TW201734733A - 利用成像模組的光學觸控裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明利用成像模組的光學觸控裝置，包括一導光板、至少一光源、一成像模組、至少一感光單元及一微處理器；該成像模組具有至少一反射成像曲面，能方便使多個接觸位置的影像成像在至少一感光單元上，形成對應多個接觸位置的影像資訊，進而藉由微處理器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內全反射之衰減信號，直接利用物件碰觸導光板的位置的影像產生觸控信號；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

利用成像模組的光學觸控裝置
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I170508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I160638，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內全反射(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內全反射之衰減信號，以獲得碰觸位置，然後輸出一對應的觸控信號。
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模組的光學觸控裝置，利用一成像模組及一感光單元，就能方便使多個接觸位置的影像成像在感光單元，形成對應多個接觸位置的影像資訊，進而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內全反射之衰減信號，直接利用物件碰觸導光板的位置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模組的光學觸控裝置，只需利用一成像模組及一感光單元，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。
本發明利用成像模組的光學觸控裝置，包括：
一導光板，具有相平行的一上端面及一下端面；該上端面設有一操作區；
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；
一成像模組，對應該操作區；該成像模組具有至少一反射成像曲面；
至少一感光單元，對應該成像模組；該操作區範圍內射出的光線射入該成像模組後，被該至少一反射成像曲面成像在該至少一感光單元上，而使該至少一感光單元感測一對應該操作區範圍內的影像資訊；以及
一微處理器，電氣連接該至少一感光單元；
其中當該至少一光源射出的光線被導入該導光板內部進行內全反射傳播，且有至少一物件接觸到該操作區範圍內的至少一接觸位置時，將破壞照射到該接觸位置的光線的內全反射而被該物件反射，再經由內全反射傳到該成像模組，藉由該至少一反射成像曲面成像在該至少一感光單元上，而使該至少一感光單元感測一對應該至少一接觸位置的影像資訊；該微處理器偵測該至少一感光單元輸出的該影像資訊，依據該影像資訊中該接至少一觸位置的位置資訊，獲得該至少一物件接觸該導光板的至少一接觸位置的座標資訊，進而輸出一對應的控制訊號。
本發明利用成像模組的光學觸控裝置，其成像模組結合該導光板；該至少一感光單元結合該成像模組。
本發明利用成像模組的光學觸控裝置，其至少一光源發射的光線藉由至少一導光單元被導入該導光板內。
本發明利用成像模組的光學觸控裝置，其成像模組及該至少一光源及該至少一導光單元分別設於該導光板的下方。
本發明利用成像模組的光學觸控裝置，其至少一光源鄰近該成像模組。
本發明利用成像模組的光學觸控裝置，其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；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。
本發明利用成像模組的光學觸控裝置，其吸光區域具有黑色粗糙結構；該至少一導光單元為截面為三角形的光學稜鏡。
本發明利用成像模組的光學觸控裝置，其成像模組具有一第一反射成像曲面及一第二反射成像曲面；射入該成像模組的光線依序經由該第一反射成像曲面及該第二反射成像曲面的反射成像在該至少一感光單元上；該至少一感光單元配置於該第一反射成像曲面及該第二反射成像曲面外側或內側其中之一。
本發明利用成像模組的光學觸控裝置，其至少一感光單元為感光耦合元件或互補性氧化金屬半導體元件其中之一。
本發明利用成像模組的光學觸控裝置，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‧‧‧利用成像模組的光學觸控裝置
10‧‧‧導光板
11‧‧‧上端面
12‧‧‧下端面
13‧‧‧吸光區域
100‧‧‧應操作區
20‧‧‧成像模組
201‧‧‧第一反射成像曲面
202‧‧‧第二反射成像曲面
203‧‧‧反射成像曲面
21‧‧‧感光單元
30‧‧‧光源
31、32‧‧‧光線
40‧‧‧導光單元
50‧‧‧微處理器
60‧‧‧物件
61‧‧‧接觸位置
70‧‧‧影像資訊
71‧‧‧接觸影像

第1圖為光線在本發明利用成像模組的光學觸控裝置的行進路徑示意圖。
第2圖為本發明利用成像模組的光學觸控裝置的示意圖。
第3圖為本發明感光單元感測一對應接觸位置的影像資訊的示意圖。
第4圖為本發明成像模組具有一反射成像曲面實施例的光路示意圖。
第5圖為本發明成像模組具有第一反射成像曲面及第二反射成像曲面第一實施例的光路示意圖。
第6圖為本發明成像模組具有第一反射成像曲面及第二反射成像曲面第二實施例的光路示意圖。
如第1、2圖所示，本發明利用成像模組的光學觸控裝置1，包括一導光板10、一成像模組20、至少一光源30、至少一導光單元40、至少一感光單元21及一微處理器50。至少一感光單元21電氣連結微處理器50。
導光板10具有相平行的一上端面11及一下端面12。導光板10結合成像模組20。導光板10的上端面11對應成像模組20的物側方，設有一操作區100。導光板10的上端面11及下端面12對應操作區100的外圍設有吸光區域13。吸光區域13可具有黑色粗糙結構，使在導光板10的上端面11及下端面12內進行全反射的光線，射到吸光區域13後會被吸收，無法再於導光板10內進行全反射傳播。
本實施例，至少一光源30及導光單元40分別設於導光板10的下方。至少一光源30射出的光線31透過至少一導光單元40被導入導光板10內部，照射整個操作區100，在對應於操作區100範圍內的上端面11及下端面12內進行全反射傳播。
成像模組20結合導光板10設於操作區100範圍外的下端面11的下方。成像模組20可為壓克力、玻璃等透明材料製成，設有第一反射成像曲面201及第二反射成像曲面202。至少一感光單元21設於成像模組20的成像方，置於導光板10的下方。操作區範圍100內射出的光線射入成像模組20後，依序藉由第一反射成像曲面201及第二反射成像曲面202的反射成像在至少一感光單元21上，而使至少一感光單元21感測一對應操作區範圍100內的影像資訊。本實施例，成像模組20鄰近光源30。
當沒有物件接觸導光板10的操作區100時，光源30射出的光線31被導入導光板10內部，在上端面11及下端面12進行全反射傳播，然後射到操作區100外圍的吸光區域13，被吸光區域13吸收，無法再於導光板10的上端面11及下端面12進行全反射傳播，進而無法射到成像模組20。此時，因為沒有光線射到成像模組20及感光單元21，因此感光單元21感測不到任何影像。
當至少一物件60接觸導光板10的操作區100，光源51射出的光線31被導入導光板10內部，在對應於操作區100範圍內的上端面11及下端面12進行全反射傳播時，將射到物件60接觸導光板10的操作區100的接觸位置61；由於光線31射到物件60會產生破壞全反射的現象，使一部分被物件60散射的光線32於導光板10內朝向成像模組20進行內全反射傳播，進而射到成像模組20，然後依序藉由第一反射成像曲面201及第二反射成像曲面202的反射成像在至少一感光單元21上，而使至少一感光單元21感測對應至少一接觸位置61的影像資訊；微處理器50偵測至少一感光單元21輸出的影像資訊，依據該影像資訊中至少一接觸位置61的位置資訊，獲得至少一物件60接觸導光板10的至少一接觸位置61的座標資訊，進而輸出一對應的控制訊號。
如第1、2、3圖所示，微處理器50偵測到感光單元21輸出的影像資訊70，依據該影像資訊70中至少一接觸影像71的位置資訊，獲得至少一物件60接觸導光板10的至少一接觸位置61的座標(例如在X-Y座標)資訊，進而輸出一對應的控制訊號。
如第4圖所示，成像模組可具有一反射成像曲面203的實施例，在接觸位置61被反射的光線32，經由內全反射傳到成像模組，藉由一反射成像曲面203的反射成像在感光單元21上，而使該感光單元21感測一對應該接觸位置61的影像資訊。
如第5圖所示，成像模組可具有第一反射成像曲面201及第二反射成像曲面202的第一實施例，在接觸位置61被反射的光線32，經由內全反射傳到成像模組，依序藉由第一反射成像曲面201及第二反射成像曲面202的反射成像在感光單元21上，而使該感光單元21感測一對應該接觸位置61的影像資訊。本實施例的感光單元21被設於第一反射成像曲面201及第二反射成像曲面202的外側。
如第6圖所示，成像模組可具有第一反射成像曲面201及第二反射成像曲面202的第二實施例，在接觸位置61被反射的光線32，經由內全反射傳到成像模組，依序藉由第一反射成像曲面201及第二反射成像曲面202的反射成像在感光單元21上，而使該感光單元21感測一對應該接觸位置61的影像資訊。本實施例的感光單元21被設於第一反射成像曲面201及第二反射成像曲面202的內側。
本發明的反射成像曲面可為內凹球面或非內凹球面的反射成像曲面。本發明也可於成像模組的表面設有至少一反射膜所形成至少一反射成像曲面。
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。
本發明的導光板也可不需設置吸光區域。但要使微處理器排除影像資訊中非對應接觸位置的影像。
本發明使用的感光單元可為感光耦合元件(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模組及一感光單元，就能方便使多個接觸位置的影像成像在感光單元，形成對應多個接觸位置的影像資訊，進而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內全反射之衰減信號，直接利用物件碰觸導光板的位置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。
本發明利用成像模組的光學觸控裝置，只需利用一成像模組及一感光單元，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‧‧‧利用成像模組的光學觸控裝置
10‧‧‧導光板
11‧‧‧上端面
12‧‧‧下端面
13‧‧‧吸光區域
20‧‧‧成像模組
201‧‧‧第一反射成像曲面
202‧‧‧第二反射成像曲面
21‧‧‧感光單元
30‧‧‧光源
31、32‧‧‧光線
40‧‧‧導光單元
50‧‧‧微處理器
60‧‧‧物件
61‧‧‧接觸位置

Claims (10)

  1. 一種利用成像模組的光學觸控裝置，包括：
    一導光板，具有相平行的一上端面及一下端面；該上端面設有一操作區；
    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；
    一成像模組，對應該操作區；該成像模組具有至少一反射成像曲面；
    至少一感光單元，對應該成像模組；該操作區範圍內射出的光線射入該成像模組後，被該至少一反射成像曲面成像在該至少一感光單元上，而使該至少一感光單元感測一對應該操作區範圍內的影像資訊；以及
    一微處理器，電氣連接該至少一感光單元；
    其中當該至少一光源射出的光線被導入該導光板內部進行內全反射傳播，且有至少一物件接觸到該操作區範圍內的至少一接觸位置時，將破壞照射到該接觸位置的光線的內全反射而被該物件反射，再經由內全反射傳到該成像模組，藉由該至少一反射成像曲面成像在該至少一感光單元上，而使該至少一感光單元感測一對應該至少一接觸位置的影像資訊；該微處理器偵測該至少一感光單元輸出的該影像資訊，依據該影像資訊中該接至少一觸位置的位置資訊，獲得該至少一物件接觸該導光板的至少一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項所述的利用成像模組的光學觸控裝置，其中該成像模組結合該導光板；該至少一感光單元結合該成像模組。
  3. 如申請專利範圍的2項所述的利用成像模組的光學觸控裝置，其中該至少一光源發射的光線藉由至少一導光單元被導入該導光板內。
  4. 如申請專利範圍的3項所述的利用成像模組的光學觸控裝置，其中該成像模組及該至少一光源及該至少一導光單元分別設於該導光板的下方。
  5. 如申請專利範圍的4項所述的利用成像模組的光學觸控裝置，其中該至少一光源鄰近該成像模組。
  6. 如申請專利範圍的5項所述的利用成像模組的光學觸控裝置，其中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；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。
  7. 如申請專利範圍的6項所述的利用成像模組的光學觸控裝置，其中該吸光區域具有黑色粗糙結構；該至少一導光單元為截面為三角形的光學稜鏡。
  8. 如申請專利範圍的第1至7項中任一項所述的利用成像模組的光學觸控裝置，其中該成像模組具有一第一反射成像曲面及一第二反射成像曲面；射入該成像模組的光線依序經由該第一反射成像曲面及該第二反射成像曲面的反射成像在該至少一感光單元上；該至少一感光單元配置於該第一反射成像曲面及該第二反射成像曲面外側或內側其中之一。
  9. 如申請專利範圍的8項所述的利用成像模組的光學觸控裝置，其中該至少一感光單元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項所述的利用成像模組的光學觸控裝置，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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