用于显示器的光学触摸系统、触摸笔以及触摸识别方法与流程

本发明涉及光学触控，尤其是涉及一种用于显示器的光学触摸系统、触摸笔以及触摸识别方法。

背景技术：

1、早期光学触控系统中，触控笔的指示光发射装置通常采用常亮工作模式，即无论笔是否位于图像采集装置的识别范围内，笔尖均持续发出指示光。该模式导致笔端在非工作时段内持续耗电，造成电池能量浪费，也加速了发光器件的老化。为解决笔常亮带来的功耗问题，现有技术提出了“模组端主动光触发”的同步方案，通过触摸模组配置的光发射装置发射第一光线作为触发信号，触控笔仅在接收到第一光线后才发出指示光，将笔的发光由持续性工作转变为按需响应，以降低笔端无效发光功耗。

2、然而，该方案中同步流程的发起权集中于模组端，需要模组发射第一种光用于同步交互，笔端发射第二种光用于图像采集，触控笔始终处于被动监听状态。在实际使用中，模组无法区分触摸笔是否处于待操作状态，只能持续发射光信号以维持同步交互，无论笔端是否实际投入工作，模组均需保持此部分功耗，造成系统整体能耗的非必要增加。同时，笔端需同时配置光发射装置与光接收装置，发射装置用于产生定位标记，接收装置用于监听模组的同步信号。双器件并行设计增加了笔身内部的结构复杂度与硬件成本，对笔端的小型化与轻薄化设计构成制约。可见，现有技术中模组主导的单向同步机制在功耗控制与笔端结构设计方面均存在改进空间。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种用于显示器的光学触摸系统、触摸笔以及触摸识别方法，能够根据触摸笔的使用意图触发触摸笔与模组交互同步信号，并在同步交互过程中产生供定位的光学响应，使得系统仅在存在实际使用需求时启动完整工作流程，降低系统整体功耗；同时，同步信号的交互可基于笔端与模组原有的基础功能实现，有利于简化端侧设备的结构设计，降低系统实现的整体复杂性，并提高触控响应的及时性。

2、第一方面，本发明提供了一种用于显示器的光学触摸系统，该光学触摸系统包括模组，以及与模组匹配的触摸笔；模组设置于显示器一侧；触摸笔包括第一交互模块，模组包括第二交互模块和图像采集装置；触摸笔用于在监测到使用意图时，通过第一交互模块与第二交互模块交互同步信号；其中，同步信号的交互触发触摸笔产生光学响应，光学响应用于供图像采集装置定位触摸笔在显示器的工作面的触摸位置；模组用于基于交互的同步信号，控制图像采集装置采集触摸笔在显示器的接触区域的图像；模组还用于根据采集的图像确定触摸笔在显示器的工作面的接触位置。

3、结合第一方面，本发明实施例还提供第一方面的第一种实施方式，其中，第一交互模块包括第一光发射单元；第二交互模块包括第一光接收单元；触摸笔用于在监测到使用意图时，通过第一光发射单元向第一光接收单元发射同步信号，以与模组建立同步；同步信号包括预设波长的光信号。

4、结合第一方面，本发明实施例还提供第一方面的第二种实施方式，其中，第一交互模块包括无线信号接收单元；第二交互模块包括无线信号发射单元；模组用于通过无线信号发射单元向无线信号接收单元发送同步信号；同步信号包括第一无线通信信号；触摸笔还用于在监测到使用意图时，通过无线交互信号接收单元响应同步信号，以与模组建立同步。

5、结合第一方面，本发明实施例还提供第一方面的第三种实施方式，其中，第一交互模块包括无线信号发射单元；第二交互模块包括无线信号接收单元；触摸笔用于在监测到使用意图时，通过无线信号发射单元向无线信号接收单元发射同步信号；同步信号包括第二无线通信信号；模组用于通过无线信号接收单元响应同步信号，以与触摸笔建立同步。

6、结合第一方面，本发明实施例还提供第一方面的第四种实施方式，其中，第一交互模块包括第一有线信号收发单元；第二交互模块包括第二有线信号收发单元；模组与触摸笔之间通过物理线路连接；触摸笔用于通过第一有线信号收发单元经由物理线路与第二有线信号收发单元交互与模组的同步信号。

7、结合第一方面，本发明实施例还提供第一方面的第五种实施方式，其中，物理线路还用于为触摸笔供电。

8、结合第一方面，本发明实施例还提供第一方面的第六种实施方式，其中，触摸笔还设置有发光单元；触摸笔还用于在交互同步信号时，控制发光单元发光，以提供光学响应，使得图像采集装置采集的图像中包含发光单元发出的光信号所指示的位置信息。

9、结合第一方面，本发明实施例还提供第一方面的第七种实施方式，其中，在交互同步信号时，模组还按照预设第一延时控制图像采集装置曝光；和/或，触摸笔还按照预设第二延时控制发光单元发光，以补偿信号传输延迟。

10、结合第一方面，本发明实施例还提供第一方面的第八种实施方式，其中，触摸笔设置有检测传感器；触摸笔通过检测传感器监测使用意图。

11、结合第一方面，本发明实施例还提供第一方面的第九种实施方式，其中，第一交互模块还用于在预设检测范围内监测是否接收到来自第二交互模块对同步信号的交互确认信号；如果是，确认同步信号的交互建立；如果否，确认同步信号的交互未建立；其中，在同步信号的交互未建立时，触摸笔和/或模组处于停止工作状态。

12、第二方面，本发明实施例提供一种触摸笔，触摸笔应用于上述任一实施例的光学触摸系统，该触摸笔包括笔身、交互模块和控制单元；交互模块设置于笔身，用于与光学触摸系统的模组交互同步信号；控制单元设置于笔身的内部，用于与交互模块连接；控制单元还用于在监测到触摸笔的使用意图时，控制交互模块与模组交互同步信号；触摸笔还包括发光装置，发光装置设置于笔身的预设位置，控制单元还用于在交互同步信号时，触发发光装置产生光学响应，以由模组的图像采集装置采集光学响应来确定触摸笔在显示器工作面的触摸位置。

13、第三方面，本发明实施例提供一种触摸识别方法，应用于上述任一实施例的光学触摸系统，光学触摸系统包括模组和触摸笔，模组包括图像采集装置；其中，该方法包括：监测触摸笔的使用意图；在监测到使用意图时，控制触摸笔与模组交互同步信号；在交互同步信号时，触发触摸笔产生光学响应，并控制图像采集装置采集包含光学响应的图像；根据采集的图像确定触摸笔在显示器的工作面的触摸位置。

14、本发明实施例带来了以下有益效果：本发明实施例提供一种用于显示器的光学触摸系统、触摸笔以及触摸识别方法，触摸笔在监测到使用意图时与模组交互同步信号，并在同步信号交互过程中产生供图像采集装置定位的光学响应，模组基于所交互的同步信号控制图像采集装置执行图像采集，从而实现触摸笔与模组之间的双向协同工作，同步触发机制更为灵活，能够及时响应各种交互需求。本发明实施例中，光学触摸系统根据实际使用需求启动工作，模组与触摸笔之间通过交互同步信号协调工作时序，二者仅在需要工作时才进入相应工作状态。因此，模组可无需设置主动发射触发信号的装置，硬件架构更为简洁，有利于模组的轻薄化设计与硬件成本优化；同时，笔端也无需持续发光或持续监听，可有效降低系统功耗，提升能源利用效率。

15、本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，或者，部分特征和优点可以从说明书推知或毫无疑义地确定，或者通过实施本发明的上述技术即可得知。

16、为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施方式，并配合所附附图，作详细说明如下。