[发明专利]具备近接感测投影点坐标指示的离屏触控交互系统

说明书

技术领域

本发明是关于一种触控式图形界面人机交互系统，特别是关于触控装置与显示装置分离的、触控装置具备近接物体投影点坐标感测、图形界面上可显示近接物体投影点位置指示点的触控式图形界面人机交互系统。

背景技术

目前图形界面人机交互系统主要有以下两大类。

一类是已经广泛应用多年的基于鼠标输入的图形界面，以美国微软公司的Window操作系统图形界面为典型代表。这种图形界面交互方式的主要特点是，界面上始终显示一个指示点，例如鼠标箭头或文字输入光标。使用者操作一个二维平面坐标输入设备，例如鼠标、轨迹球、触控板(TouchPad)、指点杆(TrackPoint)等，该设备产生二维坐标数据，图形界面根据该坐标数据定位鼠标或光标，根据该坐标数据的变化而在图形界面上移动鼠标或光标，从而定位图形界面上的各种元素，如按钮、菜单、图标、文字等，然后利用对机械按键或触控板的点击动作对已定位的界面元素进行点选(click)操作，或在点击后并且释放按键之前进行拖曳(drag)操作。

另一类是近年来逐渐流行的触控式图形界面，以美国苹果电脑公司的手机和平板电脑所采用的图形界面为典型代表。这种图形界面交互方式的主要特点是，其显示屏同时也是一个触控面板，无论实际实现上触控面板与显示屏是集成为单一设备，还是触控面板作为附加设备覆盖于显示屏之上，对于使用者来说没有可察觉的区别，两者融为一体。这种触控界面不需要显示指示点，因为手指或触控笔等物体本身就指明了触碰的位置。使用者因此可以根据直觉用手指或触控笔等物体对图形界面中的元素进行点选(click)、拖曳(drag)等操作，并且可以支持多个触控点，以及执行更多复杂的基于手势(Gesture)的操作。这种交互方式带来了十分出色的用户体验，在便携式设备上的应用近年来得到了飞速的发展。

上述第一类交互系统的主要缺陷在于，1，操作图形界面的直观性和易用性相对较差，例如选取一个界面元素需要两个动作：首先通过二维坐标输入设备移动指示点到界面元素上方，然后通过点击机械按键或触控板来执行点选操作。2，此种系统通常只同时支持一个指示点，即使有多个输入设备接入系统，也只能对这一个指示点进行移动，例如笔记本电脑同时具备触控板和鼠标，但是图形界面上鼠标或光标总是只有一个。也因此无法实现更多的手势操作，如在触控式图形界面上易于实现的两个手指分开放大图像，合拢缩小图像。3，此种交互系统的输入设备通常需要机械按键或键盘的配合才能完整地实现所有交互操作。

上述第二类交互系统的直观性和易用性优于第一类，但是其最大的缺陷或者说限制在于，触控面板必须与显示屏合为一体，这样才能达到交互操作时的直观性和易用性。这就要求要么将触控面板完全集成于显示屏之内(in-cell)，或者以透明的形式覆盖于显示屏之上。这样带来的问题在于，1，触控面板的技术要求和生产成本较高，生产过程中的良品率相对较低。2，对于非便携式设备，例如平板电视、投影仪等，其显示屏通常尺寸较大，因此使用者需要与显示屏之间保持一定距离，才能获得较舒适的视野范围和清晰度，如此一来使用者无法直接触摸到显示屏，如果一定要使用者靠近显示屏去进行触控操作，完成操作之后再后退到原来的位置，无疑使用起来极为不便，用户体验甚至比采用鼠标的方式更糟。这是此类交互系统最大的局限性。

目前已经出现一些触控式遥控器，其配置有触控面板，可将触控信息传送至接收端，进而控制远端的图形交互界面，但是现有的这类产品都未能很好地解决一个主要矛盾：因为触控面板与显示屏分离，使用者无法通过触控面板直观地定位图形界面上的元素，因而无法直观、快捷地实现交互操作。已知的解决方案包括：1，实质上是将上述第一类交互系统的二维坐标输入设备改装为无线传输，或较远距离的有线传输，使用者通过遥控器上的触控面板控制显示屏上的鼠标或光标，移动到指定的界面元素之上，然后再通过点击动作实现点选，这种方案继承了上述第一类交互系统的所有缺陷。2，遥控器具备显示屏和触控面板，遥控器与受控端建立双向数据连接，受控端可将显示在远端显示屏上的图形界面部分或全部传送到该遥控器上，在遥控器显示屏上同步显示出来，使用者可直观地在遥控器上执行触控交互操作。此种方案的缺陷为，使用者视线必须在远端显示屏和遥控器显示屏之间转换，使用者在执行交互操作时无法同时观看远端显示屏上的内容，其易用性大打折扣；且基于传输速率限制，远端显示屏上显示的内容有时不能完整地，实时地在遥控器显示屏上呈现；另外，此种方案遥控器和接收端的成本都较高。

发明内容