TW201248469A - Location determination device applying a corresponding architecture based on optical communication to an embedded optical touch control device - Google Patents

Description

201248469 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種觸控裝置及其觸控判別方法，尤指一種 以光通基礎之對應架構用於内鼓光學式觸控之判別位置裝 置。 【先前技術】 一般利用光學感應觸控裝置之觸控位置主要係藉由影像 感測原理之輝度級別的辨別為之處理基礎，通常都必須以為影 像之元整擷取為目的，就原理而言，則必須以依每單位像素受 光照度強弱所產生的不同電流值，轉換產生相對應的不同輝度 (灰階)級別，以供後端運用軟體做輝度(灰階)級別之分析與辨 別，方能構成一完整影像擷取基礎，藉以為判讀位置的基礎， 因此必須透過完整綿密之複數線性排列所形成之複數線性排 列之像素陣列擷取大量資料，經由繁複綿密運算才可以獲得訊 號資訊’因此所需的判別位置的處理單元成本大幅提高。 但是當此種影像感測若只作為觸使用者之人手指、觸控 筆或其他觸控媒介在該大型螢幕中之影像位置，實際上並不^ 要以成本較高之繁複運算構造，從而在該先前技術之影像感測 器，實有簡化資料運算以及降低成本之需求。 而先别技術的運算基礎為像翻中各像素單元因受光強 弱進而對應產生的輝度(灰階)級別之判別，也常因工作環境宜 他光源的干涉與-賴賴觸，彳雄純斯雜原理之觸 201248469 控裂置無法制或增加作動誤判機會 ’且這種情況也會因像素 灰I1白層級的減少進而增加作動誤判的機會。因此，為了抑制因 工作環境其他光源的干涉導魏前驗驗裝置無法使用或 乍動誤#丨的產生，所以將發射光源透過施予作動，產生不同於 作％i兄其他光源的光源訊號，但往往因作動參數的改變而對 應產生不同的光源訊號，進而增加訊號辨識的複雜度。 【發明内容】 有鑑於剧述之問題，本發明者認為應有一種改善之構造’ 為此5又3十一種以光通訊基礎之對應架構用於内嵌光學式觸控 之判別位置裝置，包括： 一波導板： 一訊號產生發送單元： 可供產生及發送與-特定可供辨識的完整訊息相互對應的 光源訊號；該訊號產生發送單元設於該波導板之周緣，且該 訊號產生發送單元之射向她波導板；包括—定電流源，以 供m號產生發送單元之起始作動所需：且該訊號產生發 送單元包括-發射端電路，該發射端電路内部設有一調變電 路’藉以產生與訊息相對應之特定可供辨識的脈衝電流；且 該發射端電路後端連接-發光元件，得以利用該發光元件做 電光效應轉換藉以產生相對應之特定光源訊號 ，並可供發送 該特定光源訊號；該發光元件設於該波導板之周緣，以令該 光源訊號得以射向朝該波導板内部射入，使該波導板内部形 4 201248469 成全内反射(FTIR)之光學傳播現象； 一訊號接收感測單元： 置於波導板下方，且該訊號接收感測單元各包括複數光檢知 單元’該各光檢知單元得以複數線性排列，並得以接收來自 該波導板内部之光源訊號因該波導板受抑狀態全内反射作 動之傳播路徑受待測件阻擋後，所形成之向下反射的光源訊 號；該各光檢知單元内置一光電元件，並利用該光電元件做 光電效應轉換藉以產生相對應之電訊號，以及該各光檢知單 元設一辨識單元，以供辨識該電訊號，以判斷是否容許該電 訊號流過該辨識單元； 一位置運算單元： 得以將流麟觸單元之電贿髓為触喊，且該位置 運算單it财或連接—雜電路，該光檢知單元與該掃描電 路形成電性連接；偵測讀取此數位訊號，可由驅動時脈依序 計數判別得知特定可供辨識之資訊於光檢知單元複數線性 排列之位置，進而触—有用訊息可供_軟體獲取所 需之運算資訊’進行待測件(例如手指、—般普通筆、模子 等)於觸控I作區域之相對應位置計算。 藉由树日_之訊息制，細_ 置與訊號_贿讀叙觀雜顧 用 置運= 十减峨源之特处置(即待偵測物所處之 201248469 位置）。免除先前技術必須以較為繁複之處理單元對於操取之 影像或調變參數改變形成訊號之變化進行處理而耗費較大成 本0 【實施方式】 以下藉由圖式說明本發明之内容、特色以及實施例，俾使 貴審查委員對於本發明有更進一步之瞭解。 請參閱第i與第五_示，本發明係關於—種以光通訊 基礎之對應魄崎光學式難之判難置裝置，包括： -波導板(1) ·該波導板⑴可$一石夕基材料之光學波導板。 一訊號產生發送單元(2): 配合第四圖所示；該訊號產生發送單元(2)可供產生及發送 特疋可供辨識的完整訊息，該訊號產生發送單元(2)設於 «亥波導板(1)之周緣，且該訊號產生發送單元(2)之射向朝該 波導板(1)，包括一定電流源’以供給該訊號產生發送單元 之起始作動所需，且該訊號產生發送單元(2)包括一發射端 電路，該發射端電路内部設有一調變電路(21A)，其中該調 變電路(21A)為選自於可產生可被濾波器 、鎖相迴路、解碼 器之電路群組判斷出訊號特徵之電路，該調變電路(21A)也 可選自震盪器、編碼器之電路群組，藉以產生與訊息相對應 之特定可供辨識的脈衝電流；且該發射端電路後端連接一發 光兀件(21B)，其中該發光元件(21B)可為發光二極體 6 201248469 (Light-Emitting Diode, LED)或為雷射二極體(Laser Diode)， 用以發射可見光源或不可見光源。得以利用該發光元件(21B) 做電光效應轉換藉以產生相對應之特定光源訊號，而該光源 訊號可以為光媒介所產生的頻率、相位、振幅、密碼之群組， 並可供發送該特定光源訊號；該發光元件(21B)設於該波導 板(1)之周緣’以令該光源訊號得以射向朝該波導板(1)内部 射入’使該波導板⑴内部形成全内反射(FTIR)之光學傳播現 象。請參閱第六圖所示，該訊號產生發送單元(2)設於該波 導板(1)之周緣亦可以位於波導板(1)的四個角落，透過訊號 產生發送單元(2)廣角> 90度設置，射入訊號產生發送單元(2) 之訊號。操作時亦可以利用媒介(例：手指)來遮斷光的行進 並造成反射，並由訊號接收感測單元(3)來接收此反射的光 源訊號。 一訊號接收感測單元(3): 配合第三圖所示，該訊號接收感測單元(3)設於該波導板〇) 下方，該訊號接收感測單元(3)各包括複數光檢知單元(31)， 該各光檢知單元(31)得以複數線性排列，並得以接收來自該 波導板⑴内部之光源訊號因該波導板⑴受抑狀態全内反射 作動之傳播路徑受待測件阻擋後，所形成之向下反射的光源 訊號；該各光檢知單元(31)内置一光電元件(31〇)，其中該光 電元件寸為光電二極體（Photodiode)或為光電晶體 (Phototransistor)。並利用該光電元件(31〇)做光電效應轉換藉 以產生相對應之電訊號’以及該各光檢知單元(31)設一辨識 201248469 單元(32)，以侧贿電峨，叫岐綠雌電訊號流 過該辨識單元㈤。該_單元(32)較佳實闕為一辨識電 路可判斷該光源訊號之電路，且該電路選自於可判斷該光 源訊號之遽波器、鎖相迴路、解碼器之電路群組。且該各光 檢知單元⑼之光電元件(310)電性連接一放大器(311)，用以 做電流放大。 一位置運算單元(4): 得以將流過該辨識單元(32)之電訊號轉換為數位訊號，且該 位置運算單元(4)設有或連接一掃描電路⑼，該各光檢知單 tg(31)與該掃描電路(41)形成電性連接；偵測讀取此數位訊 號’可由驅树脈依料數·得知狀可供觸之資訊於 該各光檢知單元(31)複數線性排列之位置，進而擷取一有用 訊息可供後端顧軟體獲取所f之運算資訊，進行待測件， 如手指、一般普通筆、筷子等於觸控工作區域之相對應位置 計算。 配合第二圖所示，本發明之工作原理利用數位電子中工、 〇或〇、1的數碼方式來對應顯示對於通訊電子中有關高、低 電位的表現。f先，本發明需設定-電位基轉。當電位高於 此基準線時，即視為高電位並以數碼i或〇來表示；反之當 電位低於此基準線時，即視為低電位並以數碼0或丨來表示。 藉由上述的數碼與電位的對應關係可讓本發明設定配置 出一特定可供本發明辨識之完整訊息。當高電位與低電位依順 201248469 序以連續不斷的方式輸出時，其數碼的呈現方式即為 1010101010......0101010101......，而該特定可供本發明 辨識之完整訊息的設定配置方式可為1010、0101或是 010010、101101等等，而且每個數碼之間的間隔時間及數碼 間的排列組合並不限制。 同時’藉由供給一定電流源使訊號產生發送單元(2)内置 之調變電路作動產生與該訊息相互對應之—特定可供辨識的 衝電"IL且此特疋可供辨識的脈衝電流不因同性質調變運用 作動之參㈣麵改變與觀息的減對雜。本發明利用此 同性質調變運用作動與該訊息的相互對應性來當作訊號接收 感測單元(3)辨識的一組辨識條件。 而定電流源經調變作動後所對應產生之類比特徵(例如： 頻率、相位、振幅、週期等屬於波型具有的特徵描述)會隨同 性質調變作_參數變化而改變，本發明再_此特徵來 當作訊號接彳域測單元(3)觸的另—組辨識條件。 J ^解凡(2)，本發明利用内置之震逮電路將 疋電流源爾鱗產生—含有高、低電健 特定脈衝電流輪出，並與一 連、，不斷的 1碼與電位的相互對應關係 Γ 特定可供辨識之完整訊息相互對應，隨著震虽方 咖衝目職的類比特 路不⑽^相位、振幅、週期等）。另外，當施給震盈電 路不同的震盈頻率狀況下皆對應產生相同的特定可供辨識之 9 201248469 完整訊息。 之後，利用此脈衝電流驅動led使其產生電光效應作動 並發射相互對應的光源訊號。由於此光源訊號攜帶了本發明設 疋配置好的息，因此光源訊號亦含有相對應之類比特徵，所 以在通Sil的基礎架構下，本發明的訊號接收端的設定必須能與 訊號產生發送單元(2)的設定相互對應才能達到訊息傳遞溝通 的目的。 請參閱第七圖至第九圖所示’為本發明三種訊息調變之實 施例，分為頻率調變、振幅調變、相位調變。這三種調變方式 並不限制本專利之範圍’任何類似或延伸之調變方式皆在此範 圍之内。 請參閱第十圖所示，本發日月之實施例，該各光檢知單元⑼ 亦可複數排列集合形式並在其後設一辨識單元(32)，藉由 時脈依序計數做該各光檢知單元⑼與該辨識單元(32)之對應 作動。 又本發明之實施例，其中該各光檢知單元⑼得以複數線 性排列加入一液晶顯示器薄膜電晶體陣列中。 綜上所述，本發明綠實符合產業利用性，且未於申請前見 於刊=公開使用’亦未為絲所知悉’且具有非顯而易知 性’付°可專利之要件，爰依法提出專利申請。惟上述所陳， :本^產業上一較佳實施例，舉凡依本發明中請專利範圍所 作之均錢化，轉本轉求標的之範脅。 201248469 【圖式簡單說明】 第一圖係本發明波導板尚未壓觸狀態之平面示意圖 第二圖係本發明波導板壓觸狀態之平面示意圖 第一圖係本發明訊號接收感測單元平面示意圖 第四圖係本發明訊號產生發送單元之平面示意圖 第五圖係本發明立體示意圖 $圖係本發魏號產生發送單元設置之另—實施例平面示 第七圖係本發明頻率調變之示意圖 第八圖係本發明振幅調變之示意圖 第九圖係本發明相位調變之示意圖 第十圖係本發明之實施例示意圖 11 201248469 【主要元件符號說明】 (1) .波導板 (2) .訊號產生發送單元 (21A).調變電路 (21B).發光元件 (3) .訊號接收感測單元 (31) .光檢知單元 (310) .發光元件 (311) .放大器 (32) .辨識單元 (4) .位置運算單元 (41).掃描電路 12

Claims (1)

1. 201248469 七、申請專利範圍： 内嵌光學式觸控之判 一種以光通訊基礎之對應架構用於 別位置裝置，包括： 一波導板： 一訊號產生發送單元： 可供產生及發送與-特定可供辨識的完整訊息相互對應 的光源訊號；軌號產生發送單元設於缝導板之周 緣’且該tfl·铸送單元之射向綱波導板；包括一 定電ΐί:以供給該單元之起始作動所需；且該訊號產 生發送單7G包括一發射端電路，該發射端電路内部設有 -調變電路’藉喊生與訊息鴻應之蚊可供辨識的 脈衝電流；且該發射端電路後端連接一發光元件，得以 利用該發光元件做電光效應轉換藉以產生相對應之特定 光源訊號，並可供發送該特定光源訊號；該發光元件設 於該波導板之周緣，以令該光源訊號得以射向該波導板 内部，使該波導板内部形成全内反射(FTIR)之光學傳 現象； 一訊號接收感測單元： 置於波導板下方’且該訊號接收感測單元各包括複數光 檢知單元，該各光檢知單元得以複數線性排列，並得以 接收來自該波導板内部之光源訊號因該波導板受抑狀 態全内反射作動之傳播路徑受待測件阻擋後，所形成之 向下反射的光源訊號；該各光檢知單元内置一發光元 件，並利用該發光元件做光電效應轉換藉以產生相對應 之電訊號，以及該各光檢知單元設一辨識單元，以供辨 識該電訊號’以判斷是否容許該電訊號流過該辨識單 13 201248469 元； 一位置運算單元： 得以將流過該辨識單元之電訊號轉換為數位訊號且該 位置運算單元設有或連接一掃描電路，該各光檢知單元 與該掃描電路形成電性連接；偵測讀取此數位訊號，可 由驅動時脈依序計數判別得知特定可供辨識之資訊於 該各光檢知單元複數線性排列之位置，進而擷取一有用 訊息可供後端運用軟體獲取所需之運算資訊，進行待測 件於觸控工作區域之相對應位置計算。 2、 如申β月專利範圍第1項所述以光通訊基礎之對應架構用 於内嵌光學式糖之_位置裝置，其中該祕板為一石夕 基材料之光學波導板。 3、 如申睛專利範圍第1項所述之以光通訊基礎之對應架構 用於内嵌光學式觸控之判別位置裝置，其中該發射端電路 後端所連接之發光元件為發光二極體(Light-Emitting Dlode’LED)或為雷射二極體(Laser Diode)，用以發射可見 光源或不可見光源。 4、 如申請專利範圍第i項所述之以光通訊基礎之對應架構 用於内嵌光學式觸控之侧位置裝置，其+該光檢知單元 内所設之光電元件為光電二極體(Photodiode)或為光電晶 體(Phototransistor)。 5、 如申研專利範圍第1項所述之以光通訊基礎之對應架構 用於内嵌光學式觸控之判別位置裝置，其中該辨識單元為 一辨識電路。 6、 如中請專利範圍第！項所述之以光通訊基礎之對應架構 用於内喪光學式觸控之判別位置裝置，其中該光《I號選 201248469 ίίίϊ介生的頻率、相位、振幅、密碼之群組，且 ^判“兮：;可3斷該光源訊號之電路’且該電路選自於 I。“原喊之舰器、鎖相迴路、解碼器之電路群 7 ' 第1項所述之以光通訊基礎之對應架構 式觸控之判別位置裝置’其中該調變電路為 、；β生可被濾波器、鎖相迴路、解碼器之電路群电 判斷出訊號特徵之電路。 之冤路群.、且 8如申μ專利$&)5第丨項所述之以光逍訊基礎之對應架構 用於内f光學式觸控之判別位置裝置，其中該調變電路選 自震堡器、編碼器之電路群組。 、如申请專利範圍第丄項所述之以光通訊基礎之對應架構 用於内，光學式觸控之判別位置裝置，其中該各光檢知單 元亦可複數排烈集合形式並在其後設一辨識單元，藉由驅 動時脈依序魏做該各紐知單元錢觸單it之對應 作動。 10、如申請專利範圍第1項所述之以光通訊基礎之對應架 ，用於内嵌光學式觸控之判別位置裝置，其中該各光檢知 單元得以複數線性排列加入一液晶顯示器薄膜電晶體陣 列中。 1 1、如申請專利範圍第1項所述之以光通訊基礎之對應架 構用於内嵌光學式觸控之判別位置裝置，其中待測件可為 手指、一般普通筆、筷子等。

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