1295441 14513twf.doc/y 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於一種輸入裝置，且特別是有關於一種 藉由外部光線或感應脈波來辨識影像位置的輸入裝置與影 像輸入的控制方法。 & ’、心 【先前技術】 在現今多元化之科技產品中，擁有快速的傳輪效率以 及人性化的操作界面，已成為未來市場之主流。在電腦周 邊設備中，常見的輸入裝置例如是鍵盤、滑鼠、軌跡球、 手寫辨識、語音辨識以及觸控板等等，以作為使用者與機 器之間溝通的橋樑或人機界面。以滑鼠為例，其依照資料 傳輸/控制方式的不同又可區分為有線滑鼠、無線滑^、'滚 輪滑鼠、光學滑鼠等等。其中，光學滑鼠利用内部一光源 所產生的光學訊號來讀取動態影像，並對應產生一游標於 螢幕上。因此，當使用者移動光學滑鼠時，游標的位置也 會隨之改變，並可按下光學滑鼠之控制鍵，以輸入一訊號 或指令。 上述之輸入裝置除了用在電腦周邊設備之外，亦可運 用在隨身攜帶的手持電子裝置上，例如是行動電話、個人 數位化助理（PDA)以及全球定位系統（gpS)接收器等。 常見配置於手持電子裝置上之輸入裝置例如以觸控筆點選 螢幕上之圖案化使用者界面（Graphical User Interface， GUI)，或是以按鍵直接進行選單的操作。此外，美國專利 公告第·6,677,929號揭露一種利用光學辨識指紋的影像輸入 1295441 14513twf.doc/y '主^者圖H用於行動電話的操作型態上。 〇月'考圖其1 會示美國專利公告第6 677929號之- = =入裝置8具有-，光源9，其位於 光後至旦/傻於入F於Κ象轉換器1〇。此光源9投射一 透鏡2〇,最後聚焦於影像 影像轉換器10藉由辨識指紋之變化 動 勞!之一游標位置，進而顯示 來辨識:;ί ，t述利用一光源9所產生的光學訊號 來辨U象的方法，其功效如同光學滑鼠，但由於光 ==置的狀態下也必須處在開啟的狀態，因此耗電 相對增加’並使電池的待機時間相對縮小。此外， =於殼體7 N，將使原本如利用有限的殼 更 = 原9組裝於電路板上之高度也使得強調輕3 冋日守增加生產的成本。 、且衣 【發明内容】 本發_目的就是在提供—種輸人 不需是提供—種影像輸人的控制方法， 耗電^ / 件來辨識影像，以節省電池之 本發明提出-種輸入裝置，適用於一手持電子農置， 1295441 14513twf.doc/y 包括一殼體、一影像輸入單元、一訊 ίΠΐ單元。殼體具有一透光視窗，其位‘:體之 -表面’ W使—外部光、㈣過透光視窗而 此外，影像輸人單元配置於殼體中且位於透光視 用以f收外部光線’當—影像遮蔽透光視窗之-部分表面 時，影像輸入單元對應產生一影像訊號 = 轉，-第-訊號以及一第二訊號，其中第一訊：來= 識該衫像的位置。另外，訊號控制單元配置於殼體中且電 入ί元’用以接收第一與第二訊號，當影像 ΐίϋ二:標位置（Χ1，Υ1)移動時，訊號控制 早讀應於W像之移動路徑而產生—第—座標位移量 二)與-第二座標位移量（Δγ)。再者，顯示單元配置於 Λ又體上且電性耦接訊號控制單元，用以接收第一座桿位置 (χι，γι)、第一座標位移量（λχ)與第二座標位移^ (△ Υ)，並顯示一游標由第一座標位置（Χ1，Υ1)移動至— 二座標位置（Χ1+ΔΧ，Υ1+ΔΥ)上。 依照本發明的較佳實施例所述，上述之透光視窗之材 貝例如為玻璃、塑膠、壓克力或其他透明材質、軟性材質， 而透光視窗之形狀例如為一矩形、圓形、或其他多邊形。 此外，透光視窗例如位在殼體之正面或侧邊，而一使^者 之手指適於握住殼體並遮住透光視窗，以形成該影像。 依照本發明的較佳實施例所述，上述之影像輸入單元 包括一g像感測器以及一控制電路，影像感測器具有多數 i 1295441 14513twf.doc/y 個u己憶胞’而影像遮敝透光視窗所產生的對比訊號對應纪 錄於這些記憶胞上，並傳輸至控制電路，以產生第一訊號 與第二訊號。其中，記憶胞例如呈一線性排列或一面陣列 排列’而影像感測器例如包括CMOS影像感測器，並且更 可包括一透鏡，其配置於CMOS影像感測器上方。 依知本發明的較佳實施例所述，上述之輸入裝置例如 更包括一感應開關或一按壓開關，配置於透光視窗之下， 而一使用者之手指適於按壓透光視窗而對應啟用感應開 關以產生輸入成號，或是按壓透光視窗而對應接觸按 壓開關，以產生一輸入訊號。 本考X明另k出一種輸入裝置，適用於一行動通訊裝置，該 輸入裝置包括一殼體、一輸入單元、一訊號控制單元、顯示單 元以及一按壓開關。輸入單元配置於殼體上，而輸入單元具有 多數個感應元件，當一使用者之手指放置於一部分這些感應元 件之亡時，輸入單元對應產生一感應訊號，並將感應訊號轉換 成-第-訊號以及-第二訊號，其中第一訊號用來辨識手指的 位置。此外，訊號控制單元係配置於殼體中且電性耦接輸入單 元，用以接收第一與第二訊號，當使用者之手指由一第一座桿 位置（xyi)移動時，訊號控制單元對應於手指之移動路徑^ 產生一第一座標位移量（ΔΧ)與一第二座標位移量（△¥)。 另外，顯示單元係配置於殼體上且電性耦接訊號控制單元，用 以接收第-座標位置（Χ1，Υ1)、第一座標位移量（ΔΧ)與第 二座標位移量（ΔΥ)，並顯示一游標由第一座標位置（χ/η) 移動至一第二座標位置（Χ1+ΔΧ，γι+Δγ)上。再者，按壓 1295441 14513twf.doc/y
Pj關配=於輸人單元之下，而使用者之手指適於按壓輸入 早兀而對應接觸按壓開關’以產生-輸入訊號。 ^發明提出—種影像輸人的控财法，適用於—手持電子 ΐ置中手持電子裝置具有—影像輪人單Μ及-訊號控制 二’，此光學影像㈣方法包括下列步驟：開啟電源，並藉 -二ίΐ*線入?至影像輸入單元中，以使影像輸入單元處於 給丄一 t接著’遮蔽部分外部光線，以形成-影像於影像 旦^早J^Z/彡像輸人單元姆產生—影像喊，並將該 一第二訊號，其中第-訊號用來 之ί ’機時，訊驗制單元對應於影像 而產生一第一座標位移量（Δχ)與一第二座標位 座=置==位置，·一游標由 △Χ，Υ1+ΔΥ): ，）移動至―第二座標位置（Χ1+ 3„種輸入訊號的控制方法，適用於一手持 持電子裝置具有—輸入單元以及一訊號控 制早π ’而輪人單元具有多數個感應元件。此 :制=:=電源，放置—手指於-部份感二牛 手指之指紋產生-感應訊號，並將 α應λ唬轉換成一第一訊號以及一 號用來辨識手指的位置；之後，-中弟一訊 由-第-座標位置（Χ1，Υ1)開始移動日=置’虽手& 應於手指之移動路徑而產生―第― 1295441
A 14513twf.doc/y 第一座標位移量（ΔΥ);最後，重新計算手指的位置，以 使一螢幕上之一游標由第一座標位置（X1，Y1)移動至一第 二座標位置（Χ1+ΔΧ，Υ1+ΔΥ)。 依照本發明的較佳實施例所述，上述在重新計算該影 像的位置的步驟中，當ΔΧ不等於〇，而等於^了 = Xl+Σ AX^Xmax時，可保持游標的座標位置在 Υ1)上。此外，當ΔΧ不等於〇，而△ Υ等於〇，且 Σ ΔΧ^Χιηίη時，可保持該游標的座標位置在（χι^η，γ 上。 ，^ 依照本發明的較佳實施例所述，上述在重新 像的位置的步驟中，當等於〇,而Δγ不等於：了： ΔΥ，Ymax時’保持游標的座標位置在（χι: Υ 上或移動游標的座標位置至（XI γΐ $ 外，♦八X 笼於 η 1 Λ、， J λΔΥ_γη^χ)上。此 卜田ΔΧ專於〇,而Δγ不等於〇，且γι + 時，保持游標的座標位置在（χι，γηώ) ^ = 座標位置至（χι，Υΐ+ΣΔΥ+Υηιίη)上 Α移動相_ 應產生一第一訊號於景;透而光;見窗上:位置對 影像的位置。料，#f彡像麵 ，猎以辨識 顯示單元對應於影像之移動路徑 位移量時， 池的耗電量，且不二外部光線可節省電 先原70件於電路板上，進而節省 1295441 14513 twf.doc/y 組裝的成本。 為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯 易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說 明如下。 【實施方式】 請參考圖2A，其繪示本發明一較佳實施例一種輪入裝 置的剖面示意圖。此輸入裝置可適用於一電子裝置中，且 特別是一種可攜帶式電子裝置，例如是行動電話、個人數 位化助理（PDA)或全球定位系統（GPS)接收器。此輸入 裝置200主要包括一殼體21〇、一影像輸入單元22〇、一訊 號控制單元230以及一顯示單元240。殼體210具有一透光 視=212,其例如位於殼體21〇之上表面，以使一外部光線 22穿過透光視窗212而入射至殼體21〇中。此外，影像輸 入單元220配置於殼體210中且位於透光視窗212之下^ 用以接收外部光線22，並且可得知一影像的位置。其中， 此影像例如是由-使用者之手指3G遮蔽—部分人射至殼體 210中之外部光線24所產生的。因此，當此影像遮蔽透光 視窗212之一部分表面時，影像遮蔽於透光視窗212上的 位置對應產生-光訊號於影像輸人單元22()中，而未被影 像遮=之其餘透光視窗212上的位置也相對產生另一光訊 號，藉以辨識影像的位置。也就是說，藉由影像輸入單元 220所接收之外部光線22 $人光量不$，以使影像輸入單 元220對應產生―影像訊號，並可將影像訊號轉換成一第 -訊號芦-第二訊號，且第—訊號用來辨識影像的位置， 11 1295441 14513twf.doc/y 並可將第一與第二訊號記錄在記憶體（未繪示）中。 在本實施例中，外部光線22、24可以是周圍環境之光 源（例如是日光燈或太陽）所產生的光線，不同於習知技 術所使用的内部燈源，本發明不需加裝光源元件於殼體 中，且不需組裝光源元件於電路板上，因此相對減少電池 的耗電篁，且卽省組裝的成本。此外，為使光線能由外部 入射至殼體210中，透光視窗212的材質可以是透明玻璃、 塑膠、壓克力或其他透明材質、軟性材質，而透光視窗212 之形狀例如為矩形、圓形、長方形等類似形狀，其配置於 殼體210之一開口中，以使光線僅能由透光視窗212進來， 並經由透鏡226之聚光而投射在影像輸入單元220，以避免 雜光的干擾而造成誤判。當然，透光視窗212不限定為平 面形體，亦可是局部凸起或凹陷之形體，如圖2中所示之 附圖A及附圖B。 此外’影像輸入單元220例如具有一影像感測器222、 一控制電路224以及一透鏡226。此影像感測器222例如為 CMOS影像感測器，其具有多數個記憶胞（未繪示）或感 光二極體（photo-diode)，而影像遮蔽透光視窗212所產生 的對比訊號對應記錄於這些記憶胞上，並傳輸至控制電路 224，以產生第一訊號與該第二訊號。其中，第一與第二訊 號例如為“〇，，或“Γ位元訊號，或是由2位元、4位元或 8位元所表示之多個位元訊號，例如是，08HV10H，···等數位 訊號，並可藉由控制電路224所設定之臨界值（threshold)， 將每一記憶胞所接收的訊號轉化為“〇，，或“Γ位元訊 12 1295441 14513twf.doc/y 號’以利於判讀。此外，這些記憶胞例如排列成單一直線 或是排列成一面陣列。當影像遮蔽於部分記憶胞的上方 時，被遮蔽的記憶胞所接收的光量較少，因而產生一第一 訊號L例如是“〇，，位元訊號，而未被遮蔽的記憶胞所接收 的光量較多，因而產生一第二訊號，例如是“丨，，位元訊 號，並將所得到的訊號傳輸至訊號控制單元230。當然，上 述之第一訊號可設定為“i”位元訊號，而第二訊號可設定 為“〇”位元訊號。 另外，訊號控制單元230配置於殼體210中且電性耦 接影像輸入單元220,用以接收記憶胞所感應之第一與第二 訊號。在本實施例中，除了使用CM0S影像感測器來接收 外部光線的變化之外，還可利用感應元件所產生的感應訊 號來辨識手指的位置。請參考圖2B，其繪示本發明另一較 佳^施例之-種輸人裝置的剖面示意圖。其中，感應式輸 入單元320具有多個感應元件（未繪示），例如是電容式 感應器。在本實施例中，感應元件藉由感應手指30之指紋 上脈波通過時，波峰與波谷的電壓差來辨識手指3〇的位 置，、因此即使無外部/内部光源的情況下，輸入單元32〇仍 能感應手指30的位置而轉換成“〇”或“丨，，位元訊號，其 功效如同上述實施例所述。 接著，上述二實施例中，訊號控制單元23〇例如具有 一微處理器或數位訊號處理器之類的控制晶片，以得知影 像的動態位置，並可將輸入的數位化位元訊號記錄在一記 憶體42G (如圖4C所示）巾。此外，齡單元·位於殼 13 1295441 14513twf.doc/y 體210上且電性耦接訊號控制單元23〇，用以接收影像之移 動所產生的動態訊號，並可顯示一游標於相對的位置上。 請參考圖3A與圖3B，其分別繪示本發明一較佳實施 例之一種裝配在行動通訊裝置上之輸入裝置的示意圖。如 圖3A所示，當使用者以一手指3〇放置在殼體21〇上表面 之一透光視窗212上時，外部光線22被手指遮蔽的位置對 應產生一影像於透光視窗212上，且當手指30在透光視窗 212上移動一位移量時，顯示單元24〇對應於影像之移動路 徑相對產生一游標242,並可顯示游標242於相對位置上。 其中，顯示單元240例如是由一液晶驅動晶片所控制之液 晶顯不螢幕。此外，在圖3B中，透光視窗212亦可位於殼 體210之側邊而非上表面，且外部光線22被手指遮蔽 的位置對應產生一影像，並可顯示游標242於顯示單元 之相對位置上。 也就是說，當手指3〇之影像由透光視窗212之一第一 ，軚位置（Χ1，Υ1)開始移動時，訊號控制單元23〇對應於 心像之移動路徑而產生一第一座標位移量（ΑΧ)與一第二 座標位移量（ΔΥ)，並鱗計算影像驗置，喊顯示^ =^40上之一游標242由第一座標位置（χι，γι)移動至一 標位置（Χ1+ΛΧ,Υ1+ΔΥ)。詳細之操作流程請參 考圖4Α之說明。 請同時參考圖3Α及圖4Α，而圖4Α繪示本發明一較佳 、知例之種影像輸入的控制方法的流程圖。首先，在步 驟一 sl〇中，開啟電源，並接收外部光線22之訊號，以使 14 1295441 14513twf.doc/y 殼體210内之-影像輸入單元處於一閒置狀態，此時 ^ Υ=0，Σ ΔΧ=0，Σ ΔΥ^ (如步驟二S2G)。接著在步驟 二S30巾’當手指30遮蔽一部份外部光線24日夺，取 影像，並藉以判斷影像的位i，例如是第一隸位 (X1，Y1)。當影像開始由第一座標位置（Χ1，Υ1始 動時’藉由判斷第-座標位移量Δχ (如步驟四_) ^第 二座標位移量（如步驟五S50)來重新計算影像的位置了在 步驟四S40巾，當ΔΧ不等於〇時，更可進一步判斷若幻+ Σ ΔΧ-Xmax (如步驟六S60)，則保持游標的座標位置在 (Xmax，Υ1)上，若 χΐ+Σ △XgXmin (如步驟七 S7〇)， 則保持游標的座標位置在（Xmin，Υ1)上。此外，在步驟 五S50中，當ΔΥ不等於〇時，更可進一步判斷若 △ Y^Ymax(如步驟八S80)，則保持游標的座標位置在（χι， Ymax)上或移動游標的座標位置至（χι，γι+Σ 上，若Υ1+ΣΔΥ$Υιηίη (如步驟九S9〇)，則保持游標的 座標位置在（Xl，Ymin)上或移動游標的座標位置至（χι， Υ1+Σ ΔΥ+Ymin)上。 ^另外，在步驟十sl〇〇中，更可對應於游標所在的位置， 按壓或感應-開關，以產生—輸人訊號至訊號控制單元（如 步驟十一 S110)。如圖2Α及圖2Β所示，按壓開關或感應 開關25〇例如配置於透光視窗212或感應式輸入單元320 之而一使用者之手才旨30按壓透光視窗212或感應式輸 ^單το 320而對應接觸或感應此開關25〇,以產生輸入訊 旎，並-可啟用一顯示單元240上之圖案化使用者界面 15 1295441 14513twf.doc/y (GUI)。在本實施例中’透光視窗212可藉由彈簧或彈片 所支樓’並可產生類似按鍵或觸控板之功能，來接觸或感 ， 應此開關250之訊號，使用上更為方便且實用。 請參考圖4B，其繪示本發明另一較佳實施例之一種影 ’ 像輸入的控制方法的流程圖。與上述實施例不同的是，在 取得一影像之前，更包括一校正步驟S22，例如校正外部光 線入射至殼體中的明暗度’以使本發明之輸入裝置即使在 微光下仍能辨識手指的影像，以避免誤判。此外，在校正 步驟S22之後，更可包括設定一臨界值之步驟S24。也就是 馨 說，當影像感應器之記憶胞所接收的光訊號小於臨界值 時，則以第一訊號表示“暗”，反之，所接收的光訊號高 於一臨界值時’則以第二訊號表示“亮”。因此，在後續 取得一影像（步驟S30)之後，即可將影像訊號轉換成一第 一訊號以及一第二訊號（步驟S32)，而第一訊號用來辨識 影像的位置。 請參考圖4C，其繪示本發明之影像訊號藉由類比/數位 轉換器轉換成數位訊號的示意圖。其中，影像感測器4〇〇 φ 取得一影像之後，經由一類比/數位轉換器410將類比訊號 轉換成數位訊號，並對應記錄於每一記憶體420中，例 如，〇811，，，1〇11，...等，接著再由控制電路（未繪示）所設定 之臨界值（threshold)，將每一記憶胞42()所接收的訊號轉 化為“0”或“1”位元訊號，以利於判讀。 · 請參考圖5A〜圖5E，其繪示本發明之輸入裝置所輸出 · 之影像感測訊號的示意圖。如圖5A所示，在閒置狀態下， 16 1295441 14513twf.doc/y 衫像感測gf 222所感應的訊號均相同，例如以‘‘ 1，，位元％ 號表示。接著，如圖5B所示，當手指遮蔽部分外部光線時， 影像感測器222對應產生不同訊號，例如以“〇，，位元訊號 表示，並可辨識手指之影像的位置。接著，如圖5〇：所°示〜 當影像往上機-⑽量（λυμ)時，重新計抑像的 位置’並相對移動游標顯示於一螢幕上。同樣，如圓5 D所 不，當影像再往上移動一位移量（△γ=+2)時，重新 影像的位置’並相對移麟標於—歸上，直到影 : (△χ=ο)，如圖5Ε戶斤示。同樣地，當影像往下“二 其順序恰好相反，由圖5D回到圖5Α，在此不再重述。 請參考圖6Α〜圖6Ε，其繪示本發明之輪 张 之影像感測訊號的示意圖。如圖从所 3所輸出 影像感測器222所感應的訊號均相同，例如以月 怨下’ 接著’如_所示，#手指遮蔽部分外部光t訊 衫像感測态222對應產生不同訊號，例如以:寸 表示，並可辨識手指之影像的位置。 =疋訊號 當影像往左移動-位移量（Δχ=+2)時 所示， 位置，並相對移動游標顯示於一螢幕上。样叶异影像的 不，當影像再往左移動一位移量（Δχ=+3σ '如圖6D所 影像的位置，並相對移動游標於一螢 J重新计异 (△_，如圖6Ε所示。同樣地 像停止 其順序恰好相反，由圖6D回到圖6A，j在右移動時， 然本發明以單—軸向的位移（ 不再重述。雖 可知，向之位移但同理 17 1295441 14513twf.doc/y ^上所述，本發明之輸入裝置及影像輸入之控 電子裝置上，且特別是一種可攜帶式電子梦 例如疋行動電話、個人數位化助理（PDA)或全球定^ 接收器。由於本發明之輸入裝置丄= 件於，：節省電池的耗電量’且不需組裝光源元 加裝光源元件更可㈣财度薄純，岐好 輕巧、美觀。 罝更為 π定已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以 限=本㈣’任何熟習此技㈣，在不麟本發明之 1口靶圍内當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護 範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。 【圖式簡單說明】 # 會示美國專利公告第6,677,929號之一種輸入裝置 的不思圖。 圖2A及圖2B分麟示本發明二 裝置的剖面示意圖。 貝關裡翰入 圖3A與@ 3B分別㈣本發明_較佳實關之 配在行動通訊裝置上之輸入裝置的示意圖。、 衣 圖4A及圖4B分別缘示本發明二較 像輸入的控制方法的流程圖。 貝犯裡〜 圖4C繪示本發明之影像訊號蕤山 換成數位訊號的示意圖。7虎错由頰比/數位轉換器轉 圖5A〜圖贿示本發明之輪入裳置所輪出之影像感測訊 18 1295441 14513twf.doc/y 號的示意圖。 圖6A〜圖6E繪示本發明之輸入裝置所輸出之影像感測訊 號的示意圖。 【主要元件符號說明】 3 :手指 7 :殼體 8 :輸入裝置 9 :光源 10 :影像轉換器 20 :透鏡 22、24 :外部光線 30 :手指 200 :輸入裝置 210 :殼體 212 :透光視窗 220 :影像輸入單元 222 :影像感測器 224 :控制電路 226 :透鏡 230 :訊號控制單元 240 :顯示單元 242 ··游標 250 :開關 320 :輸入單元 1295441 14513twf.doc/y 400 :影像感測器 410 :類比/數位轉換器 420 :記憶體 20