TWI574196B

TWI574196B - 光學觸控裝置、觸控指示點位置決定方法以及光學觸控系統

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Publication number: TWI574196B
Application number: TW105101809A
Authority: TW
Inventors: 呂幗閒
Original assignee: 緯創資通股份有限公司
Priority date: 2016-01-21
Filing date: 2016-01-21
Publication date: 2017-03-11
Also published as: CN106990874A; TW201727459A; CN106990874B; US9977531B2; US20170212627A1

Description

光學觸控裝置、觸控指示點位置決定方法以及光學觸控系統

本發明是有關於一種觸控裝置、位置決定方法及觸控系統，且特別是有關於一種光學觸控裝置、觸控指示點位置決定方法以及光學觸控系統。

一般而言，光學觸控系統可分為遮斷式與非遮斷式兩種系統。遮斷式光學觸控系統主要是利用觸控物體將光源(例如發光二極體串或反光條)所發出的光訊號遮斷的原理，來讓光學感測器感測觸控物體相對於背景具有較低亮度的陰影，從而判斷觸控物體的發生位置及其對應的觸控操作。另一方面，非遮斷式光學觸控系統通常包括光學觸控筆或是手指，用以在觸控面上進行觸控操作，以傳遞光訊號至光學感測器。其中，以使用光學觸控筆之非遮斷式光學觸控系統為例，依據光學觸控筆類型的不同，從光學觸控筆傳遞至光學感測器的光訊號，可以是由光學觸控筆內部主動發出來產生，或者是由光學觸控筆將光學感測器附隨之光源所傳遞的光訊號反射回去來產生。因此，光學感測器依據所接收的光訊號相對於背景具有較高亮度來判斷觸控物體的發生位置及其對應的觸控操作。

然而，光學觸控筆於觸控面上操作時可能會在觸控面上產生鏡射(例如觸控面為白板時)。由於觸控面材質以及光學感測器相對光學觸控筆的位置等多種因素的不同，鏡射的性質也會有所差異，因而造成光學感測器在接收到光訊號後，無法從中正確地判斷觸控筆筆尖或觸控指示點的位置而導致使用上的不便。例如，當觸控筆筆尖的判斷位置過低時，在光學觸控筆距離觸控面尚有一段距離就會產生觸控反應；當觸控筆筆尖的判斷過高時，光學觸控筆在觸控面上的連線就可能會有斷線的問題。

本發明提供一種光學觸控裝置、觸控指示點位置決定方法以及光學觸控系統，可感測光學觸控筆的觸控操作並計算觸控指示點的位置。

本發明的光學觸控裝置用以感測可反射或發射光線的光學觸控筆的觸控操作。光學觸控裝置包括觸控操作面、光學感測器以及觸控控制器。光學觸控筆在觸控操作面進行觸控操作。光學感測器設置在觸控操作面的周邊，並且用以對觸控操作感測光線以取得感測資料。觸控控制器電性連接至光學感測器，用以依據感測資料計算亮度閥值，並且依據感測資料與亮度閥值決定光學觸控筆在觸控操作面上的觸控指示點位置。感測資料包括光學觸控筆的影像以及光學觸控筆在觸控操作面產生的鏡射影像。

本發明的觸控指示點位置決定方法用以決定可發射或反射光線的光學觸控筆在觸控操作面進行觸控操作時的觸控指示點位置。觸控指示點位置決定方法包括以下步驟。利用光學感測器對觸控操作感測光線以取得感測資料。依據感測資料計算亮度閥值。依據感測資料與亮度閥值決定光學觸控筆在觸控操作面上的觸控指示點位置。感測資料包括光學觸控筆的影像以及光學觸控筆在觸控操作面產生的鏡射影像。

本發明的光學觸控系統包括光學觸控筆以及光學觸控裝置。光學觸控筆用以進行觸控操作，並能發射或反射光線。光學觸控裝置包括觸控操作面、光學感測器以及觸控控制器。光學觸控筆在觸控操作面進行觸控操作。光學感測器設置在觸控操作面的一周邊，並且用以對觸控操作感測光線以取得感測資料。觸控控制器電性連接至光學感測器，用以依據感測資料計算亮度閥值，並且依據感測資料與亮度閥值決定光學觸控筆在觸控操作面上的觸控指示點位置。感測資料包括光學觸控筆的影像以及光學觸控筆在觸控操作面產生的鏡射影像。

基於上述，在本發明的範例實施例中，觸控控制器依據感測資料的亮度閥值來分辨感測資料中光學觸控筆的反射影像以及光學觸控筆在觸控操作面產生的鏡射影像，以計算出觸控指示點的位置。此種設計方式可提升光學觸控筆在觸控操作面上的觸控指示點位置判斷的準確度。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

以下提出多個實施例來說明本發明，然而本發明不僅限於所例示的多個實施例。又實施例之間也允許有適當的結合。在本案說明書全文(包括申請專利範圍)中所使用的「耦接」一詞可指任何直接或間接的連接手段。舉例而言，若文中描述第一裝置耦接於第二裝置，則應該被解釋成該第一裝置可以直接連接於該第二裝置，或者該第一裝置可以透過其他裝置或某種連接手段而間接地連接至該第二裝置。此外，「訊號」一詞可指至少一電流、電壓、電荷、溫度、資料、電磁波或任何其他一或多個訊號。

圖1A繪示本發明一實施例之光學觸控系統的側視示意圖。圖1B繪示本發明一實施例之光學觸控系統的概要方塊圖。圖2繪示本發明一實施例之光學觸控裝置的概要方塊圖。請參考圖1A、圖1B與圖2，本實施例之光學觸控系統10包括光學觸控筆100以及光學觸控裝置200。在本實施例中，光學觸控裝置200包括觸控操作面210、光學感測器230、觸控控制器250以及發光元件270。觸控操作面210例如是有邊框或無邊框的平面顯示器之前表面，但本發明並不加以限制，其它例如電視、廣告看板、電子白板等等具有可顯示或投影訊息之裝置的表面亦可。光學觸控筆100可用以在觸控操作面210進行觸控操作。在本實施例中，如圖1A及圖1B所示，光學感測器230與發光元件270是結合成為一個模組來實作，並且配置有一對而分別設置於觸控操作面210的左上角與右上角，但本發明並不加以限制數量與設置位置。在其他實施例中，光學感測器230與發光元件270也可例如為圖2所示的光學觸控裝置200中分別以單獨的個體來實作且相鄰，同樣地並可以成對型態分別設置在觸控操作面的其中二相鄰角落，但本發明亦不加以限制數量與設置位置。光學感測器230用以對觸控操作感測光線以取得感測資料。發光元件270用以發射光線，以作為觸控操作面的光源。在本實施例中，光學感測器230所取得的感測資料包括光學觸控筆100的反射影像以及光學觸控筆100在觸控操作面210可能無法避免地產生的鏡射影像，而觸控控制器250用以依據感測資料中影像的亮度值來計算亮度閥值，並且依據感測資料與所計算出的亮度閥值來分辨反射影像與鏡射影像，以決定光學觸控筆100在觸控操作面上的觸控指示點位置。

具體來說，在本實施例中，光學觸控筆100為反射式觸控筆，並且光學觸控筆100包括有本體部分110以及反光筆頭130。反光筆頭130包括有反射層。反射層包括回歸反射材質(Optical Retro-reflection material)，用以將發光元件270所發出的光線反射回光學感測器230。在本實施例中，如圖1A所示，光學觸控筆100的觸控指示點TIP位於反光筆頭130的頂端筆尖位置，而光學感測器230會感測光學觸控筆100在觸控操作面210上進行觸控操作時所反射的光線，並取得感測資料SD。感測資料SD中除了包括反光筆頭130所反射的影像外，更可能還包括反光筆頭130在觸控操作面210上所產生的鏡射影像。觸控控制器250會依據感測資料SD來計算亮度閥值，並且依據感測資料SD與所計算出的亮度閥值來決定光學觸控筆100在觸控操作面210上的觸控指示點位置TIP_POS。

須注意的是，在其他實施例中，光學觸控筆100也可以是主動式觸控筆。作為主動式觸控筆的光學觸控筆100包括本體部分以及驅動筆尖部分(例如內含發光二極體)可直接發出光線，因而光學觸控裝置200亦可不包括發光元件270。光學感測器230感測光學觸控筆100進行觸控操作時所發出的光線並取得感測資料SD。此時的感測資料SD包括驅動筆尖部份所發出的光線以及驅動筆尖在觸控操作面210上所產生的鏡射影像。換言之，本發明對光學觸控筆100的形式並不加以限制，可以是反射式觸控筆或主動式觸控筆。此外，本實施例之光學觸控筆100的操作方法可以由所屬技術領域的通常知識中獲致足夠的教示、建議與實施說明，因此不再贅述。以下將舉多個實施例來詳細描述本發明的光學觸控裝置200利用所取得的感測資料SD決定光學觸控筆100在觸控操作面210進行觸控操作時的觸控指示點位置TIP_POS的方法。

圖3繪示本發明一實施例之觸控指示點位置決定方法的步驟流程圖。請參照圖3，光學觸控筆100在光學觸控裝置200的觸控操作面210進行觸控操作。在步驟S310中，觸控控制器250可利用光學感測器230對觸控操作感測光學觸控筆100所反射或發出的光線以取得感測資料SD。在本實施例中，感測資料SD例如是感測資料400，感測資料400包括多個資料點，並且各資料點包括第一方向(例如，X方向)座標值、第二方向(例如，Y方向)座標值以及亮度值。圖4為依據上述的各資料點所繪示的感測資料400的示意圖，其中包括光學觸控筆100的直接影像I1與光學觸控筆100在觸控操作面210上所產生的鏡射影像I2。須注意的是，圖4中所繪示的感測資料400包括橢圓狀的影像I1與I2，但其僅為用以描述本發明實施例之示意圖，而非用以限定本發明。在其他實施例中，依據感測資料400繪示出影像的形狀、外觀等特性可能會由於光學觸控筆100、觸控操作面210的材質、光學觸控筆100與光學感測器230之間的相對位置或光學觸控筆100與觸控操作面210的相對操作角度等因素的改變而有不同的呈現態樣，且光學觸控筆100的直接影像I1也不必要對稱於光學觸控筆100在觸控操作面210上所產生的鏡射影像I2(亦即直接影像I1與鏡射影像I2之長度、寬度、形狀不一定會相同)。

圖5繪示本發明一實施例之觸控定位點的示意圖。圖6繪示本發明一實施例之亮度分佈的示意圖。在本實施例中，光學感測器230取得感測資料400後，在步驟S330中，觸控控制器250可依據光學感測器230所取得的感測資料400來計算亮度閥值。詳細來說，步驟S330又包括步驟S3301～S3305。首先，在步驟S3301中，觸控控制器250依據感測資料400來計算觸控定位點。具體來說，在本實施例中，如圖5所示，觸控控制器250會以第一方向(例如，X方向)座標為基準分別加總感測資料400中具有相同第一方向座標值的各資料點的亮度值，並且取加總亮度值為極大時所對應的第一方向座標值為觸控定位點Lx，其中V軸代表亮度值大小。接著，在步驟S3303中，觸控控制器250基於觸控定位點Lx，依據感測資料400取得亮度分佈。在本實施例中，觸控控制器250會先取得感測資料400中所有第一方向座標值為Lx的資料點作為目標資料點，並且以目標資料點的第二方向座標值(例如，Y座標值)以及亮度值為依據，繪示出如圖6所示，可代表目標資料點的亮度分佈DIS，其中V軸代表亮度值大小。為了方便描述，在以下的說明中，將以方向「上」表示第二方向座標值較大的方向，以方向「下」表示第二方向座標值較小的方向，並且以Y座標值表示第二方向座標值。隨後，在步驟S3305中，觸控控制器250以亮度分佈DIS的平均值來計算亮度閥值。舉例而言，在本實施例中，觸控控制器250會計算所有目標資料點的亮度值的平均值AVG，並將其作為亮度閥值BTH。

圖7繪示圖3實施例之觸控指示點位置決定方法的示意圖。在觸控控制器250計算出亮度閥值BTH後，在步驟S350中，觸控控制器250可依據感測資料400與亮度閥值BTH來決定光學觸控筆100在觸控操作面210上的觸控指示點位置TIP_POS。在本實施例中，如圖7所示，觸控控制器250會計算亮度分佈DIS與亮度閥值BTH的差，如此便可將第二方向座標(Y座標)分為正差值區與負差值區。Y座標值在正差值區中的目標資料點的亮度值大於亮度閥值BTH，而Y座標值在負差值區中的目標資料點的亮度值不大於亮度閥值。接著，在本實施例中，觸控控制器250從正差值區中Y座標值最大(最上方)的第一正差值區P1，向下尋找亮度分佈DIS與亮度閥值BTH的第一個交點作為第一終點D1，並且決定第一終點D1的Y座標值為觸控指示點位置TIP_POS。

舉例而言，觸控控制器250可選擇相鄰於第一正差值區P1且位於第一正差值區P1下方的第二負差值區N2，並且取Y座標值位於第二負差值區N2中最上方的目標資料點作為第一終點D1，並且取第一終點D1的Y座標值為觸控指示點位置TIP_POS。

舉另一例而言，觸控控制器250可取Y座標值位於第二負差值區N2中最上方的目標資料點，與Y座標值位於第一正差值區P1中最下方的目標資料點兩點連線的中點作為第一終點D1，並且取第一終點D1的Y座標值為觸控指示點位置TIP_POS。

換言之，本發明並不限制上述實施說明中亮度分佈DIS與亮度閥值BTH交點的判斷方式。更明確地說，圖7所繪示的亮度分佈DIS是代表目標資料點，亮度分佈DIS曲線可視作多個目標資料點所組成。也就是說，在本實施例中所描述的亮度分佈DIS與亮度閥值BTH的交點僅為概念上之交點，在實作上的第一終點D1並不必要包含於目標資料點中。所屬技術領域具有通常知識者可根據上述的實施說明根據需求來定義判斷交點的實作方式。

在上述實施例中，觸控控制器250是以感測資料400中所有目標資料點的亮度值的平均值AVG作為亮度閥值BTH。在本發明的其他實施例中，觸控控制器250可基於平均值AVG更進一步調整亮度閥值BTH，以更進一步提升判斷的準確度。

圖8繪示本發明另一實施例之觸控指示點位置決定方法的步驟流程圖。圖9A至圖9C繪示本發明另一實施例之觸控指示點位置決定方法的示意圖。請參照圖8以及圖9A至圖9C，在本實施例中，步驟S810、S830、S8301、S8303、S8305以及S850分別是類似於圖3實施例中所描述的步驟S310、S330、S3301、S3303、S3305以及S350，在此不再贅述。本實施例與圖3實施例的差別在於，在前述的步驟S3305中，觸控控制器250在以亮度分佈DIS的平均值AVG來計算亮度閥值時，例如是將計算出的目標資料點的亮度值的平均值AVG作為亮度閥值BTH。而在本實施例中，步驟S8305中觸控控制器250在以亮度分佈DIS的平均值AVG來計算亮度閥值時，更包括步驟S83051至S83055。在步驟S83051中，觸控控制器250可基於亮度分佈DIS的平均值AVG，利用閥值調整係數來調整亮度閥值。在本實施例中，如圖9A及圖9B所示，觸控控制器250可計算所有目標資料點的亮度值的平均值AVG，並且將平均值AVG乘以閥值調整係數n以作為第一亮度閥值BTH1，即BTH1=n×AVG，其中0 ＜ n ＜ 1。

在本實施例中，閥值調整係數n是來自光學觸控裝置200出廠時預設於觸控控制器250中的閥值調整係數表，並且閥值調整係數n例如是關聯於觸控操作面210的尺寸。此外，閥值調整係數n更依據觸控定位點Lx的不同而隨之改變。舉例而言，當觸控操作面210的對角線尺寸為46至55吋，閥值調整係數n可例如是依據觸控定位點Lx的不同而設定在0.3~0.38之間；當觸控操作面210的對角線尺寸為55至80吋，閥值調整係數n可例如是依據觸控定位點Lx的不同而設定在0.5至0.7之間。然而，本發明並不在此限制閥值調整係數n的設定方式與設定值。在其他實施例中，閥值調整係數n也可以是依據光學觸控裝置200使用需求的不同，由使用者藉由觸控控制器250來自行設定成所需要的設定值。

接著，在步驟S83053中，觸控控制器250依據亮度分佈DIS的多個相對極值與使用閥值調整係數n調整後的第一亮度閥值BTH1，判斷第一亮度閥值BTH1是否符合閥值修正條件。閥值修正條件的判斷方式如下所述。亮度分佈DIS包括至少一個相對極大值以及多個相對極小值。在本實施例中，如圖9A與圖9B所示，亮度分佈DIS包括由上而下的兩個相對極大值RMAX1與RMAX2，以及由上而下的三個相對極小值RMIN1、RMIN2與RMIN3。觸控控制器250首先依據感測資料400以及第一亮度閥值BTH1作為亮度閥值來找出第一終點D1，其方法類似於前述實施例中步驟S350，在此不再贅述。隨後，觸控控制器250會判斷第一終點D1與由上而下的第二個相對極小值RMIN2的相對位置。倘若第一終點D1是位於相對極小值RMIN2的上方，則判斷第一亮度閥值BTH1不符合閥值修正條件，而將第一亮度閥值BTH1作為亮度閥值BTH並且進入步驟S850。反之，倘若第一終點D1是位於相對極小值RMIN2的下方，則判斷第一亮度閥值BTH1符合閥值修正條件，則進入步驟S83055。

以圖9A為例而言，在步驟S83053中，觸控控制器250所找出的第一終點D1是位於相對極小值RMIN2的上方，觸控控制器250因此會進而判斷第一亮度閥值BTH1不符合閥值修正條件。隨後，觸控控制器250會以第一亮度閥值BTH1作為亮度閥值BTH並且進入步驟S850。意即，BTH = BTH1 = n×AVG，其中0 ＜ n ＜ 1。而步驟S850是類似於前述實施例中的步驟S350，在此不再贅述。在本實施例中，觸控控制器250於步驟S850中所決定的觸控指示點位置TIP_POS即為觸控控制器250在步驟S83053中找出的第一終點D1的Y座標值。特別是，在本實施例中，由於使用閥值調整係數n來調整亮度閥值BTH，因此所決定的觸控指示點位置TIP_POS會位於使用圖3實施例的方法所決定的觸控指示點位置下方。

在另一實施例中，觸控控制器250在步驟S83053中判斷第一亮度閥值BTH1不符合閥值修正條件後，可以直接決定所找出的第一終點D1的Y座標值為觸控指示點位置TIP_POS。

此外，由於閥值調整係數n的決定方式，或是亮度分佈所代表的感測資料本身特性等因素的不同，經調整的第一亮度閥值BTH1也可能符合閥值修正條件而需要重新計算。

以圖9B為例而言，在步驟S83053中，觸控控制器250所找出的第一終點D1是位於相對極小值RMIN2的下方，觸控控制器250因此會進而判斷第一亮度閥值BTH1符合閥值修正條件，並且進入步驟S83055。在步驟S83055中，觸控控制器250會利用亮度分佈DIS的多個相對極值來重新計算亮度閥值。在本實施例中，如圖9C所示，亮度分佈DIS包括由上而下的兩個相對極大值RMAX1與RMAX2，以及由上而下的三個相對極小值RMIN1、RMIN2與RMIN3。觸控控制器250會計算最上方相對極大值RMAX1與由上而下的第二個相對極小值RMIN2的總和，並將此總和乘上預設參數x來得到第二亮度閥值BTH2，其中0 ＜ x ＜ 1，並且將其作為亮度閥值BTH，然後進入步驟S850。換言之，重新計算的亮度閥值BTH = BTH2 = x*(RMAX1+RMIN2)，0 ＜ x ＜ 1。在本實施例中，預設參數x是出廠時預設於觸控控制器250中，並且可例如是設定成相等於閥值調整係數n，但本發明不在此限制。在其他實施例中，預設參數x也可以是依據使用者需求設定為其他符合上述條件的值。隨後，在步驟S850中，觸控控制器250會依據感測資料400與相同於第二亮度閥值BTH2的亮度閥值BTH來決定光學觸控筆100在觸控操作面210上的觸控指示點位置TIP_POS。相關的決定方法已於前述實施例中詳細說明，在此不再贅述。

在上述的實施例中，觸控控制器250依據光學觸控筆100與光學感測器230的相對位置等因素，更進一步地基於平均值AVG調整亮度閥值BTH，以減少判斷觸控指示點位置時可能出現的誤差，更進一步提升判斷的準確度。然而，在一些特殊的實施例中，光學感測器230可例如是由於亮度飽和或其他可能的因素，造成光學觸控筆100的直接影像I1與光學觸控筆100在觸控操作面210上所產生的鏡射影像I2難以分辨的情形。因此，在本發明的另一實施例中，更依據感測資料400來判斷是否產生上述難以分辨的情形並且加以解決。

圖10繪示本發明另一實施例之觸控指示點位置決定方法的步驟流程圖。圖11A與圖11B繪示圖10實施例之觸控指示點位置決定方法的示意圖。請參照圖10，在本實施例中，步驟S1010、S1030、S10301、S10303、S10305以及S1050分別是類似於前述實施例中所描述的步驟S310、S330、S3301、S3303、S3305以及S350，在此不再贅述。本實施例與前述實施例的差別在於，在前述實施例的步驟S3303中，觸控控制器250基於觸控定位點Lx，依據感測資料400取得亮度分佈後，隨即進入步驟S3305計算亮度閥值。而在本實施例中，觸控控制器250在步驟S10303中取得亮度分佈DIS後，會先進入步驟S10304，判斷其所取得的亮度分佈DIS是否符合亮度變化趨勢條件。在本實施例中，亮度變化趨勢條件包括亮度分佈DIS具有至少兩個相對極大值。倘若觸控控制器250判斷所取得的亮度分佈DIS是符合亮度變化趨勢條件，才進入步驟S10305來計算亮度閥值。反之，倘若觸控控制器250判斷所取得的亮度分佈DIS不符合亮度變化趨勢條件，則不進入步驟S10305而直接進入步驟S1070來取得觸控指示點位置。

以圖11A為例而言，在本實施例中，光學感測器230所取得的感測資料的亮度分佈DIS具有兩個相對極大值RMAX1以及RMAX2。因此，在步驟S10304中，觸控控制器250會判斷亮度分佈DIS是符合亮度變化趨勢條件，從而進入步驟S10305來計算亮度閥值BTH。值得一提的是，在本實施例中，步驟S10305是類似於圖3實施例中的步驟S3305，以亮度分佈DIS的平均值AVG作為亮度閥值BTH。在另一實施例中，步驟S10305也可以是類似於圖8實施例中的步驟S8305，包括有步驟S83051至S83055，以閥值調整係數n來基於平均值AVG調整亮度閥值BTH。換言之，在本實施例中所提出的判斷亮度變化趨勢方法並不影響步驟S10305中以亮度分佈DIS的平均值來計算亮度閥值的實施方式。

以圖11B為例而言，在本實施例中，光學感測器230取得的感測資料的亮度分佈DIS’僅具有一個相對極大值RMAX。因此，在步驟S10304中，觸控控制器250會判斷亮度分佈DIS’不符合亮度變化趨勢條件，從而進入步驟S1070來取得觸控指示點位置。在步驟S1070中，觸控控制器250依據光學感測器230取得的感測資料中的第一資料點與第二資料點決定觸控指示點位置。換言之，倘若觸控控制器250判斷亮度分佈DIS’不符合亮度變化趨勢條件，則會依據感測資料中的其中兩個資料點，以特定方式來決定觸控指示點位置。在本實施例中，觸控控制器250會分別取得亮度分佈DIS’所對應的目標資料點中，最上方以及最下方的兩個資料點分別作為第一資料點以及第二資料點。隨後，觸控控制器250會取第一資料點的Y座標值YD1以及第二資料點的Y座標值YD2的中間值以作為觸控指示點位置TIP_POS。即，TIP_POS = 0.5×(YD1+YD2)。然而，在另一實施例中，觸控控制器250也可以是以其他的方式來依據第一資料點與第二資料點決定觸控指示點位置。例如，取Y座標值YD1與Y座標值YD2距離的1/3且較靠近Y座標值YD2的位置作為觸控指示點位置TIP_POS。即，TIP_POS = 0.33×(YD1+YD2)。除了上述的方式外，使用者視乎不同的情況也可藉由觸控控制器250來設定依據第一資料點與第二資料點決定觸控指示點位置的特定方式，本發明並不在此限制。

如此一來，藉由上述實施例所加入判斷亮度變化趨勢條件的步驟，並依據判斷結果來執行不同的觸控指示點位置的決定方式，能夠在例如是亮度飽和等特殊的情況下，準確地判斷出觸控指示點的位置。

綜上所述，在本發明實施例提供的光學觸控裝置、觸控指示點決定方法以及光學觸控系統中，觸控控制器利用光學感測器所感測到的感測資料來計算亮度閥值，並且依據感測資料以及亮度閥值來決定觸控指示點位置。在上述的方式之下，能夠利用感測資料的亮度分佈來分辨出感測資料中光學觸控筆的影像以及光學觸控筆在觸控操作面產生的鏡射影像，並準確地計算觸控指示點的位置。此外，本發明實施例中更依據光學觸控筆與光學感測器的相對位置、觸控操作面的尺寸等因素，更進一步地利用閥值調整係數調整亮度閥值，以更進一步提升判斷的準確度。另一方面，本發明實施例也針對例如是亮度飽和等特殊的情況，提出判斷方式以及對應的觸控指示點決定方法，如此能夠因應大多數的情況正確的計算觸控指示點的位置。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

10‧‧‧光學觸控系統

100‧‧‧光學觸控筆

110‧‧‧本體部分

130‧‧‧反光筆頭

200‧‧‧光學觸控裝置

210‧‧‧觸控操作面

230‧‧‧光學感測器

250‧‧‧觸控控制器

270‧‧‧發光元件

400、SD‧‧‧感測資料

AVG‧‧‧平均值

BTH‧‧‧亮度閥值

BTH1‧‧‧第一亮度閥值

BTH2‧‧‧第二亮度閥值

D1‧‧‧第一終點

DIS、DIS’‧‧‧亮度分佈

I1、I2‧‧‧影像

Lx‧‧‧觸控定位點

N1、N2、N3‧‧‧負差值區

P1、P2‧‧‧正差值區

RMIN1、RMIN2、RMIN3‧‧‧相對極小值

RMAX、RMAX1、RMAX2‧‧‧相對極大值

S310、S330、S3301、S3303、S3305、S350、S810、S830、S8301、S8303、S8305、S83051、S83053、S83055、S850、S1010、S1030、S10301、S10303、S10304、S10305、S1050、S1070‧‧‧觸控指示點位置決定方法的步驟

TIP‧‧‧觸控指示點

TIP_POS‧‧‧觸控指示點位置

V‧‧‧亮度值大小

X、Y‧‧‧座標軸

YD1、YD2‧‧‧Y座標值

圖1A繪示本發明一實施例之光學觸控系統的側視示意圖。圖1B繪示本發明一實施例之光學觸控系統的概要方塊圖。圖2繪示本發明一實施例之光學觸控裝置的概要方塊圖。圖3繪示本發明一實施例之觸控指示點位置決定方法的步驟流程圖。圖4繪示本發明一實施例之感測資料的示意圖。圖5繪示本發明一實施例之觸控定位點的示意圖。圖6繪示本發明一實施例之亮度分佈的示意圖。圖7繪示圖3實施例之觸控指示點位置決定方法的示意圖。圖8繪示本發明另一實施例之觸控指示點位置決定方法的步驟流程圖。圖9A至圖9C繪示圖8實施例之觸控指示點位置決定方法的示意圖。圖10繪示本發明另一實施例之觸控指示點位置決定方法的步驟流程圖。圖11A與圖11B繪示圖10實施例之觸控指示點位置決定方法的示意圖。

S310、S330、S3301、S3303、S3305、S350‧‧‧觸控指示點位置決定方法的步驟

Claims

一種光學觸控裝置，用以感測可反射或發射一光線的一光學觸控筆的一觸控操作，該光學觸控裝置包括：一觸控操作面，其中該光學觸控筆在該觸控操作面進行該觸控操作；一光學感測器，設置在該觸控操作面的一周邊，用以對該觸控操作感測該光線以取得感測資料，其中該感測資料包括該光學觸控筆的一影像以及該光學觸控筆在該觸控操作面產生的一鏡射影像；以及一觸控控制器，電性連接至該光學感測器，用以依據該感測資料計算一亮度閥值，並且依據該感測資料與該亮度閥值決定該光學觸控筆在該觸控操作面上的一觸控指示點位置，其中該觸控控制器依據該感測資料計算一觸控定位點，基於該觸控定位點依據該影像以及該鏡射影像取得一亮度分佈，並且以該亮度分佈的一平均值計算該亮度閥值。
如申請專利範圍第1項所述的光學觸控裝置，其中該觸控控制器更基於該亮度分佈的該平均值，利用一閥值調整係數調整該亮度閥值。
如申請專利範圍第2項所述的光學觸控裝置，其中該閥值調整係數關聯於該觸控操作面的一尺寸。
如申請專利範圍第2項所述的光學觸控裝置，其中該觸控控制器更依據該亮度分佈的多個相對極值與調整後的該亮度閥值，判斷調整後的該亮度閥值是否符合一閥值修正條件，其中倘若該觸控控制器判斷調整後的該亮度閥值符合該閥值修正條件，利用該亮度分佈的該些相對極值重新計算該亮度閥值。
如申請專利範圍第1項所述的光學觸控裝置，其中該觸控控制器更判斷該亮度分佈是否符合一亮度變化趨勢條件，倘若該亮度分佈不符合該亮度變化趨勢條件，則依據該感測資料中的第一資料點與第二資料點決定該觸控指示點位置。
如申請專利範圍第5項所述的光學觸控裝置，其中該亮度變化趨勢條件包括該亮度分佈具有至少兩個相對極大值。
如申請專利範圍第1項所述的光學觸控裝置，更包括：一發光元件，設置在該觸控操作面的該周邊並鄰近於該光學感測器，用以發射該光線，以使該光學觸控筆反射該光線。
如申請專利範圍第1項所述的光學觸控裝置，其中該觸控操作面係顯示器、電視、廣告看板以及電子白板之一的表面。
一種觸控指示點位置決定方法，用以決定可發射或反射一光線的一光學觸控筆在一觸控操作面進行一觸控操作時的一觸控指示點位置，該觸控指示點位置決定方法包括：利用一光學感測器對該觸控操作感測該光線以取得一感測資料，其中該感測資料包括該光學觸控筆的一影像以及該光學觸控筆在該觸控操作面產生的一鏡射影像；依據該感測資料計算一觸控定位點；基於該觸控定位點，依據該影像以及該鏡射影像取得一亮度分佈；以該亮度分佈的一平均值計算一亮度閥值；以及依據該感測資料與該亮度閥值決定該光學觸控筆在該觸控操作面上的該觸控指示點位置。
如申請專利範圍第9項所述的觸控指示點位置決定方法，其中以該亮度分佈的該平均值計算該亮度閥值的步驟包括：基於該亮度分佈的該平均值，利用一閥值調整係數調整該亮度閥值。
如申請專利範圍第10項所述的觸控指示點位置決定方法，其中該閥值調整係數關聯於該觸控操作面的尺寸。
如申請專利範圍第10項所述的觸控指示點位置決定方法，其中以該亮度分佈的該平均值計算該亮度閥值的步驟更包括：依據該亮度分佈的多個相對極值與調整後的該亮度閥值，判斷調整後的該亮度閥值是否符合一閥值修正條件；以及倘若判斷調整後的該亮度閥值符合該閥值修正條件，利用該亮度分佈的該些相對極值重新計算該亮度閥值。
如申請專利範圍第9項所述的觸控指示點位置決定方法，其中依據該感測資料計算該亮度閥值的步驟更包括：判斷該亮度分佈是否符合一亮度變化趨勢條件；以及倘若該亮度分佈不符合該亮度變化趨勢條件，則依據該感測資料中的第一資料點與第二資料點決定該觸控指示點位置。
如申請專利範圍第13項所述的觸控指示點位置決定方法，其中該亮度變化趨勢條件包括該亮度分佈具有至少兩個相對極大值。
如申請專利範圍第9項所述的觸控指示點位置決定方法，其中該觸控操作面係顯示器、電視、廣告看板以及電子白板之一的表面。
一種光學觸控系統，包括：一光學觸控筆，用以進行一觸控操作，並能發射或反射一光線；以及一光學觸控裝置，包括：一觸控操作面，該光學觸控筆在該觸控操作面進行該觸控操作；一光學感測器，設置在該觸控操作面的一周邊，用以對該觸控操作感測該光線以取得感測資料，其中該感測資料包括該光學觸控筆的一影像以及該光學觸控筆在該觸控操作面產生的一鏡射影像；以及一觸控控制器，電性連接至該光學感測器，用以依據該感測資料計算一亮度閥值，並且依據該感測資料與該亮度閥值決定該光學觸控筆在該觸控操作面上的一觸控指示點位置，其中該觸控控制器依據該感測資料計算一觸控定位點，基於該觸控定位點依據該影像以及該鏡射影像取得一亮度分佈，並且以該亮度分佈的一平均值計算該亮度閥值。