CN101807131A - 侦测模块及包含此侦测模块的光学侦测系统 - Google Patents

Abstract

本发明揭露一侦测模块以及包含此侦测模块的光学侦测系统，上述光学侦测系统可用以定位出和显示屏幕接触的对象的位置。该模块包含：一第一发光单元，包含：一第一光源，用以发射一第一准直光束；以及一第一转换光学镜片，经配置可将该第一准直光束转换为入射至该侦测区内的一第一平面光，其中当该第一平面光照射至该对象时，可被该对象反射而形成一第一反射光；以及一侦测单元，包含：一导引光学镜片，经配置可接收并导引该第一反射光；以及一侦测器，经配置可接收该导引光学镜片导引的该第一反射光，且可通过该第一反射光将该对象的一影像成像于该侦测器上。

Description

侦测模块及包含此侦测模块的光学侦测系统

技术领域

本发明关于一种侦测模块以及包含此侦测模块的光学侦测系统。

背景技术

传统上，运用于计算机输入系统的光学侦测系统通常会在侦测区(例如一显示屏幕或一触控板)的周围环绕设置多个影像或光学侦测器。

例如，美国专利案US 7,414,617揭露了一种坐标输入装置。上述装置包含一对影像侦测器装设于一显示屏幕的左上和右上两端，借以当显示屏幕被触摸时截取触控对象的影像以及侦测区的影像。触摸对象的位置就可以根据影像侦测器所获得的影像信号计算出来。

另举一例，美国专利申请案US 7,538,759所揭露的触控屏幕系统包含在显示屏幕的一边设置数个光源，并在另外的三个边上装设反光条，因而整个触控屏幕都能被光束扫描以侦测接触屏幕的对象(例如使用者的手指或触控笔)。中国台湾发明专利TW 496,965提出另一种类似的方案，其中光学侦测系统具有一结构复杂的发光单元，而其影像侦测器装设于显示屏幕的一边，另外的三个边则装设反光条。

在上述的例子中，显示屏幕的四个边上的空间被影像侦测器、光学侦测器、光学镜片或反光条所占满。换言之，已知光学侦测系统的结构大都太复杂，因此不管在制造或维修上，所需成本都较高。因此，为了能更容易且经济将光学侦测系统实施为计算机输入系统及互动多媒体系统的一部份，此相关领域有需要针对光学侦测系统投入更多心力以求改良。

发明内容

发明内容旨在提供本发明的简化摘要，以使阅读者对本发明具备基本的理解。此发明内容并非本发明的完整概述，且其用意并非在指出本发明实施例的重要/关键组件或界定本发明的范围。

本发明的一目的在于提出一种用于光学侦测系统的模块，其可用以侦测位于侦测区中的对象。相较于已知的光学侦测系统，此模块结构较为简单，且亦可有效侦测对象。

根据本发明具体实施例，上述光学侦测系统的模块包含第一发光单元与侦测单元。第一发光单元包含第一光源与第一转换光学镜片，上述第一光源可发射第一准直光束；而上述第一转换光学镜片经配置可将第一准直光束转换为入射至侦测区内的第一平面光。当上述第一平面光照射至位于侦测区的对象时，该第一平面光可被对象反射成为第一反射光。侦测单元包含导引光学镜片与侦测器，上述导引光学镜片经配置可接收并导引第一反射光；而上述侦测器经配置可接收导引光学镜片所导引的第一反射光，且可通过第一反射光将对象的影像成像于侦测器上。

在一任选的具体实施例中，上述模块还包含至少一第二发光单元。第二发光单元包含第二光源与第二转换光学镜片，上述第二光源可发射第二准直光束；而上述第二转换光学镜片经配置可用以将第二准直光束转换为入射至侦测区内的第二平面光。在此种情形中，当上述第一平面光照射至位于侦测区的对象时，当有对象位于侦测区中时，该对象可反射第一与第二平面光，并产生第一与第二反射光。在本实施例中，导引光学镜片经配置可接收并导引第一反射光与第二反射光，且侦测器经配置可接收导引光学镜片所导引的第一反射光与第二反射光，且可通过第一反射光与第二反射光将对象的影像成像于侦测器上。根据此一任选具体实施例，采用了两个或更多的发光单元，可进一步提升侦测单元所接收到之反射光的强度，因而能够提升侦测的准确度。

在一任选的具体实施例中，上述与其它具体实施例中所用的第一和/或第二转换光学镜片分别为线光源镜片或柱状镜片。

在一任选的具体实施例中，上述与其它具体实施例中所用的导引光学镜片为凸透镜或复合镜片组。

在一任选的具体实施例中，上述与其它具体实施例中所用的第一及第二光源分别包含一红外线激光二极管与一准直镜片。在进一步的任选具体实施例中，当光源包含红外线激光二极管时，上述侦测单元可还包含红外线高通滤光组件以滤除可见光。

在一任选的具体实施例中，上述与其它具体实施例中所用的侦测器为线性传感器。举例来说，上述线性传感器可以是线性互补金属氧化半导体、线性电荷耦合组件或光学位置感知组件。

可任选地，上述与其它具体实施例中所称的侦测区是位于显示屏幕的显示面上。

本发明的另一目的在于提出一种光学侦测系统，此一光学侦测系统运用了上述实施方式所提出的模块，可用以侦测位于侦测区中的对象的位置。相较于已知的光学侦测系统，此光学侦测系统的结构较为简单，且亦可有效侦测对象的位置。

在本发明具体实施例中，上述光学侦测系统包含两个本发明上述实施方式/具体实施例提出的模块以及与上述二模块通讯连接的一处理单元。上述两模块均大致朝向该侦测区而设置，且彼此之间分隔一距离。处理单元可通过三角定位法而以对象与两模块位置之间的两夹角而定位出对象在侦测区中的位置。

在一任选的具体实施例中，上述两模块分别还包含至少一第二发光单元。第二发光单元包含第二光源与第二转换光学镜片，上述第二光源可发射第二准直光束；而上述第二转换光学镜片经配置可用以将第二准直光束转换为入射至侦测区内的第二平面光。在此种情形中，当上述第一平面光照射至位于侦测区的对象时，当有对象位于侦测区中时，该对象可反射第一与第二平面光，并产生第一与第二反射光。在本实施例中，导引光学镜片经配置可接收并导引第一反射光与第二反射光，且侦测器经配置可接收导引光学镜片所导引的第一反射光与第二反射光，且可通过第一反射光与第二反射光将对象的影像成像于侦测器上。根据此一任选具体实施例，采用了两个或更多的发光单元，可进一步提升侦测单元所接收到的反射光的强度，因而能够提升侦测的准确度。在实际运用上，此一任选具体实施例特别适用于侦测区面积较大的用途。

可任选地，当根据上述与其它具体实施例而分别于每一侦测器上形成对象的影像时，每一侦测器产生至少一信号，且上述两夹角是通过该些信号所计算获得。

在一任选的具体实施例中，可将上述与其它具体实施例提出的模块整合于或以可拆卸方式安装于一显示屏幕的周围，使得侦测区可位于显示屏幕的显示范围中。举例来说，在进一步的任选具体实施例中，可将此处提出的模块整合于或以可拆卸方式安装于显示屏幕的至少一边缘上。

在一任选的具体实施例中，上述与其它具体实施例中所用的第一及第二光源分别包含一红外线激光二极管与准直镜片。在进一步的任选具体实施例中，当光源包含红外线激光二极管时，上述侦测单元可还包含红外线高通滤光组件以滤除可见光。

可任选地，上述与其它具体实施例中所述的距离是指两模块的导引光学镜片的中心之间的距离。

根据本发明的原理与精神，每一光学侦测系统应包含两个模块，且可根据侦测区的大小来选择每一模块中所包含的发光单元的数目。一般而言，侦测区是位于显示屏幕的显示面上。举例来说，在一任选具体实施例中，当每一模块仅包含第一发光单元时，此一光学侦测系统适合运用于30寸或以下的显示屏幕(即，显示屏幕的显示范围的对角线长度小于或等于约30英寸)。在另一任选具体实施例中，当每一模块包含第一发光单元与至少二第二发光单元时，此一光学侦测系统适合运用于30寸或以上的显示屏幕。

在参阅下文实施方式后，本发明所属技术领域中具有通常知识者当可轻易了解本发明的基本精神及其它发明目的，以及本发明所采用的技术手段与实施态样。

附图说明

为让本发明的上述和其它目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附附图的详细说明如下：

图1绘示将根据本发明一具体实施例的两个模块设置于一侦测区周围的位置安排的示意图；

图2绘示根据上述具体实施例的一模块在侦测对象时的示意图与所产生的信号图；

图3绘示位于侦测区中的对象以及该对象成像于光学侦测系统的示意图；

图4绘示将依照本发明一具体实施例的光学侦测系统运用于膝上型计算机的示意图；

图5绘示将依照本发明一具体实施例的光学侦测系统运用于显示屏幕的示意图；

图6绘示将依照本发明一具体实施例的光学侦测系统/模块整合于显示屏幕边缘的示意图；以及

图7绘示将依照本发明一具体实施例的光学侦测系统/模块可拆卸地安装于显示屏幕边缘的示意图。

【主要组件符号说明】

100a、100b、150a、150b、170a、170b：光学侦测模块

101a、101b：第一发光单元

102a、102b：第一光源

104a、104b：第一转换光学镜片

105a、105b：侦测单元

106a、106b：导引光学镜片

108a、108b：侦测器

110a、110b：阻光组件

115a、115b：参考点

120a、120b：反射光束

130a、130b：轴线

161a、161b、163a、163b：第二发光单元

180、402、502：壳体

200：笔记型计算机

202：侦测区

300：物件

300’a、300’b：影像

400：光学侦测系统

404、504：连接线

410：膝上型计算机

412：显示屏幕

506：支架

510：主机

512、612、712：显示屏幕

α、β₁、β₂、Δθ₁、Δθ₂、θ₁、θ₂：夹角

F：焦距

ΔL₁、ΔL₂、S：距离

具体实施方式

为了使本发明的叙述更加详尽与完备，下文针对了本发明的实施方式与具体实施例提出了说明性的描述；但这并非实施或运用本发明具体实施例的唯一形式。实施方式中涵盖了多个具体实施例的特征以及用以建构与操作这些具体实施例的方法步骤与其顺序。然而，亦可利用其它具体实施例来达成相同或均等的功能与步骤顺序。

本发明提供一种光学侦测系统，可实施于一显示屏幕上。此一光学侦测系统可用以定位与显示屏幕接触的对象(例如使用者的手指、触控笔或其它物体)在屏幕上的坐标。

根据本发明的原理与精神，可通过光学侦测系统中的模块来定位与显示屏幕接触的对象。每一模块包含一第一发光单元与一侦测单元。一般而言，当对象接触侦测区(举例来说，此一侦测区可位于显示屏幕的显示面上)时，至少需要两个模块才能定位出对象的坐标；此外，可利用一处理单元来处理上述坐标并定出对象和侦测区接触的位置。

下文将同时参照图1至3来说明此处提出的光学侦测系统和/或模块的结构与侦测原理。图1绘示了将根据本发明一具体实施例的两个模块设置于一侦测区周围的位置安排。图2绘示了根据上述具体实施例的一模块在侦测对象时的示意图与所产生的信号图。图3绘示位于侦测区中的对象以及该对象成像于光学侦测系统的示意图。

如图1所示，每一模块100a、100b分别位于侦测区202的两个顶角上，并且朝向侦测区202的方向设置(如图1中虚线箭头所示的方向)。此时，两个模块100a、100b彼此之间分隔一距离S而设置。在此处，所谓每一模块朝向侦测区202的方向设置是指每一模块的第一发光单元可朝向侦测区发射第一平面光，且侦测单元可侦测来自侦测区的反射光。

在本具体实施例中，每一第一发光单元分别包含第一光源102a、102b以及第一转换光学镜片104a、104b，兹分述如下。

第一光源102a、102b用以发射具有高方向性的第一准直光束(collimatedlight beam)。举例来说，适当的第一光源102a、102b可包括一激光光源；例如红外线激光二极管能够发射出波长约780、808或850纳米的激光光。一般而言，激光二极管发出的激光光的发散角度很大，需经过准直镜片才能形成准直光；因此，第一光源102a、102b除了激光光源之外，尚可包含一准直镜片。

第一转换光学镜片104a、104b装设于第一光源102a、102b的发光路径上(例如，位于光源前方)，且可和第一光源102a、102b共同运作将第一准直光束转换为入射至侦测区202内的第一平面光(a sheet oflight)。可利用任何能将准直光束转换成平面光的镜片来作为第一转换光学镜片104a、104b；作为例示而非限制，第一转换光学镜片104a、104b可以是一种线光源镜片(line-generating lens)，例如是柱状镜片(cylindrical lens)。

在任选具体实施例中，线光源镜片可以快速的转动或摆动使准直光束能够扫过侦测区的每一地方。

在任选具体实施例中，上述模块100a、100b可还分别包含阻光组件110a、110b，借以阻挡或滤除个别第一发光单元所发出的平面光射入另一模块的侦测单元。具体而言，阻光组件110a能够阻挡第一光源102a所发出的光射入模块100b的侦测单元105b中；而阻光组件110b能够阻挡第一光源102b所发出的光射入模块100a的侦测单元105a中。一般而言，可通过适当地摆置每一模块的阻光组件相对于另一模块的发光单元的相对位置，以达到阻光的目的。

一般而言，上述第一发光单元发出的平面光会略高于侦测区202的表面且大致平行于侦测区202的表面。根据本发明的原理与精神，侦测区202可位于显示屏幕的显示面上。因此，当有一对象(如手指)与侦测区202的表面(如显示屏幕的显示面)接触时，照射到该对象上的平面光会被对象反射，形成第一反射光，如图2所示。

请再次参照图1，在本具体实施例中，每一侦测单元包含一导引光学镜片106a、106b与一侦测器108a、108b，兹分述如下。

导引光学镜片106a、106b经配置可接收上述对象所反射的第一反射光，并将反射光导引至侦测器108a、108b。一般来说，可将导引光学镜片106a、106b装设于侦测器108a、108b侦测反射光的路径上(例如位于侦测器前方)；如此一来，侦测器108a、108b就可以接收由导引光学镜片106a、106b所导引的反射光，且可通过所接收到的反射光将对象的影像成像于侦测器108a、108b上。

可利用任何能够将反射光导引至侦测器并于侦测器上成像的光学镜片来作为导引光学镜片106a、106b，其实施例包括但不限于：单一凸透镜与复合镜片组。上述复合镜片组可由多个透镜排列而成，举例来说，可将多个凸透镜排列成一列或阵列的形式；或者是也可以将凸透镜和凹透镜的组合排列成一列或阵列，只要能导引反射光使其成像于侦测器上即可。在本具体实施例中，导引光学镜片为单一凸透镜。

一般而言，可利用能够侦测一维位置信号的组件来作为此处所述的侦测器，其实施例包括但不限于：线性互补金属氧化半导体(linear CMOS)、线性电荷耦合组件(linear CCD)与光学位置感知组件(optical position-sensingdetector)。

在任选的具体实施例中，每一侦测单元可还包含一红外线高通滤光组件(infrared long pass filter)(图中未绘示)，借以滤除进入侦测器108a、108b的可见光。具体来说，红外线高通滤光组件可允许波长超过750纳米的红外线通过并射入侦测器108a、108b，也就是可滤除波长小于750纳米的可见光。

举例来说，在一具体实施例中，光源102a、102b可包含发射波长约850纳米的红外线激光二极管并搭配一准直镜片；且侦测单元包含红外线高通滤光组件，如此一来，侦测器108a、108b较不容易受到周围可见光的干扰，而能够提升侦测效能。

可任选地将红外线高通滤光组件以薄层的形式设置于侦测器108a、108b的入光表面(朝向导引光学镜片之面)上；或者是可将红外线高通滤光组件以薄层的形式设置于导引光学镜片的入光表面(朝向侦测区的面)或出光表面(朝向侦测器的面)；又或者是，可将红外线高通滤光组件设计成单独的组件并配置于导引光学镜片的入光表面之前或是导引光学镜片与侦测器之间。

请参照图2，以模块100b为例，导引光学镜片106b与侦测器108b可共同运作而利用反射光在侦测器108b上成像。如图2所示，当两根手指位于侦测区内时，侦测器108b(线性传感器)可侦测到分别由这两根手指所产生的反射光的信号，并利用这些信号成像，请参见图2左方所示的信号-位置图，其中纵轴代表信号强度而横轴为侦测器上的相对位置。作为例示而非限制，由此一位置信号图可以看出，侦测单元侦测到了两根手指的尖部与侦测范围相接触。

在本实施例中，光学侦测系统还包含一处理单元(图1中未绘示)，此一处理单元可利用三角定位法来计算对象接触侦测区时的位置。一般来说，此一处理单元应能够接收二侦测器108a、108b所侦测到的位置信号(如代表图2所示的信号-位置图的信号)，因此处理单元与二模块之间必须能够通讯连接，此一连接可以是有线连接、无线连接或上述的组合。此外，处理单元可和二模块整合在一起，或可单独设置。

举例来说，当处理单元与二模块单独设置时，可利用红外线、蓝芽或其它无线通讯技术而进行通讯连接，或可利用并行端口或通用序列总线(USB)而彼此耦接，当然也可使用其它有线通讯技术来通讯连接。而当处理单元与二模块整合在一起时，二模块亦可透过并行端口、通用序列总线(USB)或其它技术手段而耦接至处理单元。

接着将以图3为例，进一步说明处理单元利用三角定位法来计算对象接触侦测区的位置的原理。

在此处，分别以导引光学镜片106a与106b的中心作为参考点115a、115b；由于光学侦测系统的二模块已放置于定位，所以也可以得知将二参考点115a、115b联机形成的线段125的长度S。

在图3中，对象300与侦测区接触，并分别将二模块的发光单元(未绘示)所发出的平面光反射成二反射光束120a、120b，反射光束120a、120b分别穿越导引光学镜片106a、106b后，并在侦测器108a、108b上产生位置信号而形成对象300的影像300’a、300’b。

如图3所示，导引光学镜片106a、106b分别有一轴线130a、130b，且130ab、130分别和线段125形成夹角θ₁、θ₂；由于光学侦测系统的二模块已放置于定位，夹角θ₁、θ₂的角度也可确知。

此外，成像于侦测器108a、108b上的影像300’a、300’b和轴线130a、130b与侦测器的交点之间有一距离，分别是ΔL₁与ΔL₂；上述距离会随着对象300和侦测区接触位置移动而改变，而处理单元能够由影像影像300’a、300’b的成像位置获知此一距离ΔL(包括ΔL₁与ΔL₂)。F是导引光学镜片106a、106b的焦距(即，由参考点115a、115b分别至侦测器108a、108b的垂直距离)。

另一方面，反射光束120a、120b和轴线130a、130b之间的夹角分别是Δθ₁与Δθ₂；而反射光束120a、120b之间的夹角为α，且分别和线段125形成夹角β₁、β₂；夹角Δθ₁、Δθ₂、α、β₁、β₂同样会随着对象300接触侦测区的位置移动而改变，其中处理单元可利用以下方程式1来计算Δθn，其中＝1或2(亦即，Δθ₁或Δθ₂)：

Δθn＝arctan(ΔLn/F)    (方程式1)；

接着，处理单元可利用下述方程式2来计算夹角βn，其中n＝1或2(即β₁或β₂)：

βn＝θn-Δθn    (方程式2)；

其后，处理单元即可根据β₁、β₂与S进一步定出对象300在侦测区中的坐标(也就是对象300和侦测区接触的位置)。

可将此处所述的处理单元实作成任何能够执行以上运算步骤的硬件、软件、韧体或上述的组合。举例来说，可利用计算机中内建的处理器并搭配适当的软件，来进行运算，以计算出对象于侦测区内的位置。

根据本发明的原理与精神，此处提出的光学侦测系统/模块可用以侦测与一侦测区接触的对象位置。一般而言，上述侦测区可以位在显示屏幕的显示面上，以使得一般的显示屏幕成为具有触控输入功能的显示屏幕；在较理想的状况中，侦测区应尽可能涵盖显示屏幕的整个显示范围。当可想见，此处所述的显示屏幕不限于桌上型计算机、膝上型计算机、平板计算机等设备的显示屏幕，亦可涵盖如电视屏幕(包括CRT电视、液晶电视、等离子电视)、投影屏幕等各种显示设备。

除了上述显示装置/屏幕之外，亦可将此处提出的侦测区运用于其它物体，而使得该物体成为具有触控输入功能的装置。举例来说，当一物体上设置了代表特定指令或功能的区域时，即可利用此光学侦测系统将该物体转换为能够输入该特定指令或能够启动该特定功能之执行的装置。

根据本发明具体实施例，上述光学侦测系统/模块可整合于或以可拆卸方式安装于邻近一显示屏幕的周围，使得二模块的侦测区可位于此显示屏幕的显示范围中。此处所谓“显示屏幕的周围”是指直接接触或邻近(但不必然直接接触)显示屏幕边缘的位置。举例来说，上述模块可以整合于或以可拆卸方式安装于显示屏幕的至少一边缘上。在较佳的情形中，可将上述二模块分别设置于显示屏幕一边缘的两端，以使得侦测区能涵盖显示屏幕的整个显示范围。

图4绘示了依照本发明具体实施例将光学侦测系统400运用于膝上型计算机410的示意图。

根据本具体实施例，光学侦测系统400包含两个如上述实施方式/具体实施例所述的模块(图中未绘示)，且此二模块设置于壳体402之中。此外，光学侦测系统包含一处理单元(图中未绘示)，此一处理单元可设置于壳体402中；或者是，可利用膝上型计算机410内建的中央处理器(CPU)搭配适当软件程序来作为处理单元。

如图4所示，光学侦测系统400的壳体402是以可拆卸的方式安装于膝上型计算机410的显示屏幕412的上方边缘上，以使得二模块的侦测区能够尽可能的覆盖显示屏幕412的显示范围。然而，壳体402的装设位置不限于显示屏幕412的上方边缘上，而可以装设于其它边缘上，只要二模块的侦测区能够至少部分涵盖显示屏幕412的显示范围即可。

此外，光学侦测系统400还包括连接线404。连接线404的一端具有连接器404a(例如USB接头)用以插入膝上型计算机410中对应的插槽；而连接线404的另一端电性连接至壳体402内的各组件(如图1所绘示的组件)。如此一来，光学侦测系统400一方面可透过连接线404从膝上型计算机获得电源，另一方面可通过信号线将光学侦测系统获取的信号(或经计算后所得到的结果资料)传递至膝上型计算机410的处理器。

虽然在本具体实施例中，所述的连接线404兼具电源传输线与信号传输线两种功能，本发明不限于此。举例来说，光学侦测系统400可另外通过电源线(图中未绘示)连接至外部电源，或可利用设置于壳体402内部的电池(包括一般电池、二次电池、太阳能电池等)来作为电源；在此情形中，连接线404仅作为信号传输线之用。

图5绘示了依照本发明具体实施例将光学侦测系统500运用于显示屏幕512的示意图。

本具体实施例中所述的光学侦测系统500大致上与上述光学侦测系统400类似，因而此处不再赘述。

如图5所示，光学侦测系统500的壳体502是以可移除(可拆卸)的方式架设于桌上型计算机510的显示屏幕512的上方边缘上，以使得设置于壳体502中的二模块(未绘示)的侦测区能够尽可能的覆盖显示屏幕512的显示范围。然而，壳体502的架设位置不限于显示屏幕512的上方边缘上，而可以装设于其它边缘上，只要二模块的侦测区能够至少部分涵盖显示屏幕512的显示范围即可。

在本具体实施例中，壳体502通过下方的支架506而架设于固定面(如，桌面)上。当可想见，可通过适当的设计，而使得光学侦测系统500能够适用于多种尺寸的显示屏幕。举例来说，可任选地将支架506设计为可调式，因此可将壳体502固定于不同的高度；此外，壳体502亦可任选地设计成伸缩式，因此能够藉由改变壳体502两端之间的距离而适用于不同尺寸的显示屏幕。光学侦测系统500尚包含用以耦接壳体502与桌上型计算机510的连接线504。

根据本发明的原理与精神，此处提出的光学侦测系统的侦测区尺寸基本上不受限制；亦即，只要适当地调配两模块配置的角度与位置，即可调整侦测区的范围。

理论上来说，当欲将光学侦测系统运用于大尺寸的显示屏幕时，只要增加第一光源的强度即可；然而基于安全考虑，实际上可用的光源强度受到一定的规范。实作显示，将上述光学侦测系统/模块运用于约30寸以下的显示屏幕时，光学侦测系统通常能够有效侦测与侦测区(显示屏幕)接触的对象的位置。然而，当将上述光学侦测系统运用于大尺寸的显示屏幕(如30寸或以上的显示屏幕)时，反射光的信号可能会略微不均匀或略显不足。

有鉴于此，本发明的另一具体实施例提出了具有较大侦测区的光学侦测装置/模块；举例来说，此光学侦测装置/模块适用于大尺寸的显示屏幕。

在此一具体实施例中，每一模块分别包含一第一发光单元、至少一第二发光单元与一侦测单元。此处所述的第一发光单元与侦测单元的组件结构与配置方式与上文参照图1-3所述的第一发光单元101a、101b以及侦测单元105a、105b相似，且亦可任选地包含上述任选具体实施例中的组件(如阻光组件与红外线高通滤光组件)或采用上述的任选配置方式；因而此处仅介绍第二发光单元的结构与配置，尽量避免赘述第一发光单元、侦测器的结构与配置方式。

在本具体实施例中，每一第二发光单元包含一第二光源以及一第二光学转换镜片。第二光源用以发射具有高方向性的第二准直光束。可利用上述第一光源的实施例作为此处的第二光源。

第二转换光学镜片装设于第二光源的发光路径上(例如，位于光源前方)，且可和第二光源共同运作将第二准直光束转换为入射至侦测区内的第二平面光。第二转换光学镜片的实施例和第一转换光学镜片相似。

在本具体实施例中，每一模块中第一、第二发光单元与侦测单元需经过适当的配置，以使得侦测单元的导引光学镜片能够接收第一反射光与第二反射光，并可将第一与第二反射光导引至侦测器上，以于侦测器上形成该对象的影像。

第一发光单元和第二发光单元彼此相隔一距离设置，但两者间的相对配置或距离则无特殊的限制，只要每一模块的第一、第二发光单元都可分别朝向侦测区发出平面光即可。

举例来说，第二发光单元和第一发光单元可大致上朝向同一个方向配置；或者是第二发光单元和第一发光单元可不朝向同一个方向(如，一个向左、另一个向右；或者是一个向右下、另一个向右上)配置。

在本具体实施例中，使用了多个发光单元，因而可提升光学侦测系统在大面积侦测区中的灵敏度与准确度。具体而言，增加发光单元(相较于利用单一发光单元)可以提高入射至大面积侦测区中的平面光的强度，且可提升平面光的均匀度；如此一来，对象受平面光照射而产生的反射光强度也会提升，因而可提升侦测的灵敏度与准确度。

根据本具体实施例的原理，可依据侦测区面积的大小来决定发光单元的数目；通常来说，侦测区面积越大时，可采用较多(如3个以上)的发光单元，以使光学侦测系统达到所需的侦测灵敏度准确度。

相似地，本具体实施例提出的光学侦测系统/模块亦可整合于或以可拆卸方式安装于邻近一显示屏幕的周围，使得二模块的侦测区可位于此显示屏幕的显示范围中。举例来说，此模块可以整合于或以可拆卸方式安装于显示屏幕的至少一边缘上。

在本具体实施例中，光学侦测系统是利用上文参照图2-3所述的原理与方法，来侦测并计算与侦测区接触的对象的位置。

图6、图7分别绘示将根据上述具体实施例的一光学侦测系统/模块设置于显示屏幕周围的示意图。

请参照图6，其中绘示了将光学侦测系统/模块整合于显示屏幕612的上方边缘。

在本具体实施例中，光学侦测系统包含处理单元(图面未绘示)以及分别设于显示屏幕612上方边缘的二模块150a、150b。每一模块150a、150b各自包含一第一发光单元101a、101b、一第二发光单元161a、161b与一侦测单元105a、105b。

如图6所示，每一模块的第一发光单元和第二发光单元分别朝向不同的方向配置，但皆可朝向侦测区(显示屏幕612的显示区域)发出平面光。此外，每一模块的侦测单元经配置可接收来自侦测区的反射光。

虽然图6中是绘示将此一光学侦测系统/模块整合于显示屏幕612的上方边缘，但本发明不限于此。举例来说，可将光学侦测系统/模块整合于显示屏幕612的左、右侧边或下边缘；或者是可将其拆卸地安装于显示屏幕612的任一边缘(如图4与相关说明所阐示的实施例)；又或者是，可将其架设于显示屏幕612任一边缘的周围，而不直接与该边缘接触(如图5与相关说明所阐示的实施例)。

请参照图7，其中绘示了将光学侦测系统/模块可拆卸地安装于显示屏幕712的边缘。

在本具体实施例中，光学侦测系统包含处理单元(图面未绘示)以及分别安装于一壳体180中的二模块170a、170b，此一壳体180为框架的形式，而能够可拆卸地安装于显示屏幕712的边缘。每一模块170a、170b各自包含一第一发光单元101a、101b、二第二发光单元161a、163a、161b、163b与一侦测单元105a、105b。

如图7所示，每一模块中的第一发光单元与第二发光单元可以有不同的配置方向，只要其皆可朝向侦测区(显示屏幕712的显示区域)发出平面光即可。以第一模块170a为例，第一发光单元101a与第二发光单元163a的出光侧都是朝向左下方；而另一第二发光单元161a的出光侧则是朝向右下方配置。此外，每一模块的侦测单元经配置可接收来自侦测区的反射光。

虽然图7中是绘示将此一光学侦测系统/模块设计于一壳体180中，并以可拆卸的方式围绕并安装于显示屏幕712的四个边缘，但本发明不限于此。

举例来说，壳体180不一定要以框架的形式围绕整个显示屏幕712的四边，而可以是条状(如图4与相关说明所阐示的实施例)或ㄇ字型以覆盖显示屏幕的部分边缘；或者是可将其整合至显示屏幕712的至少一边缘(如图6与相关说明所阐示的实施例)；又或者是，可将其架设于显示屏幕712任一边缘的周围，而不直接与该边缘接触(如图5与相关说明所阐示的实施例)。

由以上的说明可知，此处提供一光学侦测系统及其包含的模块，此光学侦测系统可用以侦测并定位一对象接触显示屏幕的位置。此光学侦测系统较已知的光学侦测系统在结构设计上较为简单，因而能更容易且经济将光学侦测系统实施为计算机输入系统的一部份。

虽然本发明已以具体实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求书所界定的范围为准。

Claims (14)

1.一种光学侦测系统的模块，其特征在于，该光学侦测系统用以侦测位于一侦测区中的一对象，该模块包含：

一第一发光单元，包含：

一第一光源，用以发射一第一准直光束；以及

一第一转换光学镜片，经配置可将该第一准直光束转换为入射至该侦测区内的一第一平面光，其中当该第一平面光照射至该对象时，可被该对象反射而形成一第一反射光；以及

一侦测单元，包含：

一导引光学镜片，经配置可接收并导引该第一反射光；以及

一侦测器，经配置可接收该导引光学镜片导引的该第一反射光，且可通过该第一反射光将该对象的一影像成像于该侦测器上。

2.根据权利要求1所述的光学侦测系统的模块，其特征在于，还包含至少一第二发光单元，包含：

一第二光源，用以发射一第二准直光束；以及

一第二转换光学镜片，经配置可用以将该第二准直光束转换为入射至该侦测区内的一第二平面光，当该第二平面光照射至该对象时，可被该对象反射而形成一第二反射光，其中

该导引光学镜片经配置可接收并导引该第一反射光与该第二反射光，以及

该侦测器经配置可接收经该导引光学镜片导引的该第一反射光与该第二反射光，且可通过该第一反射光与该第二反射光将该对象的一影像成像于该侦测器上。

3.根据权利要求1或2所述的光学侦测系统的模块，其特征在于，该第一及第二转换光学镜片分别为一线光源镜片或柱状镜片。

4.根据权利要求1所述的光学侦测系统的模块，其特征在于，该导引光学镜片为一凸透镜或复合镜片组。

5.根据权利要求1或2所述的光学侦测系统的模块，其特征在于，该第一及第二光源分别包含一红外线激光二极管与一准直镜片。

6.根据权利要求5所述的光学侦测系统的模块，其特征在于，该侦测单元还包含一红外线高通滤光组件以滤除可见光。

7.根据权利要求1所述的光学侦测系统的模块，其特征在于，该侦测器为一线性传感器，其中该性传感器为线性互补金属氧化半导体、线性电荷耦合组件或光学位置感知组件。

8.一种光学侦测系统，其特征在于，用以侦测位于一侦测区中的一对象的位置，该光学侦测系统包含：

两个如权利要求1所述的模块，分别朝向该侦测区设置且彼此之间分隔一距离；以及

一处理单元，与该两模块通讯连接，用以通过三角定位法而以该对象与该两模块位置之间的两夹角而定位出该对象在该侦测区中的位置。

9.根据权利要求8所述的光学侦测系统，其特征在于，该两模块分别还包含至少一第二发光单元，包含：

一第二光源，用以发射一第二准直光束；以及

一第二转换光学镜片，经配置可用以将该第二准直光束转换为入射至该侦测区内的一第二平面光，当该第二平面光照射至该对象时，会被该对象反射而形成一第二反射光，其中

该导引光学镜片经配置可接收并导引该第一反射光与该第二反射光，以及

该侦测器经配置可接收经该导引光学镜片导引的该第一反射光与该第二反射光，且可通过该第一反射光与该第二反射光将该对象的一影像成像于该侦测器上。

10.根据权利要求8或9所述的光学侦测系统，其特征在于，该第一及第二光源分别包含一红外线激光二极管与一准直镜片。

11.根据权利要求10所述的光学侦测系统，其特征在于，该侦测单元还包含一红外线高通滤光组件以滤除可见光。

12.根据权利要求8所述的光学侦测系统，其特征在于，该两模块是整合于或以可拆卸方式安装于一显示屏幕的周围，使得该侦测区可位于该显示屏幕的一显示范围中。

13.根据权利要求9所述的光学侦测系统，其特征在于，该两模块是整合于或以可拆卸方式安装于邻近一显示屏幕的周围，使得该侦测区可位于该显示屏幕的一显示范围中。

14.根据权利要求12或13所述的光学侦测系统，其特征在于，该两模块是整合于或以可拆卸方式安装于该显示屏幕的至少一边缘上。

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