TWI464629B

TWI464629B - 座標定位模組、光學式觸控系統、偵測主動式觸控媒介之電量的方法、及切換主動式觸控媒介之使用模式的方法

Info

Publication number: TWI464629B
Application number: TW101138212A
Authority: TW
Inventors: Chun Yi Lu
Original assignee: Pixart Imaging Inc
Priority date: 2012-10-17
Filing date: 2012-10-17
Publication date: 2014-12-11
Also published as: TW201416914A; US9430091B2; US20140104238A1

Description

座標定位模組、光學式觸控系統、偵測主動式觸控媒介之電量的方法、及切換主動式觸控媒介之使用模式的方法

本發明係提供一種座標定位模組及其光學式觸控系統，尤指一種具有電量偵測功能的座標定位模組、光學式觸控系統、偵測主動式觸控媒介之電量的方法、及切換主動式觸控媒介之使用模式的方法。

光學式觸控設備包含兩種形式。其中一種光學式觸控設備係利用反射邊條或導光條偵測非主動發光性觸控物體之移動軌跡，例如手指、不具發光功能的觸控筆、或其他任意觸控媒介，以計算出非主動發光性觸控物體的座標。另一種光學式觸控設備則是利用影像感測元件偵測具有主動發光性的觸控筆，藉由分析其座標而提供相應的操作指令。一般來說，具有主動發光性的觸控筆必須內含儲電元件以提供所需電力，若電力不足，觸控筆所發出光線的強度減弱，會影響到光學式觸控設備的偵測敏感度，故主動發光性的觸控筆通常具有一電量偵測元件，以隨時檢測儲電元件的電力是否足夠。然而，傳統的主動發光性觸控筆使用電量偵測元件，需增加額外的製造成本，且主動發光性觸控筆的體積亦相應地較為龐大以容置電量偵測元件，故傳統的主動發光性觸控筆係有成本昂貴、體積龐大而操作不便之缺點。

本發明係提供一種具有電量偵測功能的座標定位模組、光學式觸控系統、偵測主動式觸控媒介之電量的方法、及切換主動式觸控媒介之使用模式的方法，以解決上述之問題。

本發明之申請專利範圍係揭露一種用以偵測一主動式觸控媒介之電量的方法。該方法包含有擷取具有該主動式觸控媒介所輸出之一光訊號的一影像，讀取一第一門檻值，比較該光訊號之一亮度值與該第一門檻值，以及於該光訊號之該亮度值低於第一門檻值時執行一低電量模式。

本發明之申請專利範圍另揭露一種切換一主動式觸控媒介之使用模式的方法。該方法包含有接收一操作指令，以及依據該操作指令降低一光訊號的輸出頻率。

本發明之申請專利範圍另揭露一種具有偵測電量功能的座標定位模組。該座標定位模組包含有一影像感測元件以及一處理器。該影像感測元件用來擷取具有一主動式觸控媒介所輸出之一光訊號的一影像。該處理器電連接於該影像感測元件。該處理器係比較該光訊號之一亮度值與一第一門檻值，若該光訊號之該亮度值低於該第一門檻值則執行一低電量模式。該處理器另比較該光訊號之該亮度值與一第二門檻值，進而判斷該光訊號在該影像中的一成像位置，並依據該光訊號之該成像位置計算該主動式觸控媒介之一座標。

本發明之申請專利範圍另揭露一種光學式觸控系統。該光學式觸控系統包含有一面板、一主動式觸控媒介以及一座標定位模組。該主動式觸控媒介用來輸出一光訊號，並以可移動方式設置於該面板之表面。該座標定位模組包含有一影像感測元件以及一處理器。該影像感測元件用來擷取具有一主動式觸控媒介所輸出之一光訊號的一影像。該處理器電連接於該影像感測元件。該處理器係比較該光訊號之一亮度值與一第一門檻值，若該光訊號之該亮度值低於該第一門檻值則執行一低電量模式。該處理器另比較該光訊號之該亮度值與一第二門檻值，進而判斷該光訊號在該影像中的一成像位置，並依據該光訊號之該成像位置計算該主動式觸控媒介之一座標。

本發明之光學式觸控系統係利用座標定位模組偵測主動式觸控媒介所輸出之光訊號的亮度值。光訊號可為一可見光或一不可見光，影像感測元件擷取到具有光訊號之影像時，處理器可先行比較光訊號之亮度值與第一門檻值及第二門檻值，以判斷光訊號的亮度是否足夠。當光訊號的亮度足夠，處理器係接續執行主動式觸控媒介的座標定位功能；而當光訊號的亮度不足時，處理器可即時提供多類型的低電量模式，由使用者依據所在環境、地點及個人需求切換到適合的低電量模式，例如僅提供電量不足的提示訊息、或另提供數種延長主動式觸控媒介之使用時間的方式。因此，本發明之光學式觸控系統及其偵測主動式觸控媒介之電量的方法與切換主動式觸控媒介之使用模式的方法不需增設額外元件，利用既有設備便可直接偵測主動式觸控媒介的電量，作為是否需切換操作模式或提示更換主動式觸控媒介之儲電元件的參考。

請參閱第1圖，第1圖為本發明實施例之一光學式觸控系統10之示意圖。光學式觸控系統10包含有一面板12、一主動式觸控媒介14以及一座標定位模組16。在此實施例中，面板12可為一普通白板或一顯示用面板，座標定位模組16一般設置於面板12之一端角，且主動式觸控媒介14可為具有發光功能的一觸控筆。使用者可驅動主動式觸控媒介14在面板12之表面游移以輸入一指令，而座標定位模組16可用來偵測主動式觸控媒介14所輸出之一光訊號S，而計算主動式觸控媒介14在面板12之表面移動而產生軌跡的座標，並根據座標啟動相應該指令的應用程式。

如第1圖所示，座標定位模組16包含有一影像感測元件18以及一處理器20。影像感測元件18用以擷取面板12 上具有光訊號S的一影像。處理器20電連接於影像感測元件18，處理器20係比較光訊號S之一亮度值與一第一門檻值T1及一第二門檻值T2，當亮度值大於第一門檻值T1時，代表主動式觸控媒介14的電力充沛，故處理器20可接著比較亮度值與第二門檻值T2，以找出主動式觸控媒介14位於面板12的一座標。當主動式觸控媒介14的電力不足，則光訊號S會較為黯淡，因此若亮度值小於第一門檻值T1，代表主動式觸控媒介14的電力已低於一警戒值，故處理器20會執行一低電量模式，用以延長主動式觸控媒介14的使用時間，或提醒使用者相關的資訊。

舉例來說，座標定位模組16另可包含有一螢幕22，電連接於處理器20。螢幕22選擇性地可為一小尺寸的顯示面板，當處理器20執行低電量模式時，可於螢幕22上顯示具有電量不足的一提示訊號，以提醒使用者相關的資訊。其中，提示訊號可提醒使用者改變主動式觸控媒介14的操作模式，或提供省電模式的切換選項，或建議使用者立即更換主動式觸控媒介14之儲電元件(如電池)，或提醒使用者對主動式觸控媒介14進行充電。提示訊號之應用態樣可不限於前述說明所述，端視設計需求而定，故此不再詳加說明。

除了前述的提示訊號，本發明之光學式觸控系統10另可選擇於執行低電量模式時，降低第一門檻值T1或第二門檻值T2。降低第一門檻值T1可延遲低電量模式的啟動時間，避免使用者在操作光學式觸控系統10時，會因主動式觸控媒介14之電量不足而持續地被低電量模式的提示訊號所干擾。此外，降低第二門檻值T2雖然降低了處理器20判斷光訊號S在影像中成像位置的精確度，但在光訊號S之亮度不足時，仍可藉由較低的第二門檻值T2而有效分析出光訊號S的波峰，意即仍可找出光訊號S在影像中的成像位置，而計算出主動式觸控媒介14於面板12的座標，因此降低第二門檻值T2可延長主動式觸控媒介14的使用時間。

再者，處理器20更可於執行低電量模式時提供一操作指令，操作指令係用來控制主動式觸控媒介14降低其光訊號S的輸出頻率，及相應地降低影像感測元件18之影像擷取頻率。降低影像擷取頻率係為了使影像感測元件18可正確地同步擷取到具有低頻光訊號S的影像。主動式觸控媒介14因執行低頻的光訊號S輸出可減緩電力損耗，故可有效延長主動式觸控媒介14的使用時間。

請參閱第2圖，第2圖為本發明實施例之光學式觸控系統10之影像感測示意圖。本發明可依據光訊號S的最大亮度值設定第一門檻值T1，例如第一門檻值T1可為光訊號S之最大亮度值的60%、40%或20%。此外，光訊號S的亮度值可包含多個亮度數值，而形成如第2圖所示的一波形。影像感測元件18所擷取之影像可依據其畫素位置區分為多個欄，且光訊號S的每一個亮度數值係代表光訊號S在影像的其中一個對應欄的亮度數值，舉例來說，光訊號S的波峰區段具有較大的亮度數值。

隨著主動式觸控媒介14的電力消耗，光訊號S的波峰會逐漸下降，而處理器20可循著一週期重複地進行第一門檻值T1與光訊號S之亮度值的比較，直到判斷光訊號S的亮度值低於第一門檻值T1時，處理器20便會啟動低電量模式，以使本發明之光學式觸控系統10具有偵測發光觸控筆(主動式觸控媒介14)之電量，並依據電量大小執行相應輔助模式的功能。如第2圖所示，降低第一門檻值T1係用以延遲低電量模式的啟動時間。

請參閱第3圖，第3圖為本發明實施例之光學式觸控系統10之另一影像感測示意圖。本發明另依據影像的背景亮度設定第二門檻值T2，例如第二門檻值T2可約為背景亮度的80%，第二門檻值T2相同地可包含多個門檻數值，分別用以對應到影像的多個欄分別的亮度門檻。如此一來，座標定位模組16之處理器20另用來比較光訊號S之亮度值與第二門檻值T2，依據光訊號S的波峰位置可判斷出光訊號S在影像中的一成像位置，接著再利用光訊號S的成像位置以計算出主動式觸控媒介14之座標，完成主動式光學觸控定位。如第3圖所示，降低第二門檻值T2使得座標定位模組16可精確地偵測到低電量狀態的主動式觸控媒介14的光訊號S，藉此延長主動式觸控媒介14的使用時間。

請參閱第4圖，第4圖為本發明實施例之切換主動式觸控媒介14之使用模式的流程圖。第4圖所示之切換使用模式的方法適用於第1圖所示的主動式觸控媒介14。首先，執行步驟400，輸出光訊號S，此時光訊號S的輸出頻率係為主動式觸控媒介14在初始狀態的預設頻率。若因長時間使用造成電力不足，處理器20會發出操作指令以切換到低電量模式。故本方法接著執行步驟402，接收操作指令，及執行步驟404，依據操作指令降低光訊號S的輸出頻率。如前所述，本發明之光學式觸控系統10的低電量模式可選擇為降低主動式觸控媒介14之輸出頻率，如此可減少主動式觸控媒介14的電量消耗，進一步延長主動式觸控媒介14的使用時間。

請參閱第5圖，第5圖為本發明實施例之偵測主動式觸控媒介14之電量的流程圖。第5圖所示之偵測電量的方法適用於第1圖所示的座標定位模組16。首先，執行步驟500，進行光學式觸控系統10的初始化設定，接著，執行步驟502，啟動亮度偵測功能，處理器20會驅動影像感測元件18擷取面板12上的影像，且影像會包含有主動式觸控媒介14 所輸出之光訊號S。接著，執行步驟504，判斷光訊號S之亮度值是否足夠。判斷光訊號S之亮度值是否足夠包含有，處理器20連線到一記憶模組讀取第一門檻值T1，以及比較光訊號S之亮度值與第一門檻值T1。

若光訊號S之亮度值大於第一門檻值T1，執行步驟506，以偵測主動式觸控媒介14之座標。其中偵測主動式觸控媒介14之座標包含有，處理器20連線到記憶模組讀取第二門檻值T2，並比較光訊號S之亮度值與第二門檻值T2。接下來，當亮度值之其中一亮度數值大於第二門檻值T2之一相對應門檻數值時，處理器20可取得光訊號S在影像中的成像位置，並利用其成像位置計算出主動式觸控媒介14位於面板12之座標。

另一方面，若光訊號S之亮度值小於第一門檻值T1，則執行步驟508，啟動低電量模式。低電量模式包含有延長主動式觸控媒介14之使用時間與提示電量不足等方式，為了讓使用者選擇執行何種的低電量模式，接著執行步驟510，確認是否啟動延長機制。若使用者選擇不啟動延長主動式觸控媒介14之使用時間的機制，執行步驟512，顯示具有電量不足資訊的提示訊息。在步驟512的低電量模式可藉由文字、圖案、聲音、光線等方式呈現電量不足的提示訊息，其變化態樣如前所述，於此不再加以說明。若使用者選擇啟動延長主動式觸控媒介14之使用時間的機制，則執行步驟514，確認是否調整門檻值。

若選擇調整門檻值，執行步驟516，降低第一門檻值T1或第二門檻值T2。降低影像感測元件18之偵測門檻值的延長機制已於前敘明，於此不再詳述。使用者可視實際需求或座標定位模組16的預設參數，選擇性單獨調降第一門檻值T1、或單獨調降第二門檻值T2、或同時調降第一門檻值T1及第二門檻值T2，用以延長主動式觸控媒介14的使用時間。若不調整門檻值，則執行步驟518，輸出操作指令以降低主動式觸控媒介14的光訊號S輸出頻率與影像感測元件18的影像擷取頻率。步驟518可進一步減少主動式觸控媒介14的電量消耗，以同時達到省電及延長使用時間之目的。

綜上所述，本發明之光學式觸控系統係利用座標定位模組偵測主動式觸控媒介所輸出之光訊號的亮度值。光訊號可為一可見光或一不可見光，影像感測元件擷取到具有光訊號之影像時，處理器可先行比較光訊號之亮度值與第一門檻值及第二門檻值，以判斷光訊號的亮度是否足夠。當光訊號的亮度足夠，處理器係接續執行主動式觸控媒介的座標定位功能；而當光訊號的亮度不足時，處理器可即時提供多類型的低電量模式，由使用者依據所在環境、地點及個人需求切換到適合的低電量模式，例如顯示電量不足的提示訊息、或另提供數種延長主動式觸控媒介之使用時間及節省電量消耗的方法。

因此，本發明之光學式觸控系統及其偵測主動式觸控媒介之電量的方法與切換主動式觸控媒介之使用模式的方法不需增設額外元件，利用既有設備便可直接偵測主動式觸控媒介的電量，作為是否需切換操作模式、或提示更換主動式觸控媒介之儲電元件的參考。

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。

10‧‧‧光學式觸控系統

12‧‧‧面板

14‧‧‧主動式觸控媒介

16‧‧‧座標定位模組

18‧‧‧影像感測元件

20‧‧‧處理器

22‧‧‧螢幕

S‧‧‧光訊號

T1‧‧‧第一門檻值

T2‧‧‧第二門檻值

400、402、404‧‧‧步驟

500、502、504、506、508、510、512、514、516、518‧‧‧步驟

第1圖為本發明實施例之光學式觸控系統之示意圖。

第2圖為本發明實施例之光學式觸控系統之影像感測示意圖。

第3圖為本發明實施例之光學式觸控系統之另一影像感測示意圖。

第4圖為本發明實施例之切換主動式觸控媒介之使用模式的流程圖。

第5圖為本發明實施例之偵測主動式觸控媒介之電量的流程圖。

500、502、504、506、508、510、512、514、516、518‧‧‧步驟

Claims

一種用以偵測一主動式觸控媒介之電量的方法，應用於一座標定位模組，該主動式觸控媒介與該座標定位模組係為分離元件，該方法包含有：該座標定位模組擷取具有該主動式觸控媒介所輸出之一光訊號的一影像；該座標定位模組讀取一第一門檻值；該座標定位模組比較該光訊號之一亮度值與該第一門檻值；以及於該光訊號之該亮度值低於第一門檻值時，該座標定位模組執行一低電量模式。
如請求項1所述之方法，其中執行該低電量模式包含有：降低該第一門檻值。
如請求項1所述之方法，其中執行該低電量模式包含有：顯示具有電量不足資訊的一提示訊息。
如請求項1所述之方法，其中執行該低電量模式包含有：輸出一操作指令，用以控制該主動式觸控媒介降低該光訊號的一輸出頻率。
如請求項4所述之方法，其中輸出該操作指令另包含有：降低一影像擷取頻率，且該影像擷取頻率對應於該光訊號的該輸出頻率。
如請求項1所述之方法，其另包含有：讀取一第二門檻值；比較該光訊號之該亮度值與該第二門檻值；判斷該光訊號於該影像中的一成像位置；以及依據該光訊號的該成像位置，計算該主動式觸控媒介之一座標。
如請求項6所述之方法，其中判斷該光訊號於該影像中的該成像位置包含有：該亮度值之其中一亮度數值大於該第二門檻值之一相對應門檻數值時，取得該成像位置。
如請求項6所述之方法，其中執行該低電量模式另包含有：降低該第二門檻值。
一種切換一主動式觸控媒介之使用模式的方法，該主動式觸控媒介搭配應用於一座標定位模組，且該主動式觸控媒介與該座標定位模組係為分離元件，該方法包含有：該主動式觸控媒介接收來自該座標定位模組之一操作指令；以及依據該操作指令降低該主動式觸控媒介之一光訊號的輸出頻率。
如請求項9所述之方法，其另包含有：輸出該光訊號，且該光訊號之一亮度值包含多個亮度數值。
一種具有偵測電量功能的座標定位模組，其包含有：一影像感測元件，用來擷取具有一主動式觸控媒介所輸出之一光訊號的一影像，其中該主動式觸控媒介與該座標定位模組係為分離元件；以及一處理器，電連接於該影像感測元件，該處理器係比較該光訊號之一亮度值與一第一門檻值，若該光訊號之該亮度值低於該第一門檻值則執行一低電量模式，該處理器另比較該光訊號之該亮度值與一第二門檻值，進而判斷該光訊號在該影像中的一成像位置，並依據該光訊號之該成像位置計算該主動式觸控媒介之一座標。
如請求項11所述之座標定位模組，其中該光訊號之該亮度值係包含多個亮度數值，該光訊號的每一個亮度數值係代表該光訊號在該影像的其中一個欄的亮度數值。
如請求項11所述之座標定位模組，其中該第二門檻值係包含多個門檻數值，用以對應該影像的多個欄分別對應的亮度門檻。
如請求項11所述之座標定位模組，其中該低電量模式係降低該第一門檻值或該第二門檻值。
如請求項11所述之座標定位模組，其中該座標定位模組另包含有一螢幕，電連接於該處理器，該低電量模式係於該螢幕上顯示具有電量不足資訊的一提示訊息。
如請求項11所述之座標定位模組，其中該低電量模式係提供一操作指令，以控制該主動式觸控媒介降低該光訊號的輸出頻率。
如請求項16所述之座標定位模組，其中該低電量模式另藉由該操作指令降低該影像感測元件的一影像擷取頻率。
一種光學式觸控系統，其包含有：一面板；一主動式觸控媒介，用來輸出一光訊號，該主動式觸控媒以可移動方式設置於該面板之表面；以及一座標定位模組，其中該主動式觸控媒介與該座標定位模組係為分離元件，該座標定位模組包含有：一影像感測元件，用來擷取該面板上具有該光訊號之一影像；以及一處理器，電連接於該影像感測元件，該處理器係比較該光訊號之一亮度值與一第一門檻值，若該光訊號之該亮度值低於該第一門檻值則執行一低電量模式，該處理器另比較該光訊號之該亮度值與一第二門檻值，進而判斷該光訊號在該影像中的一成像位置，並依據該光訊號之該成像位置計算該主動式觸控媒介位於該面板之一座標。
如請求項18所述之光學式觸控系統，其中該光訊號之該亮度值係包含多個亮度數值，該光訊號的每一個亮度數值係代表該光訊號在該影像的其中一個欄的亮度數值。
如請求項18所述之光學式觸控系統，其中該第二門檻值係包含多個門檻數值，用以對應該影像的多個欄分別對應的亮度門檻。
如請求項18所述之光學式觸控系統，其中該低電量模式係降低該第一門檻值或該第二門檻值。
如請求項18所述之光學式觸控系統，其中該座標定位模組另包含有一螢幕，電連接於該處理器，該低電量模式係於該螢幕上顯示具有電量不足資訊的一提示訊息。
如請求項18所述之光學式觸控系統，其中該低電量模式係提供一操作指令，以控制該主動式觸控媒介降低該光訊號的輸出頻率。
如請求項23所述之光學式觸控系統，其中該低電量模式另藉由該操作指令降低該影像感測元件的一影像擷取頻率。