CN102662535B - 可侦测物体的显示器及其控制方法 - Google Patents

Abstract

一种可侦测物体的显示器及其控制方法。在一实施例中，此显示器具有：一显示面板，此显示面板具有用以显示信息的显示区、以及围绕显示区的周边部；多个声音/超声波转换器{X_i}排列在周边部中的多个选取位置处，每一声音/超声波转换器X_i配置以于每一周期定期地在第一期间Δtd_i内发射第一信号S1_i，以及在第二期间ΔT_di内接收第二信号S2_i，其中第二信号S2_i由至少一物体反射自第一信号S1_i；以及一处理器与声音/超声波转换器{Xi}交流，以处理来自声音/超声波转换器{X_i}的已接收的第二信号{S2_i}，来判断此至少一物体相对于显示区的位置与姿势。

Description

可侦测物体的显示器及其控制方法

技术领域

本发明大体上涉及一种物体侦测，且特别是有关于一种应用声音/超声波(acoustic/ultrasonic)在显示设备中在屏幕内容/信息控制的物体侦测的声音/超声波转换器(transducer)排列以及控制信息显示的方法。

背景技术

已知可提供电子系统与使用者间的人性化界面(natural interface)的触控技术已广泛应用于各种领域，例如移动电话、个人数字助理(PDA)、自动柜员机(ATM)、游戏机、医疗器材、液晶显示(LCD)元件、发光二极管(LED)元件、等离子显示面板(PDP)元件、计算装置等等，其中使用者可通过与电子系统结合的触控元件来输入所需信息及/或操作此电子系统。

有不同型式的触控元件可用来侦测触碰位置。其中一种是电容式(capacitive)或电阻式(resistive)触控感应系统，此电容式或电阻式触控感应系统利用模拟电容式或电阻式触控感应技术来辨别触控面板上的指标接触。电容式与电阻式触控感应技术仅适用于平面触控面板的二维触控侦测。虽然电容式感应技术可同时侦测多点触控，然而这类侦测在大触控面积上并无法发生效力，且昂贵。

另一种为摄影机式(camera-based)触控侦测系统，此摄影机式触控侦测系统利用光学记录装置，例如摄影机，而从不同位置取得触控面板表面的影像，并处理所取得的影像，以判断触控位置与姿势。然而，现存的影像处理技术对周围环境，例如背景与周遭光强度，具有非常严格的要求。举例而言，若周遭的光太暗，则需另外提供光。否则，需红外线摄影机来取得影像。此外，复杂背景中的姿势辨识也是长期的需求，但难以解决。再者，摄影机的使用增加了制造成本与复杂性。

也可以使用声音或超声波触控侦测系统，此声音或超声波触控侦测系统利用自手指或物体反射的声波或超声波，来侦测手指或物体的位置，更辨识手指或物体的姿势与动作，借以控制触控面板于其上显示所需内容。

因此，在此领域中，存在一个至今仍未提出的需求，以对付上述缺陷与不足。

发明内容

在本发明的一态样中，一种具有指令输入功能的显示器，包含：一显示面板，用以显示信息，此显示面板具有一显示区、以及一周边部围绕显示区；多个声音/超声波转换器{X_i}排列在周边部中的多个选取位置处，i＝1、2、3、...、N，N为正整数，其中每一声音/超声波转换器X_i包含发射器，以发射具有第一频率段f_i的第一信号S1_i、以及接收器，以接收由至少一物体反射自第一信号S1_i的第二信号S2_i；一微控制器，与前述声音/超声波转换器{X_i}交流，以产生具周期时间T的控制信号，而在每一周期定期地来驱动每一声音/超声波转换器X_i的发射器在第一期间Δt_di内发射第一信号S1_i，并驱动每一声音/超声波转换器X_i的接收器在第二期间ΔT_di内接收第二信号S2_i；以及一处理器，与微控制器耦合，以处理来自这些声音/超声波转换器{X_i}的已接收的第二信号{S2_i}，来判断此至少一物体相对于显示区的位置与姿势。

在另一态样中，本发明有关于一种具有指令输入功能的显示器。在一实施例中，此显示器具：有一显示面板以显示信息，显示面板具有一显示区、以及一周边部围绕显示区；多个声音/超声波转换器{X_i}排列在周边部中的多个选取位置处，i＝1、2、3、...、N，N为正整数，其中每一声音/超声波转换器X_i配置以于每一周期定期地在第一期间Δt_di内发射第一信号S1_i，以及在第二期间ΔT_di内接收第二信号S2_i，其中第二信号S2_i是由至少一物体反射自第一信号S1_i；以及一处理器，与前述的声音/超声波转换器{X_i}交流，以处理来自这些声音/超声波转换器{X_i}的已接收的第二信号{S2_i}，来判断此至少一物体相对于显示区的位置与姿势。

在又一态样中，本发明有关于一种具有指令输入功能的显示器的控制方法，此显示器具有：显示面板，此显示面板具有显示区、与围绕显示区的周边部；以及多个声音/超声波转换器{X_i}排列在周边部中的多个选取位置，其中i＝1、2、3、...、N，N为正整数。在一实施例中，本方法包含步骤：提供控制信号来驱动这些声音/超声波转换器{X_i}，如此每一声音/超声波转换器X_i在每一周期定期地在第一期间Δt_di内发射具有第一频率段f_i的第一信号S1_i，且在第二期间ΔT_di内接收第二信号S2_i，其中第二信号S2_i是由至少一物体反射自第一信号S1_i；收集每一声音/超声波转换器X_i的已接收的第二信号S2_i；处理来自每一声音/超声波转换器X_i的已收集的第二信号S2_i，以判断至少一物体相对于显示区的位置与姿势；以及根据至少一物体的已判断的位置与姿势来显示所需信息于显示区中。

在再一态样中，本发明有关于一种显示面板的物体侦测以控制屏幕内容的声音/超声波转换器的排列。再一实施例中，此排列包含多个声音/超声波转换器{X_i}，i＝1、2、3、...、N，且N≥4，且每一声音/超声波转换器X_i具有盲视区(blind area)。这些声音/超声波转换器{X_i}在空间中排列成一或多个声纳柱(sonar bar)，且此一或多个声纳柱可拆卸地装设在显示面板的周围，以定义出一声音/超声波转换器阵列，如此一来，此声音/超声波转换器阵列的至少四个声音/超声波转换器的盲视区没有重叠。当欲侦测的物体位于一声音/超声波转换器的盲视区中时，至少三个未重叠的声音/超声波转换器可侦测物体与此至少三个未重叠的声音/超声波转换器之间各自的距离，借以判断物体相对于显示面板的位置及/或姿势。

在再一态样中，本发明有关于一种显示面板的屏幕内容控制中的物体侦测方法。在一实施例中，此方法包含：将多个声音/超声波转换器{X_i}在空间中排列成一或多个声纳柱，其中此一或多个声纳柱可拆卸地装设在显示面板的周围，以定义出一声音/超声波转换器阵列，i＝1、2、3、...、N，N≥4，且每一声音/超声波转换器X_i具有盲视区，如此一来，声音/超声波转换器阵列的至少四个声音/超声波转换器的盲视区没有重叠；借此，当欲侦测的物体位于一声音/超声波转换器的盲视区中时，至少三个未重叠的声音/超声波转换器可侦测物体与此至少三个未重叠的声音/超声波转换器之间各自的距离，借以判断物体相对于显示面板的位置及/或姿势。

此方法亦包含步骤：装设这多个声音/超声波转换器X_i中的至少一个来发射第一信号S1_i、以及每一声音/超声波转换器X_i来接收由物体反射自第一信号S1_i的第二信号S2_i；处理所接收的第二信号{S2_i}，以判断此物体相对于显示区的位置、动作及/或姿势；以及根据物体的位置、动作及/或姿势，在显示面板中显示所需信息。

在再一态样中，本发明有关于一种声纳柱，用以在显示面板的屏幕内容控制中的物体侦测。在一实施例中，此声纳柱具有一或多个声音/超声波转换器，每一声音/超声波转换器具有盲视区；以及围体，用以围入前述的至少一声音/超声波转换器，此围体具有一或多个防护膜或一个防护壳，以防止具有显示面板的围入的一或多个声音/超声波转换器遭受电磁干扰(electromagneticinterference；EMI)。

在应用上，一或多个声纳柱可拆卸地装设在显示面板的周围，以定义出一声音/超声波转换器阵列，如此一来，此声音/超声波转换器阵列的至少四个声音/超声波转换器的盲视区没有重叠，借此，当欲侦测的物体位于一声音/超声波转换器的盲视区中时，至少三个未重叠的声音/超声波转换器可侦测物体与此至少三个未重叠的声音/超声波转换器之间各自的距离，借以判断物体相对于显示面板的位置及/或姿势。

本发明可侦测物体的显示器及其控制方法，无须触碰到显示器即可达到指令输入的目的，进而控制显示器的显示内容，并且在光线不足的环境下，仍然能够达到指令输入的功能，而本发明可侦测物体的显示器的声音/超声波转换器的排列能够有效的侦测各位置的指令输入，降低声音/超声波转换器的侦测盲区的限制。

本发明的这些与其他态样从参照下列附图所做的较佳实施例的描述中，变得更明显，虽然在不偏离本发明公开的新观念的精神与范围下，在此可变更其中的变化与变异。

附图说明

所附附图绘示出本发明的一或多个实施例，连同所记载的描述，用以解释本发明的原理。只要有可能，相同参考符号应用于整个附图中，以表示一实施例的相同或相似元件，其中：

图1绘示依照本发明的一实施例的一种控制信息显示的显示器的示意图；

图2绘示应用在图1的显示器中的一种显示面板与埋设于其中的转换器的示意图；

图3绘示依照本发明的一实施例的一种转换器的信号发射与接收的示意图；

图4绘示依照本发明的另一实施例的一种转换器的信号发射与接收的示意图；

图5绘示依照本发明的一实施例的一种控制信息显示的显示器的时序控制示意图；

图6绘示依照本发明的另一实施例的一种控制信息显示的显示器的时序控制的示意图；

图7绘示依照本发明的另一实施例的转换器发射不同频率信号的示意图；

图8绘示依照本发明的一实施例的一种显示面板与埋设于其中的转换器的示意图；

图9绘示依照本发明的一实施例的一种控制信息显示的显示器的示意图；

图10绘示利用依照本发明的一实施例的一种显示器所侦测的一物体反射信号的示意图；

图11绘示利用依照本发明的一实施例的一种显示器所侦测的数个物体反射信号的示意图；

图12绘示依照本发明的一实施例的一种声纳柱的示意图；

图13绘示依照本发明的一实施例的一种声音/超声波转换器在显示面板中的排列示意图；

图14绘示依照本发明的另一实施例的一种声音/超声波转换器在显示面板中的排列示意图；

图15绘示图14的声音/超声波转换器的排列示意图；

图16绘示依照本发明的又一实施例的一种声音/超声波转换器在显示面板中的排列示意图；

图17绘示依照本发明的再一实施例的一种声音/超声波转换器在显示面板中的排列示意图；以及

图18绘示图17的声音/超声波转换器的排列示意图。

其中，附图标记

100：显示器       101：使用者

110：显示面板     112：显示区

114：周边部       115：近场触控区

116：姿势控制区        117：非触控区

120：声音/超声波转换器 121：信号

122：发射器            123：信号

123A：信号             123B：信号

123C：信号             123r1：反射信号

123r2：反射信号        124：接收器

125：侦测区            129：波前

130：微控制器          140：处理器

152：数字模拟转换器    154：模拟数字转换器

162：发射器放大器      164：接收器放大器

170：信息显示控制器    180：特殊用途集成电路

181：第一端口          182：第二端口

183：第三端口          184：数字模拟转换器

185：接收器放大器      186：模拟数字转换器

1023：信号             1028：信号

1029：预设阀值         1200：声纳柱

1210：围体             1220：声音/超声波转换器

1230：盲视区           1300：声纳柱

1310：围体             1320：声音/超声波转换器

1330：盲视区           1350：显示面板

1390：手指             1400：声纳柱

1431：盲视区           1432：盲视区

1433：盲视区           1434：盲视区

1450：显示面板         1490：手指

1601：声纳柱           1602：声纳柱

1631：盲视             1632：盲视

1633：盲视             1634：盲视

1650：显示面板         1690：手指

1701：声纳柱           1702：声纳柱

1731：盲视区           1732：盲视区

1733：盲视      1734：盲视区

1735：盲视区    1736：盲视区

1750：显示面板  1790：手指

A：物体         B：物体

C：物体         d₁：距离

d₂：距离        d₃：距离

d₄：距离        d₅：距离

d₆：距离        X₁：转换器

X₂：转换器      X₃：转换器

X₄：转换器      X₅：转换器

X₆：转换器      β：角度

具体实施方式

本揭露特别以下列例子加以描述，这些例子仅用以举例说明而已，因为对于本领域技术人员而言，其中许多变异与改变为显而易见的。现将更详细地描述本公开的各种实施例。请参照附图，在整份附图中，相同的数字指示相同的构件。应用在此描述中与下述的全部申请专利范围中时，除非内容清楚指定，否则“一”以及“该”的意义包含多指称(plural reference)。而且，应用在此描述中与下述的全部申请专利范围中时，除非内容清楚指定，否则“中”的意思包含“在其中”与“在其上”。

在说明书所使用的用词(terms)，通常具有每个用词使用在此领域中、在此公开的内容中与特殊内容中的平常意义。某些用以描述本公开的用词将于下或在此说明书的别处讨论，以提供从业人员(practitioner)在有关本公开的描述上额外的引导。在此说明书的任何地方的例子，包含在此所讨论的任何用词的例子的使用，仅用以举例说明，当然不限制本公开或任何例示用词的范围与意义。同样地，本公开并不限于此说明书中所提出的各种实施例。

如在此所使用的用词“大约(around)”、“约(about)”或“近乎(approximately)”应大体上意味在给定值或范围的20％以内，较佳地在10％以内，更佳地在5％内。在此所提供的数量为近似的，因此意味着若无特别陈述，可以用词“大约”、“约”或“近乎”加以表示。

可了解如在此所使用的用词“包含(comprising)”、“包含(including)”、“具有(having)”、“含有(containing)”、“包含(involving)”等等，为开放性的(open-ended)，即意指包含但不限于。

关于本发明的实施例将结合图1至图18的附图进行描述。依照本发明的目的，如同在此体现与概括描述的，在一态样中，本发明有关于一种具有指令输入功能的显示器及其驱动方法。

在一实施例中，显示器包含：显示信息的显示面板具有显示区、与围绕显示区的周边部；以及多个声音/超声波转换器{X_i}排列在周边部中的多个选取位置处。其中，i＝1、2、3、...、N，N为正整数。每一声音/超声波转换器X_i包含发射器，以发射具有第一频率段f_i的第一信号S1_i；以及接收器，以接收由至少一物体反射自第一信号S1_i的第二信号S2_i。每一转换器X_i可具有独立的频率段f_i或相同频率段f_s。若转换器X_i具有相同频率f_s，可将每一转换器的启动时间与至少一转换器发射频率f_s的第一信号S1_i同步。举例而言，此至少一物体可为使用者的手或手的一部分。在一实施例中，每一声音/超声波转换器X_i的发射器包含扬声器，且每一声音/超声波转换器X_i的接收器包含麦克风。自每一声音/超声波转换器X_i发射的第一信号S1_i的至少一者具有频率f_i，此频率f_i彼此相同或实质不同。在一实施例中，第一信号S1_i的频率f_i的范围约为10kHz-200kHz。

此显示器亦包含与这些声音/超声波转换器{X_i}交流或沟通的微控制器，以产生具周期时间T的控制信号，而在每一周期定期地来驱动每一声音/超声波转换器X_i的发射器在第一期间Δt_di内发射具频率段f_i的第一信号S1_i，并驱动每一声音/超声波转换器X_i的接收器在第二期间ΔT_di内接收第二信号S2_i；以及与微控制器耦合的处理器，以处理来自这些声音/超声波转换器{X_i}的已接收的第二信号{S2_i}，来判断此至少一物体相对于显示区的位置与姿势。在一实施例中，控制信号的频率的范围约为10Hz-500kHz。

此显示器可进一步包含信息显示控制器，其与处理器和显示面板耦合，以根据至少一物体的位置与姿势，而在显示区中显示所需信息。

对于转换器X_i的每一周期，第一期间Δt_di是从周期的起始时间t_0i至第一时间t_1i，且第二期间ΔT_di是从周期的第三时间t_3i＝2ΔT_i至第四时间t_4i＝2(ΔT_i+Δt_di)，其中ΔT_i＝(t_2i-t_0i)并决定在此周期中欲侦测的至少一物体的有效距离，t_2i为周期的第二时间，且t_4i＞t_3i＞t_2i＞t_1i＞t_0i。在一实施例中，每一周期的ΔT_i不同于其所紧接的前一周期的ΔT_i，借以定义从第一周期中可侦测的第一有效侦测距离至在最后周期中可侦测的最后有效侦测距离的有效侦测范围。举例而言，任何但非各第一周期的ΔT_i比不同于其所紧接的前一周期的ΔT_i长，借以定义从第一周期中可侦测的第一有效侦测距离至在最后周期中可侦测的最后有效侦测距离的有效侦测范围。

在一实施例中，改变控制信号以适合每一周期，启动每一声音/超声波转换器X_i的发射器，以在第一期间Δt_di内发射频率段f_i的第一信号S1_i，并启动每一声音/超声波转换器X_i的接收器，以在第二期间ΔT_di内接收第二信号S2_i。此外，当声音/超声波转换器X_i没有接收或发射信号时，可关闭声音/超声波转换器X_i。

在一实施例中，此显示器亦包含耦合在微控制器与每一声音/超声波转换器X_i之间的数字模拟转换器(Digital-Analog Converter；DAC)，以将控制信号从数字格式转换成模拟格式，并将转换后的控制信号输入至每一声音/超声波转换器X_i，如此对于每个周期，每一声音/超声波转换器X_i的发射器在第一期间Δt_di内发射第一信号S1_i，且每一声音/超声波转换器X_i的接收器在第二期间ΔT_di内接收第二信号S2_i。

在另一实施例中，显示器可包含耦合在数字模拟转换器与每一声音/超声波转换器X_i之间的发射器放大器，以放大转换后的控制信号，并将放大后的控制信号输入至每一声音/超声波转换器X_i。

此外，显示器亦可包含耦合于每一声音/超声波转换器X_i的接收器放大器，以放大每一声音/超声波转换器X_i的接收器所接收的每一第二信号S2_i；以及耦合在微控制器与接收器放大器之间的模拟数字转换器(analog-digitalconverter；ADC)，以将每一放大后的第二信号S2_i从模拟格式转换成数字格式，并将每一转换后的第二信号S2_i输入至微控制器。

在一实施例中，显示器包含特殊用途集成电路(Application-SpecificIntegrated Circuit；ASIC)，此特殊用途集成电路具有耦合于微控制器的第一端口与第二端口、以及耦合于每一声音/超声波转换器X_i的第三端口。特殊用途集成电路具有：耦合在第一端口与第三端口之间的数字模拟转换器，以将控制信号从数字格式转换成模拟格式，并将转换后的控制信号输入至每一声音/超声波转换器X_i，如此对于每个周期，每一声音/超声波转换器X_i的发射器在第一期间Δt_di内发射第一信号S1_i，且每一声音/超声波转换器X_i的接收器在第二期间ΔT_di内接收第二信号S2_i；耦合于第三端口的接收器放大器，以放大每一声音/超声波转换器X_i的接收器所接收的每一第二信号S2_i；以及耦合在第二端口与接收器放大器之间的模拟数字转换器，以将每一放大后的第二信号S2_i从模拟格式转换成数字格式，并将每一转换后的第二信号S2_i输入至微控制器。

在一实施例中，处理器配置以利用滑动视窗协议(sliding window protocol)，来联结来自每一声音/超声波转换器X_i的已接收的第二信号S2_i与匹配滤波器(matched filter)，借此获得至少一物体到每一声音/超声波转换器X_i的距离d_i。至少一物体到一声音/超声波转换器X_i的距离d_i满足关系式：

${|X-X_i|}^2=X^{T}X-2X_i^{T}X+X_i^T{X}_i=d_i^2,$

其中X_i＝[x_i y_i]T为转换器X_i的位置，X＝[x y]^T为至少一物体的位置，其中至少一物体的位置可从位于非直线中的三转换器X₁、X₂与X₃来获得，且形式为：

$X=\frac{1}{2}{\left[\begin{array}{c}{(X_1-X_2)}^T\\ {(X_2-X_3)}^T\end{array}\right]}^{-1}\·\left[\begin{array}{c}{d}_2^2-d_1^2+X_1^T{X}_1-X_2^T{X}_2\\ d_3^2-d_2^2+X_2^T{X}_2-X_3^T{X}_3\end{array}\right]$

在一实施例中，处理器包含电脑。

现请参照图1至图9，特别是先参照图1，其绘示依照本发明的一实施例的一种具有指令输入功能的显示器100。在此例子中，显示器100包含：显示面板110，以显示所需信息；多个声音/超声波转换器120，以感应指示或命令欲显示信息的一或多个物体的位置与姿势(动作)；微控制器130，以控制这些声音/超声波转换器120；数字信号处理器(Digital Signal Processor DSP)140，以处理声音/超声波转换器120所侦测到的感应信号，借以判断一或多个物体的位置与姿势(动作)；以及信息显示控制器170，以控制显示面板110来根据一或多个物体的位置与姿势(动作)来显示所需信息。

如图2所示，显示面板110具有显示区112与围绕显示区112的周边部114。声音/超声波转换器120({X_i})排列在显示面板110的周边部114中的多个选取位置，其中i＝1、2、3、…、N，N为正整数。在此示范实施例中，四个(N＝4)声音/超声波转换器120(X₁、X₂、X₃与X₄)以声音/超声波转换器120的发射/接收面设置在周边部114的框的上表面上的方式，分别埋设在显示面板110的周边部114的钢框的四个角落中。每一转换器X_i可具有独立的频率段f_i或相同频率段f_s。若转换器X_i具有相同频率f_s，可将每一转换器的启动时间与至少一转换器发射频率f_s的第一信号S1_i同步。

如图3所示，每一声音/超声波转换器120(X₁、X₂、X₃与X₄)包含发射器122与接收器124。发射器122配置以发射具有频率f_i的第一声音/超声波信号(S1_i)121。当第一信号(S1_i)121的波前129碰到一或多个障碍物或物体时，例如图3所示的物体A、B与C，每一物体A、B与C将第一信号(S1_i)121反射回去。接收器124接着接收经反射(第二)的声音/超声波信号123。反射后的信号123包含分别由物体A、B与C所反射的信号123A、123B与123C。根据这些反射信号123A、123B与123C之间的时间差与电压差，可判断每个物体A、B与C的位置及/或动作。此一或多个物体可为使用者的身体、手或手的一部分，或者是其它物体。

在一实施例中，控制声音/超声波转换器120(X_i)，以在每一周期T定期地在第一期间Δt_di内发射第一声音/超声波信号121，以及在第二期间ΔT_di内接收反射自物体的第二信号(S2_i)123。即声音/超声波转换器120所发射的第一声音/超声波信号121为周期T的脉冲信号。第一期间Δt_di与第二期间ΔT_di为预设。如图4与图5所示，声音/超声波转换器120的发射器122在第一期间Δt_di内发射声音/超声波信号121，其中第一期间Δt_di是从起始时间t_0i至第一时间t_1i。第一期间Δt_di定义出侦测区125。当声音/超声波信号121碰到使用者(物体)101的手时，声音/超声波信号121在第二期间ΔT_di内被反射回声音/超声波转换器120的接收器124，其中第二期间ΔT_di是从第三时间t_3i＝2ΔT_i至第四时间t_4i＝2(ΔT_i+Δt_di)，且ΔT_i定义出对应侦测距离。在此示范例中，接收器124包含一对接收器，此对接收器设置在发射器122的二侧。因此，此对接收器所接收的反射信号123r1与123r2之间具有时间差与电压差。通过分析反射信号123r1与123r2之间的时间差与电压差，可判断出使用者的手的位置与动作(姿势)。

利用图1所示的微控制器130所产生的控制信号(未绘示)，控制在第一期间Δt_di内第一声音/超声波信号121的发射、以及在第二期间ΔT_di内反射信号123的接收。在一实施例中，控制信号的频率范围约为10Hz-500kHz。控制信号用以驱动每一声音/超声波转换器120，且配置以在每一周期T的第一期间Δt_di内来启动每一声音/超声波转换器120的发射器122，使其发射第一声音信号121，并在其他时间内关闭发射器122；以及在第二期间ΔT_di内启动每一声音/超声波转换器120的接收器124，来接收反射(第二)信号123，并在其他时间内关闭接收器124。第一期间Δt_di与第二期间ΔT_di并未重叠。换言之，发射第一声音信号121与接收反射信号123发生在不同时间。如此，接收的信号主要为一或多个物体所反射的信号，而可减少或消除来自背景信号的信号干扰。此外，这样的架构可大幅降低声音/超声波转换器120的功率耗损。

请参照图5，其绘示依照本发明的一实施例的一种时序控制，其中脉冲周期T＝100ms。对于转换器X_i的每一周期T，第一期间Δt_di是从周期的起始时间t_0i到第一时间t_1i，且第二期间ΔT_di是从周期的第三时间t_3i＝2ΔT_i至第四时间t_4i＝2(ΔT_i+Δt_di)，其中ΔT_i＝(t_2i-t_0i)且决定在此周期中欲侦测的一或多个物体的有效距离，且t_4i＞t_3i＞t_2i＞t_1i＞t_0i。第一期间Δt_di决定侦测区。举例而言，如图5所示，对于每一脉冲周期T＝100ms而言，第一期间Δt_di设定从0ms至0.3ms，且ΔT_i设定从0ms至1.0ms，因此第二期间ΔT_di设定从2.0ms至2.6ms。因此，侦测区Δd_di约为3cm，且侦测距离D_i约为34cm。反射信号的前导(第一)波从侦测距离34cm处移动而在时间t_3i＝2.0ms时回到接收器，而反射信号的背(最后)波从距离(D_i+Δd_di)＝44cm移动处而在时间t_4i＝2.6ms时回到接收器。在此例子中，侦测距离D_i约为34cm，且具有约3cm的侦测区(范围)Δd_di。

在一实施例中，将每一周期T的ΔT_i设定为不相同，借以扩大侦测距离与有效侦测范围。举例而言，如图6所示，脉冲周期T＝100ms，亦即每秒有十个周期T_1i、T_2i、T_3i、…、T_10i。这十个周期T_1i、T_2i、T_3i、…、T_10i均相同，且T_1i＝T_2i＝T_3i＝…＝T_10i＝T＝100ms。然而，在每一周期中，将ΔT_i设定成不相同。较佳是，ΔT_1i＞ΔT_2i＞ΔT_3i＞…＞ΔT_10i。例如，ΔT_1i＝0.9ms，ΔT_2i＝1.0ms，ΔT_3i＝1.1ms，…，T_10i＝1.8ms。此外，Δt_d1i＝Δt_d2i＝Δt_d3i＝…＝Δt_d10i＝0.1ms。因此，有效侦测范围为可在第一周期T_1i中侦测的第一有效侦测距离D_1i至可在最后一个周期T_10i中侦测的最后有效侦测距离D_10i，在此例子中为约31cm-61cm。

在一例子中，每一声音/超声波转换器120的发射器122包含扬声器，且每一声音/超声波转换器120的接收器124包含麦克风。在另一实施例中，声音/超声波转换器120包含微机电系统(MEMS)超声波转换器。每一声音/超声波转换器120的发射器122所发射的第一声音信号121具有一频率。此频率落在约10kHz-20kHz的音频(audio frequency)范围、或超声波频率(ultrasonicfrequency)范围(大于20kHz)。每一发射的声音信号124的频率彼此相同或实质不同。每一转换器X_i可具有独立的频率段f_i或相同频率段f_s。若转换器X_i具有相同频率f_s，必须将每一转换器的启动时间与至少一转换器发射频率f_s的第一信号S1_i同步。前者绘示在图6中。后者绘示在图7中，其中第一发射器发出频率约40kHz的信号，第二发射器发出频率约80kHz的信号。对于这样具有发射器来发射不同频率的信号的显示器而言，侦测准确性可获得进一步的改善。

由于声音/超声波转换器120以180度的发射角来发射声波，因此没有光学死角的限制。因此，显示器的控制区包含近场(near field)触控区115(用以侦测一物体的X-Y坐标的显示区112上方约0-5cm)、姿势控制区116(姿势控制的显示面板110的前方约30cm-200cm)、以及非触控区117(姿势控制的显示面板110的侧边区)，如图8所示。

现请回头参照图1，微控制器130与声音/超声波转换器120({X_i})交流，以产生具周期时间T的控制信号，而在每一周期定期地来驱动每一声音/超声波转换器120的发射器122在第一期间Δt_di内发射第一信号S1_i，并驱动每一声音/超声波转换器120的接收器124在第二期间ΔT_di内接收第二信号S2_i。

显示器100亦包含耦合于微控制器130的数字模拟转换器152，以将控制信号从数字格式转换成模拟格式；且选择性包含耦合在数字模拟转换器152与每一声音/超声波转换器120(X_i)之间的发射器放大器162，以放大转换后的控制信号，并将放大后的控制信号输入至每一声音/超声波转换器120(X_i)，如此在每一周期中，每一声音/超声波转换器120(X_i)的发射器122在第一期间Δt_di内发射第一信号S1_i，且每一声音/超声波转换器120(X_i)的接收器124在第二期间ΔT_di内接收第二信号S2_i。

此外，显示器100亦包含耦合于每一声音/超声波转换器120(X_i)的接收器放大器164，以放大每一声音/超声波转换器120(X_i)的接收器124所接收的每一第二信号S2_i；以及耦合在微控制器130与接收器放大器164之间的模拟数字转换器154，以将每一放大后的第二信号S2_i从模拟格式转换成数字格式，并将每一转换后的第二信号S2_i输入至微控制器130。

在如图9所示的实施例中，可以特殊用途集成电路180来取代数字模拟转换器152、模拟数字转换器154与接收器放大器164，其中此特殊用途集成电路180具有耦合于微控制器130的第一端口181与第二端口182、以及耦合于声音/超声波转换器120的第三端口183。特殊用途集成电路180具有：耦合在第一端口181与第三端口183之间的数字模拟转换器184，以将控制信号从数字格式转换成模拟格式，并将转换后的控制信号输入至声音/超声波转换器120；耦合于第三端口183的接收器放大器185，以放大声音/超声波转换器120所接收的每一反射信号；以及耦合在第二端口182与接收器放大器185之间的模拟数字转换器186，以将每一放大后的反射信号从模拟格式转换成数字格式，并将每一转换后的第二信号S2_i输入至微控制器130。

如图1所示，数字信号处理器140与微控制器130耦合，以处理来自声音/超声波转换器120({X_i})的已接收的第二信号{S2_i}，借以判断至少一物体相对于显示区的位置与姿势。在一实施例中，处理器包含电脑。显示器100更包含与处理器140和显示面板110交流的信息显示控制器170(或屏幕的图形控制器)，以根据一或多个物体的位置与姿势来显示所需信息于显示区112中。

根据本发明的实施例，在信号处理中，撷取并处理转换器的接收器所接收的反射信号，以提升这些反射信号的解析度，借此物体所反射的信号可获得确认。从反射自物体的已确认信号，可获得接收器与物体之间的距离。接下来，通过分析这些距离的几何关系，可获得物体相对于显示面板的二维与三维位置。理论上，反射自物体的声波具有特定回波包络线(echo envelope)。在一实施例中，利用拉格瑞转换(Laguerre transform)与费舍尔线性判别分析(Fisher’slinear discriminate analysis；FLDA)技术，来解析反射声波的回波包络线的形状。接着，利用正交拉格瑞多项式法(orthonormal Laguerre polynomial approach)，展开强健特征空间(robust characteristic space)(图像)，其中拉格瑞系数利用不同方法获得。因此，产生包含超声波信号的正确信息的超声波信号描述符号(descriptor)，借此可建立反射窄频超声波信号的自动感测、建模与分类系统。

实际上，反射自物体的超声波信号带有大量噪声，如图10的信号1023所示，而会降低物体与转换器之间的距离判断的准确性。然而，根据本发明，利用滑动视窗协议来联结来自每一声音/超声波转换器X_i的每一接收的物体反射信号与匹配滤波器。既然噪声的能量与振幅小于物体反射的声音信号的能量与振幅，因此经过匹配滤波器后，噪声的输出远小于物体反射的声音信号的输出。如图10所示，信号1028从匹配滤波器输出，其中噪声被实质滤除，且信号峰“1”、“2”与“3”分别与三个物体有关。当输出的信号1028的峰值大于预设阀值1029时，可确认此峰为一物体。如图10所示，三个物体由输出信号1028的三个峰“1”、“2”与“3”所确认。

从这些峰信号，可获得一物体至每一声音/超声波转换器X_i的距离d_i。在一实施例中，至少一物体至每一声音/超声波转换器X_i的距离d_i满足关系式：

${|X-X_i|}^2=X^{T}X-2X_i^{T}X+X_i^T{X}_i=d_i^2,---\left(1\right)$

其中X_i＝[x_i y_i]^T为转换器X_i的位置，i为声音/超声波转换器的参考标号，X＝[x y]^T为物体的位置。对于四个转换器系统，从每一转换器X_i的方程式(1)与其至物体的距离d_i，可获得下列的关系式：

$2\·\left[\begin{array}{c}{(X_1-X_2)}^T\\ {(X_2-X_3)}^T\\ {(X_3-X_4)}^T\end{array}\right]\·X=\left[\begin{array}{c}{d}_2^2-d_1^2+X_1^T{X}_1-X_2^T{X}_2\\ d_3^2-d_2^2+X_2^T{X}_2-X_3^T{X}_3\\ d_4^2-d_3^2+X_3^T{X}_3-X_4^T{X}_4\end{array}\right].---\left(2\right)$

只要四个转换器中至少三个并非排成一直线，方程式(2)仅具有一解，此解的形式为：

$X=\frac{1}{2}{\left[\begin{array}{c}{(X_1-X_2)}^T\\ {(X_2-X_3)}^T\end{array}\right]}^{-1}\·\left[\begin{array}{c}{d}_2^2-d_1^2+X_1^T{X}_1-X_2^T{X}_2\\ d_3^2-d_2^2+X_2^T{X}_2-X_3^T{X}_3\end{array}\right].---\left(3\right)$

如方程式(3)，选择四个转换器X₁、X₂、X₃与X₄的所有可能组合，以获得所有组合的物体位置。理论上，所获得的所有位置必须几乎相同。

实际上，由于背景噪声与其它因素，因此误差可能存在物体至每一声音/超声波转换器X_i的所计算出的距离d_i中。因此，针对物体所获得的所有位置可能不相同。若所获得的位置的差异没有很显著，通过平均所获得的位置，可获得物体的平均位置。

若所获得的位置的差异非常明显，则需再次检查物体至每一声音/超声波转换器X_i的距离d_i的关系。由于四个超声波转换器的位置固定，且物体(例如手指)位在这四个超声波转换器所定义出的侦测区中，因此物体到每一声音/超声波转换器X_i的距离d_i会受到限制。因此，在信号处理中，可删除或移除不遵守限制传导的距离d_i，而可降低不合理的物体位置点。另一方面，由于声音/超声波转换器在非常短的时间间隔中发射多组声音信号，因此根据上面所公开的方法，可计算出物体的一定数量的位置坐标。通过使用统计方法于短时间间隔中所算出的物体的一定数量的位置坐标，可获得具有此物体的这些位置坐标的统计分布。当统计分布的值大于一预设阀值时，此位置坐标为物体所在之处。否则，并无物体位在位置坐标上。亦可将这样的统计方法应用在多个物体的识别上，借以改善侦测准确性。

图11绘示依照本发明的一示范显示器的二接收器1与2所接收的物体反射信号。根据上面公开的方法处理每一接收的物体反射信号，并显示三个峰分别对应于手指1、2与3。

在本发明的一态样中，一种具有指令输入功能的显示器，其具有：显示信息的显示面板，此显示面板具有显示区、与围绕显示区的周边部；以及多个声音/超声波转换器{X_i}排列在周边部中的多个选取位置处，其中i＝1、2、3、...、N，N为正整数，且每一声音/超声波转换器X_i配置以每一周期定期地在第一期间Δt_di内发射第一信号S1_i，且在第二期间ΔT_di内接收第二信号S2_i，其中第二信号S2_i是由至少一物体反射自第一信号S1_i；以及与这些声音/超声波转换器{X_i}交流的处理器，以处理来自这些声音/超声波转换器{X_i}的已接收的第二信号{S2_i}，来判断此至少一物体相对于显示区的位置与姿势。

在一实施例中，每一声音/超声波转换器X_i包含：发射器，以发射第一信号S1_i；以及接收器，以接收第二信号S2_i。每一转换器X_i可具有独立的频率段f_i或相同频率段f_s。若转换器X_i具有相同频率f_s，必须将每一转换器之启动时间与至少一转换器发射频率f_s之第一信号S1_i同步。每一声音/超声波转换器X_i所发射的第一信号S1_i的频率彼此相同或实质不同。

在一实施例中，对于转换器X_i的每一周期，第一期间Δt_di是从周期的起始时间t_0i至第一时间t_1i，且第二期间ΔT_di是从周期的第三时间t_3i＝2ΔT_i至第四时间t_4i＝2(ΔT_i+Δt_di)，其中ΔT_i＝(t_2i-t_0i)并决定在此周期中欲侦测的至少一物体的有效距离，且t_4i＞t_3i＞t_2i＞t_1i＞t_0i。在一实施例中，任何但非第一周期的ΔT_i比其所紧接的前一周期的ΔT_i长，借以定义从第一周期中可侦测的第一有效侦测距离至在最后周期中可侦测的最后有效侦测距离的有效侦测范围。

在另一态样中，本发明有关于一种具有指令输入功能的显示器的控制方法，其中此显示器包含：显示面板，此显示面板具有显示区、与围绕显示区的周边部；以及多个声音/超声波转换器{X_i}排列在周边部中的多个选取位置，其中i＝1、2、3、...、N，N为正整数。

在一实施例中，此方法包含步骤：提供控制信号来驱动这些声音/超声波转换器{X_i}，如此每一声音/超声波转换器X_i在每一周期定期地在第一期间Δt_di内发射第一信号S1_i，且在第二期间ΔT_di内接收第二信号S2_i，其中第二信号S2_i是由至少一物体反射自第一信号S1_i；收集每一声音/超声波转换器X_i的已接收的第二信号S2_i；处理来自每一声音/超声波转换器X_i的已收集的第二信号S2_i，以判断至少一物体相对于显示区的位置与姿势；以及根据至少一物体的已判断的位置与姿势来显示所需信息于显示区中。每一声音/超声波转换器X_i所发射的第一信号S1_i的频率f_i彼此相同或实质不同。

本发明的一态样有关于一种显示面板的物体侦测以控制屏幕内容的声音/超声波转换器的排列。在一实施例中，此排列包含多个声音/超声波转换器{X_i}，i＝1、2、3、...、N，且N≥4。每一声音/超声波转换器X_i具有盲视区，声音/超声波转换器X_i并无法在盲视区中侦测出信号。这些声音/超声波转换器{X_i}在空间中排列成一或多个声纳柱(sonar bar)。此一或多个声纳柱可拆卸地装设在显示面板的周围，以定义出一声音/超声波转换器阵列，如此一来，此声音/超声波转换器阵列的至少四个声音/超音波转换器的盲视区没有重叠。

替代地，本发明有关于一种声纳柱，用以在显示面板的屏幕内容控制中的物体侦测。在一实施例中，此声纳柱具有围体、以及围入围体内的一或多个声音/超音波转换器。围体具有一或多个防护膜或一个防护壳，以防止具有显示面板的围入的一或多个声音/超音波转换器遭受电磁干扰。应用时，一或多个声纳柱可拆卸地装设在显示面板的周围，以定义出一声音/超音波转换器阵列，如此一来，此声音/超音波转换器阵列的至少四个声音/超音波转换器的盲视区没有重叠。

藉此，当欲侦测的物体位于一声音/超音波转换器的盲视区中时，至少三个未重叠的声音/超音波转换器可侦测物体与此至少三个未重叠的声音/超音波转换器之间各自的距离，借以判断物体相对于显示面板的位置及/或姿势。这样的排列可应用在，例如电视、监视器、膝上型电脑、车辆的全球定位系统(GPS)或导引系统、多媒体游戏机等等的屏幕内容控制中。

在一实施例中，声音/超音波转换器X_i的接收器具有不同的频率段。换句话说，声音/超音波转换器X_i装设以发射和接收具不同频率段的信号。

在一实施例中，每一声音/超音波转换器Xi具有相同的频率段f_s。这多个声音/超音波转换器中的至少一个装设以发射具有频率段f_s的第一信号S1_i。若二个或多个转换器装设以发射第一信号S1_i，将此二或多个转换器的启动时间彼此同步。

此外，每一声音/超声波转换器X_i装设以接收由物体反射自第一信号S1_i的第二信号S2_i。由各自声音/超声波转换器X_i接收的第二信号S2_i含有至少一反射时间Tr_i、反射电压Vr_i与反射相位Ψr_i的信息。反射时间Tr_i和物体与各自声音/超声波转换器之间的距离d_i有关。反射电压Vr_i和物体的尺寸、或物体与显示面板之间的距离有关。反射相位Ψr_i和物体的材质有关。

依照本发明的实施例，通过计算各自声音/超声波转换器X_i所接收的每一第二信号S2_i的反射时间Tr_i，可决定物体与各自声音/超声波转换器X_i之间的距离d_i。举例而言，从至少三个未重叠的声音/超声波转换器X₁、X₂与X₃，可获得物体相对于显示面板的位置X，此至少三个未重叠的声音/超声波转换器X₁、X₂与X₃的形式为：

$X=\frac{1}{2}{\left[\begin{array}{c}{(X_1-X_2)}^T\\ {(X_2-X_3)}^T\end{array}\right]}^{-1}\·\left[\begin{array}{c}{d}_2^2-d_1^2+X_1^T{X}_1-X_2^T{X}_2\\ d_3^2-d_2^2+X_2^T{X}_2-X_3^T{X}_3\end{array}\right].$

其中X_i＝[x_i y_i]^T为声音/超声波转换器X_i的位置，且X＝[x y]^T为物体的位置。若物体的位置X位于所需的感应位置，物体的碰触或运动这样一个事件视为有效。

其次，通过计算各自声音/超声波转换器X_i所接收的每一第二信号S2_i的反射电压Vr_i，可决定物体的尺寸、或物体与显示面板之间的距离。后者与物体在z方向的位置对应。

再者，通过计算各自声音/超声波转换器X_i所接收的每一第二信号S2_i的反射时间的变化ΔTr_i、或反射电压的变化ΔVr_i，可决定物体的动作及/或姿势。可利用这样物体的动作及/或姿势来选取信息显示的选择及/或改变光标的位置。举例而言，若物体朝显示面板移动，反射时间变短。这样表示一个推的触控事件或光标处信息显示的选取。若物体从显示面板移回，反射时间变长。这样代表一个松开的触控事件或光标从信息显示的移位。此外，沿着显示面板上下及/或左右移动物体引起各自声音/超声波转换器X_i所接收的每一第二信号S2_i的反射时间Tr_i的变动，而可能代表光标的移动、不同信息显示的改变或不同信息显示的选取。

此外，通过计算各自声音/超声波转换器X_i所接收的每一第二信号S2_i的反射时间的导数(ΔTr_i/dt)、或反射电压的导数(ΔVr_i/dt)，可决定物体动作及/或姿势的速度与方向。这样物体的动作及/或姿势的速度向量(即速度与方向)可用以控制信息显示的速率、显示选取或光标的移动。

此外，通过计算各自声音/超声波转换器X_i所接收的每一第二信号S2_i的反射相位Ψr_i，可决定物体的材质。根据物体的材质，可将对应信息显示于显示面板中、或者可因此指定光标的对应影像。举例而言，若物体为人的手指时，将手型(hand-like)影像指定给光标。如此一来，手型光标仅用以进行信息显示的选取。若物体为笔，则将手持笔型(hand-hold pencil-like)影像指定给光标。因此，手持笔型光标用以在显示面板上绘图。

现请参照图12，其绘示依照本发明的一实施例的一种声纳柱1200的示意图。声纳柱1200具有围体1210、以及围入围体1210内的一或多个声音/超声波转换器1220。每一声音/超声波转换器1220具有盲视区1230，声音/超声波转换器1220并无法在盲视区1230中侦测出信号。在图12所示的示范实施例中，使用了五个声音/超声波转换器1220，且围体1210为一防护壳，以防止具有显示面板的围入的声音/超声波转换器1220遭受电磁干扰。在一实施例中，围体1210可具有一或多个防护膜，以防止具有显示面板的围入的声音/超声波转换器1220遭受电磁干扰。

应用时，一或多个声纳柱可拆卸地装设在显示面板的周围，以定义出一声音/超声波转换器阵列，如此一来，此声音/超声波转换器阵列的至少四个声音/超声波转换器的盲视区没有重叠。

请参照图13，具有五个声音/超声波转换器1320的声纳柱1300可拆卸地装设在显示面板1350的上侧/缘，以定义出一声音/超声波转换器阵列。在此实施例中，声音/超声波转换器阵列具有在围体1310中排成一直线的五个声音/超声波转换器1320。这五个声音/超声波转换器1320的盲视区1330彼此不重叠。此外，每一声音/超声波转换器1320具有角度β所标示的视场(field of view)，其中此角度β可180度。实际上，一声音/超声波转换器1320发射一传送信号。当物体，例如人的手指1390，碰触或接近显示面板1350时，人的手指1390将传送信号反射至每一声音/超声波转换器1320。如上所讨论，通过处理这五个声音/超声波转换器1320所接收的反射信号，可决定人的手指1390的位置及/或姿势，因此将信息/内容显示在显示面板1350中。

图14与图15绘示显示面板的物体侦测以控制屏幕内容的声音/超声波转换器的排列的另一实施例。同样使用一个声纳柱1400。声纳柱1400可拆卸地装设在显示面板1450的左侧/缘，且具有四个声音/超声波转换器X₁、X₂、X₃与X₄。每一声音/超声波转换器X₁、X₂、X₃或X₄具有一盲视区1431、1432、1433或1434。这四个盲视区1431、1432、1433与1434彼此不重叠。

若手指1490并未位于这四个盲视区1431、1432、1433与1434的任一者中时，如图14所示，通过计算各自声音/超声波转换器X_i所接收的反射信号的反射时间Tr_i，可获得手指1490与各自声音/超声波转换器X_i(i＝1、2、3与4)之间的距离d_i。物体至每一声音/超声波转换器X_i的距离d_i满足关系式：

${|X-X_i|}^2=X^{T}X-2X_i^{T}X+X_i^T{X}_i=d_i^2,---\left(4\right)$

其中X_i＝[x_i y_i]^T为声音/超声波转换器X_i的位置，i为声音/超声波转换器的参考标号，且X＝[x y]^T为物体的位置。对于如图14所示的四个转换器系统，从每一转换器X_i的方程式(4)与其至物体的距离d_i，可获得下列的关系式：

$2\·\left[\begin{array}{c}{(X_1-X_2)}^T\\ {(X_2-X_3)}^T\\ {(X_3-X_4)}^T\end{array}\right]\·X=\left[\begin{array}{c}{d}_2^2-d_1^2+X_1^T{X}_1-X_2^T{X}_2\\ d_3^2-d_2^2+X_2^T{X}_2-X_3^T{X}_3\\ d_4^2-d_3^2+X_3^T{X}_3-X_4^T{X}_4\end{array}\right].---\left(5\right)$

由于四个盲视区1431、1432、1433与1434彼此不重叠，因此方程式(5)仅具有一解，此解的形式为：

$X=\frac{1}{2}{\left[\begin{array}{c}{(X_1-X_2)}^T\\ {(X_2-X_3)}^T\end{array}\right]}^{-1}\·\left[\begin{array}{c}{d}_2^2-d_1^2+X_1^T{X}_1-X_2^T{X}_2\\ d_3^2-d_2^2+X_2^T{X}_2-X_3^T{X}_3\end{array}\right].---\left(6\right)$

如方程式(6)，选择四个转换器X₁、X₂、X₃与X₄的所有可能组合，以获得所有组合的物体位置。理论上，所获得的所有位置必须几乎相同。

若手指1490位于例如第四声音/超声波转换器X₄的盲视区1434中时，如图15所示，利用手指1490与第一、第二和第三的各声音/超声波转换器X_i(i＝1、2与3)之间的距离d_i来决定手指1490的位置X，其中手指1490的位置X由方程式(6)所决定。

请参照图16，依照本发明的一实施例，利用二声纳柱1601与1602进行显示面板的屏幕内容控制中的物体侦测。每一声纳柱1601(1602)具有二声音/超声波转换器X₁与X₂(X₃与X₄)。声纳柱1601与1602分别设置在显示面板1650的左侧与右侧，如此一来盲视区1631-1634并不重叠。

若手指1690并未位于这四个盲视区1631、1632、1633与1634的任一者中时，如图16所示，通过计算各自声音/超声波转换器X_i所接收的反射信号的反射时间Tr_i，可获得手指1690与各自声音/超声波转换器X_i(i＝1、2、3与4)之间的距离d_i。接着，利用满足方程式(6)的关系的四个距离d₁、d₂、d₃与d₄中的任三个，可获得物体的位置X。

不同地，若手指1690位于例如第四声音/超声波转换器X₄的盲视区1634中时，利用距离d₁、d₂与d₃来决定手指1690的位置X，其中手指1690的位置X由方程式(6)所决定。

图17与图18绘示出声音/超声波转换器的排列的一种实施例。在一示范实施例中，利用二声纳柱1701与1702进行显示面板1750的屏幕内容控制中的物体侦测。每一声纳柱1701(1702)具有三声音/超声波转换器X₁、X₂与X₃(X₄、X₅与X₆)。类似于图16所示的排列，声纳柱1701与1702分别设置在显示面板1750的左侧与右侧。然而，在声纳柱1701中，盲视区1731与盲视区1732重叠，盲视区1732接着与盲视区1733重叠。在声纳柱1702中，盲视区1734与盲视区1735重叠，盲视区1735接着与盲视区1736重叠。

若手指1790并未位于这六个盲视区1731-1736的任一者中时，如图17所示，可启动任一声纳柱1701或1702来侦测手指1790的位置。举例而言，如图17所示，启动声纳柱1701来判断手指1790的位置X。在一例子中，由声纳柱1701的第一、第二与第三声音/超声波转换器X₁、X₂与X₃所接收的反射信号，计算出距离d₁、d₂与d₃。

若手指1790位于例如声纳柱1701的第三声音/超声波转换器X₃的盲视区1733中时，启动声纳柱1702来判断手指1790的位置X，如图18所示。在此例子中，由声纳柱1702的第四、第五与第六声音/超声波转换器X₄、X₅与X₆所接收的反射信号，计算出距离d₄、d₅与d₆。

在本发明的另一态样中，一种显示面板的屏幕内容控制中的物体侦测方法包含步骤：将多个声音/超声波转换器{X_i}在空间中排列成一或多个声纳柱，其中此一或多个声纳柱可拆卸地装设在显示面板的周围，以定义出一声音/超声波转换器阵列，i＝1、2、3、...、N，N≥4，且每一声音/超声波转换器X_i具有盲视区，如此一来声音/超声波转换器阵列的至少四个声音/超声波转换器的盲视区没有重叠；装设这多个声音/超声波转换器X_i中的至少一个来发射第一信号S1_i、以及使每一声音/超声波转换器X_i接收由物体反射自第一信号S1_i的第二信号S2_i；处理所接收的第二信号S2_i，以判断此物体相对于显示区的位置、动作及/或姿势；以及根据物体的位置、动作及/或姿势，在显示面板中显示所需信息。

已提交的本发明的示范实施例的上述描述，仅作为举例说明与描述之用，并非无所不包，也非用以将本发明限制在所揭示的刻板形式。根据上述教示，可有许多修饰与变化。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (15)

1.一种可侦测至少一物体的显示器，其特征在于，包含：

(a)一显示面板，用以显示信息，该显示面板具有一显示区、以及一周边部围绕该显示区；

(b)多个声音/超声波转换器X_i，排列在该周边部中的多个选取位置处，i＝1、2、3、…、N，N为正整数，其中配置这些声音/超声波转换器X_i的至少一者以定期地在一第一期间Δt_di内发射一第一信号S1_i，且在一第二期间ΔT_di内接收一第二信号S2_i，其中该第二信号S2_i由该至少一物体反射自该第一信号S1_i；以及

(c)一处理器，与这些声音/超声波转换器X_i交流，以处理已接收的该第二信号S2_i，来判断该至少一物体相对于该显示区的一位置；

其中对于每一周期，该第一期间Δt_di从该周期的一起始时间t_0i至一第一时间t_1i，且该第二期间ΔT_di从该周期的一第三时间t_3i＝2ΔT_i至一第四时间t_4i＝2(ΔT_i+Δt_di)，其中ΔT_i＝(t_2i-t_0i)且决定在该周期中欲侦测的该至少一物体的一有效距离，t_2i为该周期的一第二时间，t_4i>t_3i>t_2i>t_1i>t_0i；

其中每一周期的ΔT_i不同于该周期所紧接的前一周期的ΔT_i，借以定义从一第一周期中可侦测的一第一有效侦测距离至在一最后周期中可侦测的一最后有效侦测距离的一有效侦测范围。

2.根据权利要求1所述的显示器，其特征在于，还包含一微控制器，耦合在这些声音/超声波转换器X_i与该处理器之间，以提供一控制信号来驱动这些声音/超声波转换器X_i。

3.根据权利要求2所述的显示器，其特征在于，还包含一数字模拟转换，耦合在该微控制器与每一这些声音/超声波转换器X_i之间，以将该控制信号从一数字格式转换成一模拟格式，并将转换后的该控制信号输入至每一这些声音/超声波转换器X_i，如此对于每一周期，每一这些声音/超声波转换器X_i的一发射器在该第一期间Δt_di内发射该第一信号S1_i，且每一这些声音/超声波转换器X_i的一接收器在该第二期间ΔT_di内接收该第二信号S2_i。

4.根据权利要求3所述的显示器，其特征在于，还包含一发射器放大器，耦合在该数字模拟转换器与每一这些声音/超声波转换器X_i之间，以放大转换后的该控制信号，并将放大后的该控制信号输入至每一这些声音/超声波转换器X_i。

5.根据权利要求3所述的显示器，其特征在于，还包含：

(a)一接收器放大器，耦合于每一这些声音/超声波转换器X_i，以放大每一这些声音/超声波转换器X_i的该接收器所接收的每一这些第二信号S2_i；以及

(b)一模拟数字转换器，耦合在该微控制器与该接收器放大器之间，以将放大后的每一这些第二信号S2_i从该模拟格式转换成该数字格式，并将转换后的每一这些第二信号S2_i输入至该微控制器。

6.根据权利要求2所述的显示器，其特征在于，还包含一特殊用途集成电路，该特殊用途集成电路具有耦合于该微控制器的一第一端口与一第二端口、以及耦合于每一这些声音/超声波转换器X_i的一第三端口，该特殊用途集成电路包含：

(a)一数字模拟转换器，耦合在该第一端口与该第三端口之间，以将该控制信号从一数字格式转换成一模拟格式，并将转换后的该控制信号输入至每一这些声音/超声波转换器X_i，如此对于每一周期，每一这些声音/超声波转换器X_i的一发射器在该第一期间Δt_di内发射该第一信号S1_i，且每一这些声音/超声波转换器X_i的一接收器在该第二期间ΔT_di内接收该第二信号S2_i；

(b)一接收器放大器，耦合于该第三端口，以放大每一这些声音/超声波转换器X_i的该接收器所接收的每一这些第二信号S2_i；以及

(c)一模拟数字转换器，耦合在该第二端口与该接收器放大器之间，以将放大后之每一这些第二信号S2_i从该模拟格式转换成该数字格式，并将转换后之每一这些第二信号S2_i输入至该微控制器。

7.一种侦测至少一物体的显示器的控制方法，其特征在于，其中该显示器包含具有一显示区与围绕该显示区的一周边部的一显示面板、以及多个声音/超声波转换器{X_i}排列在该周边部中的多个选取位置，i＝1、2、3、…、N，N为正整数，且该方法包含下列步骤：

(a)提供一控制信号来驱动这些声音/超声波转换器X_i，如此这些声音/超声波转换器X_i的至少一者定期地在一第一期间Δt_di内发射一第一信号S1_i，且在一第二期间ΔT_di内接收一第二信号S2_i，其中该第二信号S2_i由该至少一物体反射自该第一信号S1_i；

(b)收集这些声音/超声波转换器X_i的该至少一者已接收的该第二信号S2_i；

(c)处理已收集的该第二信号S2_i，以判断该至少一物体相对于该显示区的一位置；以及

(d)根据该至少一物体的已判断的该位置来显示所需信息于该显示区中；

其中对于每一周期，该第一期间Δt_di从该周期的一起始时间t_0i至一第一时间t_1i，且该第二期间ΔT_di从该周期的一第三时间t_3i＝2ΔT_i至一第四时间t_4i＝2(ΔT_i+Δt_di)，其中ΔT_i＝(t_2i-t_0i)且决定在该周期中欲侦测的该至少一物体的一有效距离，t_2i为该周期的一第二时间，t_4i>t_3i>t_2i>t_1i>t_0i；

其中每一周期的ΔT_i不同于该周期所紧接的前一周期的ΔT_i，借以定义从一第一周期中可侦测的一第一有效侦测距离至在一最后周期中可侦测的一最后有效侦测距离的一有效侦测范围。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，其中每一这些声音/超声波转换器X_i包含一发射器，以发射该第一信号S1_i、以及一接收器，以接收该第二信号S2_i。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，其中改变该控制信号以适合每一周期，藉以在该第一期间Δt_di内启动每一这些声音/超声波转换器X_i的该发射器、以及在该第二期间ΔT_di内启动每一这些声音/超声波转换器X_i的该接收器。

10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，其中每一这些声音/超声波转换器X_i所发射的这些第一信号S1_i的至少一者的频率彼此实质不同。

11.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，其中该处理步骤包含利用一滑动视窗协议来联结已接收的该第二信号S2_i与一匹配滤波器的步骤，借此获得该至少一物体到每一这些声音/超声波转换器X_i的一距离d_i。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，其中该至少一物体到每一这些声音/超声波转换器X_i的该距离d_i满足一关系式：

$|X-X_i{|}^2=X^{T}X-2X_i^{T}X+X_i^T{X}_i=d_i^2,$

其中X_i＝[x_i y_i]^T为每一这些声音/超声波转换器X_i的一位置，X＝[x y]^T为该至少一物体的该位置，其中该至少一物体的该位置从这些声音/超声波转换器X_i中位于一非直线的三声音/超声波转换器X₁、X₂与X₃来获得，且形式为：

$X=\frac{1}{2}{\left[\begin{array}{c}{\left(X_1-X_2\right)}^T\\ {\left(X_2-X_3\right)}^T\end{array}\right]}^{-1}\left[\begin{array}{c}{d}_2^2-d_1^2+X_1^T{X}_1-X_2^T{X}_2\\ d_3^2-d_2^2+X_2^T{X}_2-X_3^T{X}_3\end{array}\right].$

13.一种可侦测物体的显示器，其特征在于，该显示器包含多个声音/超声波转换器X_i，所述多个声音/超声波转换器X_i，在空间中排列成一或多个声纳柱，且这些声纳柱可拆卸地装设在该显示器的显示面板的一周围，以定义出一声音/超声波转换器阵列，i＝1、2、3、…、N，且N≥4，每一这些声音/超声波转换器X_i具有一盲视区，借以使该声音/超声波转换器阵列的至少四个声音/超声波转换器的这些盲视区没有重叠，如此，当欲侦测的一物体位于这些声音/超声波转换器X_i中的一者的该盲视区中时，这些声音/超声波转换器X_i中的未重叠的至少三个声音/超声波转换器X₁、X₂与X₃可侦测该物体与未重叠的该至少三个声音/超声波转换器X₁、X₂与X₃之间各自的一距离，借以判断该物体相对于该显示面板的一位置及/或姿势；

其中这些声音/超声波转换器X_i中的至少一者装设以发射一第一信号S1_i，其中每一这些声音/超声波转换器X_i装设以接收由该物体反射自该第一信号S1_i的一第二信号S2_i；

其中各自的这些声音/超声波转换器X_i所接收的该第二信号S2_i含有至少一反射时间Tr_i、一反射电压Vr_i与一反射相位Ψr_i的信息，其中该反射时间Tr_i和该物体与各自的这些声音/超声波转换器X_i之间的一距离d_i有关，该反射电压Vr_i和该物体的一尺寸、或该物体与该显示面板之间的一距离有关，该反射相位Ψr_i和该物体的一材质有关。

14.根据权利要求13所述的显示器，其特征在于，其中每一这些声纳柱包含一围体，以将这些声音/超声波转换器X_i中的一或多个声音/超声波转换器围入，其中该围体具有一或多个防护膜或一防护壳，以防止围体围入的一或多个声音/超声波转换器遭受电磁干扰。

15.根据权利要求13所述的显示器，其特征在于，其中利用各自的这些声音/超声波转换器X_i所接收的该第二信号S2_i的该反射时间的变化ΔTr_i、或该反射电压的变化ΔVr_i，决定该物体的一动作及/或姿势；以及

利用各自的这些声音/超声波转换器X_i所接收的该第二信号S2_i的该反射时间的导数ΔTr_i/dt、或该反射电压的导数ΔVr_i/dt，决定该物体的该动作及/或姿势的一速度与方向。