TWI494827B - 感測裝置與定位方法 - Google Patents

Description

感測裝置與定位方法

本發明是有關於一種感測裝置，且特別是有關於使用音波進行感測的感測裝置與定位方法。

隨著顯示與觸控技術的進步，可提供電子系統與使用者之間的人性化介面已廣泛地應用於各種領域。例如，行動電話、顯示面板、教學系統等等。常見的一種觸控應用為超音波觸控系統。超音波觸控系統係基於偵測物體產生之反射波與反射波之強度來偵測物體的位置與相應指令。

習知的超音波觸控系統發展出數個感測種類。其中一種超音波觸控系統包含放置於待測物體周圍的一個超音波發射器與多個超音波感測器。超音波發射器產生聲波信號至前述的待測物體，而多個超音波感測器用以接收自待測物體反射之聲波信號，藉此計算而定位出待測物體的相對位置。然而，在此應用中，需確保每一個超音波感測器需皆可接收到單一聲波之反射信號，故在超音波感測器配置位置上會具有較大的限制。此外，當超音波感測器的數 目過多時，會造成系統整體的計算量過大，造成後續的執行時間延遲。

另一種超音波觸控系統則包含放置於待測物體周圍的多個超音波收發器。多個超音波收發器用以分別同時地產生一聲波信號，以在一預定距離內監測前述的待測物體。然而，在此系統中，必須在各個超音波收發器分別於前述的預定距離內接收完待測物體所反射之各個聲波信號後，系統才可進行後續的定位計算。造成系統對於待測物體的定位更新率不足，造成無法即時地對當下的觸控操作進行判斷。

因此，如何能在使用超音波聲波觸控時，可以有效地改善偵測更新率與有效率地計算待測物體的位置，實屬當前重要研發課題之一，亦成為當前相關領域亟需改進的目標。

為解決上述問題，本發明之第一實施例提供一種感測裝置。感測裝置裝設於顯示模組的周邊以偵測物體，其中顯示模組具有用於顯示影像的顯示面。感測裝置包含第一音波收發器、第二音波收發器與控制模組。第一音波收發器設置以發射第一音波，第二音波收發器設置以發射第二音波。且第一音波收發器與第二音波收發器還設置以接收根據第一音波與第二音波所產生的第一反射音波與第二反射音波，其中第一及第二音波之頻率在50至70千赫茲 之間。控制模組電性耦接第一及第二音波收發器，並設置以控制第一音波收發器與第二音波收發器，控制模組更根據前述的第一反射音波與第二反射音波計算物體相對於顯示模組的位置。將第一與第二音波之頻率設置於50至70千赫茲之間，可使第一音波收發器與第二音波收發器更準確地接收到第一與第二反射音波。

根據本發明對第一實施例更進一步的改良，其中第一音波在垂直顯示面的垂直方向具有垂直波束角。垂直波束角為15~40度。

根據本發明對第一實施例更進一步的改良，其中第一音波在平行顯示面的水平方向具有水平波束角。水平波束角為80~100度。

根據本發明對第一實施例更進一步的改良，其中控制模組更設置以控制第一音波收發器發射第一音波，並根據第一音波收發器接收到第一反射音波與否而選擇控制第二音波收發器發射第二音波或者控制第一音波收發器再次發射第一音波，且第一音波與第二音波的傳播路徑至少有部分重疊。

根據本發明對第一實施例更進一步的改良，其中控制模組更設置以監測第一反射音波的強度是否大於或等於一臨界值，且當第一反射音波的強度大於或等於臨界值時，控制模組中斷控制模組對第一反射音波強度大小的監測而根據第一反射音波大於或等於臨界值的時段及第一音波發射的時段計算物體相對於第一音波收發器的距離。 根據本發明對第一實施例更進一步的改良，其中第一音波收發器具有一發射端。發射端設置以產生第一音波。第一音波收發器還具有吸音材料。吸音材料由發射端沿第一音波的傳遞方向延伸。

本發明之第二實施例提供一種感測裝置。感測裝置裝設於顯示模組的周邊以偵測物體，其中顯示模組具有用於顯示影像的顯示面。感測裝置包含第一音波收發器、第二音波收發器與控制模組。第一音波收發器設置以發射第一音波，第二音波收發器設置以發射第二音波。且第一音波收發器與第二音波收發器還設置以接收根據第一音波與第二音波所產生的第一反射音波與第二反射音波其中第一音波在垂直顯示面的垂直方向具有垂直波束角，且垂直波束角為15~40度。控制模組電性耦接第一及第二音波收發器，並設置以控制第一音波收發器與第二音波收發器，控制模組更根據前述的第一反射音波與第二反射音波計算物體相對於顯示模組的位置。藉由設置前述的垂直波束角，本實施例中的感測裝置可具有更精確的感測距離，以避免誤判。

根據本發明對第二實施例更進一步的改良，第一音波在平行顯示面的水平方向具有一水平波束角，水平波束角為80~100度。

根據本發明對第二實施例更進一步的改良，控制模組更設置以控制第一音波收發器發射第一音波，並根據第一音波收發器接收到第一反射音波與否而選擇控制第二音 波收發器發射第二音波或者控制第一音波收發器再次發射第一音波，且第一音波與第二音波的傳播路徑至少有部分重疊。

根據本發明對第二實施例更進一步的改良，其中控制模組更設置以監測第一反射音波的強度是否大於或等於一臨界值，且當第一反射音波的強度大於或等於臨界值時，中斷控制模組對第一反射音波強度大小的監測而根據第一反射音波大於或等於臨界值的時段及第一音波發射的時段計算物體相對於第一音波收發器的距離。

根據本發明對第二實施例更進一步的改良，其中第一音波收發器具有一發射端，設置以產生第一音波，第一音波收發器還具有一吸音材料，吸音材料由發射端沿第一音波的傳遞方向延伸。

本發明之第三實施例提供一種感測裝置。感測裝置裝設於顯示模組的周邊以偵測物體，其中顯示模組具有用於顯示影像的顯示面。感測裝置包含第一音波收發器、第二音波收發器與控制模組。第一音波收發器設置以發射第一音波，第二音波收發器設置以發射第二音波。且第一音波收發器與第二音波收發器還設置以接收根據第一音波與第二音波所產生的第一反射音波與第二反射音波。控制模組電性耦接第一及第二音波收發器，設置以控制第一音波收發器與第二音波收發器，控制模組更根據前述的第一反射音波與第二反射音波計算物體相對於顯示模組的位置。且控制模組更設置以控制第一音波收發器發射第一音波， 並根據第一音波收發器接收到第一反射音波與否而選擇控制第二音波收發器發射第二音波或者控制第一音波收發器再次發射第一音波，且第一音波與第二音波的傳播路徑至少有部分重疊。本實施例中的感測裝置可以避免第二音波收發器冗餘地發射第二音波。

根據本發明對第三實施例更進一步的改良，其中控制模組更設置以監測第一反射音波的強度是否大於或等於一臨界值，且當第一反射音波的強度大於或等於臨界值時，中斷控制模組對第一反射音波強度大小的監測而根據第一反射音波大於或等於臨界值的時段及第一音波發射的時段計算物體相對於第一音波收發器的距離。

根據本發明對第三實施例更進一步的改良，其中第一音波在垂直顯示面的垂直方向具有一垂直波束角，垂直波束角為15~40度。

根據本發明對第三實施例更進一步的改良，其中第一音波在平行顯示面的水平方向具有一水平波束角，水平波束角為80~100度。

根據本發明對第三實施例更進一步的改良，其中第一音波收發器具有一發射端，設置以產生第一音波，第一音波收發器還具有一吸音材料，吸音材料由發射端沿第一音波的傳遞方向延伸。

根據本發明對第三實施例更進一步的改良，其中第一及第二音波之頻率在50至70千赫茲之間。

本發明之另一態樣係於提供一種定位方法。定位方 法用以定位物體於顯示面的一側之相對位置。定位方法包含下列步驟：(a)將第一音波收發器與第二音波收發器設置於顯示面之週邊；(b)利用第一音波收發器與第二音波收發器分別產生第一音波與第二音波，且第一音波與第二音波之頻率可設置在50至70千赫茲之間；以及(c)根據第一音波及第二音波所產生的第一反射音波與第二反射音波計算物體相對於顯示面的相對位置。

綜上所述，本發明之技術方案與現有技術相比具有明顯的優點和有益效果。藉由上述技術方案，可達到相當的技術進步，並具有產業上的廣泛利用價值，本揭示內容所示之感測裝置與定位方法具有快速偵測更新率並可適用於大尺寸面板的觸控應用。

為讓本揭示內容能更明顯易懂，所附符號之說明如下：

100‧‧‧感測裝置

102‧‧‧顯示模組

102a‧‧‧顯示面

104‧‧‧物體

120‧‧‧第一音波收發器

122‧‧‧第一音波發射器

124‧‧‧第一音波接收器

126‧‧‧發射端

128‧‧‧吸音材料

140‧‧‧第二音波收發器

142‧‧‧第二音波發射器

144‧‧‧第二音波接收器

160‧‧‧控制模組

202‧‧‧玻璃的反射音壓準位曲線

204‧‧‧海綿的反射音壓準位曲線

206‧‧‧鋁的反射音壓準位曲線

208‧‧‧PP塑料的反射音壓準位曲線

210‧‧‧手掌的反射音壓準位曲線

212‧‧‧空氣的反射音壓準位曲線

300、320‧‧‧定位計算流程

TA、TB、t1‧‧‧時間

VTH‧‧‧臨界值

600‧‧‧定位方法

d1、d2‧‧‧距離

S302a、S302b、S303a、S303b、S304、S306、S308、S322a、S322b、S324、S326、S620、S640、S660‧‧‧步驟

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：第1圖根據本發明之一實施例繪示一種感測裝置的示意圖；第2A圖根據本發明之一實施例繪示第一音波與第二音波之頻率對不同材質之反射強度曲線圖；第2B圖根據本發明之一實施例繪示第一音波之垂直波束角之示意圖；第2C圖根據本發明之一實施例繪示第一音波之水平波束角之示意圖 第2D圖根據本發明之一實施例繪示第一音波與第二音波的頻率與垂直波束角之關係圖；第3A圖與第3B圖根據本發明之一實施例繪示感測裝置的定位計算流程之示意圖；第4圖根據本發明之一實施例繪示第一音波收發器之操作波形示意圖；第5圖係根據本發明之一實施例繪示第一音波收發器之結構示意圖；以及第6圖根據本發明之一實施例繪示定位方法之流程圖。

下文係舉實施例配合所附圖式作詳細說明，但所提供之實施例並非用以限制本發明所涵蓋的範圍，而結構操作之描述非用以限制其執行之順序，任何由元件重新組合之結構，所產生具有均等功效的裝置，皆為本發明所涵蓋的範圍。此外，圖式僅以說明為目的，並未依照原尺寸作圖。為使便於理解，下述說明中相同元件將以相同之符號標示來說明。

關於本文中所使用之『第一』、『第二』、...等，並非特別指稱次序或順位的意思，亦非用以限定本發明，其僅僅是為了區別以相同技術用語描述的元件或操作而已。

關於本文中所使用之『約』、『大約』或『大致』一般通常係指數值之誤差或範圍約百分之二十以內，較好地 是約百分之十以內，而更佳地則是約百分五之以內。文中若無明確說明，其所提及的數值皆視作為近似值，即如『約』、『大約』或『大致』所表示的誤差或範圍。

另外，關於本文中所使用之『耦接』或『連接』，均可指二或多個元件相互直接作實體或電性接觸，或是相互間接作實體或電性接觸，亦可指二或多個元件相互操作或動作。

請參照第1圖，其繪示根據本發明之一實施例中一種感測裝置100的示意圖。如第1圖所示，感測裝置100裝設於顯示模組102的周邊以偵測物體104，其中顯示模組102具有用於顯示影像的顯示面102a。

物體104通常可為使用者的手掌或手指、觸控筆、或其他由使用者操作的指示物，感測裝置100可用音波方式偵測使用者進行觸控操作時手掌在顯示面102a上方的相對位置/座標後，進而於顯示模組102上執行相應的觸控控制。透過此方式，可讓使用者可採非接觸式(也就是物體104並不需要實際碰觸到顯示面102a)或接觸式的方式來進行觸控操作。

以下段落將提出各個實施例，來說明上述感測裝置100的功能與應用，但本發明並不僅以下所列的實施例為限。

如第1圖所示，感測裝置100包含第一音波收發器120、第二音波收發器140與控制模組160。第一音波收發器120設置以發射第一音波，第二音波收發器140設置以 發射第二音波。且第一音波收發器120與第二音波收發器140還設置以接收根據第一音波與第二音波所產生的第一反射音波與第二反射音波。控制模組160設置以控制第一音波收發器120與第二音波收發器140，控制模組160更根據前述的第一反射音波與第二反射音波計算物體104相對於顯示模組102的位置。

舉例而言，控制模組160可控制第一音波收發器120與第二音波收發器140以產生前述的第一音波與第二音波，且第一與第二音波經物體104反射後而產生第一反射音波與第二反射音波。控制模組160藉由第一音波收發器120與第二音波收發器140分別接收第一反射音波與第二反射音波，並根據接收到的第一反射音波與第二反射音波計算物體104的相對位置。第一音波收發器120與第二音波收發器140的發射端與接收端可以整合在一起，或者分別設置。

請參照第2A圖，其繪示根據本發明之一實施例繪示第一音波與第二音波之頻率對不同材質之反射強度曲線圖。由於第一與第二音波的物理特性相同，故在第2A圖中以單一曲線繪示。若前述的第一與第二音波經物體反射而產生的第一與第二反射音波之音壓準位(sound pressure level,SPL)與第一與第二音波經空氣反射後的音波之音壓準位可具有一定的差異性，可讓第一音波收發器120與第二音波收發器140可準確地接收到由物體104反射之第一與第二反射音波，藉此使控制模組160正確地計算出物體 104之相對位置。如第2A圖所示，前述的第一音波與第二音波對於不同材質(例如玻璃、海綿、鋁、PP塑料、手掌與空氣等材質上反射音壓準位曲線202、204、206、208、210與212)的物體104所產生之反射音波會具有不同的音壓準位。

一般而言，現有的觸控應用大多經由使用者的手掌或手指進行觸控控制。因此，如第2A圖所示，在本實施例中的第一與第二音波之頻率可設置於大約為50至70千赫茲之間，且第一與第二音波經手掌所反射之音波的音壓準位可與經空氣反射之音波的音壓準位之差異大致為20dB。相較於習知的超音波收發器所產生的音波頻率大多設置於48千赫茲或75千赫茲，此兩個頻率之音波經手掌所反射音波的音壓準位與經空氣反射之音波的音壓準位差異僅約為10dB，故將第一與第二音波之頻率設置於50至70千赫茲之間，可使第一音波收發器120與第二音波收發器140更準確地接收到第一與第二反射音波。較佳的，第一與第二音波之頻率可設置為大於50千赫茲且小於或等於70千赫茲。更佳的，第一與第二音波之頻率可設置於大約為55至65千赫茲之間。更佳的，第一與第二音波之頻率可設置於大約為55至60千赫茲之間。例如為57千赫茲。

請參照第2B圖至第2C圖，第2B圖根據本發明之一實施例繪示第一音波之垂直波束角之示意圖，第2C圖根據本發明之一實施例繪示第一音波之水平波束角之示意圖。一般而言，音波信號為具有多個指向性的波束角之信 號。舉例而言，如第2B圖所示，第一音波收發器120發射之第一音波在垂直於顯示面102a的垂直方向上具有一垂直波束角。或者，如第2C圖所示，第一音波在平行於顯示面102a的水平方向上具有水平波束角。

在一般的應用中，水平波束角越大，感測裝置100可偵測的物體104移動的水平距離也越大，此種情況可適用於大面積的顯示面102a(例如：大尺寸的顯示面板)。然而，若垂直波束角越大，物體104相對顯示面102a的垂直最短距離d1與垂直最遠距離d2越大，可能會造成感測裝置100誤判。例如，在一般的觸控應用中，若垂直波束角過大，感測裝置100可能會將使用者之手指誤觸亦判定為正常的觸控控制，進而產生不必要的觸控操作。

請參照第2D圖，其繪示根據本發明之一實施例繪示第一音波與第二音波的頻率與垂直波束角之關係圖，其中在第2D圖中之波束角係定義於音波之能量衰減至一半時所量測到之波束角度。同樣地，由於第一與第二音波的物理特性相同，故在第2D圖中亦以單一曲線繪示。一般而言，第一與第二音波之頻率越高，其對應的各個指向性波束角會越小。因此，考量到頻率、水平波束角與垂直波束角之間的取捨，可如前述實施例，將第一音波收發器與第二音波收發器所產生的第一與第二音波之頻率可設置於50至70千赫茲之間。如第2D圖所示，設置於50至70千赫茲之間的第一與第二音波在垂直顯示面102a的垂直方向的垂直波束角大約為15~40度(如第2B圖所示)，較佳為20~35 度，更佳為25~30度，且前述的第一與第二音波在水平顯示面102a的水平方向之水平波束角大約為80~100度，較佳為85~95度，更佳為90度(如第2C圖所示)。

請參照第3A圖至第3B圖，其繪示根據本發明之一實施例繪示感測裝置100的定位計算流程之示意圖。在此實施例中，控制模組160更設置以控制第一音波收發器120發射第一音波，並根據第一音波收發器120是否接收到第一反射音波而選擇控制第二音波收發器140發射第二音波或控制第一音波收發器120再次發射第一音波，且其中第一與第二音波的傳遞路徑至少有部分重疊。因為透過第一音波收發器120及第二音波收發器140來計算同一個物體的位置時，如果僅取得物體相對於單一音波收發器的相對位置關係，仍無法正確估算物體的位置，因此如果第一音波收發器120未接收到第一反射音波，則控制模組160會控制第一音波收發器120再次發射第一音波，當僅有第二音波收發器140未接收到第一反射音波時，控制模組160才控制第二音波收發器140發射第二音波以取得物體相對於第二音波收發器140的位置。因此，可以避免浪費第二音波收發器140冗餘地發射第二音波。

舉例而言，如第3A圖所示，為了更明瞭的解釋，在第3A圖中將單一音波收發器繪示為音波發射器與音波接收器。控制模組160控制第一音波收發器120中的第一音波發射器122產生第一音波，且第一音波經物體104反射後產生第一反射音波。若第一音波接收器124有接收到 第一反射音波，控制模組160可將第一音波收發器120自發射第一音波至接收到第一反射音波之時間紀錄為t1，並根據下述式(1)計算第一音波收發器120相對於物體104之距離d1(S1)(如第3A圖中之步驟S302a)：d1(S1)=(V*t1)/2....式(1)。

其中，d1(S1)表示為第一音波收發器120藉由第一音波量測而得的距離，V則為音波信號之波速。一般而言，V可為每秒340公尺(m/s)。在計算出距離d1(S1)後，此時控制模組160會中斷第一音波接收器124的操作(如第3A圖中之步驟S303a)。接著，若第二音波接收器144亦有接收到第一反射音波，並將第二音波收發器140自發射第一音波至接收到第一反射音波之時間紀錄為t2，並根據下述式(2)計算出第二音波收發器140相對於物體104之距離d2(S1)(如第3圖中之步驟S302b)：d2(S1)=V*t2-d1(S1)....式(2)。

控制模組160可進一步藉由計算上述的式(1)與式(2)而計算出物體104相對於顯示模組102的位置(如第3A圖中之步驟S304)。之後，控制模組160控制第一音波收發器120發射第一音波以進行下一次之感測操作(如第3A圖中之步驟S306)。

然而，如第3B圖所示，若第二音波接收器144未接收到第一反射音波時，控制模組160無法計算出距離d2(S1)，則控制模組160進一步選擇控制第二音波發射器142發射第二音波(如第3B圖中之步驟S308)。第二音波經 物體104反射後產生第二反射音波，當第一音波接收器124與第二音波接收器144皆接收到第二反射音波時，控制模組160可將第一音波收發器120自發射第二音波至接收到第二反射音波之時間紀錄為t3，並將第二音波收發器140自發射第二音波至接收到第二反射音波之時間紀錄為t4，並根據下述式(3)與式(4)分別計算第一音波收發器120相對於物體104之距離d1(S2)(如第3A圖中之步驟S322a)與第二音波收發器140相對於物體104之距離d2(S2)(如第3B圖中之步驟S322b)：d1(S2)=V*t3-d2(S2)....式(3)

d2(S2)=(V*t4)/2.........式(4)。

控制模組160進一步地將前述的式(1)、式(3)與式(4)合併為下述式(5)：d1=α*d1(S1)+(1-α)*d1(S2)..式(5)其中，α為一距離加權指數，可根據第一音波收發器120與第二音波收發器140相對於顯示模組102的距離而相應調整α的值，且0α1。在此實施例中，控制模組160可根據式(4)與式(5)而計算出物體104相對於顯示模組102的位置(如第3B圖中之步驟S324)。之後，控制模組160控制第一音波收發器120重新發射第一音波以進行下一次之感測操作(如第3B圖中之步驟S306)。相較於先前技術，在使用音波收發裝置的個數較多的情況下，本案所提出的定位計算方式的運算複雜度可較低，藉此可增加定位計算的處理速度。

在前述的實施例中，控制模組160更可藉由設置一中斷時間而判別第一音波接收器124與第二音波接收器144是否有接收到第一反射音波或第二反射音波。舉例而言，若感測裝置100的最大可偵測距離為50公分(cm)，若假設第一音波與第二音波之波速為340m/s，則因音波傳遞與反射之最長時間可為0.5*2/340=2.94毫秒(ms)。故控制模組160可設置中斷時間為2.94ms，當第一音波接收器124與第二音波接收器144在超過2.94ms後尚未接收到第一反射音波或第二反射音波，控制模組160可即時地控制第一音波收發器120或第二音波收發器140再度重新發送音波，藉此可增加感測裝置100偵測更新率。

請參照第4圖，其繪示根據本發明之一實施例繪示第一音波收發器之操作波形示意圖。除了設置中斷時間外，控制模組160可進一步地設置以監測第一反射音波的強度是否大於或等於一臨界值VTH，且當第一反射音波的強度大於或等於臨界值VTH時，控制模組160中斷控制模組對第一反射音波強度大小的監測而根據第一反射音波大於或等於臨界值的時段及第一音波發射的時段計算物體相對於第一音波收發器120的距離。

舉例來說，如第4圖所示，當第一音波收發器120在時間TA時發射第一音波，且控制模組160在時間TB偵測到第一音波接收器122所接收到的第一反射音波之強度大於臨界值VTH，控制模組160因此判定第一音波接收器122已正確接收到第一反射音波，控制模組160藉由時間 TB與時間TA的時間差(例如：前述式(1)中的t1)，來計算出物體104相對於第一音波收發器120的距離d1(S1)。同樣地，對於第二反射音波亦可具有相同的配置，在此不再贅述。一般而言，前述的臨界值可隨實際環境進行調整，臨界值須大於實際環境的環境噪音，以避免控制模組160將環境噪音誤認為第一或第二反射音波。相較於先前技術需等待所有的音波收發裝置接收到待測物體所反射之各個聲波信號，在此實施例中藉由設置臨界值VTH，當第一音波收發器120與第二音波收發器140所接收到的第一或第二反射音波之強度大於臨界值VTH時，控制模組160可即時地中斷第一音波收發器120與第二音波收發器140的感測操作。藉由此種方式，控制模組160可增加判斷第一音波收發器120與第二音波收發器140是否有正確接收到第一與第二反射音波的速度，進而提昇計算物體104的位置的處理速度，藉此有效地提升感測裝置100的偵測更新率。

請參照第5圖，其繪示係根據本發明之一實施例繪示第一音波收發器之結構示意圖。在此實施例中，第一音波收發器120具有發射端126與吸音材料128。發射端126設置以產生前述的第一音波，吸音材料128由發射端126沿第一音波的傳遞方向延伸。例如，吸音材料128可為吸音板或吸音棉，並安置於發射端126的兩側。如此，第一音波發射器120可進一步地將前述的垂直波束角縮小，進而提昇感測裝置100的準確度。同樣地，第二音波收發器140亦可具有相同結構。

值得注意的是，以上各個實施例皆以兩個音波收發器為主，但感測裝置100可進一步地包含多個音波收發器，並根據第3A圖與第3B圖所示的定位計算流程300、320而計算物體104的位置。本領域之通常知識者可視實際應用環境來調整使用的音波收發器的個數，本發明並不以此為限。

此外，如上所述之控制模組160，其具體實施方式可為軟體或硬體與/軔體。舉例來說，若以執行速度及精確性為首要考量，則控制模組160基本上可選用硬體為主。例如，控制模組160可為處理單元或FPGA。而若以設計彈性為首要考量，則控制模組160基本上可選用軟體為主。本發明並不以此為限，熟習此項技藝者當視當時需要，彈性選擇控制模組160的具體實施方式。

本發明之另一態樣係於提供一種定位方法。定位方法用以定位物體於顯示面的一側之相對位置(例如：如第1圖中的物體104與顯示面102a)。請參照第6圖，其繪示根據本發明之一實施例繪示定位方法600之流程圖。如第6圖所示，定位方法600包含步驟S620、步驟S640與步驟S660。

在步驟S620中，將第一音波收發器120與第二音波收發器140設置於顯示面102a之週邊，如第1圖所示。

在步驟S640中，利用第一音波收發器120與第二音波收發器140分別產生第一音波與第二音波。其中，如先前所述，第一音波與第二音波之頻率可設置在50至70 千赫茲之間。且第一與第二音波在垂直顯示面102a的垂直方向的垂直波束角大約為15~40度(如第2B圖所示)，且前述的第一與第二音波在水平顯示面102a的垂直方向之水平波束角大約為80~100度。

在步驟S660中，根據第一音波及第二音波所產生的第一反射音波與第二反射音波計算物體104相對於顯示面102a的相對位置。其中，在步驟S660中更可根據第一音波收發器120接收到第一反射音波與否而使第二音波收發器140發射第二音波或者使第一音波收發器120再次發射第一音波，且第一音波與第二音波之傳遞路徑至少部分重疊。例如，根據先前第3A圖與第3B圖所示的操作流程，並藉由前述的式(1)至式(5)便可計算出物體104的相對位置。

同樣地，在步驟S660中亦可如前述第4圖所示，藉由監測第一反射音波的強度是否大於或等於一臨界值VTH，且當第一反射音波的強度大於或等於臨界值VTH時，中斷對第一反射音波強度大小的監測而根據第一反射音波大於或等於臨界值的時段及第一音波發射的時段計算物體相對於第一音波收發器120的距離。

綜上所述，本發明所揭示之感測裝置與定位方法對於使用者的手掌可具有較更準確與快速的偵測率，並可適用於大尺寸面板的觸控應用。

雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神 和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧感測裝置

102‧‧‧顯示模組

102a‧‧‧顯示面

104‧‧‧物體

120‧‧‧第一音波收發器

140‧‧‧第二音波收發器

160‧‧‧控制模組

Claims (12)

1. 一種感測裝置，用以裝設於一顯示模組的周邊以偵測一物體，該顯示模組設置有一用以顯示影像的顯示面，該感測裝置包含：一第一音波收發器及一第二音波收發器，分別設置以發射一第一及第二音波並接收分別根據該第一及第二音波產生的一第一及一第二反射音波，其中該第一及第二音波之頻率在50千赫茲至70千赫茲之間；以及一控制模組，電性耦接該第一及該第二音波收發器，設置以控制該第一及該第二音波收發器並根據該第一及該第二反射音波計算該物體相對於該顯示模組的位置。
2. 如請求項1所述的感測裝置，其中該第一音波在垂直該顯示面的垂直方向具有一垂直波束角，該垂直波束角為15~40度。
3. 如請求項1所述的感測裝置，其中該第一音波在平行該顯示面的水平方向具有一水平波束角，該水平波束角為80~100度。
4. 如請求項1至3任一項所述的感測裝置，其中該控制模組更設置以控制該第一音波收發器發射該第一音波，並根據該第一音波收發器接收到該第一反射音波與否而選擇控制該第二音波收發器發射該第二音波或者控制該 第一音波收發器再次發射該第一音波，且該第一音波與該第二音波的傳播路徑至少有部分重疊。
5. 如請求項4所述的感測裝置，其中該控制模組更設置以監測該第一反射音波的強度是否大於或等於一臨界值，且當該第一反射音波的強度大於或等於該臨界值時，該控制模組中斷該控制模組對該第一反射音波強度大小的監測而根據該第一反射音波大於或等於該臨界值的時段及該第一音波發射的時段計算該物體相對於該第一音波收發器的距離。
6. 如請求項4所述的感測裝置，其中該第一音波收發器具有一發射端，設置以產生該第一音波，該第一音波收發器還具有一吸音材料，該吸音材料由該發射端沿該第一音波的傳遞方向延伸。
7. 一種定位方法，用以定位一物體在一顯示面的一側的相對位置，該定位方法包含：設置一第一音波收發器與一第二音波收發器於該顯示面之周邊；利用該第一與該第二音波收發器分別產生一第一音波與一第二音波，其中該第一與該第二音波之頻率在50千赫茲至70千赫茲之間；以及根據該第一音波及該第二音波所產生的一第一反射音 波與一第二反射音波計算該物體相對於該顯示面的相對位置。
8. 如請求項7所述之定位方法，其中該第一音波在垂直該顯示面的垂直方向具有一垂直波束角，該垂直波束角為15~40度。
9. 如請求項8所述之定位方法，其中該第一音波在平行該顯示面的水平方向具有一水平波束角，該水平波束角為80~100度。
10. 如請求項7至請求項9任一項所述之定位方法，其中更包含：根據該第一音波收發器接收到該第一反射音波與否而使該第二音波收發器發射該第二音波或者使該第一音波收發器再次發射該第一音波，且該第一音波與該第二音波之傳遞路徑至少部分重疊。
11. 如請求項10所述之定位方法，其中更包含：監測該第一反射音波的強度是否大於或等於一臨界值，且當該第一反射音波的強度大於或等於該臨界值時，中斷對該第一反射音波強度大小的監測而根據該第一反射音波大於或等於該臨界值的時段及該第一音波發射的時段計算該物體相對於該第一音波收發器的距離。
12. 如請求項7所述之定位方法，其中更包含：設置一吸音材料於該第一音波收發器之一發射端，其中該發射端設置以產生該第一音波，且該吸音材料由該發射端沿該第一音波的傳遞方向延伸。