TW201124884A - Movement detection device - Google Patents

Description

201124884 、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一移動偵測裝置，其利用一光源 與複數感光元件判斷物體的三維動作。 【先前技術】 目前的移動偵測裝置僅能偵測與移動偵測裝置 呈現約略平行方向的移動。舉例而言，具有移動價 裝置之-手機，若該手機位於一平面上且該平面 定義為- χγ平面，則該手機的移動偵測裝置，僅 =測xy方向的移動物體，例如相對該手機約略 穿置動手勢。此乃因為目前的移動摘測 ;置：=的感測器多用於_物體是否遮蔽感測 物二 置多個感測器，於操作時藉由成測 =㈣蔽於移動偵測裝置的感測器Ϊ方 方㈣，來判斷物體的移動 計，因此對於垂直於一預定測平面移動而設 面為例，則為2方…貞面（若以χγ平 未改變物體在移動侦，二之二體，由於該移動並 測平面方向二;有致地判斷物體於垂直預定備 有遞於此，—稀Α 維動作的移動偵測裝：夠同時偵測一空間範圍中三 ，即為偵測系統業界所需。 0I467'TW/PIX-TW-0317 201124884 【發明内容j 本^月之目的係提供一移動偵測裝置，既能偵 ’則物體於一平面之移動，該平面約略平行於該移動 债測f置’亦能偵測物體於垂直該平面之方向的動 作藉由γ貞測物體於該平面之移動來觸發一特定指 令，並根據該指令内容進行後續處理及/或控制機 制；藉由偵測物體於垂直該平面之方向的動作，能 ㈣物體與該移動偵測裝置之相對距離變化來觸發 另特定扣令，並根據該指令内容進行另一後續處 理及/或控制機制。 扣本發明之目的係提供一移動偵測裝置，其可於 空間中界定一三維空間範圍並债測一物體於該三維 空間範圍之動作。 * 為達上述目的，本發明提出一種移動偵測裝置 用以偵測一物體於一空間範圍内之移動。該移動偵 測裝，包含一光源、一導光元件、至少兩感光元件 及一處理單元。該等感光元件於一第一方向形成錯 位，以使該物體於該空間範圍内移動時透過該導光 =依序反射該光源之光線至該等感光元件。該處 理早元根據該等感光元件感測反射光線之順序 該物體於該第一方向之移動。 树明另提出-種移動偵測裝置用以偵測一物 體之動作。該移動偵測裳置包含一光源沿—光轴發 01467-TW/PIX.TW-031； s 201124884 • - ' 光、一導光元件、至少二感光元件及一處理單元。 該等感光元件於一第一方向及一第二方向形成錯位 並透過該導光元件感測該光源前方一空間範圍中該 物體反射該光源之反射光線。該處理單元根據該等 感光元件感測反射光線之亮度變化判斷該物體沿該 光軸之動作。 本發明另提出一種移動偵測裝置用以偵測一物 體之動作。該移動偵測裝置包含一光源、一導光元 件、一感光元件及一處理單元。該感光元件透過該 導光元件感測该光源前方一空間範圍中該物體反射 該光源之反射光線。該處理單元根據該感光元件感 測反射光線之焭度變化及一預設時間内該物體出現 於該空間範圍内之次數判斷該物體之動作。 本發明之移動偵測裝置中’該光源係以一發光 角度發光且所能偵測之空間範圍係由該發光角度、 該等感光7C件彼此最遠端之距離及該光源與該導光 元件之一空間關係所決定。 【貫施方式】 以下將透過實施例來解釋本發明内容，其係 於-移動偵測裝置，其包含一光源、一導光元件及 至少二感光元件。當一物體相對於該移動偵測裝置 進灯一橫向方向移動時，該物體會依序並逐漸地將 光線反射至該等感光元件，藉此判斷該物體於該橫 01467-TW / PIX-TW-0317 6 201124884 向方向的移動；當該物體於相對於該移動偵測裝置 =了縱向方向移動時，該等感光元件可感測反射 光線之亮度變化，藉此判斷該物體於該縱向方向的 動作而，本發明的實施例並非用以限制本發明 需在如實施例所述之任何蚊的環境、應用或特殊 方式方能實施。因此’關於實施例之說明僅為闡釋 本發明之目#，而非用以限制本發明。需說明者， • 以下實施例及圖式中，與本發明非直接相關之元件 已省略而未緣示；且為求容易瞭解起見，各元件間 之尺寸關係乃以稍誇大之比例繪示出。 第1圖顯示本發明第一實施例之移動偵測裝 置’其包含-光源Π、一導光元件12、一感測裝置 U及一處理單元15，其可包含於該感測裝置之 内或獨立於其外。該光源11在本實施例中以一紅外 籲線（IR)光源為例以便於說明。該導光元件12在本實 施例中以一透鏡為例以便於說明。在本實施例中， δ亥感測裝置13具有三感光元件131、132及133， 但感光元件之數目並非用以限定本發明。第1圖並 同時繪示感測裝置13之上視布局13a以便說明感光 元件131、132及133於本實施例中之布局。該處理 單元15則耦接至該等感光元件ι31、ι32及133以 根據其所送出之電氣信號判斷物體之動作。 本實施例中’光源11發光方向之光軸設定為z 01467-TW / PIX,TW-0317 201124884 方向並具有一發光角度㊀。當一物體i4位於光源之 發光方向（前方）時，光源、u所發出的光線1〇1會照 射到物體14之-表面，並且因應該表面之紋理與材 質產生許多反射光線，其中—部份反射祕1〇3會 通過導光元件12而投射至感測裝置13。從圖中可 知田該物體14於一高度D時，從該物體14反射 气反射光線透過該導光單元12將於感測裝置13上 形成一可偵測區域。本發明之感測原理將詳述於後。 本實施例之導光元件12例如為一透鏡，其具有 一焦距f。假定導光元件12之中心與物體14可偵測 範圍之一端14a的距離為L2，與物體14可偵測範 圍之另一端14b(遠端）的距離為L1，而與光源η之 中心間距為L。此外，光源11之前端與物體14之 間距為D，同時假設光源n、導光元件12與感測裝 置13布局之橫向方向為χ方向。則根據三角函數可 得出以下方程式：

Ll=L+Dxtan(0/2)式 1 ;以及 L2=L-Dxtan(0 /2) 式 2 假定自14b之反射光線.1〇3投射於感測裝置13 之位置與導光元件12於X方向之間距為\1;自14& 之反射光線103投射於感測裴置13之位置與導光元 件12於X :¾向之間距為χ2，故由式1及2可推得 01467-TW/PIX-TW-0317 201124884 (D/LlHf/Xl)式 3;以及 (D/L2)=(f/X2) 式 4 如此’便可藉由已知的D、L〗、L2及f等資訊， 浔感光元件131〜133應該設置的位置與導光元件 12之相對關係；換句話說，根據該光源u之發光 角度Θ ,亥等感光兀件131〜133的布局以及該光源 Η與該導光元件12之—空間關係即可決㈣物件 14於所應操作之空間範圍。如此，感光元件丨3〗〜13 3 便可在物體14於前述預定位置朝χ方向移動時，依 ^感測自物體14所反射之光線〗〇3的變動，該處理 早疋15則判斷物體14感測反射光線之順序來判斷 物體14於Χ方向之移動，同理於γ方向移動之判 斷方式亦相同。詳細之感測操作說明於後。 類似地參考上視布局1 3 a，感光元件m〜1 3 春之擺放位置’是使得感光元件133能與感光元件132 及/或131搭配來同時感測物體14於乂方向及γ方 向之移動，其中γ方向為位於上視布局上垂直 於X方向的一個方向，例如感光元件132及133於 X方向無錯位（offset)而於γ方向形成錯位；而感光 兀件132及133分別與感光元件131於χ方向及γ 方向均形成錯位；藉此，感光元件131與132或131 與133之布局，即可感測物體14於垂直ζ方向之平 面上（例如χ方向）之移動，而感光元件132與133 01467-TW-/PIX-TW-0317 201124884 之布局，即可感測物體於垂直z方向之平面上 γ方向)之，易言之，當感測裝置13僅需要感 測物體14於垂直Z方向之平面上單—方向之移動 時’僅需要二感光元件即可達成目的。如果使用較 高$測靈敏度之感光元件感測反射光線之分佈，亦 僅需要二感光元件即可判斷物體於垂直z方向之平 面（例如XY平面）之移動。 第2圖顯示本發明第二實施例之移動偵測裝 置，其與第一實施例最主要不同處在於，該移動偵 測裝置於空間中z方向界定一可偵測範圍，亦即物 體14之可偵測範圍為自與光源丨丨之前端與物體14 之間距為D至D1之空間範圍，因此物體14可偵測 範圍之一端14a’與可偵測範圍之另一端14b，(遠端） 將分別反射光線1〇5，並將光線投射於感測裝置13 之位置X2’與XI’(與該導光元件12巾心、之橫向距 離）。為使物體14於D至D1之空間範圍内時，朝 向X方向及Y方向之移動均能被偵測，則感光元件 131〜133於橫向方向之放置邊界，應以χ2以及χι, 為界限，以使得感光元件131、132及/或131能夠 感測D至D1之空間範圍中豈少一部分物體14之反 射光線。 當物體14於Ζ方向移動時，由於投射至感測裝 13之壳度亦會隨之改變，因此可據此偵測物體 01467-TW / PLX-TW-031： 10 201124884 、 万向之動作’例如當該物體14由d朝向D1 移動時’感測裝置13所感測之亮度漸小而當該物體 14由Dl朝向D移動時，感測裝置13所感測之亮度 漸^由圖中可知，X2與XI，之距離、該光源11 之發光角度㊀以及該光源u與導光元件12.之一空 間關係決定了該移動偵測裝置之可偵測空間範圍， 其為由該X方向、γ方向及光軸所界定之一三維空 ❿ 間例如X2與XI ’之距離可藉定一縱向可偵測距離 (D1 D) ’當一物體丨4在縱向可偵測距離外時，該移 動偵測裝置則無法偵測任何物體。此特性使得本發 月之移動偵測裝置可偵測物體14於縱向方向之動 作卜例如該處理單元15可根據該等感光元件 131〜133感測反射光線之亮度變化及一預設時間内 忒物體出現於該空間範圍内之次數判斷該物體工4 之動作，-其中該預設時間可根據實際應用來決定。 一種實施例中，例如當該處理單元15判斷該預設時 間内之壳度變化出現一次由暗變亮及一次由亮變 暗則判.斷為一點擊（click)動作，於另一實施例中 當該處理單元15判斷該預設時間内之亮度變化出 現兩次由暗變亮及兩次由亮變暗，則判斷為一雙擊 (double click)的動作，但本發明所能判斷物體之縱 向動作並不限於此。藉此，本發明可.改善習知無法 判斷縱向動作之問題。 相較於第一實施例，可以發現第2圖中χ2與 0.1467-TW / PIX-TW-031:, η 201124884 xi'之間距小於第1圖中X2與XI之間距，因此若 物體14之移動速度較快，則在相同的硬體條件之 下，由於第一實施例之感光元件131與132(133)之 間距較大，因此有較充裕之時間來偵測物體14之移 動，在偵測物體快速移動的表現上，將優於第二實 施例。但第二實施例可偵測物體於垂直z方向平面 之移動空間涵蓋自D至m之高度，亦即只要物體 位於D至D1高度之高度範圍内，不但物體於X方 向及y方向之移動可被感測裝置13所偵測而增加可 操作範圍’亦能夠制物體於z方向之動作以增加 移動偵測裝置之實射生’因此優於第一實施例：因 此’·感光元件之布局’能視應用場合而有所調整。 m 势月之移動偵測裝置來$ 測相對該光源之-縱向動作時（例如點擊或雙 :可僅設-置-個感光元件’如第3圖所示。韻 及-處理m其中該感測裝置13僅設置 一感光元件13 1。該處理單元1 、 131感測反射光線之亮度變化及 體:4出現於一空間範圍内之次數判斷;物體μ之 根據該細之發光角該空間範圍可 該光源光元件131尺寸及 L)所決定。 # 12之一空間關係（例如距離 01467-TW / PIX-T W-031 ** 12 201124884 第4圖進-步綠示本發明之感測裝置連續操作 之示意圖。橫向時間軸代表時間經過時，物體Μ與 感測裝置13及感光元件13 1、132、133之相對位^ 關係，本實施例中亦繪示出感光元件131、132、M3 之上視布局13 a，以便說明。 當時間t〇時，物體14 (在本實施例中為使用者 之手掌）尚未經過光源u，因此感光元件mm 及133尚未接收到反射光線。而後時間u時，物體 14開始進入光源11之發光範圍，因此感光元件m 接收到反射光線而感光元件132及133未接收到反 射光線。隨著時間逐漸經過，在時間t2時，物體Μ 進入光源11發光範圍之部份亦增加，因此成光元件 131、132及133皆接收到反射光線，其中感光元件 132及133僅部分接收到反射光線。直到時間Ζ， 物體14所反射之光線完全涵蓋感光元件131、 及13 3。而後物體14逐漸遠離，在時間抖，感光元 件13 1開始逐漸無法接受到反射光線。在時間^， 僅感光元件132及133接收到反射光線。直到時間 t6 ’物體14完全離開光源U之發光範圍，感光二 件131、132及133又恢復未接收到反射光線之2 態。感光元件接收反射光線後產生電氣訊號，感測 裝置即根據該等電氣訊號判斷物體移動之方向。可 以了解的是’該感測裝置13判斷一物體同時於一平 面的兩個方向的移動的方式類似第3圖所示。 01467-TW/PIX-TW-031- 201124884 «V . 進一步言，在前述實施例中，感光元件131、132 及133能夠感測反射光線之分佈，因此可於僅適舍 設置二感光元件之場合’例如利用本實施例令錯； 置放之感光兀件131與132或感光元件⑶與⑶ 其中一種分布，即可判斷物體14於單—方向、之移 動。此外’亦能增加更多威光 ° 又夕為尤兀件，雖不影響基本 刼作之效果，但能使感測效果更為準確。 1明：：中，導光元件12雖以—透鏡為々 »月/、主要為強調反射光線103透過導光元 ::中在感測裝置13之效果；在其他實施例中，竞 先το件12為具有—細微針孔之適當物件，亦可信 反射先、線H)3及105照射在感測裝置13.之上 之Γ相應調整感光元件之配置關係， _先兀件之配置仍以前述邊界條件為限制。 =實施例可知’本發明之重要特 由硬數感光元件於不同時間時， 隹錯 差異’來作為判斷物體移動方向；美，射光量 =方向之結果’可使該物體之移動觸發—特定 心曰7以根據該指令内容進行後样# @ / v :制:舉例而言，本發明之二處二 ;可“式裝置，例如筆記型電腦、主 於桌上型裝置，例如電視、個人電月:幾或可應用 遊戲機等等。當開啟移動摘測功能二;戈：：用於 犯野，刁错由肢體 0I467-TW / PIX-T\A^-〇3 J7 14 201124884 或者物體的移動來觸發特定的指令，例如應用在筆 記型電腦時，於瀏覽相片時，可以手勢來翻動相片， 於編輯文件或澍覽網頁時，可以手勢來捲動頁面等 等’應用領域並非本發明之限制。 雖然本發明已以前述實施例揭示，然其並非用 以限定本發明，任何本發明所屬技術領域中具有通

常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍内，當可 =各種2動與修改。因此本發明之保護範圍當視 後附之申請專利範圍所界定者為準。

01467-TW / PIX-TW-0317 15 201124884 【圖式簡單說明】 第1圖顯示本發明之第一實施例之移動偵測裝置。 第2圖顯示本發明之第二實施例之移動偵測裝置。 第3圖顯示本發明之另一實施例之移動偵測裝置。 第4圖顯示本發明之移動偵測裝置連續操作時之 示意圖。 【主要元件符號說明】 11 光源 13 感測裝置 13a 感測裝置上視布局 14a、14Y物體之端點 15 處理單元 12 導光元件 131〜133感光元件 14 物體 14b、14b'物體之端點 101、103、105 光線 01467-TW/PIX-TW-0317 16

Claims (1)

1. 201124884 七、申請專利範圍：. 1. 一種移動偵測裝置， ^ ^ 切车 用M偵測一物體於一空間範 圍内之移動’該移動偵測裝置包含： 一光源； 一導光元件；

   至少二感光元件’於一第一方向形成錯位，以 ，該物體於該空間範圍内移動時，透過該導光元 件依序反射該光源之光線至該等感光元件；及 處理單it，根據該等感《元件感測反射光線 之順序判斷該物體於該第一方向之移動。 如申-月專利範圍第！項所述之移動偵測震置，皮 中該導光裝置為m具有—針孔之物件。〃 3.如申請專利範圍第"員所述之移動谓測裝置，盆 I該光源以-發光角度發光，該空間範圍由該ς 光角度、該等感光元件之布局及該光源與該導^ 疋件之一空間關係所決定。 4·如申請專利範圍第工項所述之移動谓測裝置，I ^包含-第-感光元件、-第二减光元件及一第 ::先元件；該第一感光先件及第二感先元件於 :卓-方向無錯位而於-第二方向形成錯位1 弟-威光元件及第二咸光元件分别輿該第三“ 疋件於該第-方向及該第二方向均形成錯位，1 01467-TW / PiX-TV^-0317 17 201124884 中該第一方向垂直該第二方向。 5 ·如申請專利範圍第4項所述之移動偵測裝置，其 中該處理單元根據該第一感光元件、第二感光元 件及第三感光元件感測反射光線之順序判斷該物 體於該第一方向及該第二方向之移動。 6.如申請專利範圍第1項所述之移動偵測裝置，其 中該處理單元另根據該等感光元件感測反射光線 之亮度變化判斷該物體相對該光源之距離變化。 7 _種移動偵測裝置，用以彳貞測一物體之動作，該 移動偵測裝置包含： 一光源，沿一光軸發光； 一導光元件； 至少二感光元件，於一第一方向及一第二方向 形成錯位·並透過該導光元件感測該光源前方一空 間範圍中該物體反射該光源之反射光線；及 處理單元，根據該等感光元件感測反射光 之免度變化判斷該物體沿該光軸之動作。 8. 9. 如申清專利範圍帛7項所述之移㈣測裝置， 中該光源以-發光角度發光，該空間範圍由該 光角度、該㈣光元件之布局及該光源與該導 元件之一空間關係所決定。 如申請專利範圍$ 7項所述之移動偵測裝置， 01467-TW / PIX-TW-0317 201124884 ' - 中該空間範圍為該第一方向、該第一 Α ^ )為弟一方向及該光 軸所界定之一三維空間。 10. 如申請專利範圍帛7項所述之移動侦測裝置， 其中該處理單元另根據所判斷該物體之動 一相對應指令。 11. 如申請專利範圍第7項所述之移動偵測裝置， 其中該處理單元另根據該等感光元件感測反射光 • 線之順序判斷該物體於該第一方向及該第二方向 之動作。 ° 12. 如申請專利範圍帛7項所述之移動偵測装置， 其中該處理單元另根據一預設時間内該物體出現 於該空間範圍内之次數判斷該物體之動作。 13. 一種移動偵測裝置，用以偵測一物體之動作， 該移動偵測裝置包含： • 一光源； 一導光元件； 感光元件，透過該導光元件感測該光源前方 一空間範圍中該物體反射該光源之反射光線；及 一處理單7C*，根據該感光元件感測反射光線之 亮度變化及一預設時間内該物體出現於該空間範 圍内之次數判斷該物體之動作。 十 Η·如申請專利範圍第13項所述之移動偵測裴置， 01467-TW / PIX-TW-0317 19 201124884 其中該光源以一發光角度發光’該空間範圍由該 發光角度、該感光元件尺寸及該光源與該導光 件之一空間關係所決定。 & 15. 動偵測裝置， Θ <亮度變化 ’則判斷為一 如申請專利範圍第13項所述之移 其中當該處理單元判斷該預設時間 出現一次由暗變亮及一次由亮變暗 辩擊動作。 01467-TW / PIX-TW-0317 20