TW201502884A - 具有熱感應器之導航裝置 - Google Patents

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Abstract

一種導航裝置，包含一熱感應器以及一處理單元。該熱感應器用以輸出一工作表面之溫度讀值。該處理單元用以根據該等溫度讀值判斷一提起事件。

Description

具有熱感應器之導航裝置
本發明係有關一種輸入裝置，更特別有關一種具有熱感應器之導航裝置。
一光學導航裝置通常置放於一工作表面操作，用以根據一CCD影像感測器所擷取之影像圖框偵測相對於該工作表面之一位移量。為了增加操作便利性，該光學導航裝置可利用無線傳輸技術與一主機(host)相耦接，該主機則根據該位移量進行相對應動作。
為了延長該光學導航裝置中電池模組的使用壽命，該光學導航裝置可具備有根據該CCD影像感測器所擷取之影像圖框偵測一提起事件的功能。例如，當該光學導航裝置偵測其被使用者提起時，則關閉部份元件以節省整體耗能。然而，為了判斷該提起事件，該光學導航裝置必須後處理(post-process)該影像圖框。換句話說，該CCD影像感測器所擷取之影像圖框除了用以計算位移量外，同時還用以判斷該提起事件是否發生。然而，根據該CCD影像感測器所擷取之影像圖框判斷提起事件並不容易而需要複雜的運算。
有鑑於此，本發明另提出一種導航裝置，其可另外使用一熱感應器來偵測該提起事件是否發生。
本發明提供一種具有熱感應器之導航裝置，其根據反射光影像執行追蹤操作(tracking operation)並根據溫度讀值判斷一提起事件(lift event)。
本發明提供一種具有熱感應器之導航裝置，其被操作於一工作表面，用以偵測相對該工作表面之一位移量並判斷一提起事件。
本發明提供一種導航裝置，包含一影像感測器、一熱感應器以及至少一處理單元。該影像感測器用以擷取該工作表面之反射光影像。該熱感應器用以輸出該工作表面之溫度讀值。該處理單元用以根據該反射光影像進行追蹤操作並根據該溫度讀值判斷一提起事件。
本發明另提供一種導航裝置，包含一光源、一影像感測器、一熱感應器以及至少一處理單元。該光源用以發出一主光束至該工作表面，該工作表面反射該主光束產生一主反射光路。該影像感測器位於該主反射光路上或該主反射光路外，用以擷取該工作表面之反射光影像。該熱感應器用以輸出該工作表面之溫度讀值。該處理單元用以根據該反射光影像進行追蹤操作並根據該溫度讀值判斷一提起事件。
本發明另提供一種導航裝置，包含一紅外光源、一熱感應器及一處理單元。該紅外光源用以照明該工作表面。該熱感應器用以輸出該工作表面之溫度讀值。該處理單元用以根據該溫度讀值判斷一提起事件。
一實施例中，該處理單元根據該溫度讀值計算一溫度值，並根據該溫度值或該溫度值之一溫度變化判斷該提起事件。例如，當該溫度值小於等於一溫度門檻值及/或該溫度變化大於等於一變化門檻值時，該處理單元判斷該提起事件發生；其中，該溫度讀值例如可為電壓信號。
一實施例中，當該處理單元判斷該提起事件發生時，該導航裝置可進入一休眠模式或一懸浮模式；其中，該休眠模式下該影像感測器停止運作而該熱感應器持續運作；而該懸浮模式下，該導航裝置可根據一加速度計(accelerometer)或一第二影像感測器進行懸浮操作。
一實施例中，該熱感應器可為一微機電熱感應器、一熱感應器陣列、一紅外光偵測器或一熱像感測器等用以偵測熱能量之感測器。
本發明實施例之導航裝置，可根據熱感應器所輸出之溫度讀值偵測一提起事件或一提起高度，並可據以進入一休眠模式(sleep mode)或一懸浮模式(hovering mode)。
為了讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯，下文將配合所附圖示，詳細說明如下。此外，於本發明之說明中，相同之構件係以相同之符號表示，於此先述明。
1、1'‧‧‧導航裝置
11‧‧‧光源
12‧‧‧加速度計
13‧‧‧影像感測器
14‧‧‧第二影像感測器
15‧‧‧熱感應器
17‧‧‧處理單元
19‧‧‧導光件
S‧‧‧工作表面
IF‧‧‧反射光影像
It‧‧‧溫度讀值
Li‧‧‧主光束
Lr‧‧‧主反射光路
Sf‧‧‧散射光場
D‧‧‧提起高度
T‧‧‧溫度讀值
ΔT‧‧‧溫度變化
Tth‧‧‧溫度門檻值
ΔTth‧‧‧變化門檻值
S21~S25‧‧‧步驟
第1A圖為本發明實施例之導航裝置之示意圖；其中，該導航裝置未被提起。
第1B圖為本發明實施例之導航裝置之示意圖；其中，該導航裝置已被提起。
第2A~2C圖為本發明實施例之導航裝置之不同配置之示意圖。
第3圖為本發明實施例之導航裝置之提起事件判斷方法之流程圖。
請參照第1A及1B圖所示，其顯示本發明實施例之具有熱感應器之導航裝置1之示意圖；第1A圖顯示該導航裝置1未被一使用者(未繪示)提起而第1B圖顯示該導航裝置1已被使用者提起(例如高度D)。本實施例中，當該導航裝置1被操作於一工作表面S時可用以偵測相對該工作表面S之一位移量或一移動向量；而當該導航裝置1被提起時可進入一休眠模式(sleep mode)或一懸浮模式(hovering mode)；其中，該休眠模式下可關閉或減緩該導航裝置1部份元件之活動；該懸浮模式下該導航裝置1可透過例如一加速度計(accelerometer)或一第二影像感測器之偵測結果來運作。該第二影像感測器可為一CCD影像感測器、一CMOS影像感測器或其他光感測器。
本實施例中，該導航裝置1包含一光源11、一影像感測器13、一熱感應器15、一處理單元17以及一導光件19。一實施例中，該導航裝置1可為一光學滑鼠，且該導航裝置1所包含之上述各元件則設置於一滑鼠殼體內，但本發明並不以此為限。
該光源11例如可為單一紅外光源或由複數紅外光源排列而成，用以照明該工作表面S。例如，該光源11用以發出一主光束Li至該工作表面S，該工作表面S反射該主光束Li產生一主反射光路Lr(如第2A~2C圖)；其中，由於該工作表面S通常並非完美鏡面，因此會於該主反射光路 Lr以外形成一散射光場Sf(scattered field)。假設該光源11以相同亮度發光，當該工作表面S愈平坦(smooth)，該主反射光路Lr之光強度愈高而該散射光場Sf之光強度愈低；反之，當該工作表面S愈粗糙(rough)，該主反射光路Lr之光強度愈低而該散射光場Sf之光強度愈高。根據該影像感測器13及該熱感應器15的設置位置，可分別形成所謂的亮場(bright field)配置或暗場(dark field)配置(舉例詳述於後)。當該導航裝置1被提起時，該光源11所發出的光能量則無法有效的被該影像感測器13及該熱感應器15所接收。
該影像感測器13例如可為一CCD影像感測器、一CMOS影像感測器或其他用以將光能量轉換為電信號之感測裝置。該影像感測器13用以擷取並輸出該工作表面S之反射光影像IF，其中，該反射光影像IF為數位影像。
該熱感應器15例如可為一微機電熱感應器(MEMS thermal sensor)、熱感應器陣列(bolometer array)、紅外光偵測器(infrared photo detector)以及熱像感測器(microbolometer)等用以偵測熱能量之感測器。該熱感應器15用以擷取並輸出該工作表面S之溫度讀值It；其中，該溫度讀值It例如可為電壓信號。
該處理單元17例如為一數位處理器(DSP)，其耦接該影像感測器13及該熱感應器15。該處理單元17用以根據該反射光影像IF進行追蹤操作，例如根據連續反射光影像IF間之相關性(correlation)來持續計算該導航裝置1相對於該工作表面S之一位移量或一移動向量(moving vector)；其中，根據影像間之相關性計算位移量或移動向量的方式已為習知，故於此不再贅述。
該處理單元17另用以根據該溫度讀值It判斷一提起事件。一實施例中，該處理單元17根據該溫度讀值It計算一溫度值T，並根據該溫度值T或該溫度值之一溫度變化ΔT判斷該提起事件是否發生；其中，該溫度值T可為一平均溫度或一最高溫度。例如，當該溫度值T小於等於一溫度門檻值Tth及/或該溫度變化ΔT(例如降低量)大於等於一變化門檻值ΔTth時，表示該導航裝置1被提起超過一預設高度而使得該熱感應器15無法有效感測該工作表面S之熱能量。因而，該處理單元17則可判斷該提起事件發生；其中，該預設高度根據不同實施方式決定。
當該處理單元17判斷提起事件發生時，可根據不同應用執行相對應動作。例如一實施例中，當該處理單元17判斷該提起事件發生時，控制該導航裝置1進入一休眠模式或一懸浮模式。該休眠模式下，該處理單元17可關閉或降低部份元件的活動量以節省耗能，例如停止該影像感測器13的運作；然而，為了能夠持續偵測該導航裝置1是否回到該工作表面S上，該休眠模式下該熱感應器15較佳持續運作。另一實施例中，當該處理單元17判斷該提起事件發生時，該處理單元17可執行懸浮操作，例如該導航裝置1可另包含一加速度計12(第1B圖)用以操作於該懸浮模式，或者包含一第二影像感測器14(第1B圖)用以擷取至少一預設物件的影像(例如，參考光源影像)，以根據物件影像間之影像變化進行懸浮操作。
一實施例中，當該導航裝置1被提起時，包括該影像感測器13的大部分元件可被關閉以大幅降低總功率消耗；在提起狀況下，僅該熱感應器15及其偵測電路(例如該處理單元17)仍運作。當該導航裝置1回到該工作表面S時，該熱感應器15偵測到溫度躍昇，致使該處理單元17能夠據以喚醒該導航裝置1。
例如一實施例中，該處理單元17可根據該溫度值T或該溫度值之一溫度變化ΔT判斷該休眠模式或懸浮模式是否結束。例如，該休眠模式或懸浮模式下，當該溫度值T大於等於一第一溫度門檻值Tth'及/或該溫度變化ΔT(例如增加量)大於等於一第一變化門檻值ΔTth'時，表示該導航裝置1回到該工作表面S而結束該休眠模式或懸浮模式；其中，該溫度門檻值Tth與該第一溫度門檻值Tth'可根據實際應用決定(例如靈敏度)且可彼此相等或相異；該變化門檻值ΔTth與該第一變化門檻值ΔTth'亦可根據實際應用決定(例如靈敏度)且可彼此相等或相異。
該導光件19係用以引導該光源11所發出之光，例如將該光源11所發出之光引導至該工作表面S並將該工作表面S之反射光引導至該影像感測器13及該熱感應器15。必須說明的是，該導光件19的形狀及結構並無特定限制，只要能夠將該光源11所發出的光依序引導至該工作表面S以及該影像感測器13及該熱感應器15即可。此外，若該光源11所發出之光因各元件的配置位置而能夠直接被該影像感測器13及該熱感應器15接收，該導光件19亦可不予實施，或可由透鏡或透鏡組代替即可。此外， 該導光件19可僅用以引導該光源11所發出之光至該工作表面S或僅用以引導該工作表面S之反射光至該影像感測器13及該熱感應器15。
參照第2A~2C圖所示，接著說明根據該影像感測器13以及該熱感應器15相對該光源11之設置位置所形成的亮/暗場配置。
第2A圖中，該影像感測器13及該熱感應器15可同時設置於該主反射光路Lr上，以同時形成亮場配置；其中，該影像感測器13及該熱感應器15用以偵測主反射光路Lr之光能量。
第2B圖中，該影像感測器13設置於該主反射光路Lr上而該熱感應器15則設置於該主反射光路Lr外；亦即，該影像感測器13係為亮場配置而該熱感應器15則為暗場配置。或者，該影像感測器13設置於該主反射光路Lr外而該熱感應器15則設置於該主反射光路Lr上；亦即，該影像感測器13係為暗場配置而該熱感應器15則為亮場配置。
第2C圖中，該影像感測器13及該熱感應器15可同時設置於該主反射光路Lr外，以同時形成暗場配置；其中，該影像感測器13及該熱感應器15用以偵測散射光場Sf之光能量。
必須說明的是，第2A~2C圖中，該主光束Li及該主反射光路Lr可經由至少一導光件或透鏡所引導，為簡化圖式，第2A~2C圖中並未繪示該導光件或透鏡。此外，亮/暗場配置下根據該影像感測器13所擷取之反射光影像IF計算位移量的方式已為習知，故於此不再贅述。本發明主要在於根據熱感應器15所輸出的溫度讀值It判斷該導航裝置1是否被提起。
請參照第3圖，其顯示本發明實施例之導航裝置之提起事件判斷方法之流程圖，包含下列步驟：以一熱感影器輸出溫度讀值(步驟S21)；計算相對該等溫度讀值之一溫度值T或一溫度變化ΔT(步驟S22)；比較該溫度值T與一溫度門檻值Tth及/或該溫度變化ΔT與一變化門檻值ΔTth(步驟S23)；當該溫度值T大於該溫度門檻值Tth及/或該溫度變化ΔT小於該變化門檻值ΔTth時，判斷未發生提起事件並回到步驟S21；當該溫度值T小於等於該溫度門檻值Tth及/或該溫度變化ΔT大於等於該變化門檻值ΔTth時，判斷提起事件發生(步驟S24)；當該提起事件發生時，可選擇進入一休眠模式(步驟S25)或一懸浮模式(步驟S26)；其中，所選擇進入的模式則根據不同應用決定。必須說明的是，步驟S23中，處理單元17可選擇僅比較溫度 值T或溫度變化ΔT其中之一，並不需要兩者均進行比較；亦即，若溫度值T過低表示熱感應器15無法有效偵測該工作表面S之熱能量；溫度變化ΔT表示兩個或預設數目溫度讀值間的熱能量變化，其中該預設數目可根據靈敏度而事先設定。此外，本實施例之判斷方法的詳細實施方式已描述於第1A~2C圖及其相關說明，故於此不再贅述。
另一實施例中，該導航裝置1另可包含一記憶單元用以儲存至少一溫度門檻值或至少一溫度變化門檻值。例如，當該記憶單元儲存有複數門檻值時，該處理單元17另可根據溫度值與該等門檻值的比較結果判斷一提起高度，並根據不同高度執行不同懸浮操作。如前所述，該導航裝置1可另包含一加速度計或一第二影像感測器操作於該懸浮模式，當該提起事件發生且位於不同高度時，則可根據不同操作特性進行懸浮操作。
此外，該影像感測器13及該熱感應器15可分別以不同取樣頻率(sampling frequency)進行資料擷取。例如當該導航裝置1進入休眠模式時，該熱感應器15可以較低的一取樣頻率擷取溫度讀值。
其他實施例中，該處理單元17可根據溫度讀值It產生熱影像，並根據連續熱影像計算相對該工作表面S之位移量。因此，該影像感測器13則可不予實施。換句話說，此時該處理單元17可根據連續熱影像間的溫度分布變化來計算位移量及進行導航操作。
此外，雖然第1A~2C圖中顯示該影像感測器13及該熱感應器15分享相同光源11，但本發明並不以此為限。只要適當設計導光件及元件位置，該影像感測器13及該熱感應器15亦可使用不同光源。
上述本發明的各實施例中，該影像感測器13、該熱感應器15及該處理單元17可形成於同一基板，例如形成一單晶片結構。另一實施例中，一第一處理單元可用以處理該影像感測器13所擷取的反射光影像；一第二處理單元則用以處理該熱感影器15所輸出的溫度讀值。該第二處理單元另可用以通知該第一處理單元控制該影像感器13的運作(例如停止運作)或直接控制該影像感測器13的運作；亦即，本發明之導航裝置可包含兩個處理單元以分別耦接該影像感測器13及該熱感應器15。
綜上所述，習知光學滑鼠係透過分析影像感測器所擷取之反射光影像來判斷一提起事件是否發生，而且正確進行判斷通常需要複雜 的運算。因此，本發明另提供一種具有熱感應器之導航裝置(第1A~2C圖)，其中影像感測器所擷取之工作表面影像僅用以進行追蹤操作，而根據熱感應器所輸出之溫度讀值判斷導航裝置是否被提起。該導航裝置分別根據該影像感測器及該熱感應器之輸出執行相對應動作。
雖然本發明已以前述實例揭示，然其並非用以限定本發明，任何本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與修改。因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
1‧‧‧導航裝置
11‧‧‧光源
13‧‧‧影像感測器
15‧‧‧熱感應器
17‧‧‧處理單元
19‧‧‧導光件
S‧‧‧工作表面
IF‧‧‧反射光影像
It‧‧‧溫度讀值
Li‧‧‧主光束
Lr‧‧‧主反射光路

Claims (20)

  1. 一種導航裝置，用以操作於一工作表面，該導航裝置包含：一影像感測器，用以擷取該工作表面之反射光影像；一熱感應器，用以輸出該工作表面之溫度讀值；以及至少一處理單元，用以根據該反射光影像進行追蹤操作並根據該溫度讀值判斷一提起事件。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之導航裝置，其中該影像感測器為一CCD影像感測器或一CMOS影像感測器。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之導航裝置，另包含一光源用以照明該工作表面。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之導航裝置，另包含至少一導光件用以引導該光源所發出之光。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之導航裝置，其中該處理單元根據該溫度讀值計算一溫度值，並根據該溫度值或該溫度值之一溫度變化判斷該提起事件。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之導航裝置，其中當該溫度值小於等於一溫度門檻值或該溫度變化大於等於一變化門檻值時，該處理單元判斷該提起事件發生。
  7. 如申請專利範圍第1至6項其中一項所述之導航裝置，其中當該處理單元判斷該提起事件發生時，該導航裝置進入一休眠模式或一懸浮模式。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之導航裝置，其中該休眠模式下，該影像感測器停止運作而該熱感應器持續運作。
  9. 一種導航裝置，用以操作於一工作表面，該導航裝置包含： 一光源，用以發出一主光束至該工作表面，該工作表面反射該主光束產生一主反射光路；一影像感測器，位於該主反射光路上或該主反射光路外，用以擷取該工作表面之反射光影像；一熱感應器，用以輸出該工作表面之溫度讀值；以及至少一處理單元，用以根據該反射光影像進行追蹤操作並根據該溫度讀值判斷一提起事件。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之導航裝置，其中該影像感測器為一CCD影像感測器或一CMOS影像感測器。
  11. 如申請專利範圍第9項所述之導航裝置，其中該處理單元根據該溫度讀值計算一溫度值，並根據該溫度值或該溫度值之一溫度變化判斷該提起事件。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之導航裝置，其中當該溫度值小於等於一溫度門檻值或該溫度變化大於等於一變化門檻值時，該處理單元判斷該提起事件發生。
  13. 如申請專利範圍第9至12項其中一項所述之導航裝置，其中當該處理單元判斷該提起事件發生時，該導航裝置進入一休眠模式或一懸浮模式。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之導航裝置，其中該休眠模式下，該影像感測器停止運作而該熱感應器持續運作。
  15. 一種導航裝置，用以操作於一工作表面，該導航裝置包含：一紅外光源，用以照明該工作表面；一熱感應器，用以輸出該工作表面之溫度讀值；以及一處理單元，用以根據該溫度讀值判斷一提起事件。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之導航裝置，其中該處理單元根據該溫度讀值計算一溫度值，並根據該溫度值或該溫度值之一溫度變化判斷該提起事件。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之導航裝置，其中當該溫度值小於等於一溫度門檻值或該溫度變化大於等於一變化門檻值時，該處理單元判斷該提起事件發生。
  18. 如申請專利範圍第15至17項其中一項所述之導航裝置，其中當該處理單元判斷該提起事件發生時，該導航裝置進入一休眠模式或一懸浮模式。
  19. 如申請專利範圍第18項所述之導航裝置，其中該休眠模式下，該熱感應器持續運作。
  20. 如申請專利範圍第18項所述之導航裝置，另包含一加速度計用以於該懸浮模式下運作。
TW103120797A 2013-07-08 2014-06-16 具有熱感應器之光學滑鼠 TWI530828B (zh)

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