TWI566152B - 具有投影單元之系統的觸碰感應墊 - Google Patents

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TWI566152B
TWI566152B TW104101970A TW104101970A TWI566152B TW I566152 B TWI566152 B TW I566152B TW 104101970 A TW104101970 A TW 104101970A TW 104101970 A TW104101970 A TW 104101970A TW I566152 B TWI566152 B TW I566152B
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丹尼爾Ｒ 翠特
凱漢 陳
韻 唐
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Description

具有投影單元之系統的觸碰感應墊
本發明係有關於具有投影機單元之系統的觸碰感應墊。
電腦系統典型使用安裝在一支撐座上及/或併入電腦系統之一些其他組件中的一個顯示器或多個顯示器。就顯示器使用觸碰感應技術(例如觸碰螢幕)而言，通常使用者會希望與此種螢幕直接互動以於系統操作期間完全利用此種觸碰技術。然而，顯示器用於簡便觀看其上影像的理想人體工學設置，通常會與用以進行觸碰互動的設置相衝突。因此，使用者希望能使用單一電腦系統用於傳統觀看應用及觸碰互動應用時，常會在安置及/或利用此種系統上遇到難題。
依據本發明之一實施例，係特定提出一種系統，其包含：一支撐結構，其包括一基體、從該基體向上延伸的一直立構件、及從該直立構件向外延伸的一懸臂型頂部，該頂部並包括一折射鏡及多個感測器；可附接於該直立構件的一投影機單元；可附接於投影機單元的一運算裝 置；以及通訊式耦合於該運算裝置的一觸碰感應墊，其中該墊包括投影機要投影一影像於其上且具有一第一頻譜反射特性的一表面區域、以及具有不同於該第一頻譜反射特性的一第二頻譜反射特性且環繞該表面區域之一周圍之一邊界，其中該投影機係用來向上投影該影像，以自該鏡反射並投影到該墊上，且其中該運算裝置係用來使：該等多個感測器透過區別該墊之該邊界的該第二頻譜反射特性與該墊之該表面區域的該第一頻譜反射特性來檢測該墊之該邊界；該等多個感測器檢測反射到該墊上之該影像的一邊界；以及該投影機調整用於反射到該墊上之該影像的該邊界之設定，以套合在該墊之經檢測邊界內。
15‧‧‧(支撐)表面
25‧‧‧尖筆
35‧‧‧手
100‧‧‧(電腦)系統/運算系統
110‧‧‧(支撐)結構
120‧‧‧基體
120a‧‧‧前端
120b‧‧‧後端
122‧‧‧(抬升)部分
140‧‧‧(直立)構件
140a、184a‧‧‧(上)端
140b‧‧‧(下)端
140c、150c、200a‧‧‧前側
140d‧‧‧後側
150‧‧‧(運算)裝置
150a‧‧‧(頂)側
150b‧‧‧(底)側
152‧‧‧顯示器
154‧‧‧照相機
155‧‧‧中心線
160‧‧‧頂部
160a‧‧‧(近)端
160b‧‧‧(遠)端
160c‧‧‧頂表面
160d‧‧‧底表面
162‧‧‧(折射)鏡
162a‧‧‧高度反射表面
164‧‧‧感測器束
164a‧‧‧(周圍光)感測器
164b‧‧‧(色彩)照相機/感測器
164c‧‧‧(深度)感測器/照相機
164d‧‧‧(使用者介面)感測器
168‧‧‧(感測)空間
180‧‧‧(投影機)單元
182‧‧‧(外)殼體
182a‧‧‧上端
182b、184b‧‧‧下端
183‧‧‧(內)腔穴
184‧‧‧(投影機)總成/投影機
186‧‧‧(安裝)構件
187‧‧‧光
188‧‧‧(投影機顯示)空間
200‧‧‧(觸碰感應)墊
200b‧‧‧後側/後端
202‧‧‧(觸碰感應)表面
205‧‧‧中心線/軸
702‧‧‧第一陰影樣式/頻譜反射特性/色彩
704‧‧‧第二陰影樣式/頻譜反射特性/色彩
902a~902h、904a904h‧‧‧角落
906‧‧‧空間
1010‧‧‧處理資源
1020‧‧‧(機器可讀)儲存媒體
1022、1024、1026‧‧‧指令
1100‧‧‧方法
1105~1115‧‧‧步驟
L188‧‧‧長度
W188‧‧‧寬度
現將參照附圖以便詳細敘述多種範例，圖中：圖1為根據本案揭露原理構成的電腦系統之一範例的概要立體圖；圖2為根據本案揭露原理構成之圖1的電腦系統之另一概要立體圖；圖3為根據本案揭露原理構成之圖1的電腦系統之概要側視圖；圖4為根據本案揭露原理構成之圖1的電腦系統之概要前視圖；圖5為根據本案揭露原理構成之圖1的電腦系統於操作期間之概要側視圖；圖6為根據本案揭露原理構成之圖1的電腦系統 於操作期間之概要前視圖；圖7為根據本案揭露原理之圖1的觸碰感應墊於操作期間之概要頂視圖；圖8A~8B提供根據本案揭露原理之投影機顯示空間不再與觸碰感應墊的觸碰感應表面重合的範例；圖9A~9B提供根據本案揭露原理之檢測投影機顯示空間及觸碰感應表面之角落以供重新對準的範例；圖10為描繪根據本案揭露原理之記憶體資源及處理資源的方塊圖；以及圖11為描繪例示一範例之步驟的流程圖。
某些用語係於以下說明書及申請專利範圍全文中使用，以表示特定系統組件。如熟於此技者將可了解的，一些電腦公司可能會用不同名稱稱呼同一組件。本文並不意圖區別名稱不同而非功能不同之組件。於以下說明書及申請專利範圍中，「包括」及「包含」用語係用於開放式類型，且因此應解釋成表示「包括，但不限於…」。同樣地，「耦合」一詞意圖表示間接或直接連接。故而，若一第一裝置耦合於一第二裝置，那種連接可能透過一直接電氣或機械連接、透過經由其他裝置及連接的一間接電氣或機械連接、透過一光學電氣連接、或透過一無線電氣連接。在本文中使用時，「大約」一詞表示增加或減少10%。此外，在本文中使用時，「使用者輸入裝置」一詞表示用以由一使用者提供一輸入進入一電氣系統的任何合適裝置，諸如例 如滑鼠、鍵盤、手(或其任一手指)、尖筆、指標裝置等。
以下敘述係針對本發明之多個範例。雖然這些範例中的一或多者可能為較佳，但所揭露之範例不應被解釋成或在其他方面使用來限制包括申請專利範圍的本文揭露內容之範疇。此外，熟於此技者將了解到以下敘述具有廣泛應用，且任何範例之敘述僅欲描述那個範例，而無意暗示包括申請專利範圍的本案揭露內容之範疇限定於那個範例。
現參照圖1~4，顯示有根據本案揭露原理之一電腦系統100。於此範例中，系統100大致包含一支撐結構110、一運算裝置150、一投影機單元180、及一觸碰感應墊200。此運算裝置150可包含符合本案揭露原理的任何合適運算裝置。例如，於一些示現例中，裝置150可包含電子顯示器、智慧型電話、平板電腦、一體式電腦(亦即也容裝電腦主機板的一顯示器)、或其等之一些組合。於此範例中，裝置150為一個一體式電腦，其包括一中心軸或中心線155；第一側或頂側150a；與頂側150a軸向相對立的第二側或底側150b；在該等側150a、150b間軸向延伸的前側150c；亦在該等側150a、150b間軸向延伸且與前側150c大致軸向相對立的後側。一顯示器152界定一觀看表面，且係沿前側150c置設來投影影像用以由一使用者(圖中未顯示)觀看與互動。在一些範例中，顯示器152包括觸碰感應技術，諸如，例如電阻式、電容式、聲波式、紅外線(IR)式、應變計、光學式、聲音脈衝辨識、或其等之一些組合。因此，在下文 全篇中，顯示器152可能週期性地表示為一觸碰感應表面或顯示器。此外，於一些範例中，裝置150更包括用來在使用者位於顯示器152前方時拍攝他或她之照片的一照相機154。於一些示現例中，照相機154可為一網路照相機。並且，於一些範例中，裝置150亦包括配置來在操作期間接收來自使用者之音訊輸入(例如聲音)的一麥克風或類似裝置。
再次參照圖1~4，支撐結構110包括一基體120、直立構件140、及一頂部160。基體120包括一第一端或前端120a及一第二端或後端120b。於操作期間，基體120與支撐表面15接合以於操作期間支撐系統100之至少一部分組件(例如構件140、單元180、裝置150、頂部160等)的重量。於此範例中，基體120之前端120a包括一抬升部分122，其些微分開在支撐表面15之上，藉此在部分122與表面15間建立一空間或間隙。如同將會於下文更進一步解釋，在系統100操作期間，墊200之一側係收納於形成在部分122與表面15間的空間內，以確保墊200的適當對準。然而，應了解的是在其他範例中，其他合適對準方法或裝置可於符合本案揭露原理下使用。
直立構件140包括一第一端或上端140a；與前端140a相對立的一第二端或下端140b；在該等端140a、140b間延伸的一第一側或前側140c；及與前側140c相對立且亦於該等端140a、140b間延伸的一第二側或後側140d。構件140之下端140b耦合於基體120之後端120b，使得構件140從支撐表面15實質向上延伸。
頂部160包括一第一端或近端160a；與近端160a相對立的一第二端或遠端160b；在該等端160a、160b間延伸的一頂表面160c；及與頂表面160c相對立且亦於該等端160a、160b間延伸的一底表面160d。頂部160之近端160a耦合於直立構件140之上端140a，使得遠端160b從其向外延伸。據此，於圖2中所示之範例，頂部160於端160a受支撐且因而於本文中表示為一「懸臂型」頂部。於一些範例中，基體120、構件140、及頂部160全部為一體形成。然而，應了解的是在其他範例中，基體120、構件140、及/或頂部160在符合本案揭露原理下可能不會一體形成。
再次參照圖1~4，墊200包括一中心軸或中心線205、一第一側或前側200a、及與前側200a軸向相對立的一第二側或後側200b。於此範例中，一觸碰感應表面202係置設在墊200上且與該軸205實質對準。表面202可包含任何合適觸碰感應技術，其用以由使用者檢測及追蹤一或多重觸碰輸入，以允許使用者與由裝置150或一些其他運算裝置(圖中未顯示)執行之軟體互動。例如，於一些示現例中，表面202在符合本案揭露原理的情況下可利用習知觸碰感應技術，諸如，例如電阻式、電容式、聲波式、紅外線式、應變計、光學式、聲音脈衝辨識、或其等之一些組合。此外，於此範例中，表面202延伸超過墊200的一部分。然而，應了解的是於其他範例中，表面202在符合本案揭露原理的情況下可延伸實質超過整個墊200。
在操作期間，墊200與結構110之基體120對準， 如先前所述以確保其適當對準。特別是，於此範例中，墊200之後側200b係置放於基體120之抬升部分122與支撐表面15之間，使得後端200b與基體之前側120a對準，藉此確保墊200且特別是表面202，與系統100之其他組件適當整體對準。於一些範例中，墊200與裝置150對準，使得裝置150之中心線155實質上與墊200之中心線205對準。然而，其他對準係為可能。此外，如同將會於下文更詳細敘述地，在至少一些範例中，墊200之表面202及裝置150彼此電氣耦合，使得由表面202接收的使用者輸入傳送予裝置150。符合本案揭露原理之任何合適的無線或有線電氣耦合或連接技術可在表面202與裝置150間使用，諸如，例如WI-FI、藍牙(BLUETOOTH®)、超音波、電纜、電氣導線、具有磁性固持力的電氣彈簧載荷式彈簧針(pogo pins)、或其等之一些組合。於此範例中，置設在墊200之後側200b上之暴露的電氣接點與基體120之部分122內的對應電氣彈簧針導線接合，以於操作期間在裝置150及表面202間轉移信號。此外，於此範例中，電氣接點係由位在基體120之部分122與表面15間之間隙中的鄰近磁鐵固持在一起，如同先前敘述地，以磁性吸引且固持(例如機械地)沿墊200之後側200b置設的一對應鐵性及/或磁性材料。
現特別參照圖3，投影機單元180包含一外殼體182、及置設在殼體182內的一投影機總成(或簡稱投影機)184。殼體182包括一第一端或上端182a、與該上端182a相對立之一第二端或下端182b、及一內腔穴183。於此示現 例中，殼體182更包括一耦合或安裝構件186以在操作期間與支撐裝置150接合。大致上，構件186可為符合本案揭露原理之用以懸吊及支撐一電腦裝置(例如裝置150)的任何合適構件或裝置。例如，於一些示現例中，構件186包含包括一旋轉軸的鉸鏈，使得一使用者(圖中未顯示)可使裝置150繞旋轉軸旋轉，以使之達到一理想視角。並且，於一些範例中，裝置150永久或半永久附接於單元180之殼體182。例如，於一些示現例中，殼體182及裝置150係整合及/或一體形成為一單一單元。
因此，簡要參照圖4，當裝置150透過殼體182上的安裝構件186懸吊在結構110上時，在系統100從實質上面向置設在裝置150之前側150c上之顯示器152的一觀看表面或視角觀看時，投影機單元180(亦即殼體182及總成184二者)大致上隱藏於裝置150後。此外，如同亦顯示於圖4中，當裝置150如上述方式懸吊於結構110上時，投影機單元180(亦即殼體182及總成184二者)及任何由其投影之影像係實質上相對於裝置150之中心線155對準或使中心對齊。
投影機總成184大致上置設於殼體182之腔穴183內，且包括一第一端或上端184a、與上端184a相對立的一第二端或下端184b。上端184a與殼體182之上端182a緊鄰，同時下端184b與殼體182之下端182b緊鄰。投影機總成184可包含用以接收來自一運算裝置(例如裝置150)之資料，及投影與那個輸入資料相對應之(多個)影像(例如從上端184a出來)的任何合適數位光投影機總成。例如，於一些示現例 中，投影機總成184包含有利地實密且有功率有效性之投影引擎的一數位光處理(DLP)投影機或一矽上液晶(LCoS)投影機，其引擎能夠有多重顯示解析度及尺寸，諸如，例如標準XGA(1024×768)解析度4：3長寬比或標準WXGA(1280×800)解析度16：10長寬比。投影機總成184更電氣耦合於裝置150，以於操作期間從其接收資料用以從端184a產生光及影像。投影機總成184可透過符合本案揭露原理之任何合適類型的電氣耦合技術來電氣耦合於裝置150。例如，於一些示現例中，總成184透過一電氣導體、WI-FI、藍牙(BLUETOOTH®)、一光學連接、一超音波連接、或其等之一些組合來電氣耦合於裝置150。於此範例中，裝置150透過置設在安裝構件186內之電氣導線或導體(先前所述)來電氣耦合於總成184，使得在裝置150透過構件186懸吊在結構110時，置設在構件186內的電氣導線會與置設在裝置150上的對應導線或導體接觸。
再次參照圖3，頂部160更包括一折射鏡162及一感測器束164。鏡162包括一高度反射表面162a沿頂部160之底部表面160d置設且設置來於操作期間反射從投影機總成184之上端184a朝向墊200投影之影像及/或光。鏡162可包含符合本案揭露原理之任何合適類型的鏡體或反射表面。於此範例中，折射鏡162包含一標準前表面真空金屬化鋁塗覆玻璃鏡，其作用來將由總成184發射的光折射向下至墊200。於其他範例中，鏡162可具有複合非球面曲率以作為一反射透鏡元件來提供額外的聚焦力或光學校準。
感測器束164包括多個感測器及/或照相機以量測及/或檢測於操作期間出現在墊200上之各種參數。例如，在描繪於圖3中的特定示現例中，感測器束164包括一周圍光感測器164a、一照相機(例如一色彩照相機)164b、一深度感測器或照相機164c、及一個三維(3D)使用者介面感測器164d。周圍光感測器164a係配置來量測環繞系統100之環境的光強度，以在一些示現例中，調整照相機及/或感測器(例如感測器164a、164b、164c、164d)的曝光設定，及/或調整在整個系統內從其他來源，諸如，例如投影機總成184、顯示器152等，發射的光強度。照相機164b於一些實例中可包含配置來拍攝置設在墊200上之物件的靜止影像或視訊影片及/或文件的一色彩照相機。深度感測器164c大致指出一3D物件何時會在作用表面上。特別是，於操作期間，深度感測器164c可感測或檢測置放在墊200上之物件的存在、形狀、輪廓、移動及/或3D深度(或物件的(多個)特定特性)。因此，於一些示現例中，感測器164c可採用任何合適的感測器或照相機配置來感測及檢測置設在感測器之視場(field-of-view,FOV)中的一3D物件及/或各像素(不管是紅外線、色彩或其他)之深度值。例如，於一些示現例中，感測器164c可包含具有紅外光之均勻泛光特徵的單一紅外線(IR)照相機感測器、具有IR光之均勻泛光特徵的雙重IR照相機感測器、結構性光深度感測器技術、飛行時間(TOF)深度感測器技術、或其等之組合。使用者介面感測器164d包括任何合適裝置或多個裝置(例如感測器或照相機)用以 追蹤一使用者輸入裝置，諸如，例如手、尖筆、指標裝置等。於一些示現例中，感測器164d包括配置來當一使用者輸入裝置(例如一尖筆)被使用者環繞墊200，且特別是環繞墊200之表面202移動時，立體式追蹤其位置的一對照相機。於其他範例中，感測器164d可包括或者亦包括配置來檢測由一使用者輸入裝置發射或反射之紅外光的一(多個)紅外線照相機或感測器。應更了解的是，感測器束164可包含替代上述之感測器164a、164b、164c、164d的其他感測器及/或照相機，或除上述之感測器164a、164b、164c、164d以外更包含其他感測器及/或照相機。此外，如同將於下文更詳細描述地，感測器束164內之感測器164a、164b、164c、164d各電氣及通訊式耦合於裝置150，使得於操作期間感測器束164內所產生的資料可被發送至裝置150，且由裝置150發出之命令可傳送至感測器164a、164b、164c、164d。如同上述針對系統100之其他組件，任何合適電氣及/或通訊耦合技術可用來將感測器束164耦合於裝置150，諸如，例如一電氣導體、WI-FI、藍牙(BLUETOOTH®)、一光學連接、一超音波連接、或其等之組合。於此範例中，電氣導體係從感測器束164安排路由穿過頂部160、直立構件140、及投影機單元180，並透過置設在上述安裝構件186內之導線進入裝置150。
現參照圖5及6，在系統100操作期間，光187從投影機總成184發射，並反射離開鏡162朝向墊200，藉此在一投影機顯示空間188上顯示影像。於此範例中，空間188實 質上為矩形且由一長度L188及一寬度W188所界定。於一些範例中，長度L188可大約等於16英吋，而寬度W188可大約等於12英吋。然而，應了解的是可使用符合本案揭露原理之長度L188及寬度W188二者的其他值。此外，感測器束164內的感測器(例如感測器164a、164b、164c、164d)包括一感測空間168，其於至少一些範例中，與先前所述之投影機顯示空間188重疊及/或對應。感測空間168界定感測器束164內之感測器配置來以先前所述方式監測及/或檢測其狀況的區域。
於一些範例中，裝置150導引總成184將一影像投影到墊200之表面202上。此外，裝置150亦可在顯示器152上顯示一影像(可能或可能不是與由總成184投影到表面202上之影像相同)。由總成184所投影之影像可包含由裝置150內執行之軟體所產生的資訊及/或影像。一使用者(圖中未顯示)可接著藉由與墊200之觸碰感應表面202實體接合，來與顯示在表面202及顯示器152上的影像互動。此種互動可透過任何合適方法進行，諸如透過一尖筆25或(多個)其他合適使用者輸入裝置與使用者的手35直接互動。
於一些範例中，如先前所述地，空間188及空間168與墊200之表面202重合或一致，以在一經界定區域內有效整合觸碰感應表面202、投影機總成184、及感測器束164之功能性。參照圖7，投影機顯示空間188可與觸碰感應墊200之觸碰感應表面202重合，使得空間188之一邊界就落在表面202之邊界內。
雖然電腦系統100可能在交付給一使用者時附有工廠校準設定，但系統100之多種組件的不對準情形可能因為多種原因而發生，諸如鬆散連接、機械狀況、或使用者互動。作為一範例，溫度改變可使系統100中諸如墊200之觸碰感應表面202的組件熱膨脹或收縮，而造成相對於系統100之其他組件(例如投影機總成184及/或感測器束164)潛在的不對準。
系統100之一或多個組件的不對準可能影響在一經界定區域(例如表面202)內之觸碰感應表面202、投影機總成184及感測器束164的整合功能性。例如，感測器束164之感測器可能不慎地改變相對於觸碰感應表面202及/或投影機總成184之位置，表面202之定位可能不慎地相對於感測器164及/或投影機總成184改變，或感測器束164及表面202皆可能不慎地相對於投影機總成184改變位置。
圖8A~8B提供投影機顯示空間188不再與觸碰感應墊200之觸碰感應表面202重合的範例。參照圖8A，觸碰感測墊200旋轉例如5度，使得墊200之表面202相對於空間188呈不對準。作為一範例，墊200可能因為使用者與墊200的互動或一鬆散連接而不慎地旋轉。不再位於墊200之觸碰感應表面202內的空間188部分可能不會回應來自一使用者的互動，例如經由使用者的手35或尖筆25。
參照圖8B，投影機顯示空間188之邊界可因系統100中一或多個組件的不對準而由觸碰感應表面202之邊界所取代。作為一範例，表面202之區域可能因溫度改變而熱 膨脹，使得空間188之邊界不再與表面202之邊界重合。取代的另一原因可能為投影機總成184之定位的不慎改變(例如由於機械或熱狀況)。據此，投影機顯示空間188可能不會完全利用觸碰感應表面202之表面區域，或可能落在觸碰感應表面202之區域以外。
本案所揭露之範例提供對準電腦系統100之組件的能力，以有效在一經界定區域內整合觸碰感應表面202、投影機總成184、及感測器束164。至少投影機總成184與觸碰感應表面202之間的對準可確保總成184與表面202間的互動係正確地相互關聯。
雖然電腦系統100可能在交付給一使用者時附有工廠校準設定，但系統100可包括用以驗證系統100內之組件彼此相對對準的一程式。此程式可由在裝置150內執行的軟體啟動。作為一範例，該程式可驗證觸碰感應墊200是否相對於其他組件合適地對準，以及感測器束164是否相對於投影機總成184合適地校準，其將會於下文進一步敘述。作為一範例，此驗證程式可在系統100啟動時或在墊200重新連接時定期執行(例如一星期一次)。若系統100內之組件的不對準被檢測到，校準操作即可實行。
作為一範例，系統100內之組件，至少在投影機總成184與觸碰感應表面202之間的不對準，可藉由檢測觸碰感應表面202之角落及投影機顯示空間188之角落，且根據諸如單應性(homography)之對映方法來決定兩組角落間的任何對應性而予以驗證。作為一範例，可產生兩組角落 間之向量偏差用以決定任何對應性。基於在兩組角落間所檢測到的差異，校準操作(例如自動及/或手動)會在系統100中之一或多個組件上實行，其將於下文進一步敘述。作為一範例，該等角落或觸碰感應表面202可反向映射至投影機顯示空間188之角落，用以估計投影機總成184與觸碰感應墊200間的重新對準單應性。
作為一範例，為了準確檢測觸碰感應表面202的四個角落，墊200可被設計成使觸碰感應表面202之一頻譜反射特性與環繞觸碰感應表面202周圍之墊體200的一邊界之一頻譜反射特性不同。例如，觸碰感應表面202及墊200之邊界可各反射由感測器束164之感測器所檢測之不同頻率(例如由於不同頻譜反射特性)。頻譜反射特性之範例包括反射多個波長的材料，該等波長諸如紫外線、可見光、及紅外線。作為一範例，不同頻譜反射特性可對應多種色彩或紅外線(IR)塗層。此種不同的頻譜反射特性可作為基準物件，以檢測觸碰感應表面202的四個角落。
頻譜反射特性之差異可能極小但具有針對感測器束164之感測器的一充分對比比例，能夠區別觸碰感應表面202之第一頻譜反射特性及墊200之邊界的第二頻譜反射特性。參照圖7，觸碰感應表面202之頻譜反射特性可由第一陰影樣式702所表示，而墊200之邊界的頻譜反射特性可由第二陰影樣式704所表示。兩區域間之頻譜反射特性的差異可用來使用例如一邊緣檢測演算法來提供觸碰感應表面202之四個角落之穩健檢測，其將於下文進一步敘述。
參照圖7，雖然墊200之邊界繪示成具有一頻譜反射特性704圍繞墊200之全部周圍，但頻譜反射特性704可被限制成佔據周圍的一些部分，諸如墊200之四個角落。據此，具有頻譜反射特性702之觸碰感應表面202可被圍在具有頻譜反射特性704之四個角落內，其中該等四個角落作為用以檢測觸碰感應表面202之四個角落的基準物件。此等基準物件可位在圍繞墊200之周圍的多個位置且具有多個形狀與尺寸。
參照圖9A，其中反映繪示於圖8A中之不對準情況；根據一範例，感測器束164的感測器(例如色彩照相機164b、IR照相機、或深度感測器164c)可用來檢測觸碰感應表面202之角落(例如902a~902d)及投影機顯示空間188之角落(例如904a~904d)。作為一範例，觸碰感應表面202之頻譜反射特性可具有一色彩702，且墊200之邊界的頻譜反射特性可具有一色彩704(參照圖7)。作為一範例，在檢測角落之前，感測器束164之感測器可根據反射到觸碰感應墊200上之影像邊界及先前投影到觸碰感應墊200上之影像邊界的比較，來與投影機184重新對準。
參照觸碰感應表面202之角落902a~902d的檢測，照相機164b可用來拍攝墊200之全部或墊200之至少相關部分的一靜止影像或影片。影像/影片的譜線圖可提供一些在意區域，大致提供觸碰感應表面202之色彩(例如色彩702)與墊200環繞表面202之周圍的邊界之色彩(例如色彩704)之間的色彩強度差異之一指示。譜線圖等化處理可對 在意區域上實行，以獲得針對一邊緣檢測演算法(例如Canny邊緣檢測)的高及低臨界值。在執行邊緣檢測演算法時，表示觸碰感應表面202之周圍的邊緣點可被抽取(例如表面202之全部四側的邊緣點)。一線擬合(line fitting)演算法可用來決定代表觸碰感應表面202之周圍的四條擬合線。四條擬合線中之兩條線的相交點可用來計算各個角落902a~902d。當墊200之靜止影像由色彩照相機164b拍攝時，觸碰感應表面202之角落902a~902d即可被決定，即使角落中的一或多者被靜止影像中的一物件(例如棲置在墊200上的一物件)所封擋。此乃由於在表示二區域間色彩強度差異之靜止影像中所拍攝的墊200之其他部分，而成為可能。
一種類似的角落檢測技術可被執行用以檢測投影機顯示空間188之角落904a~904d。例如，感測器束164之感測器可用來區別投影機顯示空間188之色彩強度及空間188外側之一區域的色彩強度。在檢測到觸碰感應表面202之角落902a~902d及投影機顯示空間188之角落904a~904d時，即可根據諸如單應性之對映方法來決定兩組角落間的對應性。作為一範例，基於兩組角落間之對應性，投影機184可調整用於反射在墊200上之影像邊界(例如投影機顯示空間188之邊界)的設定，以套合在墊200之經檢測的邊界(例如觸碰感應表面202)內。
作為一範例，觸碰感應表面202之角落902a~902d可反向映射在投影機顯示空間188之角落904a~904d，用以 使投影機總成184與觸碰感應墊200間的映射(例如經由單應性)重新對準。作為一範例，可產生兩組角落間的向量偏差，以決定任何對應性。基於兩組角落間所檢測到的差異，可在系統100中之一或多個組件上執行校準操作(例如自動及/或手動)。若兩組角落間的不對準超過一可接受度忍受度，則系統100可通知使用者解除與墊200的連接，並藉對準墊200與結構110之基體120來重新連接，如先前所述以確保其之合適對準。然而，若兩組角落(例如902a~902d及904a~904d)間的不對準低於一可接受度忍受度但高於可使用性忍受度，則系統100可自動重新校準以讓投影機顯示空間188之邊界，與觸碰感應表面202之邊界重合。作為一範例，自動重新校準可藉調整投影機184之韌體設定來進行。
當使用色彩照相機164b來拍攝墊200之一靜止影像用以檢測觸碰感應表面202之角落902a~902d時，照相機164b亦可能拍攝到背景中或環繞墊200的物件。這些背景物件可能影響色彩702及704之色彩強度間的區別能力。例如，一背景物件可能被誤認為墊200之一部分。作為一範例，墊200可包括一IR吸收塗層，作為用於由感測器束164之一感測器(例如IR照相機或深度感測器164c)檢測墊之基準物件。此IR吸收塗層可藉IR照相機穩健地檢測。據此，由IR照相機所檢測的墊200相較於在IR照相機下的其他物件可為(例如與背景中或環繞墊200之物件)不同。在墊200的定位已經被IR照相機適當檢測到後，可如上述使用色彩照相機164根據由IR照相機所決定之定位來拍攝墊200之一 靜止影像。作為一範例，至少觸碰感應墊200之邊界可包括作為基準物件用以由IR照相機檢測墊200之邊界的IR吸收塗層。
雖然上文係參照圖9A論述了使用不同色彩以區別觸碰感應表面202與墊200之邊界，但替代地，可在墊200之兩區域間使用不同材料。例如，墊200之邊界可塗有一IR吸收材料，用以透過感測器束之一感測器(例如IR照相機)來檢測邊界。在檢測到墊200之邊界時，觸碰感應表面202即可與邊界區別，且如上述可使用一邊緣檢測演算法，用以檢測觸碰感應表面202之四個角落902a~902d。
參照圖9B，其中反映繪示於圖8B中之不對準情況，感測器束164之感測器(例如色彩照相機164b)可如同上述用來檢測觸碰感應表面202之角落(例如902e~902h)及投影機顯示空間188之角落(例如904e~904h)。當檢測觸碰感應表面202之角落902e~902h及投影機顯示空間188之角落904e~904h時，兩組角落間的對應性可根據諸如單應性之反映方法而決定。作為一範例，基於兩組角落間的對應性，投影機184可調整用於反射到墊200上之影像邊界(例如投影機顯示空間188之邊界)的設定，以套合在墊200之所檢測的邊界(例如觸碰感應表面202)內。例如，投影機顯示空間188之維度可被放大以佔據觸碰感應表面202上未被利用的空間906。
運算裝置150可包括至少一處理資源。於本文所述之範例中，一處理資源可包括例如一處理器或多個處理 器，其被包括在單一運算裝置中或跨越多重運算裝置分佈。在本文中使用時，「處理器」可為一中央處理單元(CPU)、一基於半導體之微處理器、一圖像處理單元(GPU)、組配來取回及執行指令的一可現場規劃閘極陣列(FPGA)、其他適於取回及執行儲存在一機器可讀儲存媒體上之指令的電子電路、或其等之組合中的至少一者。
在本文中使用時，「機器可讀儲存媒體」可為用以含容或儲存諸如可執行指令、資料及類似者之資訊的任何電子、磁性、光學、或其他物理性儲存設備。例如，本文所述之任何機器可讀儲存媒體可為一儲存驅動機(例如一硬式驅動機)、快閃記憶體、隨機存取記憶體(RAM)、任何型式之儲存碟片(例如實密光碟、DVD等)、及類似者、或其等之組合中的任一者。並且，本文所述之任何機器可讀儲存媒體可為非暫時性。
圖10為一範例運算裝置150之一方塊圖。於圖10之範例中，運算裝置150通訊式連接至投影機總成184、感測器束164、及觸碰感應墊200(如上述)，且包括一處理資源1010、包含(例如編碼有)指令1022、1024、1026的一機器可讀儲存媒體1020。於一些範例中，儲存媒體1020可包括額外的指令。於其他範例中，指令1022、1024、1026及本文針對儲存媒體1020所述之任何其他指令，可儲存在距運算裝置150及處理資源1010遙遠但可受其存取的一機器可讀媒體上。此處理資源1010可擷取、解碼、及執行儲存在儲存媒體1020上的指令，以實行以下敘述的功能性。於其他 範例中，儲存媒體1020之任一指令的功能性可採電子電路形式、於機器可讀儲存媒體上編碼之可執行指令形式、或其等之組合來實行。機器可讀儲存媒體1020可為一非暫時性機器可讀儲存媒體。
於圖10之範例中，一運算裝置，諸如以上針對圖1所述之運算系統100，可包含運算裝置150、投影機總成184、感測器束164、及觸碰感應墊200。於一些範例中，指令1022可包括用以檢測一觸碰感應墊之邊界的指令，其中該墊包括投影機要投影內容到其上且具有第一頻譜反射特性的一表面區域、及具有不同於第一頻譜反射特性之第二頻譜反射特性且環繞該表面區域周圍的邊界。作為一範例，用以檢測邊界之指令可包括區別邊界之第二頻譜反射特性與表面區域之第一頻譜反射特性。指令1024可包括用以檢測顯示到墊上之內容邊界的指令，且指令1026可包括用以調整用於顯示到墊上之內容邊界的投影機設定，以套合在墊所檢測到的邊界內。儲存媒體1020可包括額外指令，以使觸碰感應墊之所檢測邊界與反射到觸碰感應墊上之影像邊界間之映射重新對準。作為一範例，用以調整投影機設定之指令1026可基於重新對準之映射。
圖11為一範例方法1100之流程圖。雖然下文係參照圖1之運算裝置100來敘述方法1100之執行，但亦可利用其他合適系統來執行方法1100。此外，方法1100的實施並不限制於此等範例。
在步驟1105中，感測器束164之一或多個感測器 可檢測觸碰感應墊之邊界，其中該墊包括投影機要投影內容到其上且具有第一頻譜反射特性的一表面區域、以及具有不同於第一頻譜反射特性之第二頻譜反射特性且環繞該表面區域周圍之邊界。作為一範例，(多個)感測器可透過區別邊界的第二頻譜反射特性與表面區域的第一頻譜反射特性來檢測墊之邊界。在步驟1110中，感測器束164中之一或多個感測器可檢測顯示到墊上之內容的邊界。在步驟1115中，運算系統100可調整用於顯示到墊上之內容邊界的投影機設定，以套合在墊之所檢測到的邊界內。
雖然圖11之流程圖顯示某些功能實行時之一種特定順序，但方法1100並不限制於那個順序。例如，連續顯示在流程圖中之功能可採不同順序實行，可同時或部分同時執行、或其等之組合。於一些範例中，本文就圖11所述之特徵及功能可與本文就圖1~10中之任一者所述之特徵與功能組合而提供。
以所敘述方式，透過使用根據本案揭露原理構成之電腦系統100的範例，一額外觸碰感應顯示幕可被投影到觸碰感應表面(例如表面202)上，以對運算裝置(例如裝置150)提供雙重螢幕能力。
雖然裝置150已被描述成一個一體式電腦，但應了解的是於其他範例中，裝置150更可採用更傳統的使用者輸入裝置，諸如，例如鍵盤及滑鼠。此外，雖然感測器束164內的感測器164a、164b、164c、164d被描述成各代表一個單一感測器或照相機，但應了解的是，各該感測器164a、 164b、164c、164d在符合本案所述原理下各可包括多個感測器或照相機。並且，雖然頂部160於本案中描述成一懸臂型頂部，但應了解的是於其他範例中，頂部160於符合本案所述原理下可在多於一點處受支撐且因此可能不會呈懸臂型態。
以上敘述僅欲例示本發明之原理及多個實施例。一旦以上揭露內容完全被了解時，對於熟於此技者而言數個變化或修改將變得明顯。後附申請專利範圍意欲被解釋成包含所有此種變化及修改。
15‧‧‧(支撐)表面
100‧‧‧(電腦)系統/運算系統
110‧‧‧(支撐)結構
120‧‧‧基體
120a‧‧‧前端
140‧‧‧(直立)構件
140a‧‧‧(上)端
150‧‧‧(運算)裝置
150a‧‧‧(頂)側
150b‧‧‧(底)側
150c‧‧‧前側
150d‧‧‧後側
152‧‧‧顯示器
154‧‧‧照相機
155‧‧‧中心線
160‧‧‧頂部
160a‧‧‧(近)端
160b‧‧‧(遠)端
200‧‧‧(觸碰感應)墊
200a‧‧‧前側
200b‧‧‧後側/後端
202‧‧‧(觸碰感應)表面
205‧‧‧中心線/軸

Claims (15)

  1. 一種系統，其包含：一支撐結構，其包括一基體、從該基體向上延伸的一直立構件、及從該直立構件向外延伸的一懸臂型頂部，該頂部並包括一折射鏡及多個感測器；可附接於該直立構件的一投影機單元，該投影機單元包括一投影機；可附接於投影機單元的一運算裝置；以及通訊式耦合於該運算裝置的一觸碰感應墊，其中該墊包括投影機要投影一影像於其上且具有一第一頻譜反射特性的一表面區域、以及具有不同於該第一頻譜反射特性的一第二頻譜反射特性且環繞該表面區域之一周圍之一邊界，其中該投影機係用來向上投影該影像，以自該鏡反射並投影到該墊上，且其中該運算裝置係用來使：該等多個感測器透過區別該墊之該邊界的該第二頻譜反射特性與該墊之該表面區域的該第一頻譜反射特性來檢測該墊之該邊界；該等多個感測器檢測反射到該墊上之該影像的一邊界；以及該投影機調整用於反射到該墊上之該影像的該邊界之設定，以套合在該墊之經檢測邊界內。
  2. 如請求項1之系統，其中具有該第二頻譜反射特性之該墊的該邊界包含該觸碰感應墊的角落，其中具有該第一 頻譜反射特性之該表面區域係被圍在具有該第二頻譜反射特性之該等角落內。
  3. 如請求項1之系統，其中至少該觸碰感應墊之該邊界包括一紅外線(IR)吸收塗層，作為用以透過一紅外線(IR)照相機檢測該墊之該邊界的一基準物件。
  4. 如請求項1之系統，其中檢測反射到該觸碰感應墊上之該影像的該邊界之該等多個感測器包含至少一RGB照相機。
  5. 如請求項1之系統，其中該運算裝置係用來使該觸碰感應墊之經檢測邊界與反射到該觸碰感應墊上之該影像的該邊界之間的映射重新對準。
  6. 如請求項5之系統，其中該運算裝置係用來使該投影機基於重新對準的映射來調整設定。
  7. 如請求項1之系統，其中該運算裝置係用來使該等多個感測器根據反射到該觸碰感應墊上之該影像的該邊界及較先投影到該觸碰感應墊上之一影像的一邊界比較，而與該投影機重新對準。
  8. 一種對準從投影機顯示到觸碰感應墊上之內容的方法，該方法包含：檢測該墊之一邊界，其中該墊包括該投影機要投影該內容於其上且具有一第一頻譜反射特性之一表面區域、及具有不同於該第一頻譜反射特性之一第二頻譜反射特性且環繞該表面區域之一周圍的該邊界，且其中檢測該墊之該邊界包含區別該邊界之該第二頻譜反射特 性與該表面區域之該第一頻譜反射特性；檢測顯示在該墊上之該內容的一邊界；以及調整用於顯示在該墊上之該內容的該邊界之投影機設定，以套合在該墊之經檢測邊界內。
  9. 如請求項8之方法，其中至少該觸碰感應墊之該邊界包括一IR吸收塗層，作為用以檢測該墊之該邊界的一基準物件。
  10. 如請求項8之方法，其包含使該觸碰感應墊之經檢測邊界與反射到該觸碰感應墊上之該影像的該邊界之間的映射重新對準。
  11. 如請求項10之方法，其中該投影機設定係基於重新對準的映射來調整。
  12. 一種非暫時性機器可讀儲存媒體，其包含可由一運算系統之一處理資源執行以對準從一投影機顯示到一觸碰感應墊上之內容的指令，該等指令可執行來：檢測該墊之一邊界，其中該墊包括該投影機要投影該內容於其上且具有一第一頻譜反射特性之一表面區域、及具有不同於該第一頻譜反射特性之一第二頻譜反射特性且環繞該表面區域之一周圍的該邊界，且其中檢測該墊之該邊界包含區別該邊界之該第二頻譜反射特性與該表面區域之該第一頻譜反射特性；檢測顯示在該墊上之該內容的一邊界；以及調整用於顯示在該墊上之該內容的該邊界之投影機設定，以套合在該墊之經檢測邊界內。
  13. 如請求項12之儲存媒體，其中至少該觸碰感應墊之該邊界包括一IR吸收塗層，作為用以檢測該墊之該邊界的一基準物件。
  14. 如請求項12之儲存媒體，其包含可執行來使該觸碰感應墊之經檢測邊界與反射到該觸碰感應墊上之影像的該邊界之間的映射重新對準之多個指令。
  15. 如請求項14之儲存媒體，其中可執行來調整投影機設定之該等指令係基於重新對準的映射。
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