TW201743074A - 量測裝置及其運作方法 - Google Patents

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TW201743074A TW105117191A TW105117191A TW201743074A TW 201743074 A TW201743074 A TW 201743074A TW 105117191 A TW105117191 A TW 105117191A TW 105117191 A TW105117191 A TW 105117191A TW 201743074 A TW201743074 A TW 201743074A
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張廷仰
郭士維
張彥閔
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原相科技股份有限公司
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Abstract

本發明實施例提供一種量測裝置及其運作方法。所述的量測裝置係透過內建的近接式感測器，來偵測出量測裝置與一物件之間的遠近變化，並且據以判斷是否開啟或關閉軌跡感測模組及光學測距模組，以使得本發明的量測裝置具有智能選取式的操作功能，進而達到節能省電之優點，並且避免受到不必要開啟的感測器所帶來的干擾影響。

Description

量測裝置及其運作方法
本發明是有關於一種量測裝置及其運作方法，且特別是一種支援光學測距和軌跡感測的量測裝置及其運作方法。
在先前技術中，僅支援光學測距原理的量測裝置，係會對於待測物發射偵測光，並且藉由接收自待測物所反射的偵測光，來推算出光往返量測裝置與待測物之間的光飛行時間(time of flight，TOF)，以進而計算出量測裝置與待測物間的距離。
然而，所述的光學測距原理，卻無法根據待測物所反射的偵測光，而來計算出待測物之表面的長度。因此，若在為了改需要獲知待測物之表面長度的情況下，僅使用此量測裝置將勢必具有一定程度上的不便利性。有鑑於此，有必要提出一種能夠同時支援計算出待測物之表面長度的量測裝置。
本發明實施例提供一種量測裝置。所述量測裝置包括滾輪、至少一近接式感測器(proximity sensor)、軌跡感測模組、光學測距模組以及處理器。其中，滾輪設置於此量測裝置之底部。近接式感測器用以偵測此量測裝置與一物件間的近接狀態，並據以產生一估算距離值。軌跡感測模組，則位於此量測裝置內，且用以連續擷取滾輪的一區域表面的複數個參考圖像，並且根據這些參考 圖像來計算出此量測裝置所移動的一軌跡長度。光學測距模組，則亦位於此量測裝置內，且用以朝向此量測裝置之外部發射一光束，並根據接收反射的此光束來計算出一距離資訊。處理器，耦接於近接式感測器、軌跡感測模組及光學測距模組之間，並且跟據估算距離值，來選擇性地控制軌跡感測模組及光學測距模組的開啟或關閉。其中，當估算距離值小於第一預設門檻值時，處理器控制軌跡感測模組的開啟及光學測距模組的關閉，而當估算距離值大於第二預設門檻值時，處理器則控制軌跡感測模組的關閉及光學測距模組的開啟。
本發明實施例另提供一種用於前述實施例的量測裝置的運作方法。所述運作方法包括以下步驟。利用近接式感測器，偵測出此量測裝置與物件之間的近接狀態，並據以產生一估算距離值。利用處理器，跟據估算距離值，來選擇性地控制軌跡感測模組及光學測距模組的開啟或關閉，其中當估算距離值小於第一預設門檻值時，處理器控制軌跡感測模組的開啟及光學測距模組的關閉，而當估算距離值大於第二預設門檻值時，處理器則控制軌跡感測模組的關閉及光學測距模組的開啟。
綜上所述，本發明實施例所提供的量測裝置及其運作方法，係透過內建的近接式感測器，來偵測出量測裝置與物件之間的遠近變化，並且據以判斷是否開啟或關閉軌跡感測模組及光學測距模組，以使得本發明的量測裝置具有智能選取式的操作功能，進而可達到節能省電之優點，並且亦可避免受到不必要開啟的感測器所帶來的干擾影響。除此之外，由於本發明的量測裝置是藉由滾輪的轉動而於物件之表面所相對移動，且內建的軌跡感測模組所計算出的軌跡結果，係經由關聯於該滾輪上的一區域表面的複數個參考圖像所實現，故本發明的量測裝置可以更有效且精準地計算出量測裝置而沿著物件之表面所移動的軌跡長度。
為使能更進一步瞭解本發明之特徵及技術內容，請參閱以下有 關本發明之詳細說明與附圖，但是此等說明與所附圖式僅係用來說明本發明，而非對本發明的權利範圍作任何的限制。
1‧‧‧量測裝置
10‧‧‧滾輪
12、132‧‧‧近接式感測器
14、94‧‧‧軌跡感測模組
16‧‧‧光學測距模組
18‧‧‧處理器
19‧‧‧顯示器模組
DE‧‧‧估算距離值
2、2’‧‧‧物件
120‧‧‧發射單元
122‧‧‧接收單元
L‧‧‧光訊號
124‧‧‧影像擷取單元
126‧‧‧像素運算處理單元
140‧‧‧光源
142‧‧‧影像感測電路
144‧‧‧影像分析電路
R1、R1’‧‧‧區域表面
160‧‧‧發光元件
162‧‧‧光學感測元件
164‧‧‧控制電路
166‧‧‧距離計算電路
LID‧‧‧光束
LRD‧‧‧反射的光束
SST‧‧‧快門週期訊號
SLS1‧‧‧光感測訊號
SLD‧‧‧發光週期訊號
SRE‧‧‧讀取訊號
DR‧‧‧距離資訊
S701~S703、S801~S811、S111~S113‧‧‧流程步驟
9‧‧‧軌跡感測系統
90‧‧‧主體
92‧‧‧轉盤
96‧‧‧動作辨識模組
13‧‧‧無線充電裝置
130‧‧‧充電模組
134‧‧‧中央控制器
圖1是本發明實施例所提供的量測裝置之功能方塊圖。
圖2是本發明實施例所提供的量測裝置的運作過程之示意圖。
圖3A是本發明實施例所提供的量測裝置中的近接式感測器之功能方塊圖。
圖3B是本發明另一實施例所提供的量測裝置中的近接式感測器之功能方塊圖。
圖4是本發明實施例所提供的量測裝置中的軌跡感測模組之功能方塊圖。
圖5是本發明另一實施例所提供的量測裝置的運作過程之示意圖。
圖6是本發明實施例所提供的量測裝置中的光學測距模組之功能方塊圖。
圖7是本發明實施例所提供的運作方法之流程示意圖。
圖8是本發明實施例所提供的運作方法中選擇性地控制軌跡感測模組及光學測距模組的開啟或關閉之流程示意圖。
圖9是本發明實施例所提供的軌跡感測系統之功能方塊圖。
圖10是本發明實施例所提供的軌跡感測系統中的主體之外觀示意圖。
圖11是本發明實施例所提供的軌跡感測方法之流程示意圖。
圖12是本發明實施例所提供的支援近接感測的無線充電裝置之功能方塊圖。
圖13是本發明實施例所提供的支援近接感測的無線充電裝置之使用示意圖。
在下文中，將藉由圖式說明本發明之各種實施例來詳細描述本發明。然而，本發明概念可能以許多不同形式來體現，且不應解釋為限於本文中所闡述之例示性實施例。此外，在圖式中相同參考數字可用以表示類似的元件。
首先，請同時參閱圖1與圖2，圖1是本發明實施例所提供的量測裝置之功能方塊圖，而圖2是本發明實施例所提供的量測裝置的運作過程之示意圖。所述的量測裝置1主要包括滾輪10、至少一近接式感測器12、軌跡感測模組14、光學測距模組16及處理器18。其中，軌跡感測模組14、光學測距模組16及處理器18可以是透過純硬件電路來實現，或者是透過硬件電路搭配固件或軟件來實現。總而言之，本發明並不限制量測裝置1的具體實現方式。另外，上述軌跡感測模組14、光學測距模組16及處理器18可以是整合或是分開設置，且本發明亦不以此為限制。除此之外，滾輪10、近接式感測器12、軌跡感測模組14、光學測距模組16及處理器18在量測裝置1內的設置位置，並不限於圖1或圖2中所示的位置，本技術領域中具有通常知識者可依據實際需求或應用來進行設計。
詳細來說，滾輪10設置於量測裝置1之底部。其中，此滾輪10更可被用以來抵靠於一物件2之表面上，俾使得量測裝置1因藉由滾輪10的轉動而能夠沿著物件2之表面所移動，如圖2所示。值得一提的是，本發明實施例中並不限制滾輪10之結構的具體實現方式，本技術領域中具有通常知識者可依據實際需求或應用來進行設計，故有關於滾輪10的細部內容於此就不再多加贅述。
其次，近接式感測器12用以偵測量測裝置1與物件2間的一近接狀態，並據以產生出一個估算距離值DE。值得一提的是，在特定的實施例中，近接式感測器12可以是週期性地來進行偵測，例如每隔1秒或是每隔0.5秒等，並且以進而判斷出量測裝置1 與物件2間的近接狀態，但本發明並不以此為限制。接著，軌跡感測模組12則位於此量測裝置1內，且用以連續擷取滾輪10的一區域表面的複數個參考圖像，並且根據這些參考圖像來計算出量測裝置1而沿著物件2之表面所移動的一軌跡長度。
光學測距模組16則亦位於此量測裝置1內，且用以朝向此量測裝置1之外部發射一光束，並根據接收反射的此光束來計算出一距離資訊。處理器18則耦接於近接式感測器12、軌跡感測模組14及光學測距模組16之間，並且跟據近接式感測器12所產生出的估算距離值DE，來選擇性地控制軌跡感測模組14及光學測距模組16的開啟或關閉。其中，當估算距離值DE小於第一預設門檻值時，處理器18控制軌跡感測模組14的開啟及光學測距模組16的關閉，而當估算距離值DE大於第二預設門檻值時，處理器18則控制軌跡感測模組14的關閉及光學測距模組16的開啟。
因此，根據以上內容之教示，本技術領域中具有通常知識者應可理解到，本發明實施例的量測裝置1主要精神之一乃在於，可透過其內建的近接式感測器12來獲知到量測裝置1與物件2之間的估算距離值DE，並且通過處理器18分析此估算距離值DE，以使得處理器18能藉此決定出是否需要啟動軌跡感測模組14而來對於量測裝置1所沿著物件2之表面的移動進行量測，又或者是，決定出是否需要啟動光學測距模組16而來對於量測裝置1與物件2間的距離進行量測。有鑑於此，相較於習知技藝大多僅支援單一種技術手段作為設計方式，本發明實施例的量測裝置1則是同時地可支援兩種技術手段作為設計方式，故據以帶給使用者更大的便利性。
進一步來說，實務上，近接式感測器12的主要原理乃在於，初略地判斷出量測裝置1是否接近或遠離於該物件2。因此，藉由上述已知的信息，本技術領域中具有通常知識者應可理解到，近接式感測器12所產生出的估算距離值DE，並無法有效地實際代 表為量測裝置1與物件2之間的真實距離。再者，對於該估算距離值DE所採用的表徵單位(例如，公分或公尺等)，本發明亦不以此為限制。換言之，本技術領域中具有通常知識者可依據實際需求或應用來進行計算出估算距離值DE的設計方式。
然而，以下為了更進一步說明關於近接式感測器12的實現細節，本發明進一步提供其近接式感測器12的兩種實施方式。請參閱圖3A，圖3A是本發明實施例所提供的量測裝置中的近接式感測器之功能方塊圖。近接式感測器12包括發射單元120及接收單元122。其中，圖3A的近接式感測器12主要是藉由發射單元120發送出一光訊號L，並且經由物件2反射光訊號L至接收單元122，以使得接收單元122根據接收到的光訊號L之強度變化，來判斷出量測裝置1與物件2之間的近接狀態(亦即，接近或遠離)，並據以產生出估算距離值DE。
另外，請參閱圖3B，圖3B則是本發明另一實施例所提供的量測裝置中的近接式感測器之功能方塊圖。相較於圖3A的近接式感測器12，圖3B的近接式感測器12包括影像擷取單元124及像素運算處理單元126。其中，圖3B的近接式感測器12則是主要藉由影像擷取單元124以擷取到包含物件2的一影像，並且透過像素運算處理單元126根據該影像來計算出自於物件2所佔的一像素叢集數量。接著，根據該像素叢集數量，像素運算處理單元126便可以判斷出量測裝置1與物件2間的近接狀態(亦即，接近或遠離)，並據以產生出估算距離值DE。因此，實務上，物件2則必須持續保有一固定形狀的結構，以便使得像素運算處理單元126能夠對其進行辨識，且根據習知技藝可知，若在量測裝置1越接近於物件2時，物件2的成像大小比例也就越大，故該影像中出自於該物件2所佔的像素叢集數量必定也越多，相反地，若在量測裝置1越遠離於物件2時，物件2的成像大小比例也就越小，故該影像中出自於該物件2所佔的像素叢集數量必定也越少。
因此，根據以上內容之教示，本技術領域中具有通常知識者應可歸納出，圖3A的近接式感測器12乃是透過光訊號L的強弱變化，來判斷出量測裝置1與物件2的接近或遠離，而圖3B的近接式感測器12則是改以透過成像中所佔的物件2之像素變化，來判斷出量測裝置1與物件2的接近或遠離。總而言之，上述採用的兩種具體方式在此皆僅是用以舉例，其並非用以限制本發明，本技術領域中具有通常知識者應可依據實際需求或應用來進行近接式感測器12的設計。
另外一方面，復請參閱圖2，當使用者欲獲知量測裝置1而沿著物件2之表面所移動的軌跡長度時，使用者必須將量測裝置1接近至物件2，並且直至滾輪10能夠被抵靠於物件2之表面上為止。因此，當估算距離值DE小於某一第一預設門檻值(例如，3公分)時，本發明實施例的量測裝置1便可透過其內建的處理器18，而來決定出啟動軌跡感測模組14以對於量測裝置1所沿著物件2之表面的移動進行量測。另外，同時為了避免不必要的電能消耗及受到其他感測器所帶來的干擾影響，因此當處理器18已決定出啟動軌跡感測模組14來進行量測時，處理器18將可以同時地控制光學測距模組16的關閉，以藉此達到省電及阻絕干擾的效果。
相反地，當使用者欲獲知量測裝置1與物件2之間的一真實距離資訊時，使用者則必須將量測裝置1與物件2皆保持在固定不動的情況下，以利光學測距模組16來進行光飛行時間的量測作業。因此，當估算距離值DE大於某一第二預設門檻值(例如，7公分)時，本發明實施例的量測裝置1便可透過其內建的處理器18，而來決定出啟動光學測距模組16以對於量測裝置1與物件2之間的真實距離進行量測。同理，當處理器18已決定出啟動光學測距模組16來進行量測時，處理器18將可同時地控制軌跡感測模組14的關閉，以避免不必要的電能消耗及干擾影響。有鑑於此， 所述的第二預設門檻值係大於或等於所述的第一預設門檻值。
然而，以下為了更進一步說明關於軌跡感測模組14的實現細節，本發明進一步提供其軌跡感測模組14的一種實施方式。請參閱圖4，圖4是本發明實施例所提供的量測裝置中的軌跡感測模組之功能方塊圖。值得注意的是，下述僅是量測裝置1內軌跡感測模組14的其中一種詳細實現方式，其並非用以限制本發明。另外，本例所述的軌跡感測模組14可以在圖2所示的運作過程中執行，因此請一併參照圖2以利理解。除此之外，圖4中部分與圖1相同之元件以相同之圖號標示，故在此不再詳述其細節。
軌跡感測模組14包括光源140、影像感測電路142及影像分析電路144。其中，影像感測電路142及影像分析電路144可以是透過純硬件電路來實現，或者是透過硬件電路搭配固件或軟件來實現。總而言之，本發明並不限制軌跡感測模組14的具體實現方式。另外，光源140、影像感測電路142以及影像分析電路144可以是整合或是分開設置，且本發明亦不以此為限制。再者，光源140及影像感測電路142所相應於滾輪10的設置位置，並不限於圖4中所示的位置，本技術領域中具有通常知識者可依據實際需求或應用來進行設計。
具體來說，光源140用以照射至滾輪10的一區域表面R1，而影像感測電路142用以根據一固定之取樣週期來擷取被光源140照射的區域表面R1的多個參考圖像。影像分析電路144則基於這些參考圖像中的至少一紋理特徵來對這些參考圖像進行比對，以取得到光源140於滾輪10上的移動軌跡，並且根據此移動軌跡來計算出量測裝置1而沿著物件2之表面上所移動的軌跡長度。
更進一步來說，習知的光學導航裝置(例如，光學滑鼠)係同樣照射光源至一工作表面，並且利用影像感測電路來擷取得到關聯於此工作表面的多張連續圖像，然後對這些圖像進行比對與分析，以藉此判斷出此光學導航裝置於某一時間區間內的位移量， 並且根據此位移量控制螢幕上之游標，以進而達到導航之效果。因此，根據以上內容之教示，本技術領域中具有通常知識者應可理解到，本發明實施例中的軌跡感測模組14的運作原理，乃相似於習知的光學導航裝置的運作原理。只不過，相較於習知的光學導航裝置，本發明實施例中的量測裝置1主要是藉由滾輪10的轉動而於物件2之表面所相對移動，因此影像感測電路142所擷取的連續圖像，係為被光源140所照射的滾輪10上的區域表面R1的多個參考圖像。有鑒於此，透過上述操作，在物件2之表面為不規則形狀的情況下，該軌跡感測模組14仍將可以有效且精準地計算出量測裝置1而沿著物件2之表面所移動的軌跡長度。值得注意的是，由於對多張參考圖像進行比對以取得到光源140的移動軌跡之技術手段為本領域中具有通常知識者所習知，因此有關於上述所進行運作的細部內容於此就不再多加贅述。
另外一方面，請參閱圖5，圖5是本發明另一實施例所提供的量測裝置的運作過程之示意圖。如同前面內容所述，當在使用者欲獲知量測裝置1與物件2之間的一真實之距離資訊DR的情況下，由於估算距離值DE大於第二預設門檻值，因此本發明實施例的量測裝置1便可透過其內建的處理器18，來決定出切換為啟動光學測距模組16(亦即，同時地控制軌跡感測模組14的關閉)，以對於往返量測裝置1與物件2之間的光飛行時間進行量測。
進一步來說，請參閱圖6，圖6是本發明實施例所提供的量測裝置中的光學測距模組之功能方塊圖。值得注意的是，下述僅是量測裝置1內光學測距模組16的其中一種詳細實現方式，其並非用以限制本發明。另外，本例所述的光學測距模組16可以在圖5所示的運作過程中執行，因此請一併參照圖5以利理解。除此之外，圖6中部分與圖1相同之元件以相同之圖號標示，故在此不再詳述其細節。
光學測距模組16包括發光元件160、光學感測元件162、控制 電路164及距離計算電路166。其中，控制電路164及距離計算電路166可以是透過純硬件電路來實現，或者是透過硬件電路搭配固件或軟件來實現。總而言之，本發明並不限光學測距模組16的具體實現方式。另外，發光元件160、光學感測元件162、控制電路164及距離計算電路166可以是整合或是分開設置，且本發明亦不以此為限制。再者，發光元件160、光學感測元件162、控制電路164及距離計算電路166所相應於量測裝置1內的設置位置，亦不限於圖6中所示的位置，本技術領域中具有通常知識者可依據實際需求或應用來進行設計。
具體來說，發光元件160用以朝向量測裝置1之外部發射出一光束LID至物件2之表面，而光學感測元件162則用以根據一快門週期訊號SST，來感測並累積反射的光束LRD之能量，並據以產生出一光感測訊號SLS1。實務上，發光元件160可為一發光二極體(light-emitting diode，LED)，且該發光元件160根據一個發光週期訊號SLD來發射出此光束LID至物件2之表面。舉例來說，當發光週期訊號SLD代表為「高準位」時，發光元件160係發出光束LID至物件2之表面；相反地，當發光週期訊號SLD代表為「低準位」時，發光元件160則不發出光束LID至物件2之表面。
另外一方面，實務上，光學感測元件162可為電荷耦合元件(charge coupled device，CCD)或互補式金氧半導體(complementary metal-oxide-semiconductor，CMOS)感光元件，且該光學感測元件162根據快門週期訊號SST，感測並累積光束LID被物件2反射的光束LRD之能量，以產生光感測訊號SLS1。除此之外，光學感測元件162係可用以根據一個讀取訊號SRE，來決定是否輸出光感測訊號SLS1。
舉例來說，當快門週期訊號SST代表為「高準位」時，光學感測元件162感測並累積反射的光束LRD之能量；相反地，當快門週期訊號SST代表為「低準位」時，光學感測元件162不感測並不 累積反射的光束LRD之能量。另外，當讀取訊號SRE代表為「讀取」時，光學感測元件162則根據已累積的反射的光束LRD之能量，輸出光感測訊號SLS1。值得注意的是，當讀取訊號SRE代表為「讀取」時，在光學感測元件162輸出光感測訊號SLS1之後，光學感測元件162會重置已累積的反射的光束LRD之能量(亦即，光學感測元件162會清除所已累積能量)。
更進一步來說，控制電路164則用以控制發光元件160於一發光時間內，持續發射出光束LID射向至物件2之表面，並且於發光元件160開始發射出光束LID之後的一延遲時間，切換快門週期訊號SST於一感測時間內皆表示為「高準位」狀態，以使得光學感測元件162感測並累積得到反射的光束LRD之能量，且據以產生出光感測訊號SLS1。最後，距離計算電路166用以根據發光時間內發光元件160所發射出的光束LID之能量及光感測訊號SLS1，來取得到往返量測裝置1與物件2之間的光飛行時間，並且根據光飛行時間來計算出物件2與量測裝置1之間的距離資訊DR。值得注意的是，由於透過光之能量變化來取得到光飛行時間，及根據光飛行時間來計算出距離之技術手段為本領域中具有通常知識者所習知，因此有關於上述所進行運作的細部內容於此就不再多加贅述。總而言之，上述採用的具體方式在此僅是用以舉例，其並非用以限制本發明，本技術領域中具有通常知識者應可依據實際需求或應用來進行光學測距模組16的設計。
另外一方面，復請參閱圖1，量測裝置1更可包括一個顯示器模組19，且該顯示器模組19則用以顯示光學測距模組16所計算出的距離資訊DR與/或軌跡感測模組14所計算出的軌跡長度。實務上，該顯示器模組19可以為一觸控式或一非觸控式的顯示螢幕，然本發明並不以此為限制，本技術領域中具有通常知識者可依據實際需求或應用來進行設計。
除此之外，為了更進一步說明關於用於前述實施例的量測裝置 的運作方法之流程，本發明進一步提供其運作方法的一種實施方式。請參閱圖7，圖7是本發明實施例所提供的運作方法之流程示意圖。其中，本例所述的方法可以在圖1所示的量測裝置1執行，因此可請一併照圖1以利理解。另外，詳細步驟流程如前述實施例所述，故於此僅作概述而不再多加冗述。
首先，在步驟S701中，利用近接式感測器，偵測出量測裝置與物件之間的近接狀態，並據以產生一個估算距離值。接著，在步驟S703中，利用處理器，跟據估算距離值，來選擇性地控制軌跡感測模組及光學測距模組的開啟或關閉。其中，當估算距離值小於第一預設門檻值時，處理器控制軌跡感測模組的開啟及光學測距模組的關閉，而當估算距離值大於第二預設門檻值時，處理器則控制軌跡感測模組的關閉及光學測距模組的開啟。
值得注意的是，於本發明實施例中，所述的第二預設門檻值係大於或等於第一預設門檻值。另外，請參閱圖8，圖8是本發明實施例所提供的運作方法中選擇性地控制軌跡感測模組及光學測距模組的開啟或關閉之流程示意圖。其中，圖8中部分與圖7相同之流程步驟以相同之圖號標示，故於此不再多加詳述其細節。
進一步來說，步驟S703則可包括步驟S801至步驟S811。首先，在步驟S801中，處理器會判斷估算距離值是否小於第一預設門檻值。在步驟S803中，若在估算距離值小於第一預設門檻值時，則處理器會控制軌跡感測模組的開啟及光學測距模組的關閉，並且進入至步驟S805，而在步驟S805中，本例所述的方法將會利用軌跡感測模組，來連續擷取出滾輪的一區域表面的複數個參考圖像，並根據這些參考圖像來計算出量測裝置而沿著物件之表面所移動的軌跡長度。相反地，在步驟S807中，若在估算距離值小於第一預設門檻值時，則處理器會判斷估算距離值是否大於第二預設門檻值。
承接上述，在步驟S809中，若在估算距離值大於第二預設門 檻值時，則處理器會控制軌跡感測模組的關閉及光學測距模組的開啟，並且進入至步驟S811，而在步驟S811中，本例所述的方法將會利用光學測距模組，來對量測裝置之外部發射出一光束，並且根據接收反射的此光束來計算出物件與量測裝置之間的距離資訊。
綜上所述，本發明實施例所提供的量測裝置及其運作方法，透過內建的近接式感測器來偵測出量測裝置與物件之間的遠近變化，並且據以判斷是否開啟或關閉軌跡感測模組及光學測距模組，以使得本發明的量測裝置具有智能選取式的操作功能，進而可達到節能省電之優點，並且亦可避免受到不必要開啟的感測器所帶來的干擾影響。除此之外，由於本發明的量測裝置是藉由滾輪的轉動而於物件之表面所相對移動，且內建的軌跡感測模組所輸出的軌跡結果，係經由關聯於該滾輪上的一區域表面的複數個參考圖像所實現，故本發明的量測裝置將可以更有效且精確地計算出量測裝置而沿著物件之表面所移動的軌跡長度。
另外一方面，如同前面內容所述，相較於習知的光學導航裝置，本發明實施例的軌跡感測模組主要精神之一乃在於，擷取被光源所照射到的滾輪上的一區域表面的多個參考圖像。有鑑於此，本發明實施例另提供一種軌跡感測系統。請同時參閱圖9與圖10，其中圖9是本發明實施例所提供的軌跡感測系統之功能方塊圖，而圖10是本發明實施例所提供的軌跡感測系統的主體之外觀示意圖。
軌跡感測系統9主要包括主體90、轉盤92、軌跡感測模組94及動作辨識模組96。其中，上述軌跡感測模組94及動作辨識模組96可以是透過純硬件電路來實現，或者是透過硬件電路搭配固件或軟件來實現，總而言之，本發明並不限制軌跡感測9的具體實現方式。另外，上述各元件可以是整合或是分開設置，且本發明亦不以此為限制。
詳細來說，主體90為用於使得此軌跡感測系統9能夠組構成為一電子裝置的主要殼體。因此，本發明實施例中亦不限制主體90之結構的具體實現方式，本技術領域中具有通常知識者可依據實際需求或應用來進行設計，故有關於主體90的細部內容於此就不再多加贅述。除此之外，若為了方便將此軌跡感測系統9組構成為一穿戴型式的電子裝置時，此軌跡感測系統9還必須包括有一環狀帶體(圖未繪示)，其中此環狀帶體以用於使得主體90能夠易於套置於使用者的一可動部位上(例如，手腕)。總而言之，本發明實施例亦不限制此軌跡感測系統9所組構成為的電子裝置的具體實現方式，本技術領域中具有通常知識者可依據實際需求或應用來進行設計。
另外，如圖10所示，轉盤92橫向平面式地設置於主體90的一表面中，並且適用於被一使用者所旋轉與/或按壓轉盤92上的至少一部份。軌跡感測模組94則用以連續擷取轉盤92的一區域表面R1’的複數個參考圖像，並且根據該些參考圖像來計算出使用者所旋轉與/或按壓轉盤92時的一位移量與/或一壓力值。最後，動作辨識模組96則根據此位移量與/或此壓力值來判斷出使用者的一動作。
更進一步來說，本實施例中的軌跡感測模組94的實現細節，係如同於圖4的設計方式，故有關於上述軌跡感測模組94所進行運作的細部內容於此就不再多加贅述。簡單來說，本實施例的軌跡感測模組94同樣包括光源140、影像感測電路142及影像分析電路144。
值得注意的是，相較於圖4中的光源140被照射至滾輪10上，而本實施例的光源140則是被照射至轉盤92上。因此，在本實施例中，區域表面R1’係可定義為關聯於轉盤92之側向平面上的一區域表面，如圖10所示，而影像感測電路142則是同樣地根據一固定之取樣週期以擷取所被光源140照射的區域表面R1’的多個 參考圖像。接著，影像分析電路144便會對於這些參考圖像中的至少一紋理特徵來對這些參考圖像進行比對，並且進而取得到光源140於轉盤92之側向平面中的移動軌跡(例如，水平或垂直)，以及根據該移動軌跡來計算出使用者所旋轉與/或按壓轉盤92時的位移量與/或壓力值。
然而，若在其他實施方式中，第一區域表面R1’亦可能地改成定義為關聯於轉盤92之底向平面上的一區域表面(圖未繪示)，但本發明並不以此為限制。因此，影像感測電路142所擷取到的第一區域表面R1’的多個參考圖像，即意謂為被光源140所照射道的轉盤92之底向平面上的多個參考圖像。接著，影像分析電路144則會基於這些參考圖像中的至少一紋理特徵來對這些參考圖像進行比對，並且進而取得到光源140於轉盤92之底向平面中的移動軌跡，以及根據該移動軌跡來計算出使用者所旋轉該轉盤92時的一位移量。
對此，在上述實施方式中，使用者亦可能地會按壓到輪盤92上的至少一部份，因此本實施例中的軌跡感測模組94還可根據光源140於區域表面R1’上的強度變化，來計算出使用者所按壓轉盤92時的壓力值(亦即，使用者按壓時的力道大小值)。舉例來說，軌跡感測模組94更可包括至少一感光元件(圖未繪示)，其中該感光元件用以感測並累積自於區域表面R1’所反射該光源140的強度變化。如此一來，影像分析電路144便可同時地透過感光元件所分析出的光源140之強弱變化，來藉此進而計算出使用者所按壓轉盤92時的壓力值。但值得注意的是，本發明並不限制計算出壓力值的詳細實現方式。因此，根據以上內容之教示，本技術領域中具有通常知識者應可理解到，上述所採用的各具體方式在此皆僅是用以舉例，其並非用以限制本發明，故本技術領域中具有通常知識者應可依據實際需求或應用來進行計算出位移量及壓力值的設計。
再者，復參閱圖9，主體90、轉盤92、軌跡感測模組94及動作辨識模組96可組構成為一電子裝置，且軌跡感測系統9更包括設置於此電子裝置中的一處理模組(圖未繪示)，此處理模組則用以控制電子裝置執行動作辨識模組96所判斷出的動作所對應的一功能。
為了更進一步說明關於軌跡感測系統的運作流程，本發明進一步提供其軌跡感測方法的一種實施方式。請參閱圖11，圖11是本發明實施例所提供的軌跡感測方法之流程示意圖。本例所述的方法可以在圖9所示的軌跡感測系統9中執行，因此請一併照圖9以利理解。另外，詳細步驟流程如前述實施例所述，於此僅作概述而不再多加冗述。
首先，在步驟S111中，利用軌跡感測模組，連續擷取轉盤上的一區域表面的複數個參考圖像，並且根據這些參考圖像來計算出使用者所旋轉與/或按壓轉盤時的位移量與/或壓力值。接著，在步驟S113中，利用動作辨識模組，根據此位移量與/或此壓力值來判斷出使用者的一動作。
綜上所述，本發明實施例所提供的軌跡感測系統及其軌跡感測方法，係透過內建的軌跡感測模組而來偵測出光源於轉盤中的移動軌跡，並據以計算出使用者所旋轉與/或按壓轉盤時的位移量與/或壓力值，且進而藉此判斷出使用者的一動作。因此相較於習知技藝，本發明的軌跡感測系統較不受雜訊干擾的影響，且進而實現較佳的動作辨識。
另外一方面，如同前面內容所述，近接式感測器的主要原理乃在於，判斷出是否具有一物件的接近或遠離。有鑑於此，本發明實施例另提供一種支援上述近接感測的無線充電裝置。請同時參閱圖12與圖13，圖12是本發明實施例所提供的支援近接感測的無線充電裝置之功能方塊圖，而圖13是本發明實施例所提供的支援近接感測的無線充電裝置之使用示意圖。
無線充電裝置13主要包括充電模組130、至少一近接式感測器132以及中央控制器134。其中，上述充電模組130、近接式感測器132及中央控制器134可以是透過純硬件電路來實現，或者是透過硬件電路搭配固件或軟件來實現，總而言之，本發明並不限制無線充電裝置13的具體實現方式。另外，上述各元件可以是整合或是分開設置，且本發明亦不以此為限制。
詳細來說，充電模組130用以執行對於物件2’(例如，圖13中的行動通訊裝置)的無線充電功能。近接式感測器132則用以偵測無線充電裝置13與物件2’之間的一近接狀態，並據以產生出一個估算距離值。值得一提的是，在特定的實施例中，近接式感測器132可以是週期性地來偵測出無線充電裝置13與物件2’間的一近接狀態，並據以進而產生出所相應的一個估算距離值，例如每隔1秒或是每隔0.5秒等，但本發明並不以此為限制。
另外，中央控制器134耦接於充電模組130與近接式感測器132之間，並且用以根據該估算距離值，來選擇性地控制充電模組130的開啟或關閉，其中當在估算距離值等於或小於一個第一門檻值時，中央控制器134係控制充電模組130的開啟，並且當在估算距離值等於或小於一個第二門檻值時，中央控制器134則進而使得充電模組130開始執行對於物件2的無線充電功能。
更進一步來說，充電模組130為用於使得此無線充電裝置13對於物件2’執行無線充電功能，因此本發明實施例中亦不限制充電模組130的具體實現方式，本技術領域中具有通常知識者可依據實際需求或應用來進行設計，故有關於充電模組130的細部內容於此就不再多加贅述。另外，本實施例中的近接式感測器132的實現細節，係如同於圖3A或圖3B的設計方式，故有關於上述近接式感測器130所進行運作的細部內容於此就不再多加贅述。值得注意的是，藉由習知技藝可知，由於近接式感測器132具有超低功耗的優點，因此本實施例中的近接式感測器132將可被控 制為永遠開啟的狀態。
具體來說，如圖13所示，當在初始狀態下，將會僅有近接式感測器130被控制為永遠開啟的狀態，而無線充電裝置13內的其他模組與電路(例如，充電模組130)則可被控制為關閉的狀態。接著，當在物件2’不斷地接近至無線充電裝置13的情況下，若中央控制器134判斷出估算距離值等於或小於第一門檻值(例如，50公分)時，中央控制器134則可相應地控制無線充電裝置13內的充電模組130為開啟狀態，並且直到估算距離值等於或小於第二門檻值(例如，10公分)時，中央控制器134便可進而使得充電模組130開始執行對於物件2’的無線充電功能。相反地，當在物件2’不斷地遠離無線充電裝置13的情況下，若中央控制器134判斷出估算距離值大於第二門檻值(例如，10公分)時，中央控制器134則可使得充電模組130停止執行對於物件2’的無線充電功能，並且直到估算距離大於第一門檻值(例如，50公分)時，中央控制器134便可相應地控制充電模組130為關閉狀態。
如此一來，透過上述階段性的操作過程，將可使得此無線充電裝置13能夠避免不必要的功耗浪費，並以藉此達到整體節能省電之功效。值得注意的是，上述採用的具體實施方式在此僅是用以舉例，其並非用以限制本發明，本技術領域中具有通常知識者應可依據實際需求或應用來進行無線充電裝置支援近接式感測器的設計。
另外一方面，根據以上內容之教示，本技術領域中具有通常知識者應可理解到，本實施例的中央控制器132亦可根據估算距離值，來控制無線充電裝置13執行所相應的至少一其他功能於物件2上。舉例來說，無線充電裝置13更包括一無線傳輸模組(圖未繪示)，其中若中央控制器132判斷出估算距離值等於或小於一個第三門檻值(例如，30公分)時，中央控制器132則可相應地控制無線傳輸模組的開啟，並且使得無線充電裝置13透過無線傳輸 模組執行與其他電子裝置(圖未繪示)的資料傳輸。
綜上所述，本發明實施例所提供的支援近接感測的無線充電裝置，係透過內建的近接式感測器來偵測出無線充電裝置與物件之間的遠近變化，並據以判斷是否開啟或關閉充電模組，以藉此進而達到節能省電之功效。
以上所述僅為本發明之實施例，其並非用以侷限本發明之專利範圍。
1‧‧‧量測裝置
10‧‧‧滾輪
12‧‧‧近接式感測器
14‧‧‧軌跡感測模組
16‧‧‧光學測距模組
18‧‧‧處理器
19‧‧‧顯示器模組
DE‧‧‧估算距離值

Claims (20)

  1. 一種量測裝置，包括：一滾輪，設置於該量測裝置之底部；至少一近接式感測器，用以偵測該量測裝置與一物件間的一近接狀態，並據以產生一估算距離值；一軌跡感測模組，位於該量測裝置內，該軌跡感測模組連續擷取該滾輪的一區域表面的複數個參考圖像，並且根據該些參考圖像來計算出該量測裝置所移動的一軌跡長度；一光學測距模組，位於該量測裝置內，該光學測距模組朝向該量測裝置之外部發射一光束，並根據接收反射的該光束來計算出一距離資訊；以及一處理器，耦接於該近接式感測器、該軌跡感測模組及該光學測距模組之間，並且跟據該估算距離值，來選擇性地控制該軌跡感測模組及該光學測距模組的開啟或關閉；其中，當該估算距離值小於一第一預設門檻值時，該處理器控制該軌跡感測模組的開啟及該光學測距模組的關閉，而當該估算距離值大於一第二預設門檻值時，該處理器則控制該軌跡感測模組的關閉及該光學測距模組的開啟。
  2. 如請求項第1項所述的量測裝置，其中該第二預設門檻值係大於或等於該第一預設門檻值。
  3. 如請求項第1項所述的量測裝置，其中該軌跡感測模組包括：一光源，用以照射至該滾輪的該區域表面；一影像感測電路，用以根據一固定之取樣週期來擷取被該光源所照射的該區域表面的該些參考圖像；以及一影像分析電路，基於該些參考圖像中的至少一紋理特徵來對該些參考圖像進行比對，以取得到該光源於該滾輪上的一移動軌跡，並且根據該移動軌跡來計算出該量測裝置所移動的該軌跡長度。
  4. 如請求項第1項所述的量測裝置，其中該近接式感測器包括：一發射單元，用以發送一光訊號；以及一接收單元，用以接收經反射後的該光訊號，並且根據接收到的該光訊號之強度變化，來判斷出該量測裝置與該物件之間的該近接狀態，並據以產生出該估算距離值。
  5. 如請求項第1項所述的量測裝置，其中該近接式感測器包括：一影像擷取單元，用以擷取包含該物件的一影像；以及一像素運算處理單元，耦接於該影像擷取單元，用以根據該影像來計算出自於該物件所佔的一像素叢集數量，並且根據該像素叢集數量，來判斷出該量測裝置與該物件之間的該近接狀態，並據以產生出該估算距離值。
  6. 如請求項第1項所述的量測裝置，其中該光學測距模組包括：一發光元件，用以朝向該量測裝置之外部發射出該光束；一光學感測元件，用以根據一快門週期訊號，來感測並累積反射的該光束之能量，並據以產生一光感測訊號；一控制電路，用以控制該發光元件於一發光時間內，持續發射出該光束，並且於該發光元件開始發射出該光束後的一延遲時間，切換該快門週期訊號於一感測時間內皆表示為高準位狀態，以使得該光學感測元件感測並累積得到反射的該光束之能量，並據以產生該光感測訊號；以及一距離計算電路，用以根據該發光時間內該發光元件所發射出的該光束之能量及該光感測訊號，來取得到一光飛行時間，並根據該光飛行時間來計算出該距離資訊。
  7. 如請求項第6項所述的量測裝置，其中該發光元件為一發光二極體，且該光學感測元件係為一電荷耦合元件或一互補式金氧半導體感光元件。
  8. 如請求項第1項所述的量測裝置，其中該量測裝置更包括：一顯示器模組，用以顯示該光學測距模組所計算出的該距 離資訊與/或該軌跡感測模組所計算出的該軌跡長度。
  9. 一種運作方法，適用於一量測裝置中，其中該量測裝置包括一滾輪、至少一近接式感測器、一軌跡感測模組、一光學測距模組及一處理器，其中該滾輪設置於該量測裝置之底部，且該運作方法包括：利用該近接式感測器，偵測出該量測裝置與一物件之間的一近接狀態，並據以產生一估算距離值；以及利用該處理器，跟據該估算距離值，來選擇性地控制該軌跡感測模組及該光學測距模組的開啟或關閉，其中當該估算距離值小於一第一預設門檻值時，該處理器控制該軌跡感測模組的開啟及該光學測距模組的關閉，而當該估算距離值大於一第二預設門檻值時，該處理器則控制該軌跡感測模組的關閉及該光學測距模組的開啟。
  10. 如請求項第9項所述的運作方法，其中該第二預設門檻值係大於或等於該第一預設門檻值。
  11. 如請求項第9項所述的運作方法，其中當在該處理器控制該軌跡感測模組的開啟之後，該運作方法更包括：利用該軌跡感測模組，連續擷取出該滾輪的一區域表面的複數個參考圖像，並且根據該些參考圖像來計算出該量測裝置所移動的一軌跡長度。
  12. 如請求項第9項所述的運作方法，其中當在該處理器控制控制該光學測距模組的開啟之後，該運作方法更包括：利用該光學測距模組，來對該量測裝置之外部發射出一光束，並根據接收反射的該光束來計算出一距離資訊。
  13. 一種軌跡感測系統，包括：一主體；一轉盤，設置於該主體之一表面，且該轉盤適於被一使用者所旋轉與/或按壓該轉盤上的至少一部份； 一軌跡感測模組，位於該轉盤的一側，該軌跡感測模組連續擷取該轉盤的一區域表面的複數個參考圖像，並根據該些參考圖像來計算出該使用者所旋轉與/或按壓該輪盤時的一位移量與/或一壓力值；以及一動作辨識模組，用以根據該位移量與/或該壓力值來判斷出該使用者的一動作。
  14. 如請求項第13項所述的軌跡感測系統，其中該軌跡感測模組包括：一光源，用以照射至該轉盤的該區域表面；一影像感測電路，用以根據一固定之取樣週期來擷取被該光源照射的該區域表面的該些參考圖像；以及一影像分析電路，基於該些參考圖像中的至少一紋理特徵來對該些參考圖像進行比對，以取得到該光源於該轉盤中的一移動軌跡，並且根據該移動軌跡來計算出該使用者所旋轉與/或按壓該輪盤時的該位移量與/或該壓力值。
  15. 如請求項第13項所述的軌跡感測系統，其中該主體、該轉盤、該軌跡感測模組與該動作辨識模組組構成一電子裝置，且該軌跡感測系統更包括設置於該電子裝置中的一處理模組，其中該處理模組用以控制該電子裝置執行該動作所對應的一功能。
  16. 一種軌跡感測方法，適用於一軌跡感測系統中，其中該軌跡感測系統包括一主體、一轉盤、一軌跡感測模組及一動作辨識模組，其中該轉盤設置於該主體之一表面，並且該轉盤適於被一使用者所旋轉與/或按壓該轉盤上的至少一部份，該軌跡感測方法包括：利用該軌跡感測模組，連續擷取該轉盤的一區域表面的複數個參考圖像，並根據該些參考圖像來計算出該使用者所旋轉與/或按壓該輪盤時的一位移量與/或一壓力值；以及利用該動作辨識模組，根據該位移量與/或該壓力值來判斷 出該使用者的一動作。
  17. 如請求項第16項所述的軌跡感測方法，其中該軌跡感測模組包括：一光源，用以照射至該轉盤的該區域表面；一影像感測電路，用以根據一固定之取樣週期來擷取被該光源照射的該區域表面的該些參考圖像；以及一影像分析電路，基於該些參考圖像中的至少一紋理特徵來對該些參考圖像進行比對，以取得到該光源於該轉盤中的一移動軌跡，並且根據該移動軌跡來計算出該使用者所旋轉與/或按壓該輪盤時的該位移量與/或該壓力值。
  18. 如請求項第16項所述的軌跡感測方法，其中該主體、該轉盤、該軌跡感測模組與該動作辨識模組組構成一電子裝置，且該軌跡感測系統更包括設置於該電子裝置中的一處理模組，其中該處理模組用以控制該電子裝置執行該動作所對應的一功能。
  19. 一種量測裝置，包括：一滾輪，設置於該量測裝置之底部；一軌跡感測模組，位於該量測模組內，該軌跡感測模組連續擷取該滾輪的一區域表面的複數個參考圖像，並且根據該些參考圖像來計算出該量測裝置所移動的一軌跡長度；以及一光學測距模組，位於該量測裝置內，該光學測距模組朝向該量測裝置之外部發射一光束，並根據接收反射的該光束來計算出一距離資訊。
  20. 一種軌跡感測系統，包括：一主體；一轉盤，設置於該主體之一表面，且該輪盤適於被一使用者旋轉與/或按壓該輪盤上的至少一部份；以及一軌跡感測模組，位於該轉盤的一側，該軌跡感測模組連續擷取該輪盤一區域表面的複數個參考圖像，並根據該些參考 圖像來計算出該使用者所旋轉與/或按壓該輪盤時的一位移量與/或一壓力值。
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