CN104679351A - 光学触控的感测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光学触控的感测方法，适于通过至少一光学感测模块提供并感测一感测光束。光学触控的感测方法包括下列步骤。选择光学感测模块上的多个感测像素区，并且依据各被选择的感测像素区所感测到的光强度分布，从一入射角度范围中选择出一主要入射角度，其中从主要入射角度入射至光学感测模块的感测光束具有一最大光强度。根据这些被选择的感测像素区所对应的这些主要入射角度，计算出未被选择的感测像素区所对应的主要入射角度。本发明具有快速的触控感测速率。

Description

光学触控的感测方法

技术领域

本发明涉及一种感测方法，且特别涉及一种光学触控的感测方法。

背景技术

近年来触控式的电子产品由于操作方便，直观性高，因此深受消费者喜爱而已渐渐成为市场上的主流趋势。在以往使用的电阻式、电容式、背投影式的触控屏幕中，以电容式触控屏幕的触控效果最好，但其成本也最为昂贵，且会随着屏幕尺寸的变大而增加，因而限制了电容式触控屏幕的应用。为寻求电容式触控屏幕的替代方案，目前有一种利用光学感测模块检测触碰位置的光学式触控技术，其具有成本低、准确度佳等优点，在竞争的市场中更具有优势，目前也已成为大尺寸触控屏幕的另外一种选择。

一般而言，光学式触控技术是利用在屏幕的边缘设置反射器与光学感测模块，并将使光源提供的光线经由反射器反射后传递到光学感测模块后，进行感测。当触控物位于显示面上方而遮断反射器所反射的部分光线时，将可造成光学感测模块上的阴影，并因此计算出触控物所在的位置。

然而，由于在大尺寸的触控屏幕上保持光学感测模块与反射器在同一平面上是有困难的，因此这将可能导致触控平面产生变形，并因而影响反射器上的反光效率，甚至使光源提供的光线不易经由反射器传递到光学感测模块上而造成阴影，进而影响触控点的判断。

为了解决触控平面因变形而致的触控点判断的困难，现有一种具有影像感测阵列的光学感测模块，其可接收以一入射角度范围入射光学感测模块的光线，因此当触控平面产生变形时，将可针对光学感测模块上的不同感测像素，选择光强度较强的光线的入射角度来取得良好的反射信号，以利进行触控点的判断。然而，目前光学触控技术所使用的感测方法中，需要针对光学感测模块上的各感测像素进行分析，以取得其对应的光强度较强的入射角度来进行触控点的判断，因此容易耗费许多时间。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种光学触控的感测方法，其可使光学触控装置具有快速的触控感测速率。

本发明的光学触控的感测方法，适于通过至少一光学感测模块提供并感测一感测光束。感测光束行经一触控感测区域，且感测光束被一反射器反射回光学感测模块，其中从反射器上不同位置所反射回的感测光束以一入射角度范围入射至光学感测模块上的不同感测像素区。光学触控的感测方法包括下列步骤。选择光学感测模块上的多个感测像素区，并且依据各被选择的感测像素区所感测到的光强度分布，从入射角度范围中选择出一主要入射角度，其中从主要入射角度入射至光学感测模块的感测光束具有一最大光强度。根据这些被选择的感测像素区所对应的这些主要入射角度，计算出未被选择的感测像素区所对应的主要入射角度。

在本发明的一实施例中，上述的这些被选择的感测像素区包括一第一感测像素区、一第二感测像素区以及一第三感测像素区。第一感测像素区所接收的感测光束经由反射器的一第一边界位置反射回光学感测模块。第二感测像素区以及第三感测像素区所接收的感测光束分别经由反射器的一第二边界位置以及一第三边界位置反射回光学感测模块。第一边界位置、第二边界位置、第三边界位置与反射器邻近光学感测模块的一第四边界位置分别对应于触控感测区域的四个角落。

在本发明的一实施例中，上述的第一边界位置与光学感测模块之间的距离大于反射器上的其他位置与光学感测模块之间的距离，且第一感测像素区位于第二感测像素区与第三感测像素区之间。

在本发明的一实施例中，上述的这些被选择的感测像素区还包括至少一第四感测像素区，且第四感测像素区位于第一感测像素区与第二感测像素区之间。

在本发明的一实施例中，上述的这些被选择的感测像素区还包括至少一第五感测像素区，且第五感测像素区位于第一感测像素区与第三感测像素区之间。

在本发明的一实施例中，上述的这些被选择的感测像素区还包括至少一第四感测像素区以及至少一第五感测像素区，第四感测像素区位于第一感测像素区与第二感测像素区之间，且第五感测像素区位于第一感测像素区与第三感测像素区之间。

在本发明的一实施例中，上述计算出未被选择的感测像素区所对应的主要入射角度的方法包括根据这些被选择的感测像素区所对应的这些主要入射角度进行一线性内插运算。

在本发明的一实施例中，上述的光学感测模块包括一光源以及一影像感测阵列。光源适于提供感测光束。影像感测阵列适于感测从反射器反射回的感测光束的光强度。

在本发明的一实施例中，上述的光源为发光二极管，且影像感测阵列为区域传感器。

在本发明的一实施例中，上述的光学触控的感测方法还包括当光学感测模块感测到感测光束被遮断时，根据光学感测模块的感测结果计算出一触控坐标。

本发明的有益效果在于，基于上述，本发明的光学触控的感测方法，在不需针对光学感测模块上的所有感测像素各自进行分析的情况下，即可取得光学感测模块的各感测像素所对应的主要入射角度，进而使得光学感测模块可藉此取得良好的反射信号，以利进行触控点的判断，并同时节省了系统的运算时间。因此在光学触控装置的每次触控感应时，皆具有快速的触控感测速率。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

图1A是本发明一实施例的一种光学触控装置的架构示意图。

图1B是图1A的光学触控装置的侧视图。

图2A是图1A的影像感测阵列的感测像素区的示意图。

图2B是图1A的影像感测阵列的示意图。

图3A是本发明一实施例的一种光学触控的感测方法的流程图。

图3B是图3A实施例的影像感测阵列的示意图。

图4是物体触碰图1A的光学触控装置的示意图。

图5是本发明另一实施例的影像感测阵列的示意图。

其中，附图标记说明如下：

70、70a、70b、70c：感测光束

100：光学触控装置

110a、110b：光学感测模块

111：光源

112：影像感测阵列

120：反射器

130：处理单元

O：触控物

TP：触控感测区域

P1、P2、P3、P4：位置

SA、SA1、SA2、SA3、SA4、SA5：感测像素区

L13：直线

θ1、θ2、θ3：入射角度

S310、S320：步骤

具体实施方式

图1A是本发明一实施例的一种光学触控装置的架构示意图。图1B是图1A的光学触控装置的侧视图。请参照图1A及图1B，本实施例的光学触控装置100包括二光学感测模块110a、110b、一反射器120以及一处理器130。举例而言，如图1B所示，在本实施例中，光学感测模块110a、110b分别包括一光源111以及一影像感测阵列112，其中光源111适于提供感测光束70。举例而言，光源111可为发光二极管。进一步而言，请参照图1A至图1B，当光学感测模块110a的光源111提供感测光束70时，感测光束70会行经一触控感测区域TP，且感测光束70会被反射器120反射回光学感测模块110a，并被光学感测模块110a的影像感测阵列112所感测，其中从反射器120上不同位置所反射回的感测光束70会入射至光学感测模块110a上的不同感测像素区。此外，在本实施例中，影像感测阵列112例如是区域传感器（Area Sensor），而能感测到由一入射角度范围中的不同入射角度入射至光学感测模块110a的感测光束70，并适于感测从反射器120反射回的感测光束70的光强度。

举例而言，请继续参照图1A至图1B，由于当光学触控装置100具有较大尺寸时，保持光学感测模块110a（或光学感测模块110b）与反射器120在同一平面上是有困难的，因此这将可能影响反射器120上的反光效率。举例而言，如图1B所示，反射器120可将感测光束70a、70b、70c皆反射回光学感测模块110a，但由于感测光束70a、70c并未被反射器120完全反射，因此光学感测模块110a的影像感测阵列112所感测的感测光束70a、70c的光强度较弱，而使影像感测阵列112的各个感测像素上所感测到来自不同入射角度的感测光束70a、70b、70c的光强度并不相同。

图2A是图1A的影像感测阵列的感测像素区的示意图。举例而言，请同时参照图1B与图2A，在本实施例中，感测光束70a、70b、70c入射至光学感测模块110a的一感测像素区SA上的入射角度分别为不同的入射角度θ1、θ2、θ3，且如图2A所示，而以入射角度θ2入射至光学感测模块110a的感测像素区SA上的感测光束70b，其光强度最强（如图2A所示）。换言之，入射角度θ2为感测光束70入射至此感测像素区SA的主要入射角度。在此，各感测像素区所对应的主要入射角度的定义为从主要入射角度入射一感测像素区SA的感测光束70相较于从其他入射角度入射此感测像素区SA的感测光束70的光强度较强，也就是说，从主要入射角度入射至光学感测模块110a的感测光束70具有一最大光强度。

进一步而言，当光学触控装置100具有较大尺寸，而使得触控感测区域TP的平面产生变形时，各感测像素区所对应的主要入射角度并不相同。因此，为了可取得良好的反射信号以利进行触控点的判断，当光学触控装置100进行触控检测时，处理器130会取得各感测像素区对应的主要入射角度，并藉此进行感测光束70的检测。

图2B是图1A的影像感测阵列的示意图。另一方面，由于当感测光束70被距离光学感测模块110a相对较远的角落的反射器120反射回光学感测模块110a时，其光强度相对而言也较微弱，因此其所入射的感测像素区的所对应的入射角度范围也会较小。举例而言，如图1A及图2B所示，反射器120的第一边界位置P1、第二边界位置P2、第三边界位置P3与邻近光学感测模块110a的第四边界位置P4分别对应于触控感测区域TP的四个角落。当感测光束70被反射器120的第一边界位置P1、第二边界位置P2、第三边界位置P3反射回光学感测模块110a时，其将分别被光学感测模块110a的第一感测像素区SA1、第二感测像素区SA2以及第三感测像素区SA3所接收，其中第一感测像素区SA1位于第二感测像素区SA2与第三感测像素区SA3之间。进一步而言，以不同入射角度入射至光学感测模块110a的感测光束70并会分别在第一感测像素区SA1、第二感测像素区SA2以及第三感测像素区SA3上形成亮区部分（如图2B所示的白色区域）。在本实施例中，由于第一边界位置P1与光学感测模块110a之间的距离大于反射器120上的其他位置与光学感测模块110a之间的距离，因此光学感测模块110a的第一感测像素区SA1上的亮区的范围最小，这也意味着第一感测像素区SA1的入射角度范围的选择较为有限。

承上述，由于当触控平面发生变形会导致触控点判断的困难多是由于触控感测区域TP的四个角落将不会落在同一平面上而致，且与触控感测区域TP的角落相对应的感测像素区SA1、SA2、SA3的主要入射角度的大小会是所有感测像素区的主要入射角度的集合的边界值，因此若可先取得了这些与触控感测区域TP的角落相对应的感测像素区SA1、SA2、SA3的主要入射角度，则可间接推知位于感测像素区SA1、SA2、SA3之间的其他感测像素区所对应的主要入射角度。

因此，本实施例的光学触控装置100将可先行取得部分感测像素区所对应的主要入射角度，并藉此进行计算出其他的感测像素区所对应的主要入射角度。如此，将可在不需针对光学感测模块110a上的所有感测像素各自进行分析的情况下，即可取得各感测像素所对应的主要入射角度，而可节省系统的运算时间，并提升触控感测速率。以下将搭配图3A至图3B来对本实施例的光学触控的感测方法的详细步骤做进一步的说明。

图3A是本发明一实施例的一种光学触控的感测方法的流程图。图3B是图3A实施例的影像感测阵列的示意图。请参照图3A，在本实施例中，光学触控的感测方法例如可利用图1的光学触控装置100来执行。以下并搭配光学触控装置100中的各构件及模块以对本实施例的光学触控的感测方法的详细步骤进行进一步的描述。

首先，执行步骤S310，选择光学感测模块110a上的多个感测像素区，并且依据各被选择的感测像素区所感测到的光强度分布，从入射角度范围中选择出一主要入射角度。举例而言，这些被选择的感测像素区可包括上述的第一感测像素区SA1、第二感测像素区SA2以及第三感测像素区SA3。此外，在本实施例中，这些感测像素区中可包括多个感测像素，以有利于进行位于第二感测像素区SA2以及第三感测像素区SA3之间的第一感测像素区SA1所对应的主要入射角度的分析，但本发明不以此为限。在其他实施例中，这些感测像素区也可为单一感测像素，此技术领域中具有通常知识者当可依据实际需求来设计感测像素区的范围，此处便不再赘述。

接着，执行步骤S320，根据这些被选择的感测像素区所对应的主要入射角度，计算出未被选择的感测像素区所对应的主要入射角度。具体而言，在本实施例中，计算出未被选择的感测像素区所对应的主要入射角度的方法包括根据这些被选择的感测像素区所对应的这些主要入射角度进行一线性内插运算。

更详细而言，当处理器130取得了第一感测像素区SA1、第二感测像素区SA2以及第三感测像素区SA3所对应的主要入射角度时，即意味着处理器130取得了第一感测像素区SA1、第二感测像素区SA2以及第三感测像素区SA3中可接收到感测光束70的最大光强度的感测像素的位置，并可据此执行线性内插运算。举例而言，如图3B所示，在本实施例中，处理器130可对第一感测像素区SA1及第三感测像素区SA3中可接收到感测光束70的最大光强度的感测像素的位置进行线性内插运算，以求得这些未被选择的感测像素区可接收到感测光束70的最大光强度的感测像素的位置（如图3B所绘示的直线L13所对应之处），而这也即意味着处理器求得了位于第一感测像素区SA1及第三感测像素区SA3之间的未被选择的感测像素区所对应的主要入射角度。

此外，位于第一感测像素区SA1及第二感测像素区SA2之间的其他感测像素区，其所对应的主要入射角度以及可接收到感测光束70的最大光强度的感测像素的位置，也可通过对第一感测像素区SA1及第二感测像素区SA2中可接收到感测光束70的最大光强度的感测像素的位置进行线性内插运算而求得，其方法与图3B所示的步骤类似，在此就不予赘述。

如此一来，通过本实施例的光学触控的感测方法，在不需针对光学感测模块110a上的所有感测像素各自进行分析的情况下，即可取得光学感测模块110a的各感测像素所对应的主要入射角度，进而使得光学感测模块110a可藉此取得良好的反射信号，以利进行触控点的判断，并同时节省了系统的运算时间。

图4是物体触碰图1A的光学触控装置100的示意图。举例而言，请参照图4，当触控物O位于触控感测区域TP上方，而遮断反射器120所反射的部分光线时，将可分别于光学感测模块110a、110b的影像感测阵列112上造成阴影，且由于光学感测模块110a、110b皆可通过前述的光学触控的感测方法取得良好的反射信号，因此当光学感测模块110a、110b感测到感测光束70被遮断时，其由触控物O所造成的阴影信号也较易被判读。接着，处理器130可再根据光学感测模块110a、110b的感测结果以及利用三角定位法，计算出一触控坐标。因此在光学触控装置100的每次触控感应时，光学感测模块110a、110b皆可通过前述的光学触控的感测方法节省系统的运算时间，并使光学触控装置100具有快速的触控感测速率。

此外，前述的实施例中，被选择的感测像素区虽以包括第一感测像素区SA1、第二感测像素区SA2以及第三感测像素区SA3为例示，但本发明并不以此为限。以下将搭配图5，针对被选择的感测像素区的可能变化作出进一步的说明。

图5是本发明另一实施例的影像感测阵列的示意图。本实施例的光学触控的感测方法与图3A至图3B的实施例的光学触控的感测方法类似，而差异如下所述。在本实施例中，请参照图5，被选择的感测像素区还包括至少一第四感测像素区SA4以及至少一第五感测像素区SA5，其中第四感测像素区SA4位于第一感测像素区SA1与第二感测像素区SA2之间，且第五感测像素区SA5位于第一感测像素区SA1与第三感测像素区SA3之间。

具体而言，在本实施例中，当求得了第四感测像素区SA4以及第五感测像素区SA5分别所对应的主要入射角度后，也可选择性地藉此求得其他未被选择的感测像素区所对应的主要入射角度。举例而言，位于第三感测像素区SA3及第五感测像素区SA5之间的其他感测像素区所对应的主要入射角度可根据对第三感测像素区SA3及第五感测像素区SA5所对应的主要入射角度来进行运算，其方法与图3B所示的步骤类似，在此就不予赘述。另一方面，其他未被选择的感测像素区所对应的主要入射角度也可分别通过第五感测像素区SA5、第一感测像素区SA1、第二感测像素区SA2以及第四感测像素区SA4所对应的主要入射角度来求得，其方法也与图3B所示的步骤类似，在此就不予赘述。

如此，当光学触控装置100的尺寸变得更大，而使得触控感测区域TP的变形更加明显时，本实施例的光学触控的感测方法将可选择性地通过第四感测像素区SA4分段求取位于第一感测像素区SA1与第二感测像素区SA2之间的感测像素区所对应的主要入射角度，或通过第五感测像素区SA5分段求取位于第一感测像素区SA1与第三感测像素区SA3之间的感测像素区所对应的主要入射角度，以更准确地求得未被选择的感测像素区所对应的主要入射角度以取得良好的反射信号。如此一来，本实施例的光学触控的感测方法，也可在不需针对光学感测模块110a上的所有感测像素各自进行分析的情况下，即可取得光学感测模块110a的各感测像素所对应的主要入射角度，进而使得光学感测模块110a可藉此取得良好的反射信号，以利进行触控点的判断，并同时节省了系统的运算时间。

此外，需要说明的是，在本实施例中，第四感测像素区SA4或第五感测像素区SA5的数量虽以一个为例示，但本发明不以此为限。在其他实施例中，第四感测像素区SA4或第五感测像素区SA5的数量可为多个。或是在另一实施例中，被选择的感测像素区也可选择性地针对第四感测像素区SA4或第五感测像素区SA5的其中一者来取得其所对应的主要入射角度。本技术领域中的技术人员当可依据实际需求来增减第四感测像素区SA4或第五感测像素区SA5的数量，此处便不再赘述。

承上述，由于本实施例的光学触控的感测方法，可使光学感测模块110a藉此取得良好的反射信号，节省系统的运算时间，因此也可应用于图1A的光学触控装置100中，使光学触控装置100具有快速的触控感测速率，并达到与图3A实施例的光学触控的感测方法类似的功效，此处便不再赘述。

综上所述，本发明的光学触控的感测方法，在不需针对光学感测模块上的所有感测像素各自进行分析的情况下，即可取得光学感测模块的各感测像素所对应的主要入射角度，进而使得光学感测模块可藉此取得良好的反射信号，以利进行触控点的判断，并同时节省了系统的运算时间。因此在光学触控装置的每次触控感应时，皆具有快速的触控感测速率。

虽然本发明已以实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当视所附的权利要求范围所界定者为准。

Claims (10)

1.一种光学触控的感测方法，适于通过至少一光学感测模块提供并感测一感测光束，该感测光束行经一触控感测区域，且该感测光束被一反射器反射回该光学感测模块，其中从该反射器上不同位置所反射回的该感测光束以一入射角度范围入射至该光学感测模块上的不同感测像素区，而该光学触控的感测方法包括：

选择该光学感测模块上的多个感测像素区，并且依据各该被选择的感测像素区所感测到的光强度分布，从该入射角度范围中选择出一主要入射角度，其中从该主要入射角度入射至该光学感测模块的该感测光束具有一最大光强度；以及

根据所述被选择的感测像素区所对应的所述主要入射角度，计算出未被选择的感测像素区所对应的主要入射角度。

2.如权利要求1所述的光学触控的感测方法，其中该些被选择的感测像素区包括：

一第一感测像素区，该第一感测像素区所接收的该感测光束经由该反射器的一第一边界位置反射回该光学感测模块；

一第二感测像素区；以及

一第三感测像素区，该第二感测像素区以及该第三感测像素区所接收的该感测光束分别经由该反射器的一第二边界位置以及一第三边界位置反射回该光学感测模块，其中该第一边界位置、该第二边界位置、该第三边界位置与该反射器邻近该光学感测模块的一第四边界位置分别对应于该触控感测区域的四个角落。

3.如权利要求2所述的光学触控的感测方法，其中该第一边界位置与该光学感测模块之间的距离大于该反射器上的其他位置与该光学感测模块之间的距离，且该第一感测像素区位于该第二感测像素区与该第三感测像素区之间。

4.如权利要求3所述的光学触控的感测方法，其中所述多个被选择的感测像素区还包括至少一第四感测像素区，且该第四感测像素区位于该第一感测像素区与该第二感测像素区之间。

5.如权利要求3所述的光学触控的感测方法，其中所述多个被选择的感测像素区还包括至少一第五感测像素区，且该第五感测像素区位于该第一感测像素区与该第三感测像素区之间。

6.如权利要求3所述的光学触控的感测方法，其中该些被选择的感测像素区还包括至少一第四感测像素区以及至少一第五感测像素区，该第四感测像素区位于该第一感测像素区与该第二感测像素区之间，且该第五感测像素区位于该第一感测像素区与该第三感测像素区之间。

7.如权利要求1所述的光学触控的感测方法，其中计算出未被选择的感测像素区所对应的主要入射角度的方法包括：

根据该些被选择的感测像素区所对应的该些主要入射角度进行一线性内插运算。

8.如权利要求1所述的光学触控的感测方法，其中该光学感测模块包括：

一光源，适于提供该感测光束；以及

一影像感测阵列，适于感测从该反射器反射回的该感测光束的光强度。

9.如权利要求8所述的光学触控的感测方法，其中该光源为发光二极管，且该影像感测阵列为区域传感器。

10.如权利要求1所述的光学触控的感测方法，还包括：

当该光学感测模块感测到该感测光束被遮断时，根据该光学感测模块的感测结果计算出一触控坐标。