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TWI400641B - 光學式觸控裝置 - Google Patents

光學式觸控裝置 Download PDF

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TWI400641B
TWI400641B TW099112904A TW99112904A TWI400641B TW I400641 B TWI400641 B TW I400641B TW 099112904 A TW099112904 A TW 099112904A TW 99112904 A TW99112904 A TW 99112904A TW I400641 B TWI400641 B TW I400641B
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Wei Chou Chen
Cheng Tai Huang
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Waltop Int Corp
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    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/042—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by opto-electronic means
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Description

光學式觸控裝置
本發明係有關於一種觸控裝置，特別是有關於一種可適用於不同顯示裝置的光學式觸控裝置。
觸控已為現今大多數電子裝置必備的功能之一，常見於個人數位助理(Personal Digital Assistant,PDA)等。由於觸控功能加入電子裝置上，讓電子裝置的使用方法變得更容易。觸控技術主要可分為電阻式、電容式與光學式等。電阻式的驅動原理是利用電壓降的方式找出觸控位置的座標，而電容式的架構是以氧化銦錫(Indium Tin Oxide,ITO)玻璃為透明導電結構，其驅動原理是在ITO玻璃的四角放電，使表面形成一個均勻的電場，當可以導電的物體，例如手指，使微量的電流導通流失，可計算出電流流失的比例，並進而算出觸控位置所在的X軸和Y軸座標。
而一般的光學式觸控的工作原理是在X軸和Y軸座標上各放置至少一個光源發射器和接收器，互相對應。光源發射器可接續性的射出紅外線光束，構成矩陣。當手指、筆或任何能阻擋光線的物體來觸摸時，會擋住通過該點的光束，在X軸與Y軸之接收器可偵測出觸摸物 體的位置，以判斷其座標。另一種光學式觸控的方式，如第一圖所示，此觸控裝置10利用現有的紅外雷射發射模組(例如台灣專利公告號M368224之紅外雷射發射模組)搭配紅外光偵測模組。藉由聚焦鏡片與波浪鏡片將點光源之紅外雷射光轉換成線光源，然後射入整個觸控區域12。紅外光偵測模組用於偵測觸控物體所反射回來的紅外光，藉由鏡片呈像於其後之線型光感測元件(如CCD或CMOS)，此線型光感測元件由點光感測元件所組成，藉由偵測線型光感測元件所在的點位置(判斷光感應電流)，再藉由幾何的計算，可推算出觸控物體的位置。
然而，上述之藉由紅外雷射發射模組所構成的光學式觸控，必須採用至少兩個包含各自獨立的紅外雷射發射模組與紅外光偵測模組之觸控裝置10，將此兩個觸控裝置10設置於顯示器或觸控區域12的兩個角落上，藉由兩個觸控裝置10之間的位置關係以及與觸控物體14所形成的角度θ計算出觸控物體14的X與Y座標位置，如第一圖所示。若兩個觸控裝置10之間的距離有所變動會影響到其計算位置的精準度。所以只能將兩個各自獨立的紅外雷射發射模組與紅外光偵測模組之觸控裝置10放置於固定觸控區域12的外框上，無法達到可攜的要求。因此存在一種需求設計另一種光學式觸控裝置，僅需一組觸控整合系統，即可計算出觸控物體的座標，不僅可提昇計算位置的精準度，亦可達到可攜的要求。
本發明之主要目的在於提供一種觸控裝置，此觸控裝置可以隨身攜帶以適用於不同的顯示裝置。
本發明之另一目的在於提供一種觸控裝置應用新的判斷觸控位置的方式降低觸控裝置元件數量的使用。
根據上述之目的，本發明揭露一種光學式觸控裝置，此光學式觸控裝置包含紅外雷射光源發射模組、兩個紅外光偵測模組與系統控制模組。紅外雷射光源發射模組用於產生紅外雷射光源，而兩個紅外光偵測模組分別用於偵測紅外雷射光源射至觸控物體而反射的紅外光。系統控制模組則用於接收紅外光偵測模組的偵測結果以判斷觸控物體的座標位置。
本發明另外揭露一種光學式觸控裝置至少包含紅外雷射光源發射模組、至少兩個紅外光偵測模組與系統控制模組。紅外雷射光源發射模組用於產生一紅外雷射線光源，其包含聚焦鏡片與波浪鏡片，以將紅外雷射點光源轉換成線光源，然後射入一觸控區域。兩個紅外雷射偵測模組分別用於偵測紅外光源射至觸控物體而反射的紅外光。而系統控制模組用於接收紅外光偵測模組的偵測結果以判斷觸控物體的座標位置。
10‧‧‧觸控裝置
12‧‧‧觸控區域
14‧‧‧觸控物體
20‧‧‧觸控裝置
202‧‧‧紅外雷射光源發射模組
2022‧‧‧聚焦鏡片
2024‧‧‧波浪鏡片
204‧‧‧紅外光偵測模組
206‧‧‧系統控制模組
208‧‧‧觸控區域
210‧‧‧觸控物體
30‧‧‧觸控裝置
302‧‧‧紅外雷射光源發射模組
304‧‧‧紅外線雷射偵測模組
308‧‧‧觸控區域
306‧‧‧系統控制模組
310‧‧‧觸控物體
第一圖為傳統之紅外雷射觸控裝置的示意圖；第二圖為本發明之紅外雷射觸控裝置的示意圖；及第三圖為本發明另一實施例之紅外雷射觸控裝置的示意圖。
本發明的一些實施例將詳細描述如下。然而，除了如下描述外，本發明還可以廣泛地在其他的實施例施行，且本發明的範圍並不受實施例之限定，其以之後的專利範圍為準。再者，為提供更清楚的描述及更易理解本發明，圖式內各部分並沒有依照其相對尺寸繪圖，某些尺寸與其他相關尺度相比已經被放大；不相關之細節部分也未完全繪出，以求圖式的簡潔。
第二圖顯示本發明之觸控裝置的示意圖。如第二圖所示，此觸控裝置20主要包含紅外雷射光源發射模組202、兩個紅外光偵測模組204與系統控制模組206。紅外雷射光源發射模組202用於產生紅外雷射光，並將紅外雷射光射入整個觸控區域208。當觸控物體210觸碰到觸控區域208，射入觸控區域208的紅外雷射光會產生反射紅外光，兩個紅外光偵測模組204分別會偵測到反射的紅外光，並將偵測結果傳送到系統控制模組206。系統控制模組206藉由紅外光偵測模組204所偵測之紅外光，進而得到兩條反射之紅外光的夾角角度θ。然後根據已知的兩個紅外光偵測模組204之間的距離，以及所得到之反射的紅外光夾角θ，系統控制模組206即可計算出觸控物體210所在的座標位置。故，藉由上述的觸控裝置20，僅需一組觸控裝置即可辨識出觸控物體210的位置。
另外，在此需要說明的是，本發明的紅外雷射光源發射模組202係為可產生具指向性的紅外雷射光源。而且本發明的紅外雷射光源發射模組202更包含至少一聚焦鏡片2022與波浪鏡片2024，藉由聚焦鏡片2022與波浪鏡片2024，讓紅外雷射光源可以射入及覆蓋整個觸控區域208。由於藉由聚焦鏡片與波浪鏡片將紅外雷射光源射入整個觸控區 域208為習知之技術，故將光源射入之步驟在此省略。當觸控物體210位於觸控區域208內之可偵測區域範圍內，紅外光偵測模組204會偵測到紅外雷射光射到觸控物體210的紅外反射光，進而得到兩個紅外光偵測模組204與觸控物體210之間的夾角，最後算出觸控物體所觸碰的座標位置。
第三圖顯示本發明另一實施例之觸控裝置的示意圖。如第三圖所示，不同於第二圖之觸控裝置20的地方在於第三圖之觸控裝置30在觸控區域308的擺設位置。第二圖之觸控裝置20設置於觸控區域208的左下角落，而在第三圖之觸控裝置30設置於觸控區域308的中間上方，紅外雷射光源發射模組302從上方將紅外雷射光源射入整個觸控區域308。同樣在第三圖中的觸控裝置30，僅需透過兩個紅外光偵測模組304偵測出觸控物體310與反射之紅外光源之間的夾角角度θ，配合已知的紅外光偵測模組304之間的距離，即可藉由系統控制模組306透過數學幾何的運算以算出觸控物體310的座標位置。由第二圖與第三圖可以明顯看出，本發明的觸控裝置可以任意變換在顯示裝置之觸控區域的設置位置(如觸控區域周圍的四個角落等)而不會影響偵測，所以無須固定於顯示裝置上，可以隨時攜帶而套用在任何顯示裝置上。而且相較於習知需要兩組觸控裝置才能偵測出觸控物體的座標位置，本發明的觸控裝置僅需一組觸控裝置，故可達到節省成本與便於攜帶之目的。
上述之實施例僅係為說明本發明之技術思想及特點，其目的在使熟悉此技藝之人士能了解本發明之內容並據以實施，當不能以之限定本發明之專利範圍，即凡其他未脫離本發明所揭示精神所完成之各 種等效改變或修飾都涵蓋在本發明所揭露的範圍內，均應包含在下述之申請專利範圍內。
20‧‧‧觸控裝置
202‧‧‧紅外雷射光源發射模組
2022‧‧‧聚焦鏡片
2024‧‧‧波浪鏡片
204‧‧‧紅外光偵測模組
206‧‧‧系統控制模組
208‧‧‧觸控區域
210‧‧‧觸控物體

Claims (10)

  1. 一種光學式觸控裝置，至少包含：一紅外雷射光源發射模組，用於產生一紅外雷射光源；至少兩個紅外光偵測模組，分別用於偵測該紅外雷射光源射至一觸控物體的複數個紅外反射光；以及一系統控制模組，用於接收該些紅外光偵測模組的偵測結果以判斷該觸控物體的座標位置，其中該光學式觸控裝置為一整合組件並可任意變換設置於一顯示裝置之一觸控區域的設置位置，該設置位置包含單一角與一側邊。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之光學式觸控裝置，其中該紅外雷射光源發射模組包含一聚焦鏡片與一波浪鏡片，用於將該紅外雷射光源的點光源轉換成線光源並射入該觸控區域。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之光學式觸控裝置，其中該至少兩個紅外光偵測模組分別偵測該紅外反射光，以算出該些紅外反射光之間的一角度。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之光學式觸控裝置，其中該系統控制模組根據已知的該些紅外光偵測模組之間的一距離與該至少兩個紅外光偵測模組所偵測的該角度以算出該觸控物體的座標位置。
  5. 如申請專利範圍第2項所述之光學式觸控裝置，其中該光學式觸控裝置設置於該觸控區域的周圍。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之光學式觸控裝置，其中該紅外雷射光源係為一具指向性的光源。
  7. 一種光學式觸控裝置，至少包含：一紅外雷射光源發射模組，用於產生一紅外雷射光源，且包含一聚焦鏡片與一波浪鏡片，用於將該紅外雷射光源射入一觸控區域；至少兩個紅外光偵測模組，分別用於偵測該紅外雷射光源射入一觸控物體的複數個紅外反射光；以及一系統控制模組，用於接收該至少兩個紅外光偵測模組的偵測結果以判斷該觸控物體的座標位置，其中該光學式觸控裝置為一整合組件可任意變換設置於一顯示裝置之該觸控區域的設置位置，該設置位置包含單一角與一側邊。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之光學式觸控裝置，其中該至少兩個紅外光偵測模組分別偵測該紅外反射光，以算出該些紅外反射光之間的一角度。
  9. 如申請專利範圍第7項所述之光學式觸控裝置，其中該系統控制模組根據已知的該至少兩個紅外光雷射偵測模組之間的一距離與該些紅外光偵測模組所偵測的該角度以算出該觸控物體的座標位置。
  10. 如申請專利範圍第7項所述之光學式觸控裝置，其中該光學式觸控裝置設置於該觸控區域的周圍。
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