一種顯示裝置、系統及坐標定位方法

2023-05-28 18:38:56

一種顯示裝置、系統及坐標定位方法
【專利摘要】本發明提供一種顯示裝置，其包括：面板部件（1），其用於顯示內容，並供操作部件（4）在其表面上進行操作；至少兩個線性光學部件（11，12，31，32，33，34），其發出均勻分布在所述面板部件（1）表面的光線；至少兩個探測部件（13，14，35，36），其用於探測所述操作部件（4）在接近或接觸所述面板部件（1）表面時所述至少兩個線性光學部件（11，12，31，32，33，34）發出的光線在所述操作部件（4）上產生的光斑（5）；根據所述至少兩個探測部件（13，14，35，36）對所述光斑（5）的探測結果確定的操作部件（4）的位置。本發明提供的顯示裝置，與傳統的CCD電子白板相比，由於不需要設置反射膜，因此具有成本低、易安裝、易維護的優點。
【專利說明】一種顯示裝置、系統及坐標定位方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及光電技術，尤其涉及一種顯示裝置、系統以及坐標定位方法。
【背景技術】
[0002]電子白板系統是20世紀90年代末隨著多媒體技術、計算機技術、顯示技術以及人機互動技術的發展而興起的一種可以用於教學、培訓、會議、演示等場合的多媒體工具。它與傳統的教學、演示方式結合得最緊密，以特製的電子白板(或稱投影屏幕)代替傳統的黑板，用戶可通過電子筆或者筆狀物體可以在電子白板上書寫或者模擬滑鼠功能，並且操作結果可以通過投影直接顯示到電子白板上。
[0003]電子白板系統一般是由電子白板、指示裝置、顯示設備和計算機等幾部分構成，顯示設備比為如投影儀，與計算機相連，將計算機顯示器上的內容投射在電子白板上，達到和多人共享信息的目的。電子白板從工作原理上來分有電阻壓力式、紅外式、光學影像式、超聲波定位、電磁感應式等幾種類型。光學影像式電子白板是一種典型的電子白板，其可以進行多點觸摸，分辨高，定位準確，操作靈敏，不需要使用專用筆，用手指或是類似物就可以進行書寫。CCD電子白板就是一種典型的光學影像式電子白板。CCD電子白板需要在顯示區域的一邊設置兩個固定距離的CXD線陣探測器和紅外發射器，對準顯示區域。在顯示區域的另外三邊設置可以反射光線的反射膜，在沒有物體阻擋時，線陣CCD檢測到的是一條完整的光帶。當有物體在顯示區域中擋住光線傳播路徑時，在線陣CCD檢測到的光帶中會出現無反光區域，分布在兩個角的CCD分別檢測到的遮擋區域反應在線陣CCD的對應區域，根據對應的區域計算出物體在顯示區域的位置。由於CCD白板需要CCD線陣探測器以及反射膜，成本較高，光學系統故障率偏高。

【發明內容】

[0004]本發明鑑於以上問題，提供了一種顯示裝置以及坐標定位方法。
[0005]本發明的一方面提供一種顯示裝置，其包括:面板部件(1)，其用於顯示內容，並供操作部件(4)在其表面上進行操作；至少兩個線性光學部件(11，12，31，32，33，34)，其發出均勻分布在所述面板部件(I)表面的光線；至少兩個探測部件(13，14，35，36)，其用於探測所述操作部件(4)在接近或接觸所述面板部件(I)表面時所述至少兩個線性光學部件(11，12，31，32，33，34)發出的光線在所述操作部件(4)上產生的光斑(5);根據所述至少兩個探測部件(13，14，35，36)對所述光斑(5)的探測結果確定的操作部件(4)的位置。
[0006]本發明的另一方面提供一種坐標定位方法，用於確定操作部件(4)在顯示裝置上的位置，所述顯示裝置包括面板部件(I)、至少兩個線性光學(11，12，31，32，33，34以及至少兩個探測部件(13，14，35，36)，該坐標定位方法包括:通過所述至少兩個線性光學部件(11，12，31，32，33，34)發出均勻分布在所述面板部件(I)表面的光線的步驟；通過所述至少兩個探測部件(13，14，35，36)探測所述操作部件(4)在接近或接觸所述面板部件(I)表面時所述線性光學部件(11，12，31，32，33，34)發出的光線在所述操作部件(4)上產生的光斑(5)的步驟；根據所述光斑(5)相對所述至少兩個探測部件(13，14，35，36)之間的連線的徑向角度來確定所述操作部件(4)的位置的步驟。
[0007]本發明提供的顯示裝置，與傳統的CCD電子白板相比，由於不需要設置反射膜，因此具有成本低、易安裝、易維護的優點。
[0008]本發明提供的坐標定位方法，通過探測線性光學部件發出的光線在操作部件上產生的光斑，並根據探測部件與光斑的相對位置來確定操作部件的位置，可簡單有效地確定操作部件的位置，並且由於無需使用反射膜而使得成本較低。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1為本發明第一實施例的顯示裝置的結構示意圖；
[0010]圖2為圖1所示顯示裝置坐標定位原理圖；
[0011]圖3為圖1所示顯示裝置另一坐標定位原理圖；
[0012]圖4為本發明第二實施例的顯示裝置的結構示意圖；
[0013]圖5為本發明顯不裝直的應用不意圖；
[0014]圖6為本發明一實施方式的坐標定位方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0015]為使本領域技術人員更好地理解本發明的技術方案，下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明提供的顯示裝置以及坐標定位方法進行詳細描述。在這些附圖中，對於相同或者相當的構成要素，標註相同標號。
[0016]圖1為本發明第一實施例的顯示裝置的結構示意圖。如圖1所示，本發明的顯示裝置100包括面板部件1、線性光學部件11和12、探測部件13和14以及處理部3。
[0017]在本實施方式中，面板部件I大致呈矩形狀，使用者通過操作部件4在面板部件I表面上進行操作，例如書寫或模擬滑鼠功能，而使面板部件I顯示與該操作相對應的，例如顯示書寫的字或圖案，或者相應的投影圖像。進一步地，面板部件I上設置有用於寫字、繪圖、顯示投射圖像的有效區域2，操作部件4在有效區域2內的操作為有效，在有效區域2外的操作則無效。
[0018]線性光學部件11和12為線性光線發射器或一字雷射器，比如為線性雷射器或者線性紅外發射器，每個線性光學部件發出的光線都均勻分布在面板部件I表面上或有效區域2的表面上，當操作部件4 (例如，定製的電子筆、手指或筆形物體)進入該有效區域4之後，在接近或接觸面板部件I時，操作部件4會遮擋線性光學部件11和12發出的線性光線，從而在操作部件4表面產生光斑5。
[0019]探測部件13和14，比如為廣角鏡頭，用於探測操作部件4在接近或接觸面板部件I表面時線性光學部件11和12發出的光線在所述操作部件4上產生的光斑5。優選地，為了降低環境光的影響，通常會在探測部件13和14前增加特定光譜的濾光片，使探測部件13和14有效探測線性光學部件11和12發出的光線在操作部件4上產生的光斑5，而不受環境光照的影響，從而增強探測部件13和14的探測效果。例如，當線性光學部件11和12發出的光為預設波段的紅外光時，濾光片可選擇能夠透射該預設波段的紅外光並反射可見光的濾光片。[0020]在本實施方式中，線性光學部件11、12和探測部件13、14成對設置。具體地，在面板部件I的一邊框上相隔一定距離分別設置一對線性光學部件和探測部件。如圖1所示，線性光學部件11和探測部件13設置在面板部件I的一角，線性光學部件12和探測部件14設置在面板部件I同一邊框的另一角。通過選用合適的線性光學部件和探測部件，使得線性光學部件11發出的光線在操作部件4產生的光斑必然能夠被探測部件13探測到，線性光學部件12發出的光線在操作部件4產生的光斑必然能夠被探測部件14探測到。
[0021]處理部3根據探測部件13和14對光斑5的探測結果來確定探測部件4的位置。
[0022]下面結合圖2和圖3來說明處理部3如何確定操作部件4的位置。
[0023]圖2為圖1所示顯示裝置坐標定位原理圖。如圖2所示，探測部件13和14之間的距離L為已知數據，探測部件13和光斑5之間的連線與探測部件13和14之間的連線的夾角為Θ，探測部件13和光斑5之間的連線與探測部件13和14之間的連線的夾角為Φ，探測部件13和光斑5之間的距離為LI，探測部件14和光斑5之間的距離為L2，則L、L1、L2、θ、φ存在如下關係:
[0024]Llcos Θ +L2cos Φ =L
[0025]Llsin Θ =L2sin Φ
[0026]上面兩個方程中，只要確定L、θ、φ即可求得LI和L2，進而求得電磁筆的XY方向位置:
[0027]X=Llcos Θ
[0028]Y=Llsin Θ
[0029]由於探測部件13和14之間的距離L為已知數據，只需確定θ、φ即可。
[0030]如圖3所示，探測部件13探測到操作部件4上的光斑，光斑在探測部件13的焦平面上成像，該像點與光斑之間的連線與探測部件13的光軸之間的夾角為Α，該夾角A=pfc*rpc+ro,其中,pfc =從焦平面到中心的像素數量,rpc =單個像素的弧度，ro =弧度補償(彌補對齊錯誤)，Pfc可從圖像中計算出來，而rpc和rp可事先確定，因而可以得到該像點與光斑之間的連線與探測部件13的光軸之間的夾角為A，即光斑5與探測部件13之間的連線與探測部件13光軸之間的夾角，而探測部件13的光軸與探測部件13和14之間連線的夾角是可以事先獲得的，因此通過這兩個角度就可以確定探測部件13和光斑5之間的連線與探測部件13和14之間的連線的夾角為Θ。
[0031]需要指出的是，圖2和圖3是以顯示裝置包括兩對線性光學部件和探測部件為例來進行說明，但是當顯示裝置包括多對線性光學部件時，上述確定操作部件4位置的原理同樣適用，本發明在此不再贅述。
[0032]圖4為本發明第二實施例的顯示裝置的結構示意圖。如圖1所示，本發明的顯示裝置包括面板部件1、線性光學部件31、32、33、34，探測部件35和36以及處理部3。線性光學部件和探測部件成對設置，具體地，線性光學部件31、33和探測部件35組成一對，設置在面板部件I 一邊框的一角，線性光學部件32、34和探測部件36組成一對，設置在面板部件I同一邊框的另一角。與第一實施例相比，本實施例由於增加了線性光學部件的數量，從而可增強光斑5的強度，有利探測部件35和36的探測。此外，本實施例中的面板部件、線性光學部件、探測部件以及處理部的結構和作用與第一實施例中的類似，在此不再贅述。
[0033]需要指出的是，雖然在本發明第一實施例和第二實施例中，僅設置有兩個探測部件，且探測部件和線性光學部件成對設置，但是在實際應用中不局限於此。例如，可在圖1或圖3中面板部件I的下邊框兩角分別設置一對探測部件和線性光學部件。又或者，在實際應用，將探測部件和線性光學部件分開設置，而不是成對設置，例如在圖1中將探測部件13和14設置在面板部件I的左右兩邊框上，只要其能探測到操作部件4上的光斑5即可，此時同樣可確定操作部件5的位置，具體方法與前述類似，在此不再贅述。
[0034]還需要指出的是，在實際應用中，本發明的顯示裝置可僅包括面板部件、線性光學部件以及探測部件，而處理部的功能則可通過專用的軟體的通過計算機實現。
[0035]下面結合圖5來描述本發明提供的上述顯示裝置的應用。
[0036]圖5為本發明顯示裝置的應用示意圖。如圖5所示,在實際應用中，顯示裝置100、計算機200以及投影機300共同構成一個顯示系統。顯示裝置100通過usb接口等與計算機200相連，投影機300與計算機200顯示接口，如VGA 口，相連。投影機300正對顯示裝置100的面板部件。此時,計算機200的桌面系統將顯示到顯示裝置100上。此時顯示裝置100如同計算機200的顯示器。當操作部件(例如專用的電子筆)放置到顯示裝置100上時，顯示裝置100的處理部可確定操作部件的位置，並將位置信息通過USB 口傳遞給計算機200，計算機200收到位置信息後通過預先設定的格式顯示到桌面上，如以指針格式顯示到桌面上。進一步，通過專用電子筆，使用者可直接在顯示裝置上進行類似滑鼠的操作，如左鍵、右鍵等操作。
[0037]需要指出的是，上述僅是本發明顯示裝置的一個應用實例，在實際應用中不局限於此，例如，顯示裝置100可作為觸摸裝置，計算機200以顯示裝置100確定的操作部件(例如手指)位置作為觸摸位置，根據與該觸摸位置相對應的操作生成新的圖像，並通過顯示裝置100顯示。
[0038]本發明的另一方面還提供一種坐標定位方法，用於確定操作部件4在顯示裝置上的位置，該顯示裝置包括面板部件1、至少兩個線性光學部件以及至少兩個探測部件，下面結合圖6來描述該坐標定位方法。
[0039]圖6為本發明一實施方式的坐標定位方法的流程圖。如圖6所示，該坐標定位方法包括下述步驟:
[0040]在步驟S21中，通過該至少兩個線性光學部件發出均勻分布在面板部件I表面的光線；
[0041]在步驟S22中，通過該至少兩個探測部件探測所述操作部件4在接近或接觸面板部件I表面時該至少兩個線性光學部件發出的光線在操作部件4上產生的光斑5 ；
[0042]在步驟S23中，根據所述至少兩個探測部件對所述光斑5的探測結果來確定操作部件4的位置。
[0043]優選地，根據兩個探測部件之間的距離、該兩個探測部件的連線與每個探測部件與光斑5的連線之間的夾角來確定操作部件4的位置。具體確定方法，同前所述，在此不再贅述。
[0044]以上實施方式僅僅是為了說明本發明的原理而採用的示例性實施方式，然而本發明並不局限於此。對於本領域內的普通技術人員而言，在不脫離本發明的精神和實質的情況下，可以做出各種變型和改進，這些變型和改進也視為本發明的保護區間。
【權利要求】
1.一種顯示裝置，其特徵在於，包括: 面板部件(I )，其用於顯示內容，並供操作部件(4 )在其表面上進行操作； 至少兩個線性光學部件(11，12，31，32，33，34)，其發出均勻分布在所述面板部件(I)表面的光線；以及 至少兩個探測部件(13，14，35，36)，其用於探測所述操作部件(4)在接近或接觸所述面板部件(I)表面時所述至少兩個線性光學部件(11，12，31，32，33，34)發出的光線在所述操作部件(4)上產生的光斑(5)， 其中，根據所述至少兩個探測部件(13，14，35，36)對所述光斑(5)的探測結果確定的操作部件(4)的位置。
2.如權利要求1所述的顯示裝置，其特徵在於，還包括處理部(3)，其根據所述至少兩個探測部件(13，14，35，36)之間的距離，以及所述光斑(5)相對所述至少兩個探測部件(13，14，35，36)的位置來確定所述操作部件(4)的位置。
3.如權利要求2所述的顯示裝置，其特徵在於，所述處理部(3)根據兩個探測部件(13，14，35，36)之間的距離、該兩個探測部件(13，14，35，36)的連線與每個探測部件(13，14，35,36)與所述光斑(5)的連線之間的夾角來確定所述操作部件(4)的位置。
4.如權利要求1-3任意一項所述的顯示裝置，其特徵在於，所述線性光學部件(11，12，31，32，33，34)和所述探測部件(13，14，35，36)成對設置。
5.如權利要求4所述的顯示裝置，其特徵在於，在所述面板部件(I)的一邊相隔一定距離分別設置一對所述線性光學部件(11，12，31，32，33，34)和所述探測部件(13，14，35，36)。
6.如權利要求4所述的顯示裝置，其特徵在於，所述探測部件(13，14，35，36)能夠探測到與該探測部件(13，14，35，36)配對的線性光學部件(11，12，31，32，33，34)發出的光線在所述操作部件(4)上形成的光斑(5)。
7.如權利要求1-3任意一項所述的顯示裝置，其特徵在於， 所述線性光學部件(11，12，31，32，33，34)為線性雷射器或線性紅外發射器； 所述探測部件(13，14，35，36)為廣角攝像頭。
8.—種坐標定位方法，用於確定操作部件(4)在顯示裝置上的位置，所述顯示裝置包括面板部件(I )、至少兩個線性光學(11，12，31，32，33，34)以及至少兩個探測部件(13，14，35，36)，其特徵在於，該坐標定位方法包括: 通過所述至少兩個線性光學部件(11，12，31，32，33，34)發出均勻分布在所述面板部件(I)表面的光線的步驟: 通過所述至少兩個探測部件(13，14，35，36)探測所述操作部件(4)在接近或接觸所述面板部件(I)表面時所述至少兩個線性光學部件(11，12，31，32，33，34)發出的光線在所述操作部件(4)上產生的光斑(5)的步驟； 根據所述至少兩個探測部件(13，14，35，36)對所述光斑(5)的探測結果來確定所述操作部件(4)的位置的步驟。
9.如權利要求7所述的坐標定位方法，其特徵在於，根據兩個探測部件(13，14，35，36)之間的距離、該兩個探測部件(13，14，35，36)的連線與每個探測部件(13，14，35，36)與所述光斑(5)的連線之間的夾角來確定所述操作部件(4)的位置。
【文檔編號】G06F3/042GK103853387SQ201210506875
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2012年11月30日 優先權日:2012年11月30日
【發明者】劉迎建, 侯濤, 楊軍, 王紅崗, 王傑, 盧建英 申請人:漢王科技股份有限公司