TWI812872B - 非接觸式電子輸入裝置 - Google Patents

Abstract

一種非接觸式電子輸入裝置，包含一顯示幕用於顯示合成立體影像；該顯示幕前有一光柵用似使得該合成立體影像中的左眼影像及右眼影像分別投射到觀視者的兩眼而在腦海中形成立體影像；從觀視者的視角觀視該合成立體影像時，該合成立體影像中的某些部份會浮出於顯示幕一設定的距離；一紅外線位置偵測器為一框形的陣列偵測器，係在一框圍的周邊配置多個紅外線感測器；該紅外線位置偵測器位在該顯示幕前方，當有遮蔽物通過該框圍所框住的框面時，該紅外線位置偵測器即感應出該遮蔽物的位置，並傳送到一信號處理器將該遮蔽物的位置與該合成立體影像對照，以確定該遮蔽物的位置所指向者為該合成立體影像中對應的物件及所內含的指令，而發出指令動作予下一級的外部裝置進行相關的動作。

Description

非接觸式電子輸入裝置

本發明係有關於電子輸入裝置，尤其是一種非接觸式電子輸入裝置。

目前許多的電子裝置，都配置有鍵盤，用於接收使用者的輸入，以進行特定的操作功能。一般該鍵盤可以是機械式鍵盤或是觸控式鍵盤，其上具有按鍵，當使用者接觸到鍵盤上的按鍵時，該按鍵會傳送對應的操作指令到下一級的動作元件，以進行對應的操作作業。

惟上述習知技術的鍵盤，尤其是需要廣泛由多人操作的電子裝置之鍵盤，例如銀行的ATM之鍵盤、或是電梯的操作介面的鍵盤，由於鍵盤上的按鍵會經過多人接觸，因此非常容易使得按鍵受到汙染，而當按鍵上沾染病菌時，則使用者接觸到按鍵又會受到按鍵的汙染，以致有感染到傳染病的風險。因此在使用上相當不安全。尤其是最近由於新冠肺炎的感染，而使得很多公共場所的鍵盤都必須加裝保護套，以防止使用者受到汙染。可是這些保護套仍然會接觸到使用者，所以也沒有辦法完全杜絕使用者受到汙染。再者保護套必須常常更換，也造成維護人員的負擔。

故本案希望提出一種嶄新的非接觸式電子輸入裝置，以解決上述先前技術上的缺陷。

所以本發明的目的係為解決上述習知技術上的間題，本發明中提出一種非接觸式電子輸入裝置，係應用立體成像方式形成虛擬按鍵，並應用紅外線偵測的方式感測使用者接觸該虛擬按鍵的位置以對應到按鍵操作指令，因此可以使得操作者藉由操作虛擬按鍵的方式即可達到操作實體按鍵的效果，而不必用手接觸操作實體按鍵，因此不會汙染實體按鍵，也不會受到實體按鍵所感染。

為達到上述目的本發明中提出一種非接觸式電子輸入裝置，包含一顯示幕，用於顯示影像，該影像為合成立體影像；該顯示幕所顯示的影像係分成左眼影像及右眼影像，該左眼影像及右眼影像係經過分割後交錯內插而形成該合成立體影像；其中該顯示幕前有一光柵，該光柵用以使得該合成立體影像中的該左眼影像及該右眼影像分別投射到觀視者的左眼及右眼，而使得觀視者的左眼及右眼由於像差的關係分別接收到不同視角的影像，而在腦海中形成立體影像；其中從觀視者的視角觀視該合成立體影像時，該合成立體影像中的某些部份會浮出於顯示幕一設定的距離；一紅外線位置偵測器，係為一框形的陣列偵測器，係在一框圍的周邊配置多個紅外線感測器；當有遮蔽物通過該框圍所框住的框圍面時，因為遮蔽的關係會使得紅外線被遮斷，藉由二維方向的偵測即算出該遮蔽物的位置；其中該紅外線位置偵測器係配置在該顯示幕前方，即近觀視者之一側一段距離，當有遮蔽物通過該框圍所框住的框面時，該紅外線位置偵測器即感應出該遮蔽物的位置；一信號處理器連接該紅外線位置偵測器，用於接收該紅外線位置偵測器所偵測的遮蔽物位置；並將該遮蔽物的位置與顯示幕所顯示的合成立體影像對照，而確定該遮蔽物的位置所指向者為該合成立體 影像中對應的物件；並根據該對應的物件所內含的指令，而發出指令動作予下一級的外部裝置進行相關的動作。

由下文的說明可更進一步瞭解本發明的特徵及其優點，閱讀時並請參考附圖。

10:顯示幕

11:左眼影像

12:右眼影像

20:合成立體影像

30:光柵

40:觀視者

41:左眼

42:右眼

50:紅外線位置偵測器

51:框圍

52:紅外線感測器

53:框圍面

60:信號處理器

70:外部裝置

80:鍵盤面

81:顯示幕按鍵

90:虛擬按鍵面

91:虛擬按鍵

圖1顯示本案之主要元件之組合示意圖。

圖2顯示本案之主要元件之分解示意圖。

圖3顯示本案之顯示幕、紅外線位置偵測器、信號處理器之連接示意圖。

圖4顯示本案之光柵為屏障式光柵之應用示意圖。

圖5顯示本案之光柵為柱鏡光柵之應用示意圖。

圖6顯示本案之合成立體影像之左眼影像及右眼影像、紅外線位置偵測器與觀視者兩眼的位置關係示意圖。

茲謹就本案的結構組成，及所能產生的功效與優點，配合圖式，舉本案之一較佳實施例詳細說明如下。

請參考圖1至圖6所示，顯示本發明之非接觸式電子輸入裝置，包含下列元件：

一顯示幕10，用於顯示影像，該影像為合成立體影像20。該顯示幕10所顯示的影像係分成左眼影像11及右眼影像12(在攝影或繪製時依據不同的視角分別拍攝或繪製而得)，該左眼影像11及右眼影像12係經過分割後交錯內插而形成該合成立體影像20。在該顯示幕10前有一光柵30，該光柵30可以使得該合成立體影像20中的左眼影像11及右眼影像12分別投射到觀視者40 的左眼41及右眼42，而使得觀視者40的左眼41及右眼42由於像差的關係分別接收到不同視角的影像，而在腦海中形成立體影像。

本案的顯示幕10可以是電子顯示幕，如LCD顯示幕、LED顯示幕、OLED顯示幕或其他任意類型的平面顯示幕。該顯示幕10也可以是非電子式的顯示幕，比如該顯示幕10為一實體的顯示框內含一具有該合成立體影像20的印刷圖片。

該光柵30可以為圖4所示的屏障式光柵(Barrier Grids)或圖5所示的柱鏡光柵(Lenticular Grids)。

其中從觀視者40的視角觀視該合成立體影像20時，該合成立體影像20中的某些部份會浮出於顯示幕10一設定的距離L。

一紅外線位置偵測器50，係為一框形的陣列偵測器，係在一框圍51的周邊配置多個紅外線感測器52(可分為發射器與接收器)，如圖2及圖3所示。當有遮蔽物通過該框圍51所框住的框圍面53時，因為遮蔽的關係會使得紅外線被遮斷，藉由二維方向的偵測即可算出該遮蔽物的位置。其中該紅外線位置偵測器50係配置在該顯示幕10前方(即近觀視者40之一側)一段距離，所以如上所述如果有遮蔽物通過該框圍51所框住的框面時，該紅外線位置偵測器50即感應出該遮蔽物的位置。

一信號處理器60連接該紅外線位置偵測器50，用於接收該紅外線位置偵測器50所偵測的遮蔽物位置。並將該遮蔽物的位置與顯示幕10所顯示的合成立體影像20對照，而確定該遮蔽物的位置所指向者為該合成立體影像20中對應的物件。並根據該對應的物件所內含的指令，而發出指令動作予下一級的外部裝置70進行相關的動作。

請參考圖1至圖3，顯示本案之應用例，其中該合成立體影像20為一鍵盤面80，其包含多個顯示幕按鍵81，各該顯示幕按鍵81具有特定的功能。經由本案的立體成像之後，該顯示幕10上的該多個顯示幕按鍵81會浮出顯示幕10一段距離L，在立體成像中，浮出該顯示幕10一段距離L的該多個顯示幕按鍵81形成一虛擬按鍵面90，其具有對應該顯示幕10上之該多個顯示幕按鍵81的多個虛擬按鍵91。而該虛擬按鍵面90的平面大致上與該框圍51的框圍面53對齊。

所以當使用者如欲經由按鍵而執行特定功能時，可直接經由接觸該虛擬按鍵面90上的虛擬按鍵91，而在該框圍面53周圍的該紅外線感測器52即藉由遮斷效應，而偵測到使用者在該虛擬按鍵面90所接觸的虛擬按鍵91的位置，並將此位置訊號傳送到該信號處理器60，經由該信號處理器60計算出對應按鍵的指令後，將此指令傳送到下一級的外部裝置70進行相關的動作。

本案主要的目的在於使得使用者不用接觸到實體按鍵，即可藉由操作虛擬按鍵91而達到操作的功能，因此不會汙染該實體按鍵或者是受到該實體按鍵的汙染，以致感染到病菌或傳染病。本案的實際應用在需要廣泛由多人操作的鍵盤，如銀行ATM的鍵盤或者是電梯的鍵盤。

本案中可以計算出該虛擬按鍵面90與該顯示幕10之間的距離L，以合理的擺置該紅外線位置偵測器50，而使得偵測效果可以達到最佳。如圖6所示，其中該右眼影像12之像素XR與該左眼影像11之像素XL的距離為P，而該觀視者40與該顯示幕10之間的距離為D，該觀視者40之左眼41及右眼42之間的距離為B(一般設為6.5±0.5公分)，則該觀視者40與該虛擬按鍵面90之間的距離Z為：

Z=D/(1+P/B)

因此該虛擬按鍵面90與該顯示幕10之間的距離L為：

L=D-Z=D-D/(1+P/B)

所以可以將該紅外線位置偵測器50的該框圍51設在與該顯示幕10的距離為L=D-Z的位置處。

本案的優點為應用立體成像方式形成虛擬按鍵，並應用紅外線偵測的方式感測使用者接觸該虛擬按鍵的位置以對應到按鍵操作指令，因此可以使得操作者藉由操作虛擬按鍵的方式即可達到操作實體按鍵的效果，而不必用手接觸操作實體按鍵，因此不會汙染實體按鍵，也不會受到實體按鍵所感染。

綜上所述，本案人性化之體貼設計，相當符合實際需求。其具體改進現有缺失，相較於習知技術明顯具有突破性之進步優點，確實具有功效之增進，且非易於達成。本案未曾公開或揭露於國內與國外之文獻與市場上，已符合專利法規定。

上列詳細說明係針對本發明之一可行實施例之具體說明，惟該實施例並非用以限制本發明之專利範圍，凡未脫離本發明技藝精神所為之等效實施或變更，均應包含於本案之專利範圍中。

10:顯示幕

20:合成立體影像

30:光柵

50:紅外線位置偵測器

80:鍵盤面

81:顯示幕按鍵

90:虛擬按鍵面

91:虛擬按鍵

Claims (7)

1. 一種非接觸式電子輸入裝置，包含：一顯示幕，用於顯示影像，該影像為合成立體影像；該顯示幕所顯示的影像係分成左眼影像及右眼影像，該左眼影像及右眼影像係經過分割後交錯內插而形成該合成立體影像；其中該顯示幕前有一光柵，該光柵用以使得該合成立體影像中的該左眼影像及該右眼影像分別投射到觀視者的左眼及右眼，而使得觀視者的左眼及右眼由於像差的關係分別接收到不同視角的影像，而在腦海中形成立體影像；其中從觀視者的視角觀視該合成立體影像時，該合成立體影像中的某些部份會浮出於顯示幕一設定的距離；一紅外線位置偵測器，係為一框形的陣列偵測器，係在一框圍的周邊配置多個紅外線感測器；當有遮蔽物通過該框圍所框住的框圍面時，因為遮蔽的關係會使得紅外線被遮斷，藉由二維方向的偵測即算出該遮蔽物的位置；其中該紅外線位置偵測器係配置在該顯示幕前方一段距離，即近觀視者之一側一段距離，當有遮蔽物通過該框圍所框住的框面時，該紅外線位置偵測器即感應出該遮蔽物的位置；一信號處理器連接該紅外線位置偵測器，用於接收該紅外線位置偵測器所偵測的遮蔽物位置；並將該遮蔽物的位置與顯示幕所顯示的合成立體影像對照，而確定該遮蔽物的位置所指向者為該合成立體影像中對應的物件；並根據該對應的物件所內含的指令，而發出指令動作予下一級的外部裝置進行相關的動作，使得使用者不用接觸到實體按鍵，即可達到操作的功能，因此不會汙染該實體按鍵或者是受到該實體按鍵的汙染。
2. 如申請專利範圍第1項所述之非接觸式電子輸入裝置，其中該顯示幕為電子顯示幕。
3. 如申請專利範圍第1項所述之非接觸式電子輸入裝置，其中該顯示幕為非電子式的顯示幕，係為一實體的顯示框內含一具有該合成立體影像的印刷圖片。
4. 如申請專利範圍第1項所述之非接觸式電子輸入裝置，其中該光柵為屏障式光柵(Barrier Grids)。
5. 如申請專利範圍第1項所述之非接觸式電子輸入裝置，其中該光柵為柱鏡光柵(Lenticular Grids)。
6. 如申請專利範圍第1項所述之非接觸式電子輸入裝置，其中該合成立體影像為一鍵盤面，其包含多個顯示幕按鍵，各該顯示幕按鍵具有特定的功能；經由立體成像後，該顯示幕上的該多個顯示幕按鍵會浮出顯示幕一段距離L，而形成一虛擬按鍵面，其具有對應該顯示幕上之該多個顯示幕按鍵的多個虛擬按鍵；而該虛擬按鍵面的平面大致上與該框圍的框圍面對齊。
7. 如申請專利範圍第6項所述之非接觸式電子輸入裝置，其中設該右眼影像之像素與該左眼影像之像素的距離為P，該觀視者與該顯示幕之間的距離為D，該觀視者之左眼及右眼之間的距離為B，則該觀視者與該虛擬按鍵面之間的距離Z=D/(1+P/B)；因此該虛擬按鍵面與該顯示幕之間的距離L=D-Z=D-D/(1+P/B)；該紅外線位置偵測器的該框圍係設在與該顯示幕的距離為L=D-Z的位置處。

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