电子装置的制作方法

本发明是关于一种光学导航感测机制，尤指一种利用光学导航技术感测可移动结构体的表面影像位移来判断使用者操控行为之电子装置。

背景技术：

一般而言，以使用者操控电子产品来说，例如是使用者按压电子产品的按键，因为目前普遍是以金属簧片(metal dome)实现于一般电子产品的按键中，尤其在手持式装置中，利用当按压按键时会造成金属簧片的接触点开关导通、而在未按压按键时接触点开关不导通的原理，判断使用者是否按压了按键，然而，金属簧片有其使用寿命的问题，当使用了一段时间以后，常常会发生按键确实有被按下，但是接触点开关并未导通而造成对应功能没有启动的现象，主要原因乃是因为金属簧片的接触点开关氧化所造成的问题，并且随着使用时间的增加，接触点开关的氧化问题会更加严重，按键失败的机率会更高。另外，以使用者操控一般手表装置的表冠来说，一般手表装置的表冠是利用齿轮控制的机械方式，而在常久使用下也可能造成齿轮的损坏而造成使用者控制时不够精准。因此，发展出一种能够判断使用者操控电子产品之按键/按钮或手表表冠的操控行为并同时能够在长期使用下仍维持高精确度的判断机制，显然是相当重要。

技术实现要素：

因此，本发明的目的之一在于提供一种利用光学导航技术感测可移动结构体的表面影像位移来判断使用者操控行为之电子装置。

根据本发明的实施例，其是揭露了一种电子装置，电子装置包含结构体与光学导航电路，结构体的第一端设置于电子装置内部，第二端可对应于使用者的控制，结构体可在特定方向前后移动或在另特定方向转动，光学导航电路用以发射光线至结构体，捕捉光线的反射光，藉此感测/接收结构体之表 面影像，根据表面影像侦测表面影像在结构体之至少一特定轴的方向上的位移，以及根据所侦测之位移的变化，决定使用者之操作为进行特定行为。

该电子装置可以系为一光学鼠标装置，而结构体系用以作为实现一按键功能及锁定或解锁一主机荧幕之功能的至少其中之一，对于实现按键功能来说，因不需要如现有技术一样必须根据金属簧片的接触点开关是否电性导通来决定使用者是否按压，可避免在长期使用之后因接触点氧化而造成接触不良的问题，相较于现有技术，利用光学感测技术来实现在长期使用下仍具有较高的精确度。

此外，电子装置可以系为一旋转式密码锁装置，而该结构体系用以作为实现该旋转式密码锁装置的一密码转盘，利用光学感测技术来实现电子锁/解锁的功能。

此外，该电子装置可以是为一穿戴式装置，该结构体的第二端是用以作为实现该使用者操作该穿戴式装置的一按键及一转盘的至少其中之一，利用光学感测技术来实现穿戴式装置的按键及/或转盘的功能，或是实现智慧手表上的表冠功能，亦具有较高精确度，可避免长期使用下机械式齿轮摩损的问题。

附图说明

图1A为本发明之实施例之一电子装置的示意图。

图1B至图1E分别为使用者不同控制所造成之结构体的状态/空间位置的改变结果示意图。

图2A为本发明第一实施例之具有一外部按键的电子装置的示意图。

图2B为图2A之实施例中使用者按压了电子装置之外部按键的示意图。

图3为将图1A所示之电子装置的概念应用于一智慧手表装置的实施例示意图。

图4为本发明一实施例之通过滚轮元件实现结构体的概念示意图。

附图标号说明：

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

请参照图1A，图1A是本发明之实施例之电子装置100的示意图，电子装置100包含一结构体105及一光学导航电路(optical navigation circuit)110，结构体105可在一特定方向前/后移动及/或在另一特定方向顺时针/逆时针转动，结构体105的第一端105A设置于电子装置100的内部，结构体105的第二端105B系对应于使用者的控制，可设置于电子装置100的外部(如图1A所示)或是亦可以设置于电子装置100的内部，例如当设置于电子装置100的内部时，第二 端105B可间接连接至一使用者界面(未显示于图1A中)，使用者可透过使用者界面间接地控制结构体105的状态，或是当设置于电子装置100的外部时，结构体105的第二端亦可直接被使用者所控制，此外，结构体105表面上可设计有特定的纹路图案(pattern)或标记特定的颜色记号，以利光学导航电路110更清楚地定位出表面影像，以精确地测出表面影像的位移，然此并非本案的限制，即使在无特定纹路图案或标记颜色的实施例中，光学导航电路110也能够通过捕捉结构体105的一般表面纹路上之光线反射光，精确地侦测出结构体105之表面影像的位移，图1A上之三角形标示Δ系代表了结构体105的一般表面纹路、特定纹路图案或标记特定的颜色记号等。此外，实现上，结构体105的外形可以是长形结构体、柱状体、针状体及/或杆状体等，然而结构体105的外形、长度、宽度等等均并非是本案的限制，亦可利用圆形结构体、方形结构体等等来实现结构体105的功能。

以下为有效说明使用者的控制所造成的结构体105的状态/空间位置的改变，是于图1A中绘示了虚线LN，以代表使用者不控制结构体105时结构体105于电子装置100内的空间位置，虚线LN可视为一参考基准线以作为说明之用，然需注意的是实际上并不需要虚线LN，请参照图1B至图1E，图1B至图1E分别绘示了使用者的不同控制所造成之结构体105的状态/空间位置的改变结果示意图，如图1B，使用者可通过直接或间接推动结构体105的第二端105B，使结构体105往电子装置100的内部移动，第一端105A会超过虚线LN，代表表面纹路的三角形标示Δ的位置亦会改变而有位移，此外，在图1C中，使用者亦可通过直接或间接拉动结构体105的第二端105B，使结构体105往电子装置100的外部移动，第一端105A会离开虚线LN，代表表面纹路的三角形标示Δ的位置则亦会改变而有位移，此外，在图1D与图1E中，使用者可通过直接或间接顺时针或逆时针转动结构体105的第二端105B，使结构体105本身亦顺时针或逆时针转动，代表表面纹路的三角形标示Δ的位置会因顺时针或逆时针转动而有不同的位置改变与位移。

因此，如上所述，使用者可通过往前推动、往后拉动、左/右扭转(亦即顺时针或逆时针转动)及/或其他控制方式(例如按键按压)，使该结构体105 的表面纹路(某一个点或某一个区块)在一个方向或多个方向产生位移，例如代表表面纹路的三角形标示Δ因应于使用者的不同控制而产生不同的位移量与位移方向，而光学导航电路110设置于结构体105的附近，不需要连接至结构体105(此非本发明的限制)，光学导航电路110系用以发射一光线至结构体105的表面上、捕捉该光线的反射光、感测/接收结构体105之表面影像(亦即代表表面纹路的三角形标示Δ)、根据该表面影像侦测或判断该表面影像在结构体105之至少一特定轴的方向上的至少一位移，光学导航电路110可通过在其某一固定角度或固定位置下连续地感测发射至结构体105所造成的反射光影像，侦测出表面影像Δ的位移量以及位移方向，亦可测出表面影像Δ的位移方向的变化，接着光学导航电路110可根据该所侦测之至少一位移的一变化，决定该名使用者之操作为进行一特定的操作行为(亦即判断使用者所进行的是哪一种操作行为)。实作上，光学导航电路110可包括一光学感测器1101与一处理电路1102，利用光学感测器1101来侦测上述的表面影像Δ，以及利用处理电路1102来计算表面影像Δ的位移量与方向以及判断使用者所进行的操作行为，此外，在另一实施例，如果电子装置100是连接至一主控端的处理器，处理电路1102可以将表面影像Δ的位移量与方向输出给主控端的处理器，利用主控端处理器的计算资源来判断使用者所进行的操作行为，等效上可达到根据表面影像Δ的位移来判断使用者之操作行为的效果。

因此，通过利用光学导航电路110捕捉结构体105表面之光线反射光，可捕捉、感测到结构体105前/后移动或左/右转动时表面影像Δ，并能够根据该表面影像Δ侦测该表面影像Δ在结构体105之至少一特定轴的方向上的至少一位移(包括位移量与位移方向)，以及接着可判定目前使用者在操作时是造成结构体105的往前推动、往后拉、转动或是上述的任一组合，进行判断使用者是进行哪一个操作/控制行为，以上述例子而言，电子装置100利用结构体105、光学导航电路110的运作可侦测并判断一名使用者目前是进行按键按压控制，或是判断使用者目前进行旋转控制、左/右的旋转角度大小及不同旋转角度的顺序等，因此，图1所示之电子装置100的架构与操作可应用于不同技术领域中，例如是具有按键功能的电子装置以实现按键按压功能，或是具有手表功能的电子装置以实现表冠功能等等，应注意的是，本案之发明的精神 在于通过光学导航电路110来感测结构体105之表面影像Δ在至少一个方向上的位移(包括位移量/位移方向)来判断使用者操作电子装置100时的操控行为，而并不限定应用的领域为何。此外，应注意的是，本案的处理电路1102可藉由一纯硬件电路实现、或藉由一软件程序码实现、或藉由软/硬件兼具的组合来实现。

以下为使读者更明白本案的精神与应用，兹列举了将电子装置100之概念运用在不同领域的多种实施例，然需注意的是，以下所举之实施例仅是用于说明之用，而并非是本案的限制。于第一实施例中，电子装置100的概念可应用于具有按键功能的电子装置中，请参照图2A，图2A是本发明第一实施例之具有一外部按键的电子装置200的示意图，电子装置200例如是一智能型手机装置，而外部按键例如是该智能型手机装置之显示面板下方的实体按键，此外，其他实施例中，电子装置200也可以是具有外部按键的鼠标装置，电子装置200包含结构体105、光学导航电路110、弹性结构体115及一外部按键120，如果是应用在光学鼠标装置，光学导航电路110的机制可以结合光学鼠标装置原本的光学感测器，或另额外使用一颗光学感测器。实作上，弹性结构体115可作为当使用者按压下外部按键120的缓冲，其可以利用一簧片(dome)来实现，该簧片可以是兼具有电性传导能力的金属簧片，或是可以是不具有电性传导能力的一般簧片，然而此并非是本案的限制，弹性结构体115亦可藉由其他弹性物质来实现，例如以弹簧、弹性按键等等来实现，换言之，簧片、金属簧片、弹簧、弹性按键的其中任一个均可用以实现本案的弹性结构体115。此外，簧片115亦可以作为判断使用者是否按压外部按键120的确认依据，当使用者按压外部按键120而造成结构体105向前移动时，结构体115会推压/按压簧片115使簧片115变形而造成簧片115的接触点开关电性导通，因此可判断出使用者目前按压外部按键120，反之，如果使用者在按压时松开/放开了外部按键120，会造成结构体105向后移动，则结构体115会松开簧片115使簧片115恢复原状而造成簧片115的接触点开关不再电性导通，因此可判断出使用者目前松开外部按键120。

就实现的结构上来说，结构体105的第一端105A设置于电子装置100的内 部并连接至簧片115，结构体105的第二端105B系对应于使用者的控制，例如第二端105B连接至外部按键120，使用者可透过按压/松开外部按键120间接地控制结构体105的状态及/或空间位置，图2B是图2A之实施例使用者按压外部按键120的示意图，当使用者在按压外部按键120时，结构体105的状态产生位移，此时簧片115作为缓冲而变形(如果簧片115有接触点开关则会同时电性导通)，而电子装置200可以透过如传统机制一样藉由簧片115的接触点开关是否电性导通来判断使用者有无按下外部按键120，此外，为了避免长久使用下接触点开关接触不良的情形，电子装置200较佳地是透过利用光学导航电路110侦测结构体105之表面影像Δ的位移，来判断使用者有无按下外部按键120，当侦测出所感测之表面影像Δ的位移是沿着结构体105本身的中轴往簧片115产生位移并且该位移量大于一特定门槛值时(特定门槛值是为了避免误判)，光学导航电路110可判断出使用者的操控是按下了外部按键120，反之，如果是从图2B转为图2A的状态，当侦测出所感测之表面影像Δ的位移是沿着结构体105本身的中轴往外部按键120产生位移并且该位移量大于特定门槛值时，光学导航电路110可判断出使用者的操控是松开了外部按键120。因此，上述利用光学导航电路110来感测结构体105之表面影像Δ的位移以判断使用者是否按压了外部按键120的操作，可以不需要参考簧片115之接触点开关是否被导通的情形，因此即使簧片115在长期使用之后因接触点氧化而造成接触不良，并不影响本案判断使用者是否按压了外部按键120之操作的准确度。

此外，电子装置200可透过利用光学导航电路110连续地侦测结构体105之表面影像Δ的位移，产生表面影像Δ在连续不同时间下的多个位移，并藉由判断该些依序侦测产生之多个位移的位移方向的改变，来决定使用者是否按下了外部按键120，举例来说，以连续两次的表面影像Δ的位移侦测来说，光学导航电路110可感测表面影像Δ的位移进而测出结构体105沿着中轴上的第一位移与第二位移，接着光学导航电路110根据第一位移、第二位移是否依序满足某一特定位移条件，判断使用者是否通过该结构体之第二端105B来按压或放开簧片115(亦即可判断使用者的操作是否造成簧片115的形变)，如果第一位移对应于结构体105是往前移动(往电子装置200内部移动)，而第二位移对应于结构体105是向后移动(反方向移动)，也就是说，第一位移、第二位 移依序对应于中轴上两个相反方向的两位移量，且在位移的顺序上是判断出结构体105先向前移动、之后向后移动，造成簧片115先被推压之后再被松开，光学导航电路110就可以判断该名使用者按下了外部按键120并接着立刻放开了外部按键120，因此可判断出该名使用者按压一次了外部按键120。反之，如果第一位移、第二位移依序对应于中轴上相同方向的两位移量并且是向簧片115的方向，则光学导航电路110就可以判断该名使用者持续按压着外部按键120。

此外，为了避免误判，当上述的第一、第二位移的位移量小于某一特定位移量时，光学导航电路110虽然侦测出了表面影像Δ的第一、第二位移，但可选择不参考第一、第二位移来判断该名使用者按压了外部按键120或放开了外部按键120(亦即此时选择性地不参考第一、第二位移来判断使用者的操作是否造成簧片115先被推压之后再被松开的状态)，此外，由于使用者大部份操作在极短时间内不会产生大量按压多次按键的行为，因此，为了避免误动作，亦可于第一次侦测出上述的第一、第二位移的位移量大于某一特定位移量时(亦即侦测出使用者近期第一次按压一次外部按键120时)，在一后续极短的时间间隔内，即使再侦测出多次位移量，光学导航电路110亦可选择性地暂时停止参考结构体105之表面影像Δ的位移来判断使用者的操作，因此，即使本案之弹性结构体115利用弹簧等弹性物质来实现，亦可排除因为弹性物质自身多次反弹而有可能造成误判的因素。

再者，另一实施例中，电子装置100的概念可应用于具有表冠功能的电子装置(例如具有一杆状控制端的穿戴式电子装置、智慧手表装置或是具有杆状控制端的智慧手环)中，请参照图3，图3是将图1A所示之电子装置100的概念应用于一智慧手表装置的实施例示意图，电子装置300是为一智慧手表装置，其内部包含有上述之结构体105与光学导航电路110(以虚线表示之)，结构体105的第二端105B是作为一表冠的刻度转盘，第二端105B上可刻画有纹路，便于被使用者所控制，使用者可透过刻度转盘沿着结构体105的中轴旋转结构体105，如图3所示，使用者可顺时针转动、逆时针转动、向前推动、及或向后拉动表冠(第二端105B)进行不同的控制，该些不同的控制行为造成 结构体105的状态或空间位置有所改变，而代表表面纹路/影像的三角形标示Δ的位置亦会改变而在至少一个方向上产生位移，而通过光学导航电路110发射光线至结构体105的表面上、捕捉该光线的反射光、感测/接收结构体105之表面影像Δ、根据表面影像Δ侦测或判断表面影像Δ在结构体105之至少一特定轴(例如中轴及/或横轴)的方向上的至少一位移，光学导航电路110可通过在其某一固定角度或固定位置下连续地感测发射至结构体105所造成的反射光影像，侦测出表面影像Δ的位移量以及位移方向，亦可测出表面影像Δ的位移方向的变化，以结构体105的横轴来说，光学导航电路110可侦测并判断结构体105经旋转后的旋转量及旋转方向，接着光学导航电路110可根据该所侦测之至少一位移的一变化，决定该名使用者之正进行哪一个特定的操作行为，以及决定该名使用者之特定操作行为所造成的移动量改变或角度改变，例如判断使用者旋转结构体105的对应角度及方向。因此，通过将结构体105与光学导航电路110实现于智慧手表的电子装置300中，可有效应用光学导航感测的技术来侦测并判断使用者对智慧手表的操控行为，例如可判断出该名使用者目前正在调校手表时间、控制网页页面显示范围(如果目前智慧手表正使用网页浏览软件)、缩放地图(如果目前智慧手表正使用地图软件)及/或控制信件内容显示范围(如果目前智慧手表正使用信件软件)等等应用，应注意的是，上述所举之不同应用方式仅为说明本案之发明应用于具有杆状控制端之穿戴式电子装置具有显著的功效，并非是本案的限制。此外，结构体105与光学导航电路110的运作亦可实现穿戴式电子装置的按键功能，或同时实现穿戴式电子装置的按键功能与转盘(例如智慧手表的表冠)功能。

再者，在另一实施例中，结构体105与光学导航电路110的运作可应用为实现一密码锁的功能，例如可应用于鼠标装置及/或密码锁装置。请再次参照图1A、图1D及图1E，以鼠标装置为例，结构体105的第二端105B上刻画有不同角度的不同刻度，当使用者利用鼠标装置来锁定或解锁主机端的荧幕画面时，例如使用者可以先顺时针旋转30个刻度、之后再逆时针旋转50个刻度便可以锁定或解锁荧幕画面，而因应使用者的操控，结构体105也会跟着先顺时针旋转、再逆时针旋转，因此表面影像Δ的位置会产生不同方向的位移与位移量，而光学导航电路110透过感测表面影像Δ的位置来计算出所改变的位移 量与位移方向，便可判断出使用者的操控是先顺时针旋转30个刻度、之后再逆时针旋转50个刻度，因此判定使用者目前欲利用鼠标装置来锁定或解锁主机端的荧幕画面；如上所述，结构体105与光学导航电路110的运作可实现鼠标装置的按键功能及锁定或解锁主机端荧幕画面的功能，可至少实现其中一种功能。

另外，以密码锁装置为例，图1A图之结构体105的第二端105B可连接至使用者所操控的一密码转盘，相似地，使用者可以先将密码转盘朝顺时针方向旋转A个刻度、之后再朝逆时针旋转B个刻度便可以进行锁定或解锁，而因应使用者的操控，结构体105也会跟着先顺时针旋转、再逆时针旋转，因此表面影像Δ的位置会产生不同方向的位移与位移量，而光学导航电路110透过感测表面影像Δ的位置来计算出所改变的位移量与位移方向，便可判断出使用者的操控是先顺时针旋转A个刻度、之后再逆时针旋转B个刻度，因此判定使用者目前欲进行锁定或解锁，密码锁装置可应用于防盗门锁、保险箱的旋转式密码锁装置等等。需注意的是，以上段落所举之实施例仅是用于说明本案之结构体105与光学导航电路110的运作可应用于不同的实施，而并非是本案的限制。

再者，于另一实施例中，上述之结构体也可以利用滚轮元件来实现，请参照图4，其所绘示为本发明一实施例之通过滚轮元件实现结构体105的概念示意图。如图4所示，电子装置400包含以滚轮元件实现的结构体105及上述的光学导航电路110，滚轮元件105包含一轮轴105C及一转轮体105D，轮轴105C穿过转轮体105D，滚轮元件105系可对应于一名使用者的控制而前/后移动、上/下移动或使转轮体105D转动，举例来说，电子装置400实作上可以是一光学鼠标，而滚轮元件105可以是光学鼠标上使用者可控制的滚轮，滚轮元件105的第一端105A设置于光学鼠标内部，而其第二端105B则对应于使用者的控制，使用者可按压滚轮元件105的第二端105B造成其上/下移动，或也可转动该滚轮元件105造成其转轮体105D转动，光学导航电路110系用以侦测表面影像在转轮体105D之一轮面上的至少一位移，来产生该表面影像在滚轮元件105之至少一特定轴方向上的位移，举例来说，该轮面可以是转轮体105D之一圆周端 部表面及转轮体105D之一半径方向上之轮面的至少其中一个，也就是说，以圆周端部表面而言，光学导航电路110可侦测例如虚线区域105F来测得表面影像在圆周端部表面上的位移，以判断该名使用者之特定操作行为所造成的转动量的改变或角度改变，例如判断使用者转动滚轮的转动量多寡及转动的方向，此外，以直径方向上之轮面而言，光学导航电路110可侦测例如虚线区域105E来测得表面影像在半径方向上之轮面的位移，以判断该名使用者之特定操作行为所造成的转动量的改变或角度改变，此外，亦可判断该名使用者之特定操作行为所造成滚轮元件105之上/下移动量的改变及移动方向。

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。