TWI472987B - 光學式觸控板及手持式電子裝置 - Google Patents

光學式觸控板及手持式電子裝置 Download PDF

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Description

光學式觸控板及手持式電子裝置
本發明係有關於一種觸控板(touch pad)，更明確地說，係有關一種具省電功能之光學式觸控板。
手持式電子裝置，如手機，已廣泛為民眾所使用。在市場的激烈競爭之下，各製造商無不致力於將手持式電子裝置之功能推陳出新。然而手持式電子裝置畢竟係由其電池來供應電力，因此能夠待機的時間亦受限於該電池的總電力。因此，如何在有限的電池電力的情況下，降低手持式電子裝置的功耗，亦成為各製造商努力的方向。
傳統的手持式電子裝置最耗電的部分即在於其背光模組，因此若有效地降低背光模組的功耗，便能大量提升手持式電子裝置的待機時間。舉例來說，當使用者停止使用手機一段時間之後，背光模組即自動關閉。或者，當偵測到手持式電子裝置周圍的光線很強時，背光模組的強度會越強。
然而，為了要偵測環境光的強度，手持式電子裝置便得增設偵測環境光的相關電路，此舉同樣造成更多電能的消耗。因此，即便手持式電子裝置增設了偵測環境光的相關電路，其所能節省的電能亦相當有限，而無法真正達到延長待機時間的功效，造成使用者的不便。
本發明提供一種光學式觸控板。該光學式觸控板包含一光源，用來發出一特定光線；一特定光感測陣列，用來感測一指示物反射該特定光線之反射光，以據以產生一特定光感測影像的訊號，代表該指示物反射該特定光線之反射光足以使該特定光感測陣列感測到該特定光感測影像；一接近偵測器，用來根據該特定光感測影像的訊號強度，判斷該指示物與該光學式觸控板之間之一指示距離，其中該特定光感測影像的訊號強度越強，代表該指示距離越近，直到該指示物接觸該光學式觸控板為止；以及一移動偵測器，用來根據該特定光感測影像的訊號於該特定光感測陣列上的移動，判斷該指示物之移動軌跡，以輸出一指示物移動訊號；其中當該特定光感測影像的訊號強度減弱到低於一預定值時，表示該接近偵測器判斷該指示距離過大，該移動偵測器關閉。
本發明另提供一種手持式電子裝置。該手持式電子裝置包含一光學式觸控板，包含一光源，用來發出一特定光線；一特定光感測陣列，用來感測一指示物反射該特定光線之反射光，以據以產生一特定光感測影像的訊號，代表該指示物反射該特定光線之反射光足以使該特定光感測陣列感測到該特定光感測影像；一接近偵測器，用來根據該特定光感測影像的訊號強度，判斷該指示物與該手持式電子裝置之間之一指示距離，其中訊號的強度越強，代表該指示距離越近，直到該指示物接觸該光學式觸控板為止；以及一移動偵測器，用來根據該特定光感測影像的訊號於該特定光感測陣列上的移動，判斷該目標物之移動軌跡，以輸出一指示物移動訊號；其中當該特定光感測影像的訊號強度減弱到低於一預定值時，表示該接近偵測器判斷該指示距離過大，該移動偵測器關閉；一顯示面板，用來顯示一目標物；以及一處理器，用來根據該移動偵測器所輸出之移動軌跡，移動該目標物於該顯示面板上之位置。
本發明另提供一種操作一手持式電子裝置之方法。該方法包含偵測一目標物與該手持式電子裝置之間的距離；以及根據所偵測的結果，關閉該手持式電子裝置之一移動偵測器。
請參考第1圖。第1圖係為說明本發明之具省電功能之手持式電子裝置100之簡略示意圖，其主要用來使讀者了解本發明之手持式電子裝置100在使用者使用時的情況，而與本發明較無關之手機元件將予以忽略(如鍵盤、揚聲器...等)。如圖所示，手持式電子裝置100包含一顯示面板110以及一光學式觸控板120。顯示面板110上面顯示一目標物C(如游標)。當使用者欲移動游標C時，使用者可將指示物F(如手指)置於光學式觸控板120上面並予以移動，光學式觸控板120在感測使用者手指F的移動時，游標C亦會跟著移動。此外，手持式電子裝置100係使用間接觸控，也就是說，當手指F在光學式觸控板120上移動X時，游標C會移動f(X)，其中f(X)為X的函數且基本上會大於X。這樣光學式觸控板120的面積，便不需要與顯示面板110一樣大，而能節省成本。
請參考第2圖。第2圖係為說明本發明之具省電功能之光學式觸控板120之示意圖。如第2圖所示，光學式觸控板120包含包含一濾光器(filter)210、一特定光感測陣列220、一環境光感測陣列230、一接近(proximity)偵測器250、一環境光偵測器260、一移動偵測器270以及一光源280。此外，手持式電子裝置100另包含一處理器130與一背光模組140。特定光感測陣列220與環境光感測陣列230可由一感測陣列240所構成。也就是說，感測陣列240上被濾光器210所覆蓋的部分即成為特定光感測陣列220，反之則為環境光感測陣列230。
濾光器210用來過濾一特定波段的光線，如可見光範圍的波段。因此，特定光感測陣列220所感測到的光線便集中於濾光器210所未濾除的波段，如不可見光的波段(紅外光)。而光源280便根據此一特性，發射不可見光以穿透濾光器210來抵達特定光感測陣列220。
如此，當使用者欲移動顯示面板110上之游標C時，會將其手指F靠近到光學式觸控板120上，然後移動他的手指F，以移動游標C。這時候光源280所發出的光線會被手指F反射至感測陣列240。由於環境光感測陣列230並未加設濾光器，因此環境光感測陣列230不會知道所接收到的光線是否是光源280所發射的光線還是只是環境光的變化。反之，由於特定光感測陣列220加設了濾光器210，因此特定光感測陣列220所偵測到的光線便可判斷是光源280所發射，經過手指F反射的光線。
因此，利用光源280所發出的不可見光，讓手指F可在特定光感測陣列220上成像以產生感測影像IR，其影像形狀即為指紋形狀。接近偵測器250便可根據感測影像IR，判斷手指F與觸控板120的距離，以據以產生控制訊號SC1與SC2，來分別控制環境光偵測器260與移動偵測器270的啟動與關閉。
更明確地說，接近偵測器250根據感測影像IR所反映出的光線強度，判斷手指F與觸控板120的距離。當感測影像IR的訊號強度低於一預定值時，意即手指F與觸控板120的距離大於一指示距離時，表示手指F可能沒有在觸控板120的周圍，此時可進行環境光偵測而不需要作移動偵測，因此控制訊號SC1會啟動環境光偵測器260以進行環境光偵測、控制訊號SC2會關閉移動偵測器270以節省電力。反之，當感測影像IR的訊號強度高於該預定值時，意即手指F與觸控板120的距離小於該指示距離時，表示手指F應該靠近於觸控板120，此時便需要作移動偵測而可不必進行環境光偵測，因此控制訊號SC2會啟動移動偵測器270以進行移動偵測、控制訊號SC1會關閉環境光偵測器260以節省電力。
另外，接近偵測器250亦可根據感測影像IR的形狀/強度，產生控制訊號SC5，選擇是否要關閉背光模組140。舉例來說，當使用者在講電話時，會將手持式電子裝置100整個靠在耳朵，亦即觸控板120會被整個耳朵所蓋住，而所產生的感測影像IR，其形狀、強度必會與手指F有所不同。這時背光模組140自然沒有啟動的必要，所以接近偵測器250亦可於此時發出控制訊號SC5，將被光模組140關閉。
移動偵測器270用來接收特定光感測陣列220所產生的感測影像IR，並根據連續數個感測影像IR的變化，來判斷手指F的移動軌跡(亦即移動方向與移動距離)，而產生一動態向量MV(意即為一指示物移動訊號)。
處理器130接收動態向量MV，並套入一預定的演算法，產生控制訊號SC6，以移動顯示面板110上的游標C。舉例來說，當手指F在觸控板120上左移X時，處理器130可以控制游標C同樣地左移X，或者左移2X，端看其演算法的設計。
環境光偵測器280用來接收環境光感測陣列230所產生的感測影像IA，以據以判斷在觸控板120/手持式電子裝置100之環境光的強度/亮度，以據以產生控制訊號SC3與SC4來分別控制光源280與背光模組140。
更明確地說，當感測影像IA的訊號強度越強時，表示環境光的強度越強時，則表示使用者即便不需要背光模組140，亦能看清楚顯示面板110所顯示的內容，因此控制訊號SC4會降低背光模組140的亮度或甚至關閉背光模組140而節省電力；反之，控制訊號SC4會提高背光模組140的亮度。此外，環境光中亦有不可見光的部分，意即在經過濾光器210過濾後，仍有部分環境光會進入特定光感測陣列220，而影響感測影像IR的準確度。因此在環境光的強度越強時，控制訊號SC3會提高光源280的亮度，以提升感測影像IR的訊雜比(signal noise ratio,SNR)；反之，控制訊號SC3會降低光源280的亮度以節省電力。
請參考第3圖。第3圖係為說明本發明之特定光感測陣列、環境光感測陣列以及濾光器之結構示意圖。如第3圖所示，濾光器210可設於感測陣列240之中央。因此，感測陣列240之中央部份被濾光器210所覆蓋而成為特定光感測陣列220；感測陣列240之邊緣部份未被濾光器210所覆蓋而成為環境光感測陣列230。然，第3圖之結構僅為方便使用者了解而舉例說明，實際上濾光器的位置可以有所變化，然而達成的效果應是相同的。此係為本領域者所熟知，因此不再贅述。
總結來說，本發明所提供的光學式觸控板，可以根據環境光線與使用者行為，來選擇性地關閉環境光偵測器、移動偵測器，而能夠有效地節省電力，而利用本發明所提供的光學式觸控板的手持式電子裝置，亦能更加選擇性地調整/關閉背光模組而能節省更多電力，帶給使用者極大的便利性。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
100．．．手持式電子裝置
110．．．顯示面板
120．．．觸控板
130．．．處理器
140．．．背光模組
210．．．濾光器
220．．．特定光感測陣列
230．．．環境光感測陣列
240‧‧‧感測陣列
250‧‧‧接近偵測器
260‧‧‧環境光偵測器
270‧‧‧移動偵測器
280‧‧‧光源
IR、IA‧‧‧感測影像
SC1~SC6‧‧‧控制訊號
F‧‧‧手指
C‧‧‧游標
第1圖係為說明本發明之具省電功能之手持式電子裝置之簡略示意圖。
第2圖係為說明本發明之具省電功能之光學式觸控板之示意圖。
第3圖係為說明本發明之特定光感測陣列、環境光感測陣列以及濾光器之結構示意圖。
100．．．手持式電子裝置
110．．．顯示面板
120．．．觸控板
130．．．處理器
140．．．背光模組
210．．．濾光器
220．．．特定光感測陣列
230．．．環境光感測陣列
240．．．感測陣列
250．．．接近偵測器
260．．．環境光偵測器
270．．．移動偵測器
280．．．光源
IR、IA．．．感測影像
SC1~SC6．．．控制訊號
F．．．手指
C．．．游標

Claims (15)

  1. 一種光學式觸控板，包含：一光源，用來發出一特定光線；一特定光感測陣列，用來感測一指示物反射該特定光線之反射光，以據以產生一特定光感測影像的訊號，代表該指示物反射該特定光線之反射光足以使該特定光感測陣列感測到該特定光感測影像；一接近偵測器，用來根據該特定光感測影像的訊號強度，判斷該指示物與該光學式觸控板之間之一指示距離，其中該特定光感測影像的訊號強度越強，代表該指示距離越近，直到該指示物接觸該光學式觸控板為止；以及一移動偵測器，用來根據該特定光感測影像的訊號於該特定光感測陣列上的移動，判斷該指示物之移動軌跡，以輸出一指示物移動訊號；其中當該特定光感測影像的訊號強度減弱到低於一預定值但仍足以使該特定光感測陣列感測到該指示物反射該特定光線之反射光時，表示該接近偵測器判斷該指示距離過大，該移動偵測器關閉。
  2. 如請求項1所述之光學式觸控板，其中當該特定光感測影像的訊號強度增強到高於該預定值時，該移動偵測器啟動。
  3. 如請求項1所述之光學式觸控板，另包含： 一環境光感測陣列，用來感測該光學式觸控板周圍之光線以據以輸出一環境光感測影像的訊號；以及一環境光偵測器，用來根據該環境光感測影像的訊號，以調整該光源發出該特定光線之強度，其中該環境光感測影像的訊號代表該光學式觸控板周圍之光線的強度。
  4. 如請求項3所述之光學式觸控板，其中該環境光感測陣列與該特定光感測陣列係由一具有濾光器之一感測陣列所構成，該感測陣列被該濾光器包覆到之部分即為該特定光感測陣列，而該感測陣列未被該濾光器包覆到之部分即為該環境光感測陣列。
  5. 如請求項3所述之光學式觸控板，其中當該光學式觸控板周圍之光線之強度越高時，該光源所發出該特定光線之強度越高。
  6. 如請求項3所述之光學式觸控板，其中當該特定光感測影像的訊號強度減弱到低於該預定值時，該環境光偵測器關閉；當該特定光感測影像的訊號強度增強到高於該預定值時，該環境光偵測器啟動。
  7. 一種手持式電子裝置，包含：一光學式觸控板，包含：一光源，用來發出一特定光線；一特定光感測陣列，用來感測一指示物反射該特定光線之 反射光，以據以產生一特定光感測影像的訊號，代表該指示物反射該特定光線之反射光足以使該特定光感測陣列感測到該特定光感測影像；一接近偵測器，用來根據該特定光感測影像的訊號強度，判斷該指示物與該手持式電子裝置之間之一指示距離，其中訊號的強度越強，代表該指示距離越近，直到該指示物接觸該光學式觸控板為止；以及一移動偵測器，用來根據該特定光感測影像的訊號於該特定光感測陣列上的移動，判斷該指示物之移動軌跡，以輸出一指示物移動訊號；其中當該特定光感測影像的訊號強度減弱到低於一預定值但仍足以使該特定光感測陣列感測到該指示物反射該特定光線之反射光時，表示該接近偵測器判斷該指示距離過大，該移動偵測器關閉；一顯示面板，用來顯示一目標物；以及一處理器，用來根據該移動偵測器所輸出之移動軌跡，移動該目標物於該顯示面板上之位置。
  8. 如請求項7所述之手持式電子裝置，其中當該特定光感測影像的訊號強度增強到高於該預定值時，該移動偵測器啟動。
  9. 如請求項7所述之手持式電子裝置，另包含：一環境光感測陣列，用來感測該手持式電子裝置周圍之光線以 據以輸出一環境光感測影像的訊號；以及一環境光偵測器，用來根據該環境光感測影像的訊號，以調整該光源發出該特定光線之強度，其中該環境光感測影像的訊號代表該光學式觸控板周圍之光線的強度。
  10. 如請求項9所述之手持式電子裝置，其中該環境光感測陣列與該特定光感測陣列係由一具有濾光器之一感測陣列所構成，該感測陣列被該濾光器包覆到之部分即為該特定光感測陣列，而該感測陣列未被該濾光器包覆到之部分即為該環境光感測陣列。
  11. 如請求項9所述之手持式電子裝置，其中當該手持式電子裝置周為之光線之強度越高時，該光源所發出該特定光線之強度越高。
  12. 如請求項9所述之手持式電子裝置，其中該特定光感測影像的訊號強度減弱到低於該預定值時，該環境光偵測器關閉；當該特定光感測影像的訊號強度增強到高於該預定值時，該環境光偵測器啟動。
  13. 如請求項9所述之手持式電子裝置，另包含一背光模組，受控於該環境光偵測器與該接近偵測器。
  14. 如請求項13所述之手持式電子裝置，其中當該環境光偵測器判斷該手持式電子裝置周圍之光線之強度大於一預定強度時，該背光模組關閉。
  15. 如請求項13所述之手持式電子裝置，其中當該接近偵測器判斷該目標距離小於該預定值時，該背光模組關閉。
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