CN102609124A

CN102609124A - 用以检测输入装置的表面触碰状态的方法及相关输入装置

Info

Publication number: CN102609124A
Application number: CN2011103034006A
Authority: CN
Inventors: 刘智民; 周益成
Original assignee: VIA SHANGHENGJING TECHNOLOGY CORP
Current assignee: VIA SHANGHENGJING TECHNOLOGY CORP; Himax Imaging Inc
Priority date: 2010-10-31
Filing date: 2011-10-09
Publication date: 2012-07-25
Also published as: TW201218048A; US20120105373A1

Abstract

本发明公开用以检测输入装置的表面触碰状态的方法及相关输入装置，其中用以检测输入装置的表面的触碰状态的方法，包括：应用设置于第一位置的第一二维影像传感器，撷取所述表面上的对象的第一撷取影像；以及分析所述第一撷取影像的多条水平线以分别输出所述对象对应于所述表面的多个第一位置。

Description

用以检测输入装置的表面触碰状态的方法及相关输入装置

技术领域

本发明涉及触碰状态的检测，尤其涉及一种用以检测输入装置的表面触碰状态的方法以及应用该方法的输入装置。

背景技术

触碰面板(touch panel)在多样的消费者电子产品中有着广泛的应用，使用者仅需要运用手指或触碰笔在触碰面板屏幕移动，便可从屏幕选择影像或是字符，输入信息以及执行功能。

传统触碰面板可依据不同的感测方法分成几种不同的类型。举例来说，触碰面板可以是电阻式(resistive type)触碰面板或是电容式(capacitive type)触碰面板。电阻式触碰面板由两个氧化铟锡(indium tin oxide，ITO)传导薄膜相互堆叠而成，经由施加压力来将这两个传导薄膜电连接在一起，其控制器便可测量该面板上的电压差以计算出该触碰输入的坐标。而电阻式触碰面板的结构则是由两个分别沿着X轴方向以及Y轴方向电连接在一起的电极层(electrode layer)以及在这两个电极层之间的绝缘层所构成，如此一来，便可经由使用者的手指的静电反应所产生的电容差值以及电场来决定触碰输入。

近年来，已开始有将光学传感器应用在触碰面板的设计问世。这样的设计对于大面积的触碰面板来说，会较为合适且较为经济。在制作大面积的触碰面板时，不论是电阻式或是电容式的触碰面板，「感测」材质(例如：氧化铟锡传导薄膜)的消耗量亦会有等比例的增加。然而，由于光学触碰面板的结构中并没有「感测」材质，增加触碰面板的尺寸并不会导致该光学触碰面板的制作成本跟着等比例上升。部分现有的光学触碰面板应用了一维(one dimensional，1-D)条形码读取装置或一些特别设计的线性光学传感器来作为触碰检测器。然而，上述的光学触碰面板并无法感测触碰的压力或是笔划的强度。此外，上述的线性光学传感器外型会太薄以及过长而难以分割和布局，因此需要较高的制作成本。

发明内容

因此，本发明的目的之一，在于提供一种方法来检测输入装置的表面的触碰状态以及应用该方法的输入装置，以解决上述的问题。

依据本发明的第一实施例，一种用以检测输入装置的表面的触碰状态的方法，包括：应用设置于第一位置的第一二维(two-dimension，2D)影像传感器(sensor)，撷取所述表面上的对象的第一撷取影像；以及分析所述第一撷取影像的多条水平线以分别输出所述对象对应于所述表面的多个第一位置。

依据本发明的第二实施例，一种用以检测输入装置的表面的触碰状态的方法，包括：应用设置于第一位置的二维影像传感器，来撷取所述表面上的对象的第一撷取影像，其中所述对象具有第一部分以及第二部分，而所述第二部分具有与所述第一部分不同的光学特征；以及依据所述第一撷取影像中所述第一部分的垂直位置来输出触碰压力。

依据本发明的第三实施例，提供一种输入装置，包括第一二维影像传感器以及触碰控制器。所述第一二维影像传感器设置于表面上的第一位置，用以撷取所述表面上的对象的第一撷取影像。所述触碰控制器耦接于所述第一二维影像传感器，用以分析所述第一撷取影像的多条水平线以分别输出所述对象对应于所述表面的多个第一位置。

依据本发明的第四实施例，提供一种输入装置，包括对象、二维影像传感器以及触碰控制器。所述对象具有第一部分以及第二部分，其中所述第二部分具有与所述第一部分不同的光学特征。所述二维影像传感器设置于表面的第一位置，用以撷取所述表面上的所述对象的第一撷取影像。所述触碰控制器耦接于所述二维影像传感器，用以分析所述第一撷取影像中所述第一部分的垂直位置来输出触碰压力。

附图说明

图1所示为依据本发明一实施例的输入装置的简图；

图2所示为依据本发明另一实施例的输入装置的简图；

图3所示为依据本发明另一实施例的输入装置的简图；

图4为依据本发明一实施例的用以检测输入装置的表面的触碰状态的流程图；以及

图5为依据本发明另一实施例的用以检测输入装置的表面的触碰状态的流程图。

【主要元件符号说明】

110 二维影像传感器

112_1～112_m 感测排

120 圆柱型凹透镜

130 触碰控制器

132 读取电路

134 分析电路

140 平板

150 触碰笔

250、260 延展性触碰笔

252、262 弹性元件

254、264 第一部分

256、266 第二部分

310 第一二维影像传感器

320 第二二维影像传感器

330 第一圆柱型凹透镜

340 第二圆柱型凹透镜

350 触碰控制器

360 平板

G1、G2 感测组

Routl～Routm、“Routl～Routm 读取数据

S402～S408、S502～S508 步骤

具体实施方式

在说明书及权利要求书中使用了某些词汇来指称特定的元件。所属领域中的普通技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同的名词来称呼同样的元件。本说明书及权利要求书并不以名称的差异来作为区分元件的方式，而是以元件在功能上的差异来作为区分的准则。在通篇说明书及权利要求中所提及的「包括」为开放式的用语，故应解释成「包括但不限定于」。另外，「耦接」一词在此包括任何直接及间接的电气连接手段。因此，若文中描述第一装置耦接于第二装置，则代表该第一装置可直接电气连接于该第二装置，或通过其它装置或连接手段间接地电气连接至该第二装置。

请参照图1，图1所示为依据本发明一实施例的输入装置100的简图。输入装置100包括(但不局限于)二维(two-dimension，2D)影像传感器(sensor)110、圆柱型(cylindrical)凹透镜(concave lens)120以及触碰控制器130，其中平板反射器(未图示)，也就是一面镜子，被相对应地设置于二维影像传感器120的相对方向上。输入装置100应用在平板140(例如：显示器(monitor)或是其它的平板)上。二维影像传感器120用以在平板140的平面上撷取一场景来得到第一撷取影像。圆柱型凹透镜120则设置于二维影像传感器110之前，用以扩大第一场景的影像尺寸，以形成于二维影像传感器110之上。触碰控制器130耦接于二维影像传感器110，用以分析第一撷取影像的至少一部分，以检测出平板140的平面的触碰状态。请注意，在此实施例中，输入装置100为光学触碰装置，圆柱型凹透镜120是用来将第一场景的影像尺寸扩大并成像于二维影像传感器110上的光学装置；然而，上述范例仅用来说明本发明的精神，而并非用来限定本发明的范围。应用其它具有扩大机能的光学装置的设计亦落入本发明的范围内。此外，圆柱型凹透镜120仅为用来将该第一场景的影像尺寸扩大并成像于二维影像传感器110上的优选实施例，在本发明其它的实施例中，亦可依据不同的设计考虑而选择不加入圆柱型凹透镜120。

在一实施例中，二维影像传感器110包括多个感测排(sensorrow)112_1～112_m。触碰控制器包括读取电路132以及分析电路134。读取电路132用以逐一读取二维影像传感器110的感测排112_1～112_m，并接着产生多笔读取数据Routl～Routm。分析电路134则会分析读取电路132所读出的读取数据Routl～Routm，以检测出平板140的平面的触碰状态。如同图1所示，触碰笔150被置放于二维影像传感器110的检测区域中。圆柱型凹透镜120将触碰笔150的影像尺寸扩大并成像于二维影像传感器110上。触碰控制器130逐一读取二维影像传感器110的感测排112_1～112_m并产生读取数据Routl～Routm。接着，触碰控制器130分析读取数据Routl～Routm来检测出触碰笔150的碰触位置。在此实施例中，二维影像传感器110的帧率(frame rate)为30印s(frame per second)，而其中m等于50，输入装置100的更新率可被视为1500fps。

在另一实施例中，读取电路130将感测排112_1～112_m分割为n个感测组(sensor group)G1～Gn。在其中的一个范例中，m等于50而n等于10。也就是说，第一感测组G1包括感测排112_1、112_11、112_21、112_31、112_41；第二感测组G2包括感测排112_2、112_12、112_22、112_32、112_42，以此类推(请注意，为了简明起见，图中仅示出两个感测组G1与G2)。然而，这个范例的目的仅是用来说明本发明，并非用来限定本发明的范围。也就是说，m与n可为其它任意正整数。读取电路132逐一读出感测组G1～G10，并接着产生多笔读取数据Routl’～Routl0’。分析电路134则分析读取电路132所读出的读取数据Routl’～Routl0’来检测出平板140的平面的触碰压力。

如图2所示，两延展性(extensive)触碰笔(亦即具有弹性的触碰笔)250、260被设置于二维影像传感器110的感测区域中。延展性触碰笔250包括弹性元件252、第一部分254以及第二部分256。第二部分用以接触平板140的表面，其中第二部分254经由弹性元件252连结于第一部分256，且第二部分254可自由移动，而第二部分256具有与第一部分254不同的光学特征。在此范例中，弹性元件252为弹簧，第一部分254由不透明材质构成，而第二部分256则由透明材质构成。由于延展性触碰笔260的结构和材质均与延展性触碰笔250相同，相关说明在此不再赘述。

圆柱型凹透镜120将延展性触碰笔250、260的影像尺寸扩大，以成像于二维影像传感器110之上。触碰控制器130逐一读取感测组G1～G10，以分别产生读取数据Routl’～Routl0’。接着，触碰控制器130依据读取数据Routl’～Routl0’，分析成像在二维影像传感器110的光拒斥(light rejection)区域(亦即暗区域)以及光接收(light acceptance)区域(亦即亮区域)，以检测延展性触碰笔250、260的触碰压力。如图2所示，延展性触碰笔260的触碰压力高于延展性触碰笔250的触碰压力，是故延展性触碰笔260成形在二维影像传感器110上的暗区域会较延展性触碰笔250成形在二维影像传感器110上的暗区域来得长，而二维影像传感器110上的暗区域可由二维影像传感器110的感测组G1～G10来加以感测。在此实施例中，二维影像传感器110的帧率亦为30fps而n等于10，因此输入装置100的更新率可被视为300印s。

请注意，在上述的范例之中，延展性触碰笔250、260是由三个不同元件组合而成，然而，本实施例仅用来说明本发明的精神，这并非用来限定本发明的范围。举例来说，延展性触碰笔可由第一部分以及第二部分组成，其中第二部分由弹性材质构成，并连结于第一部分，用来接触平板140的平面，而第二部分具有与第一部分不同的光学特征。同样地，可经由分析延展性触碰笔成像在二维影像传感器的光拒斥区域(亦即暗区域)以及光接收区域(亦即亮区域)，来达到检测延展性触碰笔的触碰压力的目的。

请参照图3，图3为依据本发明另一实施例实现的输入装置300的简图。输入装置300包括(但不局限于)第一二维影像传感器310、第二二维影像传感器320、第一圆柱型凹透镜330以及第一圆柱型凹透镜340、触碰控制器350以及平板360，其中两平板反射器(未图示)，例如：两面镜子，分别设置于第一与第二二维影像传感器310与320的相对方向的两边。第一二维影像传感器310用以撷取平板360的表面上的第一场景以得到第一撷取影像。第一圆柱型凹透镜330设置于第一二维影像传感器310之前，用以扩大第一场景的影像尺寸，以形成于第一二维影像传感器310之上。第二二维影像传感器320用以撷取平板360的表面(与第一二维影像传感器310所在的表面相同)上的第二场景以得到第二撷取影像。第二圆柱型凹透镜340设置于第二二维影像传感器320之前，用以扩大第二场景的影像尺寸，以形成于第二二维影像传感器320之上。控制器350耦接于第一二维影像传感器310与第二二维影像传感器320，用以分析第一撷取影像的至少一部分与第二撷取影像的至少一部分，以检测出平板360的平面的触碰状态。请注意，在此实施例中，输入装置300为光学触碰装置，第一与第二圆柱型凹透镜330与340为用以分别将第一场景与第二场景的影像尺寸扩大并成像于第一二维影像传感器310与第二二维影像传感器320上的光学装置；然而，上述范例仅用来说明本发明，并非用来限定本发明的范围。应用其它具有扩大机能的光学装置的设计亦落入本发明的范围内。此外，对其它未采用第一与第二圆柱型凹透镜330与340或是仅采用其中之一的设计来说，如可得到大致相同的结果，其设计仍然会落入本发明的范围内。在阅读过上述所公开的实施例之后，本领域普通技术人员应可轻易了解输入装置300的操作，为简明起见，相关叙述在此不再赘述。

上述实施例仅用来说明本发明在实践上的设计，并非用来限制本发明的范围。本领域普通技术人员应可轻易得知，在不背离本发明的精神的前提下，对输入装置进行各种不同修改的设计，仍属于本发明的范围内。

图4为依据本发明一实施例的用以检测输入装置的表面的触碰状态的流程图。请注意，倘若大体上可达到相同的结果，并不需要一定照图4所示的流程中的步骤顺序来进行，且图4所示的步骤不一定要连续进行，亦即，其它步骤亦可插入其中；详细操作步骤包括(但不限定于)：

步骤402：应用二维影像传感器来撷取输入装置的表面上的场景，以得到撷取影像，其中二维影像传感器包括多个感测排。

步骤404：应用延展性装置来接触输入装置的平面，其中延展性装置位于该场景之中。

步骤406：扩大该场景的影像尺寸，以形成于二维影像传感器之上。

步骤408：分析该撷取影像的至少一部分，以检测出该输入装置的该平面的触碰压力。

在步骤408之中，该多个感测排被分为多个感测组以接着产生多笔读取数据。接着分析这些读取数据来检测该输入装置的平面的触碰状态。在阅读过前述关于图2所示的输入装置100的说明之后，本领域普通技术人员应可轻易得知图4中各个步骤的相关运作，为简明起见，在此不再赘述。

图5为依据本发明另一实施例的用以检测输入装置的表面的触碰状态的流程图。请注意，倘若大体上可达到相同的结果，并不需要一定照图5所示的流程中的步骤顺序来进行，且图5所示的步骤不一定要连续进行，亦即，其它步骤亦可插入其中；详细操作步骤包括(但不限定于)：

步骤502：应用第一二维影像传感器来撷取该输入装置的该表面上的场景，以得到第一撷取影像，其中该第一二维影像传感器包括多个感测排。

步骤504：应用第二二维影像传感器来撷取该输入装置的该表面上的场景，以得到第二撷取影像，其中该第二二维影像传感器包括多个感测排。

步骤506：扩大该场景的影像尺寸，以形成于该第一二维影像传感器与该第二二维影像传感器之上。

步骤508：分析该第一撷取影像与该第二撷取影像的至少一部分，以检测出该输入装置的该平面的触碰位置。

在步骤508之中，该第一二维影像传感器的该多个感测排以及该第二二维影像传感器的该多个感测排被逐一读取出来，产生复数笔读取数据。接着分析这些读取数据来检测该输入装置的该平面的触碰状态。在阅读过前述关于图3所示的输入装置300的说明之后，本领域普通技术人员应可轻易得知图5中各个步骤的相关运作，为简明起见，在此不再赘述。

总结来说，本发明的各个实施例提供了一种输入装置以及方法来检测该输入装置的平面的触碰状态。经由应用二维影像检测器以及光学装置来将该场景的影像尺寸扩大，以形成于该二维影像传感器之上，该输入装置的触碰状态可经由该二维影像检测器的多个感测排来加以检测。接着，本发明的其它实施例提供了一种逐排读取的顺序来增加更新率并检测该输入装置的该触碰位置。此外，该输入装置还配置了延展性装置以接触碰该输入装置的该平面；因此，该输入装置的触碰压力可经由一组逐排读取的顺序来检测出该输入装置的该触碰压力。

以上所述仅为本发明的优选实施例，凡依本发明权利要求所做的等同变化与修饰，皆应属本发明的覆盖范围。

Claims

1.一种用以检测输入装置的表面的触碰状态的方法，包括：

应用设置于第一位置的第一二维影像传感器，撷取所述表面上的对象的第一撷取影像；以及

分析所述第一撷取影像的多条水平线以分别输出所述对象对应于所述表面的多个第一位置。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括：

调整触碰区域，其中所述触碰区域形成于所述第一二维影像传感器上。

3.根据权利要求2所述的方法，其中所述触碰区域应用圆柱型凹透镜来加以调整。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一二维影像传感器包括多个感测排，每一感测排对应于所述第一撷取影像的一水平线，而分别输出所述对象对应于所述表面的多个第一位置的步骤包括：

逐一读取所述第一二维影像传感器的所述多个感测排以产生多笔读取数据；以及

分析每一感测排的至少一读取数据以输出所述对象的所述位置。

5.根据权利要求1所述的方法，还包括：

应用第二二维影像传感器来撷取第二撷取影像，其中所述第二二维影像传感器设置于所述表面上不同于所述第一位置的第二位置；以及

分析所述第二撷取影像的多条水平线以分别输出所述对象对应于所述表面的多个第二位置。

6.根据权利要求5所述的方法，其中所述多个第一位置中的一第一位置与所述多个第二位置中相对应的一第二位置形成所述对象的一坐标。

7.根据权利要求1所述的方法，其中所述对象具有第一部分以及第二部分，并可由分析所述第一撷取影像的所述第一部分来得到所述表面上的触碰压力，其中所述第二部分具有与所述第一部分不同的光学特征。

8.一种用以检测输入装置的表面的触碰状态的方法，包括：

应用设置于第一位置的二维影像传感器，来撷取所述表面上的对象的第一撷取影像，其中所述对象具有第一部分以及第二部分，而所述第二部分具有与所述第一部分不同的光学特征；以及

依据所述第一撷取影像中所述第一部分的垂直位置来输出触碰压力。

9.根据权利要求8所述的方法，其中所述对象还包括弹性元件，所述第二部分经由所述弹性元件连结于所述第一部分，且所述第二部分可自由移动。

10.根据权利要求8所述的方法，其中所述第二部分由弹性材质构成，并连结于所述第一部分。

11.根据权利要求10所述的方法，还包括分析所述第一撷取影像的多条水平线以分别输出所述对象对应于所述表面的多个第一位置。

12.一种输入装置，包括：

第一二维影像传感器，设置于表面上的第一位置，用以撷取所述表面上的对象的第一撷取影像；以及

触碰控制器，耦接于所述第一二维影像传感器，用以分析所述第一撷取影像的多条水平线以分别输出所述对象对应于所述表面的多个第一位置。

13.根据权利要求12所述的输入装置，还包括：

光学透镜，设置于所述第一二维影像传感器前，用以调整触碰区域，其中所述触碰区域形成于所述第一二维影像传感器上。

14.根据权利要求13所述的输入装置，其中所述光学透镜为圆柱型凹透镜。

15.根据权利要求12所述的输入装置，其中所述第一二维影像传感器包括多个感测排，每一感测排对应于所述第一撷取影像的一水平线，而所述触碰控制器包括：

读取电路，用以逐一读取所述第一二维影像传感器的所述多个感测排以产生多笔读取数据；以及

分析电路，用以分析所述读取电路所读取的至少一读取数据以输出所述对象的所述位置。

16.根据权利要求12所述的输入装置，还包括：

第二二维影像传感器，设置于所述表面上不同于所述第一位置的第二位置，且耦接于所述触碰控制器，用以撷取第二撷取影像；

其中所述触碰控制器分析所述第二撷取影像的多条水平线以分别输出所述对象对应于所述表面的多个第二位置。

17.根据权利要求16所述的输入装置，其中所述多个第一位置中的一第一位置与所述多个第二位置中相对应的一第二位置形成所述对象的一坐标。

18.根据权利要求12所述的输入装置，其中所述对象具有第一部分以及第二部分，并可由分析所述第一撷取影像的所述第一部分来得到所述表面上的触碰压力，其中所述第二部分具有与所述第一部分不同的光学特征。

19.一种输入装置，包括：

对象，具有第一部分以及第二部分，其中所述第二部分具有与所述第一部分不同的光学特征；

二维影像传感器，设置于表面的第一位置，用以撷取所述表面上的所述对象的第一撷取影像；以及

触碰控制器，耦接于所述二维影像传感器，用以分析所述第一撷取影像中所述第一部分的垂直位置来输出触碰压力。

20.根据权利要求19所述的输入装置，其中所述对象还包括弹性元件，所述第二部分经由所述弹性元件连结于所述第一部分，且所述第二部分可自由移动。

21.根据权利要求19所述的输入装置，其中所述第二部分由弹性材质构成，并连结于所述第一部分。

22.根据权利要求19所述的输入装置，其中所述触碰控制器还分析所述第一撷取影像的多条水平线以分别输出所述对象对应于所述表面的多个第一位置。