TWI409668B - 具觸控功能之主機系統及其執行方法 - Google Patents

Description

具觸控功能之主機系統及其執行方法

本發明係關於一種具觸控功能之主機系統，尤其是一種不需要觸控面板而能達成觸控功能之主機系統及其執行方法。

觸控面板(Touch Panel)又稱為觸控螢幕(Touch Screen)，目前生活中觸控面板的應用相當廣泛，如自動提款機、智慧型手機、個人數位助理(Personal Digital Assistant，PDA)、工業電腦，其直覺的輸入方式能夠取代鍵盤、滑鼠或按鍵的操作，在使用上更加簡單而方便。

製造具觸控功能的顯示裝置係在顯示器的表面安裝上一片觸控面板，上述之顯示裝置可為液晶顯示器(Liquid Crystal Display，LCD)或是陰極射線管顯示器(Cathode Ray Tube Display，CRT Display)。現今觸控面板之觸控感應技術包括電容式(Capacitive)、電阻式(Resistive)、表面音波式(Surface Acoustic Wave)以及紅外線式(Infrared Ray)。

觸控面板為一種表面接收觸控訊號而感應的裝置，觸控訊號的來源如電磁筆或是手指。上述之感應技術以電阻式觸控面板以及電容式觸控面板較為普遍。電阻式觸控面板雖然使用壽命較短，但由於價格低廉，為目前使用較多的感應技術，其原理係利用電壓降的方式搜尋觸控訊號的座標。電容式觸控面板則是利用電容感應的原理搜尋觸控訊號的座標，其具有較佳之感測效果以及耐用之特性。

隨著蘋果(Apple)公司所生產iPhone觸控手機之風行，電容 式觸控面板的多點觸控(Multi-Touch)功能已吸引更多廠商投入研發，在未來的發展上，由於觸控面板屬於人機介面的技術，具多點觸控功能之電容式觸控面板更能符合人性化的需求，因此可望超過電阻式觸控面板成為市場上的主流。

上述提及製造具觸控功能的顯示裝置係在顯示器的表面安裝上一片觸控面板。以液晶顯示器為例，若液晶顯示器的尺寸為19吋時，則15吋的觸控面板無法應用至19吋的液晶顯示器，而必須訂做19吋的觸控面板。因此現今具觸控功能的顯示裝置存在著觸控面板價格無法降低，導致顯示裝置的成本亦無法降低的問題。此外，顯示裝置的尺寸必須與觸控面板的尺寸相符合，使觸控面板在應用上的機動性不高，減緩其未來的發展性。

因此需要對上述問題提出一種解決方法。

本發明之一目的在於提供一種具觸控功能之主機系統及其執行方法，能使該主機系統不需要具備價格昂貴之觸控面板，而能達成觸控之功能。

本發明之另一目的在於提供一種具觸控功能之主機系統及其執行方法，能偵測多點觸控，使該主機系統具有如同電容式觸控面板之功能。

為達成上述目的，本發明之具觸控功能之主機系統包括一螢幕、一輸入單元、一第一影像感測單元、一標的辨識單元以及一定位單元。螢幕電性連接至一主機，用以顯示主機所提供之影像。輸入單元用以接觸螢幕。第一影像感測單元設置於感 測範圍涵蓋螢幕之處，用以感測螢幕所顯示之影像。標的辨識單元連接第一影像感測單元，用在辨識出螢幕上的輸入單元。定位單元連接第一影像感測單元，用以偵測輸入單元接觸螢幕上之XY座標值，並將XY座標值傳回主機，以供主機根據XY座標值判斷輸入單元接觸螢幕之影像所對應之功能。

本發明之具觸控功能之主機系統的執行方法，包括下列步驟：一第一影像感測單元感測一螢幕所顯示之影像；一標的辨識單元在螢幕上辨識出一輸入單元；當辨識出螢幕上的輸入單元之後，一定位單元偵測輸入單元接觸螢幕上之XY座標值；以及將XY座標值傳回一主機，以供主機根據XY座標值判斷輸入單元接觸螢幕之影像所對應之功能。

本發明之具觸控功能之主機系統及其執行方法藉由偵測輸入單元接觸螢幕上之XY座標值，使主機系統中的一般螢幕不需額外安裝觸控面板而能具有觸控功能，降低整個主機系統之成本，尤其是當螢幕尺寸越大時，習知技術必須訂製與螢幕尺寸相同之觸控面板，並將觸控面板安裝於螢幕上才能使螢幕具有觸控功能，而本發明只需將第一影像感測單元設置於感測範圍能涵蓋整個螢幕之處，即可使螢幕具有觸控功能。再者，本發明能同時偵測多點座標值的方式，使螢幕如同觸控面板具有多點觸控的功能，但其成本卻比昂貴之觸控面板更低。

以下將參照所附圖式詳細說明本發明之技術內容。

請參考第1圖，係顯示本發明第一實施例之主機系統100的方塊圖。主機系統100包括一螢幕102電性連接至一主機 112、一輸入單元104、一第一影像感測單元106、一標的辨識單元108以及一定位單元110。

主機112如桌上型電腦、筆記型電腦、自動提款機之主機、投幣式遊樂機台之主機，螢幕102用以顯示主機112所提供之影像114。輸入單元104供一使用者接觸螢幕102，舉凡如電磁筆、手指或一般筆等長形且其一側為尖端狀之物體皆可作為輸入單元104之選擇。第一影像感測單元106設置於感測範圍能涵蓋整個螢幕102之處，用以感測螢幕102所顯示之影像。標的辨識單元108連接第一影像感測單元106，用以辨識出螢幕102上的輸入單元104。定位單元110連接第一影像感測單元106，用以偵測輸入單元104接觸螢幕102上之XY座標值(X₁ ,Y₁ )，並將所偵測到的XY座標(X₁ ,Y₁ )值傳回主機112，以供主機112根據XY座標值(X₁ ,Y₁ )判斷輸入單元104接觸螢幕102之影像114所對應之功能。

上述所對應之功能視主機112之種類而定，一般而言為主機112內之程式。以桌上型電腦或是筆記型電腦為例，螢幕102所顯示之影像114如作業系統之畫面，作業系統中包括各種不同應用程式供使用者執行。當使用者以輸入單元104接觸螢幕102時，標的辨識單元108以影像處理的方式辨識出螢幕102上的輸入單元104，接著定位單元110偵測輸入單元104之尖端狀接觸螢幕上102之XY座標值(X₁ ,Y₁ )，其中X₁ 代表螢幕102水平方向的座標值，Y₁ 代表螢幕102垂直方向的座標值。所偵測到的座標值(X₁ ,Y₁ )會傳回主機112以供主機112判斷使用者所選擇螢幕102上之功能，如點選各種應用程式之功能列。因此螢幕102就好比具觸控功能一樣，直接在螢幕102上 點選即可操作各種應用程式。

在另一實施例中，若主機112為一投幣式遊戲機台，則螢幕102所顯示之畫面為包括多種遊戲之遊戲選單，當作為輸入單元104之手指點選螢幕102時，第一影像偵測單元106將所偵測到的座標值(X₁ ,Y₁ )傳回主機112，主機112判斷使用者所選取的遊戲，並執行該遊戲。

上述第一影像感測單元106為一外接式攝影機，需要使用時將外接式攝影機與主機112連接，使用完畢後則可將外接式攝影機從主機112上卸除，達到快速拆除以及安裝之目的。而外接式攝影機與主機112連接之介面係選自由通用串列匯流排(Universal Serial Bus，USB)、IEEE 1394以及無線(Wireless)所構成之群組中之任一。

在本實施例中，第一影像感測單元106、標的辨識單元108以及定位單元110係分別獨立設置。第2圖係顯示第1圖中之第一影像感測單元106、標的辨識單元108以及定位單元110整合成一模組之示意圖，將上述三者整合成一模組後更能增加主機系統100之機動性。在另一實施例中，影像感測單元106為內建於主機112之攝影機。但無論攝影機外接或內建於主機112，對於解析度之要求無需太高，一般而言，30萬畫素的解析度即可感測到清晰之畫面以供標的辨識單元108以及定位單元110作後續處理。

上述之標的辨識單元108可辨識出輸入單元104，以及定位單元110偵測輸入單元106接觸螢幕102之XY座標值的功能皆可選擇由硬體或軟體實現。

第一影像感測單元106更可包括一伸縮裝置，以供使用者 依據實際需求調整第一影像感測單元106與螢幕102之間的距離，使定位單元110在偵測輸入單元104之尖端狀接觸螢幕上之XY座標值(X₁ ,Y₁ )時更加精確。

請參考第3圖，係顯示本發明第二實施例之主機系統100’的方塊圖。第3圖中與第1圖中相同元件具有相同的編號且具有相同的功能，故此不在贅述。兩者之差別為第3圖之主機系統100’還包括一第二影像感測單元116如一攝影機，設置於螢幕102之一旁側，用以感測輸入單元104以及螢幕102接觸之影像，即感測螢幕102表面，並將輸入單元104以及螢幕102所接觸之影像114傳送至主機112，以供主機112判斷輸入單元104以及螢幕102之接觸狀態，如接觸面積大小，接觸時間等。以輸入單元104以及螢幕102之接觸面積為例，當輸入單元104為使用者之手指時，主機112判斷接觸面積為小面積代表手指執行輕碰的狀態；相反地，若主機112判斷接觸面積為大面積則代表手指執行重壓的狀態。

主機112可根據第一影像感測單元106搭配第二影像感測單元116作更精準的判斷，例如主機112根據第二影像感測單元116所傳回輸入單元104以及螢幕102接觸之影像114，判斷輸入單元104與螢幕102一直處於接觸的狀態，另一方面，第一影像感測單元106所偵測的XY座標值(X₁ ,Y₁ )代表輸入單元104之移動方向，綜合上述資訊可得知輸入單元104一直與螢幕102接觸且從某一點移動至另一點，即代表輸入單元104從某一點拖曳至另一點，完成觸控功能的偵測。

在上述第一實施例以及第二實施例中，定位單元110能同時偵測多個輸入單元104與螢幕102接觸之座標值，並將同時 偵測到的多個座標值傳回主機112，達成等效於一般電容式觸控面板的多點觸控功能。

請參閱第4圖，係顯示本發明具觸控功能之主機系統的執行方法流程圖，包括下列步驟：步驟S410中，一第一影像感測單元感測一螢幕所顯示之影像，其中螢幕所顯示之影像為一主機內儲存之程式，如桌上型電腦之應用程式或投幣式遊樂機台之遊戲選單；步驟S420中，一標的辨識單元在螢幕上辨識出一輸入單元，其中輸入單元以供一使用者與螢幕接觸，如電磁筆、手指或一般筆等長形且其一側為尖端狀之物體；步驟S430中，當辨識出螢幕上的輸入單元之後，一定位單元偵測輸入單元接觸螢幕時之XY座標值；以及步驟S440中，將XY座標值傳回主機，以供主機根據XY座標值判斷輸入單元接觸螢幕之影像所對應之功能，如執行桌上型電腦之應用程式或選擇投幣式遊戲機台之遊戲選單的遊戲。

第一影像感測單元還包括一伸縮裝置，用以調整第一影像感測單元與螢幕之間的距離。當第一影像感測單元感測螢幕所顯示之影像過小或不清晰，調整伸縮裝置使第一影像感測單元與螢幕之距離接近；當第一影像感測單元感測螢幕所顯示之影像過大造成無法感測全螢幕時，調整伸縮裝置使第一影像感測單元與螢幕之距離拉遠。

在上述步驟S410中，除第一影像感測單元感測螢幕所顯示之影像外，更包括一第二影像感測單元感測輸入單元以及螢幕接觸之影像，並將影像傳送至主機，以供主機判斷輸入單元 以及螢幕之接觸狀態的步驟。其中主機判斷輸入單元以及螢幕之接觸狀態包括一接觸面積或一接觸時間。藉此主機可根據第一影像感測單元搭配第二影像感測單元作更精準的判斷。

定位單元不僅能偵測單一輸入單元與螢幕接觸之XY座標值，亦能同時偵測多個輸入單元與螢幕接觸之XY座標值，並將同時偵測到的多個座標值傳回主機，使主機達成等效於一般電容式觸控面板的多點觸控功能。

本發明之具觸控功能之主機系統藉由偵測輸入單元接觸螢幕之XY座標值，使主機系統中的一般螢幕不需額外安裝觸控面板而能具有觸控功能，降低整個主機系統之成本，尤其是當螢幕尺寸越大時，習知技術必須訂製與螢幕尺寸相同之觸控面板安裝才能使螢幕具有觸控功能，而本發明只需將第一影像感測單元設置於感測範圍能涵蓋整個螢幕之處，即可使螢幕具有觸控功能。再者，本發明能同時偵測多點座標值的方式，使螢幕具有多點觸控的功能如同觸控面板，但成本比昂貴之觸控面板低。而將第一影像感測單元、標的辨識單元以及定位單元整合於一模組時，當需要時再將該模組與主機連接使用，相較於習知技術必須將螢幕與觸控面板安裝固定，本發明更具機動性。

綜上所述，本發明符合發明專利要件，爰依法提出專利申請。惟以上所述者僅為本發明之較佳實施例，舉凡熟悉此項技藝之人士，在爰依本發明精神架構下所做之等效修飾或變化，皆應包含於以下之申請專利範圍內。

100、100’‧‧‧主機系統

102‧‧‧螢幕

104‧‧‧輸入單元

106‧‧‧第一影像感測單元

108‧‧‧標的辨識單元

110‧‧‧定位單元

112‧‧‧主機

114‧‧‧影像

116‧‧‧第二影像感測單元

S410~S440‧‧‧步驟

第1圖係顯示本發明第一實施例之主機系統的方塊圖；第2圖係顯示第1圖中之第一影像感測單元、標的辨識單元以及定位單元整合成一模組之示意圖；第3圖，係顯示本發明第二實施例之主機系統的方塊圖；以及第4圖係顯示本發明具觸控功能之主機系統的執行方法流程圖。

100‧‧‧主機系統

102‧‧‧螢幕

104‧‧‧輸入單元

106‧‧‧第一影像感測單元

108‧‧‧標的辨識單元

110‧‧‧定位單元

112‧‧‧主機

114‧‧‧影像

Claims (21)

1. 一種具觸控功能之主機系統，包括：一螢幕，電性連接至一主機，用以顯示影像；一輸入單元，用以接觸該螢幕；一第一影像感測單元，設置於感測範圍涵蓋該螢幕之處，用以感測該螢幕所顯示之該影像；一標的辨識單元，連接該第一影像感測單元，以影像處理方式辨識出在螢幕上的該輸入單元；以及一定位單元，連接該第一影像感測單元，用以偵測該輸入單元接觸該螢幕上之XY座標值，並將該XY座標值傳回該主機，以供該主機根據該XY座標值判斷該輸入單元接觸該螢幕之該影像所對應之功能。
2. 如申請專利範圍第1項所述之主機系統，其中該第一影像感測單元為一攝影機，該攝影機係外接於該主機。
3. 如申請專利範圍第2項所述之主機系統，其中該攝影機與該主機連接之介面係選自由通用串列匯流排(USB)、IEEE 1394以及無線(Wireless)所構成之群組中之任一。
4. 如申請專利範圍第1項所述之主機系統，其中該第一影像感測單元為一攝影機，該攝影機係內建於該主機。
5. 如申請專利範圍第1項所述之主機系統，其中該標的辨識單元為一硬體或軟體。
6. 如申請專利範圍第1項所述之主機系統，其中該定位單元為一硬體或軟體。
7. 如申請專利範圍第1項所述之主機系統，其中該第一影像感測單元、該影像辨識單元以及該定位單元係整合於一模 組。
8. 如申請專利範圍第1項所述之主機系統，其中該第一影像感測單元更包括一伸縮裝置，用以調整該第一影像感測單元與該螢幕之間的距離。
9. 如申請專利範圍第1項所述之主機系統，其中該定位單元將該XY座標值傳回該主機的方式為有線或無線。
10. 如申請專利範圍第1項所述之主機系統，更包括一第二影像感測單元連接至該主機，設置於該螢幕之一旁側，用以感測該輸入單元以及該螢幕接觸之影像，並將該影像傳送至該主機，以供該主機判斷該輸入單元以及該螢幕之接觸狀態。
11. 如申請專利範圍第10項所述之主機系統，其中該主機判斷該輸入單元以及該螢幕之接觸狀態包括一接觸面積或一接觸時間。
12. 如申請專利範圍第10項所述之主機系統，其中該第二影像感測單元為一攝影機。
13. 如申請專利範圍第1項所述之主機系統，其中該定位單元能同時偵測多個XY座標值。
14. 如申請專利範圍第1項所述之主機系統，其中該影像所對應之功能為該主機內之程式。
15. 一種具觸控功能之主機系統的執行方法，包括下列步驟：一第一影像感測單元感測一螢幕所顯示之影像；一標的辨識單元以影像處理方式辨識出在該螢幕上的一輸入單元；當辨識出該螢幕上的該輸入單元之後，一定位單元偵測該 輸入單元接觸該螢幕上之XY座標值；以及將該XY座標值傳回一主機，以供該主機根據該XY座標值判斷該輸入單元接觸該螢幕之該影像所對應之功能。
16. 如申請專利範圍第15項所述之方法，其中該第一影像感測單元還包括一伸縮裝置，用以調整該第一影像感測單元與該螢幕之間的距離。
17. 如申請專利範圍第15項所述之方法，更包括一第二影像感測單元感測該輸入單元以及該螢幕接觸之影像，並將該影像傳送至該主機，以供該主機判斷該輸入單元以及該螢幕之接觸狀態的步驟。
18. 如申請專利範圍第17項所述之方法，其中該主機判斷該輸入單元以及該螢幕之接觸狀態包括一接觸面積或一接觸時間。
19. 如申請專利範圍第15項所述之方法，其中該定位單元能同時偵測多個XY座標值。
20. 如申請專利範圍第15項所述之方法，其中該影像所對應之功能為該主機內之程式。
21. 如申請專利範圍第15項所述之方法，其中該定位單元將該XY座標值傳回該主機的方式為有線或無線。