[发明专利]改进的输入设备和相关联的方法

说明书

技术领域

本发明涉及改进的输入设备和相关联的方法。

背景技术

SPAD基于偏置为超过其击穿区域的p-n结器件。高的反向偏置电压生成具有足够量值的电场，从而使得被引入到该器件的耗尽层中的单个电荷载流子可以引起经由碰撞离子化的自持雪崩。主动或者被动地淬灭该雪崩，以允许该器件“复位”以便检测进一步的光子。可以借助于照射高电场区域的单个入射光子而光电地生成起始电荷载流子。该特征导致了名字“单光子雪崩二极管”。该单光子检测操作模式通常称作“盖革(Geiger)模式”。

US7,262,402公开了一种使用SPAD阵列的成像设备，以用于当场景由光学脉冲照明时捕获场景的深度和强度图。

US2007/0182949公开了用于测量到物体的距离的布置。该布置使用调制的光子波来照亮物体，并且使用SPAD阵列来检测反射波。公开了各种分析方法来减小反射波中的干扰的影响。

在输入设备的领域中，存在一种朝向触摸屏等的推力。触摸屏技术根本地受限于用户可以获得的精确度。例如，用户的手指、触笔或者其他触摸物体将阻挡显示器的用户视野，从而减小用户可以获得的精确度。此外，触敏用户界面与用于直观的用户操作的设备显示器之间的映射要求触敏用户界面与设备显示器之间的1∶1位置映射--该需求可能导致太小以致不能精确操作的用户界面。

这些问题可以通过将诸如轨迹板之类的触敏用户界面定位在不覆盖屏幕并且因此不意味着1∶1位置映射的位置处。然而，这要求在设备上的附加的面积，从而使得其对于其中空间非常珍贵的移动设备(诸如但是不限于移动电话、膝上式笔记本以及平板PC)而言是不实际的。

附加的问题是触摸屏和轨迹板的成本与它们的面积成比例增加。这是由于检测用户输入所需的硬件需要跨触摸屏或者轨迹板的整个面积而存在。

用于解决该问题的一种尝试已经使用虚拟的投影键盘，虚拟的投影键盘使用常规的光学器件来投影按键的位置并且产生场景的深度图，以确定用户是否与投影按键交互。然而，由于多种原因，并未证明其是成功的。

具体地，虽然常规的3D照相机能够产生场景的深度图，但是它们昂贵、体积巨大、具有高功耗并且要求非常高的数据带宽以在高帧速率下进行操作，该高帧速率对用户对系统性能感知所必需的低延迟响应时间而言是所需的。

微软Kinect^TM系统使用光矩阵散射检测技术来产生场景的深度图，但是这需要大量的数据处理、物理上较大并且仅可以获得30Hz的帧速率，而这损害了物体追踪的精确度。投影键盘利用类似的检测方法，但是也受限于帧速率，例如Canestra^TM Electronic Perception Technology(EPT)键盘可以感测“高达每分钟400字符”(每秒6.667)。

此外，使用最广泛的触摸屏技术要求部件安装在感测区域的多于一个的侧上，或者要求父设备显示的覆盖，这排除了它们用在不在固体表面上的区域中感测，并且将它们的感测区域限制到父设备上的区域。

由于这些问题，虚拟的投影键盘已非常昂贵，受限于在成像模式中操作，具有高的带宽和处理需求，并且由于需要投影到硬、非反射性的表面上来进行工作而受到限制。

发明目的

本发明的目的是克服与现有技术相关联的问题中的至少一些。

本发明的又一目的是提供触摸屏作为界面机构或者输入设备的备选。

发明内容

本发明提供了如在所附权利要求中阐述的方法和系统。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于设备的输入设备，该输入设备包含邻近检测器和光源，其中该光源发射光到感测区域，当该感测区域的邻近区域中存在物体时，该光被反射回到邻近检测器，从而使得该邻近检测器可以产生指示物体距该邻近检测器的距离的输出，以生成用于控制该设备的控制信号。

可选地，输入设备包括彼此远离定位的至少两个邻近检测器，其中：

第一邻近检测器产生指示第一距离的输出，所述第一距离是所述第一邻近检测器与所述物体之间的距离；以及

第二邻近检测器产生指示第二距离的输出，所述第二距离是所述第二邻近检测器与所述物体之间的距离。

可选地，处理器基于第一距离、第二距离以及第一邻近检测器与第二邻近检测器之间的距离来计算物体的二维位置。

可选地，处理器将物体的二维位置提供为具有其原点定位在第一邻近检测器处的平面的笛卡尔坐标，其中x轴穿过第二邻近检测器。