TWI479394B - 光學觸控系統及其觸控方法 - Google Patents

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Description

光學觸控系統及其觸控方法
本發明關於一種光學觸控系統及其觸控方法，尤指一種可讓使用者操作手持式物件發出光線至觸控平面上，以利用光線之光特性執行對應的操作功能之光學觸控系統及其觸控方法。
隨著觸控技術的進步，在各種消費性電子產品中，例如顯示器、一體機(All in One)、行動電話、個人數位助理(Personal Digital Assistant，PDA)、平板電腦等產品已廣泛地使用觸控裝置作為其資料輸入之工具。目前，光學觸控裝置相較其他觸控技術，如電阻式、電容式、超音波式或投影影像式等，特別是在大尺寸的觸控顯示領域，具有更低成本與更易達成的優勢。
然而，觸控功能在多層使用者介面下是相當不便的。一般而言，多層使用者介面會先列舉出幾個主要的選項(例如，檔案、編輯、檢視等)，而每一個主要的選項下又有多個次要的選項(例如，剪下、貼上、複製、還原等)。當使用者以手指或觸控筆於多層使用者介面中點選主要或次要的選項時，由於手指或觸控筆具有一定的尺寸，因此容易誤觸其它功能，操作性能較差。
本發明提供一種光學觸控系統及其觸控方法，其可讓使用者操作手持式物件發出光線至觸控平面上，以利用光線之光特性執行對應的操作功能，進而解決上述之問題。
本發明之申請專利範圍揭露一種光學觸控系統，其包含一觸控平面；一手持式物件，包含一發光單元，用以發出一光線至該觸控平面上；二影像感測單元，設置於該觸控平面之二角落，用以接收該光線；以及一處理單元，電性連接於該二影像感測單元，用以分析該光線之一光特性，且根據該光特性執行一操作功能。
本發明之申請專利範圍另揭露該光學觸控系統另包含一記憶單元，電性連接於該處理單元，用以儲存複數個預定光特性以及複數個預定操作功能，每一該等預定光特性分別對應該等預定操作功能的其中之一，該處理單元比對該光特性與該等預定光特性，以從該等預定操作功能中選取該操作功能。
本發明之申請專利範圍另揭露該光特性包含一光強度以及一光閃爍頻率的至少其中之一。
本發明之申請專利範圍另揭露該光學觸控系統另包含一邊框，設置於該觸控平面之周圍，該發光單元與該觸控平面之距離小於或等於該邊框之高度。
本發明之申請專利範圍另揭露該手持式物件另包含一開關，電性連接於該發光單元，用以控制該發光單元發出該光線，以產生該光特性。
本發明之申請專利範圍另揭露一種光學觸控系統，其包含一觸控平面；二影像感測單元，設置於該觸控平面之二角落，用以接收該觸控平面上之一光線；以及一處理單元，電性連接於該二影像感測單元，用以分析該光線之一光閃爍頻率，且根據該光閃爍頻率執行一操作功能。
本發明之申請專利範圍另揭露該光學觸控系統另包含一記憶單元，電性連接於該處理單元，用以儲存複數個預定光閃爍頻率以及複數個預定操作功能，每一該等預定光閃爍頻率分別對應該等預定操作功能的其中之一，該處理單元比對該光閃爍頻率與該等預定光閃爍頻率，以從該等預定操作功能中選取該操作功能。
本發明之申請專利範圍另揭露該光學觸控系統另包含一手持式物件，該手持式物件包含一發光單元，用以發出該光線至該觸控平面上。
本發明之申請專利範圍另揭露該光學觸控系統另包含一邊框，設置於該觸控平面之周圍，該發光單元與該觸控平面之距離小於或等於該邊框之高度。
本發明之申請專利範圍另揭露該手持式物件另包含一開關，電性連接於該發光單元，用以控制該發光單元發出該光線，以產生該光特性。
本發明之申請專利範圍另揭露一種觸控方法，其包含自一觸控平面上接收一光線；分析該光線之一光閃爍頻率；以及根據該光閃爍頻率執行一操作功能。
本發明之申請專利範圍另揭露該觸控方法另包含儲存複數個預定光閃爍頻率以及複數個預定操作功能，其中每一該等預定光閃爍頻率分別對應該等預定操作功能的其中之一；以及比對該光閃爍頻率與該等預定光閃爍頻率，以從該等預定操作功能中選取該操作功能。
本發明之申請專利範圍另揭露該觸控方法另包含將一手持式物件移動至該觸控平面上，其中該手持式物件包含一發光單元；以及控制該發光單元發出該光線至該觸控平面上。
本發明之申請專利範圍另揭露一邊框設置於該觸控平面之周圍，該觸控方法另包含使該發光單元與該觸控平面之距離小於或等於該邊框之高度。
綜上所述，使用者可將手持式物件(例如，觸控筆)移動至觸控平面上，再控制手持式物件之發光單元發出光線至觸控平面上，在影像感測單元接收手持式物件之發光單元發出之光線後，處理單元即會分析光線之光特性(例如，光強度及/或光閃爍頻率)，且根據分析出的光特性執行對應的操作功能(例如，剪下、貼上、複製、還原等)。換言之，本發明係以手持式物件之發光單元發出之光線之光特性取代傳統點選觸控的方式，來執行對應 的操作功能，以避免誤觸的情況發生。
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。
1‧‧‧光學觸控系統
10‧‧‧觸控平面
12、12'、12"‧‧‧手持式物件
14‧‧‧影像感測單元
16‧‧‧處理單元
18‧‧‧記憶單元
20‧‧‧邊框
120、120a、120b、120c‧‧‧發光單元
122、122'、122a、122b、122c‧‧‧開關
D‧‧‧距離
H‧‧‧高度
A-A‧‧‧剖面線
S10-S18‧‧‧步驟
第1圖為本發明一實施例之光學觸控系統的示意圖。
第2圖為第1圖中的光學觸控系統的功能方塊圖。
第3圖為第1圖中的光學觸控系統沿A-A線的剖面圖。
第4圖為本發明一實施例之觸控方法的流程圖。
第5圖為本發明另一實施例之手持式物件的示意圖。
第6圖為本發明另一實施例之手持式物件的示意圖。
請參閱第1圖至第4圖，第1圖為本發明一實施例之光學觸控系統1的示意圖，第2圖為第1圖中的光學觸控系統1的功能方塊圖，第3圖為第1圖中的光學觸控系統1沿A-A線的剖面圖，第4圖為本發明一實施例之觸控方法的流程圖。第4圖中的觸控方法係利用第1圖與第2圖中的光學觸控系統1來實現。此外，第4圖中的觸控方法之控制邏輯可以電路設計以及軟體設計來實現。
如第1圖與第2圖所示，光學觸控系統1包含一觸控平面10、一手持式物件12、二影像感測單元14、一處理單元16、一記憶單元18以及一邊框20。邊框20設置於觸控平面10之周圍。二影像感測單元14設置於觸控平面10一側之二角落。處理單元16電性連接於二影像感測單元14與記憶單元18。記憶單元18可外接於處理單元16或內建於處理單元16中，視實際應用而定。手持式物件12包含一發光單元120以及一開關122，其中開關122電性連接於發光單元120，用以控制發光單元120發出光線至觸控平面10上。
於實際應用中，可在二影像感測單元14旁設置發光單元(例如，發光二極體)，或在邊框20處設置光條(light bar)，以提供一般觸控操作所需之光線。當在二影像感測單元14旁設置發光單元時，邊框20可為反光邊框或吸光邊框，視實際應用而定。於此實施例中，觸控平面10可為顯示面板(例如，液晶顯示面板)、白板、黑板或其它平面；手持式物件12可為觸控筆；影像感測單元14可為電荷耦合元件(Charge-coupled Device,CCD)感測器或互補式金屬氧化半導體(Complementary Metal-Oxide Semiconductor,CMOS)感測器；處理單元16可為具有資料運算/處理功能之處理器或控制器；記憶單元18可為揮發性記憶體或非揮發性記憶體；發光單元120可為發光二極體。
記憶單元18用以儲存複數個預定光特性以及複數個預定操作功能，每一個預定光特性分別對應預定操作功能的其中之一，其中預定光特性包含一光強度以及一光閃爍頻率的至少其中之一。如下表1至表3所示，表1中的預定光特性為光強度，表2中的預定光特性為光閃爍頻率，且表3中的預定光特性為光強度與光閃爍頻率之組合。
需說明的是，表2與表3中的光閃爍頻率係為固定頻率，然而，本發明之光閃爍頻率亦可為一段時間內漸增或漸減之變動頻率，例如，光閃爍頻率於五秒內由5Hz漸增至20Hz，或光閃爍頻率於三秒內由10Hz漸減至5Hz。此外，表1至表3中的預定光特性與預定操作功能之對應關係與形式可根據實際應用來設計，不以上述之實施例為限。
本發明可讓使用者操作手持式物件12發出光線至觸控平面10上，以利用光線之光特性(例如，光強度及/或光閃爍頻率)執行對應的操作功能。首先，使用者需先將手持式物件12移動至觸控平面10上(第4圖中的步驟S10)。接著，使用者再操作手持式物件12之開關122控制發光單元120發出光線至觸控平面10上(第4圖中的步驟S12)。於此實施例中，開關122為一按鈕，使得使用者可按壓開關122控制發光單元120發出具有不同光特性之光線至觸控平面10上。舉例而言，當使用者按壓一次開關122時，可控制發光單元120發出光強度為150cd及/或光閃爍頻率為5Hz之光線；當使用者按壓兩次開關122時，可控制發光單元120發出光強度為250cd及/或 光閃爍頻率為10Hz之光線；當使用者按壓三次開關122時，可控制發光單元120發出光強度為350cd及/或光閃爍頻率為20Hz之光線；以此類推。
如第3圖所示，當使用者欲以手持式物件12之發光單元120發出之光線之光特性來執行對應的操作功能時，使用者需使發光單元120與觸控平面10之距離D小於或等於邊框20之高度H，以確保二影像感測單元14可充分地接收發光單元120發出之光線。
接著，二影像感測單元14自觸控平面10上接收發光單元120發出之光線(第4圖中的步驟S14)。接著，處理單元16分析光線之光特性(第4圖中的步驟S16)。最後，處理單元16根據分析出的光特性執行對應的操作功能(第4圖中的步驟S18)。於此實施例中，處理單元16即是比對分析出的光特性與記憶單元18中的預定光特性，以從記憶單元18中的預定操作功能中選取對應的操作功能。舉例而言，如表1所示，當處理單元16分析出的光特性為光強度150cd之光線時，處理單元16即會執行“剪下”之操作功能；如表2所示，當處理單元16分析出的光特性為光閃爍頻率10Hz之光線時，處理單元16即會執行“複製”之操作功能；如表3所示，當處理單元16分析出的光特性為光強度250cd及光閃爍頻率20Hz之光線時，處理單元16即會執行“貼上”之操作功能；以此類推。
需說明的是，手持式物件12與影像感測單元14間的距離會影響影像感測單元14所接收之光線之光強度。當手持式物件12較靠近影像感測單元14時，影像感測單元14所接收之光線之光強度較高，反之，當手持式物件12較遠離影像感測單元14時，影像感測單元14所接收之光線之光強度較低。因此，本發明可在記憶單元18中儲存與觸控平面10上各位置對應的光強度，例如，較靠近影像感測單元14之位置所感測到的光強度X可執行操作功能Y；較遠離影像感測單元14之位置所感測到的光強度0.8X亦可執行操作功能Y。此外，本發明亦可在記憶單元18中儲存與觸控平面10上各位置對應的曝光強度，例如，當手持式物件12較遠離影像感測單元14時， 提高影像感測單元14之曝光強度，以補償因距離遠造成的光強度降低。換言之，本發明可根據手持式物件12與影像感測單元14間的距離改變影像感測單元14之曝光強度，以使影像感測單元14於觸控平面10上各位置接收之光線之光強度相同。
請參閱第5圖，第5圖為本發明另一實施例之手持式物件12'的示意圖。手持式物件12'與上述的手持式物件12的主要不同之處在於，手持式物件12'之開關122'為一旋鈕，使得使用者可旋轉開關122'控制發光單元120發出具有不同光特性之光線至觸控平面10上。
請參閱第6圖，第6圖為本發明另一實施例之手持式物件12"的示意圖。手持式物件12"與上述的手持式物件12的主要不同之處在於，手持式物件12"包含多個發光單元120a、120b、120c以及多個開關122a、122b、122c，其中每一個開關122a、122b、122c分別用以控制對應的發光單元120a、120b、120c發出光線，以產生不同光特性。舉例而言，當使用者按壓開關122a時，可控制發光單元120a發出光強度為150cd及/或光閃爍頻率為5Hz之光線；當使用者按壓開關122b時，可控制發光單元120b發出光強度為250cd及/或光閃爍頻率為10Hz之光線；當使用者按壓開關122c時，可控制發光單元120c發出光強度為350cd及/或光閃爍頻率為20Hz之光線。
綜上所述，使用者可將手持式物件(例如，觸控筆)移動至觸控平面上，再控制手持式物件之發光單元發出光線至觸控平面上，在影像感測單元接收手持式物件之發光單元發出之光線後，處理單元即會分析光線之光特性(例如，光強度及/或光閃爍頻率)，且根據分析出的光特性執行對應的操作功能(例如，剪下、貼上、複製、還原等)。換言之，本發明係以手持式物件之發光單元發出之光線之光特性取代傳統點選觸控的方式，來執行對應的操作功能，以避免誤觸的情況發生。
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。
1‧‧‧光學觸控系統
10‧‧‧觸控平面
12‧‧‧手持式物件
14‧‧‧影像感測單元
20‧‧‧邊框
120‧‧‧發光單元
122‧‧‧開關
A-A‧‧‧剖面線

Claims (14)

  1. 一種光學觸控系統，包含：一觸控平面；一手持式物件，包含一發光單元，用以發出一光線至該觸控平面上；二影像感測單元，設置於該觸控平面之二角落，用以接收該光線；一處理單元，電性連接於該二影像感測單元，用以分析該光線之一光特性，且根據該光特性執行一操作功能；以及一記憶單元，電性連接於該處理單元，用以儲存複數個預定光特性以及複數個預定操作功能，每一該等預定光特性分別對應該等預定操作功能的其中之一，該處理單元比對該光特性與該等預定光特性，以從該等預定操作功能中選取該操作功能。
  2. 如請求項1所述之光學觸控系統，其中該光特性包含一光強度以及一光閃爍頻率的至少其中之一。
  3. 如請求項1所述之光學觸控系統，另包含一邊框，設置於該觸控平面之周圍，該發光單元與該觸控平面之距離小於或等於該邊框之高度。
  4. 如請求項1所述之光學觸控系統，其中該手持式物件另包含一開關，電性連接於該發光單元，用以控制該發光單元發出該光線，以產生該光特性。
  5. 一種光學觸控系統，包含：一觸控平面；二影像感測單元，設置於該觸控平面之二角落，用以接收該觸控平面上之一光線；一處理單元，電性連接於該二影像感測單元，用以分析該光線之一光閃爍頻率，且根據該光閃爍頻率執行一操作功能；以及一記憶單元，電性連接於該處理單元，用以儲存複數個預定光閃爍頻 率以及複數個預定操作功能，每一該等預定光閃爍頻率分別對應該等預定操作功能的其中之一，該處理單元比對該光閃爍頻率與該等預定光閃爍頻率，以從該等預定操作功能中選取該操作功能。
  6. 如請求項5所述之光學觸控系統，另包含一手持式物件，該手持式物件包含一發光單元，用以發出該光線至該觸控平面上。
  7. 如請求項6所述之光學觸控系統，另包含一邊框，設置於該觸控平面之周圍，該發光單元與該觸控平面之距離小於或等於該邊框之高度。
  8. 如請求項6所述之光學觸控系統，其中該手持式物件另包含一開關，電性連接於該發光單元，用以控制該發光單元發出該光線，以產生該光閃爍頻率。
  9. 一種觸控方法，包含：自一觸控平面上接收一光線；分析該光線之一光閃爍頻率；以及根據該光閃爍頻率執行一操作功能；其中，該觸控方法另包含：儲存複數個預定光閃爍頻率以及複數個預定操作功能，其中每一該等預定光閃爍頻率分別對應該等預定操作功能的其中之一；以及比對該光閃爍頻率與該等預定光閃爍頻率，以從該等預定操作功能中選取該操作功能。
  10. 如請求項9所述之觸控方法，另包含：將一手持式物件移動至該觸控平面上，其中該手持式物件包含一發光單元；以及控制該發光單元發出該光線至該觸控平面上。
  11. 如請求項10所述之觸控方法，其中一邊框設置於該觸控平面之周圍，該觸控方法另包含：使該發光單元與該觸控平面之距離小於或等於該邊框之高度。
  12. 一種光學觸控系統，包含：一觸控平面；一手持式物件，包含一發光單元，用以發出一光線至該觸控平面上；二影像感測單元，設置於該觸控平面之二角落，用以接收該光線；一處理單元，電性連接於該二影像感測單元，用以分析該光線之一光特性，且根據該光特性執行一操作功能；以及一邊框，設置於該觸控平面之周圍，該發光單元與該觸控平面之距離小於或等於該邊框之高度。
  13. 一種光學觸控系統，包含：一觸控平面；二影像感測單元，設置於該觸控平面之二角落，用以接收該觸控平面上之一光線；一處理單元，電性連接於該二影像感測單元，用以分析該光線之一光閃爍頻率，且根據該光閃爍頻率執行一操作功能；一手持式物件，該手持式物件包含一發光單元，用以發出該光線至該觸控平面上；以及一邊框，設置於該觸控平面之周圍，該發光單元與該觸控平面之距離小於或等於該邊框之高度。
  14. 一種觸控方法，包含：將一手持式物件移動至一觸控平面上，其中該手持式物件包含一發光單元，且一邊框設置於該觸控平面之周圍；使該發光單元與該觸控平面之距離小於或等於該邊框之高度；控制該發光單元發出一光線至該觸控平面上；自該觸控平面上接收該光線；分析該光線之一光閃爍頻率；以及根據該光閃爍頻率執行一操作功能。
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