TWI657357B - 光學觸控裝置及光學觸控方法 - Google Patents
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Abstract
一種光學觸控裝置，包含一指示平面、一影像感測單元、一反射鏡以及一處理單元，其中處理單元電性連接於影像感測單元。影像感測單元設置於指示平面之一側。反射鏡設置於鄰近影像感測單元處。反射鏡之至少部分鏡面位於影像感測單元之一感測範圍內，且至少部分鏡面映射出指示平面之一預定範圍。影像感測單元感測關於指示平面上之一物件之一影像，其中影像包含來自至少部分鏡面之一鏡面影像區以及一非鏡面影像區。處理單元判斷鏡面影像區是否存在物件。當處理單元判斷鏡面影像區存在物件時，處理單元判斷物件位於預定範圍內。
Description
本發明關於一種光學觸控裝置及光學觸控方法，尤指一種可判斷物件是否離影像感測單元太近之光學觸控裝置及光學觸控方法。
目前，光學觸控裝置相較其他觸控技術，如電阻式、電容式、超音波式或投影影像式等，特別是在大尺寸的觸控顯示領域，具有更低成本與更易達成的優勢。習知的光學觸控裝置利用影像感測單元感測物件(例如：手指或觸控筆)於指示平面上所指示的觸控位置。當影像感測單元於指示平面上感測到物件時，光學觸控裝置之處理單元即可計算出物件所指示的觸控位置。然而，當物件離影像感測單元太近時，影像感測單元感測到之影像中的物件會變得非常大，進而對觸控位置的識別產生困擾。
本發明的目的之一在於提供一種可判斷物件是否離影像感測單元太近之光學觸控裝置及光學觸控方法，以解決上述問題。
根據一實施例，本發明之光學觸控裝置包含一指示平面、一影像感測單元、一反射鏡以及一處理單元，其中處理單元電性連接於影像感測單元。影像感測單元設置於指示平面之一側。反射鏡設置於鄰近影像感測單元處。反射鏡之至少部分鏡面位於影像感測單元之一感測範圍內，且至少部分鏡面映射出指示平面之一預定範圍。影像感測單元感測關於指示平面上之一物件之一影像，其中影像包含來自至少部分鏡面之一鏡面影像區以及一非鏡面影像區。處理單元判斷鏡面影像區是否存在物件。當處理單元判斷鏡面影像區存在物件
時，處理單元判斷物件位於預定範圍內。
根據另一實施例，本發明之光學觸控方法適用於一光學觸控裝置。光學觸控裝置包含一指示平面、一影像感測單元以及一反射鏡。影像感測單元設置於指示平面之一側。反射鏡設置於鄰近影像感測單元處。反射鏡之至少部分鏡面位於影像感測單元之一感測範圍內，且至少部分鏡面映射出指示平面之一預定範圍。光學觸控方法包含下列步驟：影像感測單元感測關於指示平面上之一物件之一影像，其中影像包含來自至少部分鏡面之一鏡面影像區以及一非鏡面影像區；判斷鏡面影像區是否存在物件；以及當判斷鏡面影像區存在物件時，判斷物件位於預定範圍內。
綜上所述，本發明係將反射鏡設置於鄰近影像感測單元處，使得反射鏡之至少部分鏡面位於影像感測單元之感測範圍內，且反射鏡之至少部分鏡面映射出指示平面之預定範圍。當影像感測單元感測到之影像之鏡面影像區存在物件時，物件即位於指示平面之預定範圍內，表示物件離影像感測單元太近。此時，本發明可降低此影像用以計算物件之觸控位置時之權重，或驅動警示單元發出警示訊息，以提示使用者重新進行觸控操作。藉此，即可有效避免因物件離影像感測單元太近而對觸控位置的識別產生困擾。
關於本發明之優點與精神可以藉由以下的發明詳述及所附圖式得到進一步的瞭解。
1‧‧‧光學觸控裝置
3‧‧‧物件
10‧‧‧指示平面
12a-12d‧‧‧影像感測單元
14‧‧‧處理單元
16‧‧‧警示單元
18‧‧‧反射鏡
180‧‧‧鏡面
A1、A2‧‧‧區域
D‧‧‧預定範圍
I‧‧‧影像
I1‧‧‧鏡面影像區
I2‧‧‧非鏡面影像區
W1‧‧‧第一寬度
W2‧‧‧第二寬度
S10-S22‧‧‧步驟
第1圖為根據本發明一實施例之光學觸控裝置的示意圖。
第2圖為根據本發明一實施例之光學觸控裝置的功能方塊圖。
第3圖為根據本發明一實施例之光學觸控裝置的局部側視圖。
第4圖為第3圖中的影像感測單元感測到之影像的示意圖。
第5圖為第3圖中的物件位於指示平面之預定範圍內的側視圖。
第6圖為第5圖中的影像感測單元感測到之影像的示意圖。
第7圖為第3圖中的物件位於指示平面之預定範圍內的另一側視圖。
第8圖為第7圖中的影像感測單元感測到之影像的示意圖。
第9圖為根據本發明一實施例之光學觸控方法的流程圖。
請參閱第1圖至第4圖，第1圖為根據本發明一實施例之光學觸控裝置1的示意圖，第2圖為根據本發明一實施例之光學觸控裝置1的功能方塊圖，第3圖為根據本發明一實施例之光學觸控裝置1的局部側視圖，第4圖為第3圖中的影像感測單元12a感測到之影像I的示意圖。
如第1圖所示，光學觸控裝置1包含一指示平面10以及四影像感測單元12a-12d，其中每一個影像感測單元12a-12d分別設置於指示平面10之一側的角落。於實際應用中，指示平面10可為顯示面板(例如，液晶顯示面板)、白板、黑板、投影屏幕或其它平面，供使用者進行觸控操作；影像感測單元12a-12d可為電荷耦合元件(Charge-coupled Device,CCD)感測器或互補式金屬氧化半導體(Complementary Metal-Oxide Semiconductor,CMOS)感測器，但不以此為限。於實際應用中，可在影像感測單元12a-12d旁設置光源(例如，發光二極體)，或在指示平面10周圍設置光條(light bar)，以提供一般觸控操作所需之光線。當在影像感測單元12a-12d旁設置光源時，可在指示平面10周圍設置反光邊框或吸光邊框，視實際應用而定。
如第2圖所示，光學觸控裝置1另包含一處理單元14以及一警示單元16，其中處理單元14電性連接於影像感測單元12a-12d與警示單元16。於實際應用中，處理單元14可為具有資料運算/處理功能之處理器或控制器；警示單元16可為警報器。一般而言，光學觸控裝置1中還會設有運作時必要的軟硬體元件，如
電路板、電源供應器、應用程式、通訊模組等，視實際應用而定。
如第3圖所示，光學觸控裝置1另包含一反射鏡18，設置於鄰近影像感測單元12a處。於此實施例中，反射鏡18可設置於影像感測單元12a之上方且反射鏡18之鏡面180以一傾斜角度朝向指示平面10，使得反射鏡18之至少部分鏡面180位於影像感測單元12a之一感測範圍內，且反射鏡18之至少部分鏡面180映射出指示平面10之一預定範圍D。需說明的是，除了影像感測單元12a外，其它影像感測單元12b-12d之上方亦分別設置有反射鏡18，其中反射鏡18之設置方式係如第3圖所示，在此不再贅述。
如第3圖所示，使用者可以一物件3於指示平面10上進行觸控操作，其中物件3可為手指、觸控筆或其它觸控物件。此時，影像感測單元12a-12d即會感測關於指示平面10上之物件3之一影像。以影像感測單元12a為例，影像感測單元12a感測到之影像I係如第4圖所示，其中影像I包含來自反射鏡18之至少部分鏡面180之一鏡面影像區I1以及一非鏡面影像區I2。
接著，處理單元14即會判斷影像I之鏡面影像區I1是否存在物件3。如第3圖與第4圖所示，由於物件3係位於指示平面10之預定範圍D外，反射鏡18之至少部分鏡面180不會映射出物件3，因此，影像I之鏡面影像區I1並不存在物件3。當處理單元14判斷影像I之鏡面影像區I1不存在物件3時，處理單元14即會判斷物件3位於指示平面10之預定範圍D外，表示物件3並未離影像感測單元12a太近。此時，處理單元14可藉由一般觸控演算法根據影像感測單元12a-12d感測到之影像計算物件3之觸控位置，以執行對應的觸控功能。
請參閱第5圖以及第6圖，第5圖為第3圖中的物件3位於指示平面10之預定範圍D內的側視圖，第6圖為第5圖中的影像感測單元12a感測到之影像I的示意圖。如第5圖與第6圖所示，由於物件3係位於指示平面10之預定範圍D內，反射鏡18之至少部分鏡面180會映射出物件3，因此，影像I之鏡面影像區I1存在物件
3。當處理單元14判斷影像I之鏡面影像區I1存在物件3時，處理單元14即會判斷物件3位於指示平面10之預定範圍D內，表示物件3離影像感測單元12a太近。此時，處理單元14可降低影像I用以計算物件3之一觸控位置時之一權重，以避免因物件3離影像感測單元12a太近而對觸控位置的識別產生困擾。
於此實施例中，當影像感測單元12a感測到之影像I之鏡面影像區I1存在物件3時，影像感測單元12a-12d之權重可設定如下表1所示。如表1所示，由於影像感測單元12b-12d感測到之影像之鏡面影像區不存在物件3，因此，可將影像感測單元12b-12d之權重設定為相同比例，僅降低影像感測單元12a之權重。需說明的是，降低的比例可根據實際應用而決定，不以表1所示之實施例為限。
此外，當處理單元14判斷物件3位於指示平面10之預定範圍D內時，處理單元14可計算物件3於鏡面影像區I1中之一第一寬度W1，計算物件3於非鏡面影像區I2中之一第二寬度W2，且計算第一寬度W1與第二寬度W2之一比率W1/W2。接著，處理單元14即可根據比率W1/W2調整影像感測單元12a之權重。
舉例而言，本發明可設定複數預定閥值範圍，且各預定閥值範圍對應複數預定權重其中之一。在計算出上述之比率W1/W2後，處理單元14可進一步比較比率W1/W2與複數預定閥值範圍。當處理單元14判斷比率W1/W2落入複數預定閥值範圍其中之一時，處理單元14即將影像之權重設定為對應預定閥值範圍之預定權重。
請參閱第7圖以及第8圖，第7圖為第3圖中的物件3位於指示平面10之預定範圍D內的另一側視圖，第8圖為第7圖中的影像感測單元12a感測到之影像I的示意圖。如第5圖至第8圖所示，當物件3愈靠近影像感測單元12a時，比率W1/W2即愈大。因此，本發明可根據比率W1/W2的大小，預先得知物件3與影像感測單元12a之相對距離，再根據物件3與影像感測單元12a之相對距離設定複數預定閥值範圍，以將指示平面10之預定範圍D進一步劃分為複數區域。
如第5圖與第7圖所示，本發明可將指示平面10之預定範圍D進一步劃分為區域A1以及區域A2。此外，本發明可設定對應區域A1之預定閥值範圍為K0-K1及其預定權重為X1，且設定對應區域A2之預定閥值範圍為K1-K2及其預定權重為X2，其中預定權重X2小於預定權重X1。當處理單元14判斷比率W1/W2落入預定閥值範圍K0-K1時，處理單元14即將影像之權重設定為對應預定閥值範圍K0-K1之預定權重X1；當處理單元14判斷比率W1/W2落入預定閥值範圍K1-K2時，處理單元14即將影像之權重設定為對應預定閥值範圍K1-K2之預定權重X2。換言之，當物件3愈靠近影像感測單元12a時，則將影像感測單元12a之影像之權重降得更低，以減少影像感測單元12a之影像對觸控位置的識別的影響。
需說明的是，上述之預定閥值範圍與預定權重的數量與數值可根據實際應用而決定，不以上述之實施例為限。
當處理單元14判斷物件3位於指示平面10之預定範圍D內時，除了降低影像感測單元之影像之權重外，處理單元14亦可驅動警示單元16發出一警示訊息，以提示使用者物件3離影像感測單元太近，需重新進行觸控操作，以避免因物件3離影像感測單元太近而對觸控位置的識別產生困擾。於此實施例中，警示訊息可為燈光、聲音、文字、影像、振動或其組合，視實際應用而定。
請參閱第9圖，第9圖為根據本發明一實施例之光學觸控方法的流程圖。第9圖中的光學觸控方法可利用上述之光學觸控裝置1來實現。首先，執行
步驟S10，影像感測單元12a-12d感測關於指示平面10上之物件3之影像I，其中影像I包含來自反射鏡18之至少部分鏡面180之鏡面影像區I1以及非鏡面影像區I2。接著，執行步驟S12，判斷影像I之鏡面影像區I2是否存在物件3。當判斷影像I之鏡面影像區I2不存在物件3時，執行步驟S14，藉由一般觸控演算法計算物件3之觸控位置。當判斷影像I之鏡面影像區I2存在物件3時，執行步驟S16，判斷物件3位於指示平面10之預定範圍D內。當判斷物件3位於指示平面10之預定範圍D內時，執行步驟S18，降低影像I用以計算物件3之觸控位置時之權重。接著，執行步驟S20，藉由一般觸控演算法計算物件3之觸控位置。於另一實施例中，當判斷物件3位於指示平面10之預定範圍D內時，亦可執行步驟S22，發出警示訊息。
需說明的是，本發明之光學觸控方法之詳細實施例係如上所述，在此不再贅述。此外，第9圖所示之光學觸控方法的控制邏輯中的各個部分或功能皆可透過軟硬體的組合來實現。
綜上所述，本發明係將反射鏡設置於鄰近影像感測單元處，使得反射鏡之至少部分鏡面位於影像感測單元之感測範圍內，且反射鏡之至少部分鏡面映射出指示平面之預定範圍。當影像感測單元感測到之影像之鏡面影像區存在物件時，物件即位於指示平面之預定範圍內，表示物件離影像感測單元太近。此時，本發明可降低此影像用以計算物件之觸控位置時之權重，或驅動警示單元發出警示訊息，以提示使用者重新進行觸控操作。藉此，即可有效避免因物件離影像感測單元太近而對觸控位置的識別產生困擾。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
Claims (12)
- 一種光學觸控裝置，包含：一指示平面；一影像感測單元，設置於該指示平面之一側；一反射鏡，設置於該指示平面以外且鄰近該影像感測單元處，該反射鏡之至少部分鏡面位於該影像感測單元之一感測範圍內，該至少部分鏡面映射出該指示平面之一預定範圍；以及一處理單元，電性連接於該影像感測單元；其中，該影像感測單元感測關於該指示平面上之一物件之一影像，該影像包含來自該至少部分鏡面之一鏡面影像區以及一非鏡面影像區，該處理單元判斷該鏡面影像區是否存在該物件，當該處理單元判斷該鏡面影像區存在該物件時，該處理單元判斷該物件位於該預定範圍內。
- 如請求項1所述之光學觸控裝置，其中當該處理單元判斷該物件位於該預定範圍內時，該處理單元降低該影像用以計算該物件之一觸控位置時之一權重。
- 如請求項2所述之光學觸控裝置，其中當該處理單元判斷該物件位於該預定範圍內時，該處理單元計算該物件於該鏡面影像區中之一第一寬度，計算該物件於該非鏡面影像區中之一第二寬度，且計算該第一寬度與該第二寬度之一比率，該處理單元根據該比率調整該權重。
- 如請求項3所述之光學觸控裝置，其中該處理單元比較該比率與複數預定閥值範圍，各該預定閥值範圍對應複數預定權重其中之一，當該處理單元判斷該比率落入該複數預定閥值範圍其中之一時，該處理單元將該影像之該權重設定為對應該預定閥值範圍之該預定權重。
- 如請求項1所述之光學觸控裝置，另包含一警示單元，電性連接於 該處理單元，當該處理單元判斷該物件位於該預定範圍內時，該處理單元驅動該警示單元發出一警示訊息。
- 如請求項1所述之光學觸控裝置，其中該反射鏡設置於該影像感測單元之上方且該反射鏡之鏡面以一傾斜角度朝向該指示平面。
- 一種光學觸控方法，適用於一光學觸控裝置，該光學觸控裝置包含一指示平面、一影像感測單元以及一反射鏡，該影像感測單元設置於該指示平面之一側，該反射鏡設置於該指示平面以外且鄰近該影像感測單元處，該反射鏡之至少部分鏡面位於該影像感測單元之一感測範圍內，該至少部分鏡面映射出該指示平面之一預定範圍，該光學觸控方法包含下列步驟：該影像感測單元感測關於該指示平面上之一物件之一影像，其中該影像包含來自該至少部分鏡面之一鏡面影像區以及一非鏡面影像區；判斷該鏡面影像區是否存在該物件；以及當判斷該鏡面影像區存在該物件時，判斷該物件位於該預定範圍內。
- 如請求項7所述之光學觸控方法，另包含下列步驟：當判斷該物件位於該預定範圍內時，降低該影像用以計算該物件之一觸控位置時之一權重。
- 如請求項8所述之光學觸控方法，另包含下列步驟：當判斷該物件位於該預定範圍內時，計算該物件於該鏡面影像區中之一第一寬度，計算該物件於該非鏡面影像區中之一第二寬度，且計算該第一寬度與該第二寬度之一比率；以及根據該比率調整該權重。
- 如請求項9所述之光學觸控方法，另包含下列步驟：比較該比率與複數預定閥值範圍，各該預定閥值範圍對應複數預定權重 其中之一；以及當判斷該比率落入該複數預定閥值範圍其中之一時，將該影像之該權重設定為對應該預定閥值範圍之該預定權重。
- 如請求項7所述之光學觸控方法，另包含下列步驟：當判斷該物件位於該預定範圍內時，發出一警示訊息。
- 如請求項7所述之光學觸控方法，其中該反射鏡設置於該影像感測單元之上方且該反射鏡之鏡面以一傾斜角度朝向該指示平面。
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