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TWI447611B - 三維互動顯示裝置及其操作方法 - Google Patents

三維互動顯示裝置及其操作方法 Download PDF

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TWI447611B
TWI447611B TW100147467A TW100147467A TWI447611B TW I447611 B TWI447611 B TW I447611B TW 100147467 A TW100147467 A TW 100147467A TW 100147467 A TW100147467 A TW 100147467A TW I447611 B TWI447611 B TW I447611B
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Guo Zhen Wang
Ming Ching Ma
Shuan Yu Tung
shu yi Huang
Yi Pai Huang
An Thung Cho
Jiun Jye Chang
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Au Optronics Corp
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Description

三維互動顯示裝置及其操作方法
本發明是有關於觸控領域之技術，且特別是有關於一種三維互動顯示裝置及其操作方法。
一般在操作採用光感測器的三維互動顯示裝置的時候，使用者只需要使三維互動顯示裝置所附之一光源產生器(例如是光筆)所發出的光源投射在三維互動顯示裝置的顯示面板上，三維互動顯示裝置就可透過顯示面板中的光感測器來擷取影像，進而依據影像中的光點來判斷光源產生器的位置資訊。所述的位置資訊例如是光源產生器相對於顯示面板之顯示面的二維位置，或者是光源產生器相對於上述顯示面的距離。
然而，當上述的這種三維互動顯示裝置同時與至少二個同樣的光源產生器搭配操作的情況下，這種三維互動顯示裝置便會無法辨識出上述的這些光源產生器，因而無法與這些光源產生器進行互動。也就是說，目前的這種三維互動顯示裝置無法進行多點互動的操作。
本發明提供一種三維互動顯示裝置，其可進行多點互動的操作。
本發明另提供一種適用於上述之三維互動顯示裝置的操作方法。
本發明提出一種三維互動顯示裝置。此三維互動顯示裝置包括有一顯示面板、一第一光源產生器、一第二光源產生器與一處理電路。所述之顯示面板包含有多個光感測器。而所述之第一光源產生器與第二光源產生器用以依據一預定順序來分別發出第一光源與第二光源，且發光時間互不重疊。至於處理電路，其係電性連接上述之光感測器，以透過這些光感測器感測第一光源與第二光源而依序取得多個影像，並依據上述之預定順序來判斷每一影像所對應的光源產生器，以進一步依據每一影像的影像資訊來判斷對應之光源產生器的位置資訊。
本發明另提出一種三維互動顯示裝置的操作方法。所述之三維互動顯示裝置包括有一顯示面板、一第一光源產生器與一第二光源產生器。所述之顯示面板包含有多個光感測器。而所述之第一光源產生器與第二光源產生器用以依據一預定順序來分別發出第一光源與第二光源，且發光時間互不重疊。所述之操作方法包括有下列步驟：透過上述之光感測器感測第一光源與第二光源而依序取得多個影像；以及依據上述之預定順序來判斷每一影像所對應的光源產生器，以進一步依據每一影像的影像資訊來判斷對應之光源產生器的位置資訊。
綜上所述，本發明乃是使多個光源產生器依據一預定順序來分別發出光源，且發光時間互不重疊。因此，只要使用者將光源產生器所發出的光源投射在三維互動顯示裝置的顯示面板上，使得三維互動顯示裝置中的處理電路可透過顯示面板中的光感測器來依序擷取多個影像，那麼此處理電路測器便可依據上述之預定順序來判斷每一影像所對應的光源產生器，以進一步依據每一影像的影像資訊來判斷對應之光源產生器的位置資訊。換句話說，本發明之三維互動顯示裝置可辨識出不同的光源產生器，因此可進行多點互動的操作。
為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。
圖1為依照本發明一較佳實施例之一三維互動顯示裝置的示意圖。請參照圖1，此三維互動顯示裝置100包括有顯示面板110、光源產生器120、光源產生器130與處理電路140。顯示面板110具有顯示面112，且顯示面板110包含有多個光感測器(如標示114所示)，而這些光感測器114例如是排列成矩陣而平均散佈在顯示面板110中。光源產生器120與130用以依據一預定順序來分別發出光源124與134，且發光時間互不重疊。至於處理電路140，其係電性連接上述光感測器114，以透過這些光感測器114感測光源124與134而依序取得多個影像。上述二個光源產生器的發光時間以及處理電路140取得影像的時間將以圖2來舉例說明之。
圖2繪示有三個時脈訊號的時序。請參照圖2，處理電路140係依據時脈訊號CLK1的位準來決定是否驅動上述之光感測器114進行感測操作。在此例中，當時脈訊號CLK1為高位準(high)時，處理電路140便驅動上述之光感測器114進行感測操作，而當時脈訊號CLK1為低位準(low)時，處理電路140便停止驅動上述之光感測器114。光源產生器120係依據時脈訊號CLK2的位準來決定是否發出光源124。在此例中，當時脈訊號CLK2為高位準時，光源產生器120便發出光源124，而當時脈訊號CLK2為低位準時，光源產生器120便停止發出光源124。至於光源產生器130，其係依據時脈訊號CLK3的位準來決定是否發出光源134。在此例中，當時脈訊號CLK3為高位準時，光源產生器130便發出光源134，而當時脈訊號CLK3為低位準時，光源產生器130便停止發出光源134。
由圖2可知，時脈訊號CLK2與CLK3的頻率皆小於時脈訊號CLK1的頻率，且時脈訊號CLK2與CLK3中之任一脈衝(如標示202所示)的致能期間係與時脈訊號CLK1中之其中一脈衝的致能期間至少有部分重疊，而時脈訊號CLK2中之任一脈衝的致能期間不與時脈訊號CLK3中之任一脈衝的致能期間重疊。
請同時參照圖1與圖2，由於處理電路140所取得的多個影像在時間上係依上述之預定順序而排列，因此處理電路140便可依據上述之預定順序來判斷每一影像所對應的光源產生器，以進一步依據每一影像的影像資訊來判斷對應之光源產生器的位置資訊。
上述之位置資訊包括有取得之影像所對應之光源產生器相對於顯示面板110之顯示面112的二維位置，以及取得之影像所對應之光源產生器相對於顯示面112的距離至少其中之一。其中，光源產生器相對於顯示面112的距離例如可以是利用影像中之光點的大小來判斷。此外，處理電路140還可進一步依據每一影像的影像資訊來判斷對應之光源產生器所發出之光源的光行進方向相對於顯示面板110之顯示面112的夾角(如標示φ1與φ2所示)。處理電路140例如可以是利用影像中之光點的長、寬比來判斷光源產生器所發出之光源的光行進方向相對於顯示面板110之顯示面112的夾角。透過上述之設計，本發明之三維互動顯示裝置100可辨識出不同的光源產生器，因此可進行多點互動的操作。
另外，每一光源產生器之出光面更可設計有一圖騰，使得每一光源所照射的平面可呈現出上述圖騰的形狀，讓處理電路140可據以判斷每一影像所對應之光源產生器本身沿一軸線旋轉的角度，以圖3來說明之。圖3為依照本發明另一較佳實施例之一三維互動顯示裝置的示意圖。請參照圖3，此三維互動顯示裝置300包括有顯示面板310、光源產生器320、光源產生器330與處理電路340。顯示面板310具有顯示面312，且顯示面板310同樣包含有多個光感測器(如標示314所示)。光源產生器320具有出光面321，而此出光面321具有一圖騰322(在此例為一T形圖騰)。此圖騰322的形成方式例如是將出光面321中除圖騰322以外的區域塗黑，使得光線僅能通過圖騰322之形狀邊緣以內的區域。而光源產生器320係透過出光面321投射出光源324，因此光源324所照射的平面上也會呈現出圖騰322的樣式。
至於光源產生器330，其亦具有出光面331，而此出光面331具有一圖騰332(在此例亦為一T形圖騰，且其尺寸相同於標示322所示的T形圖騰)。此圖騰332的形成方式例如是將出光面331中除圖騰332以外的區域塗黑，使得光線僅能通過圖騰332之形狀邊緣以內的區域。而光源產生器330係透過出光面331投射出光源334，因此光源334所照射的平面上也會呈現出圖騰332的樣式。此外，光源產生器320與330亦用以依據一預定順序來分別發出光源324與334，且發光時間互不重疊，使得處理電路340得以透過這些光感測器314感測光源324與334而依序取得多個影像。
由於處理電路340所取得的多個影像在時間上係依上述之預定順序而排列，因此處理電路340便可依據上述之預定順序來判斷每一影像所對應的光源產生器，以進一步依據每一影像的影像資訊來判斷對應之光源產生器的位置資訊。
此外，處理電路340還可進一步依據每一影像的影像資訊來判斷對應之光源產生器所發出之光源的光行進方向相對於顯示面板310之顯示面312的夾角(如標示φ3與φ4所示)，以及取得之影像所對應之光源產生器本身沿一軸線(如標示325與335所示)旋轉的角度至少其中之一，而所述之軸線係垂直於光源產生器之出光面，並通過出光面之中心(如標示326與336所示)。在圖3中，光源產生器320係可沿軸線325而旋轉，使得其所投射出的T形圖騰也跟著旋轉。而光源產生器330係可沿軸線335而旋轉，使得其所投射出的T形圖騰也跟著旋轉。
處理電路340例如可以是利用影像中之圖騰的長、寬比來判斷光源產生器所發出之光源的光行進方向相對於顯示面板310之顯示面312的夾角(即φ3與φ4的值)。而由於圖騰之形狀可設計成不具對稱性，因而處理電路340也可以利用影像中之圖騰的旋轉角度來判斷光源產生器本身沿其對應軸線的旋轉角度。
儘管在上述例子中皆僅以二個光源產生器來做說明，然本發明並不以此為限，本領域具有通常知識者當可依照前述之說明與教示而將本發明之三維互動顯示裝置擴展成具有三個以上的光源產生器。
值得一提的是，上述每一光源產生器所產生的光源皆可為紅外線光，以避免干擾到顯示面板所顯示的畫面。當然，顯示面板中也應對應配置紅外線濾光裝置，以圖4來說明之。圖4為另一顯示面板的剖面示意圖。請參照圖4，此顯示面板410具有顯示面412，且此顯示面板410中除了配置有多個光感測器(如標示414所示)之外，還配置有多個紅外線濾光裝置(如標示416所示)。這些紅外線濾光裝置416皆僅允許紅外線光通過，且每一光感測器414皆透過這些紅外線濾光裝置416的其中之一來感測影像。當然，若是每一光感測器414本身即是用以感測紅外線的光感測器時，那麼顯示面板410中就不需配置紅外線濾光裝置416。此外，上述這些光源的顏色亦可為不同顏色，然顯示面板中也要對應配置多種濾光裝置。每一種濾光裝置只能允許其中一種顏色的光源通過，且每一光感測器皆需透過其中一種濾光裝置的其中之一來感測影像。
藉由上述之教示，本領域具有通常知識者當可歸納出本發明之三維互動顯示裝置的一些基本操作步驟，一如圖5所示。圖5為依照本發明一實施例之三維互動顯示裝置的操作方法的流程圖。請參照圖5，所述之三維互動顯示裝置包括有一顯示面板、一第一光源產生器與一第二光源產生器。所述之顯示面板包含有多個光感測器。而所述之第一光源產生器與第二光源產生器用以依據一預定順序來分別發出第一光源與第二光源，且發光時間互不重疊。所述之操作方法包括有下列步驟：透過上述之光感測器感測第一光源與第二光源而依序取得多個影像(如步驟S502所示)；以及依據上述之預定順序來判斷每一影像所對應的光源產生器，以進一步依據每一影像的影像資訊來判斷對應之光源產生器的位置資訊(如步驟S504所示)。
綜上所述，本發明乃是使多個光源產生器依據一預定順序來分別發出光源，且發光時間互不重疊。因此，只要使用者將光源產生器所發出的光源投射在三維互動顯示裝置的顯示面板上，使得三維互動顯示裝置中的處理電路可透過顯示面板中的光感測器來依序擷取多個影像，那麼此處理電路測器便可依據上述之預定順序來判斷每一影像所對應的光源產生器，以進一步依據每一影像的影像資訊來判斷對應之光源產生器的位置資訊。換句話說，本發明之三維互動顯示裝置可辨識出不同的光源產生器，因此可進行多點互動的操作。
雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此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、300．．．三維互動顯示裝置
110、310、410．．．顯示面板
112、312、412．．．顯示面
114、314、414．．．光感測器
120、130、320、330．．．光源產生器
124、134、324、334．．．光源
140、340．．．處理電路
202．．．脈衝
321、331．．．出光面
322、332．．．圖騰
325、335．．．軸線
326、336．．．出光面之中心
416．．．紅外線濾光裝置
CLK1、CLK2、CLK3．．．時脈訊號
S502、S504．．．步驟
φ1、φ2、φ3、φ4．．．光源產生器所發出之光源的光行進方向相對於顯示面板之顯示面的夾角
圖1為依照本發明一較佳實施例之一三維互動顯示裝置的示意圖。
圖2繪示有三個時脈訊號的時序。
圖3為依照本發明另一較佳實施例之一三維互動顯示裝置的示意圖。
圖4係為另一顯示面板的剖面示意圖。
圖5為依照本發明一實施例之三維互動顯示裝置的操作方法的流程圖。
202．．．脈衝
CLK1、CLK2、CLK3．．．時脈訊號

Claims (12)

  1. 一種三維互動顯示裝置，包括：一顯示面板，包含多個光感測器；一第一光源產生器；一第二光源產生器，其中該第一光源產生器與該第二光源產生器用以依據一預定順序來分別發出一第一光源與一第二光源，且發光時間互不重疊；以及一處理電路，電性連接該些光感測器，以透過該些光感測器感測該第一光源與該第二光源而依序取得多個影像，並依據該預定順序來判斷每一影像所對應的光源產生器，以進一步依據每一影像的影像資訊來判斷對應之光源產生器的一位置資訊。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之三維互動顯示裝置，其中該處理電路係依據一第一時脈訊號的位準來決定是否驅動該些光感測器進行感測操作，該第一光源產生器係依據一第二時脈訊號的位準來決定是否發出該第一光源，而該第二光源產生器係依據一第三時脈訊號的位準來決定是否發出該第二光源，該第二時脈訊號與該第三時脈訊號的頻率皆小於該第一時脈訊號的頻率，且該第二時脈訊號與該第三時脈訊號中之任一脈衝的致能期間係與該第一時脈訊號中之其中一脈衝的致能期間至少有部分重疊，而該第二時脈訊號中之任一脈衝的致能期間不與該第三時脈訊號中之任一脈衝的致能期間重疊。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之三維互動顯示裝置，其中該位置資訊包括取得之影像所對應之光源產生器相對於該顯示面板之一顯示面的二維位置以及取得之影像所對應之光源產生器相對於該顯示面的距離至少其中之一。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之三維互動顯示裝置，其中該處理電路更依據每一影像的影像資訊來判斷對應之光源產生器所發出之光源的光行進方向相對於該顯示面板之一顯示面的夾角。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之三維互動顯示裝置，其中每一光源產生器之一出光面更具有一圖騰，使得每一光源所照射的平面可呈現出該圖騰的形狀，且該處理電路更依據每一影像的影像資訊來判斷對應之光源產生器所發出之光源的光行進方向相對於該顯示面板之一顯示面的夾角以及對應之光源產生器本身沿一軸線旋轉的角度至少其中之一，該軸線係垂直於光源產生器之一出光面，並通過該出光面之中心。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之三維互動顯示裝置，其中該第一光源的顏色為一第一顏色，該第二光源的顏色為一第二顏色，且該顯示面板中更配置有多個第一濾光裝置與多個第二濾光裝置，該些第一濾光裝置僅允許該第一光源通過，而該些第二濾光裝置僅允許該第二光源通過，且每一光感測器皆透過該些第一濾光裝置與該些第二濾光裝置的其中之一來感測影像。
  7. 一種三維互動顯示裝置的操作方法，所述之三維互動顯示裝置包括有一顯示面板、一第一光源產生器與一第二光源產生器，該顯示面板包含多個光感測器，該第一光源產生器與該第二光源產生器用以依據一預定順序來分別發出一第一光源與一第二光源，且發光時間互不重疊，該操作方法包括：透過該些光感測器感測該第一光源與該第二光源而依序取得多個影像：以及依據該預定順序來判斷每一影像所對應的光源產生器，以進一步依據每一影像的影像資訊來判斷對應之光源產生器的一位置資訊。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之操作方法，其中係依據一第一時脈訊號的位準來決定是否驅動該些光感測器進行感測操作，該第一光源產生器係依據一第二時脈訊號的位準來決定是否發出該第一光源，而該第二光源產生器係依據一第三時脈訊號的位準來決定是否發出該第二光源，該第二時脈訊號與該第三時脈訊號的頻率皆小於該第一時脈訊號的頻率，且該第二時脈訊號與該第三時脈訊號中之任一脈衝的致能期間係與該第一時脈訊號中之其中一脈衝的致能期間至少有部分重疊，而該第二時脈訊號中之任一脈衝的致能期間不與該第三時脈訊號中之任一脈衝的致能期間重疊。
  9. 如申請專利範圍第7項所述之操作方法，其中該位置資訊包括取得之影像所對應之光源產生器相對於該顯示面板之一顯示面的二維位置以及取得之影像所對應之光源產生器相對於該顯示面的距離至少其中之一。
  10. 如申請專利範圍第7項所述之操作方法，其更包括依據每一影像的影像資訊來判斷對應之光源產生器所產生之光源的光行進方向相對於該顯示面板之一顯示面的夾角。
  11. 如申請專利範圍第7項所述之操作方法，其中每一光源產生器之一出光面更具有一圖騰，使得每一光源所照射的平面可呈現出該圖騰的形狀，且該操作方法更包括依據每一影像的影像資訊來判斷對應之光源產生器所產生之光源的光行進方向相對於該顯示面板之一顯示面的夾角以及對應之光源產生器本身沿一軸線旋轉的角度至少其中之一，該軸線係垂直於光源產生器之一出光面，並通過該出光面之中心。
  12. 如申請專利範圍第7項所述之操作方法，其中該第一光源的顏色為一第一顏色，該第二光源的顏色為一第二顏色，且該顯示面板中更配置有多個第一濾光裝置與多個第二濾光裝置，該些第一濾光裝置僅允許該第一光源通過，而該些第二濾光裝置僅允許該第二光源通過，且每一光感測器皆透過該些第一濾光裝置與該些第二濾光裝置的其中之一來感測影像。
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