專利名稱：移動偵測裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種移動偵測裝置，其利用一光源與多個感光元件判斷物體的三維動作。
背景技術：
目前的移動偵測裝置僅能偵測與移動偵測裝置呈現(xiàn)約略平行方向的移動。舉例而 言，具有移動偵測裝置的手機，若該手機位于一平面上且該平面定義為一 XY平面，則該手 機的移動偵測裝置，僅能偵測XY方向的移動物體，例如相對該手機約略成平行方向的揮動 手勢。此乃因為目前的移動偵測裝置所配置的感測器多用于偵測物體是否遮蔽感測器，同 時輔以設置多個感測器，在操作時藉由感測物體的移動是否遮蔽于移動偵測裝置的感測器 上方以及多個感測器被遮蔽的順序，來判斷物體的移動方向。此類移動偵測裝置針對偵測 平面移動而設計，因此對于垂直于預定偵測平面(若以XY平面為例，則為Z方向)移動的 物體，由于該移動并未改變物體在移動偵測裝置的投影效果，因此現(xiàn)有的移動偵測裝置將 無法有效地判斷物體于垂直預定偵測平面方向的動作。有鑒于此，偵測系統(tǒng)領域亟需一種能夠同時偵測空間范圍中的三維動作的移動偵 測裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種移動偵測裝置，該裝置既能偵測物體在一平面上的移 動，該平面約略平行于所述移動偵測裝置，亦能偵測物體在垂直所述平面的方向的動作。藉 由偵測物體在所述平面的移動來觸發(fā)一特定指令，并根據(jù)該指令內(nèi)容進行后續(xù)處理和/或 控制機制；藉由偵測物體在垂直所述平面的方向的動作，能偵測物體與所述移動偵測裝置 的相對距離變化來觸發(fā)另一特定指令，并根據(jù)該指令內(nèi)容進行另一后續(xù)處理和/或控制機 制。本發(fā)明的目的在于提供一種移動偵測裝置，其可在空間中界定一三維空間范圍， 并偵測物體在該三維空間范圍的動作。為達上述目的，本發(fā)明提出一種移動偵測裝置，該裝置用以偵測物體在空間范圍 內(nèi)的移動。所述移動偵測裝置包括光源、導光元件、至少兩個感光元件以及處理單元。所述 感光元件在第一方向形成錯位，以使所述物體在所述空間范圍內(nèi)移動時透過所述導光元件 依序反射所述光源的光線至所述感光元件。所述處理單元根據(jù)所述感光元件感測反射光線 的順序來判斷所述物體在所述第一方向的移動。本發(fā)明另提出一種移動偵測裝置，該裝置用以偵測物體的動作。所述移動偵測裝 置包括沿一光軸發(fā)光的光源、導光元件、至少兩個感光元件以及處理單元。所述感光元件在 第一方向和第二方向形成錯位，并透過所述導光元件感測所述光源前方一空間范圍中所述 物體反射所述光源的反射光線。所述處理單元根據(jù)所述感光元件感測反射光線的亮度變化 來判斷所述物體沿所述光軸的動作。
本發(fā)明另提出一種移動偵測裝置，該裝置用以偵測物體的動作。所述移動偵測裝 置包括光源、導光元件、感光元件以及處理單元。所述感光元件透過所述導光元件感測所述 光源前方一空間范圍中所述物體反射所述光源的反射光線。所述處理單元根據(jù)所述感光元 件感測反射光線的亮度變化以及一預設時間內(nèi)所述物體出現(xiàn)于所述空間范圍內(nèi)的次數(shù)來 判斷所述物體的動作。本發(fā)明的移動偵測裝置中，所述光源以一發(fā)光角度發(fā)光，且所能偵測的空間范圍 由所述發(fā)光角度、所述感光元件彼此最遠端的距離以及所述光源與所述導光元件的空間關 系所決定。






圖1顯示了本發(fā)明的第一實施例的移動偵測裝置。 圖2顯示了本發(fā)明的第二實施例的移動偵測裝置。 圖3顯示了本發(fā)明的另一實施例的移動偵測裝置。 圖4顯示了本發(fā)明的移動偵測裝置連續(xù)操作時的示意圖, 主要元件符號說明
11光源
13感測裝置
13a感測裝置俯視布局 14a、14a ‘物體的端點
15處理單元
12
131 133 14
14b、14b‘ 101、103、105 光線
導光元件 感光元件 物體 物體的端點
具體實施例方式以下將通過實施例來解釋本發(fā)明內(nèi)容，其涉及一種移動偵測裝置，其包括光源、導 光元件以及至少兩個感光元件。當物體相對于移動偵測裝置進行橫向方向移動時，該物體 會依序并逐漸地將光線反射至感光元件，藉此判斷物體在橫向方向的移動；當物體相對于 移動偵測裝置進行縱向方向移動時，感光元件可感測反射光線的亮度變化，藉此判斷物體 在縱向方向的動作。然而，本發(fā)明的實施例并非用以限制本發(fā)明需在如實施例所述的任何 特定的環(huán)境、應用或特殊方式方能實施。因此，關于實施例的說明僅為闡釋本發(fā)明的目的， 而非用以限制本發(fā)明。需要說明的是，以下實施例及圖式中，與本發(fā)明非直接相關的元件已 省略而未繪示；且為求容易了解起見，各元件間的尺寸關系乃以稍夸大的比例繪示出。圖1顯示了本發(fā)明第一實施例的移動偵測裝置，其包括光源11、導光元件12、感測 裝置13以及處理單元15，其可包括于所述感測裝置13之內(nèi)或獨立于其外。所述光源11在 本實施例中以一紅外線(IR)光源為例以便于說明。所述導光元件12在本實施例中以一透 鏡為例以便于說明。在本實施例中，所述感測裝置13具有三個感光元件131、132以及133， 但感光元件的數(shù)目并非用以限定本發(fā)明。圖1同時繪示了感測裝置13的俯視布局13a，以 便說明感光元件131、132以及133在本實施例中的布局。所述處理單元15則耦接至所述 感光元件131、132以及133，以根據(jù)其所送出的電氣信號來判斷物體的動作。本實施例中，光源11發(fā)光方向的光軸設定為Z方向并具有一發(fā)光角度θ。當物體 14位于光源的發(fā)光方向(前方)時，光源11所發(fā)出的光線101會照射到物體14的一個表面，并且因應該表面的紋理與材質產(chǎn)生許多反射光線，其中一部份反射光線103會通過導 光元件12而投射至感測裝置13。從圖中可知，當物體14位于高度D時，從物體14反射的 反射光線透過導光單元12將于感測裝置13上形成一可偵測區(qū)域。本發(fā)明的感測原理將詳 述于后。本實施例的導光元件12例如為一透鏡，其具有一焦距f。假定導光元件12的中心 與物體14可偵測范圍的一端14a的距離為L2，與物體14可偵測范圍的另一端14b (遠端) 的距離為Li，而與光源11的中心間距為L。此外，光源11的前端與物體14的間距為D，同 時假設光源11、導光元件12與感測裝置13布局的橫向方向為X方向。則根據(jù)三角函數(shù)可 得出以下方程式Ll = L+D X tan ( θ /2)式 1 ；以及L2 = L-D X tan ( θ /2)式 2假定自14b的反射光線103投射于感測裝置13的位置與導光元件12在X方向的 間距為& ；自14a的反射光線103投射于感測裝置13的位置與導光元件12在X方向的間 距為X2,故由式1和2可推得(D/Ll) = (^X1) 式 3;以及(D/L2) = (f/X2) 式 4如此，便可藉由已知的D、L1、L2以及f等信息，推得感光元件131 133應該設置 的位置與導光元件12的相對關系；換句話說，根據(jù)光源11的發(fā)光角度θ、感光元件131 133的布局以及光源11與導光元件12的空間關系即可決定物件14所應操作的空間范圍。 如此，感光元件131 133便可在物體14在前述預定位置朝X方向移動時，依序感測自物 體14所反射的光線103的變動，所述處理單元15則判斷物體14感測反射光線的順序，以 判斷物體14在X方向的移動，同理于Y方向移動的判斷方式亦相同。詳細的感測操作說明 于后。類似地，參考俯視布局13a，感光元件131 133的擺放位置，是使得感光元件133 能與感光元件132和/或131搭配來同時感測物體14在X方向和Y方向的移動，其中Y方 向為位于俯視布局13a上垂直于X方向的一個方向，例如感光元件132和133在X方向無 錯位(offset)而在Y方向形成錯位；而感光元件132和133分別與感光元件131在X方向 和Y方向均形成錯位；藉此，感光元件131與132或131與133的布局，即可感測物體14在 垂直Z方向的平面上(例如，X方向)的移動，而感光元件132與133的布局，即可感測物 體在垂直Z方向的平面上(例如，Y方向)的移動。易言之，當感測裝置13僅需要感測物 體14在垂直Z方向的平面上單一方向的移動時，僅需要二個感光元件即可達成目的。如果 使用較高感測靈敏度的感光元件感測反射光線的分布，亦僅需要二個感光元件即可判斷物 體在垂直Z方向的平面(例如，XY平面)的移動。圖2顯示了本發(fā)明第二實施例的移動偵測裝置，其與第一實施例最主要不同處在 于，移動偵測裝置在空間中Z方向界定一可偵測范圍，亦即物體14的可偵測范圍為自與光 源11的前端與物體14的間距為D至D1的空間范圍，因此物體14可偵測范圍的一端14a' 與可偵測范圍的另一端14b'(遠端)將分別反射光線105，并將光線投射于感測裝置13 的位置與)(/ (與導光元件12中心的橫向距離)。為使物體14在D至0工的空間范圍 內(nèi)時，朝向X方向和Y方向的移動均能被偵測，則感光元件131 133在橫向方向的放置邊界，應以&以及)(/為界限，以使得感光元件131、132和/或131能夠感測D至D1的空間 范圍中至少一部分物體14的反射光線。當物體14在Z方向移動時，由于投射至感測裝置13的亮度亦會隨之改變，因此可 據(jù)此偵測物體14在Z方向的動作，例如當物體14由D朝向D1移動時，感測裝置13所感測 的亮度漸小而當物體14由D1朝向D移動時，感測裝置13所感測的亮度漸大。由圖中可知， X2與X/的距離、光源11的發(fā)光角度θ以及光源11與導光元件12的空間關系決定了移 動偵測裝置的可偵測空間范圍，其為由X方向、Y方向及光軸所界定的三維空間。例如)(2與 X1'的距離可界定一縱向可偵測距離(D1-D)，當物體14在縱向可偵測距離外時，移動偵測 裝置則無法偵測任何物體。此特性使得本發(fā)明的移動偵測裝置可偵測物體14在縱向方向 的動作；例如處理單元15可根據(jù)感光元件131 133感測反射光線的亮度變化以及一預設 時間內(nèi)物體出現(xiàn)于所述空間范圍內(nèi)的次數(shù)來判斷物體14的動作，其中所述預設時間可根 據(jù)實際應用來決定。一種實施例中，例如當處理單元15判斷所述預設時間內(nèi)的亮度變化出 現(xiàn)一次由暗變亮和一次由亮變暗，則判斷為一次點擊(click)動作，在另一實施例中，當所 述處理單元15判斷所述預設時間內(nèi)的亮度變化出現(xiàn)兩次由暗變亮和兩次由亮變暗，則判 斷為一次雙擊(double click)的動作，但本發(fā)明所能判斷物體的縱向動作并不限于此。藉 此，本發(fā)明可改善現(xiàn)有的無法判斷縱向動作的問題。相較于第一實施例，可以發(fā)現(xiàn)圖2中&與)(/的間距小于圖1中&與&的間距， 因此若物體14的移動速度較快，則在相同的硬件條件下，由于第一實施例的感光元件131 與132(13 的間距較大，因此有較充裕的時間來偵測物體14的移動，在偵測物體快速移動 的表現(xiàn)上，將優(yōu)于第二實施例。但第二實施例可偵測物體在垂直Z方向平面的移動空間涵 蓋自D至D1的高度，亦即只要物體位于D至D1高度的高度范圍內(nèi)，不但物體在X方向和Y 方向的移動可被感測裝置13所偵測而增加可操作范圍，亦能夠偵測物體在Z方向的動作以 增加移動偵測裝置的實用性，因此優(yōu)于第一實施例。因此，感光元件的布局，能視應用場合 而有所調整。此外，當想要利用本發(fā)明的移動偵測裝置來偵測相對光源的縱向動作時(例如， 點擊或雙擊)，亦可僅設置一個感光元件，如圖3所示。移動偵測裝置包括光源11、導光元 件12、感測裝置13以及處理單元15，其中感測裝置13僅設置一感光元件131。處理單元 15則根據(jù)感光元件131感測反射光線的亮度變化以及一預設時間內(nèi)物體14出現(xiàn)于空間范 圍內(nèi)的次數(shù)判斷物體14的動作(與圖2類似)。本實施例中，所述空間范圍可根據(jù)光源11 的發(fā)光角度、感光元件131的尺寸以及光源11與導光元件12的空間關系(例如，距離L) 所決定。圖4進一步繪示了本發(fā)明的感測裝置連續(xù)操作的示意圖。橫向時間軸代表時間經(jīng) 過時，物體14與感測裝置13和感光元件131、132、133的相對位置關系，本實施例中還繪示 出感光元件131、132、133的俯視布局13a，以便說明。當時間t0時，物體14(在本實施例中為使用者的手掌)尚未經(jīng)過光源11，因此感 光元件131、132以及133尚未接收到反射光線。而后時間tl時，物體14開始進入光源11 的發(fā)光范圍，因此感光元件131接收到反射光線而感光元件132和133未接收到反射光線。 隨著時間逐漸經(jīng)過，在時間t2時，物體14進入光源11發(fā)光范圍的部份亦增加，因此感光元 件131、132以及133皆接收到反射光線，其中感光元件132和133僅部分接收到反射光線。直到時間t3，物體14所反射的光線完全涵蓋感光元件131、132以及133。而后物體14逐 漸遠離，在時間t4，感光元件131開始逐漸無法接收到反射光線。在時間t5，僅感光元件 132和133接收到反射光線。直到時間t6，物體14完全離開光源11的發(fā)光范圍，感光元件 131,132以及133又恢復至未接收到反射光線的狀態(tài)。感光元件接收反射光線后產(chǎn)生電氣 信號，感測裝置即根據(jù)該電氣信號判斷物體移動的方向?？梢岳斫獾氖?，感測裝置13判斷 一物體同時在一平面的兩個方向的移動的方式類似圖3所示。進一步而言，在前述實施例中，感光元件131、132以及133能夠感測反射光線的分 布，因此可于僅適當設置二感光元件的場合，例如利用本實施例中錯開置放的感光元件131 與132或感光元件131與133其中一種分布，即可判斷物體14在單一方向的移動。此外， 亦能增加更多感光元件，雖不影響基本操作的效果，但能使感測效果更為準確。在前述實施例中，導光元件12雖以一透鏡為例說明，其主要為強調反射光線103 透過導光元件12而集中在感測裝置13的效果；在其他實施例中，若導光元件12為具有一 細微針孔的適當物件，亦可使反射光線103和105照射在感測裝置13上，通過相應的修改， 還可相應調整感光元件的配置關系，但感光元件的配置仍以前述邊界條件為限制。由以上實施例可知，本發(fā)明的重要特征，在藉由多個感光元件在不同時間時，感測 到的反射光量差異，來作為判斷物體移動方向的基準。而判斷物體移動方向的結果，可使該 物體的移動觸發(fā)一特定的指令，以根據(jù)該指令內(nèi)容進行后續(xù)處理和/或控制機制。舉例而 言，本發(fā)明的移動偵測裝置，可應用于可攜式裝置，例如筆記型電腦、手機，亦可應用于桌上 型裝置，例如電視、個人電腦，或可應用于游戲機等等。當開啟移動偵測功能時，可藉由肢體 或者物體的移動來觸發(fā)特定的指令，例如應用在筆記型電腦時，在瀏覽相片時，可以通過手 勢來翻動相片，在編輯文件或瀏覽網(wǎng)頁時，可以通過手勢來滾動頁面等等，應用領域并非本 發(fā)明的限制。雖然本發(fā)明已通過前述實施例所揭示，然其并非用以限定本發(fā)明，任何本發(fā)明所 屬技術領域中的普通技術人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，應當可以作出各種的更 動與修改。因此本發(fā)明的保護范圍應當以所附權利要求書所界定的范圍為準。
權利要求
1.一種移動偵測裝置，用以偵測物體在空間范圍內(nèi)的移動，該移動偵測裝置包括 光源；導光元件；至少兩個感光元件，在第一方向形成錯位，以使所述物體在所述空間范圍內(nèi)移動時，透 過所述導光元件依序反射所述光源的光線至所述感光元件；以及處理單元，根據(jù)所述感光元件感測反射光線的順序來判斷所述物體在所述第一方向的 移動。
2.根據(jù)權利要求1所述的移動偵測裝置，其中，所述導光元件為透鏡或具有針孔的物件。
3.根據(jù)權利要求1所述的移動偵測裝置，其中，所述光源以一發(fā)光角度發(fā)光，所述空間 范圍由所述發(fā)光角度、所述感光元件的布局以及所述光源與所述導光元件的空間關系所決定。
4.根據(jù)權利要求1所述的移動偵測裝置，其中，該移動偵測裝置包括第一感光元件、第 二感光元件以及第三感光元件；所述第一感光元件和所述第二感光元件在所述第一方向無 錯位而在第二方向形成錯位，所述第一感光元件和所述第二感光元件分別與所述第三感光 元件在所述第一方向和所述第二方向均形成錯位，其中所述第一方向垂直所述第二方向。
5.根據(jù)權利要求4所述的移動偵測裝置，其中，所述處理單元根據(jù)所述第一感光元件、 所述第二感光元件以及所述第三感光元件感測反射光線的順序來判斷所述物體在所述第 一方向和所述第二方向的移動。
6.根據(jù)權利要求1所述的移動偵測裝置，其中，所述處理單元還根據(jù)所述感光元件感 測反射光線的亮度變化來判斷所述物體相對所述光源的距離變化。
7.一種移動偵測裝置，用以偵測物體的動作，該移動偵測裝置包括 光源，沿一光軸發(fā)光；導光元件；至少兩個感光元件，在第一方向和第二方向形成錯位，并透過所述導光元件感測所述 光源前方一空間范圍中所述物體反射所述光源的反射光線；以及處理單元，根據(jù)所述感光元件感測反射光線的亮度變化來判斷所述物體沿所述光軸的 動作。
8.根據(jù)權利要求7所述的移動偵測裝置，其中，所述光源以一發(fā)光角度發(fā)光，所述空間 范圍由所述發(fā)光角度、所述感光元件的布局以及所述光源與所述導光元件的空間關系所決定。
9.根據(jù)權利要求7所述的移動偵測裝置，其中，所述空間范圍為所述第一方向、所述第 二方向以及所述光軸所界定的三維空間。
10.根據(jù)權利要求7所述的移動偵測裝置，其中，所述處理單元還根據(jù)所判斷的所述物 體的動作來執(zhí)行相對應的指令。
11.根據(jù)權利要求7所述的移動偵測裝置，其中，所述處理單元還根據(jù)所述感光元件感 測反射光線的順序來判斷所述物體在所述第一方向和所述第二方向的動作。
12.根據(jù)權利要求7所述的移動偵測裝置，其中，所述處理單元還根據(jù)一預設時間內(nèi)所 述物體出現(xiàn)于所述空間范圍內(nèi)的次數(shù)來判斷所述物體的動作。
13.—種移動偵測裝置，用以偵測物體的動作，該移動偵測裝置包括 光源；導光元件；感光元件，透過所述導光元件感測所述光源前方一空間范圍中所述物體反射所述光源 的反射光線；以及處理單元，根據(jù)所述感光元件感測反射光線的亮度變化以及一預設時間內(nèi)所述物體出 現(xiàn)于所述空間范圍內(nèi)的次數(shù)來判斷所述物體的動作。
14.根據(jù)權利要求13所述的移動偵測裝置，其中，所述光源以一發(fā)光角度發(fā)光，所述空 間范圍由所述發(fā)光角度、所述感光元件的尺寸以及所述光源與所述導光元件的空間關系所決定。
15.根據(jù)權利要求13所述的移動偵測裝置，其中，當所述處理單元判斷所述預設時間 內(nèi)的亮度變化出現(xiàn)一次由暗變亮以及一次由亮變暗時，則判斷為一次點擊動作。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種移動偵測裝置，該裝置用以偵測物體在空間范圍內(nèi)的移動。所述移動偵測裝置包括光源、導光元件、至少兩個感光元件以及處理單元。所述感光元件在第一方向形成錯位，以使所述物體在所述空間范圍內(nèi)移動時透過所述導光元件依序反射所述光源的光線至所述感光元件。所述處理單元根據(jù)所述感光元件感測反射光線的順序來判斷所述物體在所述第一方向的移動。
文檔編號G06F3/03GK102135795SQ201010182558
公開日2011年7月27日 申請日期2010年5月21日 優(yōu)先權日2010年1月21日
發(fā)明者許恩峰 申請人:原相科技股份有限公司