CN104281256B - 具有热感应器的导航装置 - Google Patents

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Abstract

一种导航装置，包含热感应器以及处理单元。所述热感应器用以输出工作表面的温度读值。所述处理单元用以根据所述温度读值判断提起事件。

Description

具有热感应器的导航装置
技术领域
本发明有关一种输入装置，更特别有关一种具有热感应器的导航装置。
背景技术
光学导航装置通常置放于工作表面操作，用以根据CCD图像传感器所获取的图像帧检测相对于所述工作表面的位移量。为了增加操作便利性，所述光学导航装置可利用无线传输技术与主机(host)相耦接，所述主机则根据所述位移量进行相对应动作。
为了延长所述光学导航装置中电池模组的使用寿命，所述光学导航装置可具备有根据所述CCD图像传感器所获取的图像帧检测提起事件的功能。例如，当所述光学导航装置检测其被使用者提起时，则关闭部份元件以节省整体耗能。然而，为了判断所述提起事件，所述光学导航装置必须后处理(post-process)所述图像帧。换句话说，所述CCD图像传感器所获取的图像帧除了用以计算位移量外，同时还用以判断所述提起事件是否发生。然而，根据所述CCD图像传感器所获取的图像帧判断提起事件并不容易而需要复杂的运算。
发明内容
有鉴于此，本发明另提出一种导航装置，其可另外使用热感应器来检测所述提起事件是否发生。
本发明提供一种具有热感应器的导航装置，其根据反射光图像执行追踪操作(tracking operation)并根据温度读值判断提起事件(lift event)。
本发明提供一种具有热感应器的导航装置，其被操作于工作表面，用以检测相对所述工作表面的位移量并判断提起事件。
本发明提供一种导航装置，包含图像传感器、热感应器以及至少一个处理单元。所述图像传感器用以获取所述工作表面的反射光图像。所述热感应器用以输出所述工作表面的温度读值。所述处理单元用以根据所述反射光图像进行追踪操作并根据所述温度读值判断提起事件。
本发明还提供一种导航装置，包含光源、图像传感器、热感应器以及至少一个处理单元。所述光源用以发出主光束至所述工作表面，所述工作表面反射所述主光束产生主反射光路。所述图像传感器位于所述主反射光路上或所述主反射光路外，用以获取所述工作表面的反射光图像。所述热感应器用以输出所述工作表面的温度读值。所述处理单元用以根据所述反射光图像进行追踪操作并根据所述温度读值判断提起事件。
本发明还提供一种导航装置，包含红外光源、热感应器及处理单元。所述红外光源用以照明所述工作表面。所述热感应器用以输出所述工作表面的温度读值。所述处理单元用以根据所述温度读值判断提起事件。
一实施例中，所述处理单元根据所述温度读值计算温度值，并根据所述温度值或所述温度值的温度变化判断所述提起事件。例如，当所述温度值小于等于温度阈值和/或所述温度变化大于等于变化阈值时，所述处理单元判断所述提起事件发生；其中，所述温度读值例如可为电压信号。
一实施例中，当所述处理单元判断所述提起事件发生时，所述导航装置可进入休眠模式或悬浮模式；其中，所述休眠模式下所述图像传感器停止运作而所述热感应器持续运作；而所述悬浮模式下，所述导航装置可根据加速度计(accelerometer)或第二图像传感器进行悬浮操作。
一实施例中，所述热感应器可为微机电热感应器、热感应器阵列、红外光检测器或热像传感器等用以检测热能量的传感器。
本发明实施例的导航装置，可根据热感应器所输出的温度读值检测提起事件或提起高度，并可据以进入休眠模式(sleep mode)或悬浮模式(hoveringmode)。
为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显，下文将配合所附图示，详细说明如下。此外，于本发明的说明中，相同的构件以相同的符号表示，于此先述明。
附图说明
图1A为本发明实施例的导航装置的示意图，其中所述导航装置未被提起；
图1B为本发明实施例的导航装置的示意图，其中所述导航装置已被提起；
图2A-2C为本发明实施例的导航装置的不同配置的示意图；
图3为本发明实施例的导航装置的提起事件判断方法的流程图。
附图标记说明
1、1′ 导航装置
11 光源
12 加速度计
13 图像传感器
14 第二图像传感器
15 热感应器
17 处理单元
19 导光件
S 工作表面
IF 反射光图像
It 温度读值
Li 主光束
Lr 主反射光路
Sf 散射光场
D 提起高度
T 温度读值
ΔT 温度变化
Tth 温度阈值
ΔTth 变化阈值
S21-S25 步骤
具体实施方式
请参照图1A和1B所示，其显示本发明实施例的具有热感应器的导航装置1的示意图；图1A显示所述导航装置1未被使用者(未绘示)提起而图1B显示所述导航装置1已被使用者提起(例如高度D)。本实施例中，当所述导航装置1被操作于工作表面S时可用以检测相对所述工作表面S的位移量或移动向量；而当所述导航装置1被提起时可进入休眠模式(sleepmode)或悬浮模式(hovering mode)；其中，所述休眠模式下可关闭或减缓所述导航装置1部份元件的活动；所述悬浮模式下所述导航装置1可通过例如加速度计(accelerometer)或第二图像传感器的检测结果来运作。所述第二图像传感器可为CCD图像传感器、CMOS图像传感器或其他光传感器。
本实施例中，所述导航装置1包含光源11、图像传感器13、热感应器15、处理单元17以及导光件19。一实施例中，所述导航装置1可为光学鼠标，且所述导航装置1所包含的上述各元件则设置于鼠标壳体内，但本发明并不以此为限。
所述光源11例如可为单一红外光源或由多个红外光源排列而成，用以照明所述工作表面S。例如，所述光源11用以发出主光束Li至所述工作表面S，所述工作表面S反射所述主光束Li产生主反射光路Lr(如图2A-2C)；其中，由于所述工作表面S通常并非完美镜面，因此会于所述主反射光路Lr以外形成散射光场Sf(scattered field)。假设所述光源11以相同亮度发光，当所述工作表面S越平坦(smooth)，所述主反射光路Lr的光强度越高而所述散射光场Sf的光强度越低；反之，当所述工作表面S越粗糙(rough)，所述主反射光路Lr的光强度越低而所述散射光场Sf的光强度越高。根据所述图像传感器13及所述热感应器15的设置位置，可分别形成所谓的亮场(bright field)配置或暗场(dark field)配置(举例详述于后)。当所述导航装置1被提起时，所述光源11所发出的光能量则无法有效的被所述图像传感器13及所述热感应器15所接收。
所述图像传感器13例如可为CCD图像传感器、CMOS图像传感器或其他用以将光能量转换为电信号的传感装置。所述图像传感器13用以获取并输出所述工作表面S的反射光图像IF，其中，所述反射光图像IF为数位图像。
所述热感应器15例如可为微机电热感应器(MEMS thermal sensor)、热感应器阵列(bolometer array)、红外光检测器(infrared photo detector)以及热像传感器(microbolometer)等用以检测热能量的传感器。所述热感应器15用以获取并输出所述工作表面S的温度读值It；其中，所述温度读值It例如可为电压信号。
所述处理单元17例如为数位处理器(DSP)，其耦接所述图像传感器13及所述热感应器15。所述处理单元17用以根据所述反射光图像IF进行追踪操作，例如根据连续反射光图像IF间的相关性(correlation)来持续计算所述导航装置1相对于所述工作表面S的位移量或移动向量(moving vector)；其中，根据图像间的相关性计算位移量或移动向量的方式已为已知，故于此不再赘述。
所述处理单元17还用以根据所述温度读值It判断提起事件。一实施例中，所述处理单元17根据所述温度读值It计算温度值T，并根据所述温度值T或所述温度值的温度变化ΔT判断所述提起事件是否发生；其中，所述温度值T可为平均温度或最高温度。例如，当所述温度值T小于等于温度阈值Tth和/或所述温度变化ΔT(例如降低量)大于等于变化阈值ΔTth时，表示所述导航装置1被提起超过预设高度而使得所述热感应器15无法有效感测所述工作表面S的热能量。因而，所述处理单元17则可判断所述提起事件发生；其中，所述预设高度根据不同实施方式决定。
当所述处理单元17判断提起事件发生时，可根据不同应用执行相对应动作。例如一实施例中，当所述处理单元17判断所述提起事件发生时，控制所述导航装置1进入休眠模式或悬浮模式。所述休眠模式下，所述处理单元17可关闭或降低部份元件的活动量以节省耗能，例如停止所述图像传感器13的运作；然而，为了能够持续检测所述导航装置1是否回到所述工作表面S上，所述休眠模式下所述热感应器15较佳持续运作。另一实施例中，当所述处理单元17判断所述提起事件发生时，所述处理单元17可执行悬浮操作，例如所述导航装置1可还包含加速度计12(图1B)用以操作于所述悬浮模式，或者包含第二图像传感器14(图1B)用以获取至少一个预设物体的图像(例如，参考光源图像)，以根据物件图像间的图像变化进行悬浮操作。
一实施例中，当所述导航装置1被提起时，包括所述图像传感器13的大部分元件可被关闭以大幅降低总功率消耗；在提起状况下，仅所述热感应器15及其检测电路(例如所述处理单元17)仍运作。当所述导航装置1回到所述工作表面S时，所述热感应器15检测到温度跃升，致使所述处理单元17能够据以唤醒所述导航装置1。
例如一实施例中，所述处理单元17可根据所述温度值T或所述温度值的温度变化ΔT判断所述休眠模式或悬浮模式是否结束。例如，所述休眠模式或悬浮模式下，当所述温度值T大于等于第一温度阈值Tth′和/或所述温度变化ΔT(例如增加量)大于等于第一变化阈值ΔTth′时，表示所述导航装置1回到所述工作表面S而结束所述休眠模式或悬浮模式；其中，所述温度阈值Tth与所述第一温度阈值Tth′可根据实际应用决定(例如灵敏度)且可彼此相等或相异；所述变化阈值ΔTth与所述第一变化阈值ΔTth′也可根据实际应用决定(例如灵敏度)且可彼此相等或相异。
所述导光件19用以引导所述光源11所发出的光，例如将所述光源11所发出的光引导至所述工作表面S并将所述工作表面S的反射光引导至所述图像传感器13和所述热感应器15。必须说明的是，所述导光件19的形状及结构并无特定限制，只要能够将所述光源11所发出的光依序引导至所述工作表面S以及所述图像传感器13和所述热感应器15即可。此外，若所述光源11所发出的光因各元件的配置位置而能够直接被所述图像传感器13和所述热感应器15接收，所述导光件19也可不予实施，或可由透镜或透镜组代替即可。此外，所述导光件19可仅用以引导所述光源11所发出的光至所述工作表面S或仅用以引导所述工作表面S的反射光至所述图像传感器13和所述热感应器15。
参照图2A-2C所示，接着说明根据所述图像传感器13以及所述热感应器15相对所述光源11的设置位置所形成的亮/暗场配置。
图2A中，所述图像传感器13和所述热感应器15可同时设置于所述主反射光路Lr上，以同时形成亮场配置；其中，所述图像传感器13和所述热感应器15用以检测主反射光路Lr的光能量。
图2B中，所述图像传感器13设置于所述主反射光路Lr上而所述热感应器15则设置于所述主反射光路Lr外；也即，所述图像传感器13为亮场配置而所述热感应器15则为暗场配置。或者，所述图像传感器13设置于所述主反射光路Lr外而所述热感应器15则设置于所述主反射光路Lr上；也即，所述图像传感器13为暗场配置而所述热感应器15则为亮场配置。
图2C中，所述图像传感器13和所述热感应器15可同时设置于所述主反射光路Lr外，以同时形成暗场配置；其中，所述图像传感器13和所述热感应器15用以检测散射光场Sf的光能量。
必须说明的是，图2A-2C中，所述主光束Li和所述主反射光路Lr可经由至少一个导光件或透镜所引导，为简化图式，图2A-2C中并未绘示所述导光件或透镜。此外，亮/暗场配置下根据所述图像传感器13所获取的反射光图像IF计算位移量的方式已为已知，故于此不再赘述。本发明主要在于根据热感应器15所输出的温度读值It判断所述导航装置1是否被提起。
请参照图3，其显示本发明实施例的导航装置的提起事件判断方法的流程图，包含下列步骤：以热感影器输出温度读值(步骤S21)；计算相对所述温度读值的温度值T或温度变化ΔT(步骤S22)；比较所述温度值T与温度阈值Tth和/或所述温度变化ΔT与变化阈值ΔTth(步骤S23)；当所述温度值T大于所述温度阈值Tth和/或所述温度变化ΔT小于所述变化阈值ΔTth时，判断未发生提起事件并回到步骤S21；当所述温度值T小于等于所述温度阈值Tth和/或所述温度变化ΔT大于等于所述变化阈值ΔTth时，判断提起事件发生(步骤S24)；当所述提起事件发生时，可选择进入休眠模式(步骤S25)或悬浮模式(步骤S26)；其中，所选择进入的模式则根据不同应用决定。必须说明的是，步骤S23中，处理单元17可选择仅比较温度值T或温度变化ΔT其中之一，并不需要两者均进行比较；也即，若温度值T过低表示热感应器15无法有效检测所述工作表面S的热能量；温度变化ΔT表示两个或预设数目温度读值间的热能量变化，其中所述预设数目可根据灵敏度而事先设定。此外，本实施例的判断方法的详细实施方式已描述于图1A-2C及其相关说明，故于此不再赘述。
另一实施例中，所述导航装置1还可包含存储单元用以储存至少一个温度阈值或至少一个温度变化阈值。例如，当所述存储单元储存有多个阈值时，所述处理单元17还可根据温度值与所述阈值的比较结果判断提起高度，并根据不同高度执行不同悬浮操作。如前所述，所述导航装置1可还包含操作于所述悬浮模式的加速度计或第二图像传感器，当所述提起事件发生且位于不同高度时，则可根据不同操作特性进行悬浮操作。
此外，所述图像传感器13和所述热感应器15可分别以不同采样频率(samplingfrequency)进行资料获取。例如当所述导航装置1进入休眠模式时，所述热感应器15可以较低的采样频率获取温度读值。
其他实施例中，所述处理单元17可根据温度读值It产生热图像，并根据连续热图像计算相对所述工作表面S的位移量。因此，所述图像传感器13则可不予实施。换句话说，此时所述处理单元17可根据连续热图像间的温度分布变化来计算位移量及进行导航操作。
此外，虽然图1A-2C中显示所述图像传感器13和所述热感应器15分享相同光源11，但本发明并不以此为限。只要适当设计导光件及元件位置，所述图像传感器13和所述热感应器15也可使用不同光源。
上述本发明的各实施例中，所述图像传感器13、所述热感应器15和所述处理单元17可形成于同一基板，例如形成单晶片结构。另一实施例中，第一处理单元可用以处理所述图像传感器13所获取的反射光图像；第二处理单元则用以处理所述热感影器15所输出的温度读值。所述第二处理单元另可用以通知所述第一处理单元控制所述图像感器13的运作(例如停止运作)或直接控制所述图像传感器13的运作；也即，本发明的导航装置可包含两个处理单元以分别耦接所述图像传感器13和所述热感应器15。
综上所述，已知光学鼠标通过分析图像传感器所获取的反射光图像来判断提起事件是否发生，而且正确进行判断通常需要复杂的运算。因此，本发明另提供一种具有热感应器的导航装置(图1A-2C)，其中图像传感器所获取的工作表面图像仅用以进行追踪操作，而根据热感应器所输出的温度读值判断导航装置是否被提起。所述导航装置分别根据所述图像传感器和所述热感应器的输出执行相对应动作。
虽然本发明已通过前述实例披露，但是其并非用以限定本发明，任何本发明所属技术领域中具有通常知识的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与修改。因此本发明的保护范围当视后附的权利要求所界定的范围为准。

Claims (19)

1.一种导航装置，用以操作于工作表面，所述导航装置包含：
光源，用以照明所述工作表面；
图像传感器，用以获取所述工作表面的反射光图像；
热感应器，用以输出所述工作表面被相同的所述光源照明而获取的温度读值；以及
至少一个处理单元，用以根据所述反射光图像进行追踪操作并根据所述温度读值计算的温度值判断提起事件。
2.根据权利要求1所述的导航装置，其中所述图像传感器为CCD图像传感器或CMOS图像传感器。
3.根据权利要求1所述的导航装置，该导航装置还包含至少一个用以引导所述光源所发出的光的导光件。
4.根据权利要求1所述的导航装置，其中所述处理单元根据所述温度值或所述温度值的温度变化判断所述提起事件。
5.根据权利要求4所述的导航装置，其中当所述温度值小于等于温度阈值或所述温度变化大于等于变化阈值时，所述处理单元判断所述提起事件发生。
6.根据权利要求1-5中任意一项权利要求所述的导航装置，其中当所述处理单元判断所述提起事件发生时，所述导航装置进入休眠模式或悬浮模式。
7.根据权利要求6所述的导航装置，其中在所述休眠模式下，所述图像传感器停止运作而所述热感应器持续运作。
8.一种导航装置，用以操作于工作表面，所述导航装置包含：
光源，用以发出主光束至所述工作表面，所述工作表面反射所述主光束并产生主反射光路；
图像传感器，位于所述主反射光路上或所述主反射光路外，用以获取所述工作表面的反射光图像；
热感应器，用以输出所述工作表面被相同的所述光源照明而获取的温度读值；以及
至少一个处理单元，用以根据所述反射光图像进行追踪操作并根据所述温度读值计算的温度值判断提起事件。
9.根据权利要求8所述的导航装置，其中所述图像传感器为CCD图像传感器或CMOS图像传感器。
10.根据权利要求8所述的导航装置，其中所述处理单元根据所述温度值或所述温度值的温度变化判断所述提起事件。
11.根据权利要求10所述的导航装置，其中当所述温度值小于等于温度阈值或所述温度变化大于等于变化阈值时，所述处理单元判断所述提起事件发生。
12.根据权利要求8-11中任意一项权利要求所述的导航装置，其中当所述处理单元判断所述提起事件发生时，所述导航装置进入休眠模式或悬浮模式。
13.根据权利要求12所述的导航装置，其中在所述休眠模式下，所述图像传感器停止运作而所述热感应器持续运作。
14.一种导航装置，用以操作于工作表面，所述导航装置包含：
红外光源，用以照明所述工作表面；
热感应器，用以输出所述工作表面的温度读值；以及
处理单元，用以根据所述温度读值计算的温度值判断提起事件。
15.根据权利要求14所述的导航装置，其中所述处理单元根据所述温度值或所述温度值的温度变化判断所述提起事件。
16.根据权利要求15所述的导航装置，其中当所述温度值小于等于温度阈值或所述温度变化大于等于变化阈值时，所述处理单元判断所述提起事件发生。
17.根据权利要求14-16中任意一项权利要求所述的导航装置，其中当所述处理单元判断所述提起事件发生时，所述导航装置进入休眠模式或悬浮模式。
18.根据权利要求17所述的导航装置，其中在所述休眠模式下，所述热感应器持续运作。
19.根据权利要求17所述的导航装置，该导航装置还包含用以在所述悬浮模式下运作的加速度计。
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