TWI552056B - 光學觸控系統 - Google Patents

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林建宏
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Description

光學觸控系統
本發明係有關於一種光學觸控系統，特別是一種具有影像抹除功能之光學觸控系統。
傳統電子顯示系統可透過投影或平面顯示器等方式顯示影像資料。平面顯示器可包括液晶顯示器(Liquid Crystal Display，LCD)、電漿顯示器(Plasma Display Panel，PDP)、有機電激發光顯示器(Organic Light Emitting Display，OLED)、場發射顯示器(Field Emission Display，FED)以及發光二極體顯示器(Light Emitting Diode，LED)等。
近年來，電子顯示系統加入了觸控的功能。觸控系統可包括顯示螢幕以及觸控筆，且顯示螢幕需配置一感應裝置來感應觸控筆所提供之輸入訊號。以感應方式來區分，電子觸控系統可分為電阻式、電容式或光學式等類型。透過影像顯示結合觸控功能之應用，相應的電子白板產品也隨之產生。
傳統電子白板軟體具有塗改影像的功能，例如板擦功能或橡皮擦功能，在使用此功能時，使用者必須透過使用者介面選取塗改影像的功能，接著再以控制游標的方式將所欲塗改的區域抹除。然而，如此繁複的方式與實際白板使用的方 式完全不同，且造成使用者的不便，因此需要一種能夠改善使用者在實施抹除影像功能之使用者體驗之光學觸控系統。
有鑑於此，本發明提出一種具有影像抹除功能之光學觸控系統，能夠讓使用者控制所要擦拭之區域範圍。
根據本發明之一實施例揭露一種光學觸控系統，包括：一螢幕；一影像清除裝置，具有一本體以及設置於上述本體之複數反光部，其中上述影像清除裝置係可分離的接觸上述螢幕；至少一影像感測模組，鄰接於該螢幕，包括一光源，發射一光束至上述反光部以產生分別對應於上述反光部之一反射光束；以及一影像感測器，偵測上述反射光束；一運算裝置，根據上述反射光束取得上述反光部對應於上述螢幕之位置，並根據上述反光部之位置定義一清除區域之位置資訊；以及一影像處理器，輸出一顯示影像以顯示於上述螢幕，並根據上述位置資訊清除上述顯示影像對應於上述清除區域之內容。
根據本發明之一實施例揭露一種光學觸控系統，包括：一螢幕；一選取裝置，具有一第一反光部；一影像清除裝置，具有一本體以及設置於上述本體之複數第二反光部，其中上述選取裝置與上述影像清除裝置係可分離的接觸上述螢幕；至少一影像感測模組，鄰接於該螢幕，包括一光源，發射一光束至上述第一反光部以及上述第二反光部之一者以產生對應之一反射光束；以及一影像感測器，偵測上述反射光束；一運算裝置，根據上述反射光束取得上述第一反光部以及 上述第二反光部之一者對應於上述螢幕之位置，當偵測到單一上述第一反光部時，根據上述第一反光部之位置取得一輸入位置資訊，並根據上述輸入位置資訊執行一選取或輸入動作，當偵測到複數上述第二反光部時，根據上述第二反光部之位置定義一清除區域之位置資訊；以及一影像處理器，輸出一顯示影像以顯示於上述螢幕，根據上述輸入位置資訊於上述螢幕顯示對應於上述選取或輸入動作之視覺效果，並根據位置資訊清除上述顯示影像對應於上述清除區域之內容。
10‧‧‧螢幕
12、12A、12B‧‧‧影像感測模組
122‧‧‧光源
14‧‧‧運算裝置
16‧‧‧影像處理器
18‧‧‧影像清除裝置
181A、181B、191‧‧‧本體
183A、183B、185A、185B、193‧‧‧反光部
19‧‧‧選取裝置
C‧‧‧特徵點
D‧‧‧矩形區域
E‧‧‧弓形區域
L‧‧‧線段
L1、L2、L1'、L2'‧‧‧光束
W‧‧‧既定寬度
θ 1、θ 2‧‧‧角度
所示之一或多實施例係為用以舉例說明，並未限制於附圖，其中具有相同參考編號的元件代表相似之元件。
第1圖係顯示根據本發明之一實施例所述之光學觸控系統之功能區塊圖；第2圖係顯示根據本發明之一實施例所述之光學觸控系統之配置圖；第3圖係顯示選取裝置接觸於螢幕之側視圖；第4圖係顯示根據本揭露一實施例所述之影像清除裝置之外觀圖；第5A圖係顯示根據本揭露另一實施例所述之影像清除裝置之外觀圖；第5B圖係顯示根據本揭露另一實施例所述之影像清除裝置之上視圖； 第6圖係顯示影像清除裝置接觸於螢幕之側視圖；第7A圖係顯示根據第4圖所示之實施例來定義清除區域之示意圖；第7B圖係顯示根據第5A圖所示之實施例來定義清除區域之示意圖；以及第8圖係顯示於螢幕操作影像清除裝置之示意圖。
必須了解的是，以下之揭露提供一或多實施例或範例，用以實現本揭露之不同特徵。以下揭露之特定的範例之元件以及安排係用以簡化本揭露，當然，並非用以限定於這些範例。另外，圖式中的特徵並非按照比例繪製，僅用於解釋說明之目的。再者，在本說明書以及申請專利範圍中的序數，例如「第一」、「第二」、「第三」等等，彼此之間並沒有順序上的先後關係，其僅用於標示區分兩個具有相同名稱之不同元件。再者，本揭露在不同例子中可能重複某些標號以及/或字母。這些重複的情況係為了精簡以及清楚說明，並未代表所討論之不同實施例以及/或結構之間之關係。
第1圖係顯示根據本發明之一實施例所述之光學觸控系統之功能區塊圖，在第1圖中，僅說明了為了表達本發明相關實施例之特點所需執行的元件，至於光學觸控系統的其他元件，例如透鏡與偏光折射等光學結構、顯示螢幕的承載機構與其他附件，為所屬技術領域具有通常知識者所瞭解，在此不予贅述以精簡說明。
如第1圖所示，根據本發明之一實施例所述之光學觸控系統主要包括有螢幕10、影像感測模組12、運算裝置14、影像處理器16、影像清除裝置18以及選取裝置19。根據本揭露之一實施例，螢幕10可為平面顯示器，包括液晶顯示器(Liquid Crystal Display，LCD)、電漿顯示器(Plasma Display Panel，PDP)、有機電激發光顯示器(Organic Light Emitting Display，OLED)、場發射顯示器(Field Emission Display，FED)以及發光二極體顯示器(Light Emitting Diode，LED)等。根據其他實施例，螢幕10也可為能夠顯示投影機所投射影像之屏幕或特定區域(例如牆面)。
影像感測模組12用以偵測特定特徵點位於螢幕10之位置。在一實施例中，單一影像感測模組12可藉由取得特定特徵點之影像，藉由分析其影像位置以及景深，即可偵測此特徵點位於螢幕10之位置。在其他實施例中，係使用兩影像感測模組12。第2圖係顯示根據本發明之一實施例所述之光學觸控系統之配置圖。如第2圖所示，在螢幕10之左右頂端角落配置了影像感測模組12A與12B。影像感測模組12A與12B分別具有光源122，用以發射光束L1與L2。光束L1與L2之光路徑大體與螢幕10之表面平行。根據一實施例，光源122可為紅外光發射器，而在此實施例中，光束L1與L2即為紅外光束。另外，影像感測模組12A與12B分別具有影像感測器124，當光束L1與L2被特徵點反射後，反射之光束L1'與L2'可被影像感測器124所偵測，在本實施例中，影像感測器124係分別偵測兩光束L1'與L2'之角度，另外，影像感測器124係用以偵測紅外光影像，波長 範圍約為760奈米(nm)至1毫米(mm)之間。
回到第1圖，當影像感測器124偵測到兩光束L1'與L2'之角度後，即將此資訊傳送至運算裝置14。運算裝置14根據兩光束L1'與L2'之角度，即可取得特徵點對應於螢幕10之位置。關於運算裝置14根據兩光束L1'與L2'之角度θ 1與θ 2取得特徵點C對應於螢幕10之位置之技術內容，可透過兩點式等線性代數方式取得。在其他實施例中，也可使用三個影像感測模組12來偵測特徵點C的位置。當以三個影像感測模組12來偵測特徵點C的位置時，可透過三角測量法(triangulation technique)進行定位演算以取得更精確的定位結果。關於透過兩點式或三角測量法取得定位結果的詳細技術內容，熟知此技藝之人士皆瞭解及計算方式，在此不予贅述以精簡說明。再者，在圖示中，運算裝置14係與影像感測模組12實體分離，然而，本發明並不限制於此，運算裝置14也可整合於影像感測模組12之一者，或整合於各影像感測模組12中。
影像處理器16用以輸出一影像以顯示於螢幕10，或根據運算裝置14之控制信號調整顯示於螢幕10之影像。如上所述，當以投射之方式將影像顯示於螢幕10時，此影像即以光束投射至螢幕10。當螢幕10係為平面顯示器時，則影像處理器16輸出對應於平面顯示器格式之影像資料至螢幕10以顯示上述影像。
第3圖係顯示選取裝置19接觸於螢幕10之側視圖。如圖所示，選取裝置19包括一本體191，以及反光部193。在本實施例之中，選取裝置19可為一觸控筆。反光部193可以是由 一回復反射性材料(retroreflector)所構成，其特性係可將入射光線依原入射路徑反射回去。因此，如第2圖所示，當光束L1與L2投射到具有回復反射性材料之特徵點C時，其反射光束L1'與L2'係依原入射路徑反射至影像感測器124。另外，反光部193可固定露出於本體191外，在其他實施例中，也可透過特定機構之設計使得當本體191接觸或按壓於螢幕10時才由本體191露出，其目的在於確保本體191接觸或按壓於螢幕後才將光束反射以判讀出接觸時之位置。關於使反光部193於本體191接觸或按壓於螢幕10時才由本體191露出之結構設計，熟知此技藝之人士經過本揭露之說明後皆可瞭解其實施方式，在此不予贅述以精簡說明。
第4圖係顯示根據本揭露一實施例所述之影像清除裝置18之外觀圖。如圖所示，影像清除裝置18包括一本體181A，以及反光部183A與183B。在本實施例之中，影像清除裝置18可為一實體板擦，因此本體181A之外型可與實體板擦而為一長方體結構。然而，本實施例並非限制於此，本體181A可依據實際需要而具有任意之造型。同樣的，反光部183A與183B可以是由一回復反射性材料(retroreflector)所構成，其特性係可將入射光線依原入射路徑反射回去。另外，反光部183A與183B可為一柱體，例如圓柱體或方柱體，或為包覆或設置於柱體側面之薄片。因此，反光部183A與183B可直接設置於本體181A上或設置於本體181A上之柱體。柱體與螢幕10接觸的底面可加裝不會刮傷螢幕10表面或增加摩擦力之緩衝材質，例如絨布或軟性材料，可以模擬使用板擦之實際情況以改善使用者體驗。 再者，反光部183A與183B可固定露出於柱體外，在其他實施例中，也可透過特定機構之設計使得當柱體接觸或按壓於螢幕10時才由柱體露出，其目的在於確保柱體接觸或按壓於螢幕後才將光束反射以判讀出接觸時之位置。關於使反光部183A與183B之反光材質於柱體接觸或按壓於螢幕10時才由柱體露出之結構設計，熟知此技藝之人士經過本揭露之說明後皆可瞭解其實施方式，在此不予贅述以精簡說明。
第5A圖係顯示根據本揭露另一實施例所述之影像清除裝置18之外觀圖。如圖所示，影像清除裝置18包括一本體181B，以及反光部185A與185B。影像清除裝置18可為一實體板擦，因此本體181B之外型可為與實體板擦而為一長方體結構。在本實施例中，本體181B之底面或頂面可包括矩形區域D以及位於矩形區域D兩對邊之兩弓形區域E。在本實施例中，影像清除裝置18之本體181B係以底面與螢幕10之表面接觸，底面可加裝不會刮傷螢幕10表面或增加摩擦力之緩衝材質，例如絨布或軟性材料，可以模擬使用板擦之實際情況以改善使用者體驗。反光部185A與185B同樣是由一回復反射性材料(retroreflector)所構成，設置於本體181B對應於弓形區域E的側面，如第5B圖所示。根據本實施例，反光部185A與185B位置之設計原則係當本體181B旋轉360度都可以讓影像感測器124看到兩端的反光部185A與185B。
第6圖係顯示影像清除裝置18接觸於螢幕10之側視圖。以第4圖所示之影像清除裝置18之實施例為例，影像清除裝置18接觸於螢幕10時，反光部183A與183B係貼近於螢幕10之 表面，因此可將光源122所發射之光束反射至影像感測器124，使得影像感測器124得以將反射光束之資訊傳送至運算裝置14，並由運算裝置14根據反射光束之角度取得反光部對應於螢幕10之位置。
回到第1圖，在運算裝置14取得反光部對應於螢幕10之位置後，當運算裝置14僅偵測到單一反光部之特徵點，由於影像清除裝置18至少具有兩反光部，因此可得知此反光部係屬於選取裝置19，因此運算裝置14根據選取裝置19之反光部的位置執行一選取或輸入動作，選取動作可為選取螢幕10對應於此位置之使用者介面之影像物件，而輸入動作可為於螢幕10對應於此位置輸入文字或繪圖。同時，運算裝置14將選取裝置19之反光部的位置作為一輸入位置資訊提供至影像處理器16，而影像處理器16根據此輸入位置資訊於螢幕10顯示對應於上述選取或輸入動作之視覺效果。
當運算裝置14偵測到複數反光部之特徵點，由於影像清除裝置18至少具有兩反光部，因此可得知這些反光部係屬於影像清除裝置18。因此運算裝置14根據影像清除裝置18之反光部的位置定義矩形之清除區域之位置資訊。第7A圖係顯示根據第4圖所示之實施例來定義清除區域之示意圖。在以第4圖所示之影像清除裝置18之實施例中，運算裝置14將所偵測到之反光部183A與183B之位置作為一線段L之兩端點，並沿著與此線段L正交之方向將線段L膨脹放大一既定寬度W，此既定寬度W可依據預先定義之清除區域M之寬度而定，或可根據反光部183A與183B之實際輪廓而設定，因此，即可定義出清除區域M 之寬度，而清除區域M之長度，可直接根據線段L之長度而設定，或另外再考慮反光部183A與183B之實際輪廓而做適應之調整。在第7A圖所顯示之實施例中，清除區域M之長度係根據反光部183A與183B之實際輪廓而適應的延長。
第7B圖係顯示根據第5A圖所示之實施例來定義清除區域之示意圖。在以第5A圖所示之影像清除裝置18之實施例中，運算裝置14將所偵測到之反光部185A與185B之位置作為一線段L之兩端點，並沿著與此線段L正交之方向將線段L膨脹放大一既定寬度W，此既定寬度W可依據預先定義之清除區域M之寬度而定，或可根據反光部185A與185B之實際輪廓而設定，因此，即可定義出清除區域M之寬度，而清除區域M之長度，可直接根據線段L之長度而設定。必須注意的是，清除區域M之輪廓可為矩形，或可根據反光部之輪廓而適應的調整，也可由系統設計者自行定義，例如系統設計者可自行定義一長方形之清除區域M，當辨識出反光部185A與185B對應於螢幕10之位置時，即可以反光部185A與185B之位置作為定位點來設定清除區域M之位置，因此只要是根據複數特徵點之座標來定義特定輪廓之清除區域M之位置，皆不脫離本發明之範圍。
當清除區域M之位置資訊定義出來後，運算裝置14將清除區域M之位置資訊提供至影像處理器16，而影像處理器16即可根據清除區域M之位置資訊將螢幕10對應清除區域M之位置資訊之區域的影像清除，以達到透過影像清除裝置18清除影像之效果。
根據本揭露之實施例，由於影像清除裝置18之清 除區域可定義為長方形，因此在抹除畫面時，可以得到如同實體板擦之效果，如第8圖所示，使用者在使用根據本揭露之實施例所述之影像清除裝置執行抹除畫面之動作時，可以透過旋轉影像清除裝置18的方式來控制所要擦拭之區域，因此能夠提高抹除畫面之效率。再者，根據本揭露之實施例能夠透過偵測特徵點之數目而自動切換輸入與抹除動作，使用者無須另外再透過操作使用者介面以切換輸入與抹除動作的功能，大幅提高了操作的效率。
以上概述之許多實施例所的特徵使得該領域具有技能者能夠更瞭解本發明之範圍。該領域具有技能者能夠理解，他們能夠以本揭露為基礎而設計或修改其他製程以及結構，以實現在本揭露之實施例所介紹的相同特徵及/或達成相同的優點。該領域具有技能者也瞭解，這些等效的結構並不背離本揭露之精神與範圍，並且他們也能夠在不背離本揭露之精神與範圍的情況下，改變、替換、以及變動本揭露之特徵。
10‧‧‧螢幕
12‧‧‧影像感測模組
14‧‧‧運算裝置
16‧‧‧影像處理器
18‧‧‧影像清除裝置
19‧‧‧選取裝置

Claims (10)

  1. 一種光學觸控系統，包括：一螢幕；一影像清除裝置，具有一本體以及設置於上述本體之複數反光部，其中上述影像清除裝置係可分離的接觸上述螢幕；至少一影像感測模組，鄰接於該螢幕，包括：一光源，發射一光束至上述反光部以產生分別對應於上述反光部之一反射光束；以及一影像感測器，偵測上述反射光束；一運算裝置，根據上述反射光束取得上述反光部對應於上述螢幕之位置，並根據上述反光部之位置定義一清除區域之位置資訊；以及一影像處理器，輸出一顯示影像以顯示於上述螢幕，並根據上述位置資訊清除上述顯示影像對應於上述清除區域之內容。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之光學觸控系統，其中上述反光部之數目為兩個，上述運算裝置係根據兩上述反光部之位置定義一矩形之上述清除區域。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之光學觸控系統，其中上述清除區域為長方形，上述清除區域之長度係根據兩上述反光部之距離而設定，且上述清除區域之寬度係根據上述反光部之輪廓而設定。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之光學觸控系統，其中上述 反光部係柱體，設置於上述本體之兩端，且上述影像清除裝置藉由上述反光部與上述螢幕接觸。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之光學觸控系統，其中上述本體具有用以接觸上述螢幕之底面，以及與上述底面相鄰之側面，上述反光部係分離地設置於上述側面。
  6. 一種光學觸控系統，包括：一螢幕；一選取裝置，具有一第一反光部；一影像清除裝置，具有一本體以及設置於上述本體之複數第二反光部，其中上述選取裝置與上述影像清除裝置係可分離的接觸上述螢幕；至少一影像感測模組，鄰接於該螢幕，包括：一光源，發射一光束至上述第一反光部以及上述第二反光部之一者以產生對應之一反射光束；以及一影像感測器，偵測上述反射光束；一運算裝置，根據上述反射光束取得上述第一反光部以及上述第二反光部之一者對應於上述螢幕之位置，當偵測到單一上述第一反光部時，根據上述第一反光部之位置取得一輸入位置資訊，並根據上述輸入位置資訊執行一選取或輸入動作，當偵測到複數上述第二反光部時，根據上述第二反光部之位置定義一清除區域之位置資訊；以及一影像處理器，輸出一顯示影像以顯示於上述螢幕，根據上述輸入位置資訊於上述螢幕顯示對應於上述選取 或輸入動作之視覺效果，並根據上述位置資訊清除上述顯示影像對應於上述清除區域之內容。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之光學觸控系統，其中上述第二反光部之數目為兩個，上述運算裝置係根據兩上述第二反光部之位置定義一矩形之上述清除區域。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之光學觸控系統，其中上述清除區域為長方形，上述清除區域之長度係根據兩上述第二反光部之距離而設定，且上述清除區域之寬度係根據上述第二反光部之輪廓而設定。
  9. 如申請專利範圍第6項所述之光學觸控系統，其中上述第二反光部係柱體，設置於上述本體之兩端，且上述影像清除裝置藉由上述第二反光部與上述螢幕接觸。
  10. 如申請專利範圍第6項所述之光學觸控系統，其中上述本體具有用以接觸上述螢幕之底面，以及與上述底面相鄰之側面，上述第二反光部係分離地設置於上述側面。
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