CN218181501U - 一种手部动作感知输入装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于输入装置领域，具体是涉及到一种手部动作感知输入装置，包括导光罩、发光件、图像采集设备和底座，导光罩罩设在底座上，导光罩和底座围合形成安装腔,发光件设置在底座上并朝向导光罩设置，图像采集设备设置在安装腔内且图像采集设备的视场覆盖导光罩的罩内壁面，本实用新型导光罩的罩形可以对操作者的三维动作进行感知，不局限于操作者在二维平面上进行动作，可以使操作者更加随意的使用，操作者无需观察即可确定手部位于导光罩的相对位置，使操作者通过触摸即可确定手掌和手指的放置位置，利于操作者的精确操作。

Description

一种手部动作感知输入装置

技术领域

本实用新型属于输入装置领域，具体是涉及到一种手部动作感知输入装置。

背景技术

触摸感知作为一种输入技术已经有很多成熟的技术方案应用，如电阻触摸屏和电容触摸屏。这些触摸输入技术比较好地应用于触摸输入设备和显示器一体的场景。在需要输入和显示分离的场景，比如车辆座舱的中央显示器，为了使视线较少离开正前方，会通常设计在驾驶台较高的位置，不方便直接伸手去操作；又比如对于较大较高的显示器，在上面直接触摸操作会比较辛苦。如果把电阻或电容触摸屏分离出来在下方操作，由于触摸屏通常是平板的，仅凭感觉不容易找到合适的坐标，往往还需要视觉的辅助。而且平板上的触摸输入的动作是二维的，不能直接产生三维的操作动作。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种结构简单可靠，且可以简化操作者使用难度的手部动作感知输入装置。

本实用新型的内容包括导光罩、发光件、图像采集设备和底座，所述导光罩罩设在底座上，导光罩和底座围合形成安装腔，所述发光件设置在底座上并朝向导光罩设置，所述图像采集设备设置在安装腔内且图像采集设备的视场覆盖导光罩的罩内壁面。

更进一步地，所述导光罩为深色材质。

更进一步地，所述导光罩为导光材质，发光件的发光端朝向导光罩的壁端面设置。

更进一步地，所述导光罩为半圆罩结构。

更进一步地，所述底座包括底板和设置在底板外侧的侧围，所述发光件设置在侧围内，所述图像采集设备设置在底板上。

更进一步地，所述发光件沿侧围呈环形阵列设置有若干个。

更进一步地，所述导光罩为半椭圆罩结构。

更进一步地，所述导光罩为柔性材质。

本实用新型还包括可以检查到导光罩变形的导光罩形变感应模块。

更进一步地，所述导光罩形变感应模块为设置在底座上的距离传感器，距离传感器用于检测导光罩内壁相对于距离传感器的距离变化。

本实用新型的有益效果是，本实用新型导光罩的罩形可以对操作者的三维动作进行感知，不局限于操作者在二维平面上进行动作，可以使操作者更加方便地使用，操作者无需观察即可确定手部位于导光罩的相对位置，使操作者通过触摸即可确定手掌和手指的放置位置，利于操作者的精确操作，其次罩形设置便于操作者的握持，提高使用舒适度。

另外，将导光罩设置为罩形并与底座结合形成安装腔，图像采集设备设置在安装腔内，可以使图像采集设备与外界环境进行隔离，避免灰尘等异物影响图像采集设备的采集精度，减少装置的维护成本和提高使用寿命。

附图说明

附图1为本实用新型的结构示意图；

附图2为本实用新型的原理示意图。

在图中，1-导光罩；2-发光件；3-图像采集设备；4-底座；5-安装腔；6-手指。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本实用新型中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是物理连接或无线通信连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

另外，本实用新型各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

如图1和图2所示，本实用新型包括包括导光罩1、发光件2、图像采集设备3和底座4，所述导光罩1罩设在底座4上并朝向导光罩1设置，导光罩1和底座4围合形成安装腔5，所述发光件2设置在底座4上，所述图像采集设备3设置在安装腔5内且图像采集设备3的视场覆盖导光罩1的罩内壁面。

本申请将导光罩1包括外壁面、内壁面和壁端面。发光件2的光线射入罩壁内，由于光导效应，光线会沿导光罩1传播，图像采集设备3的视场为整个导光罩1罩壁的范围，此时当手部(手指6和手掌)接触到导光罩1的表面时，由于折射关系的改变，光线会在接触处外溢形成发亮效果并反射到内壁面，图像中手部的接触处的发亮与背景形成明显的反差，图像采集设备3可以捕捉到这些图像，最后再通过外部设备对图像采集设备3所采集的图像或视频信号进行处理分析，可以得到手掌和手指6的位置和动作(包括点击、滑动和旋转)，以及指纹、掌纹、手形及手尺寸等信息，可用作感知手部的动作作为输入设备使用，或者感知手指纹、掌纹和手型作为解锁设备使用，感知手指纹、掌纹和手型同时还可以在作为输入设备使用时控制输入的权限。

本实用新型将图像采集设备3设置在安装腔5内，可以使图像采集设备3与外界环境进行隔离，避免灰尘等异物影响图像采集设备3的采集精度，减少装置的维护成本和提高使用寿命，导光罩1的罩形可以对操作者的三维动作进行感知，不局限于操作者在二维平面上进行动作，可以使操作者更加方便的使用，操作者无需观察即可确定手部位于导光罩1的相对位置，使操作者通过触摸即可确定手掌和手指6的放置位置，利于操作者的精确操作，另外罩形设置便于操作者的握持，提高使用舒适度。

在其中一个实施例中，所述导光罩1为深色材质，本实施例中，将导光罩1设置为深色可以使安装腔5避免外界光进入，使腔体内部形成深色的暗场，便于图像采集设备3的图像采集，提高图像采集设备3对手部接触导光罩1的灵敏度。

在其中一个实施例中，所述导光罩1为导光材质，发光件2的发光端朝向导光罩1的壁端面设置，此时，发光件2的光线由导光罩1的壁端面部射入罩壁内，即外壁面和内壁面之间的腔体内，由于光导效应，光线会沿导光罩1传播而较少溢出，在手部与导光罩1进行接触时，手部的特征会更为突出，便于手部动作收集的准确性。

具体如图2所示，图2中发光件2朝向导光罩1的壁端面发射光线，其中细实线箭头为导光罩1内壁内的导光光线，虚线箭头为散射到导光罩1外的散射光线，粗实线箭头为散射光线照射到手指6并反射到导光罩1内的反射光线。

由于光的折射效应，导光罩1对发光件2射入的光线起到了相当程度的光导作用，大部分光线会沿导光罩1传播(如图中细实线箭头所示)，少量光线泄露到导光罩1外部(如图中虚线箭头所示)，泄露到导光罩1外部的散射光线的角度也会比较贴近导光罩1的切线方向，大部分沿导光罩1表面传播，所以从外部只会看到很少的这种光线，导光罩1整体看上去只是个微微发亮的物体。

此时，较远的物体不会反射足够的光线进入导光罩1，进而不被导光罩1内的图像采集设备3捕捉到，当手指6足够靠近导光罩1表面时(如图中粗实线箭头所示)，沿导光罩1表面传播的散射光线(图中细实线箭头)就会较多地照射到手指6并反射进导光罩1内，从而使图像采集设备3可以捕捉到较为清晰的图像。

优选地，所述导光罩1的材质为褐色的透明PC材料，所述导光罩1透光率低于30％。另外，导光罩1的厚度为1-5mm，优选采用3mm，在保证导光效果的同时避免导光罩1过厚影响图像采集设备3获取手部头像。

其中导光罩1的形状可以为半圆形、半椭圆球形或者便于握持的异形结构，例如鼠标状。

在其中一个实施例中，所述导光罩1为半圆罩结构，使整体类似于水晶球的结构，便于操作者握持和提高美观性。

本实施例中，所述底座4包括底板41和设置在底板41外侧的侧围42，所述发光件2设置在侧围42内，所述图像采集设备3设置在底板41上，侧围42的形状与导光罩1的底壁结构一致，例如导光罩1位半圆罩时，侧围42为圆形侧围，导光罩为半椭圆球形时，侧围42位椭圆形，另外，底板41还可用于设置有电路板、电源、通讯模组等元器件，此时，可以通过增加图像采集设备3与导光罩1的距离扩大图像采集设备3的视场，降低图像采集设备3本身的性能要求，其中电路板、电源、通讯模组为现有技术，在此不详细赘述。

本实施例中，所述发光件2沿侧围42呈环形阵列设置有若干个，提高光导效应的均匀性。发光件2为优选采用LED，LED所发光线经其内置类透镜装置折射后，光线方向聚集性较好，通过将发关件2呈环形阵列设置若干个，保证发光线在导光罩内形成较均匀的光线传导，在手掌接触显影时，得到的清晰度高的图像。另外，图像采集设备3优选采用高清摄像机。

在另一个实施例中，所述导光罩1为半椭圆罩结构，进一步提高导光罩1的握持舒适度。

在其中一个实施例中，所述导光罩1为柔性材质，本实施例中，操作者还可以用力使导光罩1轻度变形，并在操作者手部离开导光罩1后自动复位，模拟点击效果，扩展输入方式。

本实施例中，还包括可以检查到导光罩1变形的导光罩形变感应模块。所述导光罩形变感应模块为设置在底座4上的距离传感器，距离传感器用于检测导光罩1内壁相对于距离传感器的距离变化，即当导光罩1产生形变时，导光罩1的形变部位与距离传感器的距离会缩短，距离传感器检测到该距离缩短即反馈为导光罩1产生了形变，本实施例中，距离传感器可以在底板41上均匀分布若干个，以对整个导光罩1内部进行检测，也可以在安装腔5内设置移动组件，使距离传感器对齐导光罩1内发光部位并进行检测，检测导光罩1是否变形既可以作为一种新的输入动作，又可以用于辅助验证图像采集设备3采集操作者的手部动作是否准确，例如当距离传感器检测到导光罩1的某一处具有变形时，此处肯定会由于导光效应变亮。

本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (10)

1.一种手部动作感知输入装置，其特征是，包括导光罩(1)、发光件(2)、图像采集设备(3)和底座(4)，所述导光罩(1)罩设在底座(4)上，导光罩(1)和底座(4)围合形成安装腔(5)，所述发光件(2)设置在底座(4)上并朝向导光罩(1)发光，所述图像采集设备(3)设置在安装腔(5)内且图像采集设备(3)的视场覆盖导光罩(1)的罩内壁面。

2.如权利要求1所述的手部动作感知输入装置，其特征是，所述导光罩(1)为深色材质。

3.如权利要求1所述的手部动作感知输入装置，其特征是，所述导光罩(1)为导光材质，发光件(2)的发光端朝向导光罩(1)的壁端面设置。

4.如权利要求1-3任一项所述的手部动作感知输入装置，其特征是，所述导光罩(1)为半圆罩结构。

5.如权利要求4所述的手部动作感知输入装置，其特征是，所述底座(4)包括底板(41)和设置在底板(41)外侧的侧围(42)，所述发光件(2)设置在侧围(42)内，所述图像采集设备(3)设置在底板(41)上。

6.如权利要求5所述的手部动作感知输入装置，其特征是，所述发光件(2)沿侧围(42)呈环形阵列设置有若干个。

7.如权利要求1-3任一项所述的手部动作感知输入装置，其特征是，所述导光罩(1)为半椭圆罩结构。

8.如权利要求1-3任一项所述的手部动作感知输入装置，其特征是，所述导光罩(1)为柔性材质。

9.如权利要求8所述的手部动作感知输入装置，其特征是，还包括可以检查到导光罩(1)变形的导光罩形变感应模块。

10.如权利要求9所述的手部动作感知输入装置，其特征是，所述导光罩形变感应模块为设置在底座(4)上的距离传感器，距离传感器用于检测导光罩(1)内壁相对于距离传感器的距离变化。

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