TWI471765B - 三維互動顯示裝置及其操作方法 - Google Patents

Description

三維互動顯示裝置及其操作方法

本發明是有關於觸控領域之技術，且特別是有關於一種三維互動顯示裝置及其操作方法。

一般在操作採用光感測器的三維互動顯示裝置的時候，使用者只需要使三維互動顯示裝置所附之一光源產生器(例如是光筆)所發出的光源投射在三維互動顯示裝置的顯示面板上，三維互動顯示裝置就可透過顯示面板中的光感測器來擷取影像，進而依據影像中的光點來判斷光源產生器的位置資訊。所述的位置資訊例如是光源產生器相對於顯示面板之顯示面的二維位置，或者是光源產生器相對於上述顯示面的距離。

然而，當上述的這種三維互動顯示裝置同時與至少二個同樣的光源產生器搭配操作的情況下，這種三維互動顯示裝置便會無法辨識出上述的這些光源產生器，因而無法與這些光源產生器進行互動。也就是說，目前的這種三維互動顯示裝置無法進行多點互動的操作。

本發明提供一種三維互動顯示裝置，其可進行多點互動的操作。

本發明另提供一種適用於上述之三維互動顯示裝置的操作方法。

本發明提出一種三維互動顯示裝置。此三維互動顯示裝置包括有一顯示面板、一第一光源產生器、一第二光源產生器與一處理電路。所述之顯示面板具有多個光感測器。所述之第一光源產生器具有第一出光面，且此第一出光面具有第一圖騰，而第一圖騰具有第一形狀邊緣總長度。所述之第二光源產生器具有第二出光面，且此第二出光面具有第二圖騰，而第二圖騰具有第二形狀邊緣總長度。至於所述之處理電路，其係電性連接上述之光感測器，以處理透過這些光感測器擷取之一影像，並計算此影像中所呈現之每一圖騰的形狀邊緣總長度，以依照每一計算出的形狀邊緣總長度來判斷對應之光源產生器。

本發明另提出一種三維互動顯示裝置的操作方法。所述之三維互動顯示裝置包括有一顯示面板、一第一光源產生器與一第二光源產生器。所述之顯示面板具有多個光感測器。所述之第一光源產生器具有第一出光面，且此第一出光面具有第一圖騰，而第一圖騰具有具有第一形狀邊緣總長度。而所述之第二光源產生器具有第二出光面，且此第二出光面具有第二圖騰，而第二圖騰具有第二形狀邊緣總長度。所述之操作方法包括有下列步驟：透過上述那些光感測器擷取一影像；計算上述影像中所呈現之每一圖騰的形狀邊緣總長度；以及依照每一計算出的形狀邊緣總長度來判斷對應之光源產生器。

綜上所述，本發明乃是在每一光源產生器的出光面上附加一圖騰，且不同之光源產生器的圖騰具有不同的形狀邊緣總長度。而本發明所設計的處理電路則能計算擷取的影像中所呈現之每一圖騰的形狀邊緣總長度。因此，只要使用者將光源產生器所發出的光源投射在三維互動顯示裝置的顯示面板上，使得三維互動顯示裝置中的處理電路可去處理透過顯示面板中的光感測器所擷取的一影像，那麼此處理電路就能計算此影像中所呈現之每一圖騰的形狀邊緣總長度，並依照每一計算出的形狀邊緣總長度來判斷對應之光源產生器。換句話說，本發明之三維互動顯示裝置可辨識出不同的光源產生器，因此可進行多點互動的操作。

為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

圖1為依照本發明一較佳實施例之一三維互動顯示裝置的示意圖。請參照圖1，此三維互動顯示裝置100包括有顯示面板110、光源產生器120、光源產生器130與處理電路140。顯示面板110具有顯示面112，且顯示面板110具有多個光感測器(如標示114所示)，而這些光感測器114例如是排列成矩陣而平均散佈在顯示面板110中。光源產生器120具有出光面121，而此出光面121具有一圖騰122(在此例為一T形圖騰)。此圖騰122的形成方式例如是將出光面121中除圖騰122以外的區域塗黑，使得光線僅能通過圖騰122之形狀邊緣以內的區域。因此，出光面121之圖騰122具有第一形狀邊緣總長度(也就是T形圖騰的形狀邊緣長度)。而光源產生器120係透過出光面121投射出光源124，因此光源124所照射的平面上也會呈現出圖騰122的樣式。

此外，光源產生器130具有出光面131，而此出光面131具有一圖騰132(在此例亦為一T形圖騰，且其尺寸相同於標示122所示的T形圖騰)。此圖騰132的形成方式例如是將出光面131中除圖騰132以外的區域塗黑，並在圖騰132中增加一黑色區域133，使得光線僅能通過圖騰132之形狀邊緣以內及黑色區域133以外的區域。因此，出光面131之圖騰132具有第二形狀邊緣總長度(也就是T形圖騰的形狀邊緣長度加上黑色區域的形狀邊緣長度)。而光源產生器130係透過出光面131投射出光源134，因此光源134所照射的平面上也會呈現出圖騰132的樣式。

至於處理電路140，其係電性連接上述每一光感測器114，以接收並處理這些光感測器114所擷取的一影像，並計算此影像中所呈現之每一圖騰的形狀邊緣總長度。舉例來說，處理電路140可以是先依據一邊緣檢測演算法來標示出此影像中亮度變化明顯的畫素，而所述的邊緣檢測演算法可以是採用梯度運算子來進行邊緣檢測，例如是採用Sobel梯度運算子、Prewitt梯度運算子、Robert梯度運算子、Laplacian梯度運算子、LoG梯度運算子或是其他種類的梯度運算子。當然，所述的邊緣檢測演算法也可以是採用其他的方式來進行邊緣檢測，例如是採用Canny式邊緣檢測方式。在標示出影像中亮度變化明顯的畫素後，處理電路140便可以加總屬於同一圖騰之形狀邊緣的被標示畫素，進而將每一圖騰之形狀邊緣的畫素總數視為其形狀邊緣總長度而在計算出此影像中所呈現之每一圖騰的形狀邊緣總長度之後，處理電路140就可以依照每一計算出的形狀邊緣總長度來判斷對應之光源產生器。

當然，處理電路140還可去計算此影像中所呈現之每一圖騰所對應之光源產生器的位置資訊，所述之位置資訊包括有所計算出之形狀邊緣總長度所對應之光源產生器相對於顯示面板110之顯示面112的二維位置，以及所計算出之形狀邊緣總長度所對應之光源產生器相對於顯示面112的距離至少其中之一。其中，光源產生器相對於顯示面112的距離例如可以是利用影像中之圖騰的大小來判斷。此外，處理電路140還可進一步依據上述影像的影像資訊來判斷所計算出之每一形狀邊緣總長度之對應光源產生器所發出之光源的光行進方向相對於顯示面板110之顯示面112的夾角(如標示φ1與φ2所示)，以及對應光源產生器本身沿一軸線(如標示125與126所示)旋轉的角度至少其中之一，而所述之軸線係垂直於光源產生器的出光面，並通過出光面之中心(如標示126與136所示)。在圖1中，光源產生器120係可沿軸線125而旋轉，使得其所投射出的T形圖騰也跟著旋轉。而光源產生器130係可沿軸線135而旋轉，使得其所投射出的T形圖騰也跟著旋轉。

處理電路140例如可以是利用影像中之圖騰的長、寬比來判斷光源產生器所發出之光源的光行進方向相對於顯示面板110之顯示面112的夾角(即φ1與φ2的值)。而由於圖騰之形狀可設計成不具對稱性，因而處理電路140也可以利用影像中之圖騰的旋轉角度來判斷光源產生器本身沿其對應軸線的旋轉角度。透過上述之設計，本發明之三維互動顯示裝置100可辨識出不同的光源產生器，因此可進行多點互動的操作。而儘管在上述例子中僅以二個光源產生器來做說明，然本發明並不以此為限。圖3特別再列舉多個具不同形狀邊緣總長度的T形圖騰。如圖3所示，這些T形圖騰具有不同的黑色區域數目，因而具有不同的形狀邊緣總長度。

值得一提的是，光源產生器120與130二者所產生的光源皆可為紅外線光，以避免干擾到顯示面板110所顯示的畫面。當然，顯示面板中也應對應配置紅外線濾光裝置，以圖2來說明之。圖2係為另一顯示面板的剖面示意圖。請參照圖2，此顯示面板210具有顯示面212，且此顯示面板210中除了配置有多個光感測器(如標示214所示)之外，還配置有多個紅外線濾光裝置(如標示216所示)。這些紅外線濾光裝置216皆僅允許紅外線光通過，且每一光感測器214皆透過這些紅外線濾光裝置216的其中之一來感測影像。當然，若是每一光感測器214本身即是用以感測紅外線的光感測器時，那麼顯示面板210中就不需要配置紅外線濾光裝置216。

藉由上述之教示，本領域具有通常知識者當可歸納出本發明之三維互動顯示裝置的一些基本操作步驟，一如圖4所示。圖4為依照本發明一實施例之三維互動顯示裝置的操作方法的流程圖。請參照圖4，所述之三維互動顯示裝置包括有一顯示面板、一第一光源產生器與一第二光源產生器。所述之顯示面板具有多個光感測器。所述之第一光源產生器具有第一出光面，且此第一出光面具有第一圖騰，而第一圖騰具有第一形狀邊緣總長度。所述之第二光源產生器具有第二出光面，且此第二出光面具有第二圖騰，而第二圖騰具有第二形狀邊緣總長度。所述之操作方法包括有下列步驟：透過上述之光感測器擷取一影像(如步驟S402所示)；計算此影像中所呈現之每一圖騰的形狀邊緣總長度(如步驟S404所示)；以及依照每一計算出的形狀邊緣總長度來判斷對應之光源產生器(如步驟S406所示)。

綜上所述，本發明乃是在每一光源產生器的出光面上附加一圖騰，且不同之光源產生器的圖騰具有不同的形狀邊緣總長度。而本發明所設計的處理電路則能計算擷取的影像中所呈現之每一圖騰的形狀邊緣總長度。因此，只要使用者將光源產生器所發出的光源投射在三維互動顯示裝置的顯示面板上，使得三維互動顯示裝置中的處理電路可去處理透過顯示面板中的光感測器所擷取的一影像，那麼此處理電路就能計算此影像中所呈現之每一圖騰的形狀邊緣總長度，並依照每一計算出的形狀邊緣總長度來判斷對應之光源產生器。換句話說，本發明之三維互動顯示裝置可辨識出不同的光源產生器，因此可進行多點互動的操作。

雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100．．．三維互動顯示裝置

110、210．．．顯示面板

112、212．．．顯示面

114、214．．．光感測器

120、130．．．光源產生器

121、131．．．出光面

122、132．．．圖騰

124、134．．．光源

125、135．．．軸線

126、136．．．出光面之中心

133．．．黑色區域

140．．．處理電路

216．．．紅外線濾光裝置

φ1、φ2．．．光源產生器所發出之光源的光行進方向相對於顯示面板之顯示面的夾角

S402~S406．．．步驟

圖1為依照本發明一較佳實施例之一三維互動顯示裝置的示意圖。

圖2為另一顯示面板的剖面示意圖。

圖3用以特別再列舉多個具不同形狀邊緣總長度的T形圖騰。

圖4為依照本發明一實施例之三維互動顯示裝置的操作方法的流程圖。

100．．．三維互動顯示裝置

110．．．顯示面板

112．．．顯示面

114．．．光感測器

120、130．．．光源產生器

121、131．．．出光面

122、132．．．圖騰

124、134．．．光源

125、135．．．軸線

126、136．．．出光面之中心

133．．．黑色區域

140．．．處理電路

φ1、φ2．．．光源產生器所發出之光源的光行進方向相對於顯示面板之顯示面的夾角

Claims (10)

1. 一種三維互動顯示裝置，包括：一顯示面板，具有多個光感測器；一第一光源產生器，具有一第一出光面，該第一出光面具有一第一圖騰，且該第一圖騰具有一第一形狀邊緣總長度；一第二光源產生器，具有一第二出光面，該第二出光面具有一第二圖騰，且該第二圖騰具有一第二形狀邊緣總長度；以及一處理電路，電性連接該些光感測器，以處理透過該些光感測器擷取之一影像，並計算該影像中所呈現之每一圖騰的形狀邊緣總長度，以依照每一計算出的形狀邊緣總長度來判斷對應之光源產生器。
2. 如申請專利範圍第1項所述之三維互動顯示裝置，其中該處理電路係依據一邊緣檢測演算法來標示出該影像中亮度變化明顯的畫素，以加總屬於同一圖騰之形狀邊緣的被標示畫素，進而將每一圖騰之形狀邊緣的畫素總數視為其形狀邊緣總長度。
3. 如申請專利範圍第1項所述之三維互動顯示裝置，其中該處理電路更計算該影像中所呈現之每一圖騰所對應之光源產生器之一位置資訊，該位置資訊包括所計算出之形狀邊緣總長度所對應之光源產生器相對於該顯示面板之一顯示面的二維位置，以及所計算出之形狀邊緣總長度所對應之光源產生器相對於該顯示面的距離至少其中之一。
4. 如申請專利範圍第1項所述之三維互動顯示裝置，其中該處理電路更依據該影像之影像資訊來判斷所計算出之每一形狀邊緣總長度之對應光源產生器所發出之光源的光行進方向相對於該顯示面板之一顯示面的夾角，以及對應光源產生器本身沿一軸線旋轉的角度至少其中之一，該軸線係垂直於光源產生器的出光面，並通過出光面之中心。
5. 如申請專利範圍第1項所述之三維互動顯示裝置，其中該第一光源與該第二光源皆為紅外線光，且該顯示面板中更配置有多個紅外線濾光裝置，該些紅外線濾光裝置僅允許紅外線光通過，且每一光感測器皆透過該些紅外線濾光裝置的其中之一來感測影像。
6. 一種三維互動顯示裝置的操作方法，所述之三維互動顯示裝置包括有一顯示面板、一第一光源產生器與一第二光源產生器，該顯示面板具有多個光感測器，該第一光源產生器具有一第一出光面，該第一出光面具有一第一圖騰，且該第一圖騰具有一第一形狀邊緣總長度該第二光源產生器具有一第二出光面，該第二出光面具有一第二圖騰，且該第二圖騰具有一第二形狀邊緣總長度，該操作方法包括：透過該些光感測器擷取一影像；計算該影像中所呈現之每一圖騰的形狀邊緣總長度；以及依照每一計算出的形狀邊緣總長度來判斷對應之光源產生器。
7. 如申請專利範圍第6項所述之操作方法，其中計算每一圖騰之形狀邊緣總長度的步驟包括：依據一邊緣檢測演算法來標示出該影像中亮度變化明顯的畫素；加總屬於同一圖騰之形狀邊緣的被標示畫素；以及將每一圖騰之形狀邊緣的畫素總數視為其形狀邊緣總長度。
8. 如申請專利範圍第6項所述之操作方法，其更包括計算該影像中所呈現之每一圖騰所對應之光源產生器之一位置資訊，該位置資訊包括所計算出之形狀邊緣總長度所對應之光源產生器相對於該顯示面板之一顯示面的二維位置，以及所計算出之形狀邊緣總長度所對應之光源產生器相對於該顯示面的距離至少其中之一。
9. 如申請專利範圍第6項所述之操作方法，其更包括判斷所計算出之每一形狀邊緣總長度之對應光源產生器所發出之光源的光行進方向相對於該顯示面板之一顯示面的夾角，以及對應光源產生器本身沿一軸線旋轉的角度至少其中之一，該軸線係垂直於光源產生器的出光面，並通過出光面之中心。
10. 如申請專利範圍第6項所述之操作方法，其中該第一光源與該第二光源皆為紅外線光，且該顯示面板中更配置有多個紅外線濾光裝置，該些紅外線濾光裝置僅允許紅外線光通過，且每一光感測器皆透過該些紅外線濾光裝置的其中之一來感測影像。