CN103472957A - 双模输入装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种双模输入装置，其包含一面板、一处理模块及能撷取面板前方影像的一影像撷取系统。该系统可包含一影像感测元件及一光调制元件，该影像感测元件能通过该光调制元件同时感测一触输输入影像及一手势输入影像，并经由该处理模块处理以决定出一输入信息。或是，该系统包含可相对该面板转动的一影像撷取装置，该处理模块即控制该影像撷取装置转动以能选择地撷取一触输输入影像或一手势输入影像以决定出一输入信息。因此，该双模输入装置能利用同一影像装置提供两种输入模式，突破现有单一影像撷取系统仅适用单一输入机制的限制。

Description

双模输入装置
技术领域
本发明关于一种输入装置，且特别关于一种光学触控输入装置。
背景技术
随着触控技术发展成熟，各种触控已广泛运用于触控显示系统中，不同于早期输入需使用独立的键盘或鼠标，提升使用者使用电子装置的便利性。目前触控显示荧幕尺寸越来越大，提供使用者较舒适的观看条件，然而当使用者需实施触控操作时，使用者需靠近荧幕，造成使用者触控时不便观看整个画面，对使用者与系统间的互动造成一定程度的不便。此外，若使用者欲对大范围的区域进行触控操作亦显得不便。对于大区域触控操作的不便，目前已有利用使用者于空间中的手势影像作为输入的系统，由此使用者得以于适当的距离观看荧幕的同时，轻松地以手势执行大区域的输入操作，但对于手势输入，其控制精确度相对地可能不足，尤其是于进行小区域输入操作的情境下，例如移动、小图示的点选等，造成移动定位不佳、图示误选等问题。由于目前无论以触控或手势输入的互动显示系统中，皆有各自实体上独立架构，因此于实作上，此类互动显示系统多仅择一输入架构配置，使得目前互动显示系统仅能适于单一输入模式，难以兼顾输入操作的方便性及精确度。
发明内容
鉴于先前技术中的问题，本发明的目的之一在于提供一种双模输入装置，利用同一影像撷取装置以撷取面板前方触控影像及手势影像，故能满足触控输入及手势输入的需求，突破现有互动显示系统无法仅利用实体单一的输入架构实现两种输入模式的限制。
本发明的一双模输入装置包含一面板、一影像感测元件、一光调制元件及一处理模块。该面板前方定义一触碰输入空间及一手势输入空间，该触碰输入空间位于该面板及该手势输入空间之间。该光调制元件朝向该触碰输入空间及该手势输入空间设置于该影像感测元件之上，使得该影像感测元件能通过该光调制元件同时感测关于该触碰输入空间内的一第一影像及关于该手势输入空间内的一第二影像。该处理模块与该影像感测元件电连接并处理该第一影像及该第二影像至少其中之一以决定出一输入信息。于实际应用上，该第一影像可为使用者于该面板上的触控影像，该第二影像可为使用者于该面板前方一定距离处的手势影像。因此，本发明的双模输入装置可接受使用者的触控操作及手势操作作为输入的依据，突破现有互动显示系统仅能接受单一输入模式的限制，并进一步增加互动输入设计的弹性并可兼顾输入操作的方便性及精确度。
本发明的另一双模输入装置包含一面板、一影像撷取装置及一处理模块。该面板前方定义一触碰输入空间及一手势输入空间，该触碰输入空间位于该面板及该手势输入空间之间。该影像撷取装置设置于该面板的周围并能相对该面板转动。该处理模块与该影像撷取装置电连接并根据一切换机制控制该影像撷取装置转动以能选择地撷取关于该触碰输入空间内的一第一影像或关于该手势输入空间内的一第二影像以决定出一输入信息。同样地，本发明的双模输入装置可接受使用者的触控操作及手势操作作为输入的依据，突破现有互动显示系统仅能接受单一输入模式的限制。
关于本发明的优点与精神可以通过以下的发明详述及所附图式得到进一步的了解。
附图说明
图1为本发明根据一较佳具体实施例的双模输入装置的前视配置示意图。
图2为图1中双模输入装置局部的侧视配置示意图。
图3为根据另一实施例的影像撷取装置的侧视示意图。
图4为根据另一实施例的影像撷取装置的侧视示意图。
图5为本发明根据另一较佳具体实施例的双模输入装置的前视配置示意图。
图6为图5中双模输入装置局部的侧视配置示意图。
其中，附图标记说明如下：
1、3：双模输入装置
12、32：面板
15：影像撷取装置
16、38：处理模块
12a、32a：触碰输入空间
12b、32b：手势输入空间
13a、13b、13c：棒状光源
14a、14b、34a、34b：影像撷取装置
35：马达
38：感测器
40：图示
142、143：影像感测元件
152：影像感测元件
154：光调制元件
144：光调制元件
1422：第一感测区域
1424：第二感测区域
1432：第一光感测单元
1434：第二光感测单元
1442：第一镜头
1444：第二镜头
1446：反射面
1542：鱼眼镜头
具体实施方式
请参阅图1及图2，图1为本发明根据一较佳具体实施例的双模输入装置1的前视配置示意图，图2为双模输入装置1局部的侧视配置示意图。双模输入装置1包含一面板12、二影像撷取装置14a、14b及一处理模块16。面板12系一显示面板，但本发明不以此为限。面板12前方定义一触碰输入空间12a及一手势输入空间12b(以影线表示于图2中)，触碰输入空间12a位于面板12及手势输入空间12b之间。影像撷取装置14a与影像撷取装置14b结构相同并对称设置，以下仅就影像撷取装置14a说明。影像撷取装置14a包含一影像感测元件142及一光调制元件144。光调制元件144朝向触碰输入空间12a及手势输入空间12b设置于影像感测元件142之上，使得影像感测元件142能通过光调制元件144同时感测关于触碰输入空间12a内的一第一影像及关于手势输入空间12b内的一第二影像。处理模块16与影像感测元件142电连接(以虚线表示)，处理模块16处理该第一影像及该第二影像至少其中的一以决定出一输入信息，例如目标(例如鼠标游标)移动、点击目标(例如图示)、其他具有作用的轨迹(例如目标放大、缩小、旋转)等。
于本实施例中，当双模输入装置1处于触控模式时，处理模块16将处理该第一影像以作为输入信息，该第一影像即使用者的手指于面板12上的位置影像。该位置影像的解析及其所需的硬件配置随使用不同的触控技术而有所不同，于本实施例中，双模输入装置1采用两个影像撷取装置14a、14b及三个棒状光源13a、13b、13c(例如以点光源加导光棒实作)，可解析多点触碰位置，但本发明不以此为限。补充说明的是，该第一影像为撷取自触碰输入空间12a内的影像，而非手指与面板12实际的接触形成的影像，因此于实作上，该第一影像有效的撷取不以手指实际接触面板12为限。另外，于实作上，单一位置影像可形成触控点位置，连续的位置影像则可形成轨迹的输入态样，此为光学触控领域所现有者，不另赘述。
当双模输入装置1处于手势输入模式时，处理模块16将处理该第二影像以作为输入信息，该第二影像即使用者的手指于手势输入空间12b内的影像。原则上，空间中影像可仅由单一影像撷取装置撷取，于本实施例中，影像撷取装置14a、14b均可撷取手势输入空间12b内的影像，处理同时撷取的影像可获得影像深度信息；但本发明不以此为限。补充说明的是，于现有光学触控技术中，该第一影像多一维的线影像；相对于该第一影像，该第二影像为二维影像，故可包含更多的信息，例如使用者的手势、骨架或身体其他特定部位的影像，单一张影像即可有丰富输入态样，连续的影像亦可包含轨迹的输入态样。
如图2所示，光调制元件144包含一第一镜头1442及一第二镜头1444，影像感测元件142包含一光感测单元，例如CMOS，但不以此为限。该光感测单元具有一第一感测区域1422及一第二感测区域1424，分别对应第一镜头1442及第二镜头1444。该光感测单元以第一感测区域1422通过第一镜头1442感测关于触碰输入空间12a内的该第一影像，该光感测单元以第二感测区域1424通过第二镜头1444感测关于手势输入空间12b内的该第二影像。于本实施例中，第一镜头1442的光轴(以链线表示于第2图中)平行于面板12的表面(即触控表面)，光调制元件144包含一反射面1446，用以将来自的第一镜头1442的光线反射至影像感测元件142的第一感测区域1422。而第二镜头1444则直接正对第二感测区域1424设置，于实作上，第二镜头1444可采用大视角的镜头，例如鱼眼镜头，以能撷取到关于手势输入空间12b内的影像，但本发明不以此为限。例如于实作上，第二镜头1444亦可搭配一反射面而倾斜设置，有助于抑制像差对解析影像的影响。另外，补充说明的是，于本实施例中，影像感测元件142采用单一光感测单元，但本发明不以此为限。如第3图所示，于另一实施例中，影像感测元件143采用两个独立的第一光感测单元1432及第二光感测单元1434，分别对应第一镜头1442及第二镜头1444，第一光感测单元1432通过第一镜头感测关于触碰输入空间12a内的该第一影像，第二光感测单元1434通过第二镜头1444感测关于手势输入空间12b内的该第二影像。
于本实施例中，由于影像感测元件142可同时感测两处(即触碰输入空间12a及手势输入空间12b)的影像，故于实作上，处理模块16可直接通过分析该第一影像及该第二影像以决定双模输入装置1处于何种输入模式。例如，当该第一影像系一无效用的影像时，双模输入装置1可视为处于手势输入模式，处理模块16处理该第二影像以决定出该输入信息；当该第二影像为一无效用的影像时，双模输入装置1可视为处于触控模式，处理模块16处理该第一影像以决定出该输入信息。甚至是当该第一影像及该第二影像均属有效时，双模输入装置1可视为处于混合输入模式，处理模块16同时解析该第一影像及该第二影像以决定出该输入信息，此可更丰富输入态样。
于前述实施例中，影像撷取装置14a利用两个镜头1442、1444分别撷取关于触碰输入空间12a及手势输入空间12b内的影像，但本发明不以此为限。请参阅图4，其为根据另一实施例的影像撷取装置15的侧视示意图。影像撷取装置15包含一影像感测元件152及一光调制元件154，光调制元件154对应影像感测元件152设置并包含单一鱼眼镜头1542，影像感测元件152即能通过鱼眼镜头1542同时感测关于触碰输入空间12a内的该第一影像及关于手势输入空间12b内的该第二影像。基于光学成像原理，该第一影像及该第二影像对应影像感测元件152的区域可区分的，故前述关于解析影像撷取装置1撷取的影像以决定出该输入信息的说明，于此亦有适用。
请参阅图5及图6，图5为本发明根据另一较佳具体实施例的双模输入装置3的前视配置示意图，图6为双模输入装置3局部的侧视配置示意图。双模输入装置3包含一面板32、二影像撷取装置34a、34b及一处理模块36。面板32系一显示面板，但本发明不以此为限。面板32前方定义一触碰输入空间32a及一手势输入空间32b(以影线表示于图6中)，触碰输入空间32a位于面板32及手势输入空间32b之间。影像撷取装置34a与影像撷取装置34b结构相同并对称设置，以下仅就影像撷取装置34a说明。影像撷取装置34a设置于面板32的周围并能相对面板32转动，于本实施例中，影像撷取装置34a利用与其连接的一马达35以能相对面板32转动，但本发明不以此为限。处理模块36与影像撷取装置34a及马达35电连接，处理模块36控制马达35驱动影像撷取装置34a转动以能选择地撷取关于触碰输入空间32a内的一第一影像或关于手势输入空间32b内的一第二影像以决定出一输入信息。由于双模输入装置3与双模输入装置1的配置逻辑上大致相同，故关于双模输入装置3其他说明可参阅前述双模输入装置1的相关说明，不另赘述。
于本实施例中，由于影像撷取装置34a同一时间内仅能于触碰输入空间32a及手势输入空间32b的中择一撷取影像，因此于实作上，处理模块36将根据一切换机制来切换双模输入装置3的输入模式。于本实施例中，双模输入装置3包含一感测器38，邻近面板32设置(例如中间上方的位置)并与处理模块36电连接。感测器38能感测关于位于触碰输入空间32a或手势输入空间32b内的一物体(例如使用者的手或身体等)的一感测信号。若处理模块36判断该感测信号符合一判断标准，处理模块36则相应地控制影像撷取装置34a，即控制马达35旋转以使影像撷取装置34a能撷取关于触碰输入空间32a内的该第一影像或关于手势输入空间32b内的该第二影像。由此，实现该切换机制。
于一实际应用中，感测器38可为一距离感测器，例如利用红外线、无线电波、声纳等技术感测距离，故该感测信号基于关于该物体的一距离。若处理模块36判断该感测信号大于一第一预定值(例如一个手臂长，约30公分)，处理模块36控制影像撷取装置34a以能撷取关于手势输入空间32b内的该第二影像。换言之，当双模输入装置3处于触控模式时，处理模块36控制影像撷取装置34a转动以使双模输入装置3处于手势输入模式；当双模输入装置3处于手势输入模式时，处理模块36维持影像撷取装置34a摄影角度以使双模输入装置3持续处于手势输入模式。
同样地，若处理模块36判断该感测信号小于一第二预定值(例如2公分)，处理模块36控制影像撷取装置34a以能撷取关于触碰输入空间32a内的该第一影像。换言之，当双模输入装置3处于手势输入模式时，处理模块36控制影像撷取装置34a转动以使双模输入装置3处于触控模式；当双模输入装置3处于触控模式时，处理模块36维持影像撷取装置34a摄影角度以使双模输入装置3持续处于触控模式。补充说明的是，于实作上，前述第一预定值及第二预定值亦可相同。
于另一实际应用中，感测器38可为一温度感测器，故该感测信号基于关于该物体的一温度。若处理模块36判断该感测信号小于一第三预定值，处理模块36控制影像撷取装置34a以能撷取关于手势输入空间32b内的该第二影像。换言之，当双模输入装置3处于触控模式时，处理模块36控制影像撷取装置34a转动以使双模输入装置3处于手势输入模式；当双模输入装置3处于手势输入模式时，处理模块36维持影像撷取装置34a摄影角度以使双模输入装置3持续处于手势输入模式。
同样地，若处理模块36判断该感测信号大于一第四预定值，处理模块36控制影像撷取装置34a以能撷取关于触碰输入空间32a内的该第一影像。换言之，当双模输入装置3处于手势输入模式时，处理模块36控制影像撷取装置34a转动以使双模输入装置3处于触控模式；当双模输入装置3处于触控模式时，处理模块36维持影像撷取装置34a摄影角度以使双模输入装置3持续处于触控模式。补充说明的是，于实作上，前述第三预定值及第四预定值亦可相同。此外，于实作上，若同时考虑环境温度的影像，则感测器38亦可感测环境温度，且前述感测信号为目标的感测温度与环境温度的差值。
于前述说明中，该切换机制利用感测器38的感测功能触发，但本发明不以此为限。例如，于双模输入装置3处于手势输入模式时，影像撷取装置34a可撷取出关于手势输入空间32b内的一单一输入影像，处理模块36自该单一输入影像解析出影像内容信息，当处理模块36判断此单一输入影像(或此影像内容信息)符合一前景比例要求或一前景配置要求时，处理模块36控制影像撷取装置34a转动以能撷取关于触碰输入空间32a内的影像，亦即双模输入装置3自手势输入模式切换至触控模式。其中，前景比例可为使用者影像于输入影像中所占区域比例，前景配置可为使用者影像于输入影像中的配置情形，包含使用者骨架的态样。于此例中，该切换机制直接利用影像撷取装置34a本身的功能触发，可减少感测器38的设置成本。
另外，于述实施例中，该切换机制系双模输入装置3自动完成，但本发明不以此为限。实作上，该切换机制可由使用者的输入行为来触发。例如于双模输入装置3处于触控模式时，使用者可于触碰输入空间32a内对双模输入装置3进行触控操作，影像撷取装置34a则对应地撷取出一序列的输入影像，每一个输入影像均包含触控位置的信息，处理模块36自该序列的输入影像解析出输入信息，当处理模块36判断此输入信息符合一预定轨迹或一点击顺序时，处理模块36控制影像撷取装置34a转动以能撷取关于手势输入空间32b内的影像，亦即双模输入装置3自触控模式切换至手势输入模式。
另一方面，于双模输入装置3处于手势输入模式时，使用者可于手势输入空间32b内对双模输入装置3进行手势输入操作，影像撷取装置34a亦对应地撷取出一序列的输入影像，处理模块36自该序列的输入影像解析出输入信息，例如影像中使用者骨架(例如手臂)的移动速度，当处理模块36判断此输入信息符合前景移动速度要求时，处理模块36控制影像撷取装置34a转动以能撷取关于触碰输入空间32a内的影像，亦即双模输入装置3自手势输入模式切换至触控模式。补充说明的是，于实作上，双模输入装置3将先判断输入信息是否为切换机制的触发输入，若否，双模输入装置3则将此输入信息作为一般输入，回馈至应用程序。
于利用使用者的输入行为触发切换机制的情形中，实作上亦得于面板32(例如显示面上)显示一图示40(如图5所示)，使用者可通过点击此图示40以触发切换机制，亦即当处理模块36判断图示40被点击时，双模输入装置3的输入模式切换，处理模块36控制影像撷取装置34a转动以能撷取关于触碰输入空间32a内或关于手势输入空间32b内的影像。换言之，当使用者点击图示40，双模输入装置3即从手势输入模式切换为触控模式，或从触控模式切换为手势输入模式。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (20)

1.一种双模输入装置，包含：
一面板，其前方定义一触碰输入空间及一手势输入空间，该触碰输入空间位于该面板及该手势输入空间之间；
一影像感测元件；
一光调制元件，朝向该触碰输入空间及该手势输入空间设置于该影像感测元件之上，使得该影像感测元件能通过该光调制元件同时感测关于该触碰输入空间内的一第一影像及关于该手势输入空间内的一第二影像；以及
一处理模块，与该影像感测元件电连接，该处理模块处理该第一影像及该第二影像至少其中之一以决定出一输入信息。
2.如权利要求1所述的双模输入装置，其中该光调制元件包含一第一镜头及一第二镜头，该影像感测元件通过该第一镜头感测关于该触碰输入空间内的该第一影像，该影像感测元件通过该第二镜头感测关于该手势输入空间内的该第二影像。
3.如权利要求2所述的双模输入装置，其中该第一镜头的光轴平行于该面板，该光调制元件包含一反射面，用以将来自该第一镜头的光线反射至该影像感测元件。
4.如权利要求2所述的双模输入装置，其中该影像感测元件包含一第一光感测单元及一第二光感测单元，分别对应该第一镜头及该第二镜头，该第一光感测单元通过该第一镜头感测关于该触碰输入空间内的该第一影像，该第二光感测单元通过该第二镜头感测关于该手势输入空间内的该第二影像。
5.如权利要求2所述的双模输入装置，其中该影像感测元件包含一光感测单元，该光感测单元具有一第一感测区域及一第二感测区域，分别对应该第一镜头及该第二镜头，该光感测单元以该第一感测区域通过该第一镜头感测关于该触碰输入空间内的该第一影像，该光感测单元以该第二感测区域通过该第二镜头感测关于该手势输入空间内的该第二影像。
6.如权利要求1所述的双模输入装置，其中该光调制元件包含一鱼眼镜头，该影像感测元件能通过该鱼眼镜头同时感测关于该触碰输入空间内的该第一影像及关于该手势输入空间内的该第二影像。
7.如权利要求1所述的双模输入装置，其中当该第一影像为一无效用的影像时，该处理模块处理该第二影像以决定出该输入信息。
8.如权利要求1所述的双模输入装置，其中当该第二影像为一无效用的影像时，该处理模块处理该第一影像以决定出该输入信息。
9.如权利要求1所述的双模输入装置，其中该面板为一显示面板。
10.一种双模输入装置，包含：
一面板，其前方定义一触碰输入空间及一手势输入空间，该触碰输入空间位于该面板及该手势输入空间之间；
一影像撷取装置，设置于该面板的周围并能相对该面板转动；以及
一处理模块，与该影像撷取装置电连接，该处理模块根据一切换机制控制该影像撷取装置转动以能选择地撷取关于该触碰输入空间内的一第一影像或关于该手势输入空间内的一第二影像以决定出一输入信息。
11.如权利要求10所述的双模输入装置，还包含一马达，连接该影像撷取装置，其中该影像撷取装置利用该马达以能相对该面板转动。
12.如权利要求10所述的双模输入装置，还包含一感测器，邻近该面板设置并与该处理模块电连接，用以感测关于位于该触碰输入空间或该手势输入空间内的一物体的一感测信号，其中若该处理模块判断该感测信号符合一切换标准，该处理模块相应地控制该影像撷取装置以能撷取关于该触碰输入空间内的该第一影像或关于该手势输入空间内的该第二影像。
13.如权利要求12所述的双模输入装置，其中该感测信号是关于该物体的一距离，若该处理模块判断该感测信号大于一预定值，该处理模块控制该影像撷取装置以能撷取关于该手势输入空间内的该第二影像。
14.如权利要求12所述的双模输入装置，其中该感测信号是关于该物体的一距离，若该处理模块判断该感测信号小于一预定值，该处理模块控制该影像撷取装置以能撷取关于该触碰输入空间内的该第一影像。
15.如权利要求12所述的双模输入装置，其中该感测信号是关于该物体的一温度，若该处理模块判断该感测信号小于一预定值，该处理模块控制该影像撷取装置以能撷取关于该手势输入空间内的该第二影像。
16.如权利要求12所述的双模输入装置，其中该感测信号是关于该物体的一温度，若该处理模块判断该感测信号大于一预定值，该处理模块控制该影像撷取装置以能撷取关于该触碰输入空间内的该第一影像。
17.如权利要求10所述的双模输入装置，其中当该影像撷取装置能撷取关于该触碰输入空间内的影像时，该双模输入装置处于一触控模式，以及当该处理模块判断经由该影像撷取装置获得的一序列的输入影像符合一预定轨迹或一点击顺序时，该处理模块控制该影像撷取装置转动以能撷取关于该手势输入空间内的影像。
18.如权利要求10所述的双模输入装置，其中当该影像撷取装置能撷取关于该手势输入空间内的影像时，该双模输入装置处于一手势输入模式，以及当该处理模块判断经由该影像撷取装置获得的一输入影像符合一前景比例要求或一前景配置要求时，该处理模块控制该影像撷取装置转动以能撷取关于该触碰输入空间内的影像。
19.如权利要求10所述的双模输入装置，其中当该影像撷取装置能撷取关于该手势输入空间内的影像时，该双模输入装置处于一手势输入模式，以及当该处理模块判断经由该影像撷取装置获得的一序列的输入影像符合一前景移动速度要求时，该处理模块控制该影像撷取装置转动以能撷取关于该触碰输入空间内的影像。
20.如权利要求10所述的双模输入装置，其中该面板为一显示面板，该显示面板上显示一图示，当该处理模块判断该图示被点击时，该处理模块控制该影像撷取装置转动以能撷取关于该触碰输入空间内或关于该手势输入空间内的影像。
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