CN105867700A - 光学式触控面板 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种光学式触控面板，包含显示面板、单一一个镜头模块以及处理单元。镜头模块设置于显示面板的单一角落，镜头模块包含电路基板、设置于电路基板上的第一光接收单元与第二光接收单元。第一光接收单元与第二光接收单元的视野范围均涵盖显示面板。处理单元与镜头模块电连接，处理单元通过第一光接收单元与第二光接收单元所回传的影像计算触控物于显示面板上的坐标。

Description

光学式触控面板

技术领域

本发明涉及一种触控面板，且特别是涉及一种光学式触控面板。

背景技术

触控技术将电子装置的荧幕与输入模块结合，使用者只需使用手指在荧幕上按压即可操作。触控装置可分为电阻式、电容式以及光学式。光学式触控装置因为不用在整片荧幕面板下埋线，因而在大尺寸的面板具有成本上的优势。

然而，光学式的触控面板需要额外的空间安装光发射器与光接收器，因此，如何降低这些额外的空间配置以免影响产品的外观，并且兼顾光学式触控面板的优点，便成为一个重要的课题。

发明内容

因此，本发明的目的在于提出了一种光学式触控面板，其将镜头模块设置在显示面板的单一角落，以缩减光学式触控面板的空间。

此外，本发明的光学式触控面板通过镜头模块提供的影像计算触控物与镜头模块间的距离以及角度，进而计算出触控物的所在坐标。

为达上述目的，本发明的一实施方式提供了一种光学式触控面板，包含显示面板、一个镜头模块以及处理单元。镜头模块设置于显示面板的单一角落，镜头模块包含电路基板、设置于电路基板上的第一光接收单元与第二光接收单元。第一光接收单元具有第一坐标，第一光接收单元与第二光接收单元的视野范围均涵盖显示面板。处理单元与镜头模块电连接，处理单元通过第一光接收单元与第二光接收单元所回传的影像计算触控物与第一光接收单元的距离，并根据第一坐标、上述距离以及触控物与第一光接收单元的连线与显示面板的顶边之间的夹角计算触控物于显示面板上的第二坐标。

在本发明的一或多个实施例中，第一光接收单元与第二光接收单元均为单色系影像感测器。光学式触控面板还包含设置于电路基板的红外线发射器设置于第一光接收单元以及第二光接收单元之间。

在本发明的一或多个实施例中，第一光接收单元与第二光接收单元均为全彩影像感测模块。

在本发明的一或多个实施例中，第一光接收单元与第二光接收单元具有相同的透镜焦距长度。

在本发明的一或多个实施例中，光学式触控面板还包含第三光接收单元，设置于电路基板，以通过第一光接收单元、第二光接收单元与第三光接收单元两两一组得到三个坐标值，再经由权重分配得到触控物的坐标。

在本发明的一或多个实施例中，其中第一光接收单元、第二光接收单元与第三光接收单元均为单色系影像感测器。光学式触控面板还包含一红外线发射器，设置于电路基板。

在本发明的一或多个实施例中，第一光接收单元、第二光接收单元与第三光接收单元均为全彩影像感测模块。

在本发明的一或多个实施例中，第一光接收单元、第二光接收单元与第三光接收单元均具有相同的透镜焦距长度。

由于镜头模块仅安装在显示面板的一个角落，因此，可以有效地节省光学式触控面板的空间使用，并且提供全区域触控的功效。

附图说明

图1为本发明的光学式触控面板一实施例的上视示意图；

图2为本发明的光学式触控面板中触控物与第一光接收单元与第二光接收单元的相对关系示意图；

图3为第一光接收单元所撷取的影像示意图；

图4为第二光接收单元所撷取的影像示意图；

图5为本发明的光学式触控面板组装完成后进行角度校正的示意图；

图6为本发明的光学式触控面板计算触控物所在坐标的示意图；

图7为本发明的光学式触控面板另一实施例的上视示意图；

图8为本发明的光学式触控面板又一实施例的上视示意图。

符号说明

100：光学式触控面板

110：显示面板

120：镜头模块

122：光发射单元

124：第一光接收单元

125：电路基板

126：第二光接收单元

128：第三光接收单元

130：处理单元

200：触控物

300、400：影像

310、410：区块

d、d1、d2、D：距离

FOV：视野范围

θ、θ1～θN：角度

(x,y)、(X,Y)：坐标

具体实施方式

以下将以附图及详细说明清楚说明本发明的精神，任何所属技术领域中具有通常知识者在了解本发明的优选实施例后，当可由本发明所教示的技术，加以改变及修饰，其并不脱离本发明的精神与范围。

参照图1，其为本发明的光学式触控面板一实施例的上视示意图。光学式触控面板100包含有显示面板110、设置于显示面板110的一角落的镜头模块120，以及处理单元130。显示面板110为平面显示器，例如液晶显示面板或是等离子体显示器。显示面板110具有多个侧边以及由侧边所夹成的多个角落，镜头模块120设置在显示面板110单一一个角落，并且处理单元130与镜头模块120电连接。

镜头模块120中包含有一光发射单元122以及设置于光发射单元122两侧的第一光接收单元124与第二光接收单元126。在此实施例中，光发射单元122可以为肉眼不可见的红外线发射器，第一光接收单元124与第二光接收单元126为可接受红外线的影像感测器。在一具体实施例中，第一光接收单元124与第二光接收单元126可以为单色系(mono)影像感测器。

第一光接收单元124与第二光接收单元126用以分别撷取显示面板110上方的影像，举例而言，光发射单元122提供光线照射显示面板110的上表面，当有触控物200(如手指或触控笔)靠近显示面板110表面时，第一光接收单元124与第二光接收单元126得以接收自触控物反射的光线(即触控物因为受到光线照射后而反射部分的光线，从而被第一光接收单元124与第二光接收单元126所侦测而纪录)。第一光接收单元124与第二光接收单元126所撷取到的影像再传送至处理单元130中进行计算，以得到触控物的所在坐标。

为此，第一光接收单元124以及第二光接收单元126的视野范围(field ofview,FOV)需要涵盖显示面板110上的触控区(通常对应于显示面板110的显示区)，第一光接收单元124与第二光接收单元126的视野范围优选为至少90度，以缩短镜头模块120与显示面板110之间的距离。并且第一光接收单元124与第二光接收单元126的透镜焦距长度(lens focal length)需要相同。

镜头模块120中还包含有电路基板125，用以固定光发射单元122、第一光接收单元124与第二光接收单元126于其上，并通过电路基板125与处理单元130电连接。处理单元130可以为设置于电路基板125上的处理器，或是经由线路另外连接至如电脑主机。镜头模块120可以为可分离式地组装于显示面板110，亦即镜头模块120外挂于显示面板110的角落。或者，镜头模块120可以内埋于显示面板110的框体内。

接着，请配合参照图2至图4，其中图2为本发明的光学式触控面板中触控物与第一光接收单元124与第二光接收单元126的相对关系示意图，图3为第一光接收单元124所撷取的影像示意图，以及图4为第二光接收单元126所撷取的影像示意图。

请先参照图2，第一光接收单元124与第二光接收单元126之间具有一距离d，此距离d为第一光接收单元124的中心至第二光接收单元126的中心间的距离，或者也可以用第一光接收单元124的左(右)缘至第二光接收单元126的左(右)缘之间的距离代替。当触控物200置于显示面板上(可接触或不接触显示面板)时，通过第一光接收单元124与第二光接收单元126所撷取的影像，便可以得到触控物200的坐标，具体说明如下。

首先，由于第一光接收单元124与第二光接收单元126之间相邻一距离d，因此，第一光接收单元124与第二光接收单元126所撷取的影像中，触控物200呈现于影像中的位置会略有不同，如图3所示，在第一光接收单元124所撷取的影像300中，由于触控物200会反射光线，因此第一光接收单元124所撷取的影像300中出现亮度较高的区块310；如图4所示，同样地，在第二光接收单元126所撷取的影像400中，在触控物所对应的位置会出现亮度较高的区块410。假设以第一光接收单元124为主，第二光接收单元126为辅，则可以代入以下公式：

$D=d\×\frac{f}{|d1-d2|}$

其中d为第一光接收单元124与第二光接收单元126之间的距离，f为第一光接收单元124与第二光接收单元126的透镜焦距长度，|d1-d2|为区块310与区块410之间的距离差，例如d1为区块310的左(右)边界至影像300的左(右)边界之间的距离，d2为区块410的左(右)边界至影像400的左(右)边界之间的距离，两者相减取绝对值后便可以得到两个影像300、400之间触控物所在位置的距离差。由于第一光接收单元124与第二光接收单元126之间的距离d，以及第一光接收单元124与第二光接收单元126的透镜焦距长度f为已知，区块310与区块410之间的距离差|d1-d2|可以通过计算得知，因此，将上述信息代入公式后便可以得到触控物200与第一光接收单元124之间的距离D。

接着请参照图5，其为本发明的光学式触控面板组装完成后进行角度校正的示意图。为了较为清楚地表现角度校正的方式，此图中仅绘示第二光接收单元126的角度校正过程，第一光接收单元124的校正过程与第二光接收单元126类似而不再赘述。

首先，可以在显示面板110上配置多个已知角度θ1至θN的纪录点，接着以手指或是触控笔按压这些纪录点，并撷取影像。如此一来便可以得到此些已知角度的纪录点在影像中所对应的像素位置(亮度较高的区块)，进而建立角度-像素位置的数据库，而在之后使用时可以通过触控物在影像中的所在像素位置反推得知触控物所在角度，此角度举例而言可以是触控物与第二光接收单元126的连线与显示面板110的顶边之间的夹角。

接着，参照图6，其为本发明的光学式触控面板计算触控物所在坐标的示意图。延续图2至图5所述的内容，此时已经得到触控物200与第一光接收单元124之间的距离D以及触控物200的所在角度θ，而当光学式触控面板100组装完成之后，镜头模块120的位置也为固定，故第一光接收单元124的坐标(x,y)为已知，通过商高定理配合点斜式解联立方程式，或是通过圆方程式((X-x)²+(Y-y)²＝D²)配合直线方程式()解联立方程式，便可以得到触控物200的所在坐标(X,Y)。当得知触控物200的所在坐标(X,Y)之后，即可以经由触控物200的坐标变化进行例如移动游标等对应的动作。

触控物200在显示面板110上的坐标(X,Y)的计算方式已经说明如前，在以下实施例中将针对不同实施例的光学式触控面板100的结构差异进行说明，触控物200的坐标(X,Y)计算方式均与前述方式相同而不再赘述。

参照图7，其为本发明的光学式触控面板另一实施例的上视示意图。在此实施例中，镜头模块120中的第一光接收单元124与第二光接收单元126可以为全彩(color)影像感测器，则图1的光发射单元122可以被省略。此实施例较适用于以手指进行操作，让处理单元130可以分辨影像中肤色的部分，或是通过影像分析分辨影像中手指的部分，用于判断触控物的所在。

参照图8，其为本发明的光学式触控面板又一实施例的上视示意图。在此实施例中，镜头模块120中除了包含第一光接收单元124与第二光接收单元126外，还包含有第三光接收单元128。第一光接收单元124、第二光接收单元126以及第三光接收单元128均设置在电路基板125上。镜头模块120可以外挂于显示面板110或是内埋于显示面板110的边框。

第一光接收单元124、第二光接收单元126以及第三光接收单元128可以为单色系影像感测器，此时需要搭配不可见光的光源，例如红外线发射器。或者，第一光接收单元124、第二光接收单元126以及第三光接收单元128可以为全彩影像感测器，此时，优选为利用手指进行触控操作，以利于辨识颜色(肤色)。

当在判断触控物的所在位置的时候，可以将第一光接收单元124、第二光接收单元126以及第三光接收单元128所撷取的影像两两一组进行计算，如此便可以得到三个坐标值，进而通过三个坐标值的权重分配，例如取其重心，得到更为精准的坐标。此外，若是三个坐标值中有一者明显与其他坐标值差异过大，也可以在计算时排除明显有误差的该组坐标值，让计算的结果更为精确。

综上所述，由于镜头模块仅安装在显示面板的一个角落，因此，可以有效地节省光学式触控面板的空间使用，并且提供全区域触控的功效。

虽然结合以上优选实施例公开了本发明，然而其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术者，在不脱离本发明的精神和范围内，可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围应当以附上的权利要求所界定的为准。

Claims (10)

1.一种光学式触控面板，包含：

显示面板；

镜头模块，设置于该显示面板的一角落，该镜头模块包含：

电路基板；

第一光接收单元，具有第一坐标，该第一光接收单元设置于该电路基板上；以及

第二光接收单元，设置于该电路基板上，其中该第一光接收单元与该第二光接收单元的视野范围均涵盖该显示面板；以及

处理单元，与该镜头模块电连接，该处理单元通过该第一光接收单元与该第二光接收单元所回传的影像计算一触控物与该第一光接收单元的一距离，并根据该第一坐标、该距离以及该触控物与该第一光接收单元的连线与该显示面板的顶边之间的夹角计算该触控物于该显示面板上的一第二坐标。

2.如权利要求1所述的光学式触控面板，其中该第一光接收单元与该第二光接收单元均为单色系影像感测器。

3.如权利要求2所述的光学式触控面板，还包含一红外线发射器，设置于该第一光接收单元以及该第二光接收单元之间。

4.如权利要求1所述的光学式触控面板，其中该第一光接收单元与该第二光接收单元均为全彩影像感测模块。

5.如权利要求1所述的光学式触控面板，其中该第一光接收单元与该第二光接收单元具有相同的透镜焦距长度。

6.如权利要求1所述的光学式触控面板，还包含第三光接收单元，设置于该电路基板，以通过该第一光接收单元、该第二光接收单元与该第三光接收单元两两一组得到三个第二坐标，再经由权重分配得到该触控物的坐标。

7.如权利要求6所述的光学式触控面板，其中该第一光接收单元、该第二光接收单元与该第三光接收单元均为单色系影像感测器。

8.如权利要求7所述的光学式触控面板，还包含一红外线发射器，设置于该电路基板。

9.如权利要求6所述的光学式触控面板，其中该第一光接收单元、该第二光接收单元与该第三光接收单元均为全彩影像感测模块。

10.如权利要求6所述的光学式触控面板，其中该第一光接收单元、该第二光接收单元与该第三光接收单元均具有相同的透镜焦距长度。