CN107015708A - 光学触控装置及光学触控方法 - Google Patents

光学触控装置及光学触控方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种光学触控装置，包含指示平面、影像感测单元、反射镜以及处理单元，其中处理单元电性连接于影像感测单元。影像感测单元设置于指示平面的一侧。反射镜设置于邻近影像感测单元处。反射镜的至少部分镜面位于影像感测单元的感测范围内，且至少部分镜面映射出指示平面的预定范围。影像感测单元感测关于指示平面上的物件的影像，其中影像包含来自至少部分镜面的镜面影像区以及非镜面影像区。处理单元判断镜面影像区是否存在物件。当处理单元判断镜面影像区存在物件时，处理单元判断物件位于预定范围内。本发明可降低此影像用以计算物件的触控位置时的权重，或驱动警示单元发出警示信息，以提示用户重新进行触控操作。

Description

光学触控装置及光学触控方法
技术领域
本发明涉及一种光学触控装置及光学触控方法，尤指一种可判断物件是否离影像感测单元太近的光学触控装置及光学触控方法。
背景技术
目前，光学触控装置相较其他触控技术，如电阻式、电容式、超音波式或投影影像式等，特别是在大尺寸的触控显示领域，具有更低成本与更易达成的优势。习知的光学触控装置利用影像感测单元感测物件(例如：手指或触控笔)于指示平面上所指示的触控位置。当影像感测单元于指示平面上感测到物件时，光学触控装置的处理单元即可计算出物件所指示的触控位置。然而，当物件离影像感测单元太近时，影像感测单元感测到的影像中的物件会变得非常大，进而对触控位置的识别产生困扰。
因此，有必要设计一种新型的光学触控装置及光学触控方法，以克服上述缺陷。
发明内容
本发明的目的在于提出一种可判断物件是否离影像感测单元太近的光学触控装置及光学触控方法。
根据本发明的一实施例，提出一种光学触控装置，包含：指示平面；影像感测单元，其设置于该指示平面的一侧；反射镜，其设置于邻近该影像感测单元处，该反射镜的至少部分镜面位于该影像感测单元的感测范围内，该至少部分镜面映射出该指示平面的预定范围；以及处理单元，其电性连接于该影像感测单元；其中，该影像感测单元感测关于该指示平面上的物件的影像，该影像包含来自该至少部分镜面的镜面影像区以及非镜面影像区，该处理单元判断该镜面影像区是否存在该物件，当该处理单元判断该镜面影像区存在该物件时，该处理单元判断该物件位于该预定范围内。
根据本发明所述的光学触控装置，当该处理单元判断该物件位于该预定范围内时，该处理单元降低该影像用以计算该物件的触控位置时的权重。
根据本发明所述的光学触控装置，当该处理单元判断该物件位于该预定范围内时，该处理单元计算该物件于该镜面影像区中的第一宽度，计算该物件于该非镜面影像区中的第二宽度，且计算该第一宽度与该第二宽度的比率，该处理单元根据该比率调整该权重。
根据本发明所述的光学触控装置，该处理单元比较该比率与多个预定阀值范围，每一该预定阀值范围对应多个预定权重的其中之一，当该处理单元判断该比率落入该多个预定阀值范围的其中之一时，该处理单元将该影像的该权重设定为该多个预定阀值范围的其中之一对应的预定权重。
根据本发明所述的光学触控装置，该光学触控装置还包含警示单元，该警示单元电性连接于该处理单元，当该处理单元判断该物件位于该预定范围内时，该处理单元驱动该警示单元发出警示信息。
根据本发明所述的光学触控装置，该反射镜设置于该影像感测单元的上方且该反射镜的镜面以一倾斜角度朝向该指示平面。
根据本发明的另一实施例，还提出一种光学触控方法，适用于光学触控装置，该光学触控装置包含指示平面、影像感测单元以及反射镜，该影像感测单元设置于该指示平面的一侧，该反射镜设置于邻近该影像感测单元处，该反射镜的至少部分镜面位于该影像感测单元的感测范围内，该至少部分镜面映射出该指示平面的预定范围，该光学触控方法包含下列步骤：该影像感测单元感测关于该指示平面上的物件的影像，其中该影像包含来自该至少部分镜面的镜面影像区以及非镜面影像区；判断该镜面影像区是否存在该物件；以及当判断该镜面影像区存在该物件时，判断该物件位于该预定范围内。
根据本发明所述的光学触控方法，该光学触控方法还包含下列步骤：当判断该物件位于该预定范围内时，降低该影像用以计算该物件的触控位置时的权重。
根据本发明所述的光学触控方法，该光学触控方法还包含下列步骤：当判断该物件位于该预定范围内时，计算该物件于该镜面影像区中的第一宽度，计算该物件于该非镜面影像区中的第二宽度，且计算该第一宽度与该第二宽度的比率；以及根据该比率调整该权重。
根据本发明所述的光学触控方法，该光学触控方法还包含下列步骤：比较该比率与多个预定阀值范围，每一该预定阀值范围对应多个预定权重的其中之一；以及当判断该比率落入该多个预定阀值范围的其中之一时，将该影像的该权重设定为该预定阀值范围的其中之一对应的预定权重。
根据本发明所述的光学触控方法，该光学触控方法还包含下列步骤：当判断该物件位于该预定范围内时，发出警示信息。
根据本发明所述的光学触控方法，该反射镜设置于该影像感测单元的上方且该反射镜的镜面以一倾斜角度朝向该指示平面。
与现有技术相比，本发明将反射镜设置于邻近影像感测单元处，使得反射镜的至少部分镜面位于影像感测单元的感测范围内，且反射镜的至少部分镜面映射出指示平面的预定范围。当影像感测单元感测到的影像的镜面影像区存在物件时，物件即位于指示平面的预定范围内，表示物件离影像感测单元太近。此时，本发明可降低此影像用以计算物件的触控位置时的权重，或驱动警示单元发出警示信息，以提示用户重新进行触控操作。藉此，即可有效避免因物件离影像感测单元太近而对触控位置的识别产生困扰。
附图说明
图1为根据本发明一实施例的光学触控装置的示意图；
图2为根据本发明一实施例的光学触控装置的功能方块图；
图3为根据本发明一实施例的光学触控装置的局部侧视图；
图4为图中3的影像感测单元感测到的影像的示意图；
图5为图3中的物件位于指示平面的预定范围内的侧视图；
图6为图5中的影像感测单元感测到的影像的示意图；
图7为图3中的物件位于指示平面的预定范围内的另一侧视图；
图8为图7中的影像感测单元感测到的影像的示意图；
图9为根据本发明一实施例的光学触控方法的流程图。
具体实施方式
为使对本发明的目的、构造、特征、及其功能有进一步的了解，兹配合实施例详细说明如下。
请参阅图1至图4，图为1根据本发明一实施例的光学触控装置1的示意图，图2为根据本发明一实施例的光学触控装置1的功能方块图，图3为根据本发明一实施例的光学触控装置1的局部侧视图，图4为图3中的影像感测单元12a感测到的影像I的示意图。
如图1所示，光学触控装置1包含指示平面10以及四个影像感测单元12a-12d，其中每一个影像感测单元12a-12d分别设置于指示平面10的一侧的角落，本实施例中，四个影像感测单元12a-12d分别对应设置于指示平面10的四个角落。于实际应用中，指示平面10可为显示面板(例如液晶显示面板)、白板、黑板、投影屏幕或其它平面，供使用者进行触控操作；影像感测单元12a-12d可为电荷耦合组件(Charge-coupled Device,CCD)传感器或互补式金属氧化半导体(Complementary Metal-Oxide Semiconductor,CMOS)传感器，但不以此为限。于实际应用中，可在影像感测单元12a-12d旁设置光源(例如发光二极管)，或在指示平面10周围设置光条(light bar)，以提供一般触控操作所需的光线。当在影像感测单元12a-12d旁设置光源时，可在指示平面10周围设置反光边框或吸光边框，视实际应用而定。
如图2所示，光学触控装置1还包含处理单元14以及警示单元16，其中处理单元14电性连接于影像感测单元12a-12d与警示单元16。于实际应用中，处理单元14可为具有数据运算/处理功能的处理器或控制器；警示单元16可为警报器。一般而言，光学触控装置1中还会设有运作时必要的软硬件组件，如电路板、电源供应器、应用程序、通讯模块等，视实际应用而定。
如图3所示，光学触控装置1还包含反射镜18，设置于邻近影像感测单元12a处。于此实施例中，反射镜18可设置于影像感测单元12a的上方且反射镜18的镜面180以一倾斜角度朝向指示平面10，使得反射镜18的至少部分镜面180位于影像感测单元12a的感测范围内，且反射镜18的至少部分镜面180映射出指示平面10的预定范围D。需说明的是，除了影像感测单元12a外，其它影像感测单元12b-12d的上方亦分别设置有反射镜18，其中反射镜18的设置方式如图3所示，在此不再赘述。
如图3所示，用户可以物件3于指示平面10上进行触控操作，其中物件3可为手指、触控笔或其它触控物件。此时，影像感测单元12a即会感测关于指示平面10上的物件3的影像。以影像感测单元12a为例，影像感测单元12a感测到的影像I如图4所示，其中影像I包含来自反射镜18的至少部分镜面180的镜面影像区I1以及非镜面影像区I2。需说明的是，除了影像感测单元12a外，其它影像感测单元12b-12d以相同的方式对物件3进行感测。
接着，处理单元14即会判断影像I的镜面影像区I1是否存在物件3。如图3与图4所示，由于物件3位于指示平面10的预定范围D外，反射镜18的至少部分镜面180不会映射出物件3，因此，影像I的镜面影像区I1并不存在物件3。当处理单元14判断影像I的镜面影像区I1不存在物件3时，处理单元14即会判断物件3位于指示平面10的预定范围D外，表示物件3并未离影像感测单元12a太近。此时，处理单元14可借由一般触控演算法根据影像感测单元12a-12d感测到的影像计算物件3的触控位置，以执行对应的触控功能。
请参阅图5以及图6，图5为图3中的物件3位于指示平面10的预定范围D内的侧视图，图6为图5中的影像感测单元12a感测到的影像I的示意图。如图5与图6所示，由于物件3位于指示平面10的预定范围D内，反射镜18的至少部分镜面180会映射出物件3，因此，影像I的镜面影像区I1存在物件3。当处理单元14判断影像I的镜面影像区I1存在物件3时，处理单元14即会判断物件3位于指示平面10的预定范围D内，表示物件3离影像感测单元12a太近。此时，处理单元14可降低影像I用以计算物件3的触控位置时的权重，以避免因物件3离影像感测单元12a太近而对触控位置的识别产生困扰。
于此实施例中，当影像感测单元12a感测到的影像I的镜面影像区I1存在物件3时，影像感测单元12a-12d的权重可设定如下表1所示。如表1所示，由于影像感测单元12b-12d感测到的影像的镜面影像区不存在物件3，因此，可将影像感测单元12b-12d的权重设定为相同比例，仅降低影像感测单元12a的权重。需说明的是，降低的比例可根据实际应用而决定，不以表1所示的实施例为限。
表1
此外，如图6所示，当处理单元14判断物件3位于指示平面10的预定范围D内时，处理单元14可计算物件3于镜面影像区I1中的第一宽度W1，计算物件3于非镜面影像区I2中的第二宽度W2，且计算第一宽度W1与第二宽度W2的比率W1/W2。接着，处理单元14即可根据比率W1/W2调整影像感测单元12a的权重。
举例而言，本发明可设定多个预定阀值范围，且每一预定阀值范围对应多个预定权重的其中之一。在计算出上述的比率W1/W2后，处理单元14可进一步比较比率W1/W2与多个预定阀值范围。当处理单元14判断比率W1/W2落入多个预定阀值范围的其中之一时，处理单元14即将影像的权重设定为对应预定阀值范围的预定权重，亦即，影像的权重设定为比率W1/W2所落入的预定阈值范围所对应的预定权重。
请参阅图7以及图8，图7为图3中的物件3位于指示平面10的预定范围D内的另一侧视图，图8为图7中的影像感测单元12a感测到的影像I的示意图。如图5至图8所示，当物件3愈靠近影像感测单元12a时，比率W1/W2即愈大。因此，本发明可根据比率W1/W2的大小，预先得知物件3与影像感测单元12a的相对距离，再根据物件3与影像感测单元12a的相对距离设定多个预定阀值范围，以将指示平面10的预定范围D进一步划分为多个区域。
如图5与图7所示，本发明可将指示平面10的预定范围D进一步划分为区域A1以及区域A2。此外，本发明可设定对应区域A1的预定阀值范围为K0-K1及其预定权重为X1，且设定对应区域A2的预定阀值范围为K1-K2及其预定权重为X2，其中预定权重X2小于预定权重X1。当处理单元14判断比率W1/W2落入预定阀值范围K0-K1时，处理单元14即将影像的权重设定为对应预定阀值范围K0-K1的预定权重X1；当处理单元14判断比率W1/W2落入预定阀值范围K1-K2时，处理单元14即将影像的权重设定为对应预定阀值范围K1-K2的预定权重X2。换言之，当物件3愈靠近影像感测单元12a时，则将影像感测单元12a的影像的权重降得更低，以减少影像感测单元12a的影像对触控位置的识别的影响。
需说明的是，上述的预定阀值范围与预定权重的数量与数值可根据实际应用而决定，不以上述的实施例为限。
当处理单元14判断物件3位于指示平面10的预定范围D内时，除了降低影像感测单元的影像的权重外，处理单元14亦可驱动警示单元16发出警示信息，以提示用户物件3离影像感测单元太近，需重新进行触控操作，以避免因物件3离影像感测单元太近而对触控位置的识别产生困扰。于此实施例中，警示信息可为灯光、声音、文字、影像、振动或其组合，视实际应用而定。
请参阅图9，图9为根据本发明一实施例的光学触控方法的流程图。图9中的光学触控方法可利用上述的光学触控装置1来实现。首先，执行步骤S10，影像感测单元12a-12d感测关于指示平面10上的物件3的影像I，其中影像I包含来自反射镜18的至少部分镜面180的镜面影像区I1以及非镜面影像区I2。接着，执行步骤S12，判断影像I的镜面影像区I2是否存在物件3。当判断影像I的镜面影像区I2不存在物件3时，执行步骤S14，借由一般触控算法计算物件3的触控位置。当判断影像I的镜面影像区I2存在物件3时，执行步骤S16，判断物件3位于指示平面10的预定范围D内。当判断物件3位于指示平面10的预定范围D内时，执行步骤S18，降低影像I用以计算物件3的触控位置时的权重。接着，执行步骤S20，借由一般触控演算法计算物件3的触控位置。于另一实施例中，当判断物件3位于指示平面10的预定范围D内时，亦可执行步骤S22，发出警示信息。
需说明的是，本发明的光学触控方法的详细实施例如上所述，在此不再赘述。此外，图9所示的光学触控方法的控制逻辑中的各个部分或功能皆可通过软硬件的组合来实现。
综上所述，本发明将反射镜设置于邻近影像感测单元处，使得反射镜的至少部分镜面位于影像感测单元的感测范围内，且反射镜的至少部分镜面映射出指示平面的预定范围。当影像感测单元感测到的影像的镜面影像区存在物件时，物件即位于指示平面的预定范围内，表示物件离影像感测单元太近。此时，本发明可降低此影像用以计算物件的触控位置时的权重，或驱动警示单元发出警示信息，以提示用户重新进行触控操作。藉此，即可有效避免因物件离影像感测单元太近而对触控位置的识别产生困扰。
本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本发明的范围。相反地，在不脱离本发明的精神和范围内所作的更动与润饰，均属本发明的专利保护范围。

Claims (12)

1.一种光学触控装置，其特征在于，包含：
指示平面；
影像感测单元，其设置于该指示平面的一侧；
反射镜，其设置于邻近该影像感测单元处，该反射镜的至少部分镜面位于该影像感测单元的感测范围内，该至少部分镜面映射出该指示平面的预定范围；以及
处理单元，其电性连接于该影像感测单元；
其中，该影像感测单元感测关于该指示平面上的物件的影像，该影像包含来自该至少部分镜面的镜面影像区以及非镜面影像区，该处理单元判断该镜面影像区是否存在该物件，当该处理单元判断该镜面影像区存在该物件时，该处理单元判断该物件位于该预定范围内。
2.如权利要求1所述的光学触控装置，其特征在于，当该处理单元判断该物件位于该预定范围内时，该处理单元降低该影像用以计算该物件的触控位置时的权重。
3.如权利要求2所述的光学触控装置，其特征在于，当该处理单元判断该物件位于该预定范围内时，该处理单元计算该物件于该镜面影像区中的第一宽度，计算该物件于该非镜面影像区中的第二宽度，且计算该第一宽度与该第二宽度的比率，该处理单元根据该比率调整该权重。
4.如权利要求3所述的光学触控装置，其特征在于，该处理单元比较该比率与多个预定阀值范围，每一该预定阀值范围对应多个预定权重的其中之一，当该处理单元判断该比率落入该多个预定阀值范围的其中之一时，该处理单元将该影像的该权重设定为该多个预定阀值范围的其中之一对应的预定权重。
5.如权利要求1所述的光学触控装置，其特征在于，该光学触控装置还包含警示单元，该警示单元电性连接于该处理单元，当该处理单元判断该物件位于该预定范围内时，该处理单元驱动该警示单元发出警示信息。
6.如权利要求1所述的光学触控装置，其特征在于，该反射镜设置于该影像感测单元的上方且该反射镜的镜面以一倾斜角度朝向该指示平面。
7.一种光学触控方法，适用于光学触控装置，其特征在于，该光学触控装置包含指示平面、影像感测单元以及反射镜，该影像感测单元设置于该指示平面的一侧，该反射镜设置于邻近该影像感测单元处，该反射镜的至少部分镜面位于该影像感测单元的感测范围内，该至少部分镜面映射出该指示平面的预定范围，该光学触控方法包含下列步骤：
该影像感测单元感测关于该指示平面上的物件的影像，其中该影像包含来自该至少部分镜面的镜面影像区以及非镜面影像区；
判断该镜面影像区是否存在该物件；以及
当判断该镜面影像区存在该物件时，判断该物件位于该预定范围内。
8.如权利要求7所述的光学触控方法，其特征在于，该光学触控方法还包含下列步骤：
当判断该物件位于该预定范围内时，降低该影像用以计算该物件的触控位置时的权重。
9.如权利要求8所述的光学触控方法，其特征在于，该光学触控方法还包含下列步骤：
当判断该物件位于该预定范围内时，计算该物件于该镜面影像区中的第一宽度，计算该物件于该非镜面影像区中的第二宽度，且计算该第一宽度与该第二宽度的比率；以及
根据该比率调整该权重。
10.如权利要求9所述的光学触控方法，其特征在于，该光学触控方法还包含下列步骤：
比较该比率与多个预定阀值范围，每一该预定阀值范围对应多个预定权重的其中之一；以及
当判断该比率落入该多个预定阀值范围的其中之一时，将该影像的该权重设定为该预定阀值范围的其中之一对应的预定权重。
11.如权利要求7所述的光学触控方法，其特征在于，该光学触控方法还包含下列步骤：
当判断该物件位于该预定范围内时，发出警示信息。
12.如权利要求7所述的光学触控方法，其特征在于，该反射镜设置于该影像感测单元的上方且该反射镜的镜面以一倾斜角度朝向该指示平面。
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