CN102023732B - 光学控制装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种光学控制装置及方法。根据本发明的光学控制装置可配合至少一个第一反射单元以及第二反射单元，控制数据处理系统执行指令。本发明的光学控制装置包含发光单元、影像感测模块以及处理模块。发光单元发射光线，影像感测模块则接收多个物件反射所述光线而成的多个反射光线，并分别形成多个影像区块。处理模块识别所述这些影像区块中代表第二反射单元的定位影像区块，根据其它影像区块与定位影像区块的距离识别代表第一反射单元的第一影像区块。处理模块并根据第一影像区块的位移特征控制数据处理系统执行指令。本发明可便利操作及控制数据处理装置执行指令和有效避免环境中的光源或热源的干扰，降低误动作的机率，提高本身的实用性。

Description

光学控制装置及方法

技术领域

本发明是关于一种光学控制装置及其方法。

背景技术

一般市面上常见的电子装置，例如台式电脑、笔记本电脑、手机、个人数字助理等，都具有输入装置，例如键盘、鼠标、控制杆(joystick)、触控板、触控屏幕等，用以供使用者操作电子装置，并进行字符输入。其中，鼠标、控制杆、触控板、触控屏幕等指向装置可供使用者动态控制屏幕上的光标，并利用光标进行数据选取、移动，或利用光标点选欲执行的程序或动作的图标。

请参见图1，图1所示为先前技术的笔记本电脑示意图。如图1所示，先前技术的笔记本电脑9主要包含本体90以及触控屏幕92。本体90上还设置有键盘900、触控板902以及控制杆904。此外，鼠标94可通过本体90上的连接端口906连接笔记本电脑9。

触控屏幕92显示该笔记本电脑9所执行的程序的相关图像与文字以及光标920。此外，触控屏幕92本身可供使用者输入文字、绘图并控制光标920的动作。键盘900可供使用者输入文字或下达操作指令。此外，触控板902、控制杆904以及鼠标94皆可供使用者控制光标920的动作。

为了让使用者能更便利地控制电脑等数据处理系统，直接穿戴于使用者手上，并利用红外光发射及反射机制来感测使用者手势，用以控制光标的控制装置已经被提出。然而，此类控制装置的红外线传感器容易受到如打火机、手电筒等环境热源或是其它红外光反射材料的干扰而造成误动作。

发明内容

因此，本发明的一目的在于提供一种光学控制装置，其可提供使用者便利地控制数据处理装置，并可解决前述的误动作等问题。

根据本发明一方面，一种光学控制装置设于数据处理系统，用以配合至少一个第一反射单元以及第二反射单元，控制所述数据处理系统执行指令。所述光学控制装置包含发光单元、影像感测模块以及处理模块。发光单元可发射光线，而影像感测模块接收多个物件反射所述光线而成的多个反射光线，并分别形成多个影像区块。处理模块连接影像感测模块，用以识别所述这些影像区块中代表所述第二反射单元的定位影像区块，根据其它影像区块与所述定位影像区块的距离识别代表所述至少一个第一反射单元的至少一个第一影像区块。处理模块并根据所述至少一个第一影像区块的位移特征控制所述数据处理系统执行所述指令。

本发明的另一目的在于提供一种光学控制方法，以解决先前技术的问题。

根据本发明另一方面，本发明的光学控制方法配合至少一个第一反射单元以及第二反射单元，控制数据处理系统执行指令，所述光学控制方法包含下列步骤：

(a)发射光线。

(b)接收多个物件反射所述光线而成的多个反射光线，并分别形成多个影像区块。

(c)识别所述这些影像区块中代表该第二反射单元的定位影像区块。

(d)根据其它影像区块与所述定位影像区块的距离识别代表所述至少一个第一反射单元的至少一个第一影像区块。

(e)根据所述至少一个第一影像区块的位移特征控制所述数据处理系统执行该指令。

本发明的有益技术效果是：可提供使用者便利地操作及控制数据处理装置执行指令，特别是可有效避免环境中的光源或热源的干扰，降低误动作的机率，提高本身的实用性。

关于本发明的优点与精神可以利用以下的发明详述及附图得到进一步的了解。

附图说明

图1所示为先前技术的笔记本电脑示意图。

图2A所示为根据本发明的一具体实施例的光学控制装置的示意图。

图2B所示为图2A中的光学控制装置另一角度的示意图。

图3所示为根据本发明的一具体实施例的光学控制装置的功能方块图。

图4所示为根据本发明的光学控制装置设置于笔记本电脑的示意图。

图5A以及图5B分别所示为本具体实施例的感测单元于连续的两个时间点所产生的影像的示意图。

图6所示为根据本发明的一具体实施例的光学控制方法流程图。

具体实施方式

本发明提供一种光学控制装置及其方法。关于本发明的若干具体实施例揭露如下。

请一并参见图2A、图2B、图3以及图4，图2A所示为根据本发明的一具体实施例的光学控制装置的示意图；图2B所示为图2A中的光学控制装置另一角度的示意图；图3所示为根据本发明的一具体实施例的光学控制装置的功能方块图；图4则所示为根据本发明的光学控制装置设置于笔记本电脑的示意图。

如图所示，本发明的光学控制装置1包含发光单元10、影像感测模块12、过滤单元14、处理模块16以及支持构件18。

于本具体实施例中，本发明的光学控制装置1搭配设置在使用者的手上的三个第一反射单元20a、20b、20c(分别设置于拇指、食指、中指)，以及设置于这些第一反射单元20a、20b、20c邻近处的一个第二反射单元22(设置于无名指与手掌连接处)来控制笔记本电脑3执行指令。

如图所示，本具体实施例中的第一反射单元20a、20b、20c具有大体成圆形的外观，而第二反射单元22具有大体成方形的外观，用以区别。此外，于实际应用中，第一反射单元与第二反射单元可使用不同的反射材料制成，致使其具有不同的反射强度。

于实际应用中，本发明的光学控制装置1所搭配的第一反射单元以及第二反射单元的数量皆为一个以上即可。此外，这些反射单元可设置在使用者手上的适当位置(例如，指尖、指节等处)，甚至可设置在手持式指向装置上而不一定要设置在手上。此外，这些反射单元可如图2所示单独设立，或者被整合在手套上。

发光单元10所发射的光线100较佳地为不可见光(例如，但不受限于，红外光、近红外光)，以免长时间照射下对使用者的视觉造成影响。因此，发光单元10可以选用红外光发光二极管(Infrared Light Emitting Diodes，IRLEDs)或其它适当的发光元件。此外，于本具体实施例中，本发明的光学控制装置1包含两个发光单元10，而在实际应用中，本发明的光学控制装置1包含一个以上的发光单元10即可，并不限于两个。

第一反射单元20a、20b、20c分别反射发光单元10所发射的光线100成为第一反射光线200a、200b、200c，且第二反射单元22反射光线100成为第二反射光线220。

影像感测模块12由透镜单元120以及感测单元122组成。透镜单元120可将第一反射光线200a、200b、200c以及第二反射光线220聚焦于感测单元122。感测单元122包含由多个感光像素所构成的二维阵列。这些感光像素感测外界光线形成影像，其中包含第一反射光线200a、200b、200c以及第二反射光线220所形成的影像区块。

于本具体实施例中，影像感测模块12控制感测单元122连续于多个时间点形成影像。请一并参见图5A以及图5B，图5A以及图5B分别所示为本具体实施例的感测单元122于连续的两个时间点所产生的影像的示意图。

如前所述，感测单元122所包含的二维阵列124是由多个(18×24)感光像素1240所构成。图5A所示的第一时间点影像以及图5B所示的第二时间点影像皆包含分别对应第一反射光线200a、200b、200c的第一影像区块202a、202b、202c，以及对应第二反射光线220的定位影像区块222。此外，该影像上还包含由环境热源或光源所产生的噪声影像区块40a、40b、40c。此外，影像区块202a、202b、202c、222、40a以及40b具有相近的感光强度，且其感光强度皆大于一预设阈值，而噪声影像区块40c的感光强度则小于该预设阈值。

过滤单元14分别连接影像感测模块12以及处理模块16，用以将图5A以及图5B所示的影像上，感光强度小于预设阈值的影像区块(即噪声影像区块40c)滤除。于实际应用中，噪声影像区块40c可能是距离影像感测模块12较远的热源或光源，例如使用者后方的照明光、烟头、手电筒等热源。利用过滤单元14可将这些环境光源、热源所产生的噪声滤除，增加本发明的光学控制装置1的准确度。

于本具体实施例中，处理模块16包含识别单元160、计算单元162、判断单元164以及控制单元166。识别单元160连接过滤单元14，用以接收如图5A及图5B所示的连续影像，根据这些影像识别代表第二反射单元22的定位影像区块222。于实际应用中，识别单元160可根据影像区块的外观、反射强度或其它特征识别定位影像区块222。

进一步，计算单元162连接识别单元160，用以产生影像区块202a、202b、202c、222、40a以及40b中心点的坐标值(由于噪声影像区块40c已被过滤单元14滤除，因此识别单元160不产生其中心点坐标值)，并根据这些影像区块202a、202b、202c、222、40a以及40b中心点的坐标值，分别计算第一影像区块202a、202b、202c以及噪声影像区块40a、40b与定位影像区块222之间的距离。

判断单元164连接计算单元162，用以分别将第一影像区块202a、202b、202c以及噪声影像区块40a、40b与定位影像区块222之间的距离与一预设范围比较。且当该距离位于该预设范围时，判断该影像区块有效。由于第一影像区块202a、202b、202c所对应的第一反射单元20a、20b、20c与第二反射单元22皆设置在使用者手上，因此其距离必定在预设范围内。由此，判断单元164可将距离第二反射单元22过远的噪声影像区块40a去除。于实际应用中，噪声影像区块40a可能是由使用者口中的香烟或使用者的眼镜或其它距离使用者手部较远的环境反射体所形成。

并且，判断单元164比较图5A以及图5B以获得第一影像区块202a、202b、202c、噪声影像区块40b以及定位影像区块40b于两个时间点的位移特征(例如，但不受限于位移轨迹、位移距离以及位移方向)。

进一步，于实际应用中，判断单元164还可比较第一影像区块202a、202b、202c以及噪声影像区块40b与定位影像区块222的位移特征是否相符，以筛选出有效的第一影像区块。例如，于本具体实施例中，判断单元164可发现第一影像区块202a以及噪声影像区块40b的位移距离明显小于定位影像区块222的位移距离，因此可将第一影像区块202a以及噪声影像区块40b去除，并判断第一影像区块202b、202c有效(即，第一反射单元20b、20c有效)。于实际应用中，判断单元164也可根据如前述的其它位移特征来筛选出有效的第一影像区块。此外，于实际应用中，噪声影像区块40b可能是由使用者衣服上的钮扣或其它固定不动的环境反射体所形成。

最后，控制单元166连接判断单元164，用以根据有效的第一反射单元20b、20c的位移特征控制笔记本电脑3执行相对应的指令。例如，于本具体实施例中，第一反射单元20b、20c同时向右移动约五个感光像素1240的距离，因此控制单元166控制笔记本电脑3的屏幕30上所显示的光标300向右移动相对的距离。于实际应用中，使用者手势以及笔记本电脑3相对应的指令可被预设在笔记本电脑3中，且可由使用者自行定义。

支持构件18通过笔记本电脑3连接处理模块16，且支持构件18定义操作表面180。于本具体实施例中，当使用者接触操作表面180时，支持构件180产生并传送启动信号至处理模块16，致使处理模块16根据启动信号自过滤单元14接收影像。于实际应用中，支持构件18的操作表面180下方可设置压力感测单元，以达到前述目的。利用支持构件18的设置，可避免使用者用手抓痒、推眼镜或进行其它非操作性动作时，本发明的光学控制装置产生误动作。

如图4所示，本发明的光学控制装置1可被设置于笔记本电脑3上，其中，发光单元10以及影像感测模块12可被设置于笔记本电脑3的屏幕30上缘，处理模块则可被设置于笔记本电脑3内部，支持构件18可通过连接端口连接笔记本电脑3。此外，于实际应用中，前述过滤单元14以及处理模块1 6可被整合于单一集成电路元件，并设置于笔记本电脑3中，或者，过滤单元14可整合于影像感测模块12中，而处理模块16可被整合于笔记本电脑的中央处理器。此外，于实际应用中，本发明的光学控制装置还可应用于其它适合的数据处理系统，并不限于以上所举例的笔记本电脑3。

本发明还提供一种光学控制方法，配合至少一第一反射单元以及一第二反射单元，以控制数据处理系统执行指令。

请参见图6，图6所示为根据本发明的一具体实施例的光学控制方法流程图。如图6所示，根据本发明的光学控制方法包含下列步骤：

步骤S50，发射光线。

步骤S52，接收多个物件(包含前述的第一反射单元以及第二反射单元)反射光线而成的多个反射光线，并分别形成多个影像区块。

步骤S54，滤除感光强度小于预设强度的区块。

步骤S56，识别这些影像区块中代表该第二反射单元的定位影像区块。

步骤S58，根据其它影像区块与该定位影像区块的距离识别代表该至少一第一反射单元的至少一第一影像区块。

步骤S60，根据第一影像区块的位移特征控制数据处理系统执行该指令。

关于本发明的光学控制方法的详细实施方式已经于前文描述，于此不再赘述。

综上所述，根据本发明的光学控制装置及方法提供使用者便利地操作及控制数据处理装置执行指令。特别地，根据本发明的光学控制装置及方法可有效避免环境中的光源或热源的干扰，降低误动作的机率，提高本身的实用性。

利用以上较佳具体实施例的详述，希望能更加清楚描述本发明的特征与精神，而并非以上述所揭露的较佳具体实施例来对本发明的范畴加以限制。相反地，其目的是希望能涵盖各种改变及具相等性的安排于本发明所欲申请的权利要求书的范畴内。因此，本发明所申请的权利要求书的范畴应该根据上述的说明作最宽广的解释，以致使其涵盖所有可能的改变以及具相等性的安排。

Claims (12)

1.一种光学控制装置，设于数据处理系统，用以配合至少一个第一反射单元以及第二反射单元，控制所述数据处理系统执行指令，其特征是，所述光学控制装置包含：

发光单元，用以发射光线；

影像感测模块，接收多个物件反射所述光线而成的多个反射光线，并分别形成多个影像区块；

处理模块，连接所述影像感测模块，用以识别所述这些影像区块中代表所述第二反射单元的定位影像区块，将其它影像区块与所述定位影像区块的距离与预设范围作比较，当所述距离位于所述预设范围内时，将所述距离对应的影像区块识别为代表所述至少一个第一反射单元的至少一个第一影像区块，并根据所述至少一个第一影像区块的位移特征控制所述数据处理系统执行所述指令；以及

过滤单元，分别连接所述影像感测模块以及所述处理模块，用以滤除所述这些影像区块中感光强度小于预设强度的影像区块，

其中，所述至少一个第一反射单元的外观与所述第二反射单元的外观相异。

2.根据权利要求1所述的光学控制装置，其特征是，所述光线为红外光或近红外光。

3.根据权利要求1所述的光学控制装置，其特征是，所述至少一个第一反射单元的反射强度与所述第二反射单元的反射强度相异。

4.根据权利要求1所述的光学控制装置，其特征是，所述影像感测模块进一步包含：

感测单元，包含具有多个感光像素的二维阵列，用以形成所述这些影像区块；以及

透镜单元，用以将所述多个反射光线聚焦于所述二维阵列上。

5.根据权利要求1所述的光学控制装置，其特征是，所述位移特征选自由位移轨迹、位移距离以及位移方向所组成的群组中的至少一个。

6.根据权利要求1所述的光学控制装置，其特征是，所述指令包含所述数据处理系统的屏幕上所显示的光标的动作。

7.根据权利要求1所述的光学控制装置，其特征是，所述光学控制装置进一步包含：

支持构件，连接所述处理模块，所述支持构件定义操作表面，其中当使用者接触所述操作表面时，所述支持构件产生并传送启动信号至所述处理模块，致使所述处理模块根据所述启动信号自所述影像感测模块接收所述这些影像区块。

8.一种光学控制方法，用以配合至少一个第一反射单元以及第二反射单元，控制数据处理系统执行指令，其特征是，所述光学控制方法包含下列步骤：

(a)发射光线；

(b)接收多个物件反射所述光线而成的多个反射光线，并分别形成多个影像区块；

(c)识别所述这些影像区块中代表所述第二反射单元的定位影像区块；

(d)将其它影像区块与所述定位影像区块的距离与预设范围作比较，当所述距离位于所述预设范围内时，将所述距离对应的影像区块识别为代表所述至少一个第一反射单元的至少一个第一影像区块；以及

(e)根据所述至少一个第一影像区块的位移特征控制所述数据处理系统执行所述指令；以及

滤除所述这些影像区块中感光强度小于预设强度的影像区块，

其中，所述至少一个第一反射单元的外观与所述第二反射单元的外观相异。

9.根据权利要求8所述的光学控制方法，其特征是，所述光线为红外光或近红外光。

10.根据权利要求8所述的光学控制方法，其特征是，所述至少一个第一反射单元的反射强度与所述第二反射单元的反射强度相异。

11.根据权利要求8所述的光学控制方法，其特征是，所述位移特征选自由位移轨迹、位移距离以及位移方向所组成的群组中的至少一个。

12.根据权利要求8所述的光学控制方法，其特征是，所述指令包含所述数据处理系统的屏幕上所显示的光标的动作。

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