[发明专利]多维度光学控制装置及多维度光学控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光学控制装置，且特别是涉及一种多维度光学控制装 置。

背景技术

应用于现有数字创作、工业设计或相关电子产品等的控制方式，如：键 盘、鼠标、触碰面板等平面控制装置，随科技工业的发达与相关产品的发展， 当使用者需要以空间六个维度控制时，现有平面的控制装置，已无法满足使 用者所需，必须搭配其它控制装置，如：按钮、键盘等，才得以完成空间六 个维度的控制功能，不但增加控制的困难度，长时间使用手腕关节容易疲劳， 甚至造成伤害；此外，以平面替代空间的控制方式，并非人体直觉控制方式， 往往造成误判或是错误。为了克服上述问题，本发明提出一种简单且符合人 体直觉化的空间六个维度的控制装置。

US7,081,884在说明一个计算机的输入装置，除可输入XY平面上的X、 Y轴的移动信号外，亦可以输入XY平面沿Z轴的旋转方向等共三个维度的 输入装置。但US7,081,884必须应用在具有高反射率的表面上，使光源照射 在此表面后，透过透镜将由表面反射的光线聚集在光学传感器上，通过比对 影像变化，得知移动与旋转的位置。当应用表面的反射率不佳时，US 7,081,884上的光学传感器将无法感应，此外，需要另一按钮机构配合，告知 系统进行影像的位移判断或是旋转判定，使整体机构零件与体积增加。

US5,694,153至少需要利用两个固定距离的光源与有孔洞的挡板，透过 光学传感器感测两个固定距离光源的移动位置，透过三角函数演算原理，完 成四个维度的输入控制；当需要六个维度控制时，则需要再增加一个光源， 同样透过三角函数演算原理，完成六个维度的输入控制。由于至少需要使用 两个以上的光源，才得以完成多个维度的输入控制，因此多个光源的定位问 题、能耗、零件数量、体积与成本等问题，则成为其发展上的阻力。

US6,333,733在空间三个轴向，各装设光源、屏幕与光学传感器，通过 三个光源同时作动，完成空间控制功能，但US6,333,733需要多个光源、多 个屏幕，与光学传感器，因此能耗、零件数量、零件定位、体积等问题，为 其发展上不利的因素。

US2006/0086889A1则于空间中设置六个光源、六个夹缝挡板与六个光 学传感器，通过六个光源作动，完成空间控制功能，但US2006/0086889A1 需要六个光源、狭缝挡板与光学传感器，因此能耗、零件数量、零件定位、 体积问题，则为其发展上不利的因素。

US6,480,183则利用电容感应原理，感应动子导电体的作动情况，完成 平面位移与旋转控制功能，但由于利用电容感应方式，导电体与感应板的相 对位置受限，而无法直接进行空间控制功能。

US5,969,520透过多个磁性组件，感应磁球的作动情况，完成平面控制 功能；但磁球与磁性组件的相对位置，会影响磁性组件感测精确度，此外， 磁性组件易受外部导磁物干扰，影响位置判别，磁球亦会与外部导磁物，发 生相吸碰撞问题。

US6,774,887透过导体与电阻间的接触，完成平面控制功能，但导体与 电阻间容易受潮或氧化，发生接触不良的现象，且如需达成空间控制功能， 必须再装设其它导体与电阻，使得零件体积与成本增加。

发明内容

如上所述，本发明提供一种多维度光学控制装置，包括可动光源、透镜、 传感器以及数据处理电路。可动光源可受外在作用而移动，并用以产生光束。 透镜与可动光源耦接，将光束聚焦。传感器用以感测聚焦在传感器上的光斑。 数据处理电路耦接至传感器，用以取得光斑在传感器上的位置变化量、形状 变化量或光强度变化量，其中位置变化量、形状变化量或光强度变化量是相 对于参考光斑的位置、形状或光强度；又数据处理电路依据位置变化量、形 状变化量或光强度变化量，输出控制信号，以进行旋转或移动的多维度控制 动作。

另外，本发明提出一种多维度光学控制装置，包括固定光源、透镜、可 动反射组件、传感器以及数据处理电路。固定光源用以产生光束。透镜与固 定光源耦接，将光束聚焦。可动反射组件可受外在作用而移动，用以反射经 透镜聚焦的光束。传感器对反射的光束在传感器上所形成的光斑进行感测。 数据处理电路耦接至传感器，用以取得光斑在传感器上的位置变化量、形状 变化量或光强度变化量。其中位置变化量、形状变化量或光强度变化量是相 对于参考光斑的位置、形状或光强度；依据位置、形状或光强度的变化量， 输出控制信号，以进行旋转或移动的多维度控制动作。