[發明專利]多維度光學控制裝置及多維度光學控制方法

有效

• 申請號: 200810215382.4
• 申請日: 2008-09-11
• 公開（公告）號: CN101673147A
• 公開（公告）日: 2010-03-17
• 發明（設計）人: 蔡孟哲;王雍行;林柏衡;陳佳旭;詹啟鋒
• 申請（專利權）人: 財團法人工業技術研究院
• 主分類號: G06F3/03
• 分類號: G06F3/03;G06F3/038
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所
• 代理人: 彭久云

技術領域

本發明涉及一種光學控制裝置，且特別是涉及一種多維度光學控制裝 置。

背景技術

應用于現有數字創作、工業設計或相關電子產品等的控制方式，如：鍵 盤、鼠標、觸碰面板等平面控制裝置，隨科技工業的發達與相關產品的發展， 當使用者需要以空間六個維度控制時，現有平面的控制裝置，已無法滿足使 用者所需，必須搭配其它控制裝置，如：按鈕、鍵盤等，才得以完成空間六 個維度的控制功能，不但增加控制的困難度，長時間使用手腕關節容易疲勞， 甚至造成傷害；此外，以平面替代空間的控制方式，并非人體直覺控制方式， 往往造成誤判或是錯誤。為了克服上述問題，本發明提出一種簡單且符合人 體直覺化的空間六個維度的控制裝置。

US7,081,884在說明一個計算機的輸入裝置，除可輸入XY平面上的X、 Y軸的移動信號外，亦可以輸入XY平面沿Z軸的旋轉方向等共三個維度的 輸入裝置。但US7,081,884必須應用在具有高反射率的表面上，使光源照射 在此表面后，透過透鏡將由表面反射的光線聚集在光學傳感器上，通過比對 影像變化，得知移動與旋轉的位置。當應用表面的反射率不佳時，US 7,081,884上的光學傳感器將無法感應，此外，需要另一按鈕機構配合，告知 系統進行影像的位移判斷或是旋轉判定，使整體機構零件與體積增加。

US5,694,153至少需要利用兩個固定距離的光源與有孔洞的擋板，透過 光學傳感器感測兩個固定距離光源的移動位置，透過三角函數演算原理，完 成四個維度的輸入控制；當需要六個維度控制時，則需要再增加一個光源， 同樣透過三角函數演算原理，完成六個維度的輸入控制。由于至少需要使用 兩個以上的光源，才得以完成多個維度的輸入控制，因此多個光源的定位問 題、能耗、零件數量、體積與成本等問題，則成為其發展上的阻力。

US6,333,733在空間三個軸向，各裝設光源、屏幕與光學傳感器，通過 三個光源同時作動，完成空間控制功能，但US6,333,733需要多個光源、多 個屏幕，與光學傳感器，因此能耗、零件數量、零件定位、體積等問題，為 其發展上不利的因素。

US2006/0086889A1則于空間中設置六個光源、六個夾縫擋板與六個光 學傳感器，通過六個光源作動，完成空間控制功能，但US2006/0086889A1 需要六個光源、狹縫擋板與光學傳感器，因此能耗、零件數量、零件定位、 體積問題，則為其發展上不利的因素。

US6,480,183則利用電容感應原理，感應動子導電體的作動情況，完成 平面位移與旋轉控制功能，但由于利用電容感應方式，導電體與感應板的相 對位置受限，而無法直接進行空間控制功能。

US5,969,520透過多個磁性組件，感應磁球的作動情況，完成平面控制 功能；但磁球與磁性組件的相對位置，會影響磁性組件感測精確度，此外， 磁性組件易受外部導磁物干擾，影響位置判別，磁球亦會與外部導磁物，發 生相吸碰撞問題。

US6,774,887透過導體與電阻間的接觸，完成平面控制功能，但導體與 電阻間容易受潮或氧化，發生接觸不良的現象，且如需達成空間控制功能， 必須再裝設其它導體與電阻，使得零件體積與成本增加。

發明內容

如上所述，本發明提供一種多維度光學控制裝置，包括可動光源、透鏡、 傳感器以及數據處理電路。可動光源可受外在作用而移動，并用以產生光束。 透鏡與可動光源耦接，將光束聚焦。傳感器用以感測聚焦在傳感器上的光斑。 數據處理電路耦接至傳感器，用以取得光斑在傳感器上的位置變化量、形狀 變化量或光強度變化量，其中位置變化量、形狀變化量或光強度變化量是相 對于參考光斑的位置、形狀或光強度；又數據處理電路依據位置變化量、形 狀變化量或光強度變化量，輸出控制信號，以進行旋轉或移動的多維度控制 動作。

另外，本發明提出一種多維度光學控制裝置，包括固定光源、透鏡、可 動反射組件、傳感器以及數據處理電路。固定光源用以產生光束。透鏡與固 定光源耦接，將光束聚焦。可動反射組件可受外在作用而移動，用以反射經 透鏡聚焦的光束。傳感器對反射的光束在傳感器上所形成的光斑進行感測。 數據處理電路耦接至傳感器，用以取得光斑在傳感器上的位置變化量、形狀 變化量或光強度變化量。其中位置變化量、形狀變化量或光強度變化量是相 對于參考光斑的位置、形狀或光強度；依據位置、形狀或光強度的變化量， 輸出控制信號，以進行旋轉或移動的多維度控制動作。