專利名稱：光學(xué)控制裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種光學(xué)控制裝置及其方法。

背景技術(shù)：
一般市面上常見的電子裝置，例如臺式電腦、筆記本電腦、手機、個人數(shù)字助 理等，都具有輸入裝置，例如鍵盤、鼠標(biāo)、控制桿(joystick)、觸控板、觸控屏幕等，用 以供使用者操作電子裝置，并進行字符輸入。其中，鼠標(biāo)、控制桿、觸控板、觸控屏幕 等指向裝置可供使用者動態(tài)控制屏幕上的光標(biāo)，并利用光標(biāo)進行數(shù)據(jù)選取、移動，或利 用光標(biāo)點選欲執(zhí)行的程序或動作的圖標(biāo)。請參見圖1，圖1所示為先前技術(shù)的筆記本電腦示意圖。如圖1所示，先前技術(shù) 的筆記本電腦9主要包含本體90以及觸控屏幕92。本體90上還設(shè)置有鍵盤900、觸控 板902以及控制桿904。此外，鼠標(biāo)94可通過本體90上的連接端口 906連接筆記本電腦 9。觸控屏幕92顯示該筆記本電腦9所執(zhí)行的程序的相關(guān)圖像與文字以及光標(biāo)920。 此外，觸控屏幕92本身可供使用者輸入文字、繪圖并控制光標(biāo)920的動作。鍵盤900可 供使用者輸入文字或下達操作指令。此外，觸控板902、控制桿904以及鼠標(biāo)94皆可供 使用者控制光標(biāo)920的動作。為了讓使用者能更便利地控制電腦等數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，直接穿戴于使用者手上， 并利用紅外光發(fā)射及反射機制來感測使用者手勢，用以控制光標(biāo)的控制裝置已經(jīng)被提 出。然而，此類控制裝置的紅外線傳感器容易受到如打火機、手電筒等環(huán)境熱源或是其 它紅外光反射材料的干擾而造成誤動作。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一目的在于提供一種光學(xué)控制裝置，其可提供使用者便利地控 制數(shù)據(jù)處理裝置，并可解決前述的誤動作等問題。根據(jù)本發(fā)明一方面，一種光學(xué)控制裝置設(shè)于數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，用以配合至少一個 第一反射單元以及第二反射單元，控制所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)執(zhí)行指令。所述光學(xué)控制裝置 包含發(fā)光單元、影像感測模塊以及處理模塊。發(fā)光單元可發(fā)射光線，而影像感測模塊接 收多個物件反射所述光線而成的多個反射光線，并分別形成多個影像區(qū)塊。處理模塊 連接影像感測模塊，用以識別所述這些影像區(qū)塊中代表所述第二反射單元的定位影像區(qū) 塊，根據(jù)其它影像區(qū)塊與所述定位影像區(qū)塊的距離識別代表所述至少一個第一反射單元 的至少一個第一影像區(qū)塊。處理模塊并根據(jù)所述至少一個第一影像區(qū)塊的位移特征控制 所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)執(zhí)行所述指令。本發(fā)明的另一目的在于提供一種光學(xué)控制方法，以解決先前技術(shù)的問題。根據(jù)本發(fā)明另一方面，本發(fā)明的光學(xué)控制方法配合至少一個第一反射單元以及 第二反射單元，控制數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)執(zhí)行指令，所述光學(xué)控制方法包含下列步驟
(a)發(fā)射光線。(b)接收多個物件反射所述光線而成的多個反射光線，并分別形成多個影像區(qū) 塊。(C)識別所述這些影像區(qū)塊中代表該第二反射單元的定位影像區(qū)塊。(d)根據(jù)其它影像區(qū)塊與所述定位影像區(qū)塊的距離識別代表所述至少一個第一反 射單元的至少一個第一影像區(qū)塊。(e)根據(jù)所述至少一個第一影像區(qū)塊的位移特征控制所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)執(zhí)行該指 令。本發(fā)明的有益技術(shù)效果是可提供使用者便利地操作及控制數(shù)據(jù)處理裝置執(zhí)行 指令，特別是可有效避免環(huán)境中的光源或熱源的干擾，降低誤動作的機率，提高本身的 實用性。關(guān)于本發(fā)明的優(yōu)點與精神可以利用以下的發(fā)明詳述及附圖得到進一步的了解。


圖1所示為先前技術(shù)的筆記本電腦示意圖。 圖2A所示為根據(jù)本發(fā)明的一具體實施例的光學(xué)控制裝置的示意圖。圖2B所示為圖2A中的光學(xué)控制裝置另一角度的示意圖。圖3所示為根據(jù)本發(fā)明的一具體實施例的光學(xué)控制裝置的功能方塊圖。圖4所示為根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)控制裝置設(shè)置于筆記本電腦的示意圖。圖5A以及圖5B分別所示為本具體實施例的感測單元于連續(xù)的兩個時間點所產(chǎn) 生的影像的示意圖。圖6所示為根據(jù)本發(fā)明的一具體實施例的光學(xué)控制方法流程圖。
具體實施例方式本發(fā)明提供一種光學(xué)控制裝置及其方法。關(guān)于本發(fā)明的若干具體實施例揭露如 下。請一并參見圖2A、圖2B、圖3以及圖4，圖2A所示為根據(jù)本發(fā)明的一具體實施 例的光學(xué)控制裝置的示意圖；圖2B所示為圖2A中的光學(xué)控制裝置另一角度的示意圖； 圖3所示為根據(jù)本發(fā)明的一具體實施例的光學(xué)控制裝置的功能方塊圖；圖4則所示為根據(jù) 本發(fā)明的光學(xué)控制裝置設(shè)置于筆記本電腦的示意圖。如圖所示，本發(fā)明的光學(xué)控制裝置1包含發(fā)光單元10、影像感測模塊12、過濾 單元14、處理模塊16以及支持構(gòu)件18。于本具體實施例中，本發(fā)明的光學(xué)控制裝置1搭配設(shè)置在使用者的手上的三個 第一反射單元20a、20b、20c(分別設(shè)置于拇指、食指、中指)，以及設(shè)置于這些第一反 射單元20a、20b、20c鄰近處的一個第二反射單元22 (設(shè)置于無名指與手掌連接處)來控 制筆記本電腦3執(zhí)行指令。如圖所示，本具體實施例中的第一反射單元20a、20b、20c具有大體成圓形的外 觀，而第二反射單元22具有大體成方形的外觀，用以區(qū)別。此外，于實際應(yīng)用中，第一 反射單元與第二反射單元可使用不同的反射材料制成，致使其具有不同的反射強度。
于實際應(yīng)用中，本發(fā)明的光學(xué)控制裝置1所搭配的第一反射單元以及第二反射 單元的數(shù)量皆為一個以上即可。此外，這些反射單元可設(shè)置在使用者手上的適當(dāng)位置 (例如，指尖、指節(jié)等處)，甚至可設(shè)置在手持式指向裝置上而不一定要設(shè)置在手上。此 夕卜，這些反射單元可如圖2所示單獨設(shè)立，或者被整合在手套上。發(fā)光單元10所發(fā)射的光線100較佳地為不可見光(例如，但不受限于，紅外 光、近紅外光)，以免長時間照射下對使用者的視覺造成影響。因此，發(fā)光單元10可 以選用紅外光發(fā)光二極管(Infrared Light Emitting Diodes, IRLEDs)或其它適當(dāng)?shù)陌l(fā)光元 件。此外，于本具體實施例中，本發(fā)明的光學(xué)控制裝置1包含兩個發(fā)光單元10，而在實 際應(yīng)用中，本發(fā)明的光學(xué)控制裝置1包含一個以上的發(fā)光單元10即可，并不限于兩個。第一反射單元20a、20b、20c分別反射發(fā)光單元10所發(fā)射的光線100成為第一 反射光線200a、200b、200c,且第二反射單元22反射光線100成為第二反射光線220。影像感測模塊12由透鏡單元120以及感測單元122組成。透鏡單元120可將第 一反射光線200a、200b、200c以及第二反射光線220聚焦于感測單元122。感測單元122 包含由多個感光像素所構(gòu)成的二維陣列。這些感光像素感測外界光線形成影像，其中包 含第一反射光線200a、200b、200c以及第二反射光線220所形成的影像區(qū)塊。于本具體實施例中，影像感測模塊12控制感測單元122連續(xù)于多個時間點形成 影像。請一并參見圖5A以及圖5B，圖5A以及圖5B分別所示為本具體實施例的感測單 元122于連續(xù)的兩個時間點所產(chǎn)生的影像的示意圖。如前所述，感測單元122所包含的二維陣列124是由多個(18X24)感光像素 1240所構(gòu)成。圖5A所示的第一時間點影像以及圖5B所示的第二時間點影像皆包含分別 對應(yīng)第一反射光線200a、200b、200c的第一影像區(qū)塊202a、202b、202c,以及對應(yīng)第二 反射光線220的定位影像區(qū)塊222。此外，該影像上還包含由環(huán)境熱源或光源所產(chǎn)生的噪 聲影像區(qū)塊40a、40b、40c。此外，影像區(qū)塊202a、202b、202c、222、40a以及40b具 有相近的感光強度，且其感光強度皆大于一預(yù)設(shè)閾值，而噪聲影像區(qū)塊40c的感光強度則 小于該預(yù)設(shè)閾值。過濾單元14分別連接影像感測模塊12以及處理模塊16，用以將圖5A以及圖5B 所示的影像上，感光強度小于預(yù)設(shè)閾值的影像區(qū)塊(即噪聲影像區(qū)塊40c)濾除。于實際 應(yīng)用中，噪聲影像區(qū)塊40c可能是距離影像感測模塊12較遠的熱源或光源，例如使用者 后方的照明光、煙頭、手電筒等熱源。利用過濾單元14可將這些環(huán)境光源、熱源所產(chǎn)生 的噪聲濾除，增加本發(fā)明的光學(xué)控制裝置1的準(zhǔn)確度。于本具體實施例中，處理模塊16包含識別單元160、計算單元162、判斷單元 164以 及控制單元166。識別單元160連接過濾單元14，用以接收如圖5A及圖5B所示 的連續(xù)影像，根據(jù)這些影像識別代表第二反射單元22的定位影像區(qū)塊222。于實際應(yīng)用 中，識別單元160可根據(jù)影像區(qū)塊的外觀、反射強度或其它特征識別定位影像區(qū)塊222。進一步，計算單元162連接識別單元160，用以產(chǎn)生影像區(qū)塊202a、202b、 202c、222、40a以及40b中心點的坐標(biāo)值(由于噪聲影像區(qū)塊40c已被過濾單元14濾除， 因此識別單元160不產(chǎn)生其中心點坐標(biāo)值)，并根據(jù)這些影像區(qū)塊202a、202b、202c、 222、40a以及40b中心點的坐標(biāo)值，分別計算第一影像區(qū)塊202a、202b、202c以及噪聲 影像區(qū)塊40a、40b與定位影像區(qū)塊222之間的距離。
判斷單元164連接計算單元162，用以分別將第一影像區(qū)塊202a、202b、202c以
及噪聲影像區(qū)塊40a、40b與定位影像區(qū)塊222之間的距離與一預(yù)設(shè)范圍比較。且當(dāng)該距離位于該預(yù)設(shè)范圍時，判斷該影像區(qū)塊有效。由于第一影像區(qū)塊202a、202b、202c所對 應(yīng)的第一反射單元20a、20b、20c與第二反射單元22皆設(shè)置在使用者手上，因此其距離 必定在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)。由此，判斷單元164可將距離第二反射單元22過遠的噪聲影像區(qū)塊 40a去除。于實際應(yīng)用中，噪聲影像區(qū)塊40a可能是由使用者口中的香煙或使用者的眼鏡 或其它距離使用者手部較遠的環(huán)境反射體所形成。并且，判斷單元164比較圖5A以及圖5B以獲得第一影像區(qū)塊202a、202b、 202c、噪聲影像區(qū)塊40b以及定位影像區(qū)塊40b于兩個時間點的位移特征(例如，但不受 限于位移軌跡、位移距離以及位移方向)。進一步，于實際應(yīng)用中，判斷單元164還可比較第一影像區(qū)塊202a、202b、 202c以及噪聲影像區(qū)塊40b與定位影像區(qū)塊222的位移特征是否相符，以篩選出有效的第 一影像區(qū)塊。例如，于本具體實施例中，判斷單元164可發(fā)現(xiàn)第一影像區(qū)塊202a以及噪 聲影像區(qū)塊40b的位移距離明顯小于定位影像區(qū)塊222的位移距離，因此可將第一影像區(qū) 塊202a以及噪聲影像區(qū)塊40b去除，并判斷第一影像區(qū)塊202b、202c有效(即，第一反 射單元20b、20c有效)。于實際應(yīng)用中，判斷單元164也可根據(jù)如前述的其它位移特征 來篩選出有效的第一影像區(qū)塊。此外，于實際應(yīng)用中，噪聲影像區(qū)塊40b可能是由使用 者衣服上的鈕扣或其它固定不動的環(huán)境反射體所形成。最后，控制單元166連接判斷單元164，用以根據(jù)有效的第一反射單元20b、20c 的位移特征控制筆記本電腦3執(zhí)行相對應(yīng)的指令。例如，于本具體實施例中，第一反射 單元20b、20c同時向右移動約五個感光像素1240的距離，因此控制單元166控制筆記本 電腦3的屏幕30上所顯示的光標(biāo)300向右移動相對的距離。于實際應(yīng)用中，使用者手勢 以及筆記本電腦3相對應(yīng)的指令可被預(yù)設(shè)在筆記本電腦3中，且可由使用者自行定義。支持構(gòu)件18通過筆記本電腦3連接處理模塊16，且支持構(gòu)件18定義操作表面 180。于本具體實施例中，當(dāng)使用者接觸操作表面180時，支持構(gòu)件180產(chǎn)生并傳送啟動 信號至處理模塊16，致使處理模塊16根據(jù)啟動信號自過濾單元14接收影像。于實際應(yīng) 用中，支持構(gòu)件18的操作表面180下方可設(shè)置壓力感測單元，以達到前述目的。利用支 持構(gòu)件18的設(shè)置，可避免使用者用手抓癢、推眼鏡或進行其它非操作性動作時，本發(fā)明 的光學(xué)控制裝置產(chǎn)生誤動作。如圖4所示，本發(fā)明的光學(xué)控制裝置1可被設(shè)置于筆記本電腦3上，其中，發(fā)光 單元10以及影像感測模塊12可被設(shè)置于筆記本電腦3的屏幕30上緣，處理模塊則可被 設(shè)置于筆記本電腦3內(nèi)部，支持構(gòu)件18可通過連接端口連接筆記本電腦3。此外，于實 際應(yīng)用中，前述過濾單元14以及處理模塊16可被整合于單一集成電路元件，并設(shè)置于筆 記本電腦3中，或者，過濾單元14可整合于影像感測模塊12中，而處理模塊16可被整 合于筆記本電腦的中央處理器。此外，于實際應(yīng)用中，本發(fā)明的光學(xué)控制裝置還可應(yīng)用 于其它適合的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，并不限于以上所舉例的筆記本電腦3。本發(fā)明還提供一種光學(xué)控制方法，配合至少一第一反射單元以及一第二反射單 元，以控制數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)執(zhí)行指令。請參見圖6，圖6所示為根據(jù)本發(fā)明的一具體實施例的光學(xué)控制方法流程圖。如圖6所示，根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)控制方法包含下列步驟步驟S50，發(fā)射光線。步驟S52，接收多個物件(包含前述 的第一反射單元以及第二反射單元)反射光 線而成的多個反射光線，并分別形成多個影像區(qū)塊。步驟S54，濾除感光強度小于預(yù)設(shè)強度的區(qū)塊。步驟S56，識別這些影像區(qū)塊中代表該第二反射單元的定位影像區(qū)塊。步驟S58，根據(jù)其它影像區(qū)塊與該定位影像區(qū)塊的距離識別代表該至少一第一反 射單元的至少一第一影像區(qū)塊。步驟S60，根據(jù)第一影像區(qū)塊的位移特征控制數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)執(zhí)行該指令。關(guān)于本發(fā)明的光學(xué)控制方法的詳細(xì)實施方式已經(jīng)于前文描述，于此不再贅述。綜上所述，根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)控制裝置及方法提供使用者便利地操作及控制數(shù) 據(jù)處理裝置執(zhí)行指令。特別地，根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)控制裝置及方法可有效避免環(huán)境中的 光源或熱源的干擾，降低誤動作的機率，提高本身的實用性。利用以上較佳具體實施例的詳述，希望能更加清楚描述本發(fā)明的特征與精神， 而并非以上述所揭露的較佳具體實施例來對本發(fā)明的范疇加以限制。相反地，其目的 是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排于本發(fā)明所欲申請的權(quán)利要求書的范疇內(nèi)。因 此，本發(fā)明所申請的權(quán)利要求書的范疇?wèi)?yīng)該根據(jù)上述的說明作最寬廣的解釋，以致使其 涵蓋所有可能的改變以及具相等性的安排。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)控制裝置，設(shè)于數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，用以配合至少一個第一反射單元以及第 二反射單元，控制所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)執(zhí)行指令，其特征是，所述光學(xué)控制裝置包含發(fā)光單元，用以發(fā)射光線；影像感測模塊，接收多個物件反射所述光線而成的多個反射光線，并分別形成多個 影像區(qū)塊；以及處理模塊，連接所述影像感測模塊，用以識別所述這些影像區(qū)塊中代表所述第二反 射單元的定位影像區(qū)塊，根據(jù)其它影像區(qū)塊與所述定位影像區(qū)塊的距離識別代表所述至 少一個第一反射單元的至少一個第一影像區(qū)塊，并根據(jù)所述至少一個第一影像區(qū)塊的位 移特征控制所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)執(zhí)行所述指令。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)控制裝置，其特征是，所述光線為紅外光或近紅外光。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)控制裝置，其特征是，所述至少一個第一反射單元的外 觀與所述第二反射單元的外觀相異。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)控制裝置，其特征是，所述至少一個第一反射單元的反 射強度與所述第二反射單元的反射強度相異。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)控制裝置，其特征是，所述影像感測模塊進一步包含感測單元，包含具有多個感光像素的二維陣列，用以形成所述這些影像區(qū)塊；以及 透鏡單元，用以將所述多個反射光線聚焦于所述二維陣列上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)控制裝置，其特征是，所述光學(xué)控制裝置進一步包含過濾單元，分別連接所述影像感測模塊以及所述處理模塊，用以濾除所述這些影像 區(qū)塊中感光強度小于預(yù)設(shè)強度的影像區(qū)塊。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)控制裝置，其特征是，所述位移特征選自由位移軌跡、 位移距離以及位移方向所組成的群組中的至少一個。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)控制裝置，其特征是，所述指令包含所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng) 的屏幕上所顯示的光標(biāo)的動作。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)控制裝置，其特征是，所述光學(xué)控制裝置進一步包含支持構(gòu)件，連接所述處理模塊，所述支持構(gòu)件定義操作表面，其中當(dāng)使用者接觸所 述操作表面時，所述支持構(gòu)件產(chǎn)生并傳送啟動信號至所述處理模塊，致使所述處理模塊 根據(jù)所述啟動信號自所述影像感測模塊接收所述這些影像區(qū)塊。
10.—種光學(xué)控制方法，用以配合至少一個第一反射單元以及第二反射單元，控制數(shù) 據(jù)處理系統(tǒng)執(zhí)行指令，其特征是，所述光學(xué)控制方法包含下列步驟(a)發(fā)射光線；(b)接收多個物件反射所述光線而成的多個反射光線，并分別形成多個影像區(qū)塊； (C)識別所述這些影像區(qū)塊中代表所述第二反射單元的定位影像區(qū)塊；(d)根據(jù)其它影像區(qū)塊與所述定位影像區(qū)塊的距離識別代表所述至少一個第一反射單 元的至少一個第一影像區(qū)塊；以及(e)根據(jù)所述至少一個第一影像區(qū)塊的位移特征控制所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)執(zhí)行所述指令。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的光學(xué)控制方法，其特征是，所述光線為紅外光或近紅外光。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的光學(xué)控制方法，其特征是，所述至少一個第一反射單元的 外觀與所述第二反射單元的外觀相異。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的光學(xué)控制方法，其特征是，所述至少一個第一反射單元的 反射強度與所述第二反射單元的反射強度相異。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的光學(xué)控制方法，其特征是，所述光學(xué)控制方法進一步包含 下列步驟濾除所述這些影像區(qū)塊中感光強度小于預(yù)設(shè)強度的影像區(qū)塊。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的光學(xué)控制方法，其特征是，所述位移特征選自由位移軌 跡、位移距離以及位移方向所組成的群組中的至少一個。
16.根據(jù)權(quán)利要求10所述的光學(xué)控制方法，其特征是，所述指令包含所述數(shù)據(jù)處理系 統(tǒng)的屏幕上所顯示的光標(biāo)的動作。
全文摘要
本發(fā)明提供一種光學(xué)控制裝置及方法。根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)控制裝置可配合至少一個第一反射單元以及第二反射單元，控制數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)執(zhí)行指令。本發(fā)明的光學(xué)控制裝置包含發(fā)光單元、影像感測模塊以及處理模塊。發(fā)光單元發(fā)射光線，影像感測模塊則接收多個物件反射所述光線而成的多個反射光線，并分別形成多個影像區(qū)塊。處理模塊識別所述這些影像區(qū)塊中代表第二反射單元的定位影像區(qū)塊，根據(jù)其它影像區(qū)塊與定位影像區(qū)塊的距離識別代表第一反射單元的第一影像區(qū)塊。處理模塊并根據(jù)第一影像區(qū)塊的位移特征控制數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)執(zhí)行指令。本發(fā)明可便利操作及控制數(shù)據(jù)處理裝置執(zhí)行指令和有效避免環(huán)境中的光源或熱源的干擾，降低誤動作的機率，提高本身的實用性。
文檔編號G06F3/038GK102023732SQ200910170568
公開日2011年4月20日 申請日期2009年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月10日
發(fā)明者吳永祿, 宋松霖, 廖國村, 沈文君 申請人:和碩聯(lián)合科技股份有限公司