TWI479370B - 光學導航裝置及光學導航方法 - Google Patents

Description

光學導航裝置及光學導航方法

本發明係關於一種光學導航裝置及光學導航方法；詳細而言，本發明係關於一種能調整位移解析度之光學導航裝置及光學導航方法。

電腦已成為現代人於生活上不可或缺的必需品。習知的電腦周邊設備，多數採用滑鼠作為主要的輸入裝置之一。當使用者操作電腦時，常常需要透過滑鼠來移動螢幕上的游標，甚至透過滑鼠來點選所需要的選項、應用程式等等，故滑鼠儼然已成為使用者與電腦連接的重要橋樑，各家廠商也因此推出採用各種不同技術的滑鼠。近年來市面上更推出光學導航裝置，例如：光學指環滑鼠(Optical Finger Mouse；OFM)。

光學導航裝置係利用一光源元件投射光線至一觸控物件(例如：一反射表面或一手指)，並以一影像感測元件擷取影像，再依據影像之位移資訊控制螢幕游標。由於習知的光學導航裝置之位移解析度固定，因此針對不同的使用情境或不同的操作時，往往會造成操作上的誤差。舉例而言，當螢幕上之游標已被移動至使用者所欲選取之目標時，使用者需再利用光學導航裝置進行點擊之動作，以便選取該目標。然而，使用者之手指在進行點擊時，除了垂直方向移動外，往往也會產生水平方向的移動，導致螢幕上之游標移至他處，造成誤擊之現象。

有鑑於此，如何提供一種能因應使用者之不同操作而適時調整 位移解析度之光學導航裝置，乃業界亟需努力之目標。

為解決習知技術之問題，本發明提供一種光學導航裝置及一種光學導航方法。

本發明所提供之光學導航裝置包含一光源元件、一影像感測元件及一處理單元，其中該處理單元電性連結至該光源元件及該影像感測元件。該光源元件用以產生一光源。該影像感測元件於一時間區間內擷取複數張影像。該處理單元根據該等影像判斷該光源被投射至一觸控物件，根據該等影像計算與該觸控物件相關之一位移資訊，藉由將該位移資訊與一門檻值比較產生一比較結果，再根據該比較結果設定該光學導航裝置之一位移解析度。

本發明所提供之光學導航方法，適用於一光學導航裝置。該光學導航裝置包含一光源元件、一影像感測元件及一處理單元。該光學導航方法包含下列步驟：(a)由該光源元件產生一光源，(b)由該影像感測元件於一時間區間內擷取複數張影像，(c)由該處理單元根據該等影像判斷該光源被投射至一觸控物件，(d)由該處理單元根據該等影像計算與該觸控物件相關之一位移資訊，(e)由該處理單元藉由將該位移資訊與一門檻值比較產生一比較結果，以及(f)由該處理單元根據該比較結果設定該光學導航裝置之一位移解析度。

本發明會根據用來操控光學導航裝置之觸控物件之位移資訊(例如：位移速率及/或位移量)來調整光學導航裝置之位移解析度，因此，透過本發明所提供之光學導航裝置及光學導航方法， 使用者進行各種操作時，其結果能更為準確。

為讓本發明之上述目的、技術特徵和優點能更明顯易懂，下文係以較佳實施例配合所附圖式進行詳細說明。

以下將透過實施例來解釋本發明所提供之光學導航裝置及光學導航方法。然而，本發明的實施例並非用以限制本發明須在如實施例所述之任何環境、應用或方式方能實施。因此，關於實施例之說明僅為闡釋本發明之目的，而非用以直接限制本發明。須說明者，以下實施例及圖示中，與本發明非直接相關之元件已省略而未繪示。

本發明之第一實施例為一光學導航裝置1，其示意圖係描繪於第1圖中。光學導航裝置1包含一光源元件11、一處理單元13及一影像感測元件15，且處理單元13電性連接至光源元件11及影像感測元件15。

光源元件11可為發光二極體(Light Emitting Diode；LED)或其他本發明所屬技術領域中具有通常知識者所熟知之光源元件。處理單元13可為本發明所屬技術領域中具有通常知識者所熟知之各種處理器、中央處理裝置(central processing unit)、微處理器或其他計算裝置中之任一種。影像感測元件15可為互補金屬氧化物半導化(Complementary Metal Oxide Semiconductor；CMOS)感光元件或本發明所屬技術領域中具有通常知識者所熟知之影像感測元件。

當光學導航裝置1之電力開啟時，光源元件11會產生一光源(未繪示)。本實施例中，影像感測元件15會於一時間區間內擷取複數張影像104。處理單元13再根據這些影像104判斷光源被投射至一觸控物件(未繪示)，例如：工作表面或手指指腹。舉例而言，處理單元13可藉由判斷這些影像104內具有反射亮點，判斷光源被投射至觸控物件。再舉例而言，處理單元13可藉由判斷這些影像104之平均亮度大於一門檻值，判斷光源被投射至觸控物件。

接著，處理單元13根據這些影像104計算與觸控物件相關之一位移資訊。舉例而言，此位移資訊可為一位移量或/及一位移速率。之後，處理單元13藉由將此位移資訊與一門檻值比較產生一比較結果，再根據此比較結果設定光學導航裝置1之一位移解析度。當比較結果為位移資訊大於門檻值時，處理單元13設定位移解析度為一第一解析度，而當比較結果為位移資訊小於門檻值時，處理單元13設定位移解析度為一第二解析度。

舉例而言，若使用者以光學導航裝置1控制螢幕上之游標，當位移資訊大於門檻值時，代表使用者在移動游標之位置，而當位移資訊小於門檻值時，代表使用者在進行點擊(click)。基於前述操作模式，可設定第一解析度高於第二解析度。茲舉一具體範例進行說明。若位移資訊為位移速率時，可將門檻值設為0.5英吋/秒(Inches Per Second，IPS)，另可將第一解析度及第二解析度分別設定為800每英吋的測量次數(Counts Per Inch；以下簡稱「CPI」)及100CPI。此時，若處理單元13判斷位移資訊大於0.5英吋/秒，則可將解析度設定為800CPI，但若處理單元13判斷位移資訊小 於0.5英吋/秒，則可將解析度設定為100CPI。

透過此種設定，當使用者以光學導航裝置1移動游標之位置時，光學導航裝置1使用較高的位移解析度，因此使用者能快速地將游標移動至所欲指向之處。另一方面，當使用者進行點擊時，光學導航裝置1使用較低的位移解析度，因此使用者之手指在點擊時所產生之水平分量將大幅降低，故誤擊之可能性將大幅降低。

由上述說明可知，本實施例之光學導航裝置1能依據位移資訊之變化來調整光學導航裝置1之位移解析度。透過此種方式，當使用者以此光學導航裝置1來進行不同的操作(例如：移動、點擊)時，光學導航裝置1能適時地調整光學導航裝置1之位移解析度，讓使用者所進行之操作更為準確。

關於本發明之第二實施例，請參第1圖及第2圖。第2圖係描繪時間區間t1、t2之順序之示意圖，其中水平軸代表時間。第二實施例與第一實施例所能進行之運作及所具有之功能相似，以下將僅詳述二者相異之處。

本實施例中，影像感測元件15於一時間區間t1內擷取複數張影像202，處理單元13根據這些影像202判斷光源未被投射至觸控物件。舉例而言，處理單元13可藉由判斷這些影像202內不具有反射亮點，判斷光源未被投射至觸控物件。再舉例而言，處理單元13亦可藉由判斷這些影像202之平均亮度小於一門檻值，判斷光源未被投射至觸控物件。

於緊接於時間區間t1後之時間區間t2內，影像感測元件15擷 取複數張影像204。處理單元13根據這些影像204判斷光源被投射至觸控物件。光學導航裝置1藉由兩次的判斷結果，得知其外在環境改變(亦即，光源由未被投射至觸控物件改變為被投射至觸控物件)，這種外在環境改變代表使用者有可能將使用光學導航裝置1進行各種操作。

本實施例中，當光學導航裝置1判斷出前述外在環境改變時，便會啟動如第一實施例所描述之解析度調整機制。具體而言，處理單元13根據這些影像204計算與觸控物件相關之一位移資訊，藉由將位移資訊與一門檻值比較以產生一比較結果，再根據此比較結果設定光學導航裝置1之位移解析度。當比較結果為位移資訊大於門檻值時，處理單元13設定位移解析度為一第一解析度，而當比較結果為位移資訊小於門檻值時，處理單元13設定位移解析度為一第二解析度，且第一解析度係高於第二解析度。

由上述說明可知，第二實施例與第一實施例之差異在於，第二實施例之光學導航裝置1係於判斷出光學導航裝置1之外在環境改變時，才會啟動本發明之解析度調整機制。

關於本發明之第三實施例，請參第1圖及第3圖。第3圖係描繪時間區間t1、t2、t3之順序之示意圖，其中水平軸代表時間。此外，本實施例中，使用者係操作光學導航裝置1以控制螢幕上之游標。

光學導航裝置1於時間區間t1、t2內所進行之運作與所判斷之結果與第二實施例雷同。簡言之，處理單元13根據影像202判斷光源於時間區間t1內未被投射至觸控物件，根據影像204判斷光 源於時間區間t2內被投射至觸控物件，且根據影像204計算於時間區間t2內與觸控物件相關之位移資訊，其餘相同處，茲不贅言。

於緊接於時間區間t2後之時間區間t3內，影像感測元件15擷取複數張影像306。接著，處理單元13根據這些影像306判斷光源是否被投射至觸控物件，再依據判斷結果進行適當之處置。

假設處理單元13根據影像306判斷光源被投射至觸控物件。於此情況下，在時間區間t2、t3內，光源持續地被投射至觸控物件，此現象代表使用者並未進行一點擊的動作。因此，處理單元13會依據於時間區間t2內計算所得到之位移資訊，計算螢幕之游標之一位移量。

相反的，假設處理單元13根據影像306判斷光源未被投射至觸控物件。於此情況下，三個時間區間t1、t2、t3當中，光源僅在時間區間t2內被投射至觸控物件，此現象代表使用者進行一點擊的動作。由於在三個時間區間t1、t2、t3內，使用者進行了點擊的動作，因此處理單元13會設定螢幕之游標之位移量為零。

由上述說明可知，第三實施例可進一步地判斷使用者以光學導航裝置1進行何種動作(例如：移動螢幕游標或進行點擊)，並依據其結果控制螢幕上之游標應如何移動。

關於本發明之第四實施例，請參第1圖及第3圖。第四實施例與第三實施例所能進行之運作及所具有之功能相似，以下將僅詳述二者相異之處。

第四實施例設置與時間有關之一門檻值，且時間區間t2之時間 長度小於此門檻值。此外，處理單元13根據影像306判斷光源於時間區間t3內未被投射至觸控物件。換言之，第四實施例中，在三個時間區間t1、t2、t3當中，光源僅在時間區間t2內被投射至觸控物件，此現象代表使用者進行一點擊的動作。

由於使用者進行一點擊動作後，於短時間內往往會再進行另一次的點擊動作，以便完成雙擊(double click)動作。考量到使用者之此種操作模式，因此本實施例會在時間區間t3後，會將原先於時間區間t2內所設定之位移解析度調降至另一位移解析度。

由上述說明可知，第四實施例可進一步地預先為可能進行的雙擊(double click)動作調整位移解析度，以便達到更精準的控制效果。

本發明之第五實施例為一種光學導航方法，其流程圖係描繪於第4圖。此光學導航方法適用於一光學導航裝置，例如前述之光學導航裝置1。此光學導航裝置包含一光源元件，一影像感測元件及一處理單元。

首先，執行步驟S401，由光源元件產生一光源。接著，於步驟S402中，由影像感測元件於一時間區間內擷取複數張影像。之後，於步驟S403中，由處理單元根據該等影像判斷光源被投射至一觸控物件。然後，於步驟S404中，由處理單元根據該等影像計算與觸控物件相關之一位移資訊，此位移資訊可為位移速率或/及位移量。接著，於步驟S405中，由處理單元藉由將位移資訊與一門檻值比較產生一比較結果。最後，執行步驟S406，由處理單元根據比較結果設定光學導航裝置之一位移解析度。具體而言，當比較 結果為位移資訊大於門檻值時，步驟S406設定位移解析度為一第一解析度，而當比較結果為位移資訊小於門檻值時，步驟S406設定位移解析度為一第二解析度，其中，第一解析度高於第二解析度。

除了前述之步驟外，第五實施例亦能執行第一實施例之所有操作及功能。所屬技術領域具有通常知識者可直接瞭解第五實施例如何基於上述第一實施例以執行此等操作及功能，故不贅述。

本發明之第六實施例為一種光學導航方法，其流程圖係描繪於第5圖。第六實施例與第五實施例之差異在於，第六實施例另外執行步驟S501及步驟S502。

首先，光學導航方法執行步驟S401，由光源元件產生一光源。接著，執行步驟S501，由影像感測元件於一時間區間內擷取複數張影像。之後，執行步驟S502，由處理單元根據該等影像判斷光源未被投射至觸控物件。隨後，本實施例執行步驟S402至S406，由於該等步驟已詳述於第五實施例，茲不贅言。須說明者，步驟S402所述之時間區間係緊接於步驟S501所述之時間區間後。

除了前述之步驟外，第六實施例亦能執行第二實施例之所有操作及功能。所屬技術領域具有通常知識者可直接瞭解第六實施例如何基於上述第二實施例以執行此等操作及功能，故不贅述。

由上述說明可知，第六實施例與第五實施例之差異在於，第六實施例係於判斷出光學導航裝置之外在環境改變時，才會啟動本發明之解析度調整機制。

本發明之第七實施例為一種光學導航方法，其部份流程圖係描繪於第6圖。第七實施例與第六實施例之差異在於，第七實施例先執行如第5圖所描繪之所有步驟，之後再執行第6圖所描繪之步驟，且第七實施例之光學導航方法用來控制一螢幕上之一游標。以下僅說明二實施例相異之處。

於步驟S601，由影像感測元件於一時間區間內擷取複數張影像，此時間區間緊接於步驟S402所述之時間區間。接著，執行步驟S602，由處理單元根據該等影像判斷光源於步驟S601所述之時間區間內是否被投射至觸控物件。若步驟S602之判斷結果為是，則執行步驟S603，由處理單元根據步驟S404所計算之位移資訊計算游標之一位移量。若步驟S602之判斷結果為否，則執行步驟S604，由處理單元設定游標之位移量為零。

於其他實施態樣中，若步驟S602之判斷結果為否，除了執行步驟S604外，可再執行一步驟，由處理單元於步驟S601所述之時間區間後，調降位移解析度(亦即，將步驟S406所設定之位移解析度調降至另一位移解析度)。

除了前述之步驟外，第七實施例亦能執行第三及第四實施例之所有操作及功能。所屬技術領域具有通常知識者可直接瞭解第七實施例如何基於上述第三及第四實施例以執行此等操作及功能，故不贅述。

由上述說明可知，本發明會根據用來操控光學導航裝置之觸控物件之位移資訊(例如：位移速率及/或位移量)來調整光學導航裝置之位移解析度。此外，本發明亦參酌使用者操控光學導航裝 置之行為模式，提供各種不同的進階判斷。因此，透過本發明所提供之光學導航裝置及光學導航方法，使用者進行各種操作時，其結果能更為準確。

上述之實施例僅用來例舉本發明之實施態樣，以及闡釋本發明之技術特徵，並非用來限制本發明之保護範疇。任何熟悉此技術者可輕易完成之改變或均等性之安排均屬於本發明所主張之範圍，本發明之權利保護範圍應以申請專利範圍為準。

1‧‧‧光學導航裝置

11‧‧‧光源元件

13‧‧‧處理單元

15‧‧‧影像感測元件

104‧‧‧影像

202‧‧‧影像

204‧‧‧影像

306‧‧‧影像

t1‧‧‧時間區間

t2‧‧‧時間區間

t3‧‧‧時間區間

第1圖係描繪第一至第四實施例之光學導航裝置1之示意圖；第2圖係描繪第二實施例之時間區間t1、t2之順序之示意圖；第3圖係描繪第三及第四實施例之時間區間t1、t2、t3之順序之示意圖；第4圖係描繪第五實施例之光學導航方法之流程圖；第5圖係描繪第六實施例之光學導航方法之流程圖；以及第6圖係描繪第七實施例之光學導航方法之部分流程圖。

Claims (12)

1. 一種光學導航裝置，包含：一光源元件，用以產生一光源；一影像感測元件，於一第一時間區間內擷取複數張第一影像；以及一處理單元，電性連結至該光源元件及該影像感測元件，且根據該等第一影像判斷該光源被投射至一觸控物件，根據該等第一影像計算與該觸控物件相關之一位移資訊，藉由將該位移資訊與一第一門檻值比較產生一比較結果，再根據該比較結果設定該光學導航裝置之一位移解析度，其中，該影像感測元件更於一第二時間區間內擷取複數張第二影像，該處理單元更根據該等第二影像判斷該光源未被投射至該觸控物件，該第一時間區間係緊接於該第二時間區間之後。
2. 如請求項1所述之光學導航裝置，其中該位移資訊為一位移速率及一位移量其中之一或其組合。
3. 如請求項1所述之光學導航裝置，其中當該比較結果為該位移資訊大於該第一門檻值時，該處理單元設定該位移解析度為一第一解析度，當該比較結果為該位移資訊小於該第一門檻值時，該處理單元設定該位移解析度為一第二解析度，且該第一解析度高於該第二解析度。
4. 如請求項1所述之光學導航裝置，其中該第一時間區間之一時間長度小於一第二門檻值，且該位移資訊小於該第一門檻值，該影像感測元件更於緊接該第一時間區間後之一第三時 間區間內擷取複數張第三影像，該處理單元更根據該等第三影像判斷該光源未被投射至該觸控物件，該處理單元更於該第三時間區間後將該位移解析度由一第一解析度調整為一第二解析度，其中該第一解析度大於該第二解析度。
5. 如請求項1所述之光學導航裝置，其中該光學導航裝置用以控制一螢幕上之一游標，該影像感測元件更於緊接該第一時間區間後之一第三時間區間內擷取複數張第三影像，該處理單元更根據該等第三影像判斷該光源被投射至該觸控物件，且根據該位移資訊計算該游標之一位移量。
6. 如請求項1所述之光學導航裝置，其中該光學導航裝置用以控制一螢幕上之一游標，該影像感測元件更於緊接該第一時間區間後之一第三時間區間內擷取複數張第三影像，該處理單元更根據該等第三影像判斷該光源未被投射至該觸控物件，且設定該游標之一位移量為零。
7. 一種光學導航方法，適用於一光學導航裝置，該光學導航裝置包含一光源元件、一影像感測元件及一處理單元，該光學導航方法包含下列步驟：由該光源元件產生一光源；由該影像感測元件於一第一時間區間內擷取複數張第一影像；由該處理單元根據該等第一影像判斷該光源被投射至一觸控物件；由該處理單元根據該等第一影像計算與該觸控物件相關之一位移資訊； 由該處理單元藉由將該位移資訊與一第一門檻值比較產生一比較結果；由該處理單元根據該比較結果設定該光學導航裝置之一位移解析度；由該影像感測元件於一第二時間區間內擷取複數張第二影像；以及由該處理單元根據該等第二影像判斷該光源未被投射至該觸控物件；其中，該第一時間區間係緊接於該第二時間區間之後。
8. 如請求項7所述之光學導航方法，其中該位移資訊為一位移速率及一位移量其中之一或其組合。
9. 如請求項7所述之光學導航方法，其中當該比較結果為該位移資訊大於該第一門檻值時，該位移解析度被設定為一第一解析度，當該比較結果為該位移資訊小於該第一門檻值時，該位移解析度被設定為一第二解析度，且該第一解析度高於該第二解析度。
10. 如請求項7所述之光學導航方法，其中該第一時間區間之一時間長度小於一第二門檻值，且該位移資訊小於該第一門檻值，該光學導航方法更包含下列步驟：由該影像感測元件於緊接該第一時間區間後之一第三時間區間內擷取複數張第三影像；由該處理單元根據該等第三影像判斷該光源未被投射至該觸控物件；由該處理單元於該第三時間區間後將該位移解析度由一 第一解析度調整為一第二解析度；其中，該第一解析度大於該第二解析度。
11. 如請求項7所述之光學導航方法，其中該光學導航方法用以控制一螢幕上之一游標，且更包含下列步驟：由該影像感測元件更於緊接該第一時間區間後之一第三時間區間內擷取複數張第三影像；由該處理單元根據該等第三影像判斷該光源被投射至該觸控物件；以及由該處理單元根據該位移資訊計算該游標之一位移量。
12. 如請求項7所述之光學導航方法，其中該光學導航方法用以控制一螢幕上之一游標，且更包含下列步驟：由該影像感測元件於緊接該第一時間區間後之一第三時間區間內擷取複數張第三影像；由該處理單元根據該等第三影像判斷該光源未被投射至該觸控物件；以及由該處理單元設定該游標之一位移量為零。