TWI531954B - 觸控及手勢控制系統與觸控及手勢控制方法 - Google Patents

Description

觸控及手勢控制系統與觸控及手勢控制方法

本發明是有關於一種控制系統與控制方法，且特別是有關於一種觸控及手勢控制系統與觸控及手勢控制方法。

近年來，隨著資訊及電子發展的速度使得觸控式顯示面板的應用越來越普遍，並帶動了許多消費電子產品的應用及發展。因觸控面板具有堅固耐用、反應速度快、節省空間及易於交流等優點，目前在全球已自成一項產業。

目前能夠支援大尺寸顯示裝置的觸控面板技術按工作原理，可分為投射電容式、矩陣電阻式、光學影像式、紅外線矩陣式及表面聲波式等技術。其中，投射電容式以及矩陣電阻式的觸控面板技術是在顯示面板的偏光片上貼合觸控膜或玻璃，進行觸控感應操作，然而當螢幕尺寸逐漸放大時，則會伴隨產品良率低、製造成本偏高的問題。另一方面，紅外線矩陣式的觸控面板技術則會因為體積所限，而無法做到高解析度的需求，此外，其中所需的大量紅外線發光二極體模組的成本也不低。

因此，考量成本和品質，光學影像式觸控技術價格低廉，又可接受各種材質的觸碰感應，包括手指或金屬等任何可遮斷光的物質，應用相當廣泛，因而具有發展潛力。然而，現行的光學影像式觸控技術多只有觸控功能，而無法同時具有手勢控制的功能。若需因應手勢控制的功能需求時，則需增加成本高昂的手勢控制模組，不利生產。

美國專利公開第2010/0091110號揭露一種相機追蹤系統，其包括相機、顯示裝置、照明器及電腦裝置。中國專利第202257528U號揭露一種屏幕輸入系統，其包括操作屏幕、觸屏裝置、激光光幕發射器、接收裝置及電腦主機。美國專利公開第2013/0343601號揭露一種依據手勢的人類介面裝置(HID)系統，其配置於一工作表面上方，HID系統具有偵測物體及動作的相機及可投射資訊於工作表面上的投影機。台灣專利公開第201416944號揭露一種掃描投射觸控裝置，其包括掃描機構、可見光源、不可見光源(紅外線)、半反射鏡、第二感光單元及微處理器。台灣專利公開第201428415號揭露一種投影裝置，其包括成像系統及光源系統。美國專利公開第2012/0038986號揭露一種圖像圖影機，其包括光源及透鏡，且光源可為不可見光源。

本發明提供一種觸控及手勢控制系統，其兼具觸控及手勢控制的功能。

本發明提供一種觸控及手勢控制方法，其能提供觸控模式及手勢控制模式的功能。

本發明的其他目的和優點可以從本發明所揭露的技術特徵中得到進一步的了解。

為達上述之一或部份或全部目的或是其他目的，本發明的一實施例提出一種觸控及手勢控制系統。觸控及手勢控制系統包括一顯示面、一光幕產生模組、一不可見光發光模組、一影像擷取模組以及一控制單元。光幕產生模組設置於顯示面的一側邊，用以產生一平行顯示面的光幕，以形成一觸控區域。不可見光發光模組用以提供一不可見光，其中不可見光朝顯示面投射，以形成一手勢控制區域，且觸控區域與手勢控制區域部分重疊。影像擷取模組用以形成一感測區域，感測區域至少涵蓋觸控區域及手勢控制區域。控制單元分別與光幕產生模組、影像擷取模組與不可見光發光模組電性連接，用以執行一觸控模式以及執行一手勢控制模式。控制單元在執行觸控模式時，開啟光幕產生模組並控制影像擷取模組擷取一第一組影像，控制單元在執行手勢控制模式時，開啟不可見光發光模組並控制影像擷取模組擷取一第二組影像。

為達上述之一或部份或全部目的或是其他目的，本發明的一實施例提出一種觸控及手勢控制方法，其包括下列步驟。執行一觸控模式，觸控模式的執行方法包括下列步驟。開啟一光幕產生模組，使光幕產生模組產生一光幕，以形成一觸控區域，其 中光幕產生模組配置於一顯示面的一側邊，且光幕平行於顯示面。令一影像擷取模組偵測一感測區域，並擷取一第一組影像。根據第一組影像判斷是否具有一觸控訊號，若是，則輸出一觸控指令，若否，則執行一手勢控制模式。手勢控制模式的執行方法包括下列步驟。開啟一不可見光發光模組，使不可見光模組朝顯示面投射一不可見光，以形成一手勢控制區域。令一影像擷取模組偵測感測區域，並擷取一第二組影像。根據第二組影像判斷是否具有一手勢訊號，若否，則重複執行觸控模式的步驟，若是，則辨識手勢訊號，並據此輸出一手勢指令，其中感測區域至少涵蓋觸控區域及手勢控制區域，觸控區域與手勢控制區域部分重疊。

在本發明的一實施例中，上述的控制單元執行觸控模式的方法為控制影像擷取模組偵測感測區域以擷取第一組影像，並根據第一組影像判斷是否具有一觸控訊號，若是，則輸出一觸控指令，若否，則執行手勢控制模式。控制單元執行手勢控制模式的方法為控制影像擷取模組偵測感測區域以擷取第二組影像，根據第二組影像判斷是否具有一手勢訊號，若否，則重複執行觸控模式，若是，則判斷輸出前次觸控指令的時間是否超過一預設值，若否，則重複執行觸控模式，若是，則辨識手勢訊號，並據此輸出一手勢指令。

在本發明的一實施例中，上述的觸控指令包括依據觸控訊號計算觸控區域上的觸控位置。

在本發明的一實施例中，上述的控制單元定義多個奇數 幀時間與多個偶數幀時間，這些奇數幀時間與這些偶數幀時間交錯進行，控制單元控制這些奇數幀時間與光幕產生模組產生光幕的時間同步，且控制影像擷取模組在這些奇數幀時間內偵測感測區域以擷取第一組影像，控制單元控制這些偶數幀時間與不可見光發光模組提供不可見光的時間同步，且控制影像擷取模組在這些偶數幀時間內偵測感測區域以擷取第二組影像。

在本發明的一實施例中，上述的顯示面為一白色平面或一白色反射層。

在本發明的一實施例中，上述的觸控及手勢控制系統更包括一投影裝置。投影裝置面向顯示面，用以投射出一影像光束至顯示面上，光幕位於顯示面與投影裝置之間，不可見光發光模組與影像擷取模組分別為一獨立元件，且設置於投影裝置上。

在本發明的一實施例中，上述的不可見光發光模組包括一不可見光光源以及一投影光學模組。不可見光光源提供不可見光。投影光學模組用以使不可見光光源所發出的不可見光朝顯示面投射。

在本發明的一實施例中，上述的觸控及手勢控制系統更包括一投影裝置。投影裝置面向顯示面，用以投射出一影像光束至顯示面上，光幕位於顯示面與投影裝置之間，影像擷取模組設置於投影裝置上，且不可見光發光模組整合設置於投影裝置內。

在本發明的一實施例中，上述的不可見光發光模組包含一不可見光濾光片。

在本發明的一實施例中，上述的投影裝置更包括一色輪，且不可見光濾光片配置於色輪上。

在本發明的一實施例中，上述的投影裝置更包括一光源模組、一合光元件以及一光閥。光源模組用以提供一照明光束及不可見光。合光元件用以使不可見光與照明光束合併。光閥位於不可見光與照明光束的傳遞路徑上，其中照明光束經由光閥轉換為影像光束後，與不可見光同時被投射出投影裝置。

在本發明的一實施例中，上述的觸控及手勢控制方法更包括下列步驟。在執行辨識手勢訊號的步驟前，判斷輸出前次觸控指令的時間是否超出一預設值，若否，則重複執行觸控模式，若是，則執行辨識手勢訊號。

在本發明的一實施例中，上述的觸控及手勢控制方法更包括下列步驟。定義多個奇數幀時間與多個偶數幀時間，其中這些奇數幀時間與這些偶數幀時間交錯進行。令這些奇數幀時間與光幕產生模組產生光幕的時間同步。令影像擷取模組在這些奇數幀時間內偵測感測區域以擷取第一組影像。令這些偶數幀時間與不可見光發光模組提供不可見光的時間同步。令影像擷取模組在這些偶數幀時間內偵測感測區域以擷取第二組影像。

基於上述，本發明的實施例可達到下列優點或功效的至少其中之一。本發明的實施例的觸控及手勢控制系統與觸控及手勢控制方法能藉由影像擷取模組、光幕產生模組以及不可見光發光模組的配置，並藉由控制影像擷取模組擷取第一組影像的時間 與光幕產生模組產生光幕的時間同步，且控制影像擷取模組擷取第二組影像的時間與不可見光發光模組提供不可見光的時間同步，而能用以執行觸控模式以及執行手勢控制模式，並使得觸控及手勢控制系統同時具有觸控與手勢控制的功能。另一方面，本發明的實施例的觸控及手勢控制系統與觸控及手勢控制方法亦能透過辨識手勢訊號，而輸出對應的手勢指令，進而執行手勢控制的相關操作功能。此外，本發明的實施例的觸控及手勢控制系統與觸控及手勢控制方法亦可藉由設定在輸出觸控指令後需超出一預設值的時間長度後，才能執行辨識手勢訊號的步驟，以避免將使用者的觸控動作誤判為手勢控制動作的風險。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

60‧‧‧光幕

70‧‧‧不可見光

80‧‧‧影像光束

90‧‧‧照明光束

100、200‧‧‧觸控及手勢控制系統

110‧‧‧顯示面

120‧‧‧光幕產生模組

130、830、930‧‧‧不可見光發光模組

131、931‧‧‧不可見光光源

132‧‧‧投影光學模組

833‧‧‧不可見光濾光片

140‧‧‧影像擷取模組

150‧‧‧控制單元

160、260、860、960‧‧‧投影裝置

861‧‧‧色輪

862、962‧‧‧光閥

863‧‧‧光源

963‧‧‧光源模組

963a、963b、963c‧‧‧可見光光源

964‧‧‧合光元件

TA‧‧‧觸控區域

GA‧‧‧手勢控制區域

SA‧‧‧感測區域

O‧‧‧觸控物

S‧‧‧側邊

FR1‧‧‧奇數幀時間

SYC1‧‧‧第一同步訊號

DS1‧‧‧第一驅動訊號

FR2‧‧‧偶數幀時間

SYC2‧‧‧第二同步訊號

DS2‧‧‧第二驅動訊號

TD‧‧‧預設門檻值

IP‧‧‧輸入影像訊號

OP‧‧‧輸出影像訊號

S100、S110、S120、S130、S140、S200、S210、S220、S230、S240、S250‧‧‧步驟

圖1是本發明一實施例的一種觸控及手勢控制系統的架構示意圖。

圖2是圖1的一種不可見光發光模組的架構示意圖。

圖3是本發明一實施例的一種觸控及手勢控制方法的流程圖。

圖4A至圖4C是圖1的光幕產生模組、不可見光發光模組以及影像擷取模組接收多個同步訊號以及驅動訊號的示意圖。

圖5A是圖1的控制單元進行影像訊號處理分析的手勢訊號示意圖。

圖5B與圖5C是本發明一實施例的一種手勢經影像訊號處理分析後的手勢訊號特徵示意圖。

圖5D與圖5E是本發明一實施例的另一種手勢經影像訊號處理分析後的手勢訊號特徵示意圖。

圖6A至圖6E分別繪示圖1的控制單元所能辨識的五種手勢。

圖7A至圖7B分別繪示圖1的不同手勢控制區域的示意圖。

圖8A是本發明另一實施例的投影裝置的架構示意圖。

圖8B是圖8A的投影裝置內的色輪的正視示意圖。

圖9是本發明又一實施例的投影裝置的架構示意圖。

圖10是本發明另一實施例的一種觸控及手勢控制系統的架構示意圖。

有關本發明的前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式的一較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。以下實施例中所提到的方向用語，例如：上、下、左、右、前或後等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用來說明並非用來限制本發明。

圖1是本發明一實施例的一種觸控及手勢控制系統的架構示意圖。圖2是圖1的一種不可見光發光模組的架構示意圖。 請參照圖1，本實施例的觸控及手勢控制系統100包括一顯示面110、一光幕產生模組120、一不可見光發光模組130、一影像擷取模組140以及一控制單元150。舉例而言，本實施例的觸控及手勢控制系統100能用以支援大尺寸顯示裝置，並能藉由觸控及手勢動作來進行操作。具體而言，在本實施例中，影像擷取模組140用以形成一感測區域SA且感測區域SA至少涵蓋顯示面110。顯示面110為一白色平面或一白色反射層。舉例而言，顯示面110可為一般投影螢幕且其上具有白色均勻反射面材質的表面、電子白板或白色牆面，但本發明不以此為限。

具體而言，如圖1所示，在本實施例中，光幕產生模組120設置於顯示面110的一側邊S，用以產生一平行顯示面110的光幕60且可涵蓋整個顯示面110，並形成一觸控區域TA。在本實施例中，光幕產生模組120可配置於顯示面110上方邊緣的中間位置，且光幕產生模組120的發光裝置(未繪示)可產生光束，並利用合適的光學元件(未繪示)將所述光束發散為可涵蓋整個顯示面110的光幕60。更詳細而言，光幕產生模組120的發光裝置為紅外光雷射光源裝置，用以產生一紅外光雷射光幕。當觸控物O例如手指或觸控筆等物體接近顯示面110(光幕60)時，會形成反射光而被影像擷取模組140偵測，影像擷取模組140擷取感測區域SA中的影像且控制單元150透過所擷取的影像來判斷觸控物O於觸控區域TA中的觸控位置，並藉此在顯示裝置上執行觸控功能。

另一方面，如圖1所示，在本實施例中，觸控及手勢控制系統100更包括一投影裝置160。投影裝置160面向顯示面110，用以投射出一影像光束80至顯示面110上，光幕60則位於顯示面110與投影裝置160之間。不可見光發光模組130與影像擷取模組140分別為一獨立元件，且設置於投影裝置160上或鄰近投影裝置160設置。更詳細而言，如圖2所示，在本實施例中，不可見光發光模組130包括一不可見光光源131以及一投影光學模組132。不可見光光源131提供不可見光70。投影光學模組132位於不可見光70的傳遞路徑上，用以使不可見光光源131所發出的不可見光70朝顯示面110投射。舉例而言，在本實施例中，不可見光光源131為紅外光雷射二極體光源或紅外光發光二極體光源，且不可見光70為紅外光，而投影光學模組132可為透鏡組、繞射光學元件(Diffractive Optical Elements，DOE)或可將不可見光70投射至顯示面110的其他光學元件，但本發明皆不以此為限。

換言之，在本實施例中，不可見光發光模組130能用以提供不可見光70，其中不可見光70朝顯示面110投射，以形成一手勢控制區域GA。當使用者於顯示面110前方且在手勢控制區域GA中做出手勢時，會在顯示面110上形成對應的影子，進而可使影像擷取模組140擷取感測區域SA中的影像並利用控制單元150依據所擷取的影像來判斷於手勢控制區域GA中的不同手勢動作，藉以輸出不同的手勢指令，並藉此來操作顯示裝置。

請再次參照圖1，在本實施例中，影像擷取模組140可為 感測紅外光影像的模組。舉例而言，在本實施例中，影像擷取模組140例如為互補金屬氧化物半導體(complementary metal oxide semiconductor,CMOS)或電荷耦合元件(charge-coupled device,CCD)，但本發明不以此為限。進一步而言，如圖1所示，在本實施例中，感測區域SA至少涵蓋觸控區域TA及手勢控制區域GA，且觸控區域TA與手勢控制區域GA部分重疊，進而使影像擷取模組140擷取觸控區域TA以及手勢控制區域GA的影像。

另一方面，如圖1所示，在本實施例中，控制單元150分別與光幕產生模組120、影像擷取模組140與不可見光發光模組130電性連接，用以執行一觸控模式及執行一手勢控制模式。舉例而言，在本實施例中，控制單元150可為硬體及/或軟體所實現的功能模塊，其中硬體可包括中央處理器、晶片組、微處理器等具有影像運算處理功能的硬體設備或上述硬體設備的組合，而軟體則可以是作業系統、驅動程式等。並且，在本實施例中，控制單元150與投影裝置160雖以各別的獨立元件為例示，但本發明不以此為限。在其他的實施例中，控制單元150亦可被整合設置於投影裝置160中，而仍能分別與光幕產生模組120、影像擷取模組140與不可見光發光模組130電性連接，並執行相關控制功能，在此就不予贅述。

具體而言，如圖1所示，在本實施例中，觸控及手勢控制系統100在執行觸控模式時，控制單元150開啟光幕產生模組120以產生光幕60，並控制影像擷取模組140擷取一第一組影像， 而在執行手勢控制模式時，控制單元150開啟不可見光發光模組130，並控制影像擷取模組140擷取擷取一第二組影像。

以下將搭配圖3到圖7B，詳細解釋本實施例中的觸控及手勢控制系統執行觸控功能和顯示功能的方法。

圖3是本發明一實施例的一種觸控及手勢控制方法的流程圖。請參照圖3，本實施例中的觸控及手勢控制方法可由圖1的觸控及手勢控制系統100執行，但本發明不限於此。請參照圖1及圖3，觸控顯示方法包括以下步驟。首先，當觸控及手勢控制系統100開始操作時，在步驟S100中，執行一觸控模式，觸控模式的執行方法包括下列步驟。

首先，執行步驟S110，開啟光幕產生模組120，並使光幕產生模組120產生平行顯示面110的光幕60，以形成觸控區域TA。接著，執行步驟S120，令影像擷取模組140偵測感測區域SA，並擷取第一組影像。然後，執行步驟S130，根據第一組影像判斷觸控區域TA中是否具有一觸控訊號。在此，觸控訊號指的是當觸控物O例如手指或觸控筆等物體，接近光幕60時所形成的反射光。若是，則執行步驟S140，輸出一觸控指令。舉例而言，觸控指令包括依據觸控訊號計算觸物控O於觸控區域TA上的觸控位置，並於顯示面110上產生對應的觸控影像或輸入動作等，藉此可達到在顯示裝置上執行觸控功能。若否，則執行步驟S200，即執行一手勢控制模式。舉例來說，在本實施例中，步驟S110、步驟S120以及步驟S130可由圖1的控制單元150控制光幕產生模 組120以及影像擷取模組140來執行，並進行相關計算，但本發明不以此為限。

進一步而言，如圖3所示，在本實施例中，手勢控制模式的執行方法包括下列步驟。首先，執行步驟S210，開啟不可見光發光模組130，使不可見光70模組朝顯示面110投射不可見光70，以形成手勢控制區域GA。接著，執行步驟S220，令影像擷取模組140偵測感測區域SA，並擷取第二組影像。然後，執行步驟S230，根據第二組影像判斷手勢控制區域GA中是否具有一手勢訊號。若否，則返回執行步驟S100，即重複執行觸控模式的步驟。若是，則執行步驟S250，辨識手勢訊號，並據此輸出手勢指令。舉例而言，手勢指令包括依據手勢訊號分析使用者於手勢控制區域GA所做出的手勢，而產生對應的輸入動作，藉此可達到在顯示裝置上執行手勢控制功能。在本實施例中，步驟S210、步驟S220、步驟S230以及步驟S250亦可由圖1的控制單元150控制不可見光發光模組130以及影像擷取模組140來執行，並進行相關計算，但本發明不以此為限。

以下將搭配圖4A至圖4C，詳細解釋圖1的控制單元150如何在觸控模式以及手勢控制模式下，控制光幕產生模組120、不可見光發光模組130以及影像擷取模組140的同步。

圖4A至圖4C是圖1的光幕產生模組、不可見光發光模組以及影像擷取模組接收多個同步訊號以及驅動訊號的示意圖。請參照圖4A至圖4C，在本實施例中，控制單元150定義多個奇 數幀時間FR1與多個偶數幀時間FR2。更詳細而言，如圖4A所示，在本實施例中，控制單元150定義奇數幀時間FR1與偶數幀時間FR2的方法是根據影像擷取模組140擷取影像的幀時間來進行。舉例而言，在本實施例中，影像擷取模組140擷取影像的頻率為60Hz，因此各奇數幀時間FR1與各偶數幀時間FR2的時間長度分別為16.6毫秒(ms)，且這些奇數幀時間FR1與這些偶數幀時間FR2交錯進行(如圖4A所示)。應注意的是，此處的數值範圍皆僅是做為例示說明之用，其並非用以限定本發明。

並且，如圖4A及圖4B所示，在本實施例中，控制單元150控制這些奇數幀時間FR1與光幕產生模組120產生光幕60的時間同步，亦即在奇數幀時間FR1內，控制單元150驅動該些奇數幀時間FR1內的每一第一同步訊號SYC1的脈衝恰與控制單元150驅動光幕產生模組120產生光幕60的第一驅動訊號DS1的脈衝同步，且控制單元150控制光幕產生模組120於偶數幀時間FR2內不產生光幕60。另一方面，如圖4A及圖4C所示，控制單元150亦控制這些偶數幀時間FR2與不可見光發光模組130提供不可見光70的時間同步，亦即在偶數幀時間FR2內，控制單元150驅動該些偶數幀時間FR2內的每一第二同步訊號SYC2的脈衝，恰與控制單元150驅動不可見光發光模組130，提供不可見光70的第二驅動訊號DS2的脈衝同步，且控制單元150控制不可見光發光模組130於奇數幀時間FR1內不產生不可見光70。如此，控制單元150將可控制影像擷取模組140在這些奇數幀時間FR1內偵測 感測區域SA以擷取第一組影像，進而可執行步驟S120(如圖3所示)，控制單元150也可控制影像擷取模組140在這些偶數幀時間FR2內偵測感測區域SA以擷取第二組影像，進而可執行步驟S220(如圖3所示)。

以下將搭配圖5A至圖5E，進一步解釋控制單元150如何對第二組影像進行影像訊號處理分析，並藉此進行手勢辨識的方法。

圖5A是圖1的控制單元進行影像訊號處理分析的手勢訊號示意圖。圖5B與圖5C是本發明一實施例的一種手勢經影像訊號處理分析後的手勢訊號特徵示意圖。圖5D與圖5E是本發明另一實施例的一種手勢經影像訊號處理分析後的手勢訊號特徵示意圖。請參照圖5A至圖5E，透過觸控及手勢控制系統100來進行觸控及手勢控制的操作時，使用者多半會位於顯示面110附近，並且由於本實施例的顯示面110為白色平面或白色反射層，因此，將可藉由使用者的手勢在顯示面110上所產生的陰影來辨識是否具有手勢訊號。

舉例而言，如圖5A所示，在本實施例中，可將第二組影像的影像訊號進行簡單的影像兩極化處理，而將第二組影像中的影像灰階值高於一預設門檻值TD的部份設定為白色，而將影像灰階值低於預設門檻值TD的部份設定為黑色。如此，如圖5A所示，即可利用上述影像兩極化處理，將第二組影像的輸入影像訊號IP轉換為輸出影像訊號OP，而分離出使用者的手指的特徵，進而可 辨識出是否具有特定的手勢訊號。

詳細而言，如圖5B與圖5C所示，當使用者五指張開時，經由此上述的影像兩極化處理，控制單元150可辨識出第二組影像中具有五根手指的影像特徵，而可判斷此為一特定的手勢訊號。另一方面，如圖5D與圖5E所示，當使用者伸出食指與中指時，經由此上述的影像兩極化處理，控制單元150則可辨識出第二組影像中具有兩根手指的影像特徵，而可判斷此為另一特定的手勢訊號。如此一來，控制單元150即可透過辨識手勢訊號，而輸出對應的手勢指令，進而進行手勢控制的相關操作功能。

圖6A至圖6E分別繪示圖1的控制單元所能辨識的五種手勢。舉例而言，請參照圖6A至圖6E，圖6A的手勢為伸出食指與中指所對應的手勢指令，其往左搖動可對應至跳至上一頁的功能，往右搖動則可對應至跳至下一頁的功能。圖6B的手勢為伸出三指所對應的手勢指令，其往左搖動可對應至跳至第一頁的功能，往右搖動則可對應至跳至最後一頁的功能。圖6C的手勢為伸出四指搖晃所對應的手勢指令，其可對應至切換程式的功能。圖6D的手勢為伸出五指搖晃所對應的手勢指令，其可對應至結束程式的功能。圖6E的手勢為伸出五指前後移動所對應的手勢指令，其往前移動可對應至影像放大顯示(Zoom-in)的功能，往後移動則可對應至影像縮小顯示(Zoom out)的功能。但本發明皆不以上述手勢及對應的手勢指令與功能為限，亦即手勢不以上述四種為限，在其他實施例中，亦可以採用其他種手勢。手勢與操作功 能的對應關係也不以上述對應關係為限，在其他實施例中，也可採用其他對應關係。

另一方面，請再次參照圖3，在本實施例中，當判斷有觸控訊號並輸出觸控指令後，即會重新開始偵測，而重複執行觸控模式，以避免將使用者的觸控動作誤判為手勢控制動作。此外，亦如圖3所示，為避免在執行觸控操作的過程中，因動作的變換(如進行書寫時筆順的變換)而誤判為手勢控制，也可在執行判斷是否具有手勢訊號的步驟S230後，執行步驟S240，判斷輸出前次觸控指令的時間是否超出一預設值。舉例而言，此預設值可為0.1秒，或其他適當的時間值，但本發明皆不以此為限。若否，即沒有超出預設值，則返回執行步驟S100，重複執行觸控模式。若是，即超出預設值，則執行步驟S250，執行辨識手勢訊號，並據此輸出手勢指令。

圖7A至圖7B分別繪示圖1的不同手勢控制區域的示意圖。具體而言，如圖7A與圖7B所示，在本實施例中，觸控及手勢控制系統100亦可透過控制單元150調整或指定手勢控制區域GA的範圍，如此，即可依使用者的實際操作習慣及身高來決定最適合的使用方式。如圖7A所示，整個手勢控制區域GA重疊於觸控區域TA。並且，如圖7B所示，使用者亦可透過手勢控制區域GA的範圍設定，來控制觸控區域TA與手勢控制區域GA部分重疊與不重疊，而可因應使用者操作的各種需求。舉例而言，使用者可在觸控區域TA與手勢控制區域GA重疊的部份進行操作，而 便於同時利用觸控與手勢控制功能。另一方面，使用者也可在操作動作較繁雜而易混淆時，在未彼此重疊的觸控區域TA與手勢控制區域GA中分別進行觸控與手勢控制功能的操作，而可避免觸控動作與手勢控制動作的誤判。

需說明的是，上述的不可見光發光模組130雖以不可見光發光模組130為一獨立元件，且設置於投影裝置160上為例示，但本發明不以此為限。在其他的實施例中，不可見光發光模組130亦可被整合設置於投影裝置160中。以下將搭配圖8A至圖9進行進一步的說明。

圖8A是本發明另一實施例的投影裝置的架構示意圖。圖8B是圖8A的投影裝置內的色輪的正視示意圖。請參見圖8A與圖8B，在本實施例中，圖8A的投影裝置860與圖1的投影裝置160類似，而差異如下所述。如圖8A所示，投影裝置860面向顯示面110，用以投射出影像光束80至顯示面110上，並且其中更包括一光源863、一色輪861及一光閥862。舉例而言，在本實施例中，投影裝置860為一使用傳統高壓汞燈的數位光源處理技術(Digital Light Processing,DLP)投影機，但本發明不以此為限。更詳細而言，如圖8B所示，在本實施例中，不可見光發光模組830包含一不可見光濾光片833，且不可見光濾光片833配置於色輪861上，用以允許不可見光通過並阻擋可見光。換言之，在本實施例中，不可見光發光模組830整合設置於投影裝置860內。

如此，當投影裝置860的光源863發光時，即可透過不 可見光濾光片833而產生不可見光70，並在透過投影裝置860中的光閥862調變後，即可讓投影裝置860在投影出影像光束80於顯示面110的同時，也可投出不可見光70。並且，同樣地，在本實施例中，投影裝置860中的不可見光發光模組830(不可見光濾光片833)提供不可見光70的時間亦可被控制為與影像擷取模組140擷取第二組影像的時間同步。如此一來，不可見光發光模組830與投影裝置860亦可被應用於圖1的觸控及手勢控制系統100中，且能用以執行圖3所示的觸控及手勢控制方法，而能使觸控及手勢控制系統100達到前述所提及的優點，在此亦不再贅述。

圖9是本發明又一實施例的投影裝置的架構示意圖。請參見圖9，在本實施例中，圖9的投影裝置960與圖8A的投影裝置860類似，而差異如下所述。如圖9所示，投影裝置960更包括一光源模組963、一合光元件964以及一光閥962。舉例而言，在本實施例中，投影裝置960為一使用固態光源的數位光源處理技術投影機，其中，固態光源可包括發光二極體(Light emitting diode)或雷射二極體(Laser diode)等發光裝置，但本發明不以此為限。更詳細而言，在本實施例中，光源模組963包括多個可見光光源963a、963b、963c以及一不可見光光源931，而可用以分別提供一照明光束90及不可見光70。本實施例中，可見光光源963a、963b、963c例如分別為可發出紅光、綠光及藍光的光源，不可見光光源931例如為可發出紅外光的光源，但本發明不以此為限。換言之，在本實施例中，不可見光發光模組930包含了不 可見光光源931。合光元件964則位於不可見光70與照明光束90的傳遞路徑上，而能用以使不可見光70與照明光束90合併。光閥962位於不可見光70與照明光束90的傳遞路徑上，其中照明光束90經由光閥962轉換為影像光束80後，與不可見光70同時被投射出投影裝置960。

並且，同樣地，在本實施例中，投影裝置960中的不可見光發光模組930(不可見光光源931)提供不可見光70的時間亦可被控制為與影像擷取模組140擷取第二組影像的時間同步。如此一來，不可見光發光模組930與投影裝置960亦可被應用於圖1的觸控及手勢控制系統100中，且能用以執行圖3所示的觸控及手勢控制方法，而能使觸控及手勢控制系統100達到前述所提及的優點，在此亦不再贅述。

圖10是本發明另一實施例的一種觸控及手勢控制系統的架構示意圖。請參見圖10，在本實施例中，圖10的觸控及手勢控制系統200與圖1的觸控及手勢控制系統100類似，而差異如下所述。如圖10所示，在本實施例中，投影裝置260可為一微型投影機，而不可見光發光模組130以及影像擷取模組140可與投影裝置260組合成一能發出不可見光70及影像光束80的可攜式投影機。

並且，由於本實施例的觸控及手勢控制系統200能藉由影像擷取模組140、光幕產生模組120以及不可見光發光模組130的配置，並控制影像擷取模組140擷取第一組影像的時間與光幕 產生模組120產生光幕60的時間同步，且控制影像擷取模組140擷取第二組影像的時間與不可見光發光模組130提供不可見光70的時間同步，而能用以執行圖3所示的觸控及手勢控制方法，並使得觸控及手勢控制系統200同時具有觸控與手勢控制的功能。因此，觸控及手勢控制系統200同樣具有觸控及手勢控制系統100所提及的優點，在此亦不再贅述。

綜上所述，本發明的實施例的觸控及手勢控制系統與觸控及手勢控制方法能藉由單一影像擷取模組、光幕產生模組以及不可見光發光模組的配置，並控制影像擷取模組擷取第一組影像的時間與光幕產生模組產生光幕的時間同步，且控制影像擷取模組擷取第二組影像的時間與不可見光發光模組提供不可見光的時間同步，而能用以執行觸控模式以及執行手勢控制模式，並使得觸控及手勢控制系統同時具有觸控與手勢控制的功能。另一方面，本發明的實施例的觸控及手勢控制系統與觸控及手勢控制方法亦能透過辨識手勢訊號，而輸出對應的手勢指令，進而執行手勢控制的相關操作功能。此外，本發明的實施例的觸控及手勢控制系統與觸控及手勢控制方法亦可藉由設定在輸出觸控指令後需超出一預設值的時間長度後，才能執行辨識手勢訊號的步驟，以避免將使用者的觸控動作誤判為手勢控制動作的風險，藉此可使觸控及手勢控制系統能準確地進行觸控與手勢控制的操作。

惟以上所述者，僅為本發明的較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施的範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發 明說明內容所作的簡單等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋的範圍內。另外本發明的任一實施例或申請專利範圍不須達成本發明所揭露的全部目的或優點或特點。此外，摘要部分和標題僅是用來輔助專利文件搜尋之用，並非用來限制本發明的權利範圍。另外，本說明書或申請專利範圍中提及的“第一”及“第二”等用語僅用以命名元件(element)的名稱或區別不同實施例或範圍，而並非用來限制元件數量上的上限或下限。

60‧‧‧光幕

70‧‧‧不可見光

80‧‧‧影像光束

100‧‧‧觸控及手勢控制系統

110‧‧‧顯示面

120‧‧‧光幕產生模組

130‧‧‧不可見光發光模組

140‧‧‧影像擷取模組

150‧‧‧控制單元

160‧‧‧投影裝置

TA‧‧‧觸控區域

GA‧‧‧手勢控制區域

SA‧‧‧感測區域

O‧‧‧觸控物

S‧‧‧側邊

Claims (19)

1. 一種觸控及手勢控制系統，包括：一顯示面；一光幕產生模組，設置於該顯示面的一側邊，用以產生一平行該顯示面的光幕，並形成一觸控區域；一不可見光發光模組，用以提供一不可見光，其中該不可見光朝該顯示面投射，以形成一手勢控制區域，且該觸控區域與該手勢控制區域部分重疊；一影像擷取模組，用以形成一感測區域，該感測區域至少涵蓋該觸控區域及該手勢控制區域；以及一控制單元，分別與該光幕產生模組、該影像擷取模組與該不可見光發光模組電性連接，用以執行一觸控模式以及執行一手勢控制模式，且該控制單元在執行該觸控模式時，開啟該光幕產生模組並控制該影像擷取模組擷取一第一組影像，該控制單元在執行該手勢控制模式時，開啟該不可見光發光模組並控制該影像擷取模組擷取一第二組影像，其中該控制單元執行該觸控模式的方法為控制該影像擷取模組偵測該感測區域以擷取該第一組影像，並根據該第一組影像判斷是否具有一觸控訊號，若是，則輸出一觸控指令，若否，則執行該手勢控制模式，且該控制單元執行該手勢控制模式的方法為控制該影像擷取模組偵測該感測區域以擷取該第二組影像，根據該第二組影像判斷是否具有一手勢訊號，若否，則重複執行該觸控模式，若是，則判斷輸出前次該觸 控指令的時間是否超過一預設值，若否，則重複執行該觸控模式，若是，則辨識該手勢訊號，並據此輸出一手勢指令。
2. 如申請專利範圍第1項所述的觸控及手勢控制系統，其中該觸控指令包括依據該觸控訊號計算該觸控區域上的觸控位置。
3. 如申請專利範圍第1項所述的觸控及手勢控制系統，其中該控制單元定義多個奇數幀時間與多個偶數幀時間，該些奇數幀時間與該些偶數幀時間交錯進行，該控制單元控制該些奇數幀時間與該光幕產生模組產生該光幕的時間同步，且控制該影像擷取模組在該些奇數幀時間內偵測該感測區域以擷取該第一組影像，該控制單元控制該些偶數幀時間與該不可見光發光模組提供該不可見光的時間同步，且控制該影像擷取模組在該些偶數幀時間內偵測該感測區域以擷取該第二組影像。
4. 如申請專利範圍第1項所述的觸控及手勢控制系統，其中該顯示面為一白色平面或一白色反射層。
5. 如申請專利範圍第1項所述的觸控及手勢控制系統，更包括：一投影裝置，面向該顯示面，用以投射出一影像光束至該顯示面上，該光幕位於該顯示面與該投影裝置之間，該不可見光發光模組與該影像擷取模組分別為一獨立元件，且設置於該投影裝置上。
6. 如申請專利範圍第5項所述的觸控及手勢控制系統，其中該不可見光發光模組包括： 一不可見光光源，提供該不可見光；以及一投影光學模組，用以使該不可見光光源所發出的該不可見光朝該顯示面投射。
7. 如申請專利範圍第1項所述的觸控及手勢控制系統，更包括：一投影裝置，面向該顯示面，用以投射出一影像光束至該顯示面上，該光幕位於該顯示面與該投影裝置之間，該影像擷取模組設置於該投影裝置上，且該不可見光發光模組整合設置於該投影裝置內。
8. 如申請專利範圍第7項所述的觸控及手勢控制系統，其中該不可見光發光模組包含一不可見光濾光片。
9. 如申請專利範圍第8項所述的觸控及手勢控制系統，其中該投影裝置更包括一色輪，且該不可見光濾光片配置於該色輪上。
10. 如申請專利範圍第7項所述的觸控及手勢控制系統，其中該投影裝置更包括：一光源模組，用以提供一照明光束及該不可見光；一合光元件，用以使該不可見光與該照明光束合併；以及一光閥，位於該不可見光與該照明光束的傳遞路徑上，其中該照明光束經由該光閥轉換為該影像光束後，與該不可見光被投射出該投影裝置。
11. 一種觸控及手勢控制方法，包括：執行一觸控模式，該觸控模式的步驟包括： 開啟一光幕產生模組，使該光幕產生模組產生一光幕，以形成一觸控區域，其中該光幕產生模組配置於一顯示面的一側邊，且該光幕平行於該顯示面；令一影像擷取模組偵測一感測區域，並擷取一第一組影像；以及根據該第一組影像判斷是否具有一觸控訊號，若是，則輸出一觸控指令，若否，則執行一手勢控制模式，其中該手勢控制模式的步驟包括：開啟一不可見光發光模組，使該不可見光模組朝該顯示面投射一不可見光，以形成一手勢控制區域；令一影像擷取模組偵測該感測區域，並擷取一第二組影像；以及根據該第二組影像判斷是否具有一手勢訊號，若否，則重複執行該觸控模式的步驟，若是，則辨識該手勢訊號，並據此輸出一手勢指令，其中該感測區域至少涵蓋該觸控區域及該手勢控制區域，該觸控區域與該手勢控制區域部分重疊。
12. 如申請專利範圍第11項所述的觸控及手勢控制方法，更包括：在執行辨識該手勢訊號的步驟前，判斷輸出前次該觸控指令的時間是否超出一預設值，若否，則重複執行該觸控模式，若是，則執行辨識該手勢訊號的步驟。
13. 如申請專利範圍第11項所述的觸控及手勢控制方法，其 中該觸控指令包括依據該觸控訊號計算於該觸控區域上的觸控位置。
14. 如申請專利範圍第11項所述的觸控及手勢控制方法，更包括：定義多個奇數幀時間與多個偶數幀時間，其中該些奇數幀時間與該些偶數幀時間交錯進行；令該些奇數幀時間與該光幕產生模組產生該光幕的時間同步；令該影像擷取模組在該些奇數幀時間內偵測該感測區域以擷取該第一組影像；令該些偶數幀時間與該不可見光發光模組提供該不可見光的時間同步；以及令該影像擷取模組在該些偶數幀時間內偵測該感測區域以擷取該第二組影像。
15. 如申請專利範圍第11項所述的觸控及手勢控制方法，其中該顯示面為一白色平面或一白色反射層。
16. 如申請專利範圍第11項所述的觸控及手勢控制方法，其中該不可見光發光模組與該影像擷取模組分別為一獨立元件，設置於一面向該顯示面的投影裝置上，該光幕位於該顯示面與該投影裝置之間，且該不可見光發光模組包括：一不可見光光源，提供該不可見光；以及一投影光學模組，用以使該不可見光光源所發出的該不可見 光朝該顯示面投射。
17. 如申請專利範圍第11項所述的觸控及手勢控制方法，其中該不可見光發光模組整合於一投影裝置內，該投影裝置面向該顯示面，該光幕位於該顯示面與該投影裝置之間，該不可見光發光模組包括一不可見光濾光片。
18. 如申請專利範圍第17項所述的觸控及手勢控制方法，其中該投影裝置還包括一色輪，且該不可見光濾光片配置於該色輪上。
19. 如申請專利範圍第11項所述的觸控及手勢控制方法，其中該不可見光發光模組整合於一投影裝置內，該投影裝置面向該顯示面，該光幕位於該顯示面與該投影裝置之間，且該投影裝置更包括：一光源模組，用以提供一照明光束及該不可見光；一合光元件，用以使該不可見光與該照明光束合併；以及一光閥，位於該不可見光與該照明光束的傳遞路徑上，其中該照明光束經由該光閥轉換為一影像光束後，與該不可見光被投射出該投影裝置。