CN105094456A - 光学式触控装置及其校正方法 - Google Patents

Abstract

一种光学式触控装置，使显示面形成触控面。此光学式触控装置包括非可见光发光组件、非可见光感测元件以及校正元件。非可见光发光组件配置于显示面旁，并在显示面前方形成非可见光光幕。非可见光感测元件配置于显示面前方，并具有覆盖显示面的感测范围。校正元件设置在显示面上，校正元件包括底层与多个反射块。底层设置于显示面上。多个反射块配置于底层的顶面上。此光学式触控装置的校正元件具有使用寿命较长的优点。此外，本发明另提出一种光学式触控装置的校正方法。

Description

光学式触控装置及其校正方法

技术领域

本发明涉及一种触控装置，尤其是涉及一种光学式触控装置及其校正方法。

背景技术

现今的投影装置中，经常可以看到利用红外光传感器来读取从显示面前方反射的红外光信号，进而将一般的投影装置转变成光学触控式投影装置。现有技术利用红外光光源在显示面的前方产生一层红外光光幕，当使用者以手指、笔或其它物体于显示面进行触控时，红外光光幕遇到触控物体而产生反射光，接着红外光传感器会感测到这些反射光，投影装置的控制系统则会根据红外光传感器所感测的光线变化，判断出触控动作相对于显示面的位置。

有关于利用红外光光源与红外光传感器设计的光学触控装置已经揭露于许多专利，例如美国专利公开号US20110115904、中国专利公开号CN103064562、中国专利公开号CN103135860、中国专利公开号CN103284684以及中国台湾专利公开号TW201117079等。

当利用红外光光源在显示面前方产生一层红外光光幕时，红外光光幕需大致平行于显示面，且红外光光幕与显示面之间需维持适当的间距，否则会降低触控感测的灵敏度及精准度。因此，在架设红外光光源时需进行校正动作，以让红外光光源提供的红外光光幕能平行显示面并与显示面之间维持适当的间距。

然而，红外光属于人眼无法直接辨识的光线，现有技术藉由红外光感应卡来进行红外光光源校正。红外光感应卡利用入射的红外光激发荧光粉转换成可见光，以便于人眼识别。但是，红外光感应卡价格昂贵，且长时间照射下，会造成荧光粉激发转换效率降低，而导致人眼难以辨识，故具有使用寿命不长的缺点。

发明内容

本发明另提出一种光学式触控装置的校正元件，具有低成本且使用寿命较长的优点。

本发明又提出一种光学式触控装置的校正方法，具有用于精准调整光学式触控装置的非可见光发光组件相对于显示面的位置的优点。

本发明的其它目的和优点可以从本发明所揭露的技术特征中得到进一步的了解。

为达上述之一或部分或全部目的或是其它目的，本发明所提供的光学式触控装置，使显示面形成触控面，此光学式触控装置包括非可见光发光组件、非可见光感测元件以及校正元件。非可见光发光组件配置于显示面旁，并在显示面上形成一覆盖显示面的非可见光光幕。非可见光感测元件配置于显示面前方，并具有覆盖显示面的感测范围。校正元件设置在显示面上，校正元件包括底层与多个反射块。底层具有底面、相对于底面的顶面以及至少一连接底面与顶面的侧面，底层设置于显示面上。多个反射块配置于顶面上。

在本发明的一实施例中，上述校正元件还包括至少一遮光件，设置于底层上

在本发明的一实施例中，上述遮光件配置于顶面上，并位于多个反射块之间。

在本发明的一实施例中，上述侧面平行于底层的一长度方向，长度方向平行于显示面，且至少一遮光层配置于侧面上且邻接于底面。

在本发明的一实施例中，上述至少一遮光层配置于底层的一底面上并位于底层与显示面之间。

在本发明的一实施例中，上述多个反射块中至少两个在一垂直于显示面之方向上的高度相同。

在本发明的一实施例中，上述多个反射块在一垂直于显示面的方向上的的高度不同。

在本发明的一实施例中，上述多个反射块包括第一反射块、第二反射块以及第三反射块。第一反射块在垂直于显示面上的方向具有一第一高度。第二反射块在垂直于显示面上的方向具有第二高度。第三反射块配置于第一反射块与第二反射块之间，并在垂直于显示面上的方向具有第三高度，第一高度大于第二高度，且第二高度大于第三高度。

在本发明的一实施例中，上述校正元件还包括二遮光件，配置于顶面上，并分别位于第一反射块与第三反射块之间以及第二反射块与第三反射块之间，且这些遮光件在垂直于显示面上的方向的高度与第三高度相同。

在本发明的一实施例中，上述多个反射块具有阶梯状结构，阶梯状结构沿平行于显示面上的方向逐渐升高或下降。

在本发明的一实施例中，上述光学式触控装置还包括投影设备，配置于显示面前方，投射影像于显示面。

在本发明的一实施例中，上述非可见光感测元件连接于投影设备。

本发明还提供一种光学式触控装置的校正元件，校正光学式触控装置的非可见光发光组件相对于显示面的位置，校正元件包括：底层，设置于显示面上，具有底面、相对于底面的顶面以及至少一连接底面与顶面的侧面；以及多个反射块，配置于顶面上。

本发明还提供一种光学式触控装置的校正方法，校正光学式触控装置的非可见光发光组件相对于显示面的位置。此光学式触控装置的校正方法包括：将至少一校正元件配置于显示面上，此校正元件包括底层与多个反射块，其中底层设置于显示面上，而多个反射块配置于底层的远离显示面的顶面上；驱使非可见光发光组件在显示面上形成一覆盖显示面的非可见光光幕；藉由一非可见光感测元件感测非可见光光幕经校正元件反射后所形成的图案。

在本发明中，藉由设置于显示面前方的校正元件将非可见光光幕的部分光线反射至非可见光感测元件，并根据非可见光感测元件感测到的图案来判断非可见光光幕是否平行于显示面并与显示面之间保持适当距离。相较于现有技术所使用的红外光感应卡，本发明的校正元件的成本较低，且无荧光粉转换效率衰减的问题，所以使用寿命较长。因此，使用此校正元件的光学式触控装置及其校正方法具有成本较低的优点。

附图说明

图1为本发明一实施例的光学式触控装置示意图。

图2为本发明一实施例的校正元件示意图。

图3为本发明一实施例的光学式触控装置的校正方法的流程图。

图4A为本发明一实施例的光学式触控装置的校正的示意图。

图4B为本发明另一实施例的光学式触控装置的校正的示意图。

图5A为非可见光光幕平行于显示面的示意图。

图5B为非可见光感测元件感测的光形示意图。

图5C为非可见光光幕不平行于显示面的示意图。

图5D为非可见光感测元件感测的另一光形示意图。

图6为本发明另一实施例的校正元件示意图。

图7为本发明又一实施例的校正元件示意图。

图8为本发明再一实施例的校正元件示意图。

具体实施方式

有关本发明的前述及其它技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图的较佳实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明。

图1为本发明一实施例的光学式触控装置示意图。请参照图1，本实施例的光学式触控装置10使显示面S形成触控面，以将一般的显示设备转变成触控式的电子产品。光学式触控装置10包括非可见光发光组件11、非可见光感测元件12以及至少一个校正元件100。非可见光发光组件11配置于显示面S旁，并且在显示面S的上形成覆盖显示面S的非可见光光幕13。非可见光感测元件12配置于显示面S旁，并具有覆盖显示面S的感测范围R。

上述非可见光发光组件11所使用的光源例如是红外光光源，而非可见光感测元件12用以感测非可见光发光组件11所提供的光线，即红外光。然而，本发明并不限定非可见光发光组件11所使用的光源为红外光光源。此外，上述显示面S可为白板、墙壁、布幕或其它能反射光线的板体。另外，光学式触控装置10可进一步包括投影设备15，配置于显示面S前方，投影设备1投射出一影像于显示面S。本实施例中，非可见光感测元件12例如是连接于投影设备15，但本发明并不限定非可见光感测元件12需与投影设备15相连。

当使用者以手指F（也可为笔或其它物体）于显示面S进行触控时，非可见光光幕13的部分光线（如光线14）会被手指F反射而被非可见光感测元件12所接收。非可见光感测元件12则可根据接收到光线14位置来判断手指F相对于显示面S的位置，进而得知使用者的触控动作。

然而，为了确保触控感应的灵敏度与精准度，在非可见光发光组件11设置完成时需进行校正动作，以使非可见光光幕13平行于显示面S并与显示面S之间维持适当的距离。上述校正元件100即用以配置于显示面S，以校正非可见光发光组件11的设置位置以及相对于显示面S的出光角度。

图2为本发明的一实施例的校正元件示意图。请参照图1与图2，校正元件100包含底层110与多个反射块120，其中底层110配置于显示面S上，底层110具有一底面112、一相对于底面112的顶面111以及至少一连接底面112与顶面111的侧面113，而这些反射块120配置于顶面111上，底面112与顶面111例如是平行于显示面S。

底层110与反射块120所选用的材质相对于非可见光发光组件11所提供的非可见光具有高反射率特性，以利将非可见光反射至非可见光感测元件12。此高反射率的材质例如是泡棉，但不以此为限。底层110与反射块120的颜色可选用白色或浅色，以利反射非可见光。底层110与反射块120在材料的选择上，可以为不同的材质，也可以为相同的材质。此外，底层110与反射块120可设计为一体成型的结构。

在多个反射块120的设计方式中，这些反射块120中至少两个在一垂直于显示面S上的方向D1上可具有相同的高度，而各反射块120之间亦可以具有不同的高度。在本发明的实施例中，多个反射块120例如包括具有第一高度H1的第一反射块120a、具有第二高度H2的第二反射块120b以及具有第三高度H3的第三反射块120c。其中，第三反射块120c配置于第一反射块120a与第二反射块120b之间，第一高度H1大于第二高度H2，且第二高度H2大于第三高度H3。此外，第一反射块120a与第二反射块120b例如分别位于顶面111的两侧，第三反射块120c例如是配置于顶面111的中央。

以下将详细说明如何使用上述校正元件100进行非可见光发光组件11的校正。图3为本发明一实施例的光学式触控装置的校正方法的流程图，而图4A为本发明一实施例的光学式触控装置的校正的示意图。请参照图1、图3与图4A，上述非可见光发光组件11例如包括两个非可见光光源16、17，非可见光光源16的出光角度C1可覆盖部分显示面S，而非可见光光源17的出光角度C2也可覆盖部分显示面S。前述的非可见光光幕13即由非可见光光源16、17所提供的非可见光所形成。

承上述，光学式触控装置10的校正方法例如包括下列步骤：首先，如步骤S110所示，将至少一校正元件100配置于显示面S上。具体而言，如图4A所示，当要校正非可见光光源16时，可使用三个校正元件100分别设置于显示面S的下侧边中央、右下角及右上角。需说明的是，也可使用一个校正元件100依序摆设于这些位置进行校正，本发明并不限定校正元件100的使用数量以及摆设位置。同理，当要校正非可见光光源17时，可使用三个校正元件100分别设置于显示面S的下侧边中央、左下角及左上角。

接着，如步骤S120所示，驱使非可见光发光组件11在显示面S上形成覆盖显示面S的非可见光光幕13。举例来说，光学式触控装置10例如具有校正模式，当启动校正模式时，可选择驱使非可见光光源16、17同时发光，或是仅驱使非可见光光源16或17发光。在另一实施例中，非可见光光源16、17的开启或关闭可由实体开关来控制。需说明的是，在非可见光光源16、17同时发光的情形下，配置于下侧边中央的校正元件100需移离非可见光光源16、17的发光重叠区，以避免影响校正结果。举例来说，如图4B所示，当要校正非可见光光源16时，配置于下侧边的校正元件100摆设的位置需向右下角移动，以避开非可见光光源16、17的发光重叠区。同理，当要校正非可见光光源17时，配置于下侧边的校正元件100摆设的位置需向左下角移动，以避开非可见光光源16、17的发光重叠区。

之后，如步骤S130所示，藉由非可见光感测元件12感测非可见光光幕13经校正元件100反射后所形成的图案。由于校正元件100的形状经过特殊设计，所以可经由上述图案来判断非可见光光幕13是否平行显示面S以及是否与显示面S之间维持适当距离。在校正模式时，投影设备15例如可将上述感测到的图案投影于显示面S上或是由连接至投影设备15的计算机（图未示）显示，以供使用者作为调整非可见光光源16、17的依据。或者，投影设备15也可直接根据上述感测到的图案判断需要如何调整非可见光光源16、17，并直接将建议的调整方式投影于显示面S上或是由连接至投影设备15的计算机（图未示）显示。

以下将举例说明如何根据上述感测到的图案来判断非可见光光幕13是否平行显示面S以及是否与显示面S之间维持适当距离。

图5A与图5B是非可见光光幕平行于显示面的示意图与非可见光感测元件感测的光形示意图。请参照图1、图2及图5A，在本实施例中，底层110的厚度例如是2毫米（mm），第一高度H1例如是15毫米，第二高度H2例如是10毫米，第三高度H3例如是5毫米。需注意的是，以上数据仅为举例之用，并非用以限定本发明。

因底层110为长条形，当非可见光感测元件12感测到底层110反射非可见光光幕13所形成的长条形亮线图案时（如图5B(1)所示），即表示非可见光光幕13与显示面S之间的距离小于或等于2毫米。当非可见光感测元件12感测到第一反射块120a、第二反射块120b及第三反射块120c反射非可见光光幕13所形成的三个亮点图案时（如图5B(2)所示），即表示非可见光光幕13与显示面S之间的距离介于2毫米至7毫米之间。当非可见光感测元件12感测到第一反射块120a及第二反射块120b反射非可见光光幕13所形成的两个亮点图案时（如图5B(3)所示），即表示非可见光光幕13与显示面S之间的距离介于7毫米至12毫米之间。当非可见光感测元件12感测到第一反射块120a反射非可见光光幕13所形成的一个亮点图案时（如图5B(4)所示），即表示非可见光光幕13与显示面S之间的距离介于12毫米至17毫米之间。当非可见光感测元件12并未感测到明显的亮点或亮线图案时，可能表示非可见光光幕13与显示面S之间的距离超过17毫米。

在设计上可将非可见光感测元件12感测到长条形亮线图案时认定为非可见光光幕13与显示面S过近；将非可见光感测元件12感测到三个亮点图案，认定为非可见光光幕13与显示面S之间的距离适当；将非可见光感测元件12感测到两个或一个亮点图案，认定为非可见光光幕13与显示面S过远。需说明的是，以上仅为举例之用，本发明并不以此为限。

图5C与图5D是非可见光光幕不平行于显示面的示意图与非可见光感测元件感测的另一光形示意图。请参照图1、图2及图5C，当非可见光光幕13不平行于显示面S时，显示面S会反射非可见光光幕13，令部分光线19被反射至非可见光感测元件12，此时非可见光感测元件12会感测到不规则亮线（如图5D所示）。根据此不规则亮线的位置及形状可判断出这并非校正元件100反射非可见光光幕13所形成，因此可认定非可见光光幕13不平行于显示面S。

在本发明实施例中，藉由设置于显示面S前方的校正元件100将非可见光光幕13的部分光线反射至非可见光感测元件12，并根据非可见光感测元件12感测到的图案来判断非可见光光幕13是否平行于显示面S并与显示面S之间保持适当距离。相较于现有技术所使用的红外光感应卡，本实施例的校正元件100的成本较低，且无荧光粉转换效率衰减的问题，所以使用寿命较长。因此，使用此校正元件100的光学式触控装置10及其校正方法具有成本较低的优点。

图6是本发明另一实施例的校正元件的示意图。请参照图6，校正元件100a与图2的校正元件100相似，主要差异处在于校正元件100a还包括二遮光件130，配置于底层110的顶面111上，并分别位于第一反射块120a与第三反射块120c之间以及第二反射块120b与第三反射块120c之间，且这些遮光件130与第三反射块120c的高度例如为相同。遮光件130可以是黑色胶带，但本发明并不限定遮光件130的种类，只要能够吸收或遮蔽前述非可见光光源提供的非可见光，以避免或减少非可见光反射即可。本实施例的校正元件100a因进一步具有遮光件130，所以能避免或减少非可见光反射，以提升校正的准确度。

图7是本发明另一实施例的校正元件的示意图。请参照图7，校正元件200与图2的校正元件100相似，主要差异处在于校正元件200具有两个反射块220，分别配置于底层210的顶面211的两侧，且这些反射块220的高度相等。此外，底层210还具有至少一连接于顶面211的侧面212，此侧面212平行于底层210的长度方向D2，长度方向D2例如是平行于显示面。遮光层230配置于侧面212上且邻接于底面213。此遮光层230可为贴附于侧面212的黑色胶带、其它深色材质或各式适当的吸光材质，本发明对此不加以限制。

利用校正元件200进行校正时，当非可见光光幕与显示面的距离过近时，非可见光光幕会照射到遮光层230，而非可见光感测元件无法感测到光线或仅能感测到微弱的光线。当非可见光光幕与显示面的距离适当时，非可见光光幕会照射到底层210，令非可见光感测元件可感测到长条形亮线图案。当非可见光光幕与显示面的距离过远时，非可见光光幕会照射到两个反射块220，令非可见光感测元件可感测到两个亮点图案。

在另一实施例中，遮光层可设置于底层210的底面213上并位于底层210与显示面之间，而非贴附于底层210的侧面212。此遮光层具有适当厚度。在又一实施例中，底层210的顶面211上也可设置前述的遮光件130（与图6所示的校正元件100a相似），遮光件130设置于反射块220之间，以避免或减少非可见光反射，进而提升校正的准确度。

图8是本发明又一实施例的校正元件的示意图。请参照图8，校正元件200a与图7的校正元件200相似，两者的主要差异处在于校正元件200a中反射块220a的至少其中之一还具有阶梯状结构222。阶梯状结构222例如是沿朝底层210的长度方向D2逐渐升高或下降，这样的设计可进一步藉由非可见光感测元件感测到的两个亮点图案的宽度或是两个亮点图案之间的距离来判断非可见光光幕与显示面的距离。图8中两个反射块220a皆具有阶梯状结构222且两个反射块220a呈镜像对称，然而阶梯状结构222的阶梯宽度与高度可互不相同，亦可随实际需要而重新设定，本发明对此不加以限定。

综上所述，本发明的校正元件相较于现有技术所使用的红外光感应卡具有成本较低的优点，且因无荧光粉转换效率衰减的问题，所以使用寿命较长。因此，使用此校正元件的光学式触控装置及其校正方法具有成本较低的优点。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附的权利要求所界定者为准。另外本发明的任一实施例或权利要求不须达成本发明所揭露的全部目的或优点或特点。另外，本说明书或权利要求中提及的“第一”及“第二”等用语仅用以命名元件(element)的名称或区别不同实施例或范围，而并非用来限制元件数量上的上限或下限。此外，摘要和发明名称仅是用来辅助专利文件检索之用，并非用来限制本发明的权利范围。

Claims (14)

1.一种光学式触控装置，使一显示面形成一触控面，所述光学式触控装置包括一非可见光发光组件、一非可见光感测元件以及一校正元件，

所述非可见光发光组件配置于所述显示面旁，并在所述显示面上形成一覆盖所述显示面的非可见光光幕；

所述非可见光感测元件配置于所述显示面旁，并具有一覆盖所述显示面的感测范围；

所述校正元件设置在所述显示面上，所述校正元件包括一底层以及多个反射块，

所述底层设置于所述显示面上，所述底层具有一底面、一相对于所述底面之顶面以及至少一连接所述底面与所述顶面之侧面；

所述多个反射块配置于所述顶面上。

2.如权利要求1所述的光学式触控装置，其中所述校正元件还包括一遮光件，设置于所述底层上。

3.如权利要求2所述的光学式触控装置，其中所述遮光件配置于所述顶面上，并位于这些反射块之间。

4.如权利要求2所述的光学式触控装置，其中所述侧面平行于所述底层的一长度方向，所述长度方向平行于所述显示面，且至少一遮光层配置于所述侧面上且邻接于所述底面。

5.如权利要求2所述的光学式触控装置，其中所述至少一遮光层配置于所述底层的一底面上并位于所述底层与所述显示面之间。

6.如权利要求1所述的光学式触控装置，其中这些反射块中的至少二个在一垂直于所述显示面的方向上的高度相同。

7.如权利要求1所述的光学式触控装置，其中这些反射块在一垂直于所述显示面的方向上的高度不同。

8.如权利要求7所述的光学式触控装置，其中这些反射块包括一第一反射块、一第二反射块以及一第三反射块：

所述第一反射块在所述垂直于所述显示面的方向上具有一第一高度；

所述第二反射块在所述垂直于所述显示面的方向上具有一第二高度；

所述第三反射块配置于所述第一反射块与所述第二反射块之间，所述第三反射块在所述垂直于所述显示面的方向上具有一第三高度，所述第一高度大于所述第二高度，且所述第二高度大于所述第三高度。

9.如权利要求8所述的光学式触控装置，其中所述校正元件还包括二遮光件，配置于所述顶面上，并分别位于所述第一反射块与所述第三反射块之间以及所述第二反射块与所述第三反射块之间，且这些遮光件在所述垂直于所述显示面的方向上的高度与所述第三高度相同。

10.如权利要求1所述的光学式触控装置，其中这些反射块的至少其中之一具有一阶梯状结构，且所述阶梯状结构沿所述平行于所述显示面的方向逐渐升高或下降。

11.如权利要求1所述的光学式触控装置，还包括一投影设备，投射一影像于所述显示面。

12.如权利要求11所述的光学式触控装置，其中所述非可见光感测元件连接于所述投影设备。

13.一种光学式触控装置的校正元件，校正一光学式触控装置的一非可见光发光组件相对于一显示面的位置，所述校正元件包括一底层以及多个反射块，

所述底层设置于所述显示面上，具有一底面、一相对于所述底面的顶面以及至少一连接所述底面与所述顶面的侧面；

所述多个反射块配置于所述顶面上。

14.一种光学式触控装置的校正方法，校正一光学式触控装置的一非可见光发光组件相对于一显示面的位置，所述光学式触控装置的校正方法包括：

将至少一校正元件配置于所述显示面上，所述校正元件包括一底层与多个反射块，其中所述底层设置于所述显示面上，而这些反射块配置于所述底层的一顶面上；

驱使所述非可见光发光组件在所述在显示面上形成一覆盖所述显示面的非可见光光幕；以及

藉由一非可见光感测元件感测所述非可见光光幕经所述校正元件反射后所形成的图案。