CN103677442B - 键盘装置及电子装置 - Google Patents
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Abstract
一种键盘装置,其具有操作面,该操作面的长边之一为使用者操作该键盘装置时靠近该使用者身体的一近侧,另一长边为远侧,在该操作面近侧配置按键单元,远侧长边中央处配置镜头模块,该镜头模块的感测视角范围的边界与该操作面的最小夹角设定为使得该使用者在操作该按键单元时,该光感测器的感测视角范围中检测不到该使用者的手部的图像。
Description
技术领域
本发明是有关于一种具有镜头模块的键盘装置,其是使得使用者能够用手势操控与该键盘装置连结的计算机装置。
背景技术
随着多媒体系统导入家庭,最自然的操作模式是不需任何对象以及控制器便能自由操作,通过使用者本身的肢体作为输入的接口工具。
近年来,具备触控屏幕的笔记本型计算机变得越来越普遍。市面上也出现了利用触控屏幕接收使用者手势来控制笔记本型计算机的技术。例如,使用者可以用手指在触控屏幕上滑动,使计算机执行「前一页」、「下一页」等的翻页动作。
但是,利用触控屏幕为基础的手势操控计算机技术时,使用者必须把手完全离开键盘,才能够在触控屏幕上下达手势。当手势完成时,使用者要再度使用键盘时,又必须把手放回键盘的定位点上。此种操作方式使得使用者的手部必须移动相当的距离,且在将手部放回键盘上时,又必须重新将手放在特定的定位点上,而造成使用上的不方便。
因此,需要有一种具备特殊键盘装置的计算机装置,其能够让使用者进行短距离手势操控,让使用者在使用键盘时,不会因为手部的动作让计算机接做出错误的手势判断,并且在进行手势操控时又可以用省力而轻松的方式达成。
发明内容
有鉴于此,本发明提供控制具有镜头模块的键盘装置及电子装置,以克服前述问题。
本发明第一方面提供一种键盘装置,其包括操作面、按键信号输出单元及图像输出单元。该操作面的长边之一为近侧,另一长边为远侧,其中该近侧系于一使用者操作该键盘装置时靠近该使用者身体的一侧,该远侧是于该使用者操作该键盘装置时远离该使用者身体的一侧。在该操作面上配置有:按键单元及镜头模块。该按键单元配置于该近侧,其包括多个按键。该镜头模块配置于该远侧的该长边中央处,其包括主动发光源及光感测器。该主动发光源,其发出一特定波长范围的光。该光感测器,其检测对应于该特定波长范围的光,其中该光感测器的感测视角范围(field of view)的边界与该操作面的最小夹角为一特定角度,使得该使用者在操作该按键单元时,该光感测器的感测视角范围中检测不到该使用者的手部的图像。该按键信号输出单元,其输出该按键单元中被按压操作的该按键对应的按键信号。该图像输出单元,其输出该镜头模块撷取的图像。
依据本发明一实施例,其中该主动发光源发出红外线波段的光,该光感测器检测对应于该红外线波段的光。
依据本发明一实施例,其中该感测器配置为当该使用者手部置于该键盘装置的该操作面上仅伸出手指时,该光感测器的感测视角范围中检测到该手指的图像。
依据本发明一实施例,还包括一信号产生单元,依据该镜头模块拍摄到的至少一图像,产生并输出对应的控制信号至与该键盘装置连接的一装置。该信号产生单元,依据该镜头模块拍摄的该至少一图像中的手势图像,输出对应的控制信号至与该键盘装置连接的该装置,使得该装置据以切换至对应的一手势输入模式。该信号产生单元,当该镜头模块拍摄的该至少一图像中没有检测到手势图像时,输出对应的控制信号至与该键盘装置连接的该装置,使得该装置据以切换至按键输入模式。
本发明第二方面提供一种电子装置,其其包括一键盘装置及一处理装置。该键盘装置具有一操作面,该操作面的长边之一为近侧,另一长边为远侧,其中该近侧是于一使用者操作该键盘装置时靠近该使用者身体的一侧,该远侧是于该使用者操作该键盘装置时远离该使用者身体的一侧,在该操作面上配置有按键单元及镜头模块。该按键单元配置于该近侧,其包括多个按键。该镜头模块配置于该远侧的该长边中央处,其包括主动发光源及光感测器。该主动发光源发出一特定波长范围的光。该光感测器,其检测对应于该特定波长范围的光,其中该光感测器的感测视角范围(field of view)的边界与该操作面的最小夹角为一特定角度,使得该使用者在操作该按键单元时,该光感测器的感测视角范围中检测不到该使用者的手部的图像。该处理器包括图像分析单元及输入切换单元。该图像分析单元,其接收并分析该镜头模块拍摄的至少一图像,判断该至少一图像中是否有特定手势。该输入切换单元,依据该图像分析单元分析得出的结果,当分析出特定手势时,切换该计算机装置的输入模式为对应于该特定手势的一手势输入模式,当该至少一图像中未出现该特定手势时,切换该计算机装置的输入模式为一按键模式。
依据本发明一实施例,该电子装置还包括一屏幕,当该输入切换单元切换该计算机装置的输入模式为第一手势输入模式时,该处理器控制该屏幕,使得该屏幕显示一光标。
依据本发明一实施例,于第一手势输入模式下,在该光感测器检测到的手指图像的大小快速变化时,该处理器接收到一点击(click)信号。
依据本发明一实施例,于第一手势输入模式下,该处理器依据该光感测器检测到的该手指的移动速度或距离决定一光标移动速度,并控制该屏幕,使其显示为该光标依据该移动速度移动。
依据本发明一实施例,其于第一手势输入模式下,该处理器接收一使用者指令,切换光标为绝对坐标值输出或相对坐标值输出。
依据本发明一实施例,其还包括一屏幕,当该输入切换单元切换该计算机装置的输入模式为第二手势输入模式时,当该光感测器检测到挥动手势,则该处理器控制该屏幕,使该屏幕显示换页效果。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂,下文特举实施例,并配合所附图示,详细说明如下。
附图说明
图1显示依据本发明第1实施例的笔记本型计算机装置正面视图。
图2显示依据本发明实施例的笔记本型计算机装置沿图1的AA线的断面图。
图3显示依据本发明第2实施例的键盘装置示意图。
图4A显示依据本发明实施例的镜头模块的正面俯视图。
图4B显示依据本发明实施例的镜头模块沿着平行键盘装置长边方向观看的侧面视图。
图4C显示依据本发明实施例的镜头模块沿着垂直键盘装置长边方向观看的侧面视图。
图5显示依据本发明实施例的操作方法的流程图。
[主要元件标号说明]
笔记本型计算机装置100 屏幕110
操作面120 镜头模块121
按键单元123 触控板125
枢轴130 手部200
键盘装置300 镜头模块301
按键单元303 图像输出单元305
按键信号输出单元307 镜头模块400
光感测器401 主动发光源403
角度a 角度b
S501~S517步骤
具体实施方式
图1显示依据本发明第1实施例的笔记本型计算机装置正面视图。其中,从正面观之,笔记本型计算机装置100包含屏幕110及操作面120。
屏幕110可以为一般的监视器,其可以不具触控功能。
操作面120通常通过枢轴130(显示于图2)和屏幕110的部分连接。操作面120的长边(和枢轴平行)之一为近侧,另一长边为远侧。其中该近侧是于一使用者操作该键盘装置时靠近该使用者身体的一侧,该远侧是于该使用者操作该键盘装置时远离该使用者身体的一侧。在该操作面120上配置有镜头模块121、按键单元123及触控板125。操作面120上各部件的配置,从近侧至远侧依序为触控板125、按键单元123及镜头模块121。
触控板125用以接收使用者的触控操作,以取代外接鼠标。
按键单元123包括多个按键,例如字母键、数字键及功能键等。当按键单元123中的按键被按压时,通过一按键信号输出单元(图未显示)将对应于被按压的该按键的按键信号传送至笔记本型计算机装置100的处理器(图未显示)进行处理。
镜头模块121配置于该远侧(靠近枢轴)的该长边中央处,其包含主动发光源及光感测器。镜头模块121的细部构造如后述。镜头模块121撷取到的图像数据通过一图像输出单元传送到笔记本型计算机装置100的处理器(图未显示)进行处理。
为了能适当地撷取到使用者的操作手势的图像,镜头模块121除了设置在靠近枢轴的长边中央处之外,镜头模块121设置的角度亦必须要特别设定(如图2所示)。
图2显示依据本发明实施例的笔记本型计算机装置沿图1的AA线的断面图。如图所示,配合镜头模块121的感测视角范围(field of view,FOV),镜头模块121设置的角度为使得感测视角范围的边界与该操作面120的最小夹角N为一特定角度,使得该使用者在操作该按键单元时,镜头模块121的感测视角范围中检测不到该使用者的手部200的图像。在本实施例中,感测视角范围的边界与该操作面120的最小夹角为40度,亦即将镜头模块121设置为,其感测视角范围向上倾斜40度。但本发明并不以此为限,感测视角范围的边界与该操作面120的最小夹角也可以设定为其它角度,只要当使用者的手部200在按键单元123上动作时,感测视角范围中检测不到该使用者的手部的图像即可。
图3显示依据本发明第2实施例的键盘装置示意图。键盘装置300的操作面大致成矩形状,其长边之一为近侧,另一长边为远侧。其中该近侧是于一使用者操作该键盘装置时靠近该使用者身体的一侧,该远侧是于该使用者操作该键盘装置时远离该使用者身体的一侧。在该操作面上配置有镜头模块301、按键单元303,其中镜头模块301配置在远侧的该长边中央处,其包含主动发光源及光感测器。镜头模块301撷取到的图像数据通过一图像输出单元305传送到与键盘装置300连接的一计算机装置(图未显示)进行处理。图像输出单元305可以为一USB接口。
按键单元303包括多个按键,例如字母键、数字键及功能键等。当按键单元303中的按键被按压时,通过一按键信号输出单元307将对应于被按压的该按键的按键信号传送至与键盘装置300连接的一计算机装置(图未显示)进行处理。按键信号输出单元307可以为一USB接口。
图4A~4C依据本发明实施例的镜头模块的构成示意图。
图4A显示依据本发明实施例的镜头模块的正面俯视图。镜头模块400包含主动发光源403及光感测器401。其中,光感测器401可以为CMOS感测器;主动发光源403可以为红外线光源,其可以发出例如波长为850nm或940nm的光。采用红外线光源,可以提高鉴别率,避免因为图像的复杂背景对手势辨认造成不良的图像。
图4B显示依据本发明实施例的镜头模块沿着平行键盘装置长边方向观看的侧面视图;图4C显示依据本发明实施例的镜头模块沿着垂直键盘装置长边方向观看的侧面视图。
在图4B中,光感测器401可以装设于靠近键盘装置远侧(或靠近笔记本型计算机枢轴侧)。其中,角度a表示主动发光源403光线放射的范围,角度b表示光感测器401撷取图像的范围,较佳的情况下,角度a大于等于角度b。
在图4C中,光感测器401可以装设于靠近键盘装置远侧(或靠近笔记本型计算机枢轴侧)。其中,角度a表示主动发光源403光线放射的范围,角度b表示光感测器401撷取图像的范围,较佳的情况下,角度a大于等于角度b。
图5显示依据本发明实施例的操作方法的流程图。依据本发明实施例的操作生方法可以适用于如图1所示的笔记本型计算机装置100中,或者适用于图3所示的键盘装置300与计算机装置连接的一系统中。
参见图5,步骤S501中,由光感测器401间歇性地进行图像检测,例如每秒撷取一次图像。在使用者单纯地操作键盘上的按键时,由于光感测器401是倾斜设置的(如图2所示),所以光感测器401撷取的图像中,不会出现使用者手部的图像。就计算机系统的角度而言,此时仅需以较低频率拍摄图像,无须进行其它动作,就使用者的角度而言,只要依照一般的键盘操作方式操作即可。
步骤S502中,判断在光感测器401所撷取的图像中,是否出现特定的手势。在此所谓的特定手势,是为事先定义的至少一种手势。例如,当检测到使用者举起单一手指或伸出两手指的图像等,其中,每一种手势对应到一种事先定义的执行模式(详细如后述)。此判断步骤可以由笔记本型计算机装置100的处理器(图未显示)执行,或由和键盘装置300连接的计算机装置的处理器(图未显示)执行。若判断在光感测器401所撷取的图像中,有出现特定的手势,则此方法执行S503,若判断在光感测器401所撷取的图像中,没有出现特定的手势,则此方法回到步骤S501,继续进行间歇性的检测动作。
事先设定特定手势来启动手势功能,是为了避免使用者不经意的动作(例如抓痒、搔头等动作)误启动了手势功能。
另外,为了让信号强度更佳,不受环境背景亮度所影响,可以采用相隔两个帧(frame)的图像比对作为演算基础。亦即,利用后一张图像减去前一张图像,如此可虑除背景不动的景物,而看出移动物体朝哪个方向移动。
步骤S503中,启动手势功能,依据识别到的图像中的手势,执行对应的操作模式。
继之,执行该预定手势所对应的模式,并使镜头模块全时间进行检测。
例如,在步骤S504中,事先定义了「使用者伸出单一手指」对应到光标模式的情况下,系统先在屏幕上显示一预定的光标状态初始化,以告知使用者系统目前的操控权切换至手势控制。
步骤S505中,当使用者将右手食指举起,使得食指进入镜头模块的感测视角范围中时,系统从镜头模块所撷取的图像中识别出使用者举起单一手指。此时,在步骤S507中,系统在画面中央显示光标,使用者可以将举起的食指移动来控制光标的移动。当使用者在特定光标位置欲执行单点击动作时,可以将举起的食指弯曲一次,此时系统检测到变小又变大的手指图像,即判断为接收到单点击操作。当使用者在特定光标位置欲执行双点击(double click)动作时,可以将举起的食指弯曲2次,此时系统检测到变小又变大、又再次变小又变大的手指图像,即判断为接收到双点击操作。
又例如,步骤S514中,在事先定义了「使用者伸出两手指」对应到换页模式的情况下,系统先在屏幕上显示一预定的光标状态初始化,以告知使用者系统目前的操控权切换至手势控制。
步骤S515中,当使用者将右手食指和中指举起,使得食指和中指进入镜头模块的感测视角范围中时,系统从镜头模块所撷取的图像中识别出使用者举起两支手指。此时,在步骤S517中,系统在依据使用者两支手指的滑动方向,进行「前一页」或「后一页」的换页操作。
步骤S509中,当撷取的图像中的手指图像消失时,判断为结束手势功能,此时操控权回到键盘。
在上述步骤S505及S507的光标模式的例子中,使用者可以自行切换光标为绝对坐标/相对坐标输出。再者,可以设定为以手指移动距离来决定光标移动幅度;或者可以设定为以手指移动速度来决定光标移动幅度。本发明并不以此为限,利用手指移动来进行光标的控制方式可以依据实际需要而设定。
综上所述,本发明使得能够短距离手势操作计算机(例如笔记本型计算机)。传统的手势控制装置在使用上,使用者皆须抬起整个手臂或手掌,使用久了容易疲累。相较于传统的手势控制装置,本发明在使用时,使用者的手掌仍能够放在键盘上,无须提起整个手臂或手掌,仅需举起手指,就能够进行手势操作,因此能提供使用者最舒适且符合人体工学的手势操作方式。
另外,本发明装置可以取代鼠标及触控板(Touch pad)。且本发明尤其适用于笔记本型计算机使用。但本发明并不限于使用于笔记本型计算机,本发明的键盘装置能够当作整合键盘及鼠标的二合一(2 in 1)装置来贩卖。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上,然其并非用以限定本发明,任何本领域技术人员,在不脱离本发明的精神和范围内,当可做些许更动与润饰,因此本发明的保护范围当视所附的权利要求范围所界定者为准。
Claims (12)
1.一种键盘装置,其包括一操作面,该操作面的长边之一为近侧,另一长边为远侧,其中该近侧是于一使用者操作该键盘装置时靠近该使用者身体的一侧,该远侧是于该使用者操作该键盘装置时远离该使用者身体的一侧,在该操作面上配置有:
配置于该近侧的一按键单元,其包括多个按键;
配置于该远侧的该长边中央处的一镜头模块,其包括:
一主动发光源,其发出一特定波长范围的光;及
一光感测器,其检测对应于该特定波长范围的光,其中该光感测器的感测视角范围的边界与该操作面的最小夹角为一特定角度,使得该使用者在操作该按键单元时,该光感测器的感测视角范围中检测不到该使用者的手部的图像,
其中该感测器配置为当该使用者手部置于该键盘装置的该操作面上仅伸出手指时,该光感测器的感测视角范围中检测到该手指的图像,
其中,该主动发光源光线放射的范围为第一角度,该光感测器撷取图像的范围为第二角度,该第一角度大于等于该第二角度。
2.根据权利要求1所述的键盘装置,其中该主动发光源发出红外线波段的光,该光感测器检测对应于该红外线波段的光。
3.根据权利要求1所述的键盘装置,还包括一信号产生单元,依据该镜头模块拍摄到的至少一图像,产生并输出对应的控制信号至与该键盘装置连接的一装置。
4.根据权利要求3所述的键盘装置,其中该信号产生单元,依据该镜头模块拍摄的该至少一图像中的手势图像,输出对应的控制信号至与该键盘装置连接的该装置,使得该装置据以切换至对应的一手势输入模式。
5.根据权利要求3所述的键盘装置,其中该信号产生单元,当该镜头模块拍摄的该至少一图像中没有检测到手势图像时,输出对应的控制信号至与该键盘装置连接的该装置,使得该装置据以切换至按键输入模式。
6.根据权利要求1所述的键盘装置,还包括一按键信号输出单元,其输出该按键单元中被按压操作的该按键对应的按键信号。
7.根据权利要求1所述的键盘装置,还包括一图像输出单元,其输出该镜头模块撷取的图像。
8.一种电子装置,其包括一键盘装置及一处理器,其中:
该键盘装置具有一操作面,该操作面的长边之一为近侧,另一长边为远侧,其中该近侧是于一使用者操作该键盘装置时靠近该使用者身体的一侧,该远侧是于该使用者操作该键盘装置时远离该使用者身体的一侧,在该操作面上配置有:
配置于该近侧的一按键单元,其包括多个按键;
配置于该远侧的该长边中央处的一镜头模块,其包括:
一主动发光源,其发出一特定波长范围的光;及
一光感测器,其检测对应于该特定波长范围的光,其中该光感测器的感测视角范围的边界与该操作面的最小夹角为一特定角度,使得该使用者在操作该按键单元时,该光感测器的感测视角范围中检测不到该使用者的手部的图像;
其中该处理器包括:
一图像分析单元,其接收并分析该镜头模块拍摄的至少一图像,判断该至少一图像中是否有特定手势;及
一输入切换单元,依据该图像分析单元分析得出的结果,当分析出特定手势时,切换该处理器的输入模式为对应于该特定手势的一手势输入模式,当该至少一图像中未出现该特定手势时,切换该处理器的输入模式为一按键模式,
其中该感测器配置为当该使用者手部置于该键盘装置的该操作面上仅伸出手指时,该光感测器的感测视角范围中检测到该手指的图像,
其中,该主动发光源光线放射的范围为第一角度,该光感测器撷取图像的范围为第二角度,该第一角度大于等于该第二角度。
9.根据权利要求8所述的电子装置,还包括一屏幕,当该输入切换单元切换该处理器的输入模式为第一手势输入模式时,该处理器控制该屏幕,使得该屏幕显示一光标。
10.根据权利要求9所述的电子装置,于第一手势输入模式下,在该光感测器检测到的手指图像的大小快速变化时,该处理器接收到一点击信号。
11.根据权利要求9所述的电子装置,于第一手势输入模式下,该处理器依据该光感测器检测到的该手指的移动速度或距离决定一光标移动速度,并控制该屏幕,使其显示为该光标依据该移动速度移动。
12.根据权利要求8所述的电子装置,还包括一屏幕,当该输入切换单元切换该处理器的输入模式为第二手势输入模式时,当该光感测器检测到挥动手势,则该处理器控制该屏幕,使该屏幕显示换页效果。
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