CN102768591A - 感测式输入装置及其输入方法 - Google Patents

Abstract

一种感测式输入装置及其输入方法，感测式输入装置包括多个第一距离感测单元、多个第二距离感测单元以及一处理单元，并可用以模拟触控面板。第一距离感测单元与第二距离感测单元形成检测区域，其中第一距离感测单元以及第一距离感测单元检测此检测区域中的多个对象并分别回传第一检测距离值以及第二检测距离值。处理单元读取每一个第一检测距离值以及第二检测距离值，并依据第一距离感测单元的位置、第二距离感测单元的位置、第一检测距离值以及第二检测距离值，计算每一个对象在检测区域的对象位置。

Description

感测式输入装置及其输入方法

技术领域

本发明涉及一种感测式输入装置及其输入方法，特别涉及一种模拟触控面板的感测式输入装置及其输入方法。

背景技术

随着计算机的普及，键盘以及鼠标已成为一般大众接受程度最高的信息输入装置。但是由于键盘以及鼠标具有体积较大而不易携带，且在输入上略显复杂的缺点，近年来科技厂商开发了触控面板(Touch Panel)的输入技术。触控面板提供使用者较鼠标或键盘简单的输入方式，也缩小传统的输入装置的体积。由于目前电子产品的设计均以轻薄短小为设计方向，更是带动了触控面板的需求。

触控面板依其工作原理可大致上分为电阻式、电容式以及表面声波式，各具有其优缺点。其中电阻式的触控面板虽因透光率较差，而降低显示屏幕的亮度与对比。相较之下，电容式的触控面板透光率佳，但工作时较易受到温度、湿度或是接地状况影响，故稳定性略差。而表面声波式的触控面板的透光率以及分辨率都不错，为防水性较差，表面淋湿后会出现反应迟缓甚至是错误的情况。

且在过去几年的触控面板的技术中，具有大多数的触控技术仅能报告单点的问题。换句话说，传统的触控面板缺乏同时追踪多个接触点的能力。举例而言，电阻式以及电容式的技术是决定所有同时出现的触控点的平均值，并报告落于触控点之间的某处的单点。此外，不论是对应单点触控或是多点触控，目前所研发的触控面板都有成本高昂的问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提出一种感测式输入装置及其输入方法。

感测式输入装置包括多个第一距离感测单元、多个第二距离感测单元以及一处理单元。其中这些第一距离感测单元与这些第二距离感测单元形成一检测区域。

感测式输入装置的输入方法包括：利用第一距离感测单元由检测区域的一第一侧检测此检测区域中的多个对象，并利用第二距离感测单元由检测区域的一第二侧检测这些对象；读取每一个第一距离感测单元的一第一检测距离值以及每一个第二距离感测单元的一第二检测距离值；以及依据第一距离感测单元的位置、第二距离感测单元的位置、第一检测距离值以及第二检测距离值，计算每一个对象在检测区域的一对象位置。

其中每一个第一距离感测单元或第二距离感测单元可包括一红外线发射器以及一影像接收器。其中红外线发射器用以发出一红外线；影像接收器与红外线发射器成对，用以接收被反射的红外线。

根据一实施范例，这些第一距离感测单元的成对的红外线发射器以及影像接收器都配置于检测区域的第一侧，而第二距离感测单元的成对的红外线发射器以及影像接收器都配置于检测区域的第二侧。

当任一距离感测单元在检测区域中检测到任一对象时，检测到任一对象的距离感测单元可计算其与检测到的对象之间的距离作为检测距离值。而当任一距离感测单元在检测区域中没有检测到任一对象时，没有检测到任一对象的距离感测单元可设定一内定值(default value)作为检测距离值，以表示没有检测到任何对象。

处理单元可先依据第一距离感测单元的位置以及第一检测距离值得到N个候补坐标，依据第二距离感测单元的位置以及第二检测距离值得到M个候补坐标，并移除此(N+M)个候补坐标中重复出现的部分，再将剩余的候补坐标作为对象位置。

此外，感测式输入装置还可包括一传输单元，且传输单元以无线或有线的方式将对象位置传送给一电子装置。

综上所述，感测式输入装置及其输入方法检测位于检测区域的多个对象，并提供单点触控或是多点触控的操作。感测式输入装置重量轻、体积小又方便携带，且红外线发射器以及影像检测器的成本传统的触控面板更为低廉，因此更具竞争力。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1A为一实施范例的感测式输入装置的方框图；

图1B为另一实施范例的感测式输入装置的方框图；

图2为一实施范例的距离感测单元的示意图；

图3为一实施范例的感测式输入装置的输入方法的流程图；

图4A为一实施范例的单点滑动的示意图；

图4B为一实施范例的多点滑动的示意图；

图5A为一实施范例的感测式输入装置的示意图；

图5B为一实施范例的感测式输入装置的示意图；

图5C为一实施范例的感测式输入装置的示意图。

其中，附图标记

10    感测式输入装置

11，11a，11b，11c，11d，11e  第一距离感测单元

12a，12b，12c，12d，12e  第二距离感测单元

13    红外线发射器

14    影像接收器

16    处理单元

18    传输单元

20    检测区域

30，30a，30b  对象

40    电子装置

42    游标

44    屏幕对象

具体实施方式

以下在实施方式中详细叙述本发明的详细特征以及优点，其内容足以使任何本领域技术人员了解本发明的技术内容并据以实施，且根据本说明书所揭露的内容、权利要求范围及附图，任何本领域技术人员可轻易地理解本发明相关的目的及优点。

本发明提出一种感测式输入装置及其输入方法，其可用以模拟传统的触控面板等输入装置。请参照图1A，其为一实施范例的感测式输入装置的方框图。感测式输入装置10包括多个第一距离感测单元11a、11b、11c、11d以及11e(以下统称第一距离感测单元11)、多个第二距离感测单元12a、12b、12c、12d以及12e(以下统称第二距离感测单元12)以及一处理单元16。

其中第一距离感测单元11以及第二距离感测单元12构成一检测区域20；检测区域20可模拟触控面板提供使用者单点或多点触控的操作。虽下述实施范例中的检测区域20均为矩形，但不以此为限。可改变第一距离感测单元11以及第二距离感测单元12的排列，以因应对于为梯形、圆形三角形等不同设计的检测区域20。

根据一实施范例，每一个距离感测单元(包括第一距离感测单元11以及第二距离感测单元12)可具有邻近配置且成对的一红外线发射器13以及一影像接收器14，如图2所示。红外线发射器13用以发射一红外线，影像接收器14则用以接收被反射的红外线。

可能同时有多个对象30a以及30b(以下统称对象30)落于检测区域20之中，而被射出的红外线碰到对象30会被反射回成对的影像接收器14。因此距离感测单元可依据发出的红外线是否被阻挡(反射)，来判断是否有任何对象30被检测到。且通过影像接收器14接收到的反射红外线的强弱，距离感测单元可以得知此对象30与自身之间的距离。根据另一实施范例，距离感测单元也可利用超音波技术进行检测。

请参照图3，其为一实施范例的感测式输入装置的输入方法的流程图。

首先利用第一距离感测单元11由检测区域20的第一侧(例如1A图中检测区域20的上方)检测此检测区域20中的两个对象30，并利用第二距离感测单元12由检测区域20的第二侧(例如1A图中检测区域20的左方)检测同样的两个对象30(步骤S100)。

其中所有第一距离感测单元11的成对的红外线发射器13以及影像接收器14都配置于检测区域20的第一侧，而所有第二距离感测单元12的成对的红外线发射器13以及影像接收器14都配置于检测区域20的第二侧。换言之，成对的红外线发射器13以及影像接收器14都配置于同一侧。

而对象30例如可以是使用者的手指头或是触控笔的笔尖。须注意的是，检测区域20的大小可由处理单元16设定，并非是这些距离感测单元能力所及的感测范围。例如一般的红外线距离检测器所能达到的感测范围为5厘米到45厘米之间，但感测式输入装置10的检测区域20的边长可依需求被设置为5厘米到30厘米之间。换言之，虽然单一个距离感测单元在物理上能检测到5厘米到45厘米之间的对象30，但是感测式输入装置10可以只判断是否有对象30落于距离其5厘米到30厘米之间的检测区域20。如果有检测到位于检测区域20以外的对象30，可置之不理。

为了判断每一个对象30在检测区域20的一对象位置，处理单元16读取每一个第一距离感测单元11的一第一检测距离值以及每一个第二距离感测单元12的一第二检测距离值(步骤S110)。其中距离感测单元可是固定周期性发射红外线、接收红外线并计算检测距离值，以供处理单元16读取。距离感测单元也可以是被处理单元16发出的指令触发后才开始进行检测。

根据一实施范例，当任一距离感测单元在检测区域20中检测到任何一个对象30时，检测到对象30的距离感测单元计算其与检测到的对象30之间的距离作为检测距离值。例如图1A中的第一距离感测单元11a检测到对象30a，并回报第一距离感测单元11a与对象30a之间的距离作为检测距离值。同样地，第二距离感测单元12b检测到对象30a，并回报第二距离感测单元12b与对象30a之间的距离作为检测距离值。且第一距离感测单元11d检测到对象30b，并回报第一距离感测单元11d与对象30b之间的距离作为检测距离值。

而当任一距离感测单元在检测区域20中没有检测到任何对象30时，没有检测到对象30的距离感测单元(例如图1A中的第一距离感测单元11b、11c、11e以及第二距离感侧单元12a、12c、12d、12e)可设定一内定值(default value)作为检测距离值，以表示没有检测到对象30a或30b。

得到各个距离感测单元的检测距离值之后，处理单元16依据第一距离感测单元11的位置、第二距离感测单元12的位置、第一检测距离值以及第二检测距离值，计算每一个对象30在检测区域20的对象位置(步骤S120)。

处理单元16可先依据第一距离感测单元11的位置以及第一检测距离值得到N个候补坐标。处理单元16可将检测到对象30的第一距离感测单元11的位置作为候补坐标的一横坐标；并将检测到对象30的第一距离感测单元11的检测距离值作为对象位置的一纵坐标。类似地，可依据第二距离感测单元12的位置以及第二检测距离值得到M个候补坐标。处理单元16可将检测到对象30的第二距离感测单元12的位置作为候补坐标的纵坐标；并将检测到对象30的第二距离感测单元12的检测距离值作为对象位置的横坐标。

接着处理单元16再移除(N+M)个候补坐标中重复出现的部分，将剩余的候补坐标作为判别出的对象位置。此时为了避免些许的检测误杀造成将同一个对象30误判为不同对象30的情况，可将每个候补坐标进行适当的扩张。例如可将距离小于一门坎值(例如1厘米)的不同候补坐标视为同一个。

以图1A的例子而言。假设第一距离感测单元11a、11b、11c、11d以及11e分别被水平配置于由检测区域20的上方边缘起10、15、20、25以及30厘米处，而第二距离感测单元12a、12b、12c、12d以及12e分别被垂直配置于由检测区域20的左方边缘起10、15、20、25以及30厘米处。并假设第一距离感测单元11a的检测距离值为10厘米；第一距离感测单元11d的检测距离值为10厘米；第二距离感测单元12b的检测距离值为11厘米。

则处理器可依据上述数据得知在检测区域20可能有对象位于候补坐标(10，10)、(25，10)以及(11，10)。但其中候补坐标(10，10)以及(11，10)距离极近，因此被判定为对应同一个对象30。因此候补坐标(10，10)以及(11，10)被视为重复出现，而被择一删除。如此一来，处理单元16便可得知在检测区域20有对象位置为(10，10)以及(25，10)的两个对象30a以及30b。

且在步骤S120之后，处理单元16可通过一传输单元18以无线或有线的方式将对应于所有对象30的对象位置传送给一电子装置40，如图1B。其中电子装置40可以是手机或平板式计算机等不利于配置实体键盘或鼠标的移动式装置。

通过上述感测式输入装置10，可提供使用者多点触控的操作接口。更进一步地，感测式输入装置10并可检测对象30的单点滑动或是多点滑动的情形，如图4A以及图4B所示。

于图4A的实施范例中，对象30向右滑动。处理单元16可不断计算对象30的对象位置，并发送给电子装置40。电子装置40可计算得到对象30移动的向量而知对象30向右滑动，再对应使一光标42向右移动。但检测移动的动作也可以由处理单元16进行。处理单元16也可自行判断动作对应的指令(例如将光标42向右移动)，再将指令传送给电子装置40执行。此外，因对象30滑动时连续依序遮蔽第一距离检测单元11a、11b、11c、11d以及11e所发出的红外线，因此处理单元16也可依此判断对象30向右滑动，再将“对象30向右滑动”的数据或是这笔数据对应的指令发送给电子装置40。

于图4B的实施范例中，对象30a以及30b分别向左右滑动。类似地，处理单元16可通过对象位置的改变或是各个距离检测单元被连续遮蔽的情形得知对象30a以及30b的移动信息，并发送给电子装置40。电子装置40则可对应收到的移动信息，据以将一屏幕对象44进行放大。

须注意的是，上述单点滑动、多点滑动的方式及对应的指令仅为举例，本发明不以此为限。

除此之外，测式输入装置并可有多种实施范例，如图5A到图5C所示。图5A到图5C的实施范例仅绘示第一距离感测单元11为例，而第二距离感测单元12的配置也可类推。

于图5A的实施范例中，第一距离感测单元11的红外线发射器13可以水平发射红外线。当第一距离感测单元11没有在检测区域20中检测到任何对象30时，可将预先设定的内定值作为检测距离值，以表示没有检测到对象30。

而于图5B的实施范例中，第一距离感测单元11的红外线发射器13略朝下发射红外线；发射出的红外线是在检测区域20的边缘处被桌面等边缘对象阻挡。则当第一距离感测单元11没有在检测区域20中检测到任何对象30时，检测距离值自然会是所能得到的临界值，以表示没有检测到对象30。

较佳的是，第一距离感测单元11配置于贴近桌面等较低的位置，以免感测到使用者的手掌或其它不相关的物体而被造成误判。

若使用者所需的检测区域20较大而超出单一个第一距离感测单元11物理上的感测范围，感测式输入装置10可并用上下或左右两组第一距离感测单元11单元，如图5C。处理单元16读取左右两组所有的第一距离感测单元11的检测距离值之后，再执行步骤S120得到对应于检测区域20中的对象30的对象位置。

综上所述，感测式输入装置及其输入方法利用能够检测距离的感测单元检测位于检测区域的对象，并据以提供使用者单点触控或是多点触控的操作。感测式输入装置的红外线发射器以及影像检测器占用的体积极小，因此重量轻、体积小又方便携带。且红外线发射器以及影像检测器的成本远较现有触控面板低廉，又不易损坏，因此更能利用于赠品或是玩具等低价产品。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种感测式输入装置，具有一检测区域，其特征在于，该感测试输入装置包括：

多个第一距离感测单元，该些第一距离感测单元检测该检测区域中的多个对象并分别回传一第一检测距离值；

多个第二距离感测单元，该些第一距离感测单元与该些第二距离感测单元形成该检测区域，该些第二距离感测单元检测该些对象并分别回传一第二检测距离值；以及

一处理单元，读取每一该第一距离感测单元的该第一检测距离值以及每一该第二距离感测单元的该第二检测距离值，并依据该些第一距离感测单元的位置、该些第二距离感测单元的位置、该些第一检测距离值以及该些第二检测距离值，计算每一该对象在该检测区域的一对象位置。

2.根据权利要求1所述的感测式输入装置，其特征在于，每一该第一距离感测单元或第二距离感测单元包括：

一红外线发射器，用以发出一红外线；以及

一影像接收器，与该红外线发射器成对，用以接收被反射的该红外线。

3.根据权利要求1所述的感测式输入装置，其特征在于，还包括：

一传输单元，以无线或有线的方式将该些对象位置传送给一电子装置。

4.根据权利要求1所述的感测式输入装置，其特征在于，当任一该距离感测单元在该检测区域中没有检测到任一该对象时，没有检测到任一该对象的该距离感测单元设定一内定值作为该检测距离值，以表示没有检测到任一该对象。

5.根据权利要求1所述的感测式输入装置，其特征在于，该处理单元依据该些第一距离感测单元的位置以及该些第一检测距离值得到N个候补坐标，依据该些第二距离感测单元的位置以及该些第二检测距离值得到M个候补坐标，并移除该(N+M)个候补坐标中重复出现的部分，再将剩余的该些候补坐标作为该些对象位置。

6.一种感测式输入装置的输入方法，其特征在于，包括：

利用多个第一距离感测单元由一检测区域的一第一侧检测该检测区域中的多个对象，并利用多个第二距离感测单元由该检测区域的一第二侧检测该些对象；

读取每一该第一距离感测单元的一第一检测距离值以及每一该第二距离感测单元的一第二检测距离值；以及

依据该些第一距离感测单元的位置、该些第二距离感测单元的位置、该些第一检测距离值以及该些第二检测距离值，计算每一该对象在该检测区域的一对象位置。

7.根据权利要求6所述的感测式输入装置的输入方法，其特征在于，在所述依据该些第一距离感测单元的位置、该些第二距离感测单元的位置、该些第一检测距离值以及该些第二检测距离值，计算每一该对象在该检测区域的该对象位置的步骤之后，还包括：

以无线或有线的方式将该些对象位置传送给一电子装置。

8.根据权利要求6所述的感测式输入装置的输入方法，其特征在于，每一该第一距离感测单元或第二距离感测单元包括用以发出一红外线的一红外线发射器，以及与该红外线发射器成对且用以接收被反射的该红外线的一影像接收器。

9.根据权利要求6所述的感测式输入装置的输入方法，其特征在于，当任一该距离感测单元在该检测区域中没有检测到任一该对象时，没有检测到任一该对象的该距离感测单元设定一内定值作为该检测距离值，以表示没有检测到任一该对象。

10.根据权利要求6所述的感测式输入装置的输入方法，其特征在于，该些第一距离感测单元有N个，该些第二距离感测单元有M个，N以及M为大于1的正整数；该依据该些第一距离感测单元的位置、该些第二距离感测单元的位置、该些第一检测距离值以及该些第二检测距离值，计算每一该对象在该检测区域的该对象位置的步骤包括：

依据该些第一距离感测单元的位置以及该些第一检测距离值，得到N个候补坐标；

依据该些第二距离感测单元的位置以及该些第二检测距离值，得到M个候补坐标；以及

移除该(N+M)个候补坐标中重复出现的部分，并将剩余的该些候补坐标作为该些对象位置。

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