CN103105978B - 光学式触控板及其亮度控制方法 - Google Patents
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Abstract
一种光学式触控板包括光源单元以及处理单元，其中处理单元用以执行光学式触控板的亮度控制方法。光学式触控板的亮度控制方法包括以下步骤。在触控模式下，令光学式触控板的光源单元以第一光源强度发光。回应切换条件，切换成扫描模式，并令光源单元以第二光源强度发光。
Description
技术领域
本发明是关于一种光学式触控板及其亮度控制方法，特别是关于一种具有多种模式的光学式触控板及其亮度控制方法。
背景技术
近年来，具有触控感测器的触控板或触控荧幕已被大量研发和使用，而触控感测器根据其操作原理的不同，有电阻式、电容式或光学式等种类。其中光学式触控感测器可以将光侦测器配置在触控面板上，而使得显示荧幕同时能作为输入区域。在具有光学式触控感测器的触控板中，具有光侦测器以及能从触控板中发出光线的光源。当在触控面板上存在有物件的情况下，光源发出的光线在存在有物件的区域的光线被物件所遮断，而其中一部分的光线被物件反射后再射入光侦测器。通过感测被反射的光线，触控板就能够知道在哪个区域中存在有物件。
而现在的光学式触控板更进一步地发展成为可以扫描物件影像，因此触控板同时可具有触控以及扫描的功能。然而为了得到足够清晰的物件影像，扫描的功能需要强烈的光源，故触控板的光源必须以足够的强度发光。也就是说，相较于传统的光学式触控板，具有扫描功能的光学式触控板必须具有更强力的光源。
但是为了达成触控的功能并不需要这么强烈的光源，因此目前具有扫描功能的光学式触控板载没有进行扫描时会浪费许多电力。更甚者，若是触控板配置在一可携式电子装置上，触控板电力消耗的情形会影响到可携式电子装置的可使用时间，而光源所浪费的电力会直接损耗可携式电子装置的可使用时间。此外，若触控板的光源是发出可见光线，使用者会感受到较强而刺眼的光线，而造成使用者的不适。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种光学式触控板及其亮度控制方法。光学式触控板包括一光源单元以及一处理单元。光源单元用以选择性地以一第一光源强度或一第二光源强度发光；处理单元用以执行光学式触控板的亮度控制方法。
该第二光源强度大于该第一光源强度。
在该回应该切换条件，切换成该扫描模式，并令该光源单元以该第二光源强度发光的步骤之后，该亮度控制方法还包括：
以该第二光源强度进行扫描；以及
经过一第一待命期间后，切换成该触控模式。
在该回应该切换条件，切换成该扫描模式，并令该光源单元以该第二光源强度发光的步骤之后，该亮度控制方法还包括：
以该第二光源强度进行扫描；以及
当接收一第一触发信号时，切换成该触控模式。
在该在该触控模式下，令该光学式触控板的该光源单元以该第一光源强度发光的步骤之前，该亮度控制方法还包括：
执行一侦测程序，以判断照射到该光学式触控板的一环境光是否被遮蔽；以及
当照射到该光学式触控板的该环境光被遮蔽时，启动该光源单元。
在该在该触控模式下，令该光学式触控板的该光源单元以该第一光源强度发光的步骤之后，该亮度控制方法还包括：
判断在一第二待命期间内，一输出信号是否改变；以及
当该输出信号在该第二待命期间内都未改变时，关闭该光源单元。
该切换条件为接收一第一触发信号。
该切换条件为以该第一光源强度发出的光线被反射而在该光学式触控板上形成一广域阴影。
该广域阴影包括多个阴影像素，且该些阴影像素的数量大于一门槛值，或是该些阴影像素占该光学式触控板的一总像素的比例大于该门槛值。
光学式触控板的亮度控制方法包括以下步骤。在一触控模式下，令光学式触控板的光源单元以第一光源强度发光。回应一切换条件，切换成一扫描模式，并令光源单元以第二光源强度发光。
该第二光源强度大于该第一光源强度。
在该回应该切换条件，切换成该扫描模式，并令该光源单元以该第二光源强度发光的步骤之后，该处理单元另执行以下步骤：
以该第二光源强度进行扫描；以及
经过一第一待命期间后，切换成该触控模式。
在该回应该切换条件，切换成该扫描模式，并令该光源单元以该第二光源强度发光的步骤之后，该处理单元另执行以下步骤：
以该第二光源强度进行扫描；以及
当接收一第一触发信号时，切换成该触控模式。
在该在该触控模式下，令该光学式触控板的该光源单元以该第一光源强度发光的步骤之前，该处理单元另执行以下步骤：
执行一侦测程序，以判断照射到该光学式触控板的一环境光是否被遮蔽；以及
当照射到该光学式触控板的该环境光被遮蔽时，启动该光源单元。
一光侦测阵列，包括多个可见光侦测器，该光侦测阵列器用以感应光线并输出一输出信号。
在该在该触控模式下，令该光学式触控板的该光源单元以该第一光源强度发光的步骤之后，该处理单元另执行以下步骤：
判断在一第二待命期间内，该输出信号是否改变；以及
当该输出信号在该第二待命期间内都未改变时，关闭该光源单元。
该切换条件为接收一第一触发信号。
该切换条件为以该第一光源强度发出的光线被反射而在该光学式触控板上形成一广域阴影。
该广域阴影包括多个阴影像素，且该些阴影像素的数量大于一门槛值，或是该些阴影像素占该光学式触控板的一总像素的比例大于该门槛值。
一光侦测阵列，包括至少一可见光侦测器或一非可见光侦测器，该光侦测阵列器用以感应光线并输出一输出信号。
综上所述，光学式触控板具有触控模式以及扫描模式，而处理单元能够依不同模式自动切换光源单元所发出的光源强度。因此光学式触控板及其亮度控制方法能在扫描模式以外的时候降低光源强度，而大幅节省电力。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。
附图说明
图1A为一实施范例的光学式触控板的示意图。
图1B为一实施范例的光学式触控板的示意图。
图2为一实施范例的光学式触控板的亮度控制方法的流程图。
图3A为一实施范例的第一模式切换按键的示意图。
图3B为一实施范例的第一模式切换按键的示意图。
图3C为一实施范例的第一模式切换按键的示意图。
图4为一实施范例的遮蔽阴影的示意图。
图5为一实施范例的广域阴影的示意图。
图6为一实施范例的光学式触控板的亮度控制方法的流程图。
图7为一实施范例的光学式触控板的亮度控制方法的流程图。
图8为一实施范例的光学式触控板的亮度控制方法的流程图。
图9为一实施范例的光学式触控板的示意图。
图10为一实施范例的光源强度的示意图。
图11系为一实施范例的光源强度的示意图。
图12为一实施范例的光源强度的示意图。
附图标记说明
20光学式触控板
22光源单元
24处理单元
26光侦测阵列
27a可见光侦测器
27b不可见光侦测器
28基板
29模式切换按键
30遮蔽物
32名片
40遮蔽阴影
L1、L2、L3、L4光源强度
具体实施方式
以下在实施方式中详细叙述本发明的详细特征以及优点，其内容足以使普通技术人员了解本发明的技术内容并据以实施，且根据本说明书所发明的内容、申请保护范围及附图，任何普通技术人员可轻易地理解本发明相关的目的及优点。
本发明提供一种光学式触控板（optical touch pad）及其亮度控制方法，其中光学式触控板是同时具有触控功能以及扫描功能的单一光学式触控板。
请参照「图1A」以及「图1B」，其分别是不同实施范例的光学式触控板的示意图。光学式触控板20可包括一光源单元22、一处理单元24以及一光侦测阵列26。光学式触控板20可以不具有显示的功能，也可以具有显示功能，在此并不限制。具有显示功能的光学式触控板20可以作为触控面板（touchpanel，或称为触控荧幕，touch screen），并可作为荧幕显示文字、图像或影像等各种资料。而光学式触控板20可以从本身的电池或是外接电源获取电力；其中外接电源例如是相连的计算机的电池，或是市电。
光学式触控板20可以采用背光式的光源单元22，如「图1A」所示；但也可以采用前光式的光源单元22，如「图1B」所示。若是背光式的光学式触控板20，光学式触控板20另可包括配置于光侦测阵列26前方的一玻璃基板28，以保护光侦测阵列26以及光源单元22。背光式的光学触控板与前光式触控板在工作原理上有所不同，前光式是以破坏全反射方式，而背光式单纯以反射影像的方式为主。
光源单元22用以朝光学式触控板20的一出光面（也就是朝「图1A」的玻璃基板28的方向或是朝「图1B」的光侦测阵列26的反方向）发出光线。光侦测阵列26则可感测射入光学式触控板20的一环境光（又称为周围光），或感测由光源单元22射出后被光线被反射后进入光学式触控板20的光线，并据以输出一输出信号。此外，依照设计的选择，光学式触控板20另可包括一驱动单元、一导光板或一反射板。
光学式触控板20可以与一计算机相连，且光学式触控板20可至少具有一触控模式以及一扫描模式。其中计算机可以例如是桌上型电脑、服务器、平板电脑、手机、相机或游戏机。
于触控模式时，使用者可以通过手指或一触控笔操作光学式触控板20，以控制计算机的一游标。而于扫描模式时，可以扫描承载于光学式触控板20表面的物件，并输出扫描结果。举例而言，扫描模式可包括一扫描名片模式以及一扫描指纹模式。扫描名片模式可用以扫描名片并将扫描结果储存于计算机中。扫描指纹模式可用以扫描使用者的指纹再供计算机判断此一使用者是否是计算机的合法使用者；若是，才将计算机解锁或开机。
而光源单元22用以依据模式选择性地以一第一光源强度或一第二光源强度发光。换句话说，光源单元22可以以至少两种不同的强度发光。在触控模式下，处理单元24仅需通过光侦测阵列26判断是否有至少一遮蔽物在光学式触控板20表面形成至少一遮蔽阴影。因此对于光侦测阵列26输出的输出信号强度要求较低，而光源单元22仅需以较弱的第一光源强度发光即可。但在扫描模式下为了要得到足够清晰的扫描结果，在扫描模式时光源单元22以较强的第二光源强度发光，以确保光侦测阵列26的输出信号强度足够。另一状况为，在环境光影响较强情况下，触控模式以较强的第一光源强度发光，以克服环境光的干扰，而扫描模式则以较弱的第二光源强度发光即可。以上在不同使用状况可有不同的光源模式，光学式触控板的亮度控制方法即提出在二种以上使用模式下有二种以上的光源强度发光设计。
处理单元24可接收光侦测阵列26所输出的信号并据以执行光学式触控板的亮度控制方法，并控制光源单元22以及光侦测阵列26的运作。关于光学式触控板的亮度控制方法请参照「图2」，其为一实施范例的光学式触控板的亮度控制方法的流程图。
光学式触控板20可以被预设为在启动时进入一触控模式。因此光学式触控板20启动后，处理单元24在光学式触控板20的触控模式下，令光学式触控板20的光源单元22以第一光源强度发光（步骤S100）。接着处理单元24判断光学式触控板20是否符合一切换条件。若是符合切换条件，处理单元24回应切换条件，切换成光学式触控板20的扫描模式，并令光源单元22以第二光源强度发光（步骤S200）。
根据一实施范例，切换条件可以是接收一第一触发信号。光学式触控板20本身或是与计算机相连的一周边设备可配置有一第一模式切换按键29，如「图3A」与「图3B」所示；使用者可按压第一模式切换按键29以将光学式触控板20切换成扫描模式。此外，也可以以软件的方式在荧幕上显示虚拟按键作为第一模式切换按键29，供使用者通过滑鼠或光学式触控板20点击以触发，如「图3C」所示。当第一模式切换按键29被触发时，会产生第一触发信号；而当处理单元24接收到第一触发信号时，就切换成扫描模式，并令光源单元22以第二光源强度发光。
根据另一实施范例，切换条件可以是以第一光源强度发出的光线被反射而在光学式触控板20上形成一广域阴影。相较于使用者进行触控时手指（遮蔽物30）所形成的遮蔽阴影40（如「图4」所示）的面积，一名片32所形成的遮蔽阴影40（如「图5」所示）的面积显然会大的多。于此实施范例中，处理单元24可以每隔一固定时间就执行一侦测程序，以判断在光学式触控板20上否形成遮蔽阴影40，且遮蔽阴影40的面积大于一门槛值。遮蔽阴影40可包括多个阴影像素，若阴影像素的数量大于门槛值，就可将此一遮蔽阴影40视为广域阴影，并认为符合切换条件。
此外，若阴影像素占光学式触控板20的一总像素的比例大于门槛值，也可将此一遮蔽阴影40视为广域阴影，并认为符合切换条件。其中总像素是指整个光学式触控板20所包含的像素数量，例如800x600=480000。
光学式触控板20被切换成扫描模式后可进行扫描，再被切换回触控模式。请参照「图6」，其为一实施范例的光学式触控板的亮度控制方法的流程图。在步骤S200之后，处理单元24可以以第二光源强度进行扫描（步骤S300）。且经过一第一待命期间后，可切换成触控模式（步骤S410）。换句话说，当扫描工作完成并经过第一待命期间之后，处理单元24可以自动切换回触控模式，并令光学式触控板20的光源单元22以第一光源强度发光。而扫描模式的扫描名片模式以及扫描指纹模式可对应不同长度的第一待命期间。
根据另一实施范例，可针对每一个模式设定不同的第一待命期间。光源单元22在第一待命期间持续以对应的光源强度发光，并可在第一待命期间结束时自动关闭或自动切换成第一光源强度。
请参照「图7」，其为另一实施范例的光学式触控板的亮度控制方法的流程图。处理单元24以第二光源强度进行扫描（步骤S300）之后，可以判断接收到一第二触发信号。光学式触控板20本身或是与计算机相连的周边设备可配置有一第二模式切换按键；使用者可按压第二模式切换按键以将光学式触控板20切换回触控模式。此外，也可以以软件的方式在荧幕上显示虚拟按键作为第二模式切换按键，供使用者通过滑鼠或光学式触控板20点击以触发。当第二模式切换按键被触发时，会产生第二触发信号；而当处理单元24接收到第二触发信号时，就切换成触控模式（步骤S420），并令光源单元22以第一光源强度发光。然而根据又一实施范例，使用者也可以再度按压第一模式切换按键29以将光学式触控板20切换回触控模式。
为了增进光学式触控板20的省电效率，光学式触控板的亮度控制方法可以侦测环境光，并据以自动关闭光源单元22。请参照「图8」以及「图9」，其为一实施范例的光学式触控板的亮度控制方法的流程图，以及适用此实施范例的光学式触控板的示意图。于本实施范例中，光学式触控板20的光侦测阵列26可包括多个可见光侦测器27a，以侦测环境光。
为了省电，可以预设关闭光源单元22。也就是说，即使光学式触控板20被启动，光源单元22仍然是维持在被关闭的状态。光学式触控板20被启动之后，处理单元24可以每隔一固定时间就执行一次侦测程序，以判断照射到光学式触控板20的环境光否被遮蔽（步骤S510），而产生任何遮蔽阴影40。当照射到光学式触控板20的环境光被遮蔽时，表示使用者想要进行操作。此时处理单元24才启动光源单元22（步骤S100），进入触控模式，以令光学式触控板20的光源单元22以第一光源强度发光（步骤S200）。接着处理单元24可判断在一第二待命期间内，光侦测阵列26的输出信号是否改变（步骤S520）。当输出信号在第二待命期间内都未改变时，表示光学式触控板20已被闲置，因此可关闭光源单元22（步骤S530），以达到省电的目的。
而若光侦测阵列26的输出信号在第二待命期间内有改变，则可判断是否符合切换条件（步骤S540），以判断是否需要从触控模式切换成扫描模式。当符合切换条件时，处理单元24回应切换条件，切换成光学式触控板20的扫描模式，令光源单元22以第二光源强度发光（步骤S550），并以第二光源强度进行扫描（步骤S300）。当不符合切换条件时，光学式触控板20维持在触控模式。而若扫描过后已经过第一待命期间，或接收到第二触发信号（步骤S560），处理单元24就可以切换回触控模式。
需注意的是，由于光侦测阵列26包括可见光侦测器27a，因此即使光源单元22是在关闭的状态下，光侦测阵列26也能利用环境光来侦测是否有任何遮蔽物30产生遮蔽阴影40。然而除了可见光侦测器27a之外，光侦测阵列26也可以包括多个不可见光侦测器27b。相对地，光源单元22可以包括至少一不可见光发光单元，也可以还包括至少一可见光发光单元。而上述的不可见光可以例如是红外线或紫外线。
此外，虽然上述各实施范例中的光学式触控板20仅有触控模式以及扫描模式，但光学式触控板20亦可具有触控模式以及扫描模式以外的其他模式。且处理单元24可针对不同模式所需设定不同的光源强度，并随着模式切换而令光源单元22改变光源强度，以避免不必要的浪费。
「图10」、「图11」以及「图12」为不同实施范例的光源强度的示意图。假设光学式触控板20具有一第一模式、一第二模式、一第三模式以及一第四模式，每个模式对应不同的光源强度L1、L2、L3以及L4。第一模式可对应于前述光源单元22被关闭的状态，第二模式、第三模式以及第四模式则可对应于前述的触控模式、扫描名片模式以及扫描指纹模式，而光源强度的大小关系是L1＜L2＜L4＜L3。
光学式触控板20刚启动时，可先维持在第一模式直到照射到光学式触控板20的环境光被遮蔽，才进入第二模式，而使光源单元22光源强度L2发光。当使用者需要扫描名片32时，可切换成第三模式使光源单元22光源强度L3发光。扫描名片32的后若使用者觉得不用再使用光学式触控板20，可关闭光源单元22的电源使其切换回第一模式。而当使用者想利用扫描指纹的功能以将计算机开机时，可切换成第四模式。若扫描指纹后经过第一待命期间光学式触控板20都没有被使用，可自动切换回第二模式以节省电力；接着若在第二待命期间内输出信号都没有改变，就可自动切换回第一模式以进一步节省电力。
于各模式中，光源单元22可以以步阶驱动（step driving）的方式发光，如「图10」。光源单元22也可以以脉冲驱动（pulse driving，或是impulse driving）的方式发光，如「图11」；或是混合步阶驱动以及脉冲驱动，而只在特定的模式下以脉冲驱动，如「图12」。
综上所述，对于同时具有触控功能以及扫描功能的单一个光学式触控板，处理单元能够依其使用模式自动切换光源单元所发出的光源强度。因此在触控模式下光源单元不需发出足以进行扫描用的强光，而能够节省电力。且若是光学式触控板中具有可见光侦测器，更能依据环境光被遮蔽与否自动关闭或开启光学式触控板，因此能够更近一步地节省电力。
再者，由于只有在扫描模式下光源单元才会以较强的第二光源强度，因此若光学式触控板配置在一可携式电子装置上，更能增加可携式电子装置的可使用时间。且在一般操作的触控模式下光学式触控板不会发出刺眼强光，而不会造成使用者眼睛的不适。
以上较佳具体实施范例的详述，是希望由此更加清楚描述本发明的特征与精神，并非以上述公开的较佳具体实施范例对本发明的范畴加以限制。相反地，其目的是希望将各种改变及具相等性的安排包含于本发明所欲申请的保护范围的范畴内。
Claims (14)
1.光学式触控板的亮度控制方法，包括：
在一触控模式下，令一光学式触控板的一光源单元以一第一光源强度发光；以及
回应一切换条件，切换成一扫描模式，并令该光源单元以一第二光源强度发光；
该切换条件为以该第一光源强度发出的光线被反射而在该光学式触控板上形成一广域阴影，该广域阴影包括多个阴影像素，且该些阴影像素的数量大于一门槛值，或是该些阴影像素占该光学式触控板的一总像素的比例大于该门槛值。
2.如权利要求1所述的亮度控制方法，其特征在于，该第二光源强度大于该第一光源强度。
3.如权利要求1所述的亮度控制方法，其特征在于，在该回应该切换条件，切换成该扫描模式，并令该光源单元以该第二光源强度发光的步骤之后，该亮度控制方法还包括：
以该第二光源强度进行扫描；以及
经过一第一待命期间后，切换成该触控模式。
4.如权利要求1所述的亮度控制方法，其特征在于，在该回应该切换条件，切换成该扫描模式，并令该光源单元以该第二光源强度发光的步骤之后，该亮度控制方法还包括：
以该第二光源强度进行扫描；以及
当接收一第一触发信号时，切换成该触控模式。
5.如权利要求1所述的亮度控制方法，其特征在于，在该在该触控模式下，令该光学式触控板的该光源单元以该第一光源强度发光的步骤之前，该亮度控制方法还包括：
执行一侦测程序，以判断照射到该光学式触控板的一环境光是否被遮蔽；以及
当照射到该光学式触控板的该环境光被遮蔽时，启动该光源单元。
6.如权利要求5所述的亮度控制方法，其特征在于，在该在该触控模式下，令该光学式触控板的该光源单元以该第一光源强度发光的步骤之后，该亮度控制方法还包括：
判断在一第二待命期间内，一输出信号是否改变；以及
当该输出信号在该第二待命期间内都未改变时，关闭该光源单元。
7.光学式触控板，包括：
一光源单元，选择性地以一第一光源强度或一第二光源强度发光，其中该第二光源强度与该第一光源强度不同；以及
一处理单元，用以执行以下步骤：
在一触控模式下，令该光源单元以该第一光源强度发光；以及
回应一切换条件，切换成一扫描模式，并令该光源单元以该第二光源强度发光；
该切换条件为以该第一光源强度发出的光线被反射而在该光学式触控板上形成一广域阴影，该广域阴影包括多个阴影像素，且该些阴影像素的数量大于一门槛值，或是该些阴影像素占该光学式触控板的一总像素的比例大于该门槛值。
8.如权利要求7所述的光学式触控板，其特征在于，该第二光源强度大于该第一光源强度。
9.如权利要求7所述的光学式触控板，其特征在于，在该回应该切换条件，切换成该扫描模式，并令该光源单元以该第二光源强度发光的步骤之后，该处理单元另执行以下步骤：
以该第二光源强度进行扫描；以及
经过一第一待命期间后，切换成该触控模式。
10.如权利要求7所述的光学式触控板，其特征在于，在该回应该切换条件，切换成该扫描模式，并令该光源单元以该第二光源强度发光的步骤之后，该处理单元另执行以下步骤：
以该第二光源强度进行扫描；以及
当接收一第一触发信号时，切换成该触控模式。
11.如权利要求7所述的光学式触控板，其特征在于，在该在该触控模式下，令该光学式触控板的该光源单元以该第一光源强度发光的步骤之前，该处理单元另执行以下步骤：
执行一侦测程序，以判断照射到该光学式触控板的一环境光是否被遮蔽；以及
当照射到该光学式触控板的该环境光被遮蔽时，启动该光源单元。
12.如权利要求11所述的光学式触控板，其特征在于，还包括：
一光侦测阵列，包括多个可见光侦测器，该光侦测阵列用以感应光线并输出一输出信号。
13.如权利要求12所述的光学式触控板，其特征在于，在该在该触控模式下，令该光学式触控板的该光源单元以该第一光源强度发光的步骤之后，该处理单元另执行以下步骤：
判断在一第二待命期间内，该输出信号是否改变；以及
当该输出信号在该第二待命期间内都未改变时，关闭该光源单元。
14.如权利要求7所述的光学式触控板，其特征在于，还包括：
一光侦测阵列，包括至少一可见光侦测器或一非可见光侦测器，该光侦测阵列用以感应光线并输出一输出信号。
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