CN101609363B - 输入装置及输入方法 - Google Patents

Abstract

本发明一种输入装置及输入方法，是使通过一镜子见到的一显示屏显示一操作影像；使一位置检测单元检测在镜子前方的一操作单元指向该操作影像时的位置，产生一位置信息，并将该位置信息传输至一微处理器；使该微处理器计算该位置信息并转换成对应于该操作影像的输入信息；其中该位置是当该镜子内的该操作单元的虚像接触该操作影像时该操作单元的位置。使用者不需接触任何实体平面即可进行输入作业，可提升输入作业的便利性，并方便配合动能影像进行交互式的输入操作。

Description

输入装置及输入方法

技术领域

本发明涉及输入装置，尤其是有关提供使用者利用光学影像进行输入作业的输入装置。

背景技术

美国专利第6,650,318号，名称为”数据输入装置(Data inputdevice)”，揭示利用一影像产生装置产生供使用者输入数据的光学影像；利用传感器感测使用者碰触光学影像中至少一输入区域的操作状态；利用一处理器电气连接传感器，以将使用者碰触至少一输入区的操作转换为相对应的输入信号。

美国专利第7,202,860号，名称为“利用显示屏及桌面为指向区域的坐标输入装置(Coordinate input device working with at least displayscreen and desk-top surface as the pointing areas thereof)”，揭示利用两摄影机分别置于一显示器的显示屏的上端的左、右方，以摄取一对象接触显示屏或接触一预定的桌面坐标检测区域时的两侧边的影像，并利用一控制电路将两摄影机摄取的影像信息转换为坐标值传送至一计算机。

美国专利申请公开第20060158435号，名称为“数据输入装置(Datainput device)”，揭示的装置包括：一微处理器电气连接摄影装置；一镜子置于摄影装置的镜头前方，使摄影装置摄取由该镜子反射的一参考影像；当该微处理器检测到摄影装置摄取使用者碰触一影像的至少一输入区的参考影像时，才再依据摄影装置摄取使用者碰触至少一输入区的输入影像，产生一相对应的输入信号。

上述各种已知的输入装置，均利用摄影装置摄取一对象接触一桌面或显示屏等实体平面的影像，经由处理器的运算后转换为一相对应的输入信号。

发明内容

为了提供使用者不需碰触任何实体平面即能进行输入作业，而提出本发明。

本发明的主要目的，是提供一种输入装置，提供使用者利用自己身体的某一部分或其它操作单元，不需接触任何实体平面即可进行输入作业，以提升输入作业的便利性。

本发明的另一目的，是提供一种输入装置，方便配合动能影像进行交互式的输入操作。

本发明一种输入装置，包括：

一半穿透式的镜子；

一显示屏，用以显示一操作影像，该显示屏置于该镜子的后方；

一位置检测单元，用以检测在该镜子前方的一操作单元指向该操作影像时的位置，然后产生一位置信息；

一微处理器，耦接该位置检测单元，用以计算该位置信息并转换成对应于该操作影像的输入信息；

其中该操作单元系在该镜子前方的一虚拟操作空间上进行输入作业，该位置是当镜子内的该操作单元的虚像接触该操作影像时该操作单元的位置。

本发明一种输入方法，包括如下步骤：

使通过一镜子见到的一显示屏显示一操作影像；

使一位置检测单元检测在镜子前方的一操作单元指向该操作影像时的位置，产生一位置信息，并将该位置信息传输至一微处理器；

使该微处理器计算该位置信息并转换成对应于该操作影像的输入信息；

其中该位置是当该镜子内的该操作单元的虚像接触该操作影像时该操作单元的位置。

本发明的其它目的、功效，请参阅图式及实施例，详细说明如下。

附图说明

图1为本发明数据输入装置第一实施例的示意图；

图2为本发明数据输入装置第二实施例的示意图；

图3为本发明数据输入方法的流程图。

【主要组件符号说明】

10、20数据输入装置      11、21镜子

111、211座体            12、22显示屏

121、221操作影像        121’、221”虚拟操作影像

13、23检测装置          131第一摄影机

132第二摄影机           133、232光源

14、25微处理器          15、26影像产生单元

16、27虚拟操作空间      17、28操作单元

17’、281’虚像的操作单元

22’虚像的显示屏        221’虚像的操作影像

231数字摄影机

(a)、(b)、(c)分别为各步骤的标号

具体实施方式

请参阅图1所示。本发明第一实施例的输入装置10，包括一镜子11、一显示屏(Display screen)12、一位置检测单元13及一微处理器14所组成。

镜子11结合一座体111使镜子11获得定位。显示屏12置于镜子11后方的适当距离，例如距离A公分(cm)的位置。显示屏12可为电视机的屏幕、计算机的屏幕、游戏机的屏幕或投影机的屏幕，用以显示电视机、计算机、游戏机及投影机等影像产生单元15所输出的影像。位置检测单元13包括第一数字摄影机131、第二数字摄影机132及至少一光源(lightsources)133。光源133可为红外线光源、激光光源等，也可为发出的光线形成一光平面的光源。光源133可放置于显示屏12的上方，也可放置于镜子11的前方距离A公分(cm)附近的位置。第一数字摄影机131、第二数字摄影机132分别置于显示屏12上方的左、右端。微处理器14分别耦接第一数字摄影机131、第二数字摄影机132及影像产生单元15。

镜子11为半穿透式的镜子。假设有一平板状的虚拟操作空间16位于镜子11的前方适当距离，例如距离A公分的位置。虚拟操作空间16及显示屏12分别与镜子11接近平行，且虚拟操作空间16及显示屏12分别与镜子11之间的距离接近相等。当使用者在镜子11的前方，利用一操作单元17，例如使用者的手指在虚拟操作空间16的范围内进行输入操作时，使用者透过半穿透式的镜子11可以看到显示屏12显示的一操作影像121，并可以在镜子11内看到操作单元17的虚像的操作单元17’。当使用者移动操作单元17使镜子11内的操作单元虚像17’接触操作影像121时，即可表示进行一输入动作，此时光源133发出的光线，例如红外线照射于操作单元17，第一、二数字摄影机131、132分别摄取反射红外线的操作单元17的影像，并分别将摄取的影像数据传输至微处理器14。微处理器14即可运算得知操作单元17在虚拟操作空间16上的一坐标位置，而转换成一与该坐标位置相对应的输入信号。

通过镜子11使虚拟操作空间16上的某一点的坐标与显示屏12上的某一点的坐标之间具有相对应的关系。例如显示屏12上的一操作影像121，在虚拟操作空间16的相对位置上可视为具有一相对应的虚拟操作影像121’，因此使用者利用操作单元17及显示屏12内的操作影像121进行输入操作时，不需直接接触显示屏12的实体平面，仅需如前所述使操作单元17在虚拟操作空间16的范围内移动位置，当虚像的操作单元17’接触操作影像121，也就是使操作单元17移动到虚拟操作影像121’的位置时，即可视同使操作单元16接触操作影像121一般，而相对产生一输入信号。

经由第一、二摄影机131、132摄取操作单元17的影像数据，微处理器14可计算出操作单元17相对的立体(X轴、Y轴、Z轴)坐标位置，因此可控制微处理器14选取当操作单元17在虚拟操作空间16上进行操作时才依据操作单元17在虚拟操作空间16上的坐标位置转换为相对应的输入信号。

利用光源133发出的光线，例如红外线作为参考光，照射操作单元17，使第一、二数字摄影机131、132摄取反射红外线的操作单元17，更能清楚的辨识操作单元17的位置。也可利用光源133发出的光线形成光平面投射于虚拟操作空间16，当操作单元17被光源133发出的光线照射到时，即可确认操作单元17是在虚拟操作空间16进行输入操作作业。多个纵向(X轴向)排列的光源133分别发出红外线使虚拟操作空间16具有纵向的深度。

若显示屏12显示的影像为虚拟立体影像，例如虚拟显示操作影像121由距离镜子11后方的较远处移动至较近处，则可在立体的虚拟操作空间16内移动操作单元17，使操作单元17对应于虚拟移动位置的操作影像121进行立体交互式的输入作业。

请参阅图2所示。本发明第二实施例的输入装置20，包括一镜子21、一显示屏(Display screen)22、一位置检测单元23、一透光板24及一微处理器25所组成。

镜子21结合一座体211使镜子21获得定位。显示屏22置于镜子21前方与镜子互相垂直。显示屏22可为电视机的屏幕、计算机的屏幕、游戏机的屏幕或投影机的屏幕，用以显示电视机、计算机、游戏机或投影机等影像产生单元26所输出的操作影像221。位置检测单元23包括至少一数字摄影机231及至少一个光源232。光源232可为红外线光源、激光光源等可发出光线形成一光平面的光源。数字摄影机231置于镜子21与显示屏22的连接处。至少一个光源232置于镜子21的前方约B公分附近的位置或放置于靠近镜子21的位置。透光板24倾斜一角度的置于显示屏22的一侧边，用以将显示屏22及操作影像221反射至镜子21，如在镜子21的后方形成一虚像的显示屏22’及一虚像的操作影像221’。虚像的显示屏22’约在镜子21的后方B公分处。微处理器25耦接数字摄影机231及影像产生单元26。透光板24相对于显示屏22最好呈倾斜45度的配置。

透光板24可为玻璃板、压克力板等。至少一个光源232的照射范围形成至少一个虚拟操作空间27，虚拟操作空间27的前缘位于镜子21的前方适当距离，例如距离B公分的位置。虚拟操作空间27及虚像的显示屏22’分别与镜子21接近平行，且虚拟操作空间27及虚像的显示屏22’分别与镜子21之间的距离接近相等。当使用者在镜子21的前方，利用一操作单元28，例如使用者的手指在虚拟操作空间27的范围内进行输入操作时，使用者透过镜子21可以看到虚像的显示屏22’显示的一虚像的操作影像221’，并可以在镜子21内看到操作单元28的虚像的操作单元28’。当使用者移动操作单元28使镜子21内的虚像的操作单元28’接触虚像的操作影像221’时，即可表示进行一输入动作，此时光源232的红外线照射于操作单元28，数字摄影机231摄取反射红外线的操作单元28的影像，并将摄取的影像数据传输至微处理器25。微处理器25即可运算得知操作单元28在虚拟操作空间27上的一坐标位置，而转换成一与该坐标位置相对应的输入信号。

通过透光板24将显示屏22的影像反射至镜子21，如在镜子21的后方形成一虚像的显示屏22’，使虚像的显示屏22’上的某一点的坐标与显示屏22的某一点的坐标具有相对应的关系；再通过镜子21使虚拟操作空间27上的某一点的坐标与虚像的显示屏22’上的某一点的坐标之间具有相对应的关系，而与显示屏22上的某一点的坐标具有相对应的关系。例如显示屏22上的一操作影像221，在虚像的显示屏22’上具有一相对应的虚像的操作影像221’，并在虚拟操作空间27的相对位置上可视为具有一相对应的虚拟操作影像221”，因此使用者利用操作单元28及显示屏22内的操作影像221进行输入操作时，不需直接接触显示屏22的实体平面，仅需如前所述使操作单元28在虚拟操作空间27的范围内移动位置，使虚像的操作单元28’接触操作影像221’，也就是使操作单元28接触到虚拟操作影像221”的位置时，即可视同使操作单元28接触操作影像221一般，而相对产生一输入信号。

经由摄影机231摄取操作单元28的影像数据，微处理器25可计算出操作单元28相对的立体(X轴、Y轴、Z轴)坐标位置，因此可控制微处理器25选取当操作单元28在虚拟操作空间27上进行操作时，例如当操作单元28被光源232发出的光线，例如红外线照射，而反射红外线时才依据操作单元28在虚拟操作空间27上的坐标位置转换为相对应的输入信号。

利用置于镜子21的前方的光源232发出的光线形成光平面投射于虚拟操作空间27，当操作单元28被光源232发出的光线照射到时，即可确认操作单元28是在虚拟操作空间27进行输入操作作业。多个纵向(X轴向)排列的光源232分别发出红外线使虚拟操作空间27具有纵向的深度。

请参阅图3所示。本发明输入方法的实施例，包括如下步骤：

(a)使通过一镜子见到的一显示屏显示一操作影像；

(b)使一位置检测单元检测在镜子前方的一操作单元指向该操作影像时的位置，然后产生一位置信息，并将该位置信息传输至一微处理器；

(c)使微处理器计算该位置信息并转换成对应于该操作影像的输入信息；

其中该操作单元在该镜子前方的一虚拟操作空间上进行输入作业，该虚拟操作空间及该显示屏分别与该镜子互相平行，且分别距离该镜子接近相等的距离，该位置是当镜子内的操作单元的虚像接触操作影像时该操作单元的位置。

其中该操作影像是一游戏软件通过一计算机或一游戏机等影像产生单元传输至显示屏。影像产生单元电性连接该微处理器，并将该操作影像的位置信息传送至该微处理器；可进一步使该微处理器比对该输入位置的信息与该操作影像的位置信息是否相符，而输出相对应的输入信号。该影像可为虚拟立体的影像，使用者可利用操作单元对应于该虚拟立体的影像进行立体交互式的输入作业。

本发明输入方法的实施例可应用上述本发明输入装置实施例的相关技术，不再重复叙述。

本发明提供使用者利用自己身体的某一部分或其它操作单元，不需接触任何实体平面即可进行输入作业，以提升输入作业的便利性，并方便配合动能影像进行交互式的输入操作。

以上所记载，仅为利用本发明技术内容的实施例，任何熟悉本项技艺者运用本发明所作的修饰、变化，皆属本发明主张的专利范围，而不限于实施例所揭示的。

Claims (32)

1.一种输入装置，其特征在于包括：

一半穿透式的镜子；

一显示屏，用以显示一操作影像，该显示屏置于该镜子的后方；

一位置检测单元，用以检测在该镜子前方的一操作单元指向该操作影像时的位置，然后产生一位置信息；该位置检测单元包括至少一数字摄影机及至少一光源；该至少一光源发出的光线用以照射于该操作单元；

一微处理器，耦接该至少一数字摄影机，用以计算该位置信息并转换成对应于该操作影像的输入信息；

其中该操作单元是在该镜子前方的一虚拟操作空间上进行输入作业，该位置是当该镜子内的该操作单元的虚像接触该操作影像时该操作单元的位置；该显示屏与该镜子平行；该虚拟操作空间及该显示屏分别与该镜子之间的距离相等。

2.如权利要求1所述的输入装置，其特征在于，该操作影像是一影像产生单元所输出的影像。

3.如权利要求2所述的输入装置，其特征在于，该显示屏是该影像产生单元的显示屏；该影像产生单元是电视机、计算机、游戏机或投影机其中之一。

4.如权利要求2所述的输入装置，其特征在于，该微处理器耦接该影像产生单元。

5.如权利要求4所述的输入装置，其特征在于，该影像是虚拟立体影像，使该操作单元对应于该操作影像进行立体交互式的输入作业。

6.如权利要求1、2、3、4或5所述的输入装置，其特征在于，该位置检测单元包括一第一数字摄影机及一第二数字摄影机。

7.如权利要求6所述的输入装置，其特征在于，该至少一光源为红外线光源或激光光源其中之一。

8.如权利要求1、2、3、4或5所述的输入装置，其特征在于，该至少一光源用以发出线状的光。

9.如权利要求8所述的输入装置，其特征在于，该至少一光源置于该镜子的前方；该至少一光源发出的光照射于该虚拟操作空间。 

10.如权利要求9所述的输入装置，其特征在于，该至少一光源为红外线光源或激光光源其中之一。

11.一种输入装置，其特征在于包括：

一镜子；

一显示屏，用以显示一操作影像，该显示屏置于该镜子的前方；

一透光板，倾斜一角度的置于该显示屏的一侧边，用以将该显示屏及该操作影像反射至该镜子，使该镜子显示一虚像的显示屏及一虚像的操作影像；

一位置检测单元，用以检测在该镜子前方的一操作单元指向该虚像的操作影像时的位置，然后产生一位置信息；该位置检测单元包括至少一数字摄影机及至少一光源；该至少一光源发出的光线用以照射于该操作单元；

一微处理器，耦接该至少一数字摄影机，用以计算该位置信息并转换成对应于该操作影像的输入信息；

其中该操作单元在该镜子前方的一虚拟操作空间上进行输入作业，该位置是当该镜子内的该操作单元的虚像接触该虚像的操作影像时该操作单元的位置；该虚像显示屏与该镜子平行；该虚拟操作空间及该显示屏分别与该镜子之间的距离相等。

12.如权利要求11所述的输入装置，其特征在于，该操作影像是一影像产生单元所输出的影像；该倾斜角度是45度。

13.如权利要求12所述的输入装置，其特征在于，该显示屏是该影像产生单元的显示屏；该影像产生单元是电视机、计算机、游戏机或投影机其中之一。

14.如权利要求12所述的输入装置，其特征在于，该微处理器耦接该影像产生单元。

15.如权利要求14所述的输入装置，其中该影像是虚拟立体影像，使该操作单元对应于该操作影像进行立体交互式的输入作业。

16.如权利要求11、12、13、14或15所述的输入装置，其特征在于，该位置检测单元包括一第一数字摄影机及一第二数字摄影机。

17.如权利要求16所述的输入装置，其特征在于，该至少一光源为 红外线光源或激光光源其中之一。

18.如权利要求11、12、13、14或15所述的输入装置，其特征在于，该至少一光源用以发出线状的光。

19.如权利要求18所述的输入装置，其特征在于，该至少一光源置于该镜子的前方；该至少一光源发出的光照射于该虚拟操作空间。

20.如权利要求19所述的输入装置，其特征在于，该至少一光源为红外线光源或激光光源其中之一。

21.一种输入方法，其特征在于包括如下步骤：

(a)通过一镜子见到的一显示屏显示一操作影像；

(b)使一位置检测单元检测在镜子前方的一操作单元指向该操作影像时的位置，产生一位置信息，并将该位置信息传输至一微处理器；该位置检测单元包括至少一数字摄影机及至少一光源；该至少一光源发出的光线用以照射于该操作单元；

(c)使该微处理器计算该位置信息并转换成对应于该操作影像的输入信息；

其中该位置是当该镜子内的该操作单元的虚像接触该操作影像时该操作单元的位置；该显示屏与该镜子平行；该虚拟操作空间及该显示屏分别与该镜子之间的距离相等。

22.如权利要求21所述的输入方法，其特征在于，该镜子是一半穿透式的镜子，该显示屏置于该镜子的后方。

23.如权利要求21所述的输入方法，其特征在于，该显示屏及该操作影像是该镜子内的虚像的显示屏及虚像的操作影像；该虚像的显示屏及该虚像的操作影像是由置于该镜子前方的一透光板反射至该镜子。

24.如权利要求21所述的输入方法，其特征在于，该操作影像是一影像产生单元所输出的影像。

25.如权利要求24所述的输入方法，其特征在于，该显示屏是该影像产生单元的显示屏；该影像产生单元是电视机、计算机、游戏机或投影机其中之一。

26.如权利要求24所述的输入方法，其特征在于，该微处理器耦接该影像产生单元。 

27.如权利要求26所述的输入方法，其特征在于，该影像是虚拟立体影像，使该操作单元对应于该操作影像进行立体交互式的输入作业。

28.如权利要求21、22、23、24、25、26或27所述的输入方法，其特征在于，该位置检测单元包括一第一数字摄影机及一第二数字摄影机。

29.如权利要求28所述的输入方法，其特征在于，该至少一光源为红外线光源或激光光源其中之一。

30.如权利要求21、22、23、24、25、26或27所述的输入方法，其特征在于，该至少一光源用以发出线状的光。

31.如权利要求30所述的输入方法，其特征在于，该至少一光源置于该镜子的前方；该至少一光源发出的光照射于该虚拟操作空间。

32.如权利要求31所述的输入方法，其特征在于，该至少一光源为红外线光源或激光光源其中之一。 

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