笔型光学指示装置及其控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种笔型光学指示装置与控制方法，特别是一种设有激光模块与阵列式感测元件的笔型光学指示装置。
【背景技术】
[0002]笔型指示器的设计多为方便使用者可以如控制鼠标一般的控制电脑光标，也可以辅助成为电脑绘图的手持工具。
[0003]一般常见的被动式的笔型指示器则是需要另一辅助绘图板或手写板作为互感的装置，当笔型指示器接触到布有电场的绘图板后，引起互感的效应，可以产生光标指示或是绘图轨迹的信号。
[0004]现有技术提供如光标指示用途的装置如机械式、光学式的鼠标或滚轮装置，或是触控笔，此类装置分别通过机械或是光学元件达到检测二维(X，Y轴)移动方向的目的，但却有分辨率不够或是准确度不高的问题。
[0005]而光学式所采用的图像感知器以光传感器为例，为通过如CMOS (互补式金属氧化物半场效晶体管)、CCD (电荷耦合元件)等感测元件将接受的光线转换为电信号，一般技术可以通过这类元件取得特定光源的强度(能量)，据此可以判断距离(作为距离传感器)、随着时间的能量变化，甚至作为图像获取的元件。
[0006]光学指示装置如电脑鼠标，可利用光传感器作为轨迹移动的判断，当产生的光线射向一运作平面，可以通过前后时间接收的能量变化、图像处理判断一个移动向量。
[0007]当此光学鼠标运作时，其中光源连续产生发射光，以特定角度射向表面取得反射光的信号，或是取得反射光强度的图像分布，其中控制器即分析出光学鼠标的移动方向。
[0008]在前述的已知光学鼠标的轨迹判断的技术中，相当倚赖由表面取得的反射光的信号，因此一般光学鼠标的效能将会随着表面的形式而有不同的表现。
[0009]现有技术也有一种电容性触控笔，此类触控笔与触控显示器之间可产生电容值变化，此电容值变化也就是判断移动方向的根据，因此也可以达成光标控制与绘图的功能。但缺点同样是分辨率不高而需要软件辅助而提高效能。
[0010]在光线寻迹的目的中，一般技术将会因为表面结构为透明或是不易反光的材质产生判断失败的问题，造成无法寻迹，也就可能使得相关装置(如光学鼠标)无法顺利运作。
[0011]现有技术中，若欲让光线寻迹的装置在不同平面上仍保有一定寻迹的效能，在取得光线移动行径的方式多使用额外的外部定位感测或是一些复杂的运算，但这些定位感测或是运算因为灵敏度的限制、高耗能与复杂的算法等的原因而仅适用于有限的平面样态上。这些已知的光传感器并非能适用于所有高反射或是很低反射率的平面上。
【发明内容】
[0012]本发明披露一种笔型光学指示装置与控制方法，笔型光学指示装置为一方便手持的笔型指示装置，根据实施例之一，笔型光学指示装置的壳体设有一光线通道，壳体内则设有处理经过感测光线运算得到移动信息的电路，比如有控制单元，用以整合笔型光学指示装置内电路信号，并产生移动信号；控制接口单元为提供操作产生笔型光学指示装置的控制信号，并可为设于壳体上的控制滚轮或按键；光源模块为提供一光源自笔型光学指示装置发出光线，光线经笔型光学指示装置的壳体上的光线通道射出，光源优选可为空间同调性良好的激光；感测模块，包括由多个阵列形式排列的感应元组成的一传感器阵列，用以接收经光线通道进入笔型光学指示装置的光线；通信单元提供装置与一电脑主机通信；以及一电源管理单元，电源管理单元连接一充电模块，如太阳能充电模块。
[0013]经运算感测模块内各个感应元在一采集时间前后所接收的能量后，可得出采集时间前后形成的空间干扰的能量差异，以判断笔型光学指示装置的移动方向，产生移动信号。
[0014]在一实施例中，前述控制单元、光源模块与感测模块集成于一集成电路内。
[0015]在控制方法的实施例之一中，启动笔型光学指示装置后可进入多个工作模式之一，装置可以提供使用者操作实体切换开关选择多个工作模式之一，比如进入光标指示模式、手写模式或触控模式。
[0016]为了能更进一步了解本发明为达成既定目的所采取的技术、方法及功效，请参阅以下有关本发明的详细说明、图式，相信本发明的目的、特征与特点，当可由此得以深入且具体的了解，然而所附图式与附件仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制者。
【附图说明】
[0017]图1显示入射平面与反射光的反射光径示意图；
[0018]图2所示为本发明笔型光学指示装置内光传感器阵列装置中集成于一集成电路内的传感器阵列示意图；
[0019]图3显示笔型光学指示装置实施例的电路方块图；
[0020]图4所示为笔型光学指示装置的实施例电路设计示意图；
[0021]图5所示为笔型光学指示装置的第一实施例示意图；
[0022]图6所示为笔型光学指示装置的第二实施例示意图；
[0023]图7所示为笔型光学指示装置的第三实施例示意图；
[0024]图8所示为笔型光学指示装置的第四实施例示意图；
[0025]图9显示流程描述本发明笔型光学指示装置的控制步骤实施例；
[0026]图10显示为本发明装置采用的传感器阵列的实施例示意图；
[0027]图11显示本发明光传感器阵列装置的感应元布局示意图；
[0028]图12显示为本发明光传感器阵列装置各感应元执行光线寻迹方法的示范图例之
[0029]图13显示为本发明光传感器阵列装置中各感应元执行光线寻迹方法的示范图例之二。
[0030]【符号说明】
[0031]入射光101表面结构105
[0032]反射光103
[0033]电路板20传感器阵列22
[0034]感应元201光源装置24
[0035]照射范围203控制电路26
[0036]电脑主机32笔型光学指示装置30
[0037]控制接口 310连接接口 311
[0038]控制单元301控制接口单元302
[0039]通信单元303存储单元304
[0040]光源模块305电源管理单元306
[0041]充电模块307感测模块308
[0042]笔型光学指示装置4控制单元41
[0043]通信单元42电源管理单元43
[0044]充电模块44感测模块45
[0045]光源模块46光线通道47
[0046]表面 40
[0047]笔型光学指示装置5太阳能板51
[0048]第一控制接口 52 第二控制接口 53
[0049]光线通道54表面50
[0050]笔型光学指示装置6连接接口 61
[0051]连接线601电脑主机65
[0052]第一控制接口 62 第二控制接口 63
[0053]光线通道64表面60
[0054]笔型光学指示装置7无线充电线圈71
[0055]第一控制接口 72 第二控制接口 73
[0056]光线通道74表面70
[0057]笔型光学指示装置8控制接口 81
[0058]角度调整机构82 光线通道84
[0059]表面80
[0060]感应元101，102，103，104，105
[0061]比较器 121，122，123，124，125
[0062]加总器111增益放大器112
[0063]计算器113输出电压Vout
[0064]傀儡感应元1111，1112，1113，1114，1115，1116
[0065]感应元1121，1122，1123，1124
[0066]感应元组合1211，1212，1213，1214，1215，1216
[0067]平均电压信号Vavg 方向X，Y
[0068]第一时间t0第二时间tl
[0069]感应元组合131，132
[0070]步骤S901?S907指示装置工作模式切换流程
【具体实施方式】
[0071]为提供一个方便且轻易在各种平面上可运行的手持指示装置，本说明书披露一种笔型光学指示装置与控制方法，笔型光学指示装置可以运作在一光标指示模式，当笔型光学指示装置运行于一表面，可产生控制电脑光标移动方向的信号；若在一手写模式下，笔型光学指示装置同样运行于一表面，可产生连续轨迹的信号；若在一触控模式，笔型光学指示装置将