CN103677434B - 光学触控装置以及可调式导光装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光学触控装置，用以感测物体相对于该光学触控装置的移动，包含：物体侦测装置，用以侦测该物体并据以产生物体影像，在第一模式下具有第一侦测区域，且在第二模式下具有第二侦测区域，其中该第一侦测区域大于该第二侦测区域；影像传感器，用以撷取该物体影像的图框；控制单元，根据该物体侦测装置是使用该第一侦测区域和该第二侦测区域中的哪一个而调整该影像传感器的影像撷取范围。

Description

光学触控装置以及可调式导光装置

技术领域

本发明涉及一种光学触控装置以及可调式导光装置，特别有关于一种可改变影像撷取范围的光学触控装置以及可改变导光区域的可调式导光装置。

背景技术

随着技术不断的进步，以往使用滚球的鼠标或是轨迹球等逐渐被光学鼠标或是光学触控装置等取代。此类光学鼠标或是光学触控装置都是判断装置的感测表面跟一物体(例如手指或是鼠标移动的平面)的相对运动。

图1A和图1B绘示了现有技术的光学触控装置100，其用以感测手指或一物体在一感测表面上的位移。图1A绘示了光学触控装置100的剖面图，而图1B绘示了光学触控装置100内部控制其动作的电路方块图。光学触控装置100包含了一物体侦测装置102(包含感测表面103和光源105)、一影像传感器107、透镜109、111、一控制单元113、一存储装置115以及一光源控制单元117。物体侦测装置102可侦测物体的一物体影像。具体来说，光源105会由光源控制单元117控制发光动作而照射位在感测表面103上的手指101来产生一影像。影像传感器107会撷取影像中的图框。处理单元113会根据撷取的图框来计算出手指101的位移动作。此外，处理单元113也控制存储装置115的数据存取以及光源控制单元117的动作。

前述的物体侦测装置除了包含如图1A所述的感测表面103和光源105之外，可更包含一导光板。如图2所示，物体侦测装置202包含了感测表面203、光源205以及一导光板207。光源205将光射入导光板207，然后导光板会引导光使其射至感测表面203上的手指201并根据反射光产生影像。影像传感器211会通过透镜209撷取影像中的图框。

前述的物体侦测装置的影像撷取范围都是固定的。也就是说，其影像撷取范围通常是感测表面的大部分甚至全部。然而，某些情况下可能不需要那么大的影像撷取范围。举例来说，使用者在观看一网页上的数据时，可能仅需要上下移动画面，因此仅需要一较窄的触控区域来感测手指上下移动的动作。因此，若影像撷取范围都是固定的，不仅影像传感器需要将电能消耗在较无效率的影像撷取范围，也需要使光源照明到较大的范围，故会增加电能的消耗。

发明内容

因此，本发明的一个目的是公开一种可调整影像撷取范围的光学触控装置。

本发明的另一个目的是公开一种可调式导光装置。

本发明的一实施例公开了一种光学触控装置，用以感测物体相对于该光学触控装置的移动，包含：物体侦测装置，用以侦测该物体并据以产生物体影像，在第一模式下具有第一侦测区域，且在第二模式下具有第二侦测区域，其中该第一侦测区域大于该第二侦测区域；一影像传感器，用以撷取该物体影像的图框；一控制单元，根据该物体侦测装置是使用该第一侦测区域和该第二侦测区域中的哪一个而调整该影像传感器的影像撷取范围。

本发明的又一实施例公开了一种可调式导光装置，在第一模式下具有第一导光区域，且在第二模式下具有第二导光区域，其中该第一导光区域大于该第二导光区域，包含：多个导光板；以及导光区域调整装置，在该第一模式下使第一数目的该多个导光板形成该第一导光区域，在该第二模式下使第二数目的该多个导光板形成该第二导光区域。其中多个导光板包含：第一导光板；第二导光板；以及第三导光板。在第一模式下第一导光板、第二导光板以及该第三导光板形成第一导光区域，且第二导光板位在第一导光板和第三导光板之间，而在第二模式下第一导光板、第二导光板以及第三导光板重迭形成该第二导光区域。

根据前述的实施例，可根据不同需求来调整导光区域的大小，进而调整物体侦测区域的大小，并据以调整影像传感器的影像撷取范围，如此可以最佳化电能的使用效率。

附图说明

图1A和图1B绘示了现有技术的光学触控装置剖面图和方块图。

图2绘示了现有技术的包含导光板的物体侦测装置示意图。

图3A和图3B绘示了根据本发明一实施例的光学触控装置。

图4A、图4B、图5A、图5B、图5C、图6A、图6B、图7、图8A、图8B、图8C、图8D分别绘示了根据本发明实施例的可调式导光装置。

图9和图10绘示了根据本发明实施例的光学触控及位移感测装置。

其中，附图标记说明如下：

100、600 光学触控装置

101、201 手指

102、202、301、901 物体侦测装置

103、203、601、905 感测表面

105、205、403、405、407、503、505、507、903、915 光源

107、207、211、911、921 影像传感器

109、111、209、909、917、919、1001 透镜

113 控制单元

115 存储装置

117、401 光源控制单元

300 光学触控装置

402、509、511、513、605、607、609、801、803、805 导光板

409、411、413 导光区

501 导光区域调整装置

603 机壳

900、1000 光学触控及位移感测装置

907 可调式导光装置

913 位移侦测单元

922、1003 反射材料层

923 表面

具体实施方式

在说明书及前面的权利要求当中使用了某些词汇来指称特定的元件。所属领域中具有通常知识者应可理解，硬件制造商可能会用不同的名词来称呼同一个元件。本说明书及前面的权利要求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。在通篇说明书及前面的权利要求当中所提及的「包含」是一开放式的用语，故应解释成「包含但不限定于」。

图3A和图3B绘示了根据本发明一实施例的光学触控装置300，其是一俯视图。如图3A所示，物体侦测装置301在第一模式下具有较大的影像侦测区域(以斜线标示的区域)，而如图3B所示，物体侦测装置301在第二模式下具有较小的影像侦测区域。光学触控装置300中的控制单元会根据该物体侦测装置是使用第一侦测区域和第二侦测区域中的哪一个而调整该影像传感器的影像撷取范围。图3A和图3B中的光学触控装置300可使用图1A、图1B和图2中所示的结构。因此，光学触控装置300可表示为：一种光学触控装置，用以感测一物体(例如图1A和图2中的手指101、201)相对于光学触控装置的移动，包含：一物体侦测装置，用以侦测该物体并据以产生一物体影像，在一第一模式下具有一第一侦测区域，且在一第二模式下具有一第二侦测区域，其中该第一侦测区域大于该第二侦测区域；一影像传感器(如图1A、图1B中的107和211)，用以撷取该物体影像的至少一图框；一控制单元(如图1B的113)，根据物体侦测装置是使用第一侦测区域和该第二侦测区域中的哪一个而调整该影像传感器的影像撷取范围。请留意上述的实施例不可视为本发明范围的限制。举例来说，第二模式下不限定使用中间部分做为影像撷取范围，且光学触控装置不限定只具有两种模式。

有许多种方法可用以调整物体侦测装置的侦测区域，底下将举例详述。其中一种方式是，在光学触控装置提供一可调式导光装置，并改变其导光区域以调整物体侦测装置的侦测区域。此可调式导光装置在图3A中的第一模式下具有一第一导光区域，且在图3B中的第二模式下具有一第````二导光区域。其中第一导光区域大于第二导光区域，且第一导光区域对应于该第一侦测区域而第二导光区域对应于第二侦测区域。图4A、图4B、图5A、图5B、图5C、图6A、图6B、图7、图8A、图8B、图8C、图8D分别绘示了此类可调式导光装置的例子。但请留意下列实施例不可视为本发明范围的限制。举例来说，第二模式下不限定使用中间部分做为影像撷取范围或导光区域。

在图4A和图4B中，可调式导光装置包含了一光源控制单元401、一导光板402、以及多个光源403、405以及407。光源控制单元401控制光源403-407的发光程度以在图4A中的第一模式下形成第一导光区域(斜线标示区域)在导光板402，以及在图4B中的第二模式下形成第二导光区域在导光板402。具体来说，导光板402具有三个相同大小的导光区块409、411以及413。在第一模式下，光源403、405以及407均是发光状态，因此导光区块409、411以及413均会有光通过而形成了第一导光区。而在第二模式下，仅有光源405是发光状态，因此仅有导光区块411会有较足量的光通过而形成了第二导光区。但请留意光源的数量，排列方式以及在第一第二模式下的动作模式并不受限在图4A和图4B的实施例。

而在另一实施例中，导光装置可具有多数的导光板，且在第一模式时使第一数目的导光板形成第一导光区域，在第二模式下使第二数目的导光板形成第二导光区域。举例来说，在图5A和图5B所示的实施例中，导光装置具有一导光区域调整装置501、多个光源503、505、507以及多个导光板509、511、513，且导光板509、511、513彼此间是连接的。在第一模式下，导光区域调整装置501会使导光板509、511、513组成第一导光区域，如图5A所示。而在第二模式下，导光区域调整装置501会将导光板509、511、513折迭，使得导光板509、511、513在俯视时是重迭的。图5C绘示了导光板509、511、513在图5B所示的状态时，自X方向看入的结构的其中一例，但不限定。从图5C可看出，导光板509、511、513呈现重迭的状态，因此俯视时只会看到导光板511。相较于图4A、图4B所示的实施例，图5A、图5B以及图5C所示的实施例并不是调整光源来改变导光区域大小，而是改变导光板的排列方式。

而在图6A，图6B所示的实施例中，可调式导光装置包含在一光学触控装置600中，此光学触控装置600具有一机壳603，但此光学触控装置600也可替换成其它类型的装置。可调式导光装置具有多个导光板605、607、609并位在光学触控装置600的感测表面601下。在图6A所示的第一模式下，导光板605、607、609均突出机壳603而形成了较大的第一导光区。而在图6B所示的第二模式下，导光板605、609退至机壳603下，而导光板607仍位在感测表面601下，形成了第二导光区。光学触控装置600也具有导光区域调整装置501来控制导光板的动作。

前述的图6A，图6B实施例中，在第一模式下的多个导光板，其垂直方向上的位置都是相同的。图7绘示了图6A，图6B中自X方向看入的导光板排列示意图。由图7可看出，导光板605、607以及609的垂直方向位置是相同的，也就是说位在相同平面上。图8A、图8B所绘示的实施例中，导光板在垂直方向上的位置则是不同的，也就是说位在不同平面上。在图8A中，导光板801、803以及805形成的第一导光区和图6A大小相同，但导光板801、803以及805的垂直位置是不同的。图8B绘示了图8A中自X方向看入的导光板排列示意图。由图8B可看出，导光板801、803以及805互相独立且位在不同平面上，但自上方俯视时(Y方向)，却可得到如图8A的导光面积。而在第二模式下，导光板801、803以及805以重迭的方式形成了较小的第二导光区，如图8C所示。图8D则绘示了图8C中自X方向看入的示意图。由图8D可看出，导光板801、803以及805互相重迭，因此形成了较小的第二导光区。

导光区域调整装置控制光学触控装置的机制可以有相当多的实现方式，举例来说，可以机械方式如来调整导光板的位置。由于熟知此项技艺者当可根据本发明所述的内容了解该如何具体施行，故在此不再赘述。此外，前述的实施例中，导光板以及其它元件的位置关系并不受限制，可根据实际需求及设计来更改。举例来说，在图5A、图5B以及图5C所示的实施例中，光源503、505以及507可以是固定的，或着跟随着导光板一起动作。同样的，在图6A、图6B的实施例中，用以提供光给导光板605、607以及609的光源，可以是固定的，也可以跟着导光板605、607以及609一起动作。此外，第一模式、第二模式的切换可以有多种触发形式。举例来说，可以在光学触控装置上设置一硬件开关予以切换，或是由使用者通过计算机装置进行设定。此类变化及润饰均应在本发明的范围内。

而且，前述的导光板可具有下列特性至少其一：导光板会使光的行进方向转向；导光板会将光转成散射光，散射光的强度会随着距离而衰减；导光板会加强入射光的强度，使物体未接触该影像侦测器时仍可被照亮。

前述实施例所揭露的可调式导光装置，不限定使用在光学触控装置，也可与位移感测装置做结合。图9绘示了根据本发明实施例的光学触控及位移感测装置900。如图9所示，光学触控及位移感测装置900包含了物体侦测装置901、透镜909以及影像传感器911。物体侦测装置901、透镜909以及影像传感器911用以执行前述的光学触控功能。物体侦测装置901包含了光源903、感测表面905、以及可调式导光装置907。前述的可调式导光装置的实施例均可做为可调式导光装置907使用。由于物体侦测装置901、透镜909以及影像传感器911执行的光学触控功能已详述于前，故在此不再赘述。

此外，光学触控及位移感测装置900更包含位移侦测单元913，用以侦测光学触控及位移感测装置900相对应于表面923的位移。在此实施例中，位移侦测单元913包含了光源915、透镜917、919、影像传感器921以及反射材料层922，但并不限于具有这些元件。位移侦测单元913可用以侦测光学触控及位移感测装置900相对应于表面923的位移。

须注意的是，根据本发明实施例的光学触控及位移感测装置可使用同一影像传感器来分别执行光学触控功能以及位移感测功能。请参阅图10，图10中的光学触控及位移感测装置1000相较于光学触控及位移感测装置900少了影像传感器911但包含了透镜1001以及反射材料层1003。物体侦测装置901产生的物体影像可穿过透镜1001并通过反射材料层1003而被影像传感器921接收。如此原本做为位移侦测使用的影像传感器921也可使用在光学触控功能中。

前述的可调式导光装置，不限于使用在前述的光学触控装置或是光学触控及位移感测装置，也可使用在其它装置上或者独立使用。

根据前述实施例，可得到一种光学触控方法，用以感测一物体相对于该光学触控方法的移动，其包含下列步骤：在一第一模式下使用该物体侦测装置的一第一侦测区域侦测该物体并据以产生一物体影像(如图3A)，且在一第二模式下使用该物体侦测装置的一第二侦测区域产生该物体影像(如图3B)，其中该第一侦测区域大于该第二侦测区域；使用一影像传感器撷取该物体影像的至少一图框；以及根据该物体侦测装置是使用该第一侦测区域和该第二侦测区域中的哪一个而调整影像传感器的影像撷取范围。

此外，根据前述实施例也可得到一种光学触控及位移感测方法，用以感测一物体相对于该光学触控装置的移动以及该光学触控及位移感测装置相对应于一表面的位移，其包含下列步骤：使用一位移侦测单元(如图9的侦测单元913)侦测该光学触控及位移感测装置相对应于该表面的位移；在一第一模式下使用物体侦测装置(如图9的901)的一第一侦测区域侦测该物体并据以产生一物体影像，且在一第二模式下使用该物体侦测装置的一第二侦测区域产生该物体影像，其中该第一侦测区域大于该第二侦测区域；使用一影像传感器撷取该物体影像的至少一图框；以及根据该物体侦测装置是使用该第一侦测区域和该第二侦测区域中的哪一个而调整该影像传感器的影像撷取范围。

根据前述的实施例，可根据不同需求来调整导光区域的大小，进而调整物体侦测区域的大小，并据以调整影像传感器的影像撷取范围，如此可以最佳化电能的使用效率。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (16)

1.一种光学触控装置，用以感测物体相对于该光学触控装置的移动，包含：

物体侦测装置，用以侦测该物体并据以产生物体影像，在第一模式下具有第一侦测区域，且在第二模式下具有第二侦测区域，其中该第一侦测区域大于该第二侦测区域；

影像传感器，用以撷取来自该物体侦测装置的该物体影像的图框；

控制单元，根据该物体侦测装置是使用该第一侦测区域或该第二侦测区域而调整该影像传感器的影像撷取范围。

2.如权利要求1所述的光学触控装置，其中该物体侦测装置包含可调式导光装置，在该第一模式下具有第一导光区域，且在该第二模式下具有第二导光区域，其中该第一导光区域大于该第二导光区域，且该第一导光区域对应于该第一侦测区域而该第二导光区域对应于该第二侦测区域。

3.如权利要求2所述的光学触控装置，进一步包括光源控制单元，其中该可调式导光装置包含导光板以及多个光源，该光源控制单元控制该多个光源的发光程度以在该第一模式形成该第一导光区域在该导光板，以及在该第二模式下形成该第二导光区域在该导光板。

4.如权利要求3所述的光学触控装置，其中该导光板具有下列特性至少其一：该导光板会使光的行进方向转向；该导光板会将光转成散射光，该散射光的强度会随着距离而衰减；该导光板会加强入射光的强度，使该物体未接触该物体侦测装置时仍可被照亮。

5.如权利要求3所述的光学触控装置，其中该光源控制单元在该第一模式下使第一数目的该多个光源发光来形成该第一导光区域，而在该第二模式下使第二数目的该光源发光来形成该第二导光区域，其中该第一数目大于该第二数目。

6.如权利要求2所述的光学触控装置，其中该可调式导光装置包含多个导光板，并包含导光区域调整装置，在该第一模式下使第一数目的该多个导光板形成该第一导光区域，在该第二模式下使第二数目的该多个导光板形成该第二导光区域。

7.如权利要求6所述的光学触控装置，其中该多个导光板具有下列特性至少其一：该多个导光板会使光的行进方向转向；该多个导光板会将光转成散射光，该散射光的强度会随着距离而衰减；该导光板会加强入射光的强度，使该物体未接触该物体侦测装置时仍可被照亮。

8.如权利要求6所述的光学触控装置，其中该物体侦测装置包含第一导光板、第二导光板以及第三导光板，在该第一模式下该第一导光板、该第二导光板以及该第三导光板形成该第一导光区域，且该第二导光板位在该第一导光板和该第三导光板之间，而在该第二模式下该第二导光板单独形成该第二导光区域。

9.如权利要求6所述的光学触控装置，其中该物体侦测装置包含第一导光板、第二导光板以及第三导光板，在该第一模式下该第一导光板、该第二导光板以及该第三导光板形成该第一导光区域，且该第二导光板位在该第一导光板和该第三导光板之间，而于该第二模式下该第一导光板、该第二导光板以及该第三导光板重迭形成该第二导光区域。

10.如权利要求9所述的光学触控装置，其中该第一导光板连接于该第二导光板，该第二导光板连接于该第三导光板，而在该第二模式下该第一导光板、该第二导光板以及该第三导光板以折迭的方式而重迭。

11.如权利要求9所述的光学触控装置，其中该第一导光板、该第二导光板以及该第三导光板互相独立且位在不同平面上。

12.如权利要求1所述的光学触控装置，更包含：

位移侦测单元，用以侦测该光学触控装置相对应于表面的位移。

13.一种可调式导光装置，在第一模式下具有第一导光区域，且在第二模式下具有第二导光区域，其中该第一导光区域大于该第二导光区域，包含：

多个导光板；

导光区域调整装置，在该第一模式下使第一数目的该多个导光板形成该第一导光区域，在该第二模式下使第二数目的该多个导光板形成该第二导光区域；

其中该多个导光板包含：

第一导光板；

第二导光板；以及

第三导光板，在该第一模式下该第一导光板、该第二导光板以及该第三导光板形成该第一导光区域，且该第二导光板位在该第一导光板和该第三导光板之间，而在该第二模式下该第一导光板、该第二导光板以及该第三导光板重迭形成该第二导光区域。

14.如权利要求13所述的可调式导光装置，其中该第一导光板连接于该第二导光板，该第二导光板连接于该第三导光板，而在该第二模式下该第一导光板、该第二导光板以及该第三导光板以折迭的方式而重迭。

15.如权利要求13所述的可调式导光装置，其中该第一导光板、该第二导光板以及该第三导光板互相独立且位在不同平面上。

16.如权利要求13所述的可调式导光装置，其中该多个导光板具有下列特性至少其一：该多个导光板会使光的行进方向转向；该多个导光板会将光转成散射光，该散射光的强度会随着距离而衰减；该多个导光板会加强入射光的强度。