TW201435664A - 三維度使用者界面裝置 - Google Patents

Abstract

一般而言，在一態樣中，一種膝上型電腦包括兩個正交的近接感測器的平面，其被用來產生三維度的使用者界面。該等近接感測器的平面被設置在顯示器及鍵盤內。該等近接感測器沿著三個軸線的交互作用界定多個覆蓋區域。如果相對應之交互作用的近接感測器表示出一物體(如，使用者的手指、指示器)存在的話，則該物體即被判定是在一覆蓋區域內。使用者可藉由將一物體放在一適當的覆蓋區域內來指認該顯示器上一項目以用於選取並藉由將該物體朝向該顯示器移動來選取該項目。使用者可藉由移動一物體通過該等覆蓋區域的一者或多者來指認該顯示器上一待採取的動作。一物體的3D影像可根據該等表示出該物體位於其內的覆蓋區域來產生。該3D影像可被用來鑑定(authenticate)一使用者的真偽。

Description

三維度使用者界面裝置

本發明係有關於一種三維度使用者界面裝置。

使用者用各種不同的方式來和消費者電子裝置(CED)互動。一使用者可使用遙控制裝置來和一CED互動，該遙控裝置沒有被連接至該CED但和該CED通信(communicate)。例如，該遙控裝置可以是一遙控器、一無線滑鼠、一無線鍵盤、或一遊戲控制器。使用者可以和是該CED的一部分的裝置或連接至該CED的裝置(例如，鍵盤、觸控板)互動。該CED可包括一觸碰敏感的顯示器，使得該使用者可藉由觸碰該顯示器來和該CED互動。許多使用者界面是二維度，這侷限了可以和該CED互動的類型。

本發明提供一種設備，其包含：一第一本 體，其支撐一顯示器及一第一陣列的近接感測器；及一第二本體，其從該第一本體的一邊緣延伸出，其中該第二本體支撐一第二陣列的近接感測器，其中該第一陣列的近接感測器及該第二陣列的近接感測器係用來界定一用於該設備的三維度(3D)使用者界面。

100‧‧‧膝上型電腦

110‧‧‧蓋子

150‧‧‧基座

120‧‧‧顯示器

160‧‧‧鍵盤

170‧‧‧觸控板

200‧‧‧膝上型電腦

210‧‧‧近接感測器

220‧‧‧顯示器

230‧‧‧使用者界面(鍵盤)

340‧‧‧覆蓋區

410‧‧‧被界定的區域

410A‧‧‧被界定的區域

410B‧‧‧被界定的區域

410C‧‧‧被界定的區域

410D‧‧‧被界定的區域

500‧‧‧膝上型電腦

510‧‧‧顯示器

520‧‧‧近接感測器

530‧‧‧邏輯分析器

各式實施例的特徵及好處從下面的詳細描述中將變得明顯，其中：圖1A-C例示一示範性膝上型電腦的各種視圖；圖2例示一依據一實施例的例示性膝上型電腦，其使用在蓋子(顯示器)及在基座(使用者界面)內的近接感測器；圖3例示一依據一實施例之由該等近接感測器所產生之用於該膝上型電腦的示範性覆蓋區；圖4例示一依據一實施例之在覆蓋區內的示範性被界定的區域(如，盒子)的產生；及圖5例示一依據一實施例之用來提供一用於膝上型電腦的3D使用者界面的示範性系統圖。

圖1A-C例示一示範性膝上型電腦100的各種視圖。該電腦100包括一上框架(蓋子)110及一下框架(基座)150，它們透過一鉸鏈或類此者(其未被標示號 碼)而彼此可樞轉地連接。該電腦100可變換於該蓋子110從該基座150延伸於一向上的方向上的打開的形態和該蓋子110平置於該基座150之上的閉合的形態之間。該蓋子110可包括一顯示器120，內容可在該顯示器被使用者觀看。該基座150可包括一或多個和該電腦100互動的使用者界面。該等使用者界面例如可包括一鍵盤160及一觸控板170。當該電腦100是可操作的時候，它可以是在該打開的形態(參見圖1A及1C)及當該電腦是關機及/或被運送時，它可以是在該閉合的形態(參見圖1B)。

當該電腦100是可操作的時候，使用者透過該等使用者界面和該電腦100互動。該鍵盤160可讓使用者例如使用按鍵來輸入資料及/或選取某些參數。該觸控板170可讓使用者例如藉由在該觸板上移動他們的手指(例如，被偵測到的手指運動可被圖映(mapped)至螢幕運動)來在該顯示器120上四處捲動，用以觀看及/或選取某些內容。不論是使用鍵盤160、觸控板170或其它使用者界面裝置(如，滑鼠)，該互動都侷限於二維度(2D)的互動(該使用者互動被侷限於該顯示器120的平面上)。例如，使用者可左、右、上、下地移或這些方向的組合(譬如，對角線地移動)。

將該顯示器120作成和用在平板電腦上的觸控螢幕顯示器相類似的觸控螢幕可提供額外的使用者界面選項。然而，此一裝置仍只是提供2D使用者界面(使用者只能在該顯示器的平面內和該顯示器互動的裝置)。

近接感測器可偵測一物體是否和它離一特定的距離。例如，一被使用在電腦上的近接感測器可偵測一個人是否是在它的一正常操作距離(如，3英呎)之內。然而，該近接感測器無法判定該人類和該電腦相隔的確實距離(如，1英呎之於3英呎)。該等近接感測器例如可以是感應式感測器、電容式感測器、磁性感測器、光電式感測器、其它形式感測器或它們的一些組合。光電式感測器可包括一光源(如，紅外線光)及一接收器以判定該光線是否被反射回來。

近接感測器可被使用在該顯示器120內，用以在使用者無需接觸到該顯示器120或使用到該等使用者界面裝置(如，鍵盤160、觸控板170)之下偵測該使用者(或該使用者的特定部位，譬如手或手指)相對於該顯示器120的位置及/或運動。然而，為了要選取某些內容或採取某些動作，該使用者會需要觸碰該顯示器120及/或使用該等使用者界面裝置(如，鍵盤160、觸控板170)。亦即，和此一裝置相界接(interfacing)仍然侷限於2D的互動。

圖2例示一示範性的膝上型電腦200，其在蓋子(顯示器)220及基座(使用者界面)230內使用近接感測器210。該等近接感測器210例如可以是感應式感測器、電容式感測器、磁性感測器、光電式感測器、其它形式感測器或它們的一些組合。該等近接感測器210被例示為可以看到，以方便說明。但是該等近接感測器210可為 使用者看不到及/或使用者不會注意到。該等近接感測器210不會影響到呈現在該顯示器220上的內容且不會影響到使用該使用者界面(鍵盤)330的使用者。

該等近接感測器210可被組織成陣列，其包括感測器列及感測器行210，它們延伸橫跨該顯示器220的長度及高度以及該使用者界面(鍵盤)230的長度及深度。在該顯示器220上的感測器210的行可和該鍵盤230上的感測器210的行對齊。利用兩個分開的感測器210的平面可讓電腦200不只能夠偵測該使用者(或該使用者的特定部位，譬如手或手指)或裝置相對於該顯示器220的位置及/或運動，還能夠偵測離該顯示器的距離。

圖3例示一為了該膝上型電腦200所產生的一示範性覆蓋區340。在該顯示器220上的該等近接感測器210能夠偵測和該鍵盤230從該顯示器220延伸出的距離大致相等或距離稍大的物體。在鍵盤230上的該等近接感測器210能夠偵測和該鍵盤相距一和該顯示器220從該鍵盤230延伸出的距離大致相等或稍大的距離的物體。該覆蓋區340可以是在該顯示器220上的感測器210的覆蓋範圍和該鍵盤230上的感測器210的覆蓋範圍相重疊的區域。亦即，該覆蓋區340可向上延伸至和該顯示器220一樣高，向外延伸至和該鍵盤230一樣遠，並涵蓋該顯示器220及鍵盤230的長度。

圖4例示該覆蓋區340內示範性界定的區域(如，盒子)410的產生。用於顯示器(未示出)的該等 近接感測器(未被示出)可被定向在x軸(顯示器的長度)及z軸(顯示器的高度)上。用於鍵盤(未示出)的該等近接感測器可被定向在x軸(鍵盤的長度)及y軸(鍵盤的深度)上。用於顯示器及鍵盤之在x軸上的感測器可彼此對齊。每一個被界定的區域可以是以每一軸的一近接感測器的一交會點為中心的周圍區域。該區域的大小可根據該等感測器的數量及該等感測器彼此間的鄰近程度來決定。如圖所示，每一軸有三個被界定的區域(如，x=1-3，y=1-3，及z=1-3)，其顯示有三個感測器和每一軸相關連。因此，該顯示器及該鍵盤每一者可具有9個(3×3)感測器和其相關連。總共有27個(3×3×3)被界定的區域。

舉例而言，一被界定的區域410A可被界定在以位於x=1(第一個對齊的行)，y=2(鍵盤上的第二列)及z=2(顯示器上的第二列)的近接感測器的交會點為中心的周圍區域。一被界定的區域410B可包括位在x=3(第三個對齊的行)，y=1(鍵盤上的第一列)及z=3(顯示器上的第三列)的近接感測器。一被界定的區域410C可包括位在x=2(第二個對齊的行)，y=2(鍵盤上的第二列)及z=3(顯示器上的第三列)的近接感測器。一被界定的區域410D可包括位在x=3(第三個對齊的行)，y=3(鍵盤上的第三列)及z=1(顯示器上的第一列)的近接感測器。

如果和該被界定的區域相關連的三個近接感 測器顯示出有一物體(如，手指，數位筆(stylus))存在的話，則該電腦可判定一物體位在該被界定的區域內。該等被界定的區域可和出現在該顯示器的一相對應的區域上的內容相關連。依據一實施例，在x軸及z軸上的近接感測器可被用來界定在該顯示器上的區域。例如，一用於一特定程式的圖像(icon)可和一被界定的區域相關連。如果一手指、手或其它裝置被判定是在該被界定的區域內的話，則該圖像可被照亮且如果該使用者想要選取該圖像的話，則他可實施一朝向該顯示器的運動來選取該圖像。

依據一實施例，在三個軸上的該等近接感測器可被用來將該顯示器上的項目指定給該等被界定的區域。例如，如果該顯示器呈現出一3D桌面(desktop)的話，則在該桌面上的許多項目可和該等不同的被界定的區域相關連。例如，在該顯示器的右上角的項目可和在行x=3及列z=3上的近接感測器相關連。一在該3D桌面的右上角最靠近使用者的項目(如，三個重疊的圖像的第一個圖像)可和列y=3相關連，一離使用者中等距離的項目(如，三個重疊的圖像的第二個圖像)可和列y=2相關連，及一離使用者最遠距離的項目(如，三個重疊的圖像的第三個圖像)可和列y=1相關連。如果一手指、手或其它裝置被判定出現在該被界定的區域內的話，則該圖像可被照亮。如果該使用者想要選取該圖像的話，則他可實施一被界定的運動(如，朝向該顯示器的手勢)來選取該圖像。

除了從該桌面選取圖像之外，該等近接感測器可被用來追蹤和該顯示器有關的運動，其類似於觸控螢幕及/或觸控板所用的方式類似，但無需實際和該裝置互動。例如，如果使用者想要在他正在觀看的顯示器上的一書本上翻頁的話，他可以從右至左揮動他的手指來往前進一頁或從左至右揮動手指來往回退一頁。依據使用者的手指(手、裝置或類此者)的運動所採取的動作端視該電腦的操作模式及可在該電腦上運作的任何應用程式而定。

硬體及/或軟體處理可被用來分析來自該等近接感測器的資料，用以判定該裝置(如，手指、手、棒桿)相對於該顯示器的位置及運動。該等近接感測器可提供資料至一處理器以分析該資料，用以偵測及/或辨識在該覆蓋區340內的運動及/或物體。如上文中提到的，根據該偵測/辨識所採取的動作端視該電腦的操作現況而定。

依據一實施例，使用近接感測器可讓該電腦如一3D掃描器般作用。處理可根據被判定為包含該物體的該等被界定的區域來實施，用以獲得一對於該物體的大小及形狀的概念。應指出的是，該被產生的3D影像會被侷限於該物體面向該顯示器及該鍵盤的表面。

依據一實施例中，一3D影像的產生可被用於真偽鑑定(authentication)及/或存取的保全措施。例如，當一使用者嘗試要登入該電腦時，該電腦可利用該等近接感測器來例如產生該使用者的手或臉的3D影像。該 被產生的3D影像可被拿來和一經過真偽鑑定的3D影像相比較以判定該存取是否應被准許。例如，使用者的手指通過該覆蓋區的特定運動亦可被用作為真偽鑑定及/或存取的保全措施。例如，為了要鑑定一使用者，該被偵測到的使用者的手指的運動可被拿來和被儲存的運動相比較。真實的動作例如可以是手指從該覆蓋區的左上前方部分到右下後方部分的揮動。

熟習此技藝者將可瞭解的是，所使用的近接感測器愈多，該3D使用者界面的粒度就愈精細。因此，在3D掃描及/或使用者鑑定的近接感測器的使用上，每一區域可能需要至少一定數量的感測器。

圖5例示一用於一提供3D使用者界面的膝上型電腦500的一示範性系統圖。該電腦500可包括一顯示器510、多個近接感測器520、及邏輯分析器(logic)530。該顯示器510是用來呈現資訊。該等近接感測器520是用來偵測和它相關的物體(如，使用者的手指、使用者的手、數位筆)的存在。該邏輯分析器530是用來處理來自該等近接感測器的輸入。該邏輯分析器530可以是硬體及/或軟體邏輯分析器。該邏輯分析器530可以是一個或多個被使用於該電腦500內的處理器。

該邏輯分析器530可被建構來界定多個和該等近接感測器的交會點相對應的覆蓋區。該邏輯分析器530可被建構來指出一物體在一覆蓋區內的存在以回應和該覆蓋區相關連的近接感測器的偵測。該邏輯分析器530 可被建構來允許使用者藉由將一物體放在一相對應的覆蓋區內來指認一在該顯示器510上的項目以用於選取。該邏輯分析器530可被建構來將該被指認的項目反白以用於選取。該邏輯分析器530可被建構來選取該項目以回應該物體朝向該顯示器的運動。該邏輯分析器530可被建構來指認該顯示器上一將被採取的作動以回應一物體通過該等覆蓋區域中的一或多個覆蓋區域的運動的偵測。該邏輯分析器530可被建構來產生一物體的一3D影像以回應該物體在一或多個覆蓋區域內的偵測。該邏輯分析器530可被建構來利用該3D影像實施真偽鑑定。

該3D使用者界面已藉由特別參考膝上型電腦來加以描述，但並不侷限於此。相反地，該3D界面可和任何包括一顯示器及一從該顯示器延伸出的鍵盤的設備一起被使用，譬如桌上型電腦、某些具有嵌合式鍵盤的平板電腦(譬如，由Microsoft®販售的Surface^TM)、某些無線電話、及/或某些個人數位助理(PDA)及類此者。再者，該第二表面並不侷限於鍵盤。相反地，該其它表面可以是從一顯示器延伸出之任何類型的使用者界面或裝置。例如，該第二表面可以是另一顯示器或可以是一用於該裝置的蓋子，該裝置在該蓋子被打開時向外延伸出。例如，一3D界面可藉由利用一用於該裝置的護蓋而被提供給一平板電腦。在該護蓋內的該等近接感測器會需要提供資料給該電腦，所以會需要某些類型的通信介面。

雖然該揭露內容已藉由參照特殊的實施例而 被例示，但很明顯的是，該揭露內容並不侷限於該等實施例，因為可在不偏離該範圍下對該等實施例實施各種變化及修改。“一個實施例”或“一實施例”係指一被描述於本文中的特殊的特徵、結構或特性被包括在至少一個實施例中。因此，出現在整個說明書的不同地方的“一個實施例”或“一實施例”的用語並不必然都是指同一個實施例。

各式實施例是打算要讓隨附的申請專利範圍的精神及範圍受最概括性的保護。

200‧‧‧膝上型電腦

210‧‧‧近接感測器

220‧‧‧顯示器

230‧‧‧使用者界面(鍵盤)

Claims (33)

1. 一種設備，其包含：一第一本體，其支撐一顯示器及一第一陣列的近接感測器；及一第二本體，其從該第一本體的一邊緣延伸出，其中該第二本體支撐一第二陣列的近接感測器，其中該第一陣列的近接感測器及該第二陣列的近接感測器係用來界定一用於該設備的三維度(3D)使用者界面。
2. 如申請專利範圍第1項的設備，其中一用於該3D使用者界面的覆蓋區係介於該第一本體和該第二本體之間。
3. 如申請專利範圍第1項的設備，其更包含邏輯分析器，它的至少一部分是硬體，該邏輯分析器被建構來界定多個覆蓋區域，其對應於該等近接感測器的交會點。
4. 如申請專利範圍第3項的設備，其中該邏輯分析器被建構來指出一物體存在於一覆蓋區域內以回應和該覆蓋區域相關連的近接感測器的偵測。
5. 如申請專利範圍第4項的設備，其中該邏輯分析器被建構來允許一使用者藉由將一物體放在一相對應的覆蓋區內來指認在該顯示器上的一項目以用於選取。
6. 如申請專利範圍第5項的設備，其中該物體是使用者的手指。
7. 如申請專利範圍第5項的設備，其中該物體是使用者的手。
8. 如申請專利範圍第5項的設備，其中該物體是一指示裝置。
9. 如申請專利範圍第5項的設備，其中該邏輯分析器被建構來將該被指認的項目反白以用於選取。
10. 如申請專利範圍第9項的設備，其中該邏輯分析器被建構來選取該項目以回應該物體朝向該顯示器的運動。
11. 如申請專利範圍第4項的設備，其中該邏輯分析器被建構來指認該顯示器上一將被採取的動作以回應一物體通過該等覆蓋區的一或多個覆蓋區的運動的偵測。
12. 如申請專利範圍第1項的設備，其中該第一陣列的近接感測器包括多個被配置成列及成行的感測器；該第二陣列的近接感測器包括多個被配置成列及成行的感測器。
13. 如申請專利範圍第12項的設備，其中在該第一陣列中的該等近接感測器列係相對於在該第二陣列中的該等近接感測器列被對齊。
14. 如申請專利範圍第12項的設備，其中在該第一陣列中的該等近接感測器行係相對於在該第二陣列中的該等近接感測器行被對齊。
15. 如申請專利範圍第1項的設備，其中該第二本體是一使用者界面裝置。
16. 如申請專利範圍第15項的設備，其中該使用者 界面是一鍵盤。
17. 如申請專利範圍第1項的設備，其中該第二本體從該第一本體的下緣延伸出。
18. 如申請專利範圍第1項的設備，其中該第二本體從該第一本體的一側緣延伸出。
19. 如申請專利範圍第4項的設備，其中該邏輯分析器被建構來產生一物體的3D影像以回應該物體在一個或多個覆蓋區域內的偵測。
20. 如申請專利範圍第19項的設備，其中該邏輯分析器被建構來利用該3D影像實施真偽鑑定。
21. 如申請專利範圍第19項的設備，其中該物體是使用者的手。
22. 如申請專利範圍第19項的設備，其中該物體是使用者的頭。
23. 一種設備，其包含：一顯示器，其中該顯示器係用來支撐一第一陣列的近接感測器；一使用者界面，其由該顯示器的一邊緣延伸出，其中該使用者界面是用來支撐一第二陣列的近接感測器；及邏輯分析器，它的至少一部分是硬體，其被建構來至少部分根據來自該第一陣列的近接感測器及該第二陣列的近接感測器的輸入來偵測與該顯示器的三維度(3D)使用者互動。
24. 如申請專利範圍第23項的設備，其中該邏輯分 析器被建構來偵測在一介於該顯示器和該使用者界面之間的覆蓋區內的該等3D使用者互動。
25. 如申請專利範圍第23項的設備，其中該邏輯分析器被建構來界定多個和該等近接感測器的交會點相對應的覆蓋區域。
26. 如申請專利範圍第25項的設備，其中該邏輯分析器被建構來指出一物體在一覆蓋區域內的存在以回應和該覆蓋區域相關連的該等近接感測器的偵測。
27. 如申請專利範圍第25項的設備，其中該邏輯分析器被建構來指認該顯示器上的一項目的選取以回應一物體放置在一相對應的覆蓋區域內。
28. 如申請專利範圍第27項的設備，其中該物體包括選自於一包含使用者的手指、使用者的手、及一指示裝置的名單中的至少一者。
29. 如申請專利範圍第27項的設備，其中該邏輯分析器被建構來將該被指認的項目反白以用於選取。
30. 如申請專利範圍第27項的設備，其中該邏輯分析器被建構來指認該項目的選取以回應該物體朝向該顯示器的運動。
31. 如申請專利範圍第25項的設備，其中該邏輯分析器被建構來指認該顯示器上一將被採取的動作以回應一物體通過該等覆蓋區的一或多個覆蓋區的運動的偵測。
32. 如申請專利範圍第25項的設備，其中該邏輯分析器被建構來產生一物體的3D影像以回應該物體在一個 或多個覆蓋區域內的偵測。
33. 如申請專利範圍第32項的設備，其中該邏輯分析器被建構來利用該3D影像鑑定一使用者的真偽。