CN103488311B - 手持式指向装置 - Google Patents
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Abstract
一种手持式指向装置，其包括一主体、一影像感测模块、一加速度感测模块与一处理电路。影像感测模块设置于主体中，用以撷取一影像，此影像包含至少一参考光源，并产生一光学感测信号。加速度感测模块也设置于主体中，用以感测二个维度的加速度值，其中当这二个维度的加速度值之和的绝对值落于一预定加速度范围，则产生一加速度感测信号。处理电路用以接收光学感测信号与加速度感测信号，并产生一输出信号。
Description
技术领域
本发明是有关于光学式触控技术之领域，且特别是有关于一种手持式指向装置。
背景技术
手持式指向装置一般用以与一主机、一显示装置与二个参考光源搭配使用。就目前技术来说，手持式指向装置是利用其内建的影像感测模块来感测位于显示装置显示面附近的二个参考光源，从而撷取包含这二个参考光源的影像。在取得包含这二个参考光源的影像之后，手持式指向装置会计算出这二个参考光源的影像在所撷取影像中的坐标位置，并将计算出的坐标位置传送至主机，使得主机可据以控制显示装置所显示的画面上的对象，例如是控制画面上的光标。
然而，当使用者将握着手持式指向装置的手的手腕旋转180度时，影像感测模块所撷取的影像也会跟着旋转180度，以图1、图2与图3来进一步解释。图1显示了手持式指向装置随着使用者的手腕旋转的情况，图2为影像感测模块于手持式指向装置旋转前所撷取到的影像的示意图，而图3为影像感测模块于手持式指向装置旋转后所撷取到的影像的示意图。在图2与图3中，标示202与204是表示前述二个参考光源的影像。如图1所示，当使用者沿着手持式指向装置100的主体102的轴向(在此例为主体102的长轴)持握，且使用者将握着手持式指向装置的手的手腕旋转180度时，影像感测模块所撷取的影像会由图2所示的影像旋转180度而成为图3所示的影像。而由图2与图3所示影像中的二个参考光源的影像的位置可知，影像感测模块在手持式指向装置旋转后所撷取的影像相较于影像感测模块在手持式指向装置旋转前所撷取的影像，会有上下颠倒且左右相反的情况。
经由上述说明可知，在使用者将握着手持式指向装置的手的手腕旋转180度后，手持式指向装置所指的方向并没有改变，然而此时手持式指向装置所计算的却是上述二个参考光源的影像在手持式指向装置旋转后所撷取的影像中的坐标位置。因此，若是主机根据此时的手持式指向装置所计算的坐标位置来控制显示装置所显示的画面上的对象，便会发生错误。
发明内容
本发明提供一种手持式指向装置，其可避免主机发生前述错误。
本发明提出一种手持式指向装置，其包括有一主体、一影像感测模块、一加速度感测模块与一处理电路。影像感测模块是设置于主体中，用以撷取一影像，此影像包含至少一参考光源，并产生一光学感测信号。加速度感测模块亦设置于主体中，用以感测二个维度的加速度值，其中当这二个维度的加速度值之和的绝对值落于一预定加速度范围，则产生一加速度感测信号。处理电路用以接收光学感测信号与加速度感测信号，并产生一输出信号。
本发明另提出一种手持式指向装置，其包括有一主体、一影像感测模块、一加速度感测模块与一处理电路。影像感测模块是设置于主体中，用以撷取一影像，此影像包含至少一参考光源，并产生一光学感测信号来代表参考光源在影像中的坐标位置。加速度感测模块亦设置于主体中，用以感测第一加速度值、第二加速度值与第三加速度值，其中第一加速度值、第二加速度值与第三加速度值分别代表主体在空间上三个维度的加速度值。当第一加速度值、第二加速度值与第三加速度值之和的绝对值落于一预定加速度范围，加速度感测模块便产生一加速度感测信号来代表第一加速度值与第二加速度值之比。至于处理电路，其用以接收光学感测信号与加速度感测信号，并产生一输出信号。
本发明再提出一种手持式指向装置，其包括有一主体、一影像感测模块与一处理电路。上述主体具有一轴向，并用以提供一使用者沿其轴向持握。影像感测模块是设置于主体中，用以感测具有一图腾形状的一参考光源，从而撷取包含此参考光源的影像。处理电路亦设置于主体中，并电性连接影像感测模块，以取得包含上述参考光源的影像。处理电路还依据上述图腾形状在影像中的旋转角度来计算出主体沿其轴向的旋转角度。
本发明解决前述问题的其中一种方式，乃是在手持式指向装置中增设加速度感测模块，以利用此加速度感测模块感测至少二个维度的加速度值。当这二个维度的加速度值之和的绝对值落于一预定加速度范围时，加速度感测模块便产生一加速度感测信号来代表这二个维度的加速度值之比。因此，当使用者将握着手持式指向装置的手的手腕旋转180度时，手持式指向装置便可依据加速度感测信号来修正所计算出的参考光源的坐标位置。如此一来，主机便可根据手持式指向装置修正后的坐标位置来控制显示装置所显示的画面上的对象，而不会发生错误。
此外，本发明解决前述问题的另一种方式，乃是利用手持式指向装置中的影像感测模块去感测具有一图腾形状的一参考光源，由此使影像感测模块撷取包含此参考光源的影像，然后手持式指向装置再依据上述图腾形状在影像中的旋转角度来计算出手持式指向装置的主体沿其轴向的旋转角度。因此，当使用者将握着手持式指向装置的手的手腕旋转180度时，手持式指向装置便可依据计算出的旋转角度来修正所计算出的参考光源的坐标位置。如此一来，主机便可根据手持式指向装置修正后的坐标位置来控制显示装置所显示的画面上的对象，而不会发生错误。
为让本发明上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
附图说明
图1绘示手持式指向装置随着使用者的手腕旋转的情况。
图2为影像感测模块于手持式指向装置旋转前所撷取到的影像的示意图。
图3为影像感测模块于手持式指向装置旋转后所撷取到的影像的示意图。
图4为依照本发明一实施例的手持式指向装置的透视图。
图5为依照本发明另一实施例的手持式指向装置的透视图。
图6绘示其中一种图腾形状。
图7绘示图6所示图腾形状于旋转后的情况。
图8绘示另一种图腾形状。
图9绘示图8所示图腾形状于旋转90度后的情况。
具体实施方式
装置400包括有主体410、影像感测模块420、加速度感测模块430与处理电路440。在此例中，影像感测模块420、加速度感测模块430与处理电路440皆设置于主体410中。影像感测模块420是用以撷取一影像，此影像包含至少一参考光源(例如是一发光中的红外线二极管)的影像，并产生一光学感测信号来代表参考光源在所撷取影像中的坐标位置。
加速度感测模块430用以感测加速度值VX、加速度值VY与加速度值VZ，其中加速度值VX、加速度值VY与加速度值VZ分别代表主体410在空间上的三个维度(分别以X、Y与Z这三个轴来表示)的加速度值。在此例中，加速度感测模块430包括有三个加速度传感器(分别以430-1~430-3来标示)与一个控制电路430-4。加速度传感器430-1、430-2与430-3分别用以感测加速度值VX、加速度值VY与加速度值VZ，并分别将感测到的加速度值输出至控制电路430-4。而控制电路430-4会去判断加速度值VX、加速度值VY与加速度值VZ之和的绝对值是否落于一预定加速度范围，所述的预定加速度范围例如是一重力单位(g)。当判断结果为是时，控制电路430-4便产生一加速度感测信号来代表其中二个加速度值之比，例如是代表加速度值VX与加速度值VY之比。
由于影像感测模块420所撷取的影像的长边是设定为平行于X轴，而影像感测模块420所撷取的影像的短边是设定为平行于Y轴，因此当使用者握着手持式指向装置400而停悬在空中，并使得加速度传感器430-2的感应轴实质上平行于重力方向，而加速度传感器430-1与430-3的感应轴皆实质上垂直于重力方向时，加速度值VY为+g或-g的其中之一，而加速度值VX与VZ皆为零。反之，当使用者握着手持式指向装置400而停悬在空中，并将握着手持式指向装置的手的手腕旋转180度，使得影像感测模块420所撷取的影像也跟着旋转180度，且使得加速度传感器430-2的感应轴仍实质上平行于重力方向，而加速度传感器430-1与430-3的感应轴仍皆实质上垂直于重力方向时，加速度值VY为+g或-g的其中另一，而加速度值VX与VZ皆为零。
因此，控制电路430-4可以去判断加速度值VX、加速度值VY与加速度值VZ之和的绝对值是否落于一重力单位。当判断结果为否时，表示此时手持式指向装置400受一外力而突然移动，因此控制电路430-4不输出任何信号。而当判断结果为是时，控制电路430-4便可产生一加速度感测信号来代表加速度值VX与加速度值VY之比。由于加速度感测信号可来代表加速度值VX与加速度值VY之比，因此处理电路440在接收到光学感测信号与加速度感测信号后，便可依据加速度感测信号来判断主体410沿其轴向的旋转角度，并可依据加速度感测信号来修正光学感测信号中的坐标位置，据以产生一输出信号。如此一来，与手持式指向装置400搭配使用的主机便可根据此输出信号来控制显示装置所显示的画面上的对象，例如是控制画面上的光标，而不会发生错误。
以下将说明光学感测信号中的坐标位置的修正方式，并以单一个参考光源为例。假设影像感测模块420所撷取的影像的形状为矩形，且此影像的长边是平行于加速度传感器430-1的感应轴，此影像的短边是平行于加速度传感器430-2的感应轴，而这二个感应轴的相交处为此影像的左上角。那么，光学感测信号所代表的参考光源在所撷取影像中的坐标位置可依下列六式依序计算，进而得到修正后的坐标位置：
X′＝X-ImageWidth/2.........(1)
Y′＝Y-ImageHeight/2.........(2)
X″＝X′cosθ+Y′sinθ..............(3)
Y″＝-X′sinθ+Y′cosθ...........(4)
X′″＝X″+ImageWidth/2......(5)
Y′″＝Y″+ImageHeight/2......(6)
其中X、X’、X”与X’”皆表示参考光源的X坐标，Y、Y’、Y”与Y’”皆表示参考光源的Y坐标，其中X为光学感测信号所代表的参考光源的X坐标，Y为光学感测信号所代表的参考光源的Y坐标，X’”为修正后的参考光源的X坐标，而Y’”为修正后的参考光源的Y坐标。ImageWidth表示影像宽度(即影像的长边的长度)，而ImageHeight表示影像高度(即影像的短边的长度)。此外，在上述六个式子中， 而其中VX为加速度传感器430-1所感测到的加速度值，Vy为加速度传感器430-2所感测到的加速度值，而gxy为依照加速度值VX与Vy所计算出来的重力加速度的大小。
根据上述的说明，本领域具有通常知识者当知本发明的手持式指向装置所采用的加速度感测模块亦可仅用以感测二个维度的加速度值，例如仅用以感测加速度值VX与VY。当这二个维度的加速度值之和的绝对值落于一预定加速度范围，加速度感测模块就可对应产生一加速度感测信号来表示上述二个维度的加速度值之比。此外，根据上述的说明，本领域具有通常知识者当知前述的各手持式指向装置亦可仅与单一参考光源搭配使用。
图5为依照本发明另一实施例的手持式指向装置的透视图。请参照图5，此手持式指向装置500包括有主体510、影像感测模块520与处理电路540。在此例中，影像感测模块520与处理电路540皆设置于主体510中。主体510具有一轴向(即Z轴)，并用以提供使用者沿其轴向持握。影像感测模块520用以感测具有一图腾形状的一参考光源，从而撷取包含此参考光源的影像，并据以产生一光学感测信号来代表上述参考光源在影像中的坐标位置。图6即绘示其中一种图腾形状。至于处理电路540，其电性连接影像感测模块520，以取得包含上述参考光源的影像与光学感测信号。此处理电路540还用以依据上述图腾形状在影像中的旋转角度来计算出主体510沿其轴向的旋转角度。图7即绘示图6所示图腾形状于旋转180度后的情况。
因此，当使用者将握着手持式指向装置500的手的手腕旋转180度时，处理电路540便可依据上述图腾形状在影像中的旋转角度来修正参考光源的坐标位置。如此一来，主机便可根据手持式指向装置500修正后的坐标位置来控制显示装置所显示的画面上的对象，而不会发生错误。
图8绘示另一种图腾形状，而图9绘示图8所示图腾形状于旋转90度后的情况。如图8与图9所示，当使用者将握着手持式指向装置500的手的手腕旋转90度时，处理电路540便可依据上述图腾形状在影像中的旋转角度来修正参考光源的坐标位置。举例来说，处理电路540可依据图8与图9所示的L形图腾的长轴802与短轴804的相对位置来判断此L形图腾在影像中的旋转角度。
值得一提的是，本发明所述的每一参考光源可以是由单一个发光元件来实现、由多个发光元件来实现、由单一个反光元件来实现、或是由多个反光元件来实现。当以单一个发光元件来一参考光源实现时，那么此发光元件所具有的一出光面便应具有一预定的图腾形状，例如是前述的图腾形状。当以多个发光元件来实现一参考光源时，那么这些发光元件便应排列成一预定的图腾形状。当以单一个反光元件来实现一参考光源时，那么此反光元件所具有的一反光面便应具有一预定的图腾形状。当然，此反光面可以是仅用以反射具有特定波长的光线，例如是反射红外线光。所述的红外线光可以是由外部光源所提供，而此外部光源例如可以设置在一遥控器上。此外，当以多个反光元件来实现一参考光源时，那么这些反光元件便应排列成一预设的图腾形状。同样地，这些反光单元也可以是皆用以反射具有特定波长的光线。
综上所述，本发明解决前述问题的其中一种方式，乃是在手持式指向装置中增设加速度感测模块，以利用此加速度感测模块感测至少二个维度的加速度值。当这二个维度的加速度值之和的绝对值落于一预定加速度范围时，加速度感测模块便产生一加速度感测信号来代表这二个维度的加速度值之比。因此，当使用者将握着手持式指向装置的手的手腕旋转180度时，手持式指向装置便可依据加速度感测信号来修正所计算出的参考光源的坐标位置。如此一来，主机便可根据手持式指向装置修正后的坐标位置来控制显示装置所显示的画面上的对象，而不会发生错误。
此外，本发明解决前述问题的另一种方式，乃是利用手持式指向装置中的影像感测模块去感测具有一图腾形状的一参考光源，由此使影像感测模块撷取包含此参考光源的影像，然后手持式指向装置再依据上述图腾形状在影像中的旋转角度来计算出手持式指向装置的主体沿其轴向的旋转角度。因此，当使用者将握着手持式指向装置的手的手腕旋转180度时，手持式指向装置便可依据计算出的旋转角度来修正所计算出的参考光源的坐标位置。如此一来，主机便可根据手持式指向装置修正后的坐标位置来控制显示装置所显示的画面上的对象，而不会发生错误。
以上所述，仅是本发明的实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (5)
1.一种手持式指向装置，其特征在于：包括一主体、一影像感测模块、一加速度感测模块和一处理电路；该影像感测模块设置于该主体中，用以撷取一影像，该影像包含至少一参考光源，并产生一光学感测信号；该加速度感测模块设置于该主体中，用以感测二个维度的加速度值，其中当该二个维度的加速度值之和的绝对值落于一预定加速度范围，则产生一加速度感测信号；该处理电路接收该光学感测信号与该加速度感测信号，并产生一输出信号。
2.如权利要求1所述的手持式指向装置，其特征在于：该加速度感测信号为该二个维度的加速度值之比。
3.如权利要求1所述的手持式指向装置，其特征在于：该预定加速度范围包含一重力单位。
4.一种手持式指向装置，其特征在于：包括一主体、一影像感测模块、一加速度感测模块和一处理电路；该影像感测模块设置于该主体中，用以撷取一影像，该影像包含至少一参考光源，并产生一光学感测信号代表该参考光源在该影像中的坐标位置；该加速度感测模块设置于该主体中，用以感测一第一加速度值、一第二加速度值与一第三加速度值，其中该第一加速度值、该第二加速度值与该第三加速度值分别代表该主体在空间上三个维度的加速度值，其中当该第一加速度值、该第二加速度值与该第三加速度值之和的绝对值落于一预定加速度范围，则产生一加速度感测信号代表该第一加速度值与该第二加速度值之比；该处理电路接收该光学感测信号与该加速度感测信号，并产生一输出信号。
5.如权利要求4所述的手持式指向装置，其特征在于：该预定加速度范围包含一重力单位。
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