CN204496467U - 虚拟键盘装置 - Google Patents

Abstract

一种虚拟键盘装置包括：壳体，设置在所述壳体上的投影单元、声波传感器、红外线传感器和图像传感器，及与所述声波传感器、红外线传感器和图像传感器耦合的数字信号处理单元。投影单元将一虚拟键盘投射于一平面。当使用者触及虚拟键盘中某一键，数字信号处理单元根据声波传感器、红外线传感器和图像传感器所产生的数字信号而判别虚拟键盘的被点击状态。该虚拟键盘装置误触率极低，功能多样，且结构合理，便于携带。

Description

虚拟键盘装置

技术领域

本发明涉及一种电子装置，特别是涉及一种虚拟键盘装置及其控制方法。

背景技术

随着电子控制技术的发展，数据或指令输入设备在越来越多的领域得到应用。一般来说，人们一直追求易携带的键盘输入设备，同时希望该键盘设备能够进行精确快捷的输入，以满足日益增多的指令需求。

现有技术中，技术人员采用虚拟键盘技术来达到目的。虚拟键盘是一种投影技术，将键盘的图案投影在桌面。用户将手指在键盘图案上进行点击。摄像头捕捉用户手指的位置，判断用户所点击的按键，从而输入用户所要输入的数据或指令。

虚拟键盘设备在使用时往往出现较大的误触率。也就是说，用户在进行点击时，摄像头对于这些点击时的位置坐标不能进行精确的识别，导致用户的使用体验受到影响。

这样，本领域的技术人员有待于研发一种误触率低的虚拟键盘装置。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中虚拟键盘装置的误触率高，功能单一的问题，提供一种新型虚拟键盘装置。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种虚拟键盘装置，所述装置包括：壳体；设置在所述壳体上的激光投影单元，所述激光投影单元将虚拟键盘投射于一平面；设置在所述壳体上的图像传感器，所述 图像传感器感应用户手指投射于所述虚拟键盘上的位置；设置在所述壳体上的红外线传感器，所述红外线传感器感应用户手指是否靠近所述平面；设置在所述壳体内并与所述红外线传感器和所述图像传感器信号耦合的数字信号处理单元，所述数字信号处理单元根据所述图像传感器和红外传感器传来的信号对用户敲击所述虚拟键盘的状态进行判断。

较佳地，所述虚拟键盘装置还包括一个设置在壳体内并与所述数字信号处理单元耦合的声波传感器，所述声波传感器感应该物体与所述虚拟键盘投射平面的接触声波信号，所述数字信号处理单元根据所述声波传感器传来的信号对所述虚拟键盘的被点击状态进行判断。

较佳地，所述红外线传感器以平行所述平面的角度探测人体红外线，传感高度距所述平面为一预设距离。

较佳地，所述红外线传感器对波长介于一微米与十微米范围内的红外辐射敏感。

较佳地，所述图像传感器感应捕捉用户手指的坐标位置，并将坐标位置发送至所述数字信号处理单元。

较佳地，所述数字信号处理单元设置为指令所述激光投影单元投射虚拟鼠标触摸屏于该平面，所述图像传感器捕捉该物体在所述虚拟鼠标触摸屏位置的坐标信号，将坐标信号发送至所述数字信号处理单元。

较佳地，所述装置包括无线发射模块和多个按键，所述无线发射模块将按键信息进行编码，通过红外线二极管发射光波，对外界设备进行远程控制。

较佳地，所述装置包括六轴螺旋仪模块，探测当前装置位置信号、速度信号和加速度信号，并将这些信号发送至所述数字信号处理单元。

较佳地，所述虚拟键盘装置包括用于无线充电的感应线圈。

本发明还涉及一种用于虚拟键盘的方法，该方法包括：在一个平面上投射激光虚拟键盘；探测高于所述虚拟键盘所在的平面一预设距离处的红外辐射源信号；探测虚拟键盘所在的平面处的用户手指的位置坐标信号；探测虚拟键盘所在的平面处的声波信号；响应并处理上述三处的信号而对当前用户的虚拟键盘操作进行判断；及执行该判断。

较佳地，该进行虚拟键盘操作判断步骤包括：只有在红外辐射源信号和声波信号都存在的情况下才对位置信号进行处理。

本发明中，上述优选条件在符合本领域常识的基础上可任意组合，即得本发明各较佳实施例。

本发明的积极进步效果在于：该虚拟键盘装置误触率极低，功能多样，结构合理，便于携带。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施例示出的虚拟键盘的功能框图。

图2是根据本发明的一个实施例示出的虚拟键盘的使用效果图。

图3是根据本发明的另一个实施例示出的虚拟键盘的使用效果图。

具体实施方式

本发明将通过实施例的方式结合附图予以阐述。在附图中，各个图中相同的结构、元件和部件使用相同的标号。附图中元件的尺寸和特点仅是作为方便阐述的目的，并不表示实际尺寸和比例关系。

图1根据本发明的一个实施例示出了虚拟键盘装置10的示意性功能框架。可以理解地，图1仅显示了虚拟键盘装置10中的部分元件，以便于描述根据本发明的一个优选实施例的虚拟键盘装置10的结构和操作。举例来说，虚拟键盘装置10也可以是安装在某电子设备上的一部分，即使这样可 能不便于携带。

在本实施例中，装置10包括数字信号处理单元110(Digital Signal Processor，DSP)、存储单元120、激光投影单元300和传感器200。传感器200包括声波传感器210、红外线传感器220和图像传感器230。存储单元120、激光投影单元300和传感器200与数字信号单元110信号耦合，例如，通过信号传输总线。根据本发明，数字信号处理单元110可以包括微处理器(μP)、微控制器(μC)或中央处理器(CPU)。存储单元120可以包括非易失性内存单元，例如磁性硬盘、光学存储盘、只读存储器(ROM)、闪存(Flash Memory)、铁电随机存取存储器(FeRAM)、磁阻随机存取存储器(MRAM)等。根据本发明，虚拟键盘装置10可以包括图1未示出的其它元件。例如，虚拟键盘装置10也可以包括音频系统、无线电、全球定位系统(GPS)、模块转换开关等。

在一个实施例中，激光投影模块300将虚拟键盘310投射于一平面，如一桌面(见图2)，虚拟键盘310的大小可以任意设定。可以理解地，虚拟键盘装置10一般垂直于桌面放置，但是在特定的位置环境下，虚拟键盘装置10和桌面的角度可以根据实际需要进行调整。

声波传感器210用于捕捉一物体，如用户手指，与桌面接触的声波信息。当用户手指敲击桌面时，产生一定频谱的声波。在一个实施例中，声波传感器210只捕捉一定频谱的声波。在另一个实施例中，声波传感器210可以捕捉不同频谱的声波以适应不同桌面材料的使用环境。在一个较佳实施例中，声波传感器210附近设置滤波元件，以有效屏蔽环境噪声带来的影响，以提高判断精确程度。

红外线传感器220设置在虚拟键盘装置的靠近底部位置，其传感方向平行于桌面，高度为高于桌面5毫米左右。当用户用手指敲击键盘时进入红外线传感器220探测区域，从而被红外线传感器220捕捉到用户用手指的红外 辐射信号。一般来说，红外线传感器220对波长介于1μm与10μm范围内的红外辐射敏感。在一个具体实施例中，红外线传感器220在波长为约6μm时具有最大的灵敏度。本领域的技术人员可以理解，红外线传感器220的传感方向与桌面的高度可以根据实际情况做出相应的设计，可以是5毫米或其它距离，如2毫米。

图像传感器230靠近装置10中的激光投影单元300设置，以便清楚地探测图像并对图像信息进行处理，进而判断用户手指对应某个特定虚拟按键。一般来说，图像传感器230可以是一个摄像头。

在操作中，激光投影单元300将激光投向桌面，形成键盘图案。声波传感器210捕捉用户手指与平面撞击时发出的声波。向声波信号传至数字信号处理单元110。红外线传感器220捕捉用户手指发出的红外信号，将信号传至数字信号处理单元110。数字信号处理单元110收到以上两个信号之后，再对图像传感器230传来的位置信号进行判断。最终，判断用户的手指是否对虚拟键盘的某个键进行点击，从而确认用户对虚拟键盘进行的输入信息。这样，就大大降低了系统的误触率。本领域的技术人员可以理解，数字信号处理单元110也可以通过别的算法对位置信号进行判断，只要能够精确判定用户敲击信息均可适用。

本领域的技术人员可以理解，用户的手指在特定的情况下也可以用其它红外辐射不同于背景辐射的物体代替，只要能被红外传感器220探测到的物体均可适用。

图3根据本发明的另一个实施例示出的虚拟键盘的另一个使用效果。在该实施例中，激光投影模块300将虚拟键盘320投向桌面，其中虚拟键盘320包括一个触摸鼠标区域。当用户的手指放置于其中时，图像传感器230捕捉用户手指在虚拟鼠标触摸屏位置的坐标信号，将坐标信号发送至数字信号处理单元110，处理单元110对用户的手指坐标位置进行探测，从而得 到鼠标使用的功能。在虚拟鼠标使用过程中，红外传感器220和/或图像传感器230可进一步提高用户手指位置判断的精确度。

在一个较佳实施例中，虚拟键盘10的壳体中还包括一个多频率遥控器模块(图未示出)，包括无线发射模块和多个按键，无线发射模块将按键信息进行编码，通过红外线二极管发射光波，对外界设备进行远程控制。这样，经过开关切换，该装置可以当作万能遥控器使用。

在一个较佳实施例中，虚拟键盘10的壳体中还包括一个六轴螺旋仪模块模块(图未示出)，六轴螺旋仪模块探测当前装置的位置信号、速度信号和加速度信号并将这些信号发送至所述数字信号处理单元。这样，经过开关切换，该装置可以当作游戏手柄使用。

在一个较佳实施例中，虚拟键盘10的壳体中还包括一个用于无线充电的感应线圈。这样便于装置通过无线方式进行充电。

至此，本发明以详尽的方式对虚拟键盘装置进行了阐述。该虚拟键盘误触率低，功能多样，尺寸小巧。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种虚拟键盘装置，其特征在于，所述装置包括：

壳体；

设置在所述壳体上的激光投影单元，所述激光投影单元将一虚拟键盘投射于一平面；

设置在所述壳体上的图像传感器，所述图像传感器感应一物体投射于所述虚拟键盘投射平面上的位置；

设置在所述壳体上的红外线传感器，所述红外线传感器感应该物体的红外辐射以判别该物体是否靠近所述虚拟键盘投射平面；及

设置在所述壳体内并与所述红外线传感器和所述图像传感器信号耦合的数字信号处理单元，所述数字信号处理单元根据所述图像传感器和红外传感器传来的信号对所述虚拟键盘某一个或多个键的被点击状态进行判断。

2.如权利要求1所述的虚拟键盘装置，其特征还在于，所述虚拟键盘装置还包括一个设置在壳体内并与所述数字信号处理单元耦合的声波传感器，所述声波传感器感应该物体与所述虚拟键盘投射平面的接触声波信号，所述数字信号处理单元根据所述声波传感器传来的信号对所述虚拟键盘的被点击状态进行判断。

3.如权利要求1或2所述的虚拟键盘装置，其特征还在于，所述红外线传感器以平行所述虚拟键盘投射平面的角度探测，传感高度距所述虚拟键盘投射平面为一预设距离。

4.如权利要求3所述的虚拟键盘装置，其特征还在于，所述红外线传感器对波长介于一微米与十微米范围内的红外辐射敏感。

5.如权利要求1或2所述的虚拟键盘装置，其特征还在于，所述图像 传感器感应捕捉该物体的坐标位置，并将坐标位置发送至所述数字信号处理单元。

6.如权利要求1或2所述的虚拟键盘装置，其特还征在于，所述数字信号处理单元设置为指令所述激光投影单元投射虚拟鼠标触摸屏于该平面，所述图像传感器捕捉该物体在所述虚拟鼠标触摸屏位置的坐标信号，将坐标信号发送至所述数字信号处理单元。

7.如权利要求1或2所述的虚拟键盘装置，其特征在于，所述装置包括无线发射模块和多个按键，所述无线发射模块将按键信息进行编码，通过红外线二极管发射光波，对外界设备进行远程控制。

8.如权利要求1或2所述的虚拟键盘装置，其特征还在于，所述装置包括六轴螺旋仪模块，探测当前装置的位置信号、速度信号和加速度信号并将这些信号发送至所述数字信号处理单元。

9.如权利要求1或2所述的虚拟键盘装置，其特征还在于，所述虚拟键盘装置包括用于无线充电的感应线圈。