TWI486828B - 具有連接於框架之攝影機之物體定位系統 - Google Patents

Description

具有連接於框架之攝影機之物體定位系統 發明領域

本發明係有關於具有連接於框架之攝影機之物體定位系統。

發明背景

一“觸控螢幕”是一種顯示器，其能檢測出並定位一碰觸一顯示螢幕的物體，譬如一手指。觸控螢幕的能力可藉一範圍的技術來達成，包括電阻的，表面聲波，電容的，紅外線的，應變計規，漫射雷射顯像，光學顯像，散佈信號技術，及聲音脈衝辨認等。一觸控螢幕可容使用者輸入而不需要一分開的裝置譬如一滑鼠或軌跡墊。不像該等裝置，一觸控螢幕可使一使用者能直接在螢幕上與所顯示的影像在其被顯示之處來互動，而非間接地。

為促進與非觸控螢幕LCD顯示器之製造相關連的經濟規模，有些觸控螢幕會藉添加一觸控螢幕於一傳統的LCD顯示器上來被製成。例如，一傳統的LCD螢幕能與一總成疊合，其包含一玻璃板具有攝影機等安裝在數邊角處。攝影機的調準十分關鍵，故當製造和使用時，必須小心注意以免在該顯示螢幕和疊合的玻璃之間形成凝結。嚴格的容差及一無塵室組裝線是必需的，且會成為一觸控螢幕顯示器之成本的很大部份。即使在製造時有小心妥善的攝影機調準，但該玻璃在一觸摸壓力下變形而造成攝影機的移動將會損害功能。

發明概要

依據本發明之一實施例，係特地提出一種物體定位系統，包含：一框界定出一孔具有一周緣，該框具有一回反射圍框繞於該周緣的至少大部份；及多個攝影機直接附接於該框。

圖式簡單說明

本發明的特徵和優點及其添加的特徵和優點等，將會在配合以下圖式參閱本發明之一較佳實施例的詳細說明之後更清楚地瞭解；其中：第1圖為一依據本發明一實施例之觸控螢幕顯示系統的立體示意圖。

第2圖為一使用於第1圖的金屬框觸控螢幕總成之顯示系統中的觸控螢幕附加物之立體示意圖。

第3圖為第2圖的附加物之一右上邊角的詳視圖，示出一用於一攝影機發射器總成的套殼。

第4圖為第2圖之觸控螢幕附加物的右上邊角之一截面示意圖。

第5圖為第2圖之觸控螢幕附加物的右上邊角之一截面示意圖。

第6圖為一用於本發明之一第二實施例的觸控螢幕附加物之右上邊角的截面示意圖。

第7圖為一用於本發明之一第三實施例的觸控螢幕附加物之右上邊角的截面示意圖。

第8圖為一用於本發明之一第四實施例的觸控螢幕附加物之右上邊角的截面示意圖。

第9圖為一依據本發明之一實施例的方法之流程圖。

較佳實施例之詳細說明

於此所述的實施例等提供一種金屬框具有攝影機發射器總成被預先附接。其中沒有玻璃面板重疊該顯示螢幕；而是該顯示螢幕本身可作為一觸摸表面。所形成的觸控螢幕附加物會比一以玻璃為基礎的觸控螢幕附加物更輕且只需較少的材料。更重要的是，該顯示螢幕上的區域未被覆蓋，因此在製造之時或之後，將不會有凝結形成於該顯示螢幕與一重疊的玻璃板之間的問題。又且，由於該等攝影機總成係附接於該金屬框，故它們不會在碰觸變形該顯示表面時移位。

一依據本發明之一實施例的顯示系統AP1係示於第1圖中。顯示系統AP1包含一顯示器11及一觸控螢幕附加物13。顯示器11包含一顯示器套殼15與一顯示器螢幕17，一使用者可在其上觀看呈現影像19。

觸控螢幕附加物13被分開地示於第2圖中，乃包含一矩形框21會界定一矩形的觀看孔23，一使用者可透過其中來觀看顯示螢幕17及其呈現影像19(見第1圖)。觸控螢幕附加物13並不包含一玻璃板，因此觀看孔23是“空的”。該等實施例可提供框和孔的其它形狀，但因大多數LED顯示螢幕係為矩形的本質，故觀看孔23亦呈矩形俾可與螢幕15同等幅圍。框21係由剛性薄片金屬例如鋁所製成。框21含有被形成的特徵細構等，包括套殼25及一圍框27，其會延伸圍繞觀看孔23之周緣29的三面。回反射材料31已被塗敷於圍框27(面對孔23)的內面以使其能回反射。第3圖更詳細地示出一套殼25和部份的圍框27。

如針對一套殼的第4圖所示，套殼25會包住攝影機發射器總成33。攝影機發射器總成33係以螺絲35等附接於套殼25，故而附接於該框21。如第4圖所示，總成33等係與顯示螢幕17齊平。但是，攝影機發射器總成33等並不直接附接於顯示器11，只是它們係在該框21被以膠劑或其它黏劑附接於顯示器11時來附接於框21。故，若顯示螢幕17被一碰觸壓下時，攝影機發射器總成33不會與其一起移動。套殼25等在它們相反於觀看孔23的側邊上含有引孔38等，可容配線伸出套殼25以供攝影機發射器總成33等的電源和資料導接。

如第5圖中所示，設有螺紋的螺絲35等會延伸穿過套殼25的無螺紋孔39等以及框21，並鎖入攝影機發射器總成33的螺紋孔41內。其它的實施例會提供其它可將攝影機發射器總成附接於套殼的手段。例如，第6圖表示一觸控螢幕顯示系統AP2，其中攝影機發射器總成201係使用螺絲205等附接於一框203，該等螺絲205會延伸穿過攝影機發射器總成201的無螺紋孔207等，並鎖入該框203的螺紋孔211內。在一第7圖所示的觸控螢幕顯示系統AP3中，攝影機發射器總成301係使用膠劑305附接於框303。在一第8圖所示的觸控螢幕顯示系統AP4中，本發明提供攝影機發射器總成401，其係使用雙面膠帶405附接於一框403。

第5～8圖中的攝影機發射器總成33、201、301、401等各皆包含一攝影機43及一發射器45。各攝影機43可包含一透鏡與一陣列檢測器。該陣列可為線狀或二維的。各發射器可為一紅外光發射二極體(LED)。各攝影機可包含一可見光和紫外光濾光器來改良訊號對雜訊比。

在使用時，各發射器45會將紅外光47由其套殼25導向圍框27的相對側面等，如第1圖所示。此乃暗示至少部份的框21是在攝影機43等(第4圖)之各自的視場內。由於圍框27係被設成回反射的，故由一套殼25到達的紅外光47會被反射而產生反射的紅外光51，其會被沿一路徑朝向該來源套殼25導回，如第1圖中所示。若一手指53或其它物體擋住該發射光47及/或反射光51，則各攝影機43(第4圖)將會由其觀視點檢測出該手指的一維位置宛如在其位置影像中之一暗帶。影像處理電路或軟體能組合獲自不同攝影機的位置影像，而來決定一物體相對於顯示螢幕17的二維位置。於一變化實施例中，四個置設在一矩形框之全部四個邊角處的攝影機會被用來產生使用於多點觸控系統中之多個物體的位置。

在此所述的技術提供一種流程圖示於第9圖中的方法ME1。在步驟S1時，一框會被由一剛性薄片金屬來形成。攝影機發射器總成之套殼等會被形成於該薄片金屬中，例如在被該框所界定的觀看孔之相對的頂部邊角或全部的邊角處。一圍框係繞該觀看孔的周緣來被形成。

在步驟S2時，攝影機發射器總成等會被附接於該框。螺絲可伸過該等攝影機發射器總成或該框中的無螺紋孔，並伸入其它組件的螺紋孔內。或者，攝影機發射器總成等能被使用膠劑或雙面膠帶來附接於該等套殼而附於該框。此外，回反射材料可被塗敷於該圍框以使其能回反射。該步驟S2的結果係為一觸控螢幕附加物總成。

在步驟S3時，該觸控螢幕附加物總成會被附接於一顯示器，例如使用膠劑S7(第4圖)來將附加物13附接於LCD顯示器11。當然，顯示技術正快速發展中，而本發明能被應用於既有的和未來的顯示器。在所示實施例中，該附加物總成能被膠黏於該顯示器。該步驟S3的結果係為一觸控螢幕顯示器。

在步驟S4時，一視頻或靜止呈現影像會顯現在一顯示器之一顯示螢幕上。該呈現影像可例如由一電場所提供。該電腦可為一分開的實體。或者，一顯示系統可為一全體整合的電腦，其中資料和影像處理係使用內建於一顯示器套殼背後的電腦組件來執行。

在步驟S5時，一使用者可藉施加一或多個物體，例如一手指，來接觸或充分地靠近一顯示螢幕，而使其阻擋被發射及/或反射的光免被一攝影機檢測到，以控制該呈現影像。(由多個攝影機)所造成的影像可被分析來決定物體位置和姿態。其解讀能被例如一操作系統或一應用程式用來控制該呈現影像。

於此所述之一“顯像系統”係為一種系統其會產生、抓取，及/或顯示影像。一“物體定位系統”係為一種系統，譬如觸控螢幕附加物13，其會定位一在一指定區域或容積，譬如靠近一顯示螢幕並在一框內的容積之內的物體。一“框”係被用於視覺地劃界出一由該框所界定並包圍之孔所界定的觀看區域。一典型的框係大致呈扁平和矩形的，並具有一矩形的觀看孔。但是，框與其孔等可有許多種二維的形狀，包括圓形、卵形、橢圓形等，它們並沒有邊角，及任何多邊形等。

一“圍框”典型係為一界限一孔或凹槽之一低縱橫比的壁。在本案中，一圍框會大致正交垂直於該框的塊體來延伸，雖圍框亦能以其它的角度延伸。“回反射”係為一材料或表面的一種性質，即會將光沿著其所來自的方向反射回去。一鏡只會對垂直到達該鏡的光具有此性質。而一回反射材料或表面則會對一範圍的非垂直入射角具有此性質。

一“周緣”是一封閉的外界線。在本案中，由該框所界定的孔之周緣係可適於作為該回反射圍框的位置。一“攝影機”係為一種裝置其可攝取一、二或更多空間維度的影像；於此所述的攝影機係為“視頻(電視)攝影機”它們能造成一系列的影像其會呈現歷經一時間維度的動作。一典型的攝影機包含一陣列感測器，具有一線狀或二維的檢測器陣列，例如一CCD或CMOS感測器。一攝影機典型亦會包含一透鏡或透鏡總成用以將進入的光聚焦在該感測器上。

一“影像”係為一亮度的圖案，且在某些情況下是彩色的。在本案中，該光源基本上是單色的，故一影像係為一種亮度的一或二維空間分佈。靜止影像能被用來檢測一物體的位置，而移動影像能被用來檢測姿態。“光”於此包含可見光、紫外光和紅外光。

一“發射器”是一種會發射光的裝置。例如，一紅外線LED可作為一發射器。在所示實施例中，該等發射器會朝該回反射圍框發射紅外光。一攝影機發射器總成乃包含一攝影機及一發射器兩者。在所示實施例中，該發射器會將光導向一回反射圍框，其則會將該入射光朝向靠近地併設之攝影機反射回去。位於該框孔內的物體能阻擋發射光到達該圍框，並阻擋反射光回到該攝影機。此在一呈一空間(靜止影像)或空間與時間(視頻影像)光分佈形式之影像中的結果可被分析來定位該物體或辨認一姿態。

“附接”於此係指直接地固定。假使A被固定於B，且1)A係與B接觸，或2)A和B皆與用來將A固定於B的黏性材料(膠劑或雙面膠帶)接觸，則物體A係附接於物體B。A“穩固地耦接”於B係指A相對於B的位置是固定的。A能被穩固地耦接於B而未被附接於B，例如若它們兩者皆被附接於一中介的結構件時。例如，當本發明的框被附接於一顯示器時，則該等攝影機總成會穩固地耦接於該顯示器，因為兩者皆被附接並固定於該框。然而，該等攝影機發射器總成並非附接於該顯示器。

一“顯示螢幕”是一顯示器的一部份，其上會呈現一影像。一顯示器係為一種包含一顯示螢幕的裝置。一顯示器可具有附加的功能，譬如由整合的喇叭輸出聲音，或開關等用以開啟和關閉電力。“同等幅圍”意指它們在整個空間的垂直投影係實質上相符一致的。在本文中若將一值冠上“實質地”，則各投影的至少90%會與另一投影相交。該顯示器和孔若它們的垂直投影重疊則為“調準的”。

“觸控螢幕”係指顯示器和其上的附加物它們會檢測出並定位一正在碰觸一顯示螢幕或一重疊一顯示螢幕之窗的物體。一觸控螢幕不須倚賴觸摸來引發檢測，且可不必實際的觸摸；為此理由，本發明可被視為有關一種“物體定位系統”。一依據本發明的觸控螢幕或物體定位系統可提供用來檢測一鄰近於但未觸及一顯示螢幕之能被檢測的物體。

以上描述係為供說明，已被參照特定實施例來描述。但是舉例的論述並非要作為唯獨的，或將本發明限制於所揭的精確形式。參的所揭教示後許多的修正和變化是有可能的。該等實施例係被選擇和描述俾能最佳地說明本發明的原理和其實際上的應用，以使熟習該技術之其它人等能夠最佳地利用本發明，且各種具有不同修正的實施例亦可同樣適用於所思及的特定用途。

11．．．顯示器

13．．．觸控螢幕附加物

15．．．顯示器套殼

17．．．顯示螢幕

19．．．呈現影像

21．．．矩形框

23．．．觀看孔

25．．．套殼

27．．．圍框

29．．．周緣

31．．．回反射材料

33,201,301,401．．．攝影機發射器總成

35，205．．．螺絲

37，305．．．膠劑

38．．．引孔

39，207．．．無螺紋孔

41，211．．．螺紋孔

43．．．攝影機

45．．．發射器

47．．．紅外光

49．．．視場

51．．．反射的紅外光

53．．．手指

203．．．框

405．．．雙面膠帶

AP1．．．顯示系統

ME1．．．方法

S1～S5．．．各步驟

第1圖為一依據本發明一實施例之觸控螢幕顯示系統的立體示意圖。

第2圖為一使用於第1圖的金屬框觸控螢幕總成之顯示系統中的觸控螢幕附加物之立體示意圖。

第3圖為第2圖的附加物之一右上邊角的詳視圖，示出一用於一攝影機發射器總成的套殼。

第4圖為第2圖之觸控螢幕附加物的右上邊角之一截面示意圖。

第5圖為第2圖之觸控螢幕附加物的右上邊角之一截面示意圖。

第6圖為一用於本發明之一第二實施例的觸控螢幕附加物之右上邊角的截面示意圖。

第7圖為一用於本發明之一第三實施例的觸控螢幕附加物之右上邊角的截面示意圖。

第8圖為一用於本發明之一第四實施例的觸控螢幕附加物之右上邊角的截面示意圖。

第9圖為一依據本發明之一實施例的方法之流程圖。

11．．．顯示器

13．．．觸控螢幕附加物

15．．．顯示器套殼

17．．．顯示螢幕

19．．．呈現影像

21．．．矩形框

25．．．套殼

47．．．紅外光

49．．．視場

51．．．反射的紅外光

53．．．手指

AP1．．．顯示系統

Claims (11)

1. 一種物體定位系統，包含：一框，係以一周緣界定出一孔，該框具有：一回反射圍框，圍繞於該周緣的至少大部份；多數個攝影機，直接附接於該框；及多數個攝影機發射器總成，每一該等攝影機發射器總成包含至少一所述的攝影機；其中該框係可附接至一顯示器的一顯示螢幕而使得當被附接時，該孔與該顯示螢幕實質上同等幅寬，並且該攝影機發射器總成與該顯示螢幕實質上去耦合，使得如果該顯示螢幕經由一碰觸而被壓下時，該攝影機發射器總成不會移動；該攝影機發射器總成係以螺絲附接至該框。
2. 一種物體定位系統，包含一框，係以一周緣界定出一孔，該框具有：一回反射圍框，圍繞於該周緣的至少大部份；多數個攝影機，直接附接於該框；及多數個攝影機發射器總成，每一該等攝影機發射器總成包含至少一所述的攝影機；其中該框係可附接至一顯示器的一顯示螢幕而使得當被附接時，該孔與該顯示螢幕實質上同等幅寬，並且該攝影機發射器總成與該顯示螢幕實質上去耦合，使得如果該顯示螢幕經由一碰觸而被壓下時，該攝影機發射器總成不會移動；該攝影機發射器總成係以膠劑附接 至該框，該膠劑接觸該等攝影機及該框。
3. 如請求項1或2之物體定位系統，其中該框具有數邊角，且該等攝影機發射器總成係設在至少二個該等邊角處。
4. 如請求項1或2之物體定位系統，其中該等攝影機發射器總成與該顯示螢幕齊平。
5. 如請求項1之物體定位系統，其中該等攝影機具有無螺紋孔，該框具有螺紋孔，該等螺絲貫穿該等無螺紋孔並進入該等螺紋孔中。
6. 如請求項1之物體定位系統，其中該等攝影機發射器總成具有螺紋孔，該框具有無螺紋孔，該等螺絲貫穿該等無螺紋孔並進入該等螺紋孔中。
7. 一種用以形成物體定位系統的方法，包含：形成一框，該框以一周緣界定出一孔並具有一圍框圍繞於該周緣的至少大部份；以多數螺絲將多數攝影機發射器總成附接至該框，並塗敷回反射材料於該圍框上；及在該等攝影機發射器總成被附接至該框之後，將該框附接至一具有顯示螢幕的顯示器，使得該孔與該顯示螢幕對準，並且該等攝影機發射器總成與該顯示螢幕實質上去耦合，使得如果該顯示螢幕經由一碰觸而被壓下時，該攝影機發射器總成不會移動。
8. 一種用以形成物體定位系統的方法，包含：形成一框，該框以一周緣界定出一孔並具有一圍框圍繞於該周緣的至少大部份； 以膠劑將多數攝影機發射器總成附接至該框，該膠劑接觸該等攝影機及該框，並塗敷回反射材料於該圍框上；及在該等攝影機發射器總成被附接至該框之後，將該框附接至一具有顯示螢幕的顯示器，使得該孔與該顯示螢幕對準，並且該等攝影機發射器總成與該顯示螢幕實質上去耦合，使得如果該顯示螢幕經由一碰觸而被壓下時，該攝影機發射器總成不會移動。
9. 如請求項7或8之方法，更包含：在將該框附接於該顯示器之後，呈現一影像於該顯示器上。
10. 如請求項9之方法，更包含：藉著選擇性地阻擋由該等攝影機發射器總成射向該圍框的光以免被該等攝影機發射器總成檢測到，而來控制該影像。
11. 如請求項10之方法，其中該光是紅外光。