一種顯示裝置、系統(tǒng)及坐標(biāo)定位方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種顯示裝置，其包括：面板部件（1），其用于顯示內(nèi)容，并供操作部件（4）在其表面上進(jìn)行操作；至少兩個(gè)線性光學(xué)部件（11，12，31，32，33，34），其發(fā)出均勻分布在所述面板部件（1）表面的光線；至少兩個(gè)探測部件（13，14，35，36），其用于探測所述操作部件（4）在接近或接觸所述面板部件（1）表面時(shí)所述至少兩個(gè)線性光學(xué)部件（11，12，31，32，33，34）發(fā)出的光線在所述操作部件（4）上產(chǎn)生的光斑（5）；根據(jù)所述至少兩個(gè)探測部件（13，14，35，36）對所述光斑（5）的探測結(jié)果確定的操作部件（4）的位置。本發(fā)明提供的顯示裝置，與傳統(tǒng)的CCD電子白板相比，由于不需要設(shè)置反射膜，因此具有成本低、易安裝、易維護(hù)的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】一種顯示裝置、系統(tǒng)及坐標(biāo)定位方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光電技術(shù)，尤其涉及一種顯示裝置、系統(tǒng)以及坐標(biāo)定位方法。
【背景技術(shù)】
[0002]電子白板系統(tǒng)是20世紀(jì)90年代末隨著多媒體技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、顯示技術(shù)以及人機(jī)交互技術(shù)的發(fā)展而興起的一種可以用于教學(xué)、培訓(xùn)、會議、演示等場合的多媒體工具。它與傳統(tǒng)的教學(xué)、演示方式結(jié)合得最緊密，以特制的電子白板(或稱投影屏幕)代替?zhèn)鹘y(tǒng)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鼠標(biāo)功能，并且操作結(jié)果可以通過投影直接顯示到電子白板上。
[0003]電子白板系統(tǒng)一般是由電子白板、指示裝置、顯示設(shè)備和計(jì)算機(jī)等幾部分構(gòu)成，顯示設(shè)備比為如投影儀，與計(jì)算機(jī)相連，將計(jì)算機(jī)顯示器上的內(nèi)容投射在電子白板上，達(dá)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(xué)影像式、超聲波定位、電磁感應(yīng)式等幾種類型。光學(xué)影像式電子白板是一種典型的電子白板，其可以進(jìn)行多點(diǎn)觸摸，分辨高，定位準(zhǔn)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(jìn)行書寫。CCD電子白板就是一種典型的光學(xué)影像式電子白板。CCD電子白板需要在顯示區(qū)域的一邊設(shè)置兩個(gè)固定距離的CXD線陣探測器和紅外發(fā)射器，對準(zhǔn)顯示區(qū)域。在顯示區(qū)域的另外三邊設(shè)置可以反射光線的反射膜，在沒有物體阻擋時(shí)，線陣CCD檢測到的是一條完整的光帶。當(dāng)有物體在顯示區(qū)域中擋住光線傳播路徑時(shí)，在線陣CCD檢測到的光帶中會出現(xiàn)無反光區(qū)域，分布在兩個(gè)角的CCD分別檢測到的遮擋區(qū)域反應(yīng)在線陣CCD的對應(yīng)區(qū)域，根據(jù)對應(yīng)的區(qū)域計(jì)算出物體在顯示區(qū)域的位置。由于CCD白板需要CCD線陣探測器以及反射膜，成本較高，光學(xué)系統(tǒng)故障率偏高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明鑒于以上問題，提供了一種顯示裝置以及坐標(biāo)定位方法。
[0005]本發(fā)明的一方面提供一種顯示裝置，其包括:面板部件(1)，其用于顯示內(nèi)容，并供操作部件(4)在其表面上進(jìn)行操作；至少兩個(gè)線性光學(xué)部件(11，12，31，32，33，34)，其發(fā)出均勻分布在所述面板部件(I)表面的光線；至少兩個(gè)探測部件(13，14，35，36)，其用于探測所述操作部件(4)在接近或接觸所述面板部件(I)表面時(shí)所述至少兩個(gè)線性光學(xué)部件(11，12，31，32，33，34)發(fā)出的光線在所述操作部件(4)上產(chǎn)生的光斑(5);根據(jù)所述至少兩個(gè)探測部件(13，14，35，36)對所述光斑(5)的探測結(jié)果確定的操作部件(4)的位置。
[0006]本發(fā)明的另一方面提供一種坐標(biāo)定位方法，用于確定操作部件(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(gè)線性光學(xué)(11，12，31，32，33，34以及至少兩個(gè)探測部件(13，14，35，36)，該坐標(biāo)定位方法包括:通過所述至少兩個(gè)線性光學(xué)部件(11，12，31，32，33，34)發(fā)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(gè)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(shí)所述線性光學(xué)部件(11，12，31，32，33，34)發(fā)出的光線在所述操作部件(4)上產(chǎn)生的光斑(5)的步驟；根據(jù)所述光斑(5)相對所述至少兩個(gè)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(fā)明提供的顯示裝置，與傳統(tǒng)的CCD電子白板相比，由于不需要設(shè)置反射膜，因此具有成本低、易安裝、易維護(hù)的優(yōu)點(diǎn)。
[0008]本發(fā)明提供的坐標(biāo)定位方法，通過探測線性光學(xué)部件發(fā)出的光線在操作部件上產(chǎn)生的光斑，并根據(jù)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，并且由于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(fā)明第一實(shí)施例的顯示裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0010]圖2為圖1所示顯示裝置坐標(biāo)定位原理圖；
[0011]圖3為圖1所示顯示裝置另一坐標(biāo)定位原理圖；
[0012]圖4為本發(fā)明第二實(shí)施例的顯示裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖5為本發(fā)明顯不裝直的應(yīng)用不意圖；
[0014]圖6為本發(fā)明一實(shí)施方式的坐標(biāo)定位方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]為使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明提供的顯示裝置以及坐標(biāo)定位方法進(jìn)行詳細(xì)描述。在這些附圖中，對于相同或者相當(dāng)?shù)臉?gòu)成要素，標(biāo)注相同標(biāo)號。
[0016]圖1為本發(fā)明第一實(shí)施例的顯示裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，本發(fā)明的顯示裝置100包括面板部件1、線性光學(xué)部件11和12、探測部件13和14以及處理部3。
[0017]在本實(shí)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(jìn)行操作，例如書寫或模擬鼠標(biāo)功能，而使面板部件I顯示與該操作相對應(yīng)的，例如顯示書寫的字或圖案，或者相應(yīng)的投影圖像。進(jìn)一步地，面板部件I上設(shè)置有用于寫字、繪圖、顯示投射圖像的有效區(qū)域2，操作部件4在有效區(qū)域2內(nèi)的操作為有效，在有效區(qū)域2外的操作則無效。
[0018]線性光學(xué)部件11和12為線性光線發(fā)射器或一字激光器，比如為線性激光器或者線性紅外發(fā)射器，每個(gè)線性光學(xué)部件發(fā)出的光線都均勻分布在面板部件I表面上或有效區(qū)域2的表面上，當(dāng)操作部件4 (例如，定制的電子筆、手指或筆形物體)進(jìn)入該有效區(qū)域4之后，在接近或接觸面板部件I時(shí)，操作部件4會遮擋線性光學(xué)部件11和12發(fā)出的線性光線，從而在操作部件4表面產(chǎn)生光斑5。
[0019]探測部件13和14，比如為廣角鏡頭，用于探測操作部件4在接近或接觸面板部件I表面時(shí)線性光學(xué)部件11和12發(fā)出的光線在所述操作部件4上產(chǎn)生的光斑5。優(yōu)選地，為了降低環(huán)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(xué)部件11和12發(fā)出的光線在操作部件4上產(chǎn)生的光斑5，而不受環(huán)境光照的影響，從而增強(qiáng)探測部件13和14的探測效果。例如，當(dāng)線性光學(xué)部件11和12發(fā)出的光為預(yù)設(shè)波段的紅外光時(shí)，濾光片可選擇能夠透射該預(yù)設(shè)波段的紅外光并反射可見光的濾光片。[0020]在本實(shí)施方式中，線性光學(xué)部件11、12和探測部件13、14成對設(shè)置。具體地，在面板部件I的一邊框上相隔一定距離分別設(shè)置一對線性光學(xué)部件和探測部件。如圖1所示，線性光學(xué)部件11和探測部件13設(shè)置在面板部件I的一角，線性光學(xué)部件12和探測部件14設(shè)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(xué)部件和探測部件，使得線性光學(xué)部件11發(fā)出的光線在操作部件4產(chǎn)生的光斑必然能夠被探測部件13探測到，線性光學(xué)部件12發(fā)出的光線在操作部件4產(chǎn)生的光斑必然能夠被探測部件14探測到。
[0021]處理部3根據(jù)探測部件13和14對光斑5的探測結(jié)果來確定探測部件4的位置。
[0022]下面結(jié)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(biāo)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(shù)據(jù)，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(guān)系:
[0024]Llcos Θ +L2cos Φ =L
[0025]Llsin Θ =L2sin Φ
[0026]上面兩個(gè)方程中，只要確定L、θ、φ即可求得LI和L2，進(jìn)而求得電磁筆的XY方向位置:
[0027]X=Llcos Θ
[0028]Y=Llsin Θ
[0029]由于探測部件13和14之間的距離L為已知數(shù)據(jù)，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(diǎn)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?cái)?shù)量,rpc =單個(gè)像素的弧度，ro =弧度補(bǔ)償(彌補(bǔ)對齊錯(cuò)誤)，Pfc可從圖像中計(jì)算出來，而rpc和rp可事先確定，因而可以得到該像點(diǎn)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(gè)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(xué)部件和探測部件為例來進(jìn)行說明，但是當(dāng)顯示裝置包括多對線性光學(xué)部件時(shí)，上述確定操作部件4位置的原理同樣適用，本發(fā)明在此不再贅述。
[0032]圖4為本發(fā)明第二實(shí)施例的顯示裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，本發(fā)明的顯示裝置包括面板部件1、線性光學(xué)部件31、32、33、34，探測部件35和36以及處理部3。線性光學(xué)部件和探測部件成對設(shè)置，具體地，線性光學(xué)部件31、33和探測部件35組成一對，設(shè)置在面板部件I 一邊框的一角，線性光學(xué)部件32、34和探測部件36組成一對，設(shè)置在面板部件I同一邊框的另一角。與第一實(shí)施例相比，本實(shí)施例由于增加了線性光學(xué)部件的數(shù)量，從而可增強(qiáng)光斑5的強(qiáng)度，有利探測部件35和36的探測。此外，本實(shí)施例中的面板部件、線性光學(xué)部件、探測部件以及處理部的結(jié)構(gòu)和作用與第一實(shí)施例中的類似，在此不再贅述。
[0033]需要指出的是，雖然在本發(fā)明第一實(shí)施例和第二實(shí)施例中，僅設(shè)置有兩個(gè)探測部件，且探測部件和線性光學(xué)部件成對設(shè)置，但是在實(shí)際應(yīng)用中不局限于此。例如，可在圖1或圖3中面板部件I的下邊框兩角分別設(shè)置一對探測部件和線性光學(xué)部件。又或者，在實(shí)際應(yīng)用，將探測部件和線性光學(xué)部件分開設(shè)置，而不是成對設(shè)置，例如在圖1中將探測部件13和14設(shè)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(shí)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(shí)際應(yīng)用中，本發(fā)明的顯示裝置可僅包括面板部件、線性光學(xué)部件以及探測部件，而處理部的功能則可通過專用的軟件的通過計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)。
[0035]下面結(jié)合圖5來描述本發(fā)明提供的上述顯示裝置的應(yīng)用。
[0036]圖5為本發(fā)明顯示裝置的應(yīng)用示意圖。如圖5所示,在實(shí)際應(yīng)用中，顯示裝置100、計(jì)算機(jī)200以及投影機(jī)300共同構(gòu)成一個(gè)顯示系統(tǒng)。顯示裝置100通過usb接口等與計(jì)算機(jī)200相連，投影機(jī)300與計(jì)算機(jī)200顯示接口，如VGA 口，相連。投影機(jī)300正對顯示裝置100的面板部件。此時(shí),計(jì)算機(jī)200的桌面系統(tǒng)將顯示到顯示裝置100上。此時(shí)顯示裝置100如同計(jì)算機(jī)200的顯示器。當(dāng)操作部件(例如專用的電子筆)放置到顯示裝置100上時(shí)，顯示裝置100的處理部可確定操作部件的位置，并將位置信息通過USB 口傳遞給計(jì)算機(jī)200，計(jì)算機(jī)200收到位置信息后通過預(yù)先設(shè)定的格式顯示到桌面上，如以指針格式顯示到桌面上。進(jìn)一步，通過專用電子筆，使用者可直接在顯示裝置上進(jìn)行類似鼠標(biāo)的操作，如左鍵、右鍵等操作。
[0037]需要指出的是，上述僅是本發(fā)明顯示裝置的一個(gè)應(yīng)用實(shí)例，在實(shí)際應(yīng)用中不局限于此，例如，顯示裝置100可作為觸摸裝置，計(jì)算機(jī)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(jù)與該觸摸位置相對應(yīng)的操作生成新的圖像，并通過顯示裝置100顯示。
[0038]本發(fā)明的另一方面還提供一種坐標(biāo)定位方法，用于確定操作部件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(gè)線性光學(xué)部件以及至少兩個(gè)探測部件，下面結(jié)合圖6來描述該坐標(biāo)定位方法。
[0039]圖6為本發(fā)明一實(shí)施方式的坐標(biāo)定位方法的流程圖。如圖6所示，該坐標(biāo)定位方法包括下述步驟:
[0040]在步驟S21中，通過該至少兩個(gè)線性光學(xué)部件發(fā)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(gè)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(shí)該至少兩個(gè)線性光學(xué)部件發(fā)出的光線在操作部件4上產(chǎn)生的光斑5 ；
[0042]在步驟S23中，根據(jù)所述至少兩個(gè)探測部件對所述光斑5的探測結(jié)果來確定操作部件4的位置。
[0043]優(yōu)選地，根據(jù)兩個(gè)探測部件之間的距離、該兩個(gè)探測部件的連線與每個(gè)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(shí)施方式僅僅是為了說明本發(fā)明的原理而采用的示例性實(shí)施方式，然而本發(fā)明并不局限于此。對于本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員而言，在不脫離本發(fā)明的精神和實(shí)質(zhì)的情況下，可以做出各種變型和改進(jìn)，這些變型和改進(jìn)也視為本發(fā)明的保護(hù)區(qū)間。
【權(quán)利要求】
1.一種顯示裝置，其特征在于，包括: 面板部件(I )，其用于顯示內(nèi)容，并供操作部件(4 )在其表面上進(jìn)行操作； 至少兩個(gè)線性光學(xué)部件(11，12，31，32，33，34)，其發(fā)出均勻分布在所述面板部件(I)表面的光線；以及 至少兩個(gè)探測部件(13，14，35，36)，其用于探測所述操作部件(4)在接近或接觸所述面板部件(I)表面時(shí)所述至少兩個(gè)線性光學(xué)部件(11，12，31，32，33，34)發(fā)出的光線在所述操作部件(4)上產(chǎn)生的光斑(5)， 其中，根據(jù)所述至少兩個(gè)探測部件(13，14，35，36)對所述光斑(5)的探測結(jié)果確定的操作部件(4)的位置。
2.如權(quán)利要求1所述的顯示裝置，其特征在于，還包括處理部(3)，其根據(jù)所述至少兩個(gè)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(gè)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(quán)利要求2所述的顯示裝置，其特征在于，所述處理部(3)根據(jù)兩個(gè)探測部件(13，14，35，36)之間的距離、該兩個(gè)探測部件(13，14，35，36)的連線與每個(gè)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(quán)利要求1-3任意一項(xiàng)所述的顯示裝置，其特征在于，所述線性光學(xué)部件(11，12，31，32，33，34)和所述探測部件(13，14，35，36)成對設(shè)置。
5.如權(quán)利要求4所述的顯示裝置，其特征在于，在所述面板部件(I)的一邊相隔一定距離分別設(shè)置一對所述線性光學(xué)部件(11，12，31，32，33，34)和所述探測部件(13，14，35，36)。
6.如權(quán)利要求4所述的顯示裝置，其特征在于，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(xué)部件(11，12，31，32，33，34)發(fā)出的光線在所述操作部件(4)上形成的光斑(5)。
7.如權(quán)利要求1-3任意一項(xiàng)所述的顯示裝置，其特征在于， 所述線性光學(xué)部件(11，12，31，32，33，34)為線性激光器或線性紅外發(fā)射器； 所述探測部件(13，14，35，36)為廣角攝像頭。
8.—種坐標(biāo)定位方法，用于確定操作部件(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(gè)線性光學(xué)(11，12，31，32，33，34)以及至少兩個(gè)探測部件(13，14，35，36)，其特征在于，該坐標(biāo)定位方法包括: 通過所述至少兩個(gè)線性光學(xué)部件(11，12，31，32，33，34)發(fā)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(gè)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(shí)所述至少兩個(gè)線性光學(xué)部件(11，12，31，32，33，34)發(fā)出的光線在所述操作部件(4)上產(chǎn)生的光斑(5)的步驟； 根據(jù)所述至少兩個(gè)探測部件(13，14，35，36)對所述光斑(5)的探測結(jié)果來確定所述操作部件(4)的位置的步驟。
9.如權(quán)利要求7所述的坐標(biāo)定位方法，其特征在于，根據(jù)兩個(gè)探測部件(13，14，35，36)之間的距離、該兩個(gè)探測部件(13，14，35，36)的連線與每個(gè)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(yōu)先權(quán)日:2012年11月30日
【發(fā)明者】劉迎建, 侯濤, 楊軍, 王紅崗, 王杰, 盧建英 申請人:漢王科技股份有限公司