TWI442265B - 感測式輸入裝置及其輸入方法 - Google Patents

Description

感測式輸入裝置及其輸入方法

本發明係關於一種感測式輸入裝置及其輸入方法，特別是一種模擬鍵盤之感測式輸入裝置及其輸入方法。

隨著電腦的普及，鍵盤以及滑鼠已成為一般大眾接受程度最高的資訊輸入裝置。但是傳統的實體鍵盤體積較大而難以收納，更不會有使用者願意做為輸入裝置而隨身攜帶。

對此近來有廠商開發了觸控面板(Touch Panel)的輸入技術。但電阻式的觸控面板透光率較差；電容式的觸控面板雖透光率佳，但工作時較易受到溫度、溼度或是接地狀況影響，故穩定性較差。且觸控面板雖較實體鍵盤輕薄，但體積大而佔空間，因此在攜帶上仍有不便。

亦有廠商開發出投影式虛擬鍵盤的技術，以期取代傳統的實體鍵盤。但是投影式虛擬鍵盤需要一直投影所模擬之鍵盤畫面，因此非常耗電。且由於投影的技術有顯示以及使用角度限制，因此這種虛擬鍵盤並不易於使用。此外，投影式虛擬鍵盤的體積較大，顯然也違背了電子產品之重量輕、體積小及方便攜帶的研發趨勢。

為了解決上述問題，提出一種感測式輸入裝置及其輸入方法。感測式輸入裝置包括多個感測單元以及一處理單元。其中感測單元可包括一紅外線發射器以及一影像接收器。紅外線發射器用以發出一紅外線；而影像接收器與紅外線發射器成對，用以接收被反射的紅外線。感測式輸入裝置的輸入方法包括：利用感測單元偵測感測單元構成的一偵測區域中的一物件；讀取每一個感測單元的一偵測距離值；以及將偵測距離值轉換成對應之一輸入訊號。

處理單元可依據這些偵測距離值計算物件在偵測區域的一物件位置，並將物件位置轉換成輸入訊號。更詳細地說，偵測區域可被分割成多個按鍵區域，而處理單元可依據物件位置比對一按鍵區域位置表得到物件所在的按鍵區域，再將按鍵區域轉換成輸入訊號。

感測式輸入裝置另可包括一鍵盤表示單元。鍵盤表示單元配置於偵測區域之中，用以表示這些按鍵區域。而鍵盤表示單元可模擬表示一電腦鍵盤，按鍵區域個別模擬電腦鍵盤的一按鍵。

感測式輸入裝置亦可包括一傳輸單元；傳輸單元以無線或有線的方式將對應於物件的輸入訊號傳送給一電子裝置。

根據一實施範例，當任一感測單元在偵測區域中偵測到物件時，偵測到物件的感測單元計算其與物件之間的距離作為偵測距離值。反之，當任一感測單元在偵測區域中沒有偵測到物件時，沒有偵測到物件的感測單元設定一內定值(default value)作為偵測距離值，以表示沒有偵測到物件。

而處理單元可以將偵測距離值不是內定值的至少一個感測單元作為一選取單元，再將選取單元的位置作為物件位置的一縱座標，以及將選取單元的偵測距離值作為物件位置的一橫座標。

綜上所述，感測式輸入裝置及其輸入方法利用感測單元偵測位於偵測區域之物件的偵測距離值，並將其轉換為對應於物件的輸入訊號。感測式輸入裝置僅需感測單元以及處理單元即可運作，因此輕便又容易使用；且其成本遠較習知的觸控面板或是投影式虛擬鍵盤低廉。

以下在實施方式中詳細敘述本發明之詳細特徵以及優點，其內容足以使任何熟習相關技藝者了解本發明之技術內容並據以實施，且根據本說明書所揭露之內容、申請專利範圍及圖式，任何熟習相關技藝者可輕易地理解本發明相關之目的及優點。

本發明提出一種感測式輸入裝置及其輸入方法，其可用以模擬傳統的鍵盤等輸入裝置。請參照「第1A圖」，其係為一實施範例之感測式輸入裝置之方塊圖。

感測式輸入裝置10包括多個感測單元12a、12b、12c、12d以及12e(以下統稱感測單元12)以及一處理單元14。其中各個感測單元12可以例如是紅外線距離感測器或是超音波距離感測器。根據一實施範例，每一感測單元12可具有鄰近配置且成對的一紅外線發射器以及一影像接收器。紅外線發射器係用以發出一紅外線，而影像接收器則用以接收被反射的紅外線。

感測單元12本身判斷發出的紅外線是否被阻擋，以判斷是否有任何物件30位於其偵測範圍。並且藉由影像接收器接收到的被物件30反射之紅外線強弱，讓感測單元12可以得知此物件30與自身之間的距離。

請同時參照「第2圖」，其係為一實施範例之感測式輸入裝置的輸入方法之流程圖。

首先利用感測單元12偵測位於這些感測單元12所構成的一偵測區域20中的物件30(步驟S100)，其中物件30例如可以是使用者的手指頭或是觸控筆的筆尖。須注意的是，偵測區域20的大小可由處理單元14設定，並非是這些感測單元12能力所及的感測範圍。例如一般的紅外線距離偵測器所能達成的感測範圍為5公分到45公分之間，但感測式輸入裝置10的偵測區域20可依需求被設置為5公分到30公分之間。換言之，雖然感測單元12在物理上能偵測到5公分到45公分之間的物件30，但是感測式輸入裝置10可以只判斷是否有物件30落於距離其5公分到30公分之間的偵測區域20。如果有偵測到位於偵測區域20以外的物件30，可置之不理。

其中偵測區域20可被分割成多個按鍵區域22；而感測式輸入裝置10中可內建有一按鍵區域位置表，以紀錄分割按鍵區域22的方式。感測式輸入裝置10之中亦可儲存多個不同的按鍵區域位置表，以對應於不同大小的偵測區域20以及按鍵區域22。透過感測式輸入裝置10的一切換鍵或切換開關，使用者可依照需求切換感測式輸入裝置10目前對應的按鍵區域位置表。此外，按鍵區域位置表亦可從外部被更新。

請參照「第1B圖」，其係為另一實施範例之感測式輸入裝置之方塊圖。

為了方便使用者得知目前的按鍵區域22的配置，感測式輸入裝置10可包括一鍵盤表示單元18。鍵盤表示單元18配置於偵測區域20之中，且鍵盤表示單元18的多個模擬按鍵182用以表示各按鍵區域22。鍵盤表示單元18可以表示一電腦鍵盤，這些按鍵區域22以及模擬按鍵182個別模擬電腦鍵盤的按鍵。例如可用以模擬標準QWERTY鍵盤、數字鍵盤，或是由使用者自行定義按鍵配置之鍵盤。而每個按鍵區域22以及模擬按鍵182則代表所模擬之鍵盤上的各個按鍵，例如「Q」鍵或是「1」鍵。

更具體地說，鍵盤表示單元18可以是印刷有模擬按鍵182的塑膠板或紙張，其材質可以是可撓材質或是不可撓材質。鍵盤表示單元18甚至可以是一張手工畫有模擬按鍵182的便條紙，本發明並不限制鍵盤表示單元18以及模擬按鍵182的表現方法。

鍵盤表示單元18本身可超出偵測區域20，但須被使用的按鍵區域22(模擬按鍵182)都須配置於偵測區域20之中。且較佳的是，按鍵區域22(模擬按鍵182)彼此不重疊。

為了判斷物件30在偵測區域20的一物件位置，處理單元14讀取每一個感測單元12的一偵測距離值(步驟S110)。其中感測單元12可是固定週期性發射紅外線、接收紅外線並計算偵測距離值，以供處理單元14讀取距離。感測單元12也可以是被處理單元14發出的指令觸發後才開始進行偵測。

根據一實施範例，當任一感測單元12在偵測區域20中偵測到物件30時，偵測到物件30的感測單元12計算其與物件30之間的距離作為偵測距離值。例如「第1A圖」中的感測單元12b偵測到物件30，並回報的感測單元12b與物件30之間的距離作為偵測距離值。而當任一感測單元12在偵測區域20中沒有偵測到物件30時，沒有偵測到物件30的感測單元12(例如「第1A圖」中的感測單元12a、12c、12d以及12e)設定一內定值(default value)作為偵測距離值，以表示沒有偵測到物件30。

得到各個感測單元12的偵測距離值之後，處理單元14並將偵測距離值轉換成對應之一輸入訊號(步驟S120)。處理單元14依據這些感測單元12的位置以及偵測距離值，計算物件30在偵測區域20的物件位置。處理單元14再依據物件位置比對目前使用的按鍵區域位置表，以得到物件30所在的按鍵區域22，再將按鍵區域22轉換成輸入訊號。

更詳細地說，處理單元14可先將偵測距離值不是內定值的至少一個感測單元12作為一選取單元；將此選取單元的位置作為物件30在偵測區域20的物件位置的一縱座標；並將選取單元的偵測距離值作為物件位置的一橫座標。以「第1A圖」為例，唯一偵測到物件30的感測單元12b位於第2排，且假設物件30與感測單元12b之間的距離為20公分，則處理單元14可得知目前物件30的物件位置為(20，2)。

處理單元14計算得到物件位置之後，依據物件位置比對按鍵區域位置表得到物件30所在的按鍵區域22，再將按鍵區域22轉換成輸入訊號。按鍵區域位置表中可以紀錄每一個按鍵區域22對應的座標範圍，處理單元14比對物件位置所落入座標範圍便可反向得到對應的按鍵區域22。

且在步驟S120之後，處理單元14可透過一傳輸單元16以無線或有線的方式將對應於物件30的輸入訊號傳送給一電子裝置40。其中電子裝置40可以是手機或平板式電腦等不利於配置實體鍵盤的移動式裝置。假設處理單元14查閱按鍵區域位置表得知物件30對應於「W」鍵之按鍵區域22，便發出代表「W」鍵之輸入訊號給電子裝置40。此外，若有其他的物件30同時位於不同排按鍵區域22中，也會被其他的感測單元12a、12c、12d或是12e偵測到。

除此之外，測式輸入裝置並可有多種實施範例，如「第3A圖」到「第3D圖」所示。

於「第3A圖」之實施範例中，感測單元12的紅外線發射器可以水平發射紅外線。當感測單元12沒有在偵測區域20中偵測到物件30時，可將預先設定的內定值作為偵測距離值，以表示沒有偵測到物件30。

而於「第3B圖」之實施範例中，感測單元12的紅外線發射器略朝下發射紅外線；發射出的紅外線係在偵測區域20的邊緣處被鍵盤表示單元18或桌面阻擋。則當感測單元12沒有在偵測區域20中偵測到物件30時，偵測距離值會是所能得到的臨界值，以表示沒有偵測到物件30。

較佳的是，感測單元12配置於貼近桌面等較低的位置，以免感測到使用者的手掌或其他不相關的物體而被造成誤判。

若使用者所需的偵測區域20較大而超出感測單元12物理上的感測範圍，感測式輸入裝置10可併用左右兩組感測單元12，如「第3C圖」。處理單元14讀取左右兩組所有的感測單元12之後，再執行步驟S120轉換得到對應於偵測區域20中的物件30的輸入訊號。

於「第3D圖」之實施範例中，感測式輸入裝置10的一基準點表示單元19包括至少一個發光元件192。「第3D圖」中，發光元件192在平面上形成兩個基準點24a以及24b，而其可代表標準QWERTY鍵盤上「F」鍵以及「J」鍵上的定位凸點。如此一來，已慣於盲打的使用者不需要看鍵盤表示單元18也能夠自在地進行輸入。

綜上所述，感測式輸入裝置及其輸入方法利用能夠偵測距離的感測單元偵測位於偵測區域之物件，並自動依據物件位置以及內建的按鍵區域位置表傳送對應於物件的輸入訊號。感測式輸入裝置所具備的單元較少且佔用的體積極小，因此重量輕、體積小又方便攜帶。且感測式輸入裝置僅需感測單元以及處理單元即可運作，不但使用簡單又不易損壞，且成本遠較習知的觸控面板或是投影式虛擬鍵盤低廉。

以上較佳具體實施範例之詳述，是希望藉此更加清楚描述本發明之特徵與精神，並非以上述揭露的較佳具體實施範例對本發明之範疇加以限制。相反地，其目的是希望將各種改變及具相等性的安排涵蓋於本發明所欲申請之專利範圍的範疇內。

10．．．感測式輸入裝置

12，12a，12b，12c，12d，12e‧‧‧感測單元

14‧‧‧處理單元

16‧‧‧傳輸單元

18‧‧‧鍵盤表示單元

182‧‧‧模擬按鍵

19‧‧‧基準點表示單元

192‧‧‧發光元件

20‧‧‧偵測區域

22‧‧‧按鍵區域

24a，24b‧‧‧基準點

30‧‧‧物件

40‧‧‧電子裝置

第1A圖係為一實施範例之感測式輸入裝置之方塊圖。

第1B圖係為另一實施範例之感測式輸入裝置之方塊圖。

第2圖係為一實施範例之感測式輸入裝置的輸入方法之流程圖。

第3A圖係為一實施範例之感測式輸入裝置之示意圖。

第3B圖係為一實施範例之感測式輸入裝置之示意圖。

第3C圖係為一實施範例之感測式輸入裝置之示意圖。

第3D圖係為一實施範例之感測式輸入裝置之示意圖。

10．．．感測式輸入裝置

12，12a，12b，12c，12d，12e．．．感測單元

14．．．處理單元

16．．．傳輸單元

18．．．鍵盤表示單元

182．．．模擬按鍵

20．．．偵測區域

30．．．物件

40．．．電子裝置

Claims (10)

1. 一種感測式輸入裝置，包括：多個感測單元，該些感測單元構成一偵測區域，感測位在該偵測區域內的一物件並得到一偵測距離值；其中每一該感測單元的同一側包括了一訊號發射器及一訊號接收器，該訊號發射器之訊號經由該物件反射後由該訊號接收器所接收；以及一處理單元，讀取每一該訊號接收器所接受該物件之反射訊號的狀態，判斷每一該感測單元與該物件之間的該偵測距離值，並將該些偵測距離值轉換成對應之一輸入訊號。
2. 如請求項第1項所述之感測式輸入裝置，其中該偵測區域被分割成多個按鍵區域，該處理單元依據一物件位置比對一按鍵區域位置表得到該物件所在的該按鍵區域，再將該物件所在的該按鍵區域轉換成該輸入訊號。
3. 如請求項第2項所述之感測式輸入裝置，另包括：一鍵盤表示單元，係表示一電腦鍵盤，該鍵盤表示單元配置於該偵測區域之中，用以表示該些按鍵區域；以及一傳輸單元，以無線或有線的方式將對應於該物件的該輸入訊號傳送給一電子裝置。
4. 如請求項第1項所述之感測式輸入裝置，其中每一該感測單元包括：一紅外線發射器，用以發出一紅外線；以及 一影像接收器，係與該紅外線發射器成對，用以接收被反射的紅外線。
5. 如請求項第1項所述之感測式輸入裝置，其中當任一該感測單元在該偵測區域中沒有偵測到該物件時，沒有偵測到該物件的該感測單元設定一內定值作為該偵測距離值，以表示沒有偵測到該物件。
6. 如請求項第5項所述之感測式輸入裝置，其中該處理單元將該偵測距離值不是該內定值的至少一該感測單元作為一選取單元，再將該選取單元的位置作為該物件在該偵測區域的一物件位置的一縱座標，以及將該選取單元的該偵測距離值作為該物件位置的一橫座標。
7. 一種感測式輸入裝置的輸入方法，包括：利用多個感測單元偵測位於該些感測單元構成的一偵測區域中的一物件，其中每一該感測單元的同一側包括了一訊號發射器及一訊號接收器，該訊號發射器之訊號經由該物件反射後由該訊號接收器所接收；讀取每一該訊號接收器所接受該物件之反射訊號的狀態，判斷每一該感測單元與該物件之間的一偵測距離值；以及將該些偵測距離值轉換成對應之一輸入訊號。
8. 如請求項第7項所述之感測式輸入裝置的輸入方法，其中該偵測區域被分割成多個按鍵區域，而該將該些偵測距離值轉 換成對應之該輸入訊號的步驟包括：依據該些感測單元的位置以及該些偵測距離值，計算該物件在該偵測區域的一物件位置；以及依據該物件位置比對一按鍵區域位置表得到該物件所在的該按鍵區域，再將該按鍵區域轉換成該輸入訊號。
9. 如請求項第8項所述之感測式輸入裝置的輸入方法，其中當任一該感測單元在該偵測區域中沒有偵測到該物件時，沒有偵測到該物件的該感測單元設定一內定值作為該偵測距離值，以表示沒有偵測到該物件；而該依據該些感測單元的位置以及該些偵測距離值計算該物件在該偵測區域的該物件位置的步驟包括：將該偵測距離值不是該內定值的至少一該感測單元作為一選取單元；將該選取單元的位置作為該物件在該偵測區域的該物件位置的一縱座標；以及將該選取單元的該偵測距離值作為該物件位置的一橫座標。
10. 如請求項第7項所述之感測式輸入裝置的輸入方法，其中在該將該些偵測距離值轉換成對應之該輸入訊號的步驟之後，另包括：以無線或有線的方式將對應於該物件的該輸入訊號傳送給一電子裝置。