TWI543595B - 訊號外掛模組、光感測模組及應用其之互動裝置及系統 - Google Patents

Description

訊號外掛模組、光感測模組及應用其之互動裝置及系統

本發明是有關於一種互動操作系統，且特別是有關於一種訊號外掛模組、光感測模組及應用其之互動裝置及系統。

目前在大型賣場、機場、百貨公司等公共場合裡有越來越多的機會看到各種大小型的數位電子看板(digital signage)，這些數位電子看板多以媒體播放與廣告推播為主，例如單純播放預錄的影音動畫，做為展示的廣宣應用，或是播放當天天候、氣溫、列車時刻表、即時新聞資訊等實用即時訊息。由於上述的應用與消費者的關係上仍屬單向式的推播，故所能產生的互動效果與引起的效益也因而受限。

本發明係有關於一種訊號外掛模組、光感測模組及應用其之互動裝置及系統，以供人機互動使用。

根據本發明之一方面，提出一種訊號外掛模組，用於一智慧手機，智慧手機具有一耳麥插孔，訊號外掛模組設在耳 麥插孔上。訊號外掛模組包括一音源-光訊號轉換器以及一發射器。音源-光訊號轉換器用以接收一音源訊號，並將音源訊號轉換成一光源訊號。發射器耦接音源-光訊號轉換器，用以發出一指向性光源，指向性光源包括識別智慧手機的一訊號模式。

根據本發明之一方面，提出一種光感測模組，用於 一顯示裝置。光感測裝置包括一陣列式接收器以及一光源訊號處理單元。陣列式接收器用以接收上述之訊號外掛模組的發射器所發出之指向性光源。光源訊號處理單元耦接陣列式接收器，用以辨識指向性光源投射至陣列式接收器的位置及訊號模式，以輸出一解碼資料。

根據本發明之一方面，提出一種互動裝置，用於具 有一顯示裝置與至少一智慧手機的互動系統中，各智慧手機具有一耳麥插孔。互動裝置包括上述之訊號外掛模組以及上述之光感測模組。訊號外掛模組設在耳麥插孔上。訊號外掛模組包括一音源-光訊號轉換器以及一發射器。音源-光訊號轉換器用以接收一音源訊號，並將音源訊號轉換成一光源訊號。發射器耦接音源-光訊號轉換器，用以發出一指向性光源，指向性光源包括識別智慧手機的一訊號模式。光感測模組設在顯示裝置上。光感測裝置包括一陣列式接收器以及一光源訊號處理單元。陣列式接收器用以接收上述之訊號外掛模組的發射器所發出之指向性光源。光源訊號處理單元耦接陣列式接收器，用以辨識指向性光源投射至陣列式接收器的位置及訊號模式，以輸出一解碼資料。

根據本發明之一方面，提出一種互動系統，適於透 過一無線網路與一控制模組連結。互動系統包括至少一智慧手機、一訊號外掛模組、一顯示裝置以及一光感測模組。智慧手機具有一耳麥插孔，智慧手機透過無線網路向控制模組取得一選定的訊號模式識別碼，並透過耳麥插孔發送一與選定的訊號模式識別碼相關連之音源訊號。訊號外掛模組設在耳麥插孔上。訊號外掛模組包括一音源-光訊號轉換器以及一發射器。音源-光訊號轉換器用以接收一音源訊號，並將音源訊號轉換成一光源訊號。發射器耦接音源-光訊號轉換器，用以發出一指向性光源，指向性光源包括識別智慧手機的一訊號模式。光感測模組設在顯示裝置上。光感測模組包括一陣列式接收器以及一光源訊號處理單元。 陣列式接收器用以接收發射器所發出之指向性光源。光源訊號處理單元耦接陣列式接收器，用以辨識指向性光源投射至陣列式接收器的位置及訊號模式，以輸出一解碼資料，並將解碼資料轉成一畫面操作指令，以控制顯示裝置所播放的畫面。

為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：

100‧‧‧互動系統

110‧‧‧智慧手機

110a~110d‧‧‧智慧手機

111‧‧‧處理器

112‧‧‧耳麥插孔

113‧‧‧應用程式

114‧‧‧音源訊號產生器

116‧‧‧指令訊號轉換器

120‧‧‧訊號外掛模組

122‧‧‧音源-光訊號轉換器

124‧‧‧發射器

130‧‧‧顯示裝置

140‧‧‧光感測模組

142‧‧‧一陣列式接收器

144‧‧‧光源訊號處理單元

150‧‧‧控制模組

160‧‧‧無線網路

L‧‧‧指向性光源

A1、A2‧‧‧振幅

C1、C2‧‧‧訊號中心點

P1、P2‧‧‧訊號模式

T1、T2‧‧‧週期

第1圖繪示依照本發明一實施例之互動系統的方塊圖。

第2圖繪示依照本發明一實施例之互動系統的架構圖。

第3圖繪示依照本發明一實施例之訊號外掛模組與智慧手 機。

第4A圖繪示互動系統接收多個智慧手機的訊號模式的示意圖。

第4B圖繪示時間軸上不同訊號模式的示意圖。

第5圖繪示應用程式進行初始化的各個步驟。

第6圖繪示初始化成功後光源訊號處理單元對訊號模式進行識別與追蹤的各個步驟。

在本實施例之一範例中，提出一種互動系統，應用智慧手機做為個人與顯示裝置遠端互動的載具及控制端。此互動系統包含至少一智慧手機、訊號外掛模組、顯示裝置以及光感測模組，本實施例之互動系統透過手機的耳麥(headset)插孔所連接的訊號外掛模組發送具有一特定訊號模式的指向性光源，以及由顯示裝置上所設的光感測模組接收光源，做為智慧手機與顯示裝置之間的互動裝置，供遠端控制使用。

在本實施例之一範例中，互動系統透過一無線網路與一控制模組連結，控制模組包含多組用來識別與追蹤智慧手機指向位置的訊號模式。智慧手機包含一處理器以及一應用程式，用以控制訊號外掛模組並進行初始化，以取得尚未被使用的一訊號模式識別碼。

以下係提出實施例進行詳細說明，實施例僅用以作為範例說明，並非用以限縮本發明欲保護之範圍。

第一實施例

請參照第1至4B圖，其中第1圖繪示依照本發明 一實施例之互動系統100的方塊圖，第2圖繪示依照本發明一實施例之互動系統100的架構圖，第3圖繪示依照本發明一實施例之訊號外掛模組120與智慧手機110，第4A圖繪示互動系統100接收多台智慧手機110a~110d的訊號模式的示意圖，第4B圖繪示時間軸上不同訊號模式P1、P2的示意圖。

在第1及2圖中，互動系統100包括一智慧手機 110、一訊號外掛模組120、一顯示裝置130以及一光感測模組140，並可透過一無線網路160與一控制模組150連結。一般而言，智慧手機110為具有連網、影音傳送及播放功能的手機，可透過WiFi、Wimax、3G或4G無線網路160與控制模組150連結。

在第1圖中，使用者以智慧手機110做為個人與顯 示裝置130遠端互動的載具及控制端，智慧手機110的數量可為1個或多個。當有一智慧手機110加入此互動系統100時，互動系統100首先會有初始化動作，以讓顯示裝置130與此智慧手機110做配對，以取得連線，並透過無線網路160與控制模組150連結，以取得用以識別智慧手機110的一訊號模式識別碼。當智慧手機110初始化成功之後，光感測模組140再對訊號外掛模組120產生的訊號模式進行識別與追蹤，以判斷訊號模式的屬性。

在一實施例中，當有多台智慧手機110a~110d同時 使用時，由於不同的智慧手機110a~110d具有不同的訊號模式，因此光感測模組140可針對不同的訊號模式進行識別與追蹤，並各別輸出一畫面操作指令至顯示裝置130，以控制顯示裝置130所播放的畫面。在第1圖中，使用者根據顯示裝置130所播放的 畫面控制智慧手機110，以產生操作動作。

當智慧手機110產生操作動作之後，透過智慧手機 110內部的應用程式，由指令訊號轉換器116將手機的操控訊號轉為指令訊號，並由音源訊號產生器114將指令訊號轉換成音源訊號，再透過耳麥插孔112發出音源訊號。

請參照第1、2及3圖，智慧手機110具有一耳麥插 孔112，而訊號外掛模組120設在耳麥插孔112上，以發出一指向性光源。訊號外掛模組120包括一音源-光訊號轉換器122以及一發射器124。音源-光訊號轉換器122用以接收一音源訊號，並將音源訊號轉換成一光源訊號。發射器124用以發出一指向性光源，且指向性光源包括識別智慧手機110的一訊號模式，以供光感測模組140辨識智慧手機110指向的位置，如第4A圖所示。

在第4A圖中，光感測模組140設在顯示裝置130 上，用以接收指向性光源L。在第1圖中，光感測模組140包括一陣列式接收器142以及一光源訊號處理單元144。陣列式接收器142，例如是CCD或CMOS光感測器，用以接收發射器124所發出之指向性光源。光源訊號處理單元144用以辨識指向性光源投射至陣列式接收器142的位置及訊號模式，以輸出一解碼資料。

發射器124例如為紅外線發射器，而陣列式接收器 142例如為紅外線接收器。在一實施例中，智慧手機110上的紅外線發射器124面對顯示裝置130並發射紅外線訊號，而紅外線接收器可以觀測到每個紅外線發射器發出的指向性光源，以偵測指向性光源的中心點位置及其訊號模式。

請參照第4B圖，訊號模式P1、P2由光源訊號的閃 爍頻率及振幅所組成。因此，當光源訊號的閃爍頻率(週期的倒數)改變或振幅改變，將產生不同的訊號模式，以供訊號模式比對之用。例如，從訊框中找到不同座標點的兩個訊號模式P1、P2，其中一訊號模式P1的閃爍頻率較高(週期T1的倒數)但振幅A1較小，而另一訊號模式P2的閃爍頻率較低(週期T2的倒數)但振幅A2較大。因此，可從訊框中分辨出不同的訊號模式P1、P2及光源訊號中心點C1、C2的位置。

在一實施例中，智慧手機110包括一程式記憶體(未 繪示)以及一處理器111，程式記憶體用以儲存一應用程式113，處理器111用以執行應用程式113，以控制訊號外掛模組120產生指向性光源。請參照第5圖，其繪示智慧手機110進行初始化的各個步驟101~105。在步驟101中，應用程式透過無線網路160搜尋並配對顯示裝置130。在步驟102中，應用程式透過無線網路160通知控制模組150開始進行初始化。在步驟103中，應用程式透過無線網路160收到由控制模組150挑選尚未被使用的一訊號模式識別碼。在步驟104中，應用程式透過無線網路160送出一初始測試指令並持續透過耳麥插孔112發送一選定的訊號模式聲音檔案，以做為一音源訊號。在步驟105中，應用程式透過無線網路160收到初始化成功訊息。若未收到初始化成功訊息，則回到步驟104。

請參照第6圖，其繪示初始化成功後光源訊號處理 單元144對訊號模式進行識別與追蹤的各個步驟。在步驟201中，光源訊號處理單元144接收來自陣列式接收器142的複數個 訊框，陣列式接收器142例如每秒產生30張訊框，可暫時儲存在記憶體中，以供光源訊號處理單元144讀取。在步驟202中，光源訊號處理單元144計算些訊框的差異，以找出被指向性光源指向的位置。若有多個指向性光源，每一個指向性光源具有不同的訊號模式，以供辨識。在步驟203中，光源訊號處理單元144比對指向位置中心點(例如C1、C2)附近的像素平均值在該些訊框的特徵，以得知訊號模式的屬性。也就是計算各個光源訊號的閃爍頻率及振幅大小，以供比對。在步驟204中，若訊號模式的屬性與選定的訊號模式辨識碼相合，表示比對成功。若否，則回到步驟201，重新搜尋。

當比對成功之後，智慧手機110與顯示裝置130之 間可進行互動，以供使用者操縱。例如：在商店的櫥窗中架設具有與智慧手機110互動的顯示裝置130及光感測模組140，並在使用者的智慧手機110上裝設訊號外掛模組120。店家可在顯示裝置130上顯示互動遊戲(例如射擊、投籃等)，而使用者透過無線網路160下載應用程式113與正在播放的畫面即時互動，互動系統100再根據互動的結果計算使用者的分數及排名等，並可以獲得實質的獎勵或換取兌換卷或折價券的方式進入商店內消費。

本發明上述實施例所揭露之訊號外掛模組、光感測 模組及應用其之互動裝置及系統，可讓一位或多位使用者利用本身的智慧手機做為控制端，並與顯示畫面產生互動，同時系統亦能隨時得知智慧手機的指向位置與方位等資訊，以進行即時互動的相關演算。本實施例應用在數位電子看板上，結合智慧手機及 無線網路的應用，使得數位電子看板不再僅是單向訊息傳遞與展示用的使用型態，而是具有廣告推播、資訊提供、娛樂及互動等多功能應用，故能達到更多的互動效果與多元行銷的目的。

綜上所述，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100：互動系統

110‧‧‧智慧手機

112‧‧‧耳麥插孔

114‧‧‧音源訊號產生器

116‧‧‧指令訊號轉換器

120‧‧‧訊號外掛模組

122‧‧‧音源-光訊號轉換器

124‧‧‧發射器

130‧‧‧顯示裝置

140‧‧‧光感測模組

142‧‧‧陣列式接收器

144‧‧‧光源訊號處理單元

150‧‧‧控制模組

160‧‧‧無線網路

Claims (16)

1. 一種訊號外掛模組，用於一智慧手機，該智慧手機具有一耳麥插孔，該訊號外掛模組設在該耳麥插孔上，該訊號外掛模組包括：一音源-光訊號轉換器，用以接收一音源訊號，並將該音源訊號轉換成一光源訊號；以及一發射器，耦接該音源-光訊號轉換器，用以發出一指向性光源，該指向性光源包括識別該智慧手機的一訊號模式，其中該智慧手機透過一無線網路與一控制模組連結，該控制模組包含多組用來識別與追蹤智慧手機指向位置的訊號模式，該智慧手機透過該無線網路收到由該控制模組挑選尚未被使用的一訊號模式識別碼，並透過該耳麥插孔發送與該訊號模式識別碼相關連之該音源訊號。
2. 如申請專利範圍第1項所述之訊號外掛模組，其中該智慧手機包括一程式記憶體以及一處理器，該程式記憶體用以儲存一應用程式，該處理器用以執行該應用程式，並控制該訊號外掛模組。
3. 如申請專利範圍第1項所述之訊號外掛模組，其中該發射器為紅外線發射器。
4. 如申請專利範圍第1項所述之訊號外掛模組，其中該訊號模式由該光源訊號的閃爍頻率及振幅所組成。
5. 一種光感測模組，用於一顯示裝置，該光感測裝置包括：一陣列式接收器，用以接收如申請專利範圍第1項所述之該 訊號外掛模組的該發射器所發出之該指向性光源，且該智慧手機透過一無線網路與一控制模組連結，該控制模組包含多組用來識別與追蹤智慧手機指向位置的訊號模式，該智慧手機透過該無線網路收到由該控制模組挑選尚未被使用的一訊號模式識別碼，並透過該耳麥插孔發送與該訊號模式識別碼相關連之該音源訊號；以及一光源訊號處理單元，耦接該陣列式接收器，用以辨識該指向性光源投射至該陣列式接收器的位置及該訊號模式，以輸出一解碼資料。
6. 如申請專利範圍第5項所述之光感測模組，其中該陣列式接收器為紅外線接收器。
7. 一種互動裝置，用於具有一顯示裝置與至少一智慧手機的互動系統中，各該智慧手機具有一耳麥插孔，該互動裝置包括：一訊號外掛模組，設在該耳麥插孔上，該訊號外掛模組包括：一音源-光訊號轉換器，用以接收一音源訊號，並將該音源訊號轉換成一光源訊號；及一發射器，耦接該音源-光訊號轉換器，用以發出一指向性光源，該指向性光源包括識別該智慧手機的一訊號模式，其中該智慧手機透過一無線網路與一控制模組連結，該控制模組包含多組用來識別與追蹤智慧手機指向位置的訊號模式，該智慧手機透過該無線網路收到由該控制模組挑選尚未被使用的一訊號模式識別碼，並透過該耳麥插孔發送與 該訊號模式識別碼相關連之該音源訊號；以及一光感測模組，設在該顯示裝置上，該光感測裝置包括：一陣列式接收器，用以接收該發射器所發出之該指向性光源；及一光源訊號處理單元，耦接該陣列式接收器，用以辨識該指向性光源投射至該陣列式接收器的位置及該訊號模式，以輸出一解碼資料。
8. 如申請專利範圍第7項所述之互動裝置，其中該智慧手機包括一程式記憶體以及一處理器，該程式記憶體用以儲存一應用程式，該處理器用以執行該應用程式，並控制該訊號外掛模組。
9. 如申請專利範圍第7項所述之互動裝置，其中該發射器為紅外線發射器，該陣列式接收器為紅外線接收器。
10. 如申請專利範圍第7項所述之互動裝置，其中該訊號模式由該光源訊號的閃爍頻率及振幅所組成。
11. 一種互動系統，適於透過一無線網路與一控制模組連結，該控制模組包含多組用來識別與追蹤智慧手機指向位置的訊號模式，該互動系統包括：至少一智慧手機，具有一耳麥插孔，該智慧手機透過該無線網路向該控制模組取得一選定的訊號模式識別碼，並透過該耳麥插孔發送一與該選定的訊號模式識別碼相關連之音源訊號；一訊號外掛模組，設在該耳麥插孔上，該訊號外掛模組包括：一音源-光訊號轉換器，用以接收該音源訊號，並將該 音源訊號轉換成一光源訊號；及一發射器，耦接該音源-光訊號轉換器，用以發出一指向性光源，該指向性光源包括識別該智慧手機的一訊號模式；一顯示裝置；以及一光感測模組，設在該顯示裝置上，該光感測模組包括：一陣列式接收器，用以接收該發射器所發出之該指向性光源；及一光源訊號處理單元，耦接該陣列式接收器，用以辨識該指向性光源投射至該陣列式接收器的位置及該訊號模式，以輸出一解碼資料，並將該解碼資料轉成一畫面操作指令，以控制該顯示裝置所播放的畫面。
12. 如申請專利範圍第11項所述之互動系統，其中該發射器為紅外線發射器，該陣列式接收器為紅外線接收器。
13. 如申請專利範圍第11項所述之互動系統，其中該訊號模式由該光源訊號的閃爍頻率及振幅所組成。
14. 如申請專利範圍第11項所述之互動系統，其中該智慧手機包括一程式記憶體以及一處理器，該程式記憶體用以儲存一應用程式，該處理器用以執行該應用程式以進行初始化，並控制該訊號外掛模組。
15. 如申請專利範圍第14項所述之互動系統，其中該智慧手機進行初始化時，該應用程式包括： 透過該無線網路搜尋並配對該顯示裝置；透過該無線網路通知該控制模組開始進行初始化；透過該無線網路收到由該控制模組挑選尚未被使用的一訊號模式識別碼；透過該無線網路送出一初始測試指令並持續透過該耳麥插孔發送一選定的訊號模式聲音檔案，以做為該音源訊號；以及透過該無線網路收到初始化成功訊息。
16. 如申請專利範圍第15項所述之互動系統，其中該智慧手機收到初始化成功後，該光源訊號處理單元對該發射器產生的該訊號模式進行識別與追蹤，並進行下列的比對，包括：接收來自該陣列式接收器的複數個訊框；計算該些訊框的差異，以找出該指向性光源指向的位置；以及比對指向位置的中心點附近的像素平均值在該些訊框的特徵。