TWI498793B - 光學觸控系統及光學觸控控制方法 - Google Patents

Description

光學觸控系統及光學觸控控制方法

本發明係指一種光學觸控系統及光學觸控控制方法，尤指一種可加速運算並簡化運算複雜度之光學觸控系統及光學觸控控制方法。

隨著資通技術的進步，各式各樣的可攜式電子產品已廣泛使用於消費性電子產品市場中，如個人數位助理、行動電話以及智慧型手機等等，其中大多已使用觸控裝置作為其資料溝通的界面工具。因此，觸控裝置的顯示器已逐漸成為各式電子產品的關鍵零組件之一。依所使用之技術的不同，習知觸控技術大致包含有電阻式、電容式、超音波式、紅外線感測式、光學影像式等，而各類觸控技術可運用在不同領域。舉例來說，光學觸控技術之作用原理為透過位於顯示器兩個角落的影像擷取裝置(如攝影機)，偵測觸控物體所形成的陰影，經由三角定位計算出觸控之位置，故與傳統電阻式或電容式觸控技術比較起來，其具有準確、穿透率高、可靠度佳、損壞率低、成本低以及支援多點觸控手勢等優點，特別適用於中大尺寸之顯示器。然而，目前之光學觸控系統於針對單一觸控裝置之情況下並沒有計算錯誤的問題，但針對多個觸控裝置之情況，容易發生遮蔽與鬼點的問題。因此，如何於提升可處理之觸控裝置的數量之同時亦可減少計算錯誤的發生以及降低運算複雜度，已成為業界所努力的目標之一。

因此，本發明之主要目的即在於提供一種光學觸控系統，以減少計算錯誤的發生並降低運算複雜度。

本發明揭露一種光學觸控系統，包含有複數個觸控裝置；以及一 電子裝置，包含有一觸控顯示單元，用來於該複數個觸控裝置接觸時，產生複數個觸控點；一控制單元，用來根據該複數個觸控裝置之特性，將該複數個觸控裝置分為複數個群組，以分時控制或處理該複數個群組之運作；一光學裝置，用來取得該複數個群組之一群組之觸控裝置所產生之觸控點之影像；以及一運算單元，用來接收該光學裝置所取得之影像，以計算出相關於該影像之觸控點之位置。

本發明另揭露一種光學觸控控制方法，用於一光學觸控系統之一電子裝置，該方法包含有根據該光學觸控系統之複數個觸控裝置之特性，將該複數個觸控裝置分為複數個群組；分時取得該複數個群組之觸控裝置於該電子裝置所產生之觸控點之影像；以及根據分時取得之影像，計算出相關於該影像之觸控點之位置。

10‧‧‧光學觸控系統

100‧‧‧電子裝置

TD_1~TD_n‧‧‧觸控裝置

102‧‧‧觸控顯示單元

104‧‧‧控制單元

106‧‧‧光學裝置

108‧‧‧運算單元

X‧‧‧時間軸

G_1~G_3、CTL_G1、CTL_G2、IDTF_G1、IDTF_G2、NON_G1‧‧‧群組

60‧‧‧流程

600、602、604、606、608‧‧‧步驟

第1圖為本發明實施例一光學觸控系統之示意圖。

第2圖為第1圖之光學觸控系統之分時運作之示意圖。

第3A、3B圖為第1圖之光學觸控系統之分群運作之示意圖。

第4圖為第1圖之光學觸控系統之主動式運作流程之示意圖。

第5圖為第1圖之光學觸控系統之被動式運作流程之示意圖。

第6圖為第1圖之光學觸控系統之控制方法之流程圖。

請參考第1圖，第1圖為本發明實施例一光學觸控系統10之示意圖。光學觸控系統10包含有一電子裝置100以及觸控裝置TD_1~TD_n。電子裝置100包含有一觸控顯示單元102、一控制單元104、一光學裝置106以及一運算單元108。觸控顯示單元102位於電子裝置100之一面，可於觸控裝置TD_1~TD_n接觸到觸控顯示單元102時，產生觸控點TP_1~TP_n(未繪於第1圖中)。光學裝置106(例如：鏡頭)用來取得觸控點TP_1~TP_n 之影像(例如：光點或陰影)，運算單元108再根據觸控點TP_1~TP_n之影像計算出觸控點TP_1~TP_n之位置。然而，為了加速運算以及簡化運算複雜度，控制單元104事先根據觸控裝置TD_1~TD_n的特性對觸控裝置TD_1~TD_n進行分群，使得光學裝置106以及運算單元108可分時處理各群組之觸控運作。

舉例來說，請參考第2圖，第2圖為本發明實施例之光學觸控系統10之分時運作之示意圖。如第2圖所示，觸控裝置TD_1~TD_n被分為三個群組G_1~G_3，電子裝置100沿著一時間軸X循環處理群組G_1~G_3中之觸控裝置。換句話說，電子裝置100係於不同時段處理不同群組之觸控裝置，以分時計算出各群組之觸控裝置所產生之觸控點之位置。

至於控制單元104對於觸控裝置TD_1~TD_n之分群運作係依據觸控裝置TD_1~TD_n可否受控或可否辨識於電子裝置100之特性來進行分群。詳細來說，於觸控裝置TD_1~TD_n可受控於電子裝置100時，控制單元104將可受控之觸控裝置分為一群組CTL_G1；於觸控裝置TD_1~TD_n可辨識於電子裝置100時，控制單元104將可辨識之觸控裝置分為一群組IDTF_G1；另外，控制單元104並將不可受控且不可辨識於電子裝置100之觸控裝置分為一群組NON_G1。此外，控制單元104之分群運作亦需考慮電子裝置100之運算能力M，換句話說，於群組CTL_G1或群組IDTF_G1之數量超過運算能力M時，需根據運算能力M將群組CTL_G1或群組IDTF_G1中相同或不同之觸控裝置另分為至少一群組CTL_G2或至少一群組IDTF_G2。也就是說，群組CTL_G1、群組CTL_G2、群組IDTF_G1或群組IDTF_G2之數量不可超過電子裝置100之運算能力M。至於群組NON_G1僅可有一群，因此，當群組NON_G1之數量超過電子裝置100之運算能力為M時，可任意選擇群組NON_G1中之觸控裝置，使得群組NON_G1之數量等於電子裝置之運算能力M。另外，電子裝置100之運算能力M係表示電子裝置可同時處理之觸控裝置的數量，其中同時處理之觸控裝置可為相同或不 同之觸控裝置。

舉例來說，請參考第3A、3B圖，第3A、3B圖為本發明實施例之光學觸控系統10之分群運作之示意圖。於第3A、3B圖中，觸控裝置之數量n為9，其中觸控裝置TD_1~TD_4為可受控裝置而且觸控裝置TD_2~TD_4為相同之裝置，觸控裝置TD_5~TD_6為可辨識裝置，觸控裝置TD_7~TD_9為不可受控且不可辨識裝置。如第3A圖所示，電子裝置100之運算能力M為2，根據上述之觸控裝置TD_1~TD_9之特性，控制單元104可將觸控裝置TD_1~TD_4分為群組CTL_G1，將觸控裝置TD_5~TD_6分為群組IDTF_G1，將觸控裝置TD_7~TD_9分為群組NON_G1。由於群組CTL_G1之數量大於運算能力M，因此，控制單元104進一步地將觸控裝置TD_1~TD_2分為群組CTL_G1，將TD_3~TD_4分為群組CTL_G2。此外，由於不可受控且不可辨識之觸控裝置所屬之群組NON_G1之數量亦大於運算能力M(M=2)，因此，控制單元104進一步地將觸控裝置TD_7~TD_8留在群組NON_G1，並放棄處理觸控裝置TD_9。

如第3B圖所示，電子裝置100之運算能力M為3，根據上述之觸控裝置TD_1~TD_9之特性，控制單元104可將觸控裝置TD_1~TD_4分為群組CTL_G1，將觸控裝置TD_5~TD_6分為群組IDTF_G1，將觸控裝置TD_7~TD_9分為群組NON_G1。由於群組CTL_G1之數量大於運算能力M但相同之觸控裝置TD_2~TD_4之數量未大於運算能力M，因此，控制單元104可進一步地將觸控裝置TD_1分為群組CTL_G1，將TD_2~TD_4分為群組CTL_G2。至於不可受控且不可辨識之群組NON_G1之數量大於1但未大於運算能力M，因此，控制單元104無需進一步地對群組NON_G1進行分群。此外，由於群組CTL_G1與群組IDTF_G1之觸控裝置之總數量未大於運算能力M，因此，亦可進一步選擇將群組CTL_G1與群組IDTF_G1合併為一群組。

另一方面，觸控裝置TD_1~TD_n可為主動式或被動式觸控裝置。若觸控裝置TD_1~TD_n為被動式觸控裝置，電子裝置100之控制單元 104僅可針對可否辨識之特性對觸控裝置TD_1~TD_n進行分群，再控制光學裝置106分時取得各群組之觸控裝置於觸控顯示單元102上所產生之觸控點之影像，進而透過運算單元108計算該觸碰點之位置。若觸控裝置TD_1~TD_n為主動式觸控裝置，則電子裝置100之控制單元104可針對可否控制及可否辨識之特性對觸控裝置TD_1~TD_n進行分群。當觸碰裝置TD_1~TD_n為可辨識之主動式裝置時，電子裝置100將觸碰裝置TD_1~TD_n視為被動式觸控裝置；當觸控裝置TD_1~TD_n為可控制之主動式裝置時，電子裝置100之控制單元104可另透過有線或無線連結來控制各群組之觸控裝置分時運作，再透過光學裝置106及運算單元108獲得各群組之觸控裝置於觸控顯示單元102上所產生之觸控點的位置。此外，觸控裝置TD_1~TD_n亦可為主動式及被動式觸控裝置之組合，亦即部份裝置為主動式觸控裝置而部份裝置為被動式觸控裝置，且不受此限。另外，可辨識之被動式觸控裝置可透過條碼來實現，而可控制或可辨識之主動式觸控裝置則可為發射不同色光之光筆、發光時間不同之光筆(如閃爍頻率不同)或發射不同編碼之光筆等等。若欲支援發光時間不同或發射不同編碼之光筆，電子裝置100另需要一接收器(如紅外線接收器)接收光筆之發光訊號以辨識不同之光筆。發射不同編碼之光筆之實現方式係於光筆之編碼區將某些部份透光以構成如條碼類之結構。

請參考第4圖，第4圖為本發明實施例之光學觸控系統10之主動式運作流程之示意圖。於第4圖中，觸控裝置TD_1~TD_n為可控制之主動式觸控裝置(未繪於第4圖)，並分為二群組CTL_G1及CTL_G2。詳細地說，控制單元104先控制群組CTL_G1中之觸控裝置於接觸到觸控顯示單元102時正常運作(例如：發光)並控制群組CTL_G2中之觸控裝置不運作，於光學裝置106取得群組CTL_G1所產生之觸控點之影像後，運算單元108根據取得之影像計算出相關觸控點之位置。接著，控制單元104控制群組CTL_G2中之觸控裝置於接觸到觸控顯示單元102時正常運作並控制群組CTL_G1中 之觸控裝置不運作，光學裝置106進一步地取得群組CTL_G2所產生之觸控點之影像後，運算單元108根據取得之影像計算出相關觸控點之位置。

請另參考第5圖，第5圖為本發明實施例之光學觸控系統10之被動式運作流程之示意圖。於第5圖中，觸控裝置TD_1~TD_n包含有可辨識之主動式觸控裝置、可辨識之被動式觸控裝置以及不可控制且不可辨識之觸控裝置(未繪於第5圖)，並分為三群組IDTF_G1、IDTF_G2及NON_G1。詳細地說，控制單元104控制光學裝置106分時且輪流取得群組IDTF_G1、IDTF_G2及NON_G1之一群組於觸控顯示單元102所產生之觸控點之影像，運算單元108再根據取得之影像計算出觸控點之位置。換句話說，對於主動式觸控裝置，光學觸控系統10可根據其可否控制或可否辨識之特性，以選擇採取主動式運作或是被動式運作。

此外，當觸控裝置TD_1~TD_n僅包含有可辨識被動式觸控裝置或不可控制且不可辨識之觸控裝置時，由於光學觸控系統10亦無法控制被動式觸控裝置或不可控制且不可辨識之觸控裝置，因此，於此情況下之光學觸控系統10亦採用被動式運作。至於僅包含有不可控制且不可辨識之觸控裝置之情況，由於無法進行分群，因此，僅可採用習知之光學觸控技術。

另外，主動式運作以及被動式運作亦可合併使用，亦即控制單元104控制可控制之主動式觸控裝置(群組CTL_G1或CTL_G2之觸控裝置)分時運作並控制光學裝置106分時取得可控制之主動式觸控裝置(群組CTL_G1或CTL_G2之觸控裝置)、可辨識之主動式或被動式觸控裝置(群組IDTF_G1或IDTF_G2之觸控裝置)及不可控制且不可辨識之觸控裝置之觸控裝置(群組NON_G1之觸控裝置)於觸控顯示單元102上所產生之觸控點之影像，進而透過運算單元108計算相關於該影像之觸碰點之位置。

值得注意的是，光學觸控系統10係本發明之一實施例，本領域具通常知識者當可依本發明之精神加以結合、修飾或變化以上所述之實施例，而不限於此。舉例來說，於第4、5圖中之群組數量僅為一範例，群組數量係 取決定於觸控裝置TD_1~TD_n之數量及特性以及於電子裝置100之運算能力M。此外，第5圖中各群組之執行順序可由使用者或生產者任意決定。至於可控制之主動式觸碰裝置或可辨識之主動式或被動式觸控裝置之識別可由使用者或生產者事先透過電子裝置100與觸控裝置TD_1~TD_n之間之無線或有線連結設定於電子裝置100之中，可控制之主動式觸碰裝置之識別亦可透過電子裝置100自行進行偵測。

前述關於電子裝置100之運作方式可進一步歸納為一流程60，如第6圖所示。流程60包含以下步驟：

步驟600：開始。

步驟602：控制單元104根據觸控裝置TD_1~TD_n之特性及電子裝置100之運算能力M，對觸控裝置TD_1~TD_n分群。

步驟604：光學裝置106分時取得各群組之觸控裝置於觸控顯示單元102所產生之觸控點之影像。

步驟606：運算單元108根據分時取得之影像，計算出各群組之觸控裝置所產生之觸控點之位置。

步驟608：結束。

簡言之，流程60係利用控制單元104根據觸控裝置TD_1~TD_n之特性及電子裝置100之運算能力M對觸控裝置TD_1~TD_n進行分群，接著利用光學裝置106分時取得各群組之觸控裝置所產生之觸控點之影像，再利用運算單元108計算出各群組之觸控裝置所產生之觸控點之位置。由於流程60係用來實現電子裝置100之運作，因此詳細原理請參考前述說明。

於習知技術中，電子裝置之運作受限於觸控裝置之數量，當使用之觸控裝置之數量越多時，計算複雜度越高。相較之下，本發明可透過分群運作，分時處理觸控裝置，而不需增加高複雜度之運算單元。

綜上所述，為了避免因電子裝置因使用之觸控裝置變多而造成計算複雜度提升及計算錯誤的問題，本發明透過分群運作，使得電子裝置可分 時處理觸控裝置，以減少計算錯誤的發生。

10‧‧‧光學觸控系統

100‧‧‧電子裝置

TD_1~TD_n‧‧‧觸控裝置

102‧‧‧觸控顯示單元

104‧‧‧控制單元

106‧‧‧光學裝置

108‧‧‧運算單元

Claims (12)

1. 一種光學觸控系統，包含有：複數個觸控裝置；以及一電子裝置，包含有：一觸控顯示單元，用來於該複數個觸控裝置接觸時，產生複數個觸控點；一控制單元，用來根據該複數個觸控裝置之特性，將該複數個觸控裝置分為複數個群組；一光學裝置，用來取得該複數個群組之一群組之觸控裝置所產生之觸控點之影像；以及一運算單元，用來接收該光學裝置所取得之影像，以計算出相關於該影像之觸控點之位置；其中，藉由該控制單元將該複數個觸控裝置分為複數個群組，使得該光學裝置及運算單元可以分時處理各群組之觸控運作，以降低運算單元對該複數觸控點位置計算的運算複雜度。
2. 如請求項1所述之光學觸控系統，其中該複數個觸控裝置可為主動式或被動式觸控裝置。
3. 如請求項1所述之光學觸控系統，其中該電子裝置係透過無線或有線連結，以分時控制該複數個群組之觸控裝置之運作。
4. 如請求項1所述之光學觸控系統，其中該控制單元係將該複數個觸控裝置中可受控於該電子裝置之觸控裝置分為一第一群組，將該複數個觸控裝置中可辨識於該電子裝置之觸控裝置分為一第二群組，以及將該複數個觸控裝置中不可受控且不可辨識於該電子裝置之觸控裝置分為一第三群組，以根據該複數個觸控裝置之特性將該複數個觸控裝置分為該複數個群組。
5. 如請求項4所述之光學觸控系統，其中於該第一群組或該第二群組之數量超過該電子裝置之運算能力時，該控制單元根據該電子裝置之運算能力，對該第一群組或該第二群組之觸控裝置進行分群。
6. 如請求項4所述之光學觸控系統，其中於該第三群組之數量超過該電子裝置之運算能力時，該控制單元根據該電子裝置之運算能力，選擇該第三群組之觸控裝置，使得該第三群組之數量不超過該電子裝置之運算能力。
7. 一種光學觸控控制方法，用於一光學觸控系統之一電子裝置，該方法包含有：根據該光學觸控系統之複數個觸控裝置之特性，將該複數個觸控裝置分為複數個群組；分時取得該複數個群組之觸控裝置於該電子裝置之一觸控顯示單元所產生之觸控點之影像；以及根據分時取得之影像，計算出相關於該影像之觸控點之位置。
8. 如請求項7所述之光學觸控控制方法，其中該複數個觸控裝置可為主動式或被動式觸控裝置。
9. 如請求項7所述之光學觸控控制方法，其另包含有透過無線或有線連結，以分時控制該複數個群組之觸控裝置之運作。
10. 如請求項7所述之光學觸控控制方法，其中根據該複數個觸控裝置之特性將該複數個觸控裝置分為該複數個群組之步驟，包含有：將該複數個觸控裝置中可受控於該電子裝置之觸控裝置分為一第一群組；將該複數個觸控裝置中可辨識於該電子裝置之觸控裝置分為一第二群組；以及將該複數個觸控裝置中不可受控且不可辨識於該電子裝置之觸控裝置分為一第三群組。
11. 如請求項10所述之光學觸控控制方法，其另包含有於該第一群組或該第二群組之數量超過該電子裝置之運算能力時，根據該電子裝置之運算能力，對該第一群組或該第二群組中之觸控裝置進行分群。
12. 如請求項10所述之光學觸控控制方法，其另包含有於該第三群組之數量超過該電子裝置之運算能力時，根據該電子裝置之運算能力，選擇該第三群組之觸控裝置，使得該第三群組之數量不超過該電子裝置之運算能力。