混合式指向裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提出一種混合式指向裝置，包含光學導航模塊、指向模塊和切換模塊。所述光學導航模塊用以感測使用者所操作的至少一個物體的手勢以啟動主機所執(zhí)行的特定程序的命令。所述指向模塊用以檢測所述混合式指向裝置與工作表面之間的移動。所述切換模塊用以根據(jù)觸控板的形變來啟動所述光學導航模塊或所述指向模塊。
【專利說明】混合式指向裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是關(guān)于一種混合式指向裝置，特別是關(guān)于一種混合式指向裝置，其包含用以感測至少一個手指的手勢的光學導航模塊以及用以感測所述混合式指向裝置相對于表面的移動的指向模塊。
【背景技術(shù)】
[0002]已知指向裝置中，例如光學鼠標和滾輪鼠標，顯示于主機的顯示器的指向指標被所述指向裝置與表面間的相對位移所控制。所述指向裝置通常包含用以啟動相關(guān)于所述顯示器上所述指向指標移動的命令的兩按鍵(左鍵及右鍵)。通常，當使用者想要執(zhí)行程序、拖曳圖示或修改圖案等，所述使用者移動所述顯示器上的指向指標并將所述指向指標指向特定的圖形使用者介面(GUI)上后，按壓至少一個按鍵以啟動命令。為了提高已知指向裝置的應(yīng)用，某些指向裝置上設(shè)置有兩個以上的按鍵。因此，使用者可定義特定功能，其通過按壓額外的按鍵或同時按壓多個按鍵并移動顯示器上的指向指標來啟動。
[0003]然而，由于使用者同時最多只能使用五只手指來操作按鍵，設(shè)置太多按鍵會造成使用者的困擾。例如，當使用者嘗試按壓許多按鍵時，所述使用者可能難以移動指向裝置來移動顯示器上的指向指標。
[0004]另一種指向裝置提供光學感測模塊以取代已知鼠標。所述光學感測模塊用以發(fā)光至手指并接收所述手指所反射的光以感測所述手指的移動，借此控制顯示器上的指向指標。此種指向裝置較小型且感測區(qū)域相對較小，但是其確有解析度低、難以精確操控指向指標和難以快速移動指向指標等缺點。
[0005]近年來，業(yè)界提出一種具有電容式觸控模塊(CTM)或電阻式觸控模塊(RTM)的指向裝置。所述電容式觸控模塊或電阻式觸控模塊用以感測手指的觸控動作以啟動命令。更詳細而言，所述電容式觸控模塊或電阻式觸控模塊具有均勻地分布在感測區(qū)域上的感測陣列。當手指適當?shù)慕佑|所述感測區(qū)域時，所述觸控動作將會造成所述感測陣列的電性變化以標示所述感測陣列上的接觸位置。然而，為了確保能夠正確地檢測手指，整個電容式觸控模塊或電阻式觸控模塊必須維持正常運作。一但電容式觸控模塊或電阻式觸控模塊的一部分運作不正常，則無法正確地檢測手指的移動。再者，手指必須以足夠力道確實接觸電容式觸控模塊或電阻式觸控模塊以被所述指向裝置所感測。上述這些特性均限制了此技術(shù)的應(yīng)用。
[0006]有鑒于此，提出一種能夠不需使用按鍵即可以用不同方式啟動命令以及可精確移動以達到更加控制的指向裝置是非常重要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明提供一種包含光學導航模塊和指向模塊的混合式指向裝置。所述指向模塊用以感測所述混合式指向裝置相對于表面的移動以移動顯示器上的指向指標。所述光學導航模塊用以取代例如光學鼠標或滾輪鼠標等已知指向裝置的按鍵。所述光學導航模塊用以感測使用者至少一個手指的手勢以啟動主機所執(zhí)行特定程序的命令。由于所述光學導航模塊僅用以感測所述手指的手勢而非所述混合式指向裝置相對所述表面的移動，所述光學導航模塊的解析度只要能足夠感測手勢即可而不需太高。
[0008]本發(fā)明的混合式指向裝置還包含用以根據(jù)觸控板的形變切換所述光學導航模塊與所述指向模塊的切換模塊。
[0009]由于所述光學導航模塊能以多種方式被操作，例如滑動至少一個手指、執(zhí)行手勢、以多指觸控、以至少一個手指點擊和以至少一個手指畫圈等，相較于已知指向裝置中使用者僅能選擇按壓或不按壓其上的按鍵以啟動命令，本發(fā)明的所述光學導航模塊可提供更直接的方法來操控顯示器上的指向指標。
[0010]本發(fā)明的光學導航模塊包含至少一個圖像傳感器和至少一個光源。所述光源發(fā)光而所述圖像傳感器接收使用者所操作的至少一個物體反射所述光源所發(fā)出的光。由于所述物體的手勢的不同動作會于所述圖像傳感器形成不同圖像，因此所述光學導航模塊接著將所述圖像轉(zhuǎn)換為電信號以控制顯示于顯示器上的指向指標或啟動主機所執(zhí)行的特定程序。
[0011]本發(fā)明的混合式指向裝置用以供使用者在表面上操作。所述混合式指向裝置包含透明觸控板、第一模塊、第二模塊和處理器。所述透明觸控板位于所述混合式指向裝置的上表面。所述第一模塊用以感測所述混合式指向裝置相對于所述表面的移動。所述第二模塊包含光源和圖像傳感器。所述光源用以發(fā)出光束至所述透明觸控板。所述圖像傳感器用以獲取涵蓋所述透明觸控板的圖像。所述處理器用以檢測當所述使用者的至少一個手指按壓所述透明觸控板的形變，并根據(jù)所述至少一個手指與所述透明觸控板接觸造成所述圖像中至少一個光點的位置信息以識別手勢。
[0012]本發(fā)明的混合式指向裝置用以供使用者在表面上操作。所述混合式指向裝置包含透明觸控板、光源、第一圖像傳感器、第二圖像傳感器和處理器。所述透明觸控板位于所述混合式指向裝置的上表面。所述光源用以照明所述透明觸控板。所述第一圖像傳感器用以獲取所述表面的第一圖像。所述第二圖像傳感器用以獲取涵蓋所述透明觸控板的第二圖像。所述處理器用以根據(jù)所述第一圖像計算所述混合式指向裝置相對于所述表面的移動、根據(jù)所述第二圖像檢測所述透明觸控板的形變及根據(jù)所述使用者的至少一個手指接觸所述透明觸控板所形成所述第二圖像中至少一個光點的位置信息以識別手勢。
[0013]一實施例中，當所述形變被識別大于變形閾值時，所述處理器開始識別所述手勢。
[0014]一實施例中，當所述形變小于變形閾值時，所述第一圖像傳感器的采樣頻率高于所述第二圖像傳感器的采樣頻率。
[0015]一實施例中，當所述形變大于變形閾值時，所述第二圖像傳感器的采樣頻率提高。
[0016]上述本發(fā)明的一實施例中，圖像中所述光點的位置信息由查找表所獲取，所述查找表由劃分所述圖像傳感器的視角范圍為多個子區(qū)域的矩陣所形成并預(yù)先儲存在處理器中。
[0017]本發(fā)明可通過加入本發(fā)明的光學導航模塊及改變相關(guān)周邊裝置以整合在已知光學鼠標或滾輪鼠標結(jié)構(gòu)中。一種實施例中，所述混合式指向裝置所包含的所述第一模塊和所述第二模塊可共用相同的光源。
[0018]為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉實施例，并配合所附圖式作詳細說明如下?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0019]圖1顯示本發(fā)明一實施例的混合式指向裝置的示意圖；
[0020]圖2顯示操作區(qū)域被劃分為多個子區(qū)域的矩陣的示意圖；
[0021]圖3顯示本發(fā)明一實施例的光學操作裝置的示意圖；
[0022]圖4顯示圖3的光學操作裝置的形變單元的三維視圖；
[0023]圖5顯示本發(fā)明一實施例的決定操作運動的方法的流程圖； [0024]圖6A顯示本發(fā)明一實施例的光學操作裝置的圖像感測模塊的圖像傳感器的感測視野的示意圖；
[0025]圖6B顯示所述圖像感測模塊感測的分時波形的示意圖；
[0026]圖7顯示形變單元的分時變形大小的視圖；
[0027]圖8顯示本發(fā)明另一實施例的形變單元的俯視圖；
[0028]圖9顯示本發(fā)明另一實施例的光學操作裝置的示意圖；
[0029]圖10顯示本發(fā)明另一實施例的光學操作裝置的示意圖；
[0030]圖11顯示本發(fā)明另一實施例的光學操作裝置的示意圖；
[0031]圖12顯示本發(fā)明另一實施例的光學操作裝置的示意圖；
[0032]圖13顯示本發(fā)明另一實施例的光學操作裝置的示意圖；
[0033]圖14-15分別顯示本發(fā)明一實施例的混合式指向裝置的另一示意圖。
[0034]附圖標記說明
[0035]100光學操作裝置
[0036]110軟板
[0037]120透明支撐板
[0038]130形變單元
[0039]130’形變模塊
[0040]132復(fù)式線路圖形結(jié)構(gòu)
[0041]134相鄰開口
[0042]140、205光源
[0043]142光束
[0044]143反射光束
[0045]150圖像感測模塊
[0046]152感測元件
[0047]154處理元件
[0048]160外殼
[0049]162開口
[0050]170導光板
[0051]172入射光表面
[0052]180、190、210透鏡
[0053]192平面
[0054]194、212第一凸曲面[0055]196,214第二凸曲面
[0056]20混合式指向裝置
[0057]201、2081圖像傳感器
[0058]207操作區(qū)域
[0059]208指向模塊
[0060]209處理器
[0061]220濾光片
[0062]230反射圖形層
[0063]31、31’、32位置
[0064]D1、D2、D3間隔
[0065]S工作表面
[0066]T6、T7、T8時間。
【具體實施方式】
[0067]為了讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點能更明顯，下文將配合所附圖示，作詳細說明如下。此外，在本發(fā)明的說明中，相同的構(gòu)件以相同的符號表示，在此提前說明。
[0068]下列說明中，將以實施例說明本發(fā)明的混合式指向裝置，其具有用以取代已知具有按鍵的指向裝置的光學導航模塊。然而，本發(fā)明的實施例并不限定于任何特定環(huán)境、應(yīng)用或?qū)嵤┓绞?。因此，下列各實施例的說明僅為例示性，并非用以限定本發(fā)明?？梢粤私獾氖?，與本發(fā)明不直接相關(guān)的構(gòu)件已省略而不顯示于下列實施例和圖示中。
[0069]下列圖示中顯示本發(fā)明的數(shù)種范例，其類似于已知鼠標。也即，下列本發(fā)明的混合式指向裝置用以放置于平滑的工作表面，且所述混合式指向裝置包含用以發(fā)光至所述工作表面并接收從所述工作表面反射的光的指向模塊，用以根據(jù)所述混合式指向裝置相對于所述工作表面的移動控制顯示于主機的顯示器上的指向指標的動作。其他實施例中，所述指向模塊可被其他裝置取代，例如滾輪鼠標模塊。本發(fā)明所屬領(lǐng)域具有通常知識的技術(shù)人員當可理解已知指向模塊的功能，故下列說明中將不再贅述。
[0070]圖1顯示本發(fā)明一實施例的混合式指向裝置20的示意圖。所述混合式指向裝置20為了在工作表面S供使用者(以手指表示)操作并包含圖像傳感器201、光源205和處理器209。所述處理器209電性連接所述圖像傳感器201和指向模塊208 ;其中，本發(fā)明的光學導航模塊可包含所述圖像傳感器201、所述光源205和所述處理器209，且所述指向模塊208可包含用以獲取所述工作表面S的圖像來計算所述混合式指向裝置20相對于所述工作表面S的移動狀況的圖像傳感器2081。必須注意的是，圖1所示所述光源和所述圖像傳感器的數(shù)目并非用以限定本發(fā)明。所述混合式指向裝置20還包含操作區(qū)域207，所述操作區(qū)域207為位于所述混合式指向裝置20上表面的透明觸控板的表面，供使用者放置至少一個手指和在其上移 動手指。本實施例中，所述指向模塊208顯示為已知光學鼠標模塊。其他實施例中，所述指向模塊208例如可為已知電視遙控器模塊。
[0071]一實施例中，所述操作區(qū)域207較佳位于所述混合式指向裝置20的前上表面，因此所述混合式指向裝置20在使用者操作時，僅檢測所述使用者的手指或多個手指而不會檢測其手掌觸碰。所述圖像傳感器201用以獲取涵蓋所述混合式指向裝置20的所述操作區(qū)域207的圖像。如圖1所示，所述光源205發(fā)出光束至所述透明觸控板而所述使用者的手指反射所述發(fā)射光。接著反射光被所述圖像傳感器201接收。所述處理器209即可識別所述操作區(qū)域207上所述手指或多個手指的位置，并且基于任何已知坐標系統(tǒng)，例如極坐標系統(tǒng)或直角坐標系統(tǒng)，持續(xù)追蹤所述操作區(qū)域207上所述手指的移動。本實施例中，如果所述指向模塊208為光學鼠標模塊，所述處理器209也可電性連接至所述指向模塊208以處理其數(shù)據(jù)，用以根據(jù)所述圖像傳感器2081所獲取的圖像計算所述指向模塊208所感應(yīng)的移動。然而，其他實施例中，所述指向模塊208可包含分開運作的另一處理器。所述光源205可被所述指向模塊208的光源經(jīng)由特定導光機構(gòu)照射，反之亦然；也即，所述光學導航模塊和所述指向模塊208可共用相同光源。其他實施例中，所述光源205可為另設(shè)于所述指向模塊208以外的獨立光源?？梢岳斫鈭D1僅示例性地顯示所述光源205與所述圖像傳感器201的位置以及所述操作區(qū)域207的形狀。
[0072]所述追蹤數(shù)據(jù)用以啟動特定命令。例如，如果接觸的手指向右移動，所述光學導航模塊可獲取追蹤數(shù)據(jù)并啟動卷動目前畫面的指令；如果兩接觸的手指彼此遠離或靠近，追蹤數(shù)據(jù)可被用以啟動放大或縮小目前畫面或圖案的指令；如果至少一個接觸的手指順時針或逆時針移動，追蹤數(shù)據(jù)可被用以旋轉(zhuǎn)目前畫面或圖片。再者，使用者可根據(jù)手指的特定動作設(shè)定期望的指令。
[0073]再者，由于至少一個手指的手勢的不同動作會在所述圖像傳感器201形成不同圖像，使用者可通過圖像識別技術(shù)根據(jù)至少一個手指的不同手勢來啟動命令。當所述操作區(qū)域207上沒有手指時，所述光源205所發(fā)出的光往外射出，因此所述圖像傳感器201無法感測從所述操作區(qū)域207的反射光；也即，所述觸控板相對于所述光源205所發(fā)出的光為可穿透的。當使用者置放至少一個手指在所述操作區(qū)域207上時，所述光源205所發(fā)出的光會在接觸的手指與所述操作區(qū)域207間的表面被反射，且會在所述圖像傳感器201所感測的圖像上形成至少一個變化平緩的光點。所述處理器209可借由至少一個手指與所述觸控板接觸所形成的圖像中至少一個光點的位置信息以識別手勢，接著將所述圖像轉(zhuǎn)換為電信號以控制顯示在顯示器上的指向指標或啟動主機所執(zhí)行的特定程序。
[0074]一般而言，所述圖像信號強度與所述圖像傳感器201接收的所述反射光強度成比例的。所述處理器209可根據(jù)所述圖像的光點的變動以識別介于所述手指與所述光源205的相對距離并產(chǎn)生所述手指的位置信號。但是而某些情況中，在所述物體(例如手指)確實接觸到所述操作區(qū)域207前，所述反射光強度可能太強而造成誤動作。因此，本發(fā)明的混合式指向裝置20還包含作為切換模塊的光學操作裝置100，該光學操作裝置100用以識別所述手指是否確實與所述操作區(qū)域207接觸。
[0075]當所述使用者的至少一個手指按壓在所述觸控板上，所述處理器209可根據(jù)所述圖像處理器201獲取的圖像檢測所述觸控板的形變。根據(jù)所述形變確認接觸事件之后，所述混合式指向裝置20接著將其運作由所述指向模塊208切換至所述光學導航模塊；也即，如果未發(fā)生所述接觸事件，所述指向模塊208執(zhí)行檢測所述混合式指向裝置20相對于所述工作表面S的移動的功能，而如果發(fā)生所述接觸事件，所述光學導航模塊則執(zhí)行檢測手指手勢的功能。換句話說，所述光學操作裝置100用以觸發(fā)所述光學導航模塊與所述指向模塊208間的切換；例如，當所述觸控板的形變小于變形閾值時，所述指向模塊208可被啟動，而當所述觸控板的形變大于所述變形閾值時，所述光學導航模塊可被啟動(詳述于后)。應(yīng)注意的是，所述指向模塊208的啟動表示所述處理器209根據(jù)所述圖像傳感器2081所獲取的圖像計算所述混合式指向裝置20相對于所述工作表面S的移動而相應(yīng)地控制所述顯示器；所述光學導航模塊的啟動表示所述處理器209根據(jù)所述圖像傳感器201所獲取的圖像開始識別所述手勢而相應(yīng)地控制所述顯示器。在一實施例中，當所述光學導航模塊被啟動后，所述指向模塊208 (和所述圖像傳感器2081)可處于持續(xù)工作狀態(tài)，或者可不處于持續(xù)工作狀態(tài)。在另一實施例中，當所述形變小于變形閾值時，所述圖像處理器201與2081兩者皆啟動，但所述圖像傳感器2081的采樣頻率高于所述圖像傳感器201的采樣頻率。在另一實施例中，當所述形變大于變形閾值時，所述圖像傳感器201的采樣頻率提高；也就是說，所述圖像傳感器201在所述形變小于所述變形閾值時有低采樣頻率而在所述形變大于所述變形閾值時有高采樣頻率。
[0076]請參照圖3和圖4所示，所述光學操作裝置100可視為本發(fā)明的切換模塊且用以啟動所述光學導航模塊和/或所述指向模塊。所述光學操作裝置100包含軟板110、透明支撐板120、形變單元130、至少一個光源140和圖像感測模塊150。所述軟板110用以供所述使用者的至少一個手指按壓。所述透明支撐板120設(shè)置在所述軟板110下方。所述形變單元130配置在所述軟板110與所述透明支撐板120之間且具有圖形結(jié)構(gòu)，例如預(yù)設(shè)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。所述形變單元130在施加外力在所述軟板110時變形(例如被所述使用者的至少一手指按壓)并在所述外力(例如所述至少一個手指)離開后復(fù)原。所述光源140用以提供所述光束142至所述透明支撐板120和所述形變單元130，而所述光束142其中一部分可被所述形變單元130反射。也就是說，如果沒有手指按壓在所述軟板110上，所述光束142其中一部分可穿過所述透明支撐板120和所述軟板110至所述光學操作裝置100之外。所述圖像感測模塊150配置于所述形變單元130反射的所述光束143的傳送路徑上，而所述圖像感測模塊150的視野(即感測范圍)較佳涵蓋整個所述形變單元130。在一實施例中，所述光源140可為圖1所示的所述光源205或與所述光源205分開的獨立光源。在另一實施例中，所述軟板110可為圖14所示的所述觸控板的其中一部分或為圖15所示的所述觸控板的全部。
[0077]上述光學操作裝置100中，所述圖像感測模塊150可配置在所述透明支撐板120下方。所述圖像感測模塊150包含感測元件152和處理元件154。所述處理元件154電性連接在所述感測元件152與所述光源140之間。所述感測元件152的視野涵蓋整個所述形變單元130。所述感測元件152可為互補式金氧半導體(CMOS)圖像傳感器或電荷耦合裝置(CXD)。再者，所述感測元件152和所述處理元件154可整合在單晶片系統(tǒng)(SoC)。一實施例中，所述感測元件152可為圖1所示的所述圖像傳感器201或另一個獨立圖像傳感器。一實施例中，所述處理元件154可為圖1所示的所述處理器209或另一個獨立處理單元。
[0078]此外，所述光學操作裝置100可還包含外殼160。所述外殼160具有開口 162,而所述軟板110設(shè)置于所述開口 162范圍。所述透明支撐板120、所述形變單元130、所述光源140和所述圖像感測模塊150則設(shè)置在所述外殼160內(nèi)。當所述光學操作裝置100并入可攜式電子產(chǎn)品時，所述外殼160可整合在所述可攜式電子產(chǎn)品的外觀盒體。例如，如果所述光學操作裝置100整合在圖1所示的所述混合式指向裝置20，所述外殼160可整合在其外觀盒體，而所述軟板110、所述透明支撐板120和所述形變單元130可為其觸控板的至少一部分；也就是說，所述軟板110可作為其操作區(qū)域207的一部分或全部。[0079]所述光源140可為發(fā)光二極體(LED)或雷射二極體(LD)。所述軟板110可由塑膠、橡膠、熱塑性彈性體(TPE)、或其他彈性或伸縮材料所構(gòu)成且對于所述光源140所發(fā)出的光束為透明。所述透明支撐板120可由玻璃、聚丙烯酸脂(polyacrylate)、樹脂、橡膠、熱塑性彈性體或其他透明材料所構(gòu)成。所述形變單元130可由彈性材料例如二氧化硅膠體、乳膠、海綿、橡膠、熱塑性彈性體或其他類似的材料所構(gòu)成。
[0080]本實施例中，因為所述形變單元130固定在所述軟板110與所述透明支撐板130之間，當所述使用者的至少一個手指按壓所述軟板110時，所述軟板110和所述形變單元130因而變形。再者，所述形變單元130反射的所述光束143傳送至所述圖像感測模塊150。所述光束143由所述圖像感測模塊150轉(zhuǎn)換成圖像數(shù)據(jù)。根據(jù)比較不同時間取得的所述圖像數(shù)據(jù)來決定所述形變單元130變形與否，并決定所述形變單元130的變形位置。根據(jù)所述決定結(jié)果，熒幕上的所述光標或游戲角色可被操縱以執(zhí)行對應(yīng)動作。
[0081]詳細地說，決定操作動作的方法應(yīng)用在所述光學操作裝置100。所述決定操作動作的方法包含下列步驟。請參照圖5所示，步驟SllO中，所述圖像感測模塊150于不同時間感測所述形變單元130的變形位置和變形大小。步驟S120中，根據(jù)步驟SllO的感測結(jié)果，由所述圖像感測模塊150決定所述使用者的操作動作為移動或按壓。
[0082]例如,請參照圖6A所示,其顯示對應(yīng)所述形變單元130的所述圖像操作模塊150的視野。在時間T1，對應(yīng)至所述圖像感測模塊150的位置X1的所述形變單元130的位置被按壓而變形，接著所述圖像感測模塊150的X軸上所述位置X1感測波形(如圖6B所示)。T2到T5的時間區(qū)間中，所述圖像處理模塊150感測的所述波形自X2移動至X5，這表示所述形變單元130上所述使用者按壓的位置沿著X軸由左至右移動，因此，熒幕上的所述光標或所述游戲角色產(chǎn)生沿著X軸的對應(yīng)動作(也即由左至右移動)。相同地，當所述圖像感測模塊150感測的所述波形沿著所述Y軸移動，熒幕上的所述光標或所述游戲角色可被所述圖像感測模塊150控制而產(chǎn)生沿著Y軸的對應(yīng)動作。換句話說，當所述形變單元130的變形位置隨著時間改變，所述圖像感測模塊150決定所述使用者的動作為移動而由此控制熒幕上的所述光標或所述游戲角色產(chǎn)生對應(yīng)移動的動作。
[0083]此外，當所述形變單元130的變形大小的一部分隨著時間改變時，所述使用者的操作動作可被決定為按壓。按壓于所述軟板110和所述形變單元130的壓力愈大，所述軟板110和所述形變單元130的變形大小就愈大。所以，至少預(yù)設(shè)一個臨界變形尺寸以作為決定哪一個操作動作發(fā)生在所述軟板110上的基準。當現(xiàn)行變形尺寸超過所述預(yù)設(shè)臨界變形尺寸時，即可決定對應(yīng)所述預(yù)設(shè)臨界變形尺寸的所述預(yù)設(shè)操作動作。例如，請參照圖7所示，介于兩相鄰開口 134的預(yù)設(shè)間隔以Dl表示。當所述形變單元130被按壓，則Dl相應(yīng)地改變。例如，在時間T7和T8，因形變單元130被不同壓力(也即所述壓力值不同)按壓，所以所述相鄰開口 134的間隔分別改變?yōu)镈2和D3。舉例而言，如果定義第一預(yù)設(shè)臨界變形尺寸Thl和第二預(yù)設(shè)臨界變形尺寸Th2，且Dl、D2、D3、Thl和Th2滿足關(guān)系:Dl〈Thl〈D2〈Th2〈D3。在所述時間T7，且D2>Thl時，所述操作動作被決定為所述第一預(yù)設(shè)操作動作。在所述時間T8，且D3>Th2時，所述操作動作被決定為所述第二預(yù)設(shè)操作動作。
[0084]本發(fā)明的所述光學操作裝置100使用光學方法以感測使用者提供的壓力，因此，由靜電力或濕度造成的任何操作錯誤是可以被預(yù)防的。此外，所述壓力僅按壓所述軟板110和所述形變單元130，而所述圖像感測模塊150沒有被按壓，如此可避免損害所述圖像感測模塊150。故本實施例的所述光學操作裝置100具有高可靠度。再者，因為按壓在所述軟板110和所述形變單元130的壓力愈大，所述軟板110和所述形變單元130的變形大小就愈大。故所述光學操作裝置100可被當作秤重器來使用。此外，本發(fā)明借由比較所述觸控板(包含所述軟板110和所述形變單元130)與變形閾值決定所述使用者是否按壓所述軟板110。
[0085]必須注意的是所述形變單元130的圖形結(jié)構(gòu)并非限定為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。例如，請參照圖8所示，另一實施例中，另一個光學操作裝置的所述形變模塊130’由一些復(fù)式線路圖形結(jié)構(gòu)132所構(gòu)成。
[0086]所述光學操作模塊的數(shù)個實施例將于下列詳述。這些光學操作模塊具有以上提及的所述光學操作裝置100的相似結(jié)構(gòu)和優(yōu)點，因此下列僅分別敘述光學操作裝置與所述光學操作裝置100間的不同處。
[0087]請參照圖9所示，與圖3的所述光學操作裝置100比較，本實施例的光學操作裝置IOOa還包含導光板170。所述導光板170設(shè)置于所述透明支撐板120與所述圖像感測模塊150之間。所述光源140設(shè)置相鄰于所述導光板170的光入射表面172。所述導光板170可將所述光源140提供的所述光束142引導至所述形變單元130，因此使所述圖像感測模塊150易于決定所述形變單元130的變形。
[0088]請參照圖10所示，與圖3的所述光學操作裝置100比較，本實施例的所述光學操作裝置IOOb還包含至少一個透鏡180。所述透片180設(shè)置于所述透明支撐板120與圖像感測模塊150之間，且用以聚集所述光束143至所述圖像感測模塊150。因為所述透鏡180有大的可視角，由于所述透鏡180的存在所述圖像感測模塊150與所述形變單元130的間距可被縮短。因此，可減少所述光學操作裝置IOOb的厚度。
[0089]請參照圖11所示，與圖3的所述光學操作裝置100比較，本實施例的所述光學操作裝置IOOc還包含設(shè)置于所述透明支撐板120下方的至少一個透鏡190。所述透鏡190包含平面192、第一凸曲面194和第二凸曲面196。所述第一凸曲面194和所述第二凸曲面196分別連接至所述平面192的兩相對端。所述平面192相對于所述透明支撐板120，所述第一凸曲面194相對于所述第二凸曲面196。所述光源140設(shè)置相鄰于所述第一凸曲面194，而所述圖像感測模塊150相鄰于所述第二凸曲面196設(shè)置。所述透鏡190整合在所述光學操作裝置IOOc使所述圖像感測模塊150易于決定所述形變單元130的變形。
[0090]請參照圖12，與圖3的所述光學操作裝置100比較，本實施例的所述光學操作裝置IOOd還包含設(shè)置于所述透明支撐板120下方的透鏡210。所述透鏡210包含相鄰于所述第一凸曲面212的第一凸曲面212和第二凸曲面214。所述第一凸曲面212相對于所述透明支撐板120，而所述圖像處理模塊150相鄰于所述第二凸曲面214設(shè)置。所述透鏡210整合在所述光學操作裝置IOOd使所述圖像感測模塊150易于決定所述形變單元130的變形。
[0091]請參照圖13，與圖3的所述光學操作裝置100比較，本實施例的所述光學操作裝置IOOe還包含濾光片22和反射圖形層230。所述光源140為紅外光發(fā)光二極體(IR LED)。所述光源140提供光束142的波長約750奈米至950奈米的范圍之內(nèi)。所述濾光片220設(shè)置在所述圖像感測模塊150前方且在所述形變單元130與所述圖像感測模塊150之間，其用以濾除上述波長范圍(也即約750奈米至950奈米的范圍)外的光線。所述反射圖形層230設(shè)置在所述形變單元130與所述透明支撐板120之間用以反射上述波長范圍(也即約750奈米至950奈米的范圍)內(nèi)的光線。所述反射圖形層230的形狀與所述形變單元130相似。
[0092]所述光學操作裝置IOOe中，所述反射圖形層230用以反射上述波長范圍內(nèi)的光線，而所述濾光片220用以濾除上述波長范圍外的光線，因此所述圖像感測模塊150感測的噪聲大幅地減少而改善所述光學操作裝置IOOe的感測精確度。此外，所述濾光片220和所述反射圖形層230可用在上述實施例的光學操作裝置IOOa至IOOd (圖9至12所示)。
[0093]有鑒于此，只要所述圖像傳感器201 (或感測元件152)設(shè)置成當所述使用者的至少一個手指按壓在觸控板時可直接或經(jīng)由導光結(jié)構(gòu)(例如192或212)接收自所述觸控板的反射光，所述光源205和所述圖像傳感器201可設(shè)置于所述觸控板下的適當位置。此外，因為本發(fā)明的所述切換模塊可與所述光學導航模塊分享相同光源、相同圖像傳感器及相同處理器，所述切換模塊和所述光學導航模塊可合并成單一模塊。
[0094]上述各實施例的操作區(qū)域按照所述光學導航模塊所應(yīng)用的坐標系統(tǒng)可被劃分為多個子區(qū)域的集合。以直角坐標系統(tǒng)為例，請參照圖2所示，其顯示操作區(qū)域被劃分為多個子區(qū)域的矩陣的示意圖。假設(shè)接觸的手指占據(jù)所述操作區(qū)域的位置31且接著移動至位置32。所述光學導航模塊僅需持續(xù)感測哪一個子區(qū)域被手指所接觸以計算接觸的手指的移動，接著啟動特定命令以回應(yīng)所述移動。甚至，當接觸的手指移動時所述光學導航模塊可以僅感測起始點和結(jié)束點以獲取接觸的手指的移動方向，接著啟動特定命令以回應(yīng)接觸的手指的移動信息。也就是說，所述圖像中至少一個光點的位置信息可獲取自查找表，所述查找表由劃分所述圖像傳感器的視野為多個子區(qū)域的矩陣所形成。
[0095]當一個以上手指同時接觸一個以上子區(qū)域時，如圖2所示的位置31和31’，所述光學導航模塊可利用數(shù)種方法估測位置信息，例如平均兩子區(qū)域相對的坐標值、以兩個子區(qū)域同作為起始點、選擇被接觸的手指占據(jù)最多的一個子區(qū)域和隨機選擇被接觸的子區(qū)域其中之一等等，但本發(fā)明不限于此。同時，本發(fā)明的光學導航模塊可預(yù)先儲存各子區(qū)域的位置信息，例如儲存位置信息在查找表并儲存在記憶裝置，接著當手指接觸所述操作區(qū)域時獲取事先儲存的位置信息以增進處理速度。由于所述光學導航模塊的主要目的為決定手指的手勢或移動，只要所述光學導航模塊使用一致的方法來估測位置信息，所述光學導航模塊的輸出即可用以決定手指的手勢或移動。
[0096]上述光源可為任何已知光源，例如發(fā)光二極體、雷射二極體或紅外光光源等，但本發(fā)明并不限于此。使用紅外光光源的優(yōu)點在于利用其不可視的特點以避免影響使用者的視覺。從接觸的手指的移動所獲取的追蹤數(shù)據(jù)也可用以協(xié)助移動顯示器上的指向指標。例如，當所述光學導航模塊檢測接觸的手指的移動方向相同于指向模塊的移動方向，例如接觸的手指向左移動且指向模塊向左移動指向指標，所述指向指標可加速向左移動?；蛘?，所述光學導航模塊可在搭配或不搭配鍵盤上至少一個按鍵下，在檢測特定手勢后通過在所述操作區(qū)域上移動至少一個手指來暫時控制指向指標的移動。上述各實施例的所述操作區(qū)域和(或)所述圖像傳感器可設(shè)置為具有傾斜角以便于放置手指和易于感測圖像。
[0097]如上所述，已知具有電容式觸控模塊或電阻式觸控模塊的指向裝置必須以較大的按壓力道來操作且必須維持于良好狀態(tài)。因此，本發(fā)明提供一種混合式指向裝置，其可根據(jù)觸控板的形變在指向模塊與光學導航模塊的間切換。使用者可更直覺地控制所述顯示器指標的操作。
[0098]雖但是本發(fā)明通過前述實施例揭示，但是其并非用以限定本發(fā)明，任何本發(fā)明所屬【技術(shù)領(lǐng)域】中具有通常知識的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當可作各種的更動與修改。因此本發(fā)明的保護范圍當視后附的權(quán)利要求所界定的范圍為準。
【權(quán)利要求】
1.一種混合式指向裝置，該混合式指向裝置用以供使用者在表面上操作，該混合式指向裝置包含: 透明觸控板，位于所述混合式指向裝置的上表面； 第一模塊，用以感測所述混合式指向裝置相對于所述表面的移動； 第二模塊，包含: 光源，用以發(fā)出光束至所述透明觸控板；以及 圖像傳感器，用以獲取涵蓋所述透明觸控板的圖像；以及 處理器，用以當所述使用者的至少一個手指按壓在所述透明觸控板上時檢測所述透明觸控板的形變，并根據(jù)所述至少一個手指與所述透明觸控板接觸造成的所述圖像中至少一個光點的位置信息來識別手勢。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合式指向裝置，其中所述透明觸控板包含: 軟板，用以供所述至少一個手指按壓； 支撐板，設(shè)置在所述軟板下方；以及 形變單元，設(shè)置在所述軟板與所述支撐板之間且具有圖形結(jié)構(gòu)，其中當所述軟板被按壓時所述形變單元變形且在所述至少一個手指離開后復(fù)原。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的混合式指向裝置，其中所述軟板為所述觸控板的一部分或全部。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的混合式指向裝置，其中所述形變單元由彈性材料制成。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的混合式指向裝置，其中所述圖形結(jié)構(gòu)為預(yù)設(shè)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)或復(fù)式線路形狀結(jié)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的混合式指向裝置，該混合式指向裝置還包含設(shè)置在所述形變單元與所述支撐板之間的反射圖形層，該反射圖形層用以反射所述光源提供的光束的波長范圍的光，其中所述反射圖形層的形狀與所述形變單元的所述圖形結(jié)構(gòu)的形狀相似。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合式指向裝置，其中所述第一模塊在所述形變小于變形閾值時啟動，而所述第二模塊在所述形變大于所述變形閾值時啟動。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合式指向裝置，其中所述第一模塊為光學鼠標模塊或滾輪鼠標模塊。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合式指向裝置，其中所述處理器還計算被所述第一模塊感測的所述移動。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合式指向裝置，其中所述圖像中至少一個光點的位置信息獲取自查找表，所述查找表由將所述圖像傳感器的視野劃分為多個子區(qū)域的矩陣所形成。
11.一種混合式指向裝置，該混合式指向裝置用以供使用者在表面上操作，該混合式指向裝置包含: 透明觸控板，位于所述混合式指向裝置的上表面； 光源，用以照明所述透明觸控板； 第一圖像傳感器，用以獲取所述表面的第一圖像； 第二圖像傳感器，用以獲取涵蓋所述透明觸控板的第二圖像；以及 處理器，用以根據(jù)所述第一圖像計算所述混合式指向裝置相對于所述表面的移動、根據(jù)所述第二圖像檢測所述透明觸控板的形變以及根據(jù)所述使用者的至少一個手指接觸所述透明觸控板所形成的所述第二圖像中至少一個光點的位置信息來識別手勢。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的混合式指向裝置，其中所述透明觸控板包含: 軟板，該軟板為所述透明觸控板的一部分或全部； 支撐板，設(shè)置在所述軟板下方；以及 形變單元，設(shè)置在所述軟板與所述支撐板之間且具有圖形結(jié)構(gòu)，其中所述形變單元在所述軟板被所述至少一個手指按壓時變形且在所述至少一個手指離開后復(fù)原。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的混合式指向裝置，其中所述形變單元由彈性材料所制成。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的混合式指向裝置，其中所述圖形結(jié)構(gòu)為預(yù)設(shè)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)或復(fù)式線路形狀結(jié)構(gòu)。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的混合式指向裝置，該混合式指向裝置還包含設(shè)置在所述形變單元與所述支撐板之間的反射圖形層，該反射圖形層用以反射所述光源提供的光的波長范圍的光，其中所述反射圖形層的形狀與所述形變單元的所述圖形結(jié)構(gòu)的形狀相似。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的混合式指向裝置，其中當所述形變大于變形閾值時所述處理器開始識別所述手勢。
17.根據(jù)權(quán)利要求11所述的混合式指向裝置，其中所述光源還用以照明所述表面。
18.根據(jù)權(quán)利要求11所述的混合式指向裝置，其中所述光源和所述第二圖像傳感器設(shè)置在所述透明觸控板下方。
19.根據(jù)權(quán)利要求11所述的混合式指向裝置，其中當所述形變小于變形閾值時，所述第一圖像傳感器的采樣頻率高于所述第二圖像傳感器的采樣頻率。
20.根據(jù)權(quán)利要求11所述的混合式指向裝置，其中當所述形變大于變形閾值時，所述第二圖像傳感器的采樣頻率提高。
【文檔編號】G06F3/0354GK103744542SQ201310314452
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2013年7月24日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月20日
【發(fā)明者】林卓毅, 張彥閔 申請人:原相科技股份有限公司