TWI420372B - 光學式觸控裝置及其運作方法 - Google Patents

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TWI420372B
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Description

光學式觸控裝置及其運作方法
本發明係與觸控裝置有關，特別是關於一種透過對應於感測模組的功能輸入鍵之設置實現同時多觸控點位置判斷的光學式觸控裝置及其運作方法。
一般而言，常見的觸控式裝置包含有電阻式觸控裝置、電容式觸控裝置以及光學式觸控裝置等類型。其中，光學式觸控裝置由於具有透光性佳之特性，已成為有別於傳統的電阻式觸控裝置與電容式觸控裝置之外的另一常用技術。
請參照圖一，圖一係繪示傳統的光學式觸控裝置之示意圖。如圖一所示，光學式觸控裝置1之處理模組16係透過比對觸控點P與背景空間18之方式，有效地減少處理模組16原本進行觸控點判斷時所需負擔之龐大資料運算量，藉以提升其觸控點判斷效率。然而，在實際應用中，傳統的光學式觸控裝置1仍會遭遇到如何正確判斷觸控點位置及同時多點觸控之判斷等課題。
舉例而言，如圖二所示，光學式觸控裝置1之感測模組12能夠感測到位於感測區域邊界L1及L2之間的觸控點，由於觸控點C1及C2係位於可感測區域之外，故感測模組12並無法感測到觸控點C1及C2。相反地，位於可感測區域內的觸控點A1、A2、B1與B2皆能夠被感測模組12所感測到。對可感測區域內的觸控點而言，當觸控點A1、A2同時 進行觸控時，感測模組12可有效得到量測結果，以提供後續之落點判斷。但當觸控點A1、B1(或A2、B2)同時進行觸控時，後者的落點位置因受到前者之阻擋，故使得感測模組12無法獲取完整之雙落點感測結果，而導致落點判斷失效。
因此，本發明提出一種光學式觸控裝置及其運作方法，以解決上述問題。
根據本發明之第一具體實施例為一種光學式觸控裝置。於此實施例中，該光學式觸控裝置包含一輸入介面、至少一感測模組及一處理模組。該輸入介面設置有至少一功能輸入鍵，並且該至少一功能輸入鍵設置於該輸入介面之位置係對應於該至少一感測模組設置於該輸入介面之周圍的位置。該至少一感測模組根據其接收感測光的接收情形產生一感測結果。該處理模組根據該感測結果判定形成於該輸入介面上之觸控點位置。
根據本發明之第二具體實施例為一種光學式觸控裝置運作方法。於此實施例中，該光學式觸控裝置包含一輸入介面、至少一感測模組及一處理模組。該方法包含下列步驟：(a)將該至少一感測模組設置於該輸入介面之周圍；(b)將至少一功能輸入鍵設置於該輸入介面，使其位置對應於該至少一感測模組設置於該輸入介面之周圍的位置；(c)該至少一感測模組根據其接收感測光的接收情形產生一感測結果；(d)該處理模組根據該感測結果判定形成於該輸入介面上之觸控點位置。
關於本發明之優點與精神可以藉由以下的發明詳述及所附圖式得到進一步的瞭解。
根據本發明之第一具體實施例為一種光學式觸控裝置。於此實施例中，該光學式觸控裝置可應用於液晶顯示裝置或其他顯示裝置，同時具有顯示畫面與觸控輸入之功能，但不以此為限。請參照圖三及圖四(A)，圖三及圖四(A)係分別繪示該光學式觸控裝置之功能方塊圖及外觀示意圖。
如圖三及圖四(A)所示，光學式觸控裝置2包含發射模組21、第一感測模組22a、第二感測模組22b、輸入介面24及處理模組26。其中，第一感測模組22a及第二感測模組22b均耦接至處理模組26，第一感測模組22a及第二感測模組22b係相對地設置於輸入介面24之上下兩側邊，但不以此為限。值得注意的是，光學式觸控裝置2所包含之感測模組的數目並無一定之限制，可以是一個或多個，端視實際上之需求而定，並不以此實施例中之兩個為限。
於此實施例中，發射模組21係用以發射感測光以提供觸控點感測用之光源，至於發射模組21的光源種類、數目及設置的位置均無一定之限制，端視實際需求而定。此外，第一感測模組22a及第二感測模組22b係設置於輸入介面24的周圍，用以分別接收通過輸入介面24上方的感測光，並分別根據其接收感測光的接收情形產生一第一感測結果及一第二感測結果。該處理模組根據該第一感測結果及該第二感測結果判定形成於該輸入介面上之觸控點位置。
由圖四(A)可知，透過本發明之光學式觸控裝置2的第二感測模組22b即可順利感測到原本圖二中之光學式觸控裝置1所無法感測到之觸控點C2。接著，請參照圖四(B)及圖四(C)，圖四(B)及圖四(C)係繪示光學式觸控裝置2感測同時形成於輸入介面24上的兩觸控點之情形。如圖四(B)所示，觸控點A2較靠近於第一感測模組22a且觸控點B2較靠近於第二感測模組22b，觸控點A2與中線M之距離d1等於觸控點B2與中線M之距離d2，亦即d1=d2。
值得注意的是，雖然觸控點A2與B2之間的相對位置將會導致第二感測模組22b無法感測到對應於觸控點A2之訊號S1，並且第一感測模組22a無法感測到對應於觸控點B2之訊號S2，但處理模組26仍可根據第一感測模組22a所感測到之對應於觸控點A2的訊號S1、第二感測模組22b所感測到之對應於觸控點B2的訊號S2以及觸控點位於中線M時之已知訊號強度，得到訊號S1之強度=訊號S2之強度>已知訊號強度之感測結果，並據以判斷出同時有兩觸控點A2及B2形成於輸入介面24上，並且d1=d2。
於實際應用中，由於形成上述觸控點之物體大小可能不同，其所形成之觸控點的大小亦不會完全一樣，因而可能導致觸控點誤判之情事發生。為了解決此一問題，如圖四(B)所示，可先將物體置於參考點R以形成校正用之參考觸控點，參考點R可位於中線M上，但不以此為限。由於參考觸控點至第一感測模組22a側及第二感測模組22b側的參考距離為已知，若該物體阻擋住光線射入第一感測模組22a而於其相對側所形成的遮蔽區域大小為D1，並且該物體位於觸控點 A2時阻擋住光線射入第一感測模組22a而於其相對側所形成的遮蔽區域大小為D2，此時，處理模組26即可根據D1、D2及已知的參考距離推知觸控點A2至第一感測模組22a側的距離，據以得到觸控點A2的座標位置。
同理，如圖四(C)所示，處理模組26可得到訊號S1之強度>訊號S2之強度>已知訊號強度之感測結果，並據以判斷出同時有兩觸控點A2及B2形成於輸入介面24上，並且d1>d2。
接著，請參照圖五(A)至圖五(C)，圖五(A)至圖五(C)係分別繪示光學式觸控裝置2感測同時形成於輸入介面24上的三觸控點之不同情形。如圖五(A)所示，Lc為第一感測模組22a與第二感測模組22b之中心連線，並且三個觸控點A2、P'及B2均同時形成於第一感測模組22a與第二感測模組22b之中心連線Lc上。由於觸控點P'係位於A2及B2之間，故導致第一感測模組22a僅能感測到對應於觸控點A2的訊號S1，而第二感測模組22b僅能感測到對應於觸控點B2的訊號S2，因此，對應於觸控點P'的訊號S3將無法被第一感測模組22a或第二感測模組22b所感測到。
至於圖五(B)及圖五(C)所示之三觸控點的情形，雖然三個觸控點A2、P'及B2共線，但並未同時形成於第一感測模組22a與第二感測模組22b之中心連線Lc上，故仍可被第一感測模組22a或第二感測模組22b感測到。其中，圖五(C)中之第二感測模組22b並未完全相對於第一感測模組22a設置，而是向右偏移，所以第一感測模組22a與第二感測模組 22b之中心連線Lc亦隨之傾斜。
請參照圖六(A)及圖六(B)，圖六(A)及圖六(B)係繪示同時觸控點數目與感測模組數目之對應關係。如圖六(A)所示，假設同時觸控點數目為4，分別為觸控點P1~P4，若第一感測模組22a僅能感測到觸控點P2及P3且第二感測模組22b僅能感測到觸控點P1及P3，亦即觸控點P4將無法被第一感測模組22a或第二感測模組22b感測到。
即使如圖六(B)所示，光學式觸控裝置2之輸入介面24右側進一步設置有第三感測模組22c，但第三感測模組22c仍然無法感測到觸控點P4，由此可知，增加感測模組之數目並非解決無法同時感測多觸控點之萬靈丹。
因此，綜合上述可得到一項多點同時觸控之判斷規則：當有N個觸控點(N≧2)同時形成於光學式觸控裝置2之輸入介面24時，且該N個觸控點與感測模組之間總共形成M條感測連線。若N=M，代表在解析度容許之情況下，該N個觸控點能夠被單一感測模組所感測到；若N>M，即使N=2，亦即同時只有兩個觸控點形成於輸入介面24上，單一感測模組仍無法同時感測到兩個觸控點。此時，雖可透過增加感測模組之方式解決此一問題，但仍然可能由於各感測模組之位置與各觸控點位置之間的相對關係，導致如同圖六(A)及圖六(B)之判斷失效情事發生。
因此，本發明之主要特徵在於根據光學式觸控裝置2之各感測模組所設置之不同位置相對應地於輸入介面24之適當位置上設置至少一個功能輸入鍵，藉以避免上述N>M之 情事發生。值得注意的是，該至少一個功能輸入鍵除了透過硬體的按鍵型式設置於輸入介面24上之外，亦可透過軟體顯示的方式於輸入介面24上實現，故無一定之限制存在。
舉例而言，如圖七(A)所示，在感測模組的中心連線Lc1上設置有兩個可供同時觸控的功能輸入鍵K1及K2。至於中心連線Lc1之外的感測區域，則依照上述準則設置功能輸入鍵以避免N>M之情事發生，例如圖七(A)中位於非感測區域之功能輸入鍵K3~K5以及位於可感測區域內之功能輸入鍵K6~K8。
此外，圖七(B)則係繪示感測模組的中心連線Lc2由於感測模組之位置而向右偏斜之示意圖，中心連線Lc2上設置有功能輸入鍵K9及K10，實際上，中心連線Lc2亦可設置一個或多個功能輸入鍵，並不以此例中之兩個為限。
接下來，將就本發明所提出之光學式觸控裝置的輸入介面上所設置的功能輸入鍵之實際應用情形進行說明。如圖八(A)所示，若一張圖片於觸控螢幕上顯示的位置係位於感測模組的中心連線上之功能輸入鍵K1及K2處，使用者即可透過觸碰功能輸入鍵K1及K2之方式編輯該張圖片。
舉例而言，當使用者按住圖八(A)中之功能輸入鍵K1及K2並向右上方移動時，觸控螢幕所顯示之該張圖片亦會隨之移動，如圖八(B)所示；當使用者按住圖八(A)中之功能輸入鍵K1及K2並分別向上方及下方移動時，觸控螢幕所顯示之該張圖片即會被上下拉長，如圖八(C)所示； 當使用者按住圖八(A)中之功能輸入鍵K1及K2並同時向右旋轉一角度大小時，觸控螢幕所顯示之該張圖片即會隨之向右旋轉該角度大小，如圖八(D)所示。
請參照圖九(A)~圖九(E)，圖九(A)~圖九(E)係繪示另一種利用功能輸入鍵進行圖形編輯功能之示意圖。如圖九(A)所示，使用者可先透過觸控方式於觸控螢幕上依照T1→T2→T3→T1之順序畫出一個三角形。
當使用者欲將圖九(A)所示之三角形調整成四邊形時，如圖九(B)所示，使用者可同時按住該三角形的三個頂點及斜邊而分別形成觸控點F1~F4。接著，使用者再按住觸控點F4向V1方向移動至F4'，此時，觸控螢幕所顯示之圖形即會從原本的三角形變成如同圖九(C)所示之四邊形。
此外，當使用者欲將圖九(A)所示之三角形上下翻轉時，如圖九(D)所示，使用者可同時按住該三角形的三個頂點而分別形成觸控點F1~F3，並按住觸控點F3向V2方向移動至F5，此時，觸控螢幕所顯示之三角形即會是原本的三角形上下翻轉後之結果，如同圖九(E)所示。
根據本發明之第二具體實施例為一種光學式觸控裝置運作方法。於此實施例中，該光學式觸控裝置包含一輸入介面、至少一感測模組及一處理模組。如圖十所示，首先，於步驟S10中，將該至少一感測模組設置於該輸入介面之周圍。實際上，該至少一感測模組係可移動地設置於該輸入介面之周圍，但不以此為限。
接著，於步驟S12中，將至少一功能輸入鍵設置於該輸入介面，使其位置對應於該感測模組設置於該輸入介面之周圍的位置。之後，於步驟S14中，該感測模組根據其接收感測光的接收情形產生一感測結果。最後，於步驟S16中，該處理模組根據該感測結果判定形成於該輸入介面上之觸控點位置。
於實際應用中，若同時形成於該輸入介面之觸控點數目為N，並且該N個同時觸控點與該至少一感測模組之間的連線數目為M，則該至少一功能輸入鍵設置於該輸入介面之位置與該至少一感測模組設置於該輸入介面周圍的位置之間所存在的對應關係將會使得N小於或等於M，其中M與N均為正整數且N大於或等於2。
舉例而言，假設該至少一感測模組包含一第一感測模組及一第二感測模組，該第一感測模組與該第二感測模組分別設置於該輸入介面周圍之一第一位置及一第二位置，則該至少一功能輸入鍵係設置於該第一感測模組與該第二感測模組之間的中心連線上。實際上，該光學式觸控裝置可以設置一個或多個感測模組，其數目並不以此例的兩個為限。
於實際應用中，該至少一功能輸入鍵可以硬體之型式(例如實體的按鍵)設置於該輸入介面或以軟體顯示之方式實現於該輸入介面(例如螢幕上顯示虛擬的按鍵)，並無一定之限制。
相較於先前技術，根據本發明之光學式觸控裝置及其運作方法能夠根據其感測模組所設置之不同位置相對應地於 輸入介面之適當位置上以軟體或硬體之方式實現至少一個功能輸入鍵，藉以避免當同時觸控點數目N大於同時觸控點與感測模組連線數目M時所導致之觸控點判斷失效的情事發生，故可有效地提升光學式觸控裝置對於同時多觸控點之判斷效率，使得使用者操作起來能夠感到更為方便且人性化。
藉由以上較佳具體實施例之詳述，係希望能更加清楚描述本發明之特徵與精神，而並非以上述所揭露的較佳具體實施例來對本發明之範疇加以限制。相反地，其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排於本發明所欲申請之專利範圍的範疇內。
S10~S16‧‧‧流程步驟
R‧‧‧參考點
1、2‧‧‧光學式觸控裝置
M‧‧‧中線
12‧‧‧光感測器
14‧‧‧面板
18‧‧‧背景空間
V1、V2‧‧‧移動方向
21‧‧‧發射模組
24‧‧‧輸入介面
22a‧‧‧第一感測模組
22b‧‧‧第二感測模組
16、26‧‧‧處理模組
L1、L2‧‧‧感測區域邊界
22c‧‧‧第三感測模組
N‧‧‧同時觸控點數目
K1~K10‧‧‧功能輸入鍵
T1、T2、T3‧‧‧三角形的頂點
M‧‧‧觸控點與感測模組之間的感測連線數目
d1‧‧‧觸控點A2與中線M之距離
d2‧‧‧觸控點B2與中線M之距離
S1、S2、S3‧‧‧對應於觸控點的訊號
Lc、Lc1、Lc2‧‧‧感測模組之間的中心連線
A1~A2、B1~B2、C1~C2、P'、P1~P4、F1~F5、F4'‧‧‧觸控點
圖一及圖二係繪示傳統的光學式觸控裝置之示意圖。
圖三及圖四(A)係分別繪示根據本發明之第一具體實施例的光學式觸控裝置之功能方塊圖及外觀示意圖。
圖四(B)及圖四(C)係繪示光學式觸控裝置感測同時形成於輸入介面上的兩觸控點之情形。
圖五(A)~圖五(C)係分別繪示光學式觸控裝置感測同時形成於輸入介面上的三觸控點之不同情形。
圖六(A)及圖六(B)係繪示同時觸控點數目與感測模組數目之對應關係。
圖七(A)及圖七(B)係繪示於輸入介面上設置功能輸入鍵 之不同範例。
圖八(A)~圖八(D)係繪示一種利用功能輸入鍵進行圖形編輯功能之範例。
圖九(A)~圖九(E)係繪示另一種利用功能輸入鍵進行圖形編輯功能之範例。
圖十係繪示根據本發明之第二具體實施例的光學式觸控裝置運作方法之流程圖。
2‧‧‧光學式觸控裝置
21‧‧‧發射模組
22a‧‧‧第一感測模組
22b‧‧‧第二感測模組
24‧‧‧輸入介面
26‧‧‧處理模組

Claims (16)

  1. 一種光學式觸控裝置，包含：一輸入介面，包含至少一功能輸入鍵；至少一感測模組，設置於該輸入介面之周圍，用以接收感測光並根據其接收情形產生一感測結果；以及一處理模組，耦接至該至少一感測模組，用以根據該感測結果判定形成於該輸入介面上之觸控點位置；其中該至少一功能輸入鍵設置於該輸入介面之位置係對應於該至少一感測模組設置於該輸入介面周圍的位置，若同時形成於該輸入介面之觸控點數目為N，並且該N個同時觸控點與該至少一感測模組之間的連線數目為M，則該至少一功能輸入鍵設置於該輸入介面之位置與該至少一感測模組設置於該輸入介面周圍的位置之間所存在的對應關係將會使得N小於或等於M，其中M與N均為正整數且N大於或等於2，該至少一功能輸入鍵係根據該至少一感測模組設置於該輸入介面周圍的位置相對應地設置於該輸入介面之至少一特定位置，以避免N大於M的情況出現。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之光學式觸控裝置，其中該至少一功能輸入鍵係以硬體之型式設置於該輸入介面。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之光學式觸控裝置，其中該至少一功能輸入鍵係以軟體顯示之方式實現於該輸入介面。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之光學式觸控裝置，其中該至少一感測模組包含一第一感測模組及一第二感測模組，該第一感測模組與該第二感測模組分別設置於該輸入介面周圍之不 同位置。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之光學式觸控裝置，其中該至少一功能輸入鍵係設置於該第一感測模組與該第二感測模組之間的中心連線上。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之光學式觸控裝置，其中該至少一功能輸入鍵係用以進行圖形編輯功能。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之光學式觸控裝置，其中該至少一功能輸入鍵係設置於該至少一感測模組之間的中心連線上。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之光學式觸控裝置，其中該至少一感測模組係可移動地設置於該輸入介面之周圍。
  9. 一種運作一光學式觸控裝置的方法，該光學式觸控裝置包含一輸入介面、至少一感測模組及一處理模組，該方法包含下列步驟：(a)將該至少一感測模組設置於該輸入介面之周圍；(b)將至少一功能輸入鍵設置於該輸入介面，使其位置對應於該至少一感測模組設置於該輸入介面之周圍的位置；(c)該至少一感測模組根據其接收感測光的接收情形產生一感測結果；以及(d)該處理模組根據該感測結果判定形成於該輸入介面上之觸控點位置；其中若同時形成於該輸入介面之觸控點數目為N，並且該N 個同時觸控點與該至少一感測模組之間的連線數目為M，則該至少一功能輸入鍵設置於該輸入介面之位置與該至少一感測模組設置於該輸入介面周圍的位置之間所存在的對應關係將會使得N小於或等於M，其中M與N均為正整數且N大於或等於2，該至少一功能輸入鍵係根據該至少一感測模組設置於該輸入介面周圍的位置相對應地設置於該輸入介面之至少一特定位置，以避免N大於M的情況出現。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之方法，其中該至少一功能輸入鍵係以硬體之型式設置於該輸入介面。
  11. 如申請專利範圍第9項所述之方法，其中該至少一功能輸入鍵係以軟體顯示之方式實現於該輸入介面。
  12. 如申請專利範圍第9項所述之方法，其中該至少一感測模組包含一第一感測模組及一第二感測模組，該第一感測模組與該第二感測模組分別設置於該輸入介面周圍之不同位置。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之方法，其中步驟(b)係將該至少一功能輸入鍵設置於該第一感測模組與該第二感測模組之間的中心連線上。
  14. 如申請專利範圍第9項所述之方法，其中該至少一功能輸入鍵係用以進行圖形編輯功能。
  15. 如申請專利範圍第9項所述之方法，其中步驟(b)係將該至少一功能輸入鍵設置於該至少一感測模組之間的中心連線上。
  16. 如申請專利範圍第9項所述之方法，其中步驟(a)係將該至少 一感測模組可移動地設置於該輸入介面之周圍。
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