專利名稱：微機電掃描的坐標偵測方法及其觸控?zé)赡坏闹谱鞣椒?br> 技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種微機電掃描的坐標偵測方法及其觸控?zé)赡?，特別是螢?zāi)灰环N使用 微機電反射鏡進行掃描以偵測觸點坐標及其投影面積，以運用于觸控?zé)赡弧㈦娮影装宓认?關(guān)設(shè)備的微機電掃描的坐標偵測方法及其觸控?zé)赡弧?br> 背景技術(shù)：
近年來由于電腦的廣泛運用，如個人電腦、工業(yè)用電腦、移動電話及大型電子白板 等，均可見到觸控?zé)赡坏膽?yīng)用。藉由手指或觸控筆，在熒幕上直接下指令給電腦，或移動繪 圖寫字等，已成為快速方便的輸入方式。為使電腦系統(tǒng)可以辨識在熒幕上直接觸控的指令， 如何正確與精確的偵測觸點的位置(坐標)則成為受重視的技術(shù)。在運用光學(xué)方式的觸控?zé)赡患坝|點坐標偵測方法，如美國專利US4，811，004中使 用擺動反射鏡，將激光光線在熒幕上進行掃描，藉由設(shè)置于熒幕對面的反射鏡將掃描光束 反射后，使用所得的反射角度以計算觸點位置；此外，偵測觸點位置方面上，則有如中國臺 灣專利TWM358363中使用耦合元件(Charge-Coupled Device, CCD)影像感測器或互補式 金屬氧化物半導(dǎo)體(Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS)影像感測器，擷取 觸點的二個影像，藉由二個影像以計算觸點位置。然而因影像景深的不易判斷，此方法的辨 識坐標的解析度難以提高。另如美國專利US6，664，952、日本專利公開號JP2008-217273、 JP2008-036297.JP2001-264011等，如圖1所示，圖1是現(xiàn)有習(xí)知技藝的觸控?zé)赡坏牡谝皇?意圖。圖中所揭露的觸控?zé)赡?01包含二個光學(xué)元件(optical unit)902、位于熒幕三側(cè)的 反射板(retro-reflection plate) 903，光學(xué)元件902a，902b分別包含有激光光源(laser source)、準直鏡(collimator lens)、旋轉(zhuǎn)多面鏡(polygon mirror)、光接收鏡片(light receiving lens、光電感測器(photo-electric detector)等，當(dāng)激光光源發(fā)出光線后，經(jīng) 由準直鏡聚焦成截面較小的激光光束，照射于旋轉(zhuǎn)多面鏡上，藉由旋轉(zhuǎn)多面鏡的高速旋轉(zhuǎn)， 將激光光束掃描于熒幕上，并藉由反射板反射，經(jīng)由光接收鏡片聚焦后，而由光電感測器偵 測，即，光路為激光光源一旋轉(zhuǎn)多面鏡一熒幕表面一反射板反射一熒幕表面一光接收鏡片 —返回光電感測器。當(dāng)觸點Pl產(chǎn)生時，掃描光束被阻斷，藉由兩側(cè)被阻斷線的二個角度，以 三角測量法計算出觸點的坐標。然而，此方法存在光路甚長，且受限于反射板的角度、光接 收鏡片聚焦能力等，其辨識坐標的解析度難以提高；尤其當(dāng)使用于大型熒幕時，由于光路過 長，光強度衰減影響，也會影響坐標判斷的解析度。運用光學(xué)方式的觸控?zé)赡患坝|點坐標偵測方法，再如圖2所示，圖2是現(xiàn)有習(xí) 知技藝的觸控?zé)赡坏牡诙疽鈭D。中國臺灣專利TWI30454、日本專利JP06-309100等所 揭露的觸控?zé)赡?01包含二個激光光源905 (laser light source)、二個光束反射單元 906 (light reflector)、設(shè)置于光束反射單元906對面的二個光束接收模塊907(light receiver module)，光束接收模塊907包含有多個排列的光接收單元9071 (light receiver element)。當(dāng)激光光源905發(fā)出光線后，經(jīng)由光束反射單元906將激光線分成列(raw)與 行(column)的橫向與縱向矩陣式光線網(wǎng)格(matrix grid)，光線被光束接收模塊907接收，其光路為激光光源一分成多束激光光線一熒幕表面一光束接收模塊接收。當(dāng)觸點P產(chǎn)生 時，光線網(wǎng)格被阻斷，藉由兩側(cè)光束接收模塊接收的不作用的光接收單元9071，而可以直接 讀出該觸點的坐標。雖然此方法具有簡易及光路短的效果，但解析度則受限于光束反射單 元906可產(chǎn)生的光線網(wǎng)格密度，使辨識坐標的解析度難以提高；當(dāng)使用于大型熒幕時，由于 激光光線被分隔成更多個光線網(wǎng)格，光強度較弱，將影響光接收單元9071的感測效果。當(dāng)觸控?zé)赡挥糜诶L圖時，除了觸點坐標外，更進一步有觸點面積需要辨識，觸點面 積的偵測可使繪圖更為精確，更可用于大型電子白板上。因此，提高觸控?zé)赡坏慕馕龆?、減 少元件及成本，更可精確偵測觸點的坐標與面積，以適用于各種不同尺寸高解析度要求的 觸控?zé)赡?，將可提高觸控?zé)赡坏膹V泛實用性。由此可見，上述現(xiàn)有的觸控?zé)赡患坝|點坐標偵測方法在方法、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及使用上， 顯然仍存在有不便與缺陷，而亟待加以進一步改進。為了解決上述存在的問題，相關(guān)廠商莫 不費盡心思來謀求解決之道，但長久以來一直未見適用的設(shè)計被發(fā)展完成，而一般方法及 產(chǎn)品又沒有適切的方法及結(jié)構(gòu)能夠解決上述問題，此顯然是相關(guān)業(yè)者急欲解決的問題。因 此如何能創(chuàng)設(shè)一種新的微機電掃描的坐標偵測方法及其觸控?zé)赡?，實屬?dāng)前重要研發(fā)課題 之一，亦成為當(dāng)前業(yè)界極需改進的目標。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，克服現(xiàn)有的觸控?zé)赡患坝|點坐標偵測方法存在的缺陷，而提 供一種新的微機電掃描的坐標偵測方法及其觸控?zé)赡?，所要解決的技術(shù)問題是使其使用微 機電高速震蕩來反射掃描光線而可達成高速掃描的優(yōu)點，可大幅提高觸控?zé)赡坏慕馕龆龋?更可同時求得觸點在熒幕上的投影面積，可適用于各種不同尺寸高解析度要求的觸控?zé)?幕，非常適于實用。本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題是采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的。依據(jù)本發(fā)明提出 的一種微機電掃描觸控?zé)赡唬浒粺赡唬欢€光源組件，設(shè)置于該熒幕的一端面，該 二個光源組件分別包含一激光光源，是發(fā)出一激光光線；二個微機電反射鏡，設(shè)置于該熒幕 的該端面的兩側(cè)上，該二個微機電反射鏡分別具有一反射面，該二個微機電反射鏡是產(chǎn)生 共振擺動，以將射向該微機電反射鏡的反射面中心的該激光光線在該熒幕上掃描以形成一 掃描光束；一光感測器，是設(shè)置于該熒幕的三個端面，并相對于該微機電反射鏡側(cè)，該光感 測器用以接收該掃描光束，并形成該掃描光束的一線性影像；一光感測信號處理器，是擷取 該光感測器形成的該線性影像，并轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的電子信號；以及一坐標計算器，是接收該光 感測信號處理器產(chǎn)生的該電子信號；其中，當(dāng)該掃瞄光束被一觸點所遮斷而未入射于該光 感測器時，該光感測器則形成對應(yīng)的該線性影像，并藉由該光感測信號處理器轉(zhuǎn)換成對應(yīng) 的該電子信號，該坐標計算器接收該電子信號，并依據(jù)該微機電反射鏡的該反射面中心的 坐標而計算出該觸點的坐標。本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還可采用以下技術(shù)措施進一步實現(xiàn)。前述的微機電掃描觸控?zé)赡?，其中所述的光源組件進一步包含一準直鏡，是將該 激光光源發(fā)出的該激光光線聚集成集中的激光光線。前述的微機電掃描觸控?zé)赡?，其中所述的光感測器為選自接觸式影像感測器 (CIS,Contact Image Sensor)、陣列線性影像感狽Ij器(serial-scan linear image sensingarray)其中之一。前述的微機電掃描觸控?zé)赡?，該觸控?zé)赡贿M一步包含一遮光板，該遮光板是配合 該微機電反射鏡位置設(shè)置，以阻擋入射于一無效區(qū)域的該掃描光束入射至該熒幕，以避免 該光感測器接收該無效區(qū)域的該掃描光束而形成鬼影。本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)。依據(jù)本發(fā)明提出的 一種微機電掃描觸控?zé)赡?，其包含一螢?zāi)粺赡灰粋€光源組件，設(shè)置于螢?zāi)粺赡恢囊欢?面，該光源組件包含一雷射激光光源及一分光鏡，該雷射激光光源系發(fā)出雷射激光光線，該 分光鏡將該雷射激光光線分成二股雷射激光光線；二個微機電反射鏡，設(shè)置于該螢?zāi)粺赡?之的該端面之的兩側(cè)上，該二個微機電反射鏡分別具有一反射面，該二個微機電反射鏡系 是產(chǎn)生共振擺動，以分別將由該分光鏡分成之的兩股雷射激光光線分別射向該二個微機電 反射鏡之的該反射面中心的雷射激光光線于在螢?zāi)粺赡簧蠏呙枰孕纬蓲呙韫馐?；一光感測 器，系是設(shè)置于該螢?zāi)粺赡恢娜齻€端面，并相對于該微機電反射鏡側(cè)，該光感測器接收該 掃描光束，并形成該掃描光束之的一線性影像；一光感測信號處理器，系是擷取該光感測器 形成的該線性影像，并轉(zhuǎn)換成對應(yīng)之的一電子信號；以及一坐標計算器，系是接收該光感測 信號處理器產(chǎn)生之的該電子信號；其中，當(dāng)該掃描光束被一觸點所遮斷而未入射于該光感 測器時，該光感測器則形成對應(yīng)的該線性影像，并藉由該光感測信號處理器轉(zhuǎn)換成對應(yīng)之 的該電子信號，該坐標計算器系接收該電子信號，并依據(jù)該微機電反射鏡反射面中心的坐 標而計算出該觸點之的坐標。本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還可采用以下技術(shù)措施進一步實現(xiàn)。前述的微機電掃描觸控?zé)赡?，其中所述的光源組件進一步包含一準直鏡，是將激 光光源發(fā)出的該激光光線聚集成集中的激光光線。前述的微機電掃描觸控?zé)赡唬渲兴龅墓飧袦y器為選自接觸式影像感測器、陣 列線性影像感測器其中之一。前述的微機電掃描觸控?zé)赡?，該觸控?zé)赡贿M一步包含一遮光板，該遮光板是配合 該微機電反射鏡位置設(shè)置，以阻擋入射于一無效區(qū)域的該掃描光束入射至該熒幕，以避免 該光感測器接收該無效區(qū)域的該掃描光束而形成鬼影。本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題另外再采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)。依據(jù)本發(fā)明 提出的一種微機電掃描的坐標偵測方法，其特征在于其是適用于上述的微機電掃瞄觸控?zé)?幕，該坐標偵測方法包括以下步驟so 啟動微機電反射鏡，使該微機電反射鏡以預(yù)定的頻 率與振幅開始共振擺動，并啟動光源組件，使該光源組件發(fā)出激光光線，該激光光線分別射 向該微機電反射鏡以形成掃描光束；Sl 依據(jù)每一個取樣時間Ts到達時，由光感測器擷取 線性影像；該線性影像是顯示未被觸點遮斷的明點及被該觸點遮斷的暗點的影像；S2 計 算該觸點的坐標S21 由光感測信號處理器將該光感測器擷取的線性影像轉(zhuǎn)變成該電子 信號，并傳送至坐標計算器；S22 由該坐標計算器判斷該光感測信號處理器的該電子信號 中是否有暗點，若有二個暗點，則計算該二個暗點的坐標位置及計算該觸點的坐標；輸出該 觸點的坐標的信號；以及S3 回到Si。本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題另外還采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)。依據(jù)本發(fā)明 提出的一種微機電掃描的坐標偵測方法，其特征在于其是適用于上述的微機電掃瞄觸控?zé)?幕，該坐標偵測方法是計算出該觸點在該熒幕上投影的四邊形頂點坐標，該坐標偵測方法包括以下步驟S0 啟動微機電反射鏡，使該微機電反射鏡以預(yù)定的頻率與振幅開始產(chǎn)生 共振擺動，并啟動該光源組件，使該光源組件發(fā)出該激光光線，該激光光線分別射向該微機 電反射鏡以形成掃描光束；Sl 當(dāng)每一個取樣時間Ts到達時，由光感測器擷取線性影像；該 線性影像是顯示未被觸點遮斷的明點及被該觸點遮斷的暗點的影像；S2 計算該觸點在熒 幕上投影的四邊形頂點坐標S21 由光感測信號處理器將該光感測器擷取的該線性影像 轉(zhuǎn)變成該電子信號，并傳送至坐標計算器；S223 由該坐標計算器判斷該光感測信號處理 器的該電子信號中是否有暗點，若有二個連續(xù)的暗點區(qū)域，則對于第一個連續(xù)暗點區(qū)域，計 算出該第一個連續(xù)暗點區(qū)域的兩端端點坐標，對于第二個連續(xù)暗點區(qū)域，計算出該第二個 連續(xù)暗點區(qū)域的兩端端點坐標，藉以計算該觸點在該熒幕上投影的四邊形的頂點的坐標; 輸出該觸點在該熒幕上投影的四邊形的頂點的坐標的信號；以及S3 回到Si。本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還可采用以下技術(shù)措施進一步實現(xiàn)。前述的微機電掃描的坐標偵測方法，在其中所述的步驟S2中進一步包含下列步 驟S2241 由該觸點在該熒幕上所投影的四邊形的頂點坐標計算出該觸點在該熒幕上所 投影的四邊形的幾何中心坐標，輸出該觸點的幾何中心坐標的信號。前述的微機電掃描的坐標偵測方法，在其中所述的步驟S2中進一步包含下列步 驟S2242 由該觸點在該熒幕上投影的四邊形的頂點的坐標計算該觸點在該熒幕上投影 的一四邊形面積，輸出該面積的信號。前述的微機電掃描的坐標偵測方法，進一步計算該觸點在該熒幕上投影的四邊形 的均質(zhì)中心坐標，該坐標偵測方法包含下列步驟S2242 由該觸點在該熒幕上投影的四邊 形的頂點的坐標計算該觸點在該熒幕上投影的一四邊形面積；S2243 由該觸點在該熒幕 上投影的四邊形的頂點的坐標及該觸點在該熒幕上投影的該四邊形面積，計算該觸點在該 熒幕上投影的均質(zhì)中心坐標；輸出該觸點的均質(zhì)中心坐標的信號。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)點和有益效果。由以上技術(shù)方案可知，本發(fā) 明的主要技術(shù)內(nèi)容如下為達到上述目的，本發(fā)明提供了一種微機電掃描的觸控?zé)赡?，包含一個熒幕、二個 光源組件、二個微機電反射鏡、光感測器、遮光板、光感測信號處理器及一坐標計算器。其 中，光源組件設(shè)置于熒幕的同一側(cè)的端面，分別包含激光光源與準直鏡。激光光源用以發(fā)出 激光光線(laser light)，準直鏡將激光光線聚集成集中的激光光線射向微機電反射鏡反 射面中心。微機電反射鏡設(shè)置于熒幕同一端面的兩側(cè)上，微機電反射鏡具有反射面，反射 面沿其轉(zhuǎn)軸由共振左右擺動(resonant oscillation)，可將射入的激光光線在熒幕上掃描 形成掃描光束(scanning light beam)。光感測器設(shè)置于熒幕的三個端面，相對于微機電反 射鏡側(cè)，用以接收掃描光束，并形成掃描光束線性影像。光感測信號處理器則擷取光感測器 形成的線性影像，將線性影像中的明點(active pixel)及暗點(inactive pixel)轉(zhuǎn)換成 電子信號。遮光板是配合微機電反射鏡位置所設(shè)置，用以阻擋無效區(qū)域的掃描光束進入熒 幕，以避免光感測器接收該無效區(qū)域的掃描光束而形成鬼影(ghost image)。坐標計算器可 接受光感測信號處理器產(chǎn)生的電子信號，并由微機電反射鏡反射面中心的坐標，可計算出 觸點坐標而輸出。另外，為達到上述目的，本發(fā)明還提供了一種微機電掃描的觸控?zé)赡唬粋€熒 幕、一個光源組件、二個微機電反射鏡、光感測器、遮光板、光感測信號處理器及坐標計算
8器。其中，光源組件設(shè)置于熒幕的一端面，包含一激光光源、一準直鏡及一分光鏡。激光光源 用以發(fā)出激光光線，準直鏡將激光光線聚集成集中的激光光束。分光鏡用以將該激光光束 分成二股光線，分別射向微機電反射鏡反射面中心，經(jīng)由微機電反射鏡掃描形成掃描光束。再者，為達到上述目的，本發(fā)明再提供了一種微機電掃描的觸控?zé)赡唬渲?，?感測器可為接觸式影像感測器(CIS，Contact Image Sensor)或陣列線性影像感測器 (serial-scan linear image sensing array)。此外，為達到上述目的，本發(fā)明另還提供了一種微機電掃描的坐標偵測方法，是適 用微機電掃描觸控?zé)赡?，包含下列步驟SO:啟動微機電反射鏡，使微機電反射鏡以預(yù)定的頻率與振幅開始共振擺動，并啟 動光源組件，使光源組件發(fā)出激光光線。Sl 當(dāng)每個取樣時間Ts到達時，由光感測器擷取線性影像，此線性影像可顯示未 被觸點遮斷的明點及被觸點遮斷的暗點的線性影像。S2:計算觸點的坐標。S21 由光感測信號處理器將光感測器擷取的線性影像轉(zhuǎn)變成電子信號，并傳送給 坐標計算器。S22 由坐標計算器判斷光感測信號處理器的電子信號中是否有暗點。S221 :若無暗點，則輸出無觸點的信號。S222:若僅有一個暗點，或僅有一個連續(xù)暗點區(qū)域則輸出觸點錯誤信號。S2231 若有二個不連續(xù)的暗點，則計算該二個暗點的坐標位置為(X1, Y1)及(X2， Y2)；計算該觸點的坐標(xp，Yp)，輸出該觸點坐標信號；S3:回到 Si。此外，為達到上述目的，本發(fā)明又提供了一種利用微機電掃瞄觸控?zé)赡粋蓽y觸點 在熒幕上投影的四邊形頂點坐標及該觸點的幾何中心坐標的方法，包含下列步驟SO 啟動微機電反射鏡，使該微機電反射鏡以預(yù)定的頻率與振幅開始共振擺動； 啟動光源組件，使光源組件發(fā)出激光光線。Sl 依據(jù)每個取樣時間Ts到達時，由光感測器擷取線性影像，此線性影像可顯示 未被觸點遮斷的明點及被觸點遮斷的暗點的影像。S2:計算觸點在熒幕上投影的四邊形頂點坐標及觸點在熒幕上投影的幾何中心坐 標。S21 由光感測信號處理器將光感測器擷取的線性影像轉(zhuǎn)變成電子信號，并傳送給 坐標計算器。S22 由坐標計算器判斷光感測信號處理器的電子信號中是否有暗點。S221 若無暗點，則輸出無觸點的信號；S222:若僅有一個暗點，或一個連續(xù)暗點區(qū)域則輸出觸點錯誤信號。S223:若有二個連續(xù)暗點區(qū)域，則對于第一個連續(xù)暗點區(qū)域，計算出該暗點連續(xù)區(qū) 域的兩端端點坐標位置為(X11, Y11)及0(lm，Y1J ；對于第二個連續(xù)暗點區(qū)域，計算出該暗點 連續(xù)區(qū)域的兩端端點坐標位置為(X21，Y21)及(Χ2η，Υ2η)；計算該觸點在熒幕上投影的四邊形 的頂點的坐標(Xp1, Yp1)、(Xp2, Yp2)、(Xp3, Yp3)及OW Yp4)；輸出該觸點在熒幕上投影的四邊 形頂點坐標信號。
S224:計算觸點在熒幕上投影的四邊形面積及觸點在熒幕上投影的幾何中心坐 標。S2241 計算觸點在熒幕上投影的四邊形的幾何中心坐標由觸點在熒幕上投影 的四邊形的頂點的坐標(Xp1, Yp1)、(Xp2, Yp2)、(Xp3, Yp3)及OW Yp4)，計算出觸點在熒幕上投 影的四邊形的幾何中心的坐標(Xp。，Yp。)，輸出觸點在熒幕上投影的四邊形幾何中心坐標信 巧(Xpc，Ypc)。S3:回到 Si。此外，為達到上述目的，本發(fā)明進一步提供了一種觸控?zé)赡挥|點的坐標偵測方法， 是進一步計算觸點在熒幕上投影的四邊形的均質(zhì)中心坐標，包含下列步驟SO:啟動微機電反射鏡，使微機電反射鏡以預(yù)定的頻率與振幅開始共振擺動，并啟 動光源組件，使光源組件發(fā)出激光光線。Sl 依據(jù)每個取樣時間Ts到達時，由光感測器擷取線性影像，此線性影像可顯示 未被觸點遮斷的明點及被觸點遮斷的暗點的影像。S2:計算觸點在熒幕上投影的四邊形頂點坐標及點在熒幕上投影的均質(zhì)中心坐 標S21 由光感測信號處理器將光感測器擷取的線性影像轉(zhuǎn)變成電子信號，并傳送給 坐標計算器。S22 由坐標計算器判斷光感測信號處理器的電子信號中是否有暗點。S221 :若無暗點，則輸出無觸點的信號。S222 若僅有一個暗點則輸出觸點錯誤信號。S223:若有二個連續(xù)暗點區(qū)域，則對于第一個連續(xù)暗點區(qū)域，計算出該暗點連續(xù)區(qū) 域的兩端端點坐標位置為(X11, Y11)及(xlm，Ylffl)；對于第二個連續(xù)暗點區(qū)域，計算出該暗點 連續(xù)區(qū)域兩端端點的坐標位置為(x21，Y21)及(x2n，Y2n)；計算該觸點在熒幕上投影的四邊形 的頂點的坐標(Xp1, Yp1)、(Xp2, Yp2)、(Xp3, Yp3)及OW Yp4)，輸出該觸點在熒幕上投影的四邊 形頂點坐標信號；S224:計算觸點在熒幕上投影的四邊形面積及觸點在熒幕上投影的均質(zhì)中心坐 標。S2242 由觸點在熒幕上投影的四邊形的頂點的坐標(ΧΡ1，ΥΡ1)、(ΧΡ2，ΥΡ2)、(ΧΡ3，ΥΡ3) 及(Χρ4，γρ4)計算該觸點在熒幕上投影的四邊形面積ΑΡ，輸出該面積信號。S2243:由觸點在熒幕上投影的四邊形的頂點的坐標及該觸點在熒幕上投影的四 邊形面積ΑΡ，計算該觸點在熒幕上投影的均質(zhì)中心坐標(XPd，Ypd)，輸出該觸點在熒幕上投影 的均質(zhì)中心坐標(XPd，YPd)。S3:回到 Si。借由上述技術(shù)方案，本發(fā)明微機電掃描的坐標偵測方法及其觸控?zé)赡恢辽倬哂邢?列優(yōu)點及有益效果本發(fā)明的微機電掃描觸控?zé)赡患捌溆|點坐標偵測方法使用微機電高速 震蕩來反射掃描光線而可達成高速掃描的優(yōu)點，可大幅提高觸控?zé)赡坏慕馕龆?，更可同時 求得觸點在熒幕上的投影面積，可適用于各種不同尺寸高解析度要求的觸控?zé)赡?。綜上所述，本發(fā)明是有關(guān)于一種微機電掃描的坐標偵測方法及其觸控?zé)赡?，其?微機電掃描觸控?zé)赡挥晒庠唇M件、微機電反射鏡、光感測器、光感測信號處理器及坐標計算器所組成。當(dāng)光源組件發(fā)出激光光線后，微機電反射鏡將激光光線掃描成為掃描光束，當(dāng)筆 或手指觸指熒幕時遮斷掃描光束而在光感測器上形成二個暗點后，藉由光感測信號處理器 傳送對應(yīng)的電子信號至坐標計算器，進而決定出觸點位置。本發(fā)明微機電觸控?zé)赡患坝|點 坐標偵測方法可使其解析度不會因觸控?zé)赡坏某叽缭黾佣档?，更進一步可求得筆或手指 觸碰于熒幕上的投影面積，以適用于各種不同尺寸或高解析度要求的觸控?zé)赡?。本發(fā)明在 技術(shù)上有顯著的進步，具有明顯的積極效果，誠為一新穎、進步、實用的新設(shè)計。上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段， 而可依照說明書的內(nèi)容予以實施，并且為了讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點能夠 更明顯易懂，以下特舉較佳實施例，并配合附圖，詳細說明如下。


圖1是現(xiàn)有習(xí)知技藝的觸控?zé)赡坏牡谝皇疽鈭D。圖2是現(xiàn)有習(xí)知技藝的觸控?zé)赡坏牡诙疽鈭D。圖3是本發(fā)明的微機電掃描觸控?zé)赡坏谝惠^佳實施例的示意圖。圖4是本發(fā)明的微機電掃描微觸控?zé)赡坏膾呙璺秶氖疽鈭D。圖5是微機電反射鏡掃描角度的示意圖。圖6是微機電反射鏡共振角度及掃描角度的示意圖。圖7是本發(fā)明的微機電掃描觸控?zé)赡坏奈C電反射鏡反射角度的示意圖。圖8是本發(fā)明的微機電掃描觸點坐標偵測方法的示意圖。圖9是本發(fā)明的光感測信號處理器的暗點坐標計算方法的示意圖。圖10是本發(fā)明的觸點在熒幕上投影的四邊形四角坐標偵測方法的示意圖。圖11是本發(fā)明的觸點在熒幕上投影的面積偵測方法的示意圖。圖12是本發(fā)明的觸點坐標偵測方法的流程圖，其中，圖12A是單一觸點坐標偵測 方法的流程圖、圖12B是觸點在熒幕上投影的面積及其坐標偵測方法的流程圖。圖13是本發(fā)明的微機電掃描觸控?zé)赡坏目刂茣r序的示意圖。圖14是本發(fā)明的微機電掃描觸控?zé)赡坏诙^佳實施例的示意圖。圖15是本發(fā)明的微機電掃描觸控?zé)赡坏诙^佳實施例的光源組件的示意圖。1 觸控?zé)赡?touch panel)2 焚幕(display screen)3、3a、3b 光源組件(light source module)31、31a、31b 激光光源(laser light source)32 準直鏡(collimator lens)33 分光器(beam splitter)311a、311b 激光光束(emitted light)4 光感測器(image sensor)41 線性景i像(linear image)421 第一暗點(first inactive pixel)422 第二暗點(second inactive pixel)5 微機電反射鏡(MEMS reflector)
11
51 反射面(reflecting surface)511 掃描光束(scanning light baem)52 :轉(zhuǎn)$由(resonant shaft)53 反射面中心(center of reflection)54 微機電控制器(MEMS controller)55 遮光板(shade)6 觸控?zé)赡豢蝮w(touch panel frame)7 光感測信號處理器(image signal processor)8 坐標計算器(coordinate calculator)901 焚幕(display screen)902 光學(xué)元件(optical unit)903 反射板(retro-reflection plate)904(emitted and return light)905 激光光源(laser light source)906 光束反射單元(light reflector)907 光束接收模塊(light receiver module)9071(light receiver element)S0-S3:步驟流程
具體實施例方式為更進一步闡述本發(fā)明為達成預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合 附圖及較佳實施例，對依據(jù)本發(fā)明提出的微機電掃描的坐標偵測方法及其觸控?zé)赡黄渚唧w 實施方式、方法、步驟、結(jié)構(gòu)、特征及其功效，詳細說明如后。有關(guān)本發(fā)明的前述及其他技術(shù)內(nèi)容、特點及功效，在以下配合參考圖式的較佳實 施例的詳細說明中將可清楚呈現(xiàn)。通過具體實施方式
的說明，當(dāng)可對本發(fā)明為達成預(yù)定目 的所采取的技術(shù)手段及功效獲得一更加深入且具體的了解，然而所附圖式僅是提供參考與 說明之用，并非用來對本發(fā)明加以限制。目前在光學(xué)掃描裝置(optical scanning device)大都使用旋轉(zhuǎn)多面鏡(Polygon Mirror)以高速旋轉(zhuǎn)操控激光光線的掃描，但由于旋轉(zhuǎn)多面鏡是用液壓趨動，其由于轉(zhuǎn)速限 制、價格高、聲音大、啟動慢等因素，已經(jīng)逐漸無法符合高速且高精度的要求。近年以來，由 于具有轉(zhuǎn)矩振蕩器(torsion oscillators)的微機電反身寸鏡(micro-electronic-mechanic system oscillatory reflector，簡稱MEMS reflector)開始發(fā)展后，已應(yīng)用于影像系統(tǒng) (imaging system)、掃描器(scanner)或激光打印機(laser printer)的激光掃描裝置 (laser scanning unit，簡稱 LSU)，其掃描效率(Scanning efficiency)將可高于傳統(tǒng)的 旋轉(zhuǎn)多面鏡。請參閱圖5所示，是是微機電反射鏡掃描角度的示意圖，本發(fā)明使用的微機電 反射鏡5可包含一鍍有鋁金屬、銀金屬或其他反射物質(zhì)的反射面51，反射面51的反射面中 心53是位于轉(zhuǎn)軸52上，當(dāng)受微機電控制器54(如圖3所示)所驅(qū)動時，微機電控制器54 具有橋式電路的控制板及轉(zhuǎn)矩振蕩器，藉由共振磁場驅(qū)動反射面51以轉(zhuǎn)軸52左右方向來 回共振擺動(resonant oscillation)，橋式電路的控制板可產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號，以驅(qū)動反射面51以此頻率擺動，轉(zhuǎn)矩振蕩器可控制反射面51的振幅，使反射面51在預(yù)定振 幅范圍內(nèi)擺動；當(dāng)激光光線射向微機電反射鏡5的反射面51時，反射面51藉由隨時間變化 的轉(zhuǎn)動角度，使入射到微機電反射鏡5的反射面51上的激光光線，被反射到微機電反射鏡 5中心軸各種不同的角度上以進行掃描，反射面51擺動的角度為士 1/2 θ ρ，而激光光線經(jīng) 由反射面51掃描后，掃描角度為士 θ ρ，例如26°的微機電反射鏡5，其反射面51來回擺動 的角度為士26°，激光光線掃描角度則為士52°，掃描范圍則為104°。由于微機電反射鏡 5可以忽視光波長的影響及具有大轉(zhuǎn)動角度的特點，使得它被廣泛應(yīng)用在商品、科學(xué)與工業(yè) 應(yīng)用各方面上，如 US 5，408，352、US 5，867，297、US6, 947，189、US7, 190，499、Tff Μ253133、 JP 2006-201350 等?！愣?，微機電反射鏡5的共振頻率(resonant frequency)約為2K至4K赫茲 (Hertz)，以2. 5K赫茲擺動頻率的微機電反射鏡5為例，即在0. 4毫秒(msec)可完成一個 周期的掃描，如圖6所示，圖6是微機電反射鏡共振角度及掃描角度的示意圖，在一個周期 內(nèi)擺動士 1/2 θρ= 士26°，反射面51可完成104°的掃描。請參閱圖3所示，是本發(fā)明的微機電掃描觸控?zé)赡坏谝惠^佳實施例的示意圖，本 發(fā)明第一較佳實施例的微機電掃瞄觸控?zé)赡?，在一熒幕框體6內(nèi)容置一個熒幕2、二個光 源組件3 (3a、3b)、二個微機電反射鏡5 (5a、5b)、光感測器4及遮光板55 (55a、55b)。光感測 器4以電性連接至光感測信號處理器7及一坐標計算器8。其中，該二個光源組件3(3a、3b) 設(shè)置于熒幕2的同一側(cè)的端面，如圖3所示是設(shè)置于下端面，光源組件3(3a、3b)內(nèi)有激光 光源31(31￡1、31幻及準直鏡32(32￡1、3213)。激光光源31可發(fā)出激光光線(laser light)，通 常可使用紅外線激光(IR laser)，發(fā)出紅外線激光光線(IR light)；準直鏡32將激光光線 聚集成集中的激光光束311(311^31113)，射向微機電反射鏡5(53、513)反射面51 (51a、51b) 中心；微機電反射鏡5設(shè)置于熒幕2同一端面的兩側(cè)上，如圖3所示設(shè)置于熒幕2的下端面； 微機電反射鏡5(5a、5b)具有反射面51(51&、5113)，反射面51(5115113)沿其轉(zhuǎn)軸由共振左 右擺動(resonant oscillation)，可將射入的激光光束311 (311a、311b)在熒幕2上掃描 形成掃描光束511 (scanning light beam) (511a、511b)，掃描至熒幕有效范圍21內(nèi)。光感 測器4設(shè)置于熒幕2的三個端面，相對于微機電反射鏡5側(cè)，用以接收掃描光束511 (511a、 511b)，并形成掃描光束線性影像；光感測信號處理器7擷取光感測器4形成的線性影像，將 線性影像中的明點(active pixel)及暗點421、422 (inactive pixel)轉(zhuǎn)換成電子信號。遮 光板55(55a、55b)是配合微機電反射鏡5 (5a、5b)位置所設(shè)置，用以阻擋無效區(qū)域的掃描光 束511 (511a、511b)進入熒幕2，以避免光感測器4接收該無效區(qū)域的掃描光束511 (511a、 511b)而形成鬼影(ghost image) 0坐標計算器8可接受光感測信號處理器7產(chǎn)生的電子 信號，并由微機電反射鏡反射面51(51a、51b)中心的坐標，可計算出觸點坐標而輸出。有效的掃描區(qū)域說明請參閱圖4及圖6所示，圖4是本發(fā)明的微機電掃描微觸控 熒幕的掃描范圍的示意圖。在圖4中，遮光板55a、55b設(shè)置在熒幕2的下端面角落上，當(dāng)微 機電反射鏡5的反射面51在一個周期內(nèi)擺動士 1/2 θρ= 士26°，其掃描角度為104°，為 避免超過熒幕2熒幕有效范圍21的光線進入光感測器4，遮光板55a、55b可阻隔超過熒 幕有效范圍21的掃描光束511，熒幕有效范圍21的角度為士 Qab= 士46. 2°，如圖6中說 明的AB間有效范圍士 1/2 θ AB = 士 23. 1°。若手指或筆在熒幕2上產(chǎn)生觸點P，且此觸點P用以將掃描光束511遮斷而未入射于光感測器4時，如圖8所示，圖8是本發(fā)明的微機電掃描觸點坐標偵測方法的示意圖。在 X-Y平面上，觸點P的迪卡耳坐標(XP，Yp)可由式⑴計算獲得
權(quán)利要求
一種微機電掃描觸控?zé)赡?，其特征在于其包含一熒幕；二個光源組件，設(shè)置于該熒幕的一端面，該二個光源組件分別包含一激光光源，是發(fā)出一激光光線；二個微機電反射鏡，設(shè)置于該熒幕的該端面的兩側(cè)上，該二個微機電反射鏡分別具有一反射面，該二個微機電反射鏡是產(chǎn)生共振擺動，以將射向該微機電反射鏡的反射面中心的該激光光線在該熒幕上掃描以形成一掃描光束；一光感測器，是設(shè)置于該熒幕的三個端面，并相對于該微機電反射鏡側(cè)，該光感測器用以接收該掃描光束，并形成該掃描光束的一線性影像；一光感測信號處理器，是擷取該光感測器形成的該線性影像，并轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的電子信號；以及一坐標計算器，是接收該光感測信號處理器產(chǎn)生的該電子信號；其中，當(dāng)該掃瞄光束被一觸點所遮斷而未入射于該光感測器時，該光感測器則形成對應(yīng)的該線性影像，并藉由該光感測信號處理器轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的該電子信號，該坐標計算器接收該電子信號，并依據(jù)該微機電反射鏡的該反射面中心的坐標而計算出該觸點的坐標。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微機電掃描觸控?zé)赡?，其特征在于其中所述的光源組件進一 步包含一準直鏡，是將該激光光源發(fā)出的該激光光線聚集成集中的激光光線。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微機電掃描觸控?zé)赡?，其特征在于其中所述的光感測器為選 自接觸式影像感測器、陣列線性影像感測器其中之一。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微機電掃描觸控?zé)赡唬涮卣髟谟谠撚|控?zé)赡贿M一步包含一 遮光板，該遮光板是配合該微機電反射鏡位置設(shè)置，以阻擋入射于一無效區(qū)域的該掃描光 束入射至該熒幕，以避免該光感測器接收該無效區(qū)域的該掃描光束而形成鬼影。
5.一種微機電掃描觸控?zé)赡唬涮卣髟谟谄浒?一熒幕一個光源組件，設(shè)置于熒幕的一端面，該光源組件包含一激光光源及一分光鏡，該激光 光源發(fā)出激光光線，該分光鏡將該激光光線分成二股激光光線；二個微機電反射鏡，設(shè)置于該熒幕的該端面的兩側(cè)上，該二個微機電反射鏡分別具 有一反射面，該二個微機電反射鏡是產(chǎn)生共振擺動，以分別將由該分光鏡分成的兩股激光 光線分別射向該二個微機電反射鏡的反射面中心的激光光線在熒幕上掃描以形成掃描光 束；一光感測器，是設(shè)置于該熒幕的三個端面，并相對于該微機電反射鏡側(cè)，該光感測器接 收該掃描光束，并形成該掃描光束的一線性影像；一光感測信號處理器，是擷取該光感測器形成的該線性影像，并轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的一電子 信號；以及一坐標計算器，是接收該光感測信號處理器產(chǎn)生的該電子信號； 其中，當(dāng)該掃描光束被一觸點所遮斷而未入射于該光感測器時，該光感測器則形成對 應(yīng)的該線性影像，并藉由該光感測信號處理器轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的該電子信號，該坐標計算器接 收該電子信號，并依據(jù)該微機電反射鏡反射面中心的坐標而計算出該觸點的坐標。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的微機電掃描觸控?zé)赡?，其特征在于其中所述的光源組件進一步包含一準直鏡，是將激光光源發(fā)出的該激光光線聚集成集中的激光光線。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的微機電掃描觸控?zé)赡?，其特征在于其中所述的光感測器為選 自接觸式影像感測器、陣列線性影像感測器其中之一。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的微機電掃描觸控?zé)赡?，其特征在該觸控?zé)赡贿M一步包含一遮 光板，該遮光板是配合該微機電反射鏡位置設(shè)置，以阻擋入射于一無效區(qū)域的該掃描光束 入射至該熒幕，以避免該光感測器接收該無效區(qū)域的該掃描光束而形成鬼影。
9.一種微機電掃描的坐標偵測方法，其特征在于其是適用于權(quán)利要求1至6中任一權(quán) 利要求所述的微機電掃瞄觸控?zé)赡?，該坐標偵測方法包括以下步驟so:啟動微機電反射鏡，使該微機電反射鏡以預(yù)定的頻率與振幅開始共振擺動，并啟動 光源組件，使該光源組件發(fā)出激光光線，該激光光線分別射向該微機電反射鏡以形成掃描 光束；51依據(jù)每一個取樣時間Ts到達時，由光感測器擷取線性影像；該線性影像是顯示未 被觸點遮斷的明點及被該觸點遮斷的暗點的影像；52計算該觸點的坐標S21 由光感測信號處理器將該光感測器擷取的線性影像轉(zhuǎn)變成該電子信號，并傳送至 坐標計算器；S22:由該坐標計算器判斷該光感測信號處理器的該電子信號中是否有暗點，若有二個 暗點，則計算該二個暗點的坐標位置及計算該觸點的坐標；輸出該觸點的坐標的信號；以 及53回到Si。
10.一種微機電掃描的坐標偵測方法，其特征在于其是適用于權(quán)利要求1至6中任一權(quán) 利要求所述的微機電掃瞄觸控?zé)赡唬撟鴺藗蓽y方法是計算出該觸點在該熒幕上投影的四 邊形頂點坐標，該坐標偵測方法包括以下步驟50啟動微機電反射鏡，使該微機電反射鏡以預(yù)定的頻率與振幅開始產(chǎn)生共振擺動，并 啟動該光源組件，使該光源組件發(fā)出該激光光線，該激光光線分別射向該微機電反射鏡以 形成掃描光束；51當(dāng)每一個取樣時間Ts到達時，由光感測器擷取線性影像；該線性影像是顯示未被 觸點遮斷的明點及被該觸點遮斷的暗點的影像；52計算該觸點在熒幕上投影的四邊形頂點坐標S21 由光感測信號處理器將該光感測器擷取的該線性影像轉(zhuǎn)變成該電子信號，并傳送 至坐標計算器；S223:由該坐標計算器判斷該光感測信號處理器的該電子信號中是否有暗點，若有二 個連續(xù)的暗點區(qū)域，則對于第一個連續(xù)暗點區(qū)域，計算出該第一個連續(xù)暗點區(qū)域的兩端端 點坐標，對于第二個連續(xù)暗點區(qū)域，計算出該第二個連續(xù)暗點區(qū)域的兩端端點坐標，藉以計 算該觸點在該熒幕上投影的四邊形的頂點的坐標；輸出該觸點在該熒幕上投影的四邊形的 頂點的坐標的信號；以及53回到Si。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的微機電掃描的坐標偵測方法，其特征在于在其中所述的步 驟S2中進一步包含下列步驟S2241 由該觸點在該熒幕上所投影的四邊形的頂點坐標計算出該觸點在該熒幕上所投影的四邊形的幾何中心坐標，輸出該觸點的幾何中心坐標的信號。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的微機電掃描的坐標偵測方法，其特征在于在其中所述的步 驟S2中進一步包含下列步驟S2242 由該觸點在該熒幕上投影的四邊形的頂點的坐標計 算該觸點在該熒幕上投影的一四邊形面積，輸出該面積的信號。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的微機電掃描的坐標偵測方法，其特征在于進一步計算該觸 點在該熒幕上投影的四邊形的均質(zhì)中心坐標，該坐標偵測方法包含下列步驟S2242:由該觸點在該熒幕上投影的四邊形的頂點的坐標計算該觸點在該熒幕上投影 的一四邊形面積；S2243 由該觸點在該熒幕上投影的四邊形的頂點的坐標及該觸點在該熒幕上投影的 該四邊形面積，計算該觸點在該熒幕上投影的均質(zhì)中心坐標；輸出該觸點的均質(zhì)中心坐標 的信號。
全文摘要
本發(fā)明是有關(guān)于一種微機電掃描的坐標偵測方法及其觸控?zé)赡?，其中微機電掃描觸控?zé)赡挥晒庠唇M件、微機電反射鏡、光感測器、光感測信號處理器及坐標計算器所組成。當(dāng)光源組件發(fā)出激光光線后，微機電反射鏡將激光光線掃描成為掃描光束，當(dāng)筆或手指觸指熒幕時遮斷掃描光束而在光感測器上形成二個暗點后，藉由光感測信號處理器傳送對應(yīng)的電子信號至坐標計算器，進而決定出觸點位置。本發(fā)明微機電觸控?zé)赡患坝|點坐標偵測方法可使其解析度不會因觸控?zé)赡坏某叽缭黾佣档?，更進一步可求得筆或手指觸碰于熒幕上的投影面積，以適用于各種不同尺寸或高解析度要求的觸控?zé)赡弧?br> 文檔編號G06F3/042GK101963869SQ200910160809
公開日2011年2月2日 申請日期2009年7月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月24日
發(fā)明者徐三偉, 林勇杉, 王昭鑫 申請人:一品光學(xué)工業(yè)股份有限公司