CN102402345A - 光学式触控装置及其触碰感测方法 - Google Patents

Abstract

一种光学式触控装置及其触碰感测方法。此光学式触控装置包括有光源供应模组、影像感测装置与处理电路。光源供应模组用以提供光源来照射位于一平面上的一物件。影像感测装置用以检测光源于物件的表面所反射的光线而取得一影像。处理电路用以接收前述影像，并依据此影像中由物件的表面所反射上述光源的光线的影像特征以及前述物件在影像感测装置上的成像位置来计算此物件相对于前述平面的位置。

Description

光学式触控装置及其触碰感测方法

技术领域

本发明是有关于触控领域的技术，且特别是有关于一种光学式触控装置及其触碰感测方法。

背景技术

图1为现有的其中一种光学式触控装置的立体示意图。请参照图1，此光学式触控装置100用以感测物件102的位置。光学式触控装置100除了包括有影像感测装置106、影像感测装置108及处理电路110之外，还包括有反光元件112、反光元件114及反光元件116。光学式触控装置100与面板104搭配使用，此面板104用以提供一平面，以便让上述二个影像感测装置与三个反光元件设置在此平面上。此外，标号118所指的四边形(例如是矩形)区域即是用以作为光学式触控装置100的感测区域。

处理电路110电性耦接影像感测装置106与108，以依据这二个影像感测装置所感测到的影像来计算出物件102的位置。有关光学式触控装置100详细的感测原理及物件位置的计算方式，可以参考中国台湾专利申请案第097126033号的说明及该案所列举的前案得到教示，在此便不再赘述。

图2为光学式触控装置100进行单点触控的说明图。在图2中，标号与图1中的标号相同者表示为相同物件。如图2所示，影像感测装置106能沿着感测路线202感测到物件102，而影像感测装置108则能沿着感测路线204感测到物件102。因此，处理电路110只要能计算出感测路线202与204的交点，就能获得物件102的位置。

然而，由于这种光学式触控装置100利用反光元件来提供影像中的背景光源，以便借助计算物件102在背景光源中的遮蔽位置来取得上述二条感测路线，导致这种光学式触控装置100的尺寸受到反光元件的尺寸的限制。此外，由于这种光学式触控装置100将三个反光元件设置在面板104上，因此这种光学式触控装置100很容易因为所处机构的平整度或弯曲而导致误判物件102的位置的问题。

而在现有的另外一种光学式触控装置中，以光导(light guide)元件来取代前述的反光元件。可想见地，这种光学式触控装置也会有一样的问题。

发明内容

本发明提供一种光学式触控装置，这种光学式触控装置不需利用到背景光源，且可避免因为所处机构的平整度或弯曲所导致的物件位置误判问题。

本发明另提供一种触碰感测方法，其用于上述的光学式触控装置。

本发明提出一种光学式触控装置。此光学式触控装置包括有第一光源供应模组、第一影像感测装置与处理电路。第一光源供应模组用以提供第一光源来照射位于一平面上的一物件。第一影像感测装置配置于前述平面的第一角落，用以检测第一光源于物件的表面所反射的光线而取得第一影像。至于处理电路，其接收前述的第一影像，并依据此第一影像中由物件的表面所反射第一光源的光线的影像特征以及前述物件在第一影像感测装置上的成像位置来计算物件相对于前述平面的位置。

在上述光学式触控装置的一实施例中，光学式触控装置更包括有第二影像感测装置。此第二影像感测装置配置于前述平面的第二角落，用以检测第一光源于物件的表面所反射的光线而取得第二影像。而处理电路更接收此第二影像，并依据第一影像中由物件的表面所反射第一光源的光线的影像特征以及前述物件在第一影像感测装置上的成像位置，以及第二影像中由物件的表面所反射第一光源的光线的影像特征以及前述物件在第二影像感测装置上的成像位置，来计算前述物件相对于前述平面的位置。

在上述光学式触控装置的一实施例中，光学式触控装置更包括有第二光源供应模组。此第二光源供应模组用以提供第二光源来照射位于前述平面的物件。

在上述光学式触控装置的一实施例中，前述的第一光源供应模组包括第一激光光源与第一光学元件。所述的第一激光光源用以产生第一线光源，而所述的第一光学元件用以将第一线光源转换成第一光源，以利用第一光源照射平面。而第二光源供应模组包括第二激光光源与第二光学元件。所述的第二激光光源用以产生第二线光源，而第二光学元件用以将第二线光源转换成第二光源，以利用第二光源照射平面。

在上述光学式触控装置的一实施例中，上述的第一光学元件为第一圆柱镜或第一微机电扫描面镜。所述的第一圆柱镜用以将第一线光源转换成第一面光源，以利用第一面光源作为第一光源来照射平面，而所述的第一微机电扫描面镜则用以改变第一线光源的光行进方向而形成第一光源，以便利用第一光源来扫描平面。而第二光学元件为第二圆柱镜或第二微机电扫描面镜。所述的第二圆柱镜用以将第二线光源转换成第二面光源，以利用第二面光源作为第二光源来照射平面，而所述的第二微机电扫描面镜则用以改变第二线光源的光行进方向而形成第二光源，以便利用第二光源来扫描平面。

在上述光学式触控装置的一实施例中，前述的平面的形状为平行四边形。

本发明另提出一种触碰感测方法。此触碰感测方法用于一光学式触控装置。所述的光学式触控装置包括有光源供应模组与第一影像感测装置。光源供应模组用以提供光源来照射位于一平面上的一物件。第一影像感测装置配置于前述平面的第一角落，用以检测上述光源于物件的表面所反射的光线而取得第一影像。此方法包括：撷取第一影像中由物件的表面所反射第一光源的光线的影像特征；计算前述物件在第一影像感测装置上的成像位置；以及依据上述的影像特征与上述的成像位置来计算前述物件相对于前述平面的位置。

在上述触碰感测方法的一实施例中，所述的影像特征包括物件的影像的亮度与物件的影像的成像大小的至少其中之一。

在上述触碰感测方法的一实施例中，前述的光学式触控装置更包括有第二影像感测装置。此第二影像感测装置配置于前述平面的第二角落，用以检测上述光源于物件的表面所反射的光线而取得第二影像。此方法更包括：撷取第二影像中由物件的表面所反射上述光源的光线的影像特征；计算前述物件在第二影像感测装置上的成像位置；以及依据对应于第一影像的影像特征与成像位置与对应于第二影像的影像特征与成像位置来计算前述物件相对于前述平面的位置。

本发明采用光源供应模组、影像感测装置与处理电路来建构一光学式触控装置。在这些构件中，光源供应模组用以提供光源来照射位于一平面上的一物件。影像感测装置配置于前述平面的一角落，用以检测光源于物件的表面所反射的光线而取得一影像。处理电路接收前述影像，并依据此影像中由物件的表面所反射上述光源的光线的影像特征以及前述物件在影像感测装置上的成像位置来计算此物件相对于前述平面的位置。因此，这种光学式触控装置只需要利用到物件的反光亮度或物件的影像的成像大小以及物件在影像感测装置上的成像位置来计算此物件相对于前述平面的位置，而不需要利用到背景光源。此外，由于这种光学式触控装置不需要利用到反光元件、发光元件或光导元件来提供背景光源，因此可避免因为所处机构的平整度或弯曲所导致的物件位置误判问题。

为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。

附图说明

图1为现有的其中一种光学式触控装置的立体示意图。

图2为光学式触控装置进行单点触控的说明图。

图3绘示有依照本发明一实施例的光学式触控装置的俯视示意图。

图4绘示有依照本发明另一实施例的光学式触控装置的俯视示意图。

图5绘示有依照本发明再一实施例的光学式触控装置的俯视示意图。

图6为依照本发明一实施例之触碰感测方法的步骤的流程图。

【主要元件符号说明】

100：光学式触控装置    102、302：物件104：面板

106、108、306、308：影像感测装置    110、310：处理电路

112、114、116：反光元件        118：感测区域

304、312：光源供应模组        304-1、312-1：激光光源

304-2、312-2：光学元件    318：平面

S602-S606：步骤

具体实施方式

第一实施例：

图3绘示有依照本发明一实施例的光学式触控装置的俯视示意图。请参照图3，此光学式触控装置包括有光源供应模组304、影像感测装置308与处理电路310。光源供应模组304用以提供第一光源来照射位于平面318上的物件302。在此例中，平面318的形状为平行四边形，较佳为矩形。此平面318的大小可在处理电路310内部的软件中内定，或是在平面318的四个角落设置其他物件来定义其范围。

此外，在此例中，光源供应模组304包括有激光光源304-1与光学元件304-2。激光光源304-1用以产生线光源，而光学元件304-2则用以将前述线光源转换成前述的第一光源，以利用此第一光源来照射平面318。在此例中，光学元件304-2可以是一圆柱镜或是一微机电扫描面镜(MEMS mirror)。所述的圆柱镜用以将激光光源304-1所产生的线光源转换成一面光源(plane light source)，以利用此面光源作为上述的第一光源来照射平面318。而微机电扫描面镜则用以改变激光光源304-1所产生的线光源的光行进方向而形成上述的第一光源，以便利用第一光源来扫描平面318。而所述的第一光源会朝着平面318的方向而行进，并使得平面318皆被涵盖在第一光源的光行进区域中。

而上述的影像感测装置308配置于平面318的一角落，用以检测第一光源于物件302的表面所反射的光线而取得一影像。由于物件302被第一光源照到时，物件302朝向第一光源来向的一侧便会反光，因此处理电路310在取得影像感测装置308所感测到的影像之后，便可依据此影像中由物件302的表面所反射第一光源的光线的影像特征以及物件302在影像感测装置308上的成像位置来计算物件302相对于平面318的位置。而所述的影像特征包括物件302的影像的亮度与物件302的影像的成像大小的至少其中之一。

借助上述可知，此光学式触控装置不需要利用到背景光源来计算物件302的位置。此外，由于这种光学式触控装置不需要利用到反光元件、发光元件或光导元件来提供背景光源，因此可避免因为所处机构平整度或弯曲所导致的物件位置误判问题。

第二实施例：

图4绘示有依照本发明另一实施例的光学式触控装置的俯视示意图。请参照图4，此光学式触控装置与前一实施例所述的光学式触控装置不同之处，在于此光学式触控装置更包括有影像感测装置306。此影像感测装置306配置于平面318的另一角落，用以检测光源供应模组304所产生的第一光源于物件302的表面所反射的光线而取得另一影像。此外，处理电路310除了接收影像感测装置308所感测到的影像之外，更接收影像感测装置306所测到的影像，并依据这二个影像中由物件302的表面所反射第一光源的光线的影像特征以及物件302在这二个影像感测装置上的成像位置来计算物件302相对于平面318的位置。

值得一提的是，在较佳的设计方式中，光源供应模组304可以配置在影像感测装置306与308之间，只要使光源供应模组304所产生的第一光源的光行进方向朝着平面318即可。

第三实施例：

图5绘示有依照本发明再一实施例的光学式触控装置的俯视示意图。请参照图5，此光学式触控装置与前一实施例所述的光学式触控装置不同之处，在于此光学式触控装置采用二个光源供应模组，分别以标号304与312来标示。光源供应模组304与312分别用以产生第一光源与第二光源，且第一光源与第二光源的光行进方皆朝着平面318。此外，每一个影像感测装置都会搭配一个光源供应模组。

依照上述各实施例的教示，可以归纳出一些触碰感测方法的基本操作步骤，一如图6所示。图6为依照本发明一实施例的触碰感测方法的步骤的流程图。请参照图6，此触碰感测方法用于一光学式触控装置，其中此光学式触控装置包括有光源供应模组与第一影像感测装置。所述的光源供应模组用以提供光源来照射位于一平面上的一物件。而所述的第一影像感测装置配置于平面的第一角落，用以检测上述光源于物件的表面所反射的光线而取得第一影像。此方法包括有下列步骤：撷取第一影像中由物件的表面所反射上述光源的光线的影像特征(如步骤S602所示)；计算物件在第一影像感测装置上的成像位置(如步骤S604所示)；以及依据上述的影像特征与上述的成像位置来计算物件相对于平面的位置(如步骤S606所示)。

所述的影像特征包括该物件的影像的亮度和该物件的影像的成像大小的至少其中之一。

而在本发明的另一实施例中，若前述的光学式触控装置更包括有第二影像感测装置，而此第二影像感测装置配置于平面的第二角落，用以检测上述光源于物件的表面所反射的光线而取得第二影像，那么此触碰感测方法更可包括有下列步骤：撷取第二影像中由物件的表面所反射上述光源的光线的影像特征；计算物件在第二影像感测装置上的成像位置；以及依据对应于第一影像的影像特征与成像位置与对应于第二影像的影像特征与成像位置来计算物件相对于平面的位置。

综上所述，本发明采用光源供应模组、影像感测装置与处理电路来建构一光学式触控装置。在这些构件中，光源供应模组用以提供光源来照射位于一平面上的一物件。影像感测装置配置于前述平面的一角落，用以检测光源于物件的表面所反射的光线而取得一影像。处理电路接收前述影像，并依据此影像中由物件的表面所反射上述光源的光线的影像特征以及前述物件在影像感测装置上的成像位置来计算此物件相对于前述平面的位置。因此，这种光学式触控装置只需要利用到物件的反光亮度或物件的影像的成像大小以及物件在影像感测装置上的成像位置来计算此物件相对于前述平面的位置，而不需要利用到背景光源。此外，由于这种光学式触控装置不需要利用到反光元件、发光元件或光导元件来提供背景光源，因此可避免因为机构平整度或弯曲所导致的物件位置误判问题。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (15)

1.一种光学式触控装置，其特征在于包括：

第一光源供应模组，用以提供第一光源来照射位于一平面上的一个物件；

第一影像感测装置，配置于该平面的第一角落，用以检测该第一光源于该物件的表面所反射的光线而取得第一影像；以及

处理电路，接收该第一影像，并依据该第一影像中由该物件的表面所反射该第一光源的光线的影像特征以及该物件在该第一影像感测装置上的成像位置来计算该物件相对于该平面的位置。

2.如权利要求1所述的光学式触控装置，其特征在于：所述的影像特征包括该物件的影像的亮度和该物件的影像的成像大小的至少其中之一。

3.如权利要求1所述的光学式触控装置，其特征在于：该第一光源供应模组包括：

一个激光光源，用以产生一个线光源；以及

一个光学元件，用以将该线光源转换成该第一光源，以利用该第一光源照射该平面。

4.如权利要求3所述的光学式触控装置，其特征在于：该光学元件为一个圆柱镜或一个微机电扫描面镜；该圆柱镜用以将该线光源转换成一个面光源，以利用该面光源作为该第一光源来照射该平面；而该微机电扫描面镜则用以改变该线光源的光行进方向而形成该第一光源，以便利用该第一光源来扫描该平面。

5.如权利要求1所述的光学式触控装置，其特征在于：更包括第二影像感测装置，该第二影像感测装置配置于该平面的第二角落，用以检测该第一光源于该物件的表面所反射的光线而取得第二影像，而该处理电路更接收该第二影像，并依据该第一影像中由该物件的表面所反射该第一光源的光线的影像特征以及该物件在该第一影像感测装置上的成像位置，以及该第二影像中由该物件的表面所反射该第一光源的光线的影像特征以及该物件在该第二影像感测装置上的成像位置，来计算该物件相对于该平面的位置。

6.如权利要求5所述的光学式触控装置，其特征在于：该第一光源供应模组包括：

一个激光光源，用以产生一个线光源；以及

一个光学元件，用以将该线光源转换成该第一光源，以利用该第一光源照射该平面。

7.如权利要求6所述的光学式触控装置，其特征在于：该光学元件为一个圆柱镜或一个微机电扫描面镜；该圆柱镜用以将该线光源转换成一个面光源，以利用该面光源作为该第一光源来照射该平面；而该微机电扫描面镜则用以改变该线光源的光行进方向而形成该第一光源，以便利用该第一光源来扫描该平面。

8.如权利要求5所述的光学式触控装置，其特征在于：更包括第二光源供应模组，该第二光源供应模组用以提供第二光源来照射位于该平面的该物件。

9.如权利要求8所述的光学式触控装置，其特征在于：该第一光源供应模组包括第一激光光源与第一光学元件，该第一激光光源用以产生第一线光源，而该第一光学元件用以将该第一线光源转换成该第一光源，以利用该第一光源照射该平面，而该第二光源供应模组包括第二激光光源与第二光学元件，该第二激光光源用以产生第二线光源，而该第二光学元件用以将该第二线光源转换成该第二光源，以利用该第二光源照射该平面。

10.如权利要求9所述的光学式触控装置，其特征在于：该第一光学元件为一个第一圆柱镜或一个第一微机电扫描面镜，该第一圆柱镜用以将该第一线光源转换成第一面光源，以利用该第一面光源作为该第一光源来照射该平面；而该第一微机电扫描面镜则用以改变该第一线光源的光行进方向而形成该第一光源，以便利用该第一光源来扫描该平面；而该第二光学元件为一个第二圆柱镜或一个第二微机电扫描面镜，该第二圆柱镜用以将该第二线光源转换成第二面光源，以利用该第二面光源作为该第二光源来照射该平面；而该第二微机电扫描面镜则用以改变该第二线光源的光行进方向而形成该第二光源，以便利用该第二光源来扫描该平面。

11.如权利要求8所述的光学式触控装置，其特征在于：该第一光源供应模组设置在该第一角落，而该第二光源供应模组设置在该第二角落。

12.如权利要求1所述的光学式触控装置，其特征在于：该平面的形状为平行四边形。

13.一种触碰感测方法，用于一光学式触控装置，其特征在于：该光学式触控装置包括有一个光源供应模组与第一影像感测装置，该光源供应模组用以提供光源来照射位于一个平面上的物件，而该第一影像感测装置配置于该平面的第一角落，用以检测该光源于该物件的表面所反射的光线而取得第一影像，该方法包括：

撷取该第一影像中由该物件的表面所反射该第一光源的光线的影像特征；

计算该物件在该第一影像感测装置上的成像位置；以及

依据上述的影像特征与上述的成像位置来计算该物件相对于该平面的位置。

14.如权利要求13所述的触碰感测方法，其特征在于：所述的影像特征包括该物件的影像的亮度和该物件的影像的成像大小的至少其中之一。

15.如权利要求13所述的触碰感测方法，其特征在于：该光学式触控装置更包括第二影像感测装置，该第二影像感测装置配置于该平面的第二角落，用以检测该光源于该物件的表面所反射的光线而取得第二影像，该方法更包括：

撷取该第二影像中由该物件的表面所反射该光源的光线的影像特征；

计算该物件在该第二影像感测装置上的成像位置；以及

依据对应于该第一影像的影像特征与成像位置与对应于该第二影像的影像特征与成像位置来计算该物件相对于该平面的位置。

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