筆型光學(xué)指示裝置及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種筆型光學(xué)指示裝置與控制方法，特別是一種設(shè)有激光模塊與陣列式感測(cè)元件的筆型光學(xué)指示裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]筆型指示器的設(shè)計(jì)多為方便使用者可以如控制鼠標(biāo)一般的控制電腦光標(biāo)，也可以輔助成為電腦繪圖的手持工具。
[0003]一般常見(jiàn)的被動(dòng)式的筆型指示器則是需要另一輔助繪圖板或手寫(xiě)板作為互感的裝置，當(dāng)筆型指示器接觸到布有電場(chǎng)的繪圖板后，引起互感的效應(yīng)，可以產(chǎn)生光標(biāo)指示或是繪圖軌跡的信號(hào)。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)提供如光標(biāo)指示用途的裝置如機(jī)械式、光學(xué)式的鼠標(biāo)或滾輪裝置，或是觸控筆，此類裝置分別通過(guò)機(jī)械或是光學(xué)元件達(dá)到檢測(cè)二維(X，Y軸)移動(dòng)方向的目的，但卻有分辨率不夠或是準(zhǔn)確度不高的問(wèn)題。
[0005]而光學(xué)式所采用的圖像感知器以光傳感器為例，為通過(guò)如CMOS (互補(bǔ)式金屬氧化物半場(chǎng)效晶體管)、CCD (電荷耦合元件)等感測(cè)元件將接受的光線轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，一般技術(shù)可以通過(guò)這類元件取得特定光源的強(qiáng)度(能量)，據(jù)此可以判斷距離(作為距離傳感器)、隨著時(shí)間的能量變化，甚至作為圖像獲取的元件。
[0006]光學(xué)指示裝置如電腦鼠標(biāo)，可利用光傳感器作為軌跡移動(dòng)的判斷，當(dāng)產(chǎn)生的光線射向一運(yùn)作平面，可以通過(guò)前后時(shí)間接收的能量變化、圖像處理判斷一個(gè)移動(dòng)向量。
[0007]當(dāng)此光學(xué)鼠標(biāo)運(yùn)作時(shí)，其中光源連續(xù)產(chǎn)生發(fā)射光，以特定角度射向表面取得反射光的信號(hào)，或是取得反射光強(qiáng)度的圖像分布，其中控制器即分析出光學(xué)鼠標(biāo)的移動(dòng)方向。
[0008]在前述的已知光學(xué)鼠標(biāo)的軌跡判斷的技術(shù)中，相當(dāng)倚賴由表面取得的反射光的信號(hào)，因此一般光學(xué)鼠標(biāo)的效能將會(huì)隨著表面的形式而有不同的表現(xiàn)。
[0009]現(xiàn)有技術(shù)也有一種電容性觸控筆，此類觸控筆與觸控顯示器之間可產(chǎn)生電容值變化，此電容值變化也就是判斷移動(dòng)方向的根據(jù)，因此也可以達(dá)成光標(biāo)控制與繪圖的功能。但缺點(diǎn)同樣是分辨率不高而需要軟件輔助而提高效能。
[0010]在光線尋跡的目的中，一般技術(shù)將會(huì)因?yàn)楸砻娼Y(jié)構(gòu)為透明或是不易反光的材質(zhì)產(chǎn)生判斷失敗的問(wèn)題，造成無(wú)法尋跡，也就可能使得相關(guān)裝置(如光學(xué)鼠標(biāo))無(wú)法順利運(yùn)作。
[0011]現(xiàn)有技術(shù)中，若欲讓光線尋跡的裝置在不同平面上仍保有一定尋跡的效能，在取得光線移動(dòng)行徑的方式多使用額外的外部定位感測(cè)或是一些復(fù)雜的運(yùn)算，但這些定位感測(cè)或是運(yùn)算因?yàn)殪`敏度的限制、高耗能與復(fù)雜的算法等的原因而僅適用于有限的平面樣態(tài)上。這些已知的光傳感器并非能適用于所有高反射或是很低反射率的平面上。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明披露一種筆型光學(xué)指示裝置與控制方法，筆型光學(xué)指示裝置為一方便手持的筆型指示裝置，根據(jù)實(shí)施例之一，筆型光學(xué)指示裝置的殼體設(shè)有一光線通道，殼體內(nèi)則設(shè)有處理經(jīng)過(guò)感測(cè)光線運(yùn)算得到移動(dòng)信息的電路，比如有控制單元，用以整合筆型光學(xué)指示裝置內(nèi)電路信號(hào)，并產(chǎn)生移動(dòng)信號(hào)；控制接口單元為提供操作產(chǎn)生筆型光學(xué)指示裝置的控制信號(hào)，并可為設(shè)于殼體上的控制滾輪或按鍵；光源模塊為提供一光源自筆型光學(xué)指示裝置發(fā)出光線，光線經(jīng)筆型光學(xué)指示裝置的殼體上的光線通道射出，光源優(yōu)選可為空間同調(diào)性良好的激光；感測(cè)模塊，包括由多個(gè)陣列形式排列的感應(yīng)元組成的一傳感器陣列，用以接收經(jīng)光線通道進(jìn)入筆型光學(xué)指示裝置的光線；通信單元提供裝置與一電腦主機(jī)通信；以及一電源管理單元，電源管理單元連接一充電模塊，如太陽(yáng)能充電模塊。
[0013]經(jīng)運(yùn)算感測(cè)模塊內(nèi)各個(gè)感應(yīng)元在一采集時(shí)間前后所接收的能量后，可得出采集時(shí)間前后形成的空間干擾的能量差異，以判斷筆型光學(xué)指示裝置的移動(dòng)方向，產(chǎn)生移動(dòng)信號(hào)。
[0014]在一實(shí)施例中，前述控制單元、光源模塊與感測(cè)模塊集成于一集成電路內(nèi)。
[0015]在控制方法的實(shí)施例之一中，啟動(dòng)筆型光學(xué)指示裝置后可進(jìn)入多個(gè)工作模式之一，裝置可以提供使用者操作實(shí)體切換開(kāi)關(guān)選擇多個(gè)工作模式之一，比如進(jìn)入光標(biāo)指示模式、手寫(xiě)模式或觸控模式。
[0016]為了能更進(jìn)一步了解本發(fā)明為達(dá)成既定目的所采取的技術(shù)、方法及功效，請(qǐng)參閱以下有關(guān)本發(fā)明的詳細(xì)說(shuō)明、圖式，相信本發(fā)明的目的、特征與特點(diǎn)，當(dāng)可由此得以深入且具體的了解，然而所附圖式與附件僅提供參考與說(shuō)明用，并非用來(lái)對(duì)本發(fā)明加以限制者。
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1顯示入射平面與反射光的反射光徑示意圖；
[0018]圖2所示為本發(fā)明筆型光學(xué)指示裝置內(nèi)光傳感器陣列裝置中集成于一集成電路內(nèi)的傳感器陣列示意圖；
[0019]圖3顯示筆型光學(xué)指示裝置實(shí)施例的電路方塊圖；
[0020]圖4所示為筆型光學(xué)指示裝置的實(shí)施例電路設(shè)計(jì)示意圖；
[0021]圖5所示為筆型光學(xué)指示裝置的第一實(shí)施例示意圖；
[0022]圖6所示為筆型光學(xué)指示裝置的第二實(shí)施例示意圖；
[0023]圖7所示為筆型光學(xué)指示裝置的第三實(shí)施例示意圖；
[0024]圖8所示為筆型光學(xué)指示裝置的第四實(shí)施例示意圖；
[0025]圖9顯示流程描述本發(fā)明筆型光學(xué)指示裝置的控制步驟實(shí)施例；
[0026]圖10顯示為本發(fā)明裝置采用的傳感器陣列的實(shí)施例示意圖；
[0027]圖11顯示本發(fā)明光傳感器陣列裝置的感應(yīng)元布局示意圖；
[0028]圖12顯示為本發(fā)明光傳感器陣列裝置各感應(yīng)元執(zhí)行光線尋跡方法的示范圖例之
[0029]圖13顯示為本發(fā)明光傳感器陣列裝置中各感應(yīng)元執(zhí)行光線尋跡方法的示范圖例之二。
[0030]【符號(hào)說(shuō)明】
[0031]入射光101表面結(jié)構(gòu)105
[0032]反射光103
[0033]電路板20傳感器陣列22
[0034]感應(yīng)元201光源裝置24
[0035]照射范圍203控制電路26
[0036]電腦主機(jī)32筆型光學(xué)指示裝置30
[0037]控制接口 310連接接口 311
[0038]控制單元301控制接口單元302
[0039]通信單元303存儲(chǔ)單元304
[0040]光源模塊305電源管理單元306
[0041]充電模塊307感測(cè)模塊308
[0042]筆型光學(xué)指示裝置4控制單元41
[0043]通信單元42電源管理單元43
[0044]充電模塊44感測(cè)模塊45
[0045]光源模塊46光線通道47
[0046]表面 40
[0047]筆型光學(xué)指示裝置5太陽(yáng)能板51
[0048]第一控制接口 52 第二控制接口 53
[0049]光線通道54表面50
[0050]筆型光學(xué)指示裝置6連接接口 61
[0051]連接線601電腦主機(jī)65
[0052]第一控制接口 62 第二控制接口 63
[0053]光線通道64表面60
[0054]筆型光學(xué)指示裝置7無(wú)線充電線圈71
[0055]第一控制接口 72 第二控制接口 73
[0056]光線通道74表面70
[0057]筆型光學(xué)指示裝置8控制接口 81
[0058]角度調(diào)整機(jī)構(gòu)82 光線通道84
[0059]表面80
[0060]感應(yīng)元101，102，103，104，105
[0061]比較器 121，122，123，124，125
[0062]加總器111增益放大器112
[0063]計(jì)算器113輸出電壓Vout
[0064]傀儡感應(yīng)元1111，1112，1113，1114，1115，1116
[0065]感應(yīng)元1121，1122，1123，1124
[0066]感應(yīng)元組合1211，1212，1213，1214，1215，1216
[0067]平均電壓信號(hào)Vavg 方向X，Y
[0068]第一時(shí)間t0第二時(shí)間tl
[0069]感應(yīng)元組合131，132
[0070]步驟S901?S907指示裝置工作模式切換流程
【具體實(shí)施方式】
[0071]為提供一個(gè)方便且輕易在各種平面上可運(yùn)行的手持指示裝置，本說(shuō)明書(shū)披露一種筆型光學(xué)指示裝置與控制方法，筆型光學(xué)指示裝置可以運(yùn)作在一光標(biāo)指示模式，當(dāng)筆型光學(xué)指示裝置運(yùn)行于一表面，可產(chǎn)生控制電腦光標(biāo)移動(dòng)方向的信號(hào)；若在一手寫(xiě)模式下，筆型光學(xué)指示裝置同樣運(yùn)行于一表面，可產(chǎn)生連續(xù)軌跡的信號(hào)；若在一觸控模式，筆型光學(xué)指示裝置將