TW201201054A - Interactive pointing device capable of switching capture ranges and method for switching capture ranges for use in interactive pointing device - Google Patents

Description

201201054 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 向方法，特別是一種 取範圍的方法。 本發明係關於一種互動式指向裝置與指 可切換擷取範圍的互動式指向裴置與切換褐 【先前技術】 以達到娛樂之效果 互動式多雜設備需要搭配—控難置使用。控制裝置除了 可以用按妨來控制外，更進階的控制裝置還具有指向定蚊:作 感應之技術。指向定位就如同滑鼠—般可以控織幕上的游標， 而動作感應可偵測三維空間當中的移動及旋轉。 /不 指向定位的技術，需要朗-影像感測元件，來偵測控制裝 置所指的方向m的影像❹彳元件皆具相定的娜範 圍，當影像感測元件所感_目標物離開频取範圍時，影像感 測元件將無法糊的進行細雜。纽是說，_者必須遷就 影像感測元件有_娜猶，來㈣此互練置。若是娜範 圍過小時，使用者在使㈣便利性上將被大幅的限制。 另一方面，若是將摘取範圍擴大，則需要增加影像感測元件 在電力的/肖耗。且影像感測元件電力消耗的幅度與_取範園的平 方成正比。也就是說，若是將擷取範圍增大為原本的二倍則其 電力4耗則變為原本的四倍。此外，因為上述的控制元件通常為 201201054 手持式，這些控制元件需電池作為密 卞馬電源。若是電力消耗越多時， 其電池的壽命也就越短。 因此，控制裝置在設計上，舍强&丨^@ t I遇到摘取乾圍的大小與電力消 耗之間的矛盾。 【發明内容】 馨於以上的問題，本發明係提出—種可切鋪取範圍的互動 式指向裝置。此互動式指向裝置包括—影像娜元件與—處理單 元。-影像擁取元件可操作於一第一操取範圍與一第二榻取範 圍。且影賴取元制以#|取—光源，並輸出—影像訊號。當互 動式心向裝置至光源的-距離小於—參考值時，處理單元控制影 像娜元件叫-齡細_絲，並且處理單元將影像訊號 轉換成-第-座標資料。當距離大於―參考值，處理單元控制影 像擷取7L件以第二擷取範圍偵測光源，並且處理單元將影像訊號 轉換成一第二座標資料。 此外，本發明係另外提出一種用於互動式指向裝置的切換擷 取範圍的方法，包括以下步驟：提供一影像擷取元件與一處理單 元；利用影像擷取元件偵測點光源，並輸出一影像訊號；取得點 光源至互動式指向裝置之間的一距離；當距離小於一參考值時， 控制影像擷取元件操作於第一擷取範圍以偵測光訊號，處理單元 將影像訊號轉換成一第一座標資料。當距離大於參考值時，控制 影像擷取元件操作於第二擷取範圍以偵測光訊號，處理單元將影 像訊號轉換成一第二座標資料。 201201054 綜合以上所述，本發明所提出的互動式指向裝置可自動地改 變操取翻，峨爛幅蝴向裝置益 法擷取到1咖狀況。此外，此—互動式指向裝置偵測小範圍時，、 可以較高的取樣頻率進行偵測。 【實施方式】 以下在實财式帽、進—步詳細說明本發明之詳細特徵以及 優點，其内容足以使任何熟習相關技藝者了解本發明之技術内容 並據以實施，且根據本說明書所揭露之内容、中請專利範圍及圖 式’任何«細技藝者可輕祕理解本發明蝴之目的及優點。 請參照『第1圖』與『第2圖』，『第i圖』係為根據本發明 之互動式指向裝置之第—實施例之方塊_圖，『第2圖』係為根 據本發明之制綱取元件的_取範圍示意圖。互動式指向裝置10 包含一影像#|取元件20以及一處理單元3〇0 影像擷取元件20用以擷取一光源，並輸出一影像訊號。影像 拮頁取元件20可以是一電荷麵合元件(charge-coupled Device，CCD) 戈疋 互補式金屬氧化層半導體（Complementary

Metal_〇xide-Semiconductor，CMOS)。影像掘取元件 20 擷取光源 時’可操作於第一擷取範圍60或第二擷取範圍70。第一擷取範圍 60可包括第二擷取範圍70。舉例而言’第一擷取範圍60對應的 範圍為160x160個晝素，而第二擷取範圍70對應的範圍為96x128 個晝素。 處理單元30電性連接至影像擷取元件20 ’用以接收來自於影 201201054 像榻取元件20之影像訊號。處理單元30係將影像操取元件2〇在 不同時間點輸出的影像訊號加以比對，處理單幻Q並根據一切換 訊號，將影像訊號處理與分析，並產生—座標資料。當互動式指 向裝置10至光_距離小於參考值時，處理單元控制影像榻 取兀件20以第—擷取範圍6(M貞測絲，處理單元㈣影像訊號 轉換成第-座標資料。當距離大於一參考值時，處理單元3〇控制 汾像摘取το件20以第二掏取範圍7〇偵測光源，處理單元％將影 像訊號轉換成第二座標資料。 影像摘取元件20與處理單元3〇係可整合於一單晶片。 互動式指向裝置10至光源之間的距離，係可由處理單元30 進灯估。卜處理單％ 3〇可彻下述之方式進行距離的估計：㈠ 根據影像碱巾的絲的Α小來觸雜；㈡減統至影像摘 取兀件20的抵達時間來判斷距離；㈢根據影像訊號中的第一點 光源與第二點光源關距來判斷距離。 在第-種方法中，當光源距離互動式指向裝置1〇越近時，此 光原影像娜7L件20上所顯示的面積也就越大，反之亦然。因此， 可利用影像摘取疋件2〇上對應為光點的畫素數目進行判斷。當對 應於光點的畫素數目越多時，光源距離互動式指向裝置a也就越 近。 在第二種方法中，當光源至影像榻取元件20的抵達時間越長 時，也就代表光源距離互動式指向裝置1〇越遠。因此，處理單元 3〇可控制使光源於一固定時間發出訊號，並且計算訊號發出後到 201201054 此訊號被影像擷取元件20所接_時間，即可躺光源至影像擁 取元件20的距離。 在第三種方法中，光源係為二個以上的點光源所組成，比如 說第-點光源與第二點光源。第—點光源與第二點光源實際上相 距-個賴距H點絲料二點_也會郷像娜元 件20所操取。第一點光源與第二點光源在影像擷取元件20上所 顯示的距離’會與光駐影侧取元件2G的輯成正比。也就是 說，判斷影_取元件20職取_第—點歧與第二點光源之 間的距離’即可满光駐影_取树2()的距離。 請參照『第3圖』，『第3圖』係為根據本發明之互動式指向 裝置之第二實施例之方塊架構圖。互動式指向裝置ig包含一影像 操取元件2G —處理單元3G以及-訊號發送元件4〇。 訊號發送元件40係電性連接至處理單元3〇，透過訊號發送元 件40 ’處理單元30所產生的座標資料可以被傳送給一主機。 在此實施财，訊號發送元件4〇可岐有線或是無線的訊號 收發元件。比如說是符合藍芽規格的無線傳輸元件。 請參照『第4圖』與『第5圖』，『第4圖』係為根據本發明 之指向裝置應用於互動系統之第—實施例之示意圖，『第5圖』係 為根據本發明之指向裝置應用於互動系統之第二實施例之示意 圖。 互動系統包括顯示螢幕90、主機80、光源92與互動式指向 裝置10。光源92可配置於顯示螢幕9〇的上方或下方，並包含多 201201054 個紅外線綠。互動狀肖H 1G峨有可娜統％所發出 之影像擷取元件20 ’透過可切換摘取範圍的互動式指向震置川 之影像擷取元件Μ林睛_娜之光滅，經過處理單元％ 计算出相對應之座標，並反映於顯示螢幕9〇上。 如『第4圖』所示，互動式指向裝置1〇至光源幻距離為一 第距離D卜且第-距離]^小於一參考值R時，互動式指向裝 置10具有第-感測角度A。如『第頂』所示，互動式指向農置 1〇至光源92距離為一第二距離D2，且第二距離D2大於_參考 值R時’互動式指向|置1G具有第二感測角度B。其中，第—感 測角度A大於第二感測角度B。 田使用者操作此互動式指向裝置時’若是互動式指向裝置 1〇由第-感測角度A轉換成第二感測角度B，或是由第二感測角 度B轉換成第-感測角度A時，處理單元％所產生的座標資料 也需要進碰轉換的處理。若是座標㈣沒有經過數值轉換的 處理’因細_取元件2G用哺取賴取細不同，因此輸出 的座“貝料也會隨著變動^也就是說，假如座標·沒有經過數 值轉換’當互動式指向|置1G由第—感測角度A轉換成第二感測 角度B’或是由第二感測角度B轉換成第—感測角度a時，顯示 螢幕90上所顯不的游標會快速_動，*造成制者使用上的不 便。 ^因此處理單疋30所輸出的座標值，需要經由座標轉換，才 能使互動式指向裝置1()不管操作於第—感測角度A或是第二感測 201201054 角度B之下，都能夠產生相同的座標資料。

此外’當互動式指向裝置10至光源92距離小於一參考值R 時，衫像擷取元件2〇係利用第一指員取範圍6〇擷取訊號。因為第 一擷取範圍60大於第二擷取範圍70,因此每次利用第一擷取範圍 6〇擷取訊號將會消耗比較多的電力。為了使影像擷取元件2〇不管 是利用第一擷取範圍6〇或是第二擷取範圍70都保持固定的電力 雜，當影像操取元件2〇利用第一擷取範圍6〇擷取訊號時，影 像擷取树2G會利驗⑽賴鮮進取。^影像娜元 件20利用第二操取範圍7〇操取訊號時，影像擷取元件2〇會利用 較南的取樣頻率進行摘取。 凊參照『第6圖』，『第6圖』係為根據本發明之切換榻取範 圍之方法流程圖。 於步驟S1G1巾，提供—影細取元件20與-處理單元3〇。 :步驟S102中’衫像操取元件2〇用以擷取一光源％，並輸 出一影像訊號。處理單元3G電性連接至影像嫌元件2〇，用以接 收來自於影像擷取元件2〇之影像訊號。 於步驟湖巾，取得編2至互賦指純錢之間的一 =用取得距離的方法為係可域理單元％執行。處理單元％ 92的二進仃距離的估計：㈠根據影像訊號中的光源 達來判斷距離;㈡根據光㈣至影侧取元件20的抿 、姐機距離，㈢根據影像訊號中的第― 源的間距來騎距離。 201201054 於步驟S104中，根據此距離，控制影像榻取元件如操作於 第-操取範圍6G或第二擷取細7G以偵測光源％。也就是說，; 當此距離小於-參考值R時，影像彌取元件2〇 60偵測此光源92。而當此距離大於一參考 巧低κ岈影像擷取元件 20以第二擷取範圍70债測此光源92。 於步驟S!〇5中，根據影像擷取元件2〇制的影像訊號 理早το 30將此影像訊號轉換為第一座標資料或第二座標資料。為 了使游標位置保持固定，第—座標資料或第二座標資料需做 換，使其對應到相同之位置。 綜合以上所述’本發卿提出的互動式指向裝置 變操取範圍，以對應不同的擷取角度，以降低互動式指向褒置無 法擷取到峨雜況。此外，此—互動式指向較不管在進行大 範圍的偵測或是小範_侧’均可聰__魏消耗。丁 雖然本發日⑽前狀㈣_露如上，财並_以限定本 發明。在稀離本發明之精神和範_，所為之更動與潤飾，均 屬本發明之專娜護範L本發騎界定之保·圍請 所附之申請專利範圍。 【圖式簡單說明】 置之第一實施例 『第1圖』係為根據本發明之互動式指向裝 之方塊架構圖； 第2圖』係為根據本侧之影像錄元件的練範圍示意 201201054 第3圖』係為根據 之方塊架構圖； 本發明之互動式指向裝 置之第二實施例 一實刪咖於互動系統之第 圖』係為根據本發明之指向裝置應用於互動系統之第 一貫施例之示意圖；以及

第6圖』係為根據本發明之切換擷取範圍之方法流程圖。 【主要元件符號說明】 10 互動式指向裝置 20 影像擷取元件 30 處理單元 40 訊號發送元件 60 第一擷取範圍 70 第二擷取範圍 80 主機 90 顯示螢幕 92 光源 A 第一感測角度 B 第二感測角度 D1 第一距離 D2 第二距離 R 參考值 11

Claims (1)

1. 201201054 七、申請專利範圍： 1. -種可切鋪取範圍的互動式指向裝置，包括： 一影像操取元件’操作於一第一操取範圍與一第二齡範 圍，以顧取-光源，並輸出一影像訊號；以及 處理單元¥一互動式指向裝置至該光源的一距離小於 參考值時該處理單元控制歸彡彳輸取元件以該榻取範 圍躺該光源，該處理單元將該影像訊號轉換成一第一座標資 料，當該距離大於該參考值時，該處理單元控制該影像娜元籲 件以該第二練範圍_絲源，該處理單元職影像訊號轉 換成一第二座標資料。 2.如請求項1 _之可切換娜範_互動式細裝置，其中該 第一擷取範圍包括該第二擷取範圍。 3.如請求項1所述之可切換娜範圍的互動式指向裝置，其中該

   處理單元係根據該影像訊號中的該光源的大小，以到斷該互動 式指向裝置至該光源的該距離。 4. 如請求項1所述之可切換操取範圍的互動式指向裝置，其t 處理單元係根據該光源至該影像掏取元件的-抵達時間'、 斷該互動式指向裝置至該光源的該距離。 5. 如請求項1所述之可切換擷取範圍的互動式指向裝置，其 光源包括一第一點光源與一第二點光源，該處理單元係根 影像訊號中的該第一點光源與該第二點光源的一間距， 該互動式指向裴置至該光源的該距離。 12 201201054 6. 如請求項1所述之可切換娜細的互動式指向裝置，其中當 該距離J於該參考值時，該處理單元以一第一取樣頻率取樣該 影像娜元件的該影像訊號，當該距離大於該參考值時，該處 理單元以-第二取樣頻率取樣該影像操取元件的該影像訊 號，其中該第一取樣頻率小於該第二取樣頻率。 7. 如請求項1所述之可切麵取範圍的互動式指向裝置，更包括 -訊號發送元件’該訊號發送元件肋傳送該第—座標資料或 該第二座標資料。 Τ 8. 如請柄7所叙可切換齡麵的互喊如|置，其中該 訊號發送元件係相容於一藍芽傳輸標準。 9. 如請求項1所叙可切鋪取範_互时指喊置，其中該 影像擷取元件與該處理單元係整合於一單晶片。 10. 如請求項1所述之可切鋪取範_互動式指咕置，其中該 處理單元係將該影像娜元件利咖點輸出_影像訊號 比對，以計算該第一座標資料或該第二座標資料。 11. 如請求項1所述之可切換齡範_互動式指向裝置，其中該 影像榻取元件係為-電餘合元件歧m屬氧⑽ 半導體。 θ ΐ2.—種用於一互動式指向裝置的切換擷取範圍的方法，勺括. 提供一影像擷取元件與一處理單元； 利用該影像擷取元件偵測一光源，並輪出—旦〇 衫像訊號； 取得該光源至該互動式指向裝置之間的一距離.以及 13 201201054 當該距離小於一參考值時，控制該影像擷取元件操作於一 第一擷取範圍以偵測該光源，該處理單元將該影像訊號轉換成 一第·一座私料’當該距離大於該參考值時，控制該影像榻取 元件操作於一第二擷取範圍以偵測該光源，該處理單元將該影 像訊號轉換成一第二座標資料。 13. 如請求項12所述之切換擷取範圍的方法，其中該第一擷取範圍 包括該第二擷取範圍。 14. 如請求項12所述之切換擷取範圍的方法，其中在取得該光源至 該互動式指向裝置之間的-距離的該步驟中，係根據該影像訊 號中的該光源的大小，以判斷該互動式指向裝置至該光源的該 距離。 15. 如請求項12所述之切鋪取細的方法，其巾在取得該光源至 該互動式指向裝置之間的一距離的該步驟中，係根據該光源至 該影像娜元件的-抵達時間，以判斷該互動式指向裝置至該 光源的該距離。 16. 如請求項12所述之切換触範_方法，其中該統包括一第 -點光源與-第二點光源’其中在取獅光源至該互動式指向 裝置之間的一距離的該步驟中，係根據該影像訊號中的該第- 點光源與該第二點光源的一間距，以判斷該互動式指向裝置至 該光源的該距離。 Π.如請求項12所述之切換擷取範圍的方法，其中該當該距離小於 b參考值_ U第-取侧麵樣鄉像娜元件的該影像 201201054 訊號，當該距離大於該參考值時，ri 乂一第二取樣頻率取樣該影 像擷取元件的該影像訊號，其中該塗— 弟取樣頻率小於該第二取 樣頻率。 18_如請求項12所述之切換擷取範圍的太 J万法》更包括一步驟：傳送 該第一座標資料或該第二座標資料。 β.如請求項U所述之切換操取範圍的方法，其中該處理單元係將 該影像娜7G件*同時間點輸it{的該景彡像減崎，以計算該 • 第一座標資料或該第二座標資料。