專利名稱：應用于3d影像互動系統(tǒng)的輸入裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型是關于一種輸入裝置，特別指一種不需額外接收器、傳感器即可連續(xù) 監(jiān)控移動的反射源以其三維移動數據作為3D影像互動系統(tǒng)的輸入信號的應用于3D影像互 動系統(tǒng)的輸入裝置。
背景技術：
人類與數字科技應用的接口，從許多未來科技電影中已跨入實際生活。原來的按 鍵、遙控器控制已經演變?yōu)樽钪苯拥膭幼鞲袘?、觸控等等。例如日本任天堂公司推出的革命 性產品-Wii，已將傳統(tǒng)手指操縱按鍵的游戲方式演變?yōu)檎鎸崉幼鞲袘?。使得操作者更為?實的融入游戲的進行而添加了許多樂趣，也使游戲的應用更為豐富。然實際上，Wii的許多 輸入模式雖然在使用者端看似立體，而在系統(tǒng)運算辨識的角度上卻仍為平面的。因此，此類 輸入模式有時無法準確辨識且無法全面性的表達出人體真實的動作。再者，影像科技也由平面步入了 3D的時代，從電影”阿凡達”開啟了消費者大眾對 于3D影像的熱衷之后，3D電影成了一種趨勢。而近日3D影像甚至開始走進了家庭，各個顯 示器大廠均已推出3D功能的電視，相信各種交互式的3D應用將會陸續(xù)推出把消費者帶向 一種全新的感受與境界。屆時現有平面概念的輸入裝置將不敷使用，如何讓使用者輕松、準 確、且真實的融入3D的應用將是一個重要的課題。傳統(tǒng)上對于物體3D位置的偵測有以RF無線電波進行，對此適用于軍事上的遠距 離偵測。在短距離的情況下，由于RF的多重反設效應頗大，所以會產生難以辯識信號的問 題。近日在信息科技的進步下，有以攝影機攝入影像，再應用影像位置的比對進行影像偵 測。只是此一方法受限于攝影機的攝入角度及范圍，及因為分辨率不足造成影像辨識的技 術的能力的限制，所偵測物體的位置點所限頗大，再者時有錯誤發(fā)生。所以上述的方式均有 其缺限，而必需能有一更進一步的技術以提升3D物體偵測的效能。因此，本實用新型的發(fā)明人根據時代潮流的演變，并憑借多年專業(yè)領域的經驗與 技術提出本實用新型并申請專利。

實用新型內容是以，本實用新型的主要目的在于提供一種可應用于3D影像互動系統(tǒng)的輸入裝 置。借助利用多個超聲波收發(fā)器偵測反射源以獲得其三維位置數據，且不需額外接收器、傳 感器即可連續(xù)監(jiān)控移動的反射源以其三維移動數據作為3D影像互動系統(tǒng)的輸入信號。為達上述目的，本實用新型包含至少三個超聲波收發(fā)器模塊及一控制器。該至少 三個超聲波收發(fā)器模塊連接于控制器可發(fā)射及接收反射的超聲波信號，經由模塊內的運算 電路運算后產生的距離數據可傳送至控制器?？刂破鹘邮罩辽偃齻€支超聲波收發(fā)器處理的 信號且經由內部電路運算后可得超聲波反射源的三維位置數據。該三超聲波收發(fā)器模塊不 共線。該控制器可為個人計算機。[0009]本實用新型的有益技術效果在于，使用者不需要任何額外的接收器或傳感器來進 行操作，可以徒手操作而省去持握其它器具的麻煩。且本實用新型采用超聲波信號偵測，信 號不受光線或其它信號源影響，可應用于室內外。借助連續(xù)監(jiān)控移動的反射源，本系統(tǒng)可獲 得其真實三維移動軌跡的數據，且不需借助額外接收器、傳感器為一實用性極高、由二維應 用進入三維空間應用的一大突破。

圖1為本實用新型的較佳實施例的示意圖。圖2為本實用新型的超聲波收發(fā)器模塊的系統(tǒng)方塊圖主要組件符號說明10超聲波收發(fā)器模塊20控制器110 超聲波音源120頻率發(fā)生器130 發(fā)射器140 接收器150信號轉換器160 信號處理電路。
具體實施方式
茲再配合本實用新型較佳實施例的附圖進一步詳細說明，以期能使熟悉本實用新 型相關技術的人士，得依本說明書的陳述據以實施。首先，參考圖1本實用新型的較佳實施例的示意圖所示，本應用于3D影像互動系 統(tǒng)的輸入裝置包含三個超聲波收發(fā)器模塊10及一控制器20。該三超聲波收發(fā)器模塊不共 線。該超聲波收發(fā)器模塊10的組成概略如圖2的系統(tǒng)方塊圖所示，包含超聲波音源 110、頻率發(fā)生器120、發(fā)射器130、接收器140、信號轉換器150、及一信號處理電路160。超 聲波音源110產生的超聲波信號經由頻率發(fā)生器120處理后可由發(fā)射器130發(fā)出一預設 頻率Π的超聲波信號Si。超聲波信號Sl可于預設空間中的一對象產生反射，反射的超聲 波Sl由接收器140接收后再經由信號轉換器150轉換成電子信號后后送往信號處理電路 160。信號處理電路160經由超聲波信號Sl的發(fā)射與接收的時差數據即可計算反射對象與 超聲波收發(fā)器的距離。該控制器20電連接該三個超聲波收發(fā)器10以提供電源，并且接收其信號處理電 路160運算的信號用以計算反射超聲波物體的三維位置數據。通過各個超聲波收發(fā)器連續(xù) 發(fā)射及接收超聲波信號的數據，控制器得以監(jiān)控反射物的移動軌跡并可將該數據用于后端 系統(tǒng)的輸入信號。于本實施例中，其三個超聲波收發(fā)器10設置于不共線的預設位置，且三個超聲波 收發(fā)器發(fā)射的超聲波信號S1、S2、S3的頻率fl、f2、f3為fl興f2興f3。因此，當各個超聲 波收發(fā)器獲得其頻率相同的反射信號時，即可獲由該超聲波發(fā)射及接收的時間差與已知的 聲速得到與反射物的距離的數據，并將此一數據傳送至控制器20中。控制器20依照三個 超聲波收發(fā)器的距離數據以已知的三個超聲波收發(fā)器的位置經運算后即可得到反射物的 三維位置數據。再者，通過連續(xù)監(jiān)控反射物的移動軌跡，即可應用于各種定義于后端系統(tǒng)的 輸入指令。值得一提的是本系統(tǒng)可獲得反射物的三維空間數據，因此可以運用于3D影像的互動系統(tǒng)，如3D指針或3D互動游戲等等。本實用新型的輸入裝置更有下列優(yōu)點1.使用 者不需要任何額外的接收器或傳感器來進行操作，可以徒手操作而省去持握其它器具的麻 煩。2.本實用新型采用超聲波信號偵測，信號不受光線或其它信號源影響，可應用于室內 外?？奢p意改變影像偵測的范圍，且范為涵蓋度大。此為現有技術中以影像定位所無法達 成的。偵測范圍小時可以采用高頻的聲波增加分辨率，所以不受范圍大小的限制。 綜上所陳，僅為本實用新型的較佳實施例而已，并非用來限定本實用新型實施的 范圍。即凡依本實用新型申請專利范圍所做的均等變化與修飾，皆為本實用新型專利范圍 所涵蓋。
權利要求1.一種應用于3D影像互動系統(tǒng)的輸入裝置，其特征在于，包含至少三個設置于不共線預設位置的超聲波收發(fā)器模塊，分別發(fā)射各自不同預設頻率的 超聲波信號并且接收反射回的超聲波信號；根據發(fā)射及反射的超聲波信號運算反射物的距 離數據；一個控制器，電連接該至少三個的超聲波收發(fā)器模塊以提供電源，并接收該至少三個 超聲波收發(fā)器模塊的距離數據信號以運算該反射物的三維位置數據。
2.根據權利要求1所述的應用于3D影像互動系統(tǒng)的輸入裝置，其特征在于，該控制器 為個人計算機。
專利摘要一應用于3D影像互動系統(tǒng)的輸入裝置包含至少三個超聲波收發(fā)器模塊及一控制器。該至少三個超聲波收發(fā)器模塊連接于控制器可發(fā)射及接收反射的超聲波信號，經由模塊內的信號處理電路運算后產生的信號可傳送至控制器?？刂破鹘邮罩辽偃齻€超聲波收發(fā)器處理的信號且經由內部電路運算后可得超聲波反射源的三維位置數據。借助連續(xù)監(jiān)控反射源的位置，本系統(tǒng)可將反射源的三維移動軌跡應用于二維及三維互動系統(tǒng)，且不需借助額外接收器、傳感器為一實用性極高、由二維應用進入三維空間應用的一大突破。
文檔編號G06F3/01GK201886412SQ201020603558
公開日2011年6月29日 申請日期2010年11月11日 優(yōu)先權日2010年11月11日
發(fā)明者鄭賢豪 申請人:鄭賢豪