专利名称：光学指向系统及提高其对背景光噪声忍受度的方法
技术领域：
本发明涉及一种于光学指向系统提高对背景光噪声忍受度的方法，特别涉及一种 应用于游戏周边装置的光学指向系统中提高对背景光噪声忍受度的方法。
背景技术：
光学指向装置，以光学方式传输指向信号的装置，可应用于互动式电玩游戏中的 信号输入，作为动作感测追踪之用，或是，广义言之，可应用于计算机中以控制游标在计算 机屏幕上的位置，作为代替鼠标的指向装置。互动式电动游戏，无论是电视游戏或计算机游戏，皆是相当受欢迎的休闲娱乐。大 体来说，计算机游戏牵涉计算机对计算机软件的执行，及计算机输入周边装置的操作，像是 键盘、鼠标、摇杆和跳舞机等。然而，这些计算机输入周边装置的操作方式使得电动游戏不 够逼真。是故，为了使游戏更刺激有趣，能捕捉玩家动作的“光学指向系统”应运而生。如 图1所示，该光学指向系统100本质上为一摄影镜头101搭配一光指向器102，该光指向器 在外形上可配合游戏采用各式造型，如球棒、手枪、剑、方向盘等。而摄影镜头可捕捉指向 装置的动态，使得该组指向系统的信号传输得以无线化以克服玩家在进行3D动作游戏时 的不便。再者，“指向装置”从传统自身不具有光源，表面涂敷以反光材料的被动式指向器 (passive marker)，改进成具有光源的指向器，以避免传统被动式指向器需要外加投射光 源、以及需将背景光源控制在合理范围内的不便。最后，内置光源的指向器其光源可选用可 见光或不可见光，而在使用上，发出可见光的指向器可能会影响玩家视觉而造成不适且其 光学信号易被背景光所干扰，故在该指向器的设计多使用不可见光中的红外线。使用红外 线作为光源的指向器具有省电及价格低廉的优势，自当成为业界设计该产品的首选。然而，在我们生活环境中其实充满了红外线，物体只要有热就会发出热辐射，而这 些热辐射(即所谓的红外线)可能造成摄影镜头101捕捉的画面106中的噪声105，而使由 指向器102发射出的光点104无法辨识。此外，摄影镜头中的光学感测元件，如电荷耦合装 置(charge coupled device, (XD)在制造上的瑕疵，也可能使得光学指向系统无可避免的 遭遇到背景噪声干扰的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明主要目的是提供一种光学指向系统，可提高对背景光噪声忍受 度。本发明的光学指向系统，包括一第一光指向器包括一第一光发射部，用以发射一第一 特定数目光点；及一第一驱动装置，其耦接该第一光发射部，用以控制该第一特定数目光点 以一一般模式或以一特定闪动模式发出以及一光接收器，用以捕捉该第一特定数目光点， 且判断所接收的背景光的噪声状况；当该背景光的噪声达到一阈值，则切换第一光指向器 工作模式，令该第一特定数目光点由一般模式切换至一特定闪动模式发出，借以提高对背 景光噪声忍受度。本发明还提供了一种提高光学指向系统对背景光噪声忍受度的方法，该光学指向系统包括一光指向器及一光接收器，该噪声抑制方法包括当该光指向器所处环境中一背 景光的噪声达到一阈值时，则使该光指向器以一闪动模式输出光点。传统的指向器只以单一种模式发出光点，常见是使光点以不闪动的方式发出(即 本发明中的一般模式)，而本发明可使指向器切换于多种特定闪动模式间(包括该一般模 式及该闪动模式，其中闪动模式又有多种形态，详见后文的实施方式)，将有效改进背景噪 声干扰的情形。除了提高对背景光忍受度外，本发明的另一目的为在使用一个以上光指向 器的光学指向系统中，利用给定所述光指向器不同闪动模式的方式，达成辨识来自各个光 指向器的各个光点的功效。为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例并配合 附图做详细说明。
图1为光学指向系统的外观概略图。图2为本发明的光学指向系统200的线路方块图。图3A为本发明的发射部于一般模式下的示意图。图3B为本发明的发射部于第一闪动模式下的示意图。图3C为本发明的发射部于第二闪动模式下的示意图。图4为本发明光学指向系统的噪声抑制方法第一实施例的流程图。图5为具有多个光指向器的光学指向系统的概要图。图6为本发明光学指向系统的噪声抑制方法第二实施例的流程图。图7为本发明光学指向系统的噪声抑制方法第三实施例的流程图。上述附图中的附图标记说明如下100 光学指向系统，101 摄影镜头，102 光指向器，104 光点，105 噪声， 106 画面，200 光学指向系统，210 第一光指向器，212 第一驱动装置，213 第一 光发射部，220 光接收器，221 光学传感器，222 噪声抑制器，223 动作追踪传感器， 230 第一特定数目光点，240 第一指向信号，250 第一控制信号，510 第二光指向器， 512 第二驱动装置，513 第二光发射部，550 第二控制信号。
具体实施例方式为了能更进一步了解本发明为达成预定目的所采取的技术、手段及功效，请参阅 以下有关本发明的详细说明及附图，相信本发明的目的、特征及特点，当可由此得一深入且 具体的了解，然而附图仅提供参考及说明用，并非用来对本发明加以限制。图2为本发明的光学指向系统200的线路方块图，该光学指向系统200主要包括 一第一光指向器210，及一光接收器220。该第一光指向器210更包括一第一光发射部213， 用以发射一第一特定数目光点230 ；及一第一驱动装置212，其耦接该第一光发射部213，用 以控制该第一特定数目光点230以一一般模式或以一特定闪动模式发出。在一实施例中， 当该第一光接收器220判断光指向器210其所处环境中背景光的噪声达到一阈值时，即切 换第一光指向器210工作模式，令该第一特定数目光点230以一特定闪动模式发出。光接 收器220可用以捕捉该第一特定数目光点230，依照此发明，该第一光接收器220可更轻易地对该第一特定数目光点230进行辨识。若特定闪动模式无法有效进行辨识时则重复上 述步骤切换第一光指向器210工作模式，令该第一特定数目光点230切换成另一特定闪动 模式使得该第一光接收器220可更轻易地对该第一特定数目光点230进行辨识。在另一 实施例中，光接收器220也可用于判断所接收的背景光的噪声状况；当该背景光的噪声达 到一阈值，则输出一第一控制信号250给该驱动装置212，令该第一特定数目光点230以该 闪动模式发出，借以抑制背景光噪声。上述的该第一光发射部213包括一特定数目LED， 用以发射红外线。而上述该光接收器220又包括一光学传感器221，而该光学传感器为一 感光元件，如电荷耦合装置(Charge Coupled Device, (XD)或互补式金属氧化物半导体 (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor, CMOS)传感器等，用以捕捉该第一特定数目 光点230并输出该第一指向信号240。耦接于光学传感器221者为一噪声抑制器222，其用 以接收该第一指向信号240、判断该第一特定数目光点所处背景噪声是否达一阈值，以及输 出该控制信号250。背景光的噪声状况可通过该第一特定数目光点与背景噪声两者的信号 噪声比(Signal to Noise Ratio，S/N)做判断，且上述阈值可由噪声抑制器222所给定。 如同现有技术，该光学接收器220可再包括一动作追踪传感器223耦接于噪声抑制器222， 其内含一数字信号处理器(Digital Signal Processor,DSP)及一中央处理单元(Central Processing Unit, CPU)，用以对该光指向器的动态做后续处理。参照图3A至图3C，将有助于了解上述一般模式及闪动模式。一般模式，如图3A， 为使第一光发射部213所发射的该第一特定数目光点230不闪动，即持续亮着不灭；第一闪 动模式，如图3B，为使第一光发射部213的该第一特定数目光点230以一特定频率闪动，其 中该特定频率可由上述光接收器220做调整；以及，如图3C，第二闪动模式为使第一光发射 部213的该第一特定数目光点230以一特定形态闪动，其中该特定形态同样可由上述光接 收器220做调整，举例而言特定形态可为一、如图中310，亮和灭时间长度(图中的T1及 T2)做周期性的配置，；二、如图中320，闪动频率(图中的F1及F2)做周期性的配置。上述 于第I区间内者皆可作为识别的单一信号。由上述可知，该第一特定数目光点230至少包 括一光点。值得注意的是，不同的实施方式可对应不同形态的闪动方式，本领域普通技术人 员可依照上述各种形态轻易混合运用，其变化不胜枚举，上述举例仅为方便说明的用，并非 用以限定本发明。图4为本发明光学指向系统的噪声抑制方法第一实施例的流程图。合并参考图2， 当该光学指向系统200启动时直接进入该一般模式，使该第一光指向器210中的该第一光 发射部213所发射的该第一特定数目光点230不闪动。该光接收器220启动后持续将所有 进入其中该光学传感器221的光包括该第一特定数目光点230在内转换成具有数字图像信 息的一第一指向信号240，并输出至噪声抑制器222，当噪声抑制器222判断背景光的噪声 未达一设定的阈值而可辨识出该第一特定数目光点230时，则该噪声抑制器222不发出任 何命令，该光学指向系统200仍以一般模式运行。而当该噪声抑制器222判断背景光的噪 声已超过一设定的阈值时，则对远端的该第一光指向器210的该第一驱动装置212发出一 第一控制信号250，使得该第一驱动装置212驱动该第一光发射部213以该闪动模式运行， 而此方法可使该噪声抑制器得以更容易辨识出该第一特定数目光点230而达成抑制该背 景光噪声的目的。上述该第一控制信号由该噪声抑制器222传输至该第一驱动装置212，举 例而言，可以通过无线传输的方式。值得注意的是，上述实施例以该光接收器220作为判断背景光噪声的装置，然而，本领域普通技术人员可知，判断背景光噪声的动作不必以该装置 为限，举例而言，该第一光指向器210本身即可执行上述动作。图5为具有多个光指向器的光学指向系统的概要图，而下述实施例将以两个光学 指向器做说明，本领域普通技术人员当可依据本说明轻易推广至使用多个光学指向器时的 情况。图6为本发明光学指向系统的噪声抑制方法第二实施例的流程图。合并参考图2、 图5，当该光学指向系统200启动时直接进入该一般模式，使该第一光指向器210中的该第 一光发射部213所发射的该第一特定数目光点230不闪动。该光接收器220启动后持续将 所有进入其中该光学传感器221的光包括该第一特定数目光点230在内转换成具有数字图 像信息的一第一指向信号240，并输出至噪声抑制器222，当该光接收器220仅捕捉到该第 一特定数目光点230时，则该噪声抑制器222不发出任何命令，该光学指向系统200仍以一 般模式运行。而当该光接收器220同时捕捉到该第一特定数目光点230及该第二特定数目 光点530时，则该光学接收器220对远端的该第一光指向器210的该第一驱动装置212、该 第二光指向器510的该第二驱动装置512分别发出一第一控制信号250及一第二控制信号 550，使得该第一驱动装置212及该第二驱动装置512分别驱动该第一光发射部213及该第 二光发射部513中至少一个以闪动模式、或两者分别以相异的闪动模式运行。此方法可使 该噪声抑制器辨识出该第一特定数目光点230及第二特定数目光点530，达到本发明的又 一功能。该第二实施例应用在互动游戏的指向器上，即可轻易辨识使用不同光指向器的多 个玩家。上述该第一控制信号250及该第二控制信号550由该噪声抑制器222分别传输至 该第一驱动装置212及该第二驱动装置512同样可以通过无线传输的方式。图7为本发明光学指向系统的噪声抑制方法第三实施例的流程图。本实施例为上 述第一及第二实施例的结合，而该光学指向系统与上述二实施例雷同，于此不在赘述。该光 学指向系统中抑制噪声的方法与上述两实施例差异之处说明如下。合并参考图2，当该光 学指向系统200中的光接收器220同时捕捉了多个光点且检测噪声达一阈值，则噪声抑制 器222先发出控制信号使所有的光指向器以单一闪动模式发出光点，以滤除所有背景光的 噪声。再者，当噪声抑制器222仍捕捉了多个光点，则发出控制信号使所述光指向器分别以 相异的闪动模式发出光点，借此完成所述光指向器的辨识。虽然本发明已以较佳实施例揭示于上，然其并非用以限定本发明，任何本领域普 通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明作的 保护范围当视所附的权利要求所界定的范围为准。
权利要求
一种光学指向系统，可提高对背景光噪声忍受度，包括一第一光指向器，包括一第一光发射部，用以发射一第一特定数目光点，而该第一特定数目光点包括至少一光点；及一第一驱动装置，耦接该第一光发射部，用以控制该第一特定数目光点以一一般模式或一闪动模式发出，其中，当该第一光指向器所处环境中一背景光的噪声达到一阈值时，则该第一特定数目光点以该闪动模式发出。
2.如权利要求1所述的光学指向系统更包括一光接收器，用以捕捉该第一特定数目光点，且判断该背景光的噪声的状况；当该背景 光的噪声达到该阈值时，则由切换该第一光指向器的工作模式使该第一特定数目光点以该 闪动模式发出，借以抑制该背景光噪声。
3.如权利要求1所述的光学指向系统，其中当该背景光的噪声未达一阈值时，则该第 一特定数目光点维持以该一般模式发出。
4.如权利要求1所述的光学指向系统，其中该一般模式为使发射部所发射的该第一特 定数目光点不闪动。
5.如权利要求1所述的光学指向系统，其中该闪动模式为使第一光发射部所发射的该 第一特定数目光点以特定频率闪动。
6.如权利要求1所述的光学指向系统，其中该闪动模式为使第一光发射部发射的该第 一特定数目光点以特定形态闪动。
7.如权利要求1所述的光学指向系统，更包括至少一第二光指向器，其包括一第二光发射部，用以发射一第二特定数目光点，而该第二特定数目光点包括至少一 光点；以及一第二驱动装置，耦接该第二光发射部，用以控制该第二特定数目光点以该一般模式 或该闪动模式发出；其中，当该第一特定数目光点及该第二特定数目光点同时出现时，则切换该第一及第 二光指向器的工作模式使该第一及第二特定数目光点中至少一个以该闪动模式发出。
8.如权利要求7所述的光学指向系统，其中当该光接收器同时捕捉到该第一特定数目 光点及该第二特定数目光点时，则切换该第一及第二光指向器的工作模式使该第一及第二 特定数目光点中至少一个以该闪动模式发出。
9.如权利要求7所述的光学指向系统更包括当该第一特定数目光点及该第二特定数目光点同时出现时，则该第一及第二特定数目 光点分别以不同的闪动模式进行发射。
10.如权利要求1所述的光学指向系统，发射端包括一LED用以发射红外线。
11.如权利要求1所述的光学指向系统，其中该光接收器又包括一光学传感器，其中该 光学传感器为一感光元件，用以捕捉该第一特定数目光点并输出该第一指向信号。
12.如权利要求11所述的光学指向系统，其中该光接收器又包括一噪声抑制器，其中 该噪声抑制器用以接收该第一指向信号、判断该光学信号所处背景噪声是否达一阈值。
13.如权利要求12所述的光学指向系统，其中该光接收器更包括一动作追踪传感器耦 接于噪声抑制器，其内含一数字信号处理器及一中央处理单元，用以对该光指向器的动态做后续处理。
14.一种提高光学指向系统对背景光噪声忍受度的方法，该光学指向系统包括一光指 向器及一光接收器，该噪声抑制方法包括当该光指向器所处环境中一背景光的噪声达到一阈值时，则使该光指向器以一闪动模 式输出光点。
15.如权利要求14所述的提高光学指向系统对背景光噪声忍受度的方法更包括 令该光接收器搜寻以闪动模式输出的该光点，并滤除该背景光的噪声。
16.如权利要求14所述的提高光学指向系统对背景光噪声忍受度的方法更包括 当该光指向器所处环境中该背景光的噪声未达一阈值时，则使该光指向器以一一般模式输出一光点；而该光接收器搜寻以该一般模式输出的该光点。
17.如权利要求16所述的提高光学指向系统对背景光噪声忍受度的方法，其中该一般 模式为使该光点不闪动。
18.如权利要求14所述的提高光学指向系统对背景光噪声忍受度的方法，当该光接器 同时捕捉到自多个光指向器所输出的多个光点时，则令所述多个光指向器分别以不同的闪 动模式输出所述多个光点。
19.如权利要求14所述的提高光学指向系统对背景光噪声忍受度的方法，其中该闪动 模式为使发射的该光点以特定频率闪动。
20.如权利要求14所述的提高光学指向系统对背景光噪声忍受度的方法，其中该闪动 模式为使发射的该光点以特定形态闪动。
全文摘要
一种光学指向系统及提高其对背景光噪声忍受度的方法，该系统可提高对背景光噪声忍受度，包括一第一光指向器用以发射一第一特定数目光点，而该第一特定数目光点可被控制以一一般模式或以一特定闪动模式发出，以及一光接收器，用以捕捉该第一特定数目光点，且判断所接收的背景光的噪声状况；当该背景光的噪声达到一阈值，则切换第一光指向器的工作模式使该第一特定数目光点以一特定闪动模式发出，借以提高对背景光噪声忍受度。
文档编号G06F3/038GK101920112SQ200910147519
公开日2010年12月22日 申请日期2009年6月16日 优先权日2009年6月16日
发明者陈世煌 申请人:晶相光电股份有限公司