CN103809787B - 适于接触控制及悬浮控制的触控系统及其操作方法 - Google Patents

Abstract

一种适于接触控制及悬浮控制的触控系统，包含接触检测装置、悬浮检测装置以及处理单元。所述接触检测装置用以检测接触控制信息。所述悬浮检测装置用以检测悬浮控制信息。所述处理单元耦接所述接触检测装置和所述悬浮检测装置，所述处理单元用以当所述接触控制信息表示预设多指手势时开启所述悬浮检测装置。

Description

适于接触控制及悬浮控制的触控系统及其操作方法

技术领域

本发明涉及一种触控系统，特别涉及一种适于接触控制及悬浮控制的触控系统及其操作方法。

背景技术

触控操作中，使用者可通过碰触触控面并于所述触控面上移动手指来相对控制显示装置所执行的应用程式。然而在某些情形下，如果所述使用者必须触碰所述触控面方能执行操作，则会造成不便。例如在搭配具有大尺寸屏幕的显示装置时，较佳能够在距离所述显示装置一段距离下仍能够对其进行操控。

例如图1显示了美国专利公开第2008/0100572号披露的一种用于移动装置的非接触式使用者介面（touchless user interface for a mobile device），其中为了能够适用于不同的可携式装置，所述使用者介面提供传感装置200作为配件。所述传感装置200包含至少一支架210用以设置传感器220以及连接器230用以与可携式装置100进行通讯。所述传感装置200的传感器220可在所述可携式装置100上方形成传感空间101。

然而，由于所述传感装置200是为了适用于可携式装置100的小尺寸屏幕而设计，因此采用表面声波（surface acoustic wave）或超音波（ultrasonic）技术来进行手指传感，其特点为可适用于检测单指近距离操作但不适合用在30寸以上大尺寸屏幕的多点触控，而且不适用于较长距离（例如15公分以上）的悬浮操作，故其使用功能上具有很大的限制。

有鉴于此，本发明还提出一种适于接触控制和悬浮控制的触控系统及其操作方法，其可通过识别接触检测装置检测的多点手势以切换至悬浮控制。

发明内容

本发明的目的在提供一种适于接触控制和悬浮控制的触控系统及其操作方法，其可适用于多点接触控制以及悬浮控制。

本发明另一目的在提供一种适于接触控制及悬浮控制的触控系统及其操作方法，其可配合具有大尺寸屏幕的图像显示装置进行远距悬浮控制。

本发明提供一种适于接触控制及悬浮控制的触控系统，包含接触检测装置、悬浮检测装置以及处理单元。所述接触检测装置用以检测接触控制信息。所述悬浮检测装置用以检测悬浮控制信息。所述处理单元耦接所述接触检测装置和所述悬浮检测装置，所述处理单元当所述接触控制信息表示预设多指手势时，开启所述悬浮检测装置。

本发明还提供一种触控系统的操作方法，该操作方法包含下列步骤：接触检测装置检测第一碰触事件时，进入接触控制模式；以及所述接触控制模式下，当所述接触检测装置检测预设多指手势时，进入悬浮控制模式。

本发明还提供一种适于接触控制及悬浮控制的触控系统，该触控系统包含触控面板、至少一图像传感器以及处理单元。所述触控面板用以检测至少一手指位置。所述至少一图像传感器用以获取物体图像。所述处理单元用以接收所述手指位置相关的接触控制信息和所述物体图像相关的悬浮控制信息；其中，所述处理单元当所述触控面板检测碰触事件时，以所述接触控制信息作为主控制信息；所述处理单元当所述接触控制信息表示预设多指手势时，以所述悬浮控制信息作为所述主控制信息。

一实施例中，所述预设多指手势为至少三只手指逐渐靠近接着离开触控面。

一实施例中，所述处理单元同一时间仅开启所述接触检测装置和所述悬浮检测装置的其中一者；或者所述处理单元当开启所述悬浮检测装置并以所述悬浮控制信息作为主控制信息时，降低所述接触检测装置的检测频率。

一实施例中，所述处理单元还根据所述接触检测装置检测的接触控制信息或所述悬浮检测装置检测的悬浮控制信息相对控制图像显示装置。

一实施例中，所述接触检测装置包含电容式触控面板、电阻式触控面板或光学式触控面板用以检测至少一手指位置；所述悬浮检测装置包含至少一图像传感器用以获取物体图像。

本发明实施例的适于接触控制及悬浮控制的触控系统及其操作方法中，处理单元是根据预设多指手势将系统的操作从接触控制模式切换至悬浮控制模式；在所述悬浮控制模式下，所述处理单元还可根据物体距离或碰触事件将系统的操作从所述悬浮控制模式切换回所述接触控制模式。

附图说明

图1显示已知非接触使用者介面的示意图；

图2显示本发明实施例的适于接触控制及悬浮控制的触控系统的方块示意图；

图3A显示本发明实施例的适于接触控制及悬浮控制的触控系统的示意图；

图3B显示本发明实施例的适于接触控制及悬浮控制的触控系统的另一示意图；

图4A-4C显示本发明实施例的触控系统的预设多指手势的示意图；

图5A显示本发明实施例的适于接触控制及悬浮控制的触控系统的操作方法的流程图；

图5B显示本发明实施例的适于接触控制及悬浮控制的触控系统的操作方法的另一流程图。

附图标记说明

1 触控系统 11 接触检测装置

111 触控面板 111a 触控面

1112、1112′ 图像传感器 12 悬浮检测装置

121、121′ 图像传感器 13 处理单元

2 图像显示装置 S₃₁-S₃₅ 步骤

100 可携式装置 101 传感空间

200 传感装置 210 支架

220 传感器 230 连接器

St 接触控制信息 Sh 悬浮控制信息。

具体实施方式

为了让本发明的上述和其他目的、特征、和优点能更明显，下文将配合所附图示，作详细说明如下。在本发明的说明中，相同的构件是以相同的符号表示，在此提前说明。

请参照图2所示，其显示本发明实施例的适于接触控制和悬浮控制的触控系统的方块示意图。本发明实施例的触控系统1包含接触检测装置11、悬浮检测装置12以及处理单元13；其中，所述处理单元13接收所述接触检测装置11检测的接触控制信息St和所述悬浮检测装置12检测的悬浮控制信息Sh，并判断使用所述接触检测装置11的所述接触控制信息St作为主控制信息或使用所述悬浮检测装置12的所述悬浮控制信息Sh作为主控制信息，用来相对控制图像显示装置2。所述图像显示装置2例如可为液晶显示器、电浆显示器或投影装置等，并无特定限制；其中，根据触控信息或悬浮手势控制图像显示装置所执行的功能已为已知。本发明的精神在于所述处理单元13在所述接触检测装置11和所述悬浮检测装置12间的操作切换。

请参照图2和图3A-3B所示，图3A和图3B显示本发明实施例的适于接触控制和悬浮控制的触控系统1的示意图。

所述接触检测装置11可包含触控面板111，例如电容式触控面板、电阻式触控面板或光学式触控面板，用以进行平面触控检测。所述接触检测装置11通过所述触控面板111检测接触控制信息St并传送至所述处理单元13进行后处理；其中，所述接触检测装置11所包含的所述触控面板111只要是能够检测多点触控者即可，并无特定限制。例如图3A中，所述触控面板111例如为电容式或电阻式触控面板，因而所述接触检测装置11并不另外包含图像传感器；图3B中，所述触控面板111例如为光学式触控面板，因此所述接触检测装置11可还包含至少一图像传感器（例如此处显示两图像传感器1112和1112′）用以获取横跨所述触控面板111的触控面111a的图像帧；其中，所述接触检测装置11所包含的图像传感器的数目是根据所述处理单元13处理所述接触控制信息St所使用的演算法而定，并无特定限制。光学式触控面板可还包含多个条状光源设置于所述触控面111a的边缘。所述接触控制信息St例如可包括碰触事件（touch event）、至少一手指位置以及所述至少一手指位置的变化等。

所述悬浮检测装置12包含至少一图像传感器用以获取物体图像，例如图3A显示图像传感器12 1而图3B显示两图像传感器121、121′；其中，所述悬浮检测装置12所包含的图像传感器的数目是根据所述处理单元13进行悬浮控制所使用的演算法而定，并无特定限制。所述悬浮检测装置12用以通过所述至少一图像传感器121（121′）获取的所述物体图像检测悬浮控制信息Sh并传送至所述处理单元13进行后处理；其中，所述悬浮控制信息Sh例如可包括物体距离H（图3A）及悬浮手势（hovering gesture）；其可为单指手势或多指手势。

所述处理单元13例如可为数位处理器（DSP），其耦接所述接触检测装置11和所述触控面板111以及所述悬浮检测装置12和所述至少一图像传感器121（121′）以分别接收所述接触控制信息St和所述悬浮控制信息Sh。例如所述处理单元13可接收至少一手指位置相关的接触控制信息St和物体图像相关的悬浮控制信息Sh。当所述接触检测装置11的触控面板111检测碰触事件时，所述处理单元13以所述接触控制信息St作为主控制信息；当所述接触控制信息St表示预设多指手势时，所述处理单元13开启所述悬浮检测装置12和所述至少一图像传感器121（121′）并以所述悬浮控制信息Sh作为所述主控制信息。

一实施例中，所述预设多指手势例如可为至少三只手指逐渐靠近接着离开所述接触检测装置11的触控面板111的触控面111a。例如参照图4A-4C所示，其显示本发明实施例的触控系统的一种预设多指手势的示意图；其中，图4A显示使用者先以五指展开并碰触所述触控面板111的触控面111a；接着图4B中所述五只手指逐渐靠近；最后图4C中所述五只手指离开所述触控面111a，如此完成一个完整的多指手势。可以了解的是，本发明中所述预设多指手势并不以此为限，其可根据不同应用而设计并将相关信息预先储存于存储单元中，例如可利用3只手指、4只手指或5只手指执行其他多指手势。所述处理单元13则将所述悬浮控制信息Sh与所述存储单元中的资料相比对以判断预设多指手势是否发生。

一实施例中，当所述接触检测装置11检测到碰触事件时，所述处理单元13则进入接触控制模式。所述接触控制模式中，所述处理单元13可仅开启所述接触控制装置11以处理所述接触检测装置11检测的所述接触控制信息St，并将所述接触控制信息St作为主控制信息以相对控制所述图像显示装置2。此时，所述悬浮检测装置12可被关闭以避免消耗不必要的电能。

另一实施例中，当所述接触检测装置11未检测到碰触事件时，所述处理单元13可直接进入悬浮控制模式。所述悬浮控制模式中，所述处理单元13则将所述悬浮控制信息Sh作为主控制信息以相对控制所述图像显示装置2，而所述接触检测装置11可被关闭或持续开启（改变其操作参数）。例如，当进入所述悬浮控制模式时，所述处理单元13开启所述至少一图像传感器121（121′）并降低所述接触检测装置11的触控面板111的检测频率，以利用较低的检测频率检测碰触事件。或者，当进入所述悬浮控制模式时，所述处理单元13关闭所述接触检测装置11，并根据所述悬浮检测装置11所检测的物体图像计算物体距离H以判断是否开启所述接触检测装置11。例如，当所述物体距离H小于等于距离阈值时，则再度进入所述接触控制模式以开启所述接触检测装置11。一种实施例中，当所述物体距离H小于等于距离阈值时，所述接触检测装置11被开启以检测碰触事件，当所述接触检测装置11检测到碰触事件时，所述处理单元13则进入所述接触控制模式并关闭所述悬浮检测装置12。可以了解的是，本发明说明中，当所述接触检测装置11被开启或关闭时，可表示所述触控面板111相对地被开启或关闭；当所述悬浮检测装置11被开启或关闭时，可表示所述至少一图像传感器121（121′）相对地被开启或关闭。

总而言之，本发明实施例中，所述处理单元13同一时间可仅开启所述接触检测装置11和所述悬浮检测装置12其中的一者；或者，同一时间仅开启所述触控面板111和所述至少一图像传感器121（121′）其中的一者。

请参照图5A所示，其显示本发明实施例的适于接触控制和悬浮控制的触控系统的操作方法的流程图，包含下列步骤：检测碰触事件（步骤S₃₁）；进入接触控制模式（步骤S₃₂）；检测预设多指手势（步骤S₃₃）；以及进入悬浮控制模式（步骤S₃₄）；其中，图5A的实施例是针对进入所述悬浮控制模式时所述接触检测装置11不被关闭的实施方式。

步骤S₃₁：例如当系统开始操作时，所述接触检测装置11则通过其触控面板111检测碰触事件。当所述接触检测装置11检测第一碰触事件时，则进入接触控制模式（即步骤S₃₂）并关闭所述悬浮检测装置12；当所述接触检测装置11未检测所述第一碰触事件时，直接进入悬浮控制模式（即步骤S₃₄）。换句话说，当本发明实施例的触控系统1开启时，所述接触检测装置11先行操作，以判定碰触事件是否发生；若是，则进入所述接触控制模式；若否，则进入所述悬浮控制模式。

步骤S₃₂：进入所述接触控制模式时，所述处理单元13可关闭所述悬浮检测装置12以降低消耗电能，如前所述所述处理单元13则将所述接触控制装置11检测的接触控制信息St作为主控制信息以相对控制图像显示装置12并同时检测预设多指手势。

步骤S₃₃：所述接触控制模式下，当所述接触检测装置11检测预设多指手势时，则进入所述悬浮控制模式（步骤S₃₄）。当所述接触检测装置11未检测所述预设多指手势时，则持续维持于所述接触控制模式（步骤S₃₂）。

步骤S₃₄：所述悬浮控制模式下，可降低所述接触检测装置11的检测频率。所述处理单元13将所述悬浮控制信息Sh作为主控制信息以相对控制所述图像显示装置2并根据所述接触控制信息St判断另一碰触事件（即回到步骤S₃₁）。当判断所述接触检测装置11检测第二碰触事件时，则再度回到所述接触控制模式并关闭所述悬浮检测装置12（步骤S₃₂）；当未检测所述第二碰触事件时，则维持所述悬浮控制模式（步骤S₃₄）。

请参照图5B所示，其显示本发明实施例的适于接触控制和悬浮控制的触控系统的操作方法的另一流程图，包含下列步骤：检测碰触事件（步骤S₃₁）；进入接触控制模式（步骤S₃₂）；检测预设多指手势（步骤S₃₃）；进入悬浮控制模式（步骤S₃₄）；以及判断物体距离是否小于距离阈值（步骤S₃₅）；其中，本实施例与图5A的差异在于进入所述悬浮控制模式时所述接触检测装置11被关闭。

当本实施例的触控系统1进入悬浮控制模式时（步骤S₃₄），由于所述接触检测装置11被关闭，因此所述处理单元13无法根据所述接触控制信息St判断碰触事件。因此，所述处理单元13还可根据物体图像计算物体距离H（如图3A），且当所述物体距离H小于距离阈值时，回到所述接触控制模式（即步骤S₃₂）；或者当所述物体距离H小于等于所述距离阈值时，所述接触检测装置11被开启以检测碰触事件，当碰触事件被检测时，回到所述接触控制模式。如前所述，进入所述接触控制模式时，所述悬浮检测装置12可被关闭。然而，当所述物体距离H大于所述距离阈值时，触控系统1仍维持所述悬浮控制模式并持续关闭所述接触检测装置11。必须说明的是，所述距离阈值可根据不同应用而所有不同，并无特定限制，例如可根据屏幕尺寸或操作空间而决定。

本发明各实施例的图像传感器（例如121、121′、1112和1112′）可为CCD图像传感器、CMOS图像传感器或其他可用以检测图像资料的传感装置。

综上所述，已知非接触式使用者介面并不适用于具有大尺寸屏幕的显示装置且仅适用于单指近距离操控，因而大幅限制了其适用范围。本发明还提出一种适于接触控制和悬浮控制的触控系统（图2、3A和3B）及其操作方法（图5A和5B），其可操作于接触控制模式或悬浮控制模式。本发明的触控系统及其操作方法可适用于具有大尺寸屏幕的显示装置的应用并可进行远距手势操控。

虽然本发明通过以前述实施例披露，但是其并非用以限定本发明，任何本发明所属技术领域中具有通常知识技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与修改。因此本发明的保护范围当视后附的权利要求范围所界定的范围为准。

Claims (18)

1.一种适于接触控制及悬浮控制的触控系统，该触控系统包含：

接触检测装置，包含触控面，多个条状光源设置于所述触控面的边缘及至少一接触图像传感器获取横跨所述触控面的图像帧，并用以检测接触控制信息；

悬浮检测装置，包含至少一悬浮图像传感器朝向所述触控面的前方获取物体图像，用以检测悬浮控制信息；以及

处理单元，耦接所述接触检测装置和所述悬浮检测装置，该处理单元用于当所述接触控制信息表示在所述触控面上的预设多指手势时，开启所述悬浮检测装置，其中所述接触检测装置检测所述接触控制信息使用的所述至少一接触图像传感器不同于所述至少一悬浮图像传感器。

2.根据权利要求1所述的触控系统，其中所述接触检测装置包含光学式触控面板。

3.根据权利要求1所述的触控系统，其中所述预设多指手势为至少三只手指逐渐靠近接着离开所述接触检测装置的所述触控面。

4.根据权利要求1所述的触控系统，其中当所述接触检测装置检测到碰触事件时，所述悬浮检测装置被关闭。

5.根据权利要求1所述的触控系统，其中所述处理单元同一时间仅开启所述接触检测装置和所述悬浮检测装置的其中一者。

6.根据权利要求1或5所述的触控系统，其中所述悬浮控制信息包含物体距离，当所述物体距离小于等于距离阈值时，所述接触检测装置被开启。

7.一种触控系统的操作方法，所述触控系统包含接触检测装置和悬浮检测装置，所述接触检测装置包含触控面，多个条状光源设置于所述触控面的边缘及至少一接触图像传感器获取横跨所述触控面的图像帧，所述悬浮检测装置包含至少一悬浮图像传感器朝向所述触控面的前方获取物体图像，所述操作方法包含：

当所述接触检测装置检测到第一碰触事件时，进入接触控制模式；以及

在所述接触控制模式下，当所述接触检测装置检测到在其触控面上的预设多指手势时，进入悬浮控制模式，

其中所述接触检测装置的所述至少一接触图像传感器和所述悬浮检测装置的所述至少一悬浮图像传感器为不同的传感器。

8.根据权利要求7所述的操作方法，其中所述预设多指手势为至少三只手指逐渐靠近接着离开所述接触检测装置的所述触控面。

9.根据权利要求7所述的操作方法，其中当进入所述接触控制模式时，关闭所述悬浮检测装置；当进入所述悬浮控制模式时，降低所述接触检测装置的检测频率。

10.根据权利要求7或9所述的操作方法，其中所述悬浮控制模式还包含：当所述接触检测装置检测到第二碰触事件时，回到所述接触控制模式。

11.根据权利要求7所述的操作方法，其中所述悬浮控制模式还包含：当所述悬浮检测装置检测到物体距离小于距离阈值时，回到所述接触控制模式。

12.根据权利要求7所述的操作方法，该操作方法还包含：当所述接触检测装置未检测到所述第一碰触事件时，进入所述悬浮控制模式。

13.一种适于接触控制及悬浮控制的触控系统，该触控系统包含：

光学式触控面板，包含触控面，多个条状光源设置于所述触控面的边缘及至少一接触图像传感器获取横跨所述触控面的图像帧，用以检测所述触控面上的至少一手指位置；

至少一悬浮图像传感器，用以朝向所述触控面的前方获取物体图像，其中所述至少一悬浮图像传感器不用以检测所述至少一手指位置；以及

处理单元，用以接收所述手指位置相关的接触控制信息和所述物体图像相关的悬浮控制信息，该处理单元当所述光学式触控面板检测到碰触事件时，以所述接触控制信息作为主控制信息，该处理单元当所述接触控制信息表示在所述光学式触控面板的所述触控面上的预设多指手势时，以所述悬浮控制信息作为所述主控制信息。

14.根据权利要求13所述的触控系统，其中所述预设多指手势为至少三只手指逐渐靠近接着离开所述光学式触控面板的所述触控面。

15.根据权利要求13所述的触控系统，其中所述处理单元同一时间仅开启所述光学式触控面板和所述至少一悬浮图像传感器的其中一者。

16.根据权利要求13或15所述的触控系统，其中所述悬浮控制信息包含物体距离，所述处理单元当所述物体距离小于等于距离阈值时，以所述接触控制信息作为所述主控制信息。

17.根据权利要求13所述的触控系统，其中所述处理单元当以所述悬浮控制信息作为所述主控制信息时，降低所述光学式触控面板的检测频率。

18.根据权利要求13所述的触控系统，其中所述主控制信息用以控制图像显示装置。