CN102375614A - 输出入装置及其人机交互系统与方法 - Google Patents

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Abstract

一种输出入装置及其人机交互系统与方法。输出入装置包括投影模块、影像撷取模块及处理模块。投影模块用以将移动运算装置所显示的影像投影到表面上；影像撷取模块用以撷取使用者在所述表面上的投影影像的操作动作，从而提供操作信息；处理模块用以接收并处理影像撷取模块所提供的操作信息，从而产生操作命令来对应地控制移动运算装置的运作。

Description

输出入装置及其人机交互系统与方法
技术领域
本发明涉及一种输出入装置，且特别涉及一种与移动运算装置相连接的输出入装置及其人机交互系统与方法。
背景技术
现今由于触控技术的成熟，所以越来越多移动运算装置(mobilecomputing device，例如：智慧型触控手机(smart touch phone)、个人数字助理(personal digital assistant，PDA)、可携式多媒体播放器(portable mediaplayer，PMP)...等)使用触控面板(touch panel)来作为人机接口(human-machine interface)。然而，由于使用触控面板的移动运算装置的屏幕尺寸多半小于5时，所以不但会造成使用者在观赏影像(例如影片或文章)的不便，而且在某些触控输入场合下也会造成使用者在使用上的困难，例如：手指表面积大于屏幕所显示的图符(Icon)的状态下。
再者，目前以影像撷取装置配合投影装置的交互系统大多为较大型的交互系统，且由于影像撷取装置及投影装置彼此的相对位置为非固定，因此在进行交互前必须先通过投影装置投射投影坐标的定位点，再由使用者依序碰触或点击各个定位点，从而让影像撷取装置检测定位点取像的影像坐标，从而完成定位的步骤。
然而，当影像撷取装置或投影装置稍有移动，则必须重新定位，实属麻烦。此外，Light Blue Optics公司亦公开一种移动式光学触控交互装置，称之为Light Touch，此光学触控交互装置利用雷射光源并通过全像技术(Holographic technology)以将储存于存储器内的影像数据投影出来。虽然此光学触控装置可通过有线或无线连接方式与外部电子装置连接，以将影像数据传输至内部存储器，但却无法与外部电子装置同步地显示影像。
发明内容
有鉴于此，本发明提出一种与移动运算装置相连接的输出入装置及其人机交互系统与方法，从而有效地改善先前技术所述及的问题。
本发明的其他目的和优点可以从本发明所揭露的技术特征中得到进一步的了解。
为达上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本发明的一实施例提供一种输出入装置。输出入装置包括投影模块、影像撷取模块及处理模块。投影模块用以接收移动运算装置所提供的影像，并投影到表面上；影像撷取模块用以撷取使用者在表面上的投影影像上的操作动作，从而提供操作信息；处理模块，电连接影像撷取模块，用以接收并处理影像撷取模块所提供的操作信息，从而产生操作命令来对应地控制移动运算装置的运作。
在本发明的一实施例中，输出入装置可以还包括输出入接口，电连接投影模块与处理模块，以有线或无线的连接方式取得移动运算装置所显示的影像数据，并提供影像数据至投影模块以进行投影。
在本发明的一实施例中，输出入接口还以有线或无线的连接方式传送操作命令至移动运算装置，从而使得移动运算装置对于操作命令产生反应且对应地进行运作。
在本发明的一实施例中，投影模块可以包括多个子投影模块。输出入装置可以还包括投影分割结合模块，电连接于输出入接口与这些子投影模块之间，用以接收并处理输出入接口所取得的移动运算装置所显示的影像数据，并提供影像数据至这些子投影模块以进行投影。
在本发明的一实施例中，影像撷取模块可以包括多个子影像撷取模块，用以撷取使用者在投影影像上的操作动作，从而提供操作信息至处理模块。
在本发明的一实施例中，输出入装置可以还包括辅助照明光源模块，用以提供不可见光至投影影像上，从而协助影像撷取模块撷取使用者在投影影像上的操作动作。
在本发明的一实施例中，投影模块与所有子投影模块皆可以为微型投影模块。
在本发明的一实施例中，子投影模块接收经过投影分割结合模块处理的移动运算装置所提供的多个影像，可依序将多个影像投影至表面，且多个影像重迭于表面上。
在本发明的一实施例中，子投影模块接收经过投影分割结合模块处理的移动运算装置所提供的多个影像，可同时投影至表面，且多个影像投射于表面的不同位置上。
在本发明的一实施例中，影像撷取模块与所有子影像撷取模块皆可以为摄影机模块。
在本发明的一实施例中，移动运算装置至少包括智慧型触控手机、个人数字助理与可携式多媒体播放器中的一个。
本发明的另一实施例提供一种人机交互系统。人机交互系统包括移动运算装置以及输出入装置。输出入装置以有线或无线的连接方式与移动运算装置进行连接，用以将移动运算装置所显示的影像投影到表面上，并撷取使用者在表面上的投影影像上的操作动作，从而对应地控制移动运算装置的运作。
本发明的再一实施例提供一种人机交互方法，其包括：利用投影模块将移动运算装置所显示的影像投影到表面上，从而使得所述表面上具有投影影像；利用影像撷取模块撷取使用者在所述投影影像上的操作动作；以及致使移动运算装置对于所述操作动作产生反应且对应地运作。
基于上述，在本发明的上述实施例中，由于输出入装置可以将移动运算装置所显示的相对小的影像转变成相对大的投影影像于任一表面上。如此一来，使用者不但可在表面上的投影影像进行观赏影片或阅读文章，而且又可以在表面上的投影影像进行操作，从而控制移动运算装置的运作。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举多个实施例，并配合附图，作详细说明如下，但是上述一般描述及以下实施方式仅为例示性及阐释性的，其并不能限制本发明所欲主张的范围。
附图说明
图1绘示为本发明一实施例的人机交互系统的方块图。
图2绘示为本发明一实施例的人机交互系统的成效示意图。
图3绘示为本发明一实施例的输出入装置的方块图。
图4绘示为本发明一实施例的人机交互方法的流程图。
具体实施方式
有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图的多个实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明，而非用来限制本发明。
图1绘示为本发明一实施例的人机交互系统(human-machine interactionsystem)10的方块图；而图2绘示为本发明一实施例的人机交互系统10的成效示意图。请合并参照图1与图2，人机交互系统10包括移动运算装置101(mobile computing device)与输出入装置(I/O device)103。在本实施例中，移动运算装置101可以为智慧型触控手机、个人数字助理或多媒体播放器中的一个，但皆不限制于此。
输出入装置103可以有线(wire)，例如RS232、通用串行总线(UniversalSerial Bus)等或者无线(wireless)，例如802.11a/b/g/n无线网路接口规格、蓝牙(Blue Tooth)或无线射频(Radio Frequency)的连接方式与移动运算装置101进行连接，或者移动运算装置101可通过电连接的方式与输出入装置103直接进行连接，且可用以将移动运算装置101所显示的影像201投影到表面上(例如桌面105，但并不限制于此)，并撷取使用者在桌面105上的投影影像203上的操作动作，从而对应地控制移动运算装置101的运作。
更清楚来说，图3绘示为本发明一实施例的输出入装置103的方块图。请合并参照图1～图3，输出入装置103包括输出入接口(I/O interface)301、投影模块(例如为微型投影模块(pico-projection module))303、影像撷取模块(image capturing module，例如为摄影机模块，但并不限制于此)305，以及处理模块(processing module)307。
在本实施例中，输出入接口301电连接投影模块303与处理模块307。输出入接口301可以有线或无线的连接方式取得移动运算装置101所显示的影像201的影像数据Img_D，并提供影像数据Img_D至投影模块303以进行投影。如此一来，投影模块303即可将移动运算装置101所显示的影像201投影到桌面105上，使得桌面105上具有投影影像203。
影像撷取模块305电连接处理模块307，用以撷取使用者在投影影像203上的操作动作(operation action，例如在投影影像203上的触控位置，或在投影影像203上所输入的手势)，从而提供操作信息O_Inf至处理模块307。处理模块307用以接收并处理影像撷取模块305所提供的操作信息O_Inf，从而产生操作命令O_Cmd。
相似地，输出入接口301亦可以有线或无线的连接方式传送处理模块307所产生的操作命令O_Cmd至移动运算装置101，使得处理模块307可以对应地控制移动运算装置101的运作。换言之，移动运算装置101会对处理模块307的操作命令O_Cmd产生反应且进行对应地运作。
基于上述，使用者可在投影影像203上进行触控或者输入手势即可对应地控制/操控移动运算装置101的运作。如此一来，使用者不但可在桌面105上的投影影像203上进行观赏影片或阅读文章，而且又可以在桌面105上的投影影像203所显示的大图符(Icon)进行操作，从而容易地控制/操控移动运算装置101的运作。再者，本实施例还可提供多个使用者分别位于输出入装置103端及移动运算装置101端，并通过有线或无线方式而分别操控移动装置101，亦即在输出入装置103端的使用者的操控动作可同步地显示于移动运算装置101端，而在移动运算装置101端的使用者的操控动作亦可同步地显示于输出入装置103端，如此还可达到交互的效果。
换个角度来说，由于微型投影模块是利用小装置来投射大影像，而影像撷取模块是将大影像用小装置来取像。因此，两者结合就可以达到小装置可产生大影像。另一方面，适当的将投影影像与取像重迭，就可达到直接交互(directly interaction)的操作。
更清楚来说，在前述实施例中，投影模块303与影像撷取模块305可以分别使用不同的镜头以形成两个独立的模块，但需注意的是，投影成像与光学取像位置上具有特定且预设的关系(例如投影模块303与影像撷取模块305的两镜头的中心位置距离必须在特定且预设的范围内，亦即投影模块303与影像撷取模块305彼此相对位置为固定)。如此一来，使用者在使用前无需进行前置定位(pre-position)且亦不用进行校准(calibration)，即可在桌面105上的投影影像203对移动运算装置101进行控制/操控。
在本发明的其他实施例中，投影模块303与影像撷取模块305亦可以共用一个镜头以整合成单一模块。如此一来，由于投影模块303与影像撷取模块305共用一个镜头且为整合成单一模块，亦即投影模块303与影像撷取模块305彼此相对位置为固定。因此，使用者在使用前也无需进行前置定位及校准即可在桌面105上的投影影像203对移动运算装置101进行控制/操控。
另一方面，为了要使得影像撷取模块305可以更加准确地撷取到使用者在投影影像203上的操作动作以及简化处理模块307的数据处理量。在本发明的其他实施例中，如图3所示，还可以在输出入装置103中加入辅助照明光源模块309。
更清楚来说，辅助照明光源模块309可以提供可见光或不可见光。举例而言，辅助照明光源模块309提供不可见光(例如红外线光源)照射至投影影像203上，从而协助影像撷取模块305可以准确地撷取使用者在投影影像203上的操作动作，其因影像撷取模块305为通过撷取不可见光而获得使用者在投影影像203上的操作动作，如此影像撷取模块305即可准确地撷取到使用者在投影影像203上的操作动作，同时也可简化处理模块307的数据处理量。
除此之外，在本发明的其他实施例中，投影模块303可以包括有多个(例如3个，但并不限制于此)子投影模块303_1～303_3(皆可以为微型投影模块)。输出入装置103中还包括投影分割结合模块311(如图3所示)。
更清楚来说，投影分割结合模块311电连接于输出入接口301与子投影模块303_1～303_3之间，用以接收并处理输出入接口301所取得的移动运算装置101所显示的影像201的影像数据Img_D，并将影像数据Img_D分割成多个分割影像数据Img_D1、Img_D2以及Img_D3，以提供分割影像数据Img_D1、Img_D2以及Img_D3给子投影模块303_1～303_3进行投影。换言之，经由子投影模块303_1～303_3各别所投影的影像可以组合成投影影像203，甚至也可以组合成比投影影像203还要大的投影影像。
此外，投影分割结合模块311还可以将影像数据Img_D分割成左眼分割影像数据Img_D1与右眼分割影像数据Img_D2，并且分别提供左眼分割影像数据Img_D1与右眼分割影像数据Img_D2给子投影模块303_1～303_3之其二以进行投影，将左眼分割影像数据Img_D1与右眼分割影像数据Img_D2依序重迭形成3D影像。如此一来，使用者可戴上3D眼镜后，再配合3D眼镜切换时序以依序显示左右眼影像，就可让使用者感受到立体影像的显示效果。
另一方面，在本发明的其他实施例中，影像撷取模块305也可以包括有多个(例如3个，但并不限制于此)子影像撷取模块305_1～305_3。子影像撷取模块305_1～305_3用以撷取使用者在投影影像203上的操作动作，从而提供子影像操作信息O_Inf1、O_Inf2以及O_Inf3至处理模块307。
基于上述实施例，本发明提供一种人机交互方法。更清楚来说，图4绘示为本发明一实施例的人机交互方法的流程图。请参照图4，本实施例的人机交互方法包括以下步骤：首先，利用投影模块将移动运算装置所显示的影像投影到表面上(例如桌面上，但并不限制于此)，从而使得此表面上具有投影影像(S401)；接着，利用影像撷取模块撷取使用者在表面的投影影像上的操作动作(S403)；最后，致使移动运算装置对使用者在表面的投影影像上的操作动作产生反应而对应地运作(S405)。
综上所述，在本发明的上述实施例中，由于输出入装置103可以将移动运算装置101所显示的相对小的影像201转变成相对大的投影影像203于任一表面(例如桌面105)上。如此一来，使用者不但可在表面(桌面105)上的投影影像203进行观赏影片或阅读文章，而且又可以在表面(桌面105)上的投影影像203进行操作，从而控制移动运算装置101的运作。更甚者，在本发明的上述实施例中，输出入装置103可以是固定桌上型，也可以是可携式，且可以让使用者在餐厅、机场、旅馆等场合，只要找到适当的桌面，即可将移动运算装置101转换成桌上型电脑使用。
以上所述，仅为本发明的优选实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即大凡依本发明权利要求及发明说明内容所作的简单的等效变化与修改，皆仍属本发明专利涵盖的范围内。另外，本发明的任一实施例或权利要求不须达成本发明所揭露的全部目的或优点或特点。此外，摘要部分和标题仅是用来辅助专利文件搜寻之用，并非用来限制本发明的权利范围。

Claims (20)

1.一种输出入装置，包括：
投影模块，用以接收移动运算装置所提供的影像，并投影到表面上，其中所述投影模块包括多个子投影模块；
影像撷取模块，用以撷取使用者在所述表面的所述影像上的操作动作，从而提供操作信息；
处理模块，电连接所述影像撷取模块，用以接收并处理所述操作信息，从而产生操作命令来对应地控制所述移动运算装置的运作；
输出入接口，电连接所述投影模块与所述处理模块，所述输出入接口以有线或无线的连接方式取得所述移动运算装置所提供的影像数据；以及
投影分割结合模块，电连接于所述输出入接口与所述多个子投影模块之间，用以接收并处理所述输出入接口所取得的所述移动运算装置所提供的所述影像数据，并提供所述影像数据至所述多个子投影模块以进行投影。
2.如权利要求1所述的输出入装置，其中，所述输出入接口还以有线或无线的连接方式传送所述操作命令至所述移动运算装置，从而使得所述移动运算装置对于所述操作命令产生反应且对应地进行运作。
3.如权利要求1所述的输出入装置，其中，所述投影模块与所述多个子投影模块皆为微型投影模块。
4.如权利要求1所述的输出入装置，其中，所述多个子投影模块接收经过所述投影分割结合模块处理的所述移动运算装置所提供的多个影像，可依序将所述多个影像投影至所述表面，且所述多个影像重迭于所述表面上。
5.如权利要求1所述的输出入装置，其中，所述多个子投影模块接收经过所述投影分割结合模块处理的所述移动运算装置所提供的多个影像，可同时投影至所述表面，且所述多个影像投射于所述表面的不同位置上。
6.如权利要求1所述的输出入装置，其中，所述影像撷取模块包括多个子影像撷取模块，用以撷取所述使用者在所述投影影像上的所述操作动作，从而提供所述操作信息至所述处理模块。
7.如权利要求6所述的输出入装置，其中，所述影像撷取模块与所述多个子影像撷取模块皆为摄影机模块。
8.如权利要求1所述的输出入装置，还包括：
辅助照明光源模块，用以提供不可见光至所述投影影像上，从而协助所述影像撷取模块撷取所述使用者在所述投影影像上的所述操作动作。
9.如权利要求1所述的输出入装置，其中，所述移动运算装置至少包括智慧型触控手机、个人数字助理与可携式多媒体播放器中的一个。
10.一种人机交互系统，包括：
移动运算装置；以及
输出入装置，以有线或无线的连接方式与所述移动运算装置进行连接，所述输出入装置包括：
投影模块，用以将所述移动运算装置所显示的影像投影到表面上，其中所述投影模块包括多个子投影模块；
影像撷取模块，用以撷取使用者在所述投影影像上的操作动作，从而提供操作信息；以及
处理模块，电连接所述影像撷取模块，用以接收并处理所述操作信息，从而产生操作命令来对应地控制所述移动运算装置的运作
投影分割结合模块，电连接于输出入接口与所述多个子投影模块之间，用以接收并处理所述输出入接口所取得的所述移动运算装置的所述影像数据，并提供所述影像数据至所述多个子投影模块以进行投影。
11.如权利要求10所述的人机交互系统，其中，所述输出入接口，电连接所述投影模块与所述处理模块，所述输出入接口以有线或无线的连接方式取得所述移动运算装置所显示的影像数据，并提供所述影像数据至所述投影模块以进行投影。
12.如权利要求10所述的人机交互系统，其中，所述输出入接口还以有线或无线的连接方式传送所述操作命令至所述移动运算装置，从而使得所述移动运算装置对于所述操作命令产生反应且对应地进行运作。
13.如权利要求10所述的人机交互系统，其中，所述投影模块与所述多个子投影模块皆为微型投影模块。
14.如权利要求10所述的人机交互系统，其中，所述影像撷取模块包括多个子影像撷取模块，用以撷取所述使用者在所述投影影像上的所述操作动作，从而提供所述操作信息至所述处理模块。
15.如权利要求14所述的人机交互系统，其中，所述影像撷取模块与所述多个子影像撷取模块皆为摄影机模块。
16.如权利要求10所述的人机交互系统，其中，所述输出入装置还包括：
辅助照明光源模块，用以提供不可见光至所述投影影像上，从而协助所述影像撷取模块撷取所述使用者在所述投影影像上的所述操作动作。
17.如权利要求10所述的人机交互系统，其中，所述移动运算装置至少包括智慧型触控手机、个人数字助理与可携式多媒体播放器中的一个。
18.一种人机交互方法，包括：
利用投影分割结合模块接收经由输出入接口的移动运算装置的影像数据；
利用具有多个子投影模块的投影模块将所述移动运算装置所显示的影像投影到表面上，从而使得所述表面上具有投影影像；
利用影像撷取模块撷取使用者在所述投影影像上的操作动作，并产生操作信息；
利用处理模块来接收并处理所述操作信息，从而产生操作命令；以及
致使所述移动运算装置对所述操作动作产生反应且对应地运作。
19.如权利要求18所述的人机交互方法，还包括：使用所述多个子投影模块接收经过所述投影分割结合模块处理的所述移动运算装置所提供的多个影像，可依序投射所述多个影像至所述表面上，且将所述多个影像重迭于所述表面上。
20.如权利要求18所述的人机交互方法，还包括：使用所述多个子投影模块接收经过所述投影分割结合模块处理的所述移动运算装置所提供的多个影像，可同时投射所述多个影像于所述表面的不同位置上。
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