光學(xué)觸控系統(tǒng)的曝光機制及使用該機制的光學(xué)觸控系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種光學(xué)觸控系統(tǒng)的曝光機制，所述光學(xué)觸控系統(tǒng)包含多個圖像傳感器及多個主動光源，每一所述主動光源對應(yīng)相關(guān)的所述圖像傳感器發(fā)光。所述曝光機制包含：用所述圖像傳感器以采樣循環(huán)獲取圖像幀以使每一所述圖像傳感器獲取亮圖像，其中所述采樣循環(huán)包含多個工作模式且每一所述工作模式中至少一所述圖像傳感器以采樣時間獲取所述亮圖像；以所有所述圖像傳感器在一去噪采樣時間同時獲取暗圖像；以及計算每一所述圖像傳感器獲取的所述亮圖像與所述暗圖像的差分圖像。
【專利說明】光學(xué)觸控系統(tǒng)的曝光機制及使用該機制的光學(xué)觸控系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是關(guān)于一種光學(xué)觸控系統(tǒng)，特別是關(guān)于一種可縮短所有圖像傳感器獲取一張亮圖像及一張暗圖像所需的總采樣時間的光學(xué)觸控系統(tǒng)的曝光機制及使用所述機制的光學(xué)觸控系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]光學(xué)觸控系統(tǒng)通常利用多個圖像傳感器輪流獲取包含觸控面圖像的多個圖像幀，并根據(jù)所述圖像幀中手指圖像的位置來進行物體定位。
[0003]例如參照圖1A所不,其顯不一種已知光學(xué)觸控系統(tǒng)9的不意圖，其包含觸控面91、四個圖像傳感器921-924以及四個主動光源931-934。當(dāng)每一所述圖像傳感器921-924獲取圖像時，相關(guān)的所述主動光源931-934發(fā)光以提供獲取圖像時所需的光。
[0004]已知可通過計算亮圖像及暗圖像的差分圖像以消除環(huán)境光的影響。
[0005]例如參照圖1B所示,所述圖像傳感器921相對所述主動光源931發(fā)光時獲取亮圖像Iqn后，再相對所述主動光源931熄滅時獲取暗圖像Iqff ;所述圖像傳感器922-924也一樣。處理單元(未圖示)則計算所述亮圖像Iw及所述暗圖像Itw的差分圖像(Iw-1tw)并根據(jù)所述差分圖像進行物體定位。假設(shè)所述圖像傳感器921-924的采樣時間為T，則所有圖像傳感器921-924獲取完一張亮圖像Iw及一張暗圖像Iqff總共必須花費8T的時間，如此會降低所述圖像傳感器921-924所獲取圖像的同步性。尤其當(dāng)圖像傳感器的數(shù)目愈多時，所有圖像傳感器獲取完一張亮圖像及一張暗圖像所需花費的時間愈長。
[0006]有鑒于此，本發(fā)明還提出一種光學(xué)觸控系統(tǒng)的曝光機制及使用所述機制的光學(xué)觸控系統(tǒng)，其可縮短一個采樣循環(huán)所花費的總時間，故可增加多個圖像傳感器獲取圖像幀的同步性以提高定位精確度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在提供一種光學(xué)觸控系統(tǒng)的曝光機制及使用所述機制的光學(xué)觸控系統(tǒng)，其具有較短的采樣循環(huán)時間并可提高系統(tǒng)操作頻率。
[0008]本發(fā)明另一目的在提供一種光學(xué)觸控系統(tǒng)的曝光機制及使用所述機制的光學(xué)觸控系統(tǒng)，其可消除環(huán)境光影響。
[0009]本發(fā)明提供一種光學(xué)觸控系統(tǒng)的曝光機制，所述光學(xué)觸控系統(tǒng)包含多個圖像傳感器及多個主動光源且每一所述主動光源對應(yīng)相關(guān)的所述圖像傳感器發(fā)光。所述曝光機制包含:以所述圖像傳感器以采樣循環(huán)獲取圖像幀以使每一所述圖像傳感器獲取亮圖像，其中所述采樣循環(huán)包含多個工作模式且每一所述工作模式中至少一所述圖像傳感器以采樣時間獲取所述亮圖像；以所有所述圖像傳感器于一去噪采樣時間同時獲取暗圖像；及以處理單元計算每一所述圖像傳感器獲取的所述亮圖像與暗圖像的差分圖像。
[0010]本發(fā)明還提供一種光學(xué)觸控系統(tǒng)，包含一個觸控面、多個反光條、第一圖像傳感器、第一主動光源、第二圖像傳感器、第二主動光源以及處理單元。所述反光條分別設(shè)置于所述觸控面的邊緣。所述第一圖像傳感器于第一采樣時間及去噪采樣時間獲取橫跨所述觸控面的圖像幀，以分別獲取第一亮圖像及第一暗圖像。所述第一主動光源鄰接所述第一圖像傳感器設(shè)置并相對所述第一采樣時間發(fā)光。所述第二圖像傳感器于第二采樣時間及所述去噪采樣時間獲取橫跨所述觸控面的圖像幀，以分別獲取第二亮圖像及第二暗圖像。所述第二主動光源鄰接所述第二圖像傳感器設(shè)置并相對所述第二采樣時間發(fā)光。所述處理單元計算所述第一亮圖像與所述第一暗圖像的第一差分圖像，并計算所述第二亮圖像與所述第二暗圖像的第二差分圖像。
[0011]本發(fā)明還提供一種光學(xué)觸控系統(tǒng)，包含觸控面、多個發(fā)光條、第一圖像傳感器、第二圖像傳感器及處理單元。所述發(fā)光條分別設(shè)置于所述觸控面的邊緣。所述第一圖像傳感器于第一采樣時間及去噪采樣時間獲取橫跨所述觸控面的圖像幀以分別獲取第一亮圖像及第一暗圖像，且位于所述第一圖像傳感器的視野范圍內(nèi)的所述發(fā)光條相對所述第一采樣時間發(fā)光。所述第二圖像傳感器于第二采樣時間及所述去噪采樣時間獲取橫跨所述觸控面的圖像幀以分別獲取第二亮圖像及第二暗圖像，且位于所述第二圖像傳感器的視野范圍內(nèi)的所述發(fā)光條相對所述第二采樣時間發(fā)光。所述處理單元計算所述第一亮圖像與所述第一暗圖像的第一差分圖像，并計算所述第二亮圖像與所述第二暗圖像的第二差分圖像。
[0012]一實施例中，每一所述工作模式的所述采樣時間相同且所述采樣時間相同于所述去噪米樣時間。
[0013]一實施例中，每所述工作模式的所述采樣時間不同且所述去噪采樣時間等于最短的所述采樣時間。
[0014]一實施例中，部分所述工作模式的所述采樣時間不同且所述去噪采樣時間等于最短的所述采樣時間。
[0015]一實施例中，所述處理單元還可根據(jù)所述工作模式的所述采樣時間與所述去噪采樣時間的時間比例調(diào)整相關(guān)的所述暗圖像的像素灰階值；以及計算每一所述圖像傳感器獲取的所述亮圖像與調(diào)整后的所述暗圖像的差分圖像。
[0016]一實施例中，所述圖像傳感器先同時獲取所述暗圖像后再以所述采樣循環(huán)獲取所述亮圖像，或者先以所述采樣循環(huán)獲取所述亮圖像后再同時獲取所述暗圖像。
[0017]本發(fā)明實施例的光學(xué)觸控系統(tǒng)及其曝光機制中，由于一個米樣循環(huán)中被獲取的亮圖像與相同的去噪采樣時間中被獲取的暗圖像進行差分運算以消除環(huán)境光影響，因此可縮短所有圖像傳感器獲取完一張亮暗圖像所花費的時間。此外，兩個連續(xù)的采樣循環(huán)可共用同一個去噪采樣時間中被獲取的暗圖像，以進而縮短總采樣時間并增加系統(tǒng)操作頻率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1A顯示已知光學(xué)觸控系統(tǒng)的示意圖；
[0019]圖1B顯示圖1A的光學(xué)觸控系統(tǒng)的運作示意圖；
[0020]圖2顯示本發(fā)明實施例的光學(xué)觸控系統(tǒng)的示意圖；
[0021]圖3顯示本發(fā)明實施例的光學(xué)觸控系統(tǒng)的曝光機制的流程圖；
[0022]圖4A-4C顯示第2圖的光學(xué)觸控系統(tǒng)的曝光機制的示意圖；
[0023]圖5顯示第2圖的光學(xué)觸控系統(tǒng)的曝光機制的另一示意圖；
[0024]圖6A-6B顯不本發(fā)明另一實施例的光學(xué)觸控系統(tǒng)的不意圖；[0025]圖7A-7C顯示圖2的光學(xué)觸控系統(tǒng)的另一曝光機制的示意圖；
[0026]圖8顯示圖2的光學(xué)觸控系統(tǒng)的曝光機制的另一示意圖。
[0027]附圖標(biāo)記說明
[0028]1、P、1"、9光學(xué)觸控系統(tǒng)11、91觸控面
[0029]111-114 轉(zhuǎn)角121-124 條狀光源
[0030]S11-S32圖像傳感器L11-L32主動光源
[0031]13處理單元IrI3、I5-16亮圖像
[0032]I/ -1/、V -V 亮圖像14、17 暗圖像
[0033]I/、1/暗圖像TrT3、T5-T6采樣時間
[0034]T1' -T3' >T5/ -T6'采樣時間T4、T7去噪采樣時間
[0035]T/、T/去噪采樣時間S41-S43步驟
[0036]921-924圖像傳感器931-934主動光源。
【具體實施方式】
[0037]為了讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征、和優(yōu)點能更明顯，下文將配合所附圖示，作詳細(xì)說明如下。于本發(fā)明的說明中，相同的構(gòu)件以相同的符號表示，在此提前說明。
[0038]請參照圖2所示，其顯示`本發(fā)明實施例光學(xué)觸控系統(tǒng)的示意圖。本實施例的光學(xué)觸控系統(tǒng)I包含觸控面11、多個圖像傳感器(例如sn、S12, S21, S22, S31 > s32)、多個條狀光源121-124及處理單元13。所述圖像傳感器可為CXD圖像傳感器、CMOS圖像傳感器或其他用以獲取圖像資料的傳感裝置，其用以獲取橫跨所述觸控面11的圖像幀；其中，所述圖像傳感器例如可設(shè)置于所述觸控面11的轉(zhuǎn)角(例如111-114)或邊緣。所述處理單元13例如可為數(shù)位處理器(DSP)或其他可處理圖像資料的處理器，用以后處理所述圖像傳感器所獲取的圖像幀以進行物體定位；其中，所述處理單元13可利用已知方式進行物體定位，本發(fā)明的精神在于如何縮短所有圖像傳感器獲取完一張有效圖像所花費的時間；所述有效圖像包含一張亮圖像及一張暗圖像。
[0039]所述條狀光源121-124分別設(shè)置于所述觸控面11的邊緣并可為反光條(即被動光源)或發(fā)光條(即主動光源)。一實施例中，當(dāng)所述條狀光源121-124為反光條時，所述光學(xué)觸控系統(tǒng)I還包含多個主動光源(例如Ln、L12, L21, L22, L31 > L32)分別鄰接所述圖像傳感器S11-S32設(shè)置，例如所述主動光源L11-L32可分別設(shè)置于所述圖像傳感器S11-S32的側(cè)邊或上下緣，只要不阻擋所述圖像傳感器的視野范圍即可。另一實施例中，當(dāng)所述條狀光源121-124為發(fā)光條時，所述光學(xué)觸控系統(tǒng)I可不包含所述主動光源L11-L32,或者也可包含所述主動光源L11-L32用以作為亮度補償?shù)难a償光源，以補償轉(zhuǎn)角或圖像傳感器位置的亮度不連續(xù)。
[0040]所述主動光源(例如L11-L32或121-124)用以于所述圖像傳感器S11-S32獲取圖像時提供光，因此每一所述主動光源對應(yīng)相關(guān)的所述圖像傳感器發(fā)光。
[0041]請參照圖3所示，其顯示本發(fā)明實施例的光學(xué)觸控系統(tǒng)的曝光機制的流程圖，其包含:以采樣循環(huán)獲取圖像幀以使每一圖像傳感器獲取亮圖像(步驟S41);以所有圖像傳感器于一去噪采樣時間同時獲取暗圖像(步驟S42);以及計算每一圖像傳感器獲取的所述亮圖像與所述暗圖像的差分圖像(步驟s43)。
[0042]請參照圖2、3及4A-4C所示，圖4A-4C顯示圖2的光學(xué)觸控系統(tǒng)I的曝光機制的示意圖；其中，圖4B顯示所述條狀光源121-124為反光條時主動光源的運作示意圖而圖4C顯示所述條狀光源121-124為發(fā)光條時主動光源的運作示意圖。
[0043]步驟S41:所述圖像傳感器S11-S32以采樣循環(huán)分別獲取圖像幀，其中所述采樣循環(huán)例如包含第一工作模式、第二工作模式及第三工作模式。所述第一工作模式中，圖像傳感器Sn、S12于采樣時間T1獲取圖像幀且由于所述圖像傳感器Sn、S12相關(guān)的主動光源Ln、L12(圖4B)或主動光源122、123、124 (圖4C)相對所述采樣時間T1發(fā)光，因此每一所述圖像傳感器Sn、S12可分別獲取亮圖像I1 (包含圖像傳感器S11所獲取的亮圖像I111及圖像傳感器S12所獲取的亮圖像I1 12)。所述第二工作模式中，圖像傳感器s21、s22于采樣時間T2獲取圖像幀且由于所述圖像傳感器s21、S22相關(guān)的主動光源L21、L22 (圖4B)或主動光源121、122、124 (圖4C)相對所述采樣時間T2發(fā)光，因此每一所述圖像傳感器S21、S22可分別獲取亮圖像I2 (包含圖像傳感器S21所獲取的亮圖像I2 21及圖像傳感器S22所獲取的亮圖像I2—22)。所述第三工作模式中，圖像傳感器S31、S32于采樣時間T3獲取圖像幀且由于所述圖像傳感器S31、S32相關(guān)的主動光源L31、L32 (圖4B)或主動光源123 (圖4C)相對所述采樣時間T3發(fā)光，因此每一所述圖像傳感器S31、S32可分別獲取亮圖像I3 (包含圖像傳感器S31所獲取的亮圖像I3—31及圖像傳感器S32所獲取的亮圖像13 32 )。因此，所述采樣循環(huán)結(jié)束后，每一圖像傳感器均獲取亮圖像。必須說明的是，當(dāng)所述條狀光源121-124為發(fā)光條時，與圖像傳感器相關(guān)的主動光源是指位于所述圖像傳感器的視野范圍內(nèi)的主動光源121-124 ;當(dāng)所述條狀光源121-124為反光條時，與圖像傳感器相關(guān)的主動光源是指使位于所述圖像傳感器的視野范圍內(nèi)的反光條產(chǎn)生反射光的主動光源L11-L32 (例如與所述圖像傳感器鄰接的主動光源)?？梢粤私獾氖?，圖4C所圖示與所述圖像傳感器S11-S32相關(guān)的主動光源僅為例示性。
[0044]步驟S42:接著，所有圖像傳感器Sn-S32于去噪采樣時間T4同時獲取暗圖像I4 (包含圖像傳感器S11所獲取的暗圖像I4—n、圖像傳感器S12所獲取的暗圖像I4—12、圖像傳感器S21所獲取的暗圖像I4—21、圖像傳感器S22所獲取的暗圖像I4 22、圖像傳感器S31所獲取的暗圖像10I及圖像傳感器S32所獲取的暗圖像I4 32 );也即，所述去噪采樣時間T4中，所有主動光源L11-L32或121-124均熄滅(O·FF)。換句話說，所述圖像傳感器S11-S32在所有主動光源皆熄滅的條件下獲取圖像幀，故于本說明中稱的為暗圖像。
[0045]步驟S43:最后，所述處理單元13計算每一圖像傳感器獲取的亮圖像I1-13與所述
Sfe 圖像！4 的差分圖像(包括 II—11_?4—11、II—12_l4—12、工2—2「工4—21、^2_22_ ^4_22 工3—31_l4—31、3_32~^-4_32 ^
以消除環(huán)境光的影響。所述處理單元13則可根據(jù)所述差分圖像進行物體定位。
[0046]—實施例中，每一所述工作模式的所述采樣時間相同，所述采樣時間T1-T3可相同于所述去噪采樣時間T4 ;也即T1=T2=T3=T4q
[0047]一實施例中，不同的工作模式的所述采樣時間可相同或不同；也即，所述采樣時間T1-T4可相同或不同。例如，由于所述圖像傳感器S11及S12距離條狀光源較遠(yuǎn)而所述圖像傳感器S31及S32距離條狀光源較近，因此所述采樣時間T1可長于所述采樣時間T3以使得所述亮圖像I1及I3的亮度大致相同，但并不以此為限，其長短可根據(jù)實際狀況調(diào)整。例如當(dāng)所述觸控面11是垂直于水平面設(shè)置時，所述圖像傳感器S21及S22的視野范圍的亮度因可能包含較多環(huán)境光而比所述圖像傳感器Sn、s12、s31及S32的視野范圍的亮度為亮，因此所述采樣時間T2可短于所述采樣時間T1及T3以使得所述亮圖像I1-13的亮度大致相同，但并不以此為限，其長短可根據(jù)實際狀況調(diào)整。[0048]一實施例中，如果每一工作模式的所述采樣時間不同，所述去噪采樣時間等于最短的所述采樣時間。例如當(dāng)所述第二采樣時間T2為最短時，所述去噪采樣時間T4則等于所述第二采樣時間T2。此時，由于所述第一工作模式的所述第一采樣時間T1及所述第三工作模式的所述第三采樣時間T3并不同于所述去噪采樣時間T4，所述處理單元13于計算差分圖像前先根據(jù)不同的工作模式的所述采樣時間與所述去噪采樣時間的時間比例調(diào)整相關(guān)的所述暗圖像的像素灰階值，例如計算(IVT4)的時間比例并根據(jù)所述時間比例(IVT4)調(diào)整所述暗圖像I4—n、I4—12的像素灰階值成為I4—、I4—J ;并計算(τ3/τ4)的時間比例并根據(jù)所述時間比例(τ3/τ4)調(diào)整所述暗圖像Ι4—31、I4 32的像素灰階值成為I4 3/、I4 32 '，以使所有暗圖像的曝光條件大致相同。接著，所述處理單元13再計算每一所述圖像傳感器獲取的所述亮圖像與調(diào)整后的所述暗圖像的差分圖像，例如計算Iu1-W >I1J2-14J2； >12_21-14_21>
I2_22-l4_22> I3_31-l4_31/、〗3—32_Ι4—32'，再根據(jù)所述差分圖像進行物體定位。
[0049]另一實施例中，部分工作模式的采樣時間可相同并與其他工作模式的采樣時間不同，例如圖4Α中采樣時間也可為T1=T3 Φ T2，但并不以此為限。如前所述，所述處理單元13同樣可計算各采樣時間與去噪采樣時間的時間比例，并根據(jù)所述時間比例調(diào)整暗圖像的像素灰階值。
[0050]此外，所述圖像傳感器可先同時獲取所述暗圖像后(如圖4Α中以虛線繪制的采樣時間T4)再以所述采樣循環(huán)獲取所述亮圖像，或先以所述采樣循環(huán)獲取所述亮圖像后再同時獲取所述暗圖像(如圖4Α中以實線繪制的采樣時間T4 )。本發(fā)明的精神在于所述采樣循環(huán)期間所述圖像傳感器依序獲取亮圖像，而在去噪采樣時間(例如T4)時才同時獲取暗圖像。
[0051]此外，當(dāng)所述光學(xué)觸控系統(tǒng)I持續(xù)運作時，兩個采樣循環(huán)可分享一個去噪采樣時間所獲取的暗圖像。例如參照圖5所示，所述圖像傳感器S11-S32以第一采樣循環(huán)T1-T3獲取第一亮圖像I1-13后，以所述去噪采樣時間T4同時獲取所述暗圖像I4后，再以第二采樣循環(huán)T/ -T3/獲取第二亮圖像I/ -13'。所述處理單元13則計算所述第一亮圖像Il-13 與所述暗圖像工4 的第一差分圖像(包括 II—11_?4—11、Il_12_l4_12> !2—21_l4—21、^2_22~^4_22^Ι3—31-Ι4—31、Ι3—32-ι4—32)并計算所述第二亮圖像I/ -V與所述暗圖像I4的第二差分圖像(包`括工1—11 _工4—11、工1—12 _工4—12、工2—21 _工4—21、工2—22 _工4—22、工3—31 _工4—31、工3—32 _工4—32)。如此，
由于第二采樣循環(huán)與下一個第一采樣循環(huán)間所述圖像傳感器S11-S32無須獲取暗圖像，故可進一步減少兩個采樣循環(huán)中獲取亮圖像及暗圖像所占用的總采樣時間。由于獲取到亮圖像的頻率增加了，可相對增加系統(tǒng)的操作頻率。此外，必須說明的是，為簡化圖示圖5中僅圖示的圖像傳感器S11-S32的運作方式，而主動光源L11-L32或121-124則類似圖4B-4C。
[0052]必須說明的是，本發(fā)明實施例的光學(xué)觸控系統(tǒng)并不限定于包含圖2所示的6個圖像傳感器S11-S32及主動光源L11-L32，其數(shù)目可根據(jù)所述處理單元13進行物體定位時使用的演算法而決定。例如以下舉例以兩個圖像傳感器(例如S11及S21)分別對應(yīng)工作模式來說明本發(fā)明實施例的光學(xué)觸控系統(tǒng)1，其包含所述觸控面11及多個條狀光源121-123分別設(shè)置于所述觸控面11的邊緣。
[0053]請同時參照圖4Α、4Β及6Α所示，當(dāng)所述條狀光源121-123為反光條時，光學(xué)觸控系統(tǒng)P另包含兩個主動光源(例如L11及L21)分別鄰接所述圖像傳感器S11及S21設(shè)置。此實施例中，第一圖像傳感器S11于第一采樣時間T1及去噪采樣時間T4獲取橫跨所述觸控面
11的圖像幀，以分別獲取第一亮圖像Iui及第一暗圖像Ι4—η (圖4Α);第一主動光源L11相對所述第一采樣時間T1發(fā)光(圖4B)。第二圖像傳感器S21于第二采樣時間T2及所述去噪采樣時間T4獲取橫跨所述觸控面11的圖像幀，以分別獲取第二亮圖像I2 21及第二暗圖像I421 (圖4A);第二主動光源L21相對所述第二采樣時間T2發(fā)光(圖4B)。處理單元13計算所述第一亮圖像Iui與所述第一暗圖像I4—n的第一差分圖像(I1-H-14-H),并計算所述第二亮圖像I2—21與所述第二暗圖像I4—21的第二差分圖像(12—21-14—21)。
[0054]本實施例中，所述去噪采樣時間T4同樣可早于(如圖4A虛線所示T4)或晚于(如圖4A實線所示T4)所述第一采樣時間T1及所述第二采樣時T2間。
[0055]—實施例中，假設(shè)所述第一米樣時間T1大于所述第二米樣T2時間,所述去噪米樣時間T4等于所述第二采樣時間T2 ;也即，所述去噪采樣時間T4等于所述第一采樣時間T1及所述第二采樣T2時間中較小者。此時，所述處理單元13可另計算所述第一采樣時間T1與所述去噪采樣時間T4的時間比例(IVT4),并根據(jù)所述時間比例調(diào)(IVT4)整所述第一暗圖像I4—n的像素灰階值。
[0056]另一實施例中，所述第一采樣時間T1、所述第二采樣時間T2及所述去噪采樣時間T4可均相同。
[0057]請同時參照圖5所示，當(dāng)所述光學(xué)觸控系統(tǒng)I'持續(xù)運作時，假設(shè)所述第一采樣時間T1及所述第二采樣時間T2形成第一采樣循環(huán)，且所述去噪采樣時間T4晚于所述第一采樣循環(huán)。所述第一圖像傳感器S11在晚于所述去噪米樣時間T4的第二米樣循環(huán)的第一米樣時間T/獲取亮圖像I1-J，且所述第一主動光源L11相對所述第二采樣循環(huán)的所述第一采樣時間T/發(fā)光(如圖4B);所述第二圖像傳感器S21在晚于所述去噪采樣時間T4的第二采樣循環(huán)的第二采樣時間T2'獲取亮圖像I2—21'，所述第二主動光源L21相對所述第二采樣循環(huán)的所述第二采樣時間T2'發(fā)光(如圖4B);所述處理單元13另計算所述第二采樣循環(huán)的所述第一采樣時間T/的所述亮圖像I11/與所述第一暗圖像I4 η的差分圖像(I111' _1411)，并計算所述第二采樣循環(huán)的所 述第二采樣時間T2'的所述亮圖像Ι2—21'與所述第二暗圖像Ι4—21 的差分圖像(I2JiI' -14—21)。
[0058]請同時參照圖4A、4C及6B所示，當(dāng)所述條狀光源121-123為發(fā)光條時，光學(xué)觸控系統(tǒng)I"可不另包含兩主動光源分別鄰接所述圖像傳感器S11及S21設(shè)置。此實施例中，第一圖像傳感器S11于第一采樣時間T1及去噪采樣時間T4獲取橫跨所述觸控面11的圖像幀以分別獲取第一亮圖像Iu1及第一暗圖像I4—n (圖4A)，且位于所述第一圖像傳感器S11的視野范圍Q1R的所述發(fā)光條(例如122、123)相對所述第一采樣時間1\發(fā)光(圖4C)。第二圖像傳感器S21于第二采樣時間T2及所述去噪采樣時間T4獲取橫跨所述觸控面11的圖像幀以分別獲取第二亮圖像I2—21及第二暗圖像I4—21 (圖4A)，且位于所述第二圖像傳感器S21的視野范圍92內(nèi)的所述發(fā)光條(例如121、122)相對所述第二采樣時間！^發(fā)光(圖4C)。處理單元13計算所述第一亮圖像I1 n與所述第一暗圖像Ι4—η的第一差分圖像(Iu1-14-H),并計算所述第二亮圖像Ι2—21與所述第二暗圖像Ι4—21的第二差分圖像(Ι2—21_Ι4—21)。
[0059]同理，本實施例中，所述去噪采樣時間T4同樣可早于(如圖4Α虛線所示T4)或晚于(如圖4Α實線所示T4)所述第一采樣時間T1及所述第二采樣時T2間。
[0060]同理，假設(shè)所述第一采樣時間T1大于所述第二采樣T2時間，所述去噪采樣時間T4等于所述第二采樣時間T2 ;所述處理單元13可另計算所述第一采樣時間T1與所述去噪采樣時間T4的時間比例(IVT4),并根據(jù)所述時間比例(IVT4)調(diào)整所述第一暗圖像ι4—η的像素灰階值。
[0061]同理，所述第一采樣時間T1、所述第二采樣時間T2及所述去噪采樣時間T4可均相同。
[0062]請同時參照圖5所示，當(dāng)所述光學(xué)觸控系統(tǒng)I"持續(xù)運作時，假設(shè)所述第一采樣時間T1及所述第二采樣時間T2形成第一采樣循環(huán)，且所述去噪采樣時間T4晚于所述第一采樣循環(huán)。所述第一圖像傳感器S11在晚于所述去噪采樣時間T4的第二采樣循環(huán)的第一采樣時間T1'獲取亮圖像U，且位于所述第一圖像傳感器S11的所述視野范圍Q1W的所述發(fā)光條122、123相對所述第二采樣循環(huán)的所述第一采樣時間T/發(fā)光(如圖4C)。所述第二圖像傳感器S21在晚于所述去噪采樣時間T4的第二采樣循環(huán)的第二采樣時間T2'獲取亮圖像I2—2/，且位于所述第二圖像傳感器S21的所述視野范圍θ2內(nèi)的所述發(fā)光條121、122相對所述第二采樣循環(huán)的所述第二采樣時間T2'發(fā)光(如圖4C)。所述處理單元13還計算所述第二采樣循環(huán)的所述第一采樣時間T1'的所述亮圖像I111,與所述第一暗圖像I4 η的差分圖像(Iu1, -14—n)，并計算所述第二采樣循環(huán)的所述第二采樣時間T2'的所述亮圖像
I22/與所述第二暗圖像I4 21的差分圖像(I2 21' -ι4—21)。
[0063]另一實施例中，所述光學(xué)觸控系統(tǒng)I也可包含三個圖像傳感器(例如Sn、S21及S31)分別對應(yīng)采樣循環(huán)的工作模式，其實施方式類似圖2及4A-4C中僅考慮圖像傳感器Sn、S21及S31以及主動光源Ln、L21及L31或121-123的部分。例如當(dāng)所述條狀光源為反光條時，第三圖像傳感器S31于第三采樣時間T3及所述去噪采樣時間T4獲取橫跨所述觸控面11的圖像幀，以分別獲取第三亮圖像I3—31及第三暗圖像I4—31 ;第三主動光源L31鄰接所述第三圖像傳感器S31設(shè)置并相對所述第三采樣時間T3發(fā)光。例如當(dāng)所述條狀光源為發(fā)光條時，所述第三圖像傳感器S31于所述第三采樣時間T3及所述去噪采樣時間T4獲取橫跨所述觸控面11的圖像幀以分別獲取第三亮圖像13—31及第三暗圖像14—31，且位于所述第三圖像傳感器S31的視野范圍內(nèi)的所述發(fā)光條123相對所述第三采樣時間T3發(fā)光。
[0064]此外，必須說明的是，本發(fā)明實施例的光學(xué)觸控系統(tǒng)的采樣循環(huán)中各工作模式下并不限定為如圖4A所示由兩個圖像傳感器同時獲取圖像幀，其他實施例中每一工作模式可由至少一圖像傳感器獲取亮圖像。
[0065]例如請參照圖7A-7C所示，其顯示圖2的光學(xué)觸控系統(tǒng)I的另一曝光機制的示意圖。此實施例中，米樣循環(huán)包含兩個工作模式。第一工作模式中，圖像傳感器sn、s12、s31、s32于米樣時間T5獲取圖像巾貞且由于所述圖像傳感器Sn、S12、S31 > S32相關(guān)的主動光源Ln、L12、L31 >L32 (圖7B)或主動光源122、123、124 (圖7C)相對所述采樣時間T5發(fā)光，因此所述圖像傳感器Sn、S12, S31 > S32可分別獲取亮圖像15。第二工作模式中，圖像傳感器S21、S22于采樣時間T6獲取圖像幀且由于所述圖像傳感器S21、S22相關(guān)的主動光源L21、L22 (圖7B)或主動光源121、122、124 (第7C圖)相對所述采樣時間T6發(fā)光，因此所述圖像傳感器S21、S22可分別獲取亮圖像16。因此，所述采樣循環(huán)結(jié)束后，每一圖像傳感器均獲取亮圖像，類似圖3的步驟S41。
[0066]接著，所有圖像傳感器S11-S32于去噪采樣時間T7同時獲取暗圖像，類似圖3的步
驟 S42。
[0067]最后，所述處理單元13計算每一圖像傳感器獲取的亮圖像I5-16 (包括I5—n、I5—12、16_21> 16_21> 15_31> 15_32)與所述暗圖像 I7 (包括 Ι7—η、Ι7—12、Ι7—21、Ι7—22、Ι7—31、Ι7—32)的差分圖像(工5—ll-1?—11、I5—12_l7—12、工6—21_l7—21、Ιθ_22_^7_22 I5—3「l7—31、Is_32_^7_32 ^ 以消 fe環(huán)^光的於響。所
述處理單元13則可根據(jù)所述差分圖像進行物體定位，類—似圖3的步驟S43。
[0068]同理，當(dāng)所述光學(xué)觸控系統(tǒng)I持續(xù)運作時，兩個采樣循環(huán)可分享一個去噪采樣時間所獲取的暗圖像。例如參照圖8所示，所述圖像傳感器S11-S32以第一采樣循環(huán)T5-T6獲取第一亮圖像I5-16后，以所述去噪采樣時間T7同時獲取所述暗圖像I7后，再以第二采樣循環(huán)T5' -T6'獲取第二亮圖像I5' -1f/，所述處理單元13則計算所述第一亮圖像I5-16與所述暗圖像 I7 的第一差分圖像(包括 Ι5—11_?7—11、I5—12_l7—12、！6—21_l7—21、^6_22~^7_22^ !5—31、I5—32_I7—32)并計算所述第二亮圖像I5' -1ei與所述暗圖像I7的第二差分圖像(包括
工5—11 _工7—11、工5—12 _工7—12、工6—21 _工7—21、工6—22 _工7—22、工5—31 _工7—31、工5—32 _工7—32)。$口此，可
進一部減少兩個采樣循環(huán)中獲取亮暗圖像所占用的總采樣時間。同理，為簡化圖示圖8中僅圖示了圖像傳感器S11-S32的運作方式，而主動光源L11-L32或121-124則類似圖7B-7C。
[0069]綜上所述，已知光學(xué)觸控系統(tǒng)為了消除環(huán)境光影響而造成圖像幀間的同步性降低并降低定位精確度。本發(fā)明另提出一種光學(xué)觸控系統(tǒng)的曝光機制(圖4A-4C、5、7A-7C及8)以及光學(xué)觸控系統(tǒng)(圖2及6A-6B)，其可消除環(huán)境光影響及提高不同圖像傳感器獲取圖像的同步性及系統(tǒng)操作頻率。
[0070]雖然本發(fā)明通過以前述實施例披露，但是其并非用以限定本發(fā)明，任何本發(fā)明所屬【技術(shù)領(lǐng)域】中具有通常知識技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種的更動與修改。因此本發(fā)明的保護·范圍當(dāng)視后附的權(quán)利要求范圍所界定范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種光學(xué)觸控系統(tǒng)的曝光機制，所述光學(xué)觸控系統(tǒng)包含多個圖像傳感器和多個主動光源，每一所述主動光源對應(yīng)相關(guān)的所述圖像傳感器發(fā)光，所述曝光機制包含: 利用所述圖像傳感器以采樣循環(huán)獲取圖像幀以使每一所述圖像傳感器獲取亮圖像，其中所述采樣循環(huán)包含多個工作模式且每一所述工作模式中至少一所述圖像傳感器以采樣時間獲取所述売圖像； 利用所有所述圖像傳感器在一去噪采樣時間同時獲取暗圖像；以及 利用處理單元計算每一所述圖像傳感器獲取的所述亮圖像與所述暗圖像的差分圖像。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的曝光機制，其中每一所述工作模式的所述采樣時間相同，所述采樣時間與所述去噪采樣時間相同。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的曝光機制，其中部分所述工作模式的所述采樣時間不同，所述去噪采樣時間等于最短的所述采樣時間。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的曝光機制，該曝光機制還包含: 根據(jù)所述工作模式的所述采樣時間與所述去噪采樣時間的時間比例調(diào)整相關(guān)的所述暗圖像的像素灰階值；以及 計算每一所述圖像傳感器獲取的所述亮圖像與調(diào)整后的所述暗圖像的差分圖像。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的曝光機制，其中所述圖像傳感器先同時獲取所述暗圖像后再以所述采樣循環(huán)獲取所述亮圖像，或先以所述采樣循環(huán)獲取所述亮圖像后再同時獲取所述暗圖像。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的曝光機制，其中所述圖像傳感器以第一采樣循環(huán)獲取第一亮圖像后，以所述去噪采樣時間同 時獲取所述暗圖像后，再以第二采樣循環(huán)獲取第二亮圖像，所述處理單元計算所述第一亮圖像與所述暗圖像的第一差分圖像并計算所述第二亮圖像與所述暗圖像的第二差分圖像。
7.一種光學(xué)觸控系統(tǒng)，該光學(xué)觸控系統(tǒng)包含: 觸控面； 多個反光條，分別設(shè)置于所述觸控面的邊緣； 第一圖像傳感器，于第一采樣時間和去噪采樣時間獲取橫跨所述觸控面的圖像幀，以分別獲取第一亮圖像和第一暗圖像； 第一主動光源，鄰接所述第一圖像傳感器設(shè)置，該第一主動光源相對所述第一米樣時間發(fā)光； 第二圖像傳感器，于第二采樣時間和所述去噪采樣時間獲取橫跨所述觸控面的圖像幀，以分別獲取第二亮圖像和第二暗圖像； 第二主動光源，鄰接所述第二圖像傳感器設(shè)置，該第二主動光源相對所述第二采樣時間發(fā)光；以及 處理單元，計算所述第一亮圖像與所述第一暗圖像的第一差分圖像，并計算所述第二亮圖像與所述第二暗圖像的第二差分圖像。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的光學(xué)觸控系統(tǒng),其中所述去噪米樣時間早于或晚于所述第一采樣時間和所述第二采樣時間。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的的光學(xué)觸控系統(tǒng)，其中所述第一采樣時間大于所述第二采樣時間，所述去噪采樣時間等于所述第二采樣時間。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的光學(xué)觸控系統(tǒng)，其中所述處理單元還計算所述第一采樣時間與所述去噪采樣時間的時間比例，并根據(jù)所述時間比例調(diào)整所述第一暗圖像的像素灰階值。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的光學(xué)觸控系統(tǒng)，其中所述第一采樣時間、所述第二采樣時間及所述去噪采樣時間均相同。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的光學(xué)觸控系統(tǒng)，其中所述第一采樣時間和所述第二采樣時間形成第一采樣循環(huán)，且所述去噪采樣時間晚于所述第一采樣循環(huán)； 所述第一圖像傳感器在晚于所述去噪采樣時間的第二采樣循環(huán)的第一采樣時間內(nèi)獲取亮圖像，所述第一主動光源相對所述第二采樣循環(huán)的所述第一采樣時間發(fā)光； 所述第二圖像傳感器在晚于所述去噪采樣時間的第二采樣循環(huán)的第二采樣時間內(nèi)獲取亮圖像，所述第二主動光源相對所述第二采樣循環(huán)的所述第二采樣時間發(fā)光； 所述處理單元還計算所述第二采樣循環(huán)的所述第一采樣時間的所述亮圖像與所述第一暗圖像的差分圖像，并計算所述第二采樣循環(huán)的所述第二采樣時間的所述亮圖像與所述第二暗圖像的差分圖像。
13.根據(jù)權(quán)利要求7所述的光學(xué)觸控系統(tǒng),該光學(xué)觸控系統(tǒng)還包含: 第三圖像傳感器，于第三采樣時間和所述去噪采樣時間獲取橫跨所述觸控面的圖像幀，以分別獲取第三亮圖像和第三暗圖像；以及 第三主動光源，鄰接所述第三圖像傳感器設(shè)置，該第三主動光源相對所述第三采樣時間發(fā)光。
14.一種光學(xué)觸控系統(tǒng)，該光學(xué)觸控系統(tǒng)包含: 觸控面； 多個發(fā)光條，分別設(shè)置于所述觸控面的邊緣； 第一圖像傳感器，于第一采樣時間和去噪采樣時間獲取橫跨所述觸控面的圖像幀以分別獲取第一亮圖像和第一暗圖像，且位于所述第一圖像傳感器的視野范圍內(nèi)的所述發(fā)光條相對所述第一米樣時間發(fā)光； 第二圖像傳感器，于第二采樣時間和所述去噪采樣時間獲取橫跨所述觸控面的圖像幀以分別獲取第二亮圖像和第二暗圖像，且位于所述第二圖像傳感器的視野范圍內(nèi)的所述發(fā)光條相對所述第二采樣時間發(fā)光；以及 處理單元，計算所述第一亮圖像與所述第一暗圖像的第一差分圖像，并計算所述第二亮圖像與所述第二暗圖像的第二差分圖像。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的光學(xué)觸控系統(tǒng),其中所述去噪米樣時間早于或晚于所述第一米樣時間和所述第二米樣時間。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的光學(xué)觸控系統(tǒng)，其中所述第一采樣時間大于所述第二采樣時間，所述去噪采樣時間等于所述第二采樣時間。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的光學(xué)觸控系統(tǒng)，其中所述處理單元還計算所述第一采樣時間與所述去噪采樣時間的時間比例，并根據(jù)所述時間比例調(diào)整所述第一暗圖像的像素灰階值。
18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的光學(xué)觸控系統(tǒng)，其中所述第一采樣時間、所述第二采樣時間及所述去噪采樣時間均相同。
19.根據(jù)權(quán)利要求14所述的光學(xué)觸控系統(tǒng),其中所述第一米樣時間和所述第二米樣時間形成第一采樣循環(huán)，且所述去噪采樣時間晚于所述第一采樣循環(huán)； 所述第一圖像傳感器在晚于所述去噪采樣時間的第二采樣循環(huán)的第一采樣時間獲取亮圖像，且位于所述第一圖像傳感器的所述視野范圍內(nèi)的所述發(fā)光條相對所述第二采樣循環(huán)的所述第一采樣時間發(fā)光； 所述第二圖像傳感器在晚于所述去噪采樣時間的第二采樣循環(huán)的第二采樣時間獲取亮圖像，且位于所述第二圖像傳感器的所述視野范圍內(nèi)的所述發(fā)光條相對所述第二采樣循環(huán)的所述第二采樣時間發(fā)光； 所述處理單元還計算所述第二采樣循環(huán)的所述第一采樣時間的所述亮圖像與所述第一暗圖像的差分圖像，并計算所述第二采樣循環(huán)的所述第二采樣時間的所述亮圖像與所述第二暗圖像的差分圖像。
20.根據(jù)權(quán)利要求14所述的光學(xué)觸控系統(tǒng),該光學(xué)觸控系統(tǒng)還包含: 第三圖像傳感器，于第三采樣時間和所述去噪采樣時間獲取橫跨所述觸控面的圖像幀以分別獲取第三亮圖像和第三暗圖像，且位于所述第三圖像傳感器的視野范圍內(nèi)的所述發(fā)光條相對所述第三米樣時間發(fā) 光。
【文檔編號】G06F3/042GK103793106SQ201210429776
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2012年10月31日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月31日
【發(fā)明者】高銘璨, 蘇宗敏, 林志新 申請人:原相科技股份有限公司