TW201310283A - 光學遙控系統與用於其中的光源控制方法 - Google Patents

Abstract

本發明提出一種光學遙控系統與用於其中的光源控制方法，該光學遙控系統包含：一光源，包括複數個發光單元，發出至少一光線；一影像感測器，接受該光線而成像；以及一處理器，根據該光線成像之面積，以決定該複數個發光單元中被開啟者之數目或位置。

Description

光學遙控系統與用於其中的光源控制方法

本發明係有關一種光學遙控系統與用於其中的光源控制方法，特別是指一種能調變用於定向之光源的光學遙控系統與其光源控制方法。

近來許多電子互動遊戲系統提供使用者遊戲搖桿或遙控器，以進行更多樣動作感應之電子遊戲的操作，例如：賽車駕駛及打高爾夫球之等遊戲。此類遊戲搖桿可包含陀螺儀(gyro)、加速計(accelerometer)或影像感測器(image sensor)。目前遊戲搖桿中影像感測器可用來控制螢幕上的游標移動、或點選螢幕上的某一個圖像，直接進行選擇或其他操作。

第1A圖示出習知電子互動遊戲系統中遊戲搖桿之使用示意圖。遊戲搖桿11根據影像感測器111所擷取之圖像進行定向，亦即係利用光源13中多個發光單元131的成像位置而確認其指向，藉此控制螢幕14上的游標141正確地由左邊移動至右邊。參見本圖，光源13包括六個發光單元131，且於遊戲系統使用時，該等發光單元131均會被點亮而發光。當遊戲搖桿11(即影像感測器111)與光源13間距離太短時，該多個發光單元131發出之光線會於影像感測器111所擷取之圖像中成像為一個較大的光點影像，或甚至造成曝光過度而難以辨識所成像之光點影像。反之，當影像感測器111與光源13間距離較遠時，該多個發光單元131發出之光線於影像感測器111之成像可能太小而難以辨識。因此，習知遊戲搖桿11需要和光源13間維持一合適之使用範圍或距離，否則光點影像可能會過大或太小。

第1B～1C圖舉例示出影像感測器所擷取之圖像中光點影像之示意圖。如第1B圖所示，當影像感測器與光源間距離為L，影像感測器之視角152產生可視區域之寬度為W，圖像15中光點影像151佔據四個像素。如第1C圖所示，當影像感測器與光源間距離為2L，影像感測器之視角152’產生可視區域之寬度為2W，圖像15’中光點影像151’佔據二個像素。假設光點影像可辨識的範圍為2～4個像素，亦即當光點影像小於2個像素或是大於4個像素即無法辨識。因此先前技術的操作距離即為L～2L，若操作距離小於L或是大於2L，系統即無法正確反應。

關於前述受限之操作距離或操作範圍，當超過最大操作距離時，光點影像會小於最小尺寸需求而無法辨識。當小於最小操作距離時，光點影像會大於最大限制而無法辨識。若為了增加最大操作距離而加大光點影像，則會限縮光點影像的最短操作距離；反之，若為了擴張最小操作距離而縮小光點影像，則會限縮光點影像的最長操作距離。

本案係針對以上先前技術的缺點，提出一種具改善功能之光學遙控系統與其光源控制方法。藉由調變用於定向之光源中被點亮單元之數目或位置，得以擴張光學遙控系統的操作距離，並提升光點影像之辨識正確度，且因最佳化點亮發光單元而有效節省光源之耗電。

本發明的目的之一在提供一種光學遙控系統。

本發明的另一目的之一在提供一種與用於光學遙控系統的光源控制方法。

為達成以上目的，本發明提供了一種光學遙控系統，包含：一光源，包括複數個發光單元，發出至少一光線；一影像感測器，接受該光線而成像；以及一處理器，根據該光線成像之面積，以決定該複數個發光單元中被開啟者之數目或位置。

上述光學遙控系統的一個實施例中，該光線成像之面積係該光線成像之像素數目，當該像素數目大於一第一閥值，則該處理器減少該複數個發光單元中被開啟者之數目；當該像素數目小於一第二閥值，則該處理器增加該複數個發光單元中被開啟者之數目。

上述光學遙控系統的一個實施例中，該光源可以一設定之規則依序地改變該複數個發光單元中被開啟者的數量及/或位置。

上述光學遙控系統中，該複數個發光單元發出之光線在影像感測器中可成像為單一面積或兩個分離之面積。

上述光學遙控系統中，當該複數個發光單元非全亮時，該光源可以每隔一段時間後改變該複數個發光單元中被開啟者之位置。

就另一觀點而言，本發明提供了一種用於光學遙控系統的光源控制方法，該光學遙控系統包含一具有複數個發光單元之光源及一影像感測器，該光源控制方法包含：自該複數個發光單元發出至少一光線；接受該光線而成像；以及根據該光線成像之面積，以決定該複數個發光單元中被開啟者之數目或位置。

底下藉由對具體實施例詳加說明，當更容易瞭解本發明之目的、技術內容、特點及其所達成之功效。

本發明之光學遙控系統與其光源之控制方法可適用於各種應用，例如遊戲主機之互動遊戲程式的進行、影音播放器之控制及其他遙控影音系統(例如：智慧電視；smart TV)之選播等，而不受下列實施例所例示之系統所限制。

第2A圖示出本發明光學遙控系統之示意圖。如圖所示，光學遙控系統20大致上包含一控制器21、一主機22、一光源23及一影像顯示幕24，其中主機22執行之電子遊戲程式或撥放程式係由影像顯示幕24放映。影像顯示幕24可能為影像顯示器、投影裝置、頭戴式顯示器、智慧電視或其他顯示裝置。使用者操作控制器21可驅動程式以執行各種動作指令，例如：使影像顯示幕24上游標241移至右側之選單處。光源23包括多個發光單元231，可單獨控制各發光單元231發光或熄滅。光源23例如但不限於為紅外線光源。

當控制器21被使用者進行如前所述之操作，光源23之發光單元231產生一個或多個紅外線會成像於控制器21之影像感測器211內，亦即影像感測器211擷取圖像中包括該等紅外線之光點影像。本實施例中，處理器213係設於控制器21中，或者其他實施例可以設於主機22內。又主機22具有無線收發器221，故可以和控制器21之無線收發器212以射頻RF1及RF2(或紅外線)進行雙向資料傳輸，或者其他實施例可以採有線方式傳輸。此外，控制器21之無線收發器212也可以和光源23內之無線收發器232以射頻RF3及RF4(或紅外線)進行雙向資料傳輸，或是以有線之方式通訊亦可。

在先前技術中，係開啟光源中所有之發光單元，因此當小於最小操作距離時，光點影像會過大而無法辨識。本實施例中，處理器213會根據擷取圖像中光點影像之資訊，要求光源23適應地調整發光單元231中被開啟者之數量。亦即，當光點影像超過所需的大小而佔據過多像素面積時，處理器213會發出訊號，使光源23減少其發亮的單元數目，直到處理器213判斷光點影像佔據恰當大小的像素面積時為止。參見第2A圖，六個發光單元231中有三個被開啟，另三個被關閉，從而因應影像感測器211近距離取像。前述發光調整視處理器213所在位置而定，可以是控制器21透過射頻RF3直接向光源23之無線收發器232提出要求，若或是透過主機22向光源23下指令。

第2B圖示出第2A圖中影像感測器所擷取之圖像中光點影像之示意圖。因第2A圖中發光單元231中有三個被開啟，圖像25中光點影像251佔據兩個像素(在本實施例中假設2~4個像素為最佳值)。因應影像感測器211和光源23間之距離，可以調整發光單元231被開啟者之數量，以得到較佳之光點影像251(較佳的像素數)。當使用者將控制器21和光源23間之距離加大，則光點影像會變小或模糊，可能僅佔據一個像素，此時可以增加開啟的發光單元231數目，例如開啟六個發光單元231，從而使得光點影像仍維持為2~4個像素。以上所述動態調變發光單元231中被開啟者之數量，其作用除如前所述可以擴張光學遙控系統的操作距離之外，尚可達成節省電力的功能，亦即，雖然光點影像佔據2~4個像素都可辨識，但可控制使光點影像僅佔據最低辨識所需的像素數目(兩個像素)，以減少點亮之發光單元231數目而節省電力。

又，當光源23中之發光單元231非全亮時，被點亮的發光單元231位置可以在每隔一段時間後予以變換，以延長發光單元的壽命。

光源23中之發光單元231可個別控制，其用途不僅可供使影像感測器211所取得的影像最佳化或節省電力，更可提供辨識功能。光源23中發光單元231可以依照特定之規則被開啟，例如：於一定時間(例如：1秒內)內依序改變發光單元231被開啟之數量及/或位置。如此可作為光源23和控制器21間的通訊協定以供辨識之用，例如作為通訊之啟始要求、位置確認或特殊要求，當控制器21接受依前述規則被點亮之發光單元231所形成之光點影像，則可以確認是否為控制器21所意欲接收之光點影像，以確認是否開始進行後續之通訊或者過濾其他干擾光源。例如：當環境有其他光源干擾時，控制器21無法確定圖像25中何處光點影像為發光單元231所成像，此時即可以透過射頻RF3直接向光源23提出規則性切換發光單元231之要求。

除了上述辨識功能之外，光源23中之發光單元231可個別控制，尚可提供特殊控制功能。第3A圖示出光源中發光單元被開啟者之示意圖。發光單元231中左邊的兩個被開啟，且右邊的四個被關閉。參見第3B圖，因發光單元231如第3A圖所示之方式被開啟，圖像25中成像之光點影像252佔據兩個像素且連為一體，該光點影像252可以用於偵測控制器21之二維移動之指令，例如：移動影像顯示幕24上游標241。亦即，此情況下光源23產生單一的光點影像。

第4A圖示光源中出發光單元被開啟者之示意圖。發光單元231中左邊及右邊的兩個被開啟，且中間的兩個被關閉。參見第4B圖，因發光單元231如第4A圖所示之方式被開啟，圖像25中成像之光點影像253佔據四個像素，但因中有兩個暗的像素而分為兩個群集。亦即，此情況下光源23產生複數的光點影像。該兩個群集之光點影像253可以用於偵測控制器21之三維動作之指令。當控制器21相對於光源而前後移動(出平面(out of plane)移動)時，兩個群集之光點影像253間的距離會改變，可用以計算控制器21之前後移動距離。控制器21之三維動作例如可用以旋轉影像顯示幕24上物件或使該物件作出平面(out of plane)之三維動作，等等。

以上已針對較佳實施例來說明本發明，唯以上所述者，僅係為使熟悉本技術者易於了解本發明的內容而已，並非用來限定本發明之權利範圍。在本發明之相同精神下，熟悉本技術者可以思及各種等效變化。例如，光源23和影像感測器211的位置可以對換，而不限於必須將影像感測器211裝設在控制器21上；再例如，控制器21和主機12及光源23間之通訊，可以採有線或無線方式傳輸。再者，光點影像之像素數可設定多階段限定，例如：第一閥值限定最高像素數以減少發光單元之被開啟數量，第二閥值限定最低可辨識之像素數。故在本發明之相同精神下的各種等效變化，均應包含在本發明的範圍之內。

11．．．遊戲搖桿

111．．．影像感測器

12．．．遊戲主機

13．．．光源

131．．．處理器

14．．．影像顯示幕

141．．．游標

15、15’．．．圖像

151、151’．．．光點影像

152、152’．．．視角

20．．．光學遙控系統

21．．．控制器

211．．．影像感測器

212．．．無線收發器

213．．．處理器

22．．．主機

221．．．無線收發器

23．．．光源

231．．．發光單元

232．．．無線收發器

24．．．影像顯示幕

241．．．游標

25．．．圖像

251、252、253．．．光點影像

第1A圖示出習知電子互動遊戲系統中遊戲搖桿之使用示意圖。

第1B～1C圖舉例說明先前技術中光點影像之成像與操作距離。

第2A圖示出本發明光學遙控系統之示意圖。

第2B～2C圖示出第2A圖中影像感測器所擷取之圖像中光點影像之示意圖。

第3A圖示出光源中發光單元被開啟者之示意圖。

第3B圖示影像感測器擷取第3A圖中光源之圖像之示意圖。

第4A圖示光源中出發光單元被開啟者之示意圖。

第4B圖示影像感測器擷取第4A圖中光源之圖像之示意圖。

20．．．光學遙控系統

21．．．控制器

211．．．影像感測器

212．．．無線收發器

213．．．處理器

22．．．主機

221．．．無線收發器

23．．．光源

231．．．發光單元

232．．．無線收發器

24．．．影像顯示幕

241．．．游標

Claims (13)

1. 一種光學遙控系統，包含：一光源，包括複數個發光單元，發出至少一光線；一影像感測器，接受該光線而成像；以及一處理器，根據該光線成像之面積，以決定該複數個發光單元中被開啟者之數目或位置。
2. 如申請專利範圍第1項所述之光學遙控系統，其中該光線成像之面積係該光線成像之像素數目，當該像素數目大於一第一閥值，則該處理器減少該複數個發光單元中被開啟者之數目。
3. 如申請專利範圍第1項所述之光學遙控系統，其中該光線成像之面積係該光線成像之像素數目當該像素數目小於一第二閥值，則該處理器增加該複數個發光單元中被開啟者之數目，。
4. 如申請專利範圍第1項所述之光學遙控系統，其中該光源以一設定之規則依序地改變該複數個發光單元中被開啟者的數量及/或位置。
5. 如申請專利範圍第1項所述之光學遙控系統，其中該複數個發光單元發出之光線在影像感測器中成像為單一面積或兩個分離之面積。
6. 如申請專利範圍第1項所述之光學遙控系統，其中當該複數個發光單元非全亮時，該光源每隔一段時間後改變該複數個發光單元中被開啟者之位置。
7. 如申請專利範圍第1項所述之光學遙控系統，其中該光源與影像感測器其中之一設置於一控制器上。
8. 一種用於光學遙控系統的光源控制方法，該光學遙控系統包含一具有複數個發光單元之光源及一影像感測器，該光源控制方法包含：自該複數個發光單元發出至少一光線；接受該光線而成像；以及根據該光線成像之面積，以決定該複數個發光單元中被開啟者之數目或位置。
9. 如申請專利範圍第8項所述之用於光學遙控系統的光源控制方法，其中該光線成像之面積係該光線成像之像素數目，且方法更包含：當該像素數目大於一第一閥值，則減少該複數個發光單元中被開啟者之數目。
10. 如申請專利範圍第8項所述之用於光學遙控系統的光源控制方法，其中該光線成像之面積係該光線成像之像素數目，且方法更包含：當該像素數目小於一第二閥值，則增加該複數個發光單元中被開啟者之數目。
11. 如申請專利範圍第8項所述之用於光學遙控系統的光源控制方法，其中該光源以一設定之規則依序地改變該複數個發光單元中被開啟者的數量及/或位置。
12. 如申請專利範圍第8項所述之用於光學遙控系統的光源控制方法，其中該複數個發光單元發出之光線在影像感測器中成像為單一面積或兩個分離之面積。
13. 如申請專利範圍第8項所述之用於光學遙控系統的光源控制方法，其中當該複數個發光單元非全亮時，該光源每隔一段時間後改變該複數個發光單元中被開啟者之位置。