TWI638287B - 指觸介面之輸入裝置、系統及其方法 - Google Patents

指觸介面之輸入裝置、系統及其方法 Download PDF

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Abstract

本發明係有關一種指觸介面之輸入裝置、系統及其方法，包括：磁性單元，係配戴於使用者拇指末端且用以建立一磁場；至少一第一磁場感測單元，係配戴於使用者除拇指外之其他手指末端上；至少一第二磁場感測單元，係配戴於使用者除拇指外之其他手指指節上；其中，該第一磁場感測單元或該第二磁場感測單元用以偵測該磁場之磁通量密度，以產生對應信號作為輸入指令。

Description

指觸介面之輸入裝置、系統及其方法
本發明涉及一種電腦輸入技術，尤指一種指觸介面之輸入裝置、系統及其方法。
手持或頭戴式顯示裝置為目前顯示技術發展趨勢之一，例如google glass即提供使用者顯示個人訊息，而不用擔心個人訊息被周圍其他人所窺探，亦即，此類裝置可提供高隱私性及高保密性。
然而，目前此類裝置仍缺乏高隱私性及高保密性的輸入方式，例如google glass係採用語音作為輸入方式，如欲在公共場所中輸入密碼則仍會出現隱私問題。此外，語音輸入在吵雜環境中會受到干擾，並非有效的輸入方式。
因人的手可產生許多不同的手勢及動作，對於人機介面而言，如配置適當的手部感測裝置，來感測出手部之手勢或動作，並將其轉換成電訊號並提供給後端裝置使用，將更有利於使用者進行人機互動。然而，現有以人的手勢作為輸入方式的裝置，仍會有相同於語音輸入所具有的隱私問題，例如，人的手勢大到可輕易地被周圍的人所辨識。
因此，如何提供一種具備高隱私性及高保密性的輸入技術，為本領域技術人員亟待解決的課題之一。
為解決上述問題，本發明之主要目的在於提供一種指觸介面之輸入裝置，包括：磁性單元，係配戴於使用者拇指末端且用以建立一磁場；至少一第一磁場感測單元，係配戴於使用者除拇指外之其他手指末端上，該第一磁場感測單元包括第一基板以及裝設在該第一基板上的複數個第一感測器；以及至少一第二磁場感測單元，係配戴於使用者除拇指外之其他手指指節上，該第二磁場感測單元包括第二基板以及裝設在該第二基板上的複數個第二感測器；其中，該複數個第一感測器或該複數個第二感測器用以偵測該磁場之磁通量密度，以產生該磁性單元相對於該第一磁場感測單元或該第二磁場感測單元之位置的第一信號或該磁性單元相對於該第一磁場感測單元或該第二磁場感測單元之移動的第二信號。
本發明之另一目的在於提供一種指觸介面之輸入系統，包括：磁性單元，係配戴於使用者拇指末端且用以建立一磁場；至少一第一磁場感測單元，係配戴於使用者除拇指外之其他手指末端上，該第一磁場感測單元包括第一基板以及裝設在該第一基板上的複數個第一感測器；至少一第二磁場感測單元，係配戴於使用者除拇指外之其他手指指節上，該第二磁場感測單元包括第二基板以及裝設在該第二基板上的複數個第二感測器；以及計算單元，係透 過一網路連接該第一磁場感測單元及該第二磁場感測單元；其中，該複數個第一感測器或該複數個第二感測器用以偵測該磁場之磁通量密度，以產生該磁性單元相對於該第一磁場感測單元或該第二磁場感測單元之位置的第一信號或該磁性單元相對於該第一磁場感測單元或該第二磁場感測單元之移動的第二信號，且該第一信號或該第二信號係透過該網路傳送至該計算單元，以作為該計算單元之輸入指令。
本發明之再一目的在於提供一種指觸介面之輸入方法，包括：以配戴於使用者拇指末端之磁性單元來建立一磁場；在該磁場中以至少一第一磁場感測單元或第二磁場感測單元感測該磁性單元之位置，以產生第一信號，或在該磁場中以該第一磁場感測單元或該第二磁場感測單元感測該磁性單元之移動，以產生第二信號，其中，該第一磁場感測單元係配戴於使用者除拇指外之其他手指末端上，該第二磁場感測單元係配戴於使用者除拇指外之其他手指指節上；透過一微處理器接收該第一信號或該第二信號，且經由一網路將該第一信號或該第二信號從該微處理器傳送至一計算單元；以及令該計算單元辨識該第一信號或該第二信號，以作為該計算單元之輸入指令。
於一實施形態中，該複數個第一感測器為一維或二維霍爾感測器，且以3 x 3之陣列排列方式裝設在該第一基板上，且該複數個第一感測器係以彼此間隔4mm之方式排列形成陣列。
於一實施形態中，該複數個第二感測器為一維或二維霍爾感測器，且以1 x 8之陣列排列方式裝設在該第二基板上，且該複數個第二感測器係以彼此間隔5mm之方式排列形成陣列。
於一實施形態中，該磁性單元為釹磁鐵。
於一實施形態中，該複數個第一感測器或該複數個第二感測器所偵測該磁場之磁通量密度之範圍為0至200高斯。
於一實施形態中，該計算單元係以Graffiti英文手寫輸入法辨識該第二信號。
於一實施形態中，該指觸介面之輸入系統更包括一微處理器，耦接該第一磁場感測單元及該第二磁場感測單元，且接收該第一信號及該第二信號，以透過該網路將該第一信號及該第二信號傳送至該計算單元。
藉由本發明之指觸介面之輸入裝置、系統及其方法，可讓使用者將食指(或加上其他手指)當作輸入區域，並利用拇指在該輸入區域上進行互動，從而能產生信號以作為計算單元之輸入指令。本發明之指觸介面之輸入裝置、系統及其方法有別於現有以人的手勢或語音作為輸入方式，且不需特地使用眼睛觀看互動過程，僅使用皮膚觸感即可定位拇指位置，而可提供高隱私性及高保密性的輸入技術。
10‧‧‧指觸介面之輸入裝置
11‧‧‧磁性單元
12‧‧‧磁場
13‧‧‧第一磁場感測單元
131‧‧‧第一基板
132‧‧‧第一感測器
14‧‧‧第二磁場感測單元
141‧‧‧第二基板
142‧‧‧第二感測器
15‧‧‧計算單元
16‧‧‧網路
17‧‧‧微處理器
20‧‧‧拇指
201、211、221‧‧‧末端
21‧‧‧食指
212、222‧‧‧指節
22‧‧‧中指
30‧‧‧指觸介面之輸入系統
D1、D2‧‧‧間隔
S01~S04‧‧‧步驟
第1A圖係為本發明指觸介面之輸入裝置之示意圖； 第1B圖係為本發明指觸介面之輸入裝置中第一/第二磁場感測單元之示意圖；第2圖係為本發明指觸介面之輸入系統之示意圖；以及第3圖係為本發明指觸介面之輸入方法之流程圖。
以下藉由特定之具體實施例加以說明本發明之實施方式，而熟悉此技術之人士可由本說明書所揭示之內容輕易地瞭解本發明之其他優點和功效，亦可藉由其他不同的具體實施例加以施行或應用。
請同時參閱第1A及1B圖，本發明之指觸介面之輸入裝置10包括磁性單元11、至少一第一磁場感測單元13及至少一第二磁場感測單元14。該磁性單元11配戴於使用者拇指20末端201(例如拇指指甲上)，而該磁性單元11可建立一磁場12。該第一磁場感測單元13係配戴於使用者除拇指外之其他手指末端上，如第1A圖所示，第一磁場感測單元13係配戴於食指21末端211(例如食指指甲)上，或是配戴於中指22末端221(例如中指指甲)上。本發明並不限制第一磁場感測單元13的數量及配戴位置，亦即，第一磁場感測單元13除了配戴於食指21及中指22外，亦可配戴於無名指或小指，且可同時配戴各手指末端或擇一配戴。
該第二磁場感測單元14係配戴於使用者除拇指外之其他手指指節上，如第1A圖所示，該第二磁場感測單元 14係配戴於食指21的指節212上，例如第一指節、第二指節或同時於第一二指節上。該第二磁場感測單元14亦可配戴於中指22的指節222上。本發明並不限制該第二磁場感測單元14的數量及配戴位置，該第二磁場感測單元14之主要目的在於提供感測面積之大小，本發明當可依據需求進行調整，例如以複數個第二磁場感測單元14同時配戴於各手指之指節上，亦可以單一第二磁場感測單元14配戴於一根手指之指節上。
請參閱第1B圖，第一磁場感測單元13包括第一基板131及複數個第一感測器132，該複數個第一感測器132係裝設在該第一基板131上。第二磁場感測單元14包括第二基板141及複數個第二感測器142，該複數個第二感測器142係裝設在該第二基板141上。
於一實施例中，該複數個第一感測器132係以3 x 3以上之陣列排列方式裝設在該第一基板131上，且以間隔D1為4mm之距離來進行排列。另該複數個第二感測器142係以1 x 8以上之陣列排列方式裝設在該第二基板141上，且以間隔D2為5mm之距離來進行排列。本發明並不限制間隔D1、D2之距離以及陣列之行列數。
於一實施例中，該第一感測器132及/或該第二感測器142為一維或二維霍爾感測器(hall-effect sensor，例如為Winson WSH138 Hall sensor)。另該磁性單元11為釹磁鐵。
該複數個第一感測器132及/或第二感測器142用以偵測磁場12之磁通量密度。因此，當磁性單元11靠近該第 一磁場感測單元13或第二磁場感測單元14，使第一感測器132或第二感測器142可偵測到磁場12的範圍時，該複數個第一感測器132及/或第二感測器142即可通過所偵測到之磁場12之磁通量密度的變化，進而產生第一信號或第二信號。該第一信號代表該磁性單元11相對於該第一/第二磁場感測單元13、14之位置的信號，而第二信號代表該磁性單元11相對於該第一/第二磁場感測單元13、14之移動的信號。於一實施例中，該第二信號可為該磁性單元11在可讓第一/二感測器132、142可偵測到磁場12的範圍內移動的軌跡。
於一實施例中，該複數個第一感測器132或第二感測器142所偵測該磁場12之磁通量密度之範圍為0至200高斯，但本發明並不以此為限。
在應用上，由於第一磁場感測單元13上的複數個第一感測器132係為至少3 x 3以上的陣列排列方式，因此適合於第一磁場感測單元13上進行小範圍的移動，例如以配戴有磁性單元11之拇指在第一磁場感測單元13上進行畫圓、寫字等動作。另由於第二磁場感測單元14的複數個第二感測器142係為1 x 8以上之陣列排列方式，因此適合於第二磁場感測單元14上進行直線移動或點擊。本發明亦可同時使用配戴在食指與中指上的第一/第二磁場感測單元13、14來擴大輸入區域，本領域技術人員當可依據需求進行調整，本發明並不以此為限。
請參閱第2圖，本發明另提供一種指觸介面之輸入系 統30，包括前述之指觸介面之輸入裝置10、計算單元15以及微處理器17。有關指觸介面之輸入裝置10之構成已如前述，以下將不贅述。
微處理器17係耦接該第一磁場感測單元13及該第二磁場感測單元14，以接收該第一信號及該第二信號。而該微處理器17可透過網路16(如無線或有線網路)將該第一信號及該第二信號傳送到該計算單元15(如電腦主機或伺服器等)，以作為該計算單元15之輸入指令。
於一實施例中，該計算單元15係以Graffiti英文手寫輸入法辨識該第二信號，以確定該第二信號所代表的移動軌跡是對應Graffiti英文手寫輸入法中的何種符號，但本發明不以此英文手寫輸入法為限。
在應用上，第一磁場感測單元13及該第二磁場感測單元14可分別在各手指上定義出不同的點擊按鈕配置，即將磁性單元11在第一磁場感測單元13及該第二磁場感測單元14上之不同位置區分出不同的區塊，以分別代表不同指令。例如，根據使用者習慣，食指及中指可分別區分出5個區塊，無名指可區分出4個區塊，而小指可區分出2個區塊，總計16個區塊，亦即，可代表不同的16個輸入指令。上述僅為本發明之示例，本領域技術人員當可依據需求進行調整，本發明並不以此為限。
請參閱第3圖，本發明再提供一種指觸介面之輸入方法，包括：於步驟S01中，以配戴於使用者拇指末端之磁性單元來建立一磁場；於步驟S02中，在該磁場中以至少 一第一磁場感測單元或第二磁場感測單元感測該磁性單元之位置，以產生第一信號，或在該磁場中以該第一磁場感測單元或第二磁場感測單元感測該磁性單元之移動，以產生第二信號，其中，該第一磁場感測單元係配戴於使用者除拇指外之其他手指末端上，該第二磁場感測單元係配戴於使用者除拇指外之其他手指指節上；於步驟S03中，透過一微處理器接收該第一信號或該第二信號，且經由一網路將該第一信號或該第二信號從該微處理器傳送至一計算單元；於步驟S04中，令該計算單元辨識該第一信號或該第二信號，以作為該計算單元之輸入指令。
藉由本發明之指觸介面之輸入裝置、系統及其方法，可讓使用者將食指(或加上其他手指)當作輸入區域，並利用拇指在該輸入區域上進行互動，從而能產生信號以作為計算單元之輸入指令。本發明之指觸介面之輸入裝置、系統及其方法有別於現有以人的手勢或語音作為輸入方式，且不需特地使用眼睛觀看互動過程，僅使用皮膚觸感即可定位拇指位置，而可提供高隱私性及高保密性的輸入技術。
上述實施形態僅為例示性說明本發明之技術原理、特點及其功效，並非用以限制本發明之可實施範疇，任何熟習此技術之人士均可在不違背本發明之精神與範疇下，對上述實施形態進行修飾與改變。然任何運用本發明所教示內容而完成之等效修飾及改變，均仍應為下述之申請專利範圍所涵蓋。而本發明之權利保護範圍，應如下述之申請專利範圍所列。

Claims (11)

  1. 一種指觸介面之輸入裝置，包括：磁性單元，係配戴於使用者拇指末端且用以建立一磁場；至少一第一磁場感測單元，係配戴於該使用者除拇指外之其他手指末端上，該第一磁場感測單元包括第一基板以及裝設在該第一基板上的複數個第一感測器，其中，該複數個第一感測器係以彼此間隔4mm之方式且以3 x 3之陣列排列方式裝設在該第一基板上，且其中，該複數個第一感測器為一維或二維霍爾感測器；以及至少一第二磁場感測單元，係配戴於該使用者除拇指外之其他手指指節上，該第二磁場感測單元包括第二基板以及裝設在該第二基板上的複數個第二感測器，其中，該複數個第二感測器係以彼此間隔5mm之方式且以1 x 8之陣列排列方式裝設在該第二基板上，且其中，該複數個第二感測器為一維或二維霍爾感測器；其中，該複數個第一感測器或該複數個第二感測器用以偵測該磁場之磁通量密度之變化，以產生該磁性單元相對於該第一磁場感測單元或該第二磁場感測單元之位置的第一信號或該磁性單元相對於該第一磁場感測單元或該第二磁場感測單元之移動的第二信號。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之指觸介面之輸入裝置，其中，該磁性單元為釹磁鐵。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之指觸介面之輸入裝置，其中，該複數個第一感測器或該複數個第二感測器所偵測該磁場之磁通量密度之範圍為0至200高斯。
  4. 一種指觸介面之輸入系統，包括：磁性單元，係配戴於使用者拇指末端且用以建立一磁場；至少一第一磁場感測單元，係配戴於該使用者除拇指外之其他手指末端上，該第一磁場感測單元包括第一基板以及裝設在該第一基板上的複數個第一感測器，其中，該複數個第一感測器係以彼此間隔4mm之方式且以3 x 3之陣列排列方式裝設在該第一基板上，且其中，該複數個第一感測器為一維或二維霍爾感測器；至少一第二磁場感測單元，係配戴於該使用者除拇指外之其他手指指節上，該第二磁場感測單元包括第二基板以及裝設在該第二基板上的複數個第二感測器，其中，該複數個第二感測器係以彼此間隔5mm之方式且以1 x 8之陣列排列方式裝設在該第二基板上，且其中，該複數個第二感測器為一維或二維霍爾感測器；以及計算單元，係透過一網路連接該第一磁場感測單元及該第二磁場感測單元；其中，該複數個第一感測器或該複數個第二感測器用以偵測該磁場之磁通量密度之變化，以產生該磁性單元相對於該第一磁場感測單元或該第二磁場感測單元 之位置的第一信號或該磁性單元相對於該第一磁場感測單元或該第二磁場感測單元之移動的第二信號，且該第一信號或該第二信號係透過該網路傳送至該計算單元，以作為該計算單元之輸入指令。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之指觸介面之輸入系統，其中，該計算單元係以Graffiti英文手寫輸入法辨識該第二信號。
  6. 如申請專利範圍第4項所述之指觸介面之輸入系統，更包括一微處理器，耦接該第一磁場感測單元及該第二磁場感測單元，且接收該第一信號及該第二信號，以透過該網路將該第一信號及該第二信號傳送至該計算單元。
  7. 如申請專利範圍第4項所述之指觸介面之輸入系統，其中，該磁性單元為釹磁鐵。
  8. 如申請專利範圍第4項所述之指觸介面之輸入系統，其中，該複數個第一感測器或該複數個第二感測器所偵測該磁場之磁通量密度之範圍為0至200高斯。
  9. 一種指觸介面之輸入方法，包括：以配戴於使用者拇指末端之磁性單元來建立一磁場；在該磁場中以至少一第一磁場感測單元或第二磁場感測單元感測該磁性單元之位置，以產生第一信號，或在該磁場中以該第一磁場感測單元或該第二磁場感測單元感測該磁性單元之移動，以產生第二信號，其中，該第一磁場感測單元係配戴於該使用者除拇指外之 其他手指末端上，該第二磁場感測單元係配戴於該使用者除拇指外之其他手指指節上，其中，該第一磁場感測單元包括第一基板以及裝設在該第一基板上的複數個第一感測器，該複數個第一感測器係以彼此間隔4mm之方式且以3 x 3之陣列排列方式裝設在該第一基板上，且其中，該第二磁場感測單元包括第二基板以及裝設在該第二基板上的複數個第二感測器，該複數個第二感測器係以彼此間隔5mm之方式且以1 x 8之陣列排列方式裝設在該第二基板上，且其中，該複數個第一感測器為一維或二維霍爾感測器，該複數個第二感測器為一維或二維霍爾感測器，該複數個第一感測器或該複數個第二感測器用以偵測該磁場之磁通量密度之變化；透過一微處理器接收該第一信號或該第二信號，且經由一網路將該第一信號或該第二信號從該微處理器傳送至一計算單元；以及令該計算單元辨識該第一信號或該第二信號，以作為該計算單元之輸入指令。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之指觸介面之輸入方法，其中，該磁通量密度之範圍為0至200高斯。
  11. 如申請專利範圍第9項所述之指觸介面之輸入方法，其中，該計算單元係以Graffiti英文手寫輸入法辨識該第二信號。
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