CN213987444U - 一种近眼显示设备的输入系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种近眼显示设备的输入系统，采用包含接近传感器的物理键盘或触摸敏感表面，捕捉用户手部姿态并将手部与键盘的虚拟图像展示在显示系统中，利用显示系统中的图像精确告知用户手部以及指尖所在物理键盘或触摸敏感表面上的位姿，引导用户准确输入。本实用新型的输入系统不需要移动或旋转手柄，采用传统的物理键盘或手机作为输入载体，用户只需要移动手指以较小的动作幅度即可实现快速输入。

Description

一种近眼显示设备的输入系统

技术领域

本申请属于近眼显示技术领域，具体涉及一种近眼显示设备的输入系统。

背景技术

就计算机而言通常分为输入系统、计算系统、输出系统三个基本部分组成。其中用户能否操作计算机的最重要部分就是输入系统，目前输入系统包括鼠标、键盘、遥控器等，而输出系统则包括显示器等。

近年来，随着近眼显示技术的发展，下一代计算机的显示形态将产生巨大变化。其中，VR(Virtual Reality，虚拟现实)、AR(Augmented Reality，增强现实)等近眼显示设备在沉浸式使用场景中，显示器对环境会产生较严重遮挡，导致采用传统物理键盘或手持输入装置输入时，用户不能准确判断手指相对键盘的位置，如何快速且准确地输入成为制约近眼显示设备体验的关键问题之一。

键盘由许多不同的按键组成，每个按键上分配有一个或多个特定的字符，无论是常见的电脑实体键盘还是手机触摸键盘，都需要用户在已知各个按键的具体位置情况下实现准确按键输入。而近眼显示设备输入时不能注视实体键盘，用户不能获得手指在键盘上的位置，大多数人在此情况下的输入错误率极高。

主流的近眼显示设备的输入是采用含有陀螺仪或加速度传感器的手柄，在虚拟的3D空间中输入文字，通过将真实的手柄位置或方向映射到显示器画面中的虚拟手柄上，并在显示器中设置一个虚拟键盘，用户通过移动和旋转手柄点击虚拟键盘并实现输入。这种输入方式存在用户输入精确度低，动作幅度大，控制较为复杂、输入速度较慢，长时间输入时易疲劳等诸多弊端。

实用新型内容

本申请的目的在于提供一种近眼显示设备的输入系统，实现在仅注视虚拟显示画面的情况下也能高效快速输入，增加了输入的便利性。

为实现上述目的，本申请所采取的技术方案为：

一种近眼显示设备的输入系统，用于与近眼显示设备的图像处理系统和显示系统配合使用，所述近眼显示设备的输入系统包括：物理键盘以及接近传感器；

所述接近传感器安装在物理键盘上构成检测区域，所述物理键盘设置有若干个按键，所有按键位于所述检测区域内，所述接近传感器定位检测区域内使用者的手部位姿，并将该手部位姿发送至所述图像处理系统；

所述图像处理系统接收接近传感器发送的手部位姿生成虚拟手部位姿影像，并将虚拟手部位姿影像与预构建的虚拟键盘影像叠加，将叠加后的影像发送至所述显示系统；

所述显示系统接收所述图像处理系统发送的叠加后的影像并显示以向使用者示意手部相对于物理键盘的位姿。

以下还提供了若干可选方式，但并不作为对上述总体方案的额外限定，仅仅是进一步的增补或优选，在没有技术或逻辑矛盾的前提下，各可选方式可单独针对上述总体方案进行组合，还可以是多个可选方式之间进行组合。

作为优选，所述物理键盘具有用于安装按键的安装板，所述按键包括与安装板连接的回弹结构以及与回弹结构连接的键帽；

所述检测区域内，接近传感器与每一按键的键帽对应安装；

或者，所述检测区域内，接近传感器设置在安装板除每一按键的回弹结构所占位置以外的任意位置。

作为优选，所述接近传感器与每一按键的键帽对应安装，包括：

所述接近传感器内嵌在对应按键的键帽的中空内部；或者所述接近传感器安装在对应按键的键帽表面。

作为优选，所述虚拟手部位姿影像与所述预构建的虚拟键盘影像的相对位置和所述手部位姿与所述物理键盘的相对位置一致或等比例缩放。

作为优选，所述检测区域内，相邻两个接近传感器的间距小于使用者手部手指的宽度。

作为优选，所述接近传感器包括电容型、超声波型、光电型、磁力型中的一种或多种。

作为优选，所述接近传感器为由多个接近传感器组成的接近传感器阵列。

本申请还提供一种近眼显示设备的输入系统，用于与近眼显示设备的图像处理系统和显示系统配合使用，所述近眼显示设备的输入系统包括：触摸敏感表面以及接近传感器；

所述接近传感器布置形成检测区域，所述触摸敏感表面配置有触摸输入区域，所述触摸输入区域位于所述检测区域内，所述接近传感器定位检测区域内使用者的手部位姿，并将该手部位姿发送至所述图像处理系统；

所述图像处理系统接收接近传感器发送的手部位姿生成虚拟手部位姿影像，并将虚拟手部位姿影像与预构建的触摸敏感表面和/或触摸输入区域的虚拟影像叠加，将叠加后的影像发送至所述显示系统；

所述显示系统接收所述图像处理系统发送的叠加后的影像并显示以向使用者示意手部相对于触摸敏感表面和/或触摸输入区域的位姿。

作为优选，所述检测区域等于或大于所述触摸输入区域，且小于所述触摸敏感表面；

或者，所述检测区域等于或大于所述触摸敏感表面。

作为优选，所述虚拟手部位姿影像与所述预构建的触摸敏感表面和/或触摸输入区域的虚拟影像的相对位置，和所述手部位姿与所述触摸敏感表面和/或触摸输入区域的相对位置一致或等比例缩放。

作为优选，所述检测区域内，相邻两个接近传感器的间距小于使用者手部手指的宽度。

作为优选，所述接近传感器包括电容型、超声波型、光电型、磁力型中的一种或多种。

作为优选，所述接近传感器为由多个接近传感器组成的接近传感器阵列。

本申请提供的近眼显示设备的输入系统，采用包含接近传感器的物理键盘或触摸敏感表面，捕捉用户手部姿态并将手部与键盘的虚拟图像展示在显示系统中，利用显示系统中的图像精确告知用户手部以及指尖所在物理键盘或触摸敏感表面上的位姿，引导用户准确输入。本申请输入系统不需要移动或旋转手柄，采用传统的物理键盘或手机作为输入载体，用户只需要移动手指以较小的动作幅度即可实现快速输入。

附图说明

图1为本申请的近眼显示设备的输入系统包含键盘的使用示意图；

图2为用户手部与物理键盘的一种状态示意图；

图3为基于图2构建的虚拟手部位姿影像与虚拟键盘影像的叠加示意图；

图4为本申请接近传感器安装在键帽的中空内部的安装示意图；

图5为本申请接近传感器安装在安装板上的示意图；

图6为本申请接近传感器采用光电型接近传感器的工作示意图；

图7为本申请的近眼显示设备的输入系统包含触摸敏感表面的使用示意图；

图8为用户手部与触摸敏感表面的一种状态示意图；

图9为基于图8构建的虚拟手部位姿影像与触摸敏感表面和/或触摸输入区域的虚拟影像的叠加示意图。

图示中：1、物理键盘；2、近眼显示设备；3、虚拟图像可视化区域；4、虚拟手部位姿影像；5、虚拟键盘影像；6、其他应用程序的虚拟影像；7、按键；8、键帽；9、接近传感器；10、安装板；11、回弹结构；12、光发射单元；13、光接收单元；14、触摸敏感表面；15、触摸敏感表面和/或触摸输入区域的虚拟影像。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要说明的是，当组件被称为与另一个组件“连接”时，它可以直接与另一个组件连接或者也可以存在居中的组件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是在于限制本申请。

其中一个实施例中，提供一种近眼显示设备的输入系统，用于与近眼显示设备的图像处理系统和显示系统配合使用。本实施例中的近眼显示设备包括但不限于AR(增强现实)/VR(虚拟现实)/MR(混合现实)/XR(扩展现实)等近眼显示设备。

需要说明的是，输入系统、图像处理系统以及显示系统为近眼显示设备中不可或缺的3个部分，本实施例的重点在于对其中的输入系统进行讨论，与输入系统对接使用的图像处理系统以及显示系统不涉及改进。

如图1所示，本实施例中的近眼显示设备的输入系统包括：物理键盘1以及接近传感器。这里的物理键盘1应理解为具有实体的键盘，该键盘可以是与台式电脑连接使用的电脑键盘，也可以是设置在笔记本电脑上的键盘，还可以是设置在手机上非触摸屏位姿的实体按键等。图中近眼显示设备2以头戴显示器为例进行示意，图像处理系统和显示系统集成在头戴显示器中，近眼显示设备2中呈现虚拟图像可视化区域。

接近传感器无需接触检测对象即可进行检测，能检测对象的移动信息和存在信息转换为电气信号，因此接近传感器具有一定的检测距离，基于此本实施例将接近传感器安装在物理键盘上构成检测区域。

这里的检测区域可以理解为包围所有接近传感器的最小的多边形区域，并且多边形区域中布置的检测区域的密度根据需要达到的检测精度而定。例如仅需大概定位用户手部位姿，则设置检测区域中相邻两个接近传感器的间距小于使用者手部宽度；若需要具体定位用户的手指位姿，则设置相邻两个接近传感器的间距小于使用者手部手指的宽度。

可以理解的是，检测区域内布置的接近传感器的密度越高，所能检测出的用户的手部信息越全，最终呈现的效果越好。且使用者的手部宽度、手指宽度等可以取普通成年人的平均宽度值，也可以利用一定的阈值作为手部宽度、手指宽度，本实施例中不具体限制。

如图2所示，本实施例采用的物理键盘1设置有若干个按键7，应该理解的是，这里的若干个按键7指需要进行虚拟成像的按键，可以是例如电脑键盘上的所有按键或指定区域的部分按键。也就是在本实施例的检测区域外部也可以设置按键，检测区域外部的按键为用户无需在近眼显示设备中使用或者具有明显特征无需进行虚拟成像进行区分的按键。

物理键盘1上的若干个按键7均位于检测区域内，因此用户在使用检测区域内的按键时，接近传感器即可定位检测区域内使用者的手部位姿，并将该手部位姿发送至所述图像处理系统。

检测区域内的每一接近传感器实时向图像处理系统反馈其电气信号(即距离信号)，由于用户手部所在位姿的接近传感器检测到的距离信号与无手部遮挡的接近传感器检测到的距离信号不同，因此根据接近传感器反馈的距离信号能够定位用户的手部位姿，这个手部位姿包括位置和姿态，其中姿态根据接近传感器反馈的不同距离信号得到。

在与输入系统配合使用的图像处理系统中，当接近传感器反馈电气信号后，图像处理系统接收接近传感器发送的手部位姿生成虚拟手部位姿影像4，并将虚拟手部位姿影像与预构建的虚拟键盘影像5叠加，将叠加后的影像发送至显示系统。叠加后的虚拟影像如图3所示，能够呈现检测区域内的手部位姿与虚拟键盘影像5叠加后的状态，较大程度上还原实际情况中用户手部与物理键盘的状态。其中预构建虚拟键盘影像5包括物理键盘1的按键位置特征。

本实施例中对于图像处理系统在本实施例中涉及的操作均为现有操作，即本申请不涉及程序的改进。

例如图像处理系统预构建虚拟键盘影像为图像处理领域较为成熟的技术，在公开号为CN103677303A、CN103150105A等专利文献中均有公开；例如基于传感器反馈的电气信号构建虚拟影像同样为图像处理领域较为成熟的技术，在授权公告号为CN104658038B等专利文献中均有公开；又如叠加虚拟手部位姿影像和虚拟键盘影像同样为图像处理领域较为成熟的技术，在授权公告号为CN104580910B、公开号为CN1607819等专利文献中均有公开。

并且为了便于用户直观获取手部与键盘的相对位置，本实施例中虚拟手部位姿影像4与预构建的虚拟键盘影像5的相对位置和手部位姿与物理键盘1的相对位置一致或等比例缩放，以较高程度上还原实景。

显示系统接收图像处理系统发送的叠加后的影像并显示以向使用者示意手部相对于物理键盘的位姿。本实施例通过直接向用户展示虚拟手部以及虚拟键盘的相对位姿辅助用户在实际环境中进行输入，提高用户输入的便利性和准确性。叠加后的影响显示在虚拟图像可视化区域3，并且在虚拟图像可视化区域3中同时还可以显示其他应用程序的虚拟影像6，而关于显示虚拟影像给用户为近眼显示技术中的基础功能，这里就不对虚拟影像的显示进行赘述。

整个虚拟影像显示中，由于接近传感器获得的用户的手部位姿包括位置和距离，因此虚拟手部位姿影像可以基于距离信息采用不同的可视化方法显示手部姿态。例如根据接近传感器阵列中所感应到手指更近的区域在影像中采用更深的颜色显示，手指相对更远的区域在影像中采用更浅的颜色显示。

需要说明的是，对虚拟手部位姿位置以及虚拟物理键盘的呈现方式为基于本申请的扩展应用，在基于本申请的输入系统得到的虚拟手部位姿影像与预构建的虚拟键盘影像叠加的影像的基础上，利用现有常规方式得到不同的呈现效果的方案均属于本申请的保护范围。例如还可以在用户点击按键时，虚拟影像中给出对应的按键进行放大、缩小或变色等视觉反馈，或播放键盘音或视觉动画提供用户回馈等等。

通常物理键盘1具有用于安装按键的安装板10，并且按键7包括与安装板10连接的回弹结构11(例如中心轴、橡胶圆点、剪刀状开关、机械开关等)以及与回弹结构11连接的键帽8。因此在安装接近传感器时，接近传感器9可以是与每一按键的键帽8对应安装，例如接近传感器9内嵌在对应按键的键帽8的中空内部(如图4所示)；或者接近传感器安装在对应按键的键帽表面；甚至可以是接近传感器设置在键帽的壁中。

考虑到接近传感器使用的稳定性以及输入系统的制造成本，本实施例优选将接近传感器内嵌在对应按键的键帽的中空内部，同时也不改变物理键盘原有美观度。

如图5所示，在另一个实施例中，在安装接近传感器时，接近传感器9可以设置在安装板10除每一按键的回弹结构11所占位置以外的任意位置。该安装方式下无需考虑键帽的形态，针对部分键帽较高或者形态异常的物理键盘具有较好的应用。

需要说明的是，接近传感器还可以安装在安装板下方与物理键盘底部之间的任意位置，但考虑到安装板下方与物理键盘底部之间的空间中分布的电子元器件较多，且该空间与键盘顶部的距离也较远，可能造成检测信号准确度降低，因此不建议安装在该空间中。

为了满足检测区域内接近传感器分布密度的要求，在一个实施例中，接近传感器优选为由多个接近传感器组成的接近传感器阵列，接近传感器阵列中的相邻两个接近传感器小于预设阈值，相邻两个接近传感器阵列之间的间距同样小于一阈值，保证检测区域内不存在检测漏洞。

对应于接近传感器安装在按键的键帽上的情况，设置每个键帽中均为一个接近传感器阵列；对应于接近传感器安装在物理键盘的安装板上的情况，可以设置安装板上的接近传感器为一个或多个接近传感器阵列。

本实施例在满足得到位置与距离信号的前提下，对接近传感器的类型不做严格限制，例如可以是电容型、超声波型、光电型、磁力型中的一种或多种。

如图6所示，例如接近传感器采用光电型接近传感器，则配置n个光发射单元12和n个光接收单元13，光发射单元12所发射的光(发射光为图示中的实线箭头)被用户手指或手部反射折回(反射光为图示中的虚线箭头)，被内置的n个光接收单元13接收，光接收单元13在吸收光后转化成电信号，并可据此信号判断出手指或手部的具体位置和距离等，不断获得用户的手部姿态。光电型接近传感器的光为不可见光或可见光。

例如接近传感器采用电容型接近传感器，通过增加电容的灵敏度使感应电容能够在手指或手部尚未触及时即可感应出手指或手部与其之间的距离，如20mm。当被感测的物体为导体时，即可测量出被测物体表面的三维深度数据。由于电容值与电容极板间距离成反比，因此通过测量传感器电容测量极板上表面到用户手部表面之间形成的耦合电容的大小，即可换算出用户手部表面到电容测量极板之间的距离，不断获得用户手部姿态。

在另一个实施例中，提供一种近眼显示设备的输入系统，用于与近眼显示设备的图像处理系统和显示系统配合使用。本实施例中的近眼显示设备包括但不限于AR(增强现实)/VR(虚拟现实)/MR(混合现实)/XR(扩展现实)等近眼显示设备。

需要说明的是，输入系统、图像处理系统以及显示系统为近眼显示设备中不可或缺的3个部分，本实施例的重点在于对其中的输入系统进行讨论，与输入系统对接使用的图像处理系统以及显示系统不涉及改进。

如图7所示，本实施例中的近眼显示设备的输入系统包括：触摸敏感表面14以及接近传感器。这里的触摸敏感表面14包括但不限于触摸屏、触摸板等，可以安装在手机、平板、显示器等装置上，并且触摸敏感表面包括多个感测点，每个感测点均可被配置为响应触摸操作或不响应触摸操作。配置后的触摸敏感表面可以显示键盘也可以不显示键盘，不同感测点能够响应于触摸操作产生不同反馈即可。图中近眼显示设备2以头戴显示器为例进行示意，图像处理系统和显示系统集成在头戴显示器中，近眼显示设备2中呈现虚拟图像可视化区域。

接近传感器无需接触检测对象即可进行检测，能检测对象的移动信息和存在信息转换为电气信号，因此接近传感器具有一定的检测距离，基于此本实施例布置接近传感器形成检测区域。具体布置的位置与触摸敏感表面所在装置相关，这里不进行限制。例如触摸敏感表面为手机上的触摸显示屏，即接近传感器可以布置在触摸显示屏下方或整个手机壳上。

这里的检测区域可以理解为包围所有接近传感器的最小的多边形区域，并且多边形区域中布置的检测区域的密度根据需要达到的检测精度而定。例如仅需大概定位用户手部位姿，则设置检测区域中相邻两个接近传感器的间距小于使用者手部宽度；若需要具体定位用户的手指位姿，则设置相邻两个接近传感器的间距小于使用者手部手指的宽度。

可以理解的是，检测区域内布置的接近传感器的密度越高，所能检测出的用户的手部信息越全，最终呈现的效果越好。且使用者的手部宽度、手指宽度等可以取普通成年人的平均宽度值，也可以利用一定的阈值作为手部宽度、手指宽度，本实施例中不具体限制。

如图8所示，在触摸敏感表面14使用时，触摸敏感表面14配置有触摸输入区域，该触摸输入区域根据触摸敏感表面的功能而定，可以是整个触摸敏感表面，也可以是部分触摸敏感表面。需要说明的是，触摸敏感表面的配置并不作为本申请讨论的重点，本申请根据实际应用中将触摸敏感表面已配置好的允许触摸输入的区域作为触摸输入区域即可。

本实施例中的触摸输入区域位于检测区域内，因此用户在检测区域内操作触摸敏感表面时，接近传感器即可定位检测区域内使用者的手部位姿，并将该手部位姿发送至图像处理系统。

检测区域内的每一接近传感器实时向图像处理系统反馈其电气信号(即距离信号)，由于用户手部所在位姿的接近传感器检测到的距离信号与无手部遮挡的接近传感器检测到的距离信号不同，因此根据接近传感器反馈的距离信号能够定位用户的手部位姿，这个手部位姿包括位置和姿态，其中姿态根据接近传感器反馈的不同距离信号得到。

在与输入系统配合使用的图像处理系统中，当接近传感器反馈电气信号后，图像处理系统接收接近传感器发送的手部位姿生成虚拟手部位姿影像，并将虚拟手部位姿影像与预构建的触摸敏感表面和/或触摸输入区域的虚拟影像15叠加，将叠加后的影像发送至显示系统。对于图像处理系统在本实施例中涉及的操作均为现有操作，即本申请不涉及程序的改进。

例如图像处理系统预构建虚拟影像为图像处理领域较为成熟的技术，在公开号为CN103677303A、CN103150105A等专利文献中均有公开；例如基于传感器反馈的电气信号构建虚拟影像同样为图像处理领域较为成熟的技术，在授权公告号为CN104658038B等专利文献中均有公开；又如叠加虚拟手部位姿影像和虚拟触摸敏感表面和/或触摸输入区域影像同样为图像处理领域较为成熟的技术，在授权公告号为CN104580910B、公开号为CN1607819等专利文献中均有公开。

并且为了便于用户直观获取手部与键盘的相对位置，本实施例中虚拟手部位姿影像与预构建的触摸敏感表面和/或触摸输入区域的虚拟影像的相对位置，和手部位姿与所述触摸敏感表面和/或触摸输入区域的相对位置一致或等比例缩放，以较高程度上还原实景。

预构建的触摸敏感表面和/或触摸输入区域的虚拟影像包括触摸敏感表面和/或触摸输入区域的形状或位置特征。如图9所示，若触摸敏感表面14中显示有键盘，则预构建的触摸敏感表面和/或触摸输入区域的虚拟影像15中具有与现实环境中相同的键盘，并且若触摸敏感表面14不显示键盘，则预构建的触摸敏感表面和/或触摸输入区域的虚拟影像15具有与现实环境中触摸敏感表面14响应触摸操作产生不同反馈对应的输入影像，例如虚拟键盘。

显示系统接收图像处理系统发送的叠加后的影像并显示以向使用者示意手部相对于触摸敏感表面和/或触摸输入区域的位姿。本实施例通过直接向用户展示虚拟手部以及虚拟键盘的相对位姿辅助用户在实际环境中进行输入，提高用户输入的便利性和准确性。叠加后的影响显示在虚拟图像可视化区域3，并且在虚拟图像可视化区域3中同时还可以显示其他应用程序的虚拟影像6，而关于显示虚拟影像给用户为近眼显示技术中的基础功能，这里就不对虚拟影像的显示进行赘述。

整个虚拟影像显示中，由于接近传感器获得的用户的手部位姿包括位置和距离，因此虚拟手部位姿影像可以基于距离信息采用不同的可视化方法显示手部姿态。例如根据接近传感器阵列中所感应到手指更近的区域在影像中采用更深的颜色显示，手指相对更远的区域在影像中采用更浅的颜色显示。

需要说明的是，对虚拟手部位姿位置以及虚拟触摸敏感表面和/或触摸输入区域影像的呈现方式为基于本申请的扩展应用，在基于本申请的输入系统得到的虚拟手部位姿影像与预构建的虚拟触摸敏感表面和/或触摸输入区域影像叠加的影像的基础上，利用现有常规方式得到不同的呈现效果的方案均属于本申请的保护范围。例如还可以在用户点击按键时，虚拟影像中给出对应的按键进行放大、缩小或变色等视觉反馈，或播放键盘音或视觉动画提供用户回馈等等。

为了保证检测的完整性，检测区域至少需要等于触摸输入区域。但检测区域仅等于触摸输入区域的情况，仅能勉强实现对用户手指的定位，用户体验较为一般，因此检测区域可以是大于触摸输入区域且小于触摸敏感表面；或者检测区域等于触摸敏感表面；甚至为检测区域大于触摸敏感表面。

检测区域大于触摸敏感表面即为接近传感器不仅对应于触摸敏感表面进行布置，还延伸至触摸敏感表面所在的装置上，以得到更大范围的手部定位，显著提升用户使用体验。例如让检测区域布满整个手机，那么在手机的背面也可以检测手指，通过环形检测可以完整感知用户握持手机的形状，因此能生成更完整的虚拟的手部形状。

为了满足检测区域内接近传感器分布密度的要求，在一个实施例中，接近传感器优选为由多个接近传感器组成的接近传感器阵列，接近传感器阵列中的相邻两个接近传感器小于预设阈值，相邻两个接近传感器阵列之间的间距同样小于一阈值，保证检测区域内不存在检测漏洞。

本实施例在满足得到位置与距离信号的前提下，对接近传感器的类型不做严格限制，例如可以是电容型、超声波型、光电型、磁力型中的一种或多种。

例如接近传感器采用光电型接近传感器，则配置n个光发射单元和n个光接收单元，光发射单元所发射的光被用户手指或手部反射折回，被内置的n个光接收单元接收，光接收单元在吸收光后转化成电信号，并可据此信号判断出手指或手部的具体位置和距离等，不断获得用户的手部姿态。光电型接近传感器的光为不可见光或红外光。

例如接近传感器采用电容型接近传感器，通过增加电容的灵敏度使感应电容能够在手指或手部尚未触及时即可感应出手指或手部与其之间的距离，如20mm。当被感测的物体为导体时，即可测量出被测物体表面的三维深度数据。由于电容值与电容极板间距离成反比，因此通过测量传感器电容测量极板上表面到用户手部表面之间形成的耦合电容的大小，即可换算出用户手部表面到电容测量极板之间的距离，不断获得用户手部姿态。

本申请中，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列单元的系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些产品或设备固有的其它单元。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种近眼显示设备的输入系统，用于与近眼显示设备的图像处理系统和显示系统配合使用，其特征在于，所述近眼显示设备的输入系统包括：物理键盘以及接近传感器；

所述接近传感器安装在物理键盘上构成检测区域，所述物理键盘设置有若干个按键，所有按键位于所述检测区域内，所述接近传感器定位检测区域内使用者的手部位姿，并将该手部位姿发送至所述图像处理系统；

所述图像处理系统接收接近传感器发送的手部位姿生成虚拟手部位姿影像，并将虚拟手部位姿影像与预构建的虚拟键盘影像叠加，将叠加后的影像发送至所述显示系统；

所述显示系统接收所述图像处理系统发送的叠加后的影像并显示以向使用者示意手部相对于物理键盘的位姿。

2.如权利要求1所述的近眼显示设备的输入系统，其特征在于，所述物理键盘具有用于安装按键的安装板，所述按键包括与安装板连接的回弹结构以及与回弹结构连接的键帽；

所述检测区域内，接近传感器与每一按键的键帽对应安装；

或者，所述检测区域内，接近传感器设置在安装板除每一按键的回弹结构所占位置以外的任意位置。

3.如权利要求2所述的近眼显示设备的输入系统，其特征在于，所述接近传感器与每一按键的键帽对应安装，包括：

所述接近传感器内嵌在对应按键的键帽的中空内部；或者所述接近传感器安装在对应按键的键帽表面。

4.如权利要求1所述的近眼显示设备的输入系统，其特征在于，所述虚拟手部位姿影像与所述预构建的虚拟键盘影像的相对位置和所述手部位姿与所述物理键盘的相对位置一致或等比例缩放。

5.一种近眼显示设备的输入系统，用于与近眼显示设备的图像处理系统和显示系统配合使用，其特征在于，所述近眼显示设备的输入系统包括：触摸敏感表面以及接近传感器；

所述接近传感器布置形成检测区域，所述触摸敏感表面配置有触摸输入区域，所述触摸输入区域位于所述检测区域内，所述接近传感器定位检测区域内使用者的手部位姿，并将该手部位姿发送至所述图像处理系统；

所述图像处理系统接收接近传感器发送的手部位姿生成虚拟手部位姿影像，并将虚拟手部位姿影像与预构建的触摸敏感表面和/或触摸输入区域的虚拟影像叠加，将叠加后的影像发送至所述显示系统；

所述显示系统接收所述图像处理系统发送的叠加后的影像并显示以向使用者示意手部相对于触摸敏感表面和/或触摸输入区域的位姿。

6.如权利要求5所述的近眼显示设备的输入系统，其特征在于，所述检测区域等于或大于所述触摸输入区域，且小于所述触摸敏感表面；

或者，所述检测区域等于或大于所述触摸敏感表面。

7.如权利要求5所述的近眼显示设备的输入系统，其特征在于，所述虚拟手部位姿影像与所述预构建的触摸敏感表面和/或触摸输入区域的虚拟影像的相对位置，和所述手部位姿与所述触摸敏感表面和/或触摸输入区域的相对位置一致或等比例缩放。

8.如权利要求1～7任一项所述的近眼显示设备的输入系统，其特征在于，所述检测区域内，相邻两个接近传感器的间距小于使用者手部手指的宽度。

9.如权利要求1～7任一项所述的近眼显示设备的输入系统，其特征在于，所述接近传感器包括电容型、超声波型、光电型、磁力型中的一种或多种。

10.如权利要求1～7任一项所述的近眼显示设备的输入系统，其特征在于，所述接近传感器为由多个接近传感器组成的接近传感器阵列。

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