CN101794185B - 用于处理信息的设备、系统、方法 - Google Patents

Abstract

提供了一种用于处理信息的设备、系统、方法和程序。该信息处理设备，包括：传感器，用于通过检测监视空间中的电容，来生成响应于监视空间中检测目标的三维坐标位置的传感器输出信号，并且用于输出所述传感器输出信号；位置检测器，用于从传感器的传感器输出信号中检测监视空间中检测目标的三维坐标位置；存储器单元，用于存储标识在监视空间中设置的三维空间区域的坐标信息；确定单元，用于基于由位置检测器检测的检测目标的三维坐标位置和在存储器上存储的坐标信息，来确定在三维设置空间区域中是否包含监视空间中检测目标的三维坐标位置；以及输出单元，用于输出确定单元的确定结果。

Description

用于处理信息的设备、系统、方法

技术领域

本发明涉及一种用于处理信息的设备、系统、方法和程序，且具体地，涉及一种用于使用要由无接触类型的传感器部件来检测的空间中检测目标(诸如，人手或手指)的位置信息，来检测对真实或虚拟对象的触摸等的设备、系统、方法和程序。 

背景技术

操作按钮或触摸面板典型地可以用于人类操作员来键入操作输入。将触摸面板与平板显示器(诸如，液晶显示器(LCD))组合，并且操作员按压在显示器屏幕上显示的按钮图标，以执行输入操作。 

基于在操作按钮顶部或触摸面板屏幕的平板表面上施加的触摸或压力来执行输入操作。限于触摸或按压的操作用作输入操作。输入操作的施加限于其中许可对平板表面的触摸的地区。 

由触摸或压力导致的振动或力量可以降低设备的性能，并且损坏或破坏屏幕的接触表面。 

转让到本发明相同受让人的日本未审查专利申请公布第2008-117371号公开了一种近似检测信息显示设备。根据该公开，使用了包括传感器面板的传感器部件，所述传感器面板具有在两个相互垂直的方向中安排的多个线电极或点电极。 

传感器部件通过检测响应于针对多个电极的距离的电容，来检测目标到包含多个电极的传感器面板的表面的距离。该检测目标可以是人手或手指，并且可以与传感器面板的表面分开地放置。 

传感器面板上多个电极中的每一个与接地点之间的电容取决于人手或人手指的位置和人手或人手指到面板表面的空间距离而变化。在人手指位置和人手指到面板表面的空间距离中设置阈值，并且检测响应于该距离的电容中的改变，以便确定手指变得比阈值更近还是更远。 

日本未审查专利申请公布第2008-117371号公开了一种通过取决于检测 目标和传感器面板之间的距离、来改变电容检测电极之间的间距、而增加电容的检测灵敏性的技术。 

所公开的技术允许操作员键入开关输入，而无需触摸传感器面板。由于传感器面板包括相互垂直的方向中的多个线电极或点电极，所以所公开的技术允许手或手指与要检测的面板表面的平面平行地移动。执行响应于空间内的手或手指的移动的输入操作。 

发明内容

典型地，将触摸传感器粘贴(glue)到三维(3D)对象的表面上，以便检测人手或手指对具有任何形状的3D对象的表面的触摸。 

为了检测对3D对象的表面上的任何地方的触摸，将触摸传感器粘贴到3D对象的整个表面上，并且该系统的结构变得复杂。从触摸传感器规定铅电极的路线，并将该铅电极连接到检测器装置。 

如果目标3D对象是贵重物品或贵金属，则难以在其表面上粘贴触摸传感器。 

如果使用了在日本未审查专利申请公布第2008-117371号中公开的技术，则可以检测诸如人手或手指的检测目标的空间位置。日本未审查专利申请公布第2008-117371号公开了用于根据检测目标到传感器面板的距离来调整检测灵敏度的技术，但是没有公开用于检测对任何类型3D对象的表面的触摸的技术。 

因而，期望使用在日本未审查专利申请公布第2008-117371号中公开的电容检测类型的无接触传感器、来检测检测目标对具有任何形状的3D对象的触摸。 

根据本发明的一个实施例，一种信息处理设备包括：传感器部件，用于通过检测监视空间中的电容，来生成响应于监视空间中检测目标的三维坐标位置的传感器输出信号，并且用于输出所述传感器输出信号；位置检测器部件，用于从传感器部件的传感器输出信号中检测监视空间中检测目标的三维坐标位置；存储器部件，用于存储用以标识在监视空间中设置的三维空间区域的坐标信息；确定部件，用于基于由位置检测器部件检测的检测目标的三维坐标位置和在存储器部件上存储的坐标信息，来确定在三维设置空间区域中是否包含监视空间中检测目标的三维坐标位置；以及输出部件，用于输出 确定部件的确定结果。 

在所述信息处理设备中，所述存储器部件存储用以标识响应于在监视空间中放置的三维对象而在监视空间中设置的三维空间区域的坐标信息。所述传感器部件从监视空间中检测所述检测目标。 

所述位置检测器部件从传感器部件的传感器输出信号中检测监视空间中检测目标(诸如，操作员的手或手指)的三维坐标位置。 

所述确定部件确定在三维设置空间区域中是否包含由位置检测器部件检测的监视空间中检测目标的三维坐标位置，并且所述输出部件输出确定部件的确定结果。 

根据从输出部件输出的确定部件的确定结果，所述信息处理设备可以确定人手或手指是否已经触摸到在监视空间中放置的3D对象。 

所述传感器部件检测电容，并且可以检测存在于在监视空间中设置的3D空间区域中的真实3D对象。 

不必的是，真实的3D对象存在于在监视空间中设置的3D空间区域中。例如，由投影仪部件投影的3D图像可以存在于在监视空间中设置的3D空间区域中。 

根据本发明实施例，所述信息处理设备检测所述检测目标(诸如，人手或手指)对在传感器部件的监视空间中放置的3D对象或3D图像的触摸，而无需使用触摸传感器。如果在传感器部件的监视空间中设置与由3D对象或3D图像占据的空间对应的3D空间区域、并然后存储该3D空间区域，则这是足够的。 

附图说明

图1是图示了根据本发明第一实施例的信息处理设备的硬件结构的框图； 

图2图示了在根据本发明第一实施例的信息处理设备中使用的传感器部件； 

图3图示了在根据本发明第一实施例的信息处理设备中使用的传感器部件； 

图4图示了根据本发明第一实施例的用于生成信息处理设备的3D设置空间区域的坐标信息的处理； 

图5图示了根据本发明第一实施例的信息处理设备的3D设置空间区域的坐标信息； 

图6是图示了根据本发明第一实施例的信息处理设备的处理的流程图； 

图7是图示了根据本发明第二实施例的信息处理系统的结构的框图； 

图8图示了根据本发明第三实施例的信息处理设备的系统结构； 

图9是图示了根据本发明第三实施例的信息处理设备的硬件结构的框图； 

图10图示了本发明第三实施例的信息处理设备； 

图11图示了本发明第三实施例的信息处理设备； 

图12图示了本发明第三实施例的信息处理设备； 

图13图示了本发明第三实施例的信息处理设备； 

图14图示了本发明第三实施例的信息处理设备的处理； 

图15图示了本发明第三实施例的信息处理设备的处理； 

图16是图示了本发明第三实施例的信息处理设备的处理的流程图； 

图17是图16的流程图中步骤S204中的处理步骤的流程图； 

图18图示了本发明第四实施例的信息处理设备； 

图19图示了本发明第四实施例的信息处理设备； 

图20图示了本发明第四实施例的信息处理设备； 

图21是图示了本发明第四实施例的信息处理设备的处理的流程图； 

图22是图示了根据本发明第五实施例的信息处理系统的框图； 

图23是图示了本发明第五实施例的信息处理系统的处理的流程图； 

图24是图23的流程图的继续；以及 

图25图示了本发明第五实施例的信息处理设备的处理。 

具体实施方式

下面，参考附图来描述本发明的实施例。在随后的实施例的讨论中，使用了在日本未审查专利申请公布第2008-117371号中公开的用于通过检测电容来检测监视空间中的三维(3D)坐标位置的传感器。检测目标典型地是人类操作员的手或手指。 

第一实施例 

根据本发明的第一实施例，信息处理设备检测作为检测目标的人手或手 指是否已经触摸到具有任何形状并在传感器部件的监视空间中放置的三维(3D)对象，并且如果信息处理设备已经检测到该触摸，则通过发射光或声音来执行报警操作。 

图1是一般地图示了第一实施例的信息处理设备的框图。第一实施例的信息处理设备包括：传感器1、控制器2、报警部件3、和操作设置输入单元4。 

传感器1向控制器2供应响应于检测目标的监视空间中的3D坐标位置的传感器输出。如稍后将描述的，传感器1包括具有预定二维大小的矩形传感器面板。传感器面板上的空间用作监视空间。传感器1检测监视空间中检测目标的3D坐标位置，并且向控制器2输出响应于所检测的3D坐标位置的传感器输出。 

根据第一实施例，传感器1独立地检测传感器面板上的水平方向和垂直方向中的多个(x，y)坐标处检测目标的垂直距离(z坐标)，并且作为检测输出来输出所检测的坐标。第一实施例的信息处理设备可以这样地检测在其上存在检测目标的位置。 

例如，设x轴代表传感器面板平面的水平方向、y轴代表传感器面板平面的垂直方向、而z轴代表垂直于传感器面板平面的方向，并且将检测目标的空间距离检测为z坐标值。在x和y坐标中检测传感器面板上检测目标的空间位置。 

控制器2包括第一实施例中的微型计算机。控制器2包括：3D设置空间区域存储器21、位置检测器22、触摸确定器23、和3D空间区域设置器24。 

将位置检测器22、触摸确定器23、和3D空间区域设置器24实现为由本发明第一实施例中的微型计算机执行的程序的软件处理。可选地，可以使用硬件来实现位置检测器22、触摸确定器23、和3D空间区域设置器24。 

响应于来自传感器1的传感器输出，控制器2中的位置检测器22检测检测目标距传感器面板平面的空间距离(z坐标)。位置检测器22还检测检测目标定位在传感器面板上(即，x和y坐标中)的什么地方。更具体地，位置检测器22从传感器1的传感器输出中检测监视空间中检测目标的三维(3D)坐标。 

控制器2在3D设置空间区域存储器21上预存储坐标信息，所述坐标信息标识代表由3D对象占据的区域的3D设置空间区域。3D对象用于检测人 手或手指的触摸。 

根据第一实施例，3D空间区域设置器24响应于在操作设置输入单元4上执行的操作，来将3D设置空间区域的坐标信息存储到3D设置空间区域存储器21上。稍后，将详细描述3D设置空间区域的坐标信息的输入操作。 

控制器2中的触摸确定器23确定在3D设置空间区域存储器21上存储的3D设置空间区域中是否包含由位置检测器22从传感器1的传感器输出中检测的监视空间中检测目标的3D坐标。 

如果在3D设置空间区域中包含监视空间中检测目标的3D坐标，则触摸确定器23确定检测目标存在于3D设置空间区域内。而且，如果在3D设置空间区域的边界中包含监视空间中检测目标的3D坐标，则触摸确定器23也确定检测目标存在于3D设置空间区域内。 

如果触摸确定器23确定在3D设置空间区域中包含监视空间中检测目标的3D坐标，则触摸确定器23还确定检测目标(诸如，人手或手指)已经触摸到具有任何形状并且放置在传感器1的监视空间内的3D对象。 

如果触摸确定器23确定检测目标(诸如，人手或手指)已经触摸到具有任何形状并且放置在传感器1的监视空间内的3D对象，则报警部件3通过发射蜂鸣器声或诸如“不要触摸”的消息声音，来对于该触摸而警告人员。代替或除了声音报警和消息报警之外，报警部件3还可以通过使用光手段(诸如，使灯闪光)来对于手或手指触摸而警告人员。 

传感器1的描述 

根据第一实施例，通过按照与在日本未审查专利申请公布第2008-117371号中公开的相同方式、将电容转换为振荡器电路的振荡频率，来检测响应于传感器面板10的平面和检测目标之间的距离的电容。第一实施例中的传感器1对响应于振荡频率的脉冲信号的脉冲进行计数，并且作为传感器输出信号来输出响应于振荡频率的计数值。 

图1图示了根据本发明第一实施例的用于生成传感器输出信号的传感器1的内部结构的电路安排。图2和图3图示了本发明第一实施例的传感器1的传感器面板10。图2是传感器面板10的剖面图。 

参考图2，传感器面板10包括夹在两个玻璃片11和13之间的电极层12。由两个玻璃片11和13以及电极层12组成的夹层(sandwich)结构被粘结(bond)到衬底14上。 

图3是在将玻璃片11移除的情况下、从玻璃片11侧观看的传感器10的平面图。用于检测目标的传感器1的监视空间是存在于由传感器面板10的水平方向(x轴中)和垂直方向(Y轴中)定义的平面上面和上方(on and over)的空间。 

根据第一实施例，如图2和图3所图示的，在电极层12上相互垂直的方向中安排多个线电极。更具体地，如图3所图示的，在垂直方向中以规则的间隔来安排使得其线电极扩展方向对准于水平方向的多个水平电极12H1、12H2、12H3、...、12Hm(m为等于或大于2的整数)。 

电容(寄生电容)CH1、CH2、CH3、...、CHm分别存在于多个水平电极12H1、12H2、12H3、...、12Hm和地之间。寄生电容CH1、CH2、CH3、..、CHm取决于在传感器面板10上的空间中人手或手指的存在位置而变化。 

多个水平电极12H1、12H2、12H3、...、12Hm中的每一个的一端和另一端用作电极端子。多个水平电极12H1、12H2、12H3、...、12Hm的一端分别连接到用于水平电极的振荡器15H，而多个水平电极12H1、12H2、12H3、...、12Hm的另一端分别连接到模拟开关16。 

在如图1所图示的等效电路中表现了水平电极12H1、12H2、12H3、...、12Hm。图1图示了仅水平电极12H1的等效电路。剩余的电极12H2、12H3、...、12Hm的等效电路同样与图1所图示的水平电极12H1的等效电路相同。 

水平电极12H1的等效电路包括：电阻RH、电感LH、和作为检测目标的电容CH1。在剩余的电极12H2、12H3、...、12Hm的等效电路中，电容分别是CH2、CH3、...、CHm。 

水平电极12H1、12H2、12H3、...、12Hm中的每一个的等效电路形成了谐振器电路，并这样与振荡器15H一起形成了振荡器电路。水平电极12H1、12H2、12H3、...、12Hm这样分别形成了水平电极电容检测器电路18H1、18H2、18H3、...、18Hm。水平电极电容检测器电路18H1、18H2、18H3、...、18Hm的输出变为具有响应于检测目标的电容CH1、CH2、CH3、...、CHm的相应振荡频率的信号，所述检测目标的电容CH1、CH2、CH3、...、CHm取决于检测目标到传感器面板10的平面的距离。 

如果用户使得他或她的手或手指接近于或远离于传感器面板10的平面，则电容CH1、CH2、CH3、...、CHm变化。水平电极电容检测器电路18H1、18H2、18H3、...、18Hm作为振荡器电路的振荡频率的改变来检测手或手指 位置的改变。 

如图3所图示的，在水平方向中以规则的间隔来安排使得其线电极扩展方向对准于垂直方向的多个垂直电极12V1、12V2、12V3、...、12Vn(n为等于或大于2的整数)。 

多个垂直电极12V1、12V2、12V3、...、12Vn中的每一个的一端和另一端用作电极端子。多个垂直电极12V1、12V2、12V3、...、12Vn的一端分别连接到用于垂直电极的振荡器15V。在第一实施例中，用于垂直电极的振荡器15V的输出信号的基本频率不同于用于水平电极的振荡器15H的输出信号的基本频率。 

多个垂直电极12V1、12V2、12V3、...、12Vn的另一端分别连接到模拟开关16。 

垂直电极电容检测器电路16V包括：信号源161V、DC偏置源162V、开关电路163V、双电极等效电路164V、和频率-电压转换器电路(F-V转换器电路)165V。垂直电极电容检测器电路16V具有与水平电极电容检测器电路16H相同的结构。 

与水平电极一样，也在图1的等效电路中表现了垂直电极12V1、12V2、12V3、...、12Vn。图1图示了仅垂直电极12V1的等效电路。剩余的12V2、12V3、...、12Vn的等效电路同样与图1所图示的垂直电极12V1的等效电路相同。 

垂直电极12V1的等效电路包括：电阻RV、电感LV、和作为检测目标的电容CV1。剩余的垂直电极12V2、12V3、...、12Vn分别包括电容CV2、CV3、...、CVn。 

作为谐振器电路的垂直电极12V1、12V2、12V3、...、12Vn中的每一个的等效电路形成了具有振荡器15V的振荡器电路。垂直电极12V1、12V2、12V3、...、12Vn这样分别形成了垂直电极电容检测器电路18V1、18V2、18V3、...、18Vn。垂直电极电容检测器电路18V1、18V2、18V3、...、18Vn的输出变为具有响应于检测目标的电容CV1、CV2、CV3、...、CVn的相应振荡频率的信号，所述检测目标的电容CV1、CV2、CV3、...、CVn取决于检测目标到传感器面板10的平面的距离。 

垂直电极电容检测器电路18V1、18V2、18V3、...、18Vn作为振荡器电路的振荡频率的改变来检测响应于手或手指的位置改变的电容CV1、CV2、 CV3、...、CVn的改变。 

这样向模拟开关16供应水平电极电容检测器电路18H1、18H2、18H3、...、18Hm的输出和垂直电极电容检测器电路18V1、18V2、18V3、...、18Vn的输出。 

响应于来自控制器2的开关信号，模拟开关16以预定速度、接连地选择并输出水平电极电容检测器电路18H1、18H2、18H3、...、18Hm的输出和垂直电极电容检测器电路18V1、18V2、18V3、...、18Vn的输出之一。 

向频率计数器17供应模拟开关16的输出。频率计数器17计算输入信号的振荡频率。更具体地，对于频率计数器17的输入信号是振荡频率处的脉冲信号。如果频率计数器17在预定时间段内计算脉冲信号的脉冲计数，则所得到的计数对应于振荡频率。 

向控制器2供应频率计数器17的计数输出值，作为由模拟开关16选择的线电极的传感器输出。与从控制器2向模拟开关16供应的开关信号SW同步地获得频率计数器17的计数输出值。 

控制器2响应于供应到模拟开关16的开关信号SW，来确定用于提供与频率计数器17的计数输出值对应的传感器输出的线电极。然后，控制器2在位置检测器22的缓冲器上存储具有线电极映射到其的计数输出值。 

控制器2中的位置检测器22从所检测的并且在缓冲器上存储的所有线电极的传感器输出中，检测检测目标的空间位置(到传感器面板10的平面的距离和传感器面板10的平面上的x和y坐标)。 

如在日本未审查专利申请公布第2008-117371号中公开的一样，响应于传感器面板10的平面上检测目标的x和y坐标，而从多个水平电极电容检测器电路18H1-18Hm和垂直电极电容检测器电路18V1-18Vn中获得传感器输出。如果从x和y坐标正上方并对应于x和y坐标的检测目标的点向下到传感器面板10的平面上在x和y坐标处的点垂直地进行测量，则检测目标的距离最短。用于检测与这两个点对应的两个电极之间的电容的、来自水平电极电容检测器电路和垂直电极电容检测器电路的传感器输出变得比其他输出更加明确。 

从这个角度来看，控制器2中的位置检测器22根据来自传感器1的多个传感器输出，来确定检测目标定位在传感器面板10的平面上的x和y坐标、和传感器目标到传感器面板10的距离(z坐标)。更具体地，位置检测器22 确定检测目标(诸如，手的位置)处于所检测的x和y坐标的正上方空间内。检测目标具有预定大小，并且这样基于以下前提来检测该传感器目标，即通过响应于传感器面板10上x和y坐标的范围内的电容的距离(z坐标)来放置检测目标，所述范围对应于检测目标的大小。 

根据本发明的第一实施例，按照与在日本未审查专利申请公布第2008-117371号中公开的相同方式，取决于到传感器面板10的平面的空间距离，来在抽取(decimation)操作中，开关所述线电极检测电容。在线电极的抽取-开关操作中，模拟开关16响应于来自控制器2的开关信号SW，而每几条线(包括用于选择所有线的零线)地选择线电极。可以响应于检测目标到传感器面板10的平面的距离(例如，响应于要稍后讨论的层的改变)，来预定线电极的开关定时。 

在上面讨论中采用了用于水平电极的振荡器和用于垂直电极的振荡器。可替换地，可以在简单设计中，由水平和垂直电极共享单一振荡器。理想地，可以分别对于线电极采用不同频率的振荡器。 

用于标识3D设置空间区域的坐标信息的设置 

图4是图示了用于在3D设置空间区域存储器21上存储用以标识3D设置空间区域的坐标信息的处理的流程图。由操作员接连地设置用于将3D对象的外表面标识为要监视的目标的大量点，并且经过对所设置点的坐标执行的内插处理，来将由空间中目标3D对象占据的区域设置并注册为3D设置空间区域。 

如图5所图示的，操作员将作为要监视目标的3D对象31放置在传感器面板10的平面上(处理步骤T1)。 

操作员利用他或她的手或手指来触摸要注册的外表面(处理步骤T2)。如果禁止操作员直接触摸3D对象31，则操作员可以佩戴手套。由于第一实施例的传感器1基于电容来检测位置，所以仍然可以由佩戴手套的操作员来检测手或手指的位置。位置检测器22检测由操作员触摸的点的3D坐标。 

操作员利用通过手或手指触摸的3D对象31上的注册点，来在操作设置输入单元4上注册注册操作(处理步骤T3)。操作员简单地按压操作设置输入单元4上的设置按钮，以执行注册操作。 

当由操作员执行注册操作时，控制器2中的3D空间区域设置器24在其缓冲存储器上存储由操作员触摸并由位置检测器22检测的点的3D坐标(处 理步骤T4)。 

操作员确定是否已经完成了所有注册点的输入(处理步骤T5)。如果操作员确定将要执行注册点的进一步输入，则处理返回到处理步骤T2。操作员利用他或她的手来触摸接下来要注册的外表面上的点。自始至终地循环上面处理步骤T2至T5。 

如果在处理步骤T5中确定已经完成了所有注册点的输入，则操作员在操作设置输入单元4上执行注册点的注册输入结束操作(处理步骤T6)。操作员简单地按压操作设置输入单元4上的注册输入结束按钮，以结束注册输入操作。 

响应于操作员的按压注册输入结束按钮，控制器2中的3D空间区域设置器24根据在内部缓冲存储器上存储的注册点的坐标，来生成与3D对象31的形状匹配的3D设置空间区域的坐标信息(处理步骤T5)。在处理步骤T5中，3D空间区域设置器24经过内插处理来确定相邻注册点之间的坐标值，由此生成3D设置空间区域的坐标信息。 

在此情况下，3D设置空间区域的边界的坐标值可以是紧接在对3D对象31的实际触摸以前的坐标值(参见如图5所图示的虚线32的点的位置)。以此方式，在对3D对象31的触摸的确定中，触摸确定器23可以执行与由位置检测器22检测的检测目标的3D坐标相比，更可靠的触摸确定。如果禁止操作员直接触摸3D对象31，则这种操作甚至更为可取。 

控制器2的处理 

图6是根据本发明第一实施例的控制器2的处理的流程图。由图6的流程图代表的处理对应于由微型计算机执行的、位置检测器22和触摸确定器23的处理。 

控制器2监视来自传感器1的传感器输出，并且确定作为检测目标的操作员的手或手指是否存在于传感器面板10上的监视空间中(步骤S101)。控制器2待机地等待，直到检测到手或手指为止。 

在步骤S101中确定在监视空间中检测到手或手指，控制器2检测监视空间中手或手指的3D坐标位置(步骤S102)。 

然后，控制器2比较所检测的手或手指的3D坐标位置与3D设置空间区域的坐标信息，由此确定在3D设置空间区域中是否包含手或手指的位置(步骤S103)。 

如果控制器2在步骤S103中确定在3D设置空间区域中没有包含手或手指的位置，则控制器2返回到步骤S101，以重复步骤S101和随后的步骤。如果控制器2在步骤S103中确定在3D设置空间区域中包含手或手指的位置，则控制器2确定手或手指已经触摸到3D对象，并然后因此通知报警部件3(步骤S104)。报警部件3执行前述的声音发射。控制器2返回到步骤S101，以重复步骤S101和随后的步骤。 

根据第一实施例，信息处理设备检测对在传感器面板10上放置的3D对象的检测目标的触摸，并然后因此通知操作员。简单地在传感器面板10上放置3D对象，并且对于传感器面板10，没有必要的特定操作，以用于触摸检测。 

在上面讨论中，检测目标是人手或手指。检测目标不限于人手或手指。任何检测目标是可接受的，只要可以由传感器1作为电容的改变来检测该检测目标。 

在第一实施例的讨论中，信息处理设备确定检测目标是否已经触摸到3D对象。可以将包含3D对象并且比3D对象的外表面大预定厚度尺寸(dimension)的空间设置为3D设置空间区域。在这种情况下，检测目标接近于3D对象的外表面外侧预定厚度尺寸的空间，检测到检测目标，并且提供通知。 

第二实施例 

根据本发明的第一实施例，信息处理设备包括传感器1。本发明第二实施例的信息处理系统包括：作为单独元件的传感器和控制器。 

图7是图示了本发明第二实施例的信息处理系统的框图。 

第二实施例的信息处理系统包括：结构上与传感器1一致的传感器5、作为与第一实施例的控制器2对应的信息处理设备的个人计算机6、用于借助于声音和/或光来提供通知的报警部件。传感器5经由连接线缆61而连接到个人计算机6。报警部件3连接到个人计算机6。 

传感器5包括：具有与第一实施例的传感器1的传感器面板10相同结构的传感器面板5P。在传感器面板5P上放置用于触摸监视的3D对象33。向个人计算机6供应传感器5的传感器输出。 

个人计算机6包括控制器2的3D设置空间区域存储器21，并且具有在其上安装的应用程序，以执行位置检测器22、触摸确定器23、和3D空间区 域设置器24中的每一个的功能。 

在信息处理系统中，用户简单地准备传感器5，并且在个人计算机6上安装应用程序。信息处理系统按照与第一实施例的信息处理设备相同的方式来检测对3D对象的触摸。 

第三实施例 

本发明第三实施例的信息处理设备作为开关输入，来确定操作员的手或手指对在传感器面板上放置的3D对象(诸如，长方体)的触摸，并且响应于确定结果来执行特定应用程序。 

根据第三实施例，特定应用是电子图画书。响应于开关输入来读取动物或植物的预存储的图像信息，并且然后在显示器的显示屏幕上进行显示。 

参考图8，第三实施例的信息处理设备7经由连接线缆81而连接到显示器8。 

图9图示了本发明第三实施例的信息处理设备7的硬件结构。第三实施例的信息处理设备7包括微型计算机。 

更具体地，信息处理设备7包括：中央处理单元(CPU)71、用于存储程序的只读存储器(ROM)72、和用作工作区的随机存取存储器(RAM)73，所述只读存储器(ROM)72和随机存取存储器(RAM)73两者经由系统总线78而连接到CPU 71。 

传感器70经由传感器接口(I/F)74而连接到系统总线78。系统总线78连接到区域开关信息存储器75、显示控制器76、和图像存储器77。 

显示控制器76连接到显示器8，并且具有显示器接口的功能。 

图像存储器77在不同的地址区域上存储电子图画书的图像信息，诸如鸟类、植物类、鱼类、和兽类的图像信息。在该示例中，根据大小(诸如，大型、中型、小型、和非常小型尺寸)，来进一步分类属于相同物种的生物，并且在不同的地址区中进行存储。 

传感器70具有与参考第一实施例而讨论的传感器1相同的结构。信息处理设备7包括：采用在ROM 72上存储并由CPU 71执行的程序的软件处理形式的、第一实施例的控制器2的功能。 

参考图8，信息处理设备7的表面7S是与传感器70的传感器面板70P的玻璃表面平行地扩展的平面。预定的保护板(未示出)覆盖了传感器面板70P的玻璃表面，以用于保护。 

根据第二实施例，将传感器70的传感器面板70P的x和y坐标区划分为四个区域，即，第一区域AR1、第二区域AR2、第三区域AR3、和第四区域AR4，如图10所图示的。通过如图10所图示的(x，y)坐标来定义由第一至第四区域AR1-AR4覆盖的地区。 

根据第二实施例，作为对信息处理设备7的附件，来在传感器70的传感器面板70P上放置块9，以便输入开关输入。块9是长方体，并且可以是硬且无弹性的对象。例如，块9是木块。 

根据第二实施例，操作员将块9放置在传感器面板70P上，并且通过触摸块9的上表面来键入开关输入。 

信息处理设备7中的区域开关信息存储器75存储块9的3D设置空间区域的坐标信息，以便检测对块9的上表面的触摸。根据第二实施例，作为块9的3D设置空间区域的坐标信息来存储有关来自距传感器70P的距离(z坐标)(即，块9的高度)的信息。 

根据第二实施例，块9的3D设置空间区域是具有比块9的z坐标值更矮高度的传感器面板70P上的整个空间。优选地，要存储的距离(z坐标值)稍大于块9的高度，使得可靠地检测对块9的上表面的触摸。 

由于在传感器面板70P上放置块9，所以根据传感器面板70P的传感器输出而已知块9的位置。在这种情况下，块9的3D设置空间区域是比块9的z坐标值更矮的传感器面板70P上由块9定义的空间。 

按照与第一实施例中相同的方式，信息处理设备7中的CPU 71从来自传感器70的传感器输出中，检测操作员的手或手指的3D坐标位置，并且确定在块9的3D设置空间区域中是否包含所检测的位置。如果CPU 71确定在3D设置空间区域中包含所检测的3D坐标位置，则CPU 71也确定已经触摸到块9的上表面。 

根据本发明的第二实施例，可以在第一区域AR1中放置块9，并且如果触摸到块9的上表面，则从图像存储器77读取鸟类的图像。 

可以在第二区域AR2中放置块9，并且如果触摸到块9的上表面，则从图像存储器77读取植物类的图像。 

可以在第三区域AR3中放置块9，并且如果触摸到块9的上表面，则从图像存储器77读取鱼类的图像。 

可以在第四区域AR4中放置块9，并且如果触摸到块9的上表面，则从 图像存储器77读取兽类的图像。 

可以准备高度上不同的多个块9，使得可以从图像存储器77读取虽然属于相同物种、但是大小上不同的生物。更具体地，设置从传感器面板70P到作为检测目标的手或手指的多个范围，并且这样从图像存储器77读取不同的植物或动物。 

根据第二实施例，如图11所图示地准备四个块9：具有高度T1的块9A、具有高度T2(＞T1)的块9B、具有高度T3(＞T2)的块9C、和具有高度T4(＞T3)的块9D。 

对于块9A、9B、9C、和9D分别定义开关A、开关B、开关C、和开关D。 

参考图12，如果触摸到具有高度T1的块9A的上表面，则将开关A接通。如果触摸到具有高度T2的块9B的上表面，则将开关B接通。如果触摸到具有高度T3的块9C的上表面，则将开关C接通。如果触摸到具有高度T4的块9D的上表面，则将开关D接通。 

参考图12，距离T1′、T2′、T3′、和T4′是用于检测接通的z坐标，并且分别稍大于高度T1、T2、T3、和T4。 

根据第二实施例，开关A、B、C、和D的接通状态分别是指非常小型、小型、中型、和大型尺寸。 

在区域开关信息存储器75上存储这样安排的信息。图13图示了在区域开关信息存储器75上存储的区域开关信息的示例。区域开关信息是距离(z坐标)T1′、T2′、T3′、和T4′，并且分别用于检测开关A、B、C、和D的接通状态。 

由四个区域和开关A、B、C、和D的接通状态确定的信息是图像存储器77的存储器地址，在所述存储器地址处存储了大型、中型、小型、和非常小型尺寸的鸟类、植物类、鱼类、和兽类的图像信息。 

在四个区域中的一个内放置四个块中的任何块，并且操作员执行开关操作。CPU 71参考区域开关信息存储器75，由此响应于由操作员执行的开关操作来读取图像。 

例如，如果如图14所图示的、操作员触摸到在第三区域AR3内放置的具有高度T3的块9C，则CPU 71参考区域开关信息存储器75，以便读取中型鱼类的存储器地址。使用所读取的存储器地址，CPU 71从图像存储器77 读取中型鱼类的图像，并且向显示器8供应该图像。显示器8显示中型鱼类。 

利用第三区域AR3中的另一块来取代具有高度T3的块9C，并且操作员触摸该新块。显示器8这样显示另一大小的鱼类。 

如果根据第二实施例来检测开关A、B、C、和D中的每一个的接通，则接连地读取在所指定图像存储器的存储器地址区上存储的多个图像，并且显示器8在其屏幕上如以幻灯片来显示所述图像。如果关断开关A、B、C、和D(如果操作员放开了该块)，则显示器8在操作员放开该块的时刻处连续地显示该图像。 

根据第二实施例，如果操作员在传感器70P上方的空间中执行预定的手势(gesture)，例如，如图15所图示地水平地摆动手，则信息处理设备7将该手势解释为结束操作。更具体地，CPU 71监视来自传感器70的传感器输出。一旦检测到水平方向中手的摆动操作，CPU 71就将该手势确定为结束操作。 

一旦检测到结束操作，CPU 71就终止显示器8上的图像显示。 

第三实施例的信息处理设备的处理 

图16是上述信息处理设备7的处理的流程图。CPU 71通过利用RAM 73作为工作区而执行ROM 72上的程序，来执行图16所图示的流程图的处理步骤。 

CPU 71确定操作员的手是否接近于传感器面板70P上的监视空间(步骤S201)。如果没有检测到手的接近，则步骤S201中的操作继续，直到操作员的手接近于监视空间为止。 

如果CPU 71在步骤S201中确定手接近于传感器面板70P上的监视空间，则CPU 71根据传感器70的传感器输出来检测监视空间中手的3D坐标位置(步骤S202)。 

根据所检测的手的3D坐标位置，CPU 71确定手处于第一至第四区域AR1-AR4中的哪一个上(步骤S203)。 

CPU 71监视来自传感器70的传感器输出，以便检测开关A-D中的任何开关的接通操作(步骤S204)。稍后，将描述步骤S204中的接通操作的检测处理。 

CPU 71从在区域开关信息存储器75上存储的区域开关信息中，读取图像存储器地址信息，所述图像存储器地址信息响应于在步骤S203中确定的区 域和具有在步骤S204中检测的其接通操作的开关的组合。使用图像存储器地址信息，CPU 71接连地从图像存储器77读取采用幻灯片格式的图像，并且向显示器8供应所读取的图像。显示器8在其屏幕上显示所述图像(步骤S205)。 

CPU 71利用操作员的手离开块9的上表面，来确定是否关断了开关(步骤S206)。如果确定没有关断开关，则处理返回到步骤S205，并且接连地显示所述图像。 

如果在步骤S206中确定操作员已经关断了开关，则CPU 71保持在关断时刻处显示的图像，并且在关断定时处从图像存储器77中连续地读取该图像(步骤S207)。 

然后，CPU 71监视来自传感器70的传感器输出，以便确定操作员是否已经如图15所图示地执行了用于结束操作的手势(步骤S208)。如果在步骤S208中确定操作员尚未执行结束操作，则CPU 71返回到步骤S207，以重复图像显示。 

如果在步骤S208中确定操作员已经执行了结束操作，则CPU 71终止显示器上的图像显示，并然后返回到步骤S201。重复步骤S201和随后的步骤。 

已经仅为了示范目的而讨论了电子图画书的图像显示控制。代替幻灯片，可以显示向第一至第四区域AR1-AR4分配的动物或植物的列表。各种其他显示控制方法是可能的。 

下面，参考图17的流程图来描述步骤S204中的接通操作的检测处理。 

CPU 71确定手的位置是否低于高度T4(步骤S211)。如果在步骤S211中确定手在位置上高于高度T4，则CPU 71比较手的位置与高度T4′，并然后确定手是否处于开关D的接通位置处和手的位置是否保持不变(步骤S212)。 

如果在步骤S212中确定手处于开关D的接通位置处和手的位置保持不变，则CPU 71确定已经检测到开关D的接通操作(步骤S213)。更具体地，如果操作目标块是块9D，则手的位置与开关D的接通操作检测高度T4′保持不变。CPU 71这样将手的位置检测为开关D的接通。CPU 71返回到图16的主例程，并然后执行步骤S205和随后的步骤。 

如果在步骤S212中确定手的位置不在开关D的接通操作位置处，则CPU71返回到步骤S211。 

如果在步骤S211中确定手的位置低于高度T4，则CPU 71确定比块9D 更矮的块是操作目标。然后，CPU 71确定手的位置是否低于高度T3(步骤S214)。 

如果在步骤S214中确定手的位置高于高度T3，则CPU 71比较手的位置与高度T3′，并然后确定手是否处于开关C的接通位置处和手的位置是否保持不变(步骤S215)。 

如果在步骤S215中确定手处于开关C的接通位置处和手的位置保持不变，则CPU 71确定已经检测到开关C的接通操作(步骤S216)。更具体地，如果操作目标块是块9C，则手的位置与开关C的接通操作检测高度T3′保持不变。CPU 71这样将手的位置检测为开关C的接通。CPU 71返回到图16的主例程，并然后执行步骤S205和随后的步骤。 

如果在步骤S215中确定手的位置不在开关C的接通操作位置处，则CPU71返回到步骤S214。 

如果在步骤S214中确定手的位置低于高度T3，则CPU 71确定比块9C更矮的块是操作目标。然后，CPU 71确定手的位置是否低于高度T2(步骤S217)。 

如果在步骤S217中确定手的位置高于高度T2，则CPU 71比较手的位置与高度T2′，并然后确定手是否处于开关B的接通位置处和手的位置是否保持不变(步骤S218)。 

如果在步骤S218中确定手处于开关B的接通位置处和手的位置保持不变，则CPU 71确定已经检测到开关B的接通操作(步骤S219)。更具体地，如果操作目标块是块9B，则手的位置与开关B的接通操作检测高度T2′保持不变。CPU 71这样将手的位置检测为开关B的接通。CPU 71返回到图16的主例程，并然后执行步骤S205和随后的步骤。 

如果在步骤S218中确定手的位置不在开关B的接通操作位置处，则CPU71返回到步骤S217。 

如果在步骤S217中确定手的位置低于高度T2，则CPU 71确定比块9B更矮的块9A是操作目标。CPU 71比较手的位置与高度T1′，并且然后确定手是否处于开关A的接通位置处和手的位置是否保持不变(步骤S220)。 

如果在步骤S220中确定手处于开关A的接通位置和手的位置保持不变，则CPU 71确定已经检测到开关A的接通操作(步骤S221)。更具体地，如果操作目标块是块9A，则手的位置与开关A的接通操作检测高度T1′保持不 变。CPU 71这样将手的位置检测为开关A的接通。CPU 71返回到图16的主例程，并然后执行步骤S205和随后的步骤。 

如果在步骤S220中确定手的位置不在开关A的接通操作位置处，则CPU71确定手的位置低于高度T1(步骤S222)。 

如果在步骤S222中确定手的位置不低于高度T1，则CPU 71返回到步骤S220。如果在步骤S222中确定手的位置低于高度T1，则CPU 71确定不执行使用任何块的操作。然后，CPU 71终止该处理例程，并然后返回到主例程中的步骤S201。 

第四实施例 

本发明的第四实施例是本发明第三实施例的修改。根据第三实施例，将硬且无弹性的块(诸如，木块)用于开关操作。相反地，响应于操作员的按压力而可弹性变形的、可弹性变形的块9S(参见图18)(诸如，海绵块)用于根据第四实施例的开关操作。 

根据第四实施例，单一可弹性变形的块9S用于控制电子图画书的图像显示，而不是使用多个块9A-9D。 

第四实施例的信息处理设备在硬件结构上与图9所图示的信息处理设备保持不变。然而，如稍后将描述的，使用可弹性变形块9S的电子图画书的图像信息的显示控制处理不同于第三实施例的显示控制处理。 

可弹性变形的块9S是具有高度T4的长方体。根据第四实施例，如图19所图示地向可弹性变形的块9S的高度T4分配触摸开关。更具体地，将触摸开关的接通分配到(高度T4处的)对可弹性变形的块9S的触摸，而将触摸开关的关断分配到手从可弹性变形的块9S的分离。 

根据第四实施例，操作员可以使可弹性变形的块9S向传感器面板70P的下方弹性变形。取决于高度T4处的位置和传感器面板70P的平面之间的可弹性变形块9S的空间距离，来设置四层A-D。 

参考图19，传感器面板70P的平面是z轴中的原点零，并且将z方向中的层A-D的边界的距离设置为T1、T2、T3、和T4。 

层A-D的范围是0＜层A≤T1、T1＜层B≤T2、T2＜层C≤T3、和T3＜层D≤T4。在区域开关信息存储器75上，作为层A、B、C、和D的阈值，来存储响应于各层的边界距离T1、T2、T3、和T4的传感器70的输出信息。 

参考图19，层A-D响应于操作员的开关操作的按压力。更具体地，层 A-D代表作用于可弹性变形块9S上的按压力的程度。 

图20图示了根据本发明第四实施例的区域开关信息存储器75的存储内容。 

如图20所图示的，作为触摸开关的接通和关断的距离阈值来存储高度T′(稍大于高度T)。还存储层A-D的距离范围。 

根据本发明的第四实施例，代替第三实施例中的开关A-D，分别向层A-D分配第一到第四区域AR-AR4的图像信息。 

第四实施例的信息处理设备的图像显示控制处理 

根据第四实施例，使用单一开关和四层来控制电子图画书的显示。 

图21是第四实施例的图像显示控制处理的流程图。在此情况下，同样地，图9的CPU 71通过利用RAM 73用作工作区而执行在ROM 72上存储的程序，来执行图21的流程图中的处理步骤。 

第三实施例的信息处理设备响应于开关A-D的操作，来切换采用幻灯片格式的图像，并然后保持响应于用户操作来显示的任何图像。根据第四实施例，以不同的方式来执行显示控制。 

信息处理设备响应于触摸开关的接通操作来开始电子图画书的图像显示，并且响应于触摸开关的关断操作来终止图像显示。每次接通触摸开关时，从第一至第四区域AR1-AR4中读取的图像变得不同。 

CPU 71首先确定手是否接近于传感器面板70P上的监视空间(步骤S231)。如果没有检测到手的接近，则步骤S231中的操作继续，直到操作员的手接近于监视空间为止。 

如果CPU 71在步骤S231中确定手接近于传感器面板70P上的监视空间，则CPU 71根据传感器70的传感器输出来检测监视空间中手的3D坐标位置(步骤S232)。 

根据所检测的手的3D坐标位置，CPU 71确定手处于第一至第四区域AR1-AR4中的哪一个上(步骤S233)。 

CPU 71监视传感器70的传感器输出，以便确定手是否已经触摸到可弹性变形的块9S，即是否已经接通触摸开关(步骤S234)。 

如果在步骤S234中确定没有接通触摸开关，则CPU 71返回到步骤S231，以重复步骤S231和随后的步骤。 

如果在步骤S234中确定接通了触摸开关，则CPU 71确定已经发出了用 于显示电子图画书的图像的开始指令。根据第四实施例，CPU 71然后将来自第一至第四区域AR1-AR4的图像准备为在前图像之后的接下来的图像(步骤S235)。 

CPU 71标识手放置在层A-D中的哪一层上。如果确定接通了触摸开关，则CPU 71确定该层是层D。CPU 71从图像存储器77读取响应于所标识的层和在步骤S233中确定的区域的组合的图像，并且向显示器8供应所读取的图像。显示器8然后显示该图像(步骤S236)。 

CPU 71然后监视传感器70的传感器输出，以便确定手是否触摸到不同的层(步骤S328)。如果在步骤S238中确定触摸到不同的层，则CPU 71返回到步骤S236。CPU 71从图像存储器77读取响应于该新层的图像，并且向显示器8供应该图像，以在其上进行显示。 

如果在步骤S237中确定触摸到相同的层，则CPU 71然后确定是否关断了触摸开关，即手是否离开了可弹性变形的块9S并且处于比高度T4更高的位置处(步骤S238)。 

如果在步骤S238中确定没有关断触摸开关，则CPU 71返回到步骤S237，以重复步骤S237和随后的步骤。 

如果在步骤S238中确定关断了触摸开关，则CPU 71终止图像显示(步骤S239)，并且返回到步骤S231。CPU 71然后重复步骤S231和随后的步骤。 

第五实施例 

在上述实施例中，由真实对象占据的空间区域用作3D设置空间区域。即使如在第五实施例中一样、没有使用真实体，本发明也是可应用的。根据第五实施例，操作员虚拟地触摸投影到空间上的3D图像，诸如全息图像。 

图22是图示了本发明第五实施例的信息处理系统的框图。第五实施例的信息处理系统包括：传感器装置100、图像处理设备200、和全息投影仪300。 

传感器装置100在结构上与第一实施例的传感器1一致。传感器装置100包括：结构上与传感器1的传感器面板10一致的传感器面板100P。向图像处理设备200供应传感器装置100的传感器输出。 

在传感器装置100的传感器面板100P上的监视空间上虚拟地显示由全息投影仪300投影的3D投影图像IM。参考图22，作为传感器面板100P上的监视空间中3D投影图像IM的示例来显示杯子。 

包括个人计算机的图像处理设备200从来自传感器装置100的传感器输 出中检测传感器面板100P上的监视空间中检测目标(诸如，操作员的手或手指)的3D坐标位置。 

图像处理设备200还生成3D图像，并且向全息投影仪300供应所生成的3D图像。使用所接收3D图像的图像信息，全息投影仪300在传感器面板100P上的监视空间中投影并显示3D图像。 

根据第四实施例，图像处理设备200可以响应于操作员的指令操作，来修改在传感器面板100P上的监视空间中投影并显示的、监视空间内3D投影图像IM的位置。图像处理设备200可以响应于操作员的指令操作，来将3D投影并显示的图像IM修改为各种3D图像。 

根据第五实施例，图像处理设备200在所投影并显示的3D投影图像IM中反映在传感器面板100P上的监视空间中检测的操作员的手或手指的3D空间位置。 

更具体地，第五实施例的图像处理设备200作为3D设置空间区域，来存储由传感器面板100P上的监视空间中3D投影图像IM占据的3D区域的坐标信息。图像处理设备200监视传感器装置100的传感器输出，以便确定在3D设置空间区域内是否包含手或手指的位置。图像处理设备200确定手或手指是否触摸到3D投影图像IM的外表面。 

如果确定手或手指虚拟地触摸到3D投影图像IM的外表面，则图像处理设备200在3D投影图像IM中显示3D坐标位置，所述3D投影图像IM具有为了通知而附加的红色或黄色突出标记。 

图像处理设备200具有如图22所图示的结构，以执行上述功能。 

图像处理设备200包括：CPU 201、用于存储程序的ROM 202、和用作工作区的RAM 203，其中这些元件经由系统总线210而相互连接。 

系统总线210经由传感器接口204而连接到传感器装置100。系统总线210还连接到3D图像信息存储器205、3D显示图像发生器206、操作接口208、和输入/输出端口209，所述操作接口208连接到操作单元207，并且所述输入/输出端口209向全息投影仪300供应3D图像信息。 

可以使用硬件来实现3D显示图像发生器206。可选地，可以作为CPU 201的软件功能来实现3D显示图像发生器206。 

3D空间区域信息存储器211连接到系统总线210。3D空间区域信息存储器211包括存储存储器，并且可以作为CPU 201的软件功能来实现包括存 储器功能的其3D空间区域信息生成功能。 

操作员使用图像处理设备200上的操作单元207来选择要显示的3D图像，并且指令图像处理设备200显示该3D图像。从3D图像信息存储器205中读取由操作员选择的3D图像的图像信息，并且将其供应到3D显示图像发生器206。 

响应于操作员在操作单元207上给出的3D图像的对准指令，3D显示图像发生器206根据来自3D图像信息存储器205的3D图像信息，来生成要显示的3D图像的图像信息。 

3D显示图像发生器206向3D空间区域信息存储器211供应所生成的3D显示图像的图像信息的3D坐标信息(代表了3D图像的图像轮廓)。 

基于从3D显示图像发生器206中获取的3D坐标信息，3D空间区域信息存储器211生成与传感器面板100P上的监视空间中3D投影图像IM对应的3D设置空间区域的坐标信息，并且然后在其存储存储器上存储该坐标信息。3D设置空间区域的所生成的坐标信息对应于所投影并显示的3D投影图像IM的外表面的坐标。 

操作员可以使用操作单元207，来修改传感器面板100P上的监视空间中3D投影图像IM的显示位置、或对于所述3D投影图像IM的视角。响应于该修改指令，3D空间区域信息存储器211修改3D设置空间区域的坐标信息。 

当操作员使用操作单元207来改变3D投影图像IM时，3D空间区域信息存储器211按照与上述相同的方式，来重新生成3D设置空间区域的坐标信息，并且在其存储存储器上存储所重新生成的坐标信息。 

CPU 201监视传感器装置100的传感器输出，由此检测操作员的手或手指。然后，CPU 201比较所检测的手或手指的3D坐标位置与在3D空间区域信息存储器211上存储的3D设置空间区域的坐标信息，以便确定手或手指是否触摸到3D投影图像IM的外表面。 

如果确定手或手指虚拟地触摸到3D投影图像IM的外表面，则CPU 201向3D显示图像发生器206通知3D坐标位置。响应于所接收到的3D坐标位置，3D显示图像发生器206生成具有3D投影图像IM上的对应点的3D显示图像的图像信息，所述3D投影图像IM上的对应点附加有红色或黄色突出标记，并然后输出3D显示图像的图像信息。然后，经由输入/输出端口209来向全息投影仪300供应3D显示图像的图像信息。然后，在传感器面板100P 上的监视空间中投影并显示附加有突出标记的3D投影图像IM。 

图像处理设备200的处理的流程图 

图23和图24是包括3D设置空间区域生成处理的CPU 201的处理的流程图。 

CPU 201获取由3D显示图像发生器206生成的3D图像的3D坐标信息(步骤S301)。CPU 201然后获取所生成的3D显示图像的3D投影图像IM在传感器面板100P上的监视空间中的位置坐标(步骤S302)。S302中的处理步骤在于获取作为在传感器装置100上的监视空间中显示位置的设置操作中输入的信息。由操作员使用操作单元207来执行该设置操作。 

CPU 201根据在步骤S301和步骤S302中获取的信息，来生成与由传感器面板100P上的监视空间中3D投影图像IM占据的空间区域对应的3D设置空间区域的坐标信息，并然后在其存储存储器上存储该坐标信息(步骤S303)。 

步骤S301-303中的处理步骤是3D空间区域信息存储器211的3D设置空间区域生成处理。 

CPU 201确定操作员的手是否接近于传感器面板100P上的监视空间(步骤S304)。如果没有检测到手的接近，则步骤S304中的操作继续，直到操作员的手接近于监视空间为止。 

如果CPU 201在步骤S304中确定手接近于传感器面板100P上的监视空间，则CPU 201根据传感器70的传感器输出来检测监视空间中手的3D坐标位置(步骤S305)。 

CPU 201监视传感器100的传感器输出，并且确定在3D设置空间区域中是否包含手的坐标位置，以便确定手已经触摸到3D投影图像IM的轮廓(步骤S306)。 

如果在步骤S306中确定手尚未触摸3D投影图像IM的轮廓，则CPU 201返回到步骤S304，以重复步骤S304和随后的步骤。 

如果在步骤S306中确定手已经触摸到3D投影图像IM的轮廓，则CPU201向3D显示图像发生器206供应触摸点的3D坐标(手的3D坐标)，并且请求3D显示图像发生器206显示该触摸点(图24的步骤S311)。 

一旦接收到触摸点的3D坐标的信息，3D显示图像发生器206生成3D显示图像的图像性信息，如前所述，所述3D显示图像在触摸点处附加有红 色或黄色突出标记，并然后向全息投影仪300供应所得到的图像信息。 

全息投影仪300然后基于3D显示图像信息，来显示3D投影图像IM，如图25所图示的，所述3D投影图像IM在其上附加有突出标记MK。 

CPU 201然后确定操作员是否已经发出用于修改要显示的3D图像的图像修改指令，诸如，旋转指令(步骤S312)。如果在步骤S312中确定已经发出用于修改要显示的3D图像的图像修改指令，则CPU 201返回到步骤S301，以重复步骤S301和随后的步骤。 

如果在步骤S312中确定尚未发出用于修改要显示的3D图像的图像修改指令，则CPU 201确定是否已经发出用于修改监视空间内3D图像的显示位置的显示位置修改指令(步骤S313)。 

如果在步骤S313中确定已经发出了显示位置修改指令，则CPU 201返回到步骤S302，以重复步骤S302和随后的步骤。 

如果在步骤S313中确定尚未发出显示位置修改指令，则CPU 201确定是否已经经由操作单元207而接收到结束指令以终止图像显示(步骤S314)。 

如果在步骤S314中确定尚未接收到结束指令，则CPU 201返回到步骤S304，以重复步骤S304和随后的步骤。如果在步骤S314中确定已经接收到结束指令，则CPU 201终止该处理例程。 

根据本发明的第五实施例，利用附加到在传感器面板100P上的监视空间中投影并显示的3D图像的突出标记MK来呈现该3D图像。这种呈现看起来仿佛操作员已经真实地触摸到3D图像一样。 

代替或除了突出标记MK之外，可以在当操作员虚拟地触摸到3D投影图像IM的轮廓时的定时处发射蜂鸣器声。 

根据第五实施例，通过触摸点的显示和/或声音的发射，来指示操作员的手对3D投影图像IM的触摸。可选地，可以响应于操作员手的移动来移动或变形3D投影图像IM。 

例如，操作员的手可以从3D投影图像IM的轮廓上的触摸点进一步向内移动到3D投影图像IM中。如果3D投影图像IM代表了固体对象的图像，则图像处理设备200确定推动了3D投影图像IM。图像处理设备200然后按照以下方式来修改3D显示图像，所述方式使得3D显示图像响应于根据来自传感器装置100的传感器输出而检测的操作员手的位移，来在传感器面板100P上的监视空间中平移地(in translation)移动。 

在3D投影图像IM代表了可弹性变形的对象的情况下，操作员的手还可以从3D投影图像IM的轮廓上的触摸点进一步向内移动到3D投影图像IM中。图像处理设备200然后确定操作员已经使3D投影图像IM弹性地变形。图像处理设备200然后按照以下方法来修改3D投影图像IM，所述方式使得响应于根据来自传感器装置100的传感器输出而检测的操作员手的位移，来使3D投影图像IM弹性地变形。 

替换实施例和修改 

根据上述实施例，传感器部件将响应于检测目标的空间距离的电容转换为振动频率，并且由频率计数器来对振动频率进行计数。然后输出所计数的频率。用于获得响应于电容的传感器输出的技术不限于该方法。例如，频率-电压转换器可以用于作为传感器输出来获得响应于振动频率的输出电压。 

可以使用电荷转移方法。利用电荷转移方法，将响应于检测目标的空间距离的电容转换为电压。还可以使用投影电容器方法。利用投影电容器方法，来获得响应于检测目标的空间距离的电容。 

根据上述实施例，传感器部件的电极是线电极。可以在水平线电极和垂直线电极的交叉点处安排点电极。在这种情况下，检测每个点电极和地之间的电容。在接连地开关水平线和垂直线的情况下，在多个电极中的每一个上检测电容。为了维持检测距离上的适当水平处的检测灵敏度，按照与在线电极中相同的方式，根据检测距离而以抽取的方式来选择检测电极。 

根据上述实施例，传感器部件根据电容来检测检测目标的空间距离。本发明不限于该方法。可以使用任何类型的传感器部件，只要该传感器部件检测到检测目标的空间距离。 

本申请包含与在2008年10月10日向日本专利局提交的日本优先专利申请JP 2008-264222中公开的主题相关的主题，由此通过引用来合并其全部内容。 

本领域技术人员应理解，只要各种修改、组合、子组合和变形处于所附权利要求或其等效物的范围内，它们就可以取决于设计需求和其他因素而发生。 

Claims (14)

1.一种信息处理设备，包括：

传感器部件，用于通过检测监视空间中的电容，来生成响应于监视空间中检测目标的三维坐标位置的传感器输出信号，并且用于输出所述传感器输出信号；

位置检测器部件，用于从传感器部件的传感器输出信号中检测监视空间中检测目标的三维坐标位置；

存储器部件，用于存储标识在监视空间中设置的三维空间区域的坐标信息；

确定部件，用于基于由位置检测器部件检测的检测目标的三维坐标位置和在存储器部件上存储的坐标信息，来确定在三维设置空间区域中是否包含监视空间中检测目标的三维坐标位置；以及

输出部件，用于输出确定部件的确定结果，

其中在监视空间内放置所述三维空间区域，并且根据在按压力下能弹性变形的三维对象的外表面来设置所述三维空间区域，

其中所述确定部件响应于三维设置空间区域内检测目标的三维坐标位置距三维设置空间区域的边界的距离，来确定三维对象处于检测目标的按压力下，并且确定响应于距该边界的距离的按压力的强度，以及

其中所述输出部件输出响应于按压力的差别的输出信号。

2.根据权利要求1的信息处理设备，其中所述传感器部件包括在两个相互垂直的方向中安排的多个电极，并且其中所述传感器部件根据所述多个电极之中的两个电极之间的电容，来生成响应于监视空间中检测目标的三维坐标位置的传感器输出信号，所述监视空间是包含所述多个电极的平面上方的空间。

3.根据权利要求1的信息处理设备，其中根据在监视空间内放置的三维对象来设置所述三维空间区域，以及

其中所述确定部件确定所述检测目标是否已经触摸到三维对象的外表面。

4.根据权利要求3的信息处理设备，其中所述输出部件提供关于所述检测目标是否已经触摸到三维对象的外表面的开关输出。

5.根据权利要求1的信息处理设备，还包括：投影仪部件，用于在所述传感器部件的监视空间上投影三维图像，

其中根据所述三维图像来设置三维空间区域，以及

其中所述确定部件确定所述检测目标是否已经触摸到三维图像的虚拟外表面。

6.根据权利要求5的信息处理设备，还包括：报警部件，用于响应于从输出部件接收指示所述检测目标已经触摸到三维图像的虚拟外表面的输出，来给出触摸报警。

7.根据权利要求6的信息处理设备，其中所述报警部件生成要投影到监视空间上的三维图像的图像信息，并且向投影仪部件供应所述图像信息；以及

其中所述报警部件包括：三维图像信息发生器部件，用于如果所述报警部件已经从输出部件接收到指示所述检测目标已经触摸到三维图像的虚拟外表面的输出，则向三维图像添加代表虚拟外表面上的触摸位置的标记。

8.根据权利要求6的信息处理设备，其中所述报警部件包括：用于响应于从输出部件接收指示所述检测目标已经触摸到三维图像的虚拟外表面的输出、来发射声音的部件。

9.根据权利要求5的信息处理设备，还包括：

三维图像信息发生器部件，用于生成要投影到监视空间上的三维图像的图像信息，并向所述投影仪部件供应该图像信息；以及

设置空间区域信息发生器部件，用于根据由三维图像信息发生器部件生成的三维图像的三维坐标信息，来生成标识监视空间中三维设置空间区域的三维坐标信息，并且用于在存储器部件上存储所生成的三维坐标信息，

其中响应于三维图像的改变，所述设置空间区域信息发生器部件根据由三维图像信息发生器部件生成的三维图像的三维坐标信息，来重新生成标识三维设置空间区域的三维坐标信息。

10.一种用于处理信息的方法，包括以下步骤：

通过检测监视空间中的电容，来生成响应于监视空间中检测目标的三维坐标位置的传感器输出信号，并且输出所述传感器输出信号；

从传感器输出信号中检测监视空间中检测目标的三维坐标位置；

存储标识在监视空间中设置的三维空间区域的坐标信息，其中在监视空间内放置所述三维空间区域，并且根据在按压力下能弹性变形的三维对象的外表面来设置所述三维空间区域，；

基于检测目标的三维位置和所存储的坐标信息，来确定在三维设置空间区域中是否包含监视空间中检测目标的三维坐标位置，并且响应于三维设置空间区域内检测目标的三维坐标位置距三维设置空间区域的边界的距离，来确定三维对象处于检测目标的按压力下，并且确定响应于距该边界的距离的按压力的强度；以及

输出在所述确定步骤中获得的确定结果，并且输出响应于按压力的差别的输出信号。

11.一种信息处理系统，包括：传感器装置和信息处理设备，所述信息处理设备从所述传感器装置接收传感器输出信号，

所述传感器装置，通过检测监视空间中的电容，来生成响应于监视空间中检测目标的三维坐标位置的传感器输出信号，并且输出所述传感器输出信号；以及

所述信息处理设备包括：

位置检测器部件，用于从传感器装置的传感器输出信号中检测监视空间中检测目标的三维坐标位置；

存储器部件，用于存储标识在监视空间中设置的三维空间区域的坐标信息；

确定部件，用于基于由位置检测器部件检测的检测目标的三维坐标位置和在存储器部件上存储的坐标信息，来确定在三维设置空间区域中是否包含监视空间中检测目标的三维坐标位置；以及

输出部件，用于输出确定部件的确定结果，

其中在监视空间内放置所述三维空间区域，并且根据在按压力下能弹性变形的三维对象的外表面来设置所述三维空间区域，

其中所述确定部件响应于三维设置空间区域内检测目标的三维坐标位置距三维设置空间区域的边界的距离，来确定三维对象处于检测目标的按压力下，并且确定响应于距该边界的距离的按压力的强度，以及

其中所述输出部件输出响应于按压力的差别的输出信号。

12.一种信息处理系统，包括：

传感器装置，用于通过检测监视空间中的电容，来生成响应于监视空间中检测目标的三维坐标位置的传感器输出信号，并且用于输出所述传感器输出信号；

投影仪，用于在传感器装置的监视空间上投影三维图像；以及

信息处理设备，用于从传感器装置接收传感器输出信号，并且向投影仪供应三维图像的图像信息，

其中所述信息处理设备包括：

位置检测器部件，用于从传感器装置的传感器输出信号中检测监视空间中检测目标的三维坐标位置；

存储器部件，用于存储标识根据在监视空间上投影的三维图像的虚拟外表面中的位置而设置的三维空间区域的坐标信息；

确定部件，用于基于由位置检测器部件检测的检测目标的三维坐标位置和在存储器部件上存储的坐标信息，来确定在三维设置空间区域中是否包含监视空间中检测目标的三维坐标位置；以及

输出部件，用于输出确定部件的确定结果，

其中在监视空间内放置所述三维空间区域，并且根据在按压力下能弹性变形的三维对象的外表面来设置所述三维空间区域，

其中所述确定部件响应于三维设置空间区域内检测目标的三维坐标位置距三维设置空间区域的边界的距离，来确定三维对象处于检测目标的按压力下，并且确定响应于距该边界的距离的按压力的强度，以及

其中所述输出部件输出响应于按压力的差别的输出信号。

13.一种信息处理设备，包括：

传感器，通过检测监视空间中的电容，来生成响应于监视空间中检测目标的三维坐标位置的传感器输出信号，并且输出所述传感器输出信号；

位置检测器，从传感器的传感器输出信号中检测监视空间中检测目标的三维坐标位置；

存储器单元，存储标识在监视空间中设置的三维空间区域的坐标信息；

确定单元，基于由位置检测器检测的检测目标的三维坐标位置和在存储器单元上存储的坐标信息，来确定在三维设置空间区域中是否包含监视空间中检测目标的三维坐标位置；以及

输出单元，输出确定单元的确定结果，

其中在监视空间内放置所述三维空间区域，并且根据在按压力下能弹性变形的三维对象的外表面来设置所述三维空间区域，

其中所述确定单元响应于三维设置空间区域内检测目标的三维坐标位置距三维设置空间区域的边界的距离，来确定三维对象处于检测目标的按压力下，并且确定响应于距该边界的距离的按压力的强度，以及

其中所述输出单元输出响应于按压力的差别的输出信号。

14.一种信息处理系统，包括：传感器装置和信息处理设备，所述信息处理设备从所述传感器装置接收传感器输出信号，

所述传感器装置，通过检测监视空间中的电容，来生成响应于监视空间中检测目标的三维坐标位置的传感器输出信号，并且输出所述传感器输出信号；以及

所述信息处理设备包括：

位置检测器，从传感器装置的传感器输出信号中检测监视空间中检测目标的三维坐标位置；

存储器单元，存储标识在监视空间中设置的三维空间区域的坐标信息；

确定单元，基于由位置检测器检测的检测目标的三维坐标位置和在存储器单元上存储的坐标信息，来确定在三维设置空间区域中是否包含监视空间中检测目标的三维坐标位置；以及

输出单元，用于输出确定单元的确定结果，

其中在监视空间内放置所述三维空间区域，并且根据在按压力下能弹性变形的三维对象的外表面来设置所述三维空间区域，

其中所述确定单元响应于三维设置空间区域内检测目标的三维坐标位置距三维设置空间区域的边界的距离，来确定三维对象处于检测目标的按压力下，并且确定响应于距该边界的距离的按压力的强度，以及

其中所述输出单元输出响应于按压力的差别的输出信号。

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