TW201327326A - 輸入偵測投影裝置及其輸入偵測方法 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種輸入偵測投影裝置及其輸入偵測方法。輸入偵測投影裝置先將可見光線以及不可見光線往復式地同時投射往投影面，而投影面與輸入偵測投影裝置間具有投影距離。輸入偵測投影裝置隨後接收不可見光線自輸入物體反射之不可見反射光線，並根據不可見反射光線判斷輸入物體與輸入偵測投影裝置間之輸入距離。輸入偵測投影裝置組便根據輸入距離與輸入物體在投影面上之位置資訊產生相對應之控制訊號。

Description

輸入偵測投影裝置及其輸入偵測方法

本發明係關於一種投影裝置，尤其是一種可進行輸入偵測之投影裝置。

觸控式輸入主要係透過具有觸控功能之螢幕，於接收使用者之實體碰觸後產生相對應之控制訊號，俾使用者進行後續相關之操作。於習知技術中，觸控螢幕之技術主要可分為電阻式（resistive）、表面電容式（surface capacitive）、投射電容式（projected ）、表面音波式（surface acoustic wave）、光學影像式（optics imaging）、紅外線式（infrared）、折射式（bending wave）以及數位轉換式（active digitizer）等實施態樣。然而，無論係前述任一種觸控技術，當螢幕尺寸增加時，其於製作上皆具難以突破之瓶頸。

具體而言，由於傳統之觸控螢幕技術主要係透過螢幕與感測元件之結合，並利用感測元件針對使用者於螢幕上之觸控行為進行偵測。據此，當螢幕尺寸增加時，相對應之感測元件數量亦須隨之增加，如此一來，大尺寸之觸控螢幕之硬體體積及成本將因為感測元件數量增加而大幅提升，更者，大量感測元件之設置容易使觸控反應靈敏度以及製作良率降低，進一步導致觸控操作之誤差。

另外，由於前述部份傳統觸控螢幕之技術（如電阻式、表面電容式、投射電容式）主要係利用實體感測元件偵測使用者之觸控，因此，當實體感測元件於使用一段時間後將會產生感測誤差，則使用者必須定期針對觸控螢幕進行觸控位置之校正，因而造成使用上之不便。

綜上所述，如何在不過度增加硬體體積及成本，並同時維持偵測靈敏度之情況下，於任何尺寸之螢幕中偵測使用者相對於螢幕之輸入，乃業界亟需努力之目標。

為解決前述問題，本發明提供了一種輸入偵測投影裝置，其主要係透過偵測輸入物體與投影面間之距離及相對位置，判斷使用者是否利用輸入物體，針對投影面之畫面內容進行相對應之輸入行為。

為完成前述目的，本發明提供了一種輸入偵測投影裝置，包含光源模組、掃描鏡模組（scanning mirror）、距離偵測模組以及控制模組。光源模組用以發射可見光線及不可見光線。掃描鏡模組用以將可見光線以及不可見光線往復式地同時投射往投影面，且投影面與輸入偵測投影裝置間具有投影距離。距離偵測模組用以接收不可見光線自輸入物體反射之不可見反射光線，並根據不可見反射光線判斷輸入物體與輸入偵測投影裝置間之輸入距離。控制模組用以根據投影距離、輸入距離與輸入物體在投影面上之位置資訊，產生相對應之控制訊號。

為完成前述目的，本發明又提供一種用於投影裝置之輸入偵測方法，投影裝置執行下列步驟：（a）發射可見光線以及不可見光線；（b）以平面掃描之方式，往復式地將可見光線以及不可見光線同時投射往投影面，其中，投影面與投影裝置間具有投影距離；（c）接收不可見光自輸入物體反射之不可見反射光線；（d）根據不可見反射光線判斷輸入物體與投影裝置間之輸入距離；以及（e）根據投影距離、輸入距離與輸入物體在投影面上之位置資訊，產生相對應之控制訊號。

透過上述所揭露之技術特徵，本發明之輸入偵測投影裝置及其輸入偵測方法，可利用不可見光投射輸入物體後產生之不可見反射光，判斷輸入物體與輸入偵測投影裝置間之輸入距離，並根據投影面與輸入偵測投影裝置間之投影距離、輸入距離以及輸入物體於投影面上之相對位置產生相對應之控制訊號，俾使用者針對投影面之畫面進行相應之輸入行為。在參閱圖式及隨後描述之實施方式後，此技術領域具有通常知識者便可瞭解本發明之其他目的，以及本發明之技術手段及實施態樣。

以下將透過實施例來解釋本發明內容。然而，本發明的實施例並非用以限制本發明需在如實施例所述之任何環境、應用或方式方能實施。因此，關於實施例之說明僅為闡釋本發明之目的，而非用以直接限制本發明。需説明者，以下實施例及圖示中，與本發明非直接相關之元件已省略而未繪示。

請參考第1A圖，其為本發明之第一實施例之一輸入偵測投影裝置1之示意圖。輸入偵測投影裝置1包含一光源模組11、一掃描鏡（scanning mirror）模組13、一距離偵測模組15以及一控制模組17。請一併參考第1B圖以及第1C圖，第1B圖係為本發明第一實施例之輸入偵測投影裝置1偵測輸入行為之示意圖；第1C圖係為本發明第一實施例之輸入偵測投影裝置1與一投影面2之位置關係示意圖。其中，輸入偵測投影裝置1中元件之功能及其與環境之互動，將於下述之內容中詳細說明。

首先，輸入偵測投影裝置1之光源模組11發射一可見光線110以及一不可見光線112，以同時進行成像及測距。具體而言，光源模組11將可見光線110以及不可見光線112發射至掃描鏡模組13，隨即，掃描鏡模組13便將可見光線110以及不可見光線112往復式地同時投射往與輸入偵測投影裝置1間具有一投影距離Φ之投影面2上，如此一來，輸入偵測投影裝置1便利用可見光線110於投影面2上進行成像，並同時利用不可見光線112進行距離測量。需特別說明者，由於利用可見光線以及掃描鏡模組進行成像係本領域人員熟知之技術，因此將不再贅述。

更進一步來說，當使用者欲於可見光線110於投影面2成像之畫面中，利用一輸入物體3於相應位置進行輸入時，使用者可將輸入物體3移至相對應於投影面2一位置20，此時，不可見光線112與可見光線110同時投射至輸入物體3上，而不可見光線112經由輸入物體3產生一不可見反射光線112’，則輸入偵測投影裝置1之距離偵測模組15便可據以接收不可見光線112自輸入物體3反射之不可見反射光線112’，並根據不可見反射光線112’判斷輸入物體3與輸入偵測投影裝置1間之一輸入距離A。

隨後，輸入偵測投影裝置1之控制模組17便根據投影距離Φ、輸入距離A以及輸入物體3對應於投影面2之位置20之位置資訊，產生一控制訊號（未繪示），俾輸入偵測投影裝置1進行相應之處理。更詳細來說，於距離偵測模組15判斷輸入物體3與輸入偵測投影裝置1間之輸入距離A後，控制模組15便可根據投影距離Φ以及輸入距離A，判斷輸入物體3是否進入相對於投影面2之輸入距離，換言之，控制模組15便可根據投影距離Φ以及輸入距離A，判斷輸入物體3是否正針對投影面2之畫面進行輸入。

再者，由於光源模組11透過掃描鏡模組13，將可見光線110及不可見光線112投射往輸入物體3時，控制模組17可根據掃描鏡模組13之運作狀態，得知掃描鏡模組13將可見光線110及不可見光線112投影至畫面之位置20及其位置資訊（如座標），因此，控制模組17將可據以決定輸入物體3於投影面2上之位置20及其位置資訊，換句話說，控制模組17可根據掃描鏡模組13之運作狀態，決定輸入物體3相對於可見光線110於投影面2上成像之位置20及其位置資訊。

據此，控制模組17可根據投影距離Φ以及輸入距離A決定輸入物體3是否正針對投影面2之畫面進行輸入，並根據掃描鏡模組13之運作狀態決定輸入物體3相對於投影面2上成像之位置20及其位置資訊，簡言之，控制模組17即可根據投影距離Φ、輸入距離A以及位置20之位置資訊產生該控制訊號，則輸入偵測投影裝置1便可根據該控制訊號進行相對應之控制動作。

舉例而言，假設掃描鏡模組將可見光線投射至投影面某區域時成像按鈕圖像，則當使用者利用輸入物體接近投影面之按鈕圖像時，不可見光線將同時投射至輸入物體上，且不可見光線將透過輸入物體產生不可見反射光線，因此，距離偵測模組便可偵測輸入物體與輸入偵測投影裝置間之輸入距離。同時，控制模組可根據掃描鏡模組之運作狀態，決定輸入物體相對於投影面上按鈕圖像位置及其位置資訊。隨後，控制模組便可根據輸入偵測投影裝置與投影面之投影距離、輸入距離以及按鈕圖像位置之位置資訊產生控制訊號，則輸入偵測投影裝置便可根據控制訊號，判斷使用者利用輸入物體正對按鈕圖像進行相應之輸入行為，並執行按鈕圖像相對應之功能。

請參考第2A-2C圖，其中，第2A圖為本發明之第二實施例之一輸入偵測裝置1’之示意圖，第2B圖係為本發明第二實施例之輸入偵測投影裝置1’偵測輸入行為之示意圖，第2C圖係為本發明第二實施例之輸入偵測投影裝置1’與投影面2之位置關係示意圖。須特別說明者，第二實施例中與第一實施例之硬體結構及使用環境相似，因此其符號相同之元件及其功能將不再贅述，而第二實施例與第一實施例之差異在於，輸入偵測投影裝置1’更包含一透鏡模組19，光源模組11更包含一可見光源111以及一不可見光源113，距離偵測模組15更包含一不可見光線感應器151以及一處理單元153。

類似地，第二實施例中，輸入偵測投影裝置1’之光源模組11，分別透過可見光源111以及不可見光源113發射可見光線110以及不可見光線112，以同時進行成像及測距。隨即，掃描鏡模組13便將可見光線110以及不可見光線112往復式地同時投射往投影面2上。接著，當使用者將輸入物體3移至相對應於投影面2位置20時，不可見光線112經由輸入物體3產生不可見反射光線112’。其中，不可見光源可為紅外線雷射（infrared laser）或紫外線雷射（ultraviolet laser）等常見用以測距之不可見光源，然其並非用以限制本發明之實施態樣。

需特別強調，由於不可見反射光線112’自輸入物體3反射時，反射光線可能產生發散之狀況，因此，為了加強距離偵測模組15接收不可見反射光線112’之過程，可於距離偵測模組15前加設透鏡模組19，用以將不可見反射光線112’集中投射於距離偵測模組15，如此一來，將可使得距離偵測模組15更準確地接收不可見反射光線112’。

另外，距離偵測模組15更可包含不可見光線感應器151以及處理單元153。詳言之，不可見光線感應器151係用以接收不可見反射光線112’，而處理單元153便可根據不可見反射光線112’決定輸入距離A。更進一步來說，處理單元153主要係根據不可見光線112發送與不可見反射光線112’之時間差，判斷輸入物體3與輸入偵測投影裝置1’間之輸入距離A。

接著同樣地，輸入偵測投影裝置1’之控制模組17根據投影距離Φ、輸入距離A以及輸入物體3對應於投影面2之位置20之位置資訊產生控制訊號之方式，係與第一實施例之過程相同，於此不再贅述。而須特別說明處在於，控制模組15更可利用一預設距離值X，判斷輸入物體3是否正針對投影面2之畫面進行輸入。具體來說，當輸入物體3確係介於輸入偵測投影裝置1’以及投影面2之間時，輸入距離A係小於或等於投影距離Φ，此時，控制模組15便可判斷輸入距離A是否大於預設距離值X，進而決定輸入物體3是否正進行輸入行為。

更進一步而言，預設距離值X主要係用以界定輸入物體3是否位於輸入區域之基礎，換句話說，預設距離值X決定後，當輸入物體3之輸入距離A大於預設距離值X時，即表示輸入物體3位於輸入區域內（即輸入物體3位於離投影面2距離Φ-X內），則控制模組17便可據以判斷輸入物體3正進行輸入行為。舉例而言，若欲以輸入物體距離投影面十公分內作為輸入判斷，則可將預設距離值設定為與投影距離之差值為十公分，如此一來，當輸入距離大於預設距離時，表示輸入物體離投影面之距離小於十公分，換言之，即輸入物體位於輸入區域內進行輸入行為。

最後，與第一實施例類似地，控制模組17可根據投影距離Φ以及輸入距離A決定輸入物體3是否正針對投影面2之畫面進行輸入，並根據掃描鏡模組13之運作狀態決定輸入物體3相對於投影面2上成像之位置20及其位置資訊，如此一來，控制模組17即可根據投影距離Φ、輸入距離A以及位置20之位置資訊產生該控制訊號，則輸入偵測投影裝置1’便可根據該控制訊號進行相對應之控制動作。

請參考第3圖，其為本發明之第三實施例之輸入偵測方法之流程圖。第三實施例之方法係用於一投影裝置（例如前述實施例之輸入偵測投影裝置），而該投影裝置執行第三實施例之輸入偵測方法之詳細步驟如下所述。

首先，執行步驟S01，發射一可見光線以及一不可見光線。執行步驟S02，以平面掃描之方式，往復式地將該可見光線以及該不可見光線同時投射往一投影面。其中，該投影面與該投影裝置間具有一投影距離。執行步驟S03，接收該不可見光線自一輸入物體反射之一不可見反射光線。

接著，執行步驟S04，根據該不可見反射光線判斷輸入物體與該投影裝置間之一輸入距離。最後，執行步驟S05，根據該投影距離、該輸入距離與該輸入物體在該投影面上之一位置資訊，產生相應之一控制訊號，俾進行後續相關之操作。同樣地，該預設距離值主要係用以判斷該輸入物體是否正針對該投影面之畫面進行輸入，即當該輸入物體確係介於該輸入偵測投影裝置以及該投影面之間時，該輸入距離係小於或等於該投影距離，此時，當該輸入距離大於該預設距離值時，代表該輸入物體正進行輸入行為。

綜上所述，本發明之輸入偵測投影裝置及其輸入偵測方法，可利用不可見光投射於輸入物體後產生之不可見反射光，判斷輸入物體與輸入偵測投影裝置間之輸入距離，並根據投影面與輸入偵測投影裝置間之投影距離、輸入距離以及輸入物體於投影面上之相對位置產生相對應之控制訊號，俾使用者針對投影面之畫面進行相應之輸入行為。

惟上述實施例僅為例示性說明本發明之實施態樣，以及闡釋本發明之技術特徵，並非用來限制本發明之保護範疇。任何熟悉此技藝之人士可輕易完成之改變或均等性之安排均屬於本發明所主張之範圍，本發明之權利保護範圍應以申請專利範圍為準。

1、1’．．．輸入偵測投影裝置

11．．．光源模組

110．．．可見光線

111．．．可見光源

112．．．不可見光線

112’．．．不可見反射光線

113．．．不可見光源

13．．．掃描鏡模組

15．．．距離偵測模組

151．．．不可見光線感應器

153．．．處理單元

17．．．控制模組

19．．．透鏡模組

2．．．投影面

20．．．位置

3．．．輸入物體

Φ．．．投影距離

A．．．輸入距離

X．．．預設距離值

第1A圖係本發明之第一實施例之輸入偵測投影裝置之示意圖；

第1B圖係本發明之第一實施例之輸入偵測投影裝置偵測輸入行為之示意圖；

第1C圖係本發明第一實施例之輸入偵測投影裝置與投影面之位置關係示意圖；

第2A圖係本發明之第二實施例之輸入偵測裝置之示意圖；

第2B圖係本發明第二實施例之輸入偵測投影裝置偵測輸入行為之示意圖；

第2C圖係本發明第二實施例之輸入偵測投影裝置與投影面之位置關係示意圖；以及

第3圖係本發明之第三實施例之輸入偵測方法之流程圖。

1．．．輸入偵測投影裝置

11．．．光源模組

110．．．可見光線

112．．．不可見光線

112’．．．不可見反射光線

13．．．掃描鏡模組

15．．．距離偵測模組

17．．．控制模組

2．．．投影面

20．．．位置

3．．．輸入物體

Claims (8)

1. 一種輸入偵測投影裝置，包含：
   　　一光源模組，發射一可見光線及一不可見光線；
   　　一掃描鏡（scanning mirror）模組，係將該可見光線以及該不可見光線往復式地同時投射往一投影面，且該投影面與該輸入偵測投影裝置間具有一投影距離；
   　　一距離偵測模組，係接收該不可見光線自一輸入物體反射之一不可見反射光線，並根據該不可見反射光線判斷該輸入物體與該輸入偵測投影裝置間之一輸入距離；以及
   　　一控制模組，係根據該投影距離、該輸入距離以及該輸入物體在該投影面上之一位置資訊，產生相對應之一控制訊號。
2. 如請求項1所述之輸入偵測投影裝置，其中該輸入距離係小於或等於該投影距離，且大於一預設距離值。
3. 如請求項1所述之輸入偵測投影裝置，更包含：
   　　一透鏡模組，係將該不可見反射光線集中投射於該距離偵測模組。
4. 如請求項1所述之輸入偵測投影裝置，其中該距離偵測模組更包含：
   　　一不可見光線感應器，係接收該不可見反射光線；以及
   　　一處理單元，係根據該不可見反射光線決定該輸入距離。
5. 如請求項1所述之輸入偵測投影裝置，其中該光源模組包含一可見光源及一不可見光源。
6. 如請求項5所述之輸入偵測投影裝置，其中該不可見光源係為一紅外線雷射（infrared laser）及一紫外線雷射（ultraviolet laser）二者其中之一。
7. 一種用於一投影裝置之輸入偵測方法，該投影裝置執行下列步驟：
   　　（a）發射一可見光線以及一不可見光線；
   　　（b）以平面掃描之方式，往復式地將該可見光線以及該不可見光線同時投射往一投影面，其中，該投影面與該投影裝置間具有一投影距離；
   　　（c）接收該不可見光線自一輸入物體反射之一不可見反射光線；
   　　（d）根據該不可見反射光線判斷該輸入物體與該投影裝置間之一輸入距離；以及
   　　（e）根據該輸入距離與該輸入物體在該投影面上之一位置資訊，產生相對應之一控制訊號。
8. 如請求項7所述之輸入偵測方法，其中該輸入距離係小於或等於該投影距離，且大於一預設距離值。