以光學(xué)方法驅(qū)動的高解析度與高敏感度觸控器的制造方法【專利摘要】本發(fā)明為一種觸控器(touch?sensing?device)，通過光學(xué)驅(qū)動法(optically?activated)，使得行動電子器材(portable?device)獲得高解析度與高敏感度的觸控功能。其它功能如游標(biāo)的移動，游戲機(gaming?device)的控制，程序(如AUTOCAD)的啟動或結(jié)束，網(wǎng)頁資料的搜尋(web?page?navigation)，或非行動式電子器材(如Flat?Panel?TV)等等，亦可通過本發(fā)明取得高解析度與高敏感度的物件控制功能。【專利說明】以光學(xué)方法驅(qū)動的高解析度與高敏感度觸控器【
技術(shù)領(lǐng)域：
】[0001]本發(fā)明提供一個高敏感度與高解析度光學(xué)式觸控器，該觸控器亦可作為游標(biāo)控制器，該觸控器內(nèi)有一空室(Cavity)，該空室上覆蓋有一半透明板，該半透明板具有一光擴散表面，該空室內(nèi)尚具有一光源與一影像偵測器。通過偵測一指示物碰觸該半透明板時產(chǎn)生高度擴散與低度擴散不同的影像，得知一指示物與該半透明板接觸的情況，并通過偵測該指示物與該半透明板接觸時，彼此之間的相對運動的情況，得出信號，以改變某電子儀器的功能或其顯示器上的游標(biāo)的移動。【
背景技術(shù)：
】[0002]在現(xiàn)今的電腦與電子產(chǎn)品上，許多產(chǎn)品是依靠觸控裝置來執(zhí)行人與機器之間的交流與互動的功能的。這些產(chǎn)品包括筆記型電腦、手機、全球定位系統(tǒng)(GPS)，以及電動游戲機(Gamingdevice)等等。在觸控屏幕的領(lǐng)域里,整個工業(yè)技術(shù)大致上可以分成電阻式(Resistivetype)與電容式(Capacitivetype)兩大類,其技術(shù)內(nèi)涵雖有不同,但目的均是在提供給使用者一種傳統(tǒng)鼠標(biāo)所不具備的方便-去除USBcable或無線頻道(WirelessChannel)，而這些都是傳統(tǒng)鼠標(biāo)必需要用來連線到電腦上的物件；觸控屏幕則無此需求。然而，觸控屏幕有一個先天缺陷:觸控屏幕在當(dāng)一根手指或針棒去觸碰其表面的時，缺乏量測該觸碰位置的精準(zhǔn)度(positioningaccuracy);由于無法有效地克服這個缺點，目前的觸控屏幕產(chǎn)品，并無法使用在辦公室或?qū)I(yè)的電子繪圖環(huán)境里。[0003]基于以上的限制，當(dāng)今的行動電子器材雖然提供了可以任由使用者攜帶移動的方便，但它們無法輸入資料給辦公用的軟件(例如WORD(微軟文書作業(yè)軟件)、PowerPoint(微軟簡報軟件),或Spreadsheet(微軟試算軟件)等等，如此使其在專業(yè)的辦公用途上相當(dāng)受到局限，而究其根本原因，即是因為缺乏位置上的準(zhǔn)確度。圖1所示為傳統(tǒng)的行動電話(Cellphone)，該行動電話上具有一觸控顯示屏，某些習(xí)于使用該類器材者將其稱之為SmartPhoneS0注意，該觸控顯示屏上呈現(xiàn)有多數(shù)個圖標(biāo)(Icon)，每個圖標(biāo)的面積比起一般電腦顯示屏上的圖標(biāo)都大得相當(dāng)?shù)枚?，用以代表某些程序或功能。這些圖標(biāo)的數(shù)量，即代表該行動電話能同時提供給使用者多少個不同的功能(亦即方便性)。不過這些圖標(biāo)的數(shù)量，其實并無法很大(例如，超過十五個)，這是因為設(shè)計者在設(shè)計圖標(biāo)時，必須同時兼顧圖標(biāo)的數(shù)量以及人的手指的尺寸大小。如圖1所示，當(dāng)一指尖9(Fingertip)碰觸到不理想的位置時，它可能導(dǎo)致一次觸發(fā)四個程序。[0004]圖1的SmartPhone8是一個電容式的觸控屏幕。此類設(shè)計一般是將透明的薄膜電容置于觸控屏幕之上，并在該觸控屏幕的四個角落放置感知器(sensor)。當(dāng)該Smartphone(8)被外物碰觸時，電容內(nèi)的電荷量有所改變,感知器(sensor)即可察覺流于其上的電流亦有所改變；通過量測電流在各感知器上的變化，傳統(tǒng)的手機得以得知碰觸其觸控屏幕的手指的概略位置。一般而言，使用該方法計算出來的結(jié)果的準(zhǔn)確度并不高，所幸是它僅須滿足使用者在選擇圖標(biāo)時不會出錯的要求即可；如圖1所示，由于該些圖標(biāo)的尺寸都相當(dāng)?shù)么?，其尺寸的精確度也相對地粗糙。由于這個設(shè)計上的限制，使得像SmartPhone這樣的小尺寸的電子器材在遇到要輸入資料給文書處理軟件WORD，或者試算軟件(Spreadsheet)時,面臨極大的困難,導(dǎo)致SmartPhone(8)在上述這類的應(yīng)用上幾無實質(zhì)用途。這個技術(shù)的限制的最終結(jié)果是，當(dāng)這些電子器材在使用狀態(tài)時，其整個系統(tǒng)的應(yīng)用軟件的運作狀態(tài)或功能，經(jīng)常是僅靠幾個簡單的圖標(biāo)來呈現(xiàn)給使用者。[0005]至于在筆記型電腦(NotebookPC)方面，也有類似的問題。其用來移動游標(biāo)的器材通常是一個觸摸板(TouchpadorMousePad)。這類的觸摸版(鼠標(biāo)板)的問題是其敏感度與解析度均不高。數(shù)年來在面臨平面顯示器(FlatPanelDisplay)的制造技術(shù)日新月異之際，這類的觸摸板的性能卻幾乎無太大的進(jìn)步。因此，與現(xiàn)今的顯示器的解析度、速度、以及多點觸控等功能相比，傳統(tǒng)的觸摸板的功能過于簡陋，這導(dǎo)致許多筆記型電腦的使用者均將其棄置不用，改而使用傳統(tǒng)鼠標(biāo)，以便其不需改變使用習(xí)慣地，仍然將手部移動的向量值通過USB或其它傳輸媒體傳回筆記電腦，供其控制游標(biāo)之用。質(zhì)而言之，上述傳統(tǒng)觸摸板的問題，多是來自于其解析度與敏感度的不足；而這其實是傳統(tǒng)技術(shù)的一個根本問題:盡管市場上仍然有某些使用者，學(xué)習(xí)著去適應(yīng)傳統(tǒng)觸摸板的功能，并且設(shè)法接受傳統(tǒng)的觸摸板，但上述問題仍然存在。例如，當(dāng)使用者要把顯示屏幕里的一個物件從一端移到另一端時，若該距離不短，則該使用者通常得分好幾步，在觸摸板上畫上幾次，才能達(dá)到目的。[0006]綜觀以上所述，不管是筆記型電腦的觸摸板，還是行動電子器材的觸摸屏幕，整個電子工業(yè)仍然需要找到一個快速且準(zhǔn)確的觸控系統(tǒng)(或者可以命名為觸控裝置，游標(biāo)控制器，使用者操作介面器材等等)，與行動電子器材整合起來，形成一個同時具有速度與精確度的電子器材或筆記型電腦，如此才能夠讓使用者容易地使用WORD的類的文書軟件或者其它試算表(Spreadsheet)的類的軟件，并且把資料準(zhǔn)確地輸入，建立檔案等等?！?br/>發(fā)明內(nèi)容】[0007]本發(fā)明提供一個觸控器(亦可名的為游標(biāo)控制器)，該觸控器內(nèi)有一空室(Cavity)，該空室上覆蓋有一半透明板，該半透明板具有一光擴散表面，該空室內(nèi)尚具有一光源與一影像偵測器。在最佳的情況下，該光擴散表面的性能，如同一Lambertiansurface;在次佳的情況下,該光擴散表面的性能,可以接近一個完美的光的擴散表面。在作光學(xué)分析時，此種光擴散表面，可以把它分割成無數(shù)個小平面來看待，每一個小平面均可向四面八方散射光線，其強度約與該散射光線至該小平面的法線的夾角的余弦值(Cosine)成正比。由于此一散射現(xiàn)象，該Lambertiansurface的亮度(Brightness,luminance,orradiance)，不論從任何角度去看，都是相同的。該半透明板的所謂半透明特性，是指光線可自該板的兩側(cè)穿透至另一側(cè)，但是由于經(jīng)過所謂LambertianSurface高度的擴散現(xiàn)象,物體在另一端所形成的影像與形狀已無法分辨。[0008]由于該Lambertiansurface的效應(yīng),使該半透明片具有強烈的散射光的特性，當(dāng)此效應(yīng)強到一定程度時，通過該半透明片的光線，不論是來自該半透明片的那一側(cè)，在經(jīng)過該半透明片的散射以后，都成為散射光線。在經(jīng)過散射以后，位于該透明片遠(yuǎn)方的物體的形體，是先經(jīng)過該半透明片的表面(即Lambertiansurface),然后到達(dá)該半透明片的另一端以后成像，此種影像是模糊、無法被辨認(rèn)形體來的。此一半透明片系覆蓋于一空室之上，其內(nèi)部尚有一影像偵測器。由于該半透明片能夠把來自該觸控器的外部環(huán)境的光線，在照射在Lambertianplate上以后打散；同樣的,它也能夠把來自該觸控器空室內(nèi)，照射在Lambertianplate上的光線打散，因此，以上兩效應(yīng)加總以后，形成了一亮度均勻擴散型的外觀(外觀是指自環(huán)境中所看到的影像)及內(nèi)觀(內(nèi)觀是指該半透明片的底部的影像)。凡是與該Lambertian有一點距離的物體,在經(jīng)過Lambertiansurface的擴散以后,其影像都會模糊掉，當(dāng)該影像模糊到一定的程度時，該物體即無法由該影像偵測器辨認(rèn)出來。[0009]值得注意的是:(I)該位于空室內(nèi)的光源可以是發(fā)光二極管(LED)，但也可以是其它類型的光源；(2)該影像偵測器最好是CMOSimagesensor(互補式金屬氧化物半導(dǎo)體影像偵測器)，以能夠看到整個覆蓋在空室上方的半透明片的內(nèi)表面為適當(dāng)條件。然而，其它的影像偵測器，只要能夠看到整個覆蓋在空室上方的半透明片的內(nèi)表面，并可以促成決定指示器的位置，也都可以使用；(3)該Lambertiansurface最好是有細(xì)顆粒的表面,其它類型的表面，例如粗顆粒的Lambertiansurface,經(jīng)過蝕刻的表面,或者霧化的表面，也可以用來取代該Lambertiansurface,只是效果可能略差一些。以上這些變化的應(yīng)用，仍屬于本發(fā)明的內(nèi)的范圍。[0010]當(dāng)一指示器(例如，一只手指，針棒，或類似功能的器材)接觸到該Lambertiansurface時，一些源自于該游標(biāo)控制器的內(nèi)部光線被反射回來，形成一照亮的指示器的影像，此時一影像偵測器將偵測該被照亮的指示器的影像，隨著該指示器在Lambertiansurface上的移動，一與該影像偵測器相連的電子電路即追蹤該影像，其追蹤的結(jié)果可用來控制行動電子器材的顯示屏上的游標(biāo)，該行動電子器材至少包括:筆記型電腦(NotebookPC)，行動電話(Cellularphone)，全球定位系統(tǒng)(GPS)，游戲機等。此外，該指示器可以通過提起然后放回該Lambertianplate的動作來代表選擇該電子器材的屏幕上的一些元素。更進(jìn)一步而言，尤其是當(dāng)本發(fā)明的觸控器使用于筆記型電腦上，它可以容許多個手指對其作觸控的控制，此時在Lambertiansurface上可以劃分出一(些)預(yù)定的地點，這(些)地點可以用來操作頁面卷動，影像旋轉(zhuǎn)，景物放大以便使該顯示屏達(dá)到提升敏感度與解析度的效果等等。[0011]該影像偵測器是用來擷取多張有關(guān)該指示器的影像，而該指示器在較佳的選擇下可以是一只手指。在該些多張的影像里面，有一第一影像與第二影像，其影像的內(nèi)部被切割出一些范圍，用以提取出移動向量值，并通過該移動向量，使本發(fā)明的觸控器得以控制一屏幕上游標(biāo)的動作。當(dāng)本發(fā)明的觸控器使用手指來作為指示器時，手指上的隆起、溝痕、漩渦，以及交叉等，可以用來作為定義物件的元素。此時本發(fā)明的觸控器將會追蹤一第一影像上的該些被定義的元素與一第二影像上的該些被定義的元素。在執(zhí)行該追蹤工作時，一與該影像偵測器偶合的電子電路能將該些影像里的該些被定義的元素從影像里分割出來，然后比較它們在不同影像里的位置的改變，再把該些改變量轉(zhuǎn)化為移動向量，該移動向量被用來控制屏幕上的游標(biāo)或其它功能?！緦＠綀D】【附圖說明】[0012]圖1所示為傳統(tǒng)觸控器在應(yīng)用到行動電子儀器時，所遇到的問題。[0013]圖2A所示為置于本發(fā)明器材上的一半透明板，對入射光線造成的反射、擴散反射，以及擴散穿透的效應(yīng)[0014]圖2B所示為置于本發(fā)明器材上的一半透明板，對來自器材外界的光線，造成擴散穿透以及反射效應(yīng)[0015]圖2C為置于本發(fā)明器材上的一半透明板，對該器材內(nèi)部的光源所發(fā)出的光線，產(chǎn)生擴散反射與擴散穿透效應(yīng)[0016]圖2D為半透明板的內(nèi)部所看到的由室外光線所形成的影像[0017]圖2E為半透明板的內(nèi)部所看到的由器材內(nèi)部的光源所形成的影像[0018]圖2F為半透明板的內(nèi)部所看到的，由室外光與器材內(nèi)部光源合成的影像[0019]圖3為半透明板的內(nèi)部所看到的，當(dāng)一個指示器(Touchingdevice,orpointingdevice)去碰觸該半透明板的Lambertiansurface以后,所產(chǎn)生的影像[0020]圖4A為當(dāng)一指示器(例如,手指)碰觸到半透明片上的Lambertiansurface的右邊，而且光源正在發(fā)光時，影像偵測器13所看到的影像[0021]圖4B為當(dāng)一指示器(例如,手指)碰觸到半透明片上的Lambertiansurface的右邊，而且光源14正在發(fā)光時，影像偵測器13所看到的影像[0022]圖5A所示為影像偵測器13所偵測到手指被照亮的表面部位的影像41，因為手指40壓迫半透明片上的Lambertiansurfacell的力量大了些,改變成橢圓的形狀[0023]圖5B所示為一手指在時間為tl,t2,與t3時，因為該手指與Lambertiansurface的距離改變，所造成的被照亮的手指的影像的改變[0024]圖6所示為從影像偵測器13看到的半透明片10的底部多數(shù)個被照亮的指示物的影像[0025]圖7為一些能夠使用本發(fā)明的觸控器的電子器材[0026]附圖標(biāo)記說明:8_行動電器；9_手指在面板上遮住視線的區(qū)域；10-半透明板(sem1-transparentplate);11-高散射度表面(Lambertiansurface)；12-空室(cavity);13_影像偵測器(imagesensor);14_光源；15-半透明板的上表面(topsurfaceofsem1-transparentplate);20_手指；2-陰影；22-高亮度區(qū)的指紋；23-高亮度區(qū)(Brightensurface);40_按在高散射度表面上的手指；tl-某時間，在t2與t3之前；在tl時，手指壓在半透明板上；t2-某時間，在tl與t3之間；在七2時，手指離開半透明板；t3-某時間，在tl與t2之后；在〖3時，手指壓在半透明板上；41_在時間為tl或t3，因為手指的壓力而變形(此例指的是由圓型變成橢圓形)的手指影像；42_在時間為t2，離開半透明板的手指；60_半透明板的下表面，可背影像偵測器看到的部分；61_第一個手指；62_第二個手指；63_第三個手指；64_半透明板上用于卷動(scrolling)畫面的區(qū)域；65_半透明板上用于旋轉(zhuǎn)(rotating)物件的區(qū)域；66-半透明板上高解析度與高敏感度區(qū)域?！揪唧w實施方式】[0027]圖2A所示為置于本發(fā)明器材上的一半透明板10，該半透明板板上具有一高散射度的Lambertian板11。當(dāng)入射光打在該高散射度Lambertian板的表面11上時,產(chǎn)生了反射光，擴散反射光(diffusereflectionlight),以及擴散穿透光(diffusetransmissionlight)等數(shù)類光線。從物理定義來講,所謂的Lambertiansurface,是指當(dāng)光線落在該高散射度的表面時，被大量的散射(Scatter)開，以致于其整個表面所呈現(xiàn)出來的亮度相當(dāng)均勻，不管觀察者從任何角度去看，幾乎都是相同的。此一表面所具有等向性(isotropic)，對上下左右所有方向均有效，當(dāng)然，對擴散穿透光亦有效。換句話說，若一觀察者自該半透明板10的底部看上去，他所看到的表面也是一個均勻的表面。此處值得注意的是，所謂的半透明(Sem1-transparent)是指一光散射現(xiàn)象,使得光線能穿過某介質(zhì)或某區(qū)域,但經(jīng)過相當(dāng)程度的擴散以后，其成像已使在遠(yuǎn)處的物體的輪廓已不能辨認(rèn)，或者根本看不到。[0028]在圖2B的觸控器內(nèi)，尚有一空室(Cavity,12)。該空室12是被該具有Lambertiansurface的半透明板所覆蓋。經(jīng)過一鏡頭(lens)，影像偵測器13接收到由擴散的光線所形成的影像。當(dāng)面對周遭環(huán)境時，這個影像事實上是一個亮度相當(dāng)均勻，完全的模糊影像，其光線的來源是環(huán)境中四面八方的雜散光，在照射到半透明板的表面10以后，經(jīng)過Lambertiansurfacell的擴散,再入射到影像偵測器13的。如果從物理的角度來解釋上述現(xiàn)象，則如圖2B所示，當(dāng)環(huán)境的光(Ambientlight)穿透過半透明板的表面10以后，進(jìn)到空室12里，由于受到擴散的現(xiàn)象的影響,我們將該現(xiàn)象稱為Diffusetransmission。由于Lambertiansurfacell具有高散射度,凡是離Lambertiansurface有一定距離的外的物體，其所呈現(xiàn)在影像偵測器13上的，均是無明確輪廓的影像。因此，物體與物體之間已無法分辨彼此。[0029]如圖2C所不,一光源14,置于空室12之內(nèi)，較佳的情況下,該光源是由LED(發(fā)光二極管)作成。該光源將光線照在該半透明板上。同樣的，在該光源照射到半透明板的表面10以后,經(jīng)過Lambertiansurfacell的擴散,有一部分的光線會被反射回來,從各個角度射至影像偵測器13，在其上形成一模糊且均勻的影像。從LED射出的光線，在到達(dá)半透明板10以后，有一部分會因為Transmissiondiffusion的關(guān)系,擴散到外界中，如果觀察者自上方觀察，可能只是覺得該半透明板10的某些區(qū)域輕微地較亮一些，但無法確知其形狀。如果從物理的角度來解釋上述現(xiàn)象，則如圖2C所示，當(dāng)LED的光穿透過半透明板的表面10以后,被Lambertiansurfacell反射而回,然后進(jìn)到空室12里，由于受到擴散的現(xiàn)象的影響，我們將該現(xiàn)象稱為Diffusereflection,至于某些部分LED的光,會穿過Lambertiansurface而射入外界環(huán)境里，該現(xiàn)像我們稱之為diffusetransmission。[0030]圖2D與2E呈現(xiàn)出半透明板10的內(nèi)部所看到的樣子15。在影像偵測器13內(nèi)所看到的是一個模糊且均勻的影像，略為有一點亮度。圖2F所示的是影像偵測器13所看到的重迭起來的影像，它是由上述的由LED光源制造的模糊且均勻的影像，再加上從外界中射入影像偵測器13的影像組合而成。如前所述，從外界中射入的光線，經(jīng)過半透明板后也是擴散的光線，因此，影像偵測器13不會看到清晰可辨認(rèn)的影像。[0031]圖3所不是使用一個指不器(Touchingdevice,orpointingdevice)去碰觸該Lambertian表面以后所產(chǎn)生的效應(yīng)。該指示器可以是任何數(shù)量的針棒、橡皮擦、鉛筆、手指20等等不同的物件。當(dāng)該指示器(Touchingdevice)碰觸到該半透明板時,原先自外界中射入指示器(Touchingdevice)下方的半透明板的光線,就會被該指示器擋住,此時如果光源14不存在或并未打開，會使得影像偵測器13看到一個陰影21。如果把光源14打開，放入空室12內(nèi)，則影像偵測器13看到的是一個被照亮的表面，該表面是該指示器與Lambertiansurface接觸之處，我們把它稱為是該指示器表面被照亮的部位22。當(dāng)然，這個部位是可以被影像偵測器13辨識出來的。因此，由外界中的光線加上空室內(nèi)光源14所合成的效應(yīng)，可以使得與Lambertiansurface接觸的指示器表面產(chǎn)生一照亮的部位23,通過影像偵測器13，我們可以偵測該指示器表面被照亮的部位23的移動的情況與位置。[0032]值得注意的是,指示器與Lambertiansurface接觸之處，由于被光源照得很亮,它的細(xì)部結(jié)構(gòu)是可以被影像偵測器13判讀出來的。例如，如果該指示器是一只手指，則手指上的細(xì)部結(jié)構(gòu)，如隆起的紋路、溝槽、漩渦、交叉點等等，均可被影像偵測器清楚的感測到。這些被照亮的手指上的特征結(jié)構(gòu)，即是本發(fā)明里的影像偵測器用以監(jiān)測并且決定出指示器的移動量的根據(jù)，本發(fā)明觸控器，再根據(jù)該移動量資料轉(zhuǎn)化為電子儀器上的顯示屏里的游標(biāo)的位置。[0033]值得注意的是，本發(fā)明所定義的游標(biāo)，分為可視型(visibletype)與不可視型(visibletype)兩類，此兩類均適用于本發(fā)明。所謂可視型游標(biāo)是指該游標(biāo)在顯示屏上具有一定的形體(例如，一個箭頭)，可以被操作者觀察得到；所謂不可視型，是指該游標(biāo)不能被操作者直接觀察得到，它可能是在電子儀器里的一個記憶體單元(memorycell)，或者是軟件里的一個參數(shù)等等。例如，在一般電腦游戲的畫面里，并不一定會有形狀固定的游標(biāo)(有時完全沒有)；使用者借著所謂的游標(biāo)控制器(例如鼠標(biāo))所改變的可以是動作(如棒球選手揮棒的動作)或者音效的類的功能，這些不可視型的物件的功能的狀態(tài)，通常是存于電子儀器的記憶體里，或者是軟件的參數(shù)里的，當(dāng)使用者通過鼠標(biāo)去調(diào)整該些不可視型的物件的功能的狀態(tài)時，與其相對應(yīng)的電子儀器的記憶體，或者是軟件的參數(shù)，會因而改變，如果該游標(biāo)是可視型，則上述的改變會再輸出給顯示屏幕，使顯示屏幕的內(nèi)容改變。因此，本發(fā)明所定義的游標(biāo)可以為一(些)顯示于屏幕上的畫面元素，或者是存在于電子儀器記憶體里的一(些)記憶體，通過本發(fā)明的觸控游標(biāo)控制器，輸入的資料的不斷的更新，能適時地改變記憶體資料的內(nèi)容，再轉(zhuǎn)化為與屏幕的畫面有關(guān)(如游標(biāo))，或電子器材其它方面有關(guān)(如音效)的功能。[0034]圖4A所示是當(dāng)一指示器(例如，手指20)碰觸到半透明片10上的Lambertiansurface的右邊，而且光源14正在發(fā)光時，影像偵測器13所看到的影像。該半透明片15面對影像偵測器的那一面，呈現(xiàn)出一個照亮的指印23，該指印就是手指與該半透明片15接觸的地方。從物理上來講，該照亮的指印23是由于光源14的光線，在照射到手指以后，經(jīng)過反射，再經(jīng)過Lambertiansurface的外表面，穿過半透明片15,再穿過空室(cavity),所形成的影像。至于圍繞在照亮的指印23的半透明片其它的地方，由于不管是來自環(huán)境的光線，還是光源14的光線,都已經(jīng)被Lambertiansurface擴散掉,其所形成的影像是一個擴散均勻，無清晰物體的低亮度平面。[0035]如圖4B所示,如果手指20移到半透明片10上的Lambertiansurface的左邊,則被照亮的指示物的表面23，其所在影像偵測器23形成的影像，會跟著移到半透明片10的左邊。此時若使手指保持與Lambertianplate接觸,繼續(xù)朝左邊移動,則影像偵測器13可以在手指自右向左移動時，追蹤手指上的一些細(xì)部結(jié)構(gòu)。而與影像偵測器13相連的電子電路則可以把該被追蹤的指示物的表面被照亮的細(xì)部結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)換移動坐標(biāo)值，使一個與該游標(biāo)控制器連接的顯示器上的游標(biāo)，能夠隨的移動。[0036]如果手指20離開了半透明片上的Lambertiansurface,則影像偵測器將無法偵測到任何具體物件；直到該手指重新放置到Lambertiansurface上,該手指被照亮的表面部位23會重新出現(xiàn)在Lambertiansurface上。例如,此刻如果手指示落在半透明片的左邊，則手指被照亮的表面部位23，也會出現(xiàn)在左邊。[0037]圖5A所示為影像偵測器13所偵測到手指被照亮的表面部位的影像41，因為手指40壓迫半透明片上的Lambertiansurfacell的力量大了些,改變了形狀。此時雖然手指被照亮的表面部位23變得較為橢圓，上述與影像偵測器13相連的電子電路，仍能夠察覺出該受壓的手指的位置，并且把該位置的數(shù)值轉(zhuǎn)換成電子器材或筆記電腦上的顯示器的某個位置的值。值得注意的是，半透明片10下方其它未被手指碰觸的的區(qū)域15，由于照射到其上的光線受到高度的擴散效應(yīng)的影響，使得影像接收器所接收到的影像，無法具有任何可辨識的形狀或物件。[0038]圖5B所示為一手指40在時間為tl時，所形成的被照亮的指示物體41的位置，此位置另被轉(zhuǎn)換成電子儀器上的顯示器的游標(biāo)的位置，該電子儀器可以是筆記電腦等。當(dāng)時間到達(dá)為t2時，手指40升起，因此影像偵測器13無法再看到照亮的指示物的表面(指尖)41。此刻整個半透明片的下表面，呈現(xiàn)出均勻的擴散光，沒有任何形體可以辨認(rèn)。當(dāng)時間移至t3,手指40重新回去接觸到半透明片10上的Lambertiansurfacell,該照亮的指示物的表面(指尖)41將又重新出現(xiàn)。在整個上述的過程里(tl-t3)，顯示器上的游標(biāo)是呈現(xiàn)靜止不動的。此種通過手指的動作，從離開Lambertiansurface到回到Lambertiansurface,可用來代表游標(biāo)對屏幕上的某物件的選擇，并且是在手指回到Lambertiansurface時觸發(fā)執(zhí)行的，其它相關(guān)的功能，亦可據(jù)此法開發(fā)出來?；蛘?，如果手指在時間為t3時，接觸到Lambertianplate后就立刻移動，這是指示與影像偵測器相連的電子電路，將顯示屏上的游標(biāo)作(與手指)相同方向的移動。[0039]圖6所示為從影像偵測器13看到的半透明片10的底部60。圖6上有數(shù)個被照亮的指示物表面，分別表示的是第一只手指61(也可以是一種指示器)，第二只手指62，以及第三只手指63;這三只手指同時接觸到半透明片10上。雖然此處只顯示了三只手指，在實際的操作環(huán)境里，這些手指(或指示器)的數(shù)量是可以更多或更少的。這些多個手指(或者指示器)，可以用來控制電子器材或筆記型電腦的屏幕上多個事件，而這些多個事件，也可以包括多個游標(biāo)的情況?；蛘撸@些多個手指也能用來控制電子器材的其他功能。[0040]該半透明片面對影像偵測器的表面60的某些特殊區(qū)域，是可以被連接于該影像偵測器上的電子電路辨識出來的。第一個區(qū)域64，是用來卷動顯示器里的影像的(Scrolling)，這個卷動的動作，是與本發(fā)明的游標(biāo)移動器的功能偶合而成的。當(dāng)61，62，或者63其中的一只手指(或者指示器)置于該卷動控制區(qū)64的內(nèi)時，可使得筆記電腦的屏幕里的頁面卷動，其功能類似一般鼠標(biāo)的卷動頁面的輪子的功能。第二個區(qū)域65則是用來旋轉(zhuǎn)筆記電腦的屏幕里的頁面的。這個功能也與某些電腦鼠標(biāo)的輪子的功能類似。第三個區(qū)域66，則是用來提供高敏感度與高解析度的功能用的；例如，如果要把游標(biāo)指向筆記型電腦屏幕上的某個小區(qū)域，像是試算表(spreadsheet)的一格,或者文書處理軟件里的一個英文字母，即可使用此區(qū)域來達(dá)成目的。至于其它的區(qū)域，它們也可以用來作為相當(dāng)于鼠標(biāo)的左鍵或右鍵，或者是電腦鍵盤上的一個特殊功能。[0041]圖7所示為一些能夠使用本發(fā)明的游標(biāo)移動器或觸控器的電子器材。這些器材至少包括桌上型電腦，筆記型電腦，平板電腦(Tabletcomputer)，有大顯示屏而且可以呈現(xiàn)圖標(biāo)(icon)的手機，某些受年輕人與成人歡迎的掌上行動玩具，全球定位裝置(GPS)等等。值得注意的是，本發(fā)明的光學(xué)式游標(biāo)控制器，其實際尺寸相對于手機的尺寸，可以做得遠(yuǎn)小于一般鼠標(biāo)板(mousepad)相對于筆記型電腦的尺寸大小。這經(jīng)常是一個必要的的設(shè)計方法，因為為了不使手機、游戲機，或全球定位裝置(GPS)的體積變得過于龐大，這個設(shè)計方法甚為必要。不過如果把本發(fā)明的光學(xué)式游標(biāo)控制器作的大一些，或者作大了以后，把它放在手持式電子器材的背面，仍屬于本發(fā)明的范圍。[0042]更進(jìn)一步,本發(fā)明的具有Lambertiansurface的半透明片，其最小的面積,可以小到約如一個直徑半公分左右的圓圈的大小。這樣的尺寸大小，已經(jīng)比大部份用來操作手持式器材的手指的尺寸還小。此時當(dāng)這個半透明片被手指遮住時，環(huán)境中的光線即完全無法再射到半透明片的Lambertiansurface上,只有空室(cavity)里的光,可以照亮指示器(手指)的表面。因此，手指上的特征形狀，諸如隆起的紋路，溝痕，漩潤，或者交叉等等，都可以讓影像偵測器用來監(jiān)測手指相對于半透明片的移動，并進(jìn)而指揮顯示屏上的游標(biāo)的移動。從實際制作的考量來講，本發(fā)明的具有Lambertiansurface的半透明片的形狀,并不局限為圓形；其它的形狀諸如矩形，方形，或任何滿足手持式電子器材的設(shè)計，均可使用。[0043]再更進(jìn)一步講，本發(fā)明的光學(xué)式游標(biāo)移動器，除了能使于手持式電子器材上，也可以使用于筆記型電腦、電子書寫板、平板式電腦、電子書、電子媒體播放器，或者其他類似的器材上?？梢韵胂蟮牡?，本發(fā)明的光學(xué)式游標(biāo)控制器或觸控器，可以取代桌上型電腦的鼠標(biāo)，如果把它與鍵盤結(jié)合起來，或與電腦屏幕結(jié)合起來，即可去除掉一般大眾對傳統(tǒng)鼠標(biāo)的需求。[0044]再更進(jìn)一步講，本發(fā)明所使用的光源，可以發(fā)出與環(huán)境光線不同的的光，這些光的特性(如某波長的光的強度，占該光源全部發(fā)出的光線的強度的比例)，因為與環(huán)境的光線不相同，可以使被照亮的影像較易被偵測出來，增加本發(fā)明的游標(biāo)控制器的準(zhǔn)確性。如再配合使用具有針對各個波長的光敏感度不同的特性的影像處理器，則本發(fā)明的游標(biāo)移動器又可以更加敏銳一些。使用多個光源自不同角度射向指示器或手指，亦可使本發(fā)明的游標(biāo)移動器更敏銳一些。這主要是因為被照亮的影像，有更多的機會把來自空室(cavity)的光源的光線反射回去，使得指示器或手指的被照亮的部位的影像，更容易從背景里被辨認(rèn)出來。[0045]本發(fā)明實施要點，已于前述圖1至圖7清楚描述出，其它的變化應(yīng)用仍然很多，并不僅限于該些圖形所繪示，其基本實施方法，則仍不外于本發(fā)明的陳述范圍，故其使用的權(quán)力范圍應(yīng)受本發(fā)明的權(quán)力主張范圍的約制，在此不再一一列舉?！緳?quán)利要求】1.一游標(biāo)控制器，其特征在于，具有一空室，該空室內(nèi)置有一光源與一影像偵測器，該空室被一半透明片所覆蓋，該半透明片上有一光擴散表面，當(dāng)一指示器接觸到該光擴散表面時，產(chǎn)生一照亮的反射影像，該照亮的反射影像，被一影像偵測器偵測到，使得該游標(biāo)控制器得以控制一電子儀器的顯示屏上的游標(biāo)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一游標(biāo)控制器，其特征在于，該光擴散表面為一Lambertiansurface。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一游標(biāo)控制器，其特征在于，該與光擴散表面接觸的指示器，至少包括:(a)一只手指(b)一根針棒(C)一支筆，或(d)—支鉛筆。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一游標(biāo)控制器，其特征在于，當(dāng)多個指示器同時接觸到該半透明片的光擴散表面時，該游標(biāo)控制器可同時控制該顯示屏上的多個功能。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述，其特征在于，該光擴散表面可被劃分為數(shù)個特殊區(qū)域，以便控制某些特殊的功能，該多個特殊功能，至少包括:(a)游標(biāo)的控制；尚且該游標(biāo)的控制，至少包括對多個游標(biāo)的控制；(b)頁面的卷動`(c)影像的旋轉(zhuǎn)(d)與屏幕解析度有關(guān)的功能(e)與鼠標(biāo)的右鍵與左鍵有關(guān)的功能。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述一游標(biāo)控制器，其特征在于，該影像偵測器節(jié)取多個影像，其中的一個第一影像與另一個第二個影像的內(nèi)容，分別被切割出區(qū)塊，該區(qū)塊用來決定該指示器從第一影像到第二個影像的移動量，然后據(jù)此移動量推算出該顯示屏上的游標(biāo)的移動量。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述一游標(biāo)控制器，其特征在于，當(dāng)該指示器離開該半透明片上的光擴散表面時，該光擴散表面可以將該指示器的影像模糊掉，使該指示器無法被該影像偵測器偵測到；通過此效應(yīng)，一個與該游標(biāo)座落位置有關(guān)的功能被選擇出，其選擇的程序至少包括:首先使該指示器離開該半透明片的光擴散表面，直至一距離，使該指示器的表面的影像，不再被該影像偵測器察知，然后該指示器再回到該光擴散表面上，并與的接觸，使得該影像偵測器再度察知該指示器的存在，經(jīng)由上述過程，該游標(biāo)指示器發(fā)出一信號，代表一個與該游標(biāo)座落位置有關(guān)的功能被選擇出來。8.一用于游標(biāo)控制方法，其特征在于，用于游標(biāo)控制，該方法至少包括:(a)形成一光學(xué)觸發(fā)式游標(biāo)控制器，該游標(biāo)控制器上，至少具有一空室，該空室內(nèi)尚有一光源與一影像偵測器，該空室被一半透明片所覆蓋，該半透明片上有一光擴散表面(b)針對一與該光擴散表面接觸的指示器，擷取一張影像(C)通過分析一系列的有關(guān)該指示器的影像，決定出在顯示器上的游標(biāo)的動作。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述一用于游標(biāo)控制方法，其特征在于，該方法所使用的該光擴散表面為Lambertiansurface。10.根據(jù)權(quán)利要求8所述一用于游標(biāo)控制方法，其特征在于，使用該指示器輕敲該半透明片，選擇該顯示器上的某些功能。11.根據(jù)權(quán)利要求8所述一用于游標(biāo)控制方法，其特征在于，該指示器至少包括:(a)手指(b)針棒(C)筆(d)鉛筆。12.根據(jù)權(quán)利要求8所述一用于游標(biāo)控制方法，其特征在于，該方法使用多個指示器，或者是多個手指，同時接觸到該光擴散表面，用以控制多個功能。13.根據(jù)權(quán)利要求11所述一用于游標(biāo)控制方法，其特征在于，當(dāng)該指示器移動到半透明片上某些指定的區(qū)域，用來控制該顯示器上的某些功能，該某些功能至少包括:(a)控制該游標(biāo)(b)卷動頁面(c)旋轉(zhuǎn)影像(d)調(diào)整屏幕解析度(e)提供與鼠標(biāo)按右鍵或左鍵類似的功能。14.根據(jù)權(quán)利要求8所述一用于游標(biāo)控制方法，其特征在于，該方法用來選擇一呈現(xiàn)在屏幕上的功能，該方法是通過移動該游標(biāo)至一屏幕上的特定區(qū)域，該特定區(qū)域代表一特殊功能，通過輕敲該半透明片的動作，而且輕敲的動作里至少還包括將該指示器拉離開該半透明片的動作，該動作使該指示器能夠離開該半透明片到達(dá)一定距離，造成影像偵測器截取到的指示器的影像為模糊的影像，使得影像偵測器無法分辨出該指示器；然后該指示器重新回到該半透明片上，與的接觸，使得該影像偵測器能夠偵測出該指示器的存在，上述過程使得該方法選擇出呈現(xiàn)在該屏幕上的某項功能。15.根據(jù)權(quán)利要求8所述一用于游標(biāo)控制方法，其特征在于，該方法還至少包括卷動屏幕的方法，該卷動屏幕的方法是通過將該指示器移動到該半透明片上的某指定的區(qū)域達(dá)成，而且該區(qū)域在該光擴散表面上。16.根據(jù)權(quán)利要求8所述一用于游標(biāo)控制方法，其特征在于，該方法還至少包括旋轉(zhuǎn)影像的方法，該旋轉(zhuǎn)影像的方法是通過將該指示器移動到該半透明片上的某指定的區(qū)域達(dá)成，而且該區(qū)域在該光擴散表面上。17.根據(jù)權(quán)利要求8所述一用于游標(biāo)控制方法，其特征在于，該方法還至少包括增加屏幕的敏感度或解析度的方法，該增加屏幕的敏感度或解析度的方法是通過將該指示器移動到該半透明片上的某指定的區(qū)域達(dá)成，而且該區(qū)域在該光擴散表面上。18.一電子儀器，其特征在于，至少包括:(a)—屏幕(b)一游標(biāo)，顯示于該屏幕上(C)一游標(biāo)控制器，該游標(biāo)控制器與該屏幕偶合，該游標(biāo)控制器至少還包括一空室，該空室內(nèi)有一光源與一影像偵測器，該空室被一半透明片所覆蓋，該半透明片上具有一光擴散表面，當(dāng)一指示器與該光擴散表面接觸時，該影像偵測器從該接觸處的光擴散表面?zhèn)蓽y到被照亮的指示器，該游標(biāo)控制器由此控制該屏幕上的游標(biāo)。19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的一電子儀器，其特征在于，該電子儀器上的該光擴散表面為一Lambertiansurface。20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的一電子儀器，其特征在于，使用一指示器與該電子儀器上的光擴散表面接觸，該指示器至少包括手指，通過監(jiān)視該手指上指紋的特征，來控制該屏幕上的游標(biāo)移動。21.一方法，其特征在于，用于觸控功能，該方法至少包括:(d)形成一光學(xué)觸控器，該光學(xué)觸控器上，至少具有一空室，該空室內(nèi)尚有至少一光源與至少一影像偵測器，該空室被一半透明片所覆蓋，該半透明片上有一光擴散表面，該觸控器與一電子儀器偶合；(e)針對一與該光擴散表面接觸的指示器，擷取一張影像(f)通過分析一系列的有關(guān)該指示器的影像，決定出該電子儀器的某項功能。22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的一用于觸控功能方法，其特征在于，該方法所使用的該光源的波長，彼此不相同。23.一電子儀器，其特征在于，至少包括:(a)一屏幕(b)一觸控器，該觸控器與該屏幕偶合，該觸控器至少還包括一空室，該空室內(nèi)有至少一個光源與至少一個影像偵測器，該空室被一半透明片所覆蓋，該半透明片上具有一光擴散表面，當(dāng)至少一個指示器與該光擴散表面接觸時，該影像偵測器可從該接觸處的光擴散表面，偵測到被該光源照亮的該指示器，該觸控器由此控制該電子儀器的某功能或改變該屏幕上的顯示內(nèi)容。24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的一電子儀器，其特征在于，該電子儀器所使用的該些光源，波長彼此不相同。25.根據(jù)權(quán)利要求23所述的一電子儀器，其特征在于，該電子儀器所使用的影像偵測器針對該些光源的敏感度，彼此不相同。26.—觸控器,其特征在于,具有一空室，該空室內(nèi)置有一光源與一影像偵測器，該空室被一半透明片所覆蓋，該半透明片上有一光擴散表面，當(dāng)一指示器接觸到該光擴散表面時，產(chǎn)生一照亮的反射影像，該照亮的反射影像，被一影像偵測器偵測到，使得該觸控器得以控制一電子儀器的顯示屏上的游標(biāo)。27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的觸控器，其特征在于，該光擴散表面為一Lambertiansurface。28.根據(jù)權(quán)利要求26所述的觸控器，其特征在于，與該觸控器所具有的光擴散表面接觸的指示器，至少包括:(a)一只手指(b)一根針棒(C)一支筆，或(d)—支鉛筆。29.根據(jù)權(quán)利要求26所述的觸控器，其特征在于，用來指示觸控器的指示器，當(dāng)多個指示器同時接觸到該觸控器的半透明片上的光擴散表面時，該觸控器同時控制該觸控器上的多個功能。30.根據(jù)權(quán)利要求26所述的觸控器，其特征在于，觸控器上所具有的光擴散表面，該光擴散表面被劃分為數(shù)個特殊區(qū)域，以便控制某些特殊的功能，該多個特殊功能，至少包括:(f)游標(biāo)的控制；尚且該游標(biāo)的控制，至少包括對多個游標(biāo)的控制；(g)頁面的卷動(h)影像的旋轉(zhuǎn)(i)與屏幕解析度有關(guān)的功能(j)與鼠標(biāo)的右鍵與左鍵有關(guān)的功能。31.根據(jù)權(quán)利要求26所述的觸控器，其特征在于，觸控器所具有的影像偵測器，該影像偵測器擷取多個影像，其中的一個第一影像與另一個第二個影像的內(nèi)容，分別被切割出區(qū)塊，該些區(qū)塊可用來決定該指示器從第一影像到第二個影像的移動量，然后據(jù)此移動量推算出該顯示屏上的游標(biāo)的移動量。32.根據(jù)權(quán)利要求26所述的觸控器，其特征在于，用來控制該觸控器的指示器，當(dāng)該指示器離開該半透明片上的光擴散表面時，該光擴散表面可以將該指示器的影像模糊掉，使該指示器無法被該影像偵測器偵測到；通過此效應(yīng)，一個與該游標(biāo)座落位置有關(guān)的功能可被選擇出，其選擇的程序至少包括:首先使該指示器離開該半透明片的光擴散表面，直至一距離，使該指示器的表面的影像，不再被該影像偵測器察知，然后該指示器再回到該光擴散表面上，并與的接觸，使得該影像偵測器再度察知該指示器的存在，經(jīng)由上述過程，該游標(biāo)指示器發(fā)出一信號，代表一個與該游標(biāo)座落位置有關(guān)的功能被選擇出來。33.一電子儀器，其特征在于，至少包括:(a)一屏幕(b)一觸控器，該觸控器與該屏幕偶合，該觸控器至少還包括一空室，該空室內(nèi)有至少一個光源與一影像偵測器，該空室被一半透明片所覆蓋，該半透明片上具有一光擴散表面，當(dāng)一指示器與該光擴散表面接觸時，該影像偵測器可從該接觸處的光擴散表面，偵測到被該些光源照亮的指示器，該觸控器由此控制該電子儀器的某項功能或改變該屏幕上的顯示內(nèi)容。34.一觸控器，其特征在于，該觸控器與至少一個電子儀器偶合，該觸控器至少包括:一空室，該空室內(nèi)有至少一個光源與一影像偵測器，該空室被一半透明片所覆蓋，該半透明片上具有一光擴散表面，當(dāng)一指示器與該光擴散表面接觸時，該影像偵測器可從該接觸處的光擴散表面，偵測到被該些光源照亮的指示器，該觸控器由此控制該電子儀器的某項功能。35.一半透明片,其特征在于,與一觸控器偶合，該半透明片上具有一光擴散表面，該半透明片覆蓋于一空室之上，該空室內(nèi)有至少一個光源與一影像偵測器，當(dāng)一指示器與該光擴散表面接觸時，該影像偵測器可從該接觸處的光擴散表面，偵測到被該些光源照亮的指示器，該觸控器由此控制某項功能。36.一光源系統(tǒng),其特征在于，與一光擴散媒體偶合，該光源系統(tǒng)針對一指不器發(fā)射出至少一個波長的光線，當(dāng)該指示器與該光擴散媒體的相對位置改變時，從該指示器反射的該光源系統(tǒng)的光，形成散射程度不相同的影像于一影像偵測器內(nèi)，通過偵測該些散射程度不相同的指示器的影像，該影像偵測器控制某與其偶合的電子儀器的某項功能。37.一電子儀器，其特征在于，與一影像偵測器偶合，該影像偵測器另與至少一光散射媒體及至少一光源偶合，該影像偵測器通過偵測到某指示器接觸到該散色媒體時，該光源的光的散射變化的形式，決定該電`子儀器的某功能?！疚臋n編號】G06F3/042GK103455210SQ201310017798【公開日】2013年12月18日申請日期:2013年1月17日優(yōu)先權(quán)日:2012年5月29日【發(fā)明者】李文杰申請人:李文杰