动作传感装置及其动作传感系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种动作传感装置及其动作传感系统，所述动作传感装置可用于所述动作传感系统，该动作传感系统包括用来产生位于第一频率范围内的光线的一光发射装置。所述动作传感装置包括一动作传感区域，所述动作传感区域包括传感器数组，用来传感位于所述第一频率范围内的光，以产生第一轴及第二轴上的二维动作信息；所述动作传感装置还包括一距离传感区域，设置于所述动作传感区域的外侧，用来传感位于所述第一频率范围内的光，以产生第三轴的距离信息。
【专利说明】动作传感装置及其动作传感系统
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种动作传感装置及其动作传感系统，尤其涉及一种具有动作传感能 力的动作传感装置及其动作传感系统。
【背景技术】
[0002] 随着科技的进步，3C电子产品在日常生活中所扮演的角色，已从过去单纯的文书 处理、程序运算，到今天复杂的影音视讯、电玩娱乐，因而成为现代信息社会中最重要的工 具之一。而担负起接口控制的输入装置的技术，也推陈出新的不断进化。
[0003] 空间指向装置主要系利用具动作传感能力的动作传感器，将使用者的动作转换成 信号，提供具有运算能力的电子装置运用，以控制如显示装置上图形光标或指针的移动、搭 配图形使用者接口在显示装置上选取对象及执行控制的功能等，使得使用者可以藉此装置 与3C电子产品进行直接的互动。因此，如何实现高精准度的动作传感器便成为业界亟欲探 讨的议题。
【发明内容】
[0004] 为了解决上述的问题，本发明提供一种具有动作传感能力的动作传感装置及其动 作传感系统。
[0005] 本发明公开一种动作传感装置，用于一动作传感系统，该动作传感系统包括用来 产生位于一第一频率范围内的光线的一光发射装置，该动作传感装置包括一动作传感区 域，包括一传感器数组，用来感应位于一第一频率范围内的光，以产生一第一轴及一第二轴 上的一二维动作信息；以及一距离传感区域，设置于该动作传感区域的一外侧，用来感应位 于该第一频率范围内的光，以产生一第三轴的一距离信息。
[0006] 本发明还公开一种动作传感系统，包括一光发射装置，用来产生位于一第一频率 范围内的光线的；一动作传感装置包括一动作传感区域，包括一传感器数组，用来感应位于 一第一频率范围内的光，以产生一第一轴及一第二轴上的一二维动作信息；以及一距离传 感区域，设置于该动作传感区域的一外侧，用来感应位于该第一频率范围内的光，以产生一 第三轴的一距离信息；以及一运算装置，用来根据该二维动作信息及该距离信息，判断一动 作。
【专利附图】
【附图说明】
[0007] 图1为本发明实施例1的动作传感系统的示意图；
[0008] 图2为本发明实施例2的动作传感系统的示意图；
[0009] 图3为本发明实施例3的动作传感系统的示意图。
[0010] 附图标记说明：
[0011] 10、20、30 动作传感系统
[0012] 100 光发射装置
[0013] 102 动作传感装置
[0014] 104 运算装置
[0015] 106 动作传感区域
[0016] 108 距离传感区域
[0017] 110、112 空置区域
[0018] 200 环境光传感区域
[0019] 2DMI 二维动作信息
[0020] DI 距离信息
[0021] DSU_1?DSU_4 距离传感单元
[0022] EI 环境光信息
[0023] ESU_1?ESU_4 环境光传感单元
【具体实施方式】
[0024] 下面对照附图并结合优选的实施方式对本发明作进一步说明。
[0025] 实施例1
[0026] 请参考图1，图1为本发明实施例1的动作传感系统10的示意图。动作传感系统 10用来感应位于一侦测范围DR内物体的动作(如使用者手势)。如图1所示，动作传感系 统10包括一光发射装置100、一动作传感装置102以及一运算装置104。光发射装置100 用来发射位于一频率范围FR1内的光源LIG。举例来说，光发射装置100可为一发光二极 管（Light-Emitting Diode,LED),其可产生位于一红外线频率范围内的光源LIG (例如：光 源LIG的波长可为850nm或940nm)。动作传感装置102包括一动作传感区域106、一距离 传感区域108以及空置区域110、112,用来接收位于频率范围FR1内的光线(如物体反射光 源LIG所产生的光线)，以产生一二维动作信息2DMI及一距离信息DI。运算装置104耦接 于光发射装置100及动作传感装置102,用来控制光发射装置100及动作传感装置102,并 根据二维动作信息2DMI及距离信息DI判断侦测范围DR内使用者执行的动作。如此一来， 动作传感系统10可通过动作传感装置102,准确地感应侦测范围DR内物体移动所产生的动 作。
[0027] 详细来说，动作传感区域106包括一感光组件数组(如一 NXN画素（pixel)数 组)，其可感应位于频率范围FR1内的光线。举例来说，感光组件数组的上可包含一镀膜 (coating)，此镀膜可过滤光线，从而仅让位于频率范围FR1的光线穿透。通过运算装置104 的控制，动作传感区域106可输出侦测范围DR中一第一轴及一第二轴上(如X轴及Y轴)的 二维动作信息2DMI至运算装置104,以使运算装置104得知侦测范围DR中物体(如使用者 的手掌、手指)于X轴及Y轴的位置信息，从而判断物体于二维平面上的动作。此外，运算装 置104也可根据二维动作信息2DMI，判断侦测范围DR中物体位于一第三轴（如Z轴）上的 相对距离信息(如物体于Z轴上位置的变化)。距离传感区域108设置于动作传感区域106 的外侧，用来感应位于频率范围FR1内的光线，以输出距离信息DI至运算装置104。距离传 感区域108包括距离传感单元DSU_1?DSU_4,其分别位于动作传感区域106上侧、右侧、下 侧及左侧，用来感应位于频率范围FR1内的光线的强度，以输出相对应的电流作为距离信 息DI。举例来说，距离传感单元DSU_1?DSU_4可分别为一长排的感光组件(如一 1XN画 素数组)，但不限于此。空置区域110U12分别被设置于动作传感区域106与距离传感区域 108之间以及距离传感区域108的一外侧，用来减少动作传感区域106与距离传感区域108 中光信号互相干扰（crosstalk)的产生。如此一来，根据动作传感装置102所产生的二维 动作信息2DMI，运算装置104可判断侦测范围DR内物体于二维平面上的动作(如使用者手 掌往各种方向的滑动）；且根据动作传感装置102所产生的距离信息DI，运算装置104可判 断侦测范围DR内物体于Z轴上的动作(如推/拉（push/pull)手势)。换言之，通过动作 传感装置102,动作传感系统10可准确判别侦测范围DR内物体所执行的动作。
[0028] 值得注意的是，根据侦测范围DR的大小，运算单元104可调整距离传感单元 DSU_1?DSU_4中被启用的数量。举例来说，当侦测范围DR较小时，运算单元104可仅启用 距离传感单元DSU_1。在此状况下，动作传感系统10中仅使用距离传感单元DSU_1来感应 位于频率范围FR1内的光线的强度，并输出相对应的电流作为距离信息DI。当侦测范围DR 增加时，运算单元104可启用距离传感单元DSU_1、DSU_2 (即增加距离传感单元DSU_1? DSU_4中被启用的数量)，以提高距离传感区域108的灵敏度，以此类推。根据不同应用及 设计考虑，本领域技术人员应可据以实施合适的更动及修改。举例来说，运算单元104也可 根据距离信息DI中的信号噪声比（signal-to-noise ratio),调整距离传感单元DSU_1? DSU_4中被启用的数量。
[0029] 实施例2
[0030] 请参考图2,图2为本发明实施例2的动作传感系统20的示意图。动作传感系统 20类似于图1所示的动作传感系统10,因此功能相似的组件及信号沿用相同的符号。与 图1所示的动作传感系统10不同的是，动作传感系统20的动作传感装置102另包含有一 环境光传感区域200,设置于动作传感区域106与距离传感区域108之间。环境光传感区 域200用来感应位于一频率范围FR2内的光线，以输出环境光信息EI至运算装置104。举 例来说，频率范围FR2可为一可见光频率范围。环境光传感区域200包含有环境光传感单 元ESU_1?ESU_4,其分别位于动作传感区域106上侧、右侧、下侧及左侧，用来感应位于 频率范围FR2内的光线的强度，以输出相对应的电流作为环境光信息EI。环境光传感单元 ESU_1?ESU_4可分别为一长排的感光组件(如一 1XM画素数组)，但不限于此。根据环境 光信息EI，运算装置104可判断动作传感系统20所处环境的光线的强弱，从而调整光发射 装置100所产生的光源LIG的强度及/或调整距离传感单元DSU_1?DSU_4中被启用的数 量。举例来说，当运算装置104根据环境框信息EI判断动作传感系统20所处环境明亮时， 运算装置104可减弱光源LIG的强度及/或减少距离传感单元DSU_1?DSU_4中被启用的 数量；而当运算装置104根据环境框信息EI判断动作传感系统20所处环境阴暗时，运算装 置104可增强光源LIG的强度及/或增加距离传感单元DSU_1?DSU_4中被启用的数量。 据此，动作传感系统20的功率消耗可被最佳化。
[0031] 值得注意的是，根据环境光信息EI，运算单元104也可调整环境光传感单元 ESU_1?ESU_4中被启用的数量。举例来说，当环境光信息EI显示动作传感系统20所处环 境明亮时，运算单元104可仅启用环境光传感单元ESU_1。在此状况下，动作传感系统10中 仅使用环境光传感单元ESU_1来侦测位于频率范围FR2内的光线的强度，并输出相对应的 电流作为环境光信息EI。当动作传感系统20所处环境中位于频率范围FR2内的光线强度减 弱时，运算单元104可启用环境光传感单元ESU_1、ESU_2(即增加环境光传感单元ESU_1? ESU_4中被启用的数量)，以提高环境光传感区域200的灵敏度，以此类推。
[0032] 根据不同应用，本领域技术人员应可实施合适的替换或修改。举例来说，图2所示 的动作传感系统20可于距离传感区域108与环境光传感区域200之间新增一空置区域，以 减少光信号互相干扰（crosstalk)。
[0033] 实施例3
[0034] 请参考图3,图3为本发明实施例3的动作传感系统30的示意图。动作传感系统 30类似于图2所示的动作传感系统20,因此功能相似的组件及信号沿用相同的符号。相较 于图2所示的动作传感系统20,动作传感系统30的环境光传感区域200改为设置于距离传 感区域108的外侧。动作传感系统30的运作类似于动作传感系统20,为求简洁，在此不赘 述。
[0035] 综上所述，上述实施例所述的动作传感装置及动作传感系统透过动作传感区域， 感应侦测范围内二维平面(如X-Y平面)的动作信息，并透过距离传感区域，取得侦测范围内 第三轴(如Z轴）的距离信息。据此，上述实施例所述的动作传感系统可根据动作传感装置 所产生的信息，准确地判断使用者于侦测范围内所执行的动作(如手势)。
[0036] 以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定 本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属【技术领域】的技术人员来说，在不脱 离本发明构思的前提下，还可以做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应 当视为属于本发明的保护范围。
【权利要求】
1. 一种动作传感装置，用于一动作传感系统，该动作传感系统包括用来产生位于一第 一频率范围内的光线的一光发射装置，其特征在于： 包括： 一动作传感区域，包括一传感器数组，用来传感位于所述第一频率范围内的光，以产生 一第一轴及一第二轴上的二维动作信息；以及 一距离传感区域，设置于所述动作传感区域的一外侧，用来传感位于所述第一频率范 围内的光，以产生一第三轴的距离信息。
2. 如权利要求1所述的动作传感装置，其特征在于： 所述距离传感区域包括： 一第一距离传感单元，位于该动作传感区域的第一侧，用来传感位于所述第一频率范 围内的光的一强度，输出一第一电流作为所述距离信息； 一第二距离传感单元，位于该动作传感区域的第二侧，用来传感位于所述第一频率范 围内的光的所述强度，输出一第二电流作为所述距离信息； 一第三距离传感单元，位于该动作传感区域的第三侧，用来传感位于所述第一频率范 围内的光的所述强度，输出一第三电流作为所述距离信息；以及 一第四距离传感单元，位于该动作传感区域的第四侧，用来传感位于所述第一频率范 围内的光的所述强度，输出一第四电流作为所述距离信息。
3. 如权利要求1所述的动作传感装置，其特征在于：所述第一频率范围为红外线频率 范围。
4. 如权利要求1所述的动作传感装置，其特征在于： 还包括： 一第一空置区域，设置于所述动作传感区域与所述距离传感区域之间；以及 一第二空置区域，设置于所述距离传感区域的外侧。
5. 如权利要求1所述的动作传感装置，其特征在于，还包括： 一环境光传感区域，用来传感位于一第二频率范围的光，以产生一环境光信息，并根据 该环境光信息，控制所述光发射装置产生的光源的一强度。
6. 如权利要求5所述的动作传感装置，其特征在于：所述环境光传感区域设置于所述 动作传感区域与所述距离传感区域之间。
7. 如权利要求5所述的动作传感装置，其特征在于：所述环境光传感区域设置于所述 距离传感区域的外侧。
8. 如权利要求5所述的动作传感装置，其特征在于：所述环境光传感区域包括： 一第一环境光传感单元，位于所述动作传感区域的第一侧，用来传感位于所述第二频 率范围的光的一强度，以产生一第一电流作为所述环境光信息； 一第二环境光传感单元，位于所述动作传感区域的第二侧，用来传感位于所述第二频 率范围的光的所述强度，以产生一第二电流作为所述环境光信息； 一第三环境光传感单元，位于所述动作传感区域的第三侧，用来传感位于所述第二频 率范围的光的所述强度，以产生一第三电流作为所述环境光信息；以及 一第四环境光传感单元，位于所述动作传感区域的第四侧，用来传感位于所述第二频 率范围的光的所述强度，以产生一第四电流作为所述环境光信息。
9. 如权利要求5所述的动作传感装置，其特征在于：所述第二频率范围为可见光频率 范围。
10. -种动作传感系统，包括： 一光发射装置，用来产生位于一第一频率范围内的光线； 一动作传感装置，包括： 一动作传感区域，包括一传感器数组，用来传感位于所述第一频率范围内的光，以产生 一第一轴及一第二轴上的二维动作信息；一距离传感区域，设置于所述动作传感区域的外 侦h用来传感位于所述第一频率范围内的光，以产生一第三轴的距离信息；以及一运算装 置，用来根据该二维动作信息及该距离信息，判断一动作。
11. 如权利要求10所述的动作传感系统，其特征在于： 所述距离传感区域包括： 一第一距离传感单元，位于所述动作传感区域的第一侧，用来传感位于所述第一频率 范围内的光的一强度，输出一第一电流作为所述距离信息； 一第二距离传感单元，位于所述动作传感区域的第二侧，用来传感位于所述第一频率 范围内的光的所述强度，输出一第二电流作为所述距离信息； 一第三距离传感单元，位于所述动作传感区域的第三侧，用来传感位于所述第一频率 范围内的光的所述强度，输出一第三电流作为所述距离信息；以及 一第四距离传感单元，位于所述动作传感区域的第四侧，用来传感位于所述第一频率 范围内的光的所述强度，输出一第四电流作为所述距离信息。
12. 如权利要求10所述的动作传感系统，其特征在于：所述第一频率范围为红外线频 率范围。
13. 如权利要求10所述的动作传感系统，其特征在于： 所述动作传感装置还包括： 一第一空置区域，设置于所述动作传感区域与所述距离传感区域之间；以及 一第二空置区域，设置于所述距离传感区域的外侧。
14. 如权利要求10所述的动作传感系统，其特征在于： 所述动作传感装置还包括： 一环境光传感区域，用来传感位于一第二频率范围的光，以产生一环境光信息，并根据 该环境光信息，控制该光发射装置产生的光源的一强度。
15. 如权利要求14所述的动作传感系统，其特征在于：该环境光传感区域设置于所述 动作传感区域与所述距离传感区域之间。
16. 如权利要求14所述的动作传感系统，其特征在于：所述环境光传感区域设置于所 述距离传感区域的外侧。
17. 如权利要求14所述的动作传感系统，其特征在于： 所述环境光传感区域包括： 一第一环境光传感单元，位于所述动作传感区域的第一侧，用来传感位于所述第二频 率范围的光的一强度，以产生一第一电流作为所述环境光信息； 一第二环境光传感单元，位于所述动作传感区域的第二侧，用来传感位于所述第二频 率范围的光的所述强度，以产生一第二电流作为所述环境光信息； 一第三环境光传感单元，位于所述动作传感区域的第三侧，用来传感位于所述第二频 率范围的光的所述强度，以产生一第三电流作为所述环境光信息； 一第四环境光传感单元，位于所述动作传感区域的第四侧，用来传感位于所述第二频 率范围的光的所述强度，以产生一第四电流作为所述环境光信息。
18.如权利要求14所述的动作传感系统，其特征在于：所述第二频率范围为可见光频 率范围。
【文档编号】G06F3/01GK104122988SQ201310501209
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2013年10月22日 优先权日:2013年4月29日
【发明者】林志能 申请人:敦南科技股份有限公司