专利名称：位移侦测装置和方法
技术领域：
本发明涉及一种位移侦测装置和方法，特别涉及一种可适应性调整位移灵敏度的
位移侦测装置和可适应性调整位移侦测装置的位移灵敏度的方法。
背景技术：
现有的位移侦测装置，如鼠标或指标定位装置，将其所侦测到的位移量传输至图 像显示装置，例如投影装置、游戏主机、个人电脑和电视等，以相对控制显示于该图像显示 装置屏幕上的光标或指向指标的移动。传统的位移侦测装置中，所侦测到的位移量与光标 或指向指标的位移之间通常具有固定的预设关系，称为每英寸位移量(counts per inch, CPI)或每毫米位移量(countsper millimeter)，例如位移灵敏度(空间位移解析度)为 800CPI的位移侦测装置是指位移侦测装置每移动一英寸，位于图像显示装置上的光标或指 向指标则相对移动800像素的距离。 然而于某些情形下，固定的位移灵敏度并无法满足使用者操作的需求，例如当使用 者操控光标或指向指标进行绘图软件的操作，且同时需要进行精细的移动时，太高的位移灵 敏度将导致难以进行微小位移的操控；另一方面，当使用者操控光标或指向指标进行游戏 时，反而有可能需要较高的位移灵敏度，以增加游戏进行的流畅性。有鉴于此，业界便研发出 了可调整位移灵敏度的位移侦测装置，然而大部分位移侦测装置中，位移灵敏度的调整必须 由使用者自行手动调整，且使用者并不一定能够迅速地自行调整至所需要的位移灵敏度。
例如，在标题为"一种光学指向装置中的位移数据后处理和回报(Displacement Data Post-processing and Reporting in an Optical PointingDevice)，，的第7， 161,585 号美国专利中，公开了一种光学指向装置中处理和回报所侦测的位移量的方法，该方法包
括下列步骤侦测所述位移量并累计第一计数，以代表相关累计单元中的侦测位移量大小， 所述第一计数代表在第一空间位移解析度下的侦测位移量大小(步骤a);处理累计于所述 累计单元中的第一计数，将该第一计数转换为回报计数，以代表在第二空间解析度下的侦 测位移量大小，且第二空间解析度低于所述第一空间解析度(步骤b);将所述回报计数回 报至个人电脑或外部控制器(步骤C);以及重复步骤a至步骤C(步骤d);其中，所述第二 空间解析度可选自至少两种预设解析度，包括低回报解析度和高回报解析度；其中，所述回 报计数以一选定的回报率回报，当从所述高回报解析度转换成所述低回报解析度时，降低 所述回报率；当从所述低回报解析度转换成所述高回报解析度时，提升所述回报率。然而， 此种方法并无法直接根据所侦测的位移量大小自动地调整光学指向装置所输出的位移灵 敏度，因此仍无法满足各种使用者的需求。 本发明提供一种位移侦测的装置和方法，其可在操作过程中根据侦测位移变化量 自动并即时地进行位移灵敏度的调整，从而增加位移侦测装置的操控便利性和实用性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种位移侦测装置和方法，其空间位移灵敏度(解析度)可根据所侦测到的位移变化量大小即时并自动地调整，以提高操控的精确性。 本发明的另一目的在于提供一种位移侦测装置和方法，其中所输出的空间位移灵
敏度(解析度)可大于、等于或小于所能侦测的位移灵敏度(解析度)，以提升位移侦测装
置和方法的实用性。
为达上述目的，本发明提供一种位移侦测方法，该方法包括下列步骤撷取第一图
像和第二图像，并根据该第一图像和第二图像求得侦测位移变化量；将该侦测位移变化量 与至少一个门槛值比较；以及根据比较结果适应性地调整位移侦测装置所输出的位移灵敏度。 根据本发明的另一特点，本发明还提供一种位移侦测方法，该方法包括用于适应
性地调整位移侦测装置所输出的位移灵敏度。该方法包括下列步骤提供对照表，该对照表
用于表示多个门槛值与所述位移侦测装置所输出的位移灵敏度之间的关系；撷取第一图像
和第二图像，并根据该第一图像和第二图像求得侦测位移变化量；以及比较该侦测位移变
化量与所述对照表，以适应性地调整所述位移侦测装置所输出的位移灵敏度。 本发明还提供一种位移侦测装置，该装置包括图像撷取单元、储存单元、灵敏度
控制单元和处理单元。所述图像撷取单元用于撷取第一图像和第二图像，并根据该第一图
像和第二图像求得侦测位移变化量。所述储存单元储存有至少一个门槛值。所述灵敏度控
制单元用于调整所述位移侦测装置所输出的位移灵敏度。所述处理单元比较所述侦测位移
变化量和所述门槛值，并根据比较结果适应性地控制所述灵敏度控制单元调整所输出的位
移灵敏度。 本发明的位移侦测方法可适用于位移侦测装置，例如光学鼠标或光学指向指标装 置，根据所侦测到的位移变化量大小适应性地调整位移侦测装置所输出的位移灵敏度，并 将该位移灵敏度通过传输接口单元无线或电性地传输至图像显示装置，例如电视屏幕、电 脑屏幕、游戏机屏幕或投影屏幕等，以根据不同的位移灵敏度控制屏幕上的光标或指向指 标的移动。
图la是显示本发明实施例的位移侦测装置的示意图；
图lb是显示本发明实施例的位移侦测装置的方块图； 图2a是显示在本发明实施例的位移侦测装置中，位移灵敏度与门槛值设定的示 意图； 图2b是显示在本发明实施例的位移侦测装置中，位移灵敏度与门槛值设定的另 一示意图； 图3a是显示在本发明实施例的位移侦测装置中，位移灵敏度与多个门槛值之间 的关系图； 图3b是显示在本发明实施例的位移侦测装置中，位移灵敏度与多个门槛值之间 的另一关系图； 图4是显示本发明实施例的位移侦测方法的流程图；以及 图5是显示本发明实施例的位移侦测装置的另一实施形式的示意图。 主要元件符号说明
1、1'位移侦测装置100壳体101光源102、 102'图像撷取单元
103灵敏度控制单元104储存单元105处理单元106传输接口单元107透镜H透孔S表面90图像显示装置91光标SI 'S4步骤AX水平位移变化量AY垂直位移变化量92、92'参考点
具体实施例方式
为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显，下文特举本发明实施例， 并配合所附图示，作详细说明如下。 请参照图la和lb所示，其分别显示根据本发明一种实施例的位移侦测装置1 的示意图和方块图，该位移侦测装置1的实施例包括光学鼠标和光学指向装置(optical pointing device)，用于相对控制图像显示装置90上的光标(或指向指标)91的移动。首 先，以光学鼠标为例对所述位移侦测装置1进行例示性的说明。 所述位移侦测装置l(例如光学鼠标) 一般具有壳体IOO，其下方具有透孔H，且所 述位移侦测装置1的其他构件设置于壳体100内部，所述构件包括光源101、图像撷取单元 102、灵敏度控制单元103、储存单元104、处理单元105、传输接口单元106以及至少一个透 镜(或透镜组)107。所述位移侦测装置1放置于表面S，例如桌面或鼠标垫的表面等，以供 使用者(未绘示)进行操控。 所述光源101的实施例包括，但不限于，发光二极管和激光二极管，其透过壳体 100下方的透孔H照明表面S，以提供图像撷取单元102撷取所述表面S的图像时所需要的 光。必须强调的是，当位移侦测装置1为光学鼠标时，位移侦测装置1可包括光源101 ;但 是当位移侦测装置1并非为光学鼠标时，例如为光学指向装置时，位移侦测装置1并不一定 具有光源101。 图像撷取单元102透过透孔H撷取表面S的多个图像，并据以计算出位移侦测装 置1相对于表面S的侦测位移变化量(displacement variation)。所述灵敏度控制单元 103用于调整位移侦测装置1所输出的位移灵敏度(CPI)。所述储存单元104中储存有至 少一个门槛值或者对照表，该门槛值作为调整位移灵敏度的依据；所述对照表则为依据多 个门槛值与位移侦测装置1所欲输出的位移灵敏度之间的关系所制成的对照表，且该对照 表的设定是根据实际产品的需求而设定的。所述处理单元105比较图像撷取单元102所求 得的侦测位移变化量与储存于储存单元中的门槛值，并根据比较结果适应性地(自动并即 时地)调整位移侦测装置l所输出的位移灵敏度。所述传输接口单元106则将位移侦测装 置1所欲输出的位移灵敏度通过无线或者电性连接的方式传输至图像显示装置90，例如电 视屏幕、电脑屏幕、游戏机屏幕或投影屏幕等，以相对控制显示于屏幕上的光标(或指向指 标)91的移动。当位移灵敏度较高时，光标91的移动速度较快；当位移灵敏度较低时，光标 91的移动速度较慢。可以了解的是，侦测位移变化量并不一定限定为由图像撷取单元102
6计算，其也可由处理单元105计算。 请参照图2a所示，其显示了在本发明实施例的位移侦测装置1中，位移侦测装置 l所输出的位移灵敏度与门槛值设定的关系示意图，其中横轴的数字表示储存于储存单元 104中的门槛值，单位为英寸/秒；纵轴的数字表示位移侦测装置1所输出的位移灵敏度 (CPI)。如图所示，储存单元104中储存有四个门槛值，包括两个上升门槛值(例如3英寸/ 秒和9英寸/秒)，以及两个下降门槛值(例如1英寸/秒和8英寸/秒)，且所述上升门槛 值(risingthreshold)设定为高于所述下降门槛值(falling threshold)，但并不限于此； 此外，位移侦测装置1可输出三种位移灵敏度，例如分别为400CPI、800CPI以及1，600CPI。
根据图2a的设定，对位移侦测装置1的动作方式作出如下说明，当位移侦测装置1 所输出的位移灵敏度为400CPI，且处理单元105判定图像撷取单元102所求得的侦测位移 变化量小于3英寸/秒时，处理单元105通知灵敏度控制单元103控制位移侦测装置1维 持输出400CPI的位移灵敏度；反之，当侦测位移变化量大于3英寸/秒或9英寸/秒时，处 理单元105则通知灵敏度控制单元103控制位移侦测装置1分别输出800CPI或1， 600CPI 的位移灵敏度。当位移侦测装置1所输出的位移灵敏度为800CPI，且处理单元105判定该 图像撷取单元102所求得的侦测位移变化量小于1英寸/秒时，该处理单元105通知灵敏 度控制单元103控制位移侦测装置1输出400CPI的位移灵敏度；另一方面，当侦测位移变 化量大于9英寸/秒时，处理单元105通知灵敏度控制单元103控制位移侦测装置1输出 1， 600CPI的位移灵敏度，否则位移侦测装置1维持输出800CPI的位移灵敏度。当位移侦测 装置1所输出的位移灵敏度为1， 600CPI，且处理单元105判定图像撷取单元102所求得的 侦测位移变化量小于1英寸/秒或8英寸/秒时，处理单元105通知灵敏度控制单元103 控制位移侦测装置1分别输出400CPI或800CPI的位移灵敏度，否则位移侦测装置1维持 输出1，600CPI的位移灵敏度。在此实施形式中，设定所述上升门槛不同于所述下降门槛的 原因在于，当图像撷取单元102所求得的侦测位移变化量位于门槛值附近时，可避免位移 侦测装置1所输出的位移灵敏度在两个数值之间往复震荡，以增加装置的稳定性，然而，上 升和下降灵敏度还可设定为相同值或者上升门槛值低于下降门槛值，并不限定于图2a所 公开的情况。藉此，可适应性地调整位移侦测装置1所输出的位移灵敏度，以更加符合使用 者在操控时的需求，提升位移侦测装置1的实用性。 请参照图2b所示，其显示了图2a中所述图像撷取单元102所求得的侦测位移变 化量与门槛值之间的关系图的另一种实施形式，其中所述侦测位移变化量包括水平位移变 化量AX和垂直位移变化量AY，且所述侦测位移变化量被设定为所述水平位移变化量的 绝对值与所述垂直位移变化量的绝对值之和，也就是I AXl + l AY|。在此实施形式中，处理 单元105比较图像撷取单元102所求得的侦测位移变化量I AXl + l AY|与门槛值，该门槛 值例如也包括两个上升门槛值3英寸/秒、9英寸/秒以及两个下降门槛值1英寸/秒、8 英寸/秒，并根据比较结果通知灵敏度控制单元103控制位移侦测装置1所输出的位移灵 敏度，其调整方式与图2a的说明类似，于此不再赘述。此外，图像撷取单元102所求得的侦 测位移变化量并不限定于图2b中所表示的情况，例如还可表示为(AX2+AY2)1/2或其他用 于表示位移变化量的方式。本发明的精神在于，将图像撷取单元102所求得的侦测位移变 化量与至少一个门槛值相比较，以作为灵敏度控制单元103控制位移侦测装置1所输出的 位移灵敏度(CPI)的依据，并不限定于特定的位移量表示方式。此外，可以了解的是，图2a
7和图2b中所表示的数值以及门槛值数目，仅为例示性的说明，并非用于限定本发明。
请参照图3a和3b所示，其分别显示了在本发明实施例的位移侦测装置1中，图像 撷取单元102所求得的侦测位移变化量与门槛值设定的另一种实施形式，其中可将多个门 槛值与相对应的位移灵敏度制作成对照表或关系图。此处为了便于说明，图3a和3b中，将 多个门槛值与位移灵敏度的相对关系绘制成关系图，而本领域技术人员也可根据图3a和 3b所公开的内容了解到对照表的形成方式。所述处理单元105则利用查表或对照关系图 的方式通知灵敏度控制单元103控制位移侦测装置1输出的位移灵敏度。例如在图3a中， 当位移侦测装置1所输出的位移灵敏度为400CPI，且处理单元105判定图像撷取单元102 所求得的侦测位移变化量大于3英寸/秒时，处理单元105则通知灵敏度控制单元103自 动地控制位移侦测装置1在不同的侦测位移变化量下输出不同的位移灵敏度，例如当侦测 位移变化量超过4英寸/秒而小于5英寸/秒时，位移灵敏度例如可为600CPI。可以了解 的是，门槛值的数目与位移灵敏度的对照关系可根据实际需求任意设定，以同时达成提升 操控效率和实用性的目的。此外，如图3b中所示，在位移灵敏度与门槛值之间的关系曲线 中，上升曲线和下降曲线可选择设定为不同，藉以避免当图像撷取单元102所求得的侦测 位移变化量位于门槛值附近时，造成位移灵敏度在两个数值之间往复震荡的问题。可以了 解的是，在图3a和图3b中，侦测位移变化量的表示方式还可为各种位移量表示方式，例如
AXl + l AY|或(AX2+AY2)^，于此不再赘述。
请参照图4所示，其显示了根据本发明实施例的位移侦测方法的流程图，所述位 移侦测方法包括下列步骤撷取第一图像和第二图像(步骤S1);根据该第一图像和第二图 像求得侦测位移变化量(步骤S2);将该侦测位移变化量与至少一个门槛值相比较(步骤 S3);以及适应性地调整位移侦测装置所输出的位移灵敏度(步骤S4)。
首先，图像撷取单元102在不同时间分别侦测表面S的多个图像，例如第一图像 和第二图像(步骤S1)，接着根据该第一图像和第二图像计算出侦测位移变化量后(步骤 S2)，处理单元105比较该侦测位移变化量与门槛值(步骤S3)，并根据预先设定的对照表或 图2a至图3b所示的关系图，通知灵敏度控制单元103控制位移侦测装置1所输出的位移 灵敏度(步骤S4)。最后位移灵敏度将通过传输接口单元106传输至图像显示装置90，以 相对控制显示于其上的光标或指向指标91的移动。 请参照图5所示，其显示根据本发明的另一种实施形式，所述位移侦测装置1'被 显示为光学指向装置。在此实施形式中，图像显示装置90上优选地还包括两参考点92和 92'，但并不局限于两个，其可为设置于该图像显示装置90面板前方的两个光源，例如发 光二极管；也可为直接显示于该图像显示装置90的显示画面上的两个预设图像。位移侦测 装置l'(光学指向装置)同样通过图像撷取单元102'接收所述参考点92和92'所发 出的光信号以形成多个图像，并利用习知方法计算出所述参考点92和92'的图像的侦测 位移变化量，例如，但不限于，中国台湾专利公开200742600号所公开的方法。此外，位移侦 测装置l'同样包括灵敏度控制单元，用于调整位移侦测装置l'所输出的位移灵敏度；储 存单元，用于储存有至少一个门槛值、对照表或者关系图；处理单元，用于比较图像撷取单 元102'所求得的侦测位移变化量与储存于储存单元中的门槛值，并根据比较结果适应性 地(自动并即时地)调整位移侦测装置1'所输出的位移灵敏度；以及传输接口单元，用于 将位移侦测装置 所欲输出的位移灵敏度 过无线或者电性连接的方式传输至图像显示装置90。当计算出侦测位移变化量后，其他的实施方式均类似所述位移侦测装置l，于此不 再赘述。 可以了解的是，本发明的位移侦测方法并不限定应用于本说明所举出的实施例， 其还适用于其他光标或指向指标的控制，例如光枪游戏中瞄准点的控制。也就是说，只要是 通过计算出侦测装置与基准物件之间的相对位移量，并据以控制光标或指向指标的控制装 置，均不脱离本发明的精神。 综上所述，由于现有的位移侦测装置无法在操作过程中根据操控状态自动并即时 地调整输出灵敏度，具有无法符合各种使用者需求的问题。本发明提供一种位移侦测装置 和方法(图la、图lb和图4)，其可根据所求得的侦测位移变化量自动并即时地控制位移侦 测装置的位移灵敏度，以有效提升其操控精确性和实用性。 虽然本发明已被上述优选实施例所公开，然而所述实施例并非用于限定本发明， 任何本发明所属技术领域中的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，应当可作各种 改动与修改。因此本发明的保护范围应当以后附的权利要求书所界定的为准。
权利要求
一种位移侦测方法，该方法包括下列步骤撷取第一图像和第二图像，并根据该第一图像和第二图像求得侦测位移变化量；将该侦测位移变化量与至少一个门槛值比较；以及根据比较结果适应性地调整位移侦测装置所输出的位移灵敏度。
2. 根据权利要求1所述的位移侦测方法，该方法还包括下列步骤传输所述位移灵敏 度至图像显示装置，以相对控制该图像显示装置上的光标或指向指标的移动。
3. 根据权利要求1所述的位移侦测方法，其中所述位移灵敏度包括第一灵敏度和高 于该第一灵敏度的第二灵敏度，调整位移侦测装置所输出的位移灵敏度的步骤包括下列步 骤当所述侦测位移变化量小于所述门槛值时，所述位移侦测装置输出所述第一灵敏度；以及当所述侦测位移变化量大于所述门槛值时，所述位移侦测装置输出所述第二灵敏度。
4. 根据权利要求1所述的位移侦测方法，其中所述位移灵敏度包括第一灵敏度和高于 该第一灵敏度的第二灵敏度，所述门槛值包括上升门槛值和低于该上升门槛值的下降门槛 值，当所述位移侦测装置输出所述第一灵敏度时，调整位移侦测装置所输出的位移灵敏度 的步骤还包括下列步骤当所述侦测位移变化量大于所述上升门槛值时，所述位移侦测装置输出所述第二灵敏 度；以及当所述侦测位移变化量小于所述上升门槛值时，所述位移侦测装置输出所述第一灵敏度。
5. 根据权利要求1所述的位移侦测方法，其中所述位移灵敏度包括第一灵敏度和高于 该第一灵敏度的第二灵敏度，所述门槛值包括上升门槛值和低于该上升门槛值的下降门槛 值，当所述位移侦测装置输出所述第二灵敏度时，调整位移侦测装置所输出的位移灵敏度 的步骤还包括下列步骤当所述侦测位移变化量大于所述下降门槛值时，所述位移侦测装置输出所述第二灵敏 度；以及当所述侦测位移变化量小于所述下降门槛值时，所述位移侦测装置输出所述第一灵敏度。
6. 根据权利要求1所述的位移侦测方法，其中所述侦测位移变化量为水平位移变化量 的绝对值与垂直位移变化量的绝对值之和。
7. —种位移侦测方法，该方法用于适应性地调整位移侦测装置所输出的位移灵敏度， 该方法包括下列步骤提供对照表，该对照表用于表示多个门槛值与所述位移侦测装置所输出的位移灵敏度 之间的关系；撷取第一图像和第二图像，并根据该第一图像和第二图像求得侦测位移变化量；以及 比较该侦测位移变化量与所述对照表，以适应性地调整所述位移侦测装置所输出的位 移灵敏度。
8. 根据权利要求7所述的位移侦测方法，该方法还包括下列步骤传输所述位移灵敏 度至图像显示装置，以相对控制该图像显示装置上的光标或指向指标的移动。
9. 根据权利要求7所述的位移侦测方法，其中所述对照表被绘制成多个门槛值与所述 位移侦测装置所输出的位移灵敏度之间的关系图。
10. —种位移侦测装置，该装置包括图像撷取单元，用于撷取第一图像和第二图像，并根据该第一图像和第二图像求得侦测位移变化量；储存单元，储存有至少一个门槛值；灵敏度控制单元，用于调整所述位移侦测装置所输出的位移灵敏度；以及 处理单元，比较所述侦测位移变化量和所述门槛值，并根据比较结果适应性地控制所 述灵敏度控制单元调整所输出的位移灵敏度。
11. 根据权利要求io所述的位移侦测装置，该装置还包括传输接口单元，该传输接口单元用于将所述灵敏度控制单元所输出的位移灵敏度传输至图像显示装置。
12. 根据权利要求11所述的位移侦测装置，其中所述图像显示装置选自电视、电脑屏 幕、游戏机屏幕和投影屏幕中的一者。
13. 根据权利要求11所述的位移侦测装置，其中所述位移侦测装置无线或电性连接至 所述图像显示装置。
14. 根据权利要求IO所述的位移侦测装置，其中所述位移侦测装置为光学鼠标或光学 指向装置。
15. 根据权利要求IO所述的位移侦测装置，其中所述储存单元储存有多个门槛值，且 每一个门槛值对应一个位移灵敏度，其中所述门槛值与位移灵敏度形成为 对照表。
16. 根据权利要求IO所述的位移侦测装置，其中所述储存单元储存有多个门槛值，且 每一个门槛值对应一个位移灵敏度，其中所述门槛值与位移灵敏度形成为关系图。
全文摘要
一种位移侦测方法，该方法包括下列步骤撷取第一图像和第二图像，并根据该第一图像和第二图像求得侦测位移变化量；将该侦测位移变化量与至少一个门槛值比较；以及根据比较结果适应性地调整位移侦测装置所输出的位移灵敏度。本发明还提供一种位移侦测装置。本发明提供的位移侦测的装置和方法可在操作过程中根据侦测位移变化量自动并即时地进行位移灵敏度的调整，从而增加位移侦测装置的操控便利性和实用性。
文档编号G06F3/038GK101727219SQ20091020321
公开日2010年6月9日 申请日期2009年5月20日 优先权日2007年12月21日
发明者李敬洲, 陈信嘉 申请人:原相科技股份有限公司