專利名稱：光學(xué)式軌跡捕捉輸入裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種光學(xué)式軌跡捕捉輸入裝置，尤指一種光學(xué)與圖像處理技術(shù)以模
擬操作者對(duì)廣義電腦設(shè)備輸入動(dòng)作的方法。
背景技術(shù)：
目前市面上現(xiàn)有的光學(xué)滑鼠是1981年發(fā)明并提出專利申請(qǐng)專利。而光學(xué)滑鼠運(yùn) 用在不需要移動(dòng)且具有操作平面的狹義電腦設(shè)備(如個(gè)人電腦)上獲得了極為廣泛的應(yīng) 用，并且創(chuàng)造了數(shù)以億計(jì)的銷量。然而，光學(xué)滑鼠在使用上仍然需要固定的操作平面，但對(duì) 于廣義的電腦設(shè)備或具有電腦的家電設(shè)備而言，其可能必須具備可以移動(dòng)且并無(wú)操作平面 可供使用的特性，則必須在一操作平面使用的光學(xué)滑鼠自無(wú)法滿足廣義電腦設(shè)備執(zhí)行輸入 動(dòng)作的要求。無(wú)法適用于越來(lái)越廣泛應(yīng)用的移動(dòng)廣義電腦設(shè)備以及帶有電腦的家用電器。
而在電腦科技和運(yùn)算技術(shù)與日倶進(jìn)的狀況下，有所謂的手勢(shì)控制及虛擬鍵盤等發(fā) 明問(wèn)世，所稱的手勢(shì)控制或可解決光學(xué)滑鼠需要在操作平面上使用的問(wèn)題。但該等發(fā)明均 需要復(fù)雜的神經(jīng)網(wǎng)路演算法等，而須耗費(fèi)龐大的運(yùn)算資源，其生產(chǎn)成本極高，不易獲得市場(chǎng) 的普遍性接納。 至于虛擬鍵盤則是一種輸入、糾錯(cuò)、確認(rèn)輸入的斷裂輸入過(guò)程，從使用體驗(yàn)來(lái)說(shuō)， 其輸入效率相對(duì)低落；同時(shí)虛擬鍵盤是采用可見(jiàn)的雷射光標(biāo)示輸入內(nèi)容，將對(duì)操作者的視 力造成傷害。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明主要目的在提供一種操作靈活且成本低的光學(xué)式輸入裝置，其采用
低階(低解析度)的光學(xué)感應(yīng)設(shè)備配合簡(jiǎn)單的運(yùn)算技術(shù)，以捕捉操作者利用手指或其他物
體產(chǎn)生的軌跡，透過(guò)判讀軌跡以轉(zhuǎn)換成移動(dòng)、敲擊、點(diǎn)擊、雙擊、手寫等動(dòng)作；借此，不僅不需
要在一固定的操作平面上使用，且因光學(xué)感應(yīng)設(shè)備是采用可以直視的弱可見(jiàn)光或紅外光，
故不虞傷害操作者視力，另因生產(chǎn)成本相對(duì)低廉，容易獲得市場(chǎng)的普遍性肯定。 為達(dá)成前述目的采取的主要技術(shù)手段是令前述輸入裝置包括有 —光學(xué)感應(yīng)模塊，具有一光源和一光學(xué)感應(yīng)器，其中該光源為一可直視的弱可見(jiàn)
光或紅外光，在其投射范圍內(nèi)形成一軌跡感應(yīng)區(qū)，供操作者透過(guò)手指或利用其他物體在軌
跡感應(yīng)區(qū)內(nèi)產(chǎn)生移動(dòng)的軌跡，該光學(xué)感應(yīng)器是相對(duì)于光源所產(chǎn)生的軌跡感應(yīng)區(qū)，當(dāng)操作者
利用手指或其他物體在軌跡感應(yīng)區(qū)內(nèi)揮動(dòng)而產(chǎn)生軌跡時(shí)，將對(duì)光學(xué)感應(yīng)器接收的光產(chǎn)生影
響，進(jìn)而輸出一對(duì)應(yīng)的感應(yīng)訊號(hào)； —傳輸協(xié)定模塊，是用以傳送光學(xué)感應(yīng)模塊送出的感應(yīng)訊號(hào)，其可為有線或無(wú)線、 串列或并列的傳輸介面； —處理單元，內(nèi)建一軟件系統(tǒng)，是用以運(yùn)算光學(xué)感應(yīng)模塊透過(guò)傳輸協(xié)定模塊送出 的感應(yīng)訊號(hào)，其由感應(yīng)訊號(hào)中判斷軌跡的運(yùn)動(dòng)方向和速度，進(jìn)而產(chǎn)生一對(duì)應(yīng)于特定輸入動(dòng) 作的操作指令；
3
利用前述技術(shù)，光學(xué)感應(yīng)模塊的光源并不需要投射在一平面上，其可以相對(duì)于操
作者向上或向外投射，利用光源所產(chǎn)生軌跡感應(yīng)區(qū)和光學(xué)感應(yīng)器間的角度，當(dāng)操作者在軌 跡感應(yīng)區(qū)內(nèi)揮動(dòng)手指或其他物體以產(chǎn)生軌跡時(shí)，將對(duì)光學(xué)感應(yīng)器產(chǎn)生折射或遮蔽作用，當(dāng) 光學(xué)感應(yīng)器將感應(yīng)訊號(hào)傳送給軟件系統(tǒng)處理時(shí)，可據(jù)以判讀出移動(dòng)滑鼠、敲擊、點(diǎn)擊、雙擊、 手寫等動(dòng)作，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)操作者對(duì)手機(jī)、各種微型手持電腦設(shè)備、個(gè)人電腦、圖形工作站、電視 機(jī)等電子設(shè)備進(jìn)行靈活多樣的輸入操作。 又利用本發(fā)明的前述技術(shù)具有下列優(yōu)點(diǎn) 1.消耗功率小，節(jié)能環(huán)保，同時(shí)不會(huì)加重設(shè)備本身的能耗負(fù)擔(dān)。 2.使用紅外光作為光源，相當(dāng)于普通熱度的物體發(fā)出的紅外線，因此不會(huì)對(duì)操作 者視力造成任何傷害。 3.輸入方式簡(jiǎn)單易行，與普通滑鼠的輸入操作方式極為相似，利于操作者迅速掌握。 4.透過(guò)操作者在空中揮動(dòng)產(chǎn)生軌跡來(lái)實(shí)現(xiàn)輸入動(dòng)作，不需要依賴于任何實(shí)體的操 作平面。 5.能夠提供包括雙擊、點(diǎn)擊、拖曳、繪畫、書寫多種輸入可能，并且能夠提供多級(jí)壓感。


圖l為本發(fā)明第 圖2為本發(fā)明第 圖3為本發(fā)明第
具體實(shí)施例方式
關(guān)于本發(fā)明的第一較佳實(shí)施例請(qǐng)參閱圖1所示，其包括一載體IO，該載體10可以 是輸入裝置的機(jī)殼，也可以是廣義電腦設(shè)備的外殼，又載體10上設(shè)有一顯示器11，該顯示 器11可以是廣義電腦設(shè)備本身的顯示器，再者，該載體10在一側(cè)延伸出一支撐臂12，在支 撐臂12的末端部上設(shè)有一光學(xué)感應(yīng)模塊20，在本實(shí)施例中，該光學(xué)感應(yīng)模塊20包括有
—個(gè)以上的散射光源21，是采用一種可以直視的弱可見(jiàn)光或者不可見(jiàn)且對(duì)視力無(wú) 損的紅外光源散射發(fā)射，當(dāng)使用多個(gè)光源時(shí)，各光源是采取錯(cuò)時(shí)發(fā)射，并且?guī)в幸欢ň幋a以 避免相互干擾；在實(shí)施例中，是采用一個(gè)散射光源，共由該散射光源向上投射以構(gòu)成一錐形 的軌跡感應(yīng)區(qū)210，供操作者以手指或其他物體在該軌跡感應(yīng)區(qū)210內(nèi)揮動(dòng)以產(chǎn)生軌跡；
—光學(xué)感應(yīng)器，本實(shí)施例為一光電感應(yīng)器22，是相對(duì)于前述散射光源21的軌跡感 應(yīng)區(qū)210設(shè)置，當(dāng)操作者以手指或其他物體在該軌跡感應(yīng)區(qū)210內(nèi)揮動(dòng)時(shí)，散射光源21的 部分光源將透過(guò)手指或其他物體折射到光電感應(yīng)器22的感應(yīng)面上，供光電感應(yīng)器22產(chǎn)生 一對(duì)應(yīng)的感應(yīng)訊號(hào)；又光電感應(yīng)器22可以是包括CCD或CMOS。 于本實(shí)施例中，為使光電感應(yīng)器22更有效地接收由前述軌跡感應(yīng)區(qū)210折射的光 線，該光電感應(yīng)器22在其感應(yīng)面上進(jìn)一步設(shè)有一透鏡(圖中未示)，該透鏡是能夠?qū)④壽E感 應(yīng)區(qū)210內(nèi)不同角度的折射光線定向投射到光電感應(yīng)器22上。由于利用了透鏡將多個(gè)角 度的影像投射入光電感應(yīng)器22，從而使極小解析度的光學(xué)感應(yīng)器(光學(xué)感應(yīng)器的尺寸決定
一較佳實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖； 一較佳實(shí)施例的系統(tǒng)架構(gòu)示意圖；以及 二較佳實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。其成本)即足夠運(yùn)轉(zhuǎn)，故可大幅降低產(chǎn)品價(jià)格。 又前述載體10除在支撐臂12上設(shè)光學(xué)感應(yīng)模塊20以捕捉使用者揮動(dòng)手指或其 他物體產(chǎn)生的軌跡外，該載體10另設(shè)有一組電路開(kāi)關(guān)13，14，是用以提供閉合和斷開(kāi)兩種 電路狀態(tài)的實(shí)體開(kāi)關(guān)，供執(zhí)行左擊、右擊、滾輪等輸入動(dòng)作。 又請(qǐng)參閱圖2所示，該光學(xué)感應(yīng)模塊20在送出感應(yīng)訊號(hào)后是透過(guò)一傳輸協(xié)定模塊 30傳送到一內(nèi)建軟件系統(tǒng)的處理單元40 ;其中 該傳輸協(xié)定模塊30是作為一與廣義電腦設(shè)備進(jìn)行圖象資料通信的介面，其可以
是有線(如USB)或無(wú)線傳輸介面(如藍(lán)牙)，串列(如USB)或并列傳輸介面。 該處理單元40是用以處理來(lái)自光電感應(yīng)器22送出的感應(yīng)訊號(hào)，根據(jù)感應(yīng)訊號(hào)判
讀操作者揮動(dòng)手指或其他物體的運(yùn)動(dòng)軌跡，而產(chǎn)生一對(duì)應(yīng)于特定輸入動(dòng)作的輸入指令，再
經(jīng)由電腦介面?zhèn)魉偷狡渌浖蜃鳂I(yè)系統(tǒng)；又上述處理單元40內(nèi)建軟件系統(tǒng)的處理工作
是如以下所述 1.將光電感應(yīng)器22送入的感應(yīng)訊號(hào)解讀成為某個(gè)電腦及帶有計(jì)算晶片和功能的 電腦設(shè)備(以下統(tǒng)稱為廣義電腦設(shè)備)可辨識(shí)的輸入指令。 2.將前述輸入指令傳送到廣義電腦設(shè)備的作業(yè)系統(tǒng)，而使輸入裝置與廣義電腦設(shè) 備形成一統(tǒng)一的虛擬設(shè)備。 3.根據(jù)光電感應(yīng)器22感應(yīng)訊號(hào)解讀的輸入動(dòng)作可包括手寫、繪畫、點(diǎn)擊、雙擊、 右擊等； 4.當(dāng)有多個(gè)運(yùn)動(dòng)方向?yàn)楣怆姼袘?yīng)器22捕捉時(shí)，將最早捕捉到的方向作為輸入的 方向。 5.提供操作者連續(xù)執(zhí)行輸入動(dòng)作的功能，利用運(yùn)動(dòng)_ >輸入_ >反饋_ >修正_ > 繼續(xù)輸入的過(guò)程，當(dāng)輸入發(fā)生錯(cuò)誤時(shí)，操作者可透過(guò)顯示器11畫面的反饋，修正其下一步 動(dòng)作，只要下一步的輸入中修正該錯(cuò)誤，而不需要修正前一步的錯(cuò)誤，故前述過(guò)程是連貫而 不間斷的。 6.將關(guān)閉大多數(shù)該發(fā)明中的電子部件，僅在至少一個(gè)電路開(kāi)關(guān)或者光學(xué)感應(yīng)模塊 被觸發(fā)后，才打開(kāi)必要的電子部件，以實(shí)現(xiàn)有效的節(jié)能。 又請(qǐng)參閱圖3所示，是本發(fā)明第二較佳實(shí)施例，與第一較佳實(shí)施例相同的是包括 一載體IO，該載體10上設(shè)有顯示器11、電路開(kāi)關(guān)13，14及光學(xué)感應(yīng)模塊50，不同處是該 光學(xué)感應(yīng)模塊50是由一平面光源51及一光學(xué)感應(yīng)器所組成；其中 該平面光源51是將光散射后折射成為平面發(fā)射而成的，該光源將含有編碼資訊 并采錯(cuò)時(shí)發(fā)射，避免使用多個(gè)面光源時(shí)，造成彼此間的干擾； 該光學(xué)感應(yīng)器是由光電開(kāi)關(guān)52所構(gòu)成，該光電開(kāi)關(guān)52是通過(guò)感應(yīng)光源在特定距 離內(nèi)無(wú)反射或有反射以產(chǎn)生感應(yīng)訊號(hào)。
權(quán)利要求
一種光學(xué)式軌跡捕捉輸入裝置，其特征在于包括有一光學(xué)感應(yīng)模塊，具有一光源和一光學(xué)感應(yīng)器，其中該光源在其投射范圍內(nèi)形成一軌跡感應(yīng)區(qū)；一傳輸協(xié)定模塊，與光學(xué)感應(yīng)器連接，并用以傳送光學(xué)感應(yīng)模塊送出的感應(yīng)訊號(hào)；一處理單元，內(nèi)建一軟件系統(tǒng)，是用以運(yùn)算光學(xué)感應(yīng)模塊透過(guò)傳輸協(xié)定模塊送出的感應(yīng)訊號(hào)，其由感應(yīng)訊號(hào)中判斷軌跡的運(yùn)動(dòng)方向和速度，進(jìn)而產(chǎn)生一對(duì)應(yīng)于特定輸入動(dòng)作的操作指令。
2. 如權(quán)利要求1所述的光學(xué)式軌跡捕捉輸入裝置，其特征在于，該光源是一個(gè)以上的散射光源，是采用可以直視的弱可見(jiàn)光或者不可見(jiàn)且對(duì)視力無(wú)損的紅外光源散射發(fā)射。
3. 如權(quán)利要求2所述的光學(xué)式軌跡捕捉輸入裝置，其特征在于，該光學(xué)感應(yīng)器是一光電感應(yīng)器，其相對(duì)于前述散射光源的軌跡感應(yīng)區(qū)設(shè)置，以接收由軌跡感應(yīng)區(qū)內(nèi)折射的光線。
4. 如權(quán)利要求3所述的光學(xué)式軌跡捕捉輸入裝置，其特征在于，該光電感應(yīng)器在其感應(yīng)面上進(jìn)一步設(shè)有一透鏡，以便將軌跡感應(yīng)區(qū)內(nèi)不同角度的折射光線定向投射到光學(xué)感應(yīng)器的感應(yīng)面上。
5. 如權(quán)利要求4所述的光學(xué)式軌跡捕捉輸入裝置，其特征在于，該光電感應(yīng)器可以是CCD或CM0S。
6. 如權(quán)利要求1所述的光學(xué)式軌跡捕捉輸入裝置，其特征在于，該光學(xué)感應(yīng)模塊的光源是一平面光源，又光學(xué)感應(yīng)器為一光電開(kāi)關(guān)。
7. 如權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的光學(xué)式軌跡捕捉輸入裝置，其特征在于，進(jìn)一步包括一載體，該載體上分設(shè)有一顯示器及電路開(kāi)關(guān)，該載體一側(cè)延伸形成有一支撐臂，該支撐臂上設(shè)有該光學(xué)感應(yīng)模組。
8. 如權(quán)利要求6所述的光學(xué)式軌跡捕捉輸入裝置，其特征在于，進(jìn)一步包括一載體，該載體上分設(shè)有一顯示器及電路開(kāi)關(guān)，該載體一側(cè)設(shè)有該光學(xué)感應(yīng)模組。
9. 如權(quán)利要求7所述的光學(xué)式軌跡捕捉輸入裝置，其特征在于，該傳輸協(xié)定模塊為有線或無(wú)線、串列或并列的傳輸介面。
10. 如權(quán)利要求8所述的光學(xué)式軌跡捕捉輸入裝置，其特征在于，該傳輸協(xié)定模塊為有線或無(wú)線、串列或并列的傳輸介面。
全文摘要
本發(fā)明是關(guān)于一種光學(xué)式軌跡捕捉輸入裝置，主要是利用光學(xué)感應(yīng)設(shè)備與軟件運(yùn)算技術(shù)透過(guò)捕捉手指或者其他物件所產(chǎn)生的移動(dòng)、碰觸等簡(jiǎn)單動(dòng)作的距離和深度等資料，判斷操作者移動(dòng)滑鼠、敲擊、點(diǎn)擊、雙擊、手寫等動(dòng)作，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)用戶對(duì)手機(jī)、各種微型手持電腦設(shè)備、個(gè)人電腦、圖形工作站、電視機(jī)等電子設(shè)備進(jìn)行靈活多樣的輸入操作。
文檔編號(hào)G06F3/033GK101702103SQ20091019907
公開(kāi)日2010年5月5日 申請(qǐng)日期2009年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月19日
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