CN1506799A

CN1506799A - 虚拟位置动作捕捉装置

Info

Publication number: CN1506799A
Application number: CNA021560463A
Authority: CN
Inventors: 吴志尧
Original assignee: Giga Byte Technology Co Ltd
Current assignee: Giga Byte Technology Co Ltd
Priority date: 2002-12-11
Filing date: 2002-12-11
Publication date: 2004-06-23

Abstract

本发明涉及一种虚拟位置动作捕捉装置，通过一光波发射单元、一反射单元以及一光波接收单元，以定义使用者手指的移动位置及动作，产生相对应的轨迹移动、单击、双击、拖曳等动作信号至计算机系统，对使用者图形接口下达控制命令，对计算机进行操作。

Description

虚拟位置动作捕捉装置

技术领域

本发明涉及一种动作捕捉装置，特别是在一虚拟位置中的动作捕捉装置。

背景技术

鼠标已成为计算机外设的标准配备之一，是一种在窗口接口或图形使用者接口(Graphical User Interface)中协助使用者操作计算机的工具，通过鼠标控制窗口系统中的指针(光标)，使用者不需要背繁杂的操作指令即可达到操作目的。

公知鼠标的控制原理就是通过对鼠标的水平移动带动嵌在鼠标器内部的轨迹球转动，进而带动内部的两个各负责X轴和Y轴的译码轮转动，再借助内部的电刷或光敏组件识别从而得到精确的坐标值。所以对这类鼠标来说，保持内部的清洁是十分重要的。

这类鼠标有相当多的变化，目前市面上常见的鼠标有二键鼠标、三键鼠标和滚轮鼠标。三键鼠标是以第三键来代替原来的两键齐按(Double Click)的操作，而滚轮鼠标则在普通鼠标上加上了一个可以用中指转动的滚轮，通过转动滚轮可以实现Windows系统中的滚屏操作，对于浏览网页以及长文件的使用者来说非常的方便。

其最主要的核心是将鼠标移动的轨迹通过信号线传递至计算机转变成相对应的光标轨迹，而轨迹球与坐标轴译码轮便是将鼠标移动轨迹转换成光标移动轨迹的方法与装置，基于这个概念，便有许多改良的鼠标出现，例如直接用轨迹球来控制光标移动位置的鼠标，通过用手指直接转动鼠标器上的球来控制鼠标的移动，其优点是不需要不断地移动手腕来控制鼠标，定位也更精确，但轨迹球容易沾上灰尘却是其不容易被接受的原因。类似概念的鼠标例如IBM笔记本计算机上触控杆型鼠标，其它还有笔记本计算机常见的触控板式的鼠标。

另外一种非常具有科技感的是光学鼠标，光学鼠标的作用原理和公知鼠标的类似，是将公知鼠标上用以定位屏幕指针的“滚轮编码器”换成了“光学编码器”，利用内部感测到的光线变化，转换成信号通过与鼠标相接的信号线或是无线传输的接口传给处理器之后，便会得到移动的结果与距离，所以在底部看不到轨迹球。公知鼠标用滚轮编码器内的圆球运动，来换算屏幕指针的移动方向与距离，而滚球在桌面上活动容易将棉絮或灰尘带入滚轮编码器，很容易造成移动不灵敏，所以必须时常清理。光学鼠标采用的光线感测不但无此顾虑，且由于减少了滚球所占的鼠标重量，使用者操作上较不容易产生肌肉的酸痛和疲劳。

以上所介绍的鼠标，不论为何型式，均会有一编码器将移动位置转换成屏幕光标的移动位置，如轨迹球或光学编码器；而本发明在提供一种具有新式编码器的新式鼠标，可以减少桌面上日益被计算机外设设备及接线占据的空间。

发明内容

本发明的目的在于提供一种虚拟位置动作捕捉装置，通过光线的发射与反射光的接收，定义使用者手指的位置以及移动轨迹，并将捕捉的光信号转化成相对应的光标移动，以对计算机下达操作指令。

本发明的上述目的是这样实现的：一种虚拟位置动作捕捉装置，用以控制图形使用者接口的光标，其中，包括有：一发射单元，用以在一平面上投影一虚拟位置；一反射单元，当使用者带动该反射单元在该虚拟位置中移动时，反射移动轨迹上每一位置的光波；以及一感应单元，用以感应自该反射单元反射的光波，由此决定光标的移动轨迹与位置。

本发明所述的虚拟位置动作捕捉装置，其中，该虚拟位置是定义反射单元最大的移动范围。

本发明所述的虚拟位置动作捕捉装置，其中，该反射单元为一反射贴片、一具有反射作用的环形戒指、反射率高的涂料与指甲表面的其中之一。

本发明所述的一种信息处理装置，其中，该装置包括有：一发射单元，位于该信息处理装置上，用以在一平面上投影一虚拟位置；一反射单元，当使用者带动该反射单元在该虚拟位置中移动时，反射移动轨迹上每一位置的光波；以及一感应单元，位于该信息处理装置上，用以感应自该反射单元反射的光波，由此决定光标的移动轨迹与位置。

本发明所述的信息处理装置，其中，该虚拟位置是定义反射单元最大的移动范围。

本发明所述的信息处理装置，其中，该反射单元为一反射贴片、一具有反射作用的环形戒指、反射率高的涂料与指甲表面的其中之一。

本发明所述的一种虚拟位置动作捕捉的方法，用以控制使用者图形界面的光标，其中，该方法包含下列步骤：利用一发射单元在一平面上投影一虚拟位置；在该虚拟位置中，利用一反射单元反射该反射单元所在位置的光波；利用一感应单元感应自该反射单元所反射的光波；以及借助感应该反射光波判别该反射单元移动的轨迹与动作。

本发明所述的虚拟位置动作捕捉的方法，其中，该虚拟位置是定义使用者最大的移动范围。

本发明所述的虚拟位置动作捕捉的方法，其中，该反射单元为一反射贴片、一具有反射作用的环形戒指、反射率高的涂料与指甲表面的其中之一。

根据本发明所述的虚拟位置动作捕捉装置，包括有：

一主体，主体上端容纳有一发射单元，用以在一平面上投影一虚拟位置；

一反射单元，附着于使用者的手指上，或类似笔型的组件上，当使用者在该虚拟位置中移动手指时，会带动该反射单元移动，在移动过程中，该反射单元会反射每一位置的光波；以及

一感应单元，设置于主体的与发射单元同一平面上可接受最佳反射光的位置，用以感应每一位置的反射光波，感应到的不同位置的光信号决定屏幕上光标的移动轨迹与位置。

有关本发明的特征，现配合附图对最佳实施例进行详细说明。

附图说明

图1是本发明的第一具体实施例；

图2是本发明的第二具体实施例；

图3是本发明的第三具体实施例；

图4是本发明的反射单元示意图；

图5是本发明的反射单元另一示意图。

具体实施方式

请参考图1，其说明了虚拟位置动作捕捉装置的具体架构，包括有一主体10，主体10上端容纳有一发射单元11，用以在一平面上投影一大于屏幕光标移动范围的虚拟位置；一反射单元12，附着于使用者的手指上，或类似笔型的组件上，当使用者在虚拟位置中移动手指时，会带动该反射单元12移动，在移动过程中，该反射单元会反射每一位置的光波；主体上另设有一感应单元13，设置于主体10的与发射单元11同一平面上可接受反射光的最佳位置，用以感应每一位置的反射光波，感应到的不同位置的光信号决定屏幕上光标的移动轨迹与位置。

上述容纳有发射单元11与感应单元13的主体10，可为如图1中的一独立装置，也可嵌附在个人数字助理(PDA)、个人计算机、笔记本计算机、或任何在图形使用者接口上利用光标下达控制命令的信息处理设备中，实施例如图2与图3所示。

如图1所示，发射单元11在一平面上投射出一虚拟位置，这个位置定义了虚拟鼠标(即附着在使用者手指上的反射单元)可移动的范围，也是使用者手指移动的最大范围。光标在屏幕显示区域上的四个端点所围成的方形即为光标可以移动的距离，对应到实际的移动距离，至少要与相对应移动距离相同，从而适当反射光波。

虚拟鼠标的移动位置的辨别是借助一反射单元12以及一感应单元13来达成，其中反射单元12是粘贴在使用者的手指上，可以是一亮片、戒指形式或是具有反射光波作用的组件如图4与图5所示。另外，也可直接通过指甲表面来进行反射，在指甲上涂上反射率较佳的涂料，也可达到同样的反射效果。

当使用者在发射单元11所定义的虚拟位置中移动时，投射到反射单元12上的光波将会有光反射的现象，感应单元13会持续的感应是否有反射光波产生，当反射单元12移动时，与光束交互作用产生一反射光，当感应单元13接收到反射光时，依据其所接收到的反射光，转换成在屏幕上光标的相对位置。

一般说来，公知鼠标的控制结构有两个左右的按键，配合一轨迹辨别的装置，使得鼠标的移动轨迹可以在屏幕上产生相对应的移动轨迹，在配合左右键的操控，达到在图形使用者接口(Graphical User Interface)操作计算机软件的目的。上述组件相配合的操作动作可分为：1.轨迹移动、2.单击(Single Click)、3.双击(Double Click)、4.圈选以及5.拖曳。以下分别说明本发明如何达到与实体鼠标相同目的的操作方式。

1.轨迹移动(Movement)

轨迹移动与公知鼠标相对应的动作是移动手指，当使用者手指由A移动到B时，手指上的反射单元12会不断的反射光，在这条A到B的轨迹上，每一辨别点均有相对应的反射角度，不断的依据反射角度判断其位置，并在屏幕上显示其相对应的移动轨迹，达到光标移动的效果。

2.单击(Single Click)

公知鼠标的单击是按一下按键，相对应的动作，即为手指单击。当手指上移时，其反射角度必然会改变，当手指放下时，其反射光又会与移动前相同，因此，判断感应单元13在接收到同样反射光的时间，便可以判定使用者是否进行单击的动作。

3.双击(Double Click)

公知鼠标的双击是快速的按同一按键两下，例如在WINDOWS操作系统中，在“我的电脑”图标快速按两下，表示使用者欲开启“我的电脑”的功能，也即双击代表对“我的电脑”下达执行的命令。相对应的操作是，使用者带动反射单元12在同一位置快速的移动两次，因此感应单元13会在一短暂的时间中接收到两次同样的反射光，从而判定使用者进行双击的动作。

4.圈选

公知鼠标圈选的动作为先移动光标到欲圈选范围的边界并将光标停在该位置，接着对一按键单击不放产生标定作用，再移动鼠标将欲圈选的范围标记起来。虚拟鼠标相对应的动作为，移动手指到欲圈选范围的边界并将手指停在该位置，接着利用手指单击并立刻回到原来的位置产生标定作用，再移动手指将欲圈选的范围标记起来。这个动作的达成必须要记录发生标定作用的点的反射光，再进行轨迹运行的反射光量记录。

5.拖曳

拖曳的功能相当类似圈选的功能，系将光标到欲拖曳的目标物上，对该目标物单击后不放并移动到目标位置。同样的，使用者将手指移动到欲拖曳的目标物上，用手指单击不动，记录该光量变化作为标定，再利用手指移动，对应于屏幕上的目标物移动，达到拖曳的功能。

因此，借助接收反射光加以记录、计算与判断，便可以判定由使用者所送出的操作信号，达到与公知鼠标相同操作动作的目的。

以上的说明仅限于一根手指的操作，然若进行像鼠标一般的双键操作时，可根据实际的需要，在虚拟位置中的某些位置设计独特的功能，例如，将虚拟位置划分为左区、右区以及一移动区，当反射单元移动到该位置时，借助感应单元的感应，判定使用者欲执行某些特别设计的功能，例如鼠标上左键功能或右键功能的设计。

本发明的虚拟位置动作捕捉装置，为一种新式的鼠标，利用发射光波与接收反射光波的方式来作为鼠标轨迹移动与位置辨别，可以减少桌面被占据的空间。

虽然本发明以前述的较佳实施例叙述如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习相关技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作一些更动与润饰，因此本发明的专利保护范围须视权利要求范围所界定者为准。

Claims

1.一种虚拟位置动作捕捉装置，用以控制图形使用者接口的光标，其特征在于，包括有：

一发射单元，用以在一平面上投影一虚拟位置；

一反射单元，当使用者带动该反射单元在该虚拟位置中移动时，反射移动轨迹上每一位置的光波；以及

一感应单元，用以感应自该反射单元反射的光波，由此决定光标的移动轨迹与位置。

2.如权利要求1所述的虚拟位置动作捕捉装置，其特征在于，该虚拟位置是定义反射单元最大的移动范围。

3.如权利要求1所述的虚拟位置动作捕捉装置，其特征在于，该反射单元为一反射贴片、一具有反射作用的环形戒指、反射率高的涂料与指甲表面的其中之一。

4.一种信息处理装置，其特征在于，该装置包括有：

一发射单元，位于该信息处理装置上，用以在一平面上投影一虚拟位置；

一感应单元，位于该信息处理装置上，用以感应自该反射单元反射的光波，由此决定光标的移动轨迹与位置。

5.如权利要求4所述的信息处理装置，其特征在于，该虚拟位置是定义反射单元最大的移动范围。

6.如权利要求4所述的信息处理装置，其特征在于，该反射单元为一反射贴片、一具有反射作用的环形戒指、反射率高的涂料与指甲表面的其中之一。

7.一种虚拟位置动作捕捉的方法，用以控制使用者图形界面的光标，其特征在于，该方法包含下列步骤：

利用一发射单元在一平面上投影一虚拟位置；

在该虚拟位置中，利用一反射单元反射该反射单元所在位置的光波；

利用一感应单元感应自该反射单元所反射的光波；以及

借助感应该反射光波判别该反射单元移动的轨迹与动作。

8.如权利要求7所述的虚拟位置动作捕捉的方法，其特征在于，该虚拟位置是定义使用者最大的移动范围。

9.如权利要求7所述的虚拟位置动作捕捉的方法，其特征在于，该反射单元为一反射贴片、一具有反射作用的环形戒指、反射率高的涂料与指甲表面的其中之一。