TWI502447B - 觸控板及使用其之觸控裝置與觸控方法 - Google Patents

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Description

觸控板及使用其之觸控裝置與觸控方法
本發明是有關於一種觸控板及使用其之觸控裝置與觸控方法，且特別是有關於一種可調整發光器之光波長的觸控板及使用其之觸控裝置與觸控方法。
目前市面上的觸控方式可分為很多種，如電阻式、電容式、電磁式以及光學式等等。傳統上，光學式觸控乃利用相機來感測物體的觸控位置。舉例來說，當使用者的手指觸碰觸控平面，設置於觸控平面下的相機將感測手指的形狀，而處理器再依據此感測結果來辨識觸控事件。
因此，如何提供一種可提升感測結果辨識度之觸控裝置與觸控方法，乃目前業界所致力的課題之一。
本發明係有關於一種可調整發光器之光波長的觸控板及使用其之觸控裝置與觸控方法，可提升觸控辨識的準確度。
根據本發明之一方面，提出一種觸控板。此觸控板 包括導光板、發光器、光感應模組以及控制器。導光板具有一觸控平面。發光器用以提供入射光至導光板，至少部份之入射光係於導光板中產生全反射，於觸控物體碰觸該觸控平面時，至少部份之入射光於碰觸處之全反射係被破壞。光感應模組用以感測環境光源之環境光源波長。控制器用以根據光感應模組所感測之環境光源波長控制發光器，以調整發光器所發射之入射光波長，使該入射光波長相異於環境光源波長。
根據本發明之另一方面，提出一種觸控裝置，用以感測觸控事件被觸發之位置。此觸控裝置板包括導光板、發光器、光感應模組、控制器以及攝像模組。導光板具有一觸控平面。發光器用以提供入射光至導光板，至少部份之入射光係於導光板中產生全反射，於觸控物體碰觸該觸控平面時，至少部份之入射光於碰觸處之全反射係被破壞。光感應模組用以感測環境光源之環境光源波長。控制器用以根據光感應模組所感測之環境光源波長控制發光器，以調整發光器所發射之入射光之入射光波長，使該入射光波長相異於環境光源波長。攝像模組用以擷取至少部份之入射光於全反射被破壞時，從導光板射出之光線，以感測觸控事件被觸發之位置。
根據本發明之另一方面，提出一種觸控方法，用以感測觸控事件於一觸控裝置被觸發之位置。此觸控方法包括以下步驟：提供入射光至導光板，該導光板具有一觸控平面，至少部 份之入射光係於導光板中產生全反射，於觸控物體碰觸觸控平面以觸發該觸控事件時，至少部份之入射光於碰觸處之全反射係被破壞；感測環境光源之環境光源波長；根據所感測之環境光源波長，調整入射光之入射光波長，使入射光波長相異於環境光源波長；以及擷取至少部份之入射光於全反射被破壞時，從導光板射出之光線，以感測觸控事件被觸發之位置。
為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下 文特舉實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：
100‧‧‧觸控板
102‧‧‧導光板
104‧‧‧發光器
106‧‧‧光感應模組
108‧‧‧控制器
110‧‧‧觸控平面
112‧‧‧觸控物體
114‧‧‧資料庫
200‧‧‧觸控裝置
202‧‧‧攝像模組
I‧‧‧入射光
E‧‧‧環境光源
P‧‧‧碰觸處
302‧‧‧曲線
λ、λA 、λB 、λE ‧‧‧波長
A‧‧‧光成分強度
T‧‧‧可調波長範圍
第1圖繪示依據本發明之一實施例之觸控板之剖面示意圖。
第2圖繪示依據本發明之一實施例之觸控裝置之方塊圖。
第3圖繪示環境光源之光譜之示意圖。
第1圖繪示依據本發明之一實施例之觸控板之示意圖。觸控板100包括導光板102、發光器104、光感應模組106以及控制器108。導光板102具有觸控平面110。發光器104用以提供入射光I至導光板102。至少部份之入射光I係於該導光板102中產生全反射。當觸控物體碰觸此觸控平面110時，至少部份之入射光I於碰觸處P之全反射係被破壞。光感應模組106用 以感測環境光源E之環境光源波長。控制器108用以根據光感應模組106所感測之環境光源波長控制發光器104，以調整發光器104所發射之入射光I之入射光波長，使入射光波長相異於環境光源波長。
申請人研究發現，傳統光學式觸控容易受到環境光源的干擾，尤其是當環境光源的波長與發光器104之入射光的波長很接近時，更可能會產生無法正確感測出觸控位置的情形。而本實施例之觸控板100藉由改變發光器104之入射光波長，可有效避免環境光對光學觸控板產生的干擾，進而提升觸控辨識的準確度。
於本實施例中，導光板102例如為玻璃板或其它由導光材料所構成之光傳導元件。發光器104例如為波長可調之光源，例如RGB發光二極體。光感應模組106例如為光感測器或接近感測器(proximity sensor)。控制器108例如是微處理器或其它具有運算處理能力，並可依據運算處理結果而輸出控制信號之元件。
發光器104例如設置於導光板102的至少一側邊，可提供入射光I至導光板102。當觸控物體112(例如是使用者之手指或觸控筆)碰觸觸控平面110時，因觸控物體112的折射率並不同於空氣的折射率，故當觸控物體112碰觸觸控平面110時，觸控平面110上之全反射條件係被改變，使得至少部份之入射光I於碰觸處P不產生全反射，而使得至少部分之入射光I發生散 射或折射。
光感應模組106例如設置於觸控板100之內部(如導光板102下方)，可感測環境光源E之環境光源波長。環境光源E例如為自然光(如太陽光、月光等)、人造光(如燭光、白色或有色燈光等)或其結合。以環境光源E為橙紅色的夕陽光為例，當環境光源E照射至觸控板100，光感應模組106係感測出環境光源波長為代表橙紅色的有色光波長，例如約610nm至617nm之波長。於一實施例中，可設定光感應模組106之感測範圍，以控制光感應模組106感測特定範圍(例如有色光範圍)之光波長。
於一實施例中，光感應模組106可發出偵測光束以偵測一距離範圍內(例如15cm)是否有物體接近，並於偵測有物體接近時，輸出驅動訊號以喚醒(wake up)相關元件，以節省觸控板100的電力消耗。舉例來說，在光感應模組106未偵測到有觸控物體112接近觸控平面110時，控制器108或者發光器104係處於睡眠模式(sleep mode)或關機狀態；在光感應模組106偵測到觸控物體112接近觸控平面110時，光感應模組106則喚醒控制器108或者發光器104。於另一例子中，在光感應模組106未偵測到有觸控物體112接近觸控平面110時，控制器108以及發光器104可同處於睡眠模式或關機狀態；在光感應模組106偵測到觸控物體112接近觸控平面110時，光感應模組106喚醒控制器108以及發光器104。
控制器108可根據光感應模組106所感測之環境光 源波長控制發光器104，以調整發光器104所發射之入射光I之入射光波長，使入射光波長相異於環境光源波長。舉例來說，假使光感應模組106所感測之環境光源波長約610nm至617nm(如橙紅色的夕陽光)，此時控制器108係調整發光器104，使其發出相異於該環境光源波長610nm至617nm之其他波長的入射光I，例如為藍光(波長約455nm至480nm)的入射光I。如此一來，當觸控物體112碰觸觸控平面110，因全反射破壞而產生的散射或折射的入射光I係可與環境光源E產生區別，使得後端感測元件能清楚辨別出觸控物體112的觸碰位置(例如觸碰處P)，而不會因環境光源的干擾而發生誤判。進一步地說，後端感測元件例如可特別針對藍光(入射光1)進行判斷，由於藍光明顯地相異於橙紅色的夕陽光(環境光源E)，故可有效提高判斷的準確率。
於一實施例中，觸控板100更包括資料庫114，用 以儲存複數筆調整資料。其中，控制器108依據環境光源E之環境光源波長以及此些調整資料選擇入射光之入射光波長，使入射光波長與環境光源之環境光源波長的差異大於一閥值。資料庫114之調整資料例如以查閱表(look up table)的形式來儲存，此查閱表紀錄多種環境光源波長與所對應之調整後之入射光波長。舉例來說，假設上述之閥值為100nm，當環境光源波長為650nm(對應至紅色可見光波長)時，所對應之調整後之入射光波長為530nm(對應至綠色可見光波長)；當環境光源波長為550nm(對應至黃色可見光波長)時，所對應之調整後之入射光波長為 400nm(對應至紫色可見光波長)。如此一來，控制器108可透過查表的方式，依據環境光源波長以及此些調整資料選擇對應之調整後的入射光波長，並使調整後之入射光波長與環境光源之環境光源波長的差異大於此閥值。然本發明並不限於此，調整資料並亦可透過演算法或其它方式產生，只要能記錄對應至不同的環境光源波長的調整後之入射光波長，或是根據環境光源波長產生調整後之入射光波長即可。此外，控制器108亦可在發光器104的可調波長範圍內(例如可見光波長範圍)，直接選擇與環境光源E之環境光源波長差異最大的波長值作為入射光I之入射光波長。
第2圖繪示依據本發明之一實施例之觸控裝置之方 塊圖。觸控裝置200包括第1圖所示之觸控板100以及攝像模組202。如上文所述，觸控板100包括導光板102、發光器104、光感應模組106以及控制器108。攝像模組202用以擷取至少部份之入射光I於全反射被破壞時，從導光板102射出之光線，以感測觸控事件被觸發之位置。
舉例來說，假設發光器104所發出的入射光I為藍 光，當觸控物體112碰觸觸控平面110並進行滑動，攝像模組202係可擷取至少部份之入射光I於全反射被破壞時，從導光板102所射出之光線，進而感測出由藍色光所形成的觸碰軌跡。由於攝像模組202所感測之觸碰軌跡或觸碰點所對應的光波長並不同於環境光源波長，故控制器108可依據攝像模組202之感測結果而清楚辨別出觸控物體112的觸碰軌跡或觸碰位置，亦可進行多點 感測。於一例子中，攝像模組202可設定為僅擷取對應入射光波長之光線。此外，攝像模組202平時可處於睡眠模式或關機狀態，直到光感應模組106偵測到有觸控物體112接近時才被喚醒。
上述之攝像模組202例如為定焦相機或其它可感測 影像之裝置。當攝像模組202為定焦相機時，由於定焦相機並不需變焦馬達，故更可節省觸控裝置200之生產成本，亦可節省變焦時所需的電力消耗。
第3圖繪示環境光源之一例之光譜圖。曲線302表 示波長λ與光成分強度A間的關係，用以代表環境光源E之光譜。由第3圖可看出，環境光源E在波長λE 的光成分強度A為最大。此時，可將波長λE 視為環境光源E的環境光源波長。換言之，吾人可選擇環境光源E之光譜之最大峰值所對應的波長作為環境光源波長(如波長λE )。
請繼續參考第3圖，假設波長λA 至波長λB 所構成 之區間係發光器104之可調波長範圍T。於此例中，波長λA 距離環境光源波長λE 最遠(亦即於區間T內，波長λA 與環境光源波長λE 的差值為最大)，於一實施例中，可設計控制器108直接選擇波長λA 作為入射光I之入射光波長，以有效區隔入射光I與環境光源E。
於一實施例中，控制器108辨別該攝像模組202所 感測之觸控事件被觸發之位置。當控制器108於一段預設時間內無法成功判別攝像模組202所感測之觸控事件被觸發之位置時， 控制器108可改變入射光I之入射光波長為另一相異於環境光源波長E之波長。
舉例來說，當突然有水漬濺至觸控表面110而使得 觸碰軌跡變得模糊，如此係可能讓控制器108於一段預設時間內無法成功判別此觸碰軌跡。此時，控制器108可改變入射光I之入射光波長為另一相異於環境光源波長E之波長直到控制器108可辨識出此觸碰軌跡為止。或者，於此控制器108無法成功判別此觸碰軌跡時，控制器108可發出通知，要求使用者重新輸入觸控事件。或者，於此控制器108無法成功判別此觸碰軌跡時，控制器108可將所偵測到之觸碰軌跡(例如使用者的簽名)或觸碰點顯示於螢幕，以供使用者作重複確認，以判斷是否要請使用者重新輸入。如此一來，即便入射光I之入射光波長已與環境光源E之環境光源波長相異，控制器108仍可透過調整入射光波長以提升觸控辨識能力。也就是說，控制器108可藉由調整入射光波長來克服非環境光源E所產生的干擾。
又，於一實施例中，控制器108可依據一使用者外 部訊號來調整入射光I之入射光波長。舉例來說，觸控裝置200可提供多種情境模式(例如，室內模式、室外模式、黃昏模式等)以供使用者選擇，而每一種情境模式係各自對應於一預設之入射光波長。當使用者選擇其中一種使用模式，係產生對應之使用者外部訊號，而控制器108係可依據此使用者外部訊號來調整發光器104，使其發出具有對應之預設入射光波長之入射光I。 本發明之實施例更提出一種觸控方法，用以感測一觸控事件於一觸控裝置被觸發之位置。此觸控方法包括下列步驟。首先，提供一入射光至一導光板。導光板具有一觸控平面，至少部份之入射光係於導光板中產生全反射。於一觸控物體碰觸觸控平面以觸發觸控事件時，至少部份之入射光於碰觸處之全反射係被破壞。接著，感測一環境光源之一環境光源波長。之後，根據所感測之環境光源波長，調整入射光之一入射光波長，使入射光波長相異於環境光源波長。然後，擷取至少部份之入射光於全反射被破壞時，從導光板射出之光線，以感測觸控事件被觸發之位置。
綜上所述，本發明實施例藉由改變發光器之入射光 波長以提升觸控辨識的準確度。又，本發明實施例之控制器、發光器、攝像模組可僅於有觸控物體接近時才啟動，故相較於習知的觸控裝置，更能節省電力消耗。
惟本發明雖已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，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。
302‧‧‧曲線
λ、λA 、λB 、λE ‧‧‧波長
A‧‧‧光成分強度
T‧‧‧可調波長範圍

Claims (21)

  1. 一種觸控板，包括：一導光板，具有一觸控平面；一發光器，用以提供一入射光至該導光板，至少部份之該入射光係於該導光板中產生全反射，於一觸控物體碰觸該觸控平面時，至少部份之該入射光於碰觸處之全反射係被破壞；一光感應模組，用以感測一環境光源之一環境光源波長；以及一控制器，用以根據該光感應模組所感測之該環境光源波長控制該發光器，以調整該發光器所發射之該入射光之一入射光波長，使該入射光波長相異於該環境光源波長。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之觸控板，更包括：一資料庫，用以儲存複數筆調整資料；其中，該控制器依據該環境光源之該環境光源波長以及該些調整資料選擇該入射光之該入射光波長，使該入射光波長與該環境光源之該環境光源波長的差異大於一閥值。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之觸控板，其中該入射光之該入射光波長對應於一可調波長範圍，該控制器在該可調波長範圍內，選擇與該環境光源之該環境光源波長差異最大的波長值作為該入射光之該入射光波長。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之觸控板，其中該光感應模組更用以發出偵測光束以偵測一距離範圍內是否有物體接近，在該 光感應模組未偵測到該觸控物體接近該觸控平面時，該控制器為睡眠模式(sleep mode)或關機狀態；在該光感應模組偵測到該觸控物體接近該觸控平面時，該光感應模組喚醒(wake up)該控制器。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之觸控板，其中該光感應模組更用以發出偵測光束以偵測一距離範圍內是否有物體接近，在該光感應模組未偵測到該觸控物體接近該觸控平面時，該發光器為睡眠模式或關機狀態；在該光感應模組偵測到該觸控物體接近該觸控平面時，該光感應模組喚醒該發光器。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之觸控板，其中該控制器依據一使用者外部訊號調整該入射光之該入射光波長。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之觸控板，其中該光感應模組包括接近感測器(proximity sensor)。
  8. 一種觸控裝置，用以感測一觸控事件被觸發之位置，該觸控裝置包括：一導光板，具有一觸控平面；一發光器，用以提供一入射光至該導光板，至少部份之該入射光係於該導光板中產生全反射，於一觸控物體碰觸該觸控平面以觸發該觸控事件時，至少部份之該入射光於碰觸處之全反射係被破壞；一光感應模組，用以感測一環境光源之一環境光源波長；一控制器，用以根據該光感應模組所感測之該環境光源波長控制該發光器，以調整該發光器所發射之該入射光之一入射光 波長，使該入射光波長相異於該環境光源波長；以及一攝像模組，用以擷取至少部份之該入射光於全反射被破壞時，從該導光板射出之光線，以感測該觸控事件被觸發之位置。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之觸控裝置，更包括：一資料庫，用以儲存複數筆調整資料；其中，該控制器依據該環境光源之環境光源波長以及該些調整資料選擇該入射光之該入射光波長，使該入射光波長與該環境光源之該環境光源波長的差異大於一閥值。
  10. 如申請專利範圍第8項所述之觸控裝置，其中該入射光之該入射光波長對應於一可調波長範圍，該控制器在該可調波長範圍內，選擇與該環境光源之該環境光源波長差異最大的波長值作為該入射光之該入射光波長。
  11. 如申請專利範圍第8項所述之觸控裝置，其中該控制器辨別該攝像模組所感測之該觸控事件被觸發之位置，當該控制器於一段預設時間內無法成功判別該攝像模組所感測之該觸控事件被觸發之位置時，該控制器改變該入射光之該入射光波長為另一相異於該環境光源波長之波長。
  12. 如申請專利範圍第8項所述之觸控裝置，其中該光感應模組更用以發出偵測光束以偵測一距離範圍內是否有物體接近，在該光感應模組未偵測到該觸控物體接近該觸控平面時，該控制器以及該攝像模組為睡眠模式(sleep mode)或關機狀態；在該光感應模組偵測到該觸控物體接近該觸控平面時，該光感應模組 喚醒(wake up)該控制器以及該攝像模組。
  13. 如申請專利範圍第8項所述之觸控裝置，其中該光感應模組更用以發出偵測光束以偵測一距離範圍內是否有物體接近，在該光感應模組未偵測到該觸控物體接近該觸控平面時，該發光器為睡眠模式或關機狀態；在該光感應模組偵測到該觸控物體接近該觸控平面時，該光感應模組喚醒該發光器。
  14. 如申請專利範圍第8項所述之觸控裝置，其中該控制器依據一使用者外部訊號調整該入射光之該入射光波長。
  15. 如申請專利範圍第8項所述之觸控裝置，其中該光感應模組包括接近感測器(proximity sensor)。
  16. 一種觸控方法，用以感測一觸控事件於一觸控裝置被觸發之位置，該觸控方法包括：提供一入射光至一導光板，該導光板具有一觸控平面，至少部份之該入射光係於該導光板中產生全反射，於一觸控物體碰觸該觸控平面以觸發該觸控事件時，至少部份之該入射光於碰觸處之全反射係被破壞；感測一環境光源之一環境光源波長；根據所感測之該環境光源波長，調整該入射光之一入射光波長，使該入射光波長相異於該環境光源波長；以及擷取至少部份之該入射光於全反射被破壞時，從該導光板射出之光線，以感測該觸控事件被觸發之位置。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之觸控方法，更包括： 依據該環境光源之該環境光源波長以及儲存於一資料庫之複數筆調整資料選擇該入射光之該入射光波長，使該入射光波長與該環境光源之該環境光源波長的差異大於一閥值。
  18. 如申請專利範圍第16項所述之觸控方法，更包括：在該入射光之該入射光波長所對應之一可調波長範圍內，選擇與該環境光源之該環境光源波長差異最大的波長值作為該入射光之該入射光波長。
  19. 如申請專利範圍第16項所述之觸控方法，其中該觸控裝置包括一控制器以及一光感應模組，該控制器用以調整該入射光之該入射光波長，該觸控方法更包括：透過該光感應模組發出偵測光束以偵測一距離範圍內是否有物體接近，在未偵測到該觸控物體接近該觸控平面時，該控制器為睡眠模式(sleep mode)或關機狀態；在偵測到該觸控物體接近該觸控平面時，喚醒該控制器。
  20. 如申請專利範圍第16項所述之觸控方法，其中該觸控裝置包括一發光器以及一光感應模組，該發光器用以提供該入射光至該導光板，該觸控方法更包括：透過該光感應模組發出偵測光束以偵測一距離範圍內是否有物體接近，在未偵測到該觸控物體接近該觸控平面時，該發光器為睡眠模式或關機狀態；在偵測到該觸控物體接近該觸控平面時，喚醒該發光器。
  21. 如申請專利範圍第16項所述之觸控方法，其中該觸控裝 置包括一攝像模組以及一光感應模組，該攝像模組用以擷取該至少部份之該入射光於全反射被破壞時，從該導光板射出之光線，該觸控方法更包括：透過該光感應模組發出偵測光束以偵測一距離範圍內是否有物體接近，在未偵測到該觸控物體接近該觸控平面時，該攝像模組為睡眠模式或關機狀態；在偵測到該觸控物體接近該觸控平面時，喚醒該攝像模組。
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