CN102662529B - 三维互动显示装置及其操作方法 - Google Patents

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Abstract

一种三维互动显示装置及其操作方法。所述的三维互动显示装置包括有包含多个光传感器的一显示面板、二个光源产生器与一处理电路。所述的二个光源产生器用以依据一预定顺序来分别发出二个光源，且发光时间互不重叠。而所述的处理电路用以通过上述这些光传感器感测上述二个光源而依序取得多个图像，并依据上述的预定顺序来判断每一图像所对应的光源产生器，以进一步依据每一图像的图像信息来判断对应的光源产生器的位置信息。本发明可进行多点互动的操作。

Description

三维互动显示装置及其操作方法
技术领域
本发明涉及触控领域的技术，尤其涉及一种三维互动显示装置及其操作方法。
背景技术
一般在操作采用光传感器的三维互动显示装置的时候，使用者只需要使三维互动显示装置所附的一光源产生器(例如是光笔)所发出的光源投射在三维互动显示装置的显示面板上，三维互动显示装置就可通过显示面板中的光传感器来提取图像，进而依据图像中的光点来判断光源产生器的位置信息。所述的位置信息例如是光源产生器相对于显示面板的显示面的二维位置，或者是光源产生器相对于上述显示面的距离。
然而，当上述的这种三维互动显示装置同时与至少二个同样的光源产生器搭配操作的情况下，这种三维互动显示装置便会无法识别出上述的这些光源产生器，因而无法与这些光源产生器进行互动。也就是说，目前的这种三维互动显示装置无法进行多点互动的操作。
发明内容
本发明提供一种三维互动显示装置，其可进行多点互动的操作。
本发明另提供一种适用于上述的三维互动显示装置的操作方法。
本发明提出一种三维互动显示装置。此三维互动显示装置包括有一显示面板、一第一光源产生器、一第二光源产生器与一处理电路。所述的显示面板包含有多个光传感器。而所述的第一光源产生器与第二光源产生器用以依据一预定顺序来分别发出第一光源与第二光源，且发光时间互不重叠。至于处理电路，其电性连接上述的光传感器，以通过这些光传感器感测第一光源与第二光源而依序取得多个图像，并依据上述的预定顺序来判断每一图像所对应的光源产生器，以进一步依据每一图像的图像信息来判断对应的光源产生器的位置信息。
本发明另提出一种三维互动显示装置的操作方法。所述的三维互动显示装置包括有一显示面板、一第一光源产生器与一第二光源产生器。所述的显示面板包含有多个光传感器。而所述的第一光源产生器与第二光源产生器用以依据一预定顺序来分别发出第一光源与第二光源，且发光时间互不重叠。所述的操作方法包括有下列步骤：通过上述的光传感器感测第一光源与第二光源而依序取得多个图像；以及依据上述的预定顺序来判断每一图像所对应的光源产生器，以进一步依据每一图像的图像信息来判断对应的光源产生器的位置信息。
综上所述，本发明乃是使多个光源产生器依据一预定顺序来分别发出光源，且发光时间互不重叠。因此，只要使用者将光源产生器所发出的光源投射在三维互动显示装置的显示面板上，使得三维互动显示装置中的处理电路可通过显示面板中的光传感器来依序提取多个图像，那么此处理电路测器便可依据上述的预定顺序来判断每一图像所对应的光源产生器，以进一步依据每一图像的图像信息来判断对应的光源产生器的位置信息。换句话说，本发明的三维互动显示装置可识别出不同的光源产生器，因此可进行多点互动的操作。
为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举优选实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
图1为依照本发明一优选实施例的一三维互动显示装置的示意图。
图2示出有三个时钟脉冲信号的时序。
图3为依照本发明另一优选实施例的一三维互动显示装置的示意图。
图4为另一显示面板的剖面示意图。
图5为依照本发明一实施例的三维互动显示装置的操作方法的流程图。
其中，附图标记说明如下：
100、300：三维互动显示装置
110、310、410：显示面板
112、312、412：显示面
114、314、414：光传感器
120、130、320、330：光源产生器
124、134、324、334：光源
140、340：处理电路
202：脉冲
321、331：出光面
322、332：图腾
325、335：轴线
326、336：出光面的中心
416：红外线滤光装置
CLK1、CLK2、CLK3：时钟脉冲信号
S502、S504：步骤
光源产生器所发出的光源的光行进方向相对于显示面板的显示面的夹角
具体实施方式
图1为依照本发明一优选实施例的一三维互动显示装置的示意图。请参照图1，此三维互动显示装置100包括有显示面板110、光源产生器120、光源产生器130与处理电路140。显示面板110具有显示面112，且显示面板110包含有多个光传感器(如标示114所示)，而这些光传感器114例如是排列成矩阵而平均散布在显示面板110中。光源产生器120与130用以依据一预定顺序来分别发出光源124与134，且发光时间互不重叠。至于处理电路140，其电性连接上述光传感器114，以通过这些光传感器114感测光源124与134而依序取得多个图像。上述二个光源产生器的发光时间以及处理电路140取得图像的时间将以图2来举例对其说明。
图2示出有三个时钟脉冲信号的时序。请参照图2，处理电路140依据时钟脉冲信号CLK1的电平来决定是否驱动上述的光传感器114进行感测操作。在此例中，当时钟脉冲信号CLK1为高电平(high)时，处理电路140便驱动上述的光传感器114进行感测操作，而当时钟脉冲信号CLK1为低电平(loW)时，处理电路140便停止驱动上述的光传感器114。光源产生器120依据时钟脉冲信号CLK2的电平来决定是否发出光源124。在此例中，当时钟脉冲信号CLK2为高电平时，光源产生器120便发出光源124，而当时钟脉冲信号CLK2为低电平时，光源产生器120便停止发出光源124。至于光源产生器130，其依据时钟脉冲信号CLK3的电平来决定是否发出光源134。在此例中，当时钟脉冲信号CLK3为高电平时，光源产生器130便发出光源134，而当时钟脉冲信号CLK3为低电平时，光源产生器130便停止发出光源134。
由图2可知，时钟脉冲信号CLK2与CLK3的频率均小于时钟脉冲信号CLK1的频率，且时钟脉冲信号CLK2与CLK3中的任一脉冲(如标示202所示)的使能期间与时钟脉冲信号CLK1中的其中一脉冲的使能期间至少有部分重叠，而时钟脉冲信号CLK2中的任一脉冲的使能期间不与时钟脉冲信号CLK3中的任一脉冲的使能期间重叠。
请同时参照图1与图2，由于处理电路140所取得的多个图像在时间上依上述的预定顺序而排列，因此处理电路140便可依据上述的预定顺序来判断每一图像所对应的光源产生器，以进一步依据每一图像的图像信息来判断对应的光源产生器的位置信息。
上述的位置信息包括有取得的图像所对应的光源产生器相对于显示面板110的显示面112的二维位置，以及取得的图像所对应的光源产生器相对于显示面112的距离至少其中之一。其中，光源产生器相对于显示面112的距离例如可以是利用图像中的光点的大小来判断。此外，处理电路140还可进一步依据每一图像的图像信息来判断对应的光源产生器所发出的光源的光行进方向相对于显示面板110的显示面112的夹角(如标示与所示)。处理电路140例如可以是利用图像中的光点的长、宽比来判断光源产生器所发出的光源的光行进方向相对于显示面板110的显示面112的夹角。通过上述的设计，本发明的三维互动显示装置100可识别出不同的光源产生器，因此可进行多点互动的操作。
另外，每一光源产生器的出光面还可设计有一图腾，使得每一光源所照射的平面可呈现出上述图腾的形状，让处理电路140可据以判断每一图像所对应的光源产生器本身沿一轴线旋转的角度，以图3来对其说明。图3为依照本发明另一优选实施例的一三维互动显示装置的示意图。请参照图3，此三维互动显示装置300包括有显示面板310、光源产生器320、光源产生器330与处理电路340。显示面板310具有显示面312，且显示面板310同样包含有多个光传感器(如标示314所示)。光源产生器320具有出光面321，而此出光面321具有一图腾322(在此例为一T形图腾)。此图腾322的形成方式例如是将出光面321中除图腾322以外的区域涂黑，使得光线仅能通过图腾322的形状边缘以内的区域。而光源产生器320通过出光面321投射出光源324，因此光源324所照射的平面上也会呈现出图腾322的样式。
至于光源产生器330，其也具有出光面331，而此出光面331具有一图腾332(在此例也为一T形图腾，且其尺寸相同于标示322所示的T形图腾)。此图腾332的形成方式例如是将出光面331中除图腾332以外的区域涂黑，使得光线仅能通过图腾332的形状边缘以内的区域。而光源产生器330通过出光面331投射出光源334，因此光源334所照射的平面上也会呈现出图腾332的样式。此外，光源产生器320与330也用以依据一预定顺序来分别发出光源324与334，且发光时间互不重叠，使得处理电路340得以通过这些光传感器314感测光源324与334而依序取得多个图像。
由于处理电路340所取得的多个图像在时间上依上述的预定顺序而排列，因此处理电路340便可依据上述的预定顺序来判断每一图像所对应的光源产生器，以进一步依据每一图像的图像信息来判断对应的光源产生器的位置信息。
此外，处理电路340还可进一步依据每一图像的图像信息来判断对应的光源产生器所发出的光源的光行进方向相对于显示面板310的显示面312的夹角(如标示与所示)，以及取得的图像所对应的光源产生器本身沿一轴线(如标示325与335所示)旋转的角度至少其中之一，而所述的轴线垂直于光源产生器的出光面，并通过出光面的中心(如标示326与336所示)。在图3中，光源产生器320可沿轴线325而旋转，使得其所投射出的T形图腾也跟着旋转。而光源产生器330可沿轴线335而旋转，使得其所投射出的T形图腾也跟着旋转。
处理电路340例如可以是利用图像中的图腾的长、宽比来判断光源产生器所发出的光源的光行进方向相对于显示面板310的显示面312的夹角(即与的值)。而由于图腾的形状可设计成不具对称性，因而处理电路340也可以利用图像中的图腾的旋转角度来判断光源产生器本身沿其对应轴线的旋转角度。
尽管在上述例子中均仅以二个光源产生器来做说明，然而本发明并不以此为限，本领域普通技术人员当可依照前述的说明与教示而将本发明的三维互动显示装置扩展成具有三个以上的光源产生器。
值得一提的是，上述每一光源产生器所产生的光源均可为红外线光，以避免干扰到显示面板所显示的画面。当然，显示面板中也应对应配置红外线滤光装置，以图4来对其说明。图4为另一显示面板的剖面示意图。请参照图4，此显示面板410具有显示面412，且此显示面板410中除了配置有多个光传感器(如标示414所示)之外，还配置有多个红外线滤光装置(如标示416所示)。这些红外线滤光装置416均仅允许红外线光通过，且每一光传感器414均通过这些红外线滤光装置416的其中之一来感测图像。当然，若是每一光传感器414本身即是用以感测红外线的光传感器时，那么显示面板410中就不需配置红外线滤光装置416。此外，上述这些光源的颜色也可为不同颜色，然而显示面板中也要对应配置多种滤光装置。每一种滤光装置只能允许其中一种颜色的光源通过，且每一光传感器均需通过其中一种滤光装置的其中之一来感测图像。
借由上述的教示，本领域普通技术人员当可归纳出本发明的三维互动显示装置的一些基本操作步骤，一如图5所示。图5为依照本发明一实施例的三维互动显示装置的操作方法的流程图。请参照图5，所述的三维互动显示装置包括有一显示面板、一第一光源产生器与一第二光源产生器。所述的显示面板包含有多个光传感器。而所述的第一光源产生器与第二光源产生器用以依据一预定顺序来分别发出第一光源与第二光源，且发光时间互不重叠。所述的操作方法包括有下列步骤：通过上述的光传感器感测第一光源与第二光源而依序取得多个图像(如步骤S502所示)；以及依据上述的预定顺序来判断每一图像所对应的光源产生器，以进一步依据每一图像的图像信息来判断对应的光源产生器的位置信息(如步骤S504所示)。
综上所述，本发明乃是使多个光源产生器依据一预定顺序来分别发出光源，且发光时间互不重叠。因此，只要使用者将光源产生器所发出的光源投射在三维互动显示装置的显示面板上，使得三维互动显示装置中的处理电路可通过显示面板中的光传感器来依序提取多个图像，那么此处理电路测器便可依据上述的预定顺序来判断每一图像所对应的光源产生器，以进一步依据每一图像的图像信息来判断对应的光源产生器的位置信息。换句话说，本发明的三维互动显示装置可识别出不同的光源产生器，因此可进行多点互动的操作。
虽然本发明已以优选实施例披露如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附的权利要求所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种三维互动显示装置，包括：
一显示面板，包含多个光传感器；
一第一光源产生器；
一第二光源产生器，其中该第一光源产生器与该第二光源产生器用以依据一预定顺序来分别发出一第一光源与一第二光源，且发光时间互不重叠；以及
一处理电路，电性连接所述多个光传感器，以通过所述多个光传感器感测该第一光源与该第二光源而依序取得多个图像，并依据该预定顺序来判断每一图像所对应的光源产生器，以进一步依据每一图像的图像信息来判断对应的光源产生器的一位置信息；
其中该处理电路依据一第一时钟脉冲信号的电平来决定是否驱动所述多个光传感器进行感测操作，该第一光源产生器依据一第二时钟脉冲信号的电平来决定是否发出该第一光源，而该第二光源产生器依据一第三时钟脉冲信号的电平来决定是否发出该第二光源，该第二时钟脉冲信号与该第三时钟脉冲信号的频率均小于该第一时钟脉冲信号的频率，且该第二时钟脉冲信号与该第三时钟脉冲信号中的任一脉冲的使能期间与该第一时钟脉冲信号中的其中一脉冲的使能期间至少有部分重叠，而该第二时钟脉冲信号中的任一脉冲的使能期间不与该第三时钟脉冲信号中的任一脉冲的使能期间重叠。
2.如权利要求1所述的三维互动显示装置，其中该位置信息包括取得的图像所对应的光源产生器相对于该显示面板的一显示面的二维位置以及取得的图像所对应的光源产生器相对于该显示面的距离至少其中之一。
3.如权利要求1所述的三维互动显示装置，其中该处理电路还依据每一图像的图像信息来判断对应的光源产生器所发出的光源的光行进方向相对于该显示面板的一显示面的夹角。
4.如权利要求1所述的三维互动显示装置，其中每一光源产生器的一出光面还具有一图腾，使得每一光源所照射的平面可呈现出该图腾的形状，且该处理电路还依据每一图像的图像信息来判断对应的光源产生器所发出的光源的光行进方向相对于该显示面板的一显示面的夹角以及对应的光源产生器本身沿一轴线旋转的角度至少其中之一，该轴线垂直于光源产生器的一出光面，并通过该出光面的中心。
5.如权利要求1所述的三维互动显示装置，其中该第一光源的颜色为一第一颜色，该第二光源的颜色为一第二颜色，且该显示面板中还配置有多个第一滤光装置与多个第二滤光装置，所述多个第一滤光装置仅允许该第一光源通过，而所述多个第二滤光装置仅允许该第二光源通过，且每一光传感器均通过所述多个第一滤光装置与所述多个第二滤光装置的其中之一来感测图像。
6.一种三维互动显示装置的操作方法，所述的三维互动显示装置包括有一显示面板、一第一光源产生器与一第二光源产生器，该显示面板包含多个光传感器，该第一光源产生器与该第二光源产生器用以依据一预定顺序来分别发出一第一光源与一第二光源，且发光时间互不重叠，该操作方法包括：
通过所述多个光传感器感测该第一光源与该第二光源而依序取得多个图像；以及
依据该预定顺序来判断每一图像所对应的光源产生器，以进一步依据每一图像的图像信息来判断对应的光源产生器的一位置信息；
其中依据一第一时钟脉冲信号的电平来决定是否驱动所述多个光传感器进行感测操作，该第一光源产生器依据一第二时钟脉冲信号的电平来决定是否发出该第一光源，而该第二光源产生器依据一第三时钟脉冲信号的电平来决定是否发出该第二光源，该第二时钟脉冲信号与该第三时钟脉冲信号的频率均小于该第一时钟脉冲信号的频率，且该第二时钟脉冲信号与该第三时钟脉冲信号中的任一脉冲的使能期间与该第一时钟脉冲信号中的其中一脉冲的使能期间至少有部分重叠，而该第二时钟脉冲信号中的任一脉冲的使能期间不与该第三时钟脉冲信号中的任一脉冲的使能期间重叠。
7.如权利要求6所述的操作方法，其中该位置信息包括取得的图像所对应的光源产生器相对于该显示面板的一显示面的二维位置以及取得的图像所对应的光源产生器相对于该显示面的距离至少其中之一。
8.如权利要求6所述的操作方法，其还包括依据每一图像的图像信息来判断对应的光源产生器所产生的光源的光行进方向相对于该显示面板的一显示面的夹角。
9.如权利要求6所述的操作方法，其中每一光源产生器的一出光面还具有一图腾，使得每一光源所照射的平面可呈现出该图腾的形状，且该操作方法还包括依据每一图像的图像信息来判断对应的光源产生器所产生的光源的光行进方向相对于该显示面板的一显示面的夹角以及对应的光源产生器本身沿一轴线旋转的角度至少其中之一，该轴线垂直于光源产生器的一出光面，并通过该出光面的中心。
10.如权利要求6所述的操作方法，其中该第一光源的颜色为一第一颜色，该第二光源的颜色为一第二颜色，且该显示面板中还配置有多个第一滤光装置与多个第二滤光装置，所述多个第一滤光装置仅允许该第一光源通过，而所述多个第二滤光装置仅允许该第二光源通过，且每一光传感器均通过所述多个第一滤光装置与所述多个第二滤光装置的其中之一来感测图像。
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