TWI705366B

TWI705366B - 光學觸控裝置與光學觸控方法

Info

Publication number: TWI705366B
Application number: TW108103188A
Authority: TW
Inventors: 劉侑昕; 黃博亮; 呂幗閒
Original assignee: 緯創資通股份有限公司
Priority date: 2019-01-28
Filing date: 2019-01-28
Publication date: 2020-09-21
Also published as: TW202028951A; US20200241693A1; CN111488068B; US10782828B2; CN111488068A

Abstract

一種光學觸控裝置與光學觸控方法。光學觸控裝置具有一觸控區域，且包括一光源模組、至少一光學感測模組以及一處理單元。光源模組包括多個發光元件，其中各發光元件在不同時段中分別對觸控區域提供一偵測光束。處理單元耦接光源模組與至少一光學感測模組。在各發光元件提供各偵測光束時，處理單元控制至少一光學感測模組依據各偵測光束的位置而分別對一對應的預定偵測範圍進行偵測並輸出的一感測訊號。處理單元依據感測訊號計算出於觸控區域上的一觸控物的位置。

Description

光學觸控裝置與光學觸控方法

本發明是有關於一種觸控裝置與觸控方法，且特別是有關於一種光學觸控裝置與光學觸控方法。

近年來觸控式的電子產品由於操作方便，直覺性高，因此深受消費者喜愛而已漸漸成為市場上的主流趨勢。在以往使用之電阻式、電容式、背投影式的觸控螢幕中，以電容式觸控螢幕的觸控效果最好，但其成本亦最為昂貴，且會隨著螢幕尺寸的變大而增加，因而限制了電容式觸控螢幕的應用。為尋求電容式觸控螢幕的替代方案，目前有一種利用光學感測模組偵測觸碰位置的光學式觸控技術，其具有成本低、準確度佳等優點，在競爭的市場中更具有優勢，目前也已成為大尺寸觸控螢幕的另外一種選擇。

一般而言，光學式觸控技術是利用在螢幕的邊緣設置光源模組與光學感測模組，並經由光源模組的導光構件將觸控光源導引於觸控區域後，根據觸控物反射或遮斷觸控光源的部分光線而致使光學感測模組產生觸碰特徵來進行判斷，並因此計算出觸控物所在的位置。

然而，對於採用觸控物反射部分光線而進行判斷的方式而言，由於光學感測模組的感光度較弱，因此當偵測距離太遠時，就不易偵測到觸控物所反射的光線。因此若要使光學感測模組確實產生觸控物的觸碰特徵，就必須採用光強度更強的紅外光源。然而，此時由於光源能量強，傳播距離越遠，因此也可能導致易受環境干擾，而讓觸控系統產生錯誤的觸控點，不利於判斷。舉例而言，若此時觸控有效區附近有其他比觸控物的反射率高的高反光物質（如鏡子、金屬面等等），即便這些高反光物質位於觸控有效區外，但由於其反射率較觸控物更高，因此所產生的反射訊號可能會比觸控物還清晰，而讓光學感測模組計算出錯誤的觸控點位置。

本發明提供一種光學觸控裝置，具有良好的準確度。

本發明提供一種光學觸控方法，具有良好的準確度。

本發明的一種光學觸控裝置具有一觸控區域。觸控區域具有一第一側邊與一第二側邊，第一側邊與第二側邊彼此相對，且光學觸控裝置包括一光源模組、至少一光學感測模組以及一處理單元。光源模組包括多個發光元件，其中這些發光元件鄰近於觸控區域的第一側邊，且沿著與第一側邊平行的一排列方向排列，各發光元件在不同時段中分別對觸控區域提供一偵測光束。至少一光學感測模組，具有一光軸方向，且光軸方向偏離偵測光束於該觸控區域中的行進方向。一處理單元耦接光源模組與至少一光學感測模組，其中處理單元控制光源模組的各發光元件輪流對觸控區域提供各偵測光束，且在各發光元件提供各偵測光束時，處理單元控制至少一光學感測模組依據各偵測光束的位置而分別對一對應的預定偵測範圍進行偵測並輸出的一感測訊號，且處理單元依據這些感測訊號計算出於觸控區域上的一觸控物的位置。

本發明的一種光學觸控方法包括下列步驟。控制一光源模組的多個發光元件分別在不同時段中對一觸控區域提供一偵測光束，其中觸控區域具有一第一側邊與一第二側邊，第一側邊與第二側邊彼此相對，且這些發光元件鄰近於觸控區域的第一側邊，且沿著與第一側邊平行的一排列方向排列。控制至少一光學感測模組依據偵測光束的位置而分別對一對應的預定偵測範圍進行偵測並輸出的一感測訊號，其中至少一光學感測模組具有一光軸方向，且光軸方向偏離偵測光束於該觸控區域中的行進方向。依據各感測訊號計算出於觸控區域上的一觸控物的位置。

在本發明的一實施例中，上述的各偵測光束為一準直偵測光束，處理單元控制光源模組的其中一發光元件對觸控區域提供準直偵測光束，且在光源模組的其他各發光元件皆完成對觸控區域提供各準直偵測光束的步驟後，處理單元控制光源模組的其中一發光元件再次對觸控區域提供準直偵測光束。

在本發明的一實施例中，上述的處理單元控制各發光元件依序對觸控區域提供各準直偵測光束。

在本發明的一實施例中，上述的各偵測光束為一準直偵測光束，各發光元件提供的準直偵測光束與第一側邊以及第二側邊分別相交於一第一偵測邊界位置與一第二偵測邊界位置，在其中一發光元件提供發光元件的準直偵測光束時，準直偵測光束的第一偵測邊界位置與第二偵測邊界位置與至少一光學感測模組的位置的連線定義出準直偵測光束所對應的預定偵測範圍。

在本發明的一實施例中，當上述的處理單元分別對對應的預定偵測範圍進行偵測時，至少一光學感測模組依據接收到的光線產生感測訊號，且處理單元判斷感測訊號是否位於準直偵測光束所對應的預定偵測範圍內以及判斷感測訊號是否大於一閥值，若是，則判斷感測訊號為有效感測訊號後，輸出對應的有效感測訊號。

在本發明的一實施例中，上述的各準直偵測光束的寬度尺寸小於觸控物的尺寸。

在本發明的一實施例中，上述的至少一光學感測模組的數量為一個，且光學感測模組鄰近於與第一側邊相鄰的其中一角落。

在本發明的一實施例中，上述的觸控區域具有一第三側邊與一第四側邊，第三側邊與第四側邊彼此相對，且第三側邊與第四側邊連接第一側邊與第二側邊，且至少一光學感測模組的數量為一個，光學感測模組鄰近於第三側邊或第四側邊。

在本發明的一實施例中，上述的各偵測光束為一準直偵測光束，各發光元件的各準直偵測光束的行進方向相同。

在本發明的一實施例中，上述的至少一光學感測模組的數量為兩個，這些光學感測模組分別對應觸控區域的二角落而配置，且各光學感測模組的光軸方向與偵測光束於觸控區域中的行進方向不平行。

在本發明的一實施例中，上述的控制光源模組的這些發光元件分別在不同時段中對觸控區域提供準直偵測光束的方法包括下列步驟。控制光源模組的其中一發光元件對觸控區域提供準直偵測光束，且在光源模組的其他各發光元件皆完成對觸控區域提供各準直偵測光束的步驟後，處理單元控制光源模組的其中一發光元件再次對觸控區域提供準直偵測光束。

在本發明的一實施例中，上述的控制光源模組的這些發光元件分別在不同時段中對觸控區域提供準直偵測光束的方法包括以下步驟。控制光源模組的各發光元件依序對觸控區域提供各準直偵測光束。

在本發明的一實施例中，上述的控制至少一光學感測模組依據準直偵測光束的位置而分別對對應的預定偵測範圍進行偵測並輸出對應的有效感測訊號的方法包括下列步驟。至少一光學感測模組依據接收到的光線產生感測訊號。判斷感測訊號是否位於準直偵測光束所對應的預定偵測範圍內以及判斷感測訊號是否大於一閥值，若是，則判斷感測訊號為有效感測訊號。輸出有效感測訊號。

基於上述，本發明的光學觸控裝置以及光學觸控方法可針對光源模組的各發光元件設定預定偵測範圍來進行關於有效感測訊號的判斷，而可過濾環境中的高反光物體所反射的雜光訊號的干擾，進而提高觸控點位置的精確度。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

圖1A是依照本發明的實施例的一種光學觸控裝置的架構示意圖。圖1B至圖1D是利用圖1A的光學觸控裝置進行偵測的示意圖。請參照圖1A至圖1D，本實施例的光學觸控裝置100具有一觸控區域TA，在此，觸控區域TA 指的是光學觸控裝置100 的有效觸控區，為一藉由光學觸控裝置100 中的處理單元進行定義的一虛擬範圍區域，當光學觸控裝置100 對觸控物進行偵測與觸控計算時，光學觸控裝置100 僅對處於觸控區域TA 進行觸控點的偵測與位置的運算。觸控區域TA具有一第一側邊S1、一第二側邊S2、一第三側邊S3與一第四側邊S4，第一側邊S1與第二側邊S2彼此相對，第三側邊S3與第四側邊S4彼此相對，且第三側邊S3連接第一側邊S1與第二側邊S2的一側，而第四側邊S4連接第一側邊S1與第二側邊S2的另一側。光學觸控裝置100包括一光源模組110、至少一光學感測模組120以及一處理單元130。舉例而言，在本實施例中，光學感測模組120的數量為二，而包含光學感測模組120A、120B。處理單元130則耦接光源模組110與這些光學感測模組120A、120B。舉例而言，在本實施例中，光學感測模組120A、120B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，但本發明不以此為限。此外，處理單元130可為硬體及/或軟體所實現的功能模組，其中硬體可包括中央處理器、晶片組、微處理器等具有資料運算處理功能的硬體設備或上述硬體設備的組合，而軟體則可以是作業系統、驅動程式等，但本發明亦不以此為限。

具體而言，如圖1A至圖1C所示，在本實施例中，光源模組110包括多個發光元件LE，這些發光元件LE鄰近於觸控區域TA的第一側邊S1，且沿著與第一側邊S1平行的一排列方向D1排列。舉例而言，各發光元件LE可為發光二極體，且能在不同時段中分別對觸控區域TA提供一準直偵測光束DL。如此，由於準直偵測光束DL會沿垂直於排列方向D1的方向行進，而能減少與其他環境物件的干涉。具體而言，如圖1A至圖1C所示，在本實施例中，各發光元件LE的各準直偵測光束DL的行進方向相同，且各準直偵測光束DL的寬度尺寸S 在最遠使用距離處（如：觸控區域TA的邊緣）小於觸控物O的尺寸，較佳為觸控物O的尺寸的一半左右。舉例而言，當觸控物O為手指，其具有約10毫米（mm）左右的寬度時，如圖1B所示，準直偵測光束DL可分別在觸控物O上形成一光斑，此時的光斑的尺寸（即寬度尺寸S）就需控制在約為5毫米（mm）左右的寬度。如此，由於準直偵測光束DL的寬度尺寸S小，因此能適當避免環境中的反光物體反射的雜光和手指的反射訊號耦合，進而能提高判斷觸控點的精準度。

另一方面，如圖1A所示，在本實施例中，光學感測模組120A、120B分別對應觸控區域TA的二角落C1、C2而配置。舉例而言，在本實施例中，光學感測模組120A、120B是分別配置於觸控區域TA的第一側邊S1的邊緣處的二角落C1、C2。具體而言，如圖1A至圖1C所示，在本實施例中，光學感測模組120A、120B的光軸方向偏離準直偵測光束DL於觸控區域TA中的行進方向，即光學感測模組120A、120B的光軸方向與準直偵測光束DL的行進方向不平行或是光學感測模組的光軸方向與準直偵測光束DL的行進方向不重疊亦可。具體而言，處理單元130控制光源模組110的各發光元件LE輪流對觸控區域TA提供各準直偵測光束DL，且在各發光元件LE提供各準直偵測光束DL時，處理單元130控制至少一光學感測模組120A、120B進行偵測並輸出對應的一有效感測訊號，且處理單元130依據這些有效感測訊號計算出於觸控區域TA上的一觸控物O的位置。

然而，若要使光學感測模組120A、120B確實產生觸控物O的觸碰特徵，就必須採用光強度更強的紅外光源。然而，此時由於光源能量強，傳播距離越遠，因此也可能導致易受環境干擾，而讓觸控系統產生錯誤的觸控點，不利於判斷。舉例而言，若此時觸控有效區附近有其他比觸控物O的反射率高的高反光物質（如鏡子、金屬面等等），即便這些高反光物質位於觸控區域TA外，但由於其反射率較觸控物O更高，因此所產生的反射訊號可能會比觸控物O還清晰，而讓光學感測模組120A、120B計算出錯誤的觸控點位置。

一般而言，環境雜光的來源主要來自於系統外光源的干擾和系統的主動光源（即光源模組110）的反射雜訊此兩者。關於前者，因系統外光源的干擾在光源模組110進行照明時所取得的影像訊號和光源模組110關閉時所取得的影像訊號都是同時存在的。因此，在訊號處理時，分別取光源模組110開啟與關閉時的不同影像訊號，讓兩種影像訊號做訊號相減，此時可以扣除系統外光源的干擾。另一方面，關於後者，系統的主動光源（即光源模組110）的反射雜訊上，環境雜光干擾的可能來源原本有三個區塊，分別為左側、右側（來自第三側邊S3或第四側邊S4）和地側（即光源模組110的前方）。然而，在本實施例中，由於準直偵測光束DL的行進方向是朝向觸控區域TA的第二側邊S2，如此，可以避免來自觸控區域TA的第三側邊S3或第四側邊S4的環境干擾，讓環境雜散光干擾被控制在光源模組110的正前方（即朝向第二側邊S2處）。如此，則可簡化環境雜光干擾的可能來源，並得以進一步藉由處理單元130解決來自第二側邊S2處的環境雜光的干擾問題。

以下將搭配圖1C至圖1D，對此進行進一步地解說。

更具體而言，如圖1C與圖1D所示，各準直偵測光束DL的寬度尺寸S雖小於觸控物O，但由於觸控物O可能會移動或處在各準直偵測光束DL的邊緣處，因此觸控物O可能無法完全遮蔽準直偵測光束DL，而造成漏光。舉例而言，如圖1C所示當觸控物O處於位置Oa時，準直偵測光束DL會經過觸控物O的右側邊緣漏光，而被高反光物體A的部分A2反射。另一方面，如圖1D所示，當觸控物O向右移動至位置Ob時，準直偵測光束DL則會經過觸控物O的左側邊緣漏光，而被高反光物體A的部分A1反射。

這些時候，對於位於第三側邊S3側的光學感測模組120A，會收到高反光物體A所反射的雜光訊號SA，對於由高反光物體A的部分A1與部分A2所反射的雜光訊號SA1、SA2，由於雜光訊號SA1、SA2與觸控點訊號SO兩者的訊號位置不同，因此不會和真正的觸控點訊號SO耦合，可被判斷為不同的訊號。另一方面，如圖1C所示，對於位於第四側邊S4側的光學感測模組120B，由於雜光訊號SA1、SA2與觸控點訊號SO的訊號位置也皆不同，因此光學感測模組120B所接收到的雜光訊號SA1、SA2，也都不會和真正的觸控點訊號SO耦合，也可被判斷為不同的訊號。

由於被環境中的高反光物體A所反射的雜光訊號SA有上述特徵，即雜光訊號SA的位置與真正的觸控點訊號SO並不相同，因此，本實施例的光學觸控裝置100可藉由處理單元130控制光學感測模組120A、120B依據各準直偵測光束DL的位置而分別對一對應的預定偵測範圍RI（region of interest）進行偵測。換言之，本實施例的光學觸控裝置100可設定光學感測模組120A、120B的預定偵測範圍RI，如此就同時限定了光學感測模組120A、120B的視場邊界，進而讓反光物體A隔離在光學感測模組120A、120B的預定偵測範圍RI外。此時反光物體A的雜光訊號SA就不會使處理單元130造成誤偵測，影響光學觸控裝置100的判斷與操作。

以下將搭配圖2A至圖4E，針對本實施例的光學觸控裝置100各元件及模組的功能進行進一步地說明。其中，將搭配圖2A至圖2E，針對預定偵測範圍RI的定義以及如何判斷為有效感測訊號的算法進行進一步地解說。接著，將搭配圖3A至圖3F，針對無效感測訊號的來源以及特徵進行進一步地解說。之後，將搭配圖4A至圖4E，針對光學觸控裝置100的運作步驟進行進一步地解說。

圖2A至圖2C是圖1A的光源模組的不同發光元件所對應的不同預定偵測範圍的示意圖。圖2D至圖2E是圖2C的光學感測模組的感測訊號示意圖。請參照圖2A至圖2C，在本實施例中，各發光元件LE在不同的光學感測模組120A、120B中都有一組對應的預定偵測範圍RI。具體而言，在本實施例中，各發光元件LE提供的準直偵測光束DL與第一側邊S1以及第二側邊S2分別相交於一第一偵測邊界位置DB1與一第二偵測邊界位置DB2，在其中一發光元件LE提供準直偵測光束DL時，準直偵測光束DL的第一偵測邊界位置DB1與第二偵測邊界位置DB2與其中一光學感測模組120A、120B的位置的連線定義出準直偵測光束DL在此一光學感測模組120A、120B中所對應的預定偵測範圍RI。如此，每一個發光元件LE在光學感測模組120A、120B中都有一組對應的預定偵測範圍RI。當發光元件LE循序點亮時，分別位於兩角落C1、C2的光學感測模組120A、120B的對應的預定偵測範圍RI也會跟著切換到此一點亮的發光元件LE的對應的預定偵測範圍RI。

舉例而言，如圖2A所示，如靠近第三側邊S3側的第一顆發光元件LE1點亮時，光學感測模組120A、120B分別有對應的預定偵測範圍RI1A、RI1B。如圖2B所示，當點亮靠近第三側邊S3側的第二顆發光元件LE2時，光學感測模組120A、120B分別跟著切換到第二顆發光元件LE2所對應的預定偵測範圍RI2A、RI2B。依此類推，如圖2C所示，當點亮靠近第三側邊S3側的第三顆發光元件LE3時，光學感測模組120A、120B分別跟著切換到第三顆發光元件LE3所對應的預定偵測範圍RI3A、RI3B。

進一步而言，圖2D表示了光學感測模組120A、120B在這些不同的時段中所可能接收到的感測訊號，橫軸為接收訊號的對應畫素位置，縱軸為訊號強度。在本實施例中，處理單元130可取得感測訊號的最高點當作訊號位置，並且判斷感測訊號位置是否大於視場邊界FB1且小於視場邊界FB2，如果判斷後結果為「是」，則處理單元130判斷感測訊號落在光學感測模組120A、120B的預定偵測範圍RI內。如果判斷後結果為「否」，則判斷感測訊號落在光學感測模組120A、120B的預定偵測範圍RI外。

並且，如圖2E所示，為了過濾雜訊，光學感測模組120A、120B與處理單元130除了設定預定偵測範圍RI外，還會設定關於最低訊號寬度的一預定閥值。當處理單元130判斷光學感測模組120A、120B所接收到的感測訊號的訊號寬度必須大於此預定閥值，才會判斷其為真實的觸控點訊號SO。一般而言，觸控訊號的形狀會呈現為方波或是高斯波形，因觸控訊號的形狀不會為相同形狀，因此，觸控訊號寬度是採用訊號的半高寬W (FWHM)來定義。舉例而言，由於觸控物O離光學感測模組120A、120B越遠，其訊號寬度越小，因此，此預定閥值可由最遠的偵測點（即觸控區域TA的邊緣處）來決定。

如此，如圖2A至圖2E，在本實施例中，當光學感測模組120A、120B收到的感測訊號被判斷為落在光學感測模組120A、120B的預定偵測範圍RI內且大於此預定閥值時，才會被判斷為真實的觸控點訊號SO，此時，處理單元130才會控制光學感測模組120A、120B輸出對應的一有效感測訊號，並基於此對應的有效感測訊號進行後續關於觸控點位置的計算。

圖3A至圖3F是圖1A的光學觸控裝置的觸控區域與無效感測訊號的示意圖。請參照圖3A與圖3D，在本實施例中，觸控區域TA並沒有觸控物O的存在，因此當不同發光元件LE被點亮時，此時的感測訊號為雜光訊號SA的特徵，亦即為無效感測訊號。如圖3A至圖3C所示，在本實施例中，當靠近第三側邊S3側的第一顆發光元件LE1點亮時，分別位於兩角落C1、C2的光學感測模組120A、120B分別會接收到一感測訊號SA（如圖3B至圖3C所示）。如圖3B與圖3C所示，此時的感測訊號SA會落於光學感測模組120A所設的視場邊界FB1、FB2內，但卻會落於光學感測模組120B所設的視場邊界FB1、FB2外。因此，處理單元130可基於光學感測模組120B的結果，判斷感測訊號SA為無效感測訊號。也就是說，在本實施例中，只要感測訊號落於光學感測模組120A、120B中任一者所設的視場邊界FB1、FB2外，處理單元130即可判斷其為無效感測訊號。

此外，若環境中的高反光物體A相當接近觸控區域TA的邊緣時，此時光學感測模組120A、120B所收到的感測訊號SA會非常接近光學感測模組120A、120B所設的視場邊界FB1處。因此觸控區域TA的下方需保留一定區域R不能有物體，讓光學感測模組120A、120B所收到的關於環境雜光的感測訊號SA和視場邊界FB1至少保持一個訊號寬度，以利於判斷及分辨有效感測訊號與無效感測訊號的差異。此外，圖3D至圖3F則表示了當靠近第三側邊S3側的第五顆發光元件LE5點亮時，光學感測模組120A、120B所接收到關於環境雜光的感測訊號SA的特徵，如圖3E至圖3F所示，此時的感測訊號SA亦皆會落於光學感測模組120A、120B所設的視場邊界FB1、FB2外，因此可被判斷為無效感測訊號。

如此，依據圖2A至圖3F，在本實施例中，光學觸控裝置100即可藉由各發光元件LE對於預定偵測範圍RI的定義，以及對於有效感測訊號與無效感測訊號的判斷，光學觸控裝置100即可過濾環境中的高反光物體A所反射的雜光訊號SA的干擾。

圖4A是本發明一實施例的一種光學觸控方法的流程圖。圖4B至圖4E是圖1A的光學觸控裝置的觸控點與感測訊號的示意圖。圖4F是圖1A的光學觸控裝置的觸控點計算方法的示意圖請參照圖4A，在本實施例中，光學觸控方法例如可利用圖1A中的光學觸控裝置100來執行。以下並搭配圖4B至圖4F，來進一步描述如何利用光學觸控裝置100中的各元件來執行本實施例的光學觸控方法。

首先，執行步驟S110，控制光源模組110的多個發光元件LE分別在不同時段中對觸控區域TA提供準直偵測光束DL，並控制至少一光學感測模組120A、120B依據準直偵測光束DL的位置偵測並輸出對應的有效感測訊號，其中步驟S110包含下列步驟S110A與步驟S110B。

具體而言，處理單元130可用以執行步驟S110A，點亮光源模組110的其中一發光元件LE，以對觸控區域TA提供一準直偵測光束DL。接著，處理單元130可用以執行步驟S110B，處理單元130控制至少一光學感測模組120A、120B依據準直偵測光束DL的位置而分別對一對應的預定偵測範圍RI進行偵測並輸出對應的有效感測訊號。

更詳細而言，執行步驟S110B的方法可包含下述步驟。在本實施例中，當處理單元130分別對對應的預定偵測範圍RI進行偵測時，至少一光學感測模組120A、120B依據接收到的光線產生一感測訊號。處理單元130判斷感測訊號是否位於準直偵測光束DL所對應的預定偵測範圍RI內以及判斷感測訊號是否大於一閥值，若是，則判斷感測訊號為有效感測訊號後，輸出對應的有效感測訊號，以供後續步驟用以計算觸控點位置。舉例而言，如圖4B至圖4E所示，以點亮靠近第三側邊S3側的第五顆發光元件LE5為例，當此一發光元件LE5被點亮時，處理單元130即能取得如圖4C與圖4E所示的有效感測訊號。如圖4C所示，由鄰近第四側邊S4的光學感測模組120B所取得的有效感測訊號即為真實觸控點的訊號。而如圖4E所示，由鄰近第三側邊S3的光學感測模組120A所取得的有效感測訊號亦即為真實觸控點的訊號。(其中，關於預定偵測範圍RI的定義，以及對於有效感測訊號與無效感測訊號的判斷的執行細節可同時參照圖2A至圖3F的相關敘述段落，在此就不再贅述。)

進一步而言，在完成點亮光源模組110的其中一發光元件LE後，處理單元130會關閉此一發光元件LE後，並再點亮另一發光元件LE，並重複操作步驟S110A與步驟S110B，再關閉第二次點亮的發光元件LE，並再點亮另一發光元件LE，並再次重複操作步驟S110A與步驟S110B，直至光源模組110的所有發光元件LE皆完成步驟S110A與步驟S110B一次。在本實施例中，處理單元130控制各發光元件LE依序對觸控區域TA提供各準直偵測光束DL。但本發明不以此為限。在其他實施例中，各發光元件LE的點亮亦可不依照固定順序，但需所有發光元件LE皆完成點亮、執行步驟S110A與步驟S110B一次、並關閉後，才能使同一發光元件LE重新執行步驟S110A與步驟S110B。

換言之，當光學觸控裝置100的處理單元130控制光源模組110的其中一發光元件LE對觸控區域TA提供準直偵測光束DL後，光學觸控裝置100須在光源模組110的其他各發光元件LE皆完成對觸控區域TA提供各準直偵測光束DL的步驟後，處理單元130才會使光源模組110的此一發光元件LE再次對觸控區域TA提供準直偵測光束DL。舉例而言，在本實施例中，光學觸控裝置100的基本回報速度頻率為100 赫茲（Hz），因此處理單元130的處理時間以及後續的運算時間需要在10 毫秒內完成，因此光源模組110須至少在此一時間的部分時段內（因為還需要保留運算時間）將所有發光元件LE皆點亮過一次，以取得觸控區域TA中的各個位置上關於觸控物O的有效感測訊號，以供後續步驟進行運算。

當光源模組110的所有發光元件LE皆完成步驟S110A與步驟S110B一次後，處理單元130即能執行步驟S120，依據各有效感測訊號計算出於觸控區域TA上的觸控物O的位置。舉例而言，如圖4F所示，處理單元130可基於這些有效感測訊號在光學感測模組120A、120B中所對應的像素位置，而計算並取得這些有效感測訊號在光學感測模組120A、120B中所對應的視角，進而取得觸控物O於觸控區域TA中相對於光學感測模組120A、120B的視角。如此，基於這些視角資訊，處理單元130即可利用三角定位法，計算出一觸控座標，而取得真實的觸控點位置。

如此一來，光學觸控裝置100即可針對各發光元件LE設定一預定偵測範圍RI來進行關於有效感測訊號的判斷，而可過濾環境中的高反光物體A所反射的雜光訊號SA的干擾，進而提高觸控點位置的精確度。

值得注意的是，在前述的實施例中，光學觸控裝置100雖以具有二光學感測模組120A、120B為例示，但本發明不以此為限。在其他的實施例中，光學觸控裝置100亦可僅具有一光學感測模組。以下將另舉兩實施例來做進一步的說明。

圖5A是依照本發明的實施例的另一種光學觸控裝置的架構示意圖。圖5B至圖5C是圖5A的光學觸控裝置的觸控點與感測訊號的示意圖。圖5D是圖5A的光學觸控裝置的觸控點計算方法的示意圖。請參照圖5A至圖5D，本實施例的光學觸控裝置500與圖1A的光學觸控裝置100類似，而差異如下所述。請參照圖5A，在本實施例中，光學感測模組520的數量為一個，且光學感測模組520鄰近於與第一側邊S1相鄰的其中一角落C1或角落C2，只要光學感測模組520的感測範圍涵蓋觸控區域TA即可。舉例而言，在本實施例中，光學感測模組520鄰近於第一側邊S1與第三側邊S3相接的角落C1。並且，如圖5B至圖5C所示，光學觸控裝置100即可針對各發光元件LE設定一預定偵測範圍RI來進行關於有效感測訊號的判斷，而可過濾環境中的高反光物體A所反射的雜光訊號SA的干擾。進一步而言，如圖5C所示，光學感測模組520亦可判斷光學感測模組520所取得的感測訊號是有效感測訊號或無效感測訊號的判斷。換言之，光學觸控裝置500亦可用以執行圖4A的光學觸控方法，並使光學感測模組520取得有效感測訊號。

然而，在本實施例中，由於光學觸控裝置500只具有一光學感測模組520，因此在進行相關運算後，只能取得觸控物O於觸控區域TA中相對於此光學感測模組520的視角資訊θ，但由於處理單元130亦能取得此一視角資訊θ是在點亮哪一顆發光元件LE時取得的資訊。如此，如圖5D所示，亦等同處理單元130能同時取得觸控物O於觸控區域TA中相對於此光學感測模組520的視角資訊θ以及觸控物O於觸控區域TA中的X軸向的位置資訊DX。如此一來，如圖5D所示，處理單元130即可利用已知的光學感測模組520距第二側邊S2的最短距離資訊H、上述的視角資訊θ以及位置資訊DX以及三角函數公式計算出觸控物O的觸控座標，而取得真實的觸控點位置。

如此一來，光學觸控裝置500亦可針對各發光元件LE設定預定偵測範圍RI來進行關於有效感測訊號的判斷，而可過濾環境中的高反光物體A所反射的雜光訊號SA的干擾，進而提高觸控點位置的精確度，進而實現與前述光學觸控裝置100類似的功能與優點，在此就不再贅述。

圖6A是依照本發明的實施例的另一種光學觸控裝置的架構示意圖。圖6B至圖6C是圖6A的光學觸控裝置的觸控點與感測訊號的示意圖。圖6D是圖6A的光學觸控裝置的觸控點計算方法的示意圖。請參照圖6A至圖6D，本實施例的光學觸控裝置600與圖1A的光學觸控裝置100類似，而差異如下所述。請參照圖6A，在本實施例中，光學感測模組620可鄰近於第三側邊S3或第四側邊S4，且光學感測模組620的一感測面朝向觸控區域TA，以使其感測範圍涵蓋觸控區域TA。換言之，光學感測模組620可設於第三側邊S3或第四側邊S4的其中一者上，只要光學感測模組620的感測範圍涵蓋觸控區域TA即可。舉例而言，在本實施例中，光學感測模組620位於第三側邊S3上，並朝向觸控區域TA，而面向第四側邊S4。

並且，如圖6B至圖6C所示，光學觸控裝置600亦可針對各發光元件LE設定一預定偵測範圍RI來進行關於有效感測訊號的判斷，而可過濾環境中的高反光物體A所反射的雜光訊號SA的干擾。進一步而言，如圖6C所示，光學感測模組620亦可判斷光學感測模組620所取得的感測訊號是有效感測訊號或無效感測訊號的判斷。換言之，光學觸控裝置600亦可用以執行圖4A的光學觸控方法，並使光學感測模組620取得有效感測訊號。

並且，類似於圖5A的光學觸控裝置500，在本實施例中，光學觸控裝置600的處理單元130亦能同時取得觸控物O於觸控區域TA中相對於此光學感測模組620的視角資訊θ以及觸控物O於觸控區域TA中的X軸向的位置資訊DX。如此一來，光學觸控裝置600的處理單元130即可利用已知的光學感測模組620距第二側邊S2的最短距離資訊H、上述的視角資訊θ以及位置資訊DX以及三角函數公式計算出觸控物O的觸控座標，而取得真實的觸控點位置。

如此一來，光學觸控裝置600亦可針對各發光元件LE設定預定偵測範圍RI來進行關於有效感測訊號的判斷，而可過濾環境中的高反光物體A所反射的雜光訊號SA的干擾，進而提高觸控點位置的精確度，進而實現與前述光學觸控裝置100類似的功能與優點，在此就不再贅述。

綜上所述，本發明的光學觸控裝置以及光學觸控方法可針對光源模組的各發光元件設定預定偵測範圍來進行關於有效感測訊號的判斷，而可過濾環境中的高反光物體所反射的雜光訊號的干擾，進而提高觸控點位置的精確度。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

100、500、600：光學觸控裝置 110：光源模組 120、120A、120B、520、620：光學感測模組 130：處理單元 A：高反光物體 A1、A2：部分 LE、LE1、LE2、LE3、LE5：發光元件 C1、C2：角落 D1：排列方向 DB1：第一偵測邊界位置 DB2：第二偵測邊界位置 DL：準直偵測光束 DX：位置資訊 FB1、FB2：視場邊界 H：距離資訊 O：觸控物 Oa、Ob：位置 R：區域 RI、RI1A、RI1B、RI2A、RI2B、RI3A、RI3B：預定偵測範圍 S：寬度尺寸 S1：第一側邊 S2：第二側邊 S3：第三側邊 S4：第四側邊 SA、SA1、SA2、SO：訊號 TA：觸控區域 W：半高寬 θ：視角資訊

圖1A是依照本發明的實施例的一種光學觸控裝置的架構示意圖。圖1B至圖1D是利用圖1A的光學觸控裝置進行偵測的示意圖。圖2A至圖2C是圖1A的光源模組的不同發光元件所對應的不同預定偵測範圍的示意圖。圖2D至圖2E是圖2C的光學感測模組的感測訊號示意圖。圖3A至圖3F是圖1A的光學觸控裝置的觸控區域與無效感測訊號的示意圖。圖4A是本發明一實施例的一種光學觸控方法的流程圖。圖4B至圖4E是圖1A的光學觸控裝置的觸控點與感測訊號的示意圖。圖4F是圖1A的光學觸控裝置的觸控點計算方法的示意圖。圖5A是依照本發明的實施例的另一種光學觸控裝置的架構示意圖。圖5B至圖5C是圖5A的光學觸控裝置的觸控點與感測訊號的示意圖。圖5D是圖5A的光學觸控裝置的觸控點計算方法的示意圖圖6A是依照本發明的實施例的另一種光學觸控裝置的架構示意圖。圖6B至圖6C是圖6A的光學觸控裝置的觸控點與感測訊號的示意圖。圖6D是圖6A的光學觸控裝置的觸控點計算方法的示意圖

100：光學觸控裝置 110：光源模組 120、120A、120B：光學感測模組 130：處理單元 LE：發光元件 C1、C2：角落 D1：排列方向 S1：第一側邊 S2：第二側邊 S3：第三側邊 S4：第四側邊 TA：觸控區域

Claims

一種光學觸控裝置，具有一觸控區域，該觸控區域具有一第一側邊與一第二側邊，該第一側邊與該第二側邊彼此相對，且該光學觸控裝置包括：一光源模組，包括多個發光元件，其中該些發光元件鄰近於該觸控區域的該第一側邊，且沿著與該第一側邊平行的一排列方向排列，各該發光元件在不同時段中分別對該觸控區域提供一偵測光束，各該偵測光束為一準直偵測光束，各該發光元件提供的該準直偵測光束與該第一側邊以及該第二側邊分別相交於一第一偵測邊界位置與一第二偵測邊界位置，在其中一該發光元件提供該發光元件的該準直偵測光束時，該準直偵測光束的該第一偵測邊界位置與該第二偵測邊界位置與該至少一光學感測模組的位置的連線定義出該準直偵測光束所對應的一預定偵測範圍；至少一光學感測模組，具有一光軸方向，且該光軸方向偏離該偵測光束於該觸控區域中的行進方向；以及一處理單元，耦接該光源模組與該至少一光學感測模組，其中該處理單元控制該光源模組的各該發光元件輪流對該觸控區域提供各該偵測光束，且在各該發光元件提供各該偵測光束時，該處理單元控制該至少一光學感測模組依據各該偵測光束的位置而分別對對應的該預定偵測範圍進行偵測並輸出一感測訊號，且該處理單元依據該些感測訊號計算出於該觸控區域上的一觸控物的位置。
如申請專利範圍第1項所述的光學觸控裝置，其中各該偵測光束為一準直偵測光束，該處理單元控制該光源模組的其中一該發光元件對該觸控區域提供該準直偵測光束，且在該光源模組的其他各該發光元件皆完成對該觸控區域提供各該準直偵測光束的步驟後，該處理單元控制該光源模組的其中一該發光元件再次對該觸控區域提供該準直偵測光束。
如申請專利範圍第2項所述的光學觸控裝置，其中該處理單元控制各該發光元件依序對該觸控區域提供各該準直偵測光束。
如申請專利範圍第1項所述的光學觸控裝置，其中當該處理單元分別對對應的該預定偵測範圍進行偵測時，該至少一光學感測模組依據接收到的光線產生該感測訊號，且該處理單元判斷該感測訊號是否位於該準直偵測光束所對應的該預定偵測範圍內以及判斷該感測訊號是否大於一閥值，若是，則判斷該感測訊號為一有效感測訊號後，輸出對應的該有效感測訊號。
如申請專利範圍第1項所述的光學觸控裝置，其中各該偵測光束為一該準直偵測光束，且各該準直偵測光束的寬度尺寸小於該觸控物的尺寸。
如申請專利範圍第1項所述的光學觸控裝置，其中該至少一光學感測模組的數量為一個，且該光學感測模組鄰近於與該第一側邊相鄰的其中一角落。
如申請專利範圍第1項所述的光學觸控裝置，其中該觸控區域具有一第三側邊與一第四側邊，該第三側邊與該第四側邊彼此相對，且該第三側邊與該第四側邊連接該第一側邊與該第二側邊，且該至少一光學感測模組的數量為一個，該光學感測模組鄰近於該第三側邊或該第四側邊。
如申請專利範圍第1項所述的光學觸控裝置，其中各該偵測光束為一該準直偵測光束，且各該發光元件的各該準直偵測光束的行進方向相同。
如申請專利範圍第1項所述的光學觸控裝置，其中該至少一光學感測模組的數量為兩個，該些光學感測模組分別對應該觸控區域的二角落而配置，且各該光學感測模組的該光軸方向與該偵測光束於該觸控區域中的行進方向不平行。
一種光學觸控方法，包括：控制一光源模組的多個發光元件分別在不同時段中對一觸控區域提供一偵測光束，其中該觸控區域具有一第一側邊與一第二側邊，該第一側邊與該第二側邊彼此相對，且該些發光元件鄰近於該觸控區域的該第一側邊，且沿著與該第一側邊平行的一排列方向排列，其中各該偵測光束為一準直偵測光束，且各該發光元件提供的該準直偵測光束與該第一側邊以及該第二側邊分別相交於一第一偵測邊界位置與一第二偵測邊界位置，在其中一該發光元件提供該發光元件的該準直偵測光束時，該準直偵測光束的該第一偵測邊界位置與該第二偵測邊界位置與該至少一光學感測模組的位置的連線定義出該準直偵測光束所對應的一預定偵測範圍；控制至少一光學感測模組依據該偵測光束的位置而分別對對應的該預定偵測範圍進行偵測並輸出一感測訊號，其中該至少一光學感測模組具有一光軸方向，且該光軸方向偏離該偵測光束於該觸控區域中的行進方向；以及依據各該感測訊號計算出於該觸控區域上的一觸控物的位置。
如申請專利範圍第10項所述的光學觸控方法，其中各該偵測光束為一準直偵測光束，且控制該光源模組的該些發光元件分別在不同時段中對該觸控區域提供該準直偵測光束的方法包括：控制該光源模組的其中一該發光元件對該觸控區域提供該準直偵測光束，且在該光源模組的其他各該發光元件皆完成對該觸控區域提供各該準直偵測光束的步驟後，該處理單元控制該光源模組的其中一該發光元件再次對該觸控區域提供該準直偵測光束。
如申請專利範圍第11項所述的光學觸控方法，其中控制該光源模組的該些發光元件分別在不同時段中對該觸控區域提供該準直偵測光束的方法包括：控制該光源模組的各該發光元件依序對該觸控區域提供各該準直偵測光束。
如申請專利範圍第10項所述的光學觸控方法，其中控制該至少一光學感測模組依據該準直偵測光束的位置而分別對對應的該預定偵測範圍進行偵測並輸出該感測訊號的方法包括：該至少一光學感測模組依據接收到的光線產生該感測訊號；判斷該感測訊號是否位於該準直偵測光束所對應的該預定偵測範圍內以及判斷該感測訊號是否大於一閥值，若是，則判斷該感測訊號為一有效感測訊號；以及輸出該有效感測訊號。
如申請專利範圍第10項所述的光學觸控方法，其中各該偵測光束為一準直偵測光束，且各該準直偵測光束的寬度尺寸小於該觸控物的尺寸。
如申請專利範圍第10項所述的光學觸控方法，其中該至少一光學感測模組的數量為一個，且該光學感測模組鄰近於與該第一側邊相鄰的其中一角落。
如申請專利範圍第10項所述的光學觸控方法，其中該觸控區域具有一第三側邊與一第四側邊，該第三側邊與該第四側邊彼此相對，且該第三側邊與該第四側邊連接該第一側邊與該第二側邊，且該至少一光學感測模組的數量為一個，該光學感測模組鄰近於該第三側邊或該第四側邊。
如申請專利範圍第10項所述的光學觸控方法，其中各該偵測光束為一準直偵測光束，且各該發光元件的各該準直偵測光束的行進方向相同。
如申請專利範圍第10項所述的光學觸控方法，其中該至少一光學感測模組的數量為兩個，該些光學感測模組分別對應該觸控區域的二角落而配置，且各該光學感測模組的該光軸方向與該偵測光束於該觸控區域中的行進方向不平行。
一種光學觸控裝置，具有一觸控區域，該觸控區域具有一第一側邊與一第二側邊，該第一側邊與該第二側邊彼此相對，且該光學觸控裝置包括：一光源模組，包括多個發光元件，其中該些發光元件鄰近於該觸控區域的該第一側邊，且沿著與該第一側邊平行的一排列方向排列，各該發光元件在不同時段中分別對該觸控區域提供一偵測光束，其中各該偵測光束為一準直偵測光束，且各該發光元件的各該準直偵測光束的行進方向相同；至少一光學感測模組，具有一光軸方向，且該光軸方向偏離該偵測光束於該觸控區域中的行進方向；以及一處理單元，耦接該光源模組與該至少一光學感測模組，其中該處理單元控制該光源模組的各該發光元件輪流對該觸控區域提供各該偵測光束，且在各該發光元件提供各該偵測光束時，該處理單元控制該至少一光學感測模組依據各該偵測光束的位置而分別對對應的該預定偵測範圍進行偵測並輸出一感測訊號，且該處理單元依據該些感測訊號計算出於該觸控區域上的一觸控物的位置。
一種光學觸控方法，包括：控制一光源模組的多個發光元件分別在不同時段中對一觸控區域提供一偵測光束，其中該觸控區域具有一第一側邊與一第二側邊，該第一側邊與該第二側邊彼此相對，且該些發光元件鄰近於該觸控區域的該第一側邊，且沿著與該第一側邊平行的一排列方向排列，其中各該偵測光束為一準直偵測光束，且各該發光元件的各該準直偵測光束的行進方向相同；控制至少一光學感測模組依據該偵測光束的位置而分別對對應的該預定偵測範圍進行偵測並輸出一感測訊號，其中該至少一光學感測模組具有一光軸方向，且該光軸方向偏離該偵測光束於該觸控區域中的行進方向；以及依據各該感測訊號計算出於該觸控區域上的一觸控物的位置。