CN104169845A - 输入设备和方法 - Google Patents

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CN104169845A CN201280023675.7A CN201280023675A CN104169845A CN 104169845 A CN104169845 A CN 104169845A CN 201280023675 A CN201280023675 A CN 201280023675A CN 104169845 A CN104169845 A CN 104169845A
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Abstract

本申请公开了一种输入设备和方法。一示例输入设备可以包括:投影模块,被配置为投影图像,其中,该投影模块被配置为可移动,从而投影图像发生变化,所述变化指示关于移动的方向信息,所述方向信息用于控制被控制目标的移动。

Description

输入设备和方法 技术领域
本公开的技术一般地涉及输入设备领域, 更具体地, 涉及一种用于输入方 向信息的输入设备和方法。 背景技术
现在的计算机系统一般都用 "视窗系统" ( Windows )。 而在操作 "视窗系 统" 时, 为了控制显示屏上的光标, 基本上都要用到 "鼠标" (Mouse )或者 叫 "滑鼠"。 这种鼠标或滑鼠, 一般都是一个可以滑动的装置, 在一个平面上 滑动。 滑动装置根据其在平面上的滑动方向, 检测到方向信息, 并把此信息传 送到计算机系统里, 用来控制显示器上的光标进行相应移动。
现在被普遍使用的是光学式检测方法。 具体地,在滑动装置的底部安装一 个光学照射和反射接受装置。滑动装置滑动时, 由光学照射装置向滑动平面发 射的光部分地被滑动平面反射,反射光的一部分由反射接收装置接受。 该反射 光包括有移动信息。对该反射光进行处理得到滑动的方向信息, 并把此信息传 送到计算机系统里。 用来控制光标的移动。
但是, 这种方法有一个缺点。 即, 必须有一个能够让滑动装置滑动的特殊 平面。 因此, 这种方法使用起来受到环境的限制。 发明内容
考虑到上述问题, 本公开的方案是提供一种输入装置和输入方法, 能够更 方便的输入方向信息, 从而例如可以控制目标(如, 显示器上的光标等)的移 动。
本公开的其他方案部分地将在下面的描述中阐述,部分地将才艮据这种描述 而清楚, 或者可以通过本公开的实践来获知。
根据本公开的一个方面, 提供了一种输入设备, 包括:投影模块, 被配置 为投影图像。 该投影模块被配置为可移动, 从而投影图像发生变化。 所述变化 指示关于移动的方向信息, 所述方向信息可以用于控制被控制目标的移动。 根据一个实施例, 该输入设备还可以包括: 图像捕捉模块,被配置为对投 影图像的至少一部分进行捕捉成像。该图像捕捉模块可以被配置为固定,从而 当投影模块移动时, 捕捉到的图像发生变化, 所述变化指示所述方向信息。
根据一个实施例, 该输入设备还可以包括:方向信息确定模块,被配置为 才艮据所述变化, 确定方向信息。 可选地, 才艮据另一个实施例, 这种方向信息确 定模块可以设置于使用该输入设备的主机设备中。
根据一个实施例, 图像捕捉模块可以包括成像像素阵列, 用以进行高清晰 度成像。 可选地, 根据另一个实施例, 图像捕捉模块可以包括若干分立成像像 素点, 用以进行粗略成像。
根据一个实施例,投影的图像可以包括以下各项中至少之一: 沿正交方向 相交的直线阵列, 二维点阵, 特殊小图案(例如, 相同图案)的阵列, 或者其 他的规则及不规则图案。
根据另一个实施例,投影模块被配置为投影两个图像。这两个投影图像可 以在投影面上重叠。相应地,投影模块可以包括分别用于投影这两个图像的两 个子投影模块。
根据另一个实施例, 该输入设备还可以包括: 图像捕捉模块, 被配置为分 别捕捉两个投影图像各自的至少一部分。例如,投影模块可以被配置为分别以 不同偏振状态的辐射来投影两个图像,而图像捕捉模块可以包括偏振分离器来 分离投影图像。或者,投影模块可以被配置为分别以不同波长的辐射来投影两 个图像, 而图像捕捉模块可以包括波长分束器来分离投影图像。 或者, 投影模 块可以被配置为利用分别以不同的频率进行强度调制的辐射来投影两个图像, 而图像捕捉模块包括相应频率的解调器来分离投影图像。 或者,投影模块可以 被配置为按时分方式投影两个图像,而图像捕捉模块可以被配置为按相应的时 分方式来分离投影图像。
这样 , 图像捕捉模块可以把重叠的投影图像分离, 并分别捕获其各自的至 少一部分。 当投影模块移动时, 图像捕捉模块分离出的两个(部分)投影图像 发生变化, 其中一个捕捉图像的变化可以指示关于第一方向(例如, 左右)移 动的方向信息,而另一个捕捉图像的变化可以指示关于与第一方向正交的第二 方向(例如, 上下)移动的方向信息。 这两个图像的变化的矢量和可以指示投 影模块移动的方向信息。
根据另一个实施例,投影模块投影的两个图像之一可以被配置为沿第一方 向(例如, 从下到上或者从上到下)其辐射的亮度单调增加, 而另一图像可以 被配置为沿与第一方向正交的第二方向(例如, 从右到左或者从左到右)其辐 射的亮度单调增加。
根据另一个实施例,投影模块投影的两个图像之一可以被配置为沿第一方 向(例如, 从下到上或者从上到下)其辐射的波长单调增加, 而另一图像可以 被配置为沿与第一方向正交的第二方向(例如, 从右到左或者从左到右)其辐 射的波长单调增加。
根据另一个实施例,投影模块投影的两个图像之一可以被配置为沿第一方 向(例如, 从下到上或者从上到下)其辐射的色度单调变化, 而另一图像被配 置为沿与第一方向正交的第二方向(例如, 从右到左或者从左到右)其辐射的 色度单调变化。
根据另一个实施例, 该输入设备还可以包括反馈控制装置,被配置为在投 影模块移动时,调整投影模块投影的图像的亮度,使得捕捉到的图像的亮度在 移动前后保持基本不变, 调整的亮度差指示所述方向信息。
根据另一个实施例, 该输入设备还可以包括反馈控制装置,被配置为在投 影模块移动时,调整投影模块投影的图像的色度,使得捕捉到的图像的色度在 移动前后保持基本不变, 调整的色度差指示所述方向信息。
根据本公开的另一个方面,提供了一种输入方法, 包括:通过投影模块投 影图像; 移动投影模块, 使得投影图像发生变化; 根据所述变化, 确定关于移 动的方向信息, 所述方向信息用于控制被控制目标的移动。
根据一个实施例,该输入方法还可以包括:通过捕捉模块对投影图像的至 少一部分进行捕捉成像。 此时, 确定方向信息可以包括: 根据捕捉到的图像的 变化, 确定所述方向信息。
根据一个实施例,投影图像可以包括投影两个图像。这两个图像可以在投 影面上重叠。
根据一个实施例,该输入方法还可以包括:通过捕捉模块分别捕捉两个投 影图像各自的至少一部分。例如,投影图像可以包括分别以不同偏振状态的辐 射来投影两个图像, 而捕捉图像可以包括通过偏振分离器来分离投影图像。或 者,投影图像可以包括分别以不同波长的辐射来投影两个图像, 而捕捉图像可 以包括通过波长分束器来分离投影图像。或者,投影图像可以包括利用分别以 不同的频率进行强度调制的辐射来投影两个图像,而捕捉图像可以包括通过相 应频率的解调器来分离投影图像。或者,投影图像可以包括按时分方式来投影 两个图像, 而捕捉图像可以包括按相应的时分方式来分离投影图像。
根据一个实施例,投影的两个图像之一可以被配置为沿第一方向其辐射的 亮度单调增加,而另一图像可以被配置为沿与第一方向正交的第二方向其辐射 的亮度单调增加。 此时, 该方法还可以包括: 在投影模块移动时, 调整投影模 块投影的图像的亮度,使得捕捉到的图像的亮度在移动前后保持基本不变,调 整的亮度差指示所述方向信息。
根据一个实施例,投影的两个图像之一可以被配置为沿第一方向其辐射的 波长单调增加,而另一图像可以被配置为沿与第一方向正交的第二方向其辐射 的波长单调增加。
根据一个实施例,投影的两个图像之一可以被配置为沿第一方向其辐射的 色度单调变化,而另一图像可以被配置为沿与第一方向正交的第二方向其辐射 的色度单调变化。 此时, 该方法还可以包括: 在投影模块移动时, 调整投影模 块投影的图像的色度,使得捕捉到的图像的色度在移动前后保持基本不变,调 整的色度差指示所述方向信息。
根据本发明的一个实施例, 投影可以通过可见光、 红外线、 紫外线和其他 射线中的一种或多种进行。 附图说明
通过以下参照附图对本公开实施例的描述,本公开实施例的上述以及其他 特征和优点将更为清楚, 在附图中 :
图 1示出了根据本公开一个实施例的输入设备的应用示意图;
图 2示出了根据本公开一个实施例的输入设备的投影图像示意图; 图 3示出了根据本公开另一实施例的输入设备的投影图像示意图; 图 4示出了根据本公开另一实施例的输入设备的应用示意图; 图 5示出了根据本公开另一实施例的输入设备的投影图像示意图; 图 6示出了根据本公开一个实施例的输入设备的方框图。 具体实施方式
以下, 将详细描述本公开的实施例, 其示例在附图中示出。 应当理解, 这 些描述只是示例性的, 而并非要限制本公开的范围。
存在各种投影装置, 可以用来投影静态和 /或动态图像。 例如, 电影和投 影电视可以把动态图像用光学的方法投影到屏幕上,从而可以在屏幕上看到不 断变化的影像。 另外, 例如幻灯机可以在屏幕上投影静态图像。
根据本公开的实施例, 可以在输入设备中结合一投影模块,被配置为投影 图像。 该投影模块可移动, 从而投影图像可以发生改变。投影图像的这种改变 可以指示关于投影模块移动的方向信息。 这种方向信息可以输入到主机设备 中, 用于控制被控制目标的移动。 例如, 主机设备可以是计算设备如计算机, 被控制目标可以是计算设备上的指示标识如光标; 或者, 主机设备可以是机器 人或遥控玩具等, 被控制目标可以是该主机设备本身; 等等。 另外, 方向信息 也可以用于控制电子设备上显示的菜单、 文档等的导航、 浏览等。
根据本公开的实施例,还可以提供一图像捕捉模块,被配置为对投影图像 的至少一部分进行捕捉成像。该图像捕捉模块可以被配置为固定, 以容易地确 定投影模块移动的方向信息。从而, 当投影模块移动导致投影方向上下左右改 变时, 图像捕捉模块所捕捉到的图像也会相应地上下左右发生位移。这种图像 捕捉模块例如可以设置于主机设备上。
根据本公开的实施例,还可以提供一方向信息确定模块,被配置为根据图 像捕捉模块所捕捉到的图像来确定关于投影模块移动的方向信息。这种方向信 息确定模块例如可以设置于主机设备上。根据一优选实施例, 可以利用主机设 备中的处理装置如微处理器(μΡ )或中央处理单元(CPU )等来实现方向信息 确定模块。
图 6示出了根据本公开一个实施例的输入设备的方框图。如图 6所示, 该 实施例的输入设备包括投影模块 601。 投影模块 601被配置为投影图像, 优选 为静态图像。例如,投影的图像可以在图像平面上具有沿两个正交方向设置的 特征,从而便于指示沿这两个正交方向的方向信息。 当然,投影图像不限于此。 投影模块 601可以各种方式实现。
该输入设备还可以包括图像捕捉模块 604。 该图像捕捉模块 604可以与投 影模块 601相对设置,且处于投影模块 601的视场内,从而可以捕获投影模块 601所投影图像的至少一部分。 具体地, 图像捕捉模块 604可以包括成像模块 606。 投影模块 601与成像模块 606之间的距离以及它们各自的光学系统设置 为使得成像模块 606能够获得较为清晰的图像。优选地,投影模块 601与成像 模块 606之间的相对距离可以在一定范围内变化,而基本上不会影响成像模块 606的成像质量。
另外, 图像捕捉模块 604还可以包括方向信息确定模块 608。 该方向信息 确定模块 608被配置为根据成像模块 606所获得的 (一部分)投影图像, 来确 定关于投影模块 601移动的方向信息。方向信息确定模块 608可以具有与主机 设备(未示出)之间的接口, 用于将确定的方向信息发送至主机设备。 例如, 这种接口可以是有线接口如 USB (通用串行总线)接口, 和 /或无线接口如蓝 牙接口。
尽管在图 6的示例中,将方向确定信息模块 608示出为包含在图像捕捉模 块 604中, 但是本公开不限于此。 例如, 方向信息确定模块 608可以与图像捕 捉模块 604分离设置。 方向信息确定模块 608可以是主机设备的一部分,如主 机设备的处理装置。 在这种情况下, 图像捕捉模块 604 (或者, 其中的成像模 块 606 )可以具有与主机设备的接口, 以将获得的图像信息传送至主机设备, 由设于主机设备中的方向信息确定模块来确定方向信息。这种接口同样可以是 合适的有线接口和 /或无线接口。
另外, 尽管在图 6的示例中, 将图像捕捉模块 604 (特别是, 其中的成像 模块 606 )示出为单独的模块, 但是本公开不限于此。 例如, 成像模块 606可 以实现为主机设备的一部分。主机设备例如各种计算设备和移动终端设备可以 集成有成像装置如摄像头。 可以通过这种成像装置来实现成像模块 606。 在这 种情况下, 可以更新主机设备中针对成像装置的驱动程序, 或者向主机设备加 载新的驱动程序。 主机设备(或者, 其处理装置)通过运行这种更新或下载的 驱动程序, 可以实现方向信息确定模块的功能。 根据本公开, 特别是关于方向 信息确定模块的描述, 开发这种驱动程序在本领域技术人员的能力范围之内。 因此, 本公开的输入设备可以多种形式提供。 例如, 输入设备可以提供为 投影模块 601以及图像捕捉模块 604的套装的形式。用户可以购买该套装, 并 连接到自己的主机设备上, 来实现方向信息输入。 或者, 输入设备可以提供为 投影模块 601以及成像模块 606的套装的形式。用户可以购买该套装, 并将成 像模块 606例如固定到主机设备上, 并通过接口连接至主机设备, 来实现方向 信息输入。 或者, 输入设备可以提供为投影模块 601的形式。 此时, 用户仅需 购买投影模块 601 , 并将该投影模块 601与主机设备的成像装置如摄像头相对 安装并调整,使得成像装置能够捕获投影模块 601投影的图像。在后两种情况 下, 用户可以通过购买供应商例如以信息存储介质(例如, 光盘)形式提供的 驱动程序, 或者通过网络从供应商网站下载驱动程序, 来在自己的主机设备上 运行驱动程序, 并实现方向信息确定模块的功能。
除了上述输入设备之外,根据本公开的一个实施例,还提供了一种输入方 法。 该输入方法可以包括:通过投影模块投影图像; 移动投影模块, 使得投影 图像发生变化; 才艮据所述变化, 确定关于移动的方向信息, 所述方向信息用于 控制被控制目标的移动。
本公开的方案可以多种方式实现, 以下将描述其中一些示例。 实施例 1
图 1示出了根据本公开一个实施例的输入设备的应用示意图。根据该实施 例的输入设备可以包括投影模块 101。投影模块 101投影静态图像 106。在此, 假设图像 106被投影到假设投影面 102 (即, 在投影面 102上获得清晰度最佳 的投影图像)。 该投影面 102可以与投影模块 101相距不远。 而图像捕捉模块 104被设置在可以对投影面 102上的投影图像进行成像的位置处, 并且保持图 像捕捉模块 104一直在投影面 102的投影范围之内。 这样, 图像捕捉模块 104 所捕获的图像是投影面 102 上投影图像的至少一部分。 这里, 投影模块 101 和 /或图像捕捉模块 104可以具有一定的景深, 从而即使投影模块 101相对于 图像捕捉模块 104沿投影方向的距离发生一定范围的改变, 图像捕捉模块 104 也可以捕捉到较为清晰的图像。 投影模块 101可以包括照射源 105。照射源 105可以发射各种合适的辐射, 例如可以包括可见光源, 如 LED (发光二极管 )光源或 LED阵列, 以发射可 见光, 或者可以包括射线源, 如红外线(IR )发射源或紫外线(UV )发射源, 以发射红外线、 紫外线等射线, 等等。 也就是说, 投影模块 101可以利用各种 合适的辐射如可见光、 红外线、 紫外线等来进行投影。 在此, 照射源 105可以 设置为点照射源或面照射源。
投影模块 101还可以包括图像发生装置 106。 图像发生装置 106例如可以 是类似幻灯片的图像掩模, 以产生固定的投影图像。 或者, 图像发生装置 106 可以包括空间光调制器(SLM ), 如液晶 SLM, 从而可以按需产生不同的投影 图像。 来自照射源 105的辐射通过图像发生装置 106 , 而携带一定的图像(例 如, 通过被图像发生装置 106遮挡其一部分, 而透射其另一部分)。
投影模块 101还可以包括光学系统 107。 携带有图像的辐射通过该光学系 统 107 , 可以投射到投影面 102上。 优选地, 光学系统 107被配置为可调整, 以适当调整投影模块 101的投影面 102的位置以及投影范围的大小。
图像捕捉模块 104可以包括成像模块, 该成像模块可以包括光学系统 109 以及成像面 110。成像面 110可以包括光电转换器件,用于将通过光学系统 109 获得的来自投影模块 101的 (一部分 )投影图像 108的光信号转换为电信号。 这种电信号随后可以发送至方向信息定位模块(未示出)。 在此, 可以通过调 整投影模块 101的光学系统 107以及图像捕捉模块 104的光学系统 109, 以使 得成像装置能够捕获较为清晰的图像。
根据本公开的某些实施例,成像面 110可以包括成像像素阵列,例如 CCD (电荷耦合器件)阵列等, 以能够实现高分辨率成像, 从而获得图像 108的清 晰图像。 或者, 根据本公开的其他实施例, 成像面 110可以包括对图像 108进 行粗略成像的若干分立成像像素点, 只要能够从所成的像中确定方向信息即 可。 例如, 成像面 110可以仅包括若干光电二极管。
在图 1所示的示例中, 图像捕捉模块 104设于主机设备的显示器 103上。 在这种情况下, 为了防止对显示器 103上显示的内容造成干扰, 投影模块 101 可以利用非可见光如红外线或紫外线等进行投影。 当然, 本公开不限于此, 例 如, 图像捕捉模块 104可以与主机设备分离设置。 在图 1所示的示例中,图像发生装置 106产生的投影图像包括分别沿正交 的第一方向 (图中水平方向)和第二反向 (图中竖直方向)设置的平行直线, 这些平行直线相互交叉从而形成栅格。这种栅格图案有助于方向信息确定模块 (未示出)确定方向信息。
在图 2中示出了当投影模块 101改变投影方向时,图像捕捉模块 104捕捉 到的图像发生移动的示例。 具体地, 图 2中的图像 11是投影模块 101改变投 影方向前的图像情况, 而图像 12a、 12b、 12c、 12d、 12e、 12f、 12g、 12h分 别是投影模块 101向左上、 上、 右上、 左、 右、 左下、 下、 右下方向改变投影 方向后的图像情况。
根据另一示例, 图像发生装置 106产生的投影图像可以包括二维点阵。 图 3示出了在这种情况下, 当投影模块 101改变投影方向时图像捕捉模块 104捕 捉到的图像发生移动的示例。 具体地, 图 3中的图像 13是投影模块 101改变 投影方向前的图像情况, 而图像 14a、 14b、 14c、 14d、 14e、 14f、 14g、 14h 分别是投影模块 101向左上、 上、 右上、 左、 右、 左下、 下、 右下方向改变投 影方向后的图像情况。
当然, 图像发生装置 106产生的投影图像不限于上述示例, 可以是各种其 他合适的图像, 只要图像捕捉模块 104 所得到的图像能分辨出投影模块 101 改变投影方向前后的图像, 例如可以是特殊小图案的(二维)阵列, 或者其他 的规则及不规则图案。 当然, 投影图像也不限于上述直线或点等的二维阵列, 也可以是一维阵列, 例如在某些应用中可能仅需要一维的方向信息。
在以上示例中, 将投影图像设置为(一维或二维)阵列, 是为了使得图像 捕捉模块 104能够容易地捕捉到(至少一部分)投影图像。 在某些情况下, 例 如投影模块 101的投影范围相对较小且图像捕捉模块 104的成像范围相对较大 从而图像捕捉模块 104能够捕捉投影图像的大部分或者乃至全部,可以无需设 置这样的阵列。此时, 图 2所示的投影图像例如可以设置为沿第一方向的一条 直线与沿第二方向的一条直线相交形成的十字,图 3所示的投影图像例如甚至 可以设置为单点, 等等。
尽管在图 2和图 3中仅示出了投影模块 101沿左上、 上、 右上、 左、 右、 左下、 下、 右下各方向的移动情况, 但是本领域技术人员清楚, 投影模块 101 可以作任何方向的投影方向改变。相应地, 图像捕捉模块 104得到沿相应方向 改变的捕捉图像。 这样, 方向信息确定模块(未示出)就可以根据在投影模块 101移动前后所得到的捕捉图像的变化,来得到投影模块 101移动的方向信息。 实施例 2
图 4示出了根据本公开另一个实施例的输入设备的应用示意图。 以下,将 主要描述该实施例 2与实施例 1的不同之处。
如图 4所示, 根据该实施例的输入设备可以包括投影模块 401。 该投影模 块 401 可以包括两个投影子模块 401a和 401b。 每一投影子模块 401a、 401b 可以按上述实施例 1中的投影模块 101设置。 例如, 投影子模块 401a可以包 括照射源 405a、 图像发生装置 406a和光学系统 407a; 投影子模块 401b可以 包括照射源 405b、 图像发生装置 406b和光学系统 407b。 这样, 投影模块 401 可以 (通过投影子模块 401a和 401b )产生两个不同的投影, 使得这两个投影 重叠在投影面 402上。这两个投影之间可以没有特定的对准关系, 即可以按任 意合适的方式重叠在投影面 402上。 或者, 可以调节投影子模块 401a和 401b 各自的光学系统 407a和 407b ,使得两个投影在投影面 402上部分或完全重合。 子投影模块 401a和 401b各自的投影也可以分离, 甚至在某些情况下, 它们各 自的投影面可以不同。
或者, 投影模块 401可以包括合光装置, 可以将来自投影子模块 401a和 401b的投影光合在一起投射出去, 从而在投影面 402上投影出合成图像(图 像发生装置 406a产生的图像 +图像发生装置 406b产生的图像)。在投影领域存 在多种这样的合光装置。
这里需要指出的是,尽管在图 4中将投影子模块 401a和 401b示出为分离 的模块, 但是它们可以具有共用部分。 例如, 它们可以具有公共的照射源, 该 公共照射源发出的辐射例如可以通过分束器来供各投影子模块使用。 又如, 它 们可以具有公共的光学系统,各投影子模块的辐射通过合束器之后经该公共的 光学系统投射出去。
相应地,图像捕捉模块 404也可以包括两个图像捕捉子模块 404a和 404b, 用来分别捕捉来自投影子模块 401a和 401b的不同投影。每一图像捕捉子模块 404a和 404b可以按上述实施例 1中的图像捕捉模块 104设置。 例如, 图像捕 捉子模块 404a可以包括光学系统 409a和成像面 410a, 成像面 410a被配置为 将通过光学系统 409a获得的来自子投影模块 401a的(一部分)投影图像 408a 的光信号转换为电信号;图像捕捉子模块 404b可以包括光学系统 409b和成像 面 410b, 成像面 410b被配置为将通过光学系统 409b获得的来自子投影模块 401b的(一部分)投影图像 408b的光信号转换为电信号。 在图 4所示的示例 中, 图像捕捉模块 404同样设置于主机设备(未示出) 的显示器 403上。
图像发生装置 406a例如可以设置为产生经包括沿第一方向 (图中水平方 向)设置的特征如平行直线, 图像发生装置 406b可以设置为产生包括沿第二 反向 (图中竖直方向)设置的特征如平行直线; 反之亦然。 当然, 实施例 1 中描述的其他投影图案也适用于本实施例。
投影模块 401投影的图像不限于由于明暗交织和 /或色彩变化等形成的具 体影像。根据本公开的其他实施例,投影图像可以包括用来投影的辐射(例如, 可见光、 红外线、 紫外线等)本身的特性, 如强度(或者亮度)、 波长、 色度 等, 沿一个或多个方向 (尤其是沿两个正交方向)单调变化的图案。
例如, 图像发生装置 406a可以设置为使得图像中辐射的强度或亮度沿第 一方向 (例如, 由下至上)单调增加 (或减小), 如图 5的 25a所示; 图像发 生装置 406b可以设置为使得图像中辐射的强度或亮度沿与第一方向正交的第 二方向 (例如, 由右至左)单调增加 (或减小), 如图 5的 25b所示。 例如, 这可以通过将图像发生装置 406a设置为沿第一方向 (例如, 从下至上)具有 单调增加 (或减小) 的透射率, 将图像发生装置 406b设置为沿第二方向 (例 如, 从右至左)具有单调增加(或减小)的透射率来实现。 这种图像发生装置 406a, 406b可以通过光学片、 SLM等来实现。 当这两个投影图像 25a和 25b 在投影面 402上重叠时, 可以产生类似 26所示的重合投影。
这里需要指出的是, 在图 5所示的示例中, 投影图像 25a和投影图像 25b 具有相同的大小, 且两者在投影面 402上完全重合。 但是, 本公开不限于此。 投影图像 25a和投影图像 25b的大小可以不同,两者在投影面 402是也可以不 完全重合, 甚至不重合。
根据本公开的另一实施例, 图像发生装置 406a可以设置为使得图像中辐 射的波长沿第一方向 (例如, 由下至上)单调增加(或减小); 图像发生装置
406b可以设置为使得图像中辐射的波长沿与第一方向正交的第二方向(例如, 由右至左)单调增加(或减小;)。 例如, 这可以通过将照射源 405a和 405b设 置为白光源或者覆盖一定波长范围的辐射源, 将图像发生装置 406a设置为从 下至上依次排列具有单调增大(或者减小)的通过波长的滤波器(或者称作滤 色镜),将图像发生装置 406b设置为从右至左依次排列具有单调增大(或者减 小) 的通过波长的滤波器(或者称作滤色镜)来实现。
根据本公开的另一实施例, 图像发生装置 406a可以设置为使得图像中辐 射的色度沿第一方向 (例如, 由下至上)单调变化(例如, 在 RGB色度图中 单调变化);图像发生装置 406b可以设置为使得图像中辐射的色度沿与第一方 向正交的第二方向 (例如, 由右至左)单调变化(例如, 在 RGB色度图中单 调变化)。 例如, 这可以通过将照射源 405a和 405b设置为发射红色 (R )、 绿 色(G )、 蓝色(B )三原色的混合光; 将图像发生装置 406a设置有滤色片 (阵 列), 用以按不同衰减系数过滤 R、 G、 B照射中的一个或多个分量, 使得从下 至上呈现单调变化的色调(即, R、 G、 B分量按不同比例的组合); 将图像发 生装置 406b设置有滤色片 (阵列), 用以按不同衰减系数过滤 R、 G、 B照射 中的一个或多个分量, 使得从右至左呈现单调变化的色调 (即, R、 G、 B 分 量按不同比例的组合)。 这样的图像发生装置 406a、 406b也可以通过空间光调 制器来实现。
在以上实施例中, 辐射的强度(或亮度)、 波长、 色度等的变化主要是通 过图像发生装置 406a、 406b来实现的。但本公开不限于此。例如,照射源 405a 和 /或 405b可以包括照射源单元的阵列, 阵列中的照射源单元可以单独控制。 这样, 可以控制照射源 405a和 /或 405b的阵列中的照射源单元, 按第一方向 (例如, 由下至上)和 /或第二方向(例如, 由右至左)分别发射不同强度(或 亮度)、波长的辐射。另外,每一照射源单元可以包括可分别控制的三原色(如, RGB )子像素, 从而可以控制照射源 405a和 /或 405b的阵列中的照射源单元, 按第一方向 (例如, 由下至上)和 /或第二方向 (例如, 由右至左)分别发射 不同色度的辐射(例如, 通过调节每一照射源单元中 R、 G、 B子像素的发光 比例)。 在这种情况下, 图像发生装置 406a、 406b例如可以形成为格栅形式, 以防止照射源单元发出的光之间发生不必要的干扰。
在投影图像如上所述包括辐射本身的特性, 如强度(或者亮度)、 波长、 色度等, 沿一个或多个方向(尤其是沿两个正交方向)单调变化的图案的情况 下,可以根据图像捕捉模块 404的相同成像像素处检测到的相应特性的变化来 确定方向信息。
例如, 在辐射强度如上所述发生变化的情况下 (如图 5所示), 可以通过 检测某一点(或多点)处的光强改变来确定方向信息。 因此, 成像面 410a和 / 或 410b可以包括简单的光电探测器, 如(单个)光电二极管, 而不必包括成 像像素阵列 (如 CCD阵列 )。
另外, 例如在辐射波长如上所述发生变化的情况下, 可以通过检测某一点 (或多点)处的辐射波长改变来确定方向信息。 因此, 成像面 410a和 /或 410b 可以包括光谱测量装置。
另外, 例如在辐射色度如上所述发生变化的情况下, 可以通过检测某一点 (或多点)处的辐射色度改变来确定方向信息。 成像面 410a和 /或 410b例如 可以根据三原色原理来检测色度。 因此, 成像面 410a和 /或 410b可以包括对 应于三原色的三个光电检测器件 (如, 光电二极管等), 而不必包括成像像素 阵列 (如 CCD阵列 )。
根据本公开的一些实施例 ,投影子模块 401a和 401b各自投影的图像是可 分离的 (即便在空间上部分或完全重合的情况下), 例如通过光学或电学方法 分离。 相应地, 图像捕捉模块 404可以包括图像分离装置 (未示出)。 例如, 投影子模块 401a和 401b可以利用不同偏振状态 (如, 水平偏振和垂直偏振) 的辐射(如可见光或各种射线等)来进行投影。 这种情况下, 图像分离装置可 以包括偏振分离器(或者称作偏振滤波镜), 将两个投影图像予以分离。 或者, 投影子模块 401a和 401b可以利用不同波长的辐射来进行投影。 这种情况下, 图像分离装置可以包括波长分束器(或者称作光谱滤波镜), 将两个投影图像 予以分离。或者,投影子模块 401a和 401b可以利用以不同的频率进行强度(或 者, 亮度)调制的辐射来进行投影。 这种情况下, 图像分离装置可以包括相应 频率的解调器,将两个投影图像予以分离。这种频率调制和解调可以用电子的 方法来实现。 或者, 投影子模块 401a和 401b可以按时分方式来进行投影。 这 种情况下, 图像分离装置可以按相应的时分方式来检出不同的投影图像。这种 时分调制和解调也可以用电子的方法来实现。
这样, 图像捕捉子模块 404a可以捕捉来自投影子模块 401a的 (一部分) 投影图像 408a, 图像捕捉子模块 404b可以捕捉来自投影子模块 401b的 (一 部分)投影图像 408b。 投影模块 401 (包括投影子模块 401a和 401b )可以作 任何方向的投影方向改变。 相应地, 图像捕捉模块 408 (包括图像捕捉子模块 408a和 408b )得到沿相应方向改变的捕捉图像。这样, 方向信息确定模块(未 示出)就可以根据在投影模块 401移动前后所得到的捕捉图像的变化, 来得到 投影模块 401移动的方向信息。
根据本公开的一些实施例,除了直接利用图像捕捉模块 404所捕捉到的图 像改变来确定方向信息之外, 还可以按其他方式来确定方向信息。
例如, 在辐射强度如上所述发生变化的情况下 (如图 5所示), 输入设备 可以包括图像捕捉模块 404与投影模块 401之间的反馈控制装置 (未示出), 使得例如当投影方向改变时,捕捉到的图像的亮度将发生变化, 用此变化信息 来调整投射光(例如, 通过调整照射源的照射亮度; 或者在图像发生装置包括 空间光调制器的情况下, 通过调整空间光调制器的透射状态), 使得捕捉到的 图像的亮度基本上回到变化之前的图像亮度。调整的亮度差可以指示关于移动 的方向信息。 在这种情况下, 图像捕捉模块 404 (或者方向信息确定模块)与 投影模块 401之间可以具备通信接口, 用以交换相关信息。
另外, 例如在辐射色度如上所述发生变化的情况下, 当投影方向改变时, 捕捉到的图像的色度将发生变化,反馈控制装置可以用此变化信息来调整投射 光(例如, 通过调整照射源的阵列中照射源单元的照射色度; 或者在图像发生 装置包括空间光调制器的情况下,通过调整空间光调制器对各原色光的透射状 态), 使得捕捉到的图像的色度基本上回到变化之前的图像色度。 调整的色度 差可以指示关于移动的方向信息。
这种方法可以更有效地避免外部杂散光对检测结果的影响。
这里需要指出的是,尽管在以上实施例中描述了两个投影子模块和两个图 像捕捉子模块的示例, 但是本公开不限于此。 例如, 可以包括更多的投影子模 块, 以提供沿更多方向的信息, 或者可以用于提供其他有用信息如同步信息, 以增强系统的稳定性和可靠性。 相应地, 也可以包括更多的图像捕捉子模块。 另一方面, 也可以使用更少的投影子模块和 /或图像捕捉子模块。 例如, 可以 仅使用一个投影子模块, 该投影子模块可以按时分或空分方式工作, 以投影不 同图像。 同样, 可以仅使用哪个一个图像捕捉子模块, 该图像捕捉子模块可以 按时分或空分方式工作, 以检测不同图像。
尽管在以上分别描述了两个实施例,但是这并不意味着不能有利地结合两 个实施例中的有益措施。
以上参照本发明的实施例对发明予以了说明。但是, 这些实施例仅仅是为 了说明的目的, 而并非为了限制本发明的范围。本发明的范围由所附权利要求 及其等价物限定。 不脱离本发明的范围, 本领域技术人员可以做出多种替代和 修改, 这些替代和修改都应落在本发明的范围之内。

Claims (29)

  1. 权 利 要 求 书
    1. 一种输入设备, 包括:
    投影模块, 被配置为投影图像, 其中, 该投影模块被配置为可移动, 从而 投影图像发生变化, 所述变化指示关于移动的方向信息, 所述方向信息用于控 制被控制目标的移动。
  2. 2. 根据权利要求 1所述的输入设备, 还包括: 图像捕捉模块, 被配置为 对投影图像的至少一部分进行捕捉成像,其中,该图像捕捉模块被配置为固定, 从而当投影模块移动时,捕捉到的图像发生变化,所述变化指示所述方向信息。
  3. 3. 根据权利要求 1或权利要求 2所述的输入设备, 还包括:方向信息确 定模块, 被配置为根据所述变化, 确定方向信息。
  4. 4. 根据权利要求 2所述的输入设备, 其中, 所述图像捕捉模块包括成像 像素阵列, 或者若干分立成像像素点。
  5. 5. 根据权利要求 1所述的输入设备, 其中, 所述图像包括以下各项中至 少之一: 沿正交方向相交的直线阵列, 二维点阵, 特殊小图案的阵列, 或者其 他的规则及不规则图案。
  6. 6. 根据权利要求 1所述的输入设备, 其中, 所述投影模块被配置为投影 两个图像。
  7. 7. 根据权利要求 6所述的输入设备, 还包括: 图像捕捉模块, 被配置为 分别捕捉两个投影图像各自的至少一部分。
  8. 8. 根据权利要求 7所述的输入设备, 其中,
    所述投影模块被配置为分别以不同偏振状态的辐射来投影两个图像, 所述图像捕捉模块包括偏振分离器来分离投影图像。
  9. 9. 根据权利要求 7所述的输入设备, 其中,
    所述投影模块被配置为分别以不同波长的辐射来投影两个图像, 所述图像捕捉模块包括波长分束器来分离投影图像。
  10. 10. 根据权利要求 7所述的输入设备, 其中,
    所述投影模块被配置为利用分别以不同的频率进行强度调制的辐射来投 影两个图像, 所述图像捕捉模块包括相应频率的解调器来分离投影图像。
  11. 11. 根据 7所述的输入设备, 其中,
    所述投影模块被配置为按时分方式投影两个图像,
    所述图像捕捉模块被配置为按相应的时分方式来分离投影图像。
  12. 12. 根据权利要求 6或权利要求 7所述的输入设备, 其中, 所述投影模块 投影的两个图像之一被配置为沿第一方向其辐射的亮度单调增加,而另一图像 被配置为沿与第一方向正交的第二方向其辐射的亮度单调增加。
  13. 13. 根据权利要求 6或权利要求 7所述的输入设备, 其中, 所述投影模块 投影的两个图像之一被配置为沿第一方向其辐射的波长单调增加,而另一图像 被配置为沿与第一方向正交的第二方向其辐射的波长单调增加。
  14. 14. 根据权利要求 6或权利要求 7所述的输入设备, 其中, 所述投影模块 投影的两个图像之一被配置为沿第一方向其辐射的色度单调变化,而另一图像 被配置为沿与第一方向正交的第二方向其辐射的色度单调变化。
  15. 15. 根据权利要求 12所述的输入设备, 其中, 该输入设备还包括反馈控 制装置, 被配置为在投影模块移动时, 调整投影模块投影的图像的亮度, 使得 捕捉到的图像的亮度在移动前后保持实质上不变,调整的亮度差指示所述方向 信息。
  16. 16. 根据权利要求 14所述的输入设备, 其中, 该输入设备还包括反馈控 制装置, 被配置为在投影模块移动时, 调整投影模块投影的图像的色度, 使得 捕捉到的图像的色度在移动前后保持实质上不变,调整的色度差指示所述方向 信息。
  17. 17. 一种输入方法, 包括:
    通过投影模块投影图像;
    移动投影模块, 使得投影图像发生变化;
    才艮据所述变化,确定关于移动的方向信息, 所述方向信息用于控制被控制 目标的移动。
  18. 18. 根据权利要求 17所述的方法, 还包括:
    通过捕捉模块对投影图像的至少一部分进行捕捉成像,
    其中,确定方向信息包括:根据捕捉到的图像的变化,确定所述方向信息。
  19. 19. 根据权利要求 17所述的方法, 其中, 投影图像包括投影两个图像。
  20. 20. 根据权利要求 19所述的方法, 还包括:
    通过捕捉模块分别捕捉两个投影图像各自的至少一部分。
  21. 21. 根据权利要求 20所述的方法, 其中,
    投影图像包括分别以不同偏振状态的辐射来投影两个图像,
    捕捉图像包括通过偏振分离器来分离投影图像。
  22. 22. 根据权利要求 20所述的方法, 其中,
    投影图像包括分别以不同波长的辐射来投影两个图像,
    捕捉图像包括通过波长分束器来分离投影图像。
  23. 23. 根据权利要求 20所述的方法, 其中,
    投影图像包括利用分别以不同的频率进行强度调制的辐射来投影两个图 像,
    捕捉图像包括通过相应频率的解调器来分离投影图像。
  24. 24. 根据权利要求 20所述的方法, 其中,
    投影图像包括按时分方式来投影两个图像,
    捕捉图像包括按相应的时分方式来分离投影图像。
  25. 25. 根据权利要求 20所述的方法, 其中,
    投影的两个图像之一被配置为沿第一方向其辐射的亮度单调增加,而另一 图像被配置为沿与第一方向正交的第二方向其辐射的亮度单调增加。
  26. 26. 根据权利要求 25所述的方法, 还包括: 在投影模块移动时, 调整投 影模块投影的图像的亮度,使得捕捉到的图像的亮度在移动前后保持实质上不 变, 调整的亮度差指示所述方向信息。
  27. 27. 根据权利要求 20所述的方法, 其中,
    投影的两个图像之一被配置为沿第一方向其辐射的波长单调增加,而另一 图像被配置为沿与第一方向正交的第二方向其辐射的波长单调增加。
  28. 28. 根据权利要求 20所述的方法, 其中,
    投影的两个图像之一被配置为沿第一方向其辐射的色度单调变化,而另一 图像被配置为沿与第一方向正交的第二方向其辐射的色度单调变化。
  29. 29. 根据权利要求 28所述的方法, 还包括: 在投影模块移动时, 调整投 影模块投影的图像的色度,使得捕捉到的图像的色度在移动前后保持实质上不 变, 调整的色度差指示所述方向信息。
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