TW201327324A - 光學式觸控模組 - Google Patents

Abstract

一種用於提供至少一感測區域的光學式觸控模組，其包括：一反光單元、一第一光感測單元及一第二光感測單元。反光單元包括一部分地圍繞感測區域的反光元件。第一光感測單元設置於感測區域的其中一邊緣的外側且鄰近反光元件的其中一末端。第一光感測單元包括至少一第一發光元件、至少一第一光偵測元件、及至少一隨著時間來進行擺動的第一擺動式反射元件。第二光感測單元設置於感測區域的另外一邊緣的外側且鄰近反光元件的另外一末端。第二光感測單元包括至少一第二發光元件、至少一第二光偵測元件、及至少一透鏡元件。

Description

光學式觸控模組

本發明係有關於一種觸控模組，尤指一種光學式觸控模組。

近年來，由於觸控螢幕(觸控面板)可以在螢幕上直接以物體或手指的觸控操作來取代傳統機械式的按鈕操作，當使用者觸控了螢幕上的圖形時，螢幕上的觸覺反饋系統可根據預先編程的程式驅動各種連接裝置，並藉由螢幕畫面呈現生動的影音效果。

常見的觸控螢幕的觸控方式包括有電阻式、電容式、聲波式與光學式…等，其中光學式觸控螢幕是利用光源接收遮斷原理，當光線遭遮斷時，即可獲得收不到信號時接收器的所在位置，進而算出其精確的位置。光學式觸控螢幕的組成元件，包括玻璃基板、發光裝置、光接收器與透鏡。光學式觸控螢幕的裝置方式是，將發光裝置與光接收器配放於玻璃基板的右上頂角上，並在玻璃基板的左側與下側裝置反光條。經由發光裝置照亮遠端的反光條，當手指或接觸物遮斷光線時，光接收器可以經過透鏡收集到手指或接觸物在玻璃基板的相對位置。

然而，傳統光學式觸控螢幕會因為鏡頭有景深的物理限制，所以遠景與近景的影像會有差異性。故，如何藉由結構的設計，來解決鏡頭有景深的物理限制，已成為該項事業人士所欲解決的重要課題。

本發明實施例在於提供一種光學式觸控模組，其可經由至少一可隨著時間來進行擺動的擺動式反射元件的使用，以產生一可隨著時間在至少一感測區域內來進行掃射的掃射光束。

本發明其中一實施例所提供的一種用於提供至少一感測區域的光學式觸控模組，其包括：一反光單元、一第一光感測單元、及一第二光感測單元。該反光單元包括一部分地圍繞上述至少一感測區域的反光元件。該第一光感測單元設置於上述至少一感測區域的其中一邊緣的外側且鄰近該反光元件的其中一末端，其中該第一光感測單元包括至少一第一發光元件、至少一鄰近上述至少一第一發光元件的第一光偵測元件、及至少一鄰近上述至少一第一發光元件與上述至少一第一光偵測元件且隨著時間來進行擺動的第一擺動式反射元件。該第二光感測單元設置於上述至少一感測區域的另外一邊緣的外側且鄰近該反光元件的另外一末端，其中該第二光感測單元包括至少一第二發光元件、至少一鄰近上述至少一第二發光元件的第二光偵測元件、及至少一鄰近上述至少一第二發光元件與上述至少一第二光偵測元件的透鏡元件。

綜上所述，本發明實施例所提供的光學式觸控模組，其可透過“至少一可隨著時間來進行擺動的擺動式反射元件”的設計，以使得本發明的光學式觸控模組可以產生一可隨著時間在至少一感測區域內來進行掃射的掃射光束。

為使能更進一步瞭解本發明之特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明之詳細說明與附圖，然而所附圖式僅提供參考與說明用，並非用來對本發明加以限制者。

[第一實施例]

請參閱圖1所示，本發明第一實施例提供一種用於提供至少一感測區域A的光學式觸控模組Z，其包括：一反光單元1、一第一光感測單元2A、及一第二光感測單元2B，其中使用者可透過手指(圖未示)在感測區域A內移動的方式來操作光學式觸控模組Z。

首先，反光單元1包括一部分地圍繞感測區域A的反光元件10。舉例來說，反光元件10可由至少三個依序連接在一起以形成一U字型的反光條100所組成。換言之，本發明可使用上述由至少三個反光條100所組成的U字型反光元件10來緊鄰感測區域A的其中三面，以達到部分地包圍感測區域A的目的。

再者，第一光感測單元2A可設置於感測區域A的其中一邊緣A1的外側且鄰近反光元件10的其中一末端10A，其中第一光感測單元2A包括至少一第一發光元件21A、至少一鄰近第一發光元件21A的第一光偵測元件22A、及至少一鄰近第一發光元件21A與第一光偵測元件22A且隨著時間來進行擺動的第一擺動式反射元件23A。另外，第一光感測單元2A還可更進一步包括一鄰近反光元件10的其中一末端10A的第一基板20A，且第一發光元件21A、第一光偵測元件22A、及第一擺動式反射元件23A皆設置在第一基板20A上。舉例來說，第一發光元件21A可為發光二極體或雷射…等發光元件。第一光偵測元件22A可為一光感測器。第一擺動式反射元件23A可為一微機電擺動式反射鏡，其屬於操作範圍在微米範圍內的微機電系統(Micro Electronic Mechanic System，MEMS)，且微機電擺動式反射鏡可由多個可擺動的鏡子所組成。

藉此，當第一發光元件21A所產生的第一投射光束L1(例如不可見光)經過第一擺動式反射元件23A的反射時，第一投射光束L1可以轉換成一投向反光元件10的第一掃射光束S1，且第一掃射光束S1可隨著時間在感測區域A內來進行掃射。當第一掃射光束S1依序經過反光元件10及第一擺動式反射元件23A的反射時，第一掃射光束S1可以轉換成一投射在第一光偵測元件22A上的第一反射光束R1。換言之，第一發光元件21A所產生的第一投射光束L1可經過第一擺動式反射元件23A的反射以形成一投向反光元件10且隨著時間在感測區域A內來進行掃射的第一掃射光束S1，且第一掃射光束S1可依序經過反光元件10及第一擺動式反射元件23A的反射以形成一投射在第一光偵測元件22A上的第一反射光束R1。

此外，第二光感測單元2B可設置於感測區域A的另外一邊緣A2的外側且鄰近反光元件10的另外一末端10B，其中第二光感測單元2B包括至少一第二發光元件21B、至少一鄰近第二發光元件21B的第二光偵測元件22B、及至少一鄰近第二發光元件21B與第二光偵測元件22B且隨著時間來進行擺動的第二擺動式反射元件23B。另外，第二光感測單元2B還可進一步包括一鄰近反光元件10的另外一末端10B的第二基板20B，且第二發光元件21B、第二光偵測元件22B、及第二擺動式反射元件23B皆設置在第二基板20B上。舉例來說，第二發光元件21B可為發光二極體或雷射…等發光元件。第二光偵測元件22B可為一光感測器。第二擺動式反射元件23B可為一微機電擺動式反射鏡，其屬於操作範圍在微米範圍內的微機電系統(MEMS)，且微機電擺動式反射鏡可由多個可擺動的鏡子所組成。

藉此，當第二發光元件21B所產生的第二投射光束L2(例如不可見光)經過第二擺動式反射元件23B的反射時，第二投射光束L2可以轉換成一投向反光元件10的第二掃射光束S2，且第二掃射光束S2可隨著時間在感測區域A內來進行掃射。當第二掃射光束S2依序經過反光元件10及第二擺動式反射元件23B的反射時，第二掃射光束S2可以轉換成一投射在第二光偵測元件22B上的第二反射光束R2。換言之，第二發光元件21B所產生的第二投射光束L2可經過第二擺動式反射元件23B的反射以形成一投向反光元件10且隨著時間在感測區域A內來進行掃射的第二掃射光束S2，且第二掃射光束S2可依序經過反光元件10及第二擺動式反射元件23B的反射以形成一投射在第二光偵測元件22B上的第二反射光束R2。

因此，由於第一掃射光束S1與第二掃射光束S2皆可隨著時間在感測區域A內來進行掃射，所以本發明可利用“光源掃描”的方式將放置於感測區域A內的手指(圖未示)的空間座標(x,y)轉換為時間座標(t)；然後，當第一反射光束R1與第二反射光束R2分別投射在第一光偵測元件22A與第二光偵測元件22B上時，將手指的時間座標(t)轉換成空間座標(x,y)；最後，再經過三角函數的計算即可得到使用者手指的正確座標位置。

[第二實施例]

請參閱圖2所示，本發明第二實施例提供一種用於提供至少一感測區域A的光學式觸控模組Z，其包括：一反光單元1、一第一光感測單元2A、及一第二光感測單元2B。由圖2與圖1的比較可知，本發明第二實施例與第一實施例最大的差別在於：在第二實施例中，第一光感測單元2A還更進一步包括至少一鄰近第一擺動式反射元件23A的第一固定式反射元件24A，且第二光感測單元2B還更進一步包括至少一鄰近第二擺動式反射元件23B的第二固定式反射元件24B。再者，由於增加第一固定式反射元件24A與第二固定式反射元件24B的使用，所以第一擺動式反射元件23A與第二擺動式反射元件23B皆可處於橫放的狀態，以有效降低光學式觸控模組Z的整體高度。

藉此，第一發光元件21A所產生的第一投射光束L1可依序經過第一擺動式反射元件23A及第一固定式反射元件24A的反射以形成一投向反光元件10且隨著時間在感測區域A內來進行掃射的第一掃射光束S1，且第一掃射光束S1可依序經過反光元件10、第一固定式反射元件24A、及第一擺動式反射元件23A三者的反射以形成一投射在第一光偵測元件22A上的第一反射光束R1。再者，第二發光元件21B所產生的第二投射光束L2可依序經過第二擺動式反射元件23B及第二固定式反射元件24B的反射以形成一投向反光元件10且隨著時間在感測區域A內來進行掃射的第二掃射光束S2，且第二掃射光束S2可依序經過反光元件10、第二固定式反射元件24B、及第二擺動式反射元件23B三者的反射以形成一投射在第二光偵測元件22B上的第二反射光束R2。

[第三實施例]

請參閱圖3所示，本發明第三實施例提供一種用於提供至少一感測區域A的光學式觸控模組Z，其包括：一反光單元1及一光感測單元2。由圖3與圖1的比較可知，本發明第三實施例與第一實施例最大的差別在於：第三實施例只使用單個的光感測單元2。光感測單元2設置於感測區域A的其中一邊緣A1的外側且鄰近反光元件10的其中一末端10A，其中光感測單元2包括至少一發光元件21、至少一鄰近發光元件21的光偵測元件22、及至少一鄰近發光元件21與光偵測元件22且隨著時間來進行擺動的擺動式反射元件23。此外，光感測單元2還更進一步包括一鄰近反光元件10的其中一末端10A的基板20，且發光元件21、光偵測元件22、及擺動式反射元件23皆設置在基板20上。舉例來說，由於擺動式反射元件23可為一微機電擺動式反射鏡，所以發光元件21所產生的投射光束L可經過擺動式反射元件23的反射以形成一投向反光元件10且隨著時間在感測區域A內來進行掃射的掃射光束S，且掃射光束S可依序經過反光元件10及擺動式反射元件23的反射以形成一投射在光偵測元件22上的反射光束R。

[第四實施例]

請參閱圖4所示，本發明第四實施例提供一種用於提供至少一感測區域A的光學式觸控模組Z，其包括：一反光單元1及一光感測單元2。由圖4與圖3的比較可知，本發明第四實施例與第三實施例最大的差別在於：在第四實施例中，光感測單元2設置於感測區域A的其中一邊緣A1的外側且鄰近反光元件10的其中一末端10A，其中光感測單元2包括至少一用於產生一“第一相位訊號”的發光元件21、至少一鄰近發光元件21且用於接收一“第二相位訊號”以計算第一相位訊號與第二相位訊兩者之間的相位差的光偵測元件22、及至少一鄰近發光元件21與光偵測元件22且隨著時間來進行擺動的擺動式反射元件23。

藉此，由於發光元件21所產生的投射光束L可提供第一相位訊號，所以當掃射光束S依序經過手指F及擺動式反射元件23的反射以形成一投射在光偵測元件22上的反射光束R時，光偵測元件22即可接收到反射光束R所夾帶的第二相位訊號，因此第一相位訊號與第二相位訊兩者之間的相位差即可經由光偵測元件22來計算出，進而使得本發明即使只使用單個光感測單元2也可以偵測出使用者手指F的正確座標位置。

[第五實施例]

請參閱圖5所示，本發明第五實施例提供一種用於提供至少一感測區域A的光學式觸控模組Z，其包括：一反光單元1及一光感測單元2。由圖5與圖3的比較可知，本發明第五實施例與第三實施例最大的差別在於：在第五實施例中，光感測單元2還更進一步包括至少一鄰近擺動式反射元件23的固定式反射元件24。

藉此，當發光元件21所產生的投射光束L依序經過擺動式反射元件23及固定式反射元件24的反射時，投射光束L可以轉換成一投向反光元件10的掃射光束S，且掃射光束S可隨著時間在感測區域A內來進行掃射。當掃射光束S依序經過反光元件10、固定式反射元件24、及擺動式反射元件23三者的反射時，掃射光束S可以轉換成一投射在光偵測元件22上的反射光束R。換言之，發光元件21所產生的投射光束L可依序經過擺動式反射元件23及固定式反射元件24的反射以形成一投向反光元件10且隨著時間在感測區域A內來進行掃射的掃射光束S，且掃射光束S可依序經過反光元件10、固定式反射元件24、及擺動式反射元件23三者的反射以形成一投射在光偵測元件22上的反射光束R。

[第六實施例]

請參閱圖6所示，本發明第六實施例提供一種用於提供至少一感測區域A的光學式觸控模組Z，其包括：一反光單元1、一第一光感測單元2A、及一第二光感測單元2B。由圖6與圖1的比較可知，本發明第六實施例與第一實施例最大的差別在於：在相同位置上，第六實施例使用另一種第二光感測單元2B來取代第一實施例原來的第二光感測單元2B。第六實施例的第二光感測單元2B設置於感測區域A的另外一邊緣A2的外側且鄰近反光元件10的另外一末端10B，其中第二光感測單元2B包括至少一第二發光元件21B、至少一鄰近第二發光元件21B的第二光偵測元件22B、及至少一鄰近第二發光元件21B與第二光偵測元件22B的透鏡元件23B’。此外，第二光感測單元2B還更進一步包括一鄰近反光元件10的另外一末端10B的第二基板20B，且第二發光元件21B、第二光偵測元件22B、及透鏡元件23B’皆設置在第二基板20B上。

舉例來說，當第二發光元件21B所產生的第二投射光束L2經過反光元件10的反射時，第二投射光束L2可以轉換成一第二反射光束R2，且第二反射光束R2可穿過透鏡元件23B’以投射在第二光偵測元件22B上。換言之，第二發光元件21B所產生的第二投射光束L2可經過反光元件10的反射以形成一第二反射光束R2，且第二反射光束R2可穿過透鏡元件23B’以投射在第二光偵測元件22B上。

[第七實施例]

請參閱圖7所示，本發明第七實施例提供一種用於提供至少一感測區域A的光學式觸控模組Z，其包括：一反光單元1、一第一光感測單元2A、及一第二光感測單元2B。由圖7與圖6的比較可知，本發明第七實施例與第六實施例最大的差別在於：在第七實施例中，第一光感測單元2A還更進一步包括至少一鄰近第一擺動式反射元件23A的第一固定式反射元件24A。

藉此，當第一發光元件21A所產生的第一投射光束L1依序經過第一擺動式反射元件23A及第一固定式反射元件24A的反射時，第一投射光束L1可以轉換成一投向反光元件10的第一掃射光束S1，且第一掃射光束S1可隨著時間在感測區域A內來進行掃射。當第一掃射光束S1依序經過反光元件10、第一固定式反射元件24A、及第一擺動式反射元件23A三者的反射時，第一掃射光束S1可以轉換成一投射在第一光偵測元件22A上的第一反射光束R1。換言之，第一發光元件21A所產生的第一投射光束L1可依序經過第一擺動式反射元件23A及第一固定式反射元件24A的反射以形成一投向反光元件10且隨著時間在感測區域A內來進行掃射的第一掃射光束S1，且第一掃射光束S1可依序經過反光元件10、第一固定式反射元件24A、及第一擺動式反射元件23A三者的反射以形成一投射在第一光偵測元件22A上的第一反射光束R1。

[實施例的可能功效]

綜上所述，本發明實施例所提供的光學式觸控模組，其可透過“至少一可隨著時間來進行擺動的擺動式反射元件”的設計，以使得本發明的光學式觸控模組可以產生一可隨著時間在至少一感測區域內來進行掃射的掃射光束。

以上所述僅為本發明之較佳可行實施例，非因此侷限本發明之專利範圍，故舉凡運用本發明說明書及圖式內容所為之等效技術變化，均包含於本發明之範圍內。

Z．．．光學式觸控模組

A．．．感測區域

A1．．．邊緣

A2．．．邊緣

1．．．反光單元

10．．．反光元件

100．．．反光條

10A．．．末端

10B．．．末端

2．．．光感測單元

20．．．基板

21．．．發光元件

22．．．光偵測元件

23．．．擺動式反射元件

24．．．固定式反射元件

L．．．投射光束

S．．．掃射光束

R．．．反射光束

2A．．．第一光感測單元

20A．．．第一基板

21A．．．第一發光元件

22A．．．第一光偵測元件

23A．．．第一擺動式反射元件

24A．．．第一固定式反射元件

L1．．．第一投射光束

S1．．．第一掃射光束

R1．．．第一反射光束

2B．．．第二光感測單元

20B．．．第二基板

21B．．．第二發光元件

22B．．．第二光偵測元件

23B．．．第二擺動式反射元件

23B’．．．透鏡元件

24B．．．第二固定式反射元件

L2．．．第二投射光束

S2．．．第二掃射光束

R2．．．第二反射光束

F．．．手指

圖1為本發明第一實施例的上視示意圖。

圖2為本發明第二實施例的上視示意圖。

圖3為本發明第三實施例的上視示意圖。

圖4為本發明第四實施例的上視示意圖。

圖5為本發明第五實施例的上視示意圖。

圖6為本發明第六實施例的上視示意圖。

圖7為本發明第七實施例的上視示意圖。

Z．．．光學式觸控模組

A．．．感測區域

A1．．．邊緣

A2．．．邊緣

1．．．反光單元

10．．．反光元件

100．．．反光條

10A．．．末端

10B．．．末端

2A．．．第一光感測單元

20A．．．第一基板

21A．．．第一發光元件

22A．．．第一光偵測元件

23A．．．第一擺動式反射元件

L1．．．第一投射光束

S1．．．第一掃射光束

R1．．．第一反射光束

2B．．．第二光感測單元

20B．．．第二基板

21B．．．第二發光元件

22B．．．第二光偵測元件

23B’．．．透鏡元件

L2．．．第二投射光束

R2．．．第二反射光束

Claims (9)

1. 一種光學式觸控模組，其用於提供至少一感測區域，該光學式觸控模組包括：一反光單元，其包括一部分地圍繞上述至少一感測區域的反光元件；一第一光感測單元，其設置於上述至少一感測區域的其中一邊緣的外側且鄰近該反光元件的其中一末端，其中該第一光感測單元包括至少一第一發光元件、至少一鄰近上述至少一第一發光元件的第一光偵測元件、及至少一鄰近上述至少一第一發光元件與上述至少一第一光偵測元件且隨著時間來進行擺動的第一擺動式反射元件；以及一第二光感測單元，其設置於上述至少一感測區域的另外一邊緣的外側且鄰近該反光元件的另外一末端，其中該第二光感測單元包括至少一第二發光元件、至少一鄰近上述至少一第二發光元件的第二光偵測元件、及至少一鄰近上述至少一第二發光元件與上述至少一第二光偵測元件的透鏡元件。
2. 如申請專利範圍第1項所述之光學式觸控模組，其中上述至少一第一發光元件所產生的第一投射光束經過上述至少一第一擺動式反射元件的反射以形成一投向該反光元件且隨著時間在上述至少一感測區域內來進行掃射的第一掃射光束，且該第一掃射光束依序經過該反光元件及上述至少一第一擺動式反射元件的反射以形成一投射在上述至少一第一光偵測元件上的第一反射光束。
3. 如申請專利範圍第1項所述之光學式觸控模組，其中上述至少一第二發光元件所產生的第二投射光束經過該反光元件的反射以形成一第二反射光束，且該第二反射光束穿過上述至少一透鏡元件以投射在上述至少一第二光偵測元件上。
4. 如申請專利範圍第1項所述之光學式觸控模組，其中該反光元件由至少三個依序連接在一起以形成一U字型的反光條所組成。
5. 如申請專利範圍第1項所述之光學式觸控模組，其中上述至少一第一擺動式反射元件為一微機電擺動式反射鏡。
6. 如申請專利範圍第1項所述之光學式觸控模組，其中該第一光感測單元包括一鄰近該反光元件的其中一末端的第一基板，且上述至少一第一發光元件、上述至少一第一光偵測元件、及上述至少一第一擺動式反射元件皆設置在該第一基板上。
7. 如申請專利範圍第1項所述之光學式觸控模組，其中該第二光感測單元包括一鄰近該反光元件的另外一末端的第二基板，且上述至少一第二發光元件、上述至少一第二光偵測元件、及上述至少一透鏡元件皆設置在該第二基板上。
8. 如申請專利範圍第1項所述之光學式觸控模組，其中該第一光感測單元包括至少一鄰近上述至少一第一擺動式反射元件的第一固定式反射元件。
9. 如申請專利範圍第8項所述之光學式觸控模組，其中上述至少一第一發光元件所產生的第一投射光束依序經過上述至少一第一擺動式反射元件及上述至少一第一固定式反射元件的反射以形成一投向該反光元件且隨著時間在上述至少一感測區域內來進行掃射的第一掃射光束，且該第一掃射光束依序經過該反光元件、上述至少一第一固定式反射元件、及上述至少一第一擺動式反射元件的反射以形成一投射在上述至少一第一光偵測元件上的第一反射光束。