專利名稱：光學掃描式觸控裝置及其操作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光學掃描式觸控裝置及其操作方法。
背景技術(shù)：
觸控技術(shù)簡化人機界面的溝通，使用者可簡單通過手指觸摸來操控裝置，如iPhone、iPad或是Windows 7等,來進行相應(yīng)的操作。就目前技術(shù)成本上來說,應(yīng)用于大尺寸顯不器的觸控技術(shù)仍以光學掃描式為主，且在大尺寸顯不器普及的趨勢下，光學掃描式觸控技術(shù)具有發(fā)展的動力。就目前光學掃描式觸控技術(shù)來說，以雙取像裝置、紅外光源照明及光反射片為主流，而此類型的光學掃描式觸控裝置都需要一固定框架，無法隨顯示器畫面大小即時調(diào)整，進而降低使用的便利性。美國專利公告號第US6，480，187號的專利提供一種觸摸裝置。此專利是在屏幕一邊配置兩組投光器與光接收器，其余三邊裝置光反射片。當屏幕顯示區(qū)域中無任何觸摸物時，投射的光線將被屏幕三邊光反射片反射回光接收器中。另一方面，當觸摸物進入屏幕顯示區(qū)域時，則會形成反射光明暗度降低的現(xiàn)象。接著，利用三角量測法計算遮光區(qū)域的中心坐標位置，以視為觸摸點位置。美國專利公告號第US6，816，537號的專利提供一種觸控裝置。此專利通過光線的開關(guān)頻率調(diào)制來解碼觸摸位置的深度，再輔以激光的射出角度，便能由極坐標計算出觸摸點的位置。美國專利公告號第US7，538，759號的專利提供一種觸控裝置。此專利在屏幕底邊置入一排紅外光源，底邊的左右兩個角落放置各種光感應(yīng)器，其余三邊則為反光條，并于屏幕面板上放置散光板，且將紅外光源射入屏幕面板的散光板中。此時，如果散光板上方若無觸摸物體進入，則射入的紅外光將反射回底邊左右兩個光感應(yīng)器中。反之，如果有觸摸物體進入散光板上方時，觸摸物體將阻擋反光條反射的光線進入底邊左右兩個光感應(yīng)器中，而形成遮蔽區(qū)域。接著，通過遮蔽區(qū)域位置的計算，以取得觸摸點進入散光板的位置。美國專利公告號第US6，803，906的專利提供一種觸控裝置。此專利主要是在屏幕矩形邊框的角落配置兩支以上的攝影機，并利用所拍攝屏幕畫面的前后畫格差異位置，以進行觸摸位置的判斷。美國專利公開號第US2007/0089915A1號提供一種觸控裝置。此專利在屏幕四邊框中，頂邊為兩支內(nèi)含紅外光源投射功能的二維紅外光圖像攝影機，其余三邊為反射區(qū)域。并且，基于觸摸區(qū)域會有遮光效應(yīng)，以明亮度較暗的條件做為判斷觸摸位置的依據(jù)。美國專利公開號第US2010/0045634A1號提供一種觸控裝置。此專利在屏幕底邊的兩側(cè)角落配置激光線，而其余三邊裝置光感應(yīng)器。當沒有觸摸物體出現(xiàn)在屏幕上時，射出的激光將被光感應(yīng)器接收到。然而，當有觸摸物體進入屏幕上時，則會阻斷激光進入光感應(yīng) 器中，于是觸摸點的位置便可以利用沒有接收到激光光信號的光感應(yīng)器求得
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種光學掃描式觸控裝置，藉以有效取得物體觸摸于觸控區(qū)域上的位置。本發(fā)明的不范實施例提出一種光學掃描式觸控裝置，包括觸控區(qū)域、光源掃描模塊、取像模塊與計算模塊。光源掃描模塊配置于觸控區(qū)域的一角落，用以發(fā)出掃描光線，并使掃描光線于觸控區(qū)域上進行掃描。取像模塊配置于觸控區(qū)域的相鄰于光源掃描模塊的另一角落，用以接收該掃描光線傳遞至物體而產(chǎn)生的散射光線，以取得第一夾角。計算模塊耦接光源掃描模塊與取像模塊，依據(jù)并計算第一夾角、第二夾角及光源掃描模塊與取像模塊之間的距離(此三項為三角法計算的元素)，計算物體于該觸控區(qū)域上的位置。本發(fā)明的示范實施例提出一種光學掃描式觸控裝置的操作方法，其中光學掃描式觸控裝置包括光源掃描模塊、取像模塊與計算模塊。上述的操作方法包括下列步驟。首先，在觸控區(qū)域上，通過光源掃描模塊發(fā)射掃描光線。接著，通過取像模塊接收掃描光線傳遞至一物體而產(chǎn)生的散射光線，以取得散射光線傳遞至取像模塊時，散射光線與觸控區(qū)域的邊緣的第一夾角，其中邊緣位于光源掃描模塊與取像模塊之間。之后，通過該計算模塊，依據(jù)第一夾角、一第二夾角以及一距離，以計算物體于觸控區(qū)域上的位置，其中第二夾角為掃描光線傳遞至物體時與觸控區(qū)域的邊緣的夾角，上述距離位于光源掃描模塊與取像模塊之間為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉實施例，并配合附圖作詳細說明如下。


圖IA繪示為一示范實施例的光學掃描式觸控裝置的示意圖。圖IB繪示為圖IA的光源掃描模塊的示意圖。圖2繪示為圖IA的光學掃描式觸控裝置進行多點觸控的示意圖。圖3A繪示為另一示范實施例的光學掃描式觸控裝置的示意圖。圖3B繪示為一示范實施例的感測信號出現(xiàn)時間與驅(qū)動電壓的時間變化的對應(yīng)關(guān)系圖。圖4A繪示為另一示范實施例的光學掃描式觸控裝置的示意圖。圖4B繪示為一示范實施例的感測信號出現(xiàn)時間與驅(qū)動電壓的時間變化的對應(yīng)關(guān)系圖。圖5A繪示為另一實施例的光學掃描式觸控裝置的示意圖。圖5B繪示為一示范實施例的取像模塊的畫面記錄時序與光源開關(guān)時序圖。圖5C繪示為另一示范實施例的取像模塊的畫面記錄時序與光源開關(guān)時序圖。圖6繪示為一示范實施例的光學掃描式觸控裝置的操作方法各步驟。主要元件符號說明100、300、400、500、600 :光學掃描式觸控裝置110、310、410、510、610 :觸控區(qū)域111、311、411、511、611 :觸控區(qū)域的邊緣、
120、320、420、520 :光源掃描模塊121 :光源產(chǎn)生器122 :掃描振鏡
130、330、430、530、640 :取像模塊140、340、440、540、650 :計算模塊150、230、231、232、360、460、550、660 :物體350,450 :光感測器α :第一夾角β :第二夾角 Frame I Frame η :畫面S11、S12、S21、S22 :曲線D :光源掃描模塊與取像模塊之間的距離S610 S630 :本示范實施例的光學掃描式觸控裝置的操作方法各步驟
具體實施例方式本公開的不范實施例通過光源掃描模塊產(chǎn)生掃描光線并于觸控區(qū)域上進行掃描，以判斷觸控區(qū)域上是否有物體觸摸。當物體觸摸于觸控區(qū)域時，通過取像模塊所取得的第一夾角與光源掃描模塊獲得的第二夾角傳送至計算模塊，以依據(jù)第一夾角、第二夾角及光源掃描模塊與取像模塊之間的距離，計算出物體觸摸于觸控區(qū)域上的位置。如此一來，本示范實施例可有效得到物體觸摸于觸控區(qū)域的確實位置。另外，由于本示范實施例僅使用一個光源掃描模塊與一個取像模塊，因此減少電路元件的使用成本，并且可即時調(diào)整光源掃描模塊與取像模塊之間的距離，以使光學掃描式觸控裝置可適用于任何尺寸。圖IA繪示為一示范實施例的光學掃描式觸控裝置的示意圖。圖IB繪示為圖IA的光源掃描模塊的示意圖。請合并參照圖IA及圖1B，光學掃描式觸控裝置100包括觸控區(qū)域110、光源掃描模塊120與取像模塊130以及計算模塊140。此觸控區(qū)域110可適用于電視屏幕、計算機屏幕、投影機所投影的圖像區(qū)域上等，以進行觸控操作。光源掃描模塊120配置于觸控區(qū)域110的一角落,用以發(fā)出掃描光線,并使掃描光線于觸控區(qū)域110上進行掃描。因此，當物體150觸摸于觸控區(qū)域110且掃描光線傳遞至物體150時，會產(chǎn)生散射光線。取像模塊130配置于觸控區(qū)域110的相鄰光源掃描模塊120的另一角落，用以接收掃描光線傳遞至物體150而產(chǎn)生的散射光線，且可計算散射光線傳遞至取像模塊130時與觸控區(qū)域110的邊緣111的第一夾角α (例如物體150及取像模塊130的連線與觸控區(qū)域110的邊緣111夾角)。計算模塊140耦接光源掃描模塊120與取像模塊130，并依據(jù)第一夾角α、第二夾角β以及光源掃描模塊120與取像模塊130之間的距離D，計算物體150于觸控區(qū)域110上的位置。其中，第二夾角β為掃描光線傳遞至物體150時與觸控區(qū)域110的邊緣111的夾角(例如物體150及光源掃描模塊120的連線與觸控區(qū)域110的邊緣111的夾角)。在本不范實施例中，光源掃描模塊120包括光源產(chǎn)生器121與掃描振鏡122,如圖IB所示。光源產(chǎn)生器121用以產(chǎn)生一光線，其中光源產(chǎn)生器121例如可為激光二極管、發(fā)光二極管或其他等光源產(chǎn)生器。掃描振鏡122配置于光源產(chǎn)生器121的一側(cè)，用以反射所述光線至觸控區(qū)域110上，且掃描振鏡122可來回轉(zhuǎn)動，用以產(chǎn)生掃描光線于觸控區(qū)域110上，以進行掃描。
接下來，將說明本示范實施例的光學掃描式觸控裝置100的操作方式。舉例來說，首先，在光源掃描模塊120中,光源產(chǎn)生器121會產(chǎn)生一光線,例如激光光線,且掃描振鏡依據(jù)驅(qū)動電壓而來回轉(zhuǎn)動，以產(chǎn)生掃描光線，用以在觸控區(qū)域110上進行掃描。此時，當物體(例如使用者的手指或觸控筆)150觸摸于觸控區(qū)域110上且掃描光線傳遞至物體150時會產(chǎn)生散射光線。
接著，散射光線會成像于取像模塊130內(nèi)部，以通過取像模塊130來取得物體150及取像模塊130的連線與觸控區(qū)域110的邊緣所夾的第一夾角α，并將第一夾角α傳送到計算模塊140。另一方面，本實施例的光源掃描模塊120會輸出掃描光線掃描至物體150的角度給計算模塊140，而計算模塊140可得到掃描光線傳遞至物體150時與觸控區(qū)域110的邊緣111的第二夾角β (亦即物體150及光源掃描模塊120的連線與觸控區(qū)域110的邊緣111的夾角)。接著，計算模塊140便可將第一夾角α、第二夾角β以及光源掃描模塊120與取像模塊130之間的距離D代入式(I)與式(2)中，以計算出物體150觸摸于觸控區(qū)域110上的正確位置。式(I)與式(2)如下所示
^ _ sin Cir X sin β ηsin( + / ) XD⑴
cos or X sin/ ^門、Y = —.(2)
sm(a + p)其中，D為光源掃描模塊120與取像模塊130之間的距離，(X，Y)為物體150觸摸于觸控區(qū)域110上的坐標值，α為第一夾角，β第二夾角。如此一來，本示范實施例便可利用光源掃描模塊120與取像模塊130的配合下，得到物體150觸摸于觸控區(qū)域110上的位置(Χ，Υ)，以實現(xiàn)觸控操作的功能。另外，使用者可即時調(diào)整光源掃描模塊120至取像模塊130之間的距離，如圖I所示的距離D，也就是說本實施例的光學掃描式觸控裝置100可適用于任何尺寸，故本示范實施例的光學掃描式觸控裝置100具有很大的實用性與便利性。上述實施例僅說明了物體150觸摸時的操作方式，但本示范實施例不限于此。以下，將舉例說明多個物體依序或同時觸摸時的操作方式。圖2繪示為圖IA的光學掃描式觸控裝置100進行多點觸控的示意圖。請參照圖2，當物體230、231及232同時或依序觸摸到觸控區(qū)域110時，掃描光線會依序傳遞至物體230、231及232，依序在不同位置上產(chǎn)生散射光線。此時，取像裝置130會依序接收掃描光線傳遞至物體230、231及232所產(chǎn)生的散射光線，以分別取得第一夾角01、02及03，并將第一夾角α I、α 2及α 3傳送至計算模塊140。另一方面，計算模塊140會分別得到掃描光線依序傳遞至物體230、231及232時與觸控區(qū)域110的邊緣111的第二夾角β 、β2及β3。如此一來，計算模塊140便可依據(jù)第一夾角ct I、α 2及α 3、第二夾角β I、β 2及β 3以及光源掃描模塊120與取像模塊130之間的距離D，計算出物體230、231及232觸摸于觸控區(qū)域110上的位置，也就是物體230、231及232的坐標值(XI，Yl)、(Χ2，Υ2)及(Χ3，Υ3)。在本實施例中，由于計算模塊140依序得到物體230、231及232觸摸于觸控區(qū)域110的位置，因此可以避免誤判的情形發(fā)生。以下，將舉另一些實施例來說明光學掃描式觸控裝置在物體觸摸于觸控區(qū)域時的操作。圖3A繪示為另一示范實施例的光學掃描式觸控裝置的示意圖。請參照圖3A，光學掃描式觸控裝置300包括觸控區(qū)域310、光源掃描模塊320、取像模塊330、計算模塊340與光感測器350。其中，觸控區(qū)域310、光源掃描模塊320、取像模塊330與計算模塊340的實施方式與其內(nèi)部結(jié)構(gòu)大致與圖IA的觸控區(qū)域110、光源掃描模塊120、取像模塊130與計算模塊140，故在此不再贅述。與圖IA的差別在于本示范實施例的光學掃描式觸控裝置300包括了光感測器350,例如光電二極管(photo-diode或photo-sensor)。光感測器350配置于光源掃描模塊320的一側(cè)，用以接收掃描光線傳遞至物體360而產(chǎn)生的散射光線。當光感測器350接收到散射光線時，會即時產(chǎn)生感測信號，并將感測信號傳送至計算模塊340。其中，計算模塊340可依據(jù)感測信號出現(xiàn)時間與光源掃描模塊320內(nèi)掃描振鏡的驅(qū)動電壓的時間變化的對應(yīng)關(guān)系，以取得第二夾角β。如此一來，計算模塊340便可依據(jù)取像模塊330取得的第一夾角α、上述所取得的第二夾角β以及光源掃描模塊320與取像模塊330之間的距離D，以計算出物體360觸摸于觸控區(qū)域310上的位置。在本示范實施例中，光感測器350不限于上述的配置位置，也可放置于光源掃描模塊320與取像模塊330之間的任一位置，或是配置于取像模塊330的一側(cè)。圖3Β繪示為一示范實施例的感測信號出現(xiàn)時間與驅(qū)動電壓的時間變化的對應(yīng)關(guān)系圖。請參照圖3Β，曲線Sll為掃描振鏡的驅(qū)動電壓，且驅(qū)動電壓的周期以T表示，曲線S12為光感測器350的感測信號，電壓+V與-V為掃描振鏡(例如圖IB所繪示的掃描振鏡122)于最大轉(zhuǎn)動角時所需的驅(qū)動電壓值，當驅(qū)動電壓值為零時則表示掃描振鏡的轉(zhuǎn)動角度為零。因此，本實施例的光感測器350的感應(yīng)時間與驅(qū)動電壓的周期同步，也就是說，當光感測器350在驅(qū)動電壓的周期T內(nèi)接收到散射光線時，會即時產(chǎn)生感測信號S12 (例如圖 3Β中的脈沖波形)至計算模塊340，計算模塊340便依據(jù)感測信號產(chǎn)生時間與驅(qū)動電壓Sll的對應(yīng)關(guān)系，以計算出掃描光線傳遞至物體360時，掃描光線與觸控區(qū)域310的邊緣311間的角度，即第二夾角β。接著，計算模塊340可將第一夾角α、第二夾角β以及光源掃描模塊320與取像模塊330之間的距離D代入式(I)及式(2)中，以計算出物體360觸摸于觸控區(qū)域310上的坐標值(Χ，Υ)。另外，本示范實施例也可進行多點觸控的方式，而相關(guān)的說明可參照圖2的示范實施例，故在此不再贅述。另外,在本不范實施例中，光感測器350不限于僅配置一個,也可在光源掃描模塊320與取像模塊330之間配置多個光感測器，以分別接收掃描光線傳遞至物體360而產(chǎn)生的散射光線。圖4Α繪示為另一示范實施例的光學掃描式觸控裝置的示意圖。請參照圖4Α，光學掃描式觸控裝置400包括觸控區(qū)域410、光源掃描模塊420、取像模塊430、計算模塊440與多個光感測器450。其中，觸控區(qū)域410、光源掃描模塊420、取像模塊430計算模塊440的實施方式與其內(nèi)部結(jié)構(gòu)大致與圖IA的觸控區(qū)域110、光源掃描模塊120、取像模塊130計算模塊140，故在此不再贅述。另外，與圖IA的差別在于本示范實施例的光學掃描式觸控裝置400包括了多個光感測器450，以增加接收散射光線的面積，進而增加計算模塊440取得第二夾角β的準確性。
在本示范實施例中，多個光感測器450配置于光源掃描模塊420的兩側(cè)，用以接收掃描光線傳遞至物體460而產(chǎn)生的散射光線，以產(chǎn)生感測信號，并將感測信號傳送至計算模塊440。其中，計算模塊440便依據(jù)感測信號出現(xiàn)時間與光源掃描模塊420內(nèi)掃描振鏡(例如圖IB所繪示的掃描振鏡122)的驅(qū)動電壓的時間變化的對應(yīng)關(guān)系，以取得第二夾角β。如此一來，計算模塊440便可依據(jù)取像模塊430取得的第一夾角α、上述所取得的第二夾角β以及光源掃描模塊420與取像模塊430之間的距離D，以獲得物體460觸摸于觸控區(qū)域410上的位置。圖4Β繪示為一示范實施例的感測信號與驅(qū)動電壓的時間變化的對應(yīng)關(guān)系圖。請參照圖4Β，曲線S21為驅(qū)動電壓，且驅(qū)動電壓的周期為Τ，曲線S22為光感測器的感測信號，其中電壓+V與-V為掃描振鏡于最大轉(zhuǎn)動角時所需的驅(qū)動電壓值，當驅(qū)動電壓值為零時則表示掃描振鏡的轉(zhuǎn)動角度為零。本示范實施例的多個光感測器450的感應(yīng)時間與驅(qū)動電壓的周期同步，也就是說，當多個光感測器450在驅(qū)動電壓的周期T內(nèi)接收到散射光線時，會即時產(chǎn)生感測信號至 計算模塊440。計算模塊440便依據(jù)感測信號產(chǎn)生時間與驅(qū)動電壓的對應(yīng)關(guān)系，即通過查表的方式，來計算出掃描光線傳遞至物體460時，掃描光線與觸控區(qū)域410的邊緣411間的角度，即第二夾角β。接著，計算模塊440可將第一夾角α、第二夾角β以及光源掃描模塊420與取像模塊430之間的距離D代入式(I)及式(2)中，以計算出物體460觸摸于觸控區(qū)域410上的坐標值(Χ，Υ)。另外，本示范實施例也可進行多點觸控的方式，而相關(guān)的說明可參照圖2的示范實施例，故在此不再贅述。以下，將再舉一些實施例來說明光學掃描式觸控裝置在物體觸摸于觸控區(qū)域時的操作。圖5Α繪示為另一實施例的光學掃描式觸控裝置的示意圖。請參照圖5Α，光學掃描式觸控裝置500包括觸控區(qū)域510、光源掃描模塊520、取像模塊530與計算模塊540。光源掃描模塊520配置于觸控區(qū)域510的一角落，用以產(chǎn)生掃描光線，并使掃描光線于觸控區(qū)域510上進行掃描。其中，光源掃描模塊520會依據(jù)取像模塊530的記錄畫面時序，依序調(diào)制掃描光線開關(guān)時間。亦即，當光源掃描模塊520中的掃描振鏡(例如可參照圖IB所繪示的掃描振鏡122)于特定角度范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)時,光源掃描模塊520會開啟掃描光線,而當光源掃描模塊520中的掃描振鏡于其余角度范圍旋轉(zhuǎn)，則光源掃描模塊520會關(guān)閉掃描光線。舉例來說，當掃描振鏡由O度旋轉(zhuǎn)至3度時,光源掃描模塊520會開啟掃描光線,而當掃描振鏡由3度旋轉(zhuǎn)至90度時，光源掃描模塊520會關(guān)閉掃描光線，將使得光源掃描模塊520所產(chǎn)生的掃描光線會于觸控區(qū)域上進行O 3度的掃描。因此，在物體550觸摸于觸控區(qū)域510且取像模塊530擷取自物體550反射的散射光線時，計算模塊550可根據(jù)取像模塊530所記錄畫面的時序，取得第二夾角β。在本示范實施例中，以每次增加一預(yù)設(shè)角度來調(diào)制每次掃描光線的掃描角度來進行說明，并搭配如圖5Β所示的取像模塊530的畫面記錄時序與光源開啟時序圖來說明。假設(shè)掃描光線于觸控區(qū)域上的掃描角度最大為90度(即光源掃描模塊520相鄰觸控區(qū)域510的兩側(cè)的夾角)。請合并參照圖5Α與圖5Β，當取像模塊530記錄第一張畫面為Frame I時，光源掃描模塊520所發(fā)出的掃描光線于觸控區(qū)域510上進行O 3度的掃描,亦即光源掃描模塊520于掃描角度O 3度間開啟掃描光線,3 90度間則關(guān)閉掃描光線；相同的，當取像模塊530記錄第二張畫面為Frame 2時，光源掃描模塊520所發(fā)出的掃描光線于觸控區(qū)域510上進行O 6度的掃描,亦即光源掃描模塊520于掃描角度O 6度間開啟掃描光線,6 90度間則關(guān)閉掃描光線,其余記錄畫面為Frame 3 Frame η則類推，其中Frameη表示光源掃描模塊520完成整體觸控區(qū)域510掃描時所紀錄的畫面。取像模塊530配置于觸控區(qū)域510的相鄰光源掃描模塊的另一角落，用以接收掃描光線傳遞至物體550而產(chǎn)生的散射光線，以取得散射光線傳遞至取像模塊530時與觸控區(qū)域510的邊緣511的第一夾角α。計算模塊540耦接光源掃描模塊520與取像模塊530，并經(jīng)由取像模塊530于第幾張畫面所擷取到散射光線來得知第二夾角β。因此，計算模塊540可依據(jù)第一夾角α、第二夾角β以及光源掃描模塊520與取像模塊530之間的距離D，計算物體550于觸控區(qū)域510上的位置。在本示范實施例中，預(yù)設(shè)角度的大小值可依據(jù)取像模塊530的取像速度而改變。舉例來說，假設(shè)取像模塊530的取像速度為30畫面/秒(frame/s)，且掃描光線的掃描角度 最大為90度。也就是說,預(yù)設(shè)角度的大小值為90/30 = 3度/畫面，也就是說，在每次于觸控區(qū)域510上進行掃描時會增加3度的掃描角度開啟掃描光線。在上述說明中，開啟掃描光線時的掃描角度于取像模塊530的記錄畫面時序中為累加方式，亦即于第一張畫面(Frame I)中，即在O 3度掃描角度間光源掃描模塊520開啟掃描光線，之后第二張畫面(Frame 2)中，即在O 6度掃描角度間光源掃描模塊530開啟掃描光線。更進一步來說，開啟掃描光線時的掃描角度于取像模塊530的記錄畫面時序中也可為固定方式。舉例來說，在第一張畫面(Frame I)中，即在O 3度掃描角度間光源掃描模塊520開啟掃描光線,接著于第二張畫面(Frame 2)中，即在3 6度掃描角度間光源掃描模塊520開啟掃描光線，以此類推完成整體觸控區(qū)域掃描。另外，本示范實施例的取像模塊530的取像速度不限制于如上所述的30frame/s。也可視使用者的需求自行調(diào)整。舉例來說，當取像模塊530的取像速度為60frame/s時，則掃描光線的掃描角度可分割成90/60 = I. 5度/frame，亦即預(yù)設(shè)角度為I. 5度。也就是說，掃描光線會在每張畫面中累加I. 5度的掃描角度于觸控區(qū)域510上進行掃描，或每張畫面固定以I. 5度進行掃描。當取像模塊530的取像速度為90frame/s時，則掃描光線的掃描角度分割成90/90 = I度/frame，亦即預(yù)設(shè)角度為I度。因此，取像模塊530的取像速度越快，則掃描光線的掃描角度可切割的更細，進而使得物體550觸摸于觸控區(qū)域510上的位置更為準確。另外，上述示范實施例以增加預(yù)設(shè)角度(例如圖5B所繪示的Θ )來累加或固定改變掃描光線開啟時掃描角度，但本示范實施例不限于此。以下再舉另一例來說明。在另一示范實施例中，以二分法的方式來縮小每次掃描光線的掃描角度，并搭配圖5C所示的取像模塊530的畫面記錄時序與光源開關(guān)時序圖來說明。請合并參照圖5A與圖5C，當取像裝置530記錄第一張畫面為Framel時，光源掃描模塊520于觸控區(qū)域510上O 90度的掃描角度間開啟掃描光線。當取像裝置530記錄第二張畫面為Frame 2時，光源掃描模塊520于觸控區(qū)域510上O 45度的掃描角度間開啟掃描光線，而在45 90度的掃描角度間關(guān)閉掃描光線。當取像裝置530記錄第三張畫面為Frame 3時，光源掃描模塊520于觸控區(qū)域510上O 22. 5度及45 67. 5度的掃描角度間開啟掃描光線，而在22. 5 45及67. 5 90度的掃描角度間關(guān)閉掃描光線。
以此類推，當取像裝置530記錄畫面例如為第八張畫面Frame 8時，光源掃描模塊520發(fā)出的掃描光線在掃描角度即以約O. 7度間開關(guān),亦即，掃描光線會依序以O(shè) O. 7
度、I. 4 2. I度.....88. 6 89. 3度掃描角度間開啟掃描光線，而在O. 7 I. 4度、2. I
2. 8度、89. 3 90度掃描角度間關(guān)閉掃描光線。如此一來，光源掃描模塊520會隨取像裝置530記錄畫面時序逐步縮小掃描角度范圍，計算模塊540便可得知物體530觸摸于觸控區(qū)域510時的掃描光線與觸控區(qū)域510的邊緣的角度，亦即第二夾角β。舉例來說，當物體550觸摸于觸控區(qū)域510時，光源掃描模塊520所發(fā)出的掃描光線進行O 90度的掃描，而掃描光線會傳遞至物體550而產(chǎn)生散射光線，取像模塊620會接收到散射光線，以表示有物體觸摸于觸控區(qū)域510上。接著，依照上述以二分法的方式縮小掃描光線的掃描角度范圍，以縮小物體550觸摸于觸控區(qū)域510上的角度范圍，直到取像模塊530記錄畫面例如為第八張畫面Frame 8時，其掃描角度范圍已縮小至O. 7度之間，得到掃描光線傳遞至物體650時與觸控區(qū)域510的邊緣511的第二夾角β。接著，計算模塊540即可依據(jù)取得的第一夾角α、第二夾角β以及光源掃描模塊520與取像模塊530之間的距離D來計算物體550觸摸于觸控區(qū)域510上的確實位置。另外，如果以取像裝置的取像速度，例如120畫面/秒(frame/s)及掃描光線的掃描角度范圍要求小于I度的解析度計算，計算模塊540可在I秒內(nèi)完成120/8 = 15次計算。因此，本示范實施例所提供的光學掃描式觸控裝置500可有效縮小系統(tǒng)計算時間，并提升計算物體530觸摸于觸控區(qū)域510的坐標位置的準確度。通過上述的示范實施例，可以歸納出一種光學掃描式觸控裝置的操作方法。圖6繪示為一示范實施例的光學掃描式觸控裝置的操作方法流程圖。其中，光學掃描式觸控裝置包括光學掃描模塊與取像模塊。請參照圖6，在步驟S610中，在一觸控區(qū)域上，通過該光源掃描模塊發(fā)射一掃描光線。接著，在步驟S620中，通過該取像模塊接收該掃描光線傳遞至一物體而產(chǎn)生的一散射光線，以取得該散射光線傳遞至該取像模塊時與該觸控區(qū)域的一邊緣的一第一夾角，其中該邊緣位于該光源掃描模塊與該取像模塊之間。之后，在步驟S630中，依據(jù)該第一夾角、一第二夾角以及一距離，以計算該物體于觸控區(qū)域上的位置，其中該第二夾角為掃描光線傳遞至物體時與該觸控區(qū)域的邊緣的夾角，該距離位于該光源掃描模塊與該取像模塊之間。另外，在上述示范實施例中，第二夾角的取得方式可通過至少一光感測器接收散射光線，以產(chǎn)生感測信號的方式來取得。之后，通過計算模塊根據(jù)感測信號，來取得第二夾 角。其中，計算模塊會依據(jù)感測信號產(chǎn)生時間與光源掃描模塊內(nèi)的掃描振鏡的驅(qū)動電壓的時間變化的對應(yīng)關(guān)系，以取得第二夾角。此外，在上述示范實施例中，第二夾角的另一種取得方式可通過光源掃描模塊，依據(jù)取像模塊的畫面記錄時序，依序調(diào)制掃描光線開關(guān)時間。接著，在取像模塊擷取掃描光線傳遞至物體而產(chǎn)生散射光線時，通過計算模塊依據(jù)畫面記錄時序來取得第二夾角。其中，調(diào)制掃描光線開啟時間使掃描角度以每次累加一預(yù)設(shè)角度的方式進行，并且上述預(yù)設(shè)角度的大小值依據(jù)取像模塊的取像速度而改變。另外，調(diào)制掃描光線開啟時間使掃描角度以固定一預(yù)設(shè)角度的方式逐步進行。而在另一示范實施例中，調(diào)整掃描光線開啟時的掃描角度以一二分法的方式逐漸縮小每次該掃描角度范圍。綜上所述，本公開通過光源掃描模塊產(chǎn)生掃描光線并于觸控區(qū)域上進行掃描，當物體觸摸于觸控區(qū)域且掃描光線傳遞至物體時，會產(chǎn)生散射光線，且由取像模塊接收散射光線，以取得散射光線傳遞至取像模塊時與觸控區(qū)域的邊緣的第一夾角，并傳送至計算模塊。另外，光源掃描模塊會將掃描光線的掃描角度，即掃描光線傳遞至物體時與觸控區(qū)域的邊緣的第二夾角，亦會傳送至計算模塊。接著，計算模塊便依據(jù)第一夾角、第二夾角及光源掃描模塊與取像模塊之間的距離以計算出物體觸摸于觸控區(qū)域上的位置。如此一來，本實施例可有效得到物體觸摸于觸控區(qū)域的確實位置。另外，由于本不范實施例僅使用一個光源掃描模塊與一個取像模塊，因此減少電路元件的使用成本，并且可即時調(diào)整光源掃描模塊與取像模塊之間的距離，以使光學掃描式觸控裝置可適用于任何尺寸。另外，本示范實施例還可通過增加光感測器或隨取像裝置畫面紀錄時序調(diào)制掃描光線開關(guān)的掃描方式，來增加取得第二夾角的準確性。
雖然本發(fā)明已以實施例公開如上，然其并非用以限定本發(fā)明，本領(lǐng)域技術(shù)人員，在 不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當可作些許的更動與潤飾，故本發(fā)明的保護范圍當視所附權(quán)利要求書所界定者為準。
權(quán)利要求
1.ー種光學掃描式觸控裝置，包括 ー觸控區(qū)域； 一光源掃描模塊，配置于該觸控區(qū)域的一角落，用以發(fā)出ー掃描光線，并使該掃描光線于該觸控區(qū)域上進行掃描； 一取像模塊，配置于該觸控區(qū)域的相鄰該光源掃描模塊的另一角落，用以接收該掃描光線傳遞至一物體而產(chǎn)生的一散射光線，以取得一第一夾角，該第一夾角為該散射光線傳遞至該取像模塊時，該散射光線與該觸控區(qū)域的一邊緣的ー夾角；以及 ー計算模塊，耦接該光源掃描模塊與該取像模塊，依據(jù)該第一夾角、一第二夾角及該光源掃描模塊與該取像模塊之間的ー距離，計算該物體于該觸控區(qū)域上的位置。
2.如權(quán)利要求I所述的光學掃描式觸控裝置，其中該光源掃描模塊包括 一光源產(chǎn)生器，用以產(chǎn)生一光線；以及 ー掃描振鏡，配置于該光源產(chǎn)生器的ー側(cè)，用以反射該光線，以產(chǎn)生掃描光線并于該觸控區(qū)域上進行掃描。
3.如權(quán)利要求2所述的光學掃描式觸控裝置，其中該光源產(chǎn)生器為激光二極管、發(fā)光ニ極管。
4.如權(quán)利要求I所述的光學掃描式觸控裝置，還包括 一光感測器，用以接收該散射光源，以產(chǎn)生ー感測信號，并傳送至該計算模塊，其中該計算模塊根據(jù)該感測信號來取得該第二夾角。
5.如權(quán)利要求4所述的光學掃描式觸控裝置，其中該光感測器放置于該光源掃描模塊的ー側(cè)。
6.如權(quán)利要求4所述的光學掃描式觸控裝置，其中該光感測器放置于該取像模塊的一偵れ
7.如權(quán)利要求4所述的光學掃描式觸控裝置，其中該光感測器放置于該取像模塊與該光源掃描模塊之間。
8.如權(quán)利要求4所述的光學掃描式觸控裝置，其中該計算模塊依據(jù)該感測信號產(chǎn)生時間與該光源掃描模塊的驅(qū)動電壓的時間變化的對應(yīng)關(guān)系，以取得該第二夾角。
9.如權(quán)利要求2所述的光學掃描式觸控裝置，還包括 多個光感測器，配置于該觸控區(qū)域的相鄰該光源掃描模塊的至少ー側(cè)，用以接收該散射光線以產(chǎn)生ー感測信號，并傳送至該計算模塊，其中該計算模塊根據(jù)該感測信號，以取得該第二夾角。
10.如權(quán)利要求9所述的光學掃描式觸控裝置，其中該計算模塊依據(jù)該感測信號產(chǎn)生時間與該光源掃描模塊內(nèi)的驅(qū)動電壓的時間變化的對應(yīng)關(guān)系，以取得該第二夾角。
11.如權(quán)利要求I所述的光學掃描式觸控裝置，其中該光源掃描模塊更依據(jù)該取像模塊的一畫面記錄時序依序調(diào)制該掃描光線開關(guān)時間，使該取像模塊在擷取該掃描光線傳遞至該物體而產(chǎn)生該散射光線時，該計算模塊依據(jù)該畫面記錄時序來取得該第二夾角。
12.如權(quán)利要求11所述的光學掃描式觸控裝置，其中調(diào)制該掃描光線開啟時間使掃描角度以每次累加ー預(yù)設(shè)角度的方式進行。
13.如權(quán)利要求12所述的光學掃描式觸控裝置，其中該預(yù)設(shè)角度的大小值依據(jù)該取像模塊的取像速度而改變。
14.如權(quán)利要求11所述的光學掃描式觸控裝置，其中調(diào)制該掃描光線開啟時間使掃描角度以固定ー預(yù)設(shè)角度的方式逐步進行。
15.如權(quán)利要求11所述的光學掃描式觸控裝置，其中調(diào)整該掃描光線開啟時的掃描角度以ー二分法的方式逐漸縮小每次該掃描角度范圍。
16.如權(quán)利要求I所述的光學掃描式觸控裝置，其中該第一夾角為該散射光線傳遞至該取像模塊時與該觸控區(qū)域的邊緣的夾角，該第二夾角為掃描光線傳遞至物體時與上述觸控區(qū)域的邊緣的夾角，該邊緣位于該光源掃描模塊與該取像模塊之間。
17.ー種光學掃描式觸控裝置的操作方法，該光學掃描式觸控裝置包括一光源掃描模塊、一取像模塊與ー計算模塊，該操作方法包括 在ー觸控區(qū)域上，通過該光源掃描模塊發(fā)射ー掃描光線； 通過該取像模塊接收該掃描光線傳遞至一物體而產(chǎn)生的一散射光線，以取得該散射光線傳遞至該取像模塊時，該散射光線與該觸控區(qū)域的一邊緣的一第一夾角，其中該邊緣位于該光源掃描模塊與該取像模塊之間；以及 通過ー計算模塊，依據(jù)該第一夾角、一第二夾角以及ー距離，以計算該物體于觸控區(qū)域上的位置，其中該第二夾角為該掃描光線傳遞至物體時，該掃描光線與該邊緣的夾角，該距離位于該光源掃描模塊與該取像模塊之間。
18.如權(quán)利要求17所述的光學掃描式觸控裝置的操作方法，還包括 通過至少一光感測器接收該散射光線，以產(chǎn)生ー感測信號；以及 通過該計算模塊，根據(jù)該感測信號，以取得該第二夾角。
19.如權(quán)利要求18所述的光學掃描式觸控裝置的操作方法，其中根據(jù)該感測信號，以取得該第二夾角的步驟包括通過該計算模塊依據(jù)該感測信號產(chǎn)生時間與該光源掃描模塊內(nèi)的一掃描振鏡的驅(qū)動電壓的時間變化的對應(yīng)關(guān)系，以取得該第二夾角。
20.如權(quán)利要求17所述的光學掃描式觸控裝置的操作方法，還包括 通過該光源掃描模塊，依據(jù)該取像模塊的一畫面記錄時序，依序調(diào)制該掃描光線開關(guān)時間；以及 在該取像模塊擷取該掃描光線傳遞至該物體而產(chǎn)生該散射光線時，通過該計算模塊依據(jù)該畫面記錄時序來取得該第二夾角。
21.如權(quán)利要求20所述的光學掃描式觸控裝置的操作方法，其中調(diào)制該掃描光線開啟時間使掃描角度以每次累加ー預(yù)設(shè)角度的方式進行。
22.如權(quán)利要求21所述的光學掃描式觸控裝置的操作方法，其中該預(yù)設(shè)角度的大小值依據(jù)該取像模塊的取像速度而改變。
23.如權(quán)利要求20所述的光學掃描式觸控裝置的操作方法，其中調(diào)制該掃描光線開啟時間使掃描角度以固定ー預(yù)設(shè)角度的方式逐步進行。
24.如權(quán)利要求20所述的光學掃描式觸控裝置的操作方法，其中調(diào)整該掃描光線開啟時的掃描角度以ー二分法的方式逐漸縮小每次該掃描角度范圍。
全文摘要
一種光學掃描式觸控裝置及其操作方法，包括觸控區(qū)域、光源掃描模塊、取像模塊與計算模塊。光源掃描模塊配置于觸控區(qū)域的一角落，用以發(fā)出掃描光線，并使掃描光線于觸控區(qū)域上進行掃描。取像模塊配置于觸控區(qū)域的相鄰于光源掃描模塊的另一角落，用以取得第一夾角，其中第一夾角為散射光線傳遞至取像模塊時，散射光線與觸控區(qū)域的一邊緣的一夾角。所述邊緣位于光源掃描模塊與取像模塊之間。計算模塊接收并依據(jù)第一夾角與第二夾角以及光源掃描模塊與取像模塊之間的距離，計算物體于該觸控區(qū)域上的位置。所述第二夾角為掃描光線傳遞至物體時，所述掃描光線與所述邊緣的夾角。
文檔編號G06F3/042GK102650919SQ20111014590
公開日2012年8月29日 申請日期2011年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月24日
發(fā)明者刁國棟, 林俊全, 林顯昌, 林耕華, 羅欣祥, 趙士賓, 黃瑞峰 申請人:財團法人工業(yè)技術(shù)研究院