專利名稱：混合式指向裝置的制作方法
混合式指向裝置
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 測至少一手指的手勢的光學(xué)導(dǎo)航模塊以及用于感測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)來啟動(dòng)。然而，由于用戶同時(shí)最多只能使用五只手指來操作按鍵，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)感測模塊以取代現(xiàn)有鼠標(biāo)。該光學(xué)感測模塊用于發(fā)光至 手指并接收該手指所反射的光以感測該手指的移動(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 地朝向一方向移動(dòng)、沿著一特定路徑移動(dòng)、繪制一平滑的弧線或進(jìn)行正確的細(xì)微移動(dòng)。近年來，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一感測陣列均勻地分布于一感測區(qū)域 上。當(dāng)手指適當(dāng)?shù)亟佑|該感測區(qū)域，該觸控動(dòng)作將會(huì)造成感測陣列的電性變化以標(biāo)示該感 測陣列上的接觸位置。然而，為了確保能夠正確地偵測手指，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，則無法正確地偵測手指的移動(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。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。該光學(xué)導(dǎo)航模塊用于感測用戶至少一手指的手勢以啟動(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 于感測手指的手勢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 要能足夠感測手勢即可而不需太高。本發(fā)明另提供一種包括光學(xué)導(dǎo)航模塊和指向模塊的混合式指向裝置。所述光學(xué)導(dǎo) 航模塊用于輔助移動(dòng)指向光標(biāo)，以更貼近用戶的需求。通過感測至少一手指的特定手勢，所 述光學(xué)導(dǎo)航模塊可用于啟動(dòng)一命令來限定指向光標(biāo)的移動(dòng)方向，藉以筆直地移動(dòng)顯示器上 的指向光標(biāo)。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，通過感測至少一手指的特定手勢，所述光學(xué)導(dǎo)航模塊可用于直接移動(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)。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、 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以啟動(dòng)命令，本發(fā)明的光學(xué)導(dǎo)航模塊可提供更直覺的方法 來操控顯示器上的指向光標(biāo)。本發(fā)明的光學(xué)導(dǎo)航模塊包括至少一影像感測器和至少一光源。該光源發(fā)光且所發(fā) 出的光被所述影像感測器所接收。用戶以至少一手指動(dòng)作以遮蔽光源所發(fā)出的光，以當(dāng)影 像感測器接收光源所發(fā)出的光時(shí)產(chǎn)生至少一遮蔽光影。光學(xué)導(dǎo)航模塊接著轉(zhuǎn)換該遮蔽光影 為一電信號(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)。所述第二模塊包括至少一光源和至少一影像感測器。所述光源用于發(fā)光。所述影像 感測器用于擷取包括用戶所操作的至少一物件遮蔽所述光源所發(fā)出的光而產(chǎn)生的至少一 遮蔽光影的影像。所述處理器用于根據(jù)所述影像中所述遮蔽光影的變化來辨識(shí)所述物件的 手勢。本發(fā)明的光學(xué)導(dǎo)航模塊包括至少一影像感測器和至少一光源。該光源發(fā)光且用戶 操作至少一物件反射光源所發(fā)出的光以被所述影像感測器所接收。由于物件的不同手勢動(dòng) 作將于影像感測器形成不同影像，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影像感測器。所述光源用于發(fā)光。所述影像感測器用于擷 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)的位置信息來辨識(shí)所述物件的手勢。上述本發(fā)明的實(shí)施形式中，影像中所述光點(diǎn)的位置信息通過一查找表來擷取，該 查找表由將所述影像感測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)明的光學(xué)導(dǎo)航模塊包括至少一影像感測器和相對(duì)于該影像感測器而設(shè)置的 觸控板。用戶于該觸控板上方操作至少一物件以形成不同形狀的陰影，然后影像感測器感測包括陰影的 影像。光學(xué)導(dǎo)航模塊轉(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。所述觸控板可相對(duì)于可見光為透明或形成有多個(gè)通孔以供光線通 過。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)。所述第二模塊包括影像感測器，該影像感測器用于擷取包括用戶所操作的至少一物 件遮蔽環(huán)境光而產(chǎn)生的至少一陰影的影像。所述處理器用于根據(jù)所述影像中所述陰影的位 置變化來辨識(shí)所述物件的手勢。本發(fā)明可通過加入本發(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1顯示了本發(fā)明第一實(shí)施例的混合式指向裝置的上視圖。圖2顯示了圖1中沿A-A‘線的剖視圖。圖3a_圖3b顯示了圖1的影像感測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)說明10、40、50、60混合式指向裝置101、103、401、501、601 影像感測器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，下文將配合所附圖示， 作詳細(xì)說明如下。下列說明中，將通過實(shí)施例說明本發(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)施例的說明僅為例示性，并非用于限定本發(fā)明?？梢岳斫獾?是，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)明的數(shù)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一平滑的工作表面，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，故下列說明中將不再贅述。圖1顯示了本發(fā)明第一實(shí)施例的混合式指向裝置的上視圖。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)影像感測器101和103、光源105以及處理器 109。該處理器109電性連接于所述影像感測器101和103以及光源105。必需注意的是， 所述光源和影像感測器的數(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的數(shù)據(jù)。然而，其他實(shí)施例中， 所述指向模塊108可另包括獨(dú)立運(yùn)作的處理器。所述影像感測器用于光學(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，影像感測器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1的混合式指向裝置10中沿A-A'線的剖視圖。必需注意 的是，圖2中僅顯示了用于說明處理器109的示意圖。影像感測器101和103相對(duì)于光源 105而設(shè)置。因此，影像感測器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)阻擋影像感測器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，只要影像感測器101和103的視角范圍能涵蓋光源105， 影像感測器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與影像感測器101和103之間的相對(duì)位置受到影像感測器的視 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，影像感測器具有一視角范圍以定義其所能感測的最大范圍。例如，影像感測 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，影像感測器101無法感測位于該視角范圍外的物件。同理，影像 感測器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， 影像感測器101和103均具有涵蓋光源105發(fā)光角度的視角范圍。其他實(shí)施例中，光源105 可以由一線光源取代，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 于影像感測器101和103形成至少一遮蔽光影。請(qǐng)參照?qǐng)D3a和圖3b所示，其顯示了影像感 測器101和103所分別感測的遮蔽光影的示意圖。此實(shí)施例中，影像感測器101和103為 線影像感測器，且手指分別于影像中形成遮蔽光影301和303。所述影像為影像感測器101 和103所分別擷取的影像。每一影像顯示一數(shù)值范圍，以表示每一影像感測器的視角范圍 的兩個(gè)邊界之間的投射位置。一種實(shí)施例中，例如每一影像感測器具有0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，并分別于影像感測器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?，用戶亦可使 用其他物件，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。

首先，可利用所述影像感測器101和103所具有的數(shù)值范圍映射一個(gè)相對(duì)于所述 操作區(qū)域107的二維平面系統(tǒng)，例如每一維度具有0 255的范圍，或者0 127的范圍等 等，所述范圍可依照所述影像感測器101和103的制造規(guī)格而進(jìn)行調(diào)整。接著，在該二維 平面系統(tǒng)中，可以畫一條虛擬線111穿過影像感測器101和手指所接觸的位置115，并畫一 條虛擬線113穿過影像感測器103和手指所接觸的位置115。本實(shí)施例是應(yīng)用于操作區(qū)域 107為平面的狀況，因此所述二維平面系統(tǒng)可為任何現(xiàn)有可適用于平面的坐標(biāo)系統(tǒng)，例如極 坐標(biāo)系統(tǒng)或直角坐標(biāo)系統(tǒng)，所述影像感測器101和103的位置可映射至所述坐標(biāo)系統(tǒng)的兩 組坐標(biāo)值。接著，處理器109基于同一坐標(biāo)系統(tǒng)將所述影像感測器101和103所偵測到的 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，并根據(jù)虛擬線111和113 求得兩個(gè)方程式。通過解出此兩個(gè)方程式，處理器109可得知接觸的手指于操作區(qū)域107 的位置115。當(dāng)接觸的手指移動(dòng)時(shí)，處理器可通過持續(xù)求得手指所接觸的不同位置來追蹤手 指。一旦接觸的手指離開操作區(qū)域107，處理器109亦可發(fā)現(xiàn)因所述接觸坐標(biāo)值的消失所造 成的快速變化?！┕鈱W(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的上視圖。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)影像感測器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 于影像感測器401的視角范圍內(nèi)沿著不同方向延伸適當(dāng)長度，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)鏡面所組成。其他實(shí)施例中，所述線光源403和 405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)的反 射元件406會(huì)于位置423形成與位置421相對(duì)稱的鏡像。接觸的手指會(huì)于影像感測器401 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，影像感測器401的位置亦可映射為坐標(biāo)值。通過解出由這些坐標(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包括影像感測器501、光源505、處理器509以及指向模塊508，所述處理器509電性連 接所述影像感測器501、光源505以及指向模塊508。必需注意的是，光源和影像感測器的 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，其為一觸控板的上表 面，以供用戶置放至少一手指并于其上并移動(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，反射光被影像感測器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的不同動(dòng)作會(huì)于影像感測器501形成不同影像，用 戶可通過影像辨識(shí)技術(shù)中至少一手指的不同手勢來啟動(dòng)命令。當(dāng)操作區(qū)域507上沒有手指 時(shí)，光源50所發(fā)出的光將會(huì)向外射出且影像感測器501無法感測從操作區(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)于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 影像感測器505所感測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包括影像感測器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 影像感測器601。當(dāng)環(huán)境光夠強(qiáng)時(shí)，影像感測器601直接感測操作區(qū)域607且該影像感測 器601能夠從環(huán)境光中辨識(shí)操作區(qū)域607上至少一手指。必需注意的是，影像感測器的數(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。接著該陰影被影像感測器 601所感測。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 指的手勢的不同動(dòng)作會(huì)于影像感測器601形成不同影像，用戶可通過至少一手指的不同手 勢來啟動(dòng)命令。處理器609可用于根據(jù)上述第三實(shí)施例所述通過影像辨識(shí)技術(shù)辨識(shí)不同手 勢造成的影像。由于影像感測器601用于感測接觸的手指遮蔽環(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 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)出的光通過導(dǎo)光單元的導(dǎo)引沿著操作區(qū)域507行進(jìn)。影像感測器501接著感測亮 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)施例所述通過影像辨識(shí)技術(shù)辨識(shí)感測的影像。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， 接著影像感測器601如上述影像感測器501那樣運(yùn)作。由于本發(fā)明的光學(xué)導(dǎo)航模塊用于感測用戶手指的手勢或移動(dòng)，因此上述各實(shí)施例 中所述光學(xué)導(dǎo)航模塊的影像感測器的解析度可不需如同指向模塊的影像感測器的解析度 那么高。尤其是，光學(xué)導(dǎo)航模塊的影像感測器的解析度只要能夠感測至少一手指的手勢或 移動(dòng)即可，而不須能夠感測手指表面的細(xì)節(jié)，例如指紋。換句話說，只要光學(xué)導(dǎo)航模塊的影 像感測器能夠感測手指的大致輪廓，其解析度便已足夠。影像感測器的實(shí)施例包括CCD影 像感測器、CMOS影像感測器或其類似影像感測器。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或移動(dòng)，只要 光學(xué)導(dǎo)航模塊使用一致的方法來估測位置信息，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估測位置信息，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。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)?；蛘?，光學(xué)導(dǎo)航模塊 可搭配或不搭配鍵盤上至少一按鍵，在偵測一特定手勢后通過于操作區(qū)域上移動(dòng)至少一手 指來暫時(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/或影像感測器可設(shè)置為具有 一傾斜角以便于放置手指與易于感測影像。如上所述，現(xiàn)有具有光學(xué)感測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)航模塊用于感測用戶手指 的手勢或移動(dòng)，上述各實(shí)施例中光學(xué)導(dǎo)航模塊的影像感測器的解析度可低于指向模塊的影 像感測器的解析度。雖然本發(fā)明已通過上述實(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
1.一種混合式指向裝置，用于供用戶操作于一表面上，所述混合式指向裝置包括第一模塊，用于感測所述混合式指向裝置相對(duì)于所述表面的移動(dòng)；第二模塊，包括至少一光源，用于發(fā)光；以及至少一影像感測器，用于擷取包括用戶所操作的至少一物件遮蔽所述光源所發(fā)出的光 而產(chǎn)生的至少一遮蔽光影的影像；以及處理器，用于根據(jù)所述影像中所述遮蔽光影的變化來辨識(shí)所述物件的手勢。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合式指向裝置，其中，所述第一模塊為光學(xué)鼠標(biāo)模塊或滾 輪鼠標(biāo)模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的混合式指向裝置，其中，當(dāng)所述第一模塊為光學(xué)鼠標(biāo)模塊時(shí)， 所述第一模塊與所述第二模塊共用所述光源，或者所述第一模塊包括獨(dú)立光源。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合式指向裝置，其中，所述第二模塊包括兩個(gè)影像感測器， 每一影像感測器擷取包括用戶所操作的至少一物件遮蔽所述光源而產(chǎn)生的至少一遮蔽光 影的一列影像，其中所述處理器根據(jù)每一列影像中所述遮蔽光影的位置變化來辨識(shí)所述物 件的手勢。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合式指向裝置，其中，所述第二模塊包括影像感測器和設(shè) 置于該影像感測器的視角范圍內(nèi)以反射所述光源所發(fā)出的光的反射元件，其中所述影像感 測器擷取的一列影像包括用戶所操作的至少一物件遮蔽所述反射元件所反射的光而產(chǎn)生 的至少一遮蔽光影以及所述物件映射于所述反射元件的至少一鏡像遮蔽光影。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的混合式指向裝置，其中，所述光源為線光源，且所述反射元件 為鏡面。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的混合式指向裝置，其中，所述光源包括至少一被動(dòng)光源和至 少一主動(dòng)光源。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合式指向裝置，其中，所述處理器還計(jì)算所述第一模塊所 感測的移動(dòng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合式指向裝置，該混合式指向裝置還包括觸控板和傳輸接 口單元，所述觸控板用于供所述用戶于該觸控板上操作所述物件，所述傳輸接口單元用于 將所述第一模塊所感測的移動(dòng)傳送至顯示器以移動(dòng)該顯示器上的指向光標(biāo)，并用于接收所 述處理器根據(jù)所辨識(shí)的手勢產(chǎn)生的相對(duì)于所述物件的手勢的命令，傳送所述處理器所產(chǎn)生 的相對(duì)于所述物件的手勢的命令以啟動(dòng)主機(jī)所執(zhí)行的特定程序。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的混合式指向裝置，其中，當(dāng)所述處理器辨識(shí)出特定手勢時(shí)， 所述第二模塊啟動(dòng)一命令以限制所述顯示器上所述指向光標(biāo)的移動(dòng)方向、直接移動(dòng)所述指 向光標(biāo)、增加所述指向光標(biāo)的移動(dòng)速度或搭配鍵盤的至少一按鍵于一限定范圍內(nèi)直接移動(dòng) 所述指向光標(biāo)。
11.一種混合式指向裝置，用于供用戶操作于一表面上，所述混合式指向裝置包括第一模塊，用于感測所述混合式指向裝置相對(duì)于所述表面的移動(dòng)；第二模塊，該第二模塊包括光源，用于發(fā)光；以及影像感測器，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；以及處理器，用于根據(jù)所述影像中所述光點(diǎn)的位置信息來辨識(shí)所述物件的手勢。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的混合式指向裝置，其中，所述第一模塊為光學(xué)鼠標(biāo)模塊或 滾輪鼠標(biāo)模塊。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的混合式指向裝置，其中，所述處理器還計(jì)算所述第一模塊 所感測的移動(dòng)。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的混合式指向裝置，該混合式指向裝置還包括觸控板，以供 用戶于該觸控板上操作所述物件，且該觸控板相對(duì)于所述光源所發(fā)出的光為透明。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的混合式指向裝置，其中，所述影像中所述光點(diǎn)的位置信息 通過查找表來擷取，所述查找表由劃分所述影像感測器的視角范圍為多個(gè)子區(qū)域的矩陣所 形成。
16.一種混合式指向裝置，用于供用戶操作于一表面上，所述混合式指向裝置包括第一模塊，用于感測所述混合式指向裝置相對(duì)于所述表面的移動(dòng)；第二模塊，該第二模塊包括影像感測器，用于擷取包括用戶所操作的至少一物件遮蔽環(huán)境光而產(chǎn)生的至少一陰影 的影像；及處理器，用于根據(jù)所述影像中所述陰影的位置變化來辨識(shí)所述物件的手勢。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的混合式指向裝置，其中，所述第一模塊為光學(xué)鼠標(biāo)模塊或 滾輪鼠標(biāo)模塊。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的混合式指向裝置，其中，所述處理器還計(jì)算所述第一模塊 所感測的移動(dòng)。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的混合式指向裝置，該混合式指向裝置還包括觸控板，以供 用戶于該觸控板上操作所述物件，該觸控板相對(duì)于可見光為透明或形成有多個(gè)通孔以供光 線通過。
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的混合式指向裝置，其中，所述影像中所述陰影的位置形成 一查找表，以使所述處理器根據(jù)從所述查找表所擷取的所述影像中所述陰影的位置信息來 辨識(shí)所述物件的手勢。
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)航模塊用于感測用戶所操作的至少一物件的手勢，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)航模塊僅用于感測該物件的手勢而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手勢即可而不需太高。
文檔編號(hào)G06F3/042GK102073392SQ201010530288
公開日2011年5月25日 申請(qǐng)日期2010年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月29日
發(fā)明者張彥閔, 徐堯慶, 林卓毅, 柯怡賢 申請(qǐng)人:原相科技股份有限公司