TWI510974B - 導航裝置及其啟動方法 - Google Patents

Description

導航裝置及其啟動方法

本發明係提供一種導航裝置及其啟動方法，尤指一種可偵測物件位置來即時啟動操作功能的導航裝置及其啟動方法。

傳統的光學式觸控滑鼠係利用光偵測器輸出偵測光來讀取使用者手指的位置，並藉由分析反射光的強度變化來判斷使用者手指的移動軌跡，以根據該移動軌跡轉換為相應的控制指令。傳統光學式觸控滑鼠在長時間未使用的情況下會自動切換成休眠模式，休眠模式的光偵測器係輸出低取樣頻率的偵測光，藉此節省電力消耗。當光偵測器透過低取樣頻率的偵測光讀取到擷取影像發生變化，可判斷使用者已開始操作光學式觸控滑鼠，故再行驅動光偵測器輸出高取樣頻率的偵測光，以將光學式觸控滑鼠切換回工作模式。

然而傳統光學式觸控滑鼠的缺點是，使用低取樣頻率的偵測光無法即時偵測到使用者的操作行為，常常是使用者手指已經執行部份的觸控操作行為後，光偵測器才讀取到影像發生變化，意即經過一段延遲時間後才提高偵測光的取樣頻率來將光偵測器切換到工作模式。而在這段延遲時間內，使用者操作光學式觸控滑鼠所產生的指令都屬於無效指令，如此會造成使用者明顯的不便，故如何設計出一種能預測使用者行為以即時啟動操作功能的光學式觸控滑 鼠，便為相關產業的重點發展目標之一。

本發明係提供一種可偵測物件位置來即時啟動操作功能的導航裝置及其啟動方法，以解決上述之問題。

本發明之申請專利範圍係揭露一種偵測物件位置以啟動一導航裝置的方法。該導航裝置具有一殼體、一光學式觸控板與一觸控處理單元。該光學式觸控板設置該殼體之上表面，該觸控處理單元設置該殼體內且電連接於該光學式觸控板。該方法包含有輸出一光偵測訊號，接收來自該物件的一光反射訊號，分析該光反射訊號以得到一強度值，根據該強度值判斷該物件是否位於該光學式觸控板上方，以及該物件位於該光學式觸控板上方時，切換該觸控處理單元進入一工作模式。

本發明之申請專利範圍另揭露該物件位於該光學式觸控板上方包含有該物件懸空地位於該光學式觸控板上，及該物件實質碰觸到該光學式觸控板。

本發明之申請專利範圍另揭露判斷該物件是否位於該光學式觸控板上方包含有比較該強度值與一預設值，以及該強度值大於該預設值時，判斷該物件相對於該光學式觸控板之位置。

本發明之申請專利範圍另揭露該預設值包含一第一門檻值與一第二門檻值，該第二門檻值大於該第一門檻值。該強度值大於該第一門檻值但小於該第二門檻值時，該物件懸空地位於該光學式觸控板上。

本發明之申請專利範圍另揭露該強度值大於該第二門檻值時，該物件實質碰觸到該光學式觸控板。

本發明之申請專利範圍另揭露該方法另包含有檢查該導航裝置之一開關，以及依據該開關之狀態，決定是否切換該導航裝置之一座標偵測單元進入一工作模式。

本發明之申請專利範圍另揭露一種偵測物件位置以啟動操作功能的導航裝置，該導航裝置包含有一殼體、一光學式觸控板、一觸控處理單元、一光學感測單元以及一控制器。該光學式觸控板設置於該殼體之上表面。該觸控處理單元設置於該殼體內且電連接該光學式觸控板。該光學感測單元設置於該殼體內。該光學感測單元輸出一光偵測訊號以偵測位於該殼體外的一物件，並接收來自該物件的一光反射訊號。該控制器電連接該觸控處理單元與該光學感測單元。該控制器分析該光反射訊號以得到一強度值，根據該強度值判斷該物件是否位於該光學式觸控板上方，並在該物件位於該光學式觸控板上方時，切換該觸控處理單元進入一工作模式。

本發明之申請專利範圍另揭露該導航裝置另包含有一座標偵測單元，電連接該控制器。該座標偵測單元用來偵測該導航裝置之一座標。

本發明之申請專利範圍另揭露該導航裝置另包含有一開關，電連接該控制器。該控制器依據該開關之狀態決定是否切換該座標偵測單元進入一工作模式。

本發明可在使用者實際操作導航裝置前就開始偵測使用者的預備動作(接近導航裝置的使用者手掌)，並即時啟動觸控處理單元，例如調高偵測訊號的取樣頻率。導航裝置的觸控處理功能和座標偵測功能在實際操作前就從休眠模式被喚醒，因此使用者不需等待一段延遲的時間差，可在碰觸導航裝置的同時立即輸入有效的觸控指令和透過改變座標來產生有效的控制指令。相較於先前技術，本發明導航裝置的組成元件簡單，製造成本低廉且組裝容易，可即時偵測到使用者的操作行為來快速地產生有效指令，故能大幅提高導航裝置的使用便利性，亦有助於強化產品的市場競爭力。

10‧‧‧導航裝置

12‧‧‧殼體

14‧‧‧光學式觸控板

16‧‧‧觸控處理單元

18‧‧‧光學感測單元

20‧‧‧控制器

22‧‧‧座標偵測單元

24‧‧‧開關

A‧‧‧物件

S1‧‧‧光偵測訊號

S2‧‧‧光反射訊號

I‧‧‧強度值

T‧‧‧預設值

T1‧‧‧第一門檻值

T2‧‧‧第二門檻值

300、302、304、306、308、310‧‧‧步驟

第1圖為本發明實施例之導航裝置之功能方塊圖。

第2圖為本發明實施例之導航裝置之外觀示意圖。

第3圖為本發明實施例之利用偵測物件的位置來判斷是否啟動導航裝置的操作流程圖。

第4圖為本發明實施例之光反射訊號強度值與預設值的比較圖。

請參閱第1圖與第2圖，第1圖為本發明實施例之一導航裝置10之功能方塊圖，第2圖為本發明實施例之導航裝置10之外觀示意圖。一般來說，導航裝置10可為光學滑鼠，使用者以手掌覆蓋並推動導航裝置10來產生導航裝置10的座標變化。導航裝置10另可為光學觸控式鍵盤、光學觸控式軌跡球等等，凡利用光學式觸控技術進行觸控指令偵測的裝置皆屬於本發明之導航裝置10的設計範疇，於此不再一一敘明。由於導航裝置10的輸入介面為光學觸控式輸入介面，故本發明可偵測使用者手掌相對導航裝置10的距離 變化，在使用者手掌接近導航裝置10但尚未碰觸導航裝置10時，自動地觸發導航裝置10的操作功能，意即從休眠模式切換為工作模式，以有效提高使用便利性。

如第1圖與第2圖所示，導航裝置10包含一殼體12、一光學式觸控板14、一觸控處理單元16、一光學感測單元18以及一控制器20。光學式觸控板14設置在殼體12外側的上表面，使用者可透過點擊光學式觸控板14或在光學式觸控板14的表面移動來輸入控制指令。觸控處理單元16設置在殼體12內且電連接光學式觸控板14，用來分析與辨識使用者在光學式觸控板14上的操作行為。光學感測單元18設置在殼體12內部。光學感測單元18輸出一光偵測訊號S1來偵測位於殼體12外的物件A，例如使用者手掌或手指，並同時接收從物件A反射回來的一光反射訊號S2。

值得一提的是，光學感測單元18所輸出及接收的光偵測訊號S1與光反射訊號S2係穿透光學式觸控板14，意即當光學感測單元18輸出紅外線訊號，光學式觸控板14相應地由紅外線透光材料所組成，然不限於此。控制器20電連接於觸控處理單元16與光學感測單元18。控制器20可讀取及分析光學感測單元18的光反射訊號S2以得到其強度值，並根據強度值來判斷物件A相對光學式觸控板14的位置與距離，以決定是否要切換觸控處理單元16進入休眠模式或工作模式。光學感測單元18可以是獨立於光學式觸控板14的另一個電子元件，或者光學感測單元18可以整合在光學式觸控板14而形成光偵測模組，其應用不限於前所述，端視設計需求而定。

如第1圖與第2圖所示，導航裝置10另可選擇性包含一座標偵測單元22，電連接控制器20。座標偵測單元22用來偵測導航裝置10在移動過程中的座標變化。此實施例中，當光學感測單元18偵測到物件A接近光學式觸控板14時，表示使用者欲準備使用導航裝置10，控制器20便會自動切換觸控處理單元16進入工作模式。而在光學感測單元18進一步偵測到物件A已碰觸光學式觸控板14後，表示使用者開始操作導航裝置10，因此控制器20可將座標偵測單元22切換進入工作模式，來偵測導航裝置10的位移變化。座標偵測單元22可為光學式偵測單元或滾輪式偵測單元。

再者，導航裝置10還可選擇性包含一開關24，電連接控制器20。開關24可以是軟體、韌體或硬體形式，由使用者預先設定成開啟狀態或關閉狀態。開關24的狀態可決定導航裝置10的座標偵測單元22是否要隨著觸控處理單元16進入工作模式而相應地同步啟動。舉例來說，開關24預設在該開啟狀態時，控制器20喚醒觸控處理單元16進入工作模式後，偵測到開關24為該開啟狀態，即可自動將座標偵測單元22也切換進入工作模式後。反之，若開關24預設在該關閉狀態，控制器20喚醒觸控處理單元16進入工作模式後，偵測發現開關24是處於該關閉狀態，則控制器20不切換座標偵測單元22的模式，而是等到光學感測單元18偵測物件A碰觸到光學式觸控板14，才切換座標偵測單元22進入工作模式。或者另可由常見的方式，在控制器20判斷導航裝置10被移動後，即自動喚醒座標偵測單元22進入工作模式。

請參閱第3圖，第3圖為本發明實施例之利用偵測物件A的位置來判斷是否啟動導航裝置10的操作流程圖。第3圖所示的操 作方法適用於第1圖與第2圖所示的導航裝置10。首先，執行步驟300，控制器20驅動光學感測單元18輸出光偵測訊號S1，光偵測訊號S1經由光學式觸控板14透出殼體12。若殼體12上沒有東西，光偵測訊號S1直線向外射出，其強度值隨著距離增加而衰減；若殼體12上方存在物件A，光偵測訊號S1照射到物件A會產生光反射訊號S2。接著，執行步驟302與步驟304，光學感測單元18接收光反射訊號S2，控制器20從光學感測單元18讀取光反射訊號S2，並分析光反射訊號S2以得到強度值。光訊號的強度變化對應於物件A相對光學式觸控板14的距離遠近，例如光反射訊號S2的強度值越大，物件A離光學式觸控板14較接近；光反射訊號S2的強度值越小，物件A離光學式觸控板14較遠。

利用光反射訊號S2的訊號變化，控制器20可判斷物件A是否位於光學式觸控板14的上方。當物件A不在光學式觸控板14上方，控制器20將觸控處理單元16維持在休眠模式、或是由工作模式切換到休眠模式。當控制器20判斷物件A在光學式觸控板14上方時，物件A可能是懸空地位於光學式觸控板14的上方、或是實質碰觸到光學式觸控板14的表面。因此接著執行步驟306，控制器20比較強度值與一預設值，並根據比較結果判斷物件A相對光學式觸控板14的位置。

請參閱第4圖，第4圖為本發明實施例之強度值I與預設值T的比較圖。強度值I是光學感測單元18接收的光反射訊號S2的最大光強。預設值T可儲存在控制器20的內建記憶單元；或預設值T另儲存在外部記憶單元，由控制器20連線到外部記憶單元來讀取預設值T。於本發明較佳實施例中，預設值T可包含一第一 門檻值T1和一第二門檻值T2，且第二門檻值T2大於第一門檻值T1。如第4圖所示，當強度值I小於預設值T時(既小於第二門檻值T2，也小於第一門檻值T1)，光反射訊號S2的光強微弱，表示物件A距離光學式觸控板14尚遠，故執行步驟308，控制器20判斷物件A不在光學式觸控板14上方，且將觸控處理單元16維持在休眠模式。

另一方面，若強度值I大於預設值T，控制器20執行步驟310，判斷物件A位於光學式觸控板14上方，故可切換觸控處理單元16進入工作模式。根據物件A相對光學式觸控板14的距離，本發明可進一步細分為單獨啟動觸控處理單元16，或另選擇同時啟動觸控處理單元16與座標偵測單元22。舉例來說，當強度值I大於第一門檻值T1但小於第二門檻值T2時，控制器20判斷物件A接近但並未完全接觸到光學式觸控板14，意即物件A係懸空地位於光學式觸控板14的上方，此時控制器20切換觸控處理單元16進入工作模式以準備接收觸控指令，但座標偵測單元22可暫時處於休眠模式。當強度值I進一步提高而大於第二門檻值T2時，控制器20判斷物件A已接觸到光學式觸控板14，故控制器20可同時將觸控處理單元16和座標偵測單元22切換為工作模式，以分別接收觸控指令及偵測座標變化。

除此之外，控制器20判斷物件A懸空在光學式觸控板14上方後，還可選擇性檢查開關24的狀態來決定座標偵測單元22的切換模式。當物件A懸空在光學式觸控板14上方，且開關24為關閉狀態時，控制器20不切換座標偵測單元22，並持續利用光學感測單元18分析光反射訊號S2的強度值I，直到強度值I大於第二門 檻值T2才切換座標偵測單元22進入工作模式。若物件A懸空在光學式觸控板14上方，且開關24為開啟狀態，即使物件A沒有實質碰觸光學式觸控板14，控制器20仍可自動地將座標偵測單元22從休眠模式切換成工作模式，以偵測導航裝置10的座標變化。

本發明之導航裝置利用光學感測單元偵測物件(使用者手掌或手指)的位置，並根據位置的相對變化來切換導航裝置之各元件的使用模式，以達到節能省電和操作順暢之目的。當光學感測單元偵測不到物件，導航裝置的觸控處理單元和座標偵測單元都可切換為休眠模式以節省電力。當光學感測單元偵測到物件碰觸光學式觸控板，導航裝置的觸控處理單元和座標偵測單元都切換為工作模式，導航裝置開始偵測使用者的操作行為與座標變化。當光學感測單元偵測到物件懸空地位於光學式觸控板上，但尚未實質接觸光學式觸控板時，觸控處理單元先被啟動從休眠模式切換到工作模式，以即時偵測使用者後續的手勢動作；座標偵測單元則可藉由判斷開關的預設狀態來決定是否要隨著觸控處理單元被同時啟動，或是座標偵測單元另可在物件實質碰觸到光學式觸控板後才被啟動，以達到省電之目的。

如此一來，本發明可在使用者實際操作導航裝置前就開始偵測使用者的預備動作(接近導航裝置的使用者手掌)，並即時啟動觸控處理單元，例如調高偵測訊號的取樣頻率。導航裝置的觸控處理功能和座標偵測功能在實際操作前就從休眠模式被喚醒，因此使用者不需等待一段延遲的時間差，可在碰觸導航裝置的同時立即輸入有效的觸控指令和透過改變座標來產生有效的控制指令。相較於先前技術，本發明導航裝置的組成元件簡單，製造成本低廉且組裝 容易，可即時偵測到使用者的操作行為來快速地產生有效指令，故能大幅提高導航裝置的使用便利性，亦有助於強化產品的市場競爭力。

300、302、304、306、308、310‧‧‧步驟

Claims (21)

1. 一種偵測物件位置以啟動一導航裝置的方法，該導航裝置具有一殼體、一光學式觸控板與一觸控處理單元，該光學式觸控板設置該殼體之上表面，該觸控處理單元設置該殼體內且電連接於該光學式觸控板，該光學式觸控板為具有一光學感測單元之一光偵測模組，該方法包含有：利用該光學感測單元輸出一光偵測訊號；利用該光學感測單元接收來自該物件的一光反射訊號；分析該光反射訊號以得到一強度值；藉由該光學式觸控板之偵測結果以根據該強度值判斷該物件是否位於該光學式觸控板上方；以及該物件位於該光學式觸控板上方時，切換該觸控處理單元進入一工作模式，據此透過點擊該光學式觸控板或在該光學式觸控板之表面上移動手指以輸入一控制指令。
2. 如請求項1所述之方法，其中該物件位於該光學式觸控板上方包含有該物件懸空地位於該光學式觸控板上，及該物件實質碰觸到該光學式觸控板。
3. 如請求項1所述之方法，其中該物件不在該光學式觸控板上方時，該觸控處理單元係為一休眠模式。
4. 如請求項1所述之方法，其中判斷該物件是否位於該光學式觸控板上方包含有：比較該強度值與一預設值；以及 該強度值大於該預設值時，判斷該物件相對於該光學式觸控板之位置。
5. 如請求項4所述之方法，其中該預設值包含一第一門檻值與一第二門檻值，該第二門檻值大於該第一門檻值，該強度值大於該第一門檻值但小於該第二門檻值時，該物件懸空地位於該光學式觸控板上。
6. 如請求項5所述之方法，其中該強度值大於該第二門檻值時，該物件實質碰觸到該光學式觸控板。
7. 如請求項4所述之方法，其中該強度值小於該預設值時，判斷該物件不在該光學式觸控板上方。
8. 如請求項1所述之方法，其另包含有：判斷該物件碰觸到該光學式觸控板時，切換該導航裝置之一座標偵測單元進入一工作模式。
9. 如請求項1所述之方法，其另包含有：檢查該導航裝置之一開關；以及依據該開關之狀態，決定是否切換該導航裝置之一座標偵測單元進入一工作模式。
10. 如請求項9所述之方法，其中該開關為開啟狀態時，該座標偵測單元進入該工作模式，該開關為關閉狀態時，該座標偵測單元不進入該工作模式。
11. 一種偵測物件位置以啟動操作功能的導航裝置，該導航裝置包含有：一殼體；一光學式觸控板，設置於該殼體之上表面，該光學式觸控板為具有一光學感測單元之一光偵測模組，該光學感測單元輸出一光偵測訊號以偵測位於該殼體外的一物件，並接收來自該物件的一光反射訊號；一觸控處理單元，設置於該殼體內且電連接該光學式觸控板；以及一控制器，電連接該觸控處理單元與該光學感測單元，該控制器分析該光反射訊號以得到一強度值，藉由該光學式觸控板之偵測結果以根據該強度值判斷該物件是否位於該光學式觸控板上方，並在該物件位於該光學式觸控板上方時，切換該觸控處理單元進入一工作模式，據此透過點擊該光學式觸控板或在該光學式觸控板之表面上移動手指以輸入一控制指令。
12. 如請求項11所述之導航裝置，其中該控制器根據該偵測結果進一步判斷該物件是懸空地位於該光學式觸控板上，或是該物件實質碰觸到該光學式觸控板。
13. 如請求項11所述之導航裝置，其中該控制器判斷該物件不在該光學式觸控板上方時，切換該觸控處理單元進入一休眠模式。
14. 如請求項11所述之導航裝置，其中該控制器比較該強度值與一預設值，並在該強度值大於該預設值時，判斷該物件相對於該光 學式觸控板之位置。
15. 如請求項14所述之導航裝置，其中該預設值包含一第一門檻值與一第二門檻值，該第二門檻值大於該第一門檻值，該強度值大於該第一門檻值但小於該第二門檻值時，該控制器判斷該物件懸空地位於該光學式觸控板上。
16. 如請求項15所述之導航裝置，其中該強度值大於該第二門檻值時，該控制器判斷該物件實質碰觸到該光學式觸控板。
17. 如請求項14所述之導航裝置，其中該強度值小於該預設值時，該控制器判斷該物件不在該光學式觸控板上方。
18. 如請求項11所述之導航裝置，其另包含有：一座標偵測單元，電連接該控制器，該座標偵測單元用來偵測該導航裝置之一座標。
19. 如請求項18所述之導航裝置，其中該控制器在判斷該物件碰觸到該光學式觸控板時，切換該座標偵測單元進入一工作模式。
20. 如請求項18所述之導航裝置，其中該導航裝置另包含有一開關，電連接該控制器，該控制器依據該開關之狀態決定是否切換該座標偵測單元進入一工作模式。
21. 如請求項20所述之導航裝置，其中該開關為開啟狀態時，該控制器切換該座標偵測單元進入該工作模式，該開關為關閉狀態時，該控制器不切換該座標偵測單元。