CN101825971B

CN101825971B - 激光扫描输入装置

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Publication number: CN101825971B
Application number: CN2009100046288A
Authority: CN
Inventors: 林志雄
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-03-02
Filing date: 2009-03-02
Publication date: 2012-07-04
Anticipated expiration: 2029-03-02
Also published as: CN101825971A

Abstract

一种激光扫描输入装置，包括一激光水平扫描装置、一影像撷取装置及一微处里器；利用激光水平扫描一标的物，并利用影像撷取装置撷取标的物反射的反射激光影像；由微处理器进一步计算获得标的物的坐标，作为相对应的输入信息，可提升获得标的物坐标的速率，并可进一步获得对应于标的物的立体轮廓信息。

Description

激光扫描输入装置

技术领域

本发明是有关信息输入装置，尤其是有关侦测一标的物的坐标作为输入信息的输入装置。

背景技术

有一些资料输入装置由侦测一标的物的坐标，作为对应的文字、图案、符号的输入信息，或作为交互式电子游戏机的输入信息。

中国台湾专利I303773揭示一种资料输入装置，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；当该微处理器侦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。

中国台湾公开专利200813785揭示一种判读影像位置的装置，是利用第一、二反射镜分别将一标的物的影像反射至至少一摄影机的镜头，而分别被镜头摄取为第一、二影像；一微处理器处理该第一、二影像，以获得标的物在一输入操作面范围的相对坐标值；该至少一摄影机的水平光轴平行于该操作面。

美国专利7,202,860揭示一种使用至少一显示屏和其桌面作为指向区域一种的坐标输入装置(Coordinate input device working with at leastdisplay screen and desk-top surface as the pointing areas thereof)，是在一显示屏的左上端及右上端分别设有一摄影机，利用两摄影机摄取使用者利用其手指头或一笔在显示屏或桌面进行输入动作的影像信息，由一控制电路计算该等影像信息转换为该手指头或笔的坐标，以作为对应的输入信息。

发明内容

为了提升侦测及计算标的物坐标的速率及节省输入装置的制造成本，而提出本发明。

本发明的主要目的，在提供一种激光扫描输入装置，利用激光水平扫描标的物，并配合影像撷取装置撷取标的物反射的反射激光，以计算标的物的坐标，作为相对的输入信息，可提升获得标的物坐标的速率。

本发明的另一目的，在提供一种激光扫描输入装置，可节省输入装置的制造成本。

本发明提供一种激光扫描输入装置，包括：

一水平扫描激光装置，其投射的激光从一输入操作面的一端扫描至另一端；

一影像撷取装置；

一微处理器，该微处理器以无线或有线其中之一的方式电讯连接该水平扫描激光装置及该影像撷取装置；

其中，当该微处理器使该水平扫描激光装置投射的激光照射在一标的物上，而在该标的物上形成一被照射位置时，该微处理器使该影像撷取装置撷取该标的物的被照射位置反射的一反射激光而在该影像撷取装置撷取的一影像上形成一对应的一激光影像；该水平扫描激光装置与该影像撷取装置之间的一连线具有一固定的长度；照射在该标的物上的被照射位置的该激光及该反射激光与该连线的夹角分别定义为角θ1、角θ2；该角θ1为该激光扫描的旋转角度；该微处理器根据一对应记录，可由该激光影像在该影像上的位置获得该角θ2的值；该微处理器依据该角θ1、该角θ2及该连线的长度计算该标的物上的被照射位置的坐标，以作为一输入信息。

附图说明

本发明的其它目的、功效，请参阅附图及实施例，详细说明如下，其中：

图1为本发明第一实施例激光扫描输入装置的功能性结构方块示意图。

图2为本发明影像撷取装置撷取长条状影像的示意图。

图3为本发明激光扫描输入装置的第一实施例的示意图。

图4为本发明激光扫描输入装置的第二实施例的示意图。

图5为本发明激光扫描输入装置的第三实施例的示意图。

具体实施方式

本发明激光扫描输入装置，是利用激光水平扫描一标的物，并利用影像撷取装置撷取标的物反射的反射激光影像，进一步计算获得标的物的坐标，作为相对应的输入信息。

如图1、图2所示，本发明第一实施例的输入装置1，包括一水平扫描激光装置10、一影像撷取装置20及一微处理器30；微处理器30可无线或有线电讯连接水平扫描激光装置10及影像撷取装置20。微处理器30可使水平扫描激光装置10投射的激光111可从一输入操作面40的一端41扫描至另一端42；激光111照射在一标的物60上，而在标的物60上形成一被照射位置61时，微处理器30可使影像撷取模块20撷取标的物60的被照射位置61反射的一反射激光112，而在影像撷取模块10撷取的一影像51上形成一对应的一激光影像511，如图2所示；水平扫描激光装置10与影像撷取装置20之间的一连线S43具有一固定的长度；照射在标的物60上的被照射位置61的激光111及反射激光112与连线S43的夹角分别定义为角θ1、角θ2；该角θ1为该激光111扫描的旋转角度；微处理器30根据一对应记录，可由激光影像511在影像51上的位置获得该角θ2的值；微处理器30依据角θ1、角θ2及连线S43的长度计算标的物60上的被照射位置61的坐标，以作为一输入信息。

如图2所示，本实施例的水平扫描激光装置10包括一激光模块11、一第一马达12及一第一镜子13。第一马达12的第一转轴121结合第一镜子13，可带动第一镜子13连续360度旋转。激光模块11可投射出线状或点状激光111。

如图2、图3所示，本实施例的影像撷取装置20包括一影像撷取模块21、一第二马达22及一第二镜子23。第二马达22的第二转轴221结合第二镜子23，可带动第二镜子23变化其镜面231的倾斜角度。第二镜子23的镜面231与一实体的或虚拟的输入操作面40约倾斜45度。影像撷取模块21置于第二镜子23的正上方。第二镜子23呈长条状，影像撷取模块21可经由第二镜子23撷取一长条状影像51，如上述中国台湾专利I303773所揭示。

如图1、图2、图3所示，当标的物60在输入操作面40进行输入操作时，微处理器30可使激光模块11投射的激光111经由旋转的第一镜子12的反射，可重复的从输入操作面40的一端41扫描至另一端42，而照射在标的物60上，而在标的物60上形成被照射位置61，被照射位置61可为线状或点状。微处理器30可使影像撷取模块21撷取标的物60的被照射位置61反射的反射激光112而在影像51上形成一对应的激光影像511如图3所示。

如图1、2所示，微处理器30可无线或有线电讯连接水平扫描激光装置10的第一马达12、影像撷取装置20的影像撷取模块21及第二马达22。

如图1、2、3所示，水平扫描激光装置10与影像撷取装置20之间的连线S43具有固定的长度，若知道照射在标的物60上的被照射位置61的激光111及反射激光112分别与连线S43的夹角角θ1、角θ2的值，即可计算出被照射位置61的相对坐标值。

角θ1对应于第一马达12的第一转轴121的旋转角度，因此由第一转轴121的旋转角度可获得角θ1的值。角θ2的值对应于激光影像511在影像51上的位置，可先实验记录角θ2与激光影像511在影像51上的位置的对应记录，根据该对应记录，可由激光影像511在影像51上的位置获得角θ2的值。微处理器30依据侦测第一马达12及影像撷取模块21输出的信息、可获得的角θ1、角θ2的值，再配合已知的连线S43的长度值，即可计算获得标的物60上的被照射位置61的坐标，以作为输入信息。

微处理器30使激光111扫描时，是由输入操作面40的一端41扫描至另一端42为一周，每扫描一周的时间分成n等份，每一等份的时间内，微处理器30使影像撷取模块21进行一次撷取影像的动作。若激光111未照射到标的物60，无反射的反射激光112，则影像撷取模块21撷取的影像51中无激光影像511；若激光111照射到标的物60，有反射的反射激光112，则影像撷取模块21撷取的影像51中有激光影像511，即可撷取每一等份的激光影像511而计算出相对应的一坐标。

由微处理器30使激光111扫描一周内，经由撷取标的物60上多个连续被照射位置61反射的反射激光112的激光影像511，即可获得标的物60在同一水平截面的轮廓信息。当激光111扫描一周后，可使第二马达22带动第二镜子23变化镜面231的倾斜角度，经由上述的说明方式可获得标的物60另一水平截面的轮廓信息；由对应于标的物60的多个连续水平截面的轮廓信息，即可进一步获得对应于标的物60的立体轮廓信息，以进行对应于标的物60的立体轮廓信息的输入。

如图4所示，本发明第二实施例的输入装置2，包括一水平扫描激光装置10’、一影像撷取装置20’及一微处理器30；微处理器30可无线或有线电讯连接水平扫描激光装置10’及影像撷取装置20’。

本实施例的水平扫描激光装置10’包括一激光模块11、及一第一马达12。第一马达12的第一转轴121结合激光模块11，可带动激光模块11连续360度旋转。激光模块11可投射出线状或点状激光111。本实施例也可以第一实施例的水平扫描激光装置10取代水平扫描激光装置10’。

本实施例的影像撷取装置20’包括一影像撷取模块21、一第二马达22。第二马达22的第二转轴221结合影像撷取模块21，可带动影像撷取模块21的倾斜角度。影像撷取模块21的轴211对准一虚拟的输入操作面40。影像撷取模块21可撷取虚拟的输入操作面40至其上方一小段距离的长条状影像51。

当标的物60在输入操作面40进行输入操作时，微处理器30可使激光模块11投射的激光111，可重复的从输入操作面40的一端41扫描至另一端42，而连续的照射在标的物60上，而连续的在标的物60上形成被照射位置61，被照射位置61可为线状或点状。影像撷取模块21可撷取标的物60的被照射位置61反射的反射激光112而在影像51上形成一对应的激光影像511。

微处理器30可无线或有线电讯连接水平扫描激光装置10’的第一马达12、影像撷取装置20’的影像撷取模块21及第二马达22。

如上述第一实施例中所述，微处理器30依据侦测第一马达12及影像撷取模块22输出的信息、可获得的角θ1、角θ2的值，再配合已知的连线S的长度值，即可计算获得标的物60上的被照射位置61的坐标，以作为输入信息，且可进一步获得对应于标的物60的立体轮廓信息，以进行对应于标的物60的立体轮廓信息的输入。

如图5所示，本发明第三实施例的输入装置3，包括一水平扫描激光装置10’、一影像撷取装置20”及一微处理器30；微处理器30可无线或有线电讯连接水平扫描激光装置10’及影像撷取装置20”。

本实施例的影像撷取装置20”包括一影像撷取模块21。影像撷取模块21的轴211对准一虚拟的输入操作面40。影像撷取模块21可撷取虚拟的输入操作面40至其上方一小段距离的长条状影像51。

当标的物60在输入操作面40进行输入操作时，激光模块11投射的激光111，可重复的从输入操作面40的一端41扫描至另一端42，而连续的照射在标的物60上，而在标的物60上连续的形成被照射位置61，被照射位置61可为线状或点状。影像撷取模块21可撷取标的物60的被照射位置61反射的反射激光112而在影像51上形成一对应的激光影像511。

微处理器30可无线或有线电讯连接水平扫描激光装置10’的第一马达12、影像撷取装置20”的影像撷取模块21及第二马达22。

如上述第一实施例中所述，微处理器30依据侦测第一马达12及影像撷取模块22输出的信息、可获得的角θ1、角θ2的值，再配合已知的连线S的长度值，即可计算获得标的物60上的被照射位置61的坐标，以作为输入信息。

本发明的第一马达12每秒可旋转至少M次，使激光模块投射的激光，每秒可至少M次扫描输入操作面。本发明的影像撷取模块可为数字摄影机或是线性影像传感器(Linear image sensor)，每秒可撷取至少M乘以N个影像；其中的M、N是自然数。本发明的激光模块可为红外线激光模块，使操作者看不到激光及标的物上的被照射位置。影像撷取模块撷取影像的速率配合激光扫描输入操作面的速率，当速率越快时越能精确的侦测标的物的坐标或轮廓信息。

本发明激光扫描输入装置，不需复杂的影像处里、分析，仅对照以往的纪录求得激光影像在影像上的位置获得对应的角度值，配合已知的激光扫描角度及水平扫描激光装置与影像撷取装置之间的连线的长度值，即可计算获得标的物的坐标，可提升获得标的物坐标的速率，并可进一步获得对应于标的物的立体轮廓信息。

本发明种激光扫描输入装置，仅需一个影像撷取模块及一个激光模块，且使用的组件成本低，可节省输入装置的制造成本。

以上所记载，仅为利用本发明技术内容的实施例，任何熟悉本项技术者运用本发明所为的修饰、变化，皆属本发明主张的权利要求范围，而不限于实施例所揭示的内容。

Claims

1.一种激光扫描输入装置，包括：

一影像撷取装置；

2.如权利要求1所述的激光扫描输入装置，其中该水平扫描激光装置包括一激光模块、一第一马达及一第一镜子；该第一马达的一第一转轴结合该第一镜子带动该第一镜子360度旋转；该激光模块投射出该激光；该激光经由旋转的该第一镜子的反射而重复的从该输入操作面的一端扫描至另一端。

3.如权利要求2所述的激光扫描输入装置，其中该影像撷取装置包括一影像撷取模块；该影像撷取模块撷取该输入操作面至其上方一小段距离的长条状的该影像。

4.如权利要求3所述的激光扫描输入装置，其中该影像撷取装置包括一第二马达；该第二马达的一第二转轴结合该影像撷取模块，以带动该影像撷取模块变化该影像撷取模块的倾斜角度。

5.如权利要求2所述的激光扫描输入装置，其中该影像撷取装置包括一影像撷取模块、一第二马达及一第二镜子；该第二马达的一第二转轴结合该第二镜子以带动该第二镜子变化其镜面的倾斜角度；该影像撷取模块置于该第二镜子的正上方；该第二镜子呈长条状，使该影像撷取模块经由该第二镜子撷取一长条状的该影像。

6.如权利要求4所述的激光扫描输入装置，其中该微处理器使该水平扫描激光装置的该激光扫描时，是由该输入操作面的一端扫描至另一端为一周，每扫描一周的时间分成n等份，每一等份的时间内，该影像撷取模块进行一次撷取影像的动作，其中该n为一自然数。

7.如权利要求5所述的激光扫描输入装置，其中该微处理器使该水平扫描激光装置的该激光扫描时，是由该输入操作面的一端扫描至另一端为一周，每扫描一周的时间分成n等份，每一等份的时间内，该影像撷取模块进行一次撷取影像的动作，其中该n为一自然数。

8.如权利要求6所述的激光扫描输入装置，其中该微处理器使该水平扫描激光装置的该激光扫描一周内，经由撷取该标的物上多个连续被照射位置反射的该反射激光的该激光影像，以获得该标的物在同一水平截面的轮廓信息；当该激光扫描一周后，使该第二马达带动该影像撷取模块变化其倾斜角度，以获得该标的物另一水平截面的轮廓信息；由对应于该标的物的多个连续水平截面的轮廓信息，以进一步获得对应于该标的物的立体轮廓信息，以进行对应于该标的物的立体轮廓信息的输入。

9.如权利要求7所述的激光扫描输入装置，其中该微处理器使该水平扫描激光装置的该激光扫描一周内，经由撷取该标的物上多个连续被照射位置反射的该反射激光的该激光影像，以获得该标的物在同一水平截面的轮廓信息；当该激光扫描一周后，使该第二马达带动该第二镜子变化其镜面的倾斜角度，以获得该标的物另一水平截面的轮廓信息；由对应于该标的物的多个连续水平截面的轮廓信息，以进一步获得对应于该标的物的立体轮廓信息，以进行对应于该标的物的立体轮廓信息的输入。

10.如权利要求3至9中任一项所述的激光扫描输入装置，其中该影像撷取模块为数字摄影机或线性影像传感器其中之一。

11.如权利要求10所述的激光扫描输入装置，其中该激光是线状激光或点状激光其中之一。

12.如权利要求1所述的激光扫描输入装置，其中该水平扫描激光装置包括一激光模块及一第一马达；该第一马达的一第一转轴结合该激光模块带动该激光模块360度旋转，该激光模块投射出该激光而重复的从该输入操作面的一端扫描至另一端。

13.如权利要求12所述的激光扫描输入装置，其中该影像撷取装置包括一影像撷取模块；该影像撷取模块的一轴对准该输入操作面；该影像撷取模块撷取该输入操作面至其上方一小段距离的长条状的该影像。

14.如权利要求13所述的激光扫描输入装置，其中该影像撷取装置包括一第二马达；该第二马达的一第二转轴结合该影像撷取模块，以带动该影像撷取模块变化该影像撷取模块的倾斜角度。

15.如权利要求12所述的激光扫描输入装置，其中该影像撷取装置包括一影像撷取模块、一第二马达及一第二镜子；该第二马达的一第二转轴结合该第二镜子以带动该第二镜子变化其镜面的倾斜角度；该影像撷取模块置于该第二镜子的正上方；该第二镜子呈长条状，使该影像撷取模块经由该第二镜子撷取一长条状的该影像。

16.如权利要求14所述的激光扫描输入装置，其中该微处理器使该水平扫描激光装置的该激光扫描时，是由该输入操作面的一端扫描至另一端为一周，每扫描一周的时间分成n等份，每一等份的时间内，该影像撷取模块进行一次撷取影像的动作，其中该n为一自然数。

17.如权利要求15所述的激光扫描输入装置，其中该微处理器使该水平扫描激光装置的该激光扫描时，是由该输入操作面的一端扫描至另一端为一周，每扫描一周的时间分成n等份，每一等份的时间内，该影像撷取模块进行一次撷取影像的动作，其中该n为一自然数。

18.如权利要求16所述的激光扫描输入装置，其中该微处理器使该水平扫描激光装置的该激光扫描一周内，经由撷取该标的物上多个连续被照射位置反射的该反射激光的该激光影像，以获得该标的物在同一水平截面的轮廓信息；当该激光扫描一周后，使该第二马达带动该影像撷取模块变化其倾斜角度，以获得该标的物另一水平截面的轮廓信息；由对应于该标的物的多个连续水平截面的轮廓信息，以进一步获得对应于该标的物的立体轮廓信息，以进行对应于该标的物的立体轮廓信息的输入。

19.如权利要求17所述的激光扫描输入装置，其中该微处理器使该水平扫描激光装置的该激光扫描一周内，经由撷取该标的物上多个连续被照射位置反射的该反射激光的该激光影像，以获得该标的物在同一水平截面的轮廓信息；当该激光扫描一周后，使该第二马达带动该第二镜子变化其镜面的倾斜角度，以获得该标的物另一水平截面的轮廓信息；由对应于该标的物的多个连续水平截面的轮廓信息，以进一步获得对应于该标的物的立体轮廓信息，以进行对应于该标的物的立体轮廓信息的输入。

20.如权利要求13至19中任一项所述的激光扫描输入装置，其中该影像撷取模块为数字摄影机或线性影像传感器其中之一。

21.如权利要求20所述的激光扫描输入装置，其中该激光是线状激光或点状激光其中之一。

22.如权利要求11所述的激光扫描输入装置，其中该激光是红外线激光。

23.如权利要求21所述的激光扫描输入装置，其中该激光是红外线激光。