CN108710440B - 互动系统及其手持装置 - Google Patents

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Abstract

提供一种用于互动系统的手持装置，该手持装置判断使用者操作所述手持装置的时机来决定是否开启用作为光学检测的指示光源，以避免不必要的电力损耗。

Description

互动系统及其手持装置
技术领域
本发明有关一种互动系统，更特别有关一种可有效节省电源损耗的互动系统及其手持装置。
背景技术
若互动系统(例如虚拟现实系统或互动指向系统)使用光学检测技术来检测一个对象(例如手持装置)的移动，可在所述对象上设置一个光源，用以加强对所述对象的光学检测效能。例如，是直接在所述对象上设置一个红外线光源。
然而，因为手持装置所使用的电源为内嵌式电源(例如电池)，而所述光源会消耗大量电能，因此用于互动系统的手持装置必须搭配大容量的电池，因而造成手持装置的体积及重量皆无法有效降低。
有鉴于此，一种低耗能的互动系统实为所需。
发明内容
本发明提供一种可降低整体耗能的互动系统及其手持装置。
本发明提供一种用于互动系统的手持装置，该手持装置包含光源及操作检测器。所述操作检测器用于检测所述手持装置是否被操作，其中，当所述操作检测器被开启时所述光源不被立即点亮，而当所述操作检测器检测到所述手持装置被操作时所述光源才被点亮。
所述手持装置被操作是指所述手持装置被使用者拿起而具有加速度(被检测的感测信号)或所述手持装置被用户接触而产生接触信号(被检测的感测信号)。
本发明还提供一种互动系统，该互动系统包含互动装置及手持装置。所述互动装置用于发出唤醒信号。所述手持装置包含光源、操作检测器及控制器。所述操作检测器用于检测所述手持装置是否被操作。所述控制器电性耦接所述光源及所述操作检测器，用于根据所述唤醒信号开启所述操作检测器而不点亮所述光源。
本发明还提供一种互动系统，该互动系统包含穿戴式装置及手持装置。所述穿戴式装置用于发出唤醒信号。所述手持装置包含装置本体、光源及操作检测器。所述装置本体用于供使用者握持。所述光源设置于所述装置本体上。所述操作检测器用于检测所述手持装置是否被操作，其中，当所述操作检测器被开启时所述光源不被立即开启，当所述操作检测器检测到所述手持装置被操作时所述光源才被开启。
一种实施方式中，所述互动装置例如为穿戴式装置，所述手持装置例如为移动电话或遥控器。
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，在本发明的说明中，相同的构件以相同的符号表示，在此先述明。
附图说明
图1为本发明互动系统一实施例的系统示意图；
图2为本发明手持装置一实施例的硬件方框图；及
图3为本发明互动系统另一实施例的系统示意图。
附图标记说明
210 装置本体
211 电池
212 通讯接口
213 加速度计
214 触控面板
215 控制器
220 光源
221 发光组件
222 透光壳体
具体实施方式
本发明应用于互动系统，该互动系统一般而言包含互动装置以及手持装置。所述手持装置用于让使用者持握或藉由绑带等固定件固定于使用者的身体周围，而所述互动装置则检测所述手持装置的移动，藉此提供使用者通过操作所述手持装置来控制所述互动装置。
一种实施方式中，所述互动装置为穿戴式装置，用以装设或穿戴于使用者身上。所述互动装置可本身具有图像显示器，或者与外部的图像显示器通过有线或无线的方式耦接。
所述互动装置至少包含一个光学传感器(image sensor)，而所述手持装置对应包含一个可被所述光学传感器所检测到的光源。所述光学传感器可获取包含所述光源图像的图像帧，以检测所述光源在所获取图像帧中的成像特征(例如位置、形状、大小、亮度、颜色、发光周期等)，藉此让用户控制所述互动装置。优选的，为避免环境光源的干扰，所述光学传感器是通过一个过滤器(filter)来检测特定波长的光线(例如是红外光线)，而所述光源则提供具有所述特定波长的光线(例如是红外线光源以提供红外光线)。所述光学传感器例如为CCD图像传感器或CMOS图像传感器，但不以此为限。
参考图1，其为本发明一实施例的互动系统的系统示意图，其中互动系统1000包含了互动装置100以及手持装置200。所述互动装置100包含光学传感器110、互动主机120以及图像显示器130，而所述手持装置200则包含装置本体210以及光源220。如图1所示，所述光源220设置于所述装置本体210上。
所述互动主机120可接收所述光学传感器110所检测所述手持装置200的光源220的成像特征。所述互动主机120进一步可藉由无线通信接口(图中未显示)来接收所述手持装置200的控制指令，并根据所述成像特征、所述控制指令或同时根据所述成相特征与所述控制指令来控制所述图像显示器130的应用程序或互动游戏的内容。例如，所述图像显示器130用以根据所述光学传感器110获取的图像帧显示互动画面。
参考图2，其为本发明手持装置200的一个实施例的硬件方框图。所述手持装置200的装置本体210包含电池211、通讯接口212、加速度计213、触控面板214以及控制器215。所述光源220则具有发光组件221以及透光壳体222。该透光壳体222位于所述发光组件221的外部，以保护所述发光组件221。
所述控制器215例如为中央处理器(CPU)、微处理器(MCU)或特定功能集成电路(ASIC)。所述控制器215电性耦接所述通讯接口212、光源220、加速度计213及触控面板214，并用以通过所述通讯接口212与所述互动装置100通讯。所述控制器215并根据所述加速度计213和/或所述触控面板214的感测信号控制所述电池211的电能是否被提供至所述发光组件221。
换句话说，所述加速度计213及所述触控面板214用作为操作检测器用于检测手持装置200是否被操作。所述控制器215用于根据所述操作检测器的感测信号控制所述光源220。当所述手持装置200未被操作时，所述光源220保持熄灭以降低耗能。
一种实施方式中，所述装置本体210可以是具有一个凹槽(图中未显示)用以让用户较为舒适的握持，或者可利用弹性把带、手套或其他固定材料方便让使用者手持或固定于身体某一部位(例如脚踝)来进行操作。
所述电池211可用于分别提供所述装置本体210内的组件以及所述光源220运作时所需的电能。所述通讯接口212用于与所述互动主机120之间进行无线通信，例如使用蓝牙(Bluetooth)、近场通讯(NFC)或无线局域网络(Wifi)等短距离无线通信技术。所述加速度计213用以检测所述装置本体210本身的移动并用以产生感测信号，且可依成本或需求考虑替换为陀螺仪或其他惯性(inertial)传感器，只要能用以检测所述装置本体210本身的移动即可。所述触控面板214是用以提供用户作为指令输入或操作的界面并用以产生感测信号，且可依成本或需求考虑替换为机械按键或其他指令输入装置，只要能用以让使用者藉由手指按压/滑动输入控制指令即可。所述控制器215用以接收所述加速度计213以及所述触控面板214的感测信号，并藉此产生一个控制指令，再透过所述通讯接口212将所述控制指令提供予所述互动主机120。
换句话说，本实施方式中，操作检测器为加速度计213及触控面板214至少其中之一，用于检测所述手持装置200是否被操作，所述控制器215则根据所述操作检测器检测的感测信号控制所述光源220(更明确说是发光组件221)。为了节省耗能，当所述操作检测器被开启进行检测时所述光源220不被立即开启，当所述操作检测器检测到所述手持装置200被操作时所述光源220才被开启，其中，所述光源220不被开启是指所述电池211的电能不被提供至所述光源220。
所述发光组件221可以是单一个发光材料(例如LED)，或者是多个发光材料所组合而成。为了产生特定波长光线，所述发光组件221可用以直接发出所述特定波长光线，或由所述透光壳体222对所述发光组件221所发出光线进行滤光以发出所述特定波长光线。例如，所述发光组件221为红外线光源以发出红外光线而所述透光壳体222可仅让红外光线通过或可让可见光线及红外光线通过；或者，所述发光组件221发出可见光线和红外光线而所述透光壳体222仅让红外光线通过。透光壳体222可以是中空组件或者是与所述发光组件221之间并无空隙的球体，只要所述透光壳体222具有可允许所述特定波长光线通过的特征即可。为了增加所述光学传感器110的感测效果，所述透光壳体222优选为球面形状，且具有对所述发光组件221所发出光线形成扩散的效果，使得所述光学传感器110从多个角度观察所述光源220皆可达到近似的成像效果。此处所谓近似的成像效果例如指近似的大小、亮度、形状、颜色、发光周期等。
当所述互动系统1000启动时，所述互动装置100可透过其通讯接口唤醒所述手持装置200，例如发出唤醒信号Sw供所述手持装置200的通讯接口212接收。然而，在所述互动系统1000启动时并不确定使用者是否欲操作所述手持装置200，例如使用者可能会使用其他输入设备或另一个相同的手持装置(即互动系统1000包含多个相同的手持装置)。因此，所述手持装置200的控制器215并不需要启动所有组件，仅需启动用以检测使用者操作的操作检测器(例如所述加速度计213和/或所述触控面板214)并使其他组件持续关闭。所述控制器215根据所述加速度计213和/或所述触控面板214的感测信号判断用户目前是否操作所述手持装置200。当确认使用者正操作所述手持装置200时，才需要启动其光源220。然而，当所述手持装置200未被操作时，无需启动光源220，用以节省所述手持装置200的电量损耗。
一种实施方式中，当所述手持装置200开始运作(例如启动、唤醒或被供电)，所述控制器215控制所述光源220(更明确说是发光组件221)点亮预设时间(例如1至2秒)后即熄灭以显示所述手持装置200可以开始操作，而不考虑来自所述加速度计213或所述触控面板214的感测信号。例如，所述加速度计213或所述触控面板214可在所述手持装置200开始运作后的短暂点亮并熄灭后才被活化(例如被供电或输出感测信号)。接着，所述光源220只有当所述手持装置200正被操作时才再度被开启或点亮。
另一实施方式中，所述加速度计213或所述触控面板214在所述手持装置200开始运作时同时被活化。所述控制器215控制所述光源220点亮所述预设时间，且如果所述控制器215收到来自所述加速度计213或所述触控面板214的有效感测信号，所述控制器215控制所述光源220接着所述短暂点亮持续点亮，而不先熄灭后再度点亮。
换句话说，所述互动装置100用于发出唤醒信号Sw。当所述手持装置200透过通讯接口212接收所述唤醒信号Sw而被唤醒时，仅开启所述操作检测器而所述光源220并不被立即点亮。当所述控制器215接收到来自所述加速度计213和/或触控面板214的感测信号后并判断手持装置200被操作时，所述控制器215才控制所述光源220以预设特征发光。
某些实施方式中，当所述控制器215开启所述光源220后，并于经过预设时间未接收有效感测信号(表示操作检测器未检测到手持装置200被操作)，则关闭所述光源220，直到再度接收有效感测信号后所述控制器215才再开启光源220。有效感测信号在此意指其数值大于预设值或预设范围。
所述控制器215在所述手持装置200被唤醒时，仅需将所述电池211的电量提供给所述加速度计213和/或所述触控面板214但不立即将电量提供给所述发光组件221。当确认加速度计213感测到所述手持装置200被移动(例如检测的加速度值超过预定范围或预定值)和/或所述触控面板214感测到一个触碰输入(例如检测到一个或多个对象接触)时，才将所述电池211的电量提供给所述发光组件221。一种实施方式中，例如可透过开关组件、多任务器或其他适当电路来实现上述电量的提供与否，并无特定限制。
所述控制器215进一步可根据所述加速度计213和/或所述触控面板214的感测信号来调整所述发光组件221的发光特征，例如是形状、大小、亮度、颜色、发光周期等，藉此可让互动主机120判断所述光学传感器110所撷取图像中的所述发光组件221的成像特征(位置、形状、大小、亮度、颜色、发光周期等)，并进一步对应控制所述互动装置100。所述互动装置100的控制，例如是所述互动主机120控制显示于所述图像显示器130上呈现的画面或扬声器拨放的声音。所述互动主机120例如包含中央处理器(CPU)用以根据获取的图像中所述光源220的成像特征进行互动画面的控制。
在另一实施例中，所述互动装置可直接用作为穿戴式装置而设置于用户的身上，例如设置于头上以作为头戴式装置(Head mounted device,HMD)。参考图3，其为本发明互动系统的互动装置设置于用户头上的一实施例的系统示意图。在所述实施例中，互动装置300是设置于用户头上，而所述手持装置200则与图1及图2所示实施例相同，在此即不予以赘述。
本实施方式中，所述互动装置300包含光学传感器310以及互动主机320，所述光学传感器310可装设于所述互动主机320上方或整合于所述互动主机320的壳体之中。图3的所述光学传感器310及所述互动主机320与图1所示实施例的所述光学传感器110及所述互动主机120相同。所述互动主机320的内层具有一显示器(图中未显示)面对所述用户的双眼，用以提供与图1所示实施例的图像显示器130相同的功能。另一实施方式中，互动装置300透过有线或无线传输控制或影音信号至外部的图像显示器，其同样与图像显示器130相同的功能，以减少互动装置300的重量。
在图1或图3所示系统配置中，所述手持装置200藉由其加速度计213和/或触控面板214来检测使用者是否欲使用所述手持装置200，并进而决定是否供电并启动所述发光组件221，藉此达到节省手持装置200的电量损耗，并避免光源220意外的开启而造成不必要的光线干扰。
必须说明的是，本发明附图中组件的数量仅为例示，并非用以限定本发明。例如，手持装置200可包含多个触控面板214、多个加速度计213和/或多个发光组件221以进行上述运作，视不同应用而定。
必须说明的是，虽然图2显示为硬件方框图，但图2的控制器215可包含软件码和/或硬件码以执行上述运作。于控制器215内建软件码和/或硬件码为已知，故于此不再赘述。
综上所述，手持装置的光源会消耗大部分的系统电量，如何降低手持装置的整体耗能为重要课题。因此，本发明提供一种互动系统(图1、3)及其手持装置(图2)，其通过在手持装置设置操作检测器，以作为确认手持装置是否被使用的机制。当手持装置未确认被使用时，手持装置的光源暂不被点亮以减少耗能；仅当手持装置确认被使用时，手持装置的光源才被点亮。
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)

1.一种用于互动系统的手持装置，该手持装置包含：
光源；以及
操作检测器，该操作检测器用于检测所述手持装置是否被操作，
其中，当所述手持装置被唤醒但在所述操作检测器检测到加速度值超过预定范围前不将电量提供给所述光源，当所述操作检测器检测到所述加速度值超过所述预定范围时所述光源才被点亮。
2.根据权利要求1所述的手持装置，其中所述操作检测器为加速度计。
3.根据权利要求1所述的手持装置，还包含通讯接口，该通讯接口用于接收唤醒信号以启动所述操作检测器。
4.根据权利要求1所述的手持装置，还包含控制器电性耦接所述光源及所述操作检测器，并用于根据所述操作检测器检测到的所述加速度值控制所述光源。
5.根据权利要求1所述的手持装置，其中所述光源包含发光组件及透光壳体，该透光壳体位于所述发光组件的外部，
所述发光组件为红外线光源，且
所述透光壳体允许可见光线及红外光线通过。
6.根据权利要求1所述的手持装置，其中所述光源包含发光组件及透光壳体，该透光壳体位于所述发光组件的外部，
所述发光组件发出可见光线及红外光线，且
所述透光壳体仅允许所述红外光线通过。
7.一种互动系统，该互动系统包含：
互动装置，该互动装置用于发出唤醒信号；以及
手持装置，该手持装置包含：
光源；
操作检测器，该操作检测器用于检测所述手持装置是否被操作，其中当所述手持装置被唤醒但在所述操作检测器检测到加速度值超过预定范围前不将电量提供给所述光源；及
控制器，该控制器电性耦接所述光源及所述操作检测器，用于根据所述唤醒信号唤醒所述操作检测器而不点亮所述光源。
8.根据权利要求7所述的互动系统，其中当所述控制器根据所述操作检测器的感测信号判断所述加速度值超过所述预定范围时，才点亮所述光源。
9.根据权利要求7所述的互动系统，其中所述互动装置包含光学传感器用以获取包含所述光源的图像。
10.根据权利要求9所述的互动系统，其中所述互动装置还包含图像显示器用以根据所述光学传感器获取的所述图像显示互动画面。
11.根据权利要求7所述的互动系统，其中所述操作检测器为加速度计。
12.根据权利要求7所述的互动系统，其中所述手持装置还包含通讯接口电性耦接所述控制器，所述通讯接口用于接收所述唤醒信号。
13.根据权利要求7所述的互动系统，其中所述光源包含发光组件及透光壳体，该透光壳体位于所述发光组件的外部。
14.根据权利要求13所述的互动系统，其中
所述发光组件为红外线光源，且所述透光壳体允许可见光线及红外光线通过，或者
所述发光组件用于发出可见光线及红外光线，且所述透光壳体仅允许所述红外光线通过。
15.一种互动系统，该互动系统包含：
穿戴式装置，该穿戴式装置用于发出唤醒信号；以及
手持装置，该手持装置包含：
装置本体，该装置本体用于供使用者握持；
光源，该光源设置于所述装置本体上；及
操作检测器，该操作检测器用于检测所述手持装置是否被操作，
其中，当所述手持装置被唤醒但在所述操作检测器检测到加速度值超过预定范围前不将电能提供给所述光源，当所述操作检测器检测到所述加速度值超过所述预定范围时所述光源才被开启。
16.根据权利要求15所述的互动系统，其中所述穿戴式装置包含光学传感器用以获取包含所述光源的图像。
17.根据权利要求15所述的互动系统，其中当所述光源被开启后，且经过预设时间所述操作检测器未检测到所述手持装置被操作，所述光源被关闭。
18.根据权利要求15所述的互动系统，其中所述操作检测器为加速度计。
19.根据权利要求15所述的互动系统，其中所述手持装置还包含电池提供所述电能。
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