CN102053760B - 光学触控装置与驱动方法 - Google Patents

Abstract

一种光学触控装置，包括第一发光元件、第二发光元件、第三发光元件、第四发光元件、第一影像检测器、第二影像检测器及控制单元。当控制单元命令第一影像检测器检测影像时，控制单元使第三发光元件的平均亮度低于第二发光元件与第四发光元件的平均亮度。当控制单元命令第二影像检测器检测影像时，控制单元使第二发光元件的平均亮度低于第一发光元件与第三发光元件的平均亮度。一种驱动方法亦被提出。

Description

光学触控装置与驱动方法

技术领域

本发明是有关于一种触控装置及其驱动方法，且特别是有关于一种光学触控装置及其驱动方法。

背景技术

随着光电科技的进步，采用鼠标来控制电脑及萤幕中的物件的方式已无法满足使用者的需求，因此，比鼠标控制更为人性化的方法便逐渐被发展出来。在这些人性化的方法中，以手指触控的方式最接近于人类一般日常生活中的经验，特别是对于无法灵活地操作鼠标的年长者或小孩，都能够轻易的采用手指来触控，这点可从一些自动提款机已采用触控萤幕来获得部分的证实。

此外，传统的笔记型电脑若在不外接鼠标的情况下，通常是藉由位于按键旁的触控板及轨迹点(track point)来控制光标。然而，对一般使用者而言，利用按键旁的触控板或轨迹点来控制光标可能不如采用鼠标灵活，而配置于萤幕上的触控面板可解决这样的问题。这是因为触控面板的控制方式是一种相当直觉化的控制方式，使用者直接触碰萤幕来操作物件。如此一来，当触控面板应用于笔记型电脑中时，即使使用者是处于不方便外接鼠标的操作环境下，仍能够利用触控面板来达到灵活流畅地操作。

现今一般的触控面板设计大致可区分为电阻式、电容式、光学式、声波式以及电磁式等。电阻式触控面板一般是藉由单点按压的压力，使得原本分开的导电层相互接触而导通，因而在导通处产生一电位改变。经由量测及计算电位改变就可以判断按压处的位置。电容式触控面板主要是在导电层产生电场。当物体(如人类的手指)与触控面板接触时会产生电荷流动，进而产生一微小的电容变化。经由测量电容变化，便可以判断触碰点位置。

发明内容

本发明提供一种光学触控装置，具有较高的准确度、均匀度与平整度。

本发明提供一种驱动方法，可使光学触控装置具有较高的准确度、均匀度、平整度。

本发明的其他目的和优点可以从本发明所揭露的技术特征中得到进一步的了解。

为实现上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本发明的一实施例提出一种光学触控装置，包括多个发光元件、第一影像检测器、第二影像检测器、第一导光单元、第二导光单元、第三导光单元及控制单元。这些发光元件包括第一发光元件、第二发光元件、第三发光元件及第四发光元件，分别配置于显示面旁，且适于分别发出第一光束、第二光束、第三光束及第四光束。第一影像检测器配置于显示面旁，且第二影像检测器配置于显示面旁。第一导光单元配置于显示面旁，位于第二影像检测器的检测范围内，且位于第一光束的传递路径上。第二导光单元配置于显示面旁，位于第一影像检测器与第二影像检测器的检测范围内，且位于第二光束及第三光束的传递路径上。第二发光元件与第三发光元件分别位于第二导光单元的相对两侧。第三导光单元配置于显示面旁，位于第一影像检测器的检测范围内，且位于第四光束的传递路径上。第二发光元件比第三发光元件靠近第一导光单元，且第三发光元件比第二发光元件靠近第三导光单元。控制单元电连接至第一发光元件、第二发光元件、第三发光元件、第四发光元件、第一影像检测器及第二影像检测器。当控制单元命令第一影像检测器检测影像时，控制单元使第三发光元件的平均亮度低于第二发光元件与第四发光元件的平均亮度。当控制单元命令第二影像检测器检测影像时，控制单元使第二发光元件的平均亮度低于第一发光元件与第三发光元件的平均亮度。

本发明的另一实施例提出一种驱动方法，适于驱动光学触控装置。此驱动方法包括在第一单位时间中，命令光学触控装置的第一影像检测器检测影像，且使光学触控装置的第三发光元件的平均亮度低于光学触控装置的第二发光元件与第四发光元件的平均亮度。第一影像检测器适于检测第二发光元件、第三发光元件及第四发光元件所发出的光，且第二发光元件比第三发光元件靠近第一影像检测器。

在本发明上述实施例中，其中在第一单位时间中，命令光学触控装置的第一影像检测器检测影像时，还使光学触控装置的第一发光元件不发出光。

在本发明的再一实施例中，此驱动方法包括在第二单位时间中，命令光学触控装置的第二影像检测器检测影像，且使第二发光元件的平均亮度低于光学触控装置的第一发光元件与第三发光元件的平均亮度。第二影像检测器适于检测第一发光元件、第二发光元件及第三发光元件所发出的光，且第三发光元件比第二发光元件靠近第二影像检测器。

在本发明上述实施例中，其中在第一单位时间中，命令光学触控装置的第二影像检测器检测影像时，还使光学触控装置的第四发光元件不发出光。

在本发明的实施例的光学触控装置及驱动方法中，藉由在不同的影像检测器检测时，调变这些发光元件的亮度，因此影像检测器可检测到较为均匀的光形分布，进而提升光学触控装置的准确度、均匀度及平整度。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

图1为本发明的一实施例的光学触控装置的结构示意图。

图2A为图1中的第一导光单元及第一发光元件的立体示意图。

图2B为图2A中的第一导光单元的剖面示意图。

图3A为当第一、第二及第三发光元件的平均亮度相等时，第二影像检测器所测得的光强度分布图。

图3B为当第二、第三及第四发光元件的平均亮度相等时，第一影像检测器所测得的光强度分布图。

图4A与图4B分别为图1的光学触控装置的第二影像检测器与第一影像检测器所测得的光强度分布图。

图5为图1的光学触控装置的时序图。

图6为本发明的另一实施例的光学触控装置的时序图。

图7A为图1的控制单元的结构示意图。

图7B为图7A的第一电流控制单元、第二电流驱动单元、第二电流控制单元及第三电流驱动单元的电路图。

图8为图7A的控制单元的时序图。

图9为本发明的一实施例的驱动方法的流程图。

【主要元件符号说明】

50：显示器

52：显示面

54：外框

60：触控物体

100：光学触控装置

110：发光元件

110a：第一发光元件

110b：第二发光元件

110c：第三发光元件

110d：第四发光元件

112a：第一光束

112b：第二光束

112c：第三光束

112d：第四光束

120a：第一影像检测器

120b：第二影像检测器

130a：第一导光单元

130b：第二导光单元

130c：第三导光单元

131：导光条

132a、132b、132c、134b：入光面

133：反射单元

134a、134c、136b：出光面

140：控制单元

142：主控制电路

144a：第一电流控制电路

144b：第二电流控制电路

146a：第一电流驱动电路

146b：第二电流驱动电路

146c：第三电流驱动电路

146d：第四电流驱动电路

151a、151b、152a、152b：与非门

170a、170b、171a、171b：限流电路

180a、180b、181a、181b：齐纳二极管

D1a、D1b、D2a、D2b：非门

MP1、MP2、MP3、MP4：晶体管

P1：第一表面

P2：第二表面

P3：第三表面

P4：第四表面

R1a、R1b、R2a、R2b：电阻

S1：第一脉冲驱动信号

S2、S2’：第二脉冲驱动信号

S3：第三脉冲驱动信号

S4：第四脉冲驱动信号

S5、S5’：第五脉冲驱动信号

S6：第六脉冲驱动信号

S110、S120：步骤

SV_1：第一时钟信号

SV_2：第二时钟信号

SW_1：第一控制信号

SW_2：第二控制信号

SW_3：第三控制信号

SW_4：第四控制信号

Vcc：系统电压

具体实施方式

有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图的优选实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明。

图1为本发明的一实施例的光学触控装置的结构示意图，图2A为图1中的第一导光单元及第一发光元件的立体示意图，而图2B为图2A中的第一导光单元的剖面示意图。请参照图1、图2A及图2B，本实施例的光学触控装置100包括多个发光元件110、第一影像检测器120a、第二影像检测器120b、第一导光单元130a、第二导光单元130b、第三导光单元130c及控制单元140。这些发光元件110包括第一发光元件110a、第二发光元件110b、第三发光元件110c及第四发光元件110d，分别配置于显示面52旁，且适于分别发出第一光束112a、第二光束112b、第三光束112c及第四光束112d。在本实施例中，这些发光元件110各包括至少一不可见光发光二极管(light emitting diode，LED)，适于发出不可见光束。举例而言，这些发光元件110各为一红外光发光二极管，且第一光束112a、第二光束112b、第三光束112c及第四光束112d各为一红外光束。此外，显示面52例如为显示器50的显示面，或为投影屏幕的显示面。显示器50包括外框54，环绕显示面52。在本实施例中，触控装置100可配置于外框54上，或结合成外框54的一部分。

第一影像检测器120a配置于显示面52旁，且第二影像检测器120b配置于显示面52旁。第一影像检测器120a与第二影像检测器120b例如各为互补式金氧半导体感测元件(complementary metal-oxide-semiconductorsensor，CMOS sensor)、电荷耦合元件感测器(charge coupled device sensor，CCD sensor)、光电倍增管(photomultiplier，PMT)或其他适当的影像感测器。

第一导光单元130a配置于显示面52旁，位于第二影像检测器120b的检测范围内，且位于第一光束112a的传递路径上。第二导光单元130b配置于显示面52旁，位于第一影像检测器120a与第二影像检测器120b的检测范围内，且位于第二光束112b及第三光束112c的传递路径上。第二发光元件110b与第三发光元件110c分别位于第二导光单元130b的相对两侧。第二发光元件110b比第三发光元件110c靠近第一导光单元130a，且第三发光元件110c比第二发光元件110b靠近第三导光单元130c。第三导光单元130c配置于显示面52旁，位于第一影像检测器120a的检测范围内，且位于第四光束112d的传递路径上。

在本实施例中，第一导光单元130a具有入光面132a及出光面134a，第一发光元件110a所发出的第一光束112a适于经由入光面132a进入第一导光单元130a中。经由第一导光单元130a的导引后，第一光束110a会经由出光面134a离开第一导光单元130a，而形成线光源。具体而言，在本实施例中，第一导光单元130a包括导光条131及反射单元133。导光条131具有入光面132a、与入光面132a相邻的出光面134a、与入光面132a相对的第一表面P1及连接入光面132a与第一表面P1的第二表面P2、第三表面P3及第四表面P4。第一表面P1至第四表面P4的至少其一上可配置有反射单元133。反射单元133例如为反射片或反射镀层。

第二导光单元130b与第一导光单元130a类似，而两者的差异在于第二导光单元130b具有相对的两个入光面132b与134b。第二发光元件110b与第三发光元件110c所分别发出的第二光束112b与第三光束112c分别经由入光面132b与134b进入第二导光单元130b中，且经由出光面136b离开第二导光单元130b，并形成线光源。此外，第四发光元件110d所发出的第四光束112d经由第三导光单元130c的入光面132c进入导光单元130c中，并经由出光面134c离开导光单元130c，其中第三导光单元130c与第二导光单元130b类似，而两者的差异在于出光面的位置不同。

在本实施例中，第一影像检测器120a与第二影像检测器120b分别配置于显示面52的相邻二角落，第一导光单元130a与第三导光单元130c分别配置于显示面52的相对两侧边，第一导光单元130a与第二导光单元130b分别配置于显示面52的相邻两侧边，第二导光单元130b与第三导光单元130c分别配置于显示面52的相邻两侧边，且第二导光单元130b相对于第一影像检测器120a与第二影像检测器120b。此外，在本实施例中，第一导光单元130a位于第一发光元件110a与第一影像检测器120a之间，且第三导光单元130c位于第四发光元件110d与第二影像检测器120b之间。

再者，在本实施例中，第二发光元件110b比第三发光元件110c靠近第一影像检测器120a，且第三发光元件110c比第二发光元件110b靠近第二影像检测器120b。

控制单元140电连接至第一发光元件110a、第二发光元件110b、第三发光元件110c、第四发光元件110d、第一影像检测器120a及第二影像检测器120b。当一触控物体60靠近或触碰显示面52时，会遮挡原本由导光单元130a、130b、130c的出光面134a、134c、136b出射且进入第一影像检测器120a与第二影像检测器120b的光，进而使第一影像检测器120a与第二影像检测器120b所检测的的影像出现暗点。藉由分析暗点的位置，控制单元140可计算出触碰物体60相对于显示面52的位置，以达到触控的效果。触碰物体60例如是使用者的手指、触控笔的笔尖或其他适当的物体。此外，控制单元140例如是数字信号处理器(digital signal processor，DSP)或其他适当的控制电路。控制单元140可电连接至作业平台的处理器，例如电脑、手机、个人数字助理(personal digital assistant，PDA)、数字相机或其他电子装置的处理器，而作业平台的处理器可将触碰物体60相对于显示面52的位置信号转换成各种不同的控制功能。在其他实施例中，控制单元140亦可不进行计算触碰物体60相对于显示面52的位置，而交由作业平台的处理器来计算。

导光单元130a、130b、130c的特性，会使出射光相对于导光单元130a、130b、130c的出光面134a、134c、136b倾斜一角度。如此一来，对第二影像检测器120b而言，假设第一发光元件110a、第二发光元件110b及第三发光元件110c的平均亮度相等，第二影像检测器120b会在第二导光单元130b的左半部检测到较高的光强度，而在第二导光单元130b的右半部及第一导光单元130a检测到较低的光强度，这是因为由第二导光单元130b的左半部出射的第二光束112b相对出光面136b倾斜一角度而直射第二影像检测器120b。第二影像检测器120b所检测到的光强度可参照图3A。由图3A可发现，第二影像检测器120b所检测到的光强度在检测角度范围的中间位置(对应至第二导光单元130b的左半部)会较高。同理，假设第二发光元件110b、第三发光元件110c及第四发光元件110d的平均亮度相等，第一影像检测器120a所检测到的光强度可参照图3B。由图3B可发现，第一影像检测器120a所检测到的光强度在检测角度范围的中间位置(对应至第二导光单元130b的右半部)会较高。在此光强度不均匀的情形下，容易导致控制单元对触控物体60的位置的误判。因此，本实施例的控制单元140会进行以下动作，以改善此缺点。

当控制单元140命令第一影像检测器120a检测影像时(例如在第一单位时间中)，控制单元140使第三发光元件110c的平均亮度低于第二发光元件110b与第四发光元件110d的平均亮度。此处的平均亮度定义为在第一单位时间中的平均亮度，亦即在单位时间(第一单位时间)中的所有时间点上的亮度总合除以单位时间的长度。如此一来，第一影像检测器120a则检测到如图4B的光强度分布，且图4B的光强度分布较图3B的光强度分布均匀。藉此，便能够有效降低控制单元140对触控物体60的位置的误判率，进而有效提升了光学触控装置100的准确性。

在另一实施例中，控制单元140会进行以下动作，以改善上述缺点。当控制单元140命令第二影像检测器120b检测影像时(例如在第二单位时间中)，控制单元140使第二发光元件110b的平均亮度低于第一发光元件110a与第三发光元件110c的平均亮度。此处的平均亮度定义为在第二单位时间中的平均亮度，亦即在单位时间(第二单位时间)中的所有时间点上的亮度总合除以单位时间的长度。如此一来，第二影像检测器120b便能够检测到如图4A的光强度分布，且图4A的光强度分布较图3A的光强度分布均匀。藉此，便能够有效降低控制单元140对触控物体60的位置的误判率，进而有效提升了光学触控装置100的准确性。

具体而言，在本实施例中，当控制单元140命令第一影像检测器120a检测影像时(即在第一单位时间中)，控制单元140使第二发光元件110b、第三发光元件110c及第四发光元件110d的平均亮度分别为第一平均亮度、第二平均亮度及第三平均亮度。其中第二平均亮度小于第一平均亮度，第二平均亮度小于第三平均亮度。

具体而言，在另一实施例中，当控制单元140命令第二影像检测器120b检测影像时(即在第二单位时间中)，控制单元140使第一发光元件110a、第二发光元件110b及第三发光元件110c的平均亮度分别为第四平均亮度、第五平均亮度及第六平均亮度。其中第五平均亮度小于第四平均亮度，且第五平均亮度小于第六平均亮度。

此外，在一实施例中，第二平均亮度小于第六平均亮度，且第五平均亮度小于第一平均亮度。再者，为了使第一光检测器120a与第二光检测器120b所检测到的光强度较为一致，在一实施例中可使第三平均亮度实质上等于第四平均亮度。

在本实施例中，当控制单元140命令第一影像检测器120a检测影像时(即在第一单位时间中)，控制单元140使第一发光元件110a不发出第一光束112a。由于在第一单位时间中，第一影像检测器120a会检测第二导光单元130b及第三导光单元130c，但不会检测第一导光单元130a，因此第一光束112a在此时对第一影像检测器120a而言容易产生杂散光，所以此时让第一发光元件110a不发出第一光束11a有助于提升第一影像检测器120a所检测到的光的均匀度。同理，在另一实施例中，当控制单元140命令第二影像检测器120b检测影像时，控制单元140使第四发光元件110d不发出第四光束112d，以提升第二影像检测器120a所检测到的光的均匀度。

此外，在一实施例中，控制单元140适于交替命令第一影像检测器120a与第二影像检测器120b检测影像，亦即使第一单位时间与第二单位时间交替重复进行，如此一来，便可使光学触控装置100持续检测触控物体60的位置变化。

图5为图1的光学触控装置的时序图。请参照图1与图5，在本实施例中，当控制单元140命令第一影像检测器120a检测影像时(即在第一单位时间中)，控制单元140分别提供第一脉冲驱动信号S1、第二脉冲驱动信号S2及第三脉冲驱动信号S3至第二发光元件110b、第三发光元件110c及第四发光元件110d。此外，在另一实施例中，当控制单元140命令第二影像检测器120b检测影像时(即在第二单位时间中)，控制单元140分别提供第四脉冲驱动信号S4、第五脉冲驱动信号S5及第六脉冲驱动信号S6至第一发光元件110a、第二发光元件110b及第三发光元件110c。图5中的开及关分别代表影像检测器检测与不检测的状态。此外，在本实施例中，第一至第六脉冲驱动信号S1～S6例如为电流驱动信号。

在本实施例中，第二脉冲驱动信号S2的振幅小于第一脉冲驱动信号S1的振幅与第三脉冲驱动信号S3的振幅，如此一来，上述第二平均亮度即可小于上述第一平均亮度与上述第三平均亮度。此外，第五脉冲驱动信号S5的振幅小于第四脉冲驱动信号S4的振幅与第六脉冲驱动信号S6的振幅，如此一来，上述第五平均亮度即可小于上述第四平均亮度与上述第六平均亮度。

此外，在本实施例中，第二脉冲驱动信号S2的振幅小于第六脉冲驱动信号S6的振幅，且第五脉冲驱动信号S5的振幅小于第一脉冲驱动信号S1的振幅。再者，在本实施例中，第三脉冲驱动信号S3的振幅实质上等于第四脉冲驱动信号S4的振幅。举例而言，第一单位时间与第二单位时间的长度例如各为1毫秒，第一影像检测器120a与第二影像检测器120b的开关周期例如为8毫秒，第一、第三、第四及第六脉冲驱动信号S1、S3、S4、S6的振幅例如各为100毫安培，且第二与第五脉冲驱动信号S2、S5的振幅例如为80毫安培，但本发明不以此为限。

以上调整平均亮度的方法是藉由调整脉冲驱动信号的振幅来达成，但在另一实施例中，亦可以是藉由调整脉冲驱动信号的脉宽来达成。请参照图6，本实施例的时序图与图5的时序图类似，而两者的差异如下所述。在本实施例中，第二脉冲驱动信号S2’的脉宽小于第一脉冲驱动信号S1的脉宽与第三脉冲驱动信号S3的脉宽，如此可使上述第二平均亮度低于上述第一平均亮度与上述第三平均亮度。此外，第五脉冲驱动信号S5’的脉宽小于第四脉冲驱动信号S4的脉宽与第六脉冲驱动信号S6的脉宽，如此可使上述第五平均亮度低于上述第四平均亮度与上述第六平均亮度。此外，在本实施例中，第二脉冲驱动信号S2’的脉宽小于第六脉冲驱动信号S6的脉宽，且第五脉冲驱动信号S5’的脉宽小于第一脉冲驱动信号S1的脉宽。此外，在本实施例中，第三脉冲驱动信号S3的脉宽实质上等于第四脉冲驱动信号S4的脉宽。举例而言，第一、第二、第三、第四、第五及第六脉冲驱动信号S1、S2’、S3、S4、S5’、S6的振幅例如皆为100毫安培，第二与第五脉冲驱动信号S2’、S5’的脉宽例如为0.8毫秒，而第一、第三、第四及第六脉冲驱动信号S1、S3、S4、S6的脉宽例如为1毫秒，但本发明并不以此为限。

在其他实施例中，亦可藉由同时调整脉冲驱动信号的振幅与脉宽来调整平均亮度。此外，当所采用的发光元件的功率较低时，亦可改用频率较高但振幅较小的脉冲驱动信号来取代原本频率较低但振幅较大的脉冲驱动信号。再者，本发明并不限定各平均亮度的调整程度为固定。在其他实施例中，亦可利用一操作介面与控制单元140电连接，而制造者或使用者可根据对检测光的均匀度的要求程度而选择适当的平均亮度调整程度，例如原本如图5是由100毫安培调整至80毫安培，而使用操作介面调整后，则变成由100毫安培调整至50毫安培。或者，在光学触控装置100中的元件被更换成不同规格的元件时，藉由操作介面调整平均亮度的调整程度，可使影像检测器仍然保持在检测到均匀的光分布的状态。

图7A为图1的控制单元的结构示意图，图7B为图7A的第一电流控制单元、第二电流驱动单元、第二电流控制单元及第三电流驱动单元的电路图，而图8为图7A的控制单元的时序图，其对应至图5的实施例。请参照图1、图7A、图7B与图8，在本实施例中，控制单元140包括主控制电路142、第一电流控制电路144a、第二电流控制电路144b、第一电流驱动电路146a、第二电流驱动电路146b、第三电流驱动电路146c及第四电流驱动电路146d。主控制电路142电连接至第一影像检测器120a与第二影像检测器120b。第一电流控制电路144a电连接至主控制电路142，第二电流控制电路144b电连接至主控制电路142，第一电流驱动电路146a电连接主控制电路142与第一发光元件110a，第二电流驱动电路146b电连接主控制电路142与第二发光元件110b，第三电流驱动电路146c电连接主控制电路142与第三发光元件110c，且第四电流驱动电路146d电连接主控制电路142与第四发光元件110d。

主控制电路142适于产生第一时钟信号至第一电流驱动电路146a、第一电流控制电路144a及第二电流控制电路144b，且主控制电路142适于产生第二时钟信号至第一电流控制电路144a、第二电流控制电路144b及第四电流驱动电路146d。第一电流驱动电路146a与第四电流驱动电路146d适于分别根据第一时钟信号与第二时钟信号来分别输出驱动电流至第一发光元件110a与第四发光元件110d，且第一电流控制电路144a与第二电流控制电路144b适于同时根据第一时钟信号及第二时钟信号来分别调变第二电流驱动电路146b与第三电流驱动电路146c输出至第二发光元件110b与第三发光元件110c的电流。

具体而言，当第一电流驱动单元146a所接受的第一时钟信号处于第一电位(在本实施例为高电位，即逻辑1)时，第一电流驱动单元146a使第一发光元件110a的平均亮度为第一平均亮度I1，在本实施例中即以100毫安培的第四脉冲驱动信号S4驱动第一发光元件110a。当第一电流控制单元144a所接受的第一时钟信号处于该第一电位(即高电位，逻辑1)且所接受的第二时钟信号处于第三电位(在本实施例中为低电位，即逻辑0)时，第二电流驱动单元146b使第二发光元件110b的平均亮度为第二平均亮度I2，在本实施例中即以80毫安培的第五脉冲驱动信号S5驱动第二发光元件110b，其中第二平均亮度I2低于第一平均亮度I1。当第一电流控制单元144a所接受的第一时钟信号处于第二电位(在本实施例中为低电位，即逻辑0)且所接受的第二时钟信号处于第四电位(在本实施例中为高电位，即逻辑1)时，第二电流驱动单元146b使第二发光元件110b的平均亮度为第一平均亮度I1，即以100毫安培的第一脉冲驱动信号S1驱动第二发光元件110b。当第二电流控制单元144b所接受的第一时钟信号处于第一电位(高电位，逻辑1)且所接受的第二时钟信号处于第三电位(低电位，逻辑0)时，第三电流驱动单元使第三发光元件110c的平均亮度为第一平均亮度I1，即以100毫安培的第六脉冲驱动信号S6驱动第三发光元件110c。当第二电流控制单元144b所接受的第一时钟信号处于第二电位(低电位，逻辑0)且所接受的第二时钟信号处于第四电位(高电位，逻辑1)时，第三电流驱动单元146c使第三发光元件110c的平均亮度为第二平均亮度I2，即以80毫安培的第二脉冲驱动信号S2驱动第三发光元件110c。当第四电流驱动单元146d所接受的第二时钟信号处于第四电位(高电位，逻辑1)时，第四电流驱动单元146d使第四发光元件110d的平均亮度为第一平均亮度I1，即以100毫安培的第三脉冲驱动信号S3驱动第四发光元件110d。

此外，在本实施例中，当第一电流驱动单元146a所接受的第一时钟信号处于第二电位(低电位，逻辑0)时，第一电流驱动单元146a使第一发光元件110a不发出第一光束112a，例如驱动电流为0。当第四电流驱动单元146d所接受的第二时钟信号处于第三电位(低电位，逻辑0)时，第四电流驱动单元146d使第四发光元件110d不发出第四光束112d，例如驱动电流为0。上述实施例仅是用来说明，本发明不以上例为限。

以下藉由图7B来说明第一电流控制电路144a、第二电流控制电路144b、第三电流驱动电路146b与第四电流驱动电路146c的电路连结方式，但图7B所示出的电路结构仅作举例用，而本发明并不以此为限，任何可达到相同功效的电路结构均属本发明的保护范畴。请参照图7B，于本实施例中，第一电流控制电路144a包括与非门(NAND gate)151a与152a、非门D1a与D2a，其中与非门151a的第一输入端接收第一时钟信号SV_1，与非门151a的第二输入端接收耦接于非门D1的阴极，与非门151a的输出端产生第一控制信号SW_1，而非门D1的阳极接收第二时钟信号SV_2。与非门152a的第一输入端耦接于非门D2a的阴极，与非门152a的第二输入端接收第二时钟信号SV_2，与非门151a的输出端产生第二控制信号SW_2，而非门D2a的阳极接收第一时钟信号SV_1。而第二电流控制电路144b与第一电流控制电路144a相似，第二电流控制电路144b包括与非门151b与152b、非门D1b与D2b，其电路的连接关系与第一电流控制电路144a相同。其中，与非门151b的输出端产生第三控制信号SW_3，与非门152b的输出端产生第四控制信号SW_4。

第二电流驱动电路146b包括晶体管MP1与MP2、限流电路170a与171a。晶体管MP1与MP2的第一端均耦接于系统电压Vcc，而其控制端分别电连结于与非门151a与152a的输出端，而分别接收第一控制信号SW_1与第二控制电压SW_2。晶体管MP1的第二端耦接于限流电路170a的输入端，而晶体管MP2的第二端耦接于限流电路171a的输入端。限流电路170a与171a的输出端相互耦接而成为第二电流驱动电路146b的输出端。

第三电流驱动电路146c包括晶体管MP3与MP4及限流电路170b与171b。晶体管MP3与MP4的第一端均耦接于系统电压Vcc，而其控制端分别电连接于与非门151b与152b的输出端，而分别接收第三控制信号SW_3与第四控制信号SW_4。晶体管MP3的第二端耦接于限流电路171b的输入端，而晶体管MP4的第二端耦接于限流电路170b的输入端。限流电路170b与171b的输出端相互耦接而成为第二电流驱动电路146b的输出端。

其中，当限流电路170a与170b的输入端接收系统电源Vcc时，限流电路170a与170b的输出端据以产生80毫安培(mA)的电流。而当限流电路171a与171b的输入端接收系统电源Vcc时，限流电路171a与171b的输出端便据以产生100毫安培的电流。应用本实施例者可视其设计需求来达成限流电路170a、170b、171a与171b的目的。于本实施例中，限流电路170a与170b分别由电阻R1a、R1b与齐纳(Zener)二极管180a、180b所组成。限流电路171a与171b亦分别由电阻R2a、R2b与齐纳(Zener)二极管181a、181b所组成。于其他实施例中，亦可以利用电流镜(current mirror)电路作为限流电路170a、170b、171a与171b的实施方式。

为了致使本领域技术人员能更加了解本发明，以下将针对第一电流控制电路144a与第二电流驱动电路146b的运作流程做进一步的说明。当第一电流控制电路144a所接受的第一时钟信号SV_1处于高电位(也就是第一电位)，且所接受的第二时钟信号SV_2处于低电位(也就是第三电位)时，与非门151a的第一输入端接收到高电位信号。而第二时钟信号SV_2的低电位信号经由非门D1a转变为高电位信号，并输入至与非门151a的第二输入端中。因此与非门151a的输出端产生的第一控制信号SW_1为低电位信号。于此同时，与非门152a的第一输入端与第二输入端均接收到低电位信号，其输出端产生的第二控制信号SW_2则为高电位信号。

接着，于第二电流驱动电路146b中，晶体管MP1与MP2的控制端分别接收高电位的第一控制信号SW_1与低电位的第二控制信号SW_2。其中，因为晶体管MP1的控制端接收低电位的第一控制信号SW_1，所以晶体管MP1的第一端便与其第二端导通，因此限流电路170a的输入端接收到系统电源Vcc，而限流电路170a的输出端据以产生80毫安培的电流作为第五脉冲驱动信号S5。而晶体管MP2的控制端接收高电位的第二控制信号SW_2，因此晶体管MP2的第一端便与第二端便不会导通，限流电路171a便无法启动。

若第一电流控制电路144a所接受的第一时钟信号SV_1处于低电位(也就是第二电位)，且所接受的第二时钟信号SV_2处于高电位(也就是第四电位)时，与非门151a的第一输入端接收到低电位信号。第二时钟信号SV_2的高电位信号经由非门D1a转变为低电位信号，并输入至与非门151a的第二输入端。因此与非门151a的输出端产生的第一控制信号SW_1为高电位信号。于此同时，与非门152a的第一输入端与第二输入端均接收到高电位信号，其输出端产生的第二控制信号SW_2则为低电位信号。

于第二电流驱动电路146b中，晶体管MP1与MP2的控制端分别接收低电位的第一控制信号SW_1与高电位的第二控制信号SW_2。由于晶体管MP1的控制端接收低电位的第二控制信号SW_2，因此晶体管MP1的第一端与第二端不会导通，限流电路170a便无法致能。相对地，晶体管MP2的控制端因为接收了低电位的第一控制信号SW_1，所以晶体管MP2的第一端便与其第二端导通，因此限流电路171a的输入端接收到系统电源Vcc，而限流电路171a的输出端据以产生100毫安培(mA)的电流作为第一脉冲驱动信号S1。

而第二电流控制电路144b与第三电流驱动电路146c的运作流程跟第一电流控制电路144a与第二电流驱动电路146b相似，故相同部分不在此赘述。其中，当第一电流控制电路144b所接受的第一时钟信号SV_1处于高电位(也就是第一电位)，且所接受的第二时钟信号SV_2处于低电位(也就是第三电位)时，第二电流驱动电路146c内的限流电路171b便产生100毫安培(mA)的电流作为第六脉冲驱动信号S6。否则，当第一电流控制电路144b所接受的第一时钟信号SV_1处于低电位(也就是第二电位)，且所接受的第二时钟信号SV_2处于高电位(也就是第四电位)时，第二电流驱动电路146c内的限流电路170b便产生80毫安培(mA)的电流作为第二脉冲驱动信号S2。

图9为本发明的一实施例的驱动方法的流程图。请参照图1与图9，本实施例的驱动方法可用于驱动图1的光学触控装置100。此驱动方法包括下列步骤。首先，执行步骤S110，在第一单位时间中，命令第一影像检测器120a检测影像，且使第三发光元件110c的平均亮度低于第二发光元件110b与第四发光元件110d的平均亮度。之后，执行步骤S120，在第二单位时间中，命令第二影像检测器120b检测影像，且使第二发光元件110b的平均亮度低于第一发光元件110a与第三发光元件110c的平均亮度。其中，第一影像检测器120a适于检测第二发光元件110b、第三发光元件110c及第四发光元件110d所发出的光，而第二影像检测器120b适于检测第一发光元件110a、第二发光元件110b及第三发光元件110c所发出的光。

本实施例的驱动方法于步骤S110(即在第一单位时间中)与步骤S120(即在第二单位时间中)所进行的其他详细动作请分别参阅上述实施例的控制单元140于第一单位时间与第二单位时间中所作的动作，在此不再重述。另外，本实施例的驱动方法可反复交替进行步骤S110与步骤S120，以使光学触控装置100能够持续检测触碰物体60的位置变化。

综上所述，在本发明的实施例的光学触控装置及驱动方法中，藉由在不同的影像检测器检测时，调变这些发光元件的亮度分配，因此影像检测器可检测到较为均匀的光分布，进而提升光学触控装置的准确度。

以上所述内容，仅为本发明的优选实施例而已，不能以此限定本发明实施的范围，即大凡依本发明权利要求书及说明书所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明涵盖的范围内。另外本发明的任一实施例或权利要求不须达成本发明所揭露的全部目的或优点或特点。此外，摘要部分和标题仅是用来辅助专利文件检索之用，并非用来限制本发明的权利范围。

Claims (29)

1.一种光学触控装置，包括：

多个发光元件，包括第一发光元件、第二发光元件、第三发光元件及第四发光元件，分别配置于显示面旁，且适于分别发出第一光束、第二光束、第三光束及第四光束；

第一影像检测器，配置于所述显示面旁；

第二影像检测器，配置于所述显示面旁；

第一导光单元，配置于所述显示面旁，位于所述第二影像检测器的检测范围内，且位于所述第一光束的传递路径上；

第二导光单元，配置于所述显示面旁，位于所述第一影像检测器与所述第二影像检测器的检测范围内，且位于所述第二光束及所述第三光束的传递路径上，其中所述第二发光元件与所述第三发光元件分别位于所述第二导光单元的相对两侧；

第三导光单元，配置于所述显示面旁，位于所述第一影像检测器的检测范围内，且位于所述第四光束的传递路径上，其中所述第二发光元件比所述第三发光元件靠近所述第一导光单元，且所述第三发光元件比所述第二发光元件靠近所述第三导光单元；以及

控制单元，电连接至所述第一发光元件、所述第二发光元件、所述第三发光元件、所述第四发光元件、所述第一影像检测器及所述第二影像检测器，其中当所述控制单元命令所述第一影像检测器检测影像时，所述控制单元使所述第三发光元件的平均亮度低于所述第二发光元件与所述第四发光元件的平均亮度，且当所述控制单元命令所述第二影像检测器检测影像时，所述控制单元使所述第二发光元件的平均亮度低于所述第一发光元件与所述第三发光元件的平均亮度，

其中所述第一影像检测器与所述第二影像检测器分别配置于所述显示面的相邻二角落，所述第一导光单元与所述第三导光单元分别配置于所述显示面的相对两侧边，所述第一导光单元与所述第二导光单元分别配置于所述显示面的相邻两侧边，所述第二导光单元与所述第三导光单元分别配置于所述显示面的相邻两侧边，且所述第二导光单元相对于所述第一影像检测器与所述第二影像检测器。

2.如权利要求1所述的光学触控装置，其中当所述控制单元命令所述第一影像检测器检测影像时，所述控制单元使所述第二发光元件、所述第三发光元件及所述第四发光元件的平均亮度分别为第一平均亮度、第二平均亮度及第三平均亮度，且当所述控制单元命令所述第二影像检测器检测影像时，所述控制单元使所述第一发光元件、所述第二发光元件及所述第三发光元件的平均亮度分别为第四平均亮度、第五平均亮度及第六平均亮度，其中所述第二平均亮度小于所述第六平均亮度，且所述第五平均亮度小于所述第一平均亮度。

3.如权利要求2所述的光学触控装置，其中所述第三平均亮度实质上等于所述第四平均亮度。

4.如权利要求1所述的光学触控装置，其中当所述控制单元命令所述第一影像检测器检测影像时，所述控制单元使所述第一发光元件不发出所述第一光束，当所述控制单元命令所述第二影像检测器检测影像时，所述控制单元使所述第四发光元件不发出所述第四光束。

5.如权利要求1所述的光学触控装置，其中当所述控制单元命令所述第一影像检测器检测影像时，所述控制单元分别提供第一脉冲驱动信号、第二脉冲驱动信号及第三脉冲驱动信号至所述第二发光元件、所述第三发光元件及所述第四发光元件，且当所述控制单元命令所述第二影像检测器检测影像时，所述控制单元分别提供第四脉冲驱动信号、第五脉冲驱动信号及第六脉冲驱动信号至所述第一发光元件、所述第二发光元件及所述第三发光元件，其中所述第二脉冲驱动信号的振幅小于所述第一脉冲驱动信号的振幅与所述第三脉冲驱动信号的振幅，且所述第五脉冲驱动信号的振幅小于所述第四脉冲驱动信号的振幅与所述第六脉冲驱动信号的振幅。

6.如权利要求5所述的光学触控装置，其中所述第二脉冲驱动信号的振幅小于所述第六脉冲驱动信号的振幅，且所述第五脉冲驱动信号的振幅小于所述第一脉冲驱动信号的振幅。

7.如权利要求6所述的光学触控装置，其中所述第三脉冲驱动信号的振幅实质上等于所述第四脉冲驱动信号的振幅。

8.如权利要求1所述的光学触控装置，其中当所述控制单元命令所述第一影像检测器检测影像时，所述控制单元分别提供第一脉冲驱动信号、第二脉冲驱动信号及第三脉冲驱动信号至所述第二发光元件、所述第三发光元件及所述第四发光元件，且当所述控制单元命令所述第二影像检测器检测影像时，所述控制单元分别提供第四脉冲驱动信号、第五脉冲驱动信号及第六脉冲驱动信号至所述第一发光元件、所述第二发光元件及所述第三发光元件，其中所述第二脉冲驱动信号的脉宽小于所述第一脉冲驱动信号的脉宽与所述第三脉冲驱动信号的脉宽，且所述第五脉冲驱动信号的脉宽小于所述第四脉冲驱动信号的脉宽与所述第六脉冲驱动信号的脉宽。

9.如权利要求8所述的光学触控装置，其中所述第二脉冲驱动信号的脉宽小于所述第六脉冲驱动信号的脉宽，且所述第五脉冲驱动信号的脉宽小于所述第一脉冲驱动信号的脉宽。

10.如权利要求9所述的光学触控装置，其中所述第三脉冲驱动信号的脉宽实质上等于所述第四脉冲驱动信号的脉宽。

11.如权利要求1所述的光学触控装置，其中所述控制单元包括：

主控制电路，电连接至所述第一影像检测器与所述第二影像检测器；

第一电流控制电路，电连接至所述主控制电路；

第二电流控制电路，电连接至所述主控制电路；

第一电流驱动电路，电连接所述主控制电路与所述第一发光元件；

第二电流驱动电路，电连接所述主控制电路与所述第二发光元件；

第三电流驱动电路，电连接所述主控制电路与所述第三发光元件；以及

第四电流驱动电路，电连接所述主控制电路与所述第四发光元件，

其中，所述主控制电路适于产生第一时钟信号至所述第一电流驱动电路、所述第一电流控制电路及所述第二电流控制电路，所述主控制电路适于产生一第二时钟信号至所述第一电流控制电路、所述第二电流控制电路及所述第四电流驱动电路，所述第一电流驱动电路与所述第四电流驱动电路适于分别根据所述第一时钟信号与所述第二时钟信号来分别输出驱动电流至所述第一发光元件与所述第四发光元件，且所述第一电流控制电路与所述第二电流控制电路适于同时根据所述第一时钟信号及所述第二时钟信号来分别调变所述第二电流驱动电路与所述第三电流驱动电路输出至所述第二发光元件与所述第三发光元件的电流。

12.如权利要求11所述的光学触控装置，其中当所述第一电流驱动单元所接受的所述第一时钟信号处于第一电位时，所述第一电流驱动单元使所述第一发光元件的平均亮度为第一平均亮度，当所述第一电流控制单元所接受的所述第一时钟信号处于所述第一电位且所接受的所述第二时钟信号处于第三电位时，所述第二电流驱动单元使所述第二发光元件的平均亮度为第二平均亮度，所述第二平均亮度低于所述第一平均亮度，当所述第一电流控制单元所接受的所述第一时钟信号处于第二电位且所接受的所述第二时钟信号处于第四电位时，所述第二电流驱动单元使所述第二发光元件的平均亮度为所述第一平均亮度，当所述第二电流控制单元所接受的所述第一时钟信号处于所述第一电位且所接受的所述第二时钟信号处于所述第三电位时，所述第三电流驱动单元使所述第三发光元件的平均亮度为所述第一平均亮度，当所述第二电流控制单元所接受的所述第一时钟信号处于所述第二电位且所接受的所述第二时钟信号处于所述第四电位时，所述第三电流驱动单元使所述第三发光元件的平均亮度为所述第二平均亮度，当所述第四电流驱动单元所接受的所述第二时钟信号处于所述第四电位时，所述第四电流驱动单元使所述第四发光元件的平均亮度为所述第一平均亮度。

13.如权利要求12所述的光学触控装置，其中当所述第一电流驱动单元所接受的所述第一时钟信号处于第二电位时，所述第一电流驱动单元使所述第一发光元件不发出所述第一光束，且当所述第四电流驱动单元所接受的所述第二时钟信号处于所述第三电位时，所述第四电流驱动单元使所述第四发光元件不发出所述第四光束。

14.如权利要求1所述的光学触控装置，其中所述第一导光单元位于所述第一发光元件与所述第一影像检测器之间，且所述第三导光单元位于所述第四发光元件与所述第二影像检测器之间。

15.如权利要求1所述的光学触控装置，其中所述控制单元适于交替命令所述第一影像检测器与所述第二影像检测器检测影像。

16.一种驱动方法，适于驱动光学触控装置，所述驱动方法包括：

在第一单位时间中，命令所述光学触控装置的第一影像检测器检测影像，且使所述光学触控装置的第三发光元件的平均亮度低于所述光学触控装置的第二发光元件与第四发光元件的平均亮度，其中所述第一影像检测器适于检测所述第二发光元件、所述第三发光元件及所述第四发光元件所发出的光，且所述第二发光元件比所述第三发光元件靠近所述第一影像检测器，

其中第一发光元件旁配置第一导光单元，所述第二发光元件与所述第三发光元件之间配置第二导光单元，所述第四发光元件旁配置第三导光单元，所述第一导光单元与所述第二导光单元配置于第二影像检测器的检测范围上，且所述第二导光单元与所述第一导光单元配置于所述第一影像检测器的检测范围上，以及

其中所述第一影像检测器与所述第二影像检测器分别配置于显示面的相邻二角落，所述第一导光单元与所述第三导光单元分别配置于所述显示面的相对两侧边，所述第一导光单元与所述第二导光单元分别配置于所述显示面的相邻两侧边，所述第二导光单元与所述第三导光单元分别配置于所述显示面的相邻两侧边，且所述第二导光单元相对于所述第一影像检测器与所述第二影像检测器。

17.如权利要求16所述的驱动方法，其中在所述第一单位时间中，命令所述光学触控装置的所述第一影像检测器检测所述影像时，还使所述光学触控装置的所述第一发光元件不发出光。

18.如权利要求16所述的驱动方法，还包括：

在第二单位时间中，命令所述光学触控装置的所述第二影像检测器检测影像，且使所述第二发光元件的平均亮度低于所述光学触控装置的第一发光元件与所述第三发光元件的平均亮度，其中，所述第二影像检测器适于检测所述第一发光元件、所述第二发光元件及所述第三发光元件所发出的光，且所述第三发光元件比所述第二发光元件靠近所述第二影像检测器。

19.如权利要求18所述的驱动方法，其中在所述第二单位时间中，命令所述光学触控装置的所述第二影像检测器检测所述影像时，还使所述光学触控装置的所述第四发光元件不发出光。

20.如权利要求18所述的驱动方法，还包括：

在所述第一单位时间中，使所述第二发光元件、所述第三发光元件及所述第四发光元件的平均亮度分别为第一平均亮度、第二平均亮度及第三平均亮度；以及

在所述第二单位时间中，使所述第一发光元件、所述第二发光元件及所述第三发光元件的平均亮度分别为第四平均亮度、第五平均亮度及第六平均亮度，其中所述第二平均亮度小于所述第六平均亮度，且所述第五平均亮度小于所述第一平均亮度。

21.如权利要求20所述的驱动方法，其中所述第三平均亮度实质上等于所述第四平均亮度。

22.如权利要求18所述的驱动方法，还包括：

在所述第一单位时间中，分别提供第一脉冲驱动信号、第二脉冲驱动信号及第三脉冲驱动信号至所述第二发光元件、所述第三发光元件及所述第四发光元件；以及

在所述第二单位时间中，分别提供第四脉冲驱动信号、第五脉冲驱动信号及第六脉冲驱动信号至所述第一发光元件、所述第二发光元件及所述第三发光元件，其中所述第二脉冲驱动信号的振幅小于所述第一脉冲驱动信号的振幅与所述第三脉冲驱动信号的振幅，且所述第五脉冲驱动信号的振幅小于所述第四脉冲驱动信号的振幅与所述第六脉冲驱动信号的振幅。

23.如权利要求22所述的驱动方法，其中所述第二脉冲驱动信号的振幅小于所述第六脉冲驱动信号的振幅，且所述第五脉冲驱动信号的振幅小于所述第一脉冲驱动信号的振幅。

24.如权利要求23所述的驱动方法，其中所述第三脉冲驱动信号的振幅实质上等于所述第四脉冲驱动信号的振幅。

25.如权利要求18所述的驱动方法，还包括：

在所述第一单位时间中，分别提供第一脉冲驱动信号、第二脉冲驱动信号及第三脉冲驱动信号至所述第二发光元件、所述第三发光元件及所述第四发光元件；以及

在所述第二单位时间中，分别提供第四脉冲驱动信号、第五脉冲驱动信号及第六脉冲驱动信号至所述第一发光元件、所述第二发光元件及所述第三发光元件，其中所述第二脉冲驱动信号的脉宽小于所述第一脉冲驱动信号的脉宽与所述第三脉冲驱动信号的脉宽，且所述第五脉冲驱动信号的脉宽小于所述第四脉冲驱动信号的脉宽与所述第六脉冲驱动信号的脉宽。

26.如权利要求25所述的驱动方法，其中所述第二脉冲驱动信号的脉宽小于所述第六脉冲驱动信号的脉宽，且所述第五脉冲驱动信号的脉宽小于所述第一脉冲驱动信号的脉宽。

27.如权利要求26所述的驱动方法，其中所述第三脉冲驱动信号的脉宽实质上等于所述第四脉冲驱动信号的脉宽。

28.如权利要求18所述的驱动方法，还包括使所述第一单位时间与所述第二单位时间交替重复进行。

29.如权利要求16所述的驱动方法，其中所述第一导光单元位于所述第一发光元件与所述第一影像检测器之间，且所述第三导光单元位于所述第四发光元件与所述第二影像检测器之间。

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