TW201714064A - 利用淺景深單元的觸控裝置 - Google Patents

Abstract

　本揭露提供一種利用淺景深單元的觸控裝置，包括：一淺景深單元、一影像感測單元、一影像產生單元及一微處理器；當至少一操作單元在一操作空間上進行輸入作業時，使該至少一操作單元，透過該淺景深單元的第一成像單元剛好成像在該淺景深單元的擴散單元，再透過該淺景深單元的第二成像單元成像於該影像感測單元上，使該影像感測單元感測對應該操作單元清楚的影像，而獲得該操作單元接觸對應一操作影像時的位置影像資訊；該微處理器依據該位置影像資訊，確認該操作單元的位置，然後轉換成對應於該操作影像的觸控資訊。

Description

利用淺景深單元的觸控裝置

本揭露係關於觸控裝置，尤指一種利用淺景深單元的觸控裝置。

觸控裝置廣泛的被利用在智慧型手機、個人電腦及遊戲裝置等。有多種有關觸控裝置的專利，例如：台灣專利第I348637號，揭示一種資料輸入裝置10，如第1圖所示，包括一半穿透式的鏡子11；一影像產生單元12，置於該鏡子11的後方，用以顯示一操作影像121；一位置偵測單元13及一微處理器14；該位置偵測單元13用以偵測在該鏡子11前方的一操作單元15指向該操作影像121時的位置，然後產生一位置資訊；該微處理器14耦接該影像產生單元12及該位置偵測13單元，用以計算該位置資訊並轉換成對應於該操作影像121的輸入資訊；位置偵測單元13包括第一數位攝影機131、第二數位攝影機132及至少一光源133；其中該操作單元15係在該鏡子前方的一虛擬操作空間16上進行輸入作業，該位置是當該鏡子11內的該操作單元15的虛像接觸該操作影像121時該操作單元15的位置。

又如台灣公開專利第201248452號，揭示的一種浮在空中的虛擬影像的觸控裝置2，如第2圖所示，包括至少一個產生浮在空中的虛擬影像20的光學模組21，至少一個第一光源22，至少一個感光單元23，一個印刷電路板24及一個處理器25所組成；光學模組21結合印刷電路板24；第一光源22及感光單元23分別置於光學模組21的兩側；光學模組21可為全息圖片，第二光源26由其後方照射光線，於全息圖片的前方顯示浮在空中的虛擬影像20；當光學模組21產生一浮在空中的虛擬影像20，且第一光源22射出的光線221穿透虛擬影像20時，若一物體27接觸虛擬影像20，而將射到虛擬影像20的光線221反射到感光單元23，感光單元23即輸出一感光信號，處理器25偵測到感光信號，即可快速得知虛擬影像20被接觸，而發出一對應的控制信號。

又如台灣專利第I443552號，揭示的一種投射觸控裝置3，如第3圖所示，包括一具有回射本體的幕31、一投射光源32、一攝影機33及一微處理器34所組成；利用攝影機33攝取物件35及物件影子351及操作區36的影像，藉由微處理器34選取物件35與物件影子351接觸而有一接觸點352的影像，進而使微處理器34藉由一般的影像分析技術分析影像中接觸點352的位置資訊，獲得接觸點352相對於操作區36的座標，而產生一對應的觸控信號；利用一投影機37可將可見光371投射於幕31上，而於操作區36上顯示投射的影像372；當使投射光源32將光線321投射於幕31時，由於具有回射本體的幕31具有回射光線功能，因此在幕31被照射的區域形成一發亮的操作區36。

前述已知的觸控裝置分別具有較多的元件及較高的製造成本，有進一步改良的空間。

本揭露主要提供一種 利用淺景深單元的觸控裝置，透過淺景深單元極佳的淺景深效果，使影像感測單元可正確獲得操作單元在一操作空間上進行輸入作業時的位置影像資訊；使微處理器依據該位置影像資訊，可快速地確認該操作單元的位置，然後轉換成對應該操作影像的觸控資訊；相較於前述已知的觸控裝置，可明顯的減少元件數量，降低生產成本，且能減少產生觸控信號所需的時間。

為達上述目的，本揭露提供一種淺景深單元，包括：一淺景深單元，沿一光軸從物側至像側，設有：一第一成像單元；一擴散單元，對應該第一成像單元；一第二成像單元，對應該擴散單元；一影像感測單元，對應於該第二成像單元；一影像產生單元；該影像產生單元用以顯示一操作影像；以及一微處理器，電氣連接該影像感測單元；其中，當至少一操作單元在一操作空間上進行輸入作業時，使該至少一操作單元，透過該第一成像單元剛好成像在該擴散單元，再透過該第二成像單元成像於該影像感測單元上，使該影像感測單元感測對應該操作單元清楚的影像，而獲得該操作單元接觸對應該操作影像時的位置影像資訊；該微處理器依據該位置影像資訊，確認該操作單元的位置，然後轉換成對應於該操作影像的觸控資訊。

本揭露亦提供一種利用淺景深單元的觸控裝置，更包括一半穿透式的鏡子；該影像產生單元置於該半穿透式的鏡子的後方；該位置是當該鏡子內的該操作單元的虛像接觸該操作影像時該操作單元的位置。

本揭露亦提供一種利用淺景深單元的觸控裝置，該影像產生單元是一個產生浮在空中的虛擬影像產生單元，包含至少一光學模組及一印刷電路板，用以產生至少一浮在空中的虛擬操作影像。

本揭露亦提供一種利用淺景深單元的觸控裝置，更包括一移動機構，該移動機構帶動該第一成像單元或該擴散單元其中之一移動，使該至少一操作單元透過該第一成像單元剛好成像在該擴散單元上

本揭露亦提供一種利用淺景深單元的觸控裝置，該擴散單元係為一擴散片、一電控液晶玻璃或一電致變色裝置其中之ㄧ。

本揭露亦提供一種利用淺景深單元的觸控裝置，該影像產生單元是電視機、電腦、遊戲機、手機、投影機或人體的視網膜投影單元其中之ㄧ。

本揭露亦提供一種利用淺景深單元的觸控裝置，該微處理器電氣連接該影像產生單元。

1‧‧‧資料輸入裝置
11‧‧‧鏡子
12‧‧‧影像產生單元
121‧‧‧操作影像
13‧‧‧偵測裝置
131‧‧‧第一攝影機
132‧‧‧第二攝影機
133‧‧‧光源
14‧‧‧微處理器
15‧‧‧操作單元
16‧‧‧虛擬操作空間
2‧‧‧浮在空中的虛擬影像的觸控裝置
20‧‧‧虛擬影像
21‧‧‧光學模組
22‧‧‧第一光源
221‧‧‧光線
23‧‧‧感光單元
24‧‧‧印刷電路板
25‧‧‧處理器
26‧‧‧第二光源
27、A、B、C‧‧‧物體
3‧‧‧投射觸控裝置
31‧‧‧幕
32‧‧‧投射光源
321‧‧‧光線
33‧‧‧攝影機
34‧‧‧微處理器
35‧‧‧物件
351‧‧‧物件影子
352‧‧‧接觸點
36‧‧‧操作區
37‧‧‧投影機
371‧‧‧可見光
372‧‧‧影像
4、5、6‧‧‧利用淺景深單元的觸控裝置
40‧‧‧淺景深單元
41‧‧‧第一成像單元
42‧‧‧擴散單元
43‧‧‧第二成像單元
44‧‧‧影像感測單元
45‧‧‧微處理器
46‧‧‧移動機構
47、49‧‧‧影像產生單元
471‧‧‧半穿透式的鏡子
472、493、511‧‧‧操作影像
48‧‧‧操作空間
491‧‧‧光學模組
492‧‧‧印刷電路板
50‧‧‧操作單元
51‧‧‧人體的視網膜投影單元
A’、B’、C’‧‧‧實像
L‧‧‧光軸

第1圖係已知台灣專利第I348637號揭示的資料輸入裝置示意圖。
第2圖係已知台灣公開專利第201248452號揭示的浮在空中的虛擬影像的觸控裝置示意圖。
第3圖係已知台灣專利第I443552號揭示的投射觸控裝置示意圖。
第4圖係本揭露淺景深單元的成像示意圖。
第5圖本揭露擴散單元散射第4圖中透過第一成像單元形成的實像的光路示意圖。
第6圖係本揭露第一實施例之利用淺景深單元的觸控裝置示意圖。
第7圖係本揭露第二實施例之利用淺景深單元的觸控裝置示意圖。
第8圖係本揭露第三實施例之利用淺景深單元的觸控裝置示意圖。
第9圖係本揭露第四實施例之利用淺景深單元的觸控裝置示意圖。

以下係藉由具體實施例說明本揭露之實施方式，熟習此技藝之人士可由本說明書所揭示之內容輕易地了解本揭露之其他優點與功效。此外，本揭露亦可藉由其他不同具體實施例加以施行或應用，在不悖離本揭露之精神下進行各種修飾與變更。

如第4圖所示，本揭露實施例之淺景深單元40，從物側至像側，沿一光軸L，依序包括一第一成像單元41、一擴散單元42及一第二成像單元43。該擴散單元42係為一擴散片、一電控液晶玻璃、或一電致變色裝置。一影像感測單元44對應第二成像單元43，用以感測透過第二成像單元43形成的影像。相對第一成像單元41距離不同的物體A、B、C，分別透過第一成像單元41形成不同像距的實像A’、 B’、 C’。假如實像A’、 B’及 C’的位置，分別形成於第一成像單元41與擴散單元42之間、擴散單元42上及擴散單元42與第二成像單元43之間。

如第4、5圖所示，實像A’雖然為清晰實像，但透過擴散單元42再透過第二成像單元43成像時，光線會被擴散單元42散射，再透過第二成像單元43成像於影像感測單元44上的影像效果會變得很差。實像C’會經過擴散單元42散射，已無法呈現原本清晰的實像，所以不能再透過第二成像單元43形成清晰的影像於影像感測單元44上。實像B’雖然也會透過擴散單元42散射而變得較模糊，但是劣化效果相對比實像A’和實像C’ 輕微，所以可再透過第二成像單元43再一次將實像B’成像在影像感測單元44上，而得到物體B相對物體A、C較清晰的影像。透過擴散單元42只能允許實像在擴散單元42上的物體，可再透過第二成像單元43形成較清晰的成像在影像感測單元44上，因此可以達到淺景深的效果。

藉由移動第一成像單元41或擴散單元42，使透過該第一成像單元41形成特定像距的實像成像於擴散單元42上，再透過該第二成像單元43成像，就能獲得對應置於擴散單元42上實像的物體較清晰的影像。藉由調整擴散單元42與第二成像單元43之間的距離，可調整透過第二成像單元43成像在影像感測單元44上的影像的大小。

如第6圖所示，本揭露第一實施例之利用淺景深單元的觸控裝置4，係改良前述台灣專利第I348637號揭示的資料輸入裝置，包括一淺景深單元40、一影像感測單元44、一微處理器45、一影像產生單元47及一半穿透式的鏡子471。從物側至像側，該淺景深單元40沿一光軸L設有：一第一成像單元41；一擴散單元42，對應該第一成像單元41；一第二成像單元43，對應該擴散單元42；以及一移動機構46，其帶動該擴散單元42前、後移動。除帶動該擴散單元42之外，該移動機構46也可帶動該第一成像單元41移動，或同時帶動該第二成像單元43及該擴散單元42移動。此外，使用者也可以手動方式取代移動機構46，移動第一成像單元41或擴散單元42，或同時移動第二成像單元43及擴散單元42。該影像產生單元47，置於該鏡子471的後方，用以顯示一操作影像472。於本實施例中，該影像感測單元44、影像產生單元47，分別對應於該淺景深單元40之該第二成像單元43、該第一成像單元41；且該微處理器45分別電氣連接該影像感測單元44及該影像產生單元47。該影像產生單元47是電視機、電腦、遊戲機、手機或投影機其中之ㄧ者。

至少一操作單元50係在該鏡子471前方的一操作空間48上進行輸入作業。本實施例的特點是使在操作空間48上的至少一操作單元50，透過第一成像單元41剛好成像在擴散單元42，再透過第二成像單元43成像於影像感測單元44上，使影像感測單元44可感測對應該操作單元50較清楚的影像；而不在操作空間48上的其他物件，透過第一成像單元41無法剛好成像在擴散單元42，因此無法再透過第二成像單元43成像於影像感測單元44上，所以影像感測單元44無法感測對應該其他物件較清楚的影像。

透過淺景深單元40，本實施例的影像感測單元44可獲得該操作單元50指向對應該操作影像472時的位置影像資訊；該微處理器45依據該位置影像資訊，確認該操作單元50的位置，然後轉換成對應於該操作影像472的觸控資訊。該位置是當該鏡子471內的該操作單元50的虛像接觸對應該操作影像472時該操作單元50的位置。

本實施例以淺景深單元40及影像感測單元44，取代前述台灣專利第I348637號揭示的資料輸入裝置中，包括第一數位攝影機、第二數位攝影機及至少一光源的位置偵測單元，明顯的減少元件數量，降低生產成本，且能減少產生觸控信號所需的時間。

如第7圖所示，本揭露第二實施例之利用淺景深單元的觸控裝置5，係改良前述台灣公開專利第201248452號揭示的浮在空中的虛擬影像的觸控裝置，包括一淺景深單元40、一影像感測單元44、一微處理器45、一影像產生單元49。從物側至像側，該淺景深單元40沿一光軸L包括：一第一成像單元41；一擴散單元42，對應該第一成像單元41；一第二成像單元43，對應該擴散單元42；以及一移動機構46，其帶動該擴散單元42前、後移動。該移動機構46的作用及其替代方式如第一實施例中所述，不再贅述。本實施例的影像產生單元49是一個產生浮在空中的虛擬影像產生單元，包含至少一光學模組491及一印刷電路板492，用以顯示至少一浮在空中的虛擬操作影像493。於本實施例中，該影像感測單元44、影像產生單元49，分別對應於該淺景深單元40之該第二成像單元43、該第一成像單元41；且該微處理器45分別電氣連接該影像感測單元44及該影像產生單元49。

至少一操作單元50係在一操作空間48上進行輸入作業。本實施例的特點是使在操作空間48上的操作單元50，透過第一成像單元41剛好成像在擴散單元42，再透過第二成像單元43成像於影像感測單元44上，使影像感測單元44可感測對應該操作單元50較清楚的影像；而不在操作空間48上的其他物件，透過第一成像單元41無法剛好成像在擴散單元42，因此無法再透過第二成像單元43成像於影像感測單元44上，所以影像感測單元44無法感測對應該其他物件較清楚的影像。本實施例的操作影像493位於操作空間48上。

透過淺景深單元40，本實施例的影像感測單元44可獲得該操作單元50接觸對應該操作影像493時的位置影像資訊；該微處理器45依據該位置影像資訊，確認該操作單元50的位置，然後轉換成對應於該操作影像472的觸控資訊。

本實施例以淺景深單元40及影像感測單元44，取代前述台灣公開專利第201248452號揭示的浮在空中的虛擬影像的觸控裝置中，多個第一光源及多個感光單元，明顯的減少元件數量，降低生產成本，且能減少產生觸控信號所需的時間。

如第8圖所示，本揭露第三實施例之利用淺景深單元的觸控裝置6，係改良前述台灣專利第I443552號揭示的投射觸控裝置，包括一淺景深單元40、一影像感測單元44、一微處理器45及一影像產生單元47。從物側至像側，該淺景深單元40沿一光軸L包括：一第一成像單元41；一擴散單元42，對應該第一成像單元41；一第二成像單元43，對應該擴散單元42；以及一移動機構46，其帶動該擴散單元42前、後移動。該移動機構46的作用及其替代方式如第一實施例中所述，不再贅述。該影像產生單元47用以顯示一操作影像472。於本實施例中，該影像感測單元44、影像產生單元47，分別對應於該淺景深單元40之該第二成像單元43、該第一成像單元41；且該微處理器45分別電氣連接該影像感測單元44及該影像產生單元47。該影像產生單元47是電視機、電腦、遊戲機、手機或投影機其中之ㄧ者。

至少一操作單元50係在一操作空間48上進行輸入作業。本實施例的特點是使在操作空間48上的操作單元50，透過第一成像單元41剛好成像在擴散單元42，再透過第二成像單元43成像於影像感測單元44上，使影像感測單元44可感測對應該操作單元50較清楚的影像；而不在操作空間48上的其他物件，透過第一成像單元41無法剛好成像在擴散單元42，因此無法再透過第二成像單元43成像於影像感測單元44上，所以影像感測單元44無法感測對應該其他物件較清楚的影像。

透過淺景深單元40，本實施例的影像感測單元44可獲得該操作單元50接觸對應該操作影像472時的位置影像資訊；該微處理器45依據該位置影像資訊，確認該操作單元50的位置，然後轉換成對應於該操作影像472的觸控資訊。本實施例的操作影像472位於操作空間48上。

本實施例以淺景深單元40及影像感測單元44，取代前述台灣專利第I443552號揭示的投射觸控裝置中，包括具有回射本體的幕、投射光源、一攝影機等元件，明顯的減少元件數量，降低生產成本，且能減少產生觸控信號所需的時間。

如第9圖所示，本揭露第四實施例之利用淺景深單元的觸控裝置7，也是改良前述台灣專利第I443552號揭示的投射觸控裝置，包括一淺景深單元40、一影像感測單元44、一微處理器45及一影像產生單元47。從物側至像側，該淺景深單元40沿一光軸L包括：一第一成像單元41；一擴散單元42，對應該第一成像單元41；一第二成像單元43，對應該擴散單元42；以及一移動機構46，其帶動該擴散單元42前、後移動。該移動機構46的作用及其替代方式如第一實施例中所述，不再贅述。於本實施例中，該影像感測單元44對應於該第二成像單元43；且該微處理器45分別電氣連接該影像感測單元44及該影像產生單元47。該影像產生單元51是投射於人體的視網膜投影單元，透過人體的視覺效果，在人體的眼睛前方顯示一虛擬的操作影像511。

至少一操作單元50係在一操作空間48上進行輸入作業。本實施例的特點是使在操作空間48上的操作單元50，透過第一成像單元41剛好成像在擴散單元42，再透過第二成像單元43成像於影像感測單元44上，使影像感測單元44可感測對應該操作單元50較清楚的影像；而不在操作空間48上的其他物件，透過第一成像單元41無法剛好成像在擴散單元42，因此無法再透過第二成像單元43成像於影像感測單元44上，所以影像感測單元44無法感測對應該其他物件較清楚的影像。

透過淺景深單元40，本實施例的影像感測單元44可獲得該操作單元50接觸對應該虛擬的操作影像511時的位置影像資訊；該微處理器45依據該位置影像資訊，確認該操作單元50的位置，然後轉換成對應於該虛擬的操作影像511的觸控資訊。本實施例虛擬的操作影像511位於操作空間48上。

本揭露透過淺景深單元極佳的淺景深效果，使影像感測單元可正確獲得操作單元在一操作空間上進行輸入作業時的位置影像資訊；使微處理器依據該位置影像資訊，可快速地確認該操作單元的位置，然後轉換成對應於操作影像的觸控資訊；相較於前述已知的觸控裝置，可明顯的減少元件數量，降低生產成本，且能減少產生觸控信號所需的時間。

上述實施例僅係為了方便說明而舉例而已，本創作所主張之權利範圍自應以申請專利範圍所述為準，而非僅限於上述實施例。

4‧‧‧利用淺景深單元的觸控裝置

40‧‧‧淺景深單元

41‧‧‧第一成像單元

42‧‧‧擴散單元

43‧‧‧第二成像單元

44‧‧‧影像感測單元

45‧‧‧微處理器

46‧‧‧移動機構

47‧‧‧影像產生單元

471‧‧‧半穿透式的鏡子

472‧‧‧操作影像

48‧‧‧操作空間

50‧‧‧操作單元

Claims (10)

1. 一種利用淺景深單元的觸控裝置，包括：
   一淺景深單元，沿一光軸從物側至像側，設有：一第一成像單元；一擴散單元，對應該第一成像單元；一第二成像單元，對應該擴散單元；
   一影像感測單元，對應於該第二成像單元；
   一影像產生單元，用以顯示一操作影像；以及
   一微處理器，電氣連接該影像感測單元；
   其中，當至少一操作單元在一操作空間上進行輸入作業時，使該至少一操作單元，透過該第一成像單元剛好成像在該擴散單元，再透過該第二成像單元成像於該影像感測單元上，使該影像感測單元感測對應該操作單元清楚的影像，而獲得該操作單元接觸對應該操作影像時的位置影像資訊；該微處理器依據該位置影像資訊，確認該操作單元的位置，然後轉換成對應於該操作影像的觸控資訊。
2. 如申請專利範圍第1項所述之利用淺景深單元的觸控裝置，更包括一半穿透式的鏡子；該影像產生單元置於該半穿透式的鏡子的後方；該位置是當該鏡子內的該操作單元的虛像對應接觸該操作影像時該操作單元的位置。
3. 如申請專利範圍第1項所述之利用淺景深單元的觸控裝置，其中，該影像產生單元是一個產生浮在空中的虛擬影像產生單元，包含至少一光學模組及一印刷電路板，用以產生至少一浮在空中的虛擬操作影像。
4. 如申請專利範圍第1項所述之利用淺景深單元的觸控裝置，其中，該影像產生單元是電視機、電腦、遊戲機、手機、投影機或人體的視網膜投影單元其中之ㄧ者。
5. 如申請專利範圍第2項所述之利用淺景深單元的觸控裝置，其中，該影像產生單元是電視機、電腦、遊戲機、手機或投影機其中之ㄧ。
6. 如申請專利範圍第1至5項中任一項所述之利用淺景深單元的觸控裝置，其中，該擴散單元係為一擴散片、一電控液晶玻璃或一電致變色裝置其中之ㄧ。
7. 如申請專利範圍第6項所述之利用淺景深單元的觸控裝置，更包括一移動機構，該移動機構帶動該第一成像單元或該擴散單元其中之一移動，使該至少一操作單元透過該第一成像單元剛好成像在該擴散單元上。
8. 如申請專利範圍第7項所述之利用淺景深單元的觸控裝置，其中該微處理器電氣連接該影像產生單元。
9. 如申請專利範圍第1至5項中任一項所述之利用淺景深單元的觸控裝置，更包括一移動機構，該移動機構帶動該第一成像單元或該擴散單元其中之一移動，使該至少一操作單元透過該第一成像單元剛好成像在該擴散單元上。
10. 如申請專利範圍第9項所述之利用淺景深單元的觸控裝置，其中該微處理器電氣連接該影像產生單元。