TWI451294B - 多視角之指向裝置 - Google Patents

Description

多視角之指向裝置

本發明有關一種指向裝置，更明確地說，有關一種具有多視角以提升適用範圍之指向裝置。

多媒體互動系統一般可包含一顯示器、一互動模組，以及一指向裝置。互動模組，舉例來說，如遊樂器Wii，而指向裝置為Wii遙控器(Wii Remote)。互動模組根據指向裝置所提供之位置資訊，控制顯示器所顯示的內容，如於顯示器上顯示一目標物(如游標)並根據該位置資訊移動。指向裝置感測一參考點以據以得出該位置資訊，以據以提供給該互動模組。更明確地說，參考點一般為一設置於顯示器旁之光源，而指向裝置通常設置一鏡頭、一影像感測器，以及一處理器。該光源透過該鏡頭，被該影像感測器所感測，並據以產生一影像，處理器便可根據參考點於該影像中的位置，推算以得出該位置資訊。

鏡頭的選用會影響到指向裝置的適用範圍。舉例來說，若使用廣視角的鏡頭時，指向裝置可感測到的範圍較廣，比較不會有參考點超出視角範圍的情況，但是透過廣視角的鏡頭，參考點的成像會較小，因此指向裝置與參考點的距離便不可太遠。反之，使用窄視角的鏡頭可以讓指向裝置適用於較遠的距離，然而卻會提高參考點超出視角範圍的機率。因此，在先前技術中若欲提高指向裝置的視角，則必須犧牲指向裝置的適用距離，而若欲增加指向裝置的適用距離，則必須犧牲指向裝置的視角，對於製造商來說，實在是進退兩難。

本發明提供一種具多視角之指向裝置。該指向裝置包含一第一鏡頭，具有一第一視角；一第二鏡頭，具有一第二視角；一感測裝置，用來透過該第一鏡頭感測一參考點以產生一第一感測影像以及透過該第二鏡頭感測該參考點以產生一第二感測影像；以及一處理裝置，包含一位置計算電路，用來根據該第一感測影像或該第二感測影像，產生一位置資訊。

第1圖說明本發明具多視角之指向裝置100。指向裝置100適用於多媒體互動系統1000。多媒體互動系統1000包含指向裝置100、互動模組200、顯示器300，以及參考點R。參考點R可設置於顯示器300附近，而可為一發出不可見光之光源(如發光二極體)或可為一特定圖案。指向裝置100包含鏡頭LN1與LN2、感測裝置110，以及處理裝置160。處理裝置160包含位置計算電路120、切換控制電路130、角度計算電路140，以及距離計算電路150。感測裝置110包含感測陣列111與112。在本發明其他實施例中，感測陣列111與112可以係整合為一單一感測陣列，且感測陣列111與112為單一感測陣列之相鄰感測區域。感測陣列111透過鏡頭LN1，感測參考點R以產生感測影像I111；感測陣列112透過鏡頭LN2，感測參考點R以產生感測影像I112。鏡頭LN1的視角大於鏡頭LN2的視角，因此鏡頭LN1適用於近距離、鏡頭LN2適用於遠距離。指向裝置100感測參考點R，產生一位置資訊D1，以提供給互動模組200，互動模組200再據以控制顯示器300所顯示的內容，如根據指向裝置100所提供的位置資訊D1移動顯示器300上之游標。

本發明之指向裝置100可操作於一鏡頭切換模式與一角度偵測模式。於鏡頭切換模式中，感測陣列111與112不會同時運作。於角度偵測模式中，感測陣列111與112可同時運作。

第2圖說明在鏡頭切換模式中本發明之指向裝置100的操作情形。在鏡頭切換模式中，設定一預定距離DP，作為切換感測陣列111與112的條件，預定距離DP在特定成像位置對應至一成像尺寸或亮度。更明確地說，由於鏡頭LN1為大視角，適用於近距離，鏡頭LN2為小視角，適用於遠距離，因此在當指向裝置100與參考點R之間的距離小於該預定距離DP時(近距離)，切換控制電路130關閉感測陣列112並啟動感測陣列111，以使參考點R透過鏡頭LN1被感測陣列111感測，而產生感測影像I111。此時位置計算電路120根據參考點R在感測影像I111中的位置，產生位置資訊D1。反之，當指向裝置100與參考點R之間的距離大於該預定距離DP時(遠距離)，切換控制電路130關閉感測陣列111並啟動感測陣列112，以使參考點R透過鏡頭LN2被感測陣列112感測，而產生感測影像I112。此時位置計算電路120根據參考點R在感測影像I112中的位置，產生位置資訊D1。

在指向裝置100與參考點R之間的相對距離的判斷可透過感測影像I111與I112中的參考點的成像尺寸大小或亮度來進行。舉例來說，初始狀態下，指向裝置100與參考點R之間的距離小於距離DP，因此切換控制電路130啟動感測陣列111進行感測而得出感測影像I111。此時位置計算電路120根據感測影像I111產生位置資訊D1。在當指向裝置100往遠離參考點R的方向移動時，參考點R在感測影像I111中的成像會越來越小。因此，當參考點R在感測影像I111的成像的尺寸小於一預定值時，便可判斷指向裝置100與參考點R之間的距離大於距離DP，而切換控制電路130便將感測陣列111關閉並啟動感測陣列112，以改以透過小視角的鏡頭LN2來感測參考點R，而位置計算電路120亦改以根據感測影像I112產生位置資訊D1。另一方面，若在初始狀態下，指向裝置100與參考點R之間的距離大於距離DP，切換控制電路130啟動感測陣列112進行感測而得出感測影像I112。此時位置計算電路120根據感測影像I112產生位置資訊D1。在當指向裝置100往接近參考點R的方向移動時，參考點R在感測影像I112中的成像會越來越大。因此，當參考點R在感測影像I112中的尺寸大於該預定值時，便可判斷指向裝置100與參考點R之間的距離小於距離DP，而切換控制電路130便將感測陣列112關閉並啟動感測陣列111，以改以透過大視角的鏡頭LN1來感測參考點R，而位置計算電路120亦改以根據感測影像I111來產生位置資訊D1。

另外，亦可分別對感測陣列111及112設定不同門檻距離DP1及DP2，其中門檻距離DP1大於門檻距離DP2。當指向裝置100以感測陣列111進行感測時，若指向裝置100離參考點R之距離大於門檻距離DP1時，切換控制電路130便可將感測陣列111關閉並啟動感測陣列112。而當指向裝置100以感測陣列112進行感測時，若指向裝置100離參考點R之距離小於門檻距離DP2時，切換控制電路130便可將感測陣列112關閉並啟動感測陣列111。而當指向裝置100離參考點R之距離介於門檻距離DP1及DP2之間時，指向裝置100可同時啟動感測陣列111及112，並將兩感測陣列111及112之感測結果取平均值或加權平均值。

除了感測參考點的成像的尺寸之外，參考點的成像的亮度亦作為距離判斷的依據。如當參考點的成像的亮度高於一預定值時，判斷指向裝置100與參考點R的距離小於距離DP；當參考點的成像的亮度低於該預定值時，判斷指向裝置100與參考點R的距離大於距離DP。

第3圖說明本發明之指向裝置100偵測轉動角度時的情形。在角度偵測模式中，感測陣列111與112可同時啟動，以分別透過鏡頭LN1與LN2來感測參考點R而分別產生感測影像I111與I112。角度計算電路140根據參考點R在感測影像I111與I112的位置，得出角度資訊D3。角度資訊D3可提供給互動模組200，以得知指向裝置100轉動的方向與程度。舉例來說，若指向裝置100原本是處於水平方向，在當指向裝置100轉動時，透過角度計算電路140，可以得知指向裝置100轉動的程度以提供給互動模組200。第3圖說明本發明之指向裝置100轉動時的情形。當指向裝置100轉動角度T時，根據參考點R於感測陣列111與112中之成像R’之位置，角度計算電路140可計算出轉動角度T，並提供角度資訊D3給互動模組200。互動模組200便可，舉例來說，同樣將顯示器300上的游標轉動角度T或是順/逆時針轉動。如此一來，指向裝置100除了單純地提供移動資訊外，還亦能提供轉動資訊。若指向裝置僅設置單一鏡頭且欲得知其轉動程度的話，則在指向裝置中必須設置陀螺儀方可得知轉動角度。相較之下，本發明之指向裝置100透過增設一個鏡頭，便可據以比較兩個鏡頭的感測影像來獲得轉動角度的資訊，而可省略陀螺儀。

第4圖說明本發明之指向裝置之距離計算電路計算距離的情形。距離計算電路150用來更精確地計算指向裝置100與參考點R之間的距離DX。由於兩鏡頭LN1與LN2之間的距離D5為已知，且根據參考點R分別在感測影像I111與I112中的位置，可以獲得角度A1與A2，因此距離計算電路150可以根據角度A1、A2與距離D5，來求得指向裝置100與參考點R之間的距離DX，以據以提供距離資訊D4給互動模組200。

此外，雖然於本發明中，感測裝置係分別透過不同的感測陣列來感測兩個鏡頭的影像，實際上感測裝置亦可僅使用單一感測陣列來感測兩個鏡頭的影像。舉例來說，感測陣列可以多工的方式來分別感測不同鏡頭的影像，比方在第一時段感測一鏡頭而在第二時段感測另一鏡頭，而分別得到兩個不同的感測影像，如此亦可以作為角度計算電路與距離計算電路計算角度與距離的依據。

綜上所述，本發明所提供具多視角之指向裝置，藉由設置不同視角的鏡頭，可以讓指向裝置有效地提升視角以及使用範圍。當指向裝置與參考點的距離較近時，使用較大視角的鏡頭來感測影像；當指向裝置與參考點的距離較遠時，使用較小視角的鏡頭來感測影像。如此，在近距離時，本發明之指向裝置可以具有較廣的視角，而在遠距離時，本發明之指向裝置可以獲得足夠尺寸的影像。如此，可以降低對感測裝置的解析度的需求。此外，由於增設了額外的鏡頭，本發明所提供之指向裝置可以另外獲得轉動角度的資訊以及精確計算出與參考點之間的距離，提供給使用者更大的便利性。

以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

1000．．．多媒體互動系統

100．．．指向裝置

200．．．互動模組

300．．．顯示器

110．．．感測裝置

111、112．．．感測陣列

120．．．位置計算電路

130．．．切換控制電路

140．．．角度計算電路

150．．．距離計算電路

160．．．處理裝置

LN1、LN2．．．鏡頭

I111、I112．．．感測影像

D1、D3、D4．．．資訊

T、A1、A2．．．角度

DX、D5、DP．．．距離

第1圖說明本發明具多視角之指向裝置。

第2圖說明在鏡頭切換模式中本發明之指向裝置的操作情形。

第3圖說明本發明之指向裝置轉動時的情形。

第4圖說明本發明之指向裝置之距離計算電路計算距離的情形。

1000．．．多媒體互動系統

100．．．指向裝置

200．．．互動模組

300．．．顯示器

110．．．感測裝置

111、112．．．感測陣列

120．．．位置計算電路

130．．．切換控制電路

140．．．角度計算電路

150．．．距離計算電路

160．．．處理裝置

LN1、LN2．．．鏡頭

I111、I112．．．感測影像

D1、D3、D4．．．資訊

Claims (17)

1. 一種具多視角之指向裝置，包含：一第一鏡頭，具有一第一視角；一第二鏡頭，具有一第二視角；一感測裝置，用來透過該第一鏡頭感測一參考點以產生一第一感測影像以及透過該第二鏡頭感測該參考點以產生一第二感測影像；以及一處理裝置，包含一位置計算電路，用來根據該第一感測影像及/或該第二感測影像，產生一位置資訊，以及一切換控制電路，用來接收該第一與該第二感測影像，並根據該位置資訊切換該感測裝置透過該第一鏡頭及/或該第二鏡頭感測該參考點；其中當該第一感測影像符合一第一預定條件時，該切換控制電路控制該感測裝置透過該第二鏡頭感測該參考點；當該第二感測影像符合一第二預定條件時，該切換控制電路控制該感測裝置透過該第一鏡頭感測該參考點；其中當該參考點於該第一感測影像中之成像的亮度低於一預定值時，該第一感測影像符合該第一預定條件；當該參考點於該第二影像中之成像的亮度高於該預定值時，該第二感測影像符合該第二預定條件。
2. 如請求項1所述之指向裝置，其中當該參考點於該第一感測影像 中之成像的尺寸小於一預定值時，該第一感測影像符合該第一預定條件；當該參考點於該第二影像中之成像的尺寸大於該預定值時，該第二感測影像符合該第二預定條件。
3. 如請求項1所述之指向裝置，其中該感測裝置包含：一第一感測陣列，用來透過該第一鏡頭感測該參考點以產生該第一感測影像；以及一第二感測陣列，用來透過該第二鏡頭感測該參考點以產生該第一感測影像；其中當該第一感測影像符合該第一預定條件時，該切換控制電路關閉該第一感測陣列並啟動該第二感測陣列；當該第二感測影像符合該第二預定條件時，該切換控制電路關閉該第二感測陣列並啟動該第一感測陣列。
4. 如請求項3所述之指向裝置，其中該第一感測陣列及該第二感測陣列係整合於一單一感測陣列。
5. 如請求項1所述之指向裝置，其中該處理裝置另包含：一角度計算電路，用來根據該第一感測影像以及該第二感測影像，產生一角度資訊。
6. 如請求項1所述之指向裝置，其中該處理裝置另包含：一距離計算電路，用來根據該第一感測影像與該第二感測影像， 產生一距離資訊。
7. 如請求項1所述之指向裝置，其中該參考點為一特定圖案。
8. 如請求項1所述之指向裝置，其中該參考點為一光源。
9. 如請求項1所述之指向裝置，其中該第一視角大於該第二視角。
10. 一種具多視角之指向裝置，包含：一第一鏡頭，具有一第一視角；一第二鏡頭，具有一第二視角；一感測裝置，包含一第一感測陣列，用來透過該第一鏡頭感測一參考點以產生一第一感測影像，以及一第二感測陣列，用來透過該第二鏡頭感測該參考點以產生一第二感測影像；以及一處理裝置，包含一位置計算電路，用來根據該第一感測影像及/或該第二感測影像，產生一位置資訊，以及一切換控制電路，用來接收該第一與該第二感測影像，並根據該位置資訊切換該感測裝置透過該第一鏡頭及/或該第二鏡頭感測該參考點；其中當該第一感測影像符合一第一預定條件時，該切換控制電路控制該感測裝置透過該第二鏡頭感測該參考點；當該第二感測影像符合一第二預定條件時，該切換控制電路控制該感測 裝置透過該第一鏡頭感測該參考點；其中當該第一感測影像符合該第一預定條件時，該切換控制電路關閉該第一感測陣列並啟動該第二感測陣列；當該第二感測影像符合該第二預定條件時，該切換控制電路關閉該第二感測陣列並啟動該第一感測陣列。
11. 如請求項10所述之指向裝置，其中當該參考點於該第一感測影像中之成像的尺寸小於一預定值時，該第一感測影像符合該第一預定條件；當該參考點於該第二影像中之成像的尺寸大於該預定值時，該第二感測影像符合該第二預定條件。
12. 如請求項10所述之指向裝置，其中該第一感測陣列及該第二感測陣列係整合於一單一感測陣列。
13. 如請求項10所述之指向裝置，其中該處理裝置另包含：一角度計算電路，用來根據該第一感測影像以及該第二感測影像，產生一角度資訊。
14. 如請求項10所述之指向裝置，其中該處理裝置另包含：一距離計算電路，用來根據該第一感測影像與該第二感測影像，產生一距離資訊。
15. 如請求項10所述之指向裝置，其中該參考點為一特定圖案。
16. 如請求項10所述之指向裝置，其中該參考點為一光源。
17. 如請求項10所述之指向裝置，其中該第一視角大於該第二視角。