TW201716968A - 利用成像單元的導光板觸控裝置 - Google Patents

利用成像單元的導光板觸控裝置 Download PDF

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Abstract

本發明利用成像單元的導光板觸控裝置，包括一導光板、一光源、一成像單元、一感光元件及一微處理器；該微處理器偵測該感光元件輸出的影像資訊，依據該影像資訊中至少一物件接觸該導光板的操作區的至少一接觸影像的位置資訊，獲得該至少一物件接觸該導光板的接觸位置的座標資訊，進而輸出一對應的控制訊號；本發明能利用在導光板進行內全反射內傳播的光線，達成觸控功能，可節省觸控裝置的元件數量，大幅節省製造成本。

Description

利用成像單元的導光板觸控裝置
本發明係有關觸控裝置的技術，尤其是與在導光板進行內全反射傳播的觸控技術有關。
有多種已知的導光板觸控裝置，例如台灣專利I470508揭示一種觸控面板，包括一導光板、多個光源以及多個偵測器。導光板具有一上表面、一下表面、多個側表面以及多個入光面。光源設置於導光板之入光面上，且光源相對於導光板之入光面，偵測器對應光源的位置設置，以接收來自光源所發的光包訊號。
又如台灣專利I460638，揭示一種導光板觸控裝置，係將一個光射出單元發出的光線導入導光板內進行全反射傳播，並藉由微處理器偵測全部感光單元接收的多個信號，進一步比對多個信號，以確認物件碰觸導光板造成破壞全反射(FTIR)之衰減信號，進而確認感測到衰減信號的至少兩個感光單元，然後依據感測到衰減信號的至少兩個感光單元的位置，獲得物件碰觸導光板的上端面的觸控點的位置資訊，進而輸出一對應的觸控信號。
上述觸控面板及導光板觸控裝置，均利用偵測物件碰觸導光板時造成破壞全反射之衰減信號，以獲得碰觸位置，然後輸出一對應的觸控信號。
如第1、2圖所示，利用成像單元10攝取第一物件21、第二物件獲得的相片30，將顯示對應第一物件21、第二物件22的第一影像33、第二影像34。由相片30所示，即能得知第一物件21、第二物件22在平面上(例如在X-Y座標)的相對位置。
為了改良已知在導光板進行內全反射內傳播的觸控裝置，而提出本發明。
本發明的主要目的，在提供一種利用成像單元的導光板觸控裝置，利用一成像單元及一感光元件，就能方便攝取多個接觸位置的影像資訊，產生對應的觸控訊號，不需偵測物件碰觸導光板時造成破壞全反射之衰減信號，直接利用物件碰觸導光板的影像產生觸控信號。
本發明的另一目的，在提供一種利用成像單元的導光板觸控裝置，只需利用一成像單元及一感光元件，就能達成使導光板具有觸控功能，可節省觸控裝置的元件數量，大幅節省製造成本。
本發明利用成像單元的導光板觸控裝置，包括：
一導光板，具有相平行的一上端面及一下端面；該上端面具有一操作區；該導光板的上端面及下端面對應該操作區的外圍設有吸光區域；
至少一光源，其射出的光線被導入該導光板內部，在該上端面及該下端面之間進行內全反射傳播，其中射到該吸光區域的光線會被吸收，無法再於該導光板內進行全反射傳播；
一成像單元，對應該操作區；
一感光元件，對應該成像單元；該成像單元攝取該操作區範圍的實像，透過該導光板的內全反射成像於該感光元件上，使該感光元件感測一對應該實像的影像資訊；以及
一微處理器，電氣連接該感光元件；
其中該微處理器偵測該感光元件輸出的該影像資訊，依據該影像資訊中至少一物件接觸該導光板的操作區的至少一接觸影像的位置資訊，獲得該至少一物件接觸該導光板的接觸位置的座標資訊，進而輸出一對應的控制訊號。
本發明利用成像單元的導光板觸控裝置，其成像單元為一結合該導光板的微鏡頭、或為一與該導光板一體成型的微鏡頭其中之一。
本發明利用成像單元的導光板觸控裝置，其感光元件結合該導光板，置於該導光板的下方。
本發明利用成像單元的導光板觸控裝置，其光源發射的光線藉由一導光單元被導入該導光板內。
本發明利用成像單元的導光板觸控裝置，其光源及該導光單元分別設於該導光板的下方。
本發明利用成像單元的導光板觸控裝置，其光源鄰近該成像單元。
本發明利用成像單元的導光板觸控裝置，其吸光區域具有黑色粗糙結構。
本發明利用成像單元的導光板觸控裝置，其導光單元為截面為三角形的光學稜鏡。
本發明利用成像單元的導光板觸控裝置，其感光元件為感光耦合元件或互補性氧化金屬半導體元件其中之一。
本發明利用成像單元的導光板觸控裝置，其導光板是由可導光的材料製成的可彎曲或不可彎曲板體其中之一。
1‧‧‧利用成像單元的導光板觸控裝置 10‧‧‧成像單元 21‧‧‧第一物件 22‧‧‧第二物件 30‧‧‧相片 31‧‧‧第一實像 32‧‧‧第二實像 33‧‧‧第一影像 34‧‧‧第二影像 40‧‧‧導光板 41‧‧‧上端面 42‧‧‧下端面 43‧‧‧吸光區域 400‧‧‧應操作區 51‧‧‧光源 511、512‧‧‧光線 52‧‧‧導光單元 61‧‧‧成像單元 62‧‧‧感光元件 621‧‧‧接觸實像 63‧‧‧微處理器 70‧‧‧物件 71‧‧‧接觸位置 80‧‧‧影像資訊 81‧‧‧接觸影像
第1圖為已知成像單元成像的示意圖。
第2圖為已知成像單元攝取的相片的示意圖。
第3圖為光線在本發明利用成像單元的導光板觸控裝置的行進路徑示意圖。
第4圖本發明利用成像單元的導光板觸控裝置的示意圖。
第5圖為本發明成像單元及感光元件攝取影像資訊的示意圖。
如第3、4圖所示，本發明利用成像單元的導光板觸控裝置1，包括一導光板40、至少一光源51、至少一導光單元52、一成像單元61、一感光元件62及一微處理器63。感光元件62電氣連結微處理器63。
導光板40具有相平行的一上端面41及一下端面42。導光板40結合成像單元61。導光板40的上端面41對應成像單元61的物側方，設有一操作區400。導光板40的上端面41及下端面42對應操作區400的外圍設有吸光區域43。吸光區域43可具有黑色粗糙結構，使在導光板40的上端面41及下端面42內進行全反射的光線，射到吸光區域43後會被吸收，無法再於導光板40內進行全反射傳播。
本實施例，光源51及導光單元52設於導光板40的下方。光源51射出的光線511透過導光單元52被導入導光板40內部，照射整個操作區400，在對應於操作區400範圍內的上端面41及下端面42內進行全反射傳播。
成像單元61結合導光板40，可攝取操作區400範圍內的影像。成像單元61可為一般的微鏡頭，或可與導光板40一體成型的鏡頭。感光元件62設於成像單元61的成像方，置於導光板40的下方。本實施例，成像單元61鄰近光源51。
當沒有物件接觸導光板40的操作區400時，光源51射出的光線511被導入導光板40內部，在上端面41及下端面42進行全反射傳播，然後射到操作區400外圍的吸光區域43，被吸光區域43吸收，無法再於導光板40的上端面41及下端面42進行全反射傳播，進而無法射到成像單元61。此時，因為沒有光線射到成像單元61及感光元件62，因此感光元件62感測不到任何影像。
當至少一物件70接觸導光板40的操作區400，光源51射出的光線511被導入導光板40內部，在對應於操作區400範圍內的上端面41及下端面42進行全反射傳播，將射到物件70接觸導光板40的操作區400的接觸位置71；由於光線511射到物件70會產生破壞全反射的現象，使一部分被物件70散射的光線512於導光板40內朝向成像單元61進行全反射傳播，進而射到成像單元61；成像單元61將攝取在操作區400範圍內的接觸位置71的實像，並透過導光板40的內全反射成像於感光元件62上。因此感光元件62會感測到對應至少一物件70接觸導光板40的操作區400內的接觸位置71的至少一接觸實像621，而輸出一影像資訊80；影像資訊80顯示對應接觸位置71的接觸影像81，如第4、5圖所示。
如第4、5圖所示，微處理器63偵測到感光元件62輸出的影像資訊80，依據該影像資訊80中至少一接觸影像81的位置資訊，獲得物件70接觸導光板40的接觸位置71的座標(例如在X-Y座標)資訊，進而輸出一對應的控制訊號。
本發明也可同時將複數光源射出的光線分別導入導光板內部進行全反射傳播。但要使微處理器排除影像資訊中對應光源或導光單元產生的影像。
本發明使用的感光元件可為感光耦合元件(Charge Coupled Device，CCD)或互補性氧化金屬半導體元件(Complementary Metal-Oxide Semiconductor Sensor，CMOS Sensor)；透明板可為透明的壓克力板、樹脂板或玻璃板等；導光板是由可導光的材料製成的可彎曲或不可彎曲板體，例如壓克力板、樹脂板或玻璃板等；導光單元可為截面為三角形的光學稜鏡。
本發明利用單一成像單元及一感光元件，就能方便攝取多個接觸位置的影像資訊，產生對應的觸控訊號，不需偵測物件碰觸導光板時造成破壞全反射之衰減信號，直接利用物件碰觸導光板的影像產生觸控信號，是導光板觸控裝置相關技術上的一大突破。
本發明利用成像單元的導光板觸控裝置，只需利用一成像單元及一感光元件，就能利用在導光板進行內全反射內傳播的光線，達成觸控功能，可節省觸控裝置的元件數量，大幅節省製造成本。
以上所記載者，僅為利用本發明技術內容之實施例，任何熟悉本項技藝者運用本發明所為之修飾、變化，皆屬本創作所主張之專利範圍。
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1‧‧‧利用成像單元的導光板觸控裝置
40‧‧‧導光板
41‧‧‧上端面
42‧‧‧下端面
43‧‧‧吸光區域
51‧‧‧光源
511、512‧‧‧光線
52‧‧‧導光單元
61‧‧‧成像單元
62‧‧‧感光元件
63‧‧‧微處理器
70‧‧‧物件
71‧‧‧接觸位置

Claims (10)

  1. 一種利用成像單元的導光板觸控裝置，包括： 一導光板，具有相平行的一上端面及一下端面；該上端面具有一操作區；該導光板的上端面及下端面對應該操作區的外圍設有吸光區域； 至少一光源，其射出的光線被導入該導光板內部，在該上端面及該下端面之間進行內全反射傳播，其中射到該吸光區域的光線會被吸收，無法再於該導光板內進行全反射傳播； 一成像單元，對應該操作區； 一感光元件，對應該成像單元；該成像單元攝取該操作區範圍的實像，透過該導光板的內全反射成像於該感光元件上，使該感光元件感測一對應該實像的影像資訊；以及 一微處理器，電氣連接該感光元件； 其中該微處理器偵測該感光元件輸出的該影像資訊，依據該影像資訊中至少一物件接觸該導光板的操作區的至少一接觸影像的位置資訊，獲得該至少一物件接觸該導光板的接觸位置的座標資訊，進而輸出一對應的控制訊號。
  2. 如申請專利範圍的1項所述的利用成像單元的導光板觸控裝置，其中該成像單元為一結合該導光板的微鏡頭、或為一與該導光板一體成型的微鏡頭其中之一。
  3. 如申請專利範圍的2項所述的利用成像單元的導光板觸控裝置，其中該感光元件結合該導光板，置於該導光板的下方。
  4. 如申請專利範圍的3項所述的利用成像單元的導光板觸控裝置，其中該光源發射的光線藉由一導光單元被導入該導光板內。
  5. 如申請專利範圍的4項所述的利用成像單元的導光板觸控裝置，其中該光源及該導光單元分別設於該導光板的下方。
  6. 如申請專利範圍的5項所述的利用成像單元的導光板觸控裝置，其中該光源鄰近該成像單元。
  7. 如申請專利範圍的6項所述的利用成像單元的導光板觸控裝置，其中該吸光區域具有黑色粗糙結構。
  8. 如申請專利範圍的7項所述的利用成像單元的導光板觸控裝置，其中該導光單元為截面為三角形的光學稜鏡。
  9. 如申請專利範圍的8項所述的利用成像單元的導光板觸控裝置，其中該感光元件為感光耦合元件或互補性氧化金屬半導體元件其中之一。
  10. 如申請專利範圍的9項所述的利用成像單元的導光板觸控裝置，其中該導光板是由可導光的材料製成的可彎曲或不可彎曲板體其中之一。
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