專利名稱：非接觸式指示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于電子設(shè)備例如計算機(jī)的數(shù)據(jù)輸入裝置或控制器。更準(zhǔn)確地，本發(fā) 明涉及可以輸入數(shù)據(jù)和/或控制計算機(jī)或類似電子設(shè)備的光標(biāo)的非接觸式指示裝置。
背景技術(shù)：
眾所周知通過鍵盤，觸摸板，鍵板，鼠標(biāo)，跟蹤球，操縱桿，觸敏屏等輸入文本或 數(shù)據(jù)或控制計算機(jī)，便攜式電腦，個人數(shù)字助理，計算機(jī)游戲，自動售貨機(jī)，銀行自動柜員 機(jī)，安保面板等的光標(biāo)。這些方面已經(jīng)作了改進(jìn)，這樣使用者不需要物理接觸輸入裝置 來控制計算機(jī)。例如，美國專利號6，313，825(Gilbert)講解了一種計算機(jī)輸入裝置，能 檢測例如手指的目標(biāo)物在一個空間區(qū)間內(nèi)的移動，以將命令輸入至計算機(jī)中。該輸入裝 置使用紅外輻射或超聲波來照射和感應(yīng)使用者手指或手移動的檢測區(qū)域。美國專利號 5, 821, 922 (Sellers)使用安裝在便攜式電腦上的攝像機(jī)來檢測鍵盤上面區(qū)域內(nèi)的手移動， 其中手移動轉(zhuǎn)換成光標(biāo)移動。美國專利號6，421，042 (Omura等)使用投射在書寫面上的光 線，當(dāng)光線被手指遮斷時，由CCD攝像機(jī)檢測到。攝像機(jī)的數(shù)據(jù)通過譯碼軟件轉(zhuǎn)化成操作計 算機(jī)，AV裝置，DVD播放機(jī)等的命令碼。美國專利號6，130，663(Null)公開了一種非接觸式輸入儀器，其中該儀器使用 帶有螺旋狀切口的轉(zhuǎn)鼓以將紅外輻射環(huán)狀發(fā)射到在儀器上方區(qū)域。檢測此區(qū)域內(nèi)的手指 移動，并且用定時和三角測量軟件將將手指移動轉(zhuǎn)化為計算機(jī)的控制信號。美國專利號 6，791，531 (Johnston等)公開了一種計算機(jī)輸入控制器，其中將紅外輻射引導(dǎo)到鍵盤上方 區(qū)域，并由CCD傳感器通過成像鏡檢測使用者的手指姿勢。該傳感器和相關(guān)的電子設(shè)備將 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為計算機(jī)控制命令。美國專利號6，281, 878 (Montellese)公開了一種類似的輸入 裝置，使用光傳感器，定位到能感應(yīng)來自光照區(qū)域的反射，該光照區(qū)域用作鍵盤，鍵板，按鈕 面板的一個虛擬模板。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種用于控制計算機(jī)，便攜式電腦，電子設(shè)備等設(shè)備而不存在與輸入 裝置實(shí)際物理接觸的非接觸式輸入裝置。在一個較佳實(shí)施例中，本發(fā)明涉及一種無菌環(huán)境 下控制計算機(jī)的非接觸指示裝置，使用者操作時不需接觸該指示裝置。在此較佳實(shí)施例中， 非接觸式指示裝置具有一框架，該框架設(shè)有頂部邊沿，底部邊沿，位于頂部邊沿和底部邊沿 之間的包括一個多邊形開孔的第一平面區(qū)域，以及鄰近底部邊沿的一個隔間，該多邊形開 孔穿透第一平面區(qū)，該隔間含有限定第二平面區(qū)域的前壁，其中第二平面區(qū)域基本上平行 于第一平面區(qū)域。該裝置框架包括可選擇的鄰近頂部邊沿的支撐或撐腿，為改進(jìn)工效學(xué)而使框架向使用者傾斜。該裝置框架也可以垂直安裝，如安裝在自動售貨機(jī)，點(diǎn)銷售亭或門道 或門上的安全鍵板等上。該裝置最好使用至少第一和第二近紅外線發(fā)射器/檢測器組件或組合，這些組件 位于隔間內(nèi)的相對位置并且對準(zhǔn)框架平面區(qū)域內(nèi)的多邊形開孔，發(fā)射并檢測第一檢測區(qū)域 內(nèi)近紅外信號；第一檢測區(qū)域由含有X和Y軸的多邊形開孔和第一和第二平面區(qū)域所限定； 而第一和第二平面區(qū)域之間的空間限定Z軸。在較佳實(shí)施例中，該多邊形開孔是長方形形 狀，與計算機(jī)顯示屏的高寬比例如4 3或16 9成比例。開孔的長方形邊界給使用者表 示計算機(jī)屏幕，使開孔內(nèi)的手指移動與實(shí)際顯示屏上的光標(biāo)移動成比例地相關(guān)聯(lián)。由于框 架內(nèi)的透眼開孔，不需要紅外背景反射器，書寫面，操作墊或工作面。并且無須用按鈕，觸摸 或接觸面來操作非接觸輸入裝置。裝在隔間內(nèi)的可選擇的第三和第四近紅外發(fā)射器/檢測器組件對準(zhǔn)穿過該框架 底部的光孔以限定鄰近光孔的第二和第三檢測區(qū)域。當(dāng)手指干擾進(jìn)入它們相應(yīng)的檢測區(qū)域 時，這些第三和第四紅外發(fā)射器/檢測器組件或組合模擬左和右鼠標(biāo)點(diǎn)擊。同樣，透鏡和近紅外帶通濾光器適用于至少第一和第二發(fā)射器/檢測器組件以濾 掉多余環(huán)境光和背景光。第一和第二發(fā)射器/檢測器組件以交叉方式對準(zhǔn)于共同的第一檢 測區(qū)域，而它們信號穿越可選聚焦透鏡。該聚焦透鏡最好是位于兩個紅外發(fā)射器前面的半 圓柱形透鏡。通過測量手指侵入并在平面檢測區(qū)域內(nèi)移動時手指質(zhì)心，近紅外線性檢測器 用于檢測來自使用者手指的反射。數(shù)字信號處理器連接至紅外發(fā)射器/檢測器組件，用于處理從檢測器接收的成像 信號。電力和信號電纜，例如通用串行總線(USB)電纜，將計算機(jī)連接至數(shù)字信號處理器。 使用三角形法收集來自檢測器的信號，微處理器翻譯手姿勢并且將信號轉(zhuǎn)化為普通的鼠標(biāo) 控制協(xié)議提供給計算機(jī)。該數(shù)字信號處理器使計算機(jī)顯示屏上的光標(biāo)被熟練地操縱并且如 使用者的手指姿勢所要求那樣在檢測區(qū)域內(nèi)移動。


圖1是本發(fā)明非接觸式人體學(xué)輸入裝置(HID)的一個較佳實(shí)施例的示意圖2是用在計算機(jī)顯示器前面垂直方向上的HID側(cè)視圖3是鄰近計算機(jī)鍵盤的水平方向上使用的HID透視圖4是數(shù)字信號處理器常規(guī)操作的流程圖5是一個非接觸式指示裝置實(shí)施例的前底透視圖6是圖5非接觸式指示裝置的背頂透視圖7是圖5的非接觸式指示裝置的正視圖8是圖5的非接觸式指示裝置的側(cè)視圖9是顯示圖5非接觸式指示裝置主要內(nèi)部零件的分解圖10是適用于垂直安裝和使用的非接觸式指示裝置的可選實(shí)施例的頂前透視圖
圖11是圖10非接觸式指示裝置的底部-前部透視圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明一般涉及一種非接觸式人體學(xué)輸入裝置(“HID”)，并且更確切地涉及一種非接觸式指示裝置，以替代或增補(bǔ)用于輸入數(shù)據(jù)和/或控制計算機(jī)例如計算機(jī)顯示器光標(biāo) 的計算機(jī)鼠標(biāo)，類似的指示裝置，或遠(yuǎn)程控制器，例如計算機(jī)顯示器的光標(biāo)。該非接觸方面 是指使用者無須與輸入裝置物理接觸來操作該裝置。其目標(biāo)應(yīng)用是在牙科領(lǐng)域，醫(yī)學(xué)領(lǐng)域， 或醫(yī)院環(huán)境，在那里，醫(yī)生，醫(yī)務(wù)工作者或衛(wèi)生保健提供者需要控制計算機(jī)，但是由于清潔， 疾病傳播，或缺少無菌接觸面的原因而不能物理上觸摸或接觸鼠標(biāo)。其他應(yīng)用包括控制信息亭，賭博系統(tǒng)的輸入，軍用射擊控制系統(tǒng)輸入，動作捕捉， 位置數(shù)據(jù)采集，控制顯示軟件，骯臟或灰塵彌漫環(huán)境下的計算機(jī)輸入，操作者手臟或帶有手 套以及不容易操作鍵區(qū)或鼠標(biāo)的計算機(jī)輸入，潮濕環(huán)境下的計算機(jī)輸入，對移動或手指靈 敏性有限制的人員的計算機(jī)控制，強(qiáng)震動或擺動環(huán)境下的計算機(jī)輸入，以及極其寒冷環(huán)境 下的計算機(jī)輸入。本發(fā)明非接觸式HID能用于替代位于易受天氣，撞擊，惡劣環(huán)境，偷盜，或 公物破壞而損壞的地方的觸摸屏，例如在自動售貨機(jī)，安全門，ATM機(jī)，交通導(dǎo)航系統(tǒng)等上的 觸摸屏。對那些身體上嚴(yán)重殘疾的人，可用一個手指使用非接觸式HID，使其行使機(jī)動輪椅， 電視遙控等的控制器的功能。非接觸式HID裝置能進(jìn)一步作為在大屏幕應(yīng)用中的觸摸屏的 經(jīng)濟(jì)替代品。本發(fā)明可以有許多其他應(yīng)用。本發(fā)明的一個較佳的實(shí)施例中，通過移動他或她的手指或其他目標(biāo)物經(jīng)過一個空 間平面區(qū)域來模擬鼠標(biāo)經(jīng)過桌面的移動使操作者與計算機(jī)進(jìn)行交互作用。該平面區(qū)域可以 是水平取向的，例如桌子上方幾英寸，或垂直取向，例如一個平行于計算機(jī)顯示器的平面， 或任何其他平面取向。計算機(jī)鼠標(biāo)具有兩個基本功能報告鼠標(biāo)移動經(jīng)過一個平面的位置變化，報告其 按鈕的按壓。本發(fā)明的非接觸式HID通過此平面區(qū)域的成像并計算使用者手指，鐵筆，鋼筆 或其他目標(biāo)物的存在，位置和移動，來實(shí)現(xiàn)這些功能。然后它將這些信號轉(zhuǎn)化為鼠標(biāo)移動和 鼠標(biāo)按鈕點(diǎn)擊。鼠標(biāo)按鈕的效仿可通過在光平面內(nèi)檢測唯一的移動順序或者通過使用分散 的感應(yīng)裝置來實(shí)現(xiàn)。這個問題分為兩個部分在平面內(nèi)檢測目標(biāo)物的存在，位置和移動，以 及將此信息轉(zhuǎn)化成鼠標(biāo)移動和按鈕按壓。在平面內(nèi)檢測目標(biāo)物的存在，位置和移動?！N方法是使用兩個或多個由單排光敏元件構(gòu)成的線性成像傳感器。這些傳感器 通常在復(fù)印機(jī)，傳真機(jī)和條形碼閱讀器中可見到，用以掃描一頁資料或一條條形碼。本發(fā) 明最初原型使用Melexis MLX90255裝置，具有1 個感應(yīng)元件。類似的裝置由Toshiba， Hamamatsu, Fairchild和其他公司制造。本發(fā)明的非接觸式HID最好使用這些裝置中的兩 個，每一個從不同角度(典型的是90度)且在一普通平面上查看該檢測區(qū)域，使用者將他 或她手指或其他目標(biāo)物(“活動區(qū)域”)放置在該檢測區(qū)域內(nèi)。即，在空間內(nèi)存在一個虛擬 平面，傳感器從該平面的兩個邊沿處觀察該虛擬平面。任何與該區(qū)域的平面相交的手指或 目標(biāo)物(最好是圓柱形的)將落入傳感器的視線。帶有光孔的透鏡組件將手指或目標(biāo)物圖像聚焦在成像器上。透鏡和光孔組件設(shè)計 成能提供高光圈值以獲得好的景深和90度視場。用數(shù)字信號處理技術(shù)對平面檢測區(qū)域內(nèi) 目標(biāo)物的兩張視圖(類似立體視覺)進(jìn)行相關(guān)處理能二維地識別手指或目標(biāo)物的位置。通 過選擇與之一起運(yùn)作的圖像切片，用二維成像器(類似CMOS和CXD攝影機(jī))可使用相同方 法。Melexis裝置的一個實(shí)施例是基于該裝置先前的經(jīng)驗(yàn)和連接至微處理器和數(shù)字信號處 理器的容易性。大多數(shù)其他裝置含有更多的感應(yīng)元件，能提供更高分辨率，但需要更高的處理能力來開發(fā)。該活動區(qū)域最好用大約0. 74 μ m至1. 4 μ m波長的單色，非可見，近紅外LED光源 進(jìn)行照射。該成像器帶有濾光器以允許通過來自近紅外LED波長的光，而拒絕接收很多環(huán) 境和其他光源的光，例如太陽光，桌面白熾燈照明，熒光頂燈照明等。只要光源和成像濾光 器相匹配，除近紅外線外的其他波長可能被使用。之所以選擇紅外線，是由于它容易從背景 光中過濾出來，它是人眼不可見的，并且很多普遍使用的照明燈具不會輻射很多近紅外頻 帶的光。通過同步調(diào)整光源和采樣成像(即，打開光源并捕獲一幅圖像，然后關(guān)閉光源并捕 獲另一幅圖像)減少背景光噪聲。然后，從第一幅圖像中減去第二幅圖像，僅展現(xiàn)被光源照 射的圖像部分。位于與活動區(qū)域成不同角度的多種光源用于進(jìn)一步辨別目標(biāo)物。此外，時 域處理能用于檢測圖像中的移動。任何或所有這些技術(shù)能進(jìn)行組合以確定活動區(qū)域內(nèi)的人 手指或其他目標(biāo)物的存在和位置。由小型音頻變換器和指示燈產(chǎn)生的聲音形式的可選反饋 有助于用戶操作者確定他或她何時已中途停止或從活動檢測區(qū)域移開。轉(zhuǎn)化為鼠標(biāo)功能能通過使用者手指在光平面內(nèi)的移動簡易地確定鼠標(biāo)的移動。通過對活動區(qū)域內(nèi) 移動的其他處理能獲得改善的可用性。如果使用者想要在顯示器上的目標(biāo)物上放置計算機(jī) 光標(biāo)，使用者需要移動光標(biāo)到該位置，然后移開他或她的手指。移開他或她手指的過程不可 避免地導(dǎo)致多余移動。該多余移動有兩種原因難以在完全垂直于該光平面的移動中移開 手指，并且手指橫截面是不對稱的，所以圖像中心移動了手指橫截面移動的減少量。一種解決方案是當(dāng)光標(biāo)在使用者想要的位置處于靜止時迅速移開手指，并且該非 接觸式HID能將光標(biāo)移回到手指最后進(jìn)入停止在成像平面內(nèi)的位置而忽略手指移開的移 動。這已經(jīng)被測試過并可以使用。與通過移動手指穿過該平面，移開它，并在光平面另一 末端再次移入手指并再次移動它的非接觸式HID的移動范圍相比，鼠標(biāo)能移動一段更長距 離。如果使用者在手指迅速移動的同時移開它，并且該非接觸式HID能繼續(xù)傳送該方向上 的衰減的移動信息，有可能模擬慣性移動。如果兩個手指相距足夠遠(yuǎn)，有可能檢測該平面內(nèi) 的這兩個手指。移動兩個手指穿過該平面可模擬鼠標(biāo)滾輪或其他功能。其他解決方案是基于手指速度改變所計算的鼠標(biāo)位置變化倍率。例如，如果操作 者以1. 0厘米每秒移動手指，該裝置可能以100位置單元每厘米的速度發(fā)送位置變化，但是 以0. 2厘米每秒，該裝置可能以20位置單元每厘米的速度發(fā)送位置變化。這有助于操作者 手指移開時將光標(biāo)移動減少到最小，并且有助于操作者移動光標(biāo)至計算機(jī)屏幕上某一精確 位置。另一種運(yùn)行模式模擬操作桿功能。在活動區(qū)域中產(chǎn)生一個虛擬中心區(qū)域?？赏ㄟ^ 在活動區(qū)域中心產(chǎn)生一固定區(qū)域，或通過基于手指第一次進(jìn)入活動區(qū)域的位置產(chǎn)生一個區(qū) 域來在活動區(qū)域內(nèi)建立該虛擬中心區(qū)域。手指位置相對于中心區(qū)域的距離和方向用于模擬 操縱桿偏斜的距離和方向。要求一個靜區(qū)圍繞中心區(qū)域以改善可用性。另一運(yùn)行模式還可用于控制顯示滾動和其他顯著移動。通過模擬鼠標(biāo)上的滾輪， 通過模擬鍵盤上的滾動功能，或采用用于滾動和相關(guān)功能的專有接口，例如，急速的或按順 序的目標(biāo)物選擇，手指或其他目標(biāo)物掠過活動區(qū)域的移動能啟動屏幕滾動及類似功能。鼠標(biāo)按鈕功能通過幾種方法模仿。第一種，快速移入使用者的手指，然后移開它 (好像使用者在空間中輕敲虛擬按鈕)，能模仿鼠標(biāo)按鈕的單擊。如果這個順序被檢測到，鼠標(biāo)就返回到該事件前的原始位置，并且按鈕點(diǎn)擊信息被發(fā)送至計算機(jī)。這樣快速地做兩 次可產(chǎn)生一次雙擊。點(diǎn)擊并拖動能通過插入，然后移開，然后迅速插入，然后移動光標(biāo)進(jìn)行 模仿。這對于使用鼠標(biāo)的人來說是相對自然的。第二種方法是使用者的手指移入該平面， 同時以不同方向迅速移動。例如，使用者的手指從左向右迅速掠入和掠出該平面能表示一 次點(diǎn)擊，而從右到左是一次雙擊。從左邊快速移動進(jìn)入該平面，然后停在該平面能表示左鼠 標(biāo)按鈕按下并保持用于拖動。第三種方法是使用兩個或多個手指以對一些鼠標(biāo)點(diǎn)擊型功能 進(jìn)行編碼。鼠標(biāo)按鈕功能可用不依賴于鼠標(biāo)移動感應(yīng)方法的方法進(jìn)行模仿。光電反射傳感器 已經(jīng)被用于在空間中產(chǎn)生一個區(qū)域，該區(qū)域?qū)z測例如手指的目標(biāo)物的接近。系統(tǒng)中的滯 后現(xiàn)象或細(xì)小遲滯用于防止意外的，多次檢測和振動。模仿鼠標(biāo)按鈕的其他方法包括給用手指，手腕，或前臂觸發(fā)的，或通過腳或膝蓋， 或電容型接近或觸模傳感器觸發(fā)的裝置增加電氣開關(guān)。非接觸式HID實(shí)施例附圖描述上述本發(fā)明HID的一個較佳實(shí)施例。圖1顯示一個較佳實(shí)施例非接觸式 HIDlOO的示意性橫截面圖。透鏡1，3將活動檢測區(qū)域平面18的線性圖像經(jīng)過光孔或帶通 濾光器2聚集到線性光傳感器/檢測器4。用圓柱形透鏡5將光源6，最好是近紅外LED或 類似發(fā)射器，聚焦進(jìn)入同一平面。這樣安排的鏡像處于非接觸式HIDlOO的另一個末端；即， 光源7，圓柱形透鏡8，透鏡9，光孔10，透鏡11，光傳感器/檢測器12。發(fā)射器/檢測組件 向檢測區(qū)域18交叉瞄準(zhǔn)。數(shù)字信號處理器13控制光源6，7并操縱線性光傳感器/檢測器 4，12?？蛇x音頻傳感器12和光指示燈22用于該裝置運(yùn)行時與使用者通信并將反饋信息提 供給使用者。使用者手指的橫截面16顯示在活動檢測區(qū)域平面18內(nèi)。數(shù)字通信線路14， 此處是USB電纜，從非接觸式HIDlOO處引出與主機(jī)15連接。該非接觸式HID 100被容納 在外殼17內(nèi)。本發(fā)明最好使用線性傳感器，而不是CCD攝影機(jī)。該非接觸式HID具有紅外光源， 并且調(diào)整光源以排除其他光源。由于與CCD攝影機(jī)截然不同，本發(fā)明的紅外檢測器和微處 理器不能識別例如手或手指的特征。更確切地，較佳實(shí)施例的線性檢測器和微處理器只識 別在檢測區(qū)域內(nèi)發(fā)現(xiàn)的任何目標(biāo)物的質(zhì)心，所以不存在樣式或特征識別，并且無須在數(shù)據(jù) 上區(qū)別使用者的手指與其他目標(biāo)物。不需要進(jìn)行特征識別大大簡化了電子器件及其由數(shù)字 信號處理器13運(yùn)行的分析軟件。進(jìn)一步，本發(fā)明非接觸式HIDlOO通常只檢測活動區(qū)域18內(nèi)的目標(biāo)物，是由于調(diào)整 的局部照明，近紅外成像，受限制視場以及識別解決方案的組合只處于活動區(qū)域。受限制視 場是使用特有框架結(jié)構(gòu)的結(jié)果，在下面進(jìn)一步詳細(xì)描述，該受限制視場物理上在長方形開 孔內(nèi)限定X和Y軸，所述長方形開孔尺寸成比例于并且按比例表示計算機(jī)顯示器20的屏
眷ο此外，本發(fā)明的非接觸式HID具有紅外照明光源，位于接近檢測器的位置，所以只 有相對靠近照明光源的目標(biāo)物將被照射的足夠明亮以致能被檢測器檢測到。這排除了遠(yuǎn)距 離的目標(biāo)物，例如，幾英尺外步行的人。用近紅外成像能減少或排除強(qiáng)光源的致盲效果，即使該檢測器飽和，強(qiáng)光源例如 是置于非接觸式HID附近的熒光頂燈，臺燈，或計算機(jī)或便攜式電腦顯示器。
為達(dá)到本發(fā)明光源和檢測器組合的高信噪比，線性檢測器只看到一條狹長的線， 如同穿過門縫查看到的。檢測器不能檢測通過門縫不能看見的東西。同樣地，當(dāng)每個線性 檢測器的數(shù)據(jù)被處理時，并且兩個檢測器的數(shù)據(jù)含有一個足夠幅度和寬度的峰，然后進(jìn)行 三角測量處理。如果三角測量的結(jié)果位于活動區(qū)域內(nèi)，那么它被認(rèn)為是一個解答，并且被用 于產(chǎn)生“鼠標(biāo)”位置變化。進(jìn)一步，與CXD攝影機(jī)相比，線性傳感器/檢測器價格不貴；并且獲得和處理源自 它的數(shù)據(jù)所需的計算能力遠(yuǎn)低于CCD攝影機(jī)。處理來自線性紅外檢測器的一維數(shù)據(jù)的算法 遠(yuǎn)簡單于處理來自二維成像器，例如CXD攝影機(jī)，的數(shù)據(jù)。圖2顯示在計算機(jī)顯示器20前垂直定向上使用的非接觸式HID100。非接觸式 HIDlOO通過使用者將他或她的手指16或其他目標(biāo)物移入活動區(qū)域平面18進(jìn)行操作。圖3 顯示放置在鄰近計算機(jī)鍵盤19的水平定向上的裝置100。圖4顯示圖1的數(shù)字信號處理器13的常規(guī)操作的流程圖。在圖4中提出的該常規(guī) 算法下面作更詳細(xì)描述。圖1中的一些步驟在本發(fā)明的各種實(shí)施例中可以被省略或跳過， 例如非接觸式HIDlOO實(shí)施例中省略了 “堵住背景光源階段”。數(shù)字信號處理器13連接到紅外發(fā)射器/檢測器組件，用以處理和三角測量從傳感 器/檢測器4，12接收的反射成像信號。來自光源/紅外發(fā)射器6，7的照明落在可能處于 檢測區(qū)域內(nèi)或活動區(qū)域平面18內(nèi)的任何目標(biāo)物(例如，使用者的手指)16，并且來自這個目 標(biāo)物16的光線聚焦在線性傳感器/檢測器4，12上，產(chǎn)生目標(biāo)物16的截面單線圖像。該圖 像數(shù)據(jù)是以矢量的形式，即，一列表示離散角上的紅外光強(qiáng)度的數(shù)值，類似在計算機(jī)顯示屏 或電視上看到的一窄條圖像。該圖像由數(shù)字信號處理器13進(jìn)行處理，此處是微處理器，來 找到可能在圖像中的目標(biāo)物16。該矢量通常在不存在目標(biāo)物處含有接近零的數(shù)值，而在目 標(biāo)物被移入處含有“峰”。這個峰的形狀通常與高斯分布近似，但依據(jù)目標(biāo)物的形狀和光學(xué) 特征能變得很寬。數(shù)字信號處理器13尋找一個峰，并且如果它找到一個足夠高并且具有合 適寬度以能證明是類似手指或鉛筆的合適指示目標(biāo)物的峰，于是計算峰的中心位于圖像中 的角度。對兩個線性傳感器重復(fù)這種處理，產(chǎn)生兩個角度。這兩個角度轉(zhuǎn)換成活動區(qū)域18 內(nèi)的X和Y坐標(biāo)；這樣完成對指示目標(biāo)物的三角測量。更精確地，三角算法按如下操作。來自線性檢測器4，12的數(shù)據(jù)被數(shù)字信號處理器 13的模數(shù)轉(zhuǎn)化器讀出，并且放置入一個數(shù)組中。數(shù)組中每個元素保存到達(dá)每個相應(yīng)探測單 元的光的強(qiáng)度。對該數(shù)組進(jìn)行處理以尋找最相應(yīng)于指針，例如使用者手指16，的位置的數(shù)組 元素。這能通過例如尋找峰值幅度，計算一個峰的精確的“質(zhì)心”，或者計算半峰點(diǎn)的平均值 的方法來確定。由此確定目標(biāo)物帶的質(zhì)心，此處是使用者手指的橫截面。線性檢測器含有許多等隔間的檢測單元。一束沿著聚焦透鏡中心軸射入的光線， 落入每個檢測器的中心單元。該光學(xué)安排成使透鏡以45度角朝向活動區(qū)域。其他角度也 可以使用，但是45度具有最佳的便利性。每個檢測器的視場至少是90度，使每個檢測器能 看到整個活動區(qū)域。這些中心單元表示視場中心的角度，而將中心單元計算為零單元號表 示一束例如相應(yīng)于質(zhì)心的光束角度的正切。將單元號反正切(以合適比例)產(chǎn)生到質(zhì)心目 標(biāo)物的角度。由于兩個檢測器之間的距離是已知的，并且由兩個檢測器看到的到該目標(biāo)物 的角度是已知的，該目標(biāo)物的X-Y笛卡爾坐標(biāo)可通過計算兩個光束的交叉獲得。此步驟典 型地以每秒幾百至幾千次地重復(fù)進(jìn)行。在采用計算機(jī)鼠標(biāo)的情況下，連續(xù)幀的坐標(biāo)之間的
9區(qū)別被標(biāo)度并且經(jīng)USB總線14傳送至主計算機(jī)15以模擬鼠標(biāo)或跟蹤球輸入來移動光標(biāo)?？蛇x擇的，可發(fā)送相對于基準(zhǔn)的x-y位置的χ和y偏斜值，以模擬操縱桿。此基準(zhǔn) 位置可以是活動區(qū)域18內(nèi)一個固定區(qū)域，或者是手指16第一次移入該活動區(qū)域18的x-y位置。總的來說，一個較佳實(shí)施例中本發(fā)明涉及一種非接觸式HID，使用兩個或更多個能 成像平面檢測區(qū)域的線性檢測器。多個光源，最好是近紅外范圍內(nèi)，被調(diào)整以削弱背景目 標(biāo)。該線性檢測器尋找劃過該檢測平面的一個或兩個小的圓柱形目標(biāo)物(例如，使用者的 一個手指或多個手指，一支鉛筆，一支鐵筆)。當(dāng)該目標(biāo)物移開時，該裝置以低速或無速度 將光標(biāo)回復(fù)至前一個位置。該裝置用時域觀測目標(biāo)物進(jìn)入和離開該平面來編碼鼠標(biāo)功能。 利用目標(biāo)物進(jìn)入和離開該平面的方向和速度，數(shù)字信號處理器用連接至計算機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)鼠標(biāo) USB協(xié)議對鼠標(biāo)功能進(jìn)行編碼。音頻反饋功能幫助用戶操作者確定該平面在空間中的位置。 可選地，非接觸式HIP 100可在計算機(jī)屏幕上使用一個特殊光標(biāo)，以提供返回告知操作者 他或她用他或她的手指何時劃過該平面。一種校準(zhǔn)技術(shù)可以選擇性地包括在該非接觸式 HIDlOO中，以在例如顯示器或?qū)Ｓ脡|子的背景中標(biāo)度該平面內(nèi)的移動。可以預(yù)期在可選實(shí)施例中，使用本發(fā)明非接觸式HID與屏上虛擬鍵盤(參見，例如 http://www. lakefolks. org/cnt/)的組合來輸入文本數(shù)據(jù)。有可能使設(shè)有多個感應(yīng)平面的 本發(fā)明裝置增加對使用者手指在檢測區(qū)域內(nèi)的第三維移動的檢測。還可預(yù)期在該感應(yīng)平 面內(nèi)添加一個含有光線產(chǎn)生器的可見平面光源，例如激光，給使用者提供他或她手指位置， 清晰度和移動的反饋。該裝置通常使用通用串行總線(USB)或PS2線路，并用通常由計算機(jī)鼠標(biāo)使用的 通信協(xié)議，將這些移動和事件傳送給計算機(jī)。非接觸式HID之間的線路也可以是以太網(wǎng)電 纜，串行電纜，光纖電纜，HDMI電纜，或經(jīng)紅外無線收發(fā)器，無線電收發(fā)器，或一 WiFi收發(fā)器 的無線傳送。如果無線操作，該非接觸式HID可以由電池組供電。非接觸式指向裝置實(shí)施例圖5是在指示裝置或鼠標(biāo)102中實(shí)施一個非接觸式HID的前頂透視圖，用于通過 USB電纜106控制光標(biāo)或?qū)?shù)據(jù)輸入到計算機(jī)，工作站，便攜式電腦104。圖5中描述的指 示裝置102和計算機(jī)104不按比例繪制。在該較佳實(shí)施例中，非接觸式指示裝置102安裝 在框架110上，該框架由彎成90度的單片，平直薄片材料作為開始，并且在底部邊沿處再次 彎成90度以形成將用作隔間112的一個溝道，并且在頂部邊沿處向下彎曲以形成可選支撐 或撐腿108。該框架110最好由醫(yī)療級的不銹鋼單塊薄片制成，通過該技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)公知的金 屬加工技術(shù)彎曲并剪切形成成品形狀。其他材料例如鋁，塑料，玻璃纖維等也能使用。圖5中的其成品形狀中，該框架110是大約7-1/4英寸高，大約7英寸寬。在頂部 邊沿處產(chǎn)生撐腿108的彎曲可以是如所示的90度或一銳角。隔間112在靠近設(shè)有平直正 面118的該框架110底部處伸出。所述正面118朝使用者向前伸出大約1-1/4英尺，由此 在框架110的正面118和背面之間提供一個空間。撐腿108抬起非接觸指示裝置102的頂 部邊沿偏離一平直靜止平面例如書桌或桌子桌面大約2英寸。恰好在隔間112的上面是帶 有穿孔式開孔114的框架平面?？蛇x實(shí)施例中的這個開孔可以是簡單矩形或任何形狀的凹 陷區(qū)而不是穿孔。開孔114最好是多邊形形狀，例如所示的正方形或長方形。長方形開孔114最好是大約5英寸寬，大約4-1/4英寸高。這些尺寸近似電視機(jī)或計算機(jī)顯示器116的標(biāo)準(zhǔn)4 3 顯示的屏幕高寬比。對于HDTV顯示器，開孔114的16 9的屏幕高寬比也是可預(yù)期的。相 應(yīng)地，使用者的手指在開孔114中的位置和移動通過在x-y方向上開孔的界線來確定，這些 界線有助于給使用者限定檢測區(qū)域。隔間112的正面118最好是平面，并且它與該框架110 的平直的背面在它們之間限定了一個空間，此空間有助于為使用者限定ζ方向上的檢測區(qū) 域。該ζ方向給使用者一個視覺提示他或她手指，鐵筆，鋼筆，或指針插入該開孔114有多 深以操作該裝置。長方形開孔114的邊界相應(yīng)于并成比例于所使用的顯示器116的x-y尺寸。當(dāng)使 用者的手指進(jìn)入該開孔114附近，比方說，開孔114的上部邊沿，那個干擾位置將在視頻顯 示器116上的相應(yīng)位置處顯示為一個光標(biāo)光點(diǎn)或類似指示。非接觸鼠標(biāo)102的上述單元于 是給使用者明確導(dǎo)向以能精確地將他的手指放入檢測區(qū)域/開孔114來控制計算機(jī)屏幕 116上的光標(biāo)。上面提到的尺寸通過實(shí)證研究獲得，考慮到近紅外檢測器，透鏡聚焦長度，檢 測靈敏性，使用者可能戴著手套的手指尺寸，手指移動，電子器件限制，軟件錯誤等操作參 數(shù)，它對典型使用者是理想的。但是開孔114和框架110的其他形狀，比例，和尺寸是可預(yù) 期的，其參數(shù)通過非接觸指示裝置102的具體應(yīng)用來指定。設(shè)有給定尺寸和框架110上部邊沿的撐腿108，非接觸指示裝置102離水平桌面工 效學(xué)地向使用者傾斜約15度士1度。此較佳的傾斜角度，通過實(shí)證觀察確定，給予使用者 無不自然腕關(guān)節(jié)彎曲就能舒適地進(jìn)入由開孔112限定的檢測區(qū)域，從而避免了使用者的手 或手掌意外與該指示裝置102接觸。誠然，本實(shí)施例的非接觸指示裝置102意在用于無菌 醫(yī)療環(huán)境，例如診所，醫(yī)院，特種實(shí)驗(yàn)室，救護(hù)車，救護(hù)站等。由于細(xì)菌，病毒，有害微生物，病 人互相傳染或感染，本發(fā)明指示裝置102設(shè)計成能由醫(yī)療技師，護(hù)士，醫(yī)生，數(shù)據(jù)處理人員 等進(jìn)行操作，而不需要他或她物理接觸該裝置的任何部分。非接觸指示裝置102具有沿著其底部邊沿的左孔和右孔120，122。發(fā)射器/檢測 器裝置位于在孔120，122后面，當(dāng)使用者的手指進(jìn)入直接在孔前面的相應(yīng)檢測區(qū)域時候， 該發(fā)射器/檢測器用于模擬左和右鼠標(biāo)點(diǎn)擊。可選多色LED或指示燈IM給使用者提供例 如手指被檢測，鼠標(biāo)點(diǎn)擊，供電，待機(jī)，故障等的反饋和基本信息。隱藏在隔間112內(nèi)部的可 選揚(yáng)聲器(未顯示)可以用于給使用者提供音頻反饋。圖6是非接觸指示裝置102的頂邊后視圖。在背平面和平直正面118之間的隔 間112的開放空間被紅外線透明罩1 覆蓋。在裝置102下面靠近底邊沿的是可選緩沖腳 128。圖7是非接觸指示裝置102的正視圖，其中在隔間112上面的長方形開孔114能 清晰可見，帶有用于限定檢測區(qū)域的虛擬X和y軸。因長方形開孔114的四個直線邊沿起 著著物理界線的作用，很顯然使用者精確地知道由那些界線界定的檢測區(qū)域的范圍。開孔 114的尺寸，基于上面提到的尺寸，使得使用者用赤裸的，或帶有手套的一個手指或幾個手 指能在開孔內(nèi)舒適地移動，對光標(biāo)進(jìn)行充分精確地控制。例如開孔太小，不允許使用者在狹 小的范圍內(nèi)操縱，導(dǎo)致光標(biāo)移動太大并且是飄忽不定的跳躍。開孔太大使非接觸指示裝置 自身102太龐大，底盤太大以致占據(jù)桌面上太大的空間。圖8是非接觸指示裝置的側(cè)視圖，顯示在含有平直正面118的一個平面(虛線)和 背部平面130之間的檢測區(qū)域的虛擬ζ軸。由上面定義的并且從水平工作表面或桌面132處測量的角A用于使裝置102朝使用者傾斜，使得更容易進(jìn)入限定檢測區(qū)域的開孔114，而 不存在使用者手掌或蜷曲手指意外地撞到框架110的任何部分。這些意外的接觸能污染指 示裝置102，這在醫(yī)療環(huán)境下是不希望的。上面提到的角B最好是銳角，但可取決于撐腿108 的形狀，它可以是選擇用于補(bǔ)足撐腿形狀和方向的角度范圍。圖9是非接觸指示裝置102的分解視圖。如圖中所示，電子器件和硬件最好容納 在框架Iio的隔間112內(nèi)。數(shù)字信號處理器/微處理器(未顯示)安裝在主印制電路板組 件(PCBA) 134上。主PCBA134安裝在托架136上，托架136的結(jié)構(gòu)是堅硬的以確保安裝在 其上的光學(xué)器件，發(fā)射器，以及傳感器的直線排列。使托架136的每個末端成斜面狀，使檢 測器裝置138，140以十字交錯方式對準(zhǔn)，如圖9中所示。十字交叉將檢測聚集在開孔114 上方的區(qū)域。特別地，托架136的每個末端含有線性檢測器PCB138和附加的近紅外線性檢 測器140。在線性檢測器140前面是聚焦透鏡142，光圈144，紅外帶通濾光器146和另一個 聚焦透鏡148。光圈144有一個極小的光孔以提供高f制光圈，起到與透鏡142，148 —起獲 得好的景深。濾光器146的目的是通過紅外線，同時阻隔可見光和其他波長的光。這些特 征使到達(dá)檢測器140的來自檢測區(qū)域外部的不需要的散亂反射，來自天花板或臺燈、明亮 的計算機(jī)顯示器等的背景光降到最低，否則這些信號將擾亂檢測器140的適當(dāng)功能。更好地，四個近紅外LED發(fā)射器152安裝到主PCBA134并且穿過罩子1 朝開孔 114對準(zhǔn)。半圓柱形聚焦透鏡150定位在左和右檢測透鏡148之間并在頂發(fā)射器152前 面。由于此實(shí)施例中使用聚焦透鏡150，LED發(fā)射器152不需交叉對準(zhǔn)通常與開孔114相一 致的檢測區(qū)域/活動區(qū)域，但是該頂發(fā)射器152仍照明該檢測區(qū)域。具體地，半圓柱形透 鏡150將來自頂發(fā)射器的光線聚集成一直線，從邊沿照明檢測區(qū)域。更好的是，在主板134 上設(shè)有四個紅外光源，但數(shù)量可依據(jù)系統(tǒng)需求變化。如上面描述，來自發(fā)射器/檢測器組合 的數(shù)據(jù)傳送至數(shù)字信號處理器并可實(shí)現(xiàn)檢測區(qū)域內(nèi)使用者手指及其移動的三角測量。通過 USB電纜106將電力提供給主PCB134?？蚣?10底部的左和右光孔120，122是用于發(fā)射和檢測紅外光線的端口。更確切 地，近紅外光線通過頂發(fā)射器巧4產(chǎn)生并且通過頂檢測器156感應(yīng)。這些信號用于檢測 進(jìn)入檢測區(qū)域的手指干擾來模擬左和右鼠標(biāo)點(diǎn)擊。該檢測區(qū)域直接位于光孔120，122的前一組反饋指示燈124，最好是各種顏色的LED，給使用者反饋視覺提示。圖10和11是非接觸式指示裝置158的垂直實(shí)施例的不同透視圖。此可選實(shí)施例 非接觸式指示裝置158具有背面安裝板160，使框架162遠(yuǎn)離垂直結(jié)構(gòu)，裝置158安裝在該 垂直結(jié)構(gòu)上?？蚣?62具有由長方形開孔164限定的檢測區(qū)域和直接在開孔之下的隔間 166，該隔間166容納類似圖9中所示的光學(xué)器件，發(fā)射器，檢測器，電子器件。雖然在圖10， 11中顯示隔間166定向地在長方形開孔檢測區(qū)域164下面，可以預(yù)期在各種可選實(shí)施例 中，非接觸式HID158能將隔間166定向在長方形開孔檢測區(qū)域164的左邊，右邊，或上面。 罩子1 把光學(xué)器件，發(fā)射器，檢測器，以及電子器件封在隔間166內(nèi)。非接觸式指示裝置158的垂直實(shí)施例可以裝到自動售貨機(jī)的前面板上使購買者 對糖果，薯條，汽水等做出選擇。非接觸式指示裝置的堅固性能將是例如易受破壞或?yàn)E用的 觸摸屏幕或鍵板的一種良好替代品。垂直實(shí)施例158同樣能用在制造業(yè)和苛刻環(huán)境內(nèi)下的 制冷機(jī)或機(jī)器的控制面板中；它可用在戶外公共信息查詢亭，安全門面板，ATM等中，在這些地方戶外天氣條件和粗暴操作將損害傳統(tǒng)的鍵盤，鼠標(biāo)，跟蹤球，或操作桿。 盡管本發(fā)明的特殊形式已經(jīng)被說明和描述，顯而易見的是，可以做各種修改而不
脫離本發(fā)明的精神和范圍。因此，本發(fā)明除受從屬權(quán)利限制之外，不意味著受這些限制。
權(quán)利要求
1.一種無菌環(huán)境下控制計算機(jī)的非接觸式指標(biāo)裝置，其特征在于，在使用者不直接接 觸所述指示裝置進(jìn)行操作，包括一個框架，具有一條頂部邊沿，一條底部邊沿，在所述頂部和底部邊沿之間的，含有穿 透的一個多邊形開孔的第一平面區(qū)域，以及鄰近所述底部邊沿的一個隔間，所述隔間具有 限定第二平面區(qū)域的前壁，其中所述第二平面區(qū)域基本上平行于所述第一平面區(qū)域；一個支撐，鄰近于所述頂部邊沿，以傾斜所述框架；至少第一和第二近紅外線發(fā)射器/檢測器組件，位于所述隔間內(nèi)并且對準(zhǔn)所述框架的 所述多邊形開孔，發(fā)射并檢測由包含所述X和Y軸的所述多邊形開孔限定的第一檢測區(qū)內(nèi) 以及在限定所述Z軸的所述第一和第二平面區(qū)域內(nèi)的近紅外信號；至少第三和第四近紅外發(fā)射器/檢測器組件，容納在所述隔間內(nèi)，對準(zhǔn)穿過所述框架 的所述底部的光孔，以限定鄰近所述光孔的第二和第三檢測區(qū)域；一個透鏡和濾光器，適用于至少所述第一和第二發(fā)射器/檢測器組件；一個數(shù)字信號處理器，連接至所述紅外發(fā)射器/檢測器組件；以及一條電力和信號電纜，所述計算器連接至所述數(shù)字信號處理器。
2.如權(quán)利要求1所述的非接觸式指示裝置，基特征在于，所述第一和第二紅外發(fā)射器/ 檢測組件包括一個近紅外線性檢測器。
3.如權(quán)利要求1所述的非接觸式指示裝置，其特征在于，所述裝置至少包括連接至所 述數(shù)字信號處理器的一個可視反饋LED，所述數(shù)字信號處理器還包括一個發(fā)聲器。
4.如權(quán)利要求1所述的非接觸式指示裝置，其特征在，所述框架由單張，完整薄片材料 制成，其中，在所述頂部的所述支撐包括向下折疊的一部分材料，并且所述隔間包括折疊以 形成一通道的兩部分材料。
5.如權(quán)利要求1所述的非接觸式指示裝置，其特征在于，至少所述第一和第二紅外檢 測器是十字交叉對準(zhǔn)，并且一個半圓柱形聚焦透鏡沿著所述第一和第二紅外發(fā)射器的所述 信號通道設(shè)置。
6.如權(quán)利要求1所述的非接觸式指示裝置，其特征在于，至少所述第一和第二紅外發(fā) 射器/檢測器組件十字交叉對準(zhǔn)所述第一檢測區(qū)域。
7.如權(quán)利要求1所述的非接觸指示裝置，其特征在于，所述框架相對于水平面傾斜大 約15度士1度。
8.如權(quán)利要求1所述的非接觸式指示裝置，其特征在于，所述透鏡包括高光圈的小光孔。
9.如權(quán)利要求1所述的非接觸式指示裝置，其特征在于，所述濾光器只允許紅外光線 通過。
10.如權(quán)利要求1所述的非接觸式指示裝置，其特征在于，所述多邊形開孔包括長方形 形狀，所述形狀尺寸上與所述計算機(jī)的顯示屏成比例。
11.如權(quán)利要求1所述的非接觸式指示裝置，其特征在于，所述裝置實(shí)現(xiàn)鼠標(biāo)的功能， 這樣在所述第一檢測區(qū)域內(nèi)的一目標(biāo)的移動控制所述計算機(jī)光標(biāo)的移動，并且在所述第二 和第三檢測區(qū)域內(nèi)檢測的目標(biāo)復(fù)制左和右鼠標(biāo)點(diǎn)擊。
12.一種在無菌環(huán)境下控制計算機(jī)的非接觸式指示裝置，其特征在于，使用者無須直接 接觸所述指示裝置進(jìn)行操作，包括一個框架，具有一定厚度，帶有一個隔間，并且所述框架包括第一平面區(qū)域，所述第一 平面區(qū)域包括穿透的一個開孔；至少第一和第二電磁信號發(fā)射器/檢測器組件，設(shè)置在所述隔間內(nèi)并且從所述隔間朝 外對準(zhǔn)所述框架的所述平面區(qū)域內(nèi)的所述開孔，一般按所述開孔的所述χ和y軸和依據(jù)所 述隔間的所述厚度的所述ζ軸的分界來限定第一檢測區(qū)域；第三電磁信號發(fā)射器/檢測器組件，容納在所述隔間內(nèi)，對準(zhǔn)穿過所述框架中的一個 光孔以限定接近所述光孔的第二檢測區(qū)域；數(shù)字信號處理器，與所述電磁發(fā)射器/檢測器組件連接；以及 信號傳輸裝置，用于將所述計算機(jī)連接至所述數(shù)字信號處理器。
13.如權(quán)利要求12所述的非接觸式指示裝置，其特征在于，所述數(shù)字信號處理器產(chǎn)生 音頻和可視信號，分別傳達(dá)給LED和揚(yáng)聲器。
14.如權(quán)利要求12所述的非接觸式指示裝置，其特征在于，所述信號傳輸裝置至少包 括USB電纜，以太網(wǎng)電纜，串行電纜，光纖電纜，HDMI電纜，紅外無線收發(fā)器，無線電收發(fā)器， 或WiFi收發(fā)器中的一種。
15.如權(quán)利要求12所述的非接觸式指示裝置，其特征在于，高光圈透鏡和帶通濾光器 適用于所述第一和第二發(fā)射器/檢測器組件的所述檢測器。
16.如權(quán)利要求12所述的非接觸式指示裝置，其特征在于，限定所述第一檢測區(qū)域的 所述X和Y軸界定開孔是長方形形狀的并且與所述計算機(jī)視頻顯示器的屏幕尺寸成比例。
17.一種在無菌環(huán)境中控制計算機(jī)的非接觸式指示裝置，其特征在于，使用者不直接接 觸所述指示裝置進(jìn)行操作，包括一個框架，具有一個隔間和一個平面區(qū)域，所述平面區(qū)域包括穿透的一個開孔； 一個支撐，在所述框架下面，以使所述框架向使用者傾斜；至少一第一和第二紅外發(fā)射器/檢測器組件，設(shè)置在所述隔間內(nèi)的不同位置，并且對 準(zhǔn)所述框架的所述平面區(qū)域內(nèi)的所述開孔；聚焦透鏡，設(shè)置在所述第一和第二紅外發(fā)射器/檢測器組件的所述紅外發(fā)射器的前 面，其特征在于，所述聚焦透鏡將所述紅外信號聚集進(jìn)入一個虛擬平面，所述虛擬平面限定 鄰近于所述框架開孔并通常由所述框架開孔界定的第一檢測區(qū)域；至少第三和第四紅外發(fā)射器/檢測器組件，容納在所述隔間內(nèi)，對準(zhǔn)穿過所述框架上 的光孔以限定鄰近于所述光孔的第二和第三檢測區(qū)域；數(shù)字信號處理器，連接至所述紅外發(fā)射器/檢測器組件；以及 信號傳輸裝置，用于將所述計算機(jī)連接至所述數(shù)字信號處理器。
18.如權(quán)利要求17所述的非接觸式指示裝置，其特征在于，所述紅外發(fā)射器/檢測器組 件在大約0. 74 μ m至1. 4 μ m波長的所述近紅外范圍運(yùn)行。
19.如權(quán)利要求17所述的非接觸式指示裝置，其特征在于，所述紅外發(fā)射器/檢測器組 件包括一個線性的，一維的紅外檢測器。
20.如權(quán)利要求17所述的非接觸式指示裝置，其特征在于，所述聚焦透鏡包括一個半 圓柱形透鏡，設(shè)置在所述第一和第二紅外發(fā)射器/檢測器組件的所述發(fā)射器的前面。
全文摘要
計算機(jī)的一種非接觸式輸入裝置，替代算機(jī)鼠標(biāo)并且在用戶操作者和該輸入裝置的任何部分之間不需要物理接觸。該非接觸式輸入裝置使用多個，線性近紅外的，光傳感器和多個近紅外線發(fā)射器，所有器件工作在某一空間平面，安裝在設(shè)有一個限定該檢測區(qū)域的開孔的一個框架內(nèi)部。該裝置成像該平面并且處理該成像以確定該平面內(nèi)目標(biāo)物的存在，位置和速度。操作者將一個目標(biāo)物，例如手指，移入該平面并且在該平面內(nèi)移動該目標(biāo)物來模擬計算機(jī)鼠標(biāo)在桌面上的移動。鼠標(biāo)按鈕和其他功能通過在該平面內(nèi)唯一的移動進(jìn)行模擬。該裝置通常使用通用串行總線來將這些移動和事件傳送給計算機(jī)。
文檔編號G06F3/042GK102141860SQ20101022720
公開日2011年8月3日 申請日期2010年7月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月20日
發(fā)明者威廉姆斯·J·熱瓦斯, 馬克·H·黑爾米克 申請人:柯斯達(dá)公司