CN107885393A - 虚拟输入设备的二维定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种虚拟输入设备的二维定位方法，包含以下步骤：投影形成一二维的虚拟键盘，该虚拟键盘上设有多个虚拟按键；针对各虚拟按键定义一中心点及一包含该中心点的中心区；在各虚拟按键的中心区的外围由该中心点向外分别定义至少一外环区；针对各虚拟按键的该中心区及该至少一外环区分别设定不同的权值；当用户意欲触按一预定的虚拟按键却偏离其中心区以致其触按位置落在该预定的虚拟按键与至少一相邻的虚拟按键之间时，计算该触按位置相对在该预定的虚拟按键及该至少一相邻的虚拟按键所各占有的权值的总数并比较其大小；判断其中权值总数相对最大的一个，即认定其为该使用者意欲触按的预定的虚拟按键，以输入该预定的虚拟按键的对应数据。

Description

虚拟输入设备的二维定位方法

技术领域

本发明涉及一种虚拟输入设备的二维定位方法，尤指一种对各虚拟按键各定义一中心区及至少一外环区并设定不同的权值，以通过触按位置相对于各虚拟按键所占有的各权值总数的大小判断所欲触按的预定的虚拟按键，以克服虚拟按键在触按过程中触按位置容易偏离原预定的虚拟按键的困扰。

背景技术

本发明涉及一种虚拟输入设备的二维定位方法，其中该虚拟输入设备指利用投影技术构成的虚拟的输入设备，如US6,614,422、US2012/0162077、US2014/0055364公开了一种利用一虚拟输入设备(virtual input device)输入数据的系统及方法，虚拟输入设备例如虚拟键盘或虚拟鼠标。

以US 2016/0092031(等同于CN 201510393455.9，公布号CN 105468209A)为例说明，当一虚拟输入设备投影形成一二维的虚拟键盘时，如图1所示，在该虚拟键盘上分布设有多个彼此相邻的虚拟按键，供用户通过一控制件(如手指)以对该虚拟按键进行触按。然而，虚拟键盘上的虚拟按键与一般常用实体计算机键盘上所设的实体按键不同，用户的手指的触按体感也相对不同，例如：当用户的手指欲触按一预定的实体按键，却因手指偏离而使触按位置落在该预定的实体按键与相邻的实体按键之间，此时用户的手指一般能清楚地感受到其触按位置未准确地落在所欲的预定的实体按键上，也就是，在实体按键的触按过程中，使用者容易查觉其触按位置是否准确地落在所欲的预定的实体按键上，若查觉有所偏离，使用者即可由显示屏来进行确认是否已输入错误数据，进而自行调整或修正手指的触按方势或落点。但在虚拟按键的触按过程中，当用户的触按位置已偏离原预定的虚拟按键，用户却不容易通过手指体感以查觉其触按位置是否准确，如打字时往往已触按多个虚拟按键并输入一大串数据之后才发觉错误，如此不但造成虚拟按键在触按过程中的困扰，且相对降低虚拟输入设备的使用效率。

由上可知，针对虚拟按键在触按过程中使用者容易偏离触按的困扰及问题，发展一种虚拟输入设备的二维定位方法，确实有其需要性。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种虚拟输入设备的二维定位方法，其包含以下步骤：提供一虚拟输入设备，该虚拟输入设备用以投影形成一二维的虚拟键盘，其中该虚拟键盘上设有多个彼此相邻的虚拟按键供用户触按以输入数据；针对各虚拟按键定义一中心点及一包含该中心点的中心区；在各虚拟按键的中心区的外围由该中心点向外分别定义至少一外环区；针对各虚拟按键的该中心区及该至少一外环区分别设定不同的权值，其中该中心区的权值大于该至少一外环区的权值，且当该至少一外环区包含有两个外环区或以上时，其中较靠近该中心区的第一外环区的权值大于较远离该中心区的第二外环区的权值；当用户意欲触按一预定的虚拟按键却偏离其中心区以致其触按位置落在该预定的虚拟按键与至少一相邻的虚拟按键之间时，计算该触按位置相对在该预定的虚拟按键及该至少一相邻的虚拟按键所各占有的权值的总数并比较其大小；依据该触按位置相对于各虚拟按键所占有的各权值总数的大小，判断其中权值总数相对最大的一个，即认定其为该使用者意欲触按的预定的虚拟按键，以输入该预定的虚拟按键的对应数据，藉此提升虚拟输入设备的使用效率。

在本发明的一实施例中，该虚拟键盘上所设的多个虚拟按键包含矩形虚拟按键、圆形虚拟按键、椭圆形虚拟按键或以上几种按键的组合。

在本发明的一实施例中，各虚拟按键均定义有一中心区及一外环区。

在本发明的一实施例中，各虚拟按键均定义有一中心区、一第一外环区及一第二外环区，其中该第二外环区设在该第一外环区的外围。

在本发明的一实施例中，该中心区及该至少一外环区为圆形。

在本发明的一实施例中，该第一外环区及该第二外环区的径向宽度为等距或不等距。

在本发明的一实施例中，该虚拟输入设备设置在一具形体的内部，该具形体放置在一平面上，其包含：一红外线激光光源、至少两个线性传感器、一控制器及一投影器；其中：

该红外线激光光源能够对外投射一水平的红外线激光，使该水平的红外线激光能够在该平面的上方形成一靠近并平行于该平面且占据一范围区域的二维光幕；

该至少两个线性传感器相隔一预设的适当距离而分开设立，当使用者的控制件进入该二维光幕的范围内以形成一触按位置时，该红外线激光因受到该控制件的阻挡而造成反射光，则该至少两个线性传感器分别感应一使用者的控制件所造成的反射光并分别产生一线性位置信号；

该控制器用以接收该至少两个线性传感器所感应得到的线性位置信号，并进行运算以得知该触按位置在该二维光幕的范围中所对应的二维坐标位置；

该投影器通过该控制器启动以在该二维光幕范围中投影形成一具有按键布局的虚拟键盘，当用户的控制件进入对应于该虚拟键盘的二维光幕范围内时，通过该控制器的运算功能，即能得知该控制件的触按位置在一虚拟按键上所对应的二维坐标位置。

附图说明

图1为本发明提供的二维定位方法应用在一虚拟键盘(矩形按键)的上视示意图；

图2为图1所示虚拟键盘(设定权值)一实施例的局部放大示意图；

图3为图1所示虚拟键盘(设定权值)另一实施例的局部放大示意图；

图4为本发明的二维定位方法应用在一虚拟键盘(圆形或椭圆形按键)的上视示意图；

图5为图4所示虚拟键盘(设定权值)一实施例的局部放大示意图；

图6为图4所示虚拟键盘(设定权值)另一实施例的局部放大示意图；

图7为本发明所应用的虚拟输入设备一实施例的使用状态上视示意图；

图8为图7中两个线性传感器(linear line sensor)的感应示意图；

图9为图7的一侧视示意图。

附图标记说明：1-虚拟输入设备；2-虚拟键盘；3-虚拟按键；301-中心点；302-中心区；303-外环区；304-外环区；305-第一外环区；306-第二外环区；4-触按位置；5-平面；10-具形体；20-红外线激光光源；21-红外线激光；22-二维光幕；23-反射光；30-线性传感器；40-控制器；50-投影器；50a-启动单元。

具体实施方式

为使本发明更加明确详实，兹列举较佳实施例并配合下列图示，将本发明的结构及其技术特征详述如后：

如图1、图4所示，本发明公开了一种虚拟输入设备的二维定位方法，其中该虚拟输入设备1用以投影形成一二维的虚拟键盘2，其中该虚拟键盘2上设有多个彼此相邻的虚拟按键3供用户触按，该虚拟键盘2的布局型态或多个相邻的虚拟按键3的分布情形并不限制，如图1所示该虚拟键盘2为一常见的具有矩形虚拟按键3的计算机键盘，但非用以限制本发明，例如该虚拟键盘2亦可设计为具有圆形或椭圆形虚拟按键3的计算机键盘，如图4所示，换言之，本发明中的虚拟键盘2可设计为具有矩形虚拟按键、圆形虚拟按键、椭圆形虚拟按键、或其组合形成的计算机键盘。

以下本发明提供的虚拟输入设备的二维定位方法以如图1、图4所示的虚拟键盘2为例说明，但非用以限制本发明。

本发明公开了一种虚拟输入设备的二维定位方法，其包含如下步骤：

步骤1：如图1、图4所示，提供一虚拟输入设备1，虚拟输入设备1用以投影形成一二维的虚拟键盘2，其中该虚拟键盘2上分布设有多个彼此相邻的虚拟按键3供用户选择及触按。在此以该虚拟盘2中的上、中、下等三排英文字母为例说明，包含上排的虚拟按键T、Y、U，中排的虚拟按键G、H、J，及下排的虚拟按键B、N，如图2、图3所示。

步骤2：如图2、图3或图5、图6所示，针对各虚拟按键3，定义一中心点301及一包含该中心点301的中心区302。

步骤3：在各虚拟按键3的中心区302的外围，由该中心点301向外分别定义至少一外环区303；其中该至少一外环区303的数目并不限制，如图2、图5所示，该至少一外环区303只包含有一外环区304；或如图3、图6所示，该至少一外环区303包含有一第一外环区305及一第二外环区306等两个外环区，其中该第二外环区306设在该第一外环区305的外围。

此外，如图2、图3或图5、图6所示，该中心区302及该至少一外环区303(304、305、306)皆设计为圆形造型但不限制；其中该中心区302的直径并不限制，如图3、图6所示该中心区302的直径相对小于如图2、图5所示该中心区302的直径；又该外环区303(304、305、306)的径向宽度并不限制，如图3、图6所示该第一外环区305(303)及该第二外环区306(303)的径向宽度可设计为等距或不等距，在图3、图6中该第一外环区305的径向宽度相对小于该第二外环区306的径向宽度，但非用以限制本发明。

步骤4：针对各虚拟按键3的该中心区302及该至少一外环区303(304、305、306)分别设定不同的权值，如该中心区302的权值设定为“10”而该至少一外环区303(如304)的权值设定为“5”，其中该中心区302的权值(如权值“10”)大于该至少一外环区303(如304)的权值(如权值“5”)；此外，当该至少一外环区303包含有两个外环区或以上时，如图3所示该至少一外环区系包含有一第一外环区305及一第二外环区306，则其中较靠近该中心区302的第一外环区305的权值(如权值“5”)设定为大于较远离该中心区302的第二外环区306的权值(如权值设定为“2”)。

步骤5：当使用者的控制件如手指意欲触按一预定的虚拟按键3如图2、图3或图5、图6所示的字母“H”按键，却偏离该字母“H”按键的中心点301，以致用户的触按位置4(如手指尖面积)是落在该预定的虚拟按键(如字母「H」按键)与相邻的虚拟按键(如字母“Y”按键但不限制)之间时，计算该触按位置4相对于该预定的虚拟按键(如字母“H”按键)及相邻的虚拟按键(如字母“Y”按键)所分别占有的权值的总数，并比较二者的大小；如以图2、图5所示的触按位置4而言，该触按位置4涵盖了预定的虚拟按键(如字母“H”按键)的中心区302(如权值“10”)一部分、外环区303(如权值“5”)一部分、及相邻的虚拟按键(如字母“Y”按键)的外环区303(如权值“5”)一部分，故该触按位置4相对于该预定的虚拟按键(如字母“H”按键)所占有的权值的总数为“10”加“5”等于“15”，而该触按位置4相对于该相邻的虚拟按键(如字母“Y”按键)所占有的权值的总数则为“5”，因此该触按位置4在该预定的虚拟按键(如字母“H”按键)所占有的权值的总数“15”是大于该相邻的虚拟按键(如字母“Y”按键)所占有的权值的总数“5”。

步骤6：依据该触按位置4相对于各虚拟按键3所占有的权值总数的大小，如在该预定的虚拟按键(如字母“H”按键)所占有的权值的总数“15”及在该相邻的虚拟按键(如字母“Y”按键)所占有的权值的总数“5”，来判断其中权值总数相对最大的一个，如在该预定的虚拟按键(如字母「H」按键)所占有的权值的总数“15“，即认定为该使用者欲触按的预定的虚拟按键(如字母”H“按键)，以输入该预定的虚拟按键的对应数据。

当使用者要触按一虚拟键盘2上所分布设有的多个虚拟按键3时，一般而言，使用者的手指的触按位置4是无法准确地触按所欲的预定的虚拟按键(如字母“H“按键)的中心区302，常常会有如图2、图3或图5、图6所示触按位置4偏离该预定的虚拟按键(如字母”H“按键)的中心区302的情形发生，则利用本发明提供的二维定位方法的步骤，仍能据以判断并认定使用者所欲触按的预定的虚拟按键(如字母”H“按键)，以克服虚拟按键在触按过程中触按位置容易偏离原预定的虚拟按键的困扰，进而提升虚拟输入设备的使用效率。

如图7-图9所示，本发明提供的二维定位方法用以应用在一虚拟输入设备1上使用，如图7-图9所示该虚拟输入设备1用以说明或实现本发明的二维定位方法的一种结构机制，但非用以限制本发明。

该虚拟输入设备1可设置在一具形体10的内部，其主要包含：一红外线激光光源(IR laser light)20、至少两个线性传感器(linear line sensor)30、一控制器如MCU(microcontroller unit)40及一投影器50。该虚拟输入设备1可通过该具形体10放置在一平面5上。

如图7、图9所示，该红外线激光光源20可对外投射一水平的红外线激光21，使该水平的红外线激光21能够在该平面5的上方形成一靠近并平行于该平面5且占据一范围区域的二维(X-Y)光幕22。为使该红外线激光光源20所投射的红外线激光21能够形成一二维(X-Y)光幕22，该红外线激光光源20所发出的激光束可经一广角用光学元件如打线镜片(linegenerator optics)的折射而使折射后的光视角(light fan)能大于90度，用以在该平面5的表面上形成广角的线性光束，即二维(X-Y)光幕22，但上述二维(X-Y)光幕22的形成方式非用以限制本发明。

该至少两个线性传感器30相隔一预设的适当距离而分开设立，如图7、图9所示其相互平行且分开设立在该红外线激光光源20的左、右两侧，但非用以限制本发明。使用时，当使用者的控制件如手指(如图9所示)进入该二维光幕22的范围内以形成一触按位置4，该红外线激光21即会因受到该控制件的阻挡而造成反射光23，则该至少两个线性传感器30即能分别感应一使用者的手指所造成的反射光23并因而分别各产生一线性位置信号如图8所示。

该控制器40可为MCU(microcontroller unit)或中央处理器(CPU，CentralProcessing Unit)但非用以限制本发明，其用以接收该至少两个线性传感器30所感应得到的线性位置信号(如图8所示)，并进行运算以得知该触按位置4在该二维光幕22的范围中所对应的二维坐标位置。

该投影器50配合利用一启动单元50a使用。使用时，利用该启动单元50a以侦测用户的控制件(如手指)是否靠近，若是，则启动该虚拟输入设备1并通过该控制器40以启动该投影器50以在该二维(X-Y)光幕22范围中投影形成一具有键盘布局的虚拟键盘2，当用户的控制件(如手指)进入对应于该虚拟键盘2的二维光幕22范围内时，通过虚拟二维定位模块1的感应及运算功能，即能得知该控制件的触按位置4在该虚拟键盘2(二维光幕22范围)中的虚拟按键3所对应的二维坐标位置。

本发明提供的二维定位方法可应用在该虚拟输入设备1上使用，也就是，本发明提供的二维定位方法的各步骤中的作用功能，包含：如步骤2中该中心区302的定义功能；或如步骤3中该至少一外环区303(304、305、306)的定义功能、或如步骤4中该中心区302及该至少一外环区303(304、305、306)的不同权值的设定功能、或如步骤5中该触按位置4相对于该预定的虚拟按键及相邻的虚拟按键所分别占有的权值总数的计算及比较功能、或如步骤6中依据该触按位置4相对于各虚拟按键3所占有的权值总数的大小来判断其中权值总数相对最大者为该预定的虚拟按键的判断功能等，皆能利用该虚拟输入设备1的现有电子技术如该控制器40的软件设计来达成，即本领域技术人员利用目前电子技术即能完成，且软件设计的技术本身并非本发明的诉求重点，故在此不再赘述。

此外，本发明所指的虚拟键盘2并不限制为如图1、图4所示的计算机键盘，只要在该虚拟键盘2上分布设有多个彼此相邻的虚拟按键3供用户选择及触按者，如虚拟遥控器键盘、门禁号码键盘等，皆包含在本发明所指的虚拟键盘2内。

以上所述仅为本发明的优选实施例，对本发明而言仅是说明性的，而非限制性的；本领域普通技术人员理解，在本发明权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效变更，但都将落入本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种虚拟输入设备的二维定位方法，其特征在于，包含以下步骤：

步骤1：提供一虚拟输入设备，该虚拟输入设备用以投影形成一二维的虚拟键盘，其中该虚拟键盘上设有多个彼此相邻的虚拟按键供用户触按以输入数据；

步骤2：针对各虚拟按键定义一中心点及一包含该中心点的中心区；

步骤3：在各虚拟按键的中心区的外围由该中心点向外分别定义至少一外环区；

步骤4：针对各虚拟按键的该中心区及该至少一外环区分别设定不同的权值，其中该中心区的权值大于该至少一外环区的权值，且当该至少一外环区包含有两个外环区或以上时，其中较靠近该中心区的第一外环区的权值大于较远离该中心区的第二外环区的权值；

步骤5：当用户意欲触按一预定的虚拟按键却偏离其中心区以致其触按位置落在该预定的虚拟按键与至少一相邻的虚拟按键之间时，计算该触按位置相对在该预定的虚拟按键及该至少一相邻的虚拟按键所各占有的权值的总数并比较其大小；及

步骤6：依据该触按位置相对于各虚拟按键所占有的各权值总数的大小，判断其中权值总数相对最大的一个，即认定其为该使用者意欲触按的预定的虚拟按键，以输入该预定的虚拟按键的对应数据。

2.根据权利要求1所述的虚拟输入设备的二维定位方法，其特征在于，该虚拟键盘上所设的多个虚拟按键包含矩形虚拟按键、圆形虚拟按键、椭圆形虚拟按键或以上几种按键的组合。

3.根据权利要求1所述的虚拟输入设备的二维定位方法，其特征在于，各虚拟按键均定义有一中心区及一外环区。

4.根据权利要求1所述的虚拟输入设备的二维定位方法，其特征在于，各虚拟按键均定义有一中心区、一第一外环区及一第二外环区，其中该第二外环区设在该第一外环区的外围。

5.根据权利要求1所述的虚拟输入设备的二维定位方法，其特征在于，该中心区及该至少一外环区为圆形。

6.根据权利要求4所述的虚拟输入设备的二维定位方法，其特征在于，该第一外环区及该第二外环区的径向宽度为等距或不等距。

7.根据权利要求1所述的虚拟输入设备的二维定位方法，其特征在于，该虚拟输入设备设置在一具形体的内部，该具形体放置在一平面上，其包含：一红外线激光光源、至少两个线性传感器、一控制器及一投影器；其中：

该红外线激光光源能够对外投射一水平的红外线激光，使该水平的红外线激光能够在该平面的上方形成一靠近并平行于该平面且占据一范围区域的二维光幕；

该至少两个线性传感器相隔一预设的适当距离而分开设立，当使用者的控制件进入该二维光幕的范围内以形成一触按位置时，该红外线激光因受到该控制件的阻挡而造成反射光，则该至少两个线性传感器分别感应一使用者的控制件所造成的反射光并分别产生一线性位置信号；

该控制器用以接收该至少两个线性传感器所感应得到的线性位置信号，并进行运算以得知该触按位置在该二维光幕的范围中所对应的二维坐标位置；

该投影器通过该控制器启动以在该二维光幕范围中投影形成一具有按键布局的虚拟键盘，当用户的控制件进入对应于该虚拟键盘的二维光幕范围内时，通过该控制器的运算功能，即能得知该控制件的触按位置在一虚拟按键上所对应的二维坐标位置。