TWI494749B - 位移偵測裝置及其省電方法 - Google Patents

Description

位移偵測裝置及其省電方法

本發明有關於一種位移偵測裝置，且特別是有關於一種具有省電功能的位移偵測裝置及其省電方法。

近年來為了提升主機裝置(例如桌上型電腦或筆記型電腦)於操作時的準確性，光學滑鼠已取代了傳統的機械式滑鼠，且為了增加滑鼠於操作時的便利性，無線光學滑鼠更是被廣泛地使用。

然而，無線光學滑鼠中的元件(例如光源產生器、影像感測器、無線收發器以及控制器)由於皆需要靠自身的電池來驅動的關係，若無線光學滑鼠中的元件持續地被致能運作的話，將造成無線光學滑鼠內部電池的電能消耗大增，進而縮短電池的使用週期(亦稱使用壽命)。

為了減少電池的更換頻率，一般市售的無線光學滑鼠會在無線光學滑鼠的底部增加一個省電開關，使用者可以在不需要使用無線光學滑鼠時手動切換此省電開關，使得無線光學滑鼠可以選擇性地開啟或關閉無線光學滑鼠中的元件運作，但此種方法仍然非常地不方便。

因此，更有無線光學滑鼠會利用內建的光源產生器以及影像感測器，來判斷無線光學滑鼠是否停止使用超過一預設時間，進而控制是否要讓無線光學滑鼠關閉其餘元件(即無線收發器以及控制器)之運作，並將光源產生器以及影像感測器操作在最低的運 作電流中，以讓使用者在重新操作無線光學滑鼠時可以立即回復至正常運作狀態。然而，由於光源產生器以及影像感測器仍需要操作在最低的運作電流中，長久使用下來仍然會造成不小的電能消耗。

本發明在於提供一種位移偵測裝置及其省電方法，其透過偵測使用者手部與位移偵測裝置之間的距離變化，來決定是否要讓位移偵測裝置進入省電模式，以減少不必要的電能消耗。

本發明實施例提供一種位移偵測裝置，位移偵測裝置包括位移感測模組、輸入模組、距離感測模組以及處理模組，其中處理模組電性連接位移感測模組、輸入模組以及距離感測模組。位移感測模組用以偵測位移偵測裝置的位移量與位移方向。輸入模組用以提供非接觸操作位移偵測裝置。距離感測模組用以偵測物體與位移偵測裝置之間的距離，並據以產生一組感測值。處理模組依據距離感測模組的感測結果，而選擇性地控制位移感測模組與輸入模組進行開啟或關閉。其中，當上述的感測值小於第一預設值時，位移偵測裝置將開啟位移感測模組；而當上述的感測值大於第二預設值時，位移偵測裝置將開啟輸入模組及關閉位移感測模組。

本發明實施例提供一種位移偵測裝置的省電方法，此位移偵測裝置具有一種用以偵測位移偵測裝置的位移量與位移方向的位移感測模組以及一種用以供非接觸操作此位移偵測裝置的輸入模組。所述的位移偵測裝置的省電方法包括偵測物體與此位移偵測裝置之間的距離，並據以產生一組感測值。接著，依據上述的感測值，而選擇性地對位移感測模組與輸入模組進行開啟或關閉。其中，當上述的感測值小於第一預設值時，將開啟該位移感測模組；當上述的感測值大於第二預設值時，將開啟輸入模組及關閉 位移感測模組。

綜上所述，本發明實施例提供一種位移偵測裝置及其省電方法，透過位移偵測裝置中的距離感測模組來偵測使用者手部與位移偵測裝置之間的距離的遠近變化，來判斷是否要對位移感測模組與輸入模組進行開啟或是關閉，使得本發明的位移偵測裝置具有階段式開啟或關閉其他功能模組的功能，進而減少不必要的電能消耗，達到節能省電之功效。

為使能更進一步瞭解本發明之特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明之詳細說明與附圖，但是此等說明與所附圖式僅係用來說明本發明，而非對本發明的權利範圍作任何的限制。

1、1a、1b‧‧‧位移偵測裝置

10‧‧‧位移感測模組

11‧‧‧距離感測模組

12‧‧‧輸入模組

13‧‧‧處理模組

14‧‧‧儲存模組

15‧‧‧傳輸模組

d‧‧‧距離

S30~S34、S40~S48‧‧‧步驟流程

圖1A係繪示依據本發明一實施例之位移偵測裝置的功能方塊圖。

圖1B係繪示依據本發明一實施例之位移偵測裝置於進行距離偵測時的示意圖。

圖2A係繪示依據本發明一實施例之近接感測器於位移偵測裝置上的配置示意圖。

圖2B係繪示依據本發明另一實施例之近接感測器於位移偵測裝置上的配置示意圖。

圖3係繪示依據本發明一實施例之位移偵測裝置的省電方法的步驟流程圖。

圖4係繪示依據本發明另一實施例之位移偵測裝置的省電方法的步驟流程圖。

〔位移偵測裝置之一實施例〕

請一併參照圖1A與圖1B，圖1A係繪示依據本發明一實施例 之位移偵測裝置的功能方塊圖；圖1B係繪示依據本發明一實施例之位移偵測裝置於進行距離偵測時的示意圖。如圖1A與圖1B所示，位移偵測裝置1包括位移感測模組10、距離感測模組11、輸入模組12、處理模組13、儲存模組14以及傳輸模組15，其中位移感測模組10、距離感測模組11、輸入模組12、儲存模組14以及傳輸模組15皆電性連接處理模組13。於實務上，位移偵測裝置1為一種主機裝置(例如桌上型電腦或筆記型電腦)的輸入設備，其用於對主機裝置的螢幕影像上的游標進行定位或是對主機裝置輸入功能指令，換句話說，位移偵測裝置1可為一種光學滑鼠或是雷射滑鼠，其透過使用者而操作於工作面(例如桌面)上。以下分別就位移偵測裝置1的各部功能模組作詳細說明。

位移感測模組10設置於位移偵測裝置1抵靠工作面之一側，其用以偵測位移偵測裝置1於工作面上的位移量與位移方向。一般來說，位移感測模組10中更包括有一組影像感測單元以及一組發光單元(未繪示於圖上)，其中發光單元用以向工作面發出光線(例如紅光、藍光、不可見光或是雷射光)，使得影像感測單元可以藉由光線而據以偵測出位移偵測裝置1於工作面上的位移量與位移方向。

舉例來說，若發光單元發出為紅光的話，則影像感測單元會比對工作面上的表面粗糙度所產生的陰影變化，而計算出位移偵測裝置1於工作面上的位移量與位移方向；若位移偵測裝置1為雷射滑鼠的話，由於雷射光束具有指向性且能夠直接反射出工作面上的表面粗糙度，而使得影像感測單元可以直接地計算出位移偵測裝置1於工作面上的位移量與位移方向。

於實務上，影像感測單元可以為一種由電荷耦合元件(charge coupled device，CCD)或是互補式金屬氧化物半導體(complementary metal oxide semiconductor，CMOS)所製成的影像感測器(image sensor)，但本發明不以此為限。

距離感測模組11用以偵測物體(例如使用者的手部)與位移偵測裝置1之間的距離d，並據以產生一組感測值，如圖1B所示。因此，距離感測模組11係設置於位移偵測裝置1的用於提供手部抵靠之一側。於實務上，距離感測模組11包括至少一近接感測器(proximity sensor)，其主要係透過磁場的變化來判斷物體的接近或是遠離。然而，於所屬技術領域具有通常知識者亦可將近接感測器替換為紅外線感測器(infrared sensor)、雷射感測器(laser sensor)、超音波感測器(ultrasonic sensor)或是光感測器(optic sensor)等距離感測器，其主要係透過反射訊號的強度，來判斷物體與距離感測器之間的距離d，但本發明並不以此為限。此外，由於上述之距離感測器已被本技術領域具有通常知識者所知悉，故在此不再詳細贅述其作動方式。

輸入模組12用以提供使用者非接觸(non-contact)操作位移偵測裝置1，舉例來說，輸入模組12可以為一種手勢感測模組，以偵測使用者之手部的手勢動作。於實務上，輸入模組12可以為一種影像感測器或是由複數個近接感測器所組成。若輸入模組12為影像感測器，則輸入模組12透過週期性地擷取手部的手勢動作之影像來判斷一段時間內的手勢動作。若輸入模組12係由複數個近接感測器所組成，則輸入模組12透過磁場的變化來判斷使用者手部的手勢動作。

值得注意的是，若距離感測模組11與輸入模組12皆係由複數個近接感測器所組成的話，代表位移偵測裝置1透過相同的一種元件(即近接感測器)即可達成兩種不同功能模組之功效，將使得位移偵測裝置1內部的電路設計更加地簡單，除了更節省製造成本外，更能有效地提高生產效率。

處理模組13依據距離感測模組11的感測結果，而選擇性地控制位移感測模組10與輸入模組12進行開啟或關閉。更詳細來說，當處理模組13判斷出由距離感測模組11傳來的感測值小於 第一預設值時，將會開啟位移感測模組10；當處理模組13判斷出感測值大於第二預設值時，將會開啟輸入模組12及關閉位移感測模組10；當處理模組13判斷出感測值大於第三預設值且第三預設值大於第二預設值時，將會同時關閉位移感測模組10與輸入模組12。

值得注意的是，第二預設值可以大於或等於第一預設值，舉例來說，若第二預設值等於第一預設值，則代表位移偵測裝置1僅能用於開啟或關閉兩種功能模組(即位移感測模組10與輸入模組12)；若第二預設值大於第一預設值，則代表在第二預設值與第一預設值之間可以設置有至少一組其他的功能模組，而使得使用者的手部在距離位移偵測裝置1的不同區段上時，具有不同的功能運作，故本實施例之位移偵測裝置1具有功能模組上的擴充性，廠商可以依據位移偵測裝置1的使用需求而逕行設計出合理的第一預設值與第二預設值的範圍。另外，第三預設值通常係為輸入模組12的非接觸操作位移偵測裝置1的最大距離，但不以此為限。

儲存模組14用以儲存使用者的手勢動作與功能操作的對應關係。於實務上，儲存模組14可以為屬於非揮發性記憶體(non-volatile memory)的唯讀記憶體(read-only memory，ROM)或是快閃記憶體(flash memory)，本發明在此不加以限制。

傳輸模組15用以將位移感測模組10與輸入模組12所獲得之資料回傳至主機裝置，以供主機裝置執行對應之操作，本發明在此不加以限制傳輸模組15為有線傳輸之型式或是無線傳輸之型式。

以實際操作的例子來說，在第二預設值等於第一預設值的情況下，當使用者的手部與位移偵測裝置1之間的距離d大於第三預設值時，代表使用者無意圖使用位移偵測裝置1來操作主機裝置，此時位移偵測裝置1為了節省不必要的電能消耗，將會同時關閉位移感測模組10與輸入模組12。

接著，當使用者的手部逐漸接近位移偵測裝置1且距離感測模組11所產生的感測值位於第一預設值與第三預設值之間(即感測值小於第三預設值但大於第一預設值)時，代表使用者的手部雖然與位移偵測裝置1有一段距離而無法實際接觸到位移偵測裝置1，此時位移偵測裝置1僅需開啟輸入模組12並關閉還不需運作的位移感測模組10，並以非接觸操作來對主機裝置輸入功能指令。

最後，當使用者的手部已相當接近位移偵測裝置1且距離感測模組11所產生的感測值已小於第一預設值時，代表使用者的手部已能實際接觸到位移偵測裝置1，此時位移偵測裝置1將會關閉輸入模組12而僅開啟位移感測模組10，除了節省了位移偵測裝置1的電能消耗外，同時也避免了輸入模組12以及位移感測模組10同時運作時可能會產生的誤判。

此外，若距離感測模組11與輸入模組12皆為複數個近接感測器所組成，則位移偵測裝置1更能因為近接感測器所使用的數目不同以及配置方式的不同而具有複數種功能操作。

請參照圖2A與圖2B，圖2A係繪示依據本發明一實施例之近接感測器於位移偵測裝置上的配置示意圖；圖2B係繪示依據本發明另一實施例之近接感測器於位移偵測裝置上的配置示意圖。如圖2A與圖2B所示，距離感測模組11與輸入模組12皆設置於位移偵測裝置1a與1b的用於提供手部抵靠之一側，且距離感測模組11與輸入模組12皆為使用複數個近接感測器而可以據以實施。

圖2A與圖2B的不同之處在於，圖2A中代表輸入模組12的複數個近接感測器為直線地配置於位移偵測裝置1中，圖2B中代表輸入模組12的複數個近接感測器為陣列地配置於位移偵測裝置1中，藉此使得圖2A與圖2B的位移偵測裝置1可以具有不相同的功能操作。舉例來說，圖2A的位移偵測裝置1由於複數個近接感測器為直線地配置的關係，使得輸入模組12僅能辨識手部的單一方向手勢動作(例如手部向左移動或向右移動)，進而讓主機裝置 可以執行上一頁或下一頁的功能操作；圖2B的位移偵測裝置1由於複數個近接感測器為陣列地配置的關係，使得輸入模組12可以辨識手部的多方向手勢動作，進而讓主機裝置除了可以執行上一頁或下一頁的功能操作外，更能執行放大、縮小或是旋轉等功能操作，故本發明在此不加以限制近接感測器所使用的數目以及配置方式。

圖2A與圖2B的另一個不同之處在於，圖2A中的距離感測模組11與輸入模組12為兩個分開的獨立模組，而圖2B中的距離感測模組11則與輸入模組12互相共用。更詳細來說，圖2A中的距離感測模組11僅單純地用以偵測物體與位移偵測裝置1a之間的距離，而輸入模組12則是僅單純地用以提供非接觸操作位移偵測裝置1a的功能。相反地，圖2B中的距離感測模組11在所產生的感測值大於第三預設值時，僅會具有偵測距離的功能，而當距離感測模組11所產生的感測值位於第二預設值與第三預設值之間時，將除了具有偵測距離的功能外，更能具有非接觸操作位移偵測裝置1b的功能。

〔位移偵測裝置的省電方法之一實施例〕

請一併參照圖1A與圖3，圖3係繪示依據本發明一實施例之位移偵測裝置的省電方法的步驟流程圖。如圖3所示，在步驟S30中，位移偵測裝置1偵測物體與位移偵測裝置1之間的距離，並據以產生一組感測值。在步驟S32中，位移偵測裝置1會判斷上述的感測值所座落的範圍。在步驟S34中，位移偵測裝置1會依據步驟S32的判斷結果，控制位移感測模組10與輸入模組12的開啟或關閉。其中，當上述的感測值小於第一預設值時，位移偵測裝置1會開啟位移感測模組10；而當上述的感測值大於第二預設值時，位移偵測裝置1會開啟輸入模組12及關閉位移感測模組10。

值得注意的是，於本實施例中，第二預設值係大於或等於第一預設值。另外，輸入模組12亦可為手勢感測模組，以偵測手部 的手勢動作，故輸入模組12可以為一種用以擷取手部的手勢動作之影像的影像感測器或是複數個近接感測器所組成。此外，用以偵測物體與位移偵測裝置1之間的距離的功能亦可透過近接感測器所達成。

若位移偵測裝置1具有複數個近接感測器的話，則上述多個的近接感測器除了可以直線地配置於位移偵測裝置1中，來辨識手部的單一方向手勢動作外，更可以陣列地配置於位移偵測裝置1中，來辨識手部的多方向手勢動作。

除此之外，於本實施例中，當上述的感測值大於第三預設值且第三預設值大於第二預設值時，位移偵測裝置1會同時關閉位移感測模組10與輸入模組12。在某些情況下，當上述的感測值小於第一預設值時，位移偵測裝置1會關閉輸入模組12。

請參照圖4，圖4係繪示依據本發明另一實施例之位移偵測裝置的省電方法的步驟流程圖。如圖4所示，在步驟S40中，位移偵測裝置1偵測物體與位移偵測裝置1之間的距離，並據以產生一組感測值。在步驟S41中，位移偵測裝置1會判斷感測值是否小於第一預設值。若判斷為是，則位移偵測裝置1會開啟位移感測模組10(步驟S42)；若判斷為否，則位移偵測裝置1會判斷感測值是否大於第二預設值(步驟S43)。

承接上述，在步驟S43中，若位移偵測裝置1判斷出感測值大於第二預設值時，則會進入步驟S44。在步驟S44中，位移偵測裝置1會判斷感測值是否小於第三預設值。若上述的感測值小於第三預設值，則位移偵測裝置1會開啟輸入模組12及關閉位移感測模組10；若上述的感測值大於第三預設值，則位移偵測裝置1會同時關閉輸入模組12及位移感測模組10。

相反地，在步驟S43中，若位移偵測裝置1判斷出感測值小於第二預設值時，則會進入步驟S47。在步驟S47中，位移偵測裝置1會判斷第一預設值是否等於第二預設值。若第一預設值不等於第二預設值，則執行 其他功能模組(步驟S48)，其中其他功能模組例如可以為聲控模組；若第一預設值等於第二預設值，則回到步驟S41。因此，相較於傳統的透過光源產生器與影像感測器判斷是否停止使用超過一預設時間以決定是否進入節能模式之方式，本發明的位移偵測裝置1係透過偵測手部與位移偵測裝置1之間的距離，來達到階段式開啟或關閉其他功能模組。舉例來說，透過本發明的位移偵測裝置1可以將傳統的於節能模式下的消耗電流0.035~0.2安培降低至0.01安培，進而使得位移偵測裝置1內電池的平均使用週期(亦稱使用壽命)由13個月提升到18個月，使得本發明的位移偵測裝置1更具有省電之功效。

〔實施例的可能功效〕

綜上所述，本發明實施例提供一種位移偵測裝置及其省電方法，透過位移偵測裝置中的距離感測模組來偵測使用者手部與位移偵測裝置之間的距離的遠近變化，來判斷是否要開啟或是關閉其他功能模組，使得本發明的位移偵測裝置具有階段式開啟或關閉其他功能模組的功能，進而減少不必要的電能消耗，達到節能省電之功效。此外，由於本發明的距離感測模組以及用以提供非接觸操作位移偵測裝置的手勢感測模組可以由複數個近接感測器所實現，將使得本發明的位移偵測裝置內部的電路設計更加地簡單。

以上所述僅為本發明之實施例，其並非用以侷限本發明之專利範圍。

1‧‧‧位移偵測裝置

10‧‧‧位移感測模組

11‧‧‧距離感測模組

12‧‧‧輸入模組

13‧‧‧處理模組

14‧‧‧儲存模組

15‧‧‧傳輸模組

Claims (20)

1. 一種位移偵測裝置，包括：一位移感測模組，用以偵測該位移偵測裝置於一工作面上的一位移量與一位移方向；一輸入模組，提供非接觸操作該位移偵測裝置；一距離感測模組，偵測一物體與該位移偵測裝置之間的距離，並據以產生一感測值；以及一處理模組，電性連接該位移感測模組、該輸入模組與該距離感測模組，該處理模組依據該距離感測模組的感測結果，而選擇性地控制該位移感測模組與該輸入模組進行開啟或關閉；其中，當該感測值小於一第一預設值時，開啟該位移感測模組，當該感測值大於一第二預設值時，開啟該輸入模組及關閉該位移感測模組。
2. 如申請專利範圍第1項所述之位移偵測裝置，其中該第二預設值大於或等於該第一預設值。
3. 如申請專利範圍第1項所述之位移偵測裝置，其中該輸入模組係為一手勢感測模組，以偵測一手部的手勢動作。
4. 如申請專利範圍第3項所述之位移偵測裝置，其中該手勢感測模組係為影像感測器，以擷取該手部的手勢動作之影像。
5. 如申請專利範圍第3項所述之位移偵測裝置，其中該手勢感測模組係由複數個近接感測器(proximity sensor)所組成。
6. 如申請專利範圍第5項所述之位移偵測裝置，其中該些近接感測器陣列地配置於位移偵測裝置，以供該手勢感測模組辨識該手部的多方向手勢動作。
7. 如申請專利範圍第5項所述之位移偵測裝置，其中該些近接感測器直線地配置於位移偵測裝置。
8. 如申請專利範圍第1項所述之位移偵測裝置，其中該距離感測 模組包括至少一近接感測器。
9. 如申請專利範圍第1項所述之位移偵測裝置，其中當該感測值大於一第三預設值且該第三預設值大於該第二預設值時，該處理模組同時關閉該位移感測模組與該輸入模組。
10. 如申請專利範圍第1項所述之位移偵測裝置，其中當該感測值小於一第一預設值時，關閉該輸入模組。
11. 如申請專利範圍第1項所述之位移偵測裝置，其中該位移偵測裝置更包括：一儲存模組，電性連接該處理模組，儲存該物體的手勢動作與功能操作的對應關係；以及一傳輸模組，電性連接該處理模組，用以將該位移感測模組與該輸入模組所獲得之資料回傳至一主機裝置，以供該主機裝置執行對應之操作。
12. 一種位移偵測裝置的省電方法，該位移偵測裝置具有一位移感測模組以及供非接觸操作該位移偵測裝置的一輸入模組，該位移感測模組用以偵測該位移偵測裝置於一工作面上的一位移量與一位移方向，省電方法包括：偵測一物體與該位移偵測裝置之間的距離，並據以產生一感測值；以及依據該感測值，而選擇性地對該位移感測模組與該輸入模組進行開啟或關閉，其中當該感測值小於一第一預設值時，開啟該位移感測模組，當該感測值大於一第二預設值時，開啟該輸入模組及關閉該位移感測模組。
13. 如申請專利範圍第12項所述之位移偵測裝置的省電方法，其中該第二預設值大於或等於該第一預設值。
14. 如申請專利範圍第12項所述之位移偵測裝置的省電方法，其中該輸入模組係為一手勢感測模組，以偵測一手部的手勢動作。
15. 如申請專利範圍第14項所述之位移偵測裝置的省電方法，其中 該手勢感測模組係由複數個近接感測器(proximity sensor)所組成。
16. 如申請專利範圍第15項所述之位移偵測裝置的省電方法，其中該些近接感測器陣列地配置於位移偵測裝置，以辨識該手部的多方向手勢動作。
17. 如申請專利範圍第15項所述之位移偵測裝置的省電方法，其中該些近接感測器直線地配置於位移偵測裝置。
18. 如申請專利範圍第12項所述之位移偵測裝置的省電方法，其中偵測該物體與該位移偵測裝置之間的距離是透過近接感測器。
19. 如申請專利範圍第12項所述之位移偵測裝置的省電方法，其中當該感測值大於一第三預設值且該第三預設值大於該第二預設值時，同時關閉該位移感測模組與該輸入模組。
20. 如申請專利範圍第12項所述之位移偵測裝置的省電方法，其中當該感測值小於一第一預設值時，關閉該輸入模組。