具有多重光侦测功能的携带式装置及其光学侦测方法与流程

本发明涉及一种具有光侦测功能的携带式装置及其光学侦测方法，特别是有关一种具有多重光侦测功能的携带式装置、以及能够改变光学侦测模块的侦测方向的光学侦测方法。

背景技术：

请参阅图1以及图2，图1为现有技术中具有近接传感器(proximity sensor)52的移动电话50，图2为现有技术中移动电话50的结构剖视图。显示屏幕54设置在移动电话50的壳体56的上表面。近接传感器52包括光学发射器521以及光学接收器522。光学发射器521产生的光侦测信号会穿透壳体56的上表面。当光侦测信号投射到外部物体时，外部物体会反射生成光调变信号，并且光调变信号为光学接收器522所接收以启动近接传感器52。因此，近接传感器52的侦测范围局限在壳体56上表面的上方。传统近接传感器52的侦测功能有所限制，故如何设计出一种能够扩增现有近接传感器的应用可能性以提供新型态侦测功能的产品，便为现今移动通讯产业的重点发展目标之一。

技术实现要素：

本发明提供一种具有多重光侦测功能的携带式装置、以及能够改变光学侦测模块的侦测方向的光学侦测方法，以解决上述的问题。

基于上述目的，本发明公开一种具有多重光侦测功能的携带式装置。所述携带式装置包括壳体、光学侦测模块以及光学转向机构。所述光学侦测模块设置在所述壳体内。所述光学侦测模块包括光学发射器以及光学接收器。所述光学发射器用以将光侦测信号沿着第一方向发射出所述壳体外。所述光学接收器邻近设置在所述光学发射器的旁边，用以接收从外部物体反射回来的光调变信号。所述光学转向机构邻近设置在所述光学侦测模块的旁边。当所述光侦测信号没有被所述光学转向机构驱使转向时，所述光侦测信号直接进行投射；当所述光侦测信号被所述光学转向机构驱使转向时，所述光侦测信号沿着不同于所述第一方向的第二方向传送。

基于上述目的，本发明还公开一种能够通过光学转向机构的功能去改变光学侦测模块的侦测方向的光学侦测方法。所述光学侦测模块包括光学发射器以及光学接收器。所述光学发射器发射光侦测信号，所述光学接收器接收从外部物体反射回来的光调变信号。所述光学侦测方法应用在具有所述光学侦测模块以及所述光学转向机构的携带式装置。所述光学侦测方法包括:当所述光侦测信号以及所述光调变信号的传送没有受到所述光学转向机构的致发而转向时，驱动所述光学发射器出射具有特定强度的所述光侦测信号。当所述光侦测信号以及所述光调变信号的传送被所述光学转向机构致发而转向时，驱动所述光学发射器出射强度提高的所述光侦测信号。驱动所述光学接收器读取所述光调变信号的原始数据，以及分析所述原始数据以相应触发所述携带式装置的功能。

本发明的携带式装置利用光学转向机构去改变光学侦测模块的信号传送方向。光学转向机构可以是反射镜组件、或为旋转机构设计；光侦测信号以及光调变信号的传送方向通过反射镜组件的反射而转向、或是光学发射器与光学接收器所组成的侦测模块通过旋转机构设计产生转动，进而改变光侦测信号以及光调变信号的传送方向。光侦测信号以及光调变信号可为可见光信号、或是不可见光信号。光学转向机构还能进一步配合光导组件或光学调变组件，通过光导组件与光学转向机构的组合而得以执行多重侦测模式，并且光学调变组件还可用来放大光学侦测模块的侦测范围。本发明的携带式装置及其光学侦测方法增加了光学侦测模块的可侦测方向变化性、以及扩大光学侦测模块的容许侦测范围，相比于内嵌在携带式装置的传统近接传感器能够提供更多的侦测功能。

附图说明

图1为现有技术中具有近接传感器的移动电话。

图2为现有技术的移动电话的结构剖视图。

图3为本发明第一实施例的具有多重光侦测功能的携带式装置的示意图。

图4为本发明第一实施例的具有多重光侦测功能的携带式装置的结构剖视图。

图5为本发明第一实施例的利用光学转向机构的模式切换来改变光学侦测模块14的侦测方向的流程示意图。

图6A以及图6B分别为本发明第一实施例的携带式装置实际应用在不同情况下的其中一种优选方案的示意图。

图7为本发明其它实施例的携带式装置的结构剖视图。

图8为本发明第二实施例的携带式装置的示意图。

图9以及图10分别为本发明第二实施例的携带式装置在不同操作阶段的结构剖视图。

图11以及图12分别为本发明第三实施例的携带式装置在不同操作阶段下的示意图。

图13以及图14分别为本发明第三实施例的携带式装置在不同操作阶段下的结构剖视图。

图15以及图16分别为本发明第四实施例的携带式装置在不同操作阶段下的结构剖视图。

图17为本发明第四实施例的具有光导组件的携带式装置的示意图。

图18为本发明第五实施例的切换光学侦测模块之多重侦测模式的流程示意图。

图19为本发明第五实施例的具有大范围侦测角度的携带式装置的示意图。

图20为本发明第五实施例的具有大范围侦测角度的携带式装置的结构剖视图。

图21为本发明实施例的携带式装置的应用示意图。

【主要组件符号说明】

10 携带式装置

12 壳体

121 第一表面

122 第二表面

123A 通孔

123B 通孔

14 光学侦测模块

16、16’、16” 光学转向机构

18 电路板

20 显示屏幕

22 光学发射器

24 光学接收器

26、26’ 支托件

28、28’ 光学反射组件

30 枢接点

32 支撑件

34 转轴

36 光导组件

361A 出光孔

361B 出光孔

38A、38B 区段

40 开口

42 运算处理器

44 声音产生单元

46 捆带

48 光学调变组件

50 移动电话

52 近接传感器

521 光学发射器

522 光学接收器

54 显示屏幕

56 壳体

P1 第一位置

P2 第二位置

S1 光侦测信号

S2 光调变信号

V1 第二表面的平面法向量

V2 第一表面的平面法向量

D1 第一方向

D2 第二方向

步骤S100、S102、S104、S106、S108、S110

步骤S200、S202、S204、S206、S208、S210、S212

具体实施方式

请参阅图3与图4。图3为本发明第一实施例的具有多重光侦测功能的携带式装置10的示意图，图4为本发明第一实施例的具有多重光侦测功能的携带式装置10的结构剖视图。携带式装置10包括壳体12、光学侦测模块14以及光学转向机构16。壳体12内具有电路板18，并且光学侦测模块14设置在电路板18上。显示屏幕20设置在壳体12的第一表面121。第一表面121上对齐于光学侦测模块14的区域优选地由透明材料制作而成。壳体12进一步包括多个第二表面122，分别邻近设置在第一表面121的多个对应端边。光学侦测模块14设置在壳体12内。在其它可能的变化实施例中，光学侦测模块14可以作为近接传感器。光学侦测模块14包括光学发射器22以及光学接收器24，光学发射器22与光学接收器24可以彼此相邻设置。光学发射器22用来发射光侦测信号S1，并且光侦测信号S1会沿着第一方向D1射出壳体12。其中，第一方向D1可定义为第一表面121的平面法向量(planar normal vector)V2，然不限于此。当外部物体位于壳体12的上方时，光侦测信号S1会投射到外部物体，并自外部物体反射而生成光调变信号S2，使光学接收器24能够相应接收自外部物体反射的光调变信号S2。

在第一实施例中，光学转向机构16是一种可拆卸结构，所述可拆卸结构包括了支托件26以及光学反射组件28。当光学转向机构16与壳体12组装在一起时，光学反射组件28结合支托件26、且倾斜地设置在第一表面121上方，以将光侦测信号S1的传送从第一方向D1转向为第二方向D2。其中，第二方向D2可定义为第二表面122的平面法向量V1，然不限于此。光学反射组件28可以是平面反射件、曲面反射件、或者是其它能够全部或部分反射光侦测信号S1以及光调变信号S2的任意形状反射件。一般来说，平面反射件具有方便收纳的优点，曲面反射件则能通过会聚光线来提高侦测效率。如图3所示，支托件26可以是环型组件，所述环型组件通过支托件26的开口40以可拆卸方式设置在壳体12，并且支托件26与壳体12可以手动结合，以使光学反射组件28对齐于光学侦测模块14。在其它可能的变化实施例中，光学转向机构16还能够通过任意结构以可拆卸方式设置在壳体12，其实际应用并不限于本发明前述说明，端视设计需求而定。

光学转向机构16可以选择性地切换在多个模式之间。举例来说，当光学转向机构16切换到第一模式时，光侦测信号S1直接投射，例如当光侦测信号S1能够投射到外部物体时，从外部物体所反射生成的光调变信号S2会直接被光学接收器24所接收，意即光侦测信号S1以及光调变信号S2的传送都沿着/平行于第一方向D1行进。当光学转向机构16切换到第二模式时，光侦测信号S1通过光学转向机构16的反射而转向到第二方向D2，光调变信号S2则会通过光学转向机构16的反射转向到第一方向D1，意即光信号的传送方向都因光学转向机构16的反射而改变。

光学转向机构16的模式切换可以通过光学转向机构16和壳体12的相对移动来达成、或是通过光学转向机构16’相对于枢接点30的旋转来达成(如图10所示)、或是通过转动光学转向机构16”以改变光学侦测模块14的面向来达成(如图11所示)。光学转向机构的变化态样不限于上述实施例所述，端视设计需求而定。当光学转向机构16分离于壳体12时(例如光学转向机构16被切换到第一模式)，光侦测信号S1直接投射出第一表面121、不会通过光学转向机构16而反射。外部物体位于第一表面121上方的时候，光学接收器24会接收到光调变信号S2以触发携带式装置10的对应功能，例如通过关闭显示屏幕20来节约能源消耗。当第一表面121上方没有外部物体的时候，光学接收器24不会接收到光信号，并得以触发携带式装置10的其它功能，例如启动显示屏幕20。在支托件26安装于壳体12上且邻近光学侦测模块14时(例如光学转向机构16被切换到第二模式)，光学反射组件28对齐于光学侦测模块14，并且光侦测信号S1受到光学反射组件28的反射而转向，以沿着第二表面122的平面法向量V1传送；此时，光侦测信号S1能够投射到置放在第二表面122前方的外部物体，光调变信号S2会从外部物体反射而由光学接收器24所接收。在其它可能的变化实施例中，携带式装置10包括运算处理器42，运算处理器42电连接于光学侦测模块14并用来分析光调变信号S2，以能获取外部物体和第二表面122的相对位置信息，然实际应用不限于此。

请参阅图5，图5为本发明第一实施例的利用光学转向机构16的模式切换来改变光学侦测模块14的侦测方向的流程示意图。首先，执行步骤S100以判断光学转向机构16被切换到何种模式。当光学转向机构16被判断为第一模式时，执行步骤S102以判断外部物体是否位于第一表面121上方；或是当光学转向机构16被判断为第二模式时，执行步骤S104以对光学侦测模块14进行初始化的程序。在其它可能的变化实施例中，第二模式可以用来侦测外部物体相对于第二表面122的距离，因此接着执行步骤S106，以根据第二模式的相关设定驱动光学发射器22提高光侦测信号S1的信号强度。换句话说，光侦测信号S1在第二模式下的信号强度优选地高于光侦测信号S1在第一模式下的信号强度。然后执行步骤S108以及步骤S110，光学接收器24受驱动而读取光调变信号S2的原始数据，前述的原始资料经分析后便能用来触发携带式装置10的对应功能。

举例来说，原始数据符合特定值的时候会产生警告信号。例如当外部物体接近穿戴有携带式装置10的用户时，电连接于运算处理器42的声音产生单元44便会产生相应的警告信号。请参阅图21，图21为本发明实施例的携带式装置10的应用示意图。携带式装置10通常穿戴在使用者的手腕、或者可选择性地穿戴在使用者的四肢或躯体。当用户朝向外部物体移动时，警告信号的声音频率能够根据原始数据的量值改变而相应提高；当用户远离外部物体时，警告信号的声音频率则会相应降低以作为善意提示音。在其它可能的变化实施例中，携带式装置10可以穿戴在用户身上的任意位置(例如上臂部、腿部、颈部或是胸腔的位置)、或是根据不同的应用需求而固定在特定位置上。

请参阅图6A以及图6B。图6A以及图6B分别为本发明第一实施例的携带式装置10实际应用在不同情况下的其中一种优选方案的示意图。携带式装置10可以是被握在手掌中、或是由捆带46束缚在手腕上的智能型手表、智能手环、或是携带式电话。在某些可能的变化实施例中，如图6A所示，穿戴了携带式装置10的用户可在碰触到其它物体前，利用携带式装置10的侦测功能精确感知其周围环境，例如应用于拿取对象、操作门把、或行经陌生环境的情况中。此外，如图6B所示，穿戴了携带式装置10的用户可向上或向下移动其手掌去干扰光侦测信号S1的传送(意即截断、或不截断光侦测信号S1的光传输路径)，因此摆动手掌所产生的手势便能用来开启或关闭电器设备，然实际应用并不限于此。在其它可能的变化实施例中，若是使用者向上翻转手掌去阻断光侦测信号S1的光传输路径，携带式装置10会被触发而启动其手势侦测功能；若是使用者向下翻转手掌以避免干扰光侦测信号S1的光传输路径，携带式装置10的手势侦测功能则能相应关闭，然实际应用并不限于此。

支托件26可以被设计成能够通过可拆卸方式设置在壳体12的内建单元。请参阅图7，图7为本发明其它实施例的携带式装置10的结构剖视图。图7所示的支托件26可以通过滑轨(没有绘制在说明书图式中)相对于壳体12移动。当支托件26移动到第一位置P1时，光学转向机构16所切换的模式能够将光学反射组件28对齐于光学侦测模块14，以使光侦测信号S1转向、且沿着第二表面122的平面法向量V1传送；当支托件26移动到不同于第一位置P1的其它位置时(例如移到第二位置P2)，光学转向机构16所切换的模式会造成光学反射组件28未对齐光学侦测模块14，使得光侦测信号S1无法通过光学反射组件28发生反射。

请参阅图8至图10，图8为本发明第二实施例的携带式装置10的示意图，图9以及图10分别为本发明第二实施例的携带式装置10在不同操作阶段的结构剖视图。第二实施例与第一实施例的差异在于：支托件26’通过枢接点30以可旋转方式固定在壳体12，并且光学反射组件28’是一种具有光信号能够部分穿透且部分反射功能的光学单元。如图9所示，光学转向机构16’所切换的模式让光侦测信号S1穿透光学反射组件28’(光学反射组件28’属于具有光信号能够部分穿透且部分反射功能的光学单元)，因此当外部物体位于第一表面121上方的时候，光侦测信号S1会投射到外部物体，光学接收器24接收自外部物体反射的光调变信号S2，以触发携带式装置10的对应功能(例如开启或关闭显示屏幕20)。如图10所示，光学转向机构16’所切换的模式让光侦测信号S1的传送因为光学反射组件28’(光学反射组件28’属于具有光信号能够部分穿透且部分反射功能的光学单元)的反射而转向，光侦测信号S1被转向并且沿着第二表面122的平面法向量V1传送，因此自外部物体反射回来的光调变信号S2就能用来分析以取得相关数据，例如取得外部物体和第二表面122之间的位置对应关系。

请参阅图11到图14。图11以及图12分别为本发明第三实施例的携带式装置10在不同操作阶段下的示意图，图13以及图14分别为本发明第三实施例的携带式装置10在不同操作阶段下的结构剖视图。第三实施例与前述实施例的差异在于：光学转向机构16”包括支撑件32以及转轴34。支撑件32用来承托光学侦测模块14，并且支撑件32会通过转轴34以可枢转方式连接于壳体12。光学转向机构16”能够相对壳体12旋转以调整光学侦测模块14与壳体12的转动角度，例如光学转向机构16”可通过旋转在不同模式之间任意切换。如图11以及图13所示，光学转向机构16”所切换的模式将光学侦测模块14设定成一般状态，以使光学侦测模块14沿着第一表面121的平面法向量V2投射光侦测信号S1。若是有外部物体停留在光学侦测模块14的上方，显示屏幕20会根据光学侦测模块14的侦测结果而关闭；若是光学侦测模块14上方没有外部物体存在，显示屏幕20则可相应自行启动。如图12以及图14所示，光学转向机构16”所切换的模式会改变光学侦测模块14的侦测方向，使光侦测信号S1沿着不同于第一表面121的平面法向量V2的方向移动；例如，光侦测信号S1可沿着第二表面122的平面法向量V1移动，然实际应用并不限于此。

第二实施例和/或第三实施例所述的应用于携带式装置10的光学侦测方法类同于第一实施例所述的光学侦测方法，故此不再重复说明。用户可在光学转向机构16,16’,16”切换到第二模式时手动致发光学侦测方法，或者在光学转向机构16,16’,16”被侦测且确定为第二模式时自动致发光学侦测方法。本发明的光学侦测方法的致发方式不限于上述实施例所述，端视设计需求而定。

请参阅图15到图17。图15以及图16分别为本发明第四实施例的携带式装置10在不同操作阶段下的结构剖视图，图17为本发明第四实施例的具有光导组件36的携带式装置10的示意图。在第四实施例中，光学转向机构16’包括支托件26’以及枢接点30，支托件26’通过枢接点30以可枢转方式连接于壳体12，光学反射组件则设置在支托件26’的表面。第四实施例的光学转向机构16’不同于第二实施例的差异在于支托件26’以及枢接点30的位置。第四实施例的携带式装置10将光导组件36设置在第一表面121的一侧的下方。通孔123A以及通孔123B形成在第一表面121，出光孔361A以及出光孔361B形成在光导组件36，并且通孔的数量优选地相符于出光孔的数量。光导组件36的一端邻近设置于光学转向机构16’。出光孔361A对齐于对应的通孔123A、和/或出光孔361B对齐于通孔123B。

如图15所示，光学转向机构16’所切换的模式让光侦测信号S1在没有转向的情况下穿透第一表面121，并且相应产生的光调变信号S2被接收及分析，以判断要开启或关闭显示屏幕20。如图16所示，光学转向机构16’所切换的模式让光侦测信号S1能够通过光学转向机构16’而引导进入光导组件36，光侦测信号S1通过例如为全反射作用等特性在光导组件36内传送、并经由出光孔361A与出光孔361B以及通孔123A与通孔123B透出壳体12，然实际应用不限于此。不论外部物体移到什么位置，只要通孔123A和/或通孔123B被遮蔽，光学侦测模块14就能接收到自外部物体反射的光调变信号S2。因此，第四实施例的光导组件36可以有效扩大光学侦测模块14的侦测范围。在第四实施例中，光导组件36主要可包括多个区段38A及38B，且对应于出光孔361A的区段38A的光导率优选地相同于对应出光孔361B的区段38B的光导率。

请参阅图18，图18为本发明第四实施例的切换光学侦测模块14之多重侦测模式的流程示意图。图18所述的光学侦测方法适用在图15至图17所示的携带式装置10。首先，执行步骤S200以判断光学侦测模块14的多重侦测模式是否被致发。如果多重侦测模式没有被致发，执行步骤S202以切换光学侦测模块14为第一模式；如果多重侦测模式已经致发，执行步骤S204以切换光学侦测模块14为第二模式。接着，执行步骤S206与步骤S208以提高光学发射器22所输出光侦测信号S1的信号强度，并且通过光学接收器24读取光调变信号S2的原始数据。在其它可能的变化实施例中，步骤S206或可修改为提高光学接收器24的侦测敏感度，其应用方式并未局限于前述实施例。接着，还可选择性执行步骤S210以滤除原始数据内的噪声。最后，执行步骤S212以比较原始数据与特定范围。若原始数据不符合特定范围，携带式装置10的对应功能不会被触发；若原始资料符合特定范围，表示通孔123A和/或通孔123B被遮蔽，携带式装置10则被触发相应功能。因此，光学侦测模块14的侦测方向可通过光导组件36扩增，进而提供多重侦测方向的功能。

除此之外，光导组件36进一步可被设计为：区段38A的光导率不同于区段38B的光导率。区段38A及区段38B的光导率差异能够用来侦测外部物体相对于光导组件36的移动方向。举例来说，区段38A可具有第一出光孔361A以及第一门坎值，区段38B可具有第二出光孔361B以及第二门坎值。第一门坎值和第二门坎值可以定义为某些量值的特定范围。第一出光孔361A位于第二出光孔361B与光学转向机构16’之间，且第一门坎值大于第二门坎值。当第一出光孔361A和/或第二出光孔361B受到遮蔽而产生原始数据时，原始数据被用来与第一门坎值和第二门坎值比较。

如图16所示，当原始资料大于第一门坎值、且小于第一门坎值以及第二门坎值的总和时，可表示为第一出光孔361A被遮蔽而第二出光孔361B没有被遮蔽的情况，即意味着外部物体自左往右相对于携带式装置10发生移动。当原始资料小于第一门坎值、但是大于第二门坎值的时候，可表示为第一出光孔361A没有被遮蔽而第二出光孔361B被遮蔽的情况，因此意味着外部物体自右往左相对于携带式装置10发生移动。当原始资料大于第一门坎值、且大于第一门坎值以及第二门坎值的总和时，可表示为第一出光孔361A与第二出光孔361B都被遮蔽，据此而能相应判断外部物体的移动方向。

请参阅图19以及图20。图19为本发明第五实施例的具有大范围侦测角度的携带式装置10的示意图，图20为本发明第五实施例的具有大范围侦测角度的携带式装置10的结构剖视图。在第五实施例中，携带式装置10进一步可包括光学调变组件48。光学调变组件48设置在光学侦测模块14上，用来调变光侦测信号S1的光学特性。举例来说，光学调变组件48优选地可为一种能够发散光侦测信号S1的凸透镜，用以扩大光学侦测模块14的侦测范围。其中，光学调变组件48可选择性地设计为外接式组件、或为内建式组件。

综上所述，本发明的携带式装置利用光学转向机构去改变光学侦测模块的信号传送方向。光学转向机构可以是反射镜组件、或为旋转机构设计；光侦测信号以及光调变信号的传送方向通过反射镜组件的反射而转向、或是光学发射器与光学接收器的组成的侦测模块通过旋转机构设计产生转动，进而改变光侦测信号以及光调变信号的传送方向。光侦测信号以及光调变信号能够任意选择为可见光信号、或是不可见光信号。光学转向机构还能进一步配合光导组件或光学调变组件，通过光导组件与光学转向机构的组合而得以执行多重侦测模式，并且光学调变组件还可用来放大光学侦测模块的侦测范围。相较于现有技术，本发明的携带式装置及其光学侦测方法增加了光学侦测模块的可侦测方向变化性、以及扩大光学侦测模块的容许侦测范围，相比于内嵌在携带式装置的传统近接传感器能够提供更多的侦测功能。

以上所述仅为本发明之较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做之均等变化与修饰，皆应属本发明之涵盖范围。