手勢(shì)感測(cè)裝置的控制系統(tǒng)和控制手勢(shì)感測(cè)裝置的方法
【專利說明】手勢(shì)感測(cè)裝置的控制系統(tǒng)和控制手勢(shì)感測(cè)裝置的方法
[0001]本發(fā)明涉及用于手勢(shì)感測(cè)裝置的控制系統(tǒng)和用于控制手勢(shì)感測(cè)裝置的方法。
[0002]手勢(shì)感測(cè)或手勢(shì)識(shí)別表示控制電子設(shè)備特別是移動(dòng)電子設(shè)備例如智能手機(jī)、平板計(jì)算機(jī)或電子書閱讀設(shè)備的替選或另外的方式。手勢(shì)檢測(cè)允許使用由用戶的手指或手的動(dòng)作作出的特別限定的移動(dòng)來(lái)以便捷的方式與電子設(shè)備進(jìn)行交互，而非使用鍵盤或鼠標(biāo)或者觸摸觸摸屏上的個(gè)別點(diǎn)。可能的實(shí)現(xiàn)是使用無(wú)接觸手勢(shì)感測(cè)一一使用光學(xué)傳感器或?qū)?yīng)的評(píng)估裝置。該技術(shù)涉及例如驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)射器以及評(píng)估由光電檢測(cè)器生成的信號(hào)，其中，光電檢測(cè)器檢測(cè)由對(duì)象反射的光。缺點(diǎn)是造成相當(dāng)大的功耗以及隨之發(fā)生的電子設(shè)備的電池壽命的降低。
[0003]目的是提供針對(duì)手勢(shì)感測(cè)的改進(jìn)的概念以減小通過手勢(shì)控制的電子設(shè)備的功耗。
[0004]上述目的通過獨(dú)立權(quán)利要求的主題來(lái)實(shí)現(xiàn)。進(jìn)一步的實(shí)施方式為從屬權(quán)利要求的主題。
[0005]根據(jù)本發(fā)明的手勢(shì)感測(cè)裝置包括至少一個(gè)被設(shè)計(jì)成發(fā)送并且檢測(cè)光的光學(xué)傳感器，其中，在此處和在下文中“光”一般表不電磁福射，優(yōu)選地表不紅外福射。
[0006]為了檢測(cè)手勢(shì)，執(zhí)行手勢(shì)的相應(yīng)對(duì)象例如用戶的手或手指需要位于傳感器的某一附近內(nèi)。因此，根據(jù)本發(fā)明的用于手勢(shì)感測(cè)裝置的控制系統(tǒng)被設(shè)計(jì)成為用于至少兩個(gè)不同的任務(wù)。
[0007]第一任務(wù)為接近檢測(cè)，S卩:確定對(duì)象例如用戶的手是否已經(jīng)進(jìn)入傳感器的附近。對(duì)象的位置特別是對(duì)象距離傳感器的距離被編碼在由傳感器發(fā)出、通過對(duì)象反射并且隨即被傳感器檢測(cè)到的光中。例如，對(duì)象與傳感器越接近，則反射并且檢測(cè)到的光的強(qiáng)度越高。通過將作為結(jié)果的傳感器信號(hào)與例如對(duì)應(yīng)于最大距離的閾值進(jìn)行比較，確定對(duì)象進(jìn)入傳感器的由閾值限定的附近。
[0008]第二任務(wù)為實(shí)際手勢(shì)檢測(cè):識(shí)別對(duì)象例如用戶的手在傳感器的附近如何移動(dòng)。為了確定對(duì)象的位置和/或運(yùn)動(dòng)，再次利用由傳感器發(fā)出、通過對(duì)象反射并且由傳感器檢測(cè)到的光。
[0009]應(yīng)當(dāng)提及的是，可以采用相同的傳感器特別是相同的光發(fā)送元件和相同的光電檢測(cè)器來(lái)執(zhí)行接近檢測(cè)和手勢(shì)檢測(cè)二者。
[0010]根據(jù)實(shí)施方式，用于手勢(shì)感測(cè)裝置的控制系統(tǒng)以接近模式開始操作傳感器。在傳感器以接近模式操作時(shí)，控制系統(tǒng)從傳感器連續(xù)接收數(shù)據(jù)集并且基于這些數(shù)據(jù)集來(lái)確定對(duì)象是否已經(jīng)進(jìn)入接近傳感器的某一附近。當(dāng)確定對(duì)象在附近時(shí)，操作模式從接近模式被改變?yōu)槭謩?shì)模式。
[0011]控制系統(tǒng)被設(shè)計(jì)成在傳感器以手勢(shì)模式操作時(shí)從傳感器接收一個(gè)或更多個(gè)數(shù)據(jù)集并且還基于所接收的數(shù)據(jù)集來(lái)確定手勢(shì)的結(jié)束。當(dāng)已經(jīng)確定手勢(shì)結(jié)束時(shí)，控制系統(tǒng)以接近模式操作傳感器，相應(yīng)地切換回接近模式。隨后，該過程可以通過檢測(cè)在傳感器的附近的對(duì)象而再次開始。
[0012]手勢(shì)的結(jié)束可以例如對(duì)應(yīng)于傳感器反復(fù)生成具有在限定的閾值以下的值的信號(hào)。這可以指示對(duì)象已經(jīng)在傳感器的附近的外部達(dá)限定的時(shí)段?？商娲?，可以將對(duì)象的運(yùn)動(dòng)中的其他可檢測(cè)模式限定為手勢(shì)的結(jié)束。
[0013]接近模式和手勢(shì)模式在與發(fā)出的光的特性和用于光檢測(cè)的設(shè)置方面的要求可以不同。由傳感器發(fā)出的光可以例如按照連續(xù)突發(fā)(burst)的光脈沖進(jìn)行布置。表征傳感器操作的參數(shù)例如為:
[0014]-—個(gè)突發(fā)內(nèi)的脈沖的數(shù)目
[0015]-連續(xù)突發(fā)之間的時(shí)段
[0016]-脈沖寬度
[0017]-通過傳感器的驅(qū)動(dòng)電流進(jìn)行控制的單個(gè)脈沖的強(qiáng)度
[0018]-增益因子
[0019]-檢測(cè)閾值。
[0020]例如，對(duì)于檢測(cè)手勢(shì)而言，脈沖的突發(fā)之間的時(shí)段通?？梢暂^短或者每一突發(fā)的脈沖的數(shù)目通常可以較高以便確定對(duì)象的接近。每一突發(fā)的光脈沖的典型數(shù)目可以介于I與64之間。增益因子的典型值可以介于I與8之間。脈沖寬度的典型值可以介于4ys與32ys之間。脈沖的突發(fā)之間的典型時(shí)段對(duì)于手勢(shì)模式可以大約為幾毫秒以及對(duì)于接近模式可以大約為數(shù)十毫秒。所以，與以接近模式進(jìn)行操作時(shí)的功耗相比，以手勢(shì)模式進(jìn)行操作時(shí)的功耗會(huì)顯著較高，并且因此如上所述在接近模式與手勢(shì)模式之間進(jìn)行切換將導(dǎo)致功耗減小。
[0021]在各個(gè)實(shí)施方式中，控制系統(tǒng)還包括緩沖元件，緩沖元件例如被實(shí)現(xiàn)為先進(jìn)先出存儲(chǔ)器?？刂葡到y(tǒng)被設(shè)計(jì)成將在手勢(shì)模式下操作時(shí)從傳感器接收的數(shù)據(jù)集寫入緩沖元件。數(shù)據(jù)集在此可以例如對(duì)應(yīng)于手勢(shì)的一部分或者數(shù)據(jù)集可以對(duì)應(yīng)于全部手勢(shì)。然后，控制系統(tǒng)確定寫入緩沖元件的數(shù)據(jù)是否滿足一個(gè)或更多個(gè)先前限定的手勢(shì)有效性條件。當(dāng)數(shù)據(jù)滿足手勢(shì)有效性條件時(shí)，控制系統(tǒng)向處理器發(fā)送信號(hào)，特別是喚醒信號(hào)。喚醒信號(hào)可以例如相當(dāng)于中斷請(qǐng)求IRQ。隨即，處理器可以從緩沖元件收集數(shù)據(jù)。
[0022]處理器可以例如為通過手勢(shì)感測(cè)裝置例如平板計(jì)算機(jī)或智能手機(jī)進(jìn)行操作的電子設(shè)備的一部分，或者處理器也可以為手勢(shì)感測(cè)裝置的一部分。還可以使處理器的任務(wù)分離，使得處理器的一部分包含在手勢(shì)感測(cè)裝置中而另一部分包含在電子設(shè)備中。
[0023]在用于手勢(shì)感測(cè)裝置的控制系統(tǒng)的實(shí)施方式中，將手勢(shì)的最小長(zhǎng)度用作手勢(shì)有效性條件。最小長(zhǎng)度可以對(duì)應(yīng)于寫入緩沖元件的具有大于限定的閾值的值的最小數(shù)目的數(shù)據(jù)集。
[0024]在另一實(shí)施方式中，將對(duì)象距離傳感器的最大距離用作手勢(shì)有效性條件。對(duì)象的在最大距離以下的距離可以對(duì)應(yīng)于寫入緩沖元件的具有大于限定的閾值的值的數(shù)據(jù)集。
[0025]當(dāng)然，可以將其他條件限定為手勢(shì)有效性條件，例如:對(duì)象沿限定方向的運(yùn)動(dòng)大于閾值距離。
[0026]根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)現(xiàn)方式，如果所有手勢(shì)有效性條件沒有被完全滿足，則控制系統(tǒng)可以忽略來(lái)自緩沖元件的數(shù)據(jù)和/或從緩沖元件刪除數(shù)據(jù)，特別是不向處理器發(fā)送喚醒信號(hào)。
[0027]在使用所描述的具有包括緩沖元件的控制系統(tǒng)的實(shí)施方式的情況下，因?yàn)閮H在控制系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)送對(duì)應(yīng)的喚醒信號(hào)時(shí)處理器才必須被打開，所以可以減小手勢(shì)感測(cè)裝置的功耗并且因此可以增加附接的電子設(shè)備的電池壽命。
[0028]使用緩沖元件的另一暗示是手勢(shì)感測(cè)裝置可以與以高延遲設(shè)備驅(qū)動(dòng)器為特征的設(shè)備一起使用。光脈沖的連續(xù)突發(fā)之間的時(shí)間延遲可以非常短，例如大約幾毫秒。因此，如果未在控制系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)緩沖元件，則處理器必須能夠每隔幾毫秒就接收和處理新的數(shù)據(jù)集。另一方面，使用緩沖元件慮及不能滿足該要求的設(shè)備驅(qū)動(dòng)器。如上所說明的，可以針對(duì)電子設(shè)備的各自要求來(lái)調(diào)整手勢(shì)有效性條件。特別地，可以調(diào)整條件以優(yōu)化處理器的中斷率，同時(shí)手勢(shì)感測(cè)裝置的性能仍保持為高。
[0029]在一些實(shí)施方式中，控制系統(tǒng)包括傳感器，傳感器可以被實(shí)現(xiàn)為定向光傳感器陣列。例如，傳感器包括至少一個(gè)光發(fā)射(light-emitting)或光發(fā)送(light-sending)元件例如發(fā)光二極管，以及至少兩個(gè)定向光電檢測(cè)器，定向光電檢測(cè)器被實(shí)現(xiàn)為檢測(cè)主要來(lái)自主方向的光?？梢苑謩e針對(duì)每個(gè)光電檢測(cè)器來(lái)指定主方向。使用具有不同主方向的定向光電檢測(cè)器具有以下優(yōu)點(diǎn):傳感器能夠提供與從不同方向入射到傳感器上的光相對(duì)應(yīng)的信號(hào)。
[0030]在控制系統(tǒng)的利用了被實(shí)現(xiàn)為定向光傳感器陣列的傳感器的另外的實(shí)施方式中，傳感器包括一個(gè)光發(fā)射或光發(fā)送元件。此外，傳感器包括用于檢測(cè)從左邊入射的光的第一光電檢測(cè)器、用于檢測(cè)從右邊入射的光的第二光電檢測(cè)器、用于檢測(cè)從上方入射的光的第三光電檢測(cè)器以及用于檢測(cè)從下方方向入射的光的第四光電檢測(cè)器。通常關(guān)于手勢(shì)感測(cè)裝置所用于的電子設(shè)備的主平面和方位來(lái)限定方向左、右、上和下。
[0031]在本發(fā)明的一些實(shí)現(xiàn)方式中，可以在傳