專利名稱：三維互動立體顯示器的指示物位置判斷方法
技術領域：
本發明涉及顯示技術領域，且特別是有關于一種三維互動立體顯示器的指示物位
置判斷方法。
背景技術：
近年來，各顯示器廠商及研究單位都在積極開發立體顯示器，期望能夠提供給人 們一個更接近真實生活的視覺享受。然而，在既有的立體顯示系統之下，如何達成人機的互 動，也成為各家廠商與研究單位爭相開發的技術。 既有的三維互動立體顯示器人機互動界面大多采用外加光學感測元件以達成互 動機制，這種外加光學感測元件使得整個系統的體積增加。同時，若是采用電荷耦合裝置 (CCD)作為光學感測元件，則會因為收光角度的影響，使得在靠近顯示面板附近的區域無法 接收到影像而導致無法互動。因此，如何達成互動機制且同時又不增加整體系統的體積將 會是開發三維互動立體顯示器必須要克服的議題。
發明內容
本發明的目的在于提供一種三維互動立體顯示器的指示物位置判斷方法，以克服 現有技術存在的問題。 具體地，本發明一實施例提出的一種三維互動立體顯示器的指示物位置判斷方 法，應用于指示物與三維互動立體顯示器的互動過程中，其中三維互動立體顯示器包括光 感測器陣列以及光柵，光感測器陣列包括多個第一光感測器列以及多個第二光感測器列， 各個第一光感測器列與第二光感測器列沿第一維度方向交替排布，每一第一光感測器列及 第二光感測器列包括多個沿第二維度方向排列的光感測器；光柵與光感測器陣列間隔設置 且位于光感測器陣列的感光側，光柵包括多個沿第一維度方向排列且沿第二維度方向延伸 的光柵欄；而指示物位置判斷方法包括步驟獲取各個第一光感測器列的各個光感測器的 第一感測光強度分布與各個第二光感測器列的各個光感測器的第二感測光強度分布；分別 依據第一感測光強度分布與第二感測光強度分布找出第一光遮蔽強度極大值與第二光遮 蔽強度極大值；以及利用第一光遮蔽強度極大值與第二光遮蔽強度極大值于第一維度方向 上的位置距離得出指示物在不同于第一維度方向和第二維度方向的第三維度方向上的位 置信息。 在本發明的一實施例中，上述的分別依據第一感測光強度分布與第二感測光強度 分布找出第一光遮蔽強度極大值與第二光遮蔽強度極大值的步驟包括對第一感測光強度 分布及第二感測光強度分布進行歸一化處理；變換歸一化后的第一感測光強度分布與歸一 化后的第二感測光強度分布分別為第一光遮蔽強度分布及第二光遮蔽強度分布；以及從第 一光遮蔽強度分布與第二光遮蔽強度分布中分別找出第一光遮蔽強度極大值與第二光遮 蔽強度極大值。 在本發明的一實施例中，上述的指示物在第三維度方向上的位置信息為指示物在第三維度方向上與光柵的距離。 在本發明的一實施例中，上述的指示物位置判斷方法更包括步驟將第一光遮蔽 強度極大值與第二光遮蔽強度極大值于第一維度方向上的位置中點作為指示物在第一維 度方向上的位置信息。 在本發明的一實施例中，上述的指示物位置判斷方法進一步包括步驟從各個第 一光感測器列與第二光感測器列中的特定光感測器列的各個光感測器的感測光強度分布 中找出光接收強度極大值，并將光接收強度極大值于第二維度方向上的位置作為指示物在 第二維度方向上的位置信息；其中，特定光感測器列在第一維度方向上的位置信息與指示 物在第一維度方向上的位置信息相一致。 在本發明的一實施例中，上述的指示物位置判斷方法進一步包括步驟從第一感 測光強度分布與第二感測光強度分布中找出光接收強度極大值，并將光接收強度極大值于 第二維度方向上的位置作為指示物在第二維度方向上的位置信息。 在本發明的一實施例中，上述的指示物位置判斷方法更包括步驟從第一感測光
強度分布與第二感測光強度分布中找出光接收強度極大值，并將光接收強度極大值于第一
及第二維度方向上的位置信息分別作為指示物在第一及第二維度方向上的位置信息。 本發明再一實施例提出的一種三維互動立體顯示器的指示物位置判斷方法，適用
于指示物與三維互動立體顯示器的互動過程中；其中，三維互動立體顯示器包括顯示面板
以及設置于顯示面板的觀察側的光柵，顯示面板包括內嵌式光感測器陣列，而內嵌式光感
測器陣列包括多個第一光感測器列以及多個與各個第一光感測器列交替排布的第二光感
測器列，每一第一及第二光感測器列包括多個光感測器；而指示物位置判斷方法包括步驟
獲取各個第一光感測器列中的每一光感測器的光遮蔽強度而得第一光遮蔽強度集合以及
各個第二光感測器列中的每一光感測器的光遮蔽強度而得第二光遮蔽強度集合；從第一光
遮蔽強度集合及第二光遮蔽強度集合中分別找出第一光遮蔽強度極大值及第二光遮蔽強
度極大值；以及利用第一光遮蔽強度極大值與第二光遮蔽強度極大值的位置距離得出指示
物的垂直顯示面板方向上的一維位置信息。 本發明又一實施例提出的一種三維互動立體顯示器的指示物位置判斷方法，執行 于指示物與具有內嵌式光感測器的三維互動立體顯示器的互動過程中，而指示物位置判斷 方法包括步驟獲取因指示物作用于三維互動立體顯示器而造成的二維感測光強度分布； 找出二維感測光強度分布中的二光遮蔽強度極大值；以及利用此二光遮蔽強度極大值間的 位置距離得出指示物在其與三維互動立體顯示器的距離方向上的一維位置信息。
本發明實施例通過在具有內嵌式光感測器的顯示面板上設置光柵作為視差遮罩， 可達到立體顯示同時又具有互動的功能，由于光感測器是內嵌入在顯示面板里面，因此，可 增加三維互動立體顯示器在近距離的工作范圍且同時不增加顯示器的體積。于本發明實施 例中，通過對光感測器列進行分組，再依據各組的感測光強度分布做適當的運算，即可得到 與顯示器進行互動的指示物的第三個維度的位置信息及/或另外兩個維度的位置信息。
為讓本發明的上述和其他目的、特征和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例， 并配合所附附圖，作詳細說明如下。
圖1繪示出相關于本發明實施例的一種三維互動立體顯示器的結構剖面示意圖； 圖2繪示出圖1所示三維互動立體顯示器與指示物的互動狀態示意圖； 圖3示出圖2所示指示物作用于三維互動立體顯示器而造成的二維光接收強度分 布模擬圖； 圖4示出與圖3相對應的二維光遮蔽強度分布模擬圖； 圖5示出圖4所示的二維光遮蔽強度分布在X軸向上的一維分布情況； 圖6示出圖3所示的二維光接收強度分布在Y軸向上的一維分布情況。 其中，附圖標記 10 :指示物 31 :顯示面板 3112:薄膜晶體管 312 :液晶層 315 :下偏光片 33 :光柵 d :距離 Rl， R3， . . . ， R2n-1 :奇數光感測器列 20a :第一光遮蔽強度分布 Xa， Xb， Xc :位置坐標
30 :三維互動立體顯示器 311 :下基板 3114 :光感測器 313 :上基板
上偏光片 光柵欄 影響區域
...，R2n :偶數光感測器列
316 332 310 R2， R4，
20b :第二光遮蔽強度分布
Yc :位置坐標
具體實施例方式
參見圖1及圖2，本發明實施例提出的一種三維互動立體顯示器的指示物位置判 斷方法，適用于指示物10與三維互動立體顯示器30的互動過程中。本實施例中，指示物10 為一自發光指示物，可發出光線。三維互動立體顯示器30包括顯示面板31以及設置于顯 示面板31的觀察側的光柵33。 如圖1所示，顯示面板31包括下基板311、液晶層312、上基板313、下偏光片315 以及上偏光片316。其中，液晶層312夾設于下基板311與上基板313之間，下偏光片315 設置于下基板311的外側，上偏光片316設置于上基板313的外側；下基板311的內側設置 有薄膜晶體管3112(圖1中僅示出一個作為舉例，但并非用來限制本發明)以及光感測器 3114(圖1中僅示出一個作為舉例，但并非用來限制本發明)，而光感測器3114可為光電晶 體管、光電二極管或其他光學感測元件；在此，由于光感測器3114整合于顯示面板31的內 部，故亦稱之為內嵌式光感測器。 光柵33可貼附于顯示面板31的觀察側，其包括多個間隔設置且沿X軸向排列的 光柵欄332，每一光柵欄322沿Y軸向延伸。 圖2為指示物10與三維互動立體顯示器30的互動狀態示意圖。如圖2所示，三 維互動立體顯示器30的顯示面板31包括由多個內嵌式光感測器3114構成的內嵌式光感 測器陣列，而此內嵌式光感測器陣列包括多個奇數光感測器列Rl， R3， . . . ， R2n-1以及多個 偶數光感測器列R2， R4， . . . ， R2n。這些奇數光感測器列Rl， R3， . . . ， R2n_l與偶數光感測 器列R2， R4， . . . ， R2n沿X軸向交替排布，且每一奇數光感測器列Rl， R3， . . . ， R2n_l與偶數光感測器列R2， R4， . . . ， R2n的多個光感測器3114沿Y軸向排列。光柵33位于內嵌式 感測器陣列的感光側且與此內嵌式感測器陣列間隔設置。指示物IO與三維互動立體顯示 器30的光柵33的距離為d，此時其在顯示面板31上造成一影響區域310，當指示物10在 互動過程中沿垂直于顯示面板31的方向(亦即Z方向)上下移動(亦即改變距離d)時， 影響區域310的大小會相應的改變，進而會造成三維互動立體顯示器30具有不同的二維感 測光強度分布。 下面將結合圖3至圖6具體描述相關于本發明實施例的三維互動立體顯示器的指 示物位置判斷方法，此指示物位置判斷方法的各個步驟詳述如下。 參見圖3及圖4，圖3示出指示物10作用于三維互動立體顯示器30而造成的且 與影響區域310相對應的二維光接收強度分布模擬圖，圖4示出與圖3相對應的二維光遮 蔽強度分布模擬圖；在此，二維光接收強度分布及二維光遮蔽強度皆稱之為二維感測光強 度分布。具體地，圖3中示出的二維光接收強度分布包括對應至少部分奇數光感測器列Rl， R3， . . . ， R2n-1的二維的第一光接收強度分布(圖中未標示)以及對應至少部分偶數光感 測器列R2， R4， . . . ， R2n的二維的第二光接收強度分布(圖中未標示)；同樣地，圖4中示 出的二維光遮蔽強度分布包括對應至少部分奇數光感測器列Rl， R3， ... ， R2n-1的.二維 的第一光遮蔽強度分布20a以及對應至少部分偶數光感測器列R2， R4， . . . ， R2n的二維的 第二光遮蔽強度分布20b。其中，將圖3中的二維光接收強度分布變換成圖4所示的二維 光遮蔽強度分布20a及20b可通過下列方法實現對圖3所示的二維光接收強度分布(亦 即，光接收強度集合)中的第一光接收強度分布與第二光接收強度分布中的各個光接收強 度進行歸一化處理，使其最大光接收強度為l，然后再用l減掉歸一化處理后的各個光接收 強度，則可獲得二維的第一光遮蔽強度分布20a及二維的第二光遮蔽強度分布20b，進而可 得圖4所示的二維光遮蔽強度分布(亦即，光遮蔽強度集合)。 承上述，圖3中示出的二維光接收強度分布具有一個光接收強度極大值，圖4中示 出的二維光遮蔽強度分布具有兩個光遮蔽強度極大值，此二光遮蔽強度極大值分屬于第一 光遮蔽強度分布20a與第二光遮蔽強度20b。 參見圖5，其示出圖4所示的二維光遮蔽強度分布在X軸向上的一維分布情況。在 找出分屬于第一光遮蔽強度分布20a與第二光遮蔽強度分布20b的兩個光遮蔽強度極大值 后，獲取此二光遮蔽強度極大值在X軸向上的位置坐標Xa及Xb ;然后根據位置坐標Xa與 Xb的距離即可計算出指示物10在Z軸向上的位置信息例如本實施例中的距離d。在此，依 據位置坐標Xa與Xb的距離計算距離d的原理為自指示物10發出的光線經過三維互動立 體顯示器30的光柵33后，由顯示面板31的各個內嵌光感測器3114進行感測；由于光柵 33與光感測器3114之間存在預設的距離，所以通過幾何關系，可知在特定角度的光感測器 3114會被光柵欄332完全擋住；因此不同距離d的指示物10發出的光線會被不同角度的 光感測器3114所感測，借此可以找到光遮蔽強度分布與指示物10的距離d之間的關系，進 而可得出指示物10在Z軸向上的位置信息。 進一步地，可將分屬于第一光遮蔽強度分布20a與第二光遮蔽強度分布20b的兩 個光遮蔽強度極大值的位置坐標Xa與Xb相加再除以二的商作為指示物10在X軸向上的 位置信息，亦即位置坐標Xc。在此，位置坐標Xc為上述二光遮蔽強度極大值的位置坐標Xa 與Xb的中點。
然后，在得出指示物10在X軸向上的位置坐標后，找出X軸向上的位置坐標為Xc 的特定光感測器列的各個光感測器在Y軸向上的一維分布情況(如圖6所示)。從圖6可 以得知，在Y軸向上的一維光接收強度分布存在一個光接收強度極大值，將此光接收強度 極大值在Y軸向上的位置坐標Yc作為指示物10在Y軸向上的位置坐標。至此，完成指示 物10的三個維度的位置坐標判斷。 于另一實施例中，在判斷指示物IO在Y軸向上的位置坐標時，并不僅限于執行在 獲取指示物10的X軸向上的位置坐標Xc之后，也可對圖3中的二維光接收強度分布中的 各個光接收強度進行逐一分析，找出光接收強度極大值在Y軸向上的位置坐標，同樣可得 到指示物10在Y軸向上的位置坐標。 于其他實施例中，也可將圖3所示的二維光接收強度分布的光接收強度極大值在 X軸向與Y軸向上的位置坐標分別作為指示物10在X軸向與Y軸向上的位置坐標。
綜上所述，本發明實施例通過在具有內嵌式光感測器的顯示面板上設置光柵作為 視差遮罩，可達到立體顯示同時又具有互動的功能，由于光感測器是內嵌入在顯示面板里 面，因此，可增加三維互動立體顯示器在近距離的工作范圍且同時不增加顯示器的體積。于 指示物位置判斷方法中，通過對光感測器列進行分組，再依據各組的感測光強度分布做適 當的運算，即可得到與顯示器進行互動之指示物的第三個維度之位置信息及/或另外兩個 維度的位置信息。 當然，本發明還可有其它多種實施例，在不背離本發明精神及其實質的情況下，熟 悉本領域的技術人員當可根據本發明作出各種相應的改變和變形，但這些相應的改變和變 形都應屬于本發明所附的權利要求的保護范圍。
權利要求
一種三維互動立體顯示器的指示物位置判斷方法，應用于一指示物與一三維互動立體顯示器的互動過程中，其特征在于，該三維互動立體顯示器包括一光感測器陣列以及一光柵，該光感測器陣列包括多個第一光感測器列以及多個第二光感測器列，這些第一光感測器列與這些第二光感測器列沿一第一維度方向交替排布，每一這些第一及第二光感測器列包括多個沿一第二維度方向排列的光感測器；該光柵與該光感測器陣列間隔設置且位于該光感測器陣列的感光側，該光柵包括多個沿該第一維度方向排布且沿該第二維度方向延伸的光柵欄；該指示物位置判斷方法包括步驟獲取這些第一光感測器列的這些光感測器的一第一感測光強度分布與這些第二光感測器列的這些光感測器的一第二感測光強度分布；分別依據該第一感測光強度分布與該第二感測光強度分布找出一第一光遮蔽強度極大值與一第二光遮蔽強度極大值；以及利用該第一光遮蔽強度極大值與該第二光遮蔽強度極大值于該第一維度方向上的位置距離得出該指示物在不同于該第一維度方向與該第二維度方向的一第三維度方向上的位置信息。
2. 根據權利要求1所述的三維互動立體顯示器的指示物位置判斷方法，其特征在于， 分別依據該第一感測光強度分布與該第二感測光強度分布找出該第一光遮蔽強度極大值 與該第二光遮蔽強度極大值的步驟包括對該第一感測光強度分布及該第二感測光強度分布進行歸一化處理； 變換該歸一化后的第一感測光強度分布與該歸一化后的第二感測光強度分布分別為一第一光遮蔽強度分布及一第二光遮蔽強度分布；以及從該第一光遮蔽強度分布與該第二光遮蔽強度分布中分別找出該第一光遮蔽強度極大值與該第二光遮蔽強度極大值。
3. 根據權利要求1所述的三維互動立體顯示器的指示物位置判斷方法，其特征在于， 該指示物在該第三維度方向上的位置信息為該指示物在該第三維度方向上與該光柵的距 離。
4. 根據權利要求1所述的三維互動立體顯示器的指示物位置判斷方法，其特征在于， 更包括步驟將該第一光遮蔽強度極大值與該第二光遮蔽強度極大值于該第一維度方向上的位置 中點作為該指示物在該第一維度方向上的位置信息。
5. 根據權利要求4所述的三維互動立體顯示器的指示物位置判斷方法，其特征在于， 更包括步驟從這些第一光感測器列與這些第二光感測器列中的一特定光感測器列的這些光感測 器的一感測光強度分布中找出一光接收強度極大值，并將該光接收強度極大值于該第二維 度方向上的位置作為該指示物在該第二維度方向上的位置信息，其中該特定光感測器列在 該第一維度方向上的位置信息與該指示物在該第一維度方向上的該位置信息相一致。
6. 根據權利要求4所述的三維互動立體顯示器的指示物位置判斷方法，其特征在于， 更包括步驟從該第一感測光強度分布與該第二感測光強度分布中找出一光接收強度極大值，并將 該光接收強度極大值于該第二維度方向上的位置作為該指示物在該第二維度方向上的位置信息。
7. 根據權利要求1所述的三維互動立體顯示器的指示物位置判斷方法，其特征在于， 更包括步驟從該第一感測光強度分布與該第二感測光強度分布中找出一光接收強度極大值，并將 該光接收強度極大值于該第一及第二維度方向上的位置信息分別作為該指示物在該第一 及第二維度方向上的位置信息。
8. —種三維互動立體顯示器的指示物位置判斷方法，其特征在于，適用于一指示物與 一三維互動立體顯示器的互動過程中，該三維互動立體顯示器包括一顯示面板以及一設置 于該顯示面板的觀察側的光柵，該顯示面板包括一 內嵌式光感測器陣列，該內嵌式光感測 器陣列包括多個第一光感測器列以及多個與這些第一光感測器列交替排布的第二光感測 器列，每一這些第一及第二光感測器列包括多個光感測器；該指示物位置判斷方法包括步 驟獲取這些第一光感測器列中的每一這些光感測器的一光遮蔽強度而得一第一光遮蔽 強度集合以及這些第二光感測器列中的每一這些光感測器的一光遮蔽強度而得一第二光 遮蔽強度集合；從該第一光遮蔽強度集合及該第二光遮蔽強度集合中分別找出一第一光遮蔽強度極 大值及一第二光遮蔽強度極大值；以及利用該第一光遮蔽強度極大值與該第二光遮蔽強度極大值的位置距離得出該指示物 的垂直該顯示面板方向上的一第一維度位置信息。
9. 根據權利要求8所述的三維互動立體顯示器的指示物位置判斷方法，其特征在于， 該第一維度位置信息為該指示物與該光柵的距離。
10. 根據權利要求8所述的三維互動立體顯示器的指示物位置判斷方法，其特征在于， 更包括步驟將該第一光遮蔽強度極大值與該第二光遮蔽強度極大值在這些第一光感測器列與這 些第二光感測器列交替排布方向上的位置坐標相加再除以二的商作為該指示物的一第二 維度位置信息。
11. 根據權利要求io所述的三維互動立體顯示器的指示物位置判斷方法，其特征在于，更包括步驟從這些第一及第二光感測器列中的一特定光感測器列的這些光感測器的光接收強度 中找出一光接收強度極大值，并將該光接收強度極大值在這些第一光感測器列與這些第二 光感測器列的延伸方向上的位置坐標作為該指示物的一第三維度位置信息，其中該特定光 感測器列在這些第一光感測器列與這些第二光感測器列交替排布方向上的位置坐標與該 指示物的該第二維度位置信息相一致。
12. 根據權利要求IO所述的三維互動立體顯示器的指示物位置判斷方法，其特征在 于，更包括步驟從這些第一及第二光感測器列中的這些光感測器的光接收強度中找出一光接收強度 極大值，并將該光接收強度極大值在這些第一光感測器列與該些第二光感測器列的延伸方 向上的位置坐標作為該指示物的一第三維度位置信息。
13. 根據權利要求8所述的三維互動立體顯示器的指示物位置判斷方法，其特征在于，更包括步驟從這些第一及第二光感測器列中的這些光感測器的光接收強度中找出一光接收強度 極大值，并將該光接收強度極大值的二維位置坐標分別作為該指示物的一第二維度位置信 息及一第三維度位置信息。
14. 一種三維互動立體顯示器的指示物位置判斷方法，其特征在于，執行于一指示物與 一具有內嵌式光感測器的三維互動立體顯示器的互動過程中，該指示物位置判斷方法包括 步驟獲取因該指示物作用于該三維互動立體顯示器而造成的一二維感測光強度分布； 找出該二維感測光強度分布中的二光遮蔽強度極大值；以及利用該二光遮蔽強度極大值間的位置距離得出該指示物在該指示物與該三維互動立 體顯示器的距離方向上的一第一維度位置信息。
15. 根據權利要求14所述的三維互動立體顯示器的指示物位置判斷方法，其特征在 于，該第一維度位置信息為該指示物與該三維互動立體顯示器的一距離。
16. 根據權利要求14所述的三維互動立體顯示器的指示物位置判斷方法，其特征在 于，更包括步驟將該二光遮蔽強度極大值的位置中點的一一維坐標作為該指示物的一第二維度位置 信息。
17. 根據權利要求16所述的三維互動立體顯示器的指示物位置判斷方法，其特征在 于，更包括步驟從該二維感測光強度分布中找出一光接收強度極大值，并將該光接收強度極大值的 一一維位置坐標作為該指示物的一第三維度位置信息。
18. 根據權利要求14所述的三維互動立體顯示器的指示物位置判斷方法，其特征在 于，更包括步驟從該二維感測光強度分布中找出一光接收強度極大值，并將該光接收強度極大值的二 維位置坐標分別作為該指示物的一第二維度位置信息及一第三維度位置信息。
全文摘要
本發明提供一種三維互動立體顯示器的指示物位置判斷方法，適用于指示物與具有內嵌式光感測器的三維互動立體顯示器的互動過程中，其包括步驟獲取因指示物作用于三維互動立體顯示器而造成的二維感測光強度分布，找出二維感測光強度分布中的二光遮蔽強度極大值，以及利用此二光遮蔽強度極大值的位置距離得出指示物于指示物與三維互動立體顯示器的距離方向上的一維位置信息。
文檔編號G06F3/041GK101751187SQ20101000200
公開日2010年6月23日 申請日期2010年1月5日 優先權日2010年1月5日
發明者吳璧丞, 孫偉珉, 洪集茂, 溫亦謙, 王國振, 白宗緯, 謝宗賢, 黃乙白 申請人:友達光電股份有限公司