TWI421753B - Calibration method, detection device and optical touch panel for optical touch panel - Google Patents

Calibration method, detection device and optical touch panel for optical touch panel Download PDF

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Description

應用於光學式觸控面板之校正方法、偵測裝置及光學觸控面板
本發明是有關於一種觸控面板之應用於光學式觸控面板之校正方法，特別是指一種光學式觸控面板之應用於光學式觸控面板之校正方法。
觸控面板主要分為光學式、電阻式和電容式，目前大多數行動裝置採用電阻式和電容式。其中，電阻式較便宜但是反應較慢，電容式反應速度較快，但是成本較高。
光學式觸控面板，例如建立紅外線光柵，當物體阻斷光線通過時，就可以算出物體在螢幕上的位置。另一種光學式觸控面板則是加裝二個以上的取像裝置(CCD或CMOS感光元件)，處理器針對取像裝置擷取的訊號進行運算而得知物體在螢幕上的位置。
現有光學式觸控面板的技術技術中，例如美國公開2009/0146972A1號專利是針對取像裝置中的鏡片組裝公差導致之誤差，就座標位置(x,y)進行校正。此技術中須應用非線性方程式而僅能求出近似解，且演算較為複雜。
因此，本發明之目的，即在提供一種以較簡化之校正公式針對任何誤差原因一併進行校正的光學式觸控面板。
於是，本發明光學觸控面板，包含一表面、至少一提供沿著該表面行進之光線之光源，及一偵測裝置。該偵測裝置包括至少二光偵測模組及一處理器。該至少二光偵測模組間隔地設置於該表面周緣之至少一邊，該等光偵測模組各具有一沿著該表面的偵測範圍，在該偵測範圍內擷取光強度變化信號，且該等光偵測模組的偵測範圍部分重疊。該處理器接收來自該至少二光偵測模組傳來之光強度變化信號，依據該至少二光強度變化信號決定出一組代表各該光偵測模組與一光強度變化發生位置之夾角的待校正夾角關係值，該處理器並計算一組校正值且計算出一組校正後夾角關係值，其中各該校正值為該夾角關係值之有限次方函數，最後依據該校正後夾角關係值轉換得知該觸控點之直角座標。
本發明之再一目的，在於提供一種以較簡化之校正公式針對任何誤差原因一併進行校正的偵測裝置。
於是，本發明偵測裝置，適用於一光學式觸控面板，該觸控面板包括一供一物體接觸之表面，以及至少一提供沿著該表面行進之光線之光源；該偵測裝置包含至少二光偵測模組及一處理器。
該至少二光偵測模組間隔地設置於該表面周緣之至少一邊，該等光偵測模組各具有一沿著該表面的偵測範圍，在該偵測範圍內擷取光強度變化信號，且該等光偵測模組的偵測範圍部分重疊。
該處理器接收來自該至少二光偵測模組傳來之光強度變化信號，依據該至少二光強度變化信號決定出一組代表各該光偵測模組與一光強度變化發生位置之夾角的待校正夾角關係值，該處理器並計算一組校正值且計算出一組校正後夾角關係值，其中各該校正值為該夾角關係值之有限次方函數，最後依據該校正後夾角關係值轉換得知該觸控點之直角座標。
較佳地，每一光偵測模組包括一感應器、一透鏡及一濾光片，該濾光片使特定波長之光線通過而抵達該感應器。
本發明之另一目的，在於提供一種應用於光學式觸控面板之校正方法，針對任何誤差原因一併進行校正且僅需求解線性方程式。
於是，本發明應用於光學式觸控面板之校正方法，利用一處理器配合至少二光偵測模組執行，每一光偵測模組包括一感應器及一透鏡，該方法包含以下步驟：
(A)接收來自該至少二感應器傳來之光強度變化信號；
(B)依據該至少二光強度變化信號決定出一組代表各該光偵測模組與一光強度變化發生位置之夾角的待校正夾角關係值；
(C)計算一組校正值，各該校正值為該夾角關係值之有限次方函數；
(D)利用該組待校正夾角關係值與該組校正值，計算出一組校正後夾角關係值；及
(E)依據該校正後夾角關係值轉換得知該光強度變化發生位置之直角座標。
較佳地，前述步驟(C)是利用以下公式計算該組校正值(Δα1 ,Δα2 ,...Δαk )：
其中，j代表第j個光偵測模組，i代表函數之次方。Aj0 ~Aji 是代表利用取樣點預先求出之校正係數，αj_act 則代表第j個光偵測模組對應的待校正夾角關係值。
較佳地，前述步驟(D)是利用以下公式計算該組校正後夾角關係值(α1_cor ,α2_cor ,...αk_cor )：
α j _ cor =α j _ act -Δα j
其中，該夾角關係值αj_act 及αj_cor 分別代表第j個光偵測模組的透鏡與該光強度變化發生位置之連線與一通過該透鏡之基準線之待校正及校正後夾角。
本發明之功效在於，針對偏差角度先進行校正，再利用校正後的夾角關係值再轉換成直角座標，取代以往直接針對直角座標校正所進行的複雜演算，且無論偏差來源是來自於何者元件，都可一併校正。
有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之一個較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。
參閱圖1，本發明光學式觸控面板100之較佳實施例包括一供一物體9接觸之表面10、數個發射光線之光源12、數個安裝於表面10周緣而使光源12發出之光線均勻散佈於該表面10的導光管13，及一偵測裝置2。本實施例之光源12提供之光線沿著表面10行進，且為不可見光，例如光源12為紅外線LED。該表面10為一長L寬W之矩形。
偵測裝置2包括二光偵測模組3，及一處理器20。本實施例之光偵測模組3間隔地設置於該表面10左上角及右上角，每一光偵測模組3包括一感應器32、一透鏡30及一濾光片34，該濾光片34提供光偵測模組3濾光功能，使特定波長之光線通過而抵達該感應器32，使偵測結果更準確。
如圖3及圖4所示，該二光偵測模組3各具有一沿著表面10的偵測範圍，並在該偵測範圍內持續擷取光強度變化信號，且該等光偵測模組3的偵測範圍至少部分重疊。詳細來說，該二光偵測模組3設置位置與該表面10之待偵測區域ABCD之垂直距離為h，左上角之光偵測模組3之偵測範圍為A’BCD所界定之範圍，如圖3所示；右上角之光偵測模組3之偵測範圍為AB’CD所界定之範圍，都能將待偵測區域ABCD涵蓋在內。感應器32可以是線性感應器或陣列式感應器，可由感應器中之感應元件(圖未示)之信號變化，得知造成該信號變化之角度訊息。舉例來說，AD連線上發生的光線變化，皆可由左上角之感應器32之最接近上緣的感應元件感知，該感應元件對應之角度值α=90°。
當物體9接觸表面10，由光偵測模組3偵測到的光強度變化信號中可讀出角度值，處理器20進而求出光線產生明顯變化處之座標，也就是觸控點座標。
參閱圖1及圖2，處理器20與該二光偵測模組3連接 ，並執行以下步驟：
S1-光偵測模組3擷取光強度變化信號。
S2-處理器20接收來自該二光偵測模組3傳來之光強度變化信號。
S3-處理器20依據左上角光偵測模組3之光強度變化信號處理計算出角度值，也就是該光偵測模組3與光線明顯變化處的連線與一通過該光偵測模組3之基準線P之夾角α1_act ；同樣地，右上角光偵測模組3與光線明顯變化處的連線與基準線P之夾角α2_act 也可得知。定義(α1_act ,α2_act )為待校正夾角關係值。
S4-處理器20利用式1計算一組校正值(△α1 ,△α2 )，各該校正值為該夾角關係值(α1_act ,α2_act )之有限次方函數；
在本實施例，n=5，因此△αj 是αj_act 的五次函數。其中，Aj0 ~Aji 代表校正係數，其針對已知座標之取樣點，利用回歸演算預先求出。舉例來說，針對L×W的表面10劃為5×5之網格，共36個網點(含邊界)，每個網點之(α1_ref ,α2_ref )為已知，當製造商之校正人員以觸控筆等工具觸碰每一網點，偵測裝置2測得的原始(α1_act ,α2_act )可以式2及式3表示：α 1_act =A 10 +A 11 α 1_ref +A 12 α 1_ref 2 +A 13 α 1_ref 3 +A 14 α 1_ref 4 +A 15 α 1_ref 5 (式2)
α 2_act =A 20 +A 21 α 2_ref +A 22 α 2_ref 2 +A 23 α 2_ref 3 +A 24 α 2_ref 4 +A 25 α 2_ref 5 (式3)
利用回歸演算找出使得及達到最小值之A10 ~A15 及A20 ~A25 ，該最小值對應的A10 ~A15 及A20 ~A25 即步驟S4所採用校正係數。
S5─處理器20依據該組待校正夾角關係值(α1_act ,α2_act )與該組校正值(Δα1 ,Δα2 )，利用式4及式5計算出一組校正後夾角關係值(α1_cor ,α2_cor )。
α 1_ cor =α 1_ act -Δα 1 　(式4)
α 2_ cor =α 2_ act -Δα 2 　(式5)
S6─處理器20依據該校正後夾角關係值(α1_cor ,α2_cor )利用三角運算轉換得知光線明顯變化處，也就是觸控點之直角座標(x,y)。
當光學式觸控面板100針對物體9的觸控輸入，偵測且運算出正確觸控點位置，則可對應該觸控輸入正確地做出反應。
尚須說明的是，該等光偵測模組3的數量及設置位置不以本實施例為限，數量只要是二個以上，且間隔地設置於表面10周緣即可；處理器20針對任一光偵測模組3傳來的光強度變化信號以相同的校正處理方法進行處理。
綜上所述，本發明光學式觸控面板針對偏差角度先進行校正，再利用校正後的夾角關係值再轉換成直角座標，取代以往直接針對直角座標校正所進行的複雜演算，且無論偏差來源是來自於何者元件，都可一併校正，故確實能達成本發明之目的。
惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。
100‧‧‧光學觸控面板
10‧‧‧表面
12‧‧‧光源
13‧‧‧導光管
2‧‧‧偵測裝置
20‧‧‧處理器
3‧‧‧光偵測模組
30‧‧‧透鏡
32‧‧‧感應器
34‧‧‧濾光片
9‧‧‧物體
P‧‧‧基準線
S1~S6‧‧‧步驟
圖1是一示意圖，說明本發明光學式觸控面板的較佳實施例；
圖2是一流程圖，說明本發明應用於光學式觸控面板之校正方法的較佳實施例；及
圖3與圖4各是一示意圖，分別說明本實施例中偵測裝置的二個光偵測模組的偵測範圍。
S1～S6．．．步驟

Claims (12)

  1. 一種應用於光學式觸控面板之校正方法，利用一處理器配合至少二光偵測模組執行，每一光偵測模組包括一感應器及一透鏡，該方法包含以下步驟：(A)接收來自該至少二感應器傳來之光強度變化信號；(B)依據該至少二光強度變化信號決定出一組待校正夾角關係值，各該待校正夾角關係值代表一預設之基準線與一對應的光偵測模組與該光強度變化發生位置之連線的夾角；(C)計算一組校正值，各該校正值為對應的待校正夾角關係值之有限次方函數；(D)利用該組校正值對該組待校正夾角關係值進行調整，計算出一組校正後夾角關係值；及(E)依據該校正後夾角關係值轉換得知該光強度變化發生位置之直角座標。
  2. 依據申請專利範圍第1項所述之應用於光學式觸控面板之校正方法，其中，該步驟(C)是利用以下公式計算該組校正值(△α1 ,△α2 ,...△αk )： 其中，j代表第j個光偵測模組，i代表函數之次方，Aj0 ~Aji 是代表利用取樣點預先求出之校正係數，其針對已知座標之取樣點，利用回歸演算預先求出，αj_act 則 代表第j個光偵測模組對應的待校正夾角關係值。
  3. 依據申請專利範圍第2項所述之應用於光學式觸控面板之校正方法，其中，該步驟(D)是利用以下公式計算該組校正後夾角關係值(α1_cor ,α2_cor ,...αk_cor )：α j_cor =α j_act -△α j 。
  4. 依據申請專利範圍第2或3項所述之應用於光學式觸控面板之校正方法，其中，該夾角關係值αj_act 及αj_cor 分別代表第j個光偵測模組的透鏡與該光強度變化發生位置之連線與一通過該透鏡之基準線之待校正及校正後夾角。
  5. 一種偵測裝置，適用於一光學式觸控面板，該觸控面板包括一供一物體接觸之表面，以及至少一光源，該光源提供沿著該表面行進之光線；該偵測裝置包含：至少二光偵測模組，間隔地設置於該表面周緣之至少一邊，該等光偵測模組各具有一沿著該表面的偵測範圍，在該偵測範圍內擷取光強度變化信號，且該等光偵測模組的偵測範圍部分重疊；及一處理器，接收來自該至少二光偵測模組傳來之光強度變化信號，依據該至少二光強度變化信號決定出一組待校正夾角關係值，各該待校正夾角關係值代表一預設之基準線與一對應的光偵測模組與該光強度變化發生位置之連線的夾角，該處理器並計算一組校正值且利用該組校正值對該組待校正夾角關係值進行調整，計算出一組校正後夾角關係值，其中各該校正值為對應的待校 正夾角關係值之有限次方函數，最後依據該校正後夾角關係值轉換得知該觸控點之直角座標。
  6. 依據申請專利範圍第5項所述之偵測裝置，其中，該處理器是利用以下公式計算該組校正值(△α1 ,△α2 ,...△αk )： 其中，j代表第j個光偵測模組，i代表函數之次方，Aj0 ~Aji 是代表利用取樣點預先求出之校正係數，其針對已知座標之取樣點，利用回歸演算預先求出，αj_act 則代表第j個光偵測模組對應的待校正夾角關係值。
  7. 依據申請專利範圍第6項所述之偵測裝置，其中，該處理器是利用以下公式計算該組校正後夾角關係值(α1_cor ,α2_cor ,...αk_cor )：α j_cor =α j_act -△α j 。
  8. 依據申請專利範圍第7項所述之偵測裝置，其中，該處理器計算之夾角關係值αj_act 及αj_cor 分別代表第j個光偵測模組的一透鏡與該光強度變化發生位置之連線與一通過該透鏡之基準線之待校正及校正後夾角。
  9. 依據申請專利範圍第5項所述之偵測裝置，其中，每一光偵測模組具有濾光功能，該濾光功能使特定波長之光線通過而抵達該感應器。
  10. 一種光學觸控面板，包含：一表面； 至少一提供沿著該表面行進之光線之光源；及一偵測裝置，包括至少二光偵測模組，間隔地設置於該表面周緣之至少一邊，該等光偵測模組各具有一沿著該表面的偵測範圍，在該偵測範圍內擷取光強度變化信號，且該等光偵測模組的偵測範圍部分重疊；及一處理器，接收來自該至少二光偵測模組傳來之光強度變化信號，依據該至少二光強度變化信號決定出一組待校正夾角關係值，各該待校正夾角關係值代表一預設之基準線與一對應的光偵測模組與該光強度變化發生位置之連線的夾角，該處理器並計算一組校正值且利用該組校正值對該組待校正夾角關係值進行調整，計算出一組校正後夾角關係值，其中各該校正值為對應的待校正夾角關係值之有限次方函數，最後依據該校正後夾角關係值轉換得知該觸控點之直角座標。
  11. 依據申請專利範圍第10項所述之光學觸控面板，其中，每一光偵測模組具有濾光功能，該濾光功能使特定波長之光線通過而抵達該感應器。
  12. 依據申請專利範圍第10項所述之光學觸控面板，其中，該至少一光源所發射之光線乃不可見光，且該光學觸控面板還包括一使該光源發出之光線均勻散布於表面的導光管。
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