TW201239719A - Hover detection in an interactive display device - Google Patents

Description

201239719 、發明說明： 對相關申請案的交互參照 本申請案對應於申請於2010年11月18日，名稱為 「VARIABLE LIGHT DIFFUSION IN INTERACTIVE DISPLAY DEVICE」之美國專利申請案第12/949,416號 的部分接續案，並主張對於該第12/949,416號申請案的 優先權，並以引用之方式將全部内容併入本文。 【發明所屬之技術領域】 本發明相關於在互動式顯示裝置中的懸停偵測 【先前技術】 互動式顯示裝置（諸如表面運算裝置）可經配置，以允 許使用者經由觸摸互動式顯示表面與裝置互動，而非經 由周邊輸入與輸出裝置與裝置互動(或除了經由周邊輸 入與輸出裝置與裝置互動以外），周邊輸人與輸出裝置諸 測it〗、，控制裝置以及監視器。可使用各種觸摸感 (t0Uch '互動式顯示裝置中感測觸碰’觸摸感測 _h-senslngm制包含(但不限於)電容式、 光學機制《光聲讎# Μ 及 來獲取觸摸感測=可利用一或更多個攝影機 測觸碰觸摸感測表面的手指與其他物件。象中偵 4 201239719 【發明内容】 本發明揭示關於在互動式顯示裝置中偵測懸停的具體 實施例。例如，一種具體實施例提供互動式顯示裝置， 包含經配置以在互動式表面上顯示影像的顯示面板；放 置為础接顯示面板的成像楔形鏡；經配置以藉由透過成 像楔形鏡擷取影像，來擷取放置在互動式表面前面並與 互動式表面分隔之物件的影像的影像感測器；邏輯子系 、.充以及，包含指令的資料保持子系統，指令可由邏輯 子系統執行以操作顯示面板與影像感測器，並根據自影 像感測器接收到的一或更多個影像來偵測懸停輸入。 提供此發明内容，而以簡化形式介紹所選定的概念， 才心將於下文【貫施方式】中進一步說明。此發明内容 不意為識別所請發明標的的關鍵特徵或必要特徵，亦不 意為用於限制所請發明標的的範圍。再者，所請發明標 的並不限於解決任何或所有本說明書任何部分中提及之 缺點的實施。 【實施方式】 在本說明書中揭示相關於在互動式顯示裝置中偵測懸 知輸入的具體實施例，以及相關於在互動式顯示裝置中 使用可變式擴散器的具體實施例。在本說明書中使用的 名「懸停（hover)」，係說明在互動式表面上方（但不接 石—V> . 八表面）執行的姿勢（gestures)及/或姿態 5 201239719 (postures) ’互動式顯示裝置可偵測姿勢及/或姿態，而 允許在互動式顯示裝置上顯示對懸停事件的回應。第1 圖圖不互動式顯示裝置100的具體實施例，互動式顯示 裝置100包含顯示面板102，顯示面板102經配置以向 使用者顯示影像。互動式顯示裝置100亦包含影像感測 器104 ’影像感測器丨〇4經配置以獲取互動式表面1 〇8 的影像’而偵測例如由使用者的手指丨〇6及/或其他物件 在互動式表面1〇8上（或上方）進行的觸碰輸入。由此， 在影像感測器1 〇4被放置在從使用者觀點看來光學地位 於顯示面板102後面的情況下，影像感測器104可經配 置以谓測穿過顯示面板的光波長，不論顯示面板的影像 產生材料的狀態為何。 做為更特定的範例，在顯示面板丨〇2為液晶顯示 (liquid crystal display; LCD)的情況中，攝影機可經配置 以擷取在近紅外線（near infrared)光譜中的影像，因為在 近紅外線光譜中的光可穿過LCD面板，不論每個像素中 的液晶材料的狀態為何。再者，因為LCD可裝配RGB 渡光片（filter) ’攝影機可經配置，以藉由使用讓每個像 素内的RGB細胞元之每一者的顯示為通透的内容來驅 動顯示器’而擷取在可見光譜中的影像。此外，攝影機 系統可經由隨時間改變可見背光、顯示内容以及影像棟 取系統的配置，來擷取紅外線影像與彩色影像兩者。類 似的，在顯示面板102為有機發光二極體（〇rganie light-emitting device; 0LED)的情況中，攝影機可經配置 201239719 以谓測來自近紅外線至近紫外線波長的光，或來自即時 波長組合的光（在彩色影像的情況中）。將瞭解到，名詞 「互動式表面」在一些具體實施例中可包含一表面，使 用者可藉由觸碰、姿勢、姿態、懸停及/或其他在表面上 (或上方）執行的互動，來與該表面互動。儘管所繪製的 影像感測器被放置在與光導相對的顯示面板側上，將瞭 解到影像感測器可被放置在任何其他適合的位置◊例 如，在一些具體實施例中，影像感測器可被整合入顯示 面板作為像素感應式（sensor-in-pixel; SIP)設置。 影像感測器可包含二維（2D)影像感測器，或經配置以 感測深度的三維（2D)感測器。再者，在—些具體實施例 中可利用兩或更多個影像感測器。例如，可使用兩個2〇 影像感測H合作而作為立體深度感測器^類似的，可利 用個別的2!)與3D影像感測器以仙離互動式表面不同 的距離範圍而執行的姿態。此種具體實施例的範例於下 文詳細說明。 亦將瞭解顯示面板可為任何適合之以陣列為基礎的顧 不面板’包含（但不限於）發射顯示器（諸如通透〇咖或 其他OLED)及/或光調節翱千哭 工π即顯不益（诸如LCD面板、電潤濕 顯示器（通透類型）、ΜΕΜς π & )MS孔㈣列等等）。彩色電潤濕

顯示器可經配置以操作鞀千A 下.‘·'貝不色彩的「開啟」{象素或「關 閉」像素。在由「開啟像去 _ 1冢素顯不色彩時，可使用黑油 (black oil)以使「關閉像专 豕京為黑色並吸收所有光線，且 彩色濾光吸收「開啟傻去 」像素中的白光的一部分以產生 201239719 色彩。在由「關閉」像素顯示色彩時，可在電潤濕材料 中使用彩色染料，以使「關閉」狀態具有色彩。在彩色 染料電潤濕顯示器中，顯示狀態為在用於顯示「開啟/ 電極一關閉」的經過濾光，與用於顯示「開啟」之開放 的為經過濾光之間的階層。在此種面板中，對於每種色 ¥的染料可被選定以展示紅外線傳輸與可見光過濾，以 允許以視覺為基礎的觸摸偵測系統看透此種面板。 使用第1圖的裝置，可在互動式表面1〇8上偵測並追 蹤夕重時間性地重疊的觸碰。儘管所綠製的互動式顯示 裝置100利用顯示面板以向使用者顯示影像，可使用任 何其他適合的顯示機制，包含投影機制。再者’將瞭解 到可使用各種光學器件來傳遞影像給影像感測器i 04， 包含（但不限於）楔形光學器件（例如放置在顯示面板後 面的光學楔形鏡）、透鏡、菲涅爾透鏡（Fresnel lenses)、 反光鏡及/或據光片。 為了幫助偵測觸碰互動式表面丨〇8的物件，互動式顯 不裝置100包含前照明系統12〇，前照明系統12〇包含 光導122與光源124，光源124經配置以引入紅外光進 光導122’且亦包含可變式擴散器π〇β光導122可具有 任何適合的配置。例如在一些具體實施例中，光導122 幫助經由受抑全内反射（Frustrated Total Internal

Reflection; FTIR)協助偵測觸碰。在FTIR系統中，接近 (例如距離小於波長之一半）光導122的介電材料使光從 波導漏出至材料中。由（例如）油、脂或壓力施加至非常 201239719 軟的材料（像是矽氧橡膠）所造成的潤濕，亦可產生相同 的漏出效應。因此，在手指或其他物件觸碰光導122時， 光漏出至手指並散射（scattered)，且一些散射的光經由波 導返回至影像感測器104。 在其中使用者直接觸碰光導的FTIR系統（「裸」FTIR 系統）可具有一些缺點。例如，在此種系統中的光可因殘 餘指紋油、由使用者不小心溢出或飛賤所導致的污跡或 未清潔而散射。再者’每個人的訊號位準可根據皮膚膚 色而有廣泛的變異。 其他FTIR系統（可稱為「覆蓋」FTIR系統）在皮膚與 波導之間包含阻隔層。在一些系統中，阻隔層亦可作為 投影螢幕，影像從後面投影至投影螢幕上。 在其他具體貫施例中，為了偵測未與表面接觸的物 件，可藉由加入受控制的擴散至光導的頂面或底面之— 者或兩者，而將光導122製為「易漏出的」。因此，即使 在觸碰不存在時，一些光脫逃出光導，從而照明物件， 且允許視覺系統偵測未與表面接觸的物件。將瞭解到亦 可使用背光系統來照明物件以偵測，在背光系統中光源 被放置在與互動式表面相關的顯示面板之後。 可變式擴散器130經配置為可在兩或更多個狀態中電 子地切換，狀態至少包含較多擴散狀態與較少擴散狀 心在些具體實施例中，可變式擴散可包含擴 散率（diffusivity)’可在清晰舆高度擴散之間的連續區中 控制擴散率。在此種具體實施例中，名詞「較多 201239719 與「較少擴散」可表示可變式擴散器之相對於彼此具有 較多與較少擴散率的任何狀態。在其他具體實施例中， 可變式擴散器130可具有兩或更多個個別狀態，且名詞 車乂夕擴散」肖較少擴散」可表示相對於彼此具有較 f與較少擴散率的任何個別狀態。再者可變式擴散器亦 可破为區，而使可變式擴散器的不同區域之擴散率可被 :立控制。可使用任何適合的材料來形成可變式擴散 益’材肖包含（但；限於）高分子分散液晶 (Polymer-Dispersed Liquid Crystal; PDLC)材料。儘管在 第1圖中㈣為從使用者觀點看來被放置在顯*面板後 面’將瞭解到在其他具體實施例中’可變式擴散器可被 放置在與使用者相同的顯示面板側上，如下文所說明。 可變式擴散器130可執行互動式顯示裝置1〇〇中的各 種功犯，根據所使用的顯示面板的本質。例如，在顯示 面板102為LCD面板的情況中，可連同可見光源131來 使用可變式擴散器，可見光源丨3丨經配置以照明可變式 擴散器，從而提供LCD面板的背光。在此種配置中，可 變式擴散器130可在由顯示面板1〇2顯示影像的同時被 切換至較多擴散狀態，且可在由影像感測器1〇4獲取影 像時被切換至較少擴散狀態。在此種具體實施例中，可 見光源13 1可在可變式擴散器13〇位於較少擴散狀態時 關閉。類似的’在其中顯示面板丨〇2為OLED面板的具 體實施例中，可變式擴散器可在顯示影像時，以及在影 像感測器104不集成影像時，幫助隱藏互動式顯示裝置 10 201239719 100的内部部件。 注意到在一些具體實施例中’可在顯示器正顯示影像 且背光開啟時，藉由使用波長選擇性濾光片（在此情況中 為傳輸紅外線且可見光不穿透的濾光片）來擷取紅外線 影像，如下文詳細說明。 互動式顯不裝置100進一步包含運算裝置132，運算 裝置132具有邏輯子系統134，且亦具有資料保持子系 統136，資料保持子系統136包含儲存於其上的指令， 指令可由邏輯子系統134執行以執行在本文中揭示的各 種方法。3羊§之，在本文中說明的方法與程序可被實施 為電腦應用程式、電腦服務、電腦應用程式介面（API)、 電腦資源庫及/或其他電腦程式產品。運算裝置i32被以 Μ匕形式圖示。應瞭解到事實上可使用任何電腦架構， 而不脫離本發明的範圍。 邏輯子系統134可包含經配置以執行一或更多個指令 的-或更多個實體邏輯裝置。例如，邏輯子系統134可 經配置以執>(丁 —或争衣 >(田4匕入 _L、 4更夕個指令’一或更多個指令可為一 或更多個應用程式、服m常式、資源庫、物件、 部件、資料結構或其他邏輯建構物的部分。此種指令可 被實施以執行卫作、實施資料類型 置的狀態或者達成所需的結果。 … 裝 邏輯子系統134可包含經配置以執行軟體指令的一或 更多個處理器。此外（或替代性地），邏輯子系統134可 包含經配置以執行辟_々& — & 體或韌體扣令的—或更多個硬體或 201239719 勤體邏輯機器。邏輯子系統134的處理器可為單一核心 或多重核心，且在處理器上執行的程式可經配置為用於 平行處理程序或分散式處理程序。邏輯子系統可選地可 包含分散在兩或更多個裝置上的㈣部件，個別部件可 被遠端放置及/或被配置為用於協調處理程序。可由配置 於雲端運算配置中之可由遠端存取之網路運算裝置，來 虛擬化並執行邏輯子系統的一或更多個態樣。 資料保持子系統136可包含經配置以保持資料及/或 指令的-或更多個實體、非暫態性的裝置，資料及/或指 令可由邏輯子系統執行以實施本文所說明的方法與程 序。在實施此種方法與程序時，資料保持子系統136的 狀態可被轉換（例如保持不同的資料卜 資料保持子系、统136可包含可移除式媒體及/或内建 裝置。資料保持子系統136除了其他裝置以外，可包含 光學記憶體裝置(例如CD、卿、HD挪、Blu_Ray心 =等）半導體δ己憶體裝置(例如RAM、EpR〇M、⑽ 等等）及/或磁性s己憶體裝置（例如硬碟機、磁碟機、磁帶 機、MRAM等等）。f料保持子系統136可包含具有一 1更夕個以下特性的裝置：揮發性、非揮發性、動態、 " 讀取/寫入、唯讀、隨機存取、循序存取、可定址 可疋址檔案以及可定址内容。在一些具體實施例 〆k輯子系統134與資料保持子系統136可被整合入 夕個节見裝置中，諸如應用程式特定積體電路或 晶片上系統。 12 201239719 第i圖亦圖- 扭姓工/ 不為電腦可讀取儲存媒體1 38形式的資料 ’、寻子系統雖姆 — « ,, 〜'，，電腦可讀取儲存媒體1 38可用以儲存 及’攻得輪可热 . 丁以貫施本文所說明之方法與程序的資 抖（及/或指a、 以外，σ 7 )。電腦可讀取儲存媒體138除了其他形式

° CD、DVD、HD-DVD、Blu-Ray Disc、EEPROM 及/或磁碟 ’式。電腦可讀取儲存媒體丨38在本文中 與經配置以右& 裝置之間傳送訊號的電腦可讀取通訊媒體 區另1J 。

名詞「"V 式J可用以說明運算裝置132的態樣，運算 ^ 2被貝施以執行一或更多個特定函式。在一些情 兄中可、也由邏輯子系統134執行由資料保持子系統136 斤保持的私令’來樣例化諸如模組、程式或引擎。需瞭 解可從相同的應用程式、服務、碼方塊、物件、資源庫、 吊式、API、⑧式等等，來樣例化不同的模組、程式及/ 或引擎。類似的，可由不同的應用程式、服務、碼方塊、 物件、貝源庫、常式、Αρι、函式等等，來樣例化相同 的模組、程式及/或引擎。名詞「程式」意為包含可執行 檔案、資料檔案、資源庫、驅動器 '腳本、資料庫紀錄 等等的個別者或群組。 繼續說明，在第1圖的具體實施例中，可變式擴散器 光學地被放置在顯示面板1 〇2與影像感測器丨〇4(或其他 影像擷取裝置）之間。第2圖圖示說明操作具有此種配置 之互動式顯示裝置的方法200的具體實施例。方法2〇〇 包含在步驟202操作互動式顯示裝置於第一狀態中，在 13 201239719 第一狀態中顯示面板為開啟（「開啟」指示顯示面板正顯 示影像）（如204指示），且可變式擴散器係於較多擴散狀 態中（如206指示）。在此狀態中’在顯示面板為LCD面 板的情況中可變式擴散器可作為背光，並可在顯示面板 為OLED或LCD面板的情況中幫助阻擋使用者而讓使用 者無法看到互動式顯示系統的内部部件。 接著’方法20Q包含在步驟208操作互動式顯示裝置 於第二狀態中，在第二狀態中顯示面板為關閉（「關閉」 指示顯示面板正未顯示影像）（如21〇指示），且可變式擴 散器係於較多擴散狀態中（如212指示）。在操作互動式 顯示裝置於第二狀態中的同時，方法2〇〇進—步包含在 步驟214以影像擷取裝置獲取第一影像。 繼續說明，方法200可選地可包含在於步驟218操作 互動式顯示裝置於第三狀態之前’在步驟216再次操作 互動式顯示I置於第-狀態中，或可直接進行到第三步 驟而不再次操作於第-狀態中。在第三狀態中，顯干面 板係於「關閉」狀態中(如220指示)，且可變式_ 係於較少擴散狀態中（如222指示）。方法咖進一步包 含在操作互動式顯示裝置於第三狀態t的㈣，以影像 擷取裝置獲取第二影像（如224指示）。 隨後’第一影像與第二影傻 〜像了用以區別觸碰（或接近） 互動式顯不裝置之互動式表面 表面的物件’與放置在離互動 式表面較遠之處的物件。例如， 例如接近表面的物件可呈現 為白銳利地界定於兩個影像中 像T而遠離表面的物件可呈 14 201239719 現為僅銳利地界定於第二影像（在可變式擴散器係於較 少擴散狀態中時獲取）中。再者，藉由比較影像的梯度内 容，可測量物件的接近度，並可判定觸碰事件。對於判 定觸碰，在—種情境中，可單獨使用第-影像以判定接 近度’同時在另—種情境中可使用第—影像與第二影像 兩者。 將瞭解到在一歧且贈眚始也丨士 __ , 一八體貫她例中，可在可變式擴散器於 完全「關閉」狀態與完全「開啟」狀態(例如在可變式擴 散器對於投射光為通透的情況中，以及在可變式擴散号 對於投射光為完全擴散的情況中）之間範圍的狀態來掏 取影像，可能在任何於該兩個極端之間任何處的任何狀 態來榻取影像。此可允許藉由觀察物件的「準焦加 f_)」程度來計算物件與螢幕的距離，其中隨著、可變

式擴散器從較多擴散改變為較少 、A 权/擴散，遂離顯示器的物 件保持模糊較久，相較於接近 处顯不态的物件。藉由利用 足夠數量之在此種中間擴散率狀態的影像，隨著可變式 擴散器的擴散率降低’物件的部 _ |刀/口者ζ軸（例如正交於 顯示螢幕平面）逐漸準焦，而可違椹 堤構物件的三維影像。此 種方法亦可連同其他懸停偵測方 乃古木使用，包含（但不限 於）在下文討論的方法，以釋明縣片 袢月懸停偵測程序（例如區別 由動作導出之模糊與由距離導出之模糊）。 將瞭解到隨著擴散率改變，不R & 7⑽ ^ 不同的可變式擴散器對於 光刀布可具有不同的效應。例如 ▲ !如’ 一些可變式擴散器可 改變展開角度（spread angle)(語‘曰+ _ 八連如具有高斯強度角度輸 201239719 出輪廓的可變式擴散器） 你奋紐、 ；以便角度對向改變，但輪廓形 實質上被維持。其他可變式播I哭卜丑 k '擴散态（诸如PDLC)可為可 2式各積擴散器（variable v〇lumes vuiume scatterer)，在此情況中 擴散光肩部輪廓上存在第零階響應(O'order response) ’擴散光肩部輪廓在擴散強度提升之時縮小 (dnmmsh)’直到所有的能量被擴散入角度分布輪出輪廓 中’角度分布輸出輪廓的肩部（因為部分地擴散pDL(^ 擴政入通道包絡線角度輸出輪廟之光能量的部分）相對 於擴散強度提升’可具有實質上不變的輪廓形狀。在較 先前的情況令，「可變式」可隱含著在維持給定輸出形狀 (诸如高斯(Gaussian)輪靡)的同時改變展開角度。吾人可 展望經由崎衫平的凹凸表面結構來達成此種功能性， 崎喂不平的凹凸表面結構具有電氣地誘發出索引改變， 以及隨之的輸出角度改變的能力。儘管使用具有「崎啦 不平的」表面的電氣活躍液晶螢幕裝置形式是可行的， 但在此種情況中可具有困難與額外的需求，包含極化維 護（polarization maintenance) 〇 由於PDLC裝置係於較後的容積擴散分類中，pDLc 裝置的擴散效應涉及形成具有峰值第零階響應於中心的 寬廣角度輸出輪廓「肩部」。 如此，试圖從擴散影像判定懸停距離，可隱含著使用 強度（intenSlty)輪廓資訊以及梯度（gradient)，強度輪廓 資訊以及梯度可考慮諸如周圍光（ambient light)以及在 其他物件之後的物件的效應。作為如何擴散率輪廓可允 201239719 許判定懸停距離的—個範例 摺積如_iutiGn)之運算所產2慮由於使用涉及解 制你彼 產生的額外運算時間之限 制條件，擴散輪廓可用以 -m ^ 田的部分（或完全）擴散 ::的擴散輪廊’來將影像解指積。顯然的有兩個 二:，對於給定擴散器’已知物件上的模糊係由 擴散益的角度輪廓與2距離指定。在 比例的輪廓解摺積時戈表 1 一’、列 弋衣對於各種不同之z距離期望 影像内物件所告知的角度模糊，在經解摺積影像内可達 到給定梯度範圍的影像部分（亦即移除擴散模糊故不會 過於模糊’且不會有f見於過度銳利化的大量暫態邊緣 過越量（transient edge oversh〇〇t))，可基於達到最佳姓果 的經解摺積影像對影像的區域指定2值。以此方式，影 像可被掃掠通過—系列的解摺積，對系列中的每—解指 積，對具有高對比物件邊緣的每—像素區域指定對於去 模糊（deblur)位準的指標（贿⑴。做為第二方法，對於擴 散形狀—致但隨著物件z距離成比例縮放的情況，對於 給疋的額疋情況而言摺積輪廓可為固定，且實際的擴散 器可改變擴散強度，以得到U的影像。影像的解摺 積（產生在尚對比物件邊緣旁邊之所期望的梯度範圍）， 隨後可被指定相對高的指標，相較於產生過度模糊或過 度邊緣振盪暫態（transient)邊緣響應的影像解摺積。以此 方式，可區別產生自懸停距離的模糊與產生自動作的模 糊。由於該等方法使用強度輪廓資訊，該等方法可考虞 諸如周圍光、在其他物件之後的物件、動作模糊（動作模 17 201239719 =由在正交維度中尋找邊緣響應來處理）、以及攝影機 感測㈣非線性響應（非線性響應可經由映射來解決 以類似方式，亦可偵測在互動式表面上方執行的姿勢 =或姿態（相對於在互動式表面上執行的姿勢及/或姿 :、使用上文所說明的方法，使用足夠快的影像感測器 、可變式㈣n ’甚至可偵測z轴動作。此外，可追縱 懸停在互動式表面-高度之上的手（或其他物件），以維 持由關聯於彼手之丰4 _ 手扣/數70 (dlgu)所產生的觸碰事件 狀心（或非觸碰狀態卜此可致能追蹤對於一隻手與另外 隻手之區別，且甚至潛在地致能追縱對於—個使用者 與另外—個使用者之區別，使得互動式顯示裝置可基於 觸碰事件是否關聯於與提供W觸碰事件的手相同的 手，來維持給定操作模式。 「對於〜像摘取裝置位於諸如於sip設置中之面板（或 「内嵌式（in-ceU)」面板裝置）中的情況，顯著地位於互 動式表面上方的物件的影像散焦（def0cus)，可隨著與互 動式表面的距離而顯著提升。儘管可藉由使用角度選擇 ^濾光片（例如以干涉為基礎的濾光片）來提升給定的可 鏗別性（res〇lvabiHty)位準範圍，在表面數匪之上以後 此種成像面板可無法良好地成像。因此，為了致能以此 種系統㈣懸停’可由類似於在LCD情境中說明的方 式使用額外的視覺系统來透過面板成像。視覺系統可 匕3 (但不限於）諸如成像楔形鏡、後端攝影機與鏡片、 折疊成像系統及/或以菲涅爾為基礎的偏移成像光學器 201239719 件，如於下文詳細說明。 在此種情況中，可使用穿透面板（thr〇ugh panei)成像 系統以得到在互動式表面之後的影像’同時sip感測器 陣列可用以偵測在互動式表面處的觸碰或影像物件。因 為SIP感測器可裝配能夠感測可見光以及紅外光的感測 器，SIP面板在-些情境中可用以偵測觸碰，同時更適 當地以其他光波長操取在互動式表面處的物件。儘管 s I p面板可裝配多重感測器陣列(每一感測器陣列具有不 同的波長響應以跨空間域彌取色彩資訊），在—些具體實 施例中此種面板可僅裝配可見光與紅外線感測器陣列。 然而作為範例系統，在此種具體實施财，更可能藉由 同夺使用來自影像掏取子系統兩者的影像資訊的组人， 來同時操取在表面處以及在表面上方的物件兩者的：彩 影像。例如，來自SIP感測器陣列之物件的對比，可指 於表面處，且可使用穿透面板成像系統來使用 : 攝影機得到相同物件的色彩影像，例如在面板 ’：動為「白」時藉由透過lcd面板來成像。在此種情 用SIP以谓測物件與觸碰事件對於互動式表面 声& @時使用穿透面板成像子系統來同時擷取在 表面處的物件與在表面上方的物 的更解析影像（甚至色彩影像）。 勢，、“) 第3圖圓示時序圖 .b 0，時序圖繪製更詳細的方 法2〇〇非限制性範例 M 。3 02圖示顯示影像第一圖框 〜，而綱圖示顯示影像第二圖框週期。時序圖3〇〇 e： 19 201239719 圖示提供光至前照明觸碰偵測系 ,.« m 4不面板、攝影機 及：變式擴散器之紅外光之狀態的相對改變。將瞭解 =在利用LCD面板的具體實施例中，可見光可由類似 ==之圖樣—的圖樣來調變，以提供顯示 面扳的背光。 首先參照第一圖框週期3〇2， 认咕 丁於第—圖框週期302 的第一部分306紅外光與攝寻彡拖於 “ 興躡〜機係於「關閉」狀態，同 時顯不器係於「開啟」狀態且 ^ u, m 文式擴散态係於較多擴 二。因此’第一圖框週期302的第-部分306顯示 象：接著’在第-圖框週期302的第二部分3〇8中， ==於:開啟」狀態，顯示面板係於「關閉」狀態， 5, , 在集成影像），而擴散 :較少擴散狀態。因此，第-圖框週請的第二 =308可用以獲取觸碰或接近互動式表面之任何物件 的較少擴散影像。 :著參照第二圖框週期3〇4,對於第二圖框週期3〇4 -部分3H)紅外光與攝影機係於「關閉」狀態同 :::器係於「開啟」狀態而可變式擴散器係於較多擴 態。因此，第二圖框週期3〇4的第一部分31〇顯示 參，接著，在第二圖框週期304的第二部分312中， 係於％啟J狀態，顯示面板係於「關閉」狀態， 因：機係於「開啟」狀態’而擴散器係於較多擴散狀態。 店J itti ，々/τ 接近帛二圖框週期的第二部分312可用以獲取觸碰或 互動式表面之任何物件的較多擴散影像。隨後，可 20 201239719 比較在第一圖框週期與第二圖框週期期間獲取的影像， 以判定物件是否觸碰互動式顯示表面。再者，如上文所 指出，藉由比較所獲取之兩個影像中的像素，可判定物 件在表面上方的距離。將瞭解到在—些具體實施例中， 取決於可變式擴散器的頻率響應以及攝影機的圖框率 (frame Γ外若波長選擇性光學濾光片被利用以遽除進

入成像系統的顯示器井内交 0L 裔尤円4且紅外光源在彼曝光時間 内為開啟，則可在顯示器為開啟的時間期間獲取較多擴 政〜像冑it #地注意到在一些具體實施例中，可僅 從兩個影像的一者债測觸碰，及/或可僅在第3圖所圖示 說明之三個狀態之一者期間獲取影像。 第、3圖的每-圖框週期的第一部分與第二部分可具有 :何適合的持續期間。在一個非限制性範例具體實施例 母Γ圖框週期的第—部分可包含嶋的每-圖框週 :而=框週期的第二部分可包含·的每-圖框 週期。此可產生具有令 示發幕於「關閉」狀離時提：/又的影像，並可在顯 質的影像。 供充足的時間來集成所需品 波到的，在—些具體實施例中，可藉由使用 紅外線且可見㈣透的 紅外線影像。做為更^丁^像且背光正開啟的同時操取 互動式顯示裝置可在第中广 啟狀態而可變式擴勒、 1員示面板係於開 、益“於較多擴散狀態），且隨後操作 21 201239719 在第一狀態中（其中+ 、史顯不面板係於開啟狀態而可 放器係於較少擴散狀態）。再者， '擴 作於第二狀離中的同* 工. . .、不、置可在操 A u Μ日讀取第—影像，並在操作— 狀態中的同時獲取第-与 、 弟一衫像。傳輸紅外線濾光片可 防止由物件反射之來 助 „ 顯不盗的可見光到達影像成制 态。隨後可使用第一影像I$ _ 感冽 . 豕興第一影像之任一者或兩者， 來侦測觸碰、懸傳裳望 ,, 〜士專專，如本文所說明。再者，在—歧 具體實施例中可伸用留 ~ T j使用早—影像來偵測觸碰。 在一些具體實施例中，可期望解決環繞互動式顯示裝 的周圍光環境。因此，在此種具體實施例中’攝影機 可在紅外光係於「關閉」狀態的期間内曝光。此可在 ： 不面板於「開啟」狀態的同時執行，並使用波長選擇性 遽光片來遽除顯示器内容光。類似的，可使用偶發週期 顯示面板與紅外光兩者皆於「關閉」狀態中）來谓 測周圍。將瞭解到’―旦判定了周圍光位準，則可由任 何適合的方式來調整互動式顯示襞置的作業，以對周圍 光條件補償。 所採用的周圍校正機制可取決於特定裝置的作業方 式。例如’在-些具體實施财，互動式顯示裝置可在 可變式擴散器於較多擴散狀態時且在顯示器位於「開啟 狀態」的同時，藉由使用紅外線濾光片自影像滤除顯示 益光，以操取第一影像。在此情況中，在作業序列中僅 利用兩個狀態來擷取兩個擴散器狀.態，因為第一影像係 於顯示器為開啟時操取，且第：影像係於顯示器為關閉 22 201239719 且於較少擴散狀態時擷取。在 隹此凊境中為了對周圍補 仏，可在擴散器狀態之一者或 額外的影像。 關卜光_取 將Γ意到，取決於擴散器是在較少擴散狀態或較多擴 散狀態中，周圍光可不同地出 贝兄在衫像中。在此種情況 中，可在兩個狀態之每一者的時# , 吋奴（hmeframe)内關閉紅 外光以擷取影像，來對周圍補斤 Π固補仏。再者’將瞭解到不需 要對於每一狀態的時序視窗來 木几全填滿由序列分配的時 序視窗。例如，在—些情況中，攝影機集成時間可被延 遲’以在集成視窗開始之後的短暫時間後開始，以允許 可變式擴散器有時間來完全改變 ^ 支狀態。對於此種效應的 容許度（如上升時間與下降時間 卞J丨J 用以增進每一經擷取 狀態之間的區別。 在前照明觸碰偵測系統的光導經配置以即使在不存在 觸碰時漏出光’可偵測觸碰而不需要Fm事件。因此， 在一些具體實施例中，可純由你針昭。口 < " 』砰由攸刖照明系統漏出的紅外 光"ί貞測觸碰，而非自FTTR重j. 并目UR事件。在此種具體實施例中， 可藉由放置保護層在前照明上，諸如薄玻璃片，來避免 打IR事件。第4圖圖示說明加至第i圖之互動式顯示裝 y〇〇的此種保護層400。此種保護層可幫助使用者大 ϊ地減少指紋油、污跡 '未清潔與其他此種因素之對於 系統的效應。使用薄保護層，相對於厚保護層，可幫助 保持由攝影機獲取之較多擴散狀態影像的銳利度，並亦 可幫助避免在觸碰與顯示器之間引入不期望的視差 23 201239719 (p ax)位準。適合形成此種保護層的範例材料包含（但 不限於），經處理或經硬化的玻璃，諸如由設立於美國紐 約州的康寧公司所生產的Gorilla Glass。 再者在些具體實施例中，可光學地在保護層與光 導之間放置具有低折射率（index of refraction)的材料， 諸如填滿空氣的間隙。第5圖圖示說明放置在第1圖之 具體實施例的保護層5 〇 2與其他光學部件之間的低折射 率間隙500。在本文中使用的用詞「低折射率間隙」，說 明在保護層與光導之間填滿具有較光導材料為低之折射 率之材料（諸如空氣）的空間。注意到對於由空氣提供 低折射率間隙的情況，保護層的底部可具有稍微粗縫化 或稍微崎嶇不平的表面，以機械地維持間隙。此表面可 進一步為經設計表面，經設計表面具有突出放置於跨表 面上，諸如微點（microdots)或微間隔件（micr〇spacers)， 以維持低折射率間隙，同時將對於顯示器與表面外成像 品質之散射效應的影響最小化或限制。 在第1圖至第5圖之具體實施例中，可變式擴散器係 相對於觀看者的位置被放置在顯示面板後面，且被光學 地放置在顯示面板與觸碰偵測光學器件之間◦在其他具 體實施例中，可變式擴散器可被放置於與觀看者相同的 顯示面板側。第6圖圖示此種互動式顯示系統6〇〇的具 體只施例。互動式顯示系統600包含被保護層6〇4覆蓋 的可變式擴散器602，保護層604係形成自薄玻璃或其 他材料。保護層604可經貼合（iaminated )至可變式擴 24 201239719 散器602 ’或以任何其他適合的方式接合至互動式顯示 系統6〇〇 。 互動式顯示系統600進一步包含前照明系統606，前 照明系統606包含光導608與光源610，光導608係放 置在顯示面板的一側上，光源61 0 (諸如紅外光來源或 光來源）經配置以引入紅外光至光導608。顯示面板612 破放置在光導608之下（參照第6圖圖示之裝置的指 向）’且諸如攝影機614的影像擷取裝置被放置在與光導 相對的顯示面板側，以使影像擷取裝置可經由由物件散 射的光，穿過顯示面板6丨2來擷取觸碰保護層的物件影 像。互動式顯示系統600進一步包含運算裝置616，運 异裝置616具有邏輯子系統618與資料保持子系統 620’且運算裝置616與顯示面板612、可變式擴散器 602、攝影機614以及光源61〇電氣通訊，如於上文針對 第1圖之具體實施例所說明。 將可變式擴散器602放置在與光導6〇8之相對側上， 可幫助校正使用光導608所產生之在以視覺為基礎之觸 碰偵測中的指向性效應。隨著光漏出光導6〇8，所漏出 光的路徑相對於光導表面正交軸可具有相當大的角度。 如此’可存在-些由顯示器上的物件造成之光的陰影， 陰影可影響對物件位置與形狀的僧測。再者，放在 互動式表面上（或接近互動式表面）之第—位置處的三 維物件’係由接近彼位置的光照明物件靠近表面之邛 分’同時彼物件遠離彼表面之部分係由從不同位置發出 25 201239719 的光日3日H n _ ^ 不同位置介於彼位置與光源6 1 〇搞合入光 間。使用可變式擴散器602 ’可幫助減少此種指 ° 文尤，因為所漏出光的擴散使來自光導608的光， 、平句之心向分布到達互動式表面。類似的，在顯示 象d間（相對於獲取影像），可變式擴散器6〇2可被切 、較v擴政狀‘癌，以允許使用者清楚地觀看顯示面板 612 〇 在些具體實施例中，可光學地放置第二可變式擴散 益621於顯示面板612與攝影機614之間。第二可變式 擴政器可用以在顯不景彡像期間阻擒使用者觀看到攝影機 614與其他互動式顯示系統6〇〇的内部部件，如已於上 文針對第1圖的具體實施例所說明者。再者，第二可變 式擴散器62 1可連同可見光源622來使用，以提供顯示 面板612的背光，其中顯示面板612 $ LCD面板，此亦 已於上文說明。 第圖圖示$明操作互動式顯示裝置之方700的具 體實鉍例’互動式顯示裝置具有放置在與顯示面板相對 之光導側上的可變式擴散器。方法700包含，在步驟7〇2 才呆作互動式顯示裝窨於绝 Jj, At . ^

Hi II於弟一狀態中，在第一狀態中顯示 面板為開啟(「開啟」指示顯示面板正顯示影像)(如7〇4 才曰不）’且可變式擴散器係於較少擴散狀態中（如 指示）。在此狀態中’可穿過可變式擴散器來觀看顯示面 板。在此狀態期間，攝影機與光源之每一者可在「關閉 狀態中。 ^ 26 201239719 一接著’方法700包含在7〇8操作互動式顯示裝置於第 :狀態中，在第二狀態争顯示面板為「關閉」(「關閉」 顯不面板正未顯示影像）（如710指示），且可攀士 擴散器係於較多擴散狀態中(如712指示)。在此狀態期 間’先學觸碰偵測前照明系統係於「開啟」狀能中在 此狀態中，可變式擴散器擴散來自前照明系統：光，藉 以…從物件散射時減少指向性效應，並協助伯測觸 娅（或接近）互動式表面之物件的位置與形狀。在操作 互動式顯示裝置於第二狀態中的同時，方法700進一步 包含在7U以影像操取裝置獲取第一影像。$ 了協助獲 取影像，光源在獲取影像的同時可位於「開啟」狀離中。 繼續說明，方法於在步驟718操作互動式顯示裝 =第二狀態之前’可選地可包含在716再次操作互動 式顯示裝置於第-狀態中，或可直接進行到第三狀態而 =次操作於第-狀態。在第三狀態中，顯示面板為關 如720所才曰不），且可變式擴散器係於較少擴散狀態 中(一如722所指示方法進一步包含在操作互動式 顯不裝置於第三狀態中的同時’以影像擷取裝置獲取第 二影像724所指示)。第一與第二影像隨後可用以區 別觸碰或靠近互動式顯示裝置之互動式表面的物件，與 放置於遠離互動式表面處的物件，如上文所說明。將瞭 解到，在不期望谓測放置於互動式表面上方之物件的具 體實施例中’方法可重複程序7〇2至714，而不執 ―矛序716至724,因為程序7〇2至714已足夠獲取「較 27 201239719 多擴散」的影像（而不獲取「較少擴散」的影像），以偵 測觸碰。 在經由FTIR事件偵測觸碰的具體實施例中，觸碰光 在施加壓力至互動式表面時被從光導耦合出，藉以使可 變式擴散器與光導光學接觸。由可變式擴散器使光散 射’且至少一些彼光被穿過平板顯示器朝向攝影機散 射。將瞭解到可變式擴散器可具有部分或波長選擇性鏡 面圖層（mirror coating )於可變式擴散器上，部分或波 長選擇性鏡面圖層為優選地將來自光導的經散射光朝向 攝影機反射回。 在利用「易漏出的」光導且因此不利用Ftir來偵測 觸碰的具體實施例中，因為光被觸碰互動式表面的物件 散射，此種圖層可被省略。使用「易漏出的」光導可提 供可無需觸碰壓力而偵測觸碰輸入的優點，以使使用者 經驗類似於電容式觸碰偵測機制的使用者經驗。在此種 具體實施例中，可將顯示面板、光導與可變式擴散器使 用低折射率黏著劑貼合在一起。在一些非限制性的範例 具體實施例中，將光導黏著至顯示器的黏合劑，相較於 將光導黏著至可變式擴散器的黏合劑，可具有不同之較 低的折射率。 第8圖圖示時序圖8〇〇，時序圖8〇〇緣製方法7⑼非 限制性的較詳細制實施。顯示影像[圖框週期被圖 示於802’而顯示影像第二圖框週期被圖示於時序 圖800圖示紅外光狀態的相對改變，紅外光提供光至前 28 201239719 妝明觸碰偵測系統、顯示面板、攝影機與第一可變式擴 散器。將瞭解到’在利用LCD面板的具體實施例中，可 見光與第二可變式擴散器可被以類似於顯示面板之圖樣 的圖樣來調變。 首先參照第一圖框週期802，對於第—圖框週期8〇2 的第—部分806紅外光與攝影機係於「關閉」狀態，同 時顯示器係、於「開啟」狀態且可變式擴散器係於較少擴 2狀態。因此，第-圖框週期8G2的第—部》_顯示 影像。接著，在第-圖框週期8〇2的第二部分_中， 紅外光係於「開啟」狀態，顯示面板係於「關閉」狀態， 攝影機係於「開啟」狀態（亦即正整合影像），而擴散器 :於較多擴散狀態。因此，第一圖框週期8〇2的第二部 刀808可用以獲取觸碰或接近互動式表面之任何物件的 較多擴散影像。 :著參照第二圖框週期8〇4，對於第二圖框週期_ 的第一部分8 1 〇紅外光盥摄旦彡 n. 3 ，、攝办機係於「關閉」狀態，同 0寻顯示器係於「間射 ϋ,. At 〇 」I、且可變式擴散器係於較少擴 第二圖框週期綱的第—部分HO顯示 如。接者’在第二圖框週期8〇4的第二部分⑴中， 紅外光係於「開啟，此能，麻_ 摄與 〜、.‘具不面板係於「關閉」狀態， 衫機係於「開啟」狀態而 爾豉係於較少擴散狀態。 ，第二圖框週期8〇4的第— ....弟—0P刀812可用以獲取觸 _ 1 7物件的較少擴散影像。 心’可比較在第-圖框週期與第二圖框週期期間獲 29 201239719 取的影像，以判定物株β 到疋物件疋否觸碰互動式 如上文所提到的，藉由比 ， 間的描卉 較所獲取的兩個影像的像素之 間的梯度，τ判定物件 在僅期~ 上方的距離。將瞭解到， 在僅期望偵測貫際觸碰事 的物件的心 *件’而非與互動式表面有間隔 的：件的-些具體實施例中，可省略圖框2程序。 任：:！之每—圖框週期的第-部分與第二部分可具有 任何適合的持續期間。 在一個非限制性的範例具體實施 例中，母一圖框週期的第一 口ρ刀可包含每一圖框週期的 80%，且每1框週期的第二部分可包含每-圖框週期 的20%。在此具體實施例中，顯示面板有議的時間對 使用者顯示影像。此可產生具有令人滿意之亮度的影 像’並提供充裕的時間以在顯示螢幕係於「關閉」狀態 中時整合具有所需品質的影像。 第9圖®示光學部件設置的另一個具體實_，實施 例包含將可變式擴散器與光導分隔開的低折射率間隙。 光學部件設置900包含可變式擴散器9〇2、保護層9〇6 與複數個突出904，複數個突出9〇4從可變式擴散器延 伸入可變式擴散器902與光導910之間的低折射率間 隙。再者光導910包含形成低折射率間隙之另一側的可 變形層908，諸如矽酮薄片（silic〇ne sheet)。光源912 經配置以將光引入光導9丨〇 ’且顯示面板9丨4被放置於 與可變式擴散器902相對的光導9丨〇側上。將理解為圖 示說明之目的’第9圖所圖示之各種結構的尺寸與尺度 被擴大。 30 201239719 如在第9圖圖示說明於t〇’在不存在觸碰輸入時，可 變形層908保持與突出904分離》然而在物件觸碰保護 層906時，在觸碰輸入下方的突出904被推向可變形層 908而與可變形層9〇8接觸，從而局部地使可變形層9〇8 變形。 連同可變形層908使用突出904，允許由適度的壓力 達成顯著的可變形層908局部變形，且從而幫助有效率 地在觸碰債測系統中提供機械增益。所產生的可變形層 908表面弧度（curvature)，可使光以斜角（相對於可變形 層表面）從可變形層908逃出。逃出可變形層908的光隨 後被可變式擴散器902擴散，從而可用於觸碰偵測。 穴出904可具有任何適合的配置。例如，在一些具體 只知例中，突出可包含小凸塊或角柱。類似的突出904 可由任何適合的方式形成，包含（但不限於）經由吹擠法 (extrusion)或’浮花壓製法（emb〇ssing)。 在些具體貫施例中’可將主客（guest-host)染料加至 可變式擴散器材料。此種染料可用以讓可變式擴散器材 料在較多擴散狀態中為黑色，從而減少散射光，而不影 響系統對紅外線的效能。 再者’在一些具體實施例中，可提供紅外線反射濾光 片作為互動式表面上的最外層。此可允許紅外線光學觸 並偵測系統被「密封」自外側，允許視覺偵測觸碰而不 被其他紅外線源干擾，諸如室内光線或太陽輻射。將瞭 解到此種配置可使用於FTIR架構、「易漏出的光導」架 31 201239719 構或任何其他適合的架構中。 如上文所提及，影像感測器（不論是攝影機或s設 置）’可包含3D影像感測器（或「深度感測器」），諸如 立體攝影機’飛行時間攝影機（time_〇f_fUght c繼⑷或 結構化光深度攝影機。此種3D攝影機可能夠感測在營 幕上方的3D姿勢及/或姿態，並可能地以高精確度偵測 觸碰事件。 在此種3D影像感測器系統中可使用任何適合的光學 器件’包含(但不限於)成像楔形鏡、反式背投影電視成 像系統’以及反式以菲；圼爾為基礎之折疊成像系統。例 如 些3D影像感測器可具有可偵測到深度的最小距 離。做為更特定的範例，飛行時間；罙度感測器可具有最 小距離，最小距離關聯於可偵測到之最小的在發出光與 被物件反射㈣測到所發出光之間的時間間隔。因此， 使用成像楔形鏡（3D $像感測器透過成像換形鏡操取影 像）’可幫助提升光學路徑長度，以在攝影機與靠近互動 式表面放置的物件之間提供緩衝距離。由成像楔形鏡 讀提供的緩衝距離，可允許3D影像感測器操取接近 互動式表面的3D資訊，並在視野内且在最大距離限制 内mD資訊。在本文中使用的名詞「成像楔形鏡」， 表不經配置以在楔形的光輸人介面與光輸出介面之間傳 送聚焦影像的楔形鏡。 第10圖繪製互動式顯示裝置1〇〇〇的具體實施例，包 3成像楔形鏡1002、顯示面板與3D影像感測器 32 201239719 1004’ 3D影像感測器_經配置以經由成像模形鏡 1002擷取互動式表面的深度影像，以侦測懸停輸入（由 圖示在互動式表面上方的手指代表）。紅外光可由前光導 1006月光(例如來自顯示面板後面的光源)或任何其他 適合的方式提供。類似的’用於調變顯示面板ι〇〇3二可 見背光可由任何適合的方式提供。 將瞭解到，所繪製的影像感測器丨〇〇4 何適合的阳影像感測系統，包含（但不限於）結構 度感測器、立體深度感測器與飛行時間深度感測器，以 及相關的硬體’例如用於結構化光感測器或飛行時間深 度感測器的光源、立體攝影機之兩或更多個攝影機等等。 在結構化光深度感測器的情況中，被投射以用於深度 感測的紅外線或可見結構化光圖樣，可由任何適合的方 式產生。例如，在一些具體實施例中，可經由放置在與 影像感測器相同之楔形鏡端的雷射或其他光源，將光圖 樣投射穿過楔形鏡。在使用投影顯示系統在互料表面 上員π〜像的其他具體實施例中，結構化光圖樣可與所 顯示影像的圖框交錯（intedeaved)，以經由顯示面板投射 結構化光圖樣。做為更特定的範例，在—些具體實施例 中’對於所顯示的每—影像®框，可對圖框的-部分顯 不為反衫像之形式的結構化光圖樣（例如，所顯示影像的 反向）°將瞭解到，用於投射結構化光圖樣的該等方法僅 呈見為範例，且不意為以任何方式限制本發明。 在3D影像感測器為連同成像楔形鏡使用的立體攝影 33 201239719 機時，將瞭解到可由各種不同的方式偵測並區別觸碰與 懸停。例如’在一些具體實施例中，可由立體攝影機的 左側（或第一攝影機）與右側（或第二攝影機）獲取影像，並 如上文所述以可變式擴散器1008在不同的擴散度獲取 觸碰及/或懸停資料。類似的，立體攝影機的兩個攝影機 可用以從立體資料的z軸成分判定觸碰及/或懸停。在此 ’、體貝施例中，可利用較多擴散狀態來偵測觸碰，同時 可使用較少擴散狀態經由立體資料來偵測懸停。再者， 在其他具體實施例中，可由相同的擴散度獲取立體影 像，且隨後使用立體資料，對如上文所說明來進行的其 他床度測里/肖歧異（disambiguate)，以更強健地判定懸 停0 可變式擴散器1008亦可用於隱藏互動式顯示系統的 内。卩、、’σ構，藉由操作在較多擴散狀態中同時背光開啟， 並可切換至較少擴散狀態同時顯示器關閉，以操取在互 動式表面後面/上方的影像。在其他具體實施例中，可省 略可變式擴散器1008。 互動式顯示裝置1000進一步包含運算裝置1010,驾 算裝置1〇1〇經配置以控制楔形鏡1002、3D影像感測器 ⑻4、可變式擴散器1008、背光系統、前照明系統、及 ^任何其他適合的互動式顯示裝置1GGG部件。再者， ^算裝置⑼G亦可經配置以在由影像❹!/器圓操取 •景“表尹定位靠近互動式表面的物件，來偵測懸停輸 入’例如藉由偵測物件位置、姿態、動作等#，並經由 34 201239719 顯示面板1003顯示對懸停輸入的回應。將瞭解到，用於 下文所述之具體實施例的運算裝置，可執行類似於對第 10圖之互動式顯示裝置說明者類似的功能。亦將瞭解 到，運算裝置1〇10與下文所說明之其他具體實施例的運 算裝置之每一者，包含經配置以執行指令的邏輯子系 統，以及經配置以儲存可執行式指令的資料保持子系 統’並可包含任何其他適合的部件。 如上文所提到的，一些具體實施例可採用兩或更多個 影像擷取裝置以偵測懸停及/或觸碰。例如，第丨丨圖繪 製互動式顯示系統1100的具體實施例，互動式顯示系統 1100利用SIP顯示面板u〇2以擷取靠近互動式表面於 第-距離内之物件的影像，以及3D感測器11〇4以搁取 距離互動式表面較遠的三維内容。以此方式，仙感測 器陣列可❹)觸碰與接近觸碰輸人，㈣3D影像感測 器可偵測懸停輸入。在一些具體實施例中，sip感測器 陣列可由電阻式觸碰感測器、電容式觸碰感測器或任何 其他適合的觸碰感測器替換，以㈣觸碰與接近觸碰事 件。如所繪製，3D影像感測器i 1〇4可被放置為鄰接顯 示面板UG2’而使影像不被透過⑽顯示面板ιι〇2而 擷取。例如’ 3D影像感測器可被包含在互動式顯示裝置 1100的表框或㈣内，或可具有任何其他適合的位置。 在其他具體實施例中，如指示為虛線於第U圖中，3D 感測器mo可經由換形鏡謂透過sip顯示面板㈣ 獲取影像，楔形鏡作為距離緩衝器以協助獲取相當接近 35 201239719 互動式表面的3D資料，如上文對於第Π)圖說明。將瞭 解到’此種具體實施例可採用如上文所述的可變式擴散 器（未圖不於第11圖）。 類似的’在其他具體實施例中，雙感測器影像感測系 先亦可利用以2D楔形鏡為基礎的成像系統，連同⑽ 感測器陣列。可由SIP面板㈣感測H陣m貞測觸碰， 其中紅外光由前光導1106、背光（例如來自顯示面板後 面的光源）、或任何其他適合的方式提供。類似地，可經 由使用可變式擴散器，經由以2D楔形鏡為基礎的系統 來偵測懸停，如上文所述。 第12圖綠製互動式顯示裝置1200的另一具體實施 例，互動式顯示裝置1200採用成像楔形鏡1202連同2D 影像感測器_，以操取靠近互動式表面1的影像， 並連同放置為鄰接互動式表面的3D影像感測器⑽8， 以擷取距離互動式表面12〇6較遠的三維内容。此可允許 互動式顯示裝置1200利用2D影像感測器12〇2來成像 在與互動式表面12〇6較接近之第一距離範圍内的物件 (例如約18吋）’且利用3D影像感測器12〇8來成像在 較過離互動式表面12〇6之第二距離範圍内的物件（例如 运於18时）。因此，觸碰輸入以及在第一距離範圍内的 懸停輸入，可經由接收自第一影像感測器（在一些具體 實施例中’連同可變式擴散器）的影像來偵測，而在第 —距離範圍内的懸停輸入’可經由接收自第二影像感測 器的影像來偵測。儘管第12圖繪製放置在顯示面板後面 36 201239719 的可變式擴散器，將瞭解到其他具體實施例可不利用可 變式擴散器。 错由經配置以允許影像感測器的不同像素以不同的觀 點擷取物件影像’利用單一影像感測器的具體實施例亦 可偵測懸停。以此方式’可經由來自單一影像感測器的 影像的部分，建構物件的立體影像。第13圖圖示與互動 式顯示裝置一起使用的SIP顯示面板13〇〇的具體實施例 的簡圖，其中顯示面板13〇〇包含大格式影像感測器 1302，大格式影像感測器13〇2放置在影像產生元件 1304(諸如空間光調變器或發射顯示器）後面。名詞「大 格式影像感測器」標誌具有與影像產生元件丨3〇4相同或 相似的尺寸的感測器，再者，在空間光調變器丨3 〇4與大 格式影像感測器1302之間放置透鏡陣列13〇6。透鏡陣 列1306經配置以將物件的不同觀點聚焦在大格式影像 感測器1302的不同部分上，從而允許從由大格式影像感 測器1 302獲取之影像的兩或更多個子區域，建構立體影 像。 影像產生元件1 304與大格式影像感測器丨3〇2可與運 算裝置1308通訊，運算裝置1308經配置以控制影像產 生元件1304與大格式影像感測器13〇2。再者，運算裝 置1308亦可經配置以從經由大格式影像感測器13〇2獲 取之影像部分，來建構立體影像，以從立體影像偵測懸 停輸入，並經由影像產生元件丨3〇4顯示對懸停輸入的回 應。在所繪製的具體實施例中，透鏡陣列1 3 〇6係經由一 37 201239719 間隙與影像產生元件1304分隔，但將瞭解到，透鏡陣列 1 3 06、影像產生元件1 304與大格式影像感測器丨3〇2， 對於彼此可具有任何適合的位置與結構關係。 再者，作為一範例，在立體影像提供判定懸停距離的 基本能力的同時，可能使用一維微透鏡（micr〇lens)陣列 (諸如凸鏡陣列（lenticular array))來達成此種效果，其中 凸鏡節距（pitch)可以兩個成像器像素之階數展成。以此 種方式，影像的解析度在一個維度中為原生解析度的一 半，但在其他維度中保持完整的解析度。為了在立體影 像之間達到較高的展開角度，可減少陣列中鏡片的焦長 (focal length)，焦長實質上可近似成像器與陣列之間的 分隔距離。然而’因為感測像素具有有限的寬度，感測 像素將有一最小的成像對向角度（angle of subtend)。為 了改善並限制此對向角度，可減少像素寬度對像素節距 的比例’諸如藉由像素之間額外的間隔，或對於給定像 素間隔而言藉由像素的孔徑調整（apertudng)。可簡單地 由不使用用於產生兩個立體影像的—些像素行或列，從 達成減乂的像素寬度對像素節距比例’來達成相同的 應左意到，儘管使用一維陣列可提供資訊 '根據立體t像之間的影像偏移（他如）來判定懸停距 離，可進一 Jfv v使用二維微透鏡陣列以探測角度影像空 間。在此種悟、、W + 贯/兄中’可形成具有相對表面正交軸之指向 交又角度、准度的影像’諸如四重影像（亦即在兩個角度探 測維度中呈現立體）。 38 201239719 儘管本文所討論的概念利用放置在LCD面板與影像 感測器之間的透鏡陣列，期望可不分離LCD與大格式影 像感測器而達成類似的功能。例如，可期望利用同時用 於顯示與成像兩者的SIP面板’因為此種系統在單一面 板中同時包含顯示與成像兩功能，但是將具有大於顯示 像素節距之節距的透鏡陣列放置在面板頂端，可使顯示 的效能降低。藉由使透鏡陣列反射紅外線並對於可見光 為通透，並放置此種紅外線反射透鏡陣列於SIp面板後 面（SIP面板具有僅敏感於紅外光的紅外線感測器），而使 分隔距離被设為貫質上接近於反射透鏡陣列的焦距可 貫現立體成像而不顯著地降低顯示效能。使用二維紅外 線反射/傳輸可見光之透鏡陣列，可對一維中或多重探測 指向中的立體來達成此種效果。再者，透鏡陣列可被嵌 入具有匹配之折射率的媒體中，以進一步減少可由透鏡 列引入顯示效能的任何人工因素。以此方式，可由單 一面板探測立體影像(或更多影像)(來自具有敏感於進 入面板底側（而非頂側）的光之感測元件的SIP面板），而 實質上僅稍微衝擊顯示效能。將認知到，因為透鏡陣列 反射紅外線’所以用於照明物件的紅外線照明可被放置 在顯示面板之前^可由來自面板表框内的照明來提 供，而使物件將光的-些部分再散射（rescatter)入立體成 像視雜接受部中。作我娃此士也 為#代方案’可使用在傳輸與反射 之間具有角度選擇性塑庙/Λ「θ 俘改響應的「易漏出的J前照明來提供 照明，而使相對於矣而t , '表面正乂軸的高角度被反射，而低角 39 201239719 度被傳送。可使用多層介電光學鍍膜來達成此種角度響 應。 第14圖圖示類似的具體實施例，其中互動式顯示裝置 1400包含調變顯示面板14〇2、擴散器14〇4與楔形鏡 1406,擴散器1404放置在調變顯示面板14〇2後面（可為 可變式或不可變式）’而楔形鏡14〇6放置在擴散器14〇4 後面。再者，影像感測器1408經配置以經由楔形鏡14〇6 擷取擴散器1404的影像。在此具體實施例中，調變顯示 面板1402可經配置以週期性地（例如，對於每一圖框的 71或對於母預疋圖框數量進行一次）經由調變顯示 面板1402形成複數個針孔孔徑，使得由調變顯示面板界 定的每一針孔孔徑僅通過一窄的光視錐141(^在此配置 中，由調變顯7F面板1402界定的每一針孔孔徑作為針孔 攝影機，將影像聚焦在擴散器14〇4上，從而允許物件之 不同觀點的影像被聚焦在擴散器14〇4的不同部分上。隨 後影像感測器1408可透過楔形鏡14〇6擷取擴散器的 影像’且可從所獲取影像中物件的不同觀點建構物件的 立體衫像。將瞭解到，影像的顯示可與影像的獲取多工 處理（mUUipleXed)。應注意到，對於給定波長在具有繞 射的情況下，可對於所期望的對比層級適當地調整針孔 的尺寸’以用於針孔成像。再者’對於使料紅外光成 像的情況’針孔陣列的間隔可^夠大以最小化來自散射 光的對比損失’以允許磚式排列（tiHng)針孔攝影機影 像’其中每—影像實f上以對於彼影像碑的針孔為中心 40 201239719 在將針孔陣列放置在面板細胞元與顯示背光之 間的方案中，針孔陣列可具有對紅外線為不透明或反射 I·生，而對可見顯示光為通透的矩陣。以此方式，可照明 ’員丁光並同時提供對紅外光的控制，以致能針孔攝影機 成像類型。儘管看起來可藉由在稀疏的孔徑陣列影像與 顯示影像之間切換，而將概念實施於可見範时（也許使 用反〜像補償）’但此種^案可未提供對於最小尺寸孔徑 的控制’因為顯示面板中的RGB細胞元界定了成像限制 的品質。此種系統的一個限制可包含由針孔傳輸填滿因 素導致的受限效能，以及螢幕光退出立體角之展開角度 導致的進一步效能損失。 前述之各種具體實施例利用楔形鏡，以傳輸觸碰互動 式表面與懸於互動式表面上方的物件影像至影像感測 益。第15圖至第18圖圖示說明楔形鏡的範例具體實施 例。首先，第15圖圖示範例楔形鏡15〇〇，楔形鏡15〇〇 可經配置以傳輸影像至影像感測器i5〇2，影像感測器 1502放置為鄰接楔形鏡15〇〇之薄尾端151〇,如由第15 圖中的光線轨跡圖示.名詞「觀看表面」指示觀看表面 1550相較於背表面（未圖示於第15圓）係較接近於觀看 者，背表面係相對於觀看表面155〇β觀看表面與背表面 之每一者的界限為側邊153〇與154〇、薄尾端ΐ5ι〇與厚 尾端1520。在第15圖中，觀看表面155〇面向此頁的觀 看者，且背表面在此楔形鏡i 5〇〇視圖中被隱藏。 楔形鏡1 500經配置而使以臨界反射角進入觀看表面 41 201239719 1550的平行光線，由尾端反射器1525經由全内反射聚 焦並傳遞至影像擷取裝置1 5 02。在此具體實施例中，尾 端反射器1525為弧狀，具有一致的弧度半徑並具有弧度 中心1572,且影像感測器15〇2被放置在尾端反射器1525 的焦點處，焦點位於弧度半徑的一半處。在各種具體實 施例中，尾端反射器1525可為環狀、拋物面，或具有其 他適合用於準直光線的弧度。 第16圖與第17圖透過楔形鏡15〇〇的截面簡圖圖示光 線軌跡。第16圖圖示穿過楔形鏡15〇〇的第—光線16〇〇 的路徑，而第17圖圖示穿過楔形鏡15〇〇的第二光線 1700的路徑，其中光線16〇〇與17〇〇代表放置於由影像 感測器1 502接收之光錐體之相對側的光線。如可見於第 16圖與第17圖，光線1600進入鄰接於楔形鏡15 00薄 尾端1510的觀看表面155〇,同時光線17〇〇退出鄰接於 楔形鏡1500厚尾端152〇的觀看表面155〇。 光線1600與1700相對於觀看表面155〇的正交軸，以 小於或等於内反射臨界角的角度進入觀看表面155〇。此 臨界角在本文中可被稱為「第_臨界角」，似的，在光 線相對於觀看表面1550的正交軸，以大於内反射第一臨 界角的角度與觀看表面1550交會時’光線在楔形鏡· 内部反射。再者，在光線相對於背表φ 156〇的正交軸， 以大於内反射臨界角的角度與背表面156〇交會時，光線 t模形鏡WO内部反射。此臨界角在本文中可被稱為 「第二臨界角。 42 201239719 可期望第一臨界角與第二臨界角 介角不同’而使以第一臨 界角投射至背表面1560上的朵，、 上的先’破朝向觀看表面155〇 向後反射。此可幫助防止光穿過背表自⑽而損失且 因此可提升楔形鏡1500的光學效率。第一臨界角為樓形 鏡薦折射率以及與觀看表面155。介面連接之材料（例 如空氣或塗層)折射率的函數’同時第二臨界角為棋形鏡 1500以及鄰接背表面⑽之材料4 -些具體實施例中，諸如圖示於第16圖至第Η圖的旦 體實施例中，塗層157G可僅施加至背表面⑽，而使 觀看表面⑽與空氣介面連接。在其他具體實施例中， 觀看表面1550可包含具有與背表面156〇不同之折射率 的塗層（未圖示）。 可使用任何適合的一或多種材料來作為塗層，以達成 所期望的楔形鏡觀看表面（及/或背表面）的内反射臨界 角。在範例具體實施例中，楔形鏡15〇〇係由具有1492 折射率的聚甲基丙烯酸曱醋（P〇lymethyl methaefylate; PMMA)形成。空氣的折射率為約i 〇〇〇 ^如此，不具有 塗層的表面的臨界角為約42.1度。接著，範例塗層可包 含 Teflon AF (El DuPont de Nemours & Co. 〇f

Wilmington，Delaware)(具有丨.33折射率的非晶氟聚合 物（amorphous flU〇rop〇lymer))。具有 Tefl〇n AF 塗層的 PMMA表面的臨界角為63·0度《將瞭解到該等範例係為 圖示說明之目的而說明，且不意為以各種方式限制本發 明。 43 201239719 在其他具體實施例中，背表面1 56〇可包含鏡。作為非 限制性的範例’可藉由施加反射性鍍膜至背表面1560 來形成鏡，或鄰接背表面1560放置鏡。以此方式，背表 面1560可反射與背表面1560交會的投射光。在背表面 1560經配置以反射一些或全部的投射光時，背表面1560 在本文中可稱為「反射性背表面」。反射性背表面的非限 制丨生範例，包含具有鏡化表面的背表面、鄰接背表面而 放置的鏡、相對於背表面正交軸距有内反射第二臨界角 的背表面（其中第二臨界角係小於第一臨界角），或任何 可反射以第一臨界角投射的光的其他背表面配置。 尾端反射器1525可包含多面體透鏡（facetecl iens)結 構，多面體透鏡結構經配置以相對於觀看表面155〇與背 表面1560之每一者的正交軸改變光線角度。此外，從厚 尾端1520縮小至薄尾端151〇的楔形鏡Η⑽厚度，隨著 進入觀看表面的光線從觀看表面155〇朝向尾端反射器 1525行進，而使相對於每—表面之正交軸μ線角度提 升。 在一些具體實施例中，影像感測器15〇2可被放置在尾 端反射器1525的焦點處。在此種具體實施例中，尾端反 射器1525可為弧形，且具有兩倍楔形鏡⑽長度的弧 度半徑。在第16圖至第17圖的具體實施例中，楔形鏡 1 500的錐角（taper angle)經配置以使厚尾端i 52〇與觀看 表面1550的角落包含直角’且厚尾端152〇與背表面 + °在薄尾端⑸〇㈣尾端反射器 44 201239719 1 525的焦點時，薄尾端151〇的厚度為厚尾端i52〇的一 半。在其他具體實施例中，該等結構的每一者可具有任 何其他適合的配置。 在所繪製的具體實施例中’尾端反射器1 5 2 5為環狀弧 形，或從側邊1 530至側邊1540以及從觀看表面155〇 至背表面1560具有其他適合的弧度，從而能夠成像。在 其他具體實施例中，尾端反射器1525可為圓柱狀弧形， 從觀看表面1550至背表面1560具有一致的弧度半徑， 並具有弧度中心，若延伸觀看表面155〇與背表面156〇 則將交會於弧度中心。圓柱狀弧形尾端反射器可具有較 球狀弧形尾端反射器少的弛度（sag)，此可有益於大格式 的應用。可對尾端反射器1525使用其他適合的弧度，諸 如（例如）拋物狀或球狀弧度。此外，尾端反射器1525在 垂直於側邊1530與1540之平面令的弧度，可不同於尾 端反射器1525在平行於側邊153〇與154〇之平面中的弧 度。 將認知到，第15圖至第17圖為非限制性的。在其他 具體實施例中，可利用具有不同配置的楔形鏡。例如， 在一些具體實施例中可利用具有連續光學性質的楔形 鏡，而非前述之具有折疊光學性質以及尾端反射器的楔 形鏡。此種具有連續光學性質的楔形鏡可較容易製造， 相較於前述之利用折疊光學性質的楔形鏡。 第18圖圖示說明具有連續光學性質的範例楔形鏡 1800。進入楔形鏡18〇〇觀看表面的光線18〇4，經由全

S 45 201239719 内反射朝向厚尾端i802行進，而被影像感測器丨8〇5债 測。儘管所繪製的具體實施例圖示的光線以正交於楔形 鏡表面的角度進入楔形鏡’將瞭解到光線係以反射臨界 角進入楔形鏡。將進一步瞭解到，可使用轉向薄膜或類 似者’以將光再導入楔形鏡18〇〇的觀看表面。 由於楔形鏡1800的楔形體形，進入楔形鏡18〇〇較窄 部分的平行光線行進至楔形鏡的厚尾端。因此，楔形鏡 18〇〇可與另一楔形鏡18〇6堆疊，以成像用於偵測觸碰 輸入之互動式觸碰顯示器的整個互動式表面，並可使用 額外的一或更多個影像感測器，以擷取由楔形鏡Μ% 成像之互動式表面部分的影像。楔形鏡可被放置為「鼻 子到尾巴（nose to tail)」（例如，楔形鏡18〇〇的薄尾端可 被放置為鄰接楔形鏡1806的厚尾端在所圖示說明的 堆疊配置中’楔形鏡18G()被放置為可看透楔形鏡刪 的非成像區域。 將瞭解到本文所說明的配置及/或作法，係為了示例目 的而呈現，且這些特定具體實施例或範例不可 以限制，因為可能存在多種變異。本文所說明的： 規或方法可代表任何數量的處理策略的一或更多者。如 此，所圖示說明的各種步驟可依所圖示說明的序列實 施、以其他序列實施、平行實施、或以其他在此省略的 方式實施。類似的，前述程序的順序可被改變。 本發明的發明+ i 鸿包3在本文中所揭示的各種程序、 系統與配置、以及盆# ，、他特徵、功能、步驟及/或性質之所 46 201239719 有新穎且非顯而易知的組合與子組合，以及任何或所有 的均等範圍。 【圖式簡單說明】 第1圖圖示互動式顯示系統之具體實施例的簡圖，互 動式顯不系統包含可變式擴散器。 第2圖圖示繪製操作互動式顯示系統之方法具體實施 例的抓程圖，互動式顯示系統包含可變式擴散器。 第3圖圖不繪製第2圖之具體實施例的非限制性範例 實施的時序圖。 第4圖圖示互動式顯示系統之具體實施例的簡圖，互 動式顯示系統包含可變式擴散器與保護層。 第5圖圖不互動式顯示系統之具體實施例的簡圖，互 動式顯示系統包含可變式擴散器與保護層，保護層由— 低折射率間隙與前照明系統分隔開。 第6圖圖示互動式顯示系統之另一具體實施例的簡 圖’互動式顯示系統包含可變式擴散器。 $ 7圖_ *繪製操作互動式顯示系统之方法的另—具

7圖之具體實施㈣非限制性範例 體實施例的流程圖， 第8圖圖示繪製第7圖之具體實万 實施的時序圖。 另一具體實施例的簡 保s蒦層由一低折射率 第9圖圖示互動式顯示系統之另一 圖’互動式顯示系統包含保護層， 47 201239719 間隙與前照明系統分隔開。 第1 〇圖圖示互動式顯示系統之另一具體實施例的簡 圖，互動式顯示系統經配置以偵測懸停輪入。 •第11圖圖示互動式顯示系統之另一具體實施例的簡 - 圖，互動式顯示系統經配置以偵測懸停輸入。 第12圖圖示互動式顯示系統之另一具體實施例的簡 圖，互動式顯示系統經配置以偵測懸停輸入。 第13圖圖示像素感應式顯示面板之具體實施例的簡 圖，像素感應式顯示面板經配置以偵測懸停輸入。 第14圖圖示互動式顯示系統之另一具體實施例的簡 圖’互動式顯示系統經配置以偵測懸停輸入。 第15圖圖示根據本發明之具體實施例的楔形鏡之具 體貫施例的平面簡圆。 第16圖與第17圖經由第15圖之具體實施例的部分視 圖圖示光線轨跡。 第1 8圖圖示根據本發明之具體實施例的另—範例換 形鏡。 【主要元件符號說明】 100 互動式顯示裝置 102 顯示面板 104 影像感測器 106 使用者的手指 108 互動式表面 120 前照明系統 122 光導 48 201239719 124 光 源 130 可 變 式擴散器 13 1 可 見 光源 132 運 管 ΤΓ 裝. 置 134 邏 輯 子系統 136 資 料保持子系統 138 電 腦 可讀取儲 存 媒 300 時序 圖 體 302 顯 示 影像第一 圖 框 304 顯 示 影 像 第二 圖 框 週期 週 期 306 第 — 圖框週期 第 一 308 第 一 圖 框 週期 第 二 部 分 部 分 310 第 二 圖框週期 第 — 312 第 二 圖 框 週期 第 二 部 分 部 分 200-224 步 驟 400 保 護 層 500 低折 射率間隙 502 保 護 層 600 互 動 式顯示系統 602 可 變 式: 擴散器 604 保 護 層 606 前 昭 明 系統 608 光 導 610 光 源 612 顯 示 面板 614 攝 影 機 616 運 算裝置 618 邏 輯 子 系統 620 資 料保持子系統 621 第 二 可 變式擴散器 622 可 見 光源 700-724 步 驟 800 時序 圖 802 顯 示 影 像 第一 圖 框 週期 804 顯 示 影像第二 圖 框 806 第 一 圖 框 週期 第 一 週期 部 分 49 201239719 808 第一圖框週期第 二 810 第二圖框週期第 部分 部分 812 第二圖框週期第 二 900 光學部件設置 部分 902 可變式擴散器 904 突出 906 保護層 908 可變形層 910 光導 912 光源 914 顯示面板 1000 互動式顯示裝置 1002 楔形鏡 1003 顯示面板 1004 3D影像感測器 1006 前光導 1008 可變式擴散器 1010 運算裝置 1100 互動式顯示系統 1102 SIP顯示面板 1104 3D感測器 1106 前光導 1108 楔形鏡 1110 3D感測器 1200 互動式顯示裝置 1202 成像楔形鏡 1204 2D影像感測器 1206 互動式表面 1208 3D影像感測器 1300 SIP顯示面板 1302 大格式影像感測器 1304 影像產生元件 1306 透鏡陣列 1308 運算裝置 1400 互動式顯示裝置 1402 調變顯示面板 1404 擴散器 1406 楔形鏡 1408 影像感測器 1410 光視錐 1500 楔形鏡 1502 影像感測器 1510 薄尾端 50 201239719 1520 厚尾端 1525 尾端反射器 1540 側邊 1560 背表面 1600 光線 1800 楔形鏡 1804 光線 1806 楔形鏡 1530 側邊 1550 觀看表面 1570 塗層 1700 光線 1802 厚尾端 1805 影像感測器 51

Claims (1)

1. 201239719 七、申請專利範圍： 1. 一種互動式顯示裝置，該 一 茨互動式顯示裴置包含： —顯不面板，該顯示面板經 土此1U在一互動忐本卜 顯示一影像； 動式表面上 一成像楔形鏡，該成像楔 板； 兄係放置為鄰接該顯示面 傻7像感測器’該影像感測器經配置以藉由透過該成 像楔形鏡來擷取-物件的_影像，該物件係放置在該互 動式表面的前面並與該互動式表面分隔； —邏輯子系統；以及 —資料保持子系統，該資料保持子系統包含指令該 邏輯子系統可執行該等指令以：從該影像感測器接收一 或更多個影像；根據從該影像感測器接收到的該一或更 多個影像，來偵測一懸停輸入；以及經由該顯示面板顯 示對該懸停輸入的一回應。 2·如請求項丨所述之互動式顯示裝置，其中該影像感測器 包含—三維影像感測器。 3 . •如請求項2所述之互動式顯示裝置，其中該三維影像感 測器包含一飛行時間（time-of-flight)深度感測器。 52 201239719 4.如w求項2所述之互動式顯示裝置，其中該三維影像感 須J器包含—立體攝影機系統，該立體攝影機系統包含兩 或更多個影像感測器。 5·如3青求項4所述之互動式顯示裝置，該互動式顯示裂置 進一步包含一可變式擴散器，且其中該等指令可經執行 以使用該立體攝影機系統的一第一影像感測器與—第 一影像感測器，以不同的擴散度獲取影像。 6.如4求項4所述之互動式顯示裝置，其中該等指令可經 執灯以使用該立體攝影機系統的一第一影像感測器與 —第二影像感測器，以相同的擴散度獲取影像。 7_如4求項2所述之互動式顯示裝置，其中該三維影像感 測器包含—結構化光深度感測器。 8.如清求項7所述之互動式顯示裝置，其中該結構化光深 度感測器經配置以透過該成像楔形鏡投影—結構化光 圖樣。 9.如清求項7所述之互動式顯示裝置，其中該控制器經配 置以經由該顯示面板投影一結構化光圖樣。 53 201239719 ίο. 11. 12. 如請求項丨所述之互動式顯示裝置，該互動式顯示裝 置進步包含一擴散器，該擴散器係放置於該楔形鏡與 該顯示面板之間，其中該顯示面板為一調變顯示面板， 且其中該等指令可經執行以經由該顯示面板形成複數 個孔徑，以將複數個影像聚焦在該擴散器上，並透過該 楔形鏡擷取該擴散器的一影像。 。。如請求項i所述之互動式顯示裝置，其中該影像感測 器為一第一影像感測器，且該互動式顯示裝置進一步包 含一第二影像感測器，該第二影像感測器係放置為使得 影像不透過該顯示面板來被擷取’其中該第一影像感測 器經配置以偵測位於較接近該互動式表面之—第一距 離範圍之中的物件，且其中該第二影像感測器經配置以 偵測位於車交遠離言亥互動式表面之距離範圍之中 的物件。 一種互動式顯示裝置，該互動式顯示裝置包含： 一像素感應式（SenS〇r-in-pixel)顯示系統，該像素感應 式顯示系統包含 一影像產生元件， 一大格式影像感測H，該大格式影像感測器係放置 於該影像產生元件後面，相對於該互動式顯示裝置的 一互動式表面，以及 54 201239719 —透鏡陣列，該透鏡陣列經配置以將—物件的不同 觀點聚焦於該大格式影像感測器的不同部分上； 一邏輯子系統；以及 一資料保持子系統’該資料保持子系統包含指令，該 等指令可由該邏輯子系統執行以：操作該影像產生元件 與該大格式影像感測器；自該大格式影像感測器獲取一 影像；從自該大格式影像感測器獲取的該影像的兩或更 多個子區域，建構一物件的一立體影像；經由該立體影 像偵測一懸停輸入；以及經由該影像產生元件顯示對該 懸停輸入的一回應。 13. 14. 15. 如請求項12所述之互動式顯示裝置，其中該透鏡陣列 係藉由一間隙與該影像產生元件分隔開。 如請求項12所述之互動式顯示裝置，其中該透鏡陣列 係為紅外線反射性，並為可見光傳輸性。 一種互動式顯示裝置，該互動式顯示裝置包含： 一顯示面板’該顯示面板經配置以在一互動式表面上 顯示一影像； 一第一感測器’該第一感測器經配置以偵測觸碰輸 入； 55 201239719 第感測器，该第二感測器經配置以擷取一物件的 象及物件係放置在該互動式表面的前面並與該互 動式表面分隔；以及 運算裝置，該運算裝置包含—邏輯子系統與一資料 保持子系統，該資料保持子系統儲存指令，該邏輯子系 統可執行該等指令以 操作S亥顯示面板、該第一感測器以及該影像感測 器， 經由該第—感測器，偵測該顯示面板之一第一距離 聋巳圍内的一觸碰輸入與一懸停輸入之一或更多者， 經由該顯示面板，顯示對於在該第一距離範圍内的 該觸碰輸入與該懸停輸入之該一或更多者的一回應； 經由自該第二感測器接收之一影像，偵測該顯示面 板之 第—距離範圍内的一懸停輸入，以及 經由該顯示面板，顯示對於在該第二距離範圍内的 該懸停輸入的一回應。 1 6.如請求項1 5所述之互動式顯示裝置，其中該第一感測 器為一大格式影像感測器，且與該顯示面板形成一像素 感應式（Sensor-in-pixel)顯示面板。 17.如請求項16所述之互動式顯示裝置，其中該第二感測 器包含一 3D影像感測器，該3D影像感測器係放置為 56 201239719 鄰接該顯示面板，而使影像不透過該像素感應式顯示面 板來被擷取。 18. 19. 20. 如請求項16所述之互動式顯示裝置，該互動式顯示裝 置進一步包含一成像楔形鏡，其中該第二感測器為— 2D或3D影像感測器，該21)或3D影像感測器經配置 以透過該成像楔形鏡與該顯示面板來擷取一影像。 如請求項15所述之互動式顯示裝置，其中該第—感測 器包含一電容式觸碰感測器及/或一電阻式觸碰感則 器。 如4求項15所述之互動式顯示裝置，該互動式顯示带 置進一步包含一成像楔形鏡，且其中該第一感測器為= 影像感測器’該影像感測器經配置以透過該顯示 該換形鏡操取-影像。 ’板與 57