CN104102393A - 导光板触控装置 - Google Patents

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Abstract

一种导光板触控装置，包括一导光板、一个感光单元阵列、一个光射出单元及一微处理器所组成；感光单元阵列的一端邻近该光射出单元；仅需将一个光射出单元发出的光线导入导光板内进行全反射传播，并由微处理器侦测全部感光单元接收的多个信号，进一步比对多个信号，以确认对象碰触导光板造成破坏全反射的衰减信号，进而确认感测到衰减信号的至少两个感光单元，然后依据感测到衰减信号的至少两个感光单元的位置，获得对象碰触导光板的上端面的触控点的位置信息，进而输出一对应的触控信号；可减少光源及感光单元的使用数量，大幅降低制造费用节省成本。

Description

导光板触控装置
技术领域
本发明是有关触控装置，尤其是有关侦测光线在导光板内传播时被抑制全反射的位置，产生相对的控制信号的触控装置。
背景技术
有许多结合导光板的触控装置，例如美国专利US7432893揭示一种基于受抑制内全反射(Frustrated Total Internal Reflection，FTIR)的输入设备，是将至少两个在不同位置的光源发出的光线导入导光板中，并使该光线在导光板中以完全内部反射进行传播，其中每个光源所发出的光线都均匀地分布在整个导光板内，且在导光板的周缘设置光线传感器阵列以侦测由光源产生的光线。当一对象接触导光板的表面时会破坏光线在导光板内传播的全反射，使通过该接触区域的光线衰减(Attenuated)；利用一处理器根据光线传感器阵列所侦测到在不同位置的至少两个光源发出的光线的衰减信号，以三角测量法(Triangulation)决定该对象的位置。
美国公开专利US2011074735及对应的中国台湾公开专利201005606，揭示一种侦测位于面板的接触表面上对象位置的装置，利用输入扫描仪排列导入至少三束辐射线至面板上以内部反射传播，并使每束辐射线扫掠面板的感应区域；利用至少一辐射线侦测器接收辐射线；使数据处理器连接至辐射线侦测器，根据对象在感应区域内接触了接触表面而引起的辐射线衰减而辨识出对象的位置。辐射线衰减是由辐射线侦测器的输出讯号而辨识出。将每个输出讯号隔开一背景讯号而产生传输讯号，背景讯号代表在对象未接触了接触表面的情况下的输出讯号。
美国公开专利US20130044073及对应的中国台湾公开专利201203052，揭示一种触控感应装置，包括：一面板，用以传导来自复数个周围进入点的复数个信号至复数个周围离开点，以定义复数条实际侦测线，其中真实侦测线是定义为在成对的该些周围进入点及该些周围离开点之间延伸跨过该面板的一表面部分；信号可以为光的形式，且接触表面部分的物体可由衰减全内反射以影响光线；一信号产生器，耦接至该些周围进入点以产生该些信号；一信号侦测器，耦接至该些周围离开点以产生该输出信号；以及一信号处理器，用以处理该输出信号以实现接触物体的辨识。
另美国公开专利US20120162144、US201220268403及US20130021300等分别皆是利用导光板的触控技术。
上述利用导光板的触控技术，均需将在不同位置的至少两个光源发出的光线分别导入导光板内进行全反射传播，并利用处理器根据至少两个光线传感器阵列所侦测到至少两个光源发出的光线的衰减信号，以决定对象碰触导光板的位置，而产生一对应的触控信号。
发明内容
本发明的目的在于提供一种导光板触控装置，以进一步改良公知的导光板触控装置。
为实现上述目的，本发明提供的导光板触控装置，包括：
一导光板，具有一上端面、一下端面及一侧端面；该导光板的周缘形成该侧端面；该上端面及该下端面互相平行，使光线在该上端面及该下端之间全反射传播；
一微处理器；
一个感光单元阵列，具有多个感光单元，分别电气连接该微处理器；
一个光射出单元，电气连接该微处理器；该光射出单元置于该导光板的一角隅的外侧；该感光单元阵列的一端邻近该光射出单元；
其中该感光单元阵列接触导光板的侧端面或下端面其中之一；当该光射出单元射出的光线被导入该导光板内部，同时照射或扫描一操作区时，若光线碰到该导光板中没有接触该感光单元阵列的侧端面时，将有部分光线被该侧端面反射回该导光板内部，而分别射到该多个感光单元；当没有对象碰触该操作区内的该导光板的上端面时，该感光单元阵列的全部感光单元将分别感测到正常信号，当有对象在该操作区内进行触控作业，而碰触该导光板的上端面时，会破坏光线在该导光板内传播的全反射，使通过该对象接触区域的光线衰减，而使该感光单元感测到对应于通过该对象接触区域的光线的衰减信号，由该微处理器侦测全部感光单元接收的多个信号，进一步比对多个信号，以确认该对象碰触该导光板造成破坏全反射的衰减信号，进而确认感测到衰减信号的至少两个感光单元，然后依据感测到衰减信号的该至少两个感光单元的位置，获得对象碰触导光板的上端面的触控点的位置信息，进而输出一对应的触控信号。
本发明还提供一种导光板触控装置，包括：
一导光板，具有一上端面、一下端面及一侧端面；该导光板的周缘形成该侧端面；该上端面及该下端面互相平行，使光线在该上端面及该下端之间全反射传播；
一微处理器；
至少一个感光单元，电气连接该微处理器；
一个光扫描单元，电气连接该微处理器；该光扫描单元置于该导光板的一角隅的外侧；该感光单元邻近该光扫描单元；
至少一回射器，呈长条状；该回射器接触该导光板的侧端面；
其中该感光单元接触该导光板的侧端面或下端面中至少之一；当该光扫描单元射出的光线被导入该导光板内部，扫描一操作区时，若光线碰到该导光板中没有接触该回射器的侧端面时，将有部分光线被该侧端面反射回该导光板内部，而射到该回射器的光线将经由原来的路径回射到该光扫描单元及该感光单元；当没有对象碰触该操作区内的该导光板的上端面时，该感光单元在该光扫描单元的一扫描周期内将感测到正常信号，当有对象在该操作区内进行触控作业，而碰触该导光板的上端面时，会破坏光线在该导光板内传播的全反射，使通过该对象接触区域的光线衰减，而使该感光单元在该光扫描单元的一扫描周期内感测到对应于通过该对象接触区域的光线的衰减信号，由该微处理器侦测该感光单元在该光扫描单元的一扫描周期内感测到的多个信号，进一步比对该多个信号，以确认该对象碰触该导光板造成破坏全反射的衰减信号，进而确认该感光单元感测到该衰减信号在该光扫描单元的一扫描周期内的至少两个时间点，然后依据该至少两个时间点获得该对象碰触该导光板的上端面的触控点的位置信息，进而输出一对应的触控信号。
本发明的导光板触控装置，仅需将一个光射出单元发出的光线导入导光板内进行全反射传播，并由微处理器侦测全部感光单元接收的多个信号，进一步比对多个信号，以确认对象碰触导光板造成破坏全反射(FTIR)之衰减信号，进而确认感测到衰减信号的至少两个感光单元，然后依据感测到衰减信号的该至少两个感光单元的位置，获得对象碰触导光板的上端面的触控点的位置信息，进而输出一对应的触控信号；可减少光源及感光单元的使用数量，大幅降低制造费用节省成本。
本发明的导光板触控装置，仅需将一个光扫描单元扫描的光线导入导光板内进行全反射传播，由微处理器侦测邻近光射出单元的感光单元在光扫描单元的一扫描周期内感测到的多个信号，进一步比对多个信号，以确认对象碰触导光板造成破坏全反射(FTIR)的衰减信号，进而确认感光单元感测到衰减信号在光扫描单元的一扫描周期内的至少两个时间点，然后依据该至少两个时间点获得对象碰触导光板的上端面的触控点的位置信息，进而输出一对应的触控信号；可减少光源及感光单元的使用数量，大幅降低制造费用节省成本。
附图说明
图1为对象接触本发明第一实施例导光板触控装置的俯视示意图。
图2为光线在本发明第一实施例导光板触控装置内传播的示意图。
图3为光线在本发明第二实施例导光板触控装置内传播的示意图。
图4为对象接触本发明第三实施例导光板触控装置的俯视示意图。
图5为光线在本发明第三实施例导光板触控装置内传播的示意图。
附图中主要组件符号说明：
1、2、3导光板触控装置；101、102、103、104边；10导光板；11上端面；12下端面；13侧端面；14反射膜；15回射器；20感光单元阵列；21、22、23感光单元；30光射出单元；300光扫描单元；31、32、33光线；40微处理器；50操作区；60对象。
具体实施方式
本发明的其他目的、功效，请参阅附图及实施例，详细说明如下。
如图1、图2所示，本发明第一实施例的导光板触控装置1，包括一导光板10、一个感光单元阵列20、一个光射出单元30及一微处理器40所组成。感光单元阵列20及光射出单元30分别电气连接微处理器40。
导光板10由可导光的材料，例如压克力板、树脂板或玻璃板等制成的可弯曲或不可弯曲板体。导光板10具有一上端面11、一下端面12及一侧端面13；上端面11及下端面12互相平行，可为平面状或曲面状。导光板10周缘形成侧端面13。
感光单元阵列20是由排成一列的多个感光单元21、22、23所组成。感光单元21、22、23可为感光二极管(Photodiode)或任何感光组件。光射出单元30可为LED光源或激光光源，可发出可见光或红外线等不可见光。光射出单元30也可为LED光或激光光扫描单元，可发出可见光或红外线等不可见光，并对一操作区50进行扫描。光射出单元30可为发出调变信号的光源。调变信号可为调变光线的频率、振幅或相位的信号。光扫描单元包括一光原及将光源发射的光线进行扫描的机构，例如可包括翻转面镜或包括微机电系统(Micro-Electro-Mechanical System，MEMS)、以及微光机电系统(Micro-Opto-Electro-Mechanical System，MEMS)等。
本实施例的导光板10为矩形，具有四个边101、102、103、104。导光板10的四个边101、102、103、104之间形成操作区50。感光单元阵列20的一端邻近光射出单元30。感光单元阵列20接触导光板10的侧端面13，置于导光板10的一个边101的外侧。光射出单元30置于导光板10的一角隅的外侧。
光射出单元30同时射出的光线31、32、33，或依序被光射出单元30扫描射出的光线31、32、33，将由导光板10的侧端面13被导入导光板10内部，且同时照射或扫描整个操作区50。光线31、32、33将会在导光板10的上端面11及下端面12之间全反射传播。当光线碰到位于三个边102、103、104的侧端面13时，将有部分光线被侧端面13反射回导光板10内部，而分别射到感光单元阵列20的多个感光单元21、22、23。也可使导光板10没有接触感光单元阵列20的侧端面13黏贴反射膜14，以增强光线碰到位于三个边102、103、104的侧端面13时的反射效果。
当没有对象60碰触操作区50内的导光板10的上端面11时，感光单元阵列20的全部的感光单元21、22、23将分别感测到正常信号。
当有对象60，例如手指在操作区50内进行触控作业，而碰触导光板10的上端面11时，会破坏光线在导光板10内传播的全反射，使通过对象60接触区域的光线31、32、33衰减，而使感光单元21、22、23感测到对应于通过对象60接触区域的光线31、32、33的衰减信号。
本发明由微处理器40侦测感光单元阵列20的全部感光单元接收的多个信号，进一步比对多个信号，以确认对象60碰触导光板10造成破坏全反射(FTIR)的衰减信号，进而确认感测到衰减信号的多个感光单元21、22、23，然后依据感测到衰减信号的该多个感光单元21、22、23的位置，获得对象60碰触导光板10的上端面11的触控点的位置信息，进而输出一对应的触控信号。
本发明可先试验然后记录对象60碰触导光板10的上端面11的触控点的位置与相对应感测到衰减信号的多个感光单元21、22、23的位置相关信息，然后使微处理器40根据该相关信息及依据感测到衰减信号的该多个感光单元21、22、23的位置，获得对象60碰触导光板10的上端面11的触控点的位置信息。
本发明的导光板10不限于矩形，操作区50也不限于整个导光板10的上端面11，可为上端面11中的一部分。
如图3所示，本发明第二实施例的导光板触控装置2，包括一导光板10、一个感光单元阵列20、一个光射出单元30及一微处理器40所组成。
本实施例的导光板触控装置2，除了感光单元阵列20设于导光板10的下方，接触下端面12，与第一实施例的导光板触控装置1不同之外，其余结构及达成的功能均相同，不再赘述。
如图4、图5所示，本发明第三实施例的导光板触控装置3，包括一导光板10、至少一个感光单元21、一个光扫描单元300、一微处理器40及至少一回射器(Retro reflector)15所组成。
本实施例的导光板10为上述第一实施例中的导光板10。感光单元21及光扫描单元300分别电气连接微处理器40。
本实施例的光扫描单元300设于导光板10的一角隅，可发出光线扫描整个操作区50。两个感光单元21分别靠近光扫描单元300，且接触导光板10的侧端面13或下端面12中至少一个。
两长条状的回射器15的一端邻近感光单元21，且接触导光板10对应于两个边101、104的侧端面13。也可仅使用一条回射器15，接触导光板10对应于两个边101、104中的一边的侧端面13。或仅使一长条状的回射器15设于与感光单元21相对的位置，例如设于接触导光板10对应于边102或边103的侧端面13的位置。
依序被光扫描单元300扫描射出的光线31、32、33，将分别由导光板10的侧端面13被导入导光板10内部，且扫描整个操作区50。光线31、32、33将会在导光板10的上端面11及下端面12之间全反射传播。当光线碰到位于两个边102、103的侧端面13时，将有部分光线被侧端面13反射回导光板10内部；而分别射到回射器15的光线31、32、33将经由原来的路径而回射到光扫描单元300，由于光线传播时具扩散性质，所以回射到光扫描单元300的光线31、32、33也会射到靠近光扫描单元300的感光单元21。也可使导光板10没有接触回射器15的侧端面13黏贴反射膜14，以增强光线碰到侧端面13时的反射效果。
当没有对象60碰触操作区50内的导光板10的上端面11时，感光单元21在光扫描单元300的一扫描周期内将感测到正常信号。
当有对象60，例如手指在操作区50内进行触控作业，而碰触导光板10的上端面11时，会破坏光线在导光板10内传播的全反射，使通过对象60接触区域的光线31、32、33衰减，而使感光单元21在光扫描单元300的一扫描周期内感测到对应于通过对象60接触区域的光线31、32、33的衰减信号。
本发明由微处理器40侦测感光单元21在光扫描单元300的一扫描周期内感测到的多个信号，进一步比对多个信号，以确认对象60碰触导光板10造成破坏全反射(FTIR)的衰减信号，进而确认感光单元21感测到衰减信号在光扫描单元300的一扫描周期内的至少两个时间点，然后依据该至少两个时间点获得对象60碰触导光板10的上端面11的触控点的位置信息，进而输出一对应的触控信号。
本发明可先试验然后记录对象60碰触导光板10的上端面11的触控点的位置与感光单元21在光扫描单元300的一扫描周期内相对应感测到衰减信号的至少两个时间点相关信息，然后使微处理器40根据该相关信息及依据感光单元21在光扫描单元300的一扫描周期内相对应感测到衰减信号的至少两个时间点，获得对象60碰触导光板10的上端面11的触控点的位置信息。
本发明利用导光板的触控技术，仅需将一个光射出单元发出的光线导入导光板内进行全反射传播，并由微处理器侦测全部感光单元接收的多个信号，进一步比对多个信号，以确认对象碰触导光板造成破坏全反射(FTIR)的衰减信号，进而确认感测到衰减信号的至少两个感光单元，然后依据感测到衰减信号的该至少两感光单元的位置，获得对象碰触导光板的上端面的触控点的位置信息，进而输出一对应的触控信号；或由微处理器侦测邻近光射出单元的感光单元在光扫描单元的一扫描周期内感测到的多个信号，进一步比对多个信号，以确认对象碰触导光板造成破坏全反射(FTIR)的衰减信号，进而确认感光单元感测到衰减信号在光扫描单元的一扫描周期内的至少两个时间点，然后依据该至少两个时间点获得对象碰触导光板的上端面的触控点的位置信息，进而输出一对应的触控信号。因此本发明可减少光源及感光单元的使用数量，大幅降低制造费用节省成本。
以上所描述的仅为利用本发明技术内容的实施例，本领域技术人员运用本发明所为的修饰、变化，皆属本发明所主张的权利要求范围。

Claims (10)

1.一种导光板触控装置，包括：
一导光板，具有一上端面、一下端面及一侧端面；该导光板的周缘形成该侧端面；该上端面及该下端面互相平行，使光线在该上端面及该下端之间全反射传播；
一微处理器；
一个感光单元阵列，具有多个感光单元，分别电气连接该微处理器；
一个光射出单元，电气连接该微处理器；该光射出单元置于该导光板的外侧；该感光单元阵列的一端邻近该光射出单元；
其中该感光单元阵列接触该导光板的侧端面或下端面其中之一；当该唯一的光射出单元射出的光线被导入该导光板内部，同时照射或扫描一操作区时，若光线碰到该导光板中没有接触该感光单元阵列的侧端面时，将有部分光线被该侧端面反射回该导光板内部，而分别射到该多个感光单元；当没有对象碰触该操作区内的该导光板的上端面时，该感光单元阵列的全部感光单元将分别感测到正常信号，当有对象在该操作区内进行触控作业，而碰触该导光板的上端面时，会破坏光线在该导光板内传播的全反射，使通过该对象接触区域的光线衰减，而使该感光单元感测到对应于通过该对象接触区域的光线的衰减信号，由该微处理器侦测全部感光单元接收的多个信号，进一步比对多个信号，以确认该对象碰触该导光板造成破坏全反射的衰减信号，进而确认感测到衰减信号的至少两个感光单元，然后依据感测到衰减信号的该至少两个感光单元的位置，获得对象碰触导光板的上端面的触控点的位置信息，进而输出一对应的触控信号。
2.根据权利要求1所述的导光板触控装置，其中，该导光板中没有接触该感光单元阵列的侧端面黏贴反射膜。
3.根据权利要求2所述的导光板触控装置，其中，该导光板是由可导光的材料制成的可弯曲板体或不可弯曲板体其中之一。
4.根据权利要求1、2或3所述的导光板触控装置，其中，该导光板呈矩形；该光射出单元置于该导光板的一角隅的外侧；该光射出单元射出的光线由该导光板的侧端面被导入该导光板内部。
5.根据权利要求4所述的导光板触控装置，其中，该感光单元是感光二极管；该光源是LED光源或激光光源其中之一。
6.一种导光板触控装置，包括：
一导光板，具有一上端面、一下端面及一侧端面；该导光板的周缘形成该侧端面；该上端面及该下端面互相平行，使光线在该上端面及该下端之间全反射传播；
一微处理器；
至少一个感光单元，电气连接该微处理器；
一个光扫描单元，电气连接该微处理器；该光扫描单元置于该导光板的外侧；该感光单元邻近该光扫描单元；
至少一回射器，呈长条状；该回射器接触该导光板的侧端面；
其中该感光单元接触该导光板的侧端面或下端面中至少之一；当唯一的该光扫描单元射出的光线被导入该导光板内部，扫描一操作区时，若光线碰到该导光板中没有接触该回射器的侧端面时，将有部分光线被该侧端面反射回该导光板内部，而射到该回射器的光线将经由原来的路径回射到该光扫描单元及该感光单元；当没有对象碰触该操作区内的该导光板的上端面时，该感光单元在该光扫描单元的一扫描周期内将感测到正常信号，当有对象在该操作区内进行触控作业，而碰触该导光板的上端面时，会破坏光线在该导光板内传播的全反射，使通过该对象接触区域的光线衰减，而使该感光单元在该光扫描单元的一扫描周期内感测到对应于通过该对象接触区域的光线的衰减信号，由该微处理器侦测该感光单元在该光扫描单元的一扫描周期内感测到的多个信号，进一步比对该多个信号，以确认该对象碰触该导光板造成破坏全反射之衰减信号，进而确认该感光单元感测到该衰减信号在该光扫描单元的一扫描周期内的至少两个时间点，然后依据该至少两个时间点获得该对象碰触该导光板的上端面的触控点的位置信息，进而输出一对应的触控信号。
7.根据权利要求6所述的导光板触控装置，其中，该导光板中没有接触该回射器的侧端面黏贴反射膜。
8.根据权利要求7所述的导光板触控装置，其中，该导光板是由可导光的材料制成的可弯曲板体或不可弯曲板体其中之一。
9.根据权利要求6、7或8所述的导光板触控装置，其中，该导光板呈矩形；该光扫描单元于该导光板的一角隅的外侧；该光扫描单元射出的光线由该导光板的侧端面被导入导光板内部；该导光板的侧端面分别接触两回射器；该两回射器的一端分别邻近该感光单元。
10.根据权利要求9所述的导光板触控装置，其中，该感光单元是感光二极管；该光源是LED光源或激光光源其中之一。
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