TWI581127B - 輸入裝置以及電子裝置 - Google Patents

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TWI581127B
TWI581127B TW101145228A TW101145228A TWI581127B TW I581127 B TWI581127 B TW I581127B TW 101145228 A TW101145228 A TW 101145228A TW 101145228 A TW101145228 A TW 101145228A TW I581127 B TWI581127 B TW I581127B
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Description

輸入裝置以及電子裝置
本發明係有關於電子輸入裝置以及方法，特別係有關於手勢以及觸控之輸入裝置以及方法。
隨著科技的日新月異，電子裝置的輸入方式也日趨多元，從一開始的鍵盤輸入，到了觸控技術的出現，使得電子裝置的輸入方式變的更為直覺。
隨著使用者的使用經驗不斷增加，使用者發現，鍵盤輸入與觸控輸入各有其優缺點。觸控輸入在點選使用者介面時較為直覺，而鍵盤輸入在文字輸入上具有迅速以及普遍使用之便利性，因此，需要有效的整合鍵盤輸入與觸控輸入之技術以滿足使用者在操作電子產品不同使用功能上的需求。
有鑑於此，本發明一實施例提出一種輸入裝置，適用於一電子裝置，包括：一鍵盤，其中上述鍵盤上方具有一選取操作區域、一手勢操作區域以及一鍵盤輸入區域；一影像偵測模組，內嵌於上述鍵盤，用以偵測一手部之位置；以及一處理裝置，根據上述影像偵測模組偵測上述手部之結果通知上述電子裝置操作於選自一選取操作模式、一手勢操作模式以及一鍵盤輸入模式之一者。
本發明一實施例更提出一種電子裝置，包括：一顯示 器；一鍵盤，其中上述鍵盤上方與上述顯示器之間具有一選取操作區域、一手勢操作區域以及一鍵盤輸入區域；一影像偵測模組，內嵌於上述鍵盤上並介於上述鍵盤與上述顯示器之間，用以偵測一手部之位置；以及一處理裝置，根據上述影像偵測模組偵測上述手部之結果而操作於選自一選取操作模式、一手勢操作模式以及一鍵盤輸入模式之一者。
本發明一實施例提出一種輸入方法，適用於一電子裝置，包括：偵測一手部之位置；以及根據上述手部之位置結果通知上述電子裝置操作於選自一選取操作模式、一手勢操作模式以及一鍵盤輸入模式之一者，其中上述電子裝置上方具有一選取操作區域、一手勢操作區域以及一鍵盤輸入區域，其中：當上述手部之位置位於上述選取操作區域，上述電子裝置操作於上述選取操作模式；當上述手部之位置位於上述手勢操作區域，上述電子裝置操作於上述手勢操作模式；以及當上述手部之位置位於上述鍵盤輸入區域，上述電子裝置操作於上述鍵盤輸入模式；其中上述電子裝置具有一操作面，且上述電子裝置上方以及前緣具有一虛擬平面，大體垂直於上述操作面，其中上述虛擬平面與上述操作面之間依序具有上述手勢操作區域以及上述鍵盤輸入區域，且上述選取操作區域與上述手勢操作區域之交界為上述虛擬平面。
為使本發明之上述目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特例舉一較佳實施例，並配合所附圖式，來作詳細說明如下：以下將介紹係根據本發明所述之較佳實施例。必須要說明的是，本發明提供了許多可應用之發明概念，在此所揭露之特定實施例，僅是用於說明達成與運用本發明之特定方式，而不可用以侷限本發明之範圍。
第1圖係顯示根據本發明一實施例所述之輸入裝置100之裝置方塊圖。根據本發明一實施例所述之輸入裝置100可以是用於一電子裝置104，如個人電腦、筆記型電腦等。
輸入裝置100包括一鍵盤101、一影像偵測模組102以及一處理裝置103，其中輸入裝置100耦接至電子裝置104。在一些實施例中，電子裝置104包括一顯示器以及一系統主機，輸入裝置100將輸入的資料，經由電子裝置104之系統主機顯示於電子裝置104之顯示器上。
第2圖係顯示根據本發明一實施例所述之輸入裝置200之側視圖。根據本發明一實施例所述之輸入裝置200包括一鍵盤201、一影像偵測模組202以及一處理裝置(圖中未顯示)。鍵盤上方具有選取操作區域203、手勢操作區域204以及鍵盤輸入區域205。影像偵測模組202，內嵌於鍵盤201之操作面，用以偵測一手部206之位置。處理裝置(圖中未顯示)，根據影像偵測模組202偵測上述手部206之結果通知輸入裝置200操作於選取操作模式、手 勢操作模式以及鍵盤輸入模式之一者。
鍵盤201具有一操作面207，且操作面207前緣具有一虛擬平面208，大體垂直於上述操作面207，其中虛擬平面208與操作面207之間依序為手勢操作區域204以及鍵盤輸入區域206，選取操作區域203與手勢操作區域204之交界為虛擬平面208。
根據本發明之一實施例，影像偵測模組202內嵌於鍵盤201上並傾斜一角度，當手部位於操作面207時，影像偵測模組202偵測不到手部之位置，並通知輸入裝置200操作於鍵盤輸入模式。根據本發明之另一實施例，影像偵測模組202不需傾斜一角度，而是當偵測到手部位於某些部分視角時，則通知輸入裝置200操作於鍵盤輸入模式。 舉例來說，當影像偵測模組202視角夠大且涵蓋到鍵盤輸入區域205時，處理裝置(圖中未顯示)將定義靠近鍵盤一既定範圍內的區域(例如相對於影像偵測模組202與操作面207夾角小於既定角度θ之區域)為鍵盤輸入區域205，當偵測到手部206位於此區域時，則通知輸入裝置200操作於鍵盤輸入模式。
第3圖係顯示根據本發明一實施例所述之輸入裝置300之上視圖。根據本發明之一實施例，影像偵測模組102具有左邊影像偵測單元302以及右邊影像偵測單元312，分別內嵌於鍵盤301遠離使用者之兩側。
根據本發明之一實施例，左邊影像偵測單元302以及右邊影像偵測單元312可包括一影像感測器以及一主動發光源。主動發光源可為可見光發光源或不可見光發光源， 用以發出發出一光束。根據本發明之一較佳實施例，該主動發光源為一紅外線發光源，發出之紅外線光束由手部反射且由影像感測器接收，而測得手部之位置。根據本發明之另一實施例，主動發光源非必要，可利用環境光源代替主動發光源。根據本發明之一些實施例，影像感測器可由互補金氧半導體影像感測器(CMOS sensor)或電荷耦合裝置(CCD)所組成。
必須注意的是，以上所述只是一個實施例，僅供參考而非用以限定本發明的範圍，任何熟習此項技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可做些許的更動與潤飾，因此上述實施例並非用以限定本發明之範圍。
第4圖係顯示根據本發明一實施例所述之電子裝置400之裝置方塊圖。電子裝置400包括一鍵盤401、一影像偵測模組402、一處理裝置403以及一顯示器409。在一些實施例中，處理裝置403根據影像偵測模組402所偵測到之手部位置，根據鍵盤401之輸入資訊或影像偵測模組402偵測到之手勢，而將資訊顯示於顯示器409。
第5圖係顯示根據本發明一實施例所述之電子裝置500之側視圖。根據本發明一實施例所述之電子裝置500包括一鍵盤501、一影像偵測模組502、一處理裝置(圖中未顯示)以及一顯示器509，其中鍵盤501之前端與顯示器509相互連接。顯示器509至鍵盤501上方之間依序為選取操作區域503、手勢操作區域504以及鍵盤輸入區域505，其中手勢操作區域504以及鍵盤輸入區域505之交界為一虛擬平面508。影像偵測模組502內嵌於鍵盤501前 端上並介於鍵盤501與顯示器509之間，用以偵測手部506之位置。處理裝置(圖中未顯示)，根據影像偵測模組502偵測手部506之結果而操作於選取操作模式、手勢操作模式以及鍵盤輸入模式之一者。
鍵盤501具有一操作面507，操作面507與顯示器509之間分為三區域，依序為選取操作區域503、手勢操作區域504以及鍵盤輸入區域505，選取操作區域503以及手勢操作區域504之交界為一虛擬平面508。
根據本發明之一實施例，影像偵測模組502內嵌於鍵盤501上並傾斜一角度，使得手部506放置於操作面507時，影像偵測模組502偵測不到手部506之位置，並通知輸入裝置200操作於鍵盤輸入模式。當手部506放置於鍵盤501之操作面507上時，垂直舉起手部506，影像偵測模組502即可偵測到該手部506，處理裝置(圖中未顯示)隨即進入手勢操作模式。根據本發明之另一實施例，影像偵測模組502不需傾斜一角度，當偵測到手部位於某些部分視角時，則通知輸入裝置200操作於鍵盤輸入模式。
當手部506放置於鍵盤501之操作面507上時，垂直舉起手部506，影像偵測模組502即可偵測到該手部506，處理裝置(圖中未顯示)隨即進入手勢操作模式。提醒的是，以上之描述並不限定於第5圖之實施例，同樣亦適用於第2圖之實施例中。
根據第5圖之實施例，當影像偵測模組502偵測到手部506位於手勢操作區域504時，處理裝置(圖中未顯示)操作於手勢操作模式，根據手部506之手勢而操控顯示於 顯示器509之畫面；當影像偵測模組502偵測到手部506位於選取操作區域503時，處理裝置(圖中未顯示)操作於選取操作模式，根據影像偵測模組502偵測到手部506之位置，選取顯示於顯示器509之畫面相對於手部506之位置之一物件或移動顯示於顯示器509之畫面相對於手部506之位置之一游標；當手部506位於鍵盤輸入區域505時，影像偵測模組502未偵測到手部506，處理裝置(圖中未顯示)操作於鍵盤輸入模式，顯示器509顯示鍵盤501之輸入資訊。
第6圖係顯示根據本發明另一實施例所述之電子裝置600之上視圖。影像偵測模組502具有左邊影像偵測單元602以及右邊影像偵測單元612，分別置於鍵盤601上且靠近鍵盤601與顯示器609之交界處，左邊影像偵測單元602以及右邊影像偵測單元612之視野相互互補重疊。
第7圖係根據本發明之一實施例所述之電子裝置700之上視圖。影像偵測模組502具有左邊影像偵測單元702以及右邊影像偵測單元712，分別置於顯示器709上且靠近鍵盤701以及顯示器709之交界處，可隨顯示器709轉動而跟著移動。根據本發明之另一實施例，電子裝置700之左邊影像偵測單元702以及右邊影像偵測單元712可放置於鍵盤701以及顯示器709交界處之轉軸上，隨著顯示器709轉動而跟著移動。除此之外，左邊影像偵測單元702以及右邊影像偵測單元712之視野相互互補重疊。
以下依據第5圖以及第6圖之實施例描述手勢操作區域、選取操作區域以及鍵盤輸入區域，但並不限定於此， 第2圖之實施例亦可適用。
手勢操作區域
第8圖係顯示根據左邊影像偵測單元602所偵測之電子裝置800之影像。當左邊影像偵測單元602偵測到手部806出現在畫面中但未超過虛擬平面808，且手部806以一特定手勢啟動手勢操作模式，如四指指向顯示器809(在此僅用以舉例說明而非用以限定本發明的範圍)，電子裝置800之系統狀態隨即初始化，並利用手部806的揮動控制顯示器809上畫面之換頁或瀏覽之動作。
第9圖係顯示根據左邊影像偵測單元602所偵測之手部向左揮動之電子裝置900之影像。舉例來說，手部906向左揮動時，左邊影像偵測單元602所偵測之手指長度會變短、手指寬度會變寬。比較第8圖以及第9圖，左邊影像偵測單元602只要偵測到手部906之X軸方向長度變短、Y軸方向長度變長，電子裝置900即執行向左換頁或向左瀏覽之動作。同樣的，左邊影像偵測單元602所偵測到之手部906向右揮動時，即手部906之X軸方向長度變短、Y軸方向長度變短。除了使用左邊影像偵測單元602辨識手部906揮動之方向，加入右邊影像偵測單元612有再次確認辨識結果是否正確之效果。此外，使用單一影像偵測單元使用區域會受到影像偵測單元之視野之限制，而使用二影像偵測單元具有較無偵測死角之優點，且影像偵測單元之視野的選擇也較有彈性。
選取操作區域
第10圖係顯示根據左邊影像偵測單元602所偵測之手部進入選取操作區域之示意圖。以左邊影像偵測單元602所偵測之手部1006之影像為例，當左邊影像偵測單元602偵測到手部1006在鍵盤1001之上且穿越虛擬平面1008時，即進入選取操作區域，電子裝置1000則進入選取操作模式。此時，左邊影像偵測單元602以及右邊影像偵測單元612利用三角運算或斜率運算，定位出手部1006之手指位置1030，即代表點選顯示於顯示器1009之一顯示像素1031，當點選動作完成且手部1006離開虛擬平面1008後，電子裝置1000隨即離開選取操作模式而進入手勢操控模式。然而，虛擬平面1008不限定為垂直面，亦可以是任意預先定義的空間斜面，該斜面在影像偵測模組上會有為一對應的像素位置。
第11A、11B圖係顯示根據本發明之一實施例所述用以校正於選取操作模式時，選取位置之判斷的示意圖。如第11A圖所示，在電子裝置1100出廠前於虛擬平面1108(如第11B圖側視圖所示，以及於第11B圖所示之顯示器1109上相對位置)上擺放數個已知角度的校正點，並記錄每個校正點在左邊影像偵測單元1102以及右邊影像偵測單元1112上對應的像素位置，如此即可完成於虛擬平面1108所選取之位置與實際對應顯示器1109像素位置之資訊資料庫。
第12圖係根據本發明之一實施例顯示影像偵測模組定位手部之位置之示意圖。當手指位置1230位於選取操作區 域時，左邊影像偵測單元1202以及右邊影像偵測單元1212根據上述影像偵測像素對應實際夾角的資訊資料庫，決定手指位置1230相對於左邊影像偵測單元1202以及右邊影像偵測單元1212之實際夾角各是多少，已知手指位置1230與左邊影像偵測單元1202以及右邊影像偵測單元1212之夾角，左邊影像偵測單元1202與右邊影像偵測單元1212之距離也已知(電子裝置出廠時，即可知左邊影像偵測單元1202與右邊影像偵測單元1212間之距離)，可利用簡單數學計算(僅供舉例說明但非限定本發明之範圍，三角運算或斜率運算)求得手指之實際座標，並針對相對於顯示器1209之顯示像素執行點選動作或移動游標。
根據本發明之另一實施例，選取操作模式除了執行點選動作外，亦可執行移動游標之動作。當執行移動游標之動作時，手指位置1230(如第12圖所示)需持續位於選取操作區域中，左邊影像偵測單元1202以及右邊影像偵測單元1212根據建立之影像偵測像素對應實際夾角的資訊資料庫，並利用簡單之數學運算即時計算手指位置1130描繪出手指位置1230移動之軌跡，並隨著手指位置1130移動之軌跡而移動電子裝置1200顯示於顯示器1209之游標。
鍵盤輸入區域
如第5圖所示，由於影像偵測模組502內嵌於鍵盤501前端之操作面507並傾斜一角度，使得手部506放置於鍵盤501之操作面507上時，手部506之位置不在影像偵測模組502之視野範圍內，此時電子裝置500則進入鍵盤輸 入模式，顯示器509根據鍵盤501輸入之資訊而顯示一畫面，手部506也可利用鍵盤501控制顯示器509顯示之內容。
第13圖係根據本發明之一實施例顯示電子裝置操作之流程圖。當電子裝置待機時，影像偵測模組執行間歇偵測，此時電子裝置操作於鍵盤輸入模式(步驟S10)；當影像偵測模組偵測到一手部(步驟S20)時，判斷手指位置是否越過虛擬平面(步驟S30)。若判斷手指位置越過虛擬平面，則啟動選取操作模式(步驟S41)；此時影像偵測模組進入全時偵測(步驟S42)；左右二影像偵測單元利用三角定位法，定位手指位置之座標(步驟S43)；於手指位置相對應之顯示像素，選取物件或移動游標(步驟S44)。若判斷手指位置並未越過虛擬平面，則啟動手勢操作模式(步驟S51)；以特定手勢，如四指，初始化系統狀態(步驟S52)；隨即，影像偵測模組進入全時偵測(步驟S53)；電子系統隨手勢揮動而執行頁面或圖面換頁或瀏覽(步驟S54)。
本發明雖以各種實施例揭露如上，然而其僅為範例參考而非用以限定本發明的範圍，任何熟習此項技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可做些許的更動與潤飾。因此上述實施例並非用以限定本發明之範圍，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100、200、300‧‧‧輸入裝置
101、201、301、401、501、601、701、1001‧‧‧鍵盤
102、202、402、502‧‧‧影像偵測模組
103、403‧‧‧處理裝置
104、400、500、600、700、800、900、1000、1100、1200‧‧‧電子裝置
203、503‧‧‧選取操作區域
204、504‧‧‧手勢操作區域
205、505‧‧‧鍵盤輸入區域
206、506、806、906、1006‧‧‧手部
207、507‧‧‧操作面
208、508、808、908、1008、1108‧‧‧虛擬平面
302、602、702、1102、1202‧‧‧左邊影像偵測單元
312、612、712、1112、1212‧‧‧右邊影像偵測單元
409、509、609、709、809、909、1009、1109、1209‧‧‧顯示器
1030、1230‧‧‧手指位置
1031‧‧‧顯示像素
第1圖係顯示根據本發明一實施例所述之輸入裝置100之裝置方塊圖。
第2圖係顯示根據本發明一實施例所述之輸入裝置200之側視圖。
第3圖係顯示根據本發明一實施例所述之輸入裝置300之上視圖。
第4圖係顯示根據本發明一實施例所述之電子裝置400之裝置方塊圖。
第5圖係顯示根據本發明一實施例所述之電子裝置500之側視圖。
第6圖係顯示根據本發明另一實施例所述之電子裝置600之上視圖。
第7圖係根據本發明之一實施例所述之電子裝置700之上視圖。
第8圖係顯示根據左邊影像偵測單元602所偵測之電子裝置800之影像。
第9圖係顯示根據左邊影像偵測單元602所偵測之手部向左揮動之電子裝置900之影像。
第10圖係顯示根據左邊影像偵測單元602所偵測之手部進入選取操作區域之示意圖。
第11A、11B圖係顯示根據本發明之一實施例所述用以校正於選取操作模式時，選取位置之判斷的示意圖。
第12圖係根據本發明之一實施例顯示影像偵測模組定位手部之位置之示意圖。
第13圖係根據本發明之一實施例顯示電子裝置操作之流程圖。
100‧‧‧輸入裝置
101‧‧‧鍵盤
102‧‧‧影像偵測模組
103‧‧‧處理裝置
104‧‧‧電子裝置

Claims (10)

  1. 一種輸入裝置，適用於一電子裝置，包括：一鍵盤，其中上述鍵盤上方具有一選取操作區域、一手勢操作區域以及一鍵盤輸入區域；一影像偵測模組，內嵌於上述鍵盤，用以偵測一手部之位置；以及一處理裝置，根據上述影像偵測模組偵測上述手部之結果通知上述電子裝置操作於選自一選取操作模式、一手勢操作模式以及一鍵盤輸入模式之一者，其中：當上述影像偵測模組偵測到上述手部位於上述手勢操作區域時，上述處理裝置通知上述電子裝置操作於上述手勢操作模式，使得上述電子裝置根據上述手部之一手勢而操作，其中上述手勢包括一手部揮動動作；當上述影像偵測模組偵測到上述手部由上述手勢操作區域進入上述選取操作區域時，上述處理裝置通知上述電子裝置操作於上述選取操作模式，使得上述電子裝置根據上述手勢而操作；以及當上述影像偵測模組未偵測到上述手部時，上述處理裝置通知上述電子裝置操作於上述鍵盤輸入模式，使得上述電子裝置根據上述鍵盤之輸入而操作，其中上述鍵盤具有一操作面，且上述鍵盤上方以及前緣具有一虛擬平面大體垂直於上述操作面，其中上述虛擬平面與上述操作面之間依序具有上述手勢操作區域以及上述鍵盤輸入區域，且上述選取操作區域與上述手勢操作區域之交界為上述虛擬平面。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之輸入裝置，其中當上述手部位於上述鍵盤輸入區域時，上述處理裝置通知上述電子裝置操作於上述鍵盤輸入模式。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之輸入裝置，其中上述影像偵測模組內嵌於上述鍵盤前端之上述操作面並傾斜一角度，使得上述手部放置於上述鍵盤之上述操作面時，上述影像偵測模組偵測不到上述手部之位置。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之輸入裝置，其中上述影像偵測模組具有兩個影像偵測單元，分別置於上述鍵盤上方前端之兩側。
  5. 一種電子裝置，包括：一顯示器；一鍵盤，其中上述鍵盤上方與上述顯示器之間具有一選取操作區域、一手勢操作區域以及一鍵盤輸入區域；一影像偵測模組，設置於上述鍵盤與上述顯示器之間，用以偵測一手部之位置；以及一處理裝置，根據上述影像偵測模組偵測上述手部之結果而操作於選自一選取操作模式、一手勢操作模式以及一鍵盤輸入模式之一者，其中：當上述影像偵測模組偵測到上述手部位於上述手勢操作區域時，上述處理裝置操作於上述手勢操作模式，根據上述手部之一手勢而操控顯示於上述顯示器之一畫面，其中上述手勢包括一手部揮動動作；當上述影像偵測模組偵測到上述手部位於上述選取操作區域時，上述處理裝置操作於上述選取操作模式，根據 上述影像偵測模組偵測到上述手部之一手部位置，選取上述畫面相對於上述手部位置之一物件或移動上述畫面相對於上述手部位置之一游標；以及當上述影像偵測模組未偵測到上述手部時，上述處理裝置操作於上述鍵盤輸入模式，上述顯示器顯示上述鍵盤之輸入資訊，其中上述鍵盤具有一操作面，上述操作面與上述顯示器之間分為三區域，依序為上述選取操作區域、上述手勢操作區域以及上述鍵盤輸入區域，上述選取操作區域以及上述手勢操作區域之交界為一虛擬平面。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之電子裝置，其中當上述手部位於上述鍵盤輸入區域時，上述處理裝置操作於上述鍵盤輸入模式。
  7. 如申請專利範圍第5項所述之電子裝置，其中上述影像偵測模組內嵌於上述鍵盤前端之一操作面並傾斜一角度，使得上述手部放置於上述鍵盤之上述操作面時，上述影像偵測模組偵測不到上述手部之位置。
  8. 如申請專利範圍第5項所述之電子裝置，其中上述影像偵測模組具有兩個影像偵測單元，分別置於上述鍵盤上方前端之兩側。
  9. 如申請專利範圍第5項所述之電子裝置，其中上述影像偵測模組內嵌於上述鍵盤上且位於上述鍵盤與上述顯示器之交界處附近。
  10. 如申請專利範圍第5項所述之電子裝置，其中上述影像偵測模組內嵌於上述顯示器上且位於上述鍵盤與上述顯示器之交界處附近。
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