CN104777945A - 光振动触控装置 - Google Patents
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Abstract
一种光振动触控装置,包括一导光板、至少一个感光单元、至少一个光信号射出单元、一个微处理器及一个光信号处理单元;使光信号射出单元射出光信号在导光板内传播,利用导光板被碰触时产生的振动影响光信号的稳定性,通过光信号处理单元输出与碰触点对应的振动信号,再通过微处理器在一周期内侦测光信号处理单元依序输出的振动信号,然后依据至少两个有振动的振动信号分别在该周期内出现的时间获得该碰触点的位置信息,进而输出一对应的触控信号。
Description
技术领域
本发明是有关触控装置,尤其是有关侦测载有信号的光线在导光板内传播时被碰触的位置,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。当一物件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)决定该物件的位置。
美国公开专利US2011074735及对应的中国台湾公开专利201005606,美国公开专利US20130044073及对应的中国台湾公开专利201203052,美国公开专利US20120162144、US201220268403及US20130021300等分别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,以决定物件碰触导光板的位置,而产生一对应的触控信号。但若光线非以特定的角度射入导光板内部,就无法在导光板内部进行内全反射。精细调整光线入射角度的工作甚为困难且需要配合的导光元件而增加触控装置的厚度或面积。另外,若碰触点的面积十分狭小时,比如牙签的尖端,将无法破坏光线在导光板内传播的内全反射,而无法获得相对的处控信号。
发明内容
为了进一步改良已知的导光板触控装置,而提出本发明。
本发明的主要目的,在提供一种光振动触控装置,使光信号射出单元射出光信号在导光板内传播,利用导光板被碰触时产生的振动影响光信号的稳定性,通过光信号处理单元输出与碰触点对应的振动信号,再通过微处理器在一周期内侦测光信号处理单元依序输出的振动信号,然后依据至少两个有振动的振动信号分别在该周期内出现的时间获得该碰触点的位置信息,进而输出一对应的触控信号,光信号射出单元射出的光线不必以特定的角度射入导光板内部,进行内全反射,因此不需困难的调整光线的入射角度。
本发明的另一目的,在提供一种光振动触控装置,碰触导光板的面积十分狭小时,产生的振动仍会影响光信号的稳定性,进而获得该碰触点的位置信息,不需破坏光线在导光板内部进行的内全反射,可提升触控装置的实用功能。
本发明的光振动触控装置,包括:
一导光板;
一微处理器;
至少一个光信号射出单元,电气连接该微处理器;
至少一个感光单元,用以感测该光信号射出单元射的光线;
一光信号处理单元,分别电气连接该微处理器及该感光单元,用以侦测该感光单元输出的信号,然后处理该信号获得一振动信号,然后将该振动信号传输至该微处理器;
其中该光信号射出的光线是载有信号的光线;利用该导光板被碰触时产生的振动影响该信号的稳定性,通过该光信号处理单元输出与一碰触点对应的振动信号,再通过该微处理器在一周期内侦测光信号处理单元依序输出的振动信号,然后依据至少两个有振动的振动信号分别在该周期内出现的时间点获得该碰触点的位置信息,进而输出一对应的触控信号。
该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;该光信号射出单元接触或邻近该导光板的侧端面或下端面其中之一;该光信号射出单元射的光线被导入该导光板内部形成一操作区;该感光单元接触或邻近该导光板的侧端面或下端面其中之一;若有一物件在该操作区内进行触控作业,而碰触该导光板的上端面的一碰触点时,该导光板会受到振动,而改变对应该碰触点的光线载有信号的稳定性,对应该碰触点的光线的路径上的感光单元将输出不稳定的信号,而使该光信号处理单元获得一有振动的振动信号。
附图说明
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,其中:
图1为物件接触本发明第一实施例光振动触控装置的俯视示意图。
图2为光线在本发明第一实施例光振动触控装置内传播的示意图。
图3为一周期内的振动信号的示意图。
图4为光线在本发明第二实施例光振动触控装置内传播的示意图。
图5为物件接触本发明第三实施例光振动触控装置的俯视示意图。
图6为光线在本发明第三实施例光振动触控装置内传播的示意图。
具体实施方式
如图1、图2所示,本发明第一实施例的光振动触控装置1,包括一导光板10、多个感光单元20、至少二个光信号射出单元30、一个微处理器40及一个光信号处理单元50所组成。
导光板10呈矩形,具有一上端面11、一下端面12及一侧端面13。导光板10侧边的周缘形成侧端面13。导光板10是由可导光的材料制成的可弯曲或不可弯曲板体,例如压克力板、树脂板或玻璃板等。
感光单元20可为感光二极管(Photodiode)或任何感光元件。感光单元20接触或邻近导光板10的侧端面13用以感测光信号射出单元30射入导光板20内部的光线31。
光信号射出单元30电气连接微处理器40;光信号射出单元30置于导光板10的侧端面13的外侧;光信号射出单元30射出载有信号的光线31被导入导光板10内部形成一操作区60。操作区60的外侧设有多个感光单元20及至少二个光信号射出单元30。光信号射出单元30可以是LED光信号射出单元或激光光信号射出单元等。
光信号处理单元50分别电气连接感光单元10及微处理器40。光信号处理单元50侦测感光单元20输出的信号,然后处理该信号获得一振动信号,然后将该振动信号传输至微处理器40。
若没有物件70在碰触导光板10的上端面11时,光信号处理单元50将获得一没有振动的振动信号21,如图3所示;若有物件70在操作区60内进行触控作业,而碰触导光板10的上端面11的一碰触点P时,导光板10会受到振动,而改变对应碰触点P的光线31、32,即通过碰触点P或其正下方的两光线31、32载有信号的稳定性,对应该碰触点P的光线31、32的路径上的感光单元20将输出不稳定的信号,而使光信号处理单元50获得一有振动的振动信号22,如图3所示。通过微处理器40在一周期内侦测光信号处理单元50依序输出的振动信号,然后依据至少两个有振动的振动信号32分别在该周期内出现的时间获该碰触点P的位置信息,进而输出一对应的触控信号,如图3所示。
如图1、图3所示,两光信号射出单元30依序发射对应碰触点P的两光线31、32,将被在两光线31、32(线L1、线L2)的路径上的两感光单元20侦测,而输出不稳定的信号,进而使光信号处理单元50获得两个有振动的振动信号22。因此依据两个有振动的振动信号22分别在一周期内出现的时间,可得到两个输出不稳定的信号感的光单元20的位置,进而可得到两光信号射出单元30之间的连接线S分别与线L1、线L2的之间角度θ1、θ2。
如第1图所示,通过连接线S的长度及角度θ1、θ2,利用已知的三角公式可计算碰触点P的坐标。
如图4所示,本发明第二实施例的光振动触控装置2,包括一导光板10、多个感光单元20、至少二个光信号射出单元30、一个微处理器40及一个光信号处理单元50所组成。
本发明第二实施例除了多个感光单元20及至少二个光信号射出单元30被置于导光板10的下端面12的下方,与第一实施例不同外;其他通过微处理器40在一周期内侦测光信号处理单元依序输出的振动信号,然后依据至少两个有振动的振动信号分别在该周期内出现的时间获该碰触点的位置信息,进而输出一对应的触控信号的操作方式、作用及计算方式与第一实施例中的说明相同,不再赘述。
如图5、图6所示,本发明第三实施例的光振动触控装置3,包括一导光板10、至少一个感光单元20、一个光信号射出单元300、一微个处理器40、一个光信号处理单元50至少一个回射器(Retro reflector)14所组成。导光板10具有四个边101、102、103、104。
本实施例除了光信号射出单元300设于导光板10的一角隅100,可发出光线扫描整个操作区60,两个感光单元20分别靠近光信号射出单元300,且接触或邻近导光板10的下端面12或侧端面13中至少一,及两个长条状的回射器14的一端邻近感光单元20,且接触导光板10对应于两个边101、104的侧端面13之外,其他感光单元20、光信号射出单元300、微处理器40和光信号处理单元50之间的连接关系及作用,与第一实施例中的说明相同,不再赘述。
本实施例的光信号射出单元300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)等机构,使光线扫描操作区。
本实施例,也可使导光板10没有接触回射器14的边102、103的侧端面13分别黏贴两条反射膜15,以增强光线碰到侧端面13时的反射效果。
本实施例也可仅使用一条回射器14,接触导光板10对应于两个边101、104中的一边的侧端面13、或仅使一条回射器14设于与感光单元20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;也可使导光板10没有接触回射器14的其他边的侧端面13分别黏贴三条反射膜15,以增强光线碰到侧端面13时的反射效果。
本实施例,依序被光信号射出单元300扫描射出载有信号的光线31、32、33,将分别由导光板10的侧端面13被导入导光板10的内部,且扫描整个操作区60。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14的光线31、32、33将经由原来的路径而回射到光信号射出单元300,由于光线传播时具扩散性质,所以回射到光信号射出单元300的光线31、32、33也会射到靠近光信号射出单元300的感光单元20。
若没有物件70碰触导光板10的上端面11时,光信号处理单元50将获得一没有振动的振动信号;若有物件70在操作区60内进行触控作业,而碰触导光板10的上端面11的一碰触点时,导光板10会受到振动,而改变对应碰触点的光线31、32、33载有信号的稳定性,感光单元20将输出不稳定的信号,而使光信号处理单元50获得有振动的振动信号。
本实施例,可参考申请人申请的中国台湾公开专利第201342161号“激光扫描输入设备”中揭示的坐标计算技术,通过微处理器40在一周期内侦测光信号处理单元50依序输出的振动信号,然后依据至少两个有振动的振动信号分别在该周期内出现的时间获该碰触点的位置信息,进而输出一对应的触控信号。
本发明也可先试验然后记录物件碰触导光板的上端面的碰触点的位置与光信号处理单元在一周期内输出的有振动的振动信号的至少两个时间点的相关信息,然后使微处理器根据该相关信息及依据光信号处理单元在一周期内输出的有振动的振动信号的至少两个时间点,获得物件碰触导光板的上端面的碰触点的位置信息。
本发明的特征在于利用导光板被碰触时,受到振动而改变对应碰触点的光线载有信号的稳定性,使对应该碰触点的光线的路径上的感光单元输出不稳定的信号,进而使光信号处理单元获得一有振动的振动信号,也就是利用导光板被碰触时产生的振动影响该信号的稳定性,通过光信号处理单元输出与碰触点对应的振动信号,再通过微处理器在一周期内侦测光信号处理单元依序输出的振动信号,然后依据至少两个有振动的振动信号分别在该周期内出现的时间点获得该碰触点的位置信息,进而输出一对应的触控信号。
本发明光信号射出单元射出的光线不必以特定的角度射入导光板内部,进行内全反射,因此不需困难的调整光线的入射角度。另外,即使碰触点的面积十分狭小,比如牙签的尖端碰触导光板,导光板被碰触时产生的振动仍会影响光信号的稳定性,进而获得该碰触点的位置信息,不需破坏光线在导光板内部进行的内全反射,可提升触控装置的实用功能。
以上所记载的,仅为利用本发明技术内容的实施例,任何熟悉本项技术者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 (9)
1.一种光振动触控装置,包括:
一导光板;
一微处理器;
至少一个光信号射出单元,电气连接该微处理器;
至少一个感光单元,用以感测该光信号射出单元射的光线;
一光信号处理单元,分别电气连接该微处理器及该感光单元,用以侦测该感光单元输出的信号,然后处理该信号获得一振动信号,然后将该振动信号传输至该微处理器;
其中该光信号射出的光线是载有信号的光线;利用该导光板被碰触时产生的振动影响该信号的稳定性,通过该光信号处理单元输出与一碰触点对应的振动信号,再通过该微处理器在一周期内侦测光信号处理单元依序输出的振动信号,然后依据至少两个有振动的振动信号分别在该周期内出现的时间点获得该碰触点的位置信息,进而输出一对应的触控信号。
2.如权利要求1所述的光振动触控装置,其中该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;该光信号射出单元接触或邻近该导光板的侧端面或下端面其中之一;该光信号射出单元射的光线被导入该导光板内部形成一操作区;该感光单元接触或邻近该导光板的侧端面或下端面其中之一;若有一物件在该操作区内进行触控作业,而碰触该导光板的上端面的一碰触点时,该导光板会受到振动,而改变对应该碰触点的光线载有信号的稳定性,对应该碰触点的光线的路径上的感光单元将输出不稳定的信号,而使该光信号处理单元获得一有振动的振动信号。
3.如权利要求2所述的光振动触控装置,其中该操作区的外侧设有多个该感光单元及至少二个该光信号射出单元。
4.如权利要求2所述的光振动触控装置,其中该导光板呈矩形具有四个边;该光信号射出单元被置于该导光板的一角隅的外侧;该感光单元靠近该光信号射出单元;该导光板的两个边的侧端面分别接触两条回射器;该两条回射器的一端分别邻近该感光单元。
5.如权利要求4所述的光振动触控装置,其中该导光板中没有接触该两条回射器的其他两个边的侧端面分别黏贴两条反射膜,以增强该光线碰到该其他两个边的侧端面时的反射效果。
6.如权利要求2所述的光振动触控装置,其中该导光板呈矩形具有四个边;该光信号射出单元被置于该导光板的一角隅的外侧;该感光单元靠近该光信号射出单元;该导光板的一个边的侧端面接触一条回射器。
7.如权利要求6所述的光振动触控装置,其中该导光板中没有接触该回射器的其他三个边的侧端面分别黏贴三条反射膜,以增强该光线碰到该其他三个边的侧端面时的反射效果。
8.如权利要求1至7中任一项所述的光振动触控装置,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.如权利要求8所述的光振动触控装置,其中该感光单元是感光二极管;该光信号射出单元是LED光信号射出单元或激光光信号射出单元其中之一。
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