TWI388918B - Multi - resolution digital desktop display system - Google Patents

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Description

多重解析度數位桌面顯示系統
本發明係關於一種工作桌，尤指多重解析度數位桌面顯示系統。
在空間利用上日趨嚴苛的趨勢下，能夠處理文書工作又能顯示數位畫面的數位工作桌，已逐漸成為未來發展趨勢之一。Mark Ashdown在2002年發表了一篇「The Escritoire：A Personal Projected Display for Interacting with Documents(寫字檯：為與文件互動的個人用投影顯示器)」，其利用投影裝置與反射鏡的方式，將所欲顯示的數位文件投影至工作桌上。在此設計中，有考慮到人眼視覺的特別構造，而調整整個系統的設計方式。人的視覺可分為小窩視覺(Foveal vision)與周邊視覺兩類。小窩視覺又稱直接視覺，適宜辨識影像與色彩資訊的細節，卻不適合辨識陰影。但是，周邊視覺則負責陰影的辨識。所以，如果專注地凝視一件物體，隨著時間增長，周邊視覺的作用就漸漸減少。舉例子來說，當越來越專注地注視著印滿字的信上一個字時，相反地，其他的字就會顯得越來越模糊。
依照人眼視覺的特別構造，在此習知數位工作桌系統中，設置了兩台投影機。其中一台負責大範圍但較模糊(解析度較低)的投影 影像，而另一台則負責小範圍但高清晰(解析度較高)的投影影像。為了進行操作(例如移動數位文件)，在此系統中提供了兩個不同偵測系統的筆，但這兩者的偵測必須互不干擾，故一為超音波筆，另一為電磁波筆。這其中，超音波筆用來移動數位文件，而電磁波筆則在文件上作書寫。
只是，在此習知數位工作桌中，由於其投影來源都設置在工作桌的上方與前方，而導致整個系統所佔用的空間過大。同時，這樣的投影源的設計，會導致使用在書寫或操作時，所呈現的影像很容易被使用者的手部所遮蔽，而部分投影在手臂上，使得部分使用者觀感不佳。除此之外，由於其高解析度的投影位置都固定在特定位置上，使得使用者希望在其他區域顯示高解度畫面時，將難以實現，使得此工作桌缺乏操作上的自由度。
本發明之主要目的在提供一種多重解析度數位桌面顯示系統，藉著將呈現影像畫面所需的週邊式(peripheral)投影裝置、中心式(foveal)投影裝置設置在工作桌的桌體底下，而縮小整個系統所佔用的空間，同時利用從桌體底下投射影像的方式，避免所呈現的影像被使用者的手部所遮蔽。
基於上述目的，在多重解析度數位桌面顯示系統中，主要以多重解析度投影裝置分別且整合地呈現影像畫面。為了避免佔用過多 空間，特別將呈現影像畫面所需的週邊式(peripheral)投影裝置、中心式(foveal)投影裝置設置在工作桌的桌體底下。呈像模組透過週邊式投影裝置以第一解析度在投影呈像板上呈現週邊影像、以及透過中心式投影裝置以第二解析度在投影呈像板上呈現中心影像，而整合地呈現出影像畫面。
關於本發明之優點與精神可以藉由以下的發明詳述及所附圖式得到進一步的瞭解。
請參閱第1圖，第1圖為本發明多重解析度數位桌面顯示系統之示意圖。如第1圖所示，本發明多重解析度數位桌面顯示系統5主要包含桌體(包含複數個桌腳5b、以及被該些個桌腳5b所支持且用來呈現影像畫面的投影呈像板5a)、週邊式(peripheral)投影裝置14、中心式(foveal)投影裝置10、呈像模組22(如第2圖所示)。
簡單來說，多重解析度數位桌面顯示系統5，主要以週邊式(peripheral)投影裝置14以第一解析度(即低解析度)投射出週邊影像、中心式(foveal)投影裝置10以第二解析度(即高解析度)投射出中心影像，而以多重解析度投影出所呈現的影像畫面。只是，為了避免佔用過多空間，特別將呈現影像畫面所需的週邊式(peripheral)投影裝置14、中心式(foveal)投影裝置10設置在 工作桌5的桌體底下的容置空間。
請參閱第2圖，第2圖為本發明縫合多重解析度影像之示意圖。如第2圖所示，在縫合(stitch)這兩個多重解析度影像(即低解析度的週邊影像、高解析度的中心影像)時，呈像模組22係透過週邊式(peripheral)投影裝置10以第一解析度投射出已被處理過的週邊影像30，而呈現在投影呈像板5a之上，同時以第二解析度投射出已處理過的中心影像31(foveal region)，也呈現在投影呈像板5a，進而以整合的手段呈現出場景影像。
上述已被處理過的週邊影像30、已被處理過的中心影像31，主要是在週邊影像30中除了低解析度影像外，至少具有未有像素資訊的保留區域30a，但在中心影像31也只有相對於保留區域30a之區域31a有像素資訊。換句話說，中心影像31只包含原本應在保留區域30a中的影像。
如第1圖所示，在週邊式(peripheral)投影裝置14的相對側位置額外設有背投影反射鏡12。背投影反射鏡12、投影呈像板5a彼此之間有預定夾角，這使得週邊式(peripheral)投影裝置14所投射出的週邊影像反射至投影呈像板5a上。如同習知技術，光只是投影出影像畫面，對使用者來說意義並不大，還需要能夠操作。請參閱第3A~3B圖，第3A~3B圖為本發明物件操作模式之示意圖。如第3A圖所示，若所呈現的影像畫面43中已定義有複數個物件43a、43b、43c，且每一物件43a、43b、43c的邊緣座標係被涵蓋 在影像畫面43的座標系統中。
如第3B圖所示，為了操作上述物件43a、43b、43c，在本發明多重解析度數位桌面顯示系統5進一步包含紅外線光源42、紅外線攝影機40(如第1圖所示)、分析模組41、選取模組44、位移模組46。
為了能夠偵測到使用者的操作情況，如第1圖所示，利用紅外線光源42對著投影呈像板5a投射紅外線光束時，紅外線攝影機40對著背投影反射鏡12拍攝時，可獲得反射紅外光 影像。
若此時使用者用筆或手掌去遮蔽住影像畫面43中屬於物件43b的區域時，等同於選擇了物件43b，而準備進行相關的操作動作(例如移動物件43b)。偵測選擇這個動作，主要是分析模組42在獲得此反射紅外線影像(即紅外線光源42的紅外線光束投射到投影呈像板5a而散光的影像)時，將依據反射紅外光影像中光聚集的位置，分析出反射紅外光影像中的聚集區域。然後，選取模組44則在聚集區域落在物件43b的物件邊緣座標時，定義物件43b已被選擇。接著，若使用者移動筆或手掌至其他位置時，此移動情況將被位移模組46所察覺。位移模組46可依據聚集區域的位移資訊，重新呈現已被選擇的相對於物件43b的影像，並將之傳遞給呈現模組22實際完成重現動作。
如第1圖所示之架構中，由於其採用背投影式呈像，所以使用者的腳很容易碰到背投影反射鏡12，使得其腳部的伸展空間受到限 制。為了解決這麼問題，可利用兩個反射鏡來投射出週邊影像，進而再度縮小工作桌5的桌體底下的容置空間，使得使用者的腳部多一點伸展空間。
請參閱第4圖，第4圖為本發明多重解析度數位桌面顯示系統之另一示意圖。如第4圖所示，為了改變週邊式投影裝置14的光束路徑，特別把兩個反射鏡中的第一反射鏡50a設置在週邊式(peripheral)投影裝置14的相對側位置，並且因為第一反射鏡50a與週邊式(peripheral)投影裝置14彼此之間有第一預定夾角，而得以將週邊式(peripheral)投影裝置14所投射出的週邊影像反射出去。兩個反射鏡中的第二反射鏡50b則設置在第一反射鏡50a的相對側位置，且第二反射鏡50b與投影呈像板5a彼此之間有第二預定夾角，而得以將第一反射鏡50a所反射出的週邊影像，再度反射至投影呈像板5a上，進而再省下一點工作桌5的桌體底下的容置空間。
同樣的道理，為了能夠偵測到使用者的操作情況，如第3圖所示，利用紅外線光源42對著投影呈像板5a投射紅外線光束時，紅外線攝影機40對著第一反射鏡50a拍攝時，可獲得反射紅外光影像。至於其他操作的細節則如同以上所述。
不論是在如第1圖或第2圖所示之實施例中，若需要提供能夠移動中心影像31(foveal region)的投影位置時，可藉著可被改變角度的反射鏡(未顯示)來達成。具體來說，中心式(foveal)投影裝 置10所投射出的影像(即中心影像31)可以進一步經由可被改變角度的反射鏡(未顯示)的反射後才投射至投影呈像板5a。此時，若需要改變中心影像31(foveal region)的投影位置，只需透過電控馬達驅動改變反射鏡的反射角度，即可輕易達成。
請參閱第5圖，第5圖為本發明數位書寫之示意圖。如第5圖所示，為了能夠偵測到使用者的書寫動作，在本發明系統中額外包含紅外線筆52、軌跡模組54。
當使用者手持紅外線筆52，而在投影呈像板5a上書寫時(等同於對著投影呈像板5a投射紅外線光束)，因為紅外線攝影機40是對著投影呈像板40拍攝，所以可獲得紅外光影像。然後，軌跡模組54在獲得此紅外光影像時，依據紅外光影像的位移資訊，透過呈像模組22在影像畫面40額外顯示出相對的軌跡圖案(例如：○或X)。
藉由以上較佳具體實施例之詳述，係希望能更加清楚描述本發明之特徵與精神，而並非以上述所揭露的較佳具體實施例來對本發明之範疇加以限制。相反地，其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排於本發明所欲申請之專利範圍的範疇內。
5‧‧‧多重解析度數位桌面顯示系統
5a‧‧‧投影呈像板
5b‧‧‧桌腳
10‧‧‧中心式投影裝置
12‧‧‧背投影反射鏡
14‧‧‧週邊式投影裝置
22‧‧‧呈像模組
30‧‧‧週邊影像
30a‧‧‧保留區域
31‧‧‧中心影像
31a‧‧‧區域
40‧‧‧紅外線攝影機
41‧‧‧分析模組
42‧‧‧紅外線光源
43‧‧‧影像畫面
43a、43b、43c‧‧‧物件
44‧‧‧選取模組
46‧‧‧位移模組
50a‧‧‧第一反射鏡
50b‧‧‧第二反射鏡
52‧‧‧紅外線筆
54‧‧‧軌跡模組
第1圖為本發明多重解析度數位桌面顯示系統之示意圖。
第2圖為本發明縫合多重解析度影像之示意圖。
第3A~3B圖為本發明物件操作模式之示意圖。
第4圖為本發明多重解析度數位桌面顯示系統之另一示意圖。
第5圖為本發明數位書寫之示意圖。
5‧‧‧多重解析度數位桌面顯示系統
5a‧‧‧投影呈像板
5b‧‧‧桌腳
10‧‧‧中心式投影裝置
12‧‧‧背投影反射鏡
14‧‧‧週邊式投影裝置

Claims (6)

  1. 一種多重解析度數位桌面顯示系統，係以多重解析度整合地呈現一影像畫面於該工作桌的桌面上，該工作桌包含：一桌體，係至少包含複數個桌腳、以及被該些個桌腳所支持且用來呈現該影像畫面的一投影呈像板，在該些個桌腳、以及該投影呈像板之間具有一容置空間；一週邊式(peripheral)投影裝置，係被設置在該容置空間，且以一第一解析度在該投影呈像板上呈現已被處理過的一週邊影像(peripheral region)，該已被處理過的該週邊影像中至少具有未有像素資訊的一保留區域；一中心式(foveal)投影裝置，係被設置在該容置空間，且以一第二解析度在該投影呈像板上呈現已被處理過的一中心影像(foveal region)且該中心影像(foveal region)僅呈現在該週邊影像中的該保留區域中，在解析度上該第二解析度高於該第一解析度，且該中心影像是藉由一反射鏡，將該中心式投影裝置所投射出的影像反射至該投影呈像板上； 一呈像模組，係用以透過該週邊式(peripheral)投影裝置以該第一解析度在該投影呈像板上呈現已被處理過的該週邊影像、以及透過該中心式(foveal)投影裝置以該第二解析度在該投影呈像板上呈現已被處理過的該中心影像(foveal region)，且該中心影像(foveal region)僅呈現在被呈現的該週邊影像中的該保留區域中，以整合的手段呈現出該影像畫面；一紅外線光源，係對著該投影呈像板投射紅外線光束；一紅外線攝影機，係對著一背投影反射鏡拍攝，而獲得一反射紅外光影像；以及一分析模組，係用以依據該反射紅外光影像中光聚集的位置，分析出該反射紅外光影像中的一聚集區域；一選取模組，係用以在該聚集區域落在該物件的該物件邊緣座標時，定義該物件已被選擇；以及一位移模組，係用以依據該聚集區域的位移資訊，重新呈現已被選擇的相對於該物件的影像。 其中在該影像畫面中已定義有複數個物件，每一物件的一邊緣座標係被涵蓋在該影像畫面的座標系統 中。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之多重解析度數位桌面顯示系統，其中該背投影反射鏡，係設置在該週邊式(peripheral)投影裝置的相對側位置，且與該投影呈像板彼此之間有一預定夾角，而得以將該週邊式(peripheral)投影裝置所投射出的該週邊影像反射至該投影呈像板上。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之多重解析度數位桌面顯示系統，其中該反射鏡是藉由一電控馬達驅動改變反射角度。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之多重解析度數位桌面顯示系統，其中該多重解析度數位桌面顯示系統進一步包含：一第一反射鏡，係設置在該週邊式(peripheral)投影裝置的相對側位置，且與該週邊式(peripheral)投影裝置彼此之間有一第一預定夾角，而得以將該週邊式(peripheral)投影裝置所投射出的該週邊影像反射出去；以及一第二反射鏡，係設置在該第一反射鏡的相對側位置，且與該投影呈像板彼此之間有一第二預定夾 角，而得以將該第一反射鏡所反射出的該週邊影像反射至該投影呈像板上。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之多重解析度數位桌面顯示系統，其中在該影像畫面中已定義有複數個物件，每一物件的一邊緣座標係被涵蓋在該影像畫面的座標系統中，該多重解析度數位桌面顯示系統進一步包含一紅外線攝影機，係對著該第一反射鏡拍攝，而獲得一反射紅外光影像。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之多重解析度數位桌面顯示系統，該多重解析度數位桌面顯示系統進一步包含：一紅外線筆，係被使用者手持，並對著該投影呈像板投射紅外線光束；一紅外線攝影機，係對著該投影呈像板拍攝，而獲得一紅外光影像；以及一軌跡模組，係用以依據該紅外光影像的位移資訊，在該影像畫面額外顯示出相對的一軌跡圖案。
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