CN103105976B - 手写系统及其感测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及多种手写系统及相关感测方法。本发明的其中一种手写系统包括第一光源供应模块、第二光源供应模块、影像感测装置以及处理电路。其中，第一光源供应模块提供第一光源来照射位于平面上的对象，第二光源供应模块提供第二光源来照设位于上述平面上的上述对象。影像感测装置撷取上述对象反射第一光源的影像或同时反射第一光源与第二光源的影像。处理电路依据所撷取到的影像中的光点信息来产生控制信息。由于本发明利用上、下二道光源来照射一对象，并依据所撷取到影像中的光点信息(例如是光点数量)来产生控制信息或依据所撷取到影像来产生上述对象的位置信息，因此，本发明的手写系统可辨别按下与浮空这二种操作。

Description

手写系统及其感测方法

技术领域

本发明是有关于触控领域的技术，且特别是有关于多种手写系统及这些手写系统的感测方法。

背景技术

多触点鼠标(例如EvoMouse)是一种允许使用者利用手势来操控计算机的手写系统。这种手写系统会发射一道平行于桌面的面光源，并捕捉位于桌面上的一对象(例如是用户的手指)反射面光源而形成的光点，据以计算此对象的位置。

然而，由于上述的这种手写系统仅依据一个光点来计算对象的位置，因此这种手写系统无法辨别按下(touch)与浮空(hover)这二种操作。

发明内容

本发明提供多种手写系统，这些手写系统都可辨别按下与浮空这二种操作。

本发明另提供多种感测方法，分别适用于上述手写系统。

本发明提出一种手写系统，其包括有第一光源供应模块、第二光源供应模块、影像感测装置处理以及电路。所述第一光源供应模块用以提供第一光源来照射位于平面上的对象。所述第二光源供应模块用以提供第二光源来照设位于上述平面上的上述对象，其中第二光源供应模块设置在第一光源供应模块之下。所述影像感测装置配置在上述平面上，并用以撷取上述对象反射第一光源的影像或同时反射第一光源与第二光源的影像。所述处理电路电性连接影像感测装置，用以接收影像感测装置所撷取到的影像，并依据所撷取到的影像中的光点信息来产生控制信息，其中所述光点信息包含光点数量，当所撷取到的影像中仅具有单一光点时，处理电路便判断上述对象是处于悬空状态，并据以产生对应于悬空状态的控制信息；而当所撷取到的影像中具有二个光点时，处理电路便判断上述对象处于按下状态，并产生对应于按下状态的控制信息。

本发明另提出一种对应于上述手写系统的感测方法。所述手写系统包括有第一光源供应模块、第二光源供应模块以及影像感测装置。所述第一光源供应模块用以提供第一光源来照射位于平面上的对象。所述第二光源供应模块用以提供第二光源来照设位于上述平面上的上述对象，且第二光源供应模块设置在第一光源供应模块之下。而所述影像感测装置也配置在上述平面上，用以撷取上述对象反射第一光源的影像或反射第一光源与第二光源的影像。所述感测方法包括有下列步骤：取得影像感测装置所撷取到的影像；以及依据所撷取到的影像中的光点信息来判断上述对象是处于悬空状态还是按下状态。

在上述感测方法的实施例中，所述光点信息包含光点数量。

本发明又另提出一种手写系统，其包括有光源供应模块、影像感测装置以及处理电路。所述光源供应模块用以产生至少第一光源以及第二光源。所述影像感测装置用以撷取对象反射第一光源的影像或同时反射第一光源与第二光源的影像。而所述处理电路是电性连接影像感测装置，用以接收影像感测装置所撷取到的影像，并依据所撷取到的影像中的光点信息来产生控制信息，其中所述光点信息包含光点数量，当所撷取到的影像中仅具有单一光点时，所述处理电路便判断所述对象处于悬空状态，并据以产生对应于所述悬空状态的所述控制信息，而当所撷取到的影像中具有二个光点时，所述处理电路便判断所述对象处于按下状态，并据以产生对应于所述按下状态的所述控制信息。

本发明还提出一种手写系统，其包括有光源供应模块、影像感测装置以及处理电路。所述光源供应模块用以产生至少第一光源以及第二光源。所述影像感测装置用以撷取一对象反射第一光源的影像或反射第一光源与第二光源的影像。而所述之处理电路是电性连接影像感测装置，且当影像感测装置撷取上述对象反射第一光源的影像时，处理电路便依据所撷取到的影像产生上述对象的位置信息；其中，当影像感测装置所撷取到的影像中仅具有第一光源的影像时，处理电路便判断对象处于悬空状态，处理电路更根据对象的位置信息相对于手写系统的位置变化来控制显示屏幕上的光标。

本发明解决前述问题的方式，是利用上、下二道光源来照射一对象，并依据所撷取到的影像中的光点信息(例如是光点数量)来产生控制信息。当所撷取到的影像中仅具有单一光点时，便判断上述对象是处于一悬空状态，并产生对应于悬空状态的控制信息；而当所撷取到的影像中具有二个光点时，便判断上述对象处于一按下状态，并产生对应于按下状态的控制信息。因此，本发明的手写系统可辨别按下与浮空这二种操作。当然，本发明还可依据所撷取到的影像来产生上述对象的位置信息。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举优选实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1为本发明一实施例所揭示的手写系统的俯视示意图。

图2为图1所示的二个光源供应模块的配置关系的示意图。

图3为本发明一实施例所揭示的手写系统的感测方法的流程图。

图4为本发明一实施例所揭示的光源供应模块的示意图。

图5为本发明另一实施例所揭示的光源供应模块的示意图。

图6为将本发明的手写系统整合在笔记本电脑的示意图。

具体实施方式

第一实施例：

图1为本发明一实施例所揭示的手写系统的俯视示意图。请参照图1，此手写系统包括有光源供应模块104、光源供应模块106(图中未绘示，详后述)、影像感测装置108与处理电路110。其中处理电路110是电性连接影像感测装置108。上述光源供应模块104与106用以分别提供第一光源与第二光源来照射位于平面112上的对象102(例如是用户的食指)。在此例中，平面112的形状为平行四边形，较佳为矩形。此平面112可为一虚拟平面，其大小可在处理电路110内部的软件中内定，或是在平面112的四个角落设置其他对象来定义其范围。

图2为图1所示的二个光源供应模块的配置关系的示意图。如图2所示，光源供应模块106设置在光源供应模块104之下。此外，在此例中，光源供应模块104包括有激光光源104-1与光学组件104-2。激光光源104-1用以产生线光源，而光学组件104-2则用以将线光源转换成前述的第一光源，进而利用第一光源来照射平面112。而光源供应模块106包括有激光光源106-1与光学组件106-2。激光光源106-1用以产生线光源，而光学组件106-2则用以将线光源转换成前述的第二光源，进而以利用第二光源来照射平面112。如此一来，当对象102仅进入到第一光源的照射范围时，对象102的表面上就只会形成单一个光点；而当对象102进入到第一光源与第二光源这二者的照射范围时，对象102的表面上就会形成二个光点。

在此例中，光学组件104-2与106-2都可以是以一圆柱镜来实现，或是以一微机电扫描面镜(MEMSmirror)来实现。所述圆柱镜用以将激光光源所产生的线光源转换成一面光源(planelightsource)，以利用此面光源做为上述第一光源或第二光源来照射平面112。而微机电扫描面镜则用以改变激光光源所产生的线光源的光行进方向而形成上述第一光源或第二光源，以便利用所形成的光源来扫描平面112。而所述第一光源与第二光源都会朝着平面112的方向而行进，并使得平面112都涵盖在这二个光源的光行进区域中。

请再参照图1，影像感测装置108配置在平面112上，并位于平面112上的一角落。此影像感测装置108用以撷取对象102反射第一光源的影像或同时反射第一光源与第二光源的影像。由于对象102被第一光源照到，或者同时被第一光源与第二光源照到时，对象102表面中朝向光源来向的对应位置便会反光，因此只要将光源供应模块104与106的位置适当地配置，使得对象102表面反射第一光源与第二光源的位置不会重迭即可。如此一来，处理电路110在接收到影像感测装置108所撷取到的影像之后，便可依据所撷取到之影像中的光点信息来产生控制信息。在此例中，所述之光点信息例如是光点数量。

举例来说，当所撷取到的影像中仅具有单一光点时(即对象102仅反射第一光源时)，处理电路110便可判断出对象102是处于悬空状态，并据以产生对应于悬空状态的控制信息；而当所撷取到的影像中具有二个光点时(即对象102同时反射第一光源与第二光源时)，处理电路110便可判断出对象102是处于按下状态，并据以产生对应于按下状态的控制信息。

进一步地，当判断出对象102处于悬空状态时，处理电路110还可依据单一光点的影像特征以及单一光点在影像感测装置108上的成像位置来计算对象102相对于平面112的位置；而当判断出对象102是处于按下状态时，处理电路110则可依据二个光点的其中之一的影像特征以及所选定之光点在影像感测装置108上的成像位置来计算对象102相对于平面112的位置。而所述影像特征包括是光点亮度与光点大小至少其中之一。当然，为避免误判，第一光源与第二光源可以是具有不同的闪烁速率或是不同的波长。而由上述可知，本发明的手写系统可辨别按下与浮空这二种操作。

值得一提的是，上述的每一光源供应模块也可以是改为采用多个激光光源来构成，而不需采用任何的光学组件，只要将这些激光光源彼此并排，以利用这些激光光源发光而形成类似于面光源的光源即可。此外，上述影像感测装置108与上述二个光源供应模块也并非限定配置在平面112上的一角落，本例仅是举出一个较佳的配置方式。

由上述说明，本领域具有通常知识者当可归纳出上述手写系统的一些基本操作步骤，如图3所示。图3为本发明一实施例所揭示的手写系统的感测方法的流程图。所述手写系统包括有第一光源供应模块、第二光源供应模块以及影像感测装置。所述第一光源供应模块用以提供第一光源来照射位于平面上的对象。所述第二光源供应模块用以提供第二光源来照设位于上述平面上的上述对象，且此第二光源供应模块设置在第一光源供应模块之下。而所述影像感测装置也配置在上述平面上，并用以撷取上述对象反射第一光源的影像或反射第一光源与第二光源的影像。所述感测方法包括有下列步骤：取得影像感测装置所撷取到的影像(如步骤S302所示)；以及依据所撷取到的影像中的光点信息来判断上述对象是处于悬空状态还是按下状态(如步骤S304所示)。

在上述感测方法中，所述光点信息例如是光点数量。当所撷取到的影像中仅具有单一光点时，便可判断出上述对象是处于悬空状态；而当所撷取到的影像中具有二个光点时，便可判断出上述对象是处于按下状态。

第二实施例：

此实施例提出另一种手写系统，此手写系统与第一实施例的手写系统的不同之处，在于此手写系统仅采用一个光源供应模块，而此光源供应模块可产生至少第一光源以及第二光源。以图4与图5来进行说明。

图4为本发明一实施例所揭示的光源供应模块的示意图。如图4所示，光源供应模块410用以产生第一光源与第二光源来照射位于平面112上的对象102。在此例中，光源供应模块410包括有激光光源412与光学组件414，且此光学组件414具有一分光镜416。所述分光镜416用以依据激光光源412所发出的光而产生第一线光源A以及第二线光源B，使得光学组件414中的其他构件可将第一线光源A以及第二线光源B分别转换为属于面光源的第一光源以及第二光源。

图5为本发明另一实施例所揭示的光源供应模块的示意图。如图5所示，光源供应模块510用以产生第一光源与第二光源来照射位于平面112上的对象102。在此例中，光源供应模块510包括有激光光源510-1、光学组件510-2、激光光源510-3与光学组件510-4。激光光源510-3是配置在激光光源510-1之下，而光学组件510-4是配置在光学组件510-2之下。激光光源510-1用以发出激光光，而光学组件510-2则用以将激光光源510-1所发出的激光光转换成为属于面光源的第一光源。类似地，激光光源510-3也用以发出激光光，而光学组件510-4则用以将激光光源510-3所发出的激光光转换成为属于面光源的第二光源。

值得一提的是，在本发明中，当手写系统中的处理电路接收到影像感测装置所撷取的对象反射第一光源的影像时，处理电路也可依据此时所撷取到的影像来产生对象的位置信息。此外，不论处理电路是依据对象反射第一光源的影像来取得对象的位置信息，还是依据对象反射第一光源与第二光源的影像来取得对象的位置信息，在处理电路取得对象的位置信息之后，处理电路便可根据对象的位置信息相对于手写系统的位置变化来控制显示屏幕上的光标。举例来说，当对象反射第一光源所形成的影像包含光点时，那么此光点在上述影像中的水平移动可以是代表上述光标在显示屏幕上的垂直移动，而光点在上述影像中的垂直移动则可以是代表上述光标在显示屏幕上的水平移动。

另外，当手写系统中的影像感测装置进一步撷取对象反射第一光源与第二光源的影像时，处理电路也可据以输出控制信息。而所述的控制信息可以是包含显示屏幕上的光标所显示位置的虚拟对象的互动指令。

此外，由上述说明，本领域具有通常知识者应知本发明的手写系统非常适合整合在电子装置(例如是笔记本电脑)中，或者是整合在其他型态的输入设备(例如是键盘中)，其较佳的实施型态是整合在电子装置或其他型态的输入设备的侧边。图6即是将本发明的手写系统整合在笔记本电脑的示意图。如图6所示，在笔记本电脑602的侧边是整合了由处理电路612、影像感测装置614、光源供应模块616与光源供应模块618所组成的手写系统。必须注意的是，影像感测装置614的感光面614-1、光源供应模块616的发光面616-1以及光源供应模块618的发光面618-1较佳为外露于笔记本电脑602的壳体，以使此手写系统能正确操作。或者，在笔记本电脑602的壳体中相对于影像感测装置614的感光面614-1、光源供应模块616的发光面616-1以及光源供应模块618的发光面618-1这三者的部分为透明。

综上所述，本发明解决前述问题的方式，乃是利用上、下二道光源来照射一对象，并依据所撷取到的影像中的光点信息(例如是光点数量)来产生控制信息。当所撷取到的影像中仅具有单一光点时，便判断上述对象是处于悬空状态，并据以产生对应于悬空状态的控制信息；而当所撷取到的影像中具有二个光点时，便判断上述对象处于按下状态，并据以产生对应于按下状态的控制信息。因此，本发明的手写系统可辨别按下与浮空这二种操作。当然，本发明还可依据所撷取到的影像来产生上述对象的位置信息。

以上所述，仅是本发明的优选实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以优选实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (23)

1.一种手写系统，其特征在于，所述手写系统包括：

第一光源供应模块，用以提供第一光源来照射位于平面上的对象；

第二光源供应模块，用以提供第二光源来照设位于所述平面上的所述对象，其中所述第二光源供应模块设置在所述第一光源供应模块之下；

影像感测装置，配置在所述平面上，用以撷取所述对象反射所述第一光源的影像或同时反射所述第一光源与所述第二光源的影像；以及

处理电路，电性连接所述影像感测装置，用以接收所述影像感测装置所撷取到的影像，并依据所撷取到的影像中的光点信息来产生控制信息，其中所述光点信息包含光点数量，

当所撷取到的影像中仅具有单一光点时，所述处理电路便判断所述对象处于悬空状态，并据以产生对应于所述悬空状态的所述控制信息，而当所撷取到的影像中具有二个光点时，所述处理电路便判断所述对象处于按下状态，并据以产生对应于所述按下状态的所述控制信息。

2.如权利要求1所述的手写系统，其特征在于，当判断所述对象处于所述悬空状态时，所述处理电路更依据所述单一光点的影像特征以及所述单一光点在所述影像感测装置上的成像位置来计算所述对象相对于所述平面的位置，而当判断所述对象处于所述按下状态时，所述处理电路更依据所述二个光点的其中之一的影像特征以及所选定的光点在所述影像感测装置上的成像位置来计算所述对象相对于所述平面的位置。

3.如权利要求2所述的手写系统，其特征在于，所述影像特征包括光点亮度与光点大小至少其中之一。

4.如权利要求1所述的手写系统，其特征在于，每一光源供应模块包括：

激光光源，用以产生线光源；以及

光学组件，用以将所述线光源转换成所述第一光源或所述第二光源。

5.如权利要求4所述的手写系统，其特征在于，所述光学组件为圆柱镜或为微机电扫描面镜，所述圆柱镜用以将所述线光源转换成面光源，以形成所述第一光源或所述第二光源，而所述微机电扫描面镜则用以改变所述线光源的光行进方向而形成所述第一光源或所述第二光源。

6.如权利要求4所述的手写系统，其特征在于，每一光源供应模块包括：

多个激光光源，所述激光光源彼此并排，用以发光而形成所述第一光源或所述第二光源。

7.如权利要求1所述的手写系统，其特征在于，所述第一光源与所述第二光源具有不同的闪烁速率或是不同的波长。

8.如权利要求1所述的手写系统，其特征在于，所述平面的形状为平行四边形。

9.如权利要求1所述的手写系统，其特征在于，所述平面为虚拟平面。

10.一种感测方法，其适用于如权利要求1-9任意一项所述的手写系统，其特征在于，所述感测方法包括：

取得所述影像感测装置所撷取到的影像；以及

依据所撷取到的影像中的光点信息来判断所述对象是处于悬空状态还是按下状态。

11.一种手写系统，其特征在于，所述手写系统包括：

光源供应模块，产生至少第一光源以及第二光源；

影像感测装置，用以撷取对象反射所述第一光源的影像或同时反射所述第一光源与所述第二光源的影像；以及

处理电路，电性连接所述影像感测装置，用以接收所述影像感测装置所撷取到的影像，并依据所撷取到的影像中的光点信息来产生控制信息，其中所述光点信息包含光点数量，当所撷取到的影像中仅具有单一光点时，所述处理电路便判断所述对象处于悬空状态，并据以产生对应于所述悬空状态的所述控制信息，而当所撷取到的影像中具有二个光点时，所述处理电路便判断所述对象处于按下状态，并据以产生对应于所述按下状态的所述控制信息。

12.如权利要求11所述的手写系统，其特征在于，当判断所述对象处于所述悬空状态时，所述处理电路更依据所述单一光点的影像特征以及所述单一光点在所述影像感测装置上的成像位置来计算所述对象相对于所述手写系统的位置，而当判断所述对象处于所述按下状态时，所述处理电路更依据所述二个光点的其中之一的影像特征以及所选定的光点在所述影像感测装置上的成像位置来计算所述对象相对于所述手写系统的位置。

13.如权利要求12所述的手写系统，其特征在于，所述影像特征包括光点亮度与光点大小至少其中之一。

14.如权利要求11所述的手写系统，其特征在于，所述光源供应模块包括：

激光光源；以及

光学组件，所述光学组件具有分光镜，所述分光镜用以依据所述激光光源所发出的光而产生第一线光源以及第二线光源，而所述光学组件可将所述第一线光源以及所述第二线光源转换为属于面光源的所述第一光源以及所述第二光源。

15.如权利要求11所述的手写系统，其特征在于，所述光源供应模块包括：

第一激光光源，用以发出第一激光光；

第一光学组件，用以将所述第一激光光转换成为属于面光源的所述第一光源；

第二激光光源，用以发出一第二激光光；以及

第二光学组件，用以将所述第二激光光转换成为属于面光源的所述第二光源。

16.如权利要求11所述的手写系统，其特征在于，所述第一光源与所述第二光源具有不同的闪烁速率或是不同的波长。

17.一种手写系统，其特征在于，所述手写系统包括：

光源供应模块，产生至少第一光源以及一第二光源；

影像感测装置，用以撷取对象反射所述第一光源的影像或同时反射所述第一光源与所述第二光源的影像；以及

处理电路，电性连接所述影像感测装置，当所述影像感测装置撷取所述对象反射所述第一光源的影像，所述处理电路便依据所撷取到的影像产生所述对象的位置信息；

其中，当所述影像感测装置所撷取到的影像中仅具有所述第一光源的影像时，所述处理电路便判断所述对象处于悬空状态，处理电路更根据所述对象的位置信息相对于所述手写系统的位置变化来控制显示屏幕上的光标。

18.如权利要求17所述的手写系统，其特征在于，所述光源供应模块包括：

激光光源；以及

光学组件，所述光学组件具有分光镜，所述分光镜用以依据所述激光光源所发出的光而产生第一线光源以及一第二线光源，而所述光学组件可将所述第一线光源以及所述第二线光源转换为属于面光源的所述第一光源以及所述第二光源。

19.如权利要求17所述的手写系统，其特征在于，所述光源供应模块包括：

第一激光光源，用以发出第一激光光；

第一光学组件，用以将所述第一激光光转换成为属于面光源的所述第一光源；

第二激光光源，用以发出第二激光光；以及

第二光学组件，用以将所述第二激光光转换成为属于面光源的所述第二光源。

20.如权利要求17所述的手写系统，其特征在于，所述第一光源与所述第二光源具有不同的闪烁速率或是不同的波长。

21.如权利要求17所述的手写系统，其特征在于，所述对象反射所述第一光源所形成的影像包含光点，而所述光点在所述影像中的水平移动代表所述光标在所述显示屏幕上的垂直移动，而所述光点在所述影像中的垂直移动代表所述光标在所述显示屏幕上的水平移动。

22.如权利要求17所述的手写系统，其特征在于，当所述影像感测装置进一步撷取所述对象反射所述第一光源与所述第二光源的影像时，则所述处理电路据以输出控制信息。

23.如权利要求22所述的手写系统，其特征在于，所述控制信息包含显示屏幕上的光标所显示位置的虚拟对象的互动指令。