输入数据的设备和方法技术

一种相对于参考平面（２４）探测输入的输入装置（１０）。输入装置（１０）包括一个或多个光学传感器（１６，１８），定位它们使得能够相对于参考平面（２４）以锐角探测光并且产生表示探测到的光的信号，和一个响应所述的光学传感器的电路（２０），用来确定物体相对于参考平面（２４）的位置。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

概括地说，本专利技术涉及。更具体地说，本专利技术涉及用探测到的光确定物体位置的设备和方法。
技术介绍
几乎在日常生活的每个方面都要用到输入装置，其中包括计算机的键盘和鼠标、自动取款机、车辆控制和无数其它应用。与大多数事物一样，输入装置通常具有很多移动部分。例如传统的键盘具有打开和闭合电触点的可移动键。但是不幸的是大多数移动部分可能会在其它部件之前损坏或工作异常，特别是那些固态装置。这样的工作异常或损坏在肮脏或满是灰尘的环境中更容易发生。另外，输入装置已经成为限制小型电子装置尺寸的一个因素，如膝上型计算机和个人备忘记事本。例如为了有效，一个键盘输入装置必须具有彼此分开一定距离的键，这个分开的距离至少要有用户手指指尖的尺寸。这样大的键盘已经成为小型化电子装置的一个限制因素。一些现有技术已经试图解决上述的一个或多个问题。例如，触摸屏可以探测到用户接触显示器上的图像。但是这样的装置通常需要在显示器之中、之上或其周围的传感器和其它装置。另外，减小这种输入装置的尺寸受到显示器尺寸的限制。其它的现有技术装置利用光学传感器探测用户手指的位置。但是通常这些装置需要放置光学传感器使得它们在键盘或其它输入装置的上面或与它们垂直。这样它们的体积就比较大并且不适于用在小型手持装置中。其它现有技术的装置利用放置在待检测表面上的光学传感器探测用户手指的位置。例如当使用键盘时，这样的装置通常需要传感器位于键盘的角部或其它的边界上。这样，由于传感器分布的尺寸必须至少要和键盘的尺寸一样大，它们的体积就比较大。这样的装置不能用在小型手持装置中或者不能提供实际大小的键盘或其它输入装置。这样就需要一种输入装置，它大到能够有效地使用它，并且能够把它放在诸如电子装置等小设备中，如膝上型计算机和个人备忘记事本等。还需要一种输入装置，它不会由于肮脏的环境或灰尘等微粒物质而导致失效。
技术实现思路
本专利技术包括一种用于相对于参考平面探测输入的输入装置。输入装置包括一个光学传感器，定位光学传感器使得它能够相对于参考平面以锐角探测光并且产生表示探测光的信号；和一个电路，它响应所述的光学传感器用来确定物体相对于参考平面的位置。于是可以用物体相对于参考平面的部分来产生目前用机械装置产生的那种类型的输入信号。这个输入信号输入到电子装置中，如膝上型计算机和个人备忘记事本。本专利技术还包括一种确定输入的方法。该方法包括提供一个光源，相对于参考表面以锐角探测光，产生至少一个表示物体相对于参考平面位置的信号。本专利技术通过提供一种输入装置克服了现有技术的缺陷，这种输入装置结构紧凑并且允许提供实际尺寸的键盘或其它输入装置。不同于现有技术的装置，那些现有技术的装置需要传感器直接位于所要探测区域的上面或者在所要探测区域的边界，本专利技术允许输入装置是自持的并且远离所要探测的区域。通过下面对优选实施例的描述本专利技术的那些其它优点和好处将变得明显。附图说明为了能够更清晰地理解和更容易地实施本专利技术，下面结合附图描述本专利技术，在附图中图1是结构图，示出了根据本专利技术构造的输入装置；图2是输入装置的顶视平面示意图，示出了第一和第二传感器的方位；图3是定位在根据本专利技术所构造的输入装置中的投影仪和光源的示意图；图4是探测用户手指的输入装置的透视图；图5-8示出了二维阵列型传感器探测到的光；图9是侧视平面图和结构图的组合，示出了本专利技术另一个实施例，其中光源产生靠近输入模板的光平面；图10是二维阵列型传感器的示意图，示出了可以怎样使用单独一个二维阵列型传感器的图像确定输入模板附近的物体位置；图11和12示出了可以用来取代图10示出的二维阵列型传感器的一维阵列型传感器；图13是本专利技术另一个实施例的结构图，其中包括一个在实际现实应用中可以使用的投影眼镜，用来给用户提供输入模板的图像；图14示出了另一个实施例，其中分度光源为对齐输入模板提供分度标记；图15是结构图，示出了相对于参考平面探测输入的方法；图16是结构图，示出了校准输入装置的方法。具体实施例方式应该理解为了示出那些与清晰理解本专利技术相关的元件，本专利技术的附图和描述已经简化了，同时为了清晰，去除了许多其它元件。那些本领域技术人员会认识到为了实施本专利技术可能需要和/或必需其它元件。但是，由于那些元件在本领域中是已知的，并且它们并不利于更好地理解本专利技术，这里就不提供对那些元件的讨论了。图1是结构图，示出了根据本专利技术构造的输入装置10。输入装置10包括一个输入模板12、一个光源14、一个第一光学传感器16、一个第二光学传感器18和一个电路20。输入模板12给使用输入装置10提供方便，它可以是键盘或指示器等输入装置的图像。输入模板12可以是实体模板，如上面印刷了输入设备的图像的表面。例如，输入模板12可以是一张纸或一片塑料片，它上面打印了键盘的图像。输入模板12也可以用投影到固体表面上的光形成。例如，投影仪22可以把输入模板12的图像投影到固体表面如桌面上。投影仪22可以是例如幻灯机或激光投影仪。投影仪22还可以同时或单独提供几个不同的输入模板12。例如，可以在开始时同时提供键盘和指示器。但是在其它的功能中，输入模板12可以采取其它的形式，如按钮型控制板、小键盘和CAD模板。另外，投影仪22可以提供自定义输入模板12。输入模板12也可以不用投影仪22形成，而是利用全息图像或球面反射等形成。甚至如下所述，可以不使用输入模板12。输入模板12位于参考平面24中。参考平面24由输入装置10限定并且作为确定用户输入的参考。例如，如果输入装置12起到键盘的作用，可以认为参考平面24是虚拟键盘。参考参考平面24监测用户的动作从而确定用户正在选择键盘上的哪些键。可以把参考平面24想象为它被进一步限定在键盘上的那些键内，而每个键在参考平面24上都具有一个位置，从而可以把用户的动作解释为从键盘上选出的字符。光源14提供靠近输入模板12的光。光源14可以提供多种类型光中的任何一种，包括可见光、相干光、紫外光和红外光。光源14可以是白炽灯、荧光灯或激光。由于输入装置10可以使用来自周围环境的环境光或来自人体的红外光，所以光源14不必是输入装置10的机械部件。当在平坦表面的上部使用输入装置10时，光源14通常会把光提供到输入模板12上方。但是输入装置10具有很多用途并且不一定在平坦表面的上面使用它。例如，输入装置10可以垂直安装在墙上，如自动取款机、控制板或一些其它的输入装置。在这样的实施例中，光源14将提供靠近输入模板12的光，并且从用户的角度看，光源14把光提供到输入模板12的前面。另外，如果输入装置10安装在用户的上方，如汽车或飞机的顶部，光源14将提供靠近15并且在输入模板12下方的光。但是，在那些实施例的每个实施例中，所提供的光都靠近输入模板12。定位第一和第二光学传感器16、18使得它们能够与输入模板12成锐角探测光，并且产生表示探测到光的信号。第一和第二光学传感器16、18可以是很多种类型的光学传感器中的任何一种，并且可以包括聚光和记录设备(即照相机)。例如，第一和第二光学传感器16、18可以是二维阵列型光学传感器并且还可以是一维阵列型光学传感器。另外，第一和第二光学传感器16、18可以探测多种类型光中的任何一种，如可见光、相干光、紫外光和红外光。还可以选择或调整第一和第二光学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用来探测一个区域中的物体的系统，不可见光谱范围中的波照射该区域，该系统包括：一个投影仪，它的结构使得视频图像可以投射到该区域上；一个用来发射不可见光谱范围中的波的装置，它的结构使得能够基本上照射该区域；一个接收装 置，它的结构使得接收装置记录受照射区域，把接收装置特别地均衡到与这些波对应的不可见光谱范围；和一个计算机，它配置有识别算法，其中使用识别算法探测这些发射的波照射的物体。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：史蒂文蒙特利斯，
申请(专利权)人：史蒂文蒙特利斯，
类型：发明
国别省市：US[美国]