CN104731317A - 导航装置及影像显示系统 - Google Patents

Abstract

一种影像显示系统，包含导航装置及惯性单元。该导航装置以一报告率输出位移量。该惯性单元在该位移量降为零后可提供惯性位移量以供持续控制光标动作。

Description

导航装置及影像显示系统

技术领域

本发明系涉及一种交互式影像系统，更特别地，涉及一种导航装置及使用该导航装置的影像显示系统。

背景技术

由于大型显示面板制造技术逐渐成熟，市售显示系统已逐渐采用大尺寸显示面板作为影像显示设备，例如搭配台式计算机或移动电子装置运行的显示屏。由此，可在单一显示屏上显示更多内容以增加效率或增加显示屏上的显示内容的尺寸以减少使用者的疲劳感。

光学鼠标通常被使用者用来控制光标在显示屏上移动至所期望位置，并通过单击(single click)或双击(double click)鼠标左键或右键来点选特定图标(icon)以执行特定功能或软件。然而，随着显示屏尺寸逐渐增大，当使用者在大尺寸显示屏上移动光标时，在桌面上移动光学鼠标的距离便相对地增加。一般而言，桌面上可供光学鼠标操作的空间有限，若使用者需要将光标进行长距离移动时，往往无法直接通过移动光学鼠标便能将光标移动至所期望位置。某些情况下，使用者可能还必须在移动一小段距离后提起光学鼠标然后再放回移动起点后再次朝向同一方向移动光学鼠标，才能将光标移动至所期望位置。不但操作上不方便，在长时间操作下更容易让使用者感到疲劳。

有鉴于此，本发明提出一种适用于大尺寸显示屏上光标操控的导航装置及使用该导航装置的影像显示系统，其中，可仅仅通过短距离移动导航装置即可长距离移动光标，藉以增强使用者体验。

发明内容

本发明提供一种导航装置及使用该导航装置的影像显示系统，其中在惯性模式下，当导航装置侦测到惯性条件被满足时，则能够持续控制光标进行惯性漂移(inertial drift)，以减少导航装置的累积移动距离。

本发明还提供一种导航装置及使用该导航装置的影像显示系统，其中在多光标模式下，可在光标周围产生多个子光标同步于该光标的移动并用于进行图标点选，以减少导航装置的累积移动距离。

本发明提供一种导航装置，包含影像传感器、处理单元、输出接口及惯性单元。所述影像传感器用于连续获取工作表面的影像帧。所述处理单元用于根据所述影像帧计算该导航装置相对该工作表面的位移量。该输出接口以一报告率输出该位移量。该惯性单元用于分析预设时间内的多个位移量，当该预设时间内所述位移量至少其中之一大于阈值而后降为0时，提供惯性位移量以供该输出接口输出。

本发明还提供一种影像显示系统，包含影像显示装置及导航装置。该影像显示装置包含显示屏及主机。该显示屏用于显示光标。该主机用于控制该显示屏显示的影像。该导航装置包含影像传感器、处理单元、输出接口及多光标开关。该影像传感器用于连续获取工作表面的影像帧。该处理单元用于根据所述影像帧计算该导航装置相对该工作表面的位移量。该输出接口以一报告率输出该位移量至该主机以使该主机根据该位移量控制该光标。该多光标开关用于产生控制信号以控制该主机于该光标周围预设像素距离显示多个子光标。

本发明还提供一种影像显示系统，包含导航装置及影像显示装置。该导航装置以一报告率输出位移量。该影像显示装置包含显示屏及主机。该显示屏用于显示光标。该主机包含惯性单元，该惯性单元用于分析预设时间内接收自该导航装置的多个位移量，当该预设时间内所述位移量至少其中之一大于阈值而后降为0时，该主机以惯性位移量控制该光标。

本发明还提供一种导航装置，包含影像传感器、处理单元、输出接口及惯性单元。该影像传感器用于获取多张影像帧。该处理单元用于根据所述影像帧计算该导航装置的位移量。该输出接口以一报告率输出该位移量。该惯性单元用于分析预设时间内多个位移量，当该预设时间内所述位移量至少其中之一大于阈值而后降为0时，提供惯性位移量以供该输出接口输出。

在一实施例中，该惯性位移量可根据该预设时间内所述位移量的最大位移量或平均位移量决定。该惯性位移量的移动方向可根据该预设时间内所述位移量的该最大位移量或该平均位移量的方向决定。

在一实施例中，该惯性单元可根据降低比例每隔一惯性时间降低该惯性位移量，且该降低比例可由使用者图形界面选择、预先设定或根据该显示屏的尺寸决定。

在一实施例中，该惯性单元可根据降低比例每隔一惯性时间降低该惯性位移量或维持相同的惯性位移量。当该处理单元于该光标惯性漂移期间侦测到点击信号、滚轮信号、非零位移量、电容式触控装置的侦测信号或光学手指导航装置的侦测信号时，该惯性单元立即停止提供该惯性位移量。

在一实施例中，该主机可控制所述子光标其中之一以不同特征显示以作为主控子光标，且该导航装置还包含至少一控制键或一滚轮用于于所述子光标间选择该主控子光标。

在一实施例中，该光标及所述子光标可根据该位移量或惯性位移量同步移动。

本发明实施例的导航装置及影像显示系统中，使用者可通过一触发装置，例如惯性开关或多光标开关，选择进入惯性模式或多光标模式。由此，当该使用者在大尺寸显示屏上操作光标时，可轻松地进行光标的长距离移动，故可减轻长时间使用时的疲劳感，增强使用者体验。

为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显，下文将结合所附图示，详细说明如下。此外，在本发明的说明中，相同的构件是以相同的符号表示，于此合先述明。

附图说明

图1为本发明一实施例的影像显示系统的框图。

图2为本发明另一实施例的影像显示系统的框图。

图3为本发明实施例的影像显示系统的惯性模式的运作示意图。

图4为本发明实施例的影像显示系统的多光标模式的运作示意图。

图5A及5B为本发明实施例的导航装置的示意图。

具体实施方式

本发明实施例的影像显示系统可包含惯性模式(inertial mode)和/或多光标模式(multi-cursor mode)用于降低使用者操作导航装置的累积位移量；其中，该惯性模式及该多光标模式均可通过触发启动开关进入；其中，该启动开关例如可为机械式按键或开关或电子式按键或开关。该惯性模式中，当导航装置的位移量或每秒位移量(即速度)大于等于阈值且速度降为零，显示屏上的光标仍可以惯性位移量进行所谓的惯性漂移，直到惯性位移量被降至0、光标到达显示屏边界或漂移中止信号产生为止(详述于后)。该多光标模式中，光标周围预设像素距离可显示有多个子光标，使用者即可利用所述子光标其中之一进行图标点选等公知的光标所能执行的功能。由此，使用者可不需长距离移动导航装置，即能在大尺寸显示屏上进行光标操控。

如图1所示，其为本发明一实施例的影像显示系统的框图。本实施例的影像显示系统包含导航装置1及影像显示装置2。该导航装置1供使用者(未绘示)操作于工作表面S上，例如光学鼠标；该导航装置1用于连续计算相对于该工作表面S的位移量，例如根据影像间的相关性(correlation)计算位移量，但并不以此为限。该导航装置1并以一报告率(report rate)输出该位移量至该影像显示装置2进行相对应控制，例如控制光标移动或执行预设应用程序等。在一实施例中，该报告率可根据该影像显示装置2的目前执行程序决定，例如当执行游戏程序时，该报告率较高；而当执行文本程序时，该报告率较低。

该导航装置1包含光源11、影像传感器12、处理单元13、输出接口14、惯性单元15、惯性开关16、至少一按键17及滚轮18；其中，当该惯性单元15被该惯性开关16启动(enable)时，则可进入一惯性模式(inertial mode)。换句话说，本实施例的导航装置1可操作于一般模式或惯性模式，其取决于该惯性单元15是否被启动。当该惯性单元15未被启动时，该导航装置1不进行惯性漂移。此外，该导航装置1可还包含透镜(透镜组)或导光件用于增加该光源11的发光效率及该影像传感器12的感光效率。

该光源11例如可为发光二极管或激光二极管，用于发出可识别光，例如不可见光，以照明该工作表面S。

该影像传感器12例如可为互补金属氧化物半导体影像传感器(CMOSimage sensor)、电荷耦合组件影像传感器(CCD image sensor)或其它可用于将光能量转换为电信号的影像感测装置。该影像传感器12例如以固定或可调的取样频率连续获取该工作表面S的反射光并输出影像帧IF。

该处理单元13例如可为数字处理器(DSP)或其它可用于处理影像数据的处理器。该处理单元13耦接该影像传感器12，用于根据来自该影像传感器13的所述影像帧IF计算该导航装置1相对该工作表面S的位移量或速度。

该输出接口14可为无线或有线传输接口，其用于将该处理单元13计算出的位移量disp以一报告率输出至该影像显示装置2的该主机22；其中，无线及有线传输技术已为公知，这里不再赘述。此外，该处理单元13计算位移量的方式可利用公知方式，并无特定限制；本发明在当进入惯性模式后且一惯性条件满足时(后文将详细描述)，该输出接口14仍输出惯性位移量Idisp至该主机22，以使该主机22控制该光标211进行惯性漂移。可以理解的是，该主机22包含接收接口(没有示出)用于与该输出接口14进行通讯。

该惯性单元15用于分析预设时间内的多个位移量disp，当该预设时间内所述位移量disp至少其中之一大于等于阈值而后降至0时，提供惯性位移量Idisp供该输出接口14输出。如图3所示，其为本发明实施例的影像显示系统的惯性模式的运作示意图；也就是，该惯性开关16被触发后即进入惯性模式。惯性模式下，该惯性单元15分析该处理单元13求得的最近10个位移量disp(即，预设时间内的位移量)并假设一阈值TH为10英寸/秒(inch/s)；其中，图3显示报告率为fr，因此两个位移量的时间间隔为1/fr。当该预设时间内有至少一位移量disp大于等于该阈值TH，例如此处的最大位移量11.5英寸/秒，且在该预设时间的后半部位移量降低为0时，该惯性单元15则提供一惯性位移量Idisp供该输出接口14输出至该影像显示装置2。在一实施例中，该惯性位移量Idisp可为该预设时间内的最大位移量、平均位移量、某一比例的该最大位移量或某一比例的该平均位移量。该惯性位移量的移动方向可根据该预设时间内所求得的所述位移量的该最大位移量或该平均位移量的方向决定。例如，图3显示该预设时间后，该输出接口14同样以该回报率(但不限于)先输出该预设时间内的最大位移量V＝11.5英寸/秒，接着每经过一惯性时间(例如此处显示为5/fr)则根据降低比例降低该惯性位移量Idisp，例如此处显示该惯性位移量Idisp每隔惯性时间5/fr降低为Idisp/2；其中，该降低比例可由使用者图形界面选择或预先设定，并不以本发明说明所揭示者为限。

必须说明的是，此处所显示该预设时间的长短、该预设时间内的位移量变化、该惯性时间的长短、该阈值及该降低比例等仅用于说明，并非用于限定本发明。必须说明的是，虽然图1中该惯性单元15是独立于该处理单元13及该输出接口14而设置，但本发明并不以此为限。其它实施例中，该惯性单元15也可结合于该处理单元13或该输出接口14，并不限于图1所示；也就是，该处理单元13、该输出接口14及该惯性单元15可设置于相同芯片内。此外，该预设时间最后部分所包含的0位移量的数目可根据不同应用决定，该惯性单元15并非在该预设时间侦测到0位移量则随即输出惯性位移量Idisp。

该惯性单元15由该惯性开关16启动。例如该惯性开关16可为机械式开关或按键、或电子式开关或按键。当使用者16触发该惯性开关16，其可产生一启动信号Se至该惯性单元15以进入惯性模式。惯性模式下，该惯性单元15则持续分析该处理单元13所求得的位移量disp以判定惯性条件是否满足(如图3所示)。例如于光学鼠标的应用中，该惯性开关16可为鼠标左右键以外所另外设置的独立开关或按键。此外，当该惯性开关16未被触发时，该导航装置1则操作于正常模式；也就是，该输出接口14仅输出该处理单元13所求得的位移量disp；当该处理单元13求得0位移量，该输出接口14则输出0位移量。

此外，惯性模式下，每当满足惯性条件，亦即预设时间内所述位移量disp至少其中之一大于一阈值而后降为0，该输出接口14则输出该惯性位移量Idisp直到该惯性位移量Idisp被降低至0，或者当该导航装置1发生任何侦测事件为止，例如当该处理单元13于该光标惯性漂移期间侦测到点击信号Sc、滚轮信号Sr、非零位移量、电容式触控装置的侦测信号或光学手指导航装置的侦测信号时，该输出接口14立即停止输出该惯性位移量Idisp；其中，该点击信号Sc例如可为该导航装置1的任何按键17被按压所产生；该滚轮信号Sr例如可由该导航装置1的滚轮18被操作所产生；该位移量可由该处理单元13重新计算出非零的位移量disp，其由使用者移动该导航装置而产生；侦测信号S_d1例如可由电容式触控装置101(如图5A所示)侦测到对象所产生；侦测信号S_d2例如可由光学手指导航102(如图5B所示)侦测到对象所产生。换句话说，本发明的导航装置1可搭配电容式触控装置101或光学手指导航(optical finger navigation)102运作。更进一步而言，该输出接口14输出该惯性位移量期间，该导航装置1未侦测任何事件及位移量。

在另一实施例中，惯性条件还可设定为大于等于该阈值TH的至少一位移量与至少一0位移量的时间间隔小于预设时间；其中，本实施例的预设时间可等于或不等于图3的预设时间。

该影像显示装置2包含显示屏21及主机22。该显示屏21可为液晶显示装置、等离子显示装置或投影装置，并无特定限制。交互式控制中，该显示屏21可显示光标以供使用者操控。该主机22可结合于该显示屏21或与其物理上分离(如图1所示)，用于根据其目前执行的程序控制该显示屏21显示的影像，例如根据来自该导航装置1的位移量disp或惯性位移量Idisp控制该光标211的动作，但并不以此为限。

如图1所示，本实施例的导航装置1还可包含多光标开关19及控制键17′，分别用于进入多光标模式及变换主控子光标(后文将详细描述)。例如在光学鼠标的应用中，该多光标开关19例如可为鼠标左右键以外独立的机械式或电子式按键或开关。当被使用者触发时，该多光标开关19可产生一控制信号Sm至该处理单元13。该处理单元13则通过该输出接口14将多光标模式信号(包含控制信号Sm信息)传送至该主机22，以控制该主机22于该光标211的周围预设像素距离D显示多个子光标211′及211″，如图4所示。在一实施例中，该预设像素距离D可由使用者图形界面选择、预先设定或根据该显示屏21的尺寸决定。例如，当该显示屏21愈大时，该预设像素距离D则愈大；而当该显示屏21愈小时，该预设像素距离D则愈小。必须说明的是，显示于该光标211周围的子光标的个数并不限于图4所示，可根据不同应用而决定，或可通过使用者图形界面选择。所述子光标211′及211″优选地对称显示于该光标211的周围。

当该多光标开关19被触发而进入多光标模式时，该主机22则根据来自该导航装置1的位移量disp同步移动该光标211的所述子光标211′及211″；亦即，所述子光标211′及211″始终位于该光标211周围并相距该预设像素距离D。此外，该主机22还可控制所述子光标其中之一，例如子光标211″，以不同特征显示以作为一主控子光标，例如闪烁、不同亮度、不同颜色、不同尺寸等，但并不以此为限。该导航装置1可通过额外的至少一控制键17′或该滚轮18于所述子光标211′间选择该主控子光标211″。例如，当该控制键17′被按压或该滚轮18被操作，该主控子光标211″可于所述子光标211′间以顺时针方向或逆时针方向的顺序变动。藉此，当所述子光标211′其中之一移动至所欲点选的图标上时，可先通过改变该图标上的子光标211′为主控子光标211″后即可进行点选，因此使用者则不需于该工作表面S上长距离移动该导航装置1。在一实施例中，当该主控子光标211″启动程序后，所述子光标211′及211″可不再显示直到该多光标开关19下一次被触发；或者，所述子光标211′及211″可持续显示直到该多光标开关19再度被触发。

此外，本发明实施例中，该惯性模式及该多光标模式可同时被执行。例如当该多光标开关19被触发后，该主机22则于该光标211周围预设像素距离D显示多个子光标211′及211″。接着当该惯性单元15被该惯性开关16触发而进入惯性模式且前述惯性条件满足时，该惯性单元15则提供惯性位移量Idisp(例如图3所示)供该输出接口14输出至该主机22，该主机22则可根据该惯性位移量Idisp同步移动该光标211及所述子光标211′及211″。此外，该多光标模式下所进行的惯性模式的运作则类似于单独进行惯性模式的运作，因其已在上文中详细描述，故于此不再赘述。

如图2所示，其显示本发明另一实施例的影像显示系统的框图，其同样包含导航装置1′及影像显示装置2′。本实施例与图1的差异在于，本实施例中惯性单元225是设置在该主机22内而非位于该导航装置1′内，其余则与图1相类似。换句话说，本发明的惯性单元可以硬件或软件方式实施于该导航装置1，或以软件或软件方式实施于该影像显示装置2′。

因此图2的实施例中，该导航装置1′的输出接口14仅输出该处理单元13所计算的位移量disp而不输出惯性位移量Idisp。当该惯性开关16被使用者触发时，该惯性开关16产生启动信号Se至该处理单元13，该处理单元13则以此控制该输出接口14输出惯性模式信号(包含启动信号Se信息)至该主机22以启动该惯性单元225。

进入惯性模式后，该惯性单元225则持续分析预设时间内接收自该导航装置1′的多个位移量disp，当该预设时间内所述位移量disp至少其中之一大于等于阈值而后降为0时(如图3所示)，则满足惯性条件，该主机22则以惯性位移量持续控制该光标211。

本实施例中，该主机22同样可根据一降低比例降低该惯性位移量(如图3所示)，且该降低比例可由使用者图形界面选择、预先设定或根据该显示屏21的尺寸决定。本实施例中，该主机2′可通过其间的通讯得知该显示屏21的尺寸。例如当显示屏尺寸愈大时该降低比例愈低，以使该光标211可惯性漂移较长距离；反之，当显示屏尺寸愈小时该降低比例愈高，以使该光标211惯性漂移较短距离。

此外，在该主机22以该惯性位移量控制该光标21期间，可以几种方式结束惯性漂移：(1)该惯性位移量被该降低比例降低至0或小于下限阈值；(2)当该光标211到达该显示屏21的边界；或者(3)当该导航装置1′侦测到点击信号Sc、滚轮信号Sr、非零位移量、电容式触控装置101的侦测信号S_d1或光学手指导航装置102的侦测信号S_d2时，则发出停止信号Sd至该主机22以停止该惯性单元225；其中，各信号的产生方式已说明于图1的实施例，故于此不再赘述。当上述三种条件至少一种满足时，该主机22立即停止以该惯性位移量控制该光标211而使得光标211立即停止漂移；该主机22并重新侦测惯性条件是否被满足。

此外，本实施例同样可同时实施惯性模式及多光标模式，其实施方式类似图1的实施例所述，故于此不再赘述。本实施例的影像显示系统同样可执行正常模式或惯性模式，其由该惯性开关16是否被触发而定。正常模式下该主机22仅能以该导航装置1所传送的位移量disp控制该光标211，而惯性模式下且当惯性条件满足时，该主机22则以惯性位移量控制该光标211。

在另一实施例中，当该导航装置1包含电容式触控装置101或光学手指导航装置102时，惯性模式下，该处理单元13可将根据该影像传感器12所获取影像帧IF所计算的位移量作为一般模式控制而该惯性单元15可根据该电容式触控装置101或该光学手指导航装置102侦测的位移信号提供该光标211惯性漂移的惯性位移量(同样可以图3作为惯性条件)，或相反为之。当该处理单元13侦测到点击信号Sc和/或滚轮信号Sr时则立即停止该光标211的惯性漂移。换句话说，本发明实施例中该惯性单元15可根据不同位移侦测装置所侦测的位移信息提供惯性位移量以相对控制光标211的动作；其中，所述位移侦测装置并不限于本发明说明中所提及者。

必须说明的是，上述各实施例中的位移量即每秒位移量。其它实施例中，位移量也可为两张影像帧IF间的位移量。

综上所述，公知的光学鼠标在大尺寸显示屏上操控光标时需要移动较高的累积移动距离，具有操作不便以及对使用者负担较大的问题。因此，本发明另提供一种导航装置及使用该导航装置的影像显示系统(图1及图2)，其可通过进入惯性模式和/或多光标模式以降低导航装置的累积移动距离，藉以增加使用者经验。

虽然本发明已以前述实例公开，但是其并非用于限定本发明，任何本发明所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与修改。因此本发明的保护范围当以所附权利要求书所限定者为准。

Claims (11)

1.一种导航装置，用于操作在工作表面上，该导航装置包含：

影像传感器，用于连续获取所述工作表面的影像帧；

处理单元，用于根据所述影像帧计算所述导航装置相对所述工作表面的位移量；

输出接口，以一报告率输出所述位移量；以及

惯性单元，用于分析预设时间内的多个位移量，当所述预设时间内所述位移量至少其中之一大于阈值而后降为0时，提供惯性位移量以供所述输出接口输出。

2.根据权利要求1所述的导航装置，其中所述导航装置还包含：

惯性开关，用于产生启动信号以启动所述惯性单元。

3.根据权利要求1所述的导航装置，其中在所述输出接口输出所述惯性位移量期间，当所述处理单元侦测到点击信号、滚轮信号、非零位移量、电容式触控装置的侦测信号或光学手指导航装置的侦测信号时，所述输出接口停止输出所述惯性位移量。

4.一种影像显示系统，该影像显示系统包含：

影像显示装置，该影像显示装置包含：

显示屏，用于显示光标；及

主机，用于控制所述显示屏显示的影像；以及

导航装置，该导航装置包含：

影像传感器，用于连续获取工作表面的影像帧；

处理单元，用于根据所述影像帧计算所述导航装置相对所述工作表面的位移量；

输出接口，以一报告率输出所述位移量至所述主机以使所述主机根据所述位移量控制所述光标；及

多光标开关，用于产生控制信号以控制所述主机在所述光标周围预设像素距离显示多个子光标。

5.根据权利要求4所述的影像显示系统，其中所述预设像素距离由使用者图形界面选择、预先设定或根据所述显示屏的尺寸决定。

6.根据权利要求4所述的影像显示系统，其中所述主机控制所述子光标其中之一以不同特征显示以作为主控子光标。

7.一种影像显示系统，该影像显示系统包含：

导航装置，以一报告率输出位移量；以及

影像显示装置，该影像显示装置包含：

显示屏，用于显示光标；及

主机，包含惯性单元，该惯性单元用于分析预设时间内接收自所述导航装置的多个位移量，当所述预设时间内所述位移量至少其中之一大于阈值而后降为0时，该主机以惯性位移量控制所述光标。

8.根据权利要求7所述的影像显示系统，其中所述主机每隔一惯性时间降低所述惯性位移量。

9.根据权利要求7所述的影像显示系统，其中所述主机根据一降低比例降低所述惯性位移量，且所述降低比例由使用者图形界面选择、预先设定或根据所述显示屏的尺寸决定。

10.根据权利要求7所述的影像显示系统，其中当所述光标到达所述显示屏的边界，所述主机停止以所述惯性位移量控制所述光标。

11.一种导航装置，该导航装置包含：

影像传感器，用于获取多张影像帧；

处理单元，用于根据所述影像帧计算所述导航装置的位移量；

输出接口，以一报告率输出所述位移量；以及

惯性单元，用于分析预设时间内的多个位移量，当所述预设时间内所述位移量至少其中之大于阈值而后降为0时，提供惯性位移量以供所述输出接口输出。