CN103870009B - 光学导航装置及光学导航方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光学导航装置及光学导航方法。光学导航装置包含一光源元件、一影像感测元件及一处理单元，其中该处理单元电性连结至该光源元件及该影像感测元件。该光源元件用以产生一光源。该影像感测元件于一时间区间内撷取复数张影像。该处理单元根据该等影像判断该光源被投射至一触控物件，根据该等影像计算与该触控物件相关的一位移信息，藉由将该位移信息与一门槛值比较产生一比较结果，再根据该比较结果设定该光学导航装置的一位移解析度。

Description

光学导航装置及光学导航方法

技术领域

本发明系关于一种光学导航装置及光学导航方法；详细而言，本发明系关于一种能调整位移解析度的光学导航装置及光学导航方法。

背景技术

电脑已成为现代人于生活上不可或缺的必需品。习知的电脑周边设备，多数采用滑鼠作为主要的输入装置之一。当使用者操作电脑时，常常需要透过滑鼠来移动荧幕上的游标，甚至透过滑鼠来点选所需要的选项、应用程式等等，故滑鼠俨然已成为使用者与电脑连接的重要桥梁，各家厂商也因此推出采用各种不同技术的滑鼠。近年来市面上更推出光学导航装置，例如：光学指环滑鼠（Optical Finger Mouse；OFM）。

光学导航装置系利用一光源元件投射光线至一触控物件（例如：一反射表面或一手指），并以一影像感测元件撷取影像，再依据影像的位移信息控制荧幕游标。由于习知的光学导航装置的位移解析度固定，因此针对不同的使用情境或不同的操作时，往往会造成操作上的误差。举例而言，当荧幕上的游标已被移动至使用者所欲选取的目标时，使用者需再利用光学导航装置进行点击的动作，以便选取该目标。然而，使用者的手指在进行点击时，除了垂直方向移动外，往往也会产生水平方向的移动，导致荧幕上的游标移至他处，造成误击的现象。

有鉴于此，如何提供一种能因应使用者的不同操作而适时调整位移解析度的光学导航装置，乃业界亟需努力的目标。

发明内容

为解决习知技术的问题，本发明提供一种光学导航装置及一种光学导航方法。

本发明所提供的光学导航装置包含一光源元件、一影像感测元件及一处理单元，其中该处理单元电性连结至该光源元件及该影像感测元件。该光源元件用以产生一光源。该影像感测元件于一时间区间内撷取复数张影像。该处理单元根据该等影像判断该光源被投射至一触控物件，根据该等影像计算与该触控物件相关的一位移信息，藉由将该位移信息与一门槛值比较产生一比较结果，再根据该比较结果设定该光学导航装置的一位移解析度。

本发明所提供的光学导航方法，适用于一光学导航装置。该光学导航装置包含一光源元件、一影像感测元件及一处理单元。该光学导航方法包含下列步骤：(a)由该光源元件产生一光源，(b)由该影像感测元件于一时间区间内撷取复数张影像，(c)由该处理单元根据该等影像判断该光源被投射至一触控物件，(d)由该处理单元根据该等影像计算与该触控物件相关的一位移信息，(e)由该处理单元藉由将该位移信息与一门槛值比较产生一比较结果，以及(f)由该处理单元根据该比较结果设定该光学导航装置的一位移解析度。

本发明会根据用来操控光学导航装置的触控物件的位移信息（例如：位移速率及/或位移量）来调整光学导航装置的位移解析度，因此，透过本发明所提供的光学导航装置及光学导航方法，使用者进行各种操作时，其结果能更为准确。

为让本发明的上述目的、技术特征和优点能更明显易懂，下文系以较佳实施例配合所附图式进行详细说明。

附图说明

图1系描绘第一至第四实施例的光学导航装置1的示意图；

图2系描绘第二实施例的时间区间t1、t2的顺序的示意图；

图3系描绘第三及第四实施例的时间区间t1、t2、t3的顺序的示意图；

图4系描绘第五实施例的光学导航方法的流程图；

图5系描绘第六实施例的光学导航方法的流程图；以及

图6系描绘第七实施例的光学导航方法的部分流程图。

主要元件符号说明：

1 光学导航装置

11 光源元件

13 处理单元

15 影像感测元件

104 影像

202 影像

204 影像

306 影像

t1 时间区间

t2 时间区间

t3 时间区间

具体实施方式

以下将透过实施例来解释本发明所提供的光学导航装置及光学导航方法。然而，本发明的实施例并非用以限制本发明须在如实施例所述的任何环境、应用或方式方能实施。因此，关于实施例的说明仅为阐释本发明的目的，而非用以直接限制本发明。须说明者，以下实施例及图示中，与本发明非直接相关的元件已省略而未绘示。

本发明的第一实施例为一光学导航装置1，其示意图系描绘于图1中。光学导航装置1包含一光源元件11、一处理单元13及一影像感测元件15，且处理单元13电性连接至光源元件11及影像感测元件15。

光源元件11可为发光二极管（Light Emitting Diode；LED）或其他本发明所属技术领域中具有通常知识者所熟知的光源元件。处理单元13可为本发明所属技术领域中具有通常知识者所熟知的各种处理器、中央处理装置（central processing unit）、微处理器或其他计算装置中的任一种。影像感测元件15可为互补金属氧化物半导化（ComplementaryMetal Oxide Semiconductor；CMOS）感光元件或本发明所属技术领域中具有通常知识者所熟知的影像感测元件。

当光学导航装置1的电力开启时，光源元件11会产生一光源（未绘示）。本实施例中，影像感测元件15会于一时间区间内撷取复数张影像104。处理单元13再根据这些影像104判断光源被投射至一触控物件（未绘示），例如：工作表面或手指指腹。举例而言，处理单元13可藉由判断这些影像104内具有反射亮点，判断光源被投射至触控物件。再举例而言，处理单元13可藉由判断这些影像104的平均亮度大于一门槛值，判断光源被投射至触控物件。

接着，处理单元13根据这些影像104计算与触控物件相关的一位移信息。举例而言，此位移信息可为一位移量或/及一位移速率。之后，处理单元13藉由将此位移信息与一门槛值比较产生一比较结果，再根据此比较结果设定光学导航装置1的一位移解析度。当比较结果为位移信息大于门槛值时，处理单元13设定位移解析度为一第一解析度，而当比较结果为位移信息小于门槛值时，处理单元13设定位移解析度为一第二解析度。

举例而言，若使用者以光学导航装置1控制荧幕上的游标，当位移信息大于门槛值时，代表使用者在移动游标的位置，而当位移信息小于门槛值时，代表使用者在进行点击（click）。基于前述操作模式，可设定第一解析度高于第二解析度。兹举一具体范例进行说明。若位移信息为位移速率时，可将门槛值设为0.5英吋/秒（Inches Per Second，IPS），另可将第一解析度及第二解析度分别设定为800每英吋的测量次数（Counts Per Inch；以下简称「CPI」）及100CPI。此时，若处理单元13判断位移信息大于0.5英吋/秒，则可将解析度设定为800CPI，但若处理单元13判断位移信息小于0.5英吋/秒，则可将解析度设定为100CPI。

透过此种设定，当使用者以光学导航装置1移动游标的位置时，光学导航装置1使用较高的位移解析度，因此使用者能快速地将游标移动至所欲指向之处。另一方面，当使用者进行点击时，光学导航装置1使用较低的位移解析度，因此使用者的手指在点击时所产生的水平分量将大幅降低，故误击的可能性将大幅降低

由上述说明可知，本实施例的光学导航装置1能依据位移信息的变化来调整光学导航装置1的位移解析度。透过此种方式，当使用者以此光学导航装置1来进行不同的操作（例如：移动、点击）时，光学导航装置1能适时地调整光学导航装置1的位移解析度，让使用者所进行的操作更为准确。

关于本发明的第二实施例，请参图1及图2。图2系描绘时间区间t1、t2的顺序的示意图，其中水平轴代表时间。第二实施例与第一实施例所能进行的运作及所具有的功能相似，以下将仅详述二者相异之处。

本实施例中，影像感测元件15于一时间区间t1内撷取复数张影像202，处理单元13根据这些影像202判断光源未被投射至触控物件。举例而言，处理单元13可藉由判断这些影像202内不具有反射亮点，判断光源未被投射至触控物件。再举例而言，处理单元13亦可藉由判断这些影像104的平均亮度小于一门槛值，判断光源未被投射至触控物件。

于紧接于时间区间t1后的时间区间t2内，影像感测元件15撷取复数张影像204。处理单元13根据这些影像204判断光源被投射至触控物件。光学导航装置1藉由两次的判断结果，得知其外在环境改变（亦即，光源由未被投射至触控物件改变为被投射至触控物件），这种外在环境改变代表使用者有可能将使用光学导航装置1进行各种操作。

本实施例中，当光学导航装置1判断出前述外在环境改变时，便会启动如第一实施例所描述的解析度调整机制。具体而言，处理单元13根据这些影像204计算与触控物件相关的一位移信息，藉由将位移信息与一门槛值比较以产生一比较结果，再根据此比较结果设定光学导航装置1的位移解析度。当比较结果为位移信息大于门槛值时，处理单元13设定位移解析度为一第一解析度，而当比较结果为位移信息小于门槛值时，处理单元13设定位移解析度为一第二解析度，且第一解析度系高于第二解析度。

由上述说明可知，第二实施例与第一实施例的差异在于，第二实施例的光学导航装置1系于判断出光学导航装置1之外在环境改变时，才会启动本发明的解析度调整机制。

关于本发明的第三实施例，请参图1及图3。图3系描绘时间区间t1、t2、t3的顺序的示意图，其中水平轴代表时间。此外，本实施例中，使用者系操作光学导航装置1以控制荧幕上的游标。

光学导航装置1于时间区间t1、t2内所进行的运作与所判断的结果与第二实施例雷同。简言之，处理单元13根据影像202判断光源于时间区间t1内未被投射至触控物件，根据影像204判断光源于时间区间t2内被投射至触控物件，且根据影像204计算于时间区间t2内与触控物件相关的位移信息，其余相同处，兹不赘言。

于紧接于时间区间t2后的时间区间t3内，影像感测元件15撷取复数张影像306。接着，处理单元13根据这些影像306判断光源是否被投射至触控物件，再依据判断结果进行适当的处置。

假设处理单元13根据影像306判断光源被投射至触控物件。于此情况下，在时间区间t2、t3内，光源持续地被投射至触控物件，此现象代表使用者并未进行一点击的动作。因此，处理单元13会依据于时间区间t2内计算所得到的位移信息，计算荧幕的游标的一位移量。

相反的，假设处理单元13根据影像306判断光源未被投射至触控物件。于此情况下，三个时间区间t1、t2、t3当中，光源仅在时间区间t2内被投射至触控物件，此现象代表使用者进行一点击的动作。由于在三个时间区间t1、t2、t3内，使用者进行了点击的动作，因此处理单元13会设定荧幕的游标的位移量为零。

由上述说明可知，第三实施例可进一步地判断使用者以光学导航装置1进行何种动作（例如：移动荧幕游标或进行点击），并依据其结果控制荧幕上的游标应如何移动。

关于本发明的第四实施例，请参图1及图3。第四实施例与第三实施例所能进行的运作及所具有的功能相似，以下将仅详述二者相异之处。

第四实施例设置与时间有关的一门槛值，且时间区间t2的时间长度小于此门槛值。此外，处理单元13根据影像306判断光源于时间区间t3内未被投射至触控物件。换言之，第四实施例中，在三个时间区间t1、t2、t3当中，光源仅在时间区间t2内被投射至触控物件，此现象代表使用者进行一点击的动作。

由于使用者进行一点击动作后，于短时间内往往会再进行另一次的点击动作，以便完成双击（double click）动作。考量到使用者的此种操作模式，因此本实施例会在时间区间t3后，会将原先于时间区间t2内所设定的位移解析度调降至另一位移解析度。

由上述说明可知，第四实施例可进一步地预先为可能进行的双击（double click）动作调整位移解析度，以便达到更精准的控制效果。

本发明的第五实施例为一种光学导航方法，其流程图系描绘于图4。此光学导航方法适用于一光学导航装置，例如前述的光学导航装置1。此光学导航装置包含一光源元件，一影像感测元件及一处理单元。

首先，执行步骤S401，由光源元件产生一光源。接着，于步骤S402中，由影像感测元件于一时间区间内撷取复数张影像。之后，于步骤S403中，由处理单元根据该等影像判断光源被投射至一触控物件。然后，于步骤S404中，由处理单元根据该等影像计算与触控物件相关的一位移信息，此位移信息可为位移速率或/及位移量。接着，于步骤S405中，由处理单元藉由将位移信息与一门槛值比较产生一比较结果。最后，执行步骤S406，由处理单元根据比较结果设定光学导航装置的一位移解析度。具体而言，当比较结果为位移信息大于门槛值时，步骤S406设定位移解析度为一第一解析度，而当比较结果为位移信息小于门槛值时，步骤S406设定位移解析度为一第二解析度，其中，第一解析度高于第二解析度。

除了前述的步骤外，第五实施例亦能执行第一实施例的所有作及功能。所属技术领域具有通常知识者可直接了解第五实施例如何基于上述第一实施例以执行此等操作及功能，故不赘述。

本发明的第六实施例为一种光学导航方法，其流程图系描绘于图5。第六实施例与第五实施例的差异在于，第六实施例另外执行步骤S501及步骤S502。

首先，光学导航方法执行步骤S401，由光源元件产生一光源。接着，执行步骤S501，由影像感测元件于一时间区间内撷取复数张影像。之后，执行步骤S502，由处理单元根据该等影像判断光源未被投射至触控物件。随后，本实施例执行步骤S402至S406，由于该等步骤已详述于第五实施例，兹不赘言。须说明者，步骤S402所述的时间区间系紧接于步骤S501所述的时间区间后。

除了前述的步骤外，第六实施例亦能执行第二实施例的所有作及功能。所属技术领域具有通常知识者可直接了解第五实施例如何基于上述第一实施例以执行此等操作及功能，故不赘述。

由上述说明可知，第六实施例与第五实施例的差异在于，第六实施例系于判断出光学导航装置的外在环境改变时，才会启动本发明的解析度调整机制。

本发明的第七实施例为一种光学导航方法，其部份流程图系描绘于图6。第七实施例与第六实施例的差异在于，第七实施例先执行如图5所描绘的所有步骤，之后再执行图6所描绘的步骤，且第七实施例的光学导航方法用来控制一荧幕上的一游标。以下仅说明二实施例相异之处。

于步骤S601，由影像感测元件于一时间区间内撷取复数张影像，此时间区间紧接于步骤S402所述的时间区间。接着，执行步骤S602，由处理单元根据该等影像判断光源于步骤S601所述的时间区间内是否被投射至触控物件。若步骤S602的判断结果为是，则执行步骤S603，由处理单元根据步骤S404所计算的位移信息计算游标的一位移量。若步骤S602的判断结果为否，则执行步骤S604，由处理单元设定游标的位移量为零。

于其他实施态样中，若步骤S602的判断结果为否，除了执行步骤S604外，可再执行一步骤，由处理单元于步骤S601所述的时间区间后，调降位移解析度（亦即，将步骤S406所设定的位移解析度调降至另一位移解析度）。

除了前述的步骤外，第七实施例亦能执行第三及第四实施例的所有作及功能。所属技术领域具有通常知识者可直接了解第七实施例如何基于上述第三及第四实施例以执行此等操作及功能，故不赘述。

由上述说明可知，本发明会根据用来操控光学导航装置的触控物件的位移信息（例如：位移速率及/或位移量）来调整光学导航装置的位移解析度。此外，本发明亦参酌使用者操控光学导航装置的行为模式，提供各种不同的进阶判断。因此，透过本发明所提供的光学导航装置及光学导航方法，使用者进行各种操作时，其结果能更为准确。

上述的实施例仅用来例举本发明的实施态样，以及阐释本发明的技术特征，并非用来限制本发明的保护范畴。任何熟悉此技术者可轻易完成的改变或均等性的安排均属于本发明所主张的范围，本发明的权利保护范围应以本发明权利要求范围为准。

Claims (6)

1.一种光学导航装置，其特征在于，所述的光学导航装置包含：

一光源元件，用以产生一光源；

一影像感测元件，于一第一时间区间内撷取复数张第一影像，于一第二时间区间内撷取复数张第二影像，且于一第三时间区间内撷取复数张第三影像，其中所述的第一时间区间系紧接于所述的第二时间区间之后，且所述的第三时间区间系紧接于所述的第一时间区间之后；以及

一处理单元，电性连结至所述的光源元件及所述的影像感测元件，且根据所述的第二影像判断所述的光源未被投射至一触控物件，根据所述的第一影像判断所述的光源被投射至所述的触控物件，在判断出所述的光源由未被投射至所述的触控物件改变为被投射至所述的触控物件后启动一解析度调整机制，根据所述的第一影像计算与所述的触控物件相关的一位移信息，藉由将所述的位移信息与一第一门槛值比较产生一比较结果，再根据所述的比较结果设定所述的光学导航装置的一位移解析度；

其中，所述的第一时间区间的一时间长度小于一第二门槛值，且所述的位移信息小于所述的第一门槛值，所述的处理单元更根据所述的第三影像判断所述的光源未被投射至所述的触控物件，所述的处理单元更于所述的第三时间区间后调降所述的位移解析度。

2.如权利要求1所述的光学导航装置，其特征在于，所述的位移信息为一位移速率及一位移量其中之一或其组合。

3.如权利要求1所述的光学导航装置，其特征在于，所述的光学导航装置用以控制一荧幕上的一游标，所述的处理单元更设定所述的游标的一位移量为零。

4.一种光学导航方法，适用于一光学导航装置，所述的光学导航装置包含一光源元件、一影像感测元件及一处理单元，其特征在于，所述的光学导航方法包含下列步骤：

由所述的光源元件产生一光源；

由所述的影像感测元件于一第一时间区间内撷取复数张第一影像，于一第二时间区间内撷取复数张第二影像，且于一第三时间区间内撷取复数张第三影像，其中所述的第一时间区间系紧接于所述的第二时间区间之后，且所述的第三时间区间系紧接于所述的第一时间区间之后；

由所述的处理单元根据所述的第二影像判断所述的光源未被投射至一触控物件；

由所述的处理单元根据所述的第一影像判断所述的光源被投射至所述的触控物件；

在判断出所述的光源由未被投射至所述的触控物件改变为被投射至所述的触控物件后，由所述的处理单元启动一解析度调整机制；

由所述的处理单元根据所述的第一影像计算与所述的触控物件相关的一位移信息；

由所述的处理单元藉由将所述的位移信息与一第一门槛值比较产生一比较结果；

由所述的处理单元根据所述的比较结果设定所述的光学导航装置的一位移解析度；

由所述的处理单元根据所述的第三影像判断所述的光源未被投射至所述的触控物件；以及

由所述的处理单元于所述的第三时间区间后调降所述的位移解析度；

其中，所述的第一时间区间的一时间长度小于一第二门槛值，且所述的位移信息小于所述的第一门槛值。

5.如权利要求4所述的光学导航方法，其特征在于，所述的位移信息为一位移速率及一位移量其中的一或其组合。

6.如权利要求4所述的光学导航方法，其特征在于，所述的光学导航方法用以控制一荧幕上的一游标，且更包含下列步骤：由所述的处理单元设定所述的游标的一位移量为零。