TWI465989B - The projection touch apparatus - Google Patents

Description

掃描投射觸控裝置

本發明係有關觸控裝置，尤其是有關掃描投射觸控裝置。

如第1圖所示，市面上有一種MEMS(微機電系統)掃描機構1，包括一掃描單元11、一掃描鏡12及一可見光源13；其中掃描單元11是一微機電系統(Micro Electro Mechanical System，MEMS)；掃描鏡12是一微掃描鏡(Micro scanning mirror，MSM)。當可見光源13射出對應於一固定或動態影像的光線投射於掃描鏡12時，透過掃描單元11帶動掃描鏡12由左至右，由上至下掃描投射至一投影面14上，即可顯示對應影像。

市面上也有包括兩個馬達組成的掃描單元及掃描鏡組成的掃描機構，利用掃描單元帶動掃描鏡，將光源射出的光線由左至右，由上至下掃描投射至一投影面上，以顯示對應影像。

台灣專利M372974，揭示一種微機電掃描觸控螢幕，包括光源組件、微機電反射鏡、光感測器、光感測信號處理器及座標計算器所組成。當光源組件發出可見光線後，微機電反射鏡將可見光線掃描成為掃描光束，當筆或手指觸指螢幕時遮斷掃描光束而在光感測器上形成二個暗點後，藉由光感測信號處理器傳送對對應之電子信號至座標計算器，進而決定出觸點位置。

上述台灣專利需利用兩個光源、兩個微機電反射鏡及多個光感測 器等多個元件，才能決定出觸點位置，成本較高；且需利用三角公式計算觸點座標，較費時間。

為了進一步改良習知的掃描投影觸控其中的觸點座標感測裝置，而提出本發明。

本發明的主要目的，在提供一種掃描投射觸控裝置，包括一掃描機構、一不可見光源、一半反射鏡、一感光單元及一微處理器所組成；掃描機構包括一掃描單元、一掃描鏡及一可見光源；可見光源及不可見光源發射的可見光及不可見光分別穿透半反射鏡及被半反射鏡反射，然後同一路徑射至掃描鏡；掃描單元帶動掃描鏡在一投影面上進行掃描，使螢幕顯出影像；當有一物件碰觸一螢幕的一觸點時，光感測單元將會感測到被物件反射的不可見光而產生一感測訊號；微處理器偵測到光感測單元傳送的感測訊號，依據感測信號在一掃描週期出現的時間，確認掃描單元在該時間帶動掃描鏡的掃描座標，得到對應於觸點的位置資訊，而輸出一對應的觸控信號。

本發明的另一目的，在提供一種掃描投射觸控裝置，利用較便宜的感光單元及一個不可見光源，配合已知的掃描機構，就能達成感測觸點座標的效果，結構簡單，成本低，且不需利用三角公式計算觸點座標，較省時間。

本發明的又一目的，在提供一種掃描投射觸控裝置，能感測物件在投影面前方的位置資訊或物件碰觸投影面產生的震動資訊，而分別輸出對應的觸控信號。

本發明的掃描投射觸控裝置，包括：一掃描機構，設有一掃描單元及一掃描鏡；一不可見光源；一第一感光單元；一微處理器；其中該第一感光單元感測的第一感測信號及該掃描單元帶動該掃描鏡的掃描座標，分別透過有線或無線傳輸至該微處理器；俾當該第一感光單元置於一投影面的邊緣或置於該投影面的邊緣的外側，且該不可見光源發射的不可見光射至該掃描鏡，該掃描單元帶動該掃描鏡將該不可見光在該投影面上進行掃描，且一物件接觸或鄰近該投影面的一觸點時，該第一感光單元將感測到被該物件反射該掃描鏡掃描該投影面的不可見光，而在該掃描鏡掃描該投影面的一掃描週期內感測到一第一感測信號；該微處理器偵測到該第一感光單元傳送的該第一感測信號，依據該第一感測信號在該掃描週期出現的時間，確認該掃描單元在該時間帶動該掃描鏡的掃描座標，得到對應於該觸點的位置資訊而輸出對應的一第一觸控信號。

本發明的掃描投射觸控裝置，進一步包括一震動感測單元；該震動感測單元感測的第二感測信號透過有線或無線傳輸至該微處理器；俾當該震動感測單元置於該投影面的邊緣，且該物件碰觸該投影面時，該震動感測單元將會感測到該投影面被碰觸產生的震動，而在該掃描週期內感測到一第二感測信號；該微處理器感測 到該震動感測單元傳送的該第二感測信號，依據不同強度的該第二感測信號輸出對應的一第二觸控信號。

本發明的掃描投射觸控裝置，進一步包括一第二感光單元；該第二感光單元感測的第三感測信號透過有線或無線傳輸至該微處理器；俾當該第二感光單元置於該投影面的前方時，該第二感光單元將感測到被該物件反射該掃描鏡掃描該投影面的不可見光，而在該掃描鏡掃描該投影面的該掃描週期內感測到一第三感測信號；該微處理器偵測到該第二感光單元傳送的該第三感測信號，依據該第三感測信號在該掃描週期出現的時間，確認該物件在該投影面前方的形狀或位置資訊，而輸出一對應的互動信號。

本發明的掃描投射觸控裝置，進一步包括一半反射鏡；該掃描機構進一步包括一可見光源；該可見光源及該不可見光源分別置於該半反射鏡的側邊；該半反射鏡置於該掃描鏡的側邊；該可見光源及該不可見光源發射的可見光及不可見光分別穿透該半反射鏡及被該半反射鏡反射，然後分別射至該掃描鏡。

其中該可見光及該不可見光是同一路徑分別射至該掃描鏡；該掃描機構是微機電系統掃描機構；該可見光源為雷射光源；該不可見光源為紅外線光源或紫外線光源。

本發明的其他目的、功效，請參閱圖式及實施例，詳細說明如下。

1‧‧‧MEMS掃描機構

10‧‧‧掃描機構

11‧‧‧掃描單元

12‧‧‧掃描鏡

13‧‧‧可見光源

131‧‧‧可見光

14‧‧‧投影面

141‧‧‧邊緣

2‧‧‧掃描投射觸控裝置

21‧‧‧不可見光源

211‧‧‧不可見光

22‧‧‧半反射鏡

23‧‧‧第一感光單元

231‧‧‧第一感測信號

24‧‧‧第二感光單元

241‧‧‧第三感測信號

25‧‧‧震動感測單元

251‧‧‧第二感測信號

26‧‧‧微處理器

27‧‧‧物件

271‧‧‧觸點

第1圖為已知MEMS掃描機構掃描投射至一投影面的示意圖。

第2圖為本發明掃描投射觸控裝置的示意圖。。

第3圖為本發明第一感測信號的示意圖。。

第4圖為本發明第二感測信號的示意圖。

第5圖為本發明第三感測信號的示意圖。

如第2圖所示，本發明掃描投射觸控裝置2，包括一掃描機構10、一不可見光源21、一半反射鏡22、一第一感光單元23、一第二感光單元24、一震動感測單元25及一微處理器26所組成；掃描機構10包括一掃描單元11、一掃描鏡12及一可見光源13。

本發明的掃描機構10可為上述市面上已有的MEMS掃描機構，掃描單元11為MEMS，掃描鏡12為MSM。本發明的掃描機構10也可為上述市面上已有的包括兩個馬達組成的掃描單元及掃描鏡組成的掃描機構。本發明的可見光源13可為雷射光源。本發明的不可見光源21可為紅外線光源或紫外線光源。

可見光源13及不可見光源21分別置於半反射鏡22的側邊。半反射鏡22置於掃描鏡12的側邊。可見光源13及不可見光源21發射的可見光131及不可見光211分別穿透半反射鏡22及被半反射鏡22反射，然後同一路徑分別射至掃描鏡12；掃描單元11帶動掃描鏡12將可見光131及不可見光211在一投影面14上，由左至右，由上至下進行掃描，使投影面14顯出對應於可見光源13射出的影像。

第一感光單元23及震動感測單元25分別置於投影面14的邊緣141；第一感光單元23也可置投影面14的邊緣141的外側。掃描鏡12及第二感光單元24置於投影面14的前方。

第一感光單元23用以感測一物件27接觸或鄰近投影面14的一觸點271時，反射掃描鏡12掃描投影面14的不可見光211，而在掃描鏡12掃描投影面14的一掃描週期(0.03秒)內感測到一光強度較強的第一感測信號231，如第3圖所示。在一掃描週期內出現第一感測信號231的時間對應於觸點271的座標。第一感光單元23只能感測接觸或十分鄰近投影面14的物件27所反射的不可見光211，所以第一感測信號231在一掃描週期內出現的時間長度較短。

震動感測單元25用以感測一物件27碰觸投影面14的一觸點271時，使投影面14產生的震動，而在掃描鏡12掃描投影面14的一掃描週期內感測到一震動強度較強的第二感測信號251，如第4圖所示。在一掃描週期內出現第二感測信號251的時間對應於觸點271的座標。

第二感光單元24用以感測物件27在投影面14前方時，反射掃描鏡12掃描投影面14的不可見光211，而在掃描鏡12掃描投影面14的一掃描週期內感測到一光強度較強的第三感測信號241，如第5圖所示。在一掃描週期內出現第三感測信號241的時間對應於物件27在投影面14前方的形狀及位置資訊。第三感測信號241出現的時間長度較第一感測信號231長。

第一感光單元23、第二感光單元24及震動感測單元25的感測信號可分別透過有線傳輸方式或無線傳輸方式傳送至微處理器26。掃描單元11帶動掃描鏡12的掃描座標可透過有線傳輸方式或無線傳輸方式傳送至微處理器26。

當物件27接觸或鄰近投影面14的一觸點271時，第一感光單元23 將會感測到被物件27反射掃描鏡12掃描投影面14的不可見光211，而在掃描鏡12掃描投影面14的一週期內感測到一光強度較強的第一感測信號231，如第3圖所示；微處理器26偵測到第一感光單元23傳送的第一感測信號231，依據第一感測信號231在一掃描週期出現的時間，確認掃描單元11在該時間帶動掃描鏡12的掃描座標，得到對應於觸點271的位置資訊，而輸出一對應的第一觸控信號。

當物件27碰觸投影面14的一觸點271時，震動感測單元25將會感測到投影面14被碰觸產生的震動，而在掃描鏡12掃描投影面14的一掃描週期內感測到一震動強度較強的第二感測信號251，如第4圖所示；微處理器26偵測到震動感測單元25傳送的第二感測信號251，依據不同強度的第二感測信號251輸出對應的第二觸控信號，例如依據不同強度的第二感測信號251輸出對應不同音量的聲音。

當物件27在投影面14前方時，第二感光單元24將會感測到被物件27反射掃描鏡12掃描投影面14的不可見光211，而在掃描鏡12掃描投影面14的一週期內感測到一光強度較強的第三感測信號241，如第5圖所示。在一掃描週期內出現第三感測信號241的時間對應於物件27在投影面14前方的位置資訊；微處理器26偵測到第二感光單元24傳送的第三感測信號241，依據第三感測信號241在一掃描週期出現的時間，確認物件27在投影面14前方的形狀及位置資訊，而輸出一對應的互動信號，例如可依據浮在投影面14前方的手勢變化輸出對應的互動信號。

本發明的第一感光單元23、第二感光單元24及震動感測單元25可 單獨使用或包含至少兩個合併使用，以配合各種不同的觸控需求。

如第2、3、4、5圖所示，當本發明同時使用第一感光單元23、第二感光單元24及震動感測單元25，且物件27碰觸投影面14的一觸點271時，第一感光單元23、第二感光單元24及震動感測單元25將在接近同一時間分別感測到第一感測信號231、第三感測信號241及第二感測信號251，微處理器26依據第一感測信號231、第三感測信號241及第二感測信號251輸出對應的第一觸控信號、第二觸控信號及互動信號。

本發明利用較便宜的感光單元及一個不可見光源，配合已知的掃描機構，就能達成感測觸點座標的效果，結構簡單，成本低，且不需利用三角公式計算觸點座標，較省時間。

本發明利用較便宜的感光單元、震動感測單元及一個不可見光源，配合已知的掃描機構，就能感測物件在投影面前方的位置資訊或物件碰觸投影面產生的震動資訊，而分別輸出對應的觸控信號。

以上所記載者，僅為利用本發明技術內容之實施例，任何熟悉本項技藝者運用本發明所為之修飾、變化，皆屬本創作所主張之專利範圍。

10‧‧‧掃描機構

11‧‧‧掃描單元

12‧‧‧掃描鏡

13‧‧‧可見光源

131‧‧‧可見光

14‧‧‧投影面

141‧‧‧邊緣

2‧‧‧掃描投射觸控裝置

21‧‧‧不可見光源

211‧‧‧不可見光

22‧‧‧半反射鏡

23‧‧‧第一感光單元

24‧‧‧第二感光單元

25‧‧‧震動感測單元

26‧‧‧微處理器

27‧‧‧物件

271‧‧‧觸點

Claims (9)

1. 一種掃描投射觸控裝置，包括：一掃描機構，設有一掃描單元及一掃描鏡；一不可見光源；一第一感光單元；一微處理器；其中該第一感光單元感測的第一感測信號及該掃描單元帶動該掃描鏡的掃描座標，分別透過有線或無線傳輸至該微處理器；俾當該第一感光單元置於一投影面的邊緣或置於該投影面的邊緣的外側，且該不可見光源發射的不可見光射至該掃描鏡，該掃描單元帶動該掃描鏡將該不可見光在該投影面上進行掃描，且一物件接觸或鄰近該投影面的一觸點時，該第一感光單元將感測到被該物件反射該掃描鏡掃描該投影面的不可見光，而在該掃描鏡掃描該投影面的一掃描週期內感測到一第一感測信號；該微處理器偵測到該第一感光單元傳送的該第一感測信號，依據該第一感測信號在該掃描週期出現的時間，確認該掃描單元在該時間帶動該掃描鏡的掃描座標，得到對應於該觸點的位置資訊而輸出對應的一第一觸控信號。
2. 如申請專利範圍第1項所述的掃描投射觸控裝置，進一步包括一震動感測單元；該震動感測單元感測的第二感測信號透過有線或無線傳輸至該微處理器；俾當該震動感測單元置於該投影面的邊緣，且該物件碰觸該投影面時，該震動感測單元將會感測到該投 影面被碰觸產生的震動，而在該掃描週期內感測到一第二感測信號；該微處理器感測到該震動感測單元傳送的該第二感測信號，依據不同強度的該第二感測信號輸出對應的一第二觸控信號。
3. 如申請專利範圍第1項所述的掃描投射觸控裝置，進一步包括一第二感光單元；該第二感光單元感測的第三感測信號透過有線或無線傳輸至該微處理器；俾當該第二感光單元置於該投影面的前方時，該第二感光單元將感測到被該物件反射該掃描鏡掃描該投影面的不可見光，而在該掃描鏡掃描該投影面的該掃描週期內感測到一第三感測信號；該微處理器偵測到該第二感光單元傳送的該第三感測信號，依據該第三感測信號在該掃描週期出現的時間，確認該物件在該投影面前方的形狀或位置資訊，而輸出對應的一互動信號。
4. 如申請專利範圍第2項所述的掃描投射觸控裝置，進一步包括一第二感光單元；該第二感光單元感測的第三感測信號透過有線或無線傳輸至該微處理器；俾當該第二感光單元置於該投影面的前方時，該第二感光單元將感測到被該物件反射該掃描鏡掃描該投影面的不可見光，而在該掃描鏡掃描該投影面的該掃描週期內感測到一第三感測信號；該微處理器偵測到該第二感光單元傳送的該第三感測信號，依據該第三感測信號在該掃描週期出現的時間，確認該物件在該投影面前方的形狀或位置資訊，而輸出一對應的互動信號。
5. 如申請專利範圍第1、2、3或4項所述的掃描投射觸控裝置，進一步包括一半反射鏡；該掃描機構進一步包括一可見光源；該可見光源及該不可見光源分別置於該半反射鏡的側邊；該半反射鏡置於該掃描鏡的側邊；該可見光源及該不可見光源發射的可見光及 不可見光分別穿透該半反射鏡及被該半反射鏡反射，然後分別射至該掃描鏡。
6. 如申請專利範圍第5項所述的掃描投射觸控裝置，其中該可見光及該不可見光是同一路徑分別射至該掃描鏡。
7. 如申請專利範圍第5項所述的掃描投射觸控裝置，其中該掃描機構是微機電系統掃描機構。
8. 如申請專利範圍第7項所述的掃描投射觸控裝置，其中該可見光源為雷射光源；該不可見光源為紅外線光源或紫外線光源。
9. 如申請專利範圍第8項所述的掃描投射觸控裝置，其中該可見光及該不可見光是同一路徑分別射至該掃描鏡。