眼球遥控系统及电子装置的制作方法

本申请涉及一种眼球遥控系统及电子装置，尤其涉及一种可判断用户目光集中区域的眼球遥控系统及电子装置。

背景技术：

随着网络化、数字化和信息化技术的发展，人们对于电器备有了越来越高以及越来越智能化的要求，特别是对于远程遥控操作。远程遥控操作的使用便利程度决定了对该电器设备的使用便利程度。传统按键式遥控器需要透过人的手指来操作，这对于双手被占用的人或者残疾人士来讲是个很大的困难。

技术实现要素：

因此，本申请的主要目的即在于提供一种可判断用户目光集中区域的眼球遥控系统及电子装置。

为了解决上述技术问题，本申请提供了一种眼球遥控系统，包括一显示屏，包含多个像素单元，所述多个像素单元包括多个不可见光发光元件，所述多个像素单元中的所述多个不可见光发光元件按照一时间顺序发射一入射光信号；多个感光元件，用来接收对应于所述入射光信号的一反射光信号，其中所述反射光信号反射自一用户的一眼球；一判断模块，用来根据收到所述反射光信号的一时间，判断对应所述反射光信号的一不可见光发光元件于所述显示屏的位置，并据以判断所述用户的目光集中于所述显示屏的一特定区域；以及一运算模块，执行相关于所述特定区域的一操作。

例如，所述入射光信号为不可见光信号，所述不可见光发光元件为一不可见光发光二极管或一不可见光发光晶体管。

例如，所述入射光信号为红外线信号，所述不可见光发光元件为一红外线发光二极管或一红外线发光晶体管。

例如，当多个像素单元中至少一像素单元发射所述入射光信号以及多个感光元件接收对应于所述入射光信号的所述反射光信号后，所述判断模块根据所述至少一像素单元于所述显示屏的位置，判断所述用户的目光集中于所述显示屏的所述特定区域。

例如，所述眼球遥控系统还包括一调制信号产生模块，耦接于所述显示屏，用来产生一调制信号；其中，所述多个像素单元根据所述调制信号产生所述入射光信号，所述眼球遥控系统撷取相关于所述调制信号的所述反射光信号。

例如，所述调制信号由多个方波所构成。

例如，所述多个像素单元按照所述时间顺序，在一第一时间由所述多个像素单元中一第一像素单元发射所述入射光信号，以及在一第二时间由所述多个像素单元中一第二像素单元发射所述入射光信号。

例如，所述多个像素单元排列成一数组，所述多个像素单元按照所述时间顺序，在一第一时间由位于所述数组中一第一行的像素单元发射所述入射光信号，在一第二时间由位于所述数组中一第二行的像素单元发射所述入射光信号，在一第三时间由位于所述数组中一第一列的像素单元发射所述入射光信号，以及在一第四时间由位于所述数组中一第二列的像素单元发射所述入射光信号。

例如，所述眼球遥控系统还包括一调制信号产生模块，耦接于所述显示屏，用来产生一第一调制信号及一第二调制信号；其中，所述第一调制信号与所述第二调制信号之间具有180°的相位差。

例如，在一特定时间，所述多个像素单元中一第一像素单元根据所述第一调制信号产生并发射一第一入射光信号，同时所述多个像素单元中一第二像素单元根据所述第二调制信号产生并发射一第二入射光信号。

例如，对应于所述第一像素单元于所述显示屏的一第一位置与对应于所述第二像素单元于所述显示屏的一第二位置之间具有一距离，所述距离大于一特定值，所述特定值为所述显示屏所显示的一画面宽度的二分之一或一画面高度的二分之一。

例如，所述多个像素单元排列成一数组，在一特定时间，于所述数组中一第一行的像素单元根据所述第一调制信号产生并发射一第一入射光信号，同时于所述数组中一第二行的像素单元根据所述第二调制信号产生并发射一第二入射光信号，所述第一调制信号与所述第二调制信号之间具有180°的相位差。

例如，对应于所述第一行于所述显示屏的一第一水平位置与对应于所述第二行于所述显示屏的一第二水平位置之间具有一垂直距离，所述垂直距离大于所述显示屏的一画面高度的二分之一。

例如，所述多个像素单元排列成一数组，在一特定时间，于所述数组中一第一列的像素单元根据所述第一调制信号产生并发射一第一入射光信号，同时于所述数组中一第二列的像素单元根据所述第二调制信号产生并发射一第二入射光信号，所述第一调制信号与所述第二调制信号之间具有180°的相位差。

例如，对应于所述第一列于所述显示屏的一第一垂直位置与对应于所述第二列于所述显示屏的一第二垂直位置之间具有一水平距离，所述水平距离大于所述显示屏的一宽度的二分之一。

例如，所述多个感光元件设置于一光线撷取模块中，所述光线撷取模块设置于所述显示屏周围。

例如，所述多个感光元件分别设置于所述显示屏的所述多个像素单元中。

本申请另提供了一种电子装置，包括一眼球遥控系统，所述眼球遥控系统包括一显示屏，包含多个像素单元，所述多个像素单元包括多个不可见光发光元件，所述多个像素单元中的所述多个不可见光发光元件按照一时间顺序发射一入射光信号；多个感光元件，用来接收对应于所述入射光信号的一反射光信号，其中所述反射光信号反射自一用户的一眼球；一判断模块，用来根据收到所述反射光信号的一时间，判断对应所述反射光信号的一不可见光发光元件于所述显示屏的位置，并据以判断所述用户的目光集中于所述显示屏的一特定区域；以及一运算模块，执行相关于所述特定区域的一操作。

本申请利用多个像素单元扫描用户的目光是否集中在显示屏的特定区域，利用光线撷取模块接收对应于入射光信号且反射自用户眼球的反射光信号，判断模块可根据当时发射入射光信号的像素单元所在的位置判断用户的目光集中于显示屏的区域。

附图说明

图1为本申请实施例一眼球遥控系统的外观示意图。

图2为图1的眼球遥控系统的功能方块示意图。

图3为本申请实施例一眼球遥控系统的功能方块示意图。

图4为一调制信号的波形图。

图5为本申请实施例一眼球遥控系统的功能方块示意图。

图6为图5的眼球遥控系统的外观示意图。

图7为多个调制信号的波形图。

图8为图5的眼球遥控系统的外观示意图。

图9为图5的眼球遥控系统的外观示意图。

图10为本申请实施例一像素单元的示意图。

图11为本申请实施例一像素单元的示意图。

图12为本申请实施例一眼球遥控系统的外观示意图。

图13为图12的眼球遥控系统的功能方块示意图。

图14为本申请实施例一电子装置的示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

请参考图1及图2，图1及图2分别为本申请实施例一眼球遥控系统10的外观示意图及功能方块示意图。如图1及图2所示，眼球遥控系统10包括一显示屏12、一光线撷取模块14、一判断模块16以及一运算模块18。显示屏12包含多个像素单元dpx，每一像素单元dpx包括一发光元件ivc，发光元件ivc可为发光二极管(lightemittingdiode，led)或是发光晶体管(lightemittingtransistor)。多个像素单元dpx在显示屏12上排列成一像素数组，多个像素单元dpx可按照一时间顺序分别发射一入射光信号le。光线撷取模块14设置于显示屏12周围，其可包括光学镜头(lens)以及多个如感光耦合元件(charge-coupleddevice，ccd)或互补式金氧半图像传感器(cmosimagesensor，cis)等光感测元件或感光元件，于一实施例中，光线撷取模块14可设置于安装于显示屏12周围的一摄像头之中。光线撷取模块14用来接收一反射光信号lr，其中反射光信号lr为对应于入射光信号le且反射自一使用者的一眼球eb。当光线撷取模块14接收到对应于入射光信号le的反射光信号lr时，判断模块16可根据收到反射光信号lr的一时间，判断对应该反射光信号lr是由眼球eb反射显示屏12中一特定像素单元dpx’中的不可见光发光组件ivc’所发出的入射光信号le，并进一步判断特定像素单元dpx’于显示屏12的位置，并据以判断用户的目光集中于显示屏12的一特定区域，而运算模块18即可执行相关于所述特定区域的一操作，运算模块18可为单片机(microcontroller，mcu)或中央处理单元(centralprocessingunit，cpu)。

简单来说，本申请利用多个像素单元dpx中的多个发光元件ivc依序地(按照一特定时间顺序)发射入射光信号le，其等效于利用多个像素单元dpx扫描用户的目光是否集中在显示屏12的某个区域，若用户的目光确实集中在显示屏12的某个区域，光线撷取模块14可接收到对应于入射光信号le的反射光信号lr，此时判断模块16可判断用户的目光集中于显示屏12的区域。详细来说，当用户的目光集中于显示屏12的一区域zn时(即于一第一时间t1用户的目光集中于显示屏12的区域zn)，且此时轮到区域zn中的像素单元dpx’中的发光元件ivc’发射出入射光信号le(即按照该特定时间顺序，于第一时间t1轮到像素单元dpx’的发光组件ivc发射出入射光信号le，也就是说像素单元dpx’中的发光组件ivc’于第一时间t1发射入射光信号le)，因于第一时间t1用户的目光集中于显示屏12的区域zn，入射光信号le于第一时间t1会经眼球eb反射回来而成为反射光信号lr，即对应于入射光信号le的反射光信号lr自眼球eb往显示屏12的方向反射，如图2所示，光线撷取模块14即可于第一时间t1接收对应于像素单元dpx’所发射入射光信号le的反射光信号lr。相反地，当使用者的目光并非集中于区域zn时，即使此时区域zn中的像素单元dpx’发射出入射光信号le，而对应于入射光信号le的反射光将会反射到使用者所在的其他空间，而光线撷取模块14将无法接收到对应于入射光信号le的反射光。另外，当光线撷取模块14于第一时间t1接收到对应于入射光信号le的反射光信号lr时，判断模块16可根据第一时间t1，判断于第一时间t1发射出入射光信号le的像素单元dpx’在显示屏12的位置，以判断用户的目光集中于显示屏12的区域zn，而运算模块18可执行相关于区域zn的操作。其中，运算模块18所执行且相关于区域zn的操作并未有所限，举例来说，运算模块18可指示显示屏12将位于区域zn的图像(icon)以特别明亮的方式显示，或是运算模块18可指示显示屏12将位于区域zn(或于区域zn附近)的图像放大显示，或是运算模块18可指示显示屏12显示一光标图像指向区域zn，皆属于本申请的范畴。其中，像素单元dpx或像素单元dpx’发出入射光信号le皆代表像素单元dpx或像素单元dpx’利用其中的发光元件ivc来发出入射光信号le。

换句话说，在区域zn中的像素单元dpx’于第一时间t1发射入射光信号le的前提下，唯有使用者的目光于第一时间t1集中于区域zn时，入射光信号le才能经由眼球eb反射至光线撷取模块14，光线撷取模块14才会接收到反射光信号lr。当使用者的目光于第一时间t1并未集中于区域zn时，入射光信号le会经眼球eb反射至(光线撷取模块14以外)的其他地方，而光线撷取模块14不会接收到对应于入射光信号le的反射光。

另外，为了避免入射光信号le影响显示屏12所欲显示的画面，例如，入射光信号le为不可见光信号，而每一像素单元dpx中所包括的发光元件ivc为不可见光发光元件(如不可见光发光二极管(invisibleled)或不可见光发光晶体管(invisiblelightemittingtransistor))。具体来说，于一实施例中，入射光信号le为红外线信号而每一像素单元dpx中所包括的发光元件ivc为一红外线发光二极管(infraredlightemittingdiode，irled)或一红外线发光晶体管(infraredemittingtransistor)。

换句话说，于一实施例中，每一像素单元dpx可包含一发光元件vbc以及发光元件ivc，如图10所示，其中发光元件vbc为可见光发光元件，其可为有机发光二极管(organiclightemittingdiode，oled)，发光元件ivc为不可见光发光元件。显示屏12利用位于多个像素单元dpx中的多个可见光发光元件vbc来显示画面，并利用位于多个像素单元dpx中的多个不可见光发光元件ivc来扫描用户目光注视的位置。

另外，眼球遥控系统10利用多个像素单元dpx扫描用户的目光(即利用多个像素单元dpx按照时间顺序分别发射入射光信号le)的方式并未有所限。于一实施例中，多个像素单元dpx可按照一时间顺序一次仅由单一个像素单元dpx中的发光元件ivc逐次地发射入射光信号le，即于一时间tn仅由单一个像素单元dpx中的发光元件ivc发射入射光信号le，而于另一时间tk也仅由另一个像素单元dpx中的发光元件ivc发射入射光信号le。其中多个像素单元dpx一次由单一个像素单元dpx中的发光元件ivc逐次地发射入射光信号le的顺序并未有所限，举例来说，多个像素单元dpx可先由左而右后由上而下逐一地一次由单一个像素单元dpx中的发光元件ivc发射入射光信号le，或是先由下而上后由右而左逐一地一次由单一个像素单元dpx中的发光元件ivc发射入射光信号le。

于另一实施例中，多个像素单元dpx可按照一时间顺序一次由多个像素单元dpx中的发光元件ivc发射入射光信号le，举例来说，多个像素单元dpx可按照一时间顺序，于一时间tx1，由位于像素数组的一行x1的像素单元dpx中的发光元件ivc发射入射光信号le，于一时间tx2，由位于像素数组的另一行x2的像素单元dpx中的发光元件ivc发射入射光信号le，于一时间ty1，由位于像素数组的一列y1的像素单元dpx中的发光元件ivc发射入射光信号le，并于一时间ty2，由位于像素数组的另一列y2的像素单元dpx中的发光元件ivc发射入射光信号le。

简言之，本申请利用多个像素单元dpx扫描用户的目光是否集中在显示屏12的某个区域，若用户的目光确实集中在显示屏12的某个区域时，利用光线撷取模块14接收对应于入射光信号le的反射光信号lr，此时判断模块16可根据当时发射入射光信号le的像素单元dpx所在的位置，判断用户的目光集中于显示屏12的区域。

另外，为了区分反射光信号lr与来自环境的光线，显示屏12可根据一调制信号产生入射光信号le，光线撷取模块14及判断模块16可撷取与调制信号具有相似特性的光信号并将之进行进一步信号处理(如滤波、放大等信号处理)，以准确地以判断用户目光集中的位置。

具体来说，请参考图3，图3为本申请实施例一眼球遥控系统30的功能方块示意图。眼球遥控系统30与眼球遥控系统10类似，故相同元件沿用相同符号。与眼球遥控系统10不同的是，眼球遥控系统30还包括一调制信号产生模块32，调制信号产生模块32耦接于显示屏12，用来产生一调制信号mod至显示屏12的多个像素单元dpx，多个像素单元dpx中的发光元件ivc可根据调制信号mod产生并发射入射光信号le。其中，调制信号mod可为一交流(alternatingcurrent，ac)信号，其波形并未有所限，举例来说，请参考图4，图4为本申请实施例调制信号mod的波形图，如图4所示，调制信号mod可由多个方波所构成。如此一来，光线撷取模块14可撷取相关于调制信号mod的反射光信号lr，而判断模块16可对与调制信号mod具有相似特性(如方波特性)的光信号进行进一步信号处理(如滤波、放大运算)，使得判断模块16可精准地判断反射光信号lr为对应于入射光信号le(其具有调制信号mod的特性)的反射光信号，并据以判断用户目光集中于显示屏12中发射入射光信号le的像素单元dpx所在的位置。

除此之外，为了更精准地判断光线撷取模块14所接收到的反射光信号lr确实为反射自使用者眼球eb，请参考图5，图5为本申请实施例一眼球遥控系统50的功能方块示意图。眼球遥控系统50与眼球遥控系统30类似，故相同元件沿用相同符号。与眼球遥控系统30不同的是，眼球遥控系统50还包括一调制信号产生模块52，调制信号产生模块52耦接于显示屏12，用来产生一调制信号mod1以及一调制信号mod2。如图6所示，当多个像素单元dpx按照时间顺序轮到一像素单元dpx1中的一发光元件ivc1根据调制信号mod1产生并发射一入射光信号le1时(假设于一时间ta)，眼球遥控系统可同时(于时间ta)利用另一像素单元dpx2中的一发光元件ivc2根据调制信号mod2产生并发射与入射光信号le1相位相反的另一入射光信号le2，即入射光信号le1与le2之间具有180°的相位差。如此一来，当用户注视于像素单元dpx1于显示屏12所在的位置时，光线撷取模块14所接收反射自使用者眼球eb的反射光会与入射光信号le1具有相同的信号特性，而反射自其他物件(如用户脸部或环境中的物件)的反射光为入射光信号le1以及入射光信号le2的总和而趋近于或等于一直流(directcurrent，dc)信号，如此一来，光线撷取模块14及判断模块16可精准地取得反射自使用者眼球eb的反射光，并据以判断用户目光集中于显示屏12中像素单元dpx1所在的位置。其中，调制信号mod1与调制信号mod2之间具有180°的相位差，如图7所示。另外，例如，像素单元dpx1与像素单元dpx2之间需相隔足够的距离，于一实施例中，像素单元dpx1于显示屏12的一第一位置与像素单元dpx2于显示屏12的一第二位置之间的距离大于显示屏12所显示的一画面宽度w的二分之一，或大于显示屏12所显示的一画面高度h的二分之一。

同理，如图8所示，眼球遥控系统30可于一时间tb利用位于像素数组的一行x1’的复数个像素单元中的复数个发光元件ivc产生并发射入射光信号le1，并同时于时间tb利用位于像素数组的一行x2’的复数个像素单元中的复数个发光元件ivc产生并发射入射光信号le2，其中，对应于像素数组的行x1’于显示屏12的水平位置与对应于像素数组的行x2’于显示屏12的水平位置之间具有一垂直距离δh，例如，垂直距离δh大于显示屏12所显示的画面高度h的二分之一。同理，如图9所示，眼球遥控系统30可于一时间tc利用位于像素数组的一列y1’的复数个像素单元中的复数个发光元件ivc产生并发射入射光信号le1，并同时于时间tc利用位于像素数组的一列y2’的复数个像素单元中的复数个发光元件ivc产生并发射入射光信号le2，其中，对应于像素数组的列y1’于显示屏12的垂直位置与对应于像素数组的列y2’于显示屏12的垂直位置之间具有一水平距离δw，例如，水平距离δw大于显示屏12所显示的画面宽度w的二分之一。其中，入射光信号le1为根据调制信号mod1所产生，入射光信号le2为根据调制信号mod2所产生，调制信号mod1与调制信号mod2之间具有180°的相位差。

另外，本申请的眼球遥控系统不限于利用摄像头来捕捉反射光信号lr，换句话说，本申请的感光元件(如ccd或cis元件)不限于设置于摄像头的光线撷取模块之中，本申请的多个感光元件可分别设置于显示屏中多个像素单元中。请参考图11至图13，图11为本申请实施例一像素单元px的示意图，图12及图13分别为本申请实施例一眼球遥控系统c0的外观示意图及功能方块示意图。眼球遥控系统c0与眼球遥控系统10、30、50相似，故相同元件沿用相同符号。与眼球遥控系统10、30、50同的是，眼球遥控系统c0包含一显示屏c2，显示屏c2包含多个像素单元px，每一像素单元px可包含可见光发光元件vbc、不可见光发光元件ivc以及一感光元件lsc，感光元件lsc用来感测对应于入射光信号le的反射光信号lr。

当用户的目光集中于显示屏c2的区域zn时，且此时轮到区域zn中的一像素单元px’中的发光元件ivc发射出入射光信号le，因用户的目光集中于显示屏12的区域zn，入射光信号le会经眼球eb反射回来而成为反射光信号lr，即对应于入射光信号le的反射光信号lr自眼球eb往显示屏c2中像素单元px’的方向反射，如图13所示，像素单元px’中的感光元件lsc即可接收对应入射光信号le的反射光信号lr。相反地，当使用者的目光并非集中于区域zn时，即使此时区域zn中的像素单元px’发射出入射光信号le，而对应于入射光信号le的反射光将会反射到使用者所在的其他空间，而像素单元px’中的感光元件lsc将无法接收到对应于入射光信号le的反射光。另外，当像素单元px’中的感光元件lsc接收到对应于入射光信号le的反射光信号lr时，判断模块16可根据像素单元px’在显示屏c2的位置，判断用户的目光集中于显示屏c2的区域zn，而运算模块18可执行相关于区域zn的操作。

同样地，眼球遥控系统c0可搭配调制信号产生模块32或调制信号产生模块52进行操作，以扫描用户目光注视之所在，其操作细节可参考前述相关段落，于此不再赘述。

需注意的是，前述实施例用以说明本申请的概念，本领域具通常知识者当可据以做不同之修饰，而不限于此。举例来说，调制信号不限于由方波所构成，调制信号亦可由三角波或弦波所构成，另外，调制信号可根据一数字码调制而成，该数字码可为一阿达马码(hadamardcode)或是符合其他编码格式，亦属于本申请的范畴。另外，判断模块、运算模块或调制信号产生模块可利用专用集成电路(application-specificintegratedcircuit，asic)、数字电路(如寄存器传输级(rtl)电路)或处理器(process)来实现。另外，发光元件ivc不限于为不可见光发光元件，亦可为可见光发光元件，亦满足本申请的要求而属于本申请的范畴。

另外，于前述实施例中，眼球遥控系统及其中的显示屏均设置于一台式桌上型屏幕中，而不限于此。本申请的眼球遥控系统以及显示屏可应用/设置于任何具有显示屏幕的电子装置，如手机、平板计算机、笔记本电脑、一体机计算机(all-in-onepersonalcomputer，aio)、大型电视、互动式电子显示装置(如车站内的自动售票机或餐厅内的自动点餐机)等。举例来说，请参考图14，图14为本申请实施例一电子装置d0的外观示意图，电子装置d0可为一平板计算机，就外观而言，电子装置d0可包括一机壳d1、一显示屏d2以及一光线撷取模块模块d4，其中显示屏d2可以用显示屏12或显示屏c2来实现，光线撷取模块模块d4可以用光线撷取模块14来实现，就功能而言，电子装置d0中可设置有眼球遥控系统10或眼球遥控系统c0，亦属于本申请的范畴。

简言之，本申请利用多个像素单元扫描用户的目光是否集中在显示屏的特定区域，若用户的目光集中在显示屏的特定区域时，利用光线撷取模块接收对应于入射光信号且反射自用户眼球的反射光信号，判断模块可根据当时发射入射光信号的像素单元所在的位置，判断用户的目光集中于显示屏的区域。

以上所述仅为本申请的部分实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。