專利名稱：混合式指向裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種混合式指向裝置，特別涉及一種混合式指向裝置，其包括用于感測(cè)至少一手指的手勢(shì)的光學(xué)導(dǎo)航模塊以及用于感測(cè)該混合式指向裝置相對(duì)于一表面的移動(dòng)的指向模塊。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有指向裝置中，例如光學(xué)鼠標(biāo)和滾輪鼠標(biāo)，顯示于主機(jī)顯示器上的指向光標(biāo)被該指向裝置與一表面之間的相對(duì)位移所控制。該指向裝置通常包括兩個(gè)按鍵(左鍵及右鍵)，用于啟動(dòng)相關(guān)于顯示器上指向光標(biāo)移動(dòng)的指令。通常，當(dāng)用戶想要執(zhí)行程序、拖曳圖示或修改圖案等，用戶移動(dòng)顯示器上的指向光標(biāo)并將該指向光標(biāo)指向特定的圖形用戶界面(GUI)上后，按壓至少一按鍵以啟動(dòng)指令。為了提高現(xiàn)有指向裝置的應(yīng)用，某些指向裝置上 設(shè)置有兩個(gè)以上的按鍵。因此，用戶可定義特定功能，其通過(guò)按壓額外的按鍵或同時(shí)按壓多個(gè)按鍵并移動(dòng)顯示器上的指向光標(biāo)來(lái)啟動(dòng)。然而，由于用戶同時(shí)最多只能使用五只手指來(lái)操作按鍵，設(shè)置太多按鍵會(huì)造成用戶的困擾。例如，當(dāng)用戶嘗試按壓許多按鍵時(shí)，該用戶可能難以移動(dòng)指向裝置來(lái)移動(dòng)顯示器上的指向光標(biāo)。另一種指向裝置提供光學(xué)感測(cè)模塊來(lái)取代現(xiàn)有鼠標(biāo)。該光學(xué)感測(cè)模塊用于發(fā)光至手指并接收該手指所反射的光來(lái)感測(cè)該手指的移動(dòng)，藉以控制顯示器上的指向光標(biāo)。此種指向裝置較小型且感測(cè)區(qū)域相對(duì)較小，然其確有解析度低、難以精確操控指向光標(biāo)以及難以快速移動(dòng)指向光標(biāo)等缺點(diǎn)。此外，由于用戶的手和手指的不穩(wěn)定操作，上述現(xiàn)有鼠標(biāo)難以控制指向光標(biāo)筆直地朝向某一方向移動(dòng)、沿著某一特定路徑移動(dòng)、繪制平滑的弧線或進(jìn)行正確的細(xì)微移動(dòng)。近年來(lái)，業(yè)界提出一種具有電容式觸控模塊(CTM)或電阻式觸控模塊(RTM)的指向裝置。所述電容式觸控模塊或電阻式觸控模塊用于感測(cè)手指的觸控動(dòng)作以啟動(dòng)命令。更詳細(xì)而言，該電容式觸控模塊或電阻式觸控模塊具有均勻地分布于感測(cè)區(qū)域上的感測(cè)陣列。當(dāng)手指適當(dāng)?shù)亟佑|該感測(cè)區(qū)域時(shí)，觸控動(dòng)作將會(huì)造成感測(cè)陣列的電性變化以標(biāo)示該感測(cè)陣列上的接觸位置。然而，為了確保能夠正確地偵測(cè)手指，整個(gè)電容式觸控模塊或電阻式觸控模塊必須維持正常運(yùn)作。一旦電容式觸控模塊或電阻式觸控模塊的一部分運(yùn)作不正常，則無(wú)法正確地偵測(cè)手指的移動(dòng)。再者，手指必須以足夠力道確實(shí)接觸電容式觸控模塊或電阻式觸控模塊以被指向裝置所感測(cè)。上述這些特性均限制了此技術(shù)的應(yīng)用。有鑒于此，提出一種能夠不需使用按鍵即可以以不同方式啟動(dòng)命令以及可精確移動(dòng)以達(dá)到更佳控制的指向裝置是非常重要的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種包括光學(xué)導(dǎo)航模塊和指向模塊的混合式指向裝置。所述指向模塊用于感測(cè)該混合式指向裝置相對(duì)于一表面的移動(dòng)，以移動(dòng)顯示器上的指向光標(biāo)。所述光學(xué)導(dǎo)航模塊用于取代例如光學(xué)鼠標(biāo)或滾輪鼠標(biāo)等現(xiàn)有指向裝置的按鍵，例如左鍵、右鍵、滾輪等。該光學(xué)導(dǎo)航模塊用于感測(cè)用戶至少一手指的手勢(shì)以啟動(dòng)主機(jī)所執(zhí)行的特定程序的命令。由于光學(xué)導(dǎo)航模塊僅用于感測(cè)手指的手勢(shì)而非混合式指向裝置相對(duì)所述表面的移動(dòng)，該光學(xué)導(dǎo)航模塊的解析度只要能足夠感測(cè)手勢(shì)即可而不需太高。本發(fā)明還提供一種包含光學(xué)導(dǎo)航模塊及指向模塊的混合式指向裝置。該光學(xué)導(dǎo)航模塊用以輔助移動(dòng)指向光標(biāo)更貼近用戶的需求。通過(guò)感測(cè)至少一手指的特定手勢(shì)，該光學(xué)導(dǎo)航模塊可用以啟動(dòng)命令來(lái)限定指向光標(biāo)的移動(dòng)方向，從而筆直地移動(dòng)顯示器上的指向光標(biāo)或者上下滾動(dòng)頁(yè)面、左右滾動(dòng)頁(yè)面 等等。因此，用戶可比現(xiàn)有指向裝置更精確地操控指向光標(biāo)沿著所期望的方向移動(dòng)。此外，通過(guò)感測(cè)至少一手指的特定手勢(shì)，該光學(xué)導(dǎo)航模塊可用以直接移動(dòng)指向光標(biāo)、以相對(duì)較高的速度在顯示器上移動(dòng)指向光標(biāo)或配合鍵盤上至少一按鍵在一限定范圍內(nèi)直接移動(dòng)指向光標(biāo)或者以不同的速度滾動(dòng)頁(yè)面等等。由于所述光學(xué)導(dǎo)航模塊能以多種方式被操作，例如滑動(dòng)至少一手指、執(zhí)行一手勢(shì)、以多指觸控、以至少一手指點(diǎn)擊以及以至少一手指畫圈等，相較于現(xiàn)有指向裝置中用戶僅能選擇按壓或不按壓其上的按鍵來(lái)啟動(dòng)命令，本發(fā)明的光學(xué)導(dǎo)航模塊可提供更直覺(jué)的方法來(lái)操控顯示器上的指向光標(biāo)或者屏幕上的畫面。本發(fā)明的光學(xué)導(dǎo)航模塊包括至少一圖像傳感器和至少一光源。該光源發(fā)光且用戶操作至少一物件反射光源所發(fā)出的光以被所述圖像傳感器所接收。由于物件的不同手勢(shì)動(dòng)作將于圖像傳感器形成不同影像，光學(xué)導(dǎo)航模塊接著轉(zhuǎn)換該影像為電信號(hào)以控制顯示器上的指向光標(biāo)或啟動(dòng)主機(jī)所執(zhí)行的特定程序。本發(fā)明的混合式指向裝置用于供用戶操作于一表面上。該混合式指向裝置包括第一模塊、第二模塊以及處理器。所述第一模塊用于感測(cè)混合式指向裝置相對(duì)于所述表面的移動(dòng)。所述第二模塊包括光源和圖像傳感器。所述光源用于發(fā)光。所述圖像傳感器用于擷取包括用戶所操作的至少一物件反射所述光源所發(fā)出的光而產(chǎn)生的至少一光點(diǎn)的影像。所述處理器用于根據(jù)所述影像中所述光點(diǎn)的位置信息來(lái)辨識(shí)所述物件的手勢(shì)。上述本發(fā)明的實(shí)施形式中，影像中所述光點(diǎn)的位置信息通過(guò)查找表來(lái)擷取，該查找表由將所述圖像傳感器的視角范圍劃分為多個(gè)子區(qū)域的矩陣所形成并預(yù)先存儲(chǔ)于處理器中。本發(fā)明可通過(guò)加入本發(fā)明的光學(xué)導(dǎo)航模塊以及改變相關(guān)周邊裝置以整合于現(xiàn)有光學(xué)鼠標(biāo)或滾輪鼠標(biāo)結(jié)構(gòu)中。一種實(shí)施形式中，所述混合式指向裝置所包括的第一模塊和第二模塊可共用相同的光源。


圖I顯示了本發(fā)明第一實(shí)施例的混合式指向裝置的俯視圖。圖2顯示了圖I中沿A-A'線的剖視圖。圖3a_圖3b顯示了圖I的圖像傳感器所擷取的包括遮蔽光影的影像的示意圖。圖4顯示了本發(fā)明第二實(shí)施例的混合式指向裝置的上視圖。圖5顯示了本發(fā)明第三實(shí)施例的混合式指向裝置的示意圖。圖6a顯示了本發(fā)明第四實(shí)施例的混合式指向裝置的示意圖。圖6b顯示了本發(fā)明第四實(shí)施例的混合式指向裝置的觸控板的示意圖，其中該觸控板具有多個(gè)通孔。圖7顯示了操作區(qū)域被劃分為多個(gè)子區(qū)域的矩陣的示意圖。主要元件符號(hào)說(shuō)明10、40、50、60混合式指向裝置101、103、401、501、601 圖像傳感器1011、1012、1031、1032 視角范圍的邊界105、403、405、505 光源107、407、507、607 操作區(qū)域 108、508、608 指向模塊109、409、509、609 處理器111、113虛擬線115手指位置301、303遮蔽光影 406反射元件421手指位置423手指鏡像71、71'、72 手指位置
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，下文將結(jié)合所附附圖，作詳細(xì)說(shuō)明如下。下列說(shuō)明中，將通過(guò)實(shí)施例說(shuō)明本發(fā)明的混合式指向裝置，其具有用于取代現(xiàn)有具有按鍵的指向裝置的光學(xué)導(dǎo)航模塊。然而，本發(fā)明的實(shí)施例并不限定于任何特定環(huán)境、應(yīng)用或?qū)嵤┓绞健Ｒ虼?，下列各?shí)施例的說(shuō)明僅為例示性，并非用于限定本發(fā)明?？梢岳斫獾氖?，與本發(fā)明不直接相關(guān)的構(gòu)件已省略而不顯示于下列實(shí)施例和圖示中。下列圖示中顯示了本發(fā)明的各種范例，其類似于現(xiàn)有鼠標(biāo)。亦即，下列本發(fā)明的混合式指向裝置用于放置于平滑的工作表面，且該混合式指向裝置包括指向模塊，該指向模塊用于發(fā)光至所述工作表面并接收從該工作表面反射的光，以控制顯示于主機(jī)顯示器上的指向光標(biāo)的移動(dòng)。其他實(shí)施例中，所述指向模塊可被其他裝置取代，例如滾輪指向模塊。本發(fā)明所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可理解現(xiàn)有指向模塊的功能，故下列說(shuō)明中將不再贅述。圖I顯示了本發(fā)明第一實(shí)施例的混合式指向裝置的俯視圖。該混合式指向裝置10包括光學(xué)導(dǎo)航模塊，該光學(xué)導(dǎo)航模塊具有兩個(gè)圖像傳感器101和103、光源105以及處理器109。該處理器109電性連接于所述圖像傳感器101和103以及光源105。必需注意的是，所述光源和圖像傳感器的數(shù)目并非用于限定本發(fā)明。本實(shí)施例中，所述處理器109亦可電性連接于指向模塊108(如圖2所示)，以處理從該模塊傳來(lái)的數(shù)據(jù)。然而，其他實(shí)施例中，所述指向模塊108還可包括獨(dú)立運(yùn)作的處理器。所述圖像傳感器用于光學(xué)地涵蓋混合式指向裝置10的操作區(qū)域107。此實(shí)施例中，圖像傳感器101和103用于如圖2所示光學(xué)地涵蓋操作區(qū)域107，其中圖2為圖I的混合式指向裝置10沿A-A'線的剖視圖。必需注意的是，圖2中僅顯示了用于說(shuō)明處理器109的示意圖。圖像傳感器101和103相對(duì)于光源105而設(shè)置。因此，圖像傳感器101和103可接收光源105所發(fā)出的光。第一實(shí)施例的操作區(qū)域107為一傾斜面，用戶可放置手指于其上并移動(dòng)手指。其他實(shí)施例中，只要操作區(qū)域107不會(huì)阻擋圖像傳感器101和103接收光源105所發(fā)出的光，操作區(qū)域107亦可設(shè)置為鉛直面或凹面狀。其他實(shí)施例中，只要圖像傳感器101和103的視角范圍能涵蓋光源105，圖像傳感器101和103以及光源105可設(shè)置于不同位置。如圖2所示，光源105可被指向模塊108的光源通過(guò)特定光導(dǎo)引構(gòu)造照明；亦即，光學(xué)導(dǎo)航模塊和指向模塊108使用相同光源。其他實(shí)施例中，光源105可為指向模塊108外的獨(dú)立光源。尤其是，光源105與圖像傳感器101和103之間的相對(duì)位置受到圖像傳感器的視角范圍和光源的發(fā)光角度的限制。光源的發(fā)光角度指能被光源所發(fā)出的光照明的角度范圍。一般而言，圖像傳感器具有定義其所能感測(cè)的最大范圍的視角范圍。例如，圖像傳感器101大致具有90度的視角范圍，其由兩個(gè)箭頭1011和1012表示。該箭頭1011和1012顯示視角范圍的兩個(gè)邊界，圖像傳感器101無(wú)法感測(cè)位于該視角范圍外的物件。同理，圖像傳感器103可具有90度的視角范圍，其由另外兩個(gè)箭頭1031和1032表示。第一實(shí)施例中，圖像傳感器101和103均具有涵蓋光源105的發(fā)光角度的視角范圍。其他實(shí)施例中，光源105可以由線光源取代，例如大致發(fā)出平行光的發(fā)光條。
當(dāng)用戶放置至少一手指于操作區(qū)域107時(shí)，該手指會(huì)遮蔽光源105所發(fā)出的光，并于圖像傳感器101和103形成至少一遮蔽光影。請(qǐng)參照?qǐng)D3a和圖3b所示，其顯示了圖像傳感器101和103所分別感測(cè)的遮蔽光影的示意圖。此實(shí)施例中，圖像傳感器101和103為線圖像傳感器，且手指分別于影像中形成遮蔽光影301和303。所述影像為圖像傳感器101和103所分別擷取的影像。每一影像顯示一數(shù)值范圍，以表示每一圖像傳感器的視角范圍的兩個(gè)邊界之間的投射位置。一種實(shí)施例中，例如每一圖像傳感器具有O至255的數(shù)值范圍。當(dāng)用戶放置至少一手指于操作區(qū)域107時(shí)，該手指會(huì)遮蔽光源所發(fā)出的光，并分別于圖像傳感器101和103形成遮蔽光影301和303。如圖3a和圖3b所示，所述遮蔽光影301例如具有120的數(shù)值，而所述遮蔽光影303例如具有200的數(shù)值?？梢岳斫獾氖牵脩粢嗫墒褂闷渌锛?，如觸控筆、觸控棒或其他類似物件操作于操作區(qū)域107中，而非使用本發(fā)明各實(shí)施例中所述的手指。可以畫一條虛擬線111穿過(guò)圖像傳感器101以及接觸的手指位置115以及畫一條虛擬線113穿過(guò)圖像傳感器103以及接觸的手指位置115。圖像傳感器101以及103的位置可映射至任何現(xiàn)有坐標(biāo)系統(tǒng)的兩組坐標(biāo)值，例如極坐標(biāo)系統(tǒng)或直角坐標(biāo)系統(tǒng)。接著，處理器109基于同一坐標(biāo)系統(tǒng)將兩個(gè)數(shù)值，例如120和200映射為一組坐標(biāo)值，亦即接觸坐標(biāo)值，并從虛擬線111及113求得兩個(gè)方程式。通過(guò)求解這兩個(gè)方程式，處理器109可獲得接觸的手指在操作區(qū)域107上的位置115。當(dāng)接觸的手指移動(dòng)時(shí)，處理器可通過(guò)持續(xù)求得接觸的手指的不同位置來(lái)追蹤手指。一旦接觸的手指離開(kāi)操作區(qū)域107，處理器109亦可發(fā)現(xiàn)因接觸坐標(biāo)值的消失所造成的快速變化。在其他實(shí)施方式中，亦可通過(guò)將圖像傳感器101安排為手指放置到操作區(qū)域107時(shí)，手指可將光源105所發(fā)射光線反射，而被圖像傳感器101所接收，以便在圖像傳感器101上形成亮點(diǎn)。由于光源105與操作區(qū)域107的相對(duì)位置為預(yù)先決定，因此通過(guò)判斷亮點(diǎn)在圖像傳感器101上所形成的影像的亮點(diǎn)變化，便可以得知手指與光源105之間的距離，以追蹤手指移動(dòng)時(shí)相對(duì)于光源105之間的距離變化。例如亮點(diǎn)較亮?xí)r，即代表手指距離光源位置較近，亮點(diǎn)較暗時(shí)，即代表手指距離光源位置較遠(yuǎn)；又例如亮點(diǎn)范圍較大時(shí)，即代表手指距離光源位置較遠(yuǎn)，亮點(diǎn)范圍較小時(shí)，即代表手指距離光源位置較近，該亮點(diǎn)范圍根據(jù)圖像傳感器的像素的亮度來(lái)確定，該亮點(diǎn)范圍包含亮度超過(guò)預(yù)定數(shù)值的像素。
又例如當(dāng)指向裝置具有操作平面，以便用戶將手指放置于該操作平面上使用時(shí)，由于光源105與圖像傳感器101的相對(duì)位置已固定，且手指也受限于在操作平面上移動(dòng)，因此當(dāng)手指與光源105的相對(duì)距離或相對(duì)角度改變時(shí)，圖像傳感器101上的成像位置也會(huì)不同，處理器根據(jù)亮點(diǎn)位置、光源與物件所形成的三角形，由亮點(diǎn)位置計(jì)算獲得物件與光源之間的距離。前述距離變化可用以觸發(fā)一相對(duì)的指令，例如可用以取代滾輪鼠標(biāo)的滾輪的功能，以便控制視窗畫面的上下滾動(dòng)以及左右滾動(dòng)。一旦光學(xué)導(dǎo)航模塊能夠追蹤至少一手指的移動(dòng)，追蹤數(shù)據(jù)則可用于啟動(dòng)特定指令。例如，如果接觸的手指向右移動(dòng)，光學(xué)導(dǎo)航模塊可擷取追蹤數(shù)據(jù)并啟動(dòng)卷動(dòng)當(dāng)前畫面的指令；如果兩個(gè)接觸的手指彼此遠(yuǎn)離或靠近，追蹤數(shù)據(jù)可被用于啟動(dòng)放大或縮小當(dāng)前畫面或圖案的指令；如果至少一接觸的手指順時(shí)針或逆時(shí)針移動(dòng)，追蹤數(shù)據(jù)可被用于旋轉(zhuǎn)當(dāng)前 畫面或圖片。再者，用戶可根據(jù)手指的特定動(dòng)作設(shè)定期望的指令。圖4顯示了本發(fā)明第二實(shí)施例的混合式指向裝置40的俯視圖。第一和第二實(shí)施例的主要差異在于第二實(shí)施例僅使用一個(gè)圖像傳感器401搭配反射元件406以及兩個(gè)線光源403和405。其他實(shí)施例中，線光源403和405可被形成為單一線光源且反射元件406可在圖像傳感器401的視角范圍內(nèi)沿著不同方向延伸適當(dāng)長(zhǎng)度，例如延伸至圖4中相對(duì)光源405的相對(duì)邊。反射元件406亦可由多個(gè)鏡面組成。其他實(shí)施例中，所述線光源403和405中的其中之一可為用于發(fā)光的主動(dòng)光源，而另一線光源可為被動(dòng)光源(例如反光布)，以反射主動(dòng)光源所發(fā)出的光。可以理解的是，當(dāng)手指接觸操作區(qū)域407上的位置421時(shí)，相對(duì)于反射元件406，會(huì)在位置423形成與位置421相對(duì)稱的鏡像。接觸的手指會(huì)在圖像傳感器401上形成兩個(gè)遮蔽光影(其中之一由遮蔽反射元件406的反射光所形成，而另一個(gè)為處于位置421處的手指映射至反射元件406的鏡像)并產(chǎn)生兩個(gè)數(shù)值，接著處理器409將該兩個(gè)數(shù)值映射為坐標(biāo)值。如上所述，圖像傳感器401的位置亦可映射為坐標(biāo)值。通過(guò)解出由這些坐標(biāo)值所決定的方程式，處理器409即可得知手指所接觸的位置。圖5顯示了本發(fā)明第三實(shí)施例的混合式指向裝置50的示意圖。該混合式指向裝置50包括圖像傳感器501、光源505、處理器509以及指向模塊508，所述處理器509電性連接所述圖像傳感器501、光源505以及指向模塊508。必需注意的是，光源和圖像傳感器的數(shù)目并非用于限定本發(fā)明?；旌鲜街赶蜓b置50還具有操作區(qū)域507，其為觸控板的上表面，以供用戶置放至少一手指并于其上移動(dòng)手指。如圖5所示，光源505發(fā)光且用戶的手指反射光源所發(fā)出的光。接著，反射光被圖像傳感器501所接收。處理器509接著能夠辨識(shí)操作區(qū)域507上手指的位置并持續(xù)追蹤手指于其上的移動(dòng)。該追蹤信息被用于啟動(dòng)如第一和第二實(shí)施例所述的特定命令。再者，由于至少一手指的手勢(shì)的不同動(dòng)作會(huì)于圖像傳感器501形成不同影像，用戶可通過(guò)影像辨識(shí)技術(shù)來(lái)辨識(shí)至少一手指的不同手勢(shì)來(lái)啟動(dòng)命令。當(dāng)操作區(qū)域507上沒(méi)有手指時(shí)，光源50所發(fā)出的光將會(huì)向外射出且圖像傳感器501無(wú)法感測(cè)從操作區(qū)域507反射的光；亦即，觸控板相對(duì)于光源505所發(fā)出的光為透明。當(dāng)用戶置放至少一手指于操作區(qū)域507上時(shí)，光源505所發(fā)出的光會(huì)在該接觸的手指與操作區(qū)域507之間的表面被反射且會(huì)于圖像傳感器505所感測(cè)的影像上形成至少一變化平緩的光點(diǎn)。處理器509接著將該影像轉(zhuǎn)換為電信號(hào)以控制顯示于顯示器上的指向光標(biāo)或啟動(dòng)主機(jī)所執(zhí)行的特定程序。
圖6a顯示了本發(fā)明第四實(shí)施例的混合式指向裝置60的示意圖。該混合式指向裝置60包括圖像傳感器601、處理器609以及指向模塊608，所述處理器609電性連接至所述圖像傳感器601和指向模塊608。當(dāng)環(huán)境光足夠強(qiáng)時(shí)，圖像傳感器601直接感測(cè)操作區(qū)域607且該圖像傳感器601能夠從環(huán)境光中辨識(shí)操作區(qū)域607上的至少一手指。必需注意的是，圖像傳感器的數(shù)目并非用于限定本發(fā)明。放置于操作區(qū)域607的手指會(huì)產(chǎn)生不同形狀的陰影。接著該陰影被圖像傳感器601所感測(cè)。處理器609接著能夠辨識(shí)操作區(qū)域607上手指的位置并持續(xù)追蹤手指于其上的移動(dòng)。追蹤信息被用于啟動(dòng)如上述第一和第二實(shí)施例的特定命令。再者，由于至少一手指的手勢(shì)的不同動(dòng)作會(huì)于圖像傳感器601形成 不同影像，用戶可通過(guò)至少一手指的不同手勢(shì)來(lái)啟動(dòng)命令。處理器609可用于根據(jù)上述第三實(shí)施例所述通過(guò)影像辨識(shí)技術(shù)辨識(shí)不同手勢(shì)造成的影像。由于圖像傳感器601用于感測(cè)接觸的手指遮蔽環(huán)境光而產(chǎn)生的陰影，觸控板上亦可如圖6b所示形成有多個(gè)通孔，藉此處理器609能夠根據(jù)接觸的手指所遮蔽的通孔來(lái)辨識(shí)操作區(qū)域607上手指的位置并持續(xù)追蹤操作區(qū)域607上手指的移動(dòng)?？梢岳斫獾氖?，圖6b所示通孔的形狀和密度并非用于限定本發(fā)明。 其他實(shí)施例中，操作區(qū)域507和607可具有導(dǎo)光單元，該導(dǎo)光單元用于引導(dǎo)光線至整個(gè)操作區(qū)域。例如圖5中，光源505可重新設(shè)置于具有導(dǎo)光單元的操作區(qū)域507的一端，而其所發(fā)出的光通過(guò)導(dǎo)光單元的導(dǎo)引沿著操作區(qū)域507行進(jìn)。圖像傳感器501接著感測(cè)亮度均勻分布的操作區(qū)域507的影像。當(dāng)用戶放置至少一手指于操作區(qū)域507時(shí)，接觸的手指將會(huì)改變光強(qiáng)度且被感測(cè)的影像會(huì)存在由接觸的手指所造成的至少一遮蔽光影。處理器509可用于根據(jù)上述第三實(shí)施例所述通過(guò)影像辨識(shí)技術(shù)來(lái)辨識(shí)感測(cè)的影像。圖6a中，操作區(qū)域607可具有導(dǎo)光單元，該導(dǎo)光單元用于引導(dǎo)環(huán)境光或輔助光源的光至整個(gè)操作區(qū)域607，接著圖像傳感器601如上述圖像傳感器501那樣運(yùn)作。由于本發(fā)明的光學(xué)導(dǎo)航模塊用于感測(cè)用戶手指的手勢(shì)或移動(dòng)，因此上述各實(shí)施例中所述光學(xué)導(dǎo)航模塊的圖像傳感器的解析度可不需如同指向模塊的圖像傳感器的解析度那么高。尤其是，光學(xué)導(dǎo)航模塊的圖像傳感器的解析度只要能夠感測(cè)至少一手指的手勢(shì)或移動(dòng)即可，而不須能夠感測(cè)手指表面的細(xì)節(jié)，例如指紋。換句話說(shuō)，只要光學(xué)導(dǎo)航模塊的圖像傳感器能夠感測(cè)手指的大致輪廓，其解析度便已足夠。圖像傳感器的實(shí)施例包括CCD圖像傳感器、CMOS圖像傳感器或其類似圖像傳感器。此外，上述混合式指向裝置可還包括傳輸接口單元，該傳輸接口單元用于將指向模塊所感測(cè)的移動(dòng)傳送至顯示器以移動(dòng)該顯示器上的指向光標(biāo)，并傳送處理器所辨識(shí)出的相對(duì)于手指手勢(shì)的命令以啟動(dòng)主機(jī)所執(zhí)行的特定程序或直接移動(dòng)顯示器上的指向光標(biāo)。上述各實(shí)施例的操作區(qū)域按照光學(xué)導(dǎo)航模塊所應(yīng)用的坐標(biāo)系統(tǒng)可被劃分為許多子區(qū)域。以直角坐標(biāo)系統(tǒng)為例，請(qǐng)參照?qǐng)D7所示，其顯示了操作區(qū)域被劃分為多個(gè)子區(qū)域的矩陣的示意圖。假設(shè)接觸的手指占據(jù)操作區(qū)域的位置71且接著移動(dòng)至位置72。光學(xué)導(dǎo)航模塊僅需持續(xù)感測(cè)哪一個(gè)子區(qū)域被手指所接觸以計(jì)算接觸的手指的移動(dòng)，接著啟動(dòng)特定指令以回應(yīng)該移動(dòng)。甚至，當(dāng)接觸的手指移動(dòng)時(shí)，光學(xué)導(dǎo)航模塊可以僅感測(cè)起始點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)以擷取接觸的手指的移動(dòng)方向，接著啟動(dòng)特定指令以回應(yīng)接觸的手指的移動(dòng)信息。當(dāng)手指同時(shí)接觸一個(gè)以上子區(qū)域時(shí)，如圖7所示的位置71和71,，光學(xué)導(dǎo)航模塊可利用多種方法估測(cè)位置信息，例如平均兩個(gè)子區(qū)域相對(duì)的坐標(biāo)值、以兩個(gè)子區(qū)域一同作為起始點(diǎn)、選擇被接觸的手指占據(jù)最多的一個(gè)子區(qū)域以及隨機(jī)選擇被接觸的子區(qū)域其中之一等等，但本發(fā)明并不限于此。同時(shí)，光學(xué)導(dǎo)航模塊可預(yù)先存儲(chǔ)各子區(qū)域的位置信息，例如存儲(chǔ)位置信息于查找表并存儲(chǔ)于存儲(chǔ)裝置，接著當(dāng)手指接觸操作區(qū)域時(shí)，擷取事先存儲(chǔ)的位置信息以增進(jìn)處理速度。由于光學(xué)導(dǎo)航模塊的主要目的為決定手指的手勢(shì)或移動(dòng)，只要光學(xué)導(dǎo)航模塊使用一致的方法來(lái)估測(cè)位置信息，例如始終使用上述平均兩個(gè)子區(qū)域相對(duì)的坐標(biāo)值、以兩個(gè)子區(qū)域一同作為起始點(diǎn)、選擇被接觸的手指占據(jù)最多的一個(gè)子區(qū)域以及隨機(jī)選擇被接觸的子區(qū)域其中之一的方法來(lái)估測(cè)位置信息，該光學(xué)導(dǎo)航模塊的輸出即可用于決定手指的手勢(shì)或移動(dòng)。上述光源可為任何現(xiàn)有光源，例如發(fā)光二極管、激光二極管或紅外光光源等，但本發(fā)明并不限于此。使用紅外光光源的優(yōu)點(diǎn)在于利用其不可視的特點(diǎn)以避免影響用戶的視覺(jué)。從接觸的手指的移動(dòng)所擷取的追蹤信息亦可用于協(xié)助移動(dòng)顯示器上的指向光標(biāo)。例如，當(dāng)光學(xué)導(dǎo)航模塊偵測(cè)接觸的手指的移動(dòng)方向相同于指向模塊的移動(dòng)方向，例如接觸的手指向左移動(dòng)且指向模塊向左移動(dòng)指向光標(biāo)，該指向光標(biāo)可加速向左移動(dòng)。或者，光學(xué)導(dǎo)航模塊可在搭配或不搭配鍵盤上至少一按鍵的情況下，在偵測(cè)到特定手勢(shì)后通過(guò)在操作區(qū)域上移 動(dòng)至少一手指來(lái)暫時(shí)控制指向光標(biāo)的移動(dòng)。上述各實(shí)施例的操作區(qū)域和/或圖像傳感器可設(shè)置為具有一傾斜角以便于放置手指與易于感測(cè)影像。如上所述，現(xiàn)有具有光學(xué)感測(cè)模塊的指向裝置具有難以精確控制指向光標(biāo)以及難以較高速移動(dòng)指向光標(biāo)的問(wèn)題。而且現(xiàn)有具有電容式觸控模塊或電阻式觸控模塊的指向裝置必須以較大的按壓力道來(lái)操作且必須維持于良好狀態(tài)。因此，本發(fā)明提供一種混合式指向裝置，其具有多指觸控功能而比現(xiàn)有指向裝置更能較為直覺(jué)的操作，而且可精確操作指向光標(biāo)沿著期望的方向和路徑移動(dòng)。再者，由于本發(fā)明的光學(xué)導(dǎo)航模塊用于感測(cè)用戶手指的手勢(shì)或移動(dòng)，上述各實(shí)施例中光學(xué)導(dǎo)航模塊的圖像傳感器的解析度可低于指向模塊的圖像傳感器的解析度。雖然本發(fā)明已通過(guò)上述實(shí)施例所揭示，然而上述實(shí)施例并非用于限定本發(fā)明，任何本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域中的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，應(yīng)當(dāng)可以作出各種更動(dòng)與修改。因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以所附權(quán)利要求書所界定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種指向裝置，該指向裝置用于供用戶操作以與表面發(fā)生相對(duì)位移，該指向裝置包括 第一模塊，用于感測(cè)該指向裝置相對(duì)于所述表面的移動(dòng)； 第二模塊，包括 光源，用于發(fā)光；以及 圖像傳感器，用于擷取包含了所述用戶操作至少一物件反射所述光源所發(fā)出的光的至少一光點(diǎn)的影像；以及 處理器，用于根據(jù)所述影像中所述光點(diǎn)影像的變化，來(lái)辨識(shí)所述物件與所述光源的相對(duì)距離并產(chǎn)生距離信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的指向裝置，其中所述第一模塊為光學(xué)導(dǎo)航模塊或機(jī)械導(dǎo)航模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的指向裝置，其中所述處理器計(jì)算所述第一模塊感測(cè)的移動(dòng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的指向裝置，其中所述處理器根據(jù)所述光點(diǎn)的影像的亮度來(lái)辨識(shí)所述物件與所述光源的相對(duì)距離，當(dāng)所述光點(diǎn)的影像的亮度增加時(shí)，表示所述物件與所述光源的相對(duì)距離縮短，當(dāng)所述光點(diǎn)的影像的亮度減少時(shí)，表示所述物件與所述光源的相對(duì)距離增加。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的指向裝置，其中所述處理器根據(jù)所述光點(diǎn)的影像的亮點(diǎn)范圍來(lái)辨識(shí)所述物件與所述光源的相對(duì)距離，當(dāng)所述光點(diǎn)的影像的亮點(diǎn)范圍縮小時(shí)，表示所述物件與所述光源的相對(duì)距離縮短，當(dāng)所述光點(diǎn)的影像的亮點(diǎn)范圍增加時(shí)，表示所述物件與所述光源的相對(duì)距離增加，所述亮點(diǎn)范圍根據(jù)圖像傳感器的像素的亮度來(lái)確定，該亮點(diǎn)范圍包含亮度超過(guò)預(yù)定數(shù)值的像素。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的指向裝置，該指向裝置還包括操作平面，以便用戶將所述物件放置于所述操作平面上使用，其中所述處理器根據(jù)所述光點(diǎn)的影像的亮點(diǎn)位置在影像范圍內(nèi)的改變來(lái)辨識(shí)所述物件與所述光源的相對(duì)距離，從而固定所述圖像傳感器與所述光源的相對(duì)位置，且限制所述物件在所述操作平面上的使用，所述處理器根據(jù)所述亮點(diǎn)位置、所述光源與所述物件所形成的三角形，由亮點(diǎn)位置計(jì)算獲得所述物件與所述光源之間的距離。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的指向裝置，其中所述第二模塊為距離測(cè)量傳感器模塊。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的指向裝置，其中所述第二模塊為近接傳感器模塊。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的指向裝置，其中所述第二模塊還包括另一光源，以使物件在所述圖像傳感器上形成至少兩個(gè)光點(diǎn)影像。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的指向裝置，其中所述第二模塊還包括另一光源以及與所述另一光源對(duì)應(yīng)的另一圖像傳感器，以使物件分別在各自的圖像傳感器上形成光點(diǎn)影像。
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的指向裝置，其中所述第二模塊還包括阻隔元件，以限制所述光源所發(fā)射的光線不直接被圖像傳感器接收。
12.根據(jù)權(quán)利要求I所述的指向裝置，其中所述距離信號(hào)用于控制相對(duì)命令，以控制屏幕上的視窗的滾動(dòng)。
全文摘要
本發(fā)明提出一種混合式指向裝置，包括光學(xué)導(dǎo)航模塊和指向模塊。所述光學(xué)導(dǎo)航模塊用于取代例如光學(xué)鼠標(biāo)或滾輪鼠標(biāo)等現(xiàn)有指向裝置的按鍵。所述光學(xué)導(dǎo)航模塊用于感測(cè)用戶所操作的至少一物件的手勢(shì)，以啟動(dòng)主機(jī)所執(zhí)行的特定程序的指令。由于所述光學(xué)導(dǎo)航模塊僅用于感測(cè)該物件的手勢(shì)而非該非混合式指向裝置相對(duì)于一表面的移動(dòng)，其解析度只要能夠感測(cè)手勢(shì)即可而不需太高。
文檔編號(hào)G06F3/042GK102902419SQ20111021248
公開(kāi)日2013年1月30日 申請(qǐng)日期2011年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月27日
發(fā)明者高銘璨, 許恩峯, 張彥閔 申請(qǐng)人:原相科技股份有限公司