CN103324355B - 光学式触控装置及判断触控座标的方法 - Google Patents

Abstract

一种光学式触控装置及判断触控座标的方法。该光学式触控装置，包含有一触控区；一光学模块，包含有一光源及一感测模块，用来发射一光源讯号抵达该触控区中一触控物，并通过该感测模块撷取该触控物的一影像数据；以及一计算模块，耦接于该光学模块，用来根据该影像数据所对应的一脉冲，判断该触控物相对于该触控区的一触控座标；其中，该脉冲包含有一位置参数与一数值参数。

Description

光学式触控装置及判断触控座标的方法

技术领域

本发明涉及一种光学式触控装置及判断触控座标的方法，特别是涉及一种利用单一光学感测模块撷取一影像数据的光学式触控装置及判断触控座标的方法。

背景技术

触控装置已广泛地运用于各种消费性电子产品中，包含有电阻式、电容式、音波式及光学式等触控装置，并依据不同精准度的需求来进行挑选。而现有技术中，常见的光学式等触控装置利用多个光学感测模块，检测一触控物于光学式触控装置所对应的一触控座标。

请参考图1，图1为现有一光学式触控装置10的示意图。如图1所示，光学式触控装置10于一触控面板104的四周设置有光源条1000、1002、1004、1006，并于触控面板104的区域范围内产生多个光源讯号。光学检测器1020、1022设置于光学式触控装置10的一侧边，接收上述的多个光源讯号。当触控物(例如一手指F)出现于触控面板104的区域范围内时，手指F遮蔽了光源条1000、1002、1004、1006所产生的多个光源讯号的部分光源讯号，将产生手指F所对应的一阴影区域，在此情况下，光学检测器1020、1022将分别撷取包含有阴影区域的一第一影像数据与一第二影像数据。其中第一影像数据与第二影像数据根据阴影区域的讯号，显示手指F与各光学检测器1020、1022的距离，再利用三角定位的技术便能定义出手指F相对于触控面板104的位置。

由上述可知，光学式触控装置10必须利用多个光学检测器才能以三角定位取得触控物的位置，一方面将增加其生产成本，另一方面也要考虑多个光学检测器是否同步来撷取影像数据，或必须增设额外的比较电路来处理影像数据的差值。因此，如何适当地减少光学式触控装置中光学检测器的设置数量，同时降低处理影像数据的复杂度，就成为本领域重要的议题之一。

发明内容

因此，本发明的主要目的即在于提供一种利用单一光学感测模块，撷取一影像数据的光学式触控装置及判断一触控座标的方法。

本发明揭示一种光学式触控装置，包含有一触控区；一光学模块，包含有一光源及一感测模块，用来发射一光源讯号抵达该触控区中一触控物，并通过该感测模块撷取该触控物的一影像数据；以及一计算模块，耦接于该光学模块，用来根据该影像数据所对应的一脉冲，判断该触控物相对于该触控区的一触控座标；其中，该脉冲包含有一位置参数与一数值参数。

本发明还揭示一种判断一触控座标的方法，包含有发射一光源讯号抵达一触控区中一触控物，并撷取该触控物的一影像数据；以及根据该影像数据所对应的一脉冲，判断该触控物相对于该处控区的该触控座标；其中，该脉冲包含有一位置参数与一数值参数。

附图说明

图1为现有一光学式触控装置的示意图。

图2为本发明实施例的一显示装置整合一光学式触控装置的外观示意图。

图3为光学式触控装置的细部结构示意图。

图4A到图4C分别对应为不同实施例中感测模块所撷取的不同影像数据的示意图。

图5A、图5B及图5C分别代表光学式触控装置于不同实施例中判断触控座标的示意图。

图6为本实施例一判断触控座标流程的示意图。

附图符号说明

10、20光学式触控装置

1000、1002、1004、1006光源条

1020、1022光学检测器

104处理模块

2显示面板

200触控区

202光学模块

204计算模块

2040查找表

300转换模块

302曝光时间控制模块

3020、3040比较器

304光源强度控制模块

60判断触控座标流程

600、602、604、606、608步骤

F手指

SF边框

具体实施方式

请同时参考图2与图3，图2为本发明实施例的一显示装置2整合一光学式触控装置20的外观示意图，而图3为光学式触控装置20的细部结构示意图。如图2及图3所示，光学式触控装置20包含有一触控区200、一光学模块202、一计算模块204、一转换模块300、一曝光时间控制模块302以及一光源强度控制模块304。在此实施例中，触控区200对应于显示面板2的一显示范围，并大致覆盖显示装置2(仅保留部分为显示装置2的边框SF)，提供使用者进行触控的操作。光学模块202设置于显示装置2的一侧的边框SF上，并大致位于边框SF的中央区域，而计算模块204则与光学模块202电性连接，且在此实施例中计算模块204与光学模块202彼此相连，然而两者的位置根据使用者的不同需求，亦可彼此分离设置于光学式触控装置20中，非用以限制本发明的范畴。上述元件的设置方式示范性配合显示装置2，当然，根据不同的使用者需求，光学式触控装置20可适性地进行元件尺寸、大小、连接方式等的修改/变化，在此不赘述。

详细来说，光学模块202包含有一光源2020及一感测模块2022。光源2020可为一点状/线状光源、灯泡、发光二极管等发光体来发射一光源讯号，且光源2020大致位于边框SF的中央区域，至于光源讯号辐射状地平均散布于触控区200的范围内。感测模块2022用来撷取一特定时间于触控区200的范围内所产生的一影像数据，而影像数据对应为多个亮点讯号，通过一脉冲波形的方式来呈现不同讯号的强弱情形，并通过一光学镜片或一感光元件来收集多个光源讯号。当然，根据使用者需求亦可设置其他光学元件，用来加强收集上述多个光源讯号的效率，并非用以限制本发明的范畴。

转换模块300同时连接感测模块2022与计算模块204。转换模块300根据感测模块2022所撷取的影像数据的脉冲的至少一位置参数(index)与至少一数值参数(value)，对应产生一峰值讯号并传送至计算模块204，其中峰值讯号包含有脉冲的数值参数(通过影像数据的Y轴座标表示其大小)与该数值参数所对应的位置参数(通过影像数据的X轴座标表示其大小)。当然，亦可将转换模块300整合于感测模块2022内，直接由感测模块2022撷取影像数据并输出峰值讯号，并非用以限至本发明的范畴。请再参考图4A到图4C，图4A到图4C分别对应为不同实施例中感测模块2022所撷取的不同影像数据的示意图，而不同影像数据对应至的不同峰值讯号，以及每一峰值讯号所含脉冲的位置参数(X轴座标)与数值参数(Y轴座标)，最后再通过转换模块300来输出。

曝光时间控制模块302连接于感测模块2022与计算模块204，且包含一比较器3020。比较器3020预设有一上限临限值与一下限临限值，用以比较上限/下限临限值和计算模块204所输出的峰值讯号之间的差异，并由曝光时间控制模块302产生一控制讯号，以控制感测模块2022撷取影像数据的一曝光时间，通过调整曝光时间来调整峰值讯号的大小，以使峰值讯号不致大于上限临限值或不致小于下限临限值，造成峰值讯号判断其X轴座标与Y轴座标的困难。

光源强度控制模块304连接于光源2020与计算模块204，且包含一比较器3040。比较器3040预设有上限临限值与下限临限值，用以比较上限/下限临限值和计算模块204所输出的峰值讯号之间的差异，并由光源强度控制模块304产生一控制讯号，以控制光源2020所产生光源讯号的大小，以使峰值讯号不致大于上限临限值或不致小于下限临限值，造成峰值讯号判断其X轴座标与Y轴座标的困难。

计算模块204接收转换模块300所输出的峰值讯号，并预设有一查找表2040对应储存于一寄存装置(图中未示)内。查找表2040建立有针对不同峰值讯号的位置参数(X轴座标)，来对应至触控区200的一X轴坐标值，同时针对不同峰值讯号的数值参数(Y轴座标)，来对应至触控区200的一Y轴坐标值，进而判断手指F相对于触控区200的一触控座标。另外，根据峰值讯号对应的脉冲的位置参数(即X轴座标)与数值参数(即Y轴座标)，也能通过后制计算的方式，求得手指F相对于触控区200的一触控座标，或是通过一传输接口连接一计算机，动态地根据多个脉冲的位置参数(X轴座标)与数值参数(Y轴座标)，并结合判断位置的一演算法，以判断手指F的触控座标。由于直接利用查找表2040判断触控座标是提供一较方便的方式，且对应所提供的光学式触控装置20亦便于携带，因此，于后的实施例是直接以查找表2040为例，非用以限制本发明的范畴。

详细来说，以图4A为例，该笔影像数据的横轴可对应为感测模块2022的X轴分辨率，并代表触控区200于X轴方向上所能显示的范围。该笔影像数据的纵轴对应为影像数据的讯号强弱，通过一波形的高低变化来代表影像数据于不同X轴方向上的讯号强弱，在此实施例中，图4A所示的波形其顶部超过感测模块2022所能检测的光源讯号的最大值，所以呈现被截断的一平缓波峰。

相较于图4A，图4B或图4C所示的影像数据，其峰值讯号的X轴座标与Y轴座标皆不尽相同，代表手指F触碰触控区200于X轴方向或Y轴方向已产生变化，而光源讯号抵达手指F瞬间通过感测模块2022所撷取的影像数据，自然对应产生峰值讯号的Y轴座标的改变，或是峰值讯号的X轴座标的改变。于光源强度控制模块304产生相同的控制讯号下，手指F距离感测模块2022的远近，将会让影像数据所对应的峰值讯号的Y轴座标产生大小改变。换句话说，手指F距离感测模块2022愈近，则峰值讯号的Y轴座标愈大，若手指F距离感测模块2022愈远，则峰值讯号的Y轴座标愈小。在此情况下，本实施例能藉由曝光时间控制模块302或光源强度控制模块304，对应改变感测模块2022的曝光时间或是光源2020的光源讯号的大小，额外来调整峰值讯号的Y轴座标的大小，用以避免峰值讯号太大如图4A所示，而无法精准判断其X轴座标与Y轴座标，或是峰值讯号太小如图4C所示，造成判断其X轴座标与Y轴座标的困难。

最后，预先量测手指F触碰的不同触控座标时，其所对应的峰值讯号的Y轴座标大小变化与其对应的X轴座标的改变，用来建立查找表2040于Y轴方向以及X轴方向上，相对于触控区200上的触控座标。同时，本领域的技术人员可适性地加入曝光时间及光源讯号强度变化等相关参数，用来增加判断触控座标的精准度，或是额外考虑例如光源相对于触控物的角度变化、触控物的大小尺寸等参数，用以避免判断触控座标的误差，皆为本发明的范畴。

请参考图5A、图5B及图5C，其分别代表光学式触控装置20于不同实施例中判断触控座标的示意图，其中每一图中感测模块2022其光学元件所提供的横轴分辨率为(0，640)，纵轴分辨率为(0，255)，显示屏幕的分辨率为1920*1080个像素，手指F均以一半圆弧线移动于触控区200上，并于起点、中间点及终点各别撷取一张影像数据，至于不同实施例中是根据手指F距离感测模块2022的距离不同，对应设定不同的曝光时间，依序为20微秒、60微秒及100微秒，也就是说距离越远曝光时间愈长，避免峰值讯号过小造成判断触控座标的困难。

如图5A所示，手指F从起点经过中间点最后到终点，通过感测模块2022所量测的峰值讯号的Y轴座标的大小及其对应的X轴座标的数对，依序为(255，100)、(255，320)、(255，500)，进而通过查找表得到实际的触控座标依序为(900，10)、(960，70)与(1020，10)。如图5B所示，手指F从起点经过中间点最后到终点，通过感测模块2022所量测的峰值讯号的Y轴座标的大小及其对应的X轴座标的数对，依序为(150，100)、(150，320)、(150，500)，进而通过查找表得到实际的触控座标依序为(760，100)、(960，500)与(1160，100)。最后，如图5C所示，手指F从起点经过中间点最后到终点，通过感测模块2022所量测的峰值讯号的Y轴座标的大小及其对应的X轴座标的数对，依序为(80，100)、(80，320)、(80，500)，进而通过查找表得到实际的触控座标依序为(560，300)、(960，900)、(1360，300)。藉此，光学式触控装置20已实现通过单一感测模块2022，根据手指F于触控区的不同位置，来判断其对应的触控座标。

于本实施例中光学式触控装置20所适用的一判断触控座标方法，可进一步归纳为一判断触控座标流程60，如图6所示。判断触控座标流程60包含以下步骤：

步骤600：开始。

步骤602：光源2020发射光源讯号抵达触控区200中的触控物，并撷取触控物(如本实施例中的手指F)含脉冲的影像数据。

步骤604：转换模块300根据脉冲的至少一位置参数与至少一数值参数，通过曝光时间控制模块302或光源强度控制模块304来调整峰值讯号的大小，并将峰值讯号传送至计算模块204。

步骤606：计算模块204根据查找表2040所建立的峰值讯号的位置座标，判断触控物相对于显示面板2中触控区200的触控座标。

步骤608：结束。

本实施例所提供的判断触控座标流程60的细部操作方式，可参考图2到图5C所示及关于光学式触控装置20的相关段落来了解，在此不赘述。

值得注意地，本实施例利用根据感测模块2022于光源讯号抵达触控物后，对应撷取触控物的影像数据，再由转换模块300输出峰值讯号且对应为多个亮点讯号。相较于现有技术，根据多个光学检测器1020、1022所检测的影像数据中阴影区域的讯号，显示手指F与各光学检测器1020、1022的距离，再利用三角定位的技术便能定义出手指F相对于触控面板104的位置。因此，本领域的技术人员，已可结合现有技术中三角定位的技术，作为本实施例中亮点讯号的除错表或修正值，用以提高触控座标的精准度，同时适性地降低环境杂讯的干扰，皆为本发明的范畴。

综上所述，本发明提供一种光学式触控装置，是利用一光源产生多个光源讯号抵达位于一触控区的一触控物，再由一感测模块对应撷取触控物的一脉冲的影像数据，接着通过一转换模块将脉冲的至少一位置参数与至少一数值参数转换为一峰值讯号，并设置有一曝光时间控制模块与一光源强度控制模块，用以适性地调整峰值讯号的大小，最后由一计算模块比对峰值讯号及预设好的一查找表，用以判断触控物的一触控座标，以使使用者可得到更精准的触控座标。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明的权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (19)

1.一种光学式触控装置，包含有：

一触控区；

一光学模块，包含有一光源及一感测模块，用来发射一光源讯号抵达该触控区中一触控物，并通过该感测模块撷取该触控物的一影像数据；以及

一计算模块，耦接于该光学模块，用来根据该影像数据所对应的一脉冲，判断该触控物相对于该触控区的一触控座标；

其中，该脉冲包含有一位置参数与一数值参数，

所述位置参数对应于该感测模块的一坐标轴分辨率，所述数值参数对应于该影像数据的讯号强弱。

2.如权利要求1所述的光学式触控装置，其还包含一转换模块，耦接于该感测模块，用来根据该影像数据产生峰值讯号，以传送至该计算模块。

3.如权利要求2所述的光学式触控装置，其还包含一曝光时间控制模块，耦接于该感测模块，用来控制该感测模块撷取该影像数据的一曝光时间。

4.如权利要求3所述的光学式触控装置，其中该曝光时间控制模块还包含一比较器预设至少一临限值，用来根据该峰值讯号来调整该曝光时间，进而调整该峰值讯号的大小。

5.如权利要求2所述的光学式触控装置，其中该峰值讯号的大小根据该触控物相对于该感测模块的一相对位置而改变。

6.如权利要求5所述的光学式触控装置，其还包含一光源强度控制模块，耦接于该光源，用来根据该相对位置，调整该光源讯号的大小。

7.如权利要求6所述的光学式触控装置，其中该光源强度控制模块还包含一比较器预设至少一临限值，根据该该峰值讯号来调整该光源讯号的大小。

8.如权利要求1所述的光学式触控装置，其中该感测模块还包含至少一光学镜片或至少一感光元件，用来撷取该光源讯号抵达该触控物的该影像数据。

9.如权利要求1所述的光学式触控装置，其中该影像数据对应为多个亮点讯号。

10.如权利要求1所述的光学式触控装置，其中该触控区是一显示面板的一显示范围。

11.如权利要求1所述的光学式触控装置，其中根据该位置参数与该数值参数建立一查找表。

12.如权利要求11所述的光学式触控装置，其中该查找表根据峰值讯号的位置座标，用以决定该触控物于显示面板的该触控座标。

13.一种判断一触控座标的方法，包含有：

发射一光源讯号抵达一触控区中一触控物，并撷取该触控物的一影像数据；以及

根据该影像数据所对应的一脉冲，判断该触控物相对于该触控区的该触控座标；

其中，该脉冲包含有一位置参数与一数值参数，

所述位置参数对应于用于撷取该触控物的影像数据的感测模块的一坐标轴分辨率，所述数值参数对应于该影像数据的讯号强弱。

14.如权利要求13所述的方法，其还包含有：

根据该影像数据产生峰值讯号，以传送至计算模块。

15.如权利要求14所述的方法，其还包含有：

控制该影像数据的一曝光时间来调整该峰值讯号的大小。

16.如权利要求14所述的方法，其还包含有：

根据该触控物相对于该感测模块的一相对位置，调整该光源讯号的大小。

17.如权利要求16所述的方法，其中当该峰值讯号大于一临限值时，则调降该光源讯号的大小。

18.如权利要求13所述的方法，其还包含有；

根据该位置参数与该数值参数建立一查找表。

19.如权利要求13所述的方法，其还包含有：

根据峰值讯号的位置座标，用以决定该触控物于一显示面板的该触控座标。