TW201426434A - 非接觸式控制系統 - Google Patents

Abstract

一種非接觸式控制系統，包括物件感測模組以及控制介面模組。物件感測模組包括多組物件發射接收感測對，沿多個不同方向設置，以定義出感測空間。感測空間包括虛擬平面，物件感測模組用以感測進入感測空間的物件，並且判斷物件是否接觸虛擬平面。控制介面模組電性連接物件感測模組，用以提供操作介面，其中虛擬平面包括多個子區域，子區域分別對應操作介面的多個操作區塊。當物件接觸子區域其中之一時，對應其中之一子區域的物件發射接收感測對於延遲時間後傳遞第一感測訊號至控制介面模組，以執行對應其中之一子區域的操作區塊之操作功能。

Description

非接觸式控制系統

本發明是有關於一種控制系統，且特別是有關於一種非接觸式控制系統。

傳統按鍵系統通常都是透過接觸來操作，因而容易造成按鍵系統因長期操作而產生污垢及病菌污染。隨著觸控技術的發展，多點觸控操作已經逐漸廣泛應用於各種日常生活用品上。對於越來越多的觸控產品來說，透過非接觸式按鍵系統進行文字輸入是未來在日常生活上所須具備的。

在現行的非接觸式控制系統中，一般都是透過紅外線發射接收模組來形成矩陣形式的紅外線感測陣列，並且在物件遮斷紅外線後定位出物件的位置。然而，在現行的紅外線感測機制中，由於在物件遮斷紅外線後，對應的紅外線發射接收模組即會持續地判斷對應的位置被觸碰，因此時常會造成連續觸發相同按鍵的誤動作，對使用者而言相當的不便利。

本揭露提出一種非接觸式控制系統，包括物件感測模組以及控制介面模組。物件感測模組包括多組物件發射接收感測對，沿多個不同方向設置，以定義出感測空間，其 中感測空間包括虛擬平面，物件感測模組用以感測進入感測空間的物件，並且判斷物件是否接觸虛擬平面。控制介面模組電性連接物件感測模組，用以提供操作介面，其中虛擬平面包括多個子區域，子區域分別對應操作介面的多個操作區塊。其中，當物件接觸子區域其中之一時，對應其中之一子區域的物件發射接收感測對於延遲時間後傳遞第一感測訊號至控制介面模組，以執行對應其中之一子區域的操作區塊之操作功能。

本揭露提出一種非接觸式控制系統，包括物件感測模組、控制介面模組以及影像產生模組。物件感測模組包括多組物件發射接收感測對，沿多個不同方向設置，以定義出感測空間，其中感測空間包括虛擬平面，物件感測模組用以感測進入感測空間的物件，並且判斷物件是否接觸虛擬平面。控制介面模組電性連接物件感測模組，用以提供操作介面。影像產生模組用以在虛擬平面上產生對應操作介面的介面影像，其中介面影像包括多個子區域，子區域分別對應操作介面的多個操作區塊。其中，當物件接觸子區域其中之一時，對應所述其中之一子區域的物件發射接收感測對於延遲時間後傳遞第一感測訊號至控制介面模組，以執行對應所述其中之一子區域的操作區塊之操作功能。

為讓本發明之上述特徵能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

本揭露之範例實施例提出一種非接觸式控制系統，其可藉由非接觸式操作的方式來進行按鍵系統的操作與控制。進而避免接觸操作所可能會造成的汙染及按鍵系統耗損等情況。此外，所述之非接觸式控制系統更提供了避免誤觸的控制機制以提高操控的精確度。為了使本揭露之內容更容易明瞭，以下特舉實施例作為本揭露確實能夠據以實施的範例。另外，凡可能之處，在圖式及實施方式中使用相同標號的元件/構件/步驟代表相同或類似部分。

圖1為本揭露一實施例之非接觸式控制系統的示意圖。請參照圖1，非接觸式控制系統100包括物件感測模組110以及控制介面模組120。物件感測模組110包括多組物件發射接收感測對112(為使圖式清楚，所繪示之物件發射接收感測對僅為示意，後述實施例會有進一步說明)，其中物件發射接收感測對112會在物件感測模組110之中分別沿不同方向設置，以定義出感測空間SP。

在本實施例中，感測空間SP包括一個虛擬平面VP，物件感測模組110可用以感測進入感測空間SP的物件，並且判斷物件是否接觸虛擬平面。根據本實施例，倘若物件發射接收感測對112是光學式感應元件，如圖1所示，那麼物件發射接收感測對112的發射模組與接收模組會分別設置於相對應的兩側，使得發射模組所發出的光線或是訊號可以被對向的接收單元所接收。因此，當手指F伸入感測空間SP內而阻斷發射模組所發出的光線或是訊號 時，接收單元則會因接收不到訊號而對手指F位置進行定位計算。

控制介面模組120電性連接物件感測模組110，並且用以提供可供使用者控制的操作介面(例如鍵盤系統)。其中，虛擬平面VP上包括多個分別對應於控制介面模組120的操作介面之子區域SR。當物件接觸子區域SR其中之一時，對應於被接觸的子區域的物件發射接收感測對112會傳遞感測訊號S_SE1至控制介面模組120，以令控制介面模組120執行對應於被接觸的子區域SR的操作區塊OB之操作功能。

舉例來說，控制介面模組120可提供九宮格數字按鍵的操作介面，當使用者以手指F觸碰虛擬平面VP上對應於按鍵1的子區域SR時，對應的物件發射接收感測對112會感測手指F的位置而發送相應的感測訊號S_SE1至控制介面模組120，以令控制介面模組120觸發對應的按鍵1。

具體而言，控制介面模組120主要是提供可呈現特定的文字或圖像的介面，以令使用者可根據文字或圖像而對其進行操控的模組。更進一步地說，控制介面模組120可提供各種不同功能及形式的操作介面，例如為上述的九宮格數字按鍵、電話按鍵、電梯樓層按鍵、密碼輸入按鍵或是其他形式之按鍵介面。

另外，本實施例之控制介面模組120還可包括平面顯示器以顯示對應於操作介面的平面影像。其中，所述之平面顯示器可為自發光顯示面板，例如是有機電致發光顯示 面板，且所述自發光顯示面板可以根據實際之應用(例如電話按鍵、電梯樓層按鍵、密碼輸入按鍵或是其他文字形式之按鍵裝置)而顯示出特定的文字或圖像。

除此之外，上述之控制介面模組120亦可包括非自發光顯示面板(未繪示)以及背光模組(未繪示)。非自發光顯示面板例如是液晶顯示面板。背光模組主要是用來提供顯示面板所需的光源，以使得顯示面板可顯示出對應於操作介面的影像。在本實施例中，背光模組可為直下式背光模組或是側邊入光式背光模組。類似地，顯示面板可以根據實際之應用(例如電話按鍵、電梯樓層按鍵、密碼輸入按鍵或是其他文字形式之按鍵裝置)而顯示出對應於操作介面的影像。

再者，上述之控制介面模組120亦可包括光源以及具有對應於操作介面的影像的透光遮罩(未繪示)。上述之透光遮罩具有透光區以及非透光區，所述透光區具有對應於操作介面的影像。換言之，具有對應於操作介面的透光遮罩可根據實際之應用(例如電話按鍵、電梯樓層按鍵、密碼輸入按鍵或是其他文字形式之按鍵裝置)使得透光區具有特定的文字或圖像。當光源的光線通過透光區時，即可以投射出出對應於操作介面之發亮的文字或圖像。

此外，上述之控制介面模組120還可以包括立體顯示器，其可用以顯示浮現於感測空間SP，並且對應操作介面的立體影像，使得使用者可感受到係透過接觸立體影像來操作控制介面模組120。所述之立體顯示器可為由顯示面 板、透鏡膜片以及多個條狀光源所組成的多視域立體顯示器，其中所述之多個條狀光源會依序點亮，並且經由透鏡膜片在顯示面板上顯示視差影像，藉以產生可令使用者在多個角度下皆可觀看的多視域立體影像。

無論是上述任一形式的控制介面模組120，使用者以往仍得必須藉由接觸式(亦即以手直接按壓或觸控)的方式來進行操作，因而存在容易有污垢累積以及病菌污染，並且會造成按鍵耗損等問題。在本範例實施例之非接觸式控制系統100中，使用者可利用觸碰虛擬平面VP的方式來操控控制介面模組120，而不需藉由直接接觸控制介面模組120的方式來進行操作。

在本實施例中，物件感測模組110可利用有線或無線的方式來傳遞感測訊號S_SE1至控制介面模組120。舉例來說，物件感測模組110可利用通用序列匯流排(USB)傳輸裝置、藍芽(Bluetooth)傳輸裝置以及無線射頻識別(RFID)傳輸裝置其中之一電性連接至控制介面模組120，藉以傳遞感測訊號S_SE1，本揭露並不對此加以限定。

然而，在透過物件感測模組110來操作控制介面模組120的狀況下，由於使用者的手指F接觸到虛擬平面VP後，對應的物件發射接收感測對112即會在接觸期間內連續地傳遞感測訊號S_SE1至控制介面模組120，因此可能會造成控制介面模組120的同一操作功能連續被觸發的誤動作。另一方面，當使用者不小心同時接觸到兩個子區域SR時，在一般的感測機制下，物件感測模組110並無法辨 識此一誤觸的動作，而仍會使得控制介面模組120同時觸發誤觸的操作功能而造成誤動作。

此外，在一般物件感測模組110的感測機制中，為了避免相鄰的物件發射接收感測對112的訊號相互影響，每一組物件發射接收感測對112的訊號與相鄰的物件發射接收感測對112的訊號之間必須調整為具有不同波長的訊號。因此，整體物件感測模組110則必須設計具有較寬的波長調變範圍，如此一來便會造成設計上的困難。

為了進一步地提升非接觸式控制系統的觸控感測精確度，本揭露提出了一種物件感測模組的架構以提供更為精確的非接觸式觸控感測機制，如圖2所示，其中，圖2為本揭露一實施例之物件感測模組的示意圖。

請參照圖2，物件感測模組210包括多組物件發射接收感測對212、多個延遲單元組214x與214y以及多個同步處理單元216x與216y。在本實施例中，每一物件發射接收感測對212包括發射模組212t與接收模組212r。發射模組212t係用以發出物件感測訊號S_O，而接收模組212r則係依據對應的發射模組212t所發出的物件感測訊號S_O而輸出感測訊號S_SE1。延遲單元組214x與214y分別電性連接對應的物件發射接收感測對212，用以延遲物件發射接收感測對212的訊號傳遞。同步處理單元216x與216y分別電性連接沿同一方向設置的物件發射接收感測對212所對應的延遲單元組214x與214y，用以同步控制各個延遲單元組214x與214y，以設定延遲物件發射接收感測對 212傳遞感測訊號S_SE1的延遲時間。在本實施例中，同一物件發射接收感測對212中的發射模組212t與接收模組212r不僅限定於一對一對應的方式配置。在各個物件發射接收感測對212中，單一發射模組212t亦可對應多個接收模組212r，本揭露不以此為限。

為了更清楚地說明上述物件感測模組的架構，圖3為本揭露一實施例之物件感測模組的電路架構示意圖。在本實施例中，物件感測模組210的物件發射接收感測對212x與212y係對應地排列於XY平面上，且沿著Z方向依序排列，以構成三維的陣列配置，藉以定義出具有深度的感測空間(如SP)。此外，所述之虛擬平面(如VP)可例如為構成感測空間的任一XY平面。換言之，所述之虛擬平面在感測空間中的深度位置(即Z方向上的位置)可依據設計需求而決定，本揭露不以此為限。

在此係以示意的方式將沿Z方向依序排列的物件發射接收感測對212x與212y的等效電路對繪示於同一平面。其中，物件發射接收感測對212x沿著Y方向依序排列並且用以在感測空間中的X方向上建立感測路徑，並且同一列的物件發射接收感測對212x係表示沿Z方向依序排列的物件發射接收感測對。物件發射接收感測對212y沿著X方向依序排列並且以在感測空間中的Y方向上建立感測路徑，且同一行的物件發射接收感測對212y係表示沿Z方向依序排列的物件發射接收感測對。

詳細而言，延遲單元組214x與214y分別包括多個延 遲單元DUx與DUy，其中延遲單元DUx與DUy分別電性連接對應的物件發射接收感測對212x與212y。就沿Y方向排列的物件發射接收感測對212x而言，同步處理單元216x會輸出同步訊號S_synx至延遲單元組214x，使得延遲單元DUx依據同步訊號S_synx而在預設的延遲時間內依序致能物件發射接收感測對212x，以定義物件在感測空間中的Y軸座標。

相似地，就沿X方向排列的物件發射接收感測對212y而言，同步處理單元216y會輸出同步訊號S_syny至延遲單元組214y，使得延遲單元DUy依據同步訊號S_syny而在預設的延遲時間內依序致能物件發射接收感測對212y，以定義物件在感測空間中的X軸座標。

根據上述的感測機制，同一平面上的物件發射接收感測對212x與212y可定義出該平面的座標，因此沿著Z軸排列的物件發射接收感測對212x與212y則可進一步地定義出整體感測空間中的座標，使得物件感測模組210可判斷物件是否接觸虛擬平面。

具體而言，由於物件發射接收感測對212x與212y係於致能時才會感測進入感測空間的物件，因此每一物件發射接收感測對212x與212y會在經過預設的延遲時間後才會再次判斷虛擬平面是否被接觸，並據以傳遞感測訊號至控制介面模組。換言之，在預設的延遲時間之內，即使手指持續接觸虛擬平面上的某一子區域，亦不會使得對應的操作功能被觸發。

另一方面，本實施例之物件感測模組210可藉由比較相鄰的物件發射接收感測對212x與212y之間的感測狀態而決定是否輸出感測訊號來觸發對應的操作功能，藉以避免誤觸的狀況。舉例來說，請再參照圖2，當使用者的手指同時接觸虛擬平面上相鄰的子區域時(如按鍵1與按鍵2之間的子區域)，則對應的物件發射接收感測對212x與212y會基於相鄰的物件發射接收感測對212x與212y同時感測到被接觸而禁止輸出感測訊號至控制介面模組(如120)。

此外，在本實施例中，物件發射接收感測對212x與212y可對應地電性連接靜電放電(Electrostatic Discharge，ESD)防護元件(未繪示)，藉以防止靜電放電現象的影響，進而提高整體物件感測模組210的電路穩定性，但本揭露不以此為限。

圖4為本揭露一實施例之物件發射接收感測對的示意圖。請參照圖4，物件發射接收感測對212包括發射模組212t以及接收模組212r，其中當物件發射接收感測對212係沿著X方向排列配置時(如物件發射接收感測對212y)，發射模組212t與接收模組212r分別經由節點Yt與Yr電性連接對應的延遲單元DUy，並且當物件發射接收感測對212係沿著Y方向排列配置時(如物件發射接收感測對212x)，發射模組212t與接收模組212r分別經由節點Xt與Xr電性連接對應的延遲單元DUx。

接收模組212r包括接收單元RUn以及比較單元 CUn。接收單元RUn用以接收物件感測訊號S_O，並據以輸出接觸訊號S_T。比較單元CUn電性連接接收單元RUn與相鄰的物件發射接收感測對的接收單元RUn-1與RUn+1，以比較接收單元RUn所輸出的接觸訊號S_Tn與接收單元RUn-1和RUn+1所輸出的接觸訊號S_Tn-1與S_Tn+1，並據以輸出感測訊號S_SE1。在本實施例中，比較單元CUn可藉由比較電路COM、D型正反器DFF以及輸出電路OC所組成的電路架構來實現，但本揭露不以此為限。

具體而言，在物件發射接收感測對212被對應的延遲單元致能後，接收單元RUn會依據是否接收到對應的發射模組212t所發出的物件感測訊號S_O，而偵測物件在成測空間中的位置。舉例來說，當發射模組212t與接收模組212r之間的感測路徑未被任何物件所阻隔時，接收單元RUn可接收到對應的物件感測訊號S_O，使得接收單元RUn據以輸出禁能的接觸訊號S_Tn。相反地，當發射模組212t與接收模組212r之間的感測路徑被物件所阻隔時，由於接收單元RUn未接收到物件感測訊號S_O，使得接收單元RUn據以輸出致能的接觸訊號S_Tn。

在接收單元RUn未接收到物件感測訊號S_O的狀況下(即有物件在感測路徑上)，比較單元CUn中的比較電路COM會進一步地將致能的接觸訊號S_Tn與相鄰的接收單元RUn-1及RUn+1所輸出的接觸訊號S_Tn-1及S_Tn+1進行比較。當比較電路COM判斷接觸訊號S_Tn為致能， 且接觸訊號S_Tn-1與S_Tn+1皆為禁能時，則表示此時並無誤觸的狀況發生(未同時接觸虛擬平面上之兩相鄰的子區域)，因此比較電路COM會產生致能的訊號以作為D型正反器DFF的時脈輸入，以使輸出電路OC據以輸出感測訊號S_SE1。另一方面，當比較電路COM判斷接觸訊號S_Tn與接觸訊號S_Tn-1或S_Tn+1同時為致能時，則表示此時有誤觸的狀況發生(同時接觸虛擬平面上之兩相鄰的子區域)，因此比較電路COM會產生禁能的訊號以作為D型正反器DFF的時脈輸入，使得輸出電路OC依據D型正反器DFF的輸出訊號而禁止輸出感測訊號S_SE1。

換言之，比較單元CUn會判斷接收單元RUn是否同時與相鄰的接收單元RUn-1或RUn+1都輸出致能的接觸訊號，若是接收單元RUn所輸出的接觸訊號與相鄰兩邊的接收單元RUn-1或RUn+1皆輸出致能的接觸訊號時，則比較單元CUn會禁止感測訊號S_SE1的輸出，藉以避免非預期的操作功能被觸發。

在本實施例中，所述之相鄰的接收單元不僅限定於鄰接於接收單元RUn兩邊的接收單元RUn-1與RUn+1。比較單元CUn亦可藉由比較與接收單元RUn相鄰的多個接收單元所輸出的接觸訊號來判斷是否有誤觸的情況，本揭露不以此為限。

圖5為本揭露一實施例之延遲單元組與同步處理單元的示意圖。在本實施例中，延遲單元組214yt及214yr與同步處理單元216y主要是對應於沿X方向排列且用以Y 方向上的感測路徑的物件發射接收感測對(如212y)。請參照圖5，延遲單元組214yt與214yr分別包括多個延遲單元DUy1t~DUy5t與DUy1r~DUy5r，其中延遲單元DUy1t~DUy5t與DUy1r~DUy5r在此係以D型正反器所構成的電路架構來實現，但本揭露不以此為限。

在本實施例中，延遲單元組214yt經由節點Yt1~Yt5分別電性連接對應的物件發射接收感測對(如212)的發射模組(如212t)，並且延遲單元組214yr經由節點Yr1~Yr5分別電性連接對應的物件發射接收感測對(如212)的接收模組(如212r)，其中延遲單元DUy1t與DUy1r對應一組物件發射接收感測對，延遲單元DUy2t與DUy2r對應另一組物件發射接收感測對，以此類推。更進一步地說，延遲單元DUy1t的輸入端耦接同步處理單元216y，延遲單元DUy1t~DUy5t的輸出端分別電性連接至下一級延遲單元DUy1t~DUy5t的輸入端，並且各個延遲單元DUy1t~DUy5t的時脈輸入共同耦接同步處理單元216y。另外，延遲單元DUy1r~DUy5r的連接關係與延遲單元DUy1t~DUy5t大致相同，故不再贅述。換言之，延遲單元組214yt與214yr具有類似於串列輸入-串列輸出之移位暫存器的電路組態。

具體而言，延遲單元組214yt與214yr會受控於同步處理單元216y而使得延遲單元DUy1t~DUy5t與DUy1r~DUy5r根據D型正反器的邊緣觸發特性而依序輸出致能訊號S_ENy1~S_ENy5來控制對應的物件發射接收 感測對的操作，其中對應同一組物件發射接收感測對(如212)的延遲單元(如DUy1t與DUy1r)會輸出相對應的致能訊號(如S_ENy1)，使得每一組物件發射接收感測對的發射模組與接收模組可以對應地被致能。

根據延遲單元組214yt與214yr的電路組態，致能訊號S_ENy1~S_ENy5的訊號波形如圖6所示。請同時參照圖5與圖6，各個延遲單元DUy1t~DUy5t與DUy1r~DUy5r會依據同步訊號S_syny2的控制而依序在前一個延遲單元DUy1t~DUy5t與DUy1r~DUy5r所輸出的致能訊號S_ENy1~S_ENy5轉態為低準位時被觸發。以延遲單元組214yt為例，延遲單元DUy1t會依據同步訊號S_syny1與S_syny2的控制而在感測週期的起始時輸出高準位的致能訊號S_ENy1，並且於單位延遲時間t_ud1之後將致能訊號S_ENy1轉態為低準位，此時延遲單元DUy2t會反應於致能訊號S_ENy1的轉態而輸出高準位的致能訊號S_ENy2，並且同樣地經過單位延遲時間t_ud1之後將致能訊號S_ENy2轉態為低準位。相似地，延遲單元DUy3t~DUy5t可依據上述方式而依序輸出高準位的致能訊號S_ENy3~S_ENy5。因此，延遲單元組214yt與214yr可據此方式利用高準位的致能訊號S_ENy1~S_ENy5在延遲時間t_d1內依序致能對應的物件發射接收感測對，以實現利用時間多工(Time-multiplexed)的感測機制來感測感測空間中的物件在X方向上的位置。

在本實施例中，所繪示之致能訊號S_ENy1~S_ENy5 的時序僅為一範例。在其他實施例中，依據延遲單元組216yt與216yr的電路組態不同，其亦可透過輸出具有不同時序的致能訊號S_ENy1~S_ENy5而藉由不同的致能順序來依序致能物件發射接收感測對，本揭露不以此為限。此外，雖然在本實施例中係以利用高準位的致能訊號S_ENy1~S_ENy5來致能對應的物件發射接收感測對為例，但其亦可以低準位的致能訊號S_ENy1~S_ENy5來致能對應的物件發射接收感測對，本揭露亦不以此為限。

圖7為本揭露另一實施例之延遲單元組與同步處理單元的示意圖。在本實施例中，延遲單元組214xt及214xr與同步處理單元216x主要是對應於沿Y方向排列且用以在感測空間中的X方向位置建立感測路徑的物件發射接收感測對。請參照圖7，延遲單元組214xt與214xr分別包括多個延遲單元DUx1t~DUx5t與DUx1r~DUx5r，其中延遲單元DUx1t~DUx5t與DUx1r~DUx5r在此同樣係以D型正反器的電路架構來實現，但本揭露不以此為限。

在本實施例中，延遲單元組214xt經由節點Xt1~Xt5分別電性連接對應的物件發射接收感測對(如212)的發射模組(如212t)，並且延遲單元組214xr經由節點Xr1~Xr5分別電性連接對應的物件發射接收感測對(如212)的接收模組(如212r)，其中延遲單元DUx1t與DUx1r對應一組物件發射接收感測對，延遲單元DUx2t與DUx2r對應另一組物件發射接收感測對，以此類推。更進一步地說，延遲單元DUx1t~DUx5t的輸出端依序電性連接下一級延 遲單元DUx1t~DUx5t的反相輸出端，最後一級的延遲單元DUx5t的反相輸出端則耦接至第一級的延遲單元DUx1t的輸入端，並且各個延遲單元DUx1t~DUx5t的時脈輸入共同耦接同步處理單元216x。另外，延遲單元DUx1r~DUx5r的連接關係與延遲單元DUx1t~DUx5t大致相同，故不再贅述。

具體而言，延遲單元組214xt與214xr會受控於同步處理單元216x而使得延遲單元DUx1t~DUx5t與DUx1r~DUx5r根據D型正反器的邊緣觸發特性而依序輸出致能訊號S_ENx1~S_ENx5來控制對應的物件發射接收感測對的操作，其中對應同一組物件發射接收感測對(如212)的延遲單元(如DUx1t與DUx1r)會輸出相對應的致能訊號(如S_ENx1)，使得每一組物件發射接收感測對的發射模組與接收模組可以對應地被致能。

根據延遲單元組214xt與214xr的電路組態，致能訊號S_ENx1~S_ENx5的訊號波形如圖8所示。請同時參照圖7與圖8，延遲單元DUx1t~DUx5t與DUx1r~DUx5r會依據同步訊號S_synx的控制而依序在前一個延遲單元DUx1t~DUx5t與DUx1r~DUx5r轉態為高準位時被觸發。以延遲單元組214xt為例，延遲單元DUx1t會依據同步訊號S_synx的控制而在感測週期的起始時輸出低準位的致能訊號S_ENx1，並且於單位延遲時間t_ud2之後將致能訊號S_ENx1轉態為高準位，此時延遲單元DUx2t會反映於致能訊號S_ENx1的轉態而輸出低準位的致能訊號 S_ENx2，並且同樣地經過單位延遲時間t_ud2之後將致能訊號S_ENx2轉態為高準位，直到最後一級的延遲單元DUx5t所輸出的致能訊號依據前一級延遲單元DUx4t所輸出的致能訊號DUx4t而轉態為低準位時，延遲單元DUx5t的反相輸出端會將高準位的致能訊號DUx5t回授至第一級延遲單元DUx1t的輸入端，以使下一個感測週期從延遲單元DUx5t開始依序輸出低準位的致能訊號S_ENx5~S_ENx1來致能對應的物件發射接收感測對。因此，延遲單元組214xt與214xr可據此方式利用低準位的致能訊號S_ENx1~S_ENx5在延遲時間t_d2內依序致能對應的物件發射接收感測對，以實現利用時間多工的感測機制來感測感測空間中的物件在Y方向上的位置。

在本實施例中，所繪示之致能訊號S_ENx1~S_ENx5的時序僅為一範例。在其他實施例中，依據延遲單元組216xt與216xr的電路組態不同，其亦可透過輸出具有不同時序的致能訊號S_ENx1~S_ENx5而藉由不同的致能順序來依序致能物件發射接收感測對，本揭露不以此為限。此外，雖然在本實施例中係以利用低準位的致能訊號S_ENx1~S_ENx5來致能對應的物件發射接收感測對為例，但其亦可以高準位的致能訊號S_ENx1~S_ENx5來致能對應的物件發射接收感測對，本揭露亦不以此為限。

根據上述的說明，本實施例可藉由在空間位置上進行時間訊號的到位調變，使得接收單元所接收的訊號之間具有足夠的時間差以區別是否為連續觸發的動作。所述之時 間差可根據使用者手指移動到下一個按鍵所需的時間而設定為一延遲時間(如t_d1或t_d2)，使得各個物件發射接收感測對在延遲預設的延遲時間之後才觸發感測訊號的傳遞，藉以解決同一位置連續觸發的誤動作。

此外，由於係利用時間多工的方式來依序致能物件發射接收感測對，因此各個物件發射接收感測對可利用相同波長的物件感測訊號(如S_O)來進行感測，因此在整體物件感測模組210的設計上可相對簡化。

圖9為本揭露另一實施例之非接觸式控制系統的示意圖。請參照圖9，非接觸式控制系統900包括物件感測模組210、控制介面模組120以及影像產生模組930，其中物件感測模組210與控制介面模組120與前述實施例大致相同，故於此不再贅述。

相較於前述實施例，本實施例之影像產生模組930會進一步地在虛擬平面VP上產生對應於操作介面的介面影像IMG，其中介面影像IMG包括多個子區域SR，子區域SR分別對應操作介面的多個操作區塊OB，使得使用者的手指F在接觸到介面影像IMG的特定子區域SR時，使對應的物件發射接收感測對212傳遞感測訊號S_SE1至控制介面模組120，以觸發控制介面模組120對應的操作功能。由於使用者係感受到操作浮現在感測空間SP中的介面影像IMG，因此可提升使用者的操作感受。

在本實施例中，影像產生模組930包括透鏡膜片932以及影像擷取裝置934。其中，影像擷取裝置934會擷取 對應於操作介面的影像，並經過透鏡膜片932以產生浮現於虛擬平面VP的介面影像IMG。更進一步地說，本實施例之透鏡膜片932是設置於控制介面模組120的前方。所述透鏡膜片932可為多視域柱狀透鏡陣列(Lenticular lens array)、菲涅爾透鏡(Fresnel lens)或是其他可將平面影像轉換成立體影像的透鏡。倘若非接觸式控制系統900是應用於密碼輸入按鍵(例如是提款機之密碼輸入按鍵)，那麼透鏡膜片932可使用菲涅爾透鏡(Fresnel lens)。使用菲涅爾透鏡時，使用者在特定角度範圍才可觀看到提款按鍵之漂浮數字影像，以防其他角度之其他人無法辨識所互動位置的數字。因此，此種設計可以使得只有操作者才能清楚地與操作介面進行互動。

在本實施例中，透鏡膜片932與物件感測模組210可以裝設在一起。另外，本實施例之透鏡膜片932可為單一膜片或是由多個透鏡膜片構成，本揭露不以此為限。倘若透鏡膜片932是由多個透鏡膜片構成，則每一透鏡膜片是對應控制介面模組120的操作介面的圖像或文字位置而設置。舉例來說，控制介面模組120的操作介面為數字1~9的九宮格按鍵，那麼透鏡膜片932則會各自對應數字1至9的按鍵而設置。

另一方面，本實施例之影像擷取裝置934是位於控制介面模組120與透鏡膜片932之間。影像擷取裝置934擷取操作介面的圖像或文字之後，可於影像擷取裝置934的顯示面板上顯示對應於操作介面的圖像或文字。在此，影 像擷取裝置934可具有單鏡頭或是雙鏡頭。一般來說，若透過雙鏡頭影像擷取裝置擷取影像訊號之後，即可使得影像擷取裝置934顯示出立體影像。若是透過單鏡頭影像擷取裝置934擷取影像訊號之後，那麼影像擷取裝置934所顯示的是平面影像。之後，顯示於影像擷取裝置934上的影像經過透鏡膜片932之後即可在物件感測模組210的感測空間SP中成像出立體或平面的介面影像IMG。

更詳細來說，若影像擷取裝置934為具有單鏡頭之影像擷取裝置934，那麼影像擷取裝置934將對應於操作介面的文字或圖像擷取之後可於影像擷取裝置934顯示出對應於操作介面的文字或圖像(2D影像)。而當使用者透過透鏡膜片932觀看影像擷取裝置934上所顯示的平面影像時，使用者可感受到浮現於虛擬平面上VP的平面介面影像IMG。若影像擷取裝置934為具有雙鏡頭之影像擷取裝置934，那麼影像擷取裝置934將對應於操作介面的文字或圖像擷取之後可於影像擷取裝置934顯示出對應於操作介面的文字或圖像(3D影像)。而當使用者透過透鏡膜片932觀看影像擷取裝置934上所顯示的立體影像時，使用者則可感受到浮現於感測空間SP中的立體介面影像IMG。

另外，上述之影像擷取裝置934可以是固定式的影像擷取裝置或是可攜式影像擷取裝置。所述可攜式影像擷取裝置例如是具有影像擷取功能的手機、筆記型電腦或是平板電腦等。舉例來說，當使用者攜帶所述可攜式影像擷取裝置934(例如手機)進入電梯時，即可直接採用手機的 影像擷取功能擷取控制介面模組(例如電梯按鍵)的操作介面的影像。之後，透過透鏡膜片932而使得所擷取的電梯按鍵影像呈現立體且漂浮於物件感測模組210的感測空間SP中，即可使得使用者可以在物件感測模組210的感測空間SP中對電梯按鍵進行非接觸式操作。

本實施例之影像處理模組930可進一步包括多視域影像裝置1000，如圖10所示。所述之多視域影像裝置1000包括顯示面板1002以及光源模組1004，其中光源模組1004包括多個條狀光源(如a、b、c、d)，所述之條狀光源可透過依序點亮條狀光源的方式而在顯示面板1002上顯示視差影像，藉以令使用者感受到立體的多視域介面影像。舉例來說，若控制介面模組120是電梯按鍵模組時，電梯通常會有多人一同使用的情況。為了使電梯中位於不同位置的使用者都可以觀看到對應於操作介面的文字或圖像呈現立體且漂浮，而能夠使多個使用者皆能夠在物件感測模組210中進行非接觸式操作。此時，可在影像擷取裝置934中裝設多視域影像裝置，以使得位於不同視角的使用者皆可以觀看到對應於操作介面的多視域介面影像。

更進一步地說，光源模組1004的條狀光源a、b、c、d分別為提供給位置P1至位置P4的使用者觀看顯示面板1002之影像的光線。因此透過光源模組1004的條狀光源(如光源a,b,c,d)並且搭配光學膜片1006以及透鏡組1008等設計，即可以使得位於位置P1至位置P4的使用者在無須配戴眼鏡的情況之下即可感受到具有深度的立體影 像。更詳細而言，圖10之多視域影像裝置是藉由人眼視覺暫留反應時間內，快速提供多組時態之影像，以使得人眼產生錯覺，即可達到完整影像組合，進而達到全解析度之視覺效果。由於顯示頻率夠快，在一個無閃爍頻率週期內(一般是60Hz)就完成所有視角影像的呈現，故也不會產生影像閃爍之現象。舉例來說，本實施例藉由搭配240Hz之背光光源的控制，並透過方向性背光光源的依序掃描，即可將畫面分成對應位置P1至位置P4的四個視域，其中每個視域的時間為1/240s。承上所述，光源模組1004的條狀光源(如a、b、c、d)可採用可在透明態和散射態之間作切換的元件。此時的光源模組1004即可透過電控的方式，使得條狀光源(如a、b、c、d)在時序上分別形成透明態和散射態，且操作方式為時間多工或複合多工。舉例來說，若只有部份條狀光源維持在散射態，不隨時間改變，則為空間多工模式。所以此主動式的條狀背光模組可在時間多工、複合多工和空間多工之間作切換。另外，光源模組1004的條狀光源(如a、b、c、d)可由自發光元件組成，例如發光二極體(LED)或是有機發光二極體(OLED)。

綜上所述，本揭露提出一種非接觸式控制系統，其可藉由非接觸式操作的方式來進行按鍵系統的操作與控制。進而避免接觸操作所可能會造成的汙染及按鍵系統耗損等情況。此外，所述之非接觸式控制系統藉由在延遲時間內依序致能物件發射接收感測對的方式來實現時間多工的感測機制，並且透過比較相鄰接收單元所輸出的接觸訊號的 方式來避免系統的誤動作，進而提高了非接觸式控制系統的操控精確度。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100、900‧‧‧非接觸式控制系統

110、210‧‧‧物件感測模組

112、212、212x、212y‧‧‧物件發射接收感測對

120‧‧‧控制介面模組

212t‧‧‧發射模組

212r‧‧‧接收模組

214x、214xt、214xr、214y、214yt、214yr‧‧‧延遲單元組

216x、216y‧‧‧同步處理單元

930‧‧‧影像產生模組

932‧‧‧透鏡膜片

934‧‧‧影像擷取裝置

1000‧‧‧多視域影像裝置

1002‧‧‧顯示面板

1004‧‧‧光源模組

1006‧‧‧光學膜片

1008‧‧‧透鏡組

a、b、c、d‧‧‧條狀光源

CUn‧‧‧比較單元

DFF‧‧‧D型正反器

DUx、DUy、DUx1t~DUx5t、DUx1r~DUx5r、DUy1t~DUy5t、DUy1r~DUy5r‧‧‧延遲單元

F‧‧‧手指

GND‧‧‧接地電壓

IMG‧‧‧介面影像

OB‧‧‧操作區塊

OC‧‧‧輸出電路

P1~P4‧‧‧位置

RUn、RUn-1、RUn+1‧‧‧接收單元

S_ENx1~S_ENx5、S_ENy1~S_ENy5‧‧‧致能訊號

SP‧‧‧感測空間

S_O‧‧‧物件感測訊號

SR‧‧‧子區域

S_SE1‧‧‧感測訊號

S_Tn、S_Tn-1、S_Tn+1‧‧‧接觸訊號

S_synx、S_syny、S_syny1、S_syny2‧‧‧同步訊號

t_ud1、t_ud2‧‧‧單位延遲時間

t_d1、t_d2‧‧‧延遲時間

VDD‧‧‧電源電壓

VP‧‧‧虛擬平面

Xt、Xt1~Xt5、Xr、Xr1~Xr5、Yt、Yt1~Yt5、Yr、Yr1~Yr5‧‧‧節點

圖1為本揭露一實施例之非接觸式控制系統的示意圖。

圖2為本揭露一實施例之物件感測模組的示意圖。

圖3為本揭露一實施例之物件感測模組的電路架構示意圖。

圖4為本揭露一實施例之物件發射接收感測對的示意圖。

圖5為本揭露一實施例之延遲單元組與同步處理單元的示意圖。

圖6為依照圖5實施例的訊號時序示意圖。

圖7為本揭露另一實施例之延遲單元組與同步處理單元的示意圖。

圖8為依照圖7實施例的訊號時序示意圖。

圖9為本揭露另一實施例之非接觸式控制系統的示意圖。

圖10為本揭露一實施例之多視域影像裝置的示意圖。

100‧‧‧非接觸式控制系統

110‧‧‧物件感測模組

112‧‧‧物件發射接收感測對

120‧‧‧控制介面模組

F‧‧‧手指

OB‧‧‧操作區塊

SP‧‧‧感測空間

SR‧‧‧子區域

S_SE1‧‧‧感測訊號

VP‧‧‧虛擬平面

Claims (29)

1. 一種非接觸式控制系統，包括：一物件感測模組，包括多組物件發射接收感測對，沿多個不同方向設置，以定義出一感測空間，其中該感測空間包括一虛擬平面，該物件感測模組用以感測進入該感測空間的一物件，並且判斷該物件是否接觸該虛擬平面；以及一控制介面模組，電性連接該物件感測模組，用以提供一操作介面，其中該虛擬平面包括多個子區域，該些子區域分別對應該操作介面的多個操作區塊，其中，當該物件接觸該些子區域其中之一時，對應該其中之一子區域的該些物件發射接收感測對於一延遲時間後傳遞一第一感測訊號至該控制介面模組，以執行對應該其中之一子區域的該操作區塊之操作功能。
2. 如申請專利範圍第1項所述之非接觸式控制系統，其中當該物件同時接觸相鄰的該些子區域時，對應被接觸的該些子區域的該些物件發射接收感測對禁止該第一感測訊號傳遞至該控制介面模組。
3. 如申請專利範圍第1項所述之非接觸式控制系統，其中各該些物件發射接收感測對包括：一發射模組，用以發出一物件感測訊號；以及一接收模組，與該發射模組相互對應，用以依據該物件感測訊號輸出該第一感測訊號，其中該接收模組包括：一接收單元，接收該物件感測訊號，並據以輸出 一接觸訊號；以及一比較單元，電性連接該接收單元與相鄰的接收模組的接收單元，以比較該接收單元所輸出的接觸訊號與相鄰的接收模組的接收單元所輸出的接觸訊號，並據以產生該第一感測訊號。
4. 如申請專利範圍第3項所述之非接觸式控制系統，其中當該接收單元接收到對應的發射模組所發出的該物件感測訊號時，輸出禁能的接觸訊號，以及當該接收單元未接收到對應的發射模組所發出的該物件感測訊號時，輸出致能的接觸訊號。
5. 如申請專利範圍第4項所述之非接觸式控制系統，其中當該比較單元判斷該接收單元所輸出的接觸訊號為致能，且相鄰的該些物件發射接收感測對的接收單元所輸出的接觸訊號為禁能時，輸出該第一感測訊號；以及當該比較單元判斷該接收單元所輸出的接觸訊號與相鄰的該些物件發射接收感測對的接收單元所輸出的接觸訊號同時為致能時，該比較單元禁止輸出該第一感測訊號。
6. 如申請專利範圍第1項所述之非接觸式控制系統，其中該物件感測模組更包括：多個延遲單元組，分別電性連接該些物件發射接收感測對，用以延遲該些物件發射接收感測對的訊號傳遞；以及多個同步處理單元，分別電性連接沿同一方向設置的該些物件發射接收感測對所對應的該些延遲單元組，用以 同步控制各該些延遲單元組，以設定延遲該些物件發射接收感測對傳遞該第一感測訊號的該延遲時間。
7. 如申請專利範圍第6項所述之非接觸式控制系統，其中該些延遲單元組受控於對應的同步處理單元而在該延遲時間內依序致能對應的該些物件發射接收感測對，以使對應該其中之一子區域的該些物件發射接收感測對於該延遲時間後傳遞該第一感測訊號至該控制介面模組。
8. 如申請專利範圍第1項所述之非接觸式控制系統，其中該控制介面模組包括一平面顯示器，用以顯示對應於該操作介面的平面影像。
9. 如申請專利範圍第8項所述之非接觸式控制系統，其中該平面顯示器包括一自發光顯示面板。
10. 如申請專利範圍第8項所述之非接觸式控制系統，其中該平面顯示器包括一非自發光顯示面板以及一背光模組。
11. 如申請專利範圍第1項所述之非接觸式控制系統，其中該控制介面模組包括一光源以及一透光遮罩，該光源透過該透光遮罩而投射對應於該操作介面的影像。
12. 如申請專利範圍第1項所述之非接觸式控制系統，其中該控制介面模組包括一立體顯示器，用以顯示浮現於該感測空間，並且對應該操作介面的立體影像。
13. 如申請專利範圍第12項所述之非接觸式控制系統，其中該立體顯示器包括一顯示面板、一透鏡膜片以及多個條狀光源，其中該些條狀光源依序點亮，以經由該透 鏡膜片在該顯示面板上顯示一視差影像，藉以產生多視域的立體影像。
14. 如申請專利範圍第1項所述之非接觸式控制系統，其中該物件感測模組經由通用序列匯流排(USB)傳輸裝置、藍芽(Bluetooth)傳輸裝置以及無線射頻識別(RFID)傳輸裝置其中之一電性連接至該控制介面模組。
15. 一種非接觸式控制系統，包括：一物件感測模組，包括多組物件發射接收感測對，沿多個不同方向設置，以定義出一感測空間，其中該感測空間包括一虛擬平面，該物件感測模組用以感測進入該感測空間的一物件，並且判斷該物件是否接觸該虛擬平面；一控制介面模組，電性連接該物件感測模組，用以提供一操作介面；以及一影像產生模組，用以在該虛擬平面上產生對應該操作介面的一介面影像，其中該介面影像包括多個子區域，該些子區域分別對應該操作介面的多個操作區塊，其中當該物件接觸該些子區域其中之一時，對應該其中之一子區域的該些物件發射接收感測對於一延遲時間後傳遞一第一感測訊號至該控制介面模組，以執行對應該其中之一子區域的該操作區塊之操作功能。
16. 如申請專利範圍第15項所述之非接觸式控制系統，其中當該物件同時接觸相鄰的該些子區域時，對應被接觸的該些子區域的該些物件發射接收感測對禁止該第一感測訊號傳遞至該控制介面模組。
17. 如申請專利範圍第15項所述之非接觸式控制系統，其中各該些物件發射接收感測對包括：一發射模組，用以發出一物件感測訊號；以及一接收模組，與該發射模組相互對應，用以依據該物件感測訊號輸出該第一感測訊號，其中該接收模組包括：一接收單元，接收該物件感測訊號，並據以輸出一接觸訊號；以及一比較單元，電性連接該接收單元與相鄰的接收模組的接收單元，以比較該接收單元所輸出的接觸訊號與相鄰的接收模組的接收單元所輸出的接觸訊號，並據以輸出該第一感測訊號。
18. 如申請專利範圍第17項所述之非接觸式控制系統，其中當該接收單元接收到對應的發射模組所發出的該物件感測訊號時，輸出禁能的接觸訊號，以及當該接收單元未接收到對應的發射模組所發出的該物件感測訊號時，輸出致能的接觸訊號。
19. 如申請專利範圍第18項所述之非接觸式控制系統，其中當該比較單元判斷該接收單元所輸出的接觸訊號為致能，且相鄰的該些物件發射接收感測對的接收單元所輸出的接觸訊號為禁能時，輸出該第一感測訊號；以及當該比較單元判斷該接收單元所輸出的接觸訊號與相鄰的該些物件發射接收感測對的接收單元所輸出的接觸訊號同時為致能時，該比較單元禁止輸出該第一感測訊號。
20. 如申請專利範圍第15項所述之非接觸式控制系 統，其中該物件感測模組更包括：多個延遲單元組，分別電性連接該些物件發射接收感測對，用以延遲該些物件發射接收感測對的訊號傳遞；以及多個同步處理單元，分別電性連接沿同一方向設置的該些物件發射接收感測對所對應的該些延遲單元，用以同步控制各該些延遲單元組，以設定延遲該些物件發射接收感測對傳遞該第一感測訊號的該延遲時間。
21. 如申請專利範圍第20項所述之非接觸式控制系統，其中該些延遲單元組受控於對應的同步處理單元而在該延遲時間內依序致能對應的該些物件發射接收感測對，以使對應該其中之一子區域的該些物件發射接收感測對於該延遲時間後傳遞該第一感測訊號至該控制介面模組。
22. 如申請專利範圍第15項所述之非接觸式控制系統，其中該影像產生模組包括：一透鏡膜片；以及一影像擷取裝置，其中該影像擷取裝置擷取對應於該操作介面的影像，並經過該透鏡膜片以產生浮現於該虛擬平面的該介面影像。
23. 如申請專利範圍第22項所述之非接觸式控制系統，其中該影像產生模組更包括：一多視域影像裝置，用以將該介面影像轉換成一多視域介面影像。
24. 如申請專利範圍第23項所述之非接觸式控制系 統，其中該多視域影像裝置包括：一顯示面板，用以顯示該影像擷取裝置所擷取到的影像；以及一光源模組，包括多個條狀光源，其中該些條狀光源依序點亮，以在該顯示面板上顯示一視差影像，藉以產生多視域的該介面影像。
25. 如申請專利範圍第15項所述之非接觸式控制系統，其中該影像產生模組為一可攜式影像產生模組。
26. 如申請專利範圍第15項所述之非接觸式控制系統，其中該控制介面模組包括一平面顯示器，用以顯示對應於該操作介面的平面影像。
27. 如申請專利範圍第26項所述之非接觸式控制系統，其中該平面顯示器包括一自發光顯示面板。
28. 如申請專利範圍第26項所述之非接觸式控制系統，其中該平面顯示器包括一非自發光顯示面板以及一背光模組。
29. 如申請專利範圍第1項所述之非接觸式控制系統，其中該控制介面模組包括一光源以及一透光遮罩，該光源透過該透光遮罩而投射對應於該操作介面的影像。