用于限定本發(fā)明，該物件2還可為圓棒、筆或其他適合 的物體。例如當(dāng)所述物件2為手指時(shí)，所述光學(xué)位移偵測(cè)裝置1偵測(cè)手指上的指紋圖像變 化，以判定該手指(物件2)的位移量。處理單元將圖像變化轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并通過(guò)傳輸 接口單元將該數(shù)字信號(hào)電性或無(wú)線地傳輸至所述圖像顯示器3，以進(jìn)行相對(duì)應(yīng)的運(yùn)作。所述 圖像顯示器3例如可為電視、電腦屏幕、投影機(jī)屏幕或游戲機(jī)屏幕等。請(qǐng)參照?qǐng)D1和圖2所示，所述光學(xué)位移偵測(cè)裝置1可以具有殼體10，該殼體10例 如可由紅外光透明材質(zhì)(IR transparent material)所制成，且其上方可具有開(kāi)口 0，所述物件2則在該開(kāi)口 0前方移動(dòng)；但是，該開(kāi)口 0并不限定設(shè)置于所述殼體10上方。所述殼 體10內(nèi)部包含光源11和圖像感測(cè)模塊12，所述光源11可為紅外光光源，例如紅外光發(fā)光 二極管或紅外光激光二極管。在一種實(shí)施例中，所述圖像感測(cè)模塊12包括圖像感測(cè)單元 121、處理單元122以及傳輸接口單元123 (如圖2所示)，所述圖像感測(cè)單元121例如可為 (XD圖像感測(cè)器或CMOS圖像感測(cè)器；所述處理單元122例如可為數(shù)字信號(hào)處理器(digital signal processor, DSP)；所述傳輸接口單元123可以是有線傳輸接口單元或無(wú)線傳輸接 口單元，用于與所述圖像顯示器3進(jìn)行信號(hào)傳輸。另一種實(shí)施例中，所述圖像感測(cè)單元121、 處理單元122以及所述傳輸接口單元123可獨(dú)立設(shè)置。所述光源11發(fā)出的光會(huì)被位于所述開(kāi)口 0前方的物件2反射。所述圖像感測(cè)單 元121接收該反射光以擷取多個(gè)圖像并將該多個(gè)圖像傳送至所述處理單元122。該處理單 元122根據(jù)所述多個(gè)圖像之間所述物件2的圖像變化來(lái)計(jì)算該物件2的位移量，例如根據(jù) 兩張圖像的相關(guān)性(correlation)或其他已知方式計(jì)算所述位移量，并根據(jù)數(shù)張連續(xù)圖像 求得所述數(shù)張圖像的特征值變化，從而判定所述位移量是否是由外界人工光源的干擾所造 成的(判定的方式將詳述于后)，其中所述特征值變化中的特征值例如可為每一圖像的平 均亮度。當(dāng)判定所計(jì)算出的位移量并非由于外界人工光源的干擾所造成時(shí)，所述位移量將 被傳送至所述傳輸接口單元123，以進(jìn)行傳輸；當(dāng)判定所計(jì)算出的位移量為外界人工光源 的干擾所造成時(shí)，該處理單元122則抑制該位移量的輸出。此外，所述光學(xué)位移偵測(cè)裝置1 還可包括透鏡(或透鏡組)13、透鏡(或透鏡組)14以及導(dǎo)光單元15，所述透鏡13設(shè)置于 所述光源11的前方，以調(diào)整該光源11所發(fā)出的光；所述透鏡14設(shè)置于所述圖像感測(cè)模塊 12前方，以調(diào)整該感測(cè)模塊12的感光效率；所述導(dǎo)光單元15用于引導(dǎo)所述光源11所發(fā)出 的光至所述殼體10的開(kāi)口 0。一種實(shí)施例中，所述透鏡13可與所述導(dǎo)光單元15—體成型。 所述導(dǎo)光單元15可選用適當(dāng)?shù)募t外光透明材質(zhì)所制成。接著說(shuō)明本發(fā)明中判定位移量是否是由于外界人工光源所造成的方法。請(qǐng)參照?qǐng)D 3所示，其顯示本發(fā)明中用于判定外界人工光源干擾的示意圖。由于人工光源，例如熒光燈 管、鹵素?zé)舻鹊墓鈴?qiáng)度一般具有固定的變化頻率，例如美國(guó)及臺(tái)灣為60赫茲而中國(guó)大陸為 50赫茲，因此本發(fā)明通過(guò)判定所述圖像感測(cè)單元121所擷取的多個(gè)圖像的平均亮度是否具 有固定的變化頻率，以判定所述光學(xué)位移偵測(cè)裝置1所偵測(cè)的位移量是否為外界人工光源 所造成。請(qǐng)參照?qǐng)D4所示，其顯示本發(fā)明實(shí)施例的光學(xué)位移偵測(cè)裝置的運(yùn)作方法的流程 圖，該運(yùn)作方法包括下列步驟擷取多個(gè)圖像(步驟S1)；根據(jù)所述多個(gè)圖像求得位移量 (步驟S2)；求得所述多個(gè)圖像的特征值變化(步驟S3)；判定該特征值變化是否符合預(yù)設(shè) 規(guī)則(步驟S4)；若是，則抑制輸出所述位移量(步驟S5)；若否，則輸出所述位移量(步驟 S6)。請(qǐng)?jiān)賲⒄請(qǐng)D3和圖4所示，在此實(shí)施例中，假設(shè)所述圖像感測(cè)單元121的圖像取樣 頻率為800赫茲(取樣間隔SP為1. 25毫秒)，并假設(shè)外界人工光源的頻率為60赫茲，因 此所述圖像感測(cè)單元121所擷取的圖像的平均亮度的變化頻率為120赫茲(平均亮度的變 化周期約為8. 33毫秒)。首先，該圖像感測(cè)單元121以預(yù)設(shè)取樣頻率擷取多個(gè)圖像(步驟 S1)。接著，所述處理單元122根據(jù)所述多個(gè)圖像之間的關(guān)系求得位移量(步驟S2)，例如根 據(jù)連續(xù)圖像之間的相關(guān)性(correlation)求得所述位移量。在另一種實(shí)施例中，當(dāng)外界人工光源的頻率為50赫茲時(shí)，所述圖像感測(cè)單元121所擷取的圖像的平均亮度的變化頻率為 100赫茲(平均亮度的變化周期約為10毫秒)。接著，所述處理單元122求出所述多個(gè)圖像的特征值變化(步驟S3)。當(dāng)所述 多個(gè)圖像受到外界人工光源影響時(shí)，該多個(gè)圖像的平均亮度變化將呈現(xiàn)周期性變化，即于 1/2平均亮度的變化周期內(nèi)(4. 17毫秒)亮度逐漸增加并于下一個(gè)1/2平均亮度的變化周 期內(nèi)(4. 17毫秒)亮度逐漸降低，也就是說(shuō)，所述圖像感測(cè)單元121將連續(xù)擷取3 4個(gè) (4. 17/1. 25 = 3. 336)平均亮度逐漸增加的圖像，接著將連續(xù)擷取3 4個(gè)平均亮度逐漸 降低的圖像。當(dāng)所述圖像感測(cè)單元121擷取的圖像的平均亮度逐漸增加時(shí)，所述處理單元 122則給出高位數(shù)字信號(hào)(1)；反之，當(dāng)所述圖像感測(cè)單元121擷取的圖像的平均亮度逐漸 降低時(shí)，所述處理單元122則給出低位數(shù)字信號(hào)(0)。在此實(shí)施例中，每一個(gè)高位區(qū)間和低 位區(qū)間均設(shè)定為一個(gè)判定區(qū)間T，也就是每一個(gè)判定區(qū)間T大約為所述多個(gè)圖像的平均亮 度變化周期的二分之一。所述處理單元122判定所述特征值變化是否符合預(yù)設(shè)規(guī)則(步驟S4)，例如判定所 述多個(gè)圖像的平均亮度是否具有固定的變化頻率。在一種實(shí)施例中，所述處理單元122判 定在預(yù)設(shè)數(shù)目的連續(xù)判定區(qū)間T內(nèi)(例如2 4個(gè)判定區(qū)間T內(nèi))，所述圖像感測(cè)單元121 的取樣數(shù)目(即取樣圖像數(shù)目)是否介于預(yù)設(shè)范圍內(nèi)。另一種實(shí)施例中，所述處理單元122 判定在預(yù)設(shè)數(shù)目的連續(xù)判定區(qū)間T內(nèi)，所述圖像感測(cè)單元121在每一判定區(qū)間T的取樣數(shù) 目是否均介于預(yù)設(shè)范圍內(nèi)，例如2 5個(gè)取樣數(shù)目之間。當(dāng)符合上述兩種實(shí)施例其中之一 時(shí)，則可判定所述多個(gè)圖像的平均亮度具有固定的變化頻率，也就是所述特征值變化符合 所述預(yù)設(shè)規(guī)則，所述處理單元122則抑制所述位移量的輸出(步驟S5)；否則，所述處理單 元122則將所述位移量輸出至所述傳輸接口單元123(步驟S6)。最后，所述光學(xué)位移偵測(cè) 裝置1重新擷取圖像，并從所述步驟S1重新進(jìn)行是否輸出位移量的判定。所述傳輸接口單 元123最后將所述位移量電性或無(wú)線地傳輸至圖像顯示器3，以進(jìn)行相對(duì)應(yīng)的控制。必須了 解的是，本發(fā)明實(shí)施例中所列的數(shù)值僅為例示性，并非用于限定本發(fā)明。如前所述，由于現(xiàn)有的光學(xué)位移偵測(cè)裝置無(wú)法排除外界人工光源對(duì)裝置所造成的 干擾，因此在閑置時(shí)仍可能出現(xiàn)光標(biāo)抖動(dòng)或光標(biāo)自動(dòng)漂移的情形。本發(fā)明提出一種可排除 外界人工光源干擾的光學(xué)位移偵測(cè)裝置及其運(yùn)作方法(圖1和圖4)，通過(guò)偵測(cè)圖像特征值 的變化來(lái)排除來(lái)自外界人工光源的干擾，具有較佳的操作性能。雖然本發(fā)明已通過(guò)前述實(shí)施例而被公開(kāi)，然而所述實(shí)施例并非用于限定本發(fā)明， 任何本領(lǐng)域技術(shù)人員均可以在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)作出各種變動(dòng)與修改。因此本 發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)以所附的權(quán)利要求所界定的為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
一種光學(xué)位移偵測(cè)裝置，該裝置包括圖像感測(cè)器，該圖像感測(cè)器用于擷取多個(gè)圖像；光源，該光源用于提供所述圖像感測(cè)器擷取所述多個(gè)圖像時(shí)所需的光；以及處理單元，該處理單元耦合至所述圖像感測(cè)器，根據(jù)所述多個(gè)圖像求出位移量和特征值變化，并根據(jù)該特征值變化決定是否輸出所述位移量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)位移偵測(cè)裝置，其中所述特征值變化中的特征值指每一 圖像的平均亮度，在預(yù)設(shè)數(shù)目的連續(xù)圖像的平均亮度逐漸增加或平均亮度逐漸降低的區(qū)間 內(nèi)，當(dāng)所述圖像感測(cè)器所擷取的圖像的數(shù)目介于預(yù)設(shè)范圍內(nèi)或所述圖像感測(cè)器在每一判定 區(qū)間所擷取的圖像的數(shù)目介于預(yù)設(shè)范圍內(nèi)時(shí)，抑制輸出所述位移量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)位移偵測(cè)裝置，其中所述特征值變化中的特征值指每一 圖像的平均亮度，當(dāng)該平均亮度的變化頻率為100赫茲或120赫茲時(shí)，抑制輸出所述位移 量。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)位移偵測(cè)裝置，該裝置還包括傳輸接口單元，該傳輸接 口單元用于將所述位移量傳送至圖像顯示器，其中當(dāng)所述特征值變化符合預(yù)設(shè)規(guī)則時(shí)，抑 制輸出所述位移量至所述傳輸接口單元。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)位移偵測(cè)裝置，其中所述光源為紅外光光源。
6.一種光學(xué)位移偵測(cè)裝置的運(yùn)作方法，該方法包括下列步驟擷取多個(gè)圖像； 根據(jù)所述多個(gè)圖像求得位移量；求得所述多個(gè)圖像的特征值變化；以及當(dāng)所述特征值變化符合預(yù)設(shè)規(guī)則時(shí)，抑制輸出所述位移量。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的運(yùn)作方法，該方法還包括下列步驟 當(dāng)所述特征值變化不符合所述預(yù)設(shè)規(guī)則時(shí)，輸出所述位移量；以及 將所述位移量傳送至圖像顯示器。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的運(yùn)作方法，其中所述特征值變化中的特征值指每一圖像的平 均亮度；所述預(yù)設(shè)規(guī)則指在預(yù)設(shè)數(shù)目的連續(xù)圖像的平均亮度逐漸增加或平均亮度逐漸降低 的區(qū)間內(nèi)，所述多個(gè)圖像的數(shù)目介于預(yù)設(shè)范圍內(nèi)或每一判定區(qū)間的所述多個(gè)圖像的數(shù)目介 于預(yù)設(shè)范圍內(nèi)。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的運(yùn)作方法，其中所述特征值變化中的特征值指每一圖像的平 均亮度，所述預(yù)設(shè)規(guī)則指該平均亮度的變化頻率為100赫茲或120赫茲。
10.一種光學(xué)位移偵測(cè)裝置的運(yùn)作方法，該方法包括下列步驟 擷取多個(gè)圖像；根據(jù)所述多個(gè)圖像求得位移量； 求得每一圖像的平均亮度；將連續(xù)圖像的平均亮度逐漸增加的時(shí)間或逐漸降低的時(shí)間設(shè)定為判定區(qū)間；以及 在預(yù)設(shè)數(shù)目的連續(xù)判定區(qū)間內(nèi)，當(dāng)所述多個(gè)圖像的數(shù)目介于預(yù)設(shè)范圍內(nèi)時(shí)，抑制輸出 所述位移量。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的運(yùn)作方法，該方法還包括下列步驟在預(yù)設(shè)數(shù)目的連續(xù)判定區(qū)間內(nèi)，當(dāng)所述圖像的數(shù)目不介于所述預(yù)設(shè)范圍內(nèi)時(shí)，輸出所 述位移量；以及將所述位移量傳輸至圖像顯示器。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的運(yùn)作方法，其中在抑制輸出所述位移量的步驟中，在預(yù)設(shè) 數(shù)目的連續(xù)判定區(qū)間內(nèi)，當(dāng)所述圖像的數(shù)目介于預(yù)設(shè)范圍內(nèi)或當(dāng)每一判定區(qū)間的所述多個(gè) 圖像的數(shù)目介于預(yù)設(shè)范圍內(nèi)時(shí)，抑制輸出所述位移量。
全文摘要
一種光學(xué)位移偵測(cè)裝置的運(yùn)作方法，該方法包括下列步驟擷取多個(gè)圖像；根據(jù)所述多個(gè)圖像求得位移量；求得所述多個(gè)圖像的特征值變化；以及當(dāng)所述特征值變化符合預(yù)設(shè)規(guī)則時(shí)，抑制輸出所述位移量。本發(fā)明還提供一種光學(xué)位移偵測(cè)裝置。
文檔編號(hào)G06F3/042GK101853091SQ20091013332
公開(kāi)日2010年10月6日 申請(qǐng)日期2009年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月31日
發(fā)明者蘇宗敏, 趙子毅, 陳信嘉 申請(qǐng)人:原相科技股份有限公司