TWI439902B - 光學式觸控裝置及其運作方法 - Google Patents
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Description
本發明係與觸控裝置有關,特別是關於一種能夠透過雜訊抑制模組之設置有效地避免由於光感測器高密度排列而導致之干擾效應(cross talk effect)的光學式觸控裝置及其運作方法。
近年來,隨著影像顯示相關之科技不斷地發展,市面上出現的各式各樣新型態的顯示裝置逐漸取代傳統的陰極射線管顯示器。其中,觸控式液晶顯示裝置不僅省電且不佔空間,還同時具有可直接透過接觸方式進行輸入之優點,故廣受一般消費者的喜愛,已成為顯示器市場上的主流,並且廣泛地應用於各類電子產品中,例如自動櫃員機、銷售點終端機、遊客導覽系統或工業控制系統等。
一般而言,目前較為常見的觸控式裝置包含有電阻式觸控裝置、電容式觸控裝置以及光學式觸控裝置等類型,透過不同偵測原理及方式進行單一或多重觸控點的偵測。於上述各種不同類型的觸控式裝置中,光學式觸控裝置由於具有透光性佳之特性,已成為有別於傳統的電阻式觸控裝置與電容式觸控裝置之外的另一常用技術。
請參照圖一,圖一係繪示傳統的光學式觸控裝置之示意圖。如圖一所示,傳統的光學式觸控裝置1包含光發射器10a~10d、光感測器12a~12d及面板14,其中,光發射器
10a~10d及光感測器12a~12d係分別設置於面板14之相異兩側,並且光感測器12a~12d係分別對應於光發射器10a~10d。
然而,由圖一可知,光發射器10c所發射之一光束(beam)包含複數道的感測光(rays),圖一中之感測光L1~L3即為該複數道的感測光之其中三道感測光。一旦光感測器12a~12d或光發射器10a~10d排列得相當密集時,很可能導致該複數道的感測光中某些位於較外側之角度較大的感測光(例如圖一中的L1及L3)並非被對應於光發射器10c的光感測器12c所接收,而是分別被鄰近光感測器12c的光感測器12d及12b所接收。如此將會產生光的干擾效應(cross talk effect),因而嚴重影響傳統的光學式觸控裝置1於判讀觸控點位置時之準確性。
因此,本發明提出一種光學式觸控裝置及其運作方法,以解決上述問題。
本發明提出一種能夠透過雜訊抑制模組之設置有效地避免由於光感測器高密度排列而導致之干擾效應的光學式觸控裝置及其運作方法。
根據本發明之一具體實施例為一種光學式觸控裝置。於此實施例中,該光學式觸控裝置包含一光發射模組、一雜訊抑制模組、一光感測模組及一處理模組。其中,該光發射模組及該光感測模組分別設置於該光學式觸控裝置之一表面
的一第一側及相異於該第一側之一第二側;雜訊抑制模組設置於該第二側且位於該光感測模組之複數個光感測器的前方。該光發射模組發出至少一道感測光束(beam),並且該至少一道感測光束包含複數道感測光(rays)。若該複數道感測光中之一特定感測光射向該複數個光感測器中之一光感測器的入射角大於一預設值,該特定感測光將會被視為雜訊且該雜訊抑制模組將會阻止該特定感測光進入該光感測器。當該光感測模組根據其接收該至少一道感測光束之情形產生一感測結果後,該處理模組根據該感測結果判定形成於該表面上之觸控點位置。
根據本發明之另一具體實施例亦為一種光學式觸控裝置。於此實施例中,該光學式觸控裝置包含一光發射模組、一雜訊抑制模組、一光感測模組及一處理模組。其中,該光發射模組及該光感測模組分別設置於該光學式觸控裝置之一表面的一第一側及相異於該第一側之一第二側;該雜訊抑制模組設置於該第一側且位於該光發射模組之複數個光發射器的前方。該光發射模組發出至少一道感測光束,並且該至少一道感測光束包含複數道感測光。若該複數道感測光中之一特定感測光射向光感測模組之發射角大於一預設值,該特定感測光將會被視為雜訊且雜訊抑制模組將會阻止該特定感測光射向該光感測模組。當該光感測模組根據其接收該至少一道感測光束之情形產生一感測結果後,該處理模組根據該感測結果判定形成於該表面上之觸控點位置。
根據本發明之另一具體實施例為一種光學式觸控裝置運作方法。於此實施例中,該光學式觸控裝置包含一光發射
模組、一光感測模組、一雜訊抑制模組及一處理模組,該光發射模組及該光感測模組分別設置於該光學式觸控裝置之一表面的一第一側及一第二側,該雜訊抑制模組設置於該第二側且位於該光感測模組之複數個光感測器的前方,或設置於該第一側且位於該光發射模組之複數個光發射器的前方。該方法包含下列步驟:(a)該光發射模組發出至少一道感測光束,並且該至少一道感測光束包含複數道感測光;(b)若該複數道感測光中之一特定感測光射向該複數個光感測器中之一光感測器的入射角大於一預設值,該特定感測光將會被視為雜訊且該雜訊抑制模組將會阻止該特定感測光進入該光感測器;(c)該光感測模組根據其接收該至少一道感測光束之情形產生一感測結果;(d)該處理模組根據該感測結果判定形成於該表面上之觸控點位置。
關於本發明之優點與精神可以藉由以下的發明詳述及所附圖式得到進一步的瞭解。
根據本發明之一具體實施例為一種光學式觸控裝置。請參照圖二及圖三,圖二及圖三係分別繪示該光學式觸控裝置之功能方塊圖及示意圖。如圖二所示,光學式觸控裝置2包含光發射模組20、光感測模組22、面板24、雜訊抑制模組26及處理模組28。其中,光感測模組22係耦接至處理模組28。
如圖三所示,光發射模組20包含四個光發射器20a~20d且光感測模組22包含四個光感測器22a~22d。光發射器
20a~20d及光感測器22a~22d分別設置於面板24之兩側,光感測器22a~22d分別對應於光發射器20a~20d。實際上,光發射模組20所包含之光發射器的數目及光感測模組22所包含之光感測器的數目均視實際需求而定,並不以此例為限。
於此實施例中,雜訊抑制模組26係設置於光感測模組22之同一側,並且雜訊抑制模組26係設置於光感測器22a~22d之前方,藉以達到抑制雜訊之功效。如圖三所示,雜訊抑制模組26具有四個開孔,並且這四個開口之位置分別對應於光感測器22a~22d。假設光發射器20c發射出一感測光束,並且該感測光束包含複數道感測光,圖三中之三道不同的感測光L1~L3即包含在該複數道感測光內。其中,由於感測光L2係由光發射器20c平行地射向相對應的光感測器22c,因此,感測光L2能夠通過雜訊抑制模組26中之對應於光感測器22c的開口而射至光感測器22c。
至於感測光L1,由於感測光L1射向光感測器22c的入射角度較感測光L2來得大,並且感測光L1比感測光L2位於該感測光束之較外側處,當此一入射角度大於預設值時,代表感測光L1可能產生偏斜而射向鄰近光感測器22c之光感測器22d,也就是說,對於光感測器22d而言,感測光L1是不必要的雜訊,故雜訊抑制模組26將會阻擋住感測光L1之前進,以避免感測光L1進入光感測器22d導致錯誤的觸控點感測結果。實際上,上述預設值可以由使用者或系統設定,端視實際需求而定,並無一定之限制。
同樣地,由於感測光L3射向光感測器22c的入射角度
較感測光L2來得大,並且感測光L3比感測光L2位於該感測光束之較外側處,當此一入射角度大於預設值時,代表感測光L3可能產生偏斜而射向鄰近光感測器22c之光感測器22b,也就是說,對於光感測器22b而言,感測光L3乃是不必要的雜訊,故雜訊抑制模組26將會阻擋住感測光L3之前進,以避免感測光L3進入光感測器22b導致錯誤的觸控點感測結果。
於實際應用中,雜訊抑制模組26之複數個開孔之外型可採用前凸(如圖四(A)所示)、內縮(如圖四(B)所示)、楔形(如圖五(B)所示)或其他任意型式之設計,並無一定之限制。此外,雜訊抑制模組26之複數個開孔亦能夠配合光感測器22a~22d之不同排列情形而相對應地改變其設計,如同圖五(A)~(C)所示。
接下來,光感測模組22將會根據其接收該至少一道感測光束之情形產生一感測結果。處理模組28即會根據該感測結果判定形成於面板24表面上之觸控點位置。
值得注意的是,雜訊抑制模組26除了可以設置於光感測模組22之同一側,並且位於光感測器22a~22d之前方外,於實際應用中,雜訊抑制模組26亦可設置於光發射模組20之同一側,並且位於光發射器20a~20d之前方,亦能夠達到相當良好的雜訊抑制效果。請參照圖六,圖六即繪示雜訊抑制模組26設置於光發射模組20之同一側且位於光發射器20a~20d之前方的示意圖。
如圖六所示,由於雜訊抑制模組26設置於光發射模組
20之同一側且位於光發射器20a~20d之前方,所以當光發射模組20之光發射器20c所射出的感測光束中之一特定感測光射向光感測模組22之光感測器22c的發射角大於預設值時,代表該特定感測光可能會偏斜而射向鄰近光感測器22c之其他光感測器22b及22d,故該特定感測光將會被視為雜訊,並且雜訊抑制模組26將會阻擋住該特定感測光。因此,唯有當該特定感測光射向光感測模組22之光感測器22c的發射角小於預設值時,該特定感測光才能夠順利通過雜訊抑制模組26之開口而射向光感測器22c。
請參照圖七,圖七係繪示雜訊抑制模組26之不同表面分別塗佈有光吸收性材料及光反射性材料的示意圖。如圖七所示,於雜訊抑制模組26中,對應於光感測器22c的開口之上方表面261b及下方表面262b均塗佈有光反射性材料,由於感測光L2及L3之入射角度小於預設值,故塗佈有光反射性材料的上方表面261b及下方表面262b即可將感測光L2及L3分別折射成折射光R2及R3,藉以增加光感測器22c對於小角度感測光之接收強度,使得光感測器22c之感測結果能夠更為準確。
此外,由於雜訊抑制模組26之表面261a及262a分別塗佈有光吸收性材料,並且入射角度大於預設值之感測光L4及L5將會射至表面261a及262a,因此,表面261a及262a將會吸收感測光L4及L5,以避免被視為光感測器22c之雜訊的感測光L4及L5射至光感測器22c,使雜訊抑制效果更佳。
請參照圖八,圖八係繪示具有兩段式斜率之開口的雜訊
抑制模組26設置於光感測器22c前方的示意圖。如圖八所示,假設感測光L1~L3之入射角度均小於預設值,其中感測光L1能夠直接射至光感測器22c而不會被雜訊抑制模組26阻擋,而感測光L2及L3則會被雜訊抑制模組26折射成可射至光感測器22c之折射光R2及R3;至於入射角度大於預設值的感測光L4及L5則會被雜訊抑制模組26折射成遠離光感測器22c之折射光R4及R5,以達到抑制雜訊之功效。
同理,圖九係繪示具有兩段式斜率之開口的雜訊抑制模組26設置於光發射器20c前方的示意圖。如圖九所示,假設光發射器20c發射出的感測光L1~L3之入射角度均小於預設值,其中感測光L1能夠直接射向光感測器22c而不會被雜訊抑制模組26所阻擋或折射,而感測光L2及L3則會被雜訊抑制模組26折射成可射向光感測器22c之折射光R2及R3;至於入射角度大於預設值的感測光L4及L5則會被雜訊抑制模組26折射成無法射向光感測器22c之折射光R4及R5,以達到抑制雜訊之功效。
值得注意的是,上述所例舉的各種形式之光學式觸控裝置具有不同的設置方式及位置,僅為本發明之較佳具體實施例,實際上仍有其他型式的設置方式及位置,並不以上述例子為限。
根據本發明之另一具體實施例為一種光學式觸控裝置運作方法。於此實施例中,該光學式觸控裝置包含一光發射模組、一光感測模組、一雜訊抑制模組及一處理模組,該光
發射模組及該光感測模組分別設置於該光學式觸控裝置之一表面的一第一側及一第二側。實際上,該雜訊抑制模組可以設置於該第二側且位於該光感測模組之複數個光感測器的前方,或是設置於該第一側且位於該光發射模組之複數個光發射器的前方,但不以此為限。
請參照圖十,圖十係繪示該光學式觸控裝置運作方法之流程圖。如圖十所示,首先,於步驟S10中,該光發射模組發出至少一道感測光束。該至少一道感測光束包含複數道感測光。接著,於步驟S12中,若該複數道感測光中之一特定感測光射向該複數個光感測器中之一光感測器的入射角大於一預設值,該特定感測光被視為雜訊且該雜訊抑制模組阻止該特定感測光進入該光感測器。於步驟S14中,該光感測模組根據其接收該至少一道感測光束之情形產生一感測結果。最後,於步驟S16中,該處理模組根據該感測結果判定形成於該表面上之觸控點位置。
相較於先前技術,根據本發明之光學式觸控裝置及其運作方法能夠透過各種具有不同型式之雜訊抑制模組的設置,有效地避免由於光感測器及光發射器高密度排列而導致之干擾效應,故可大幅提昇光學式觸控裝置偵測觸控點之準確性。
藉由以上較佳具體實施例之詳述,係希望能更加清楚描述本發明之特徵與精神,而並非以上述所揭露的較佳具體實施例來對本發明之範疇加以限制。相反地,其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排於本發明所欲申請之專利範圍的範疇內。
S10~S16‧‧‧流程步驟
1、2‧‧‧光學式觸控裝置
14、24‧‧‧面板
10a~10d、20a~20d‧‧‧光發射器
12a~12d、22a~22d‧‧‧光感測器
261b‧‧‧上方表面
262b‧‧‧下方表面
L1~L5‧‧‧感測光
20‧‧‧光發射模組
22‧‧‧光感測模組
26‧‧‧雜訊抑制模組
28‧‧‧處理模組
R2~R5‧‧‧折射光
圖一係繪示傳統的光學式觸控裝置之示意圖。
圖二及圖三係分別繪示根據本發明之一具體實施例的光學式觸控裝置之功能方塊圖及示意圖。
圖四(A)及(B)係繪示雜訊抑制模組的複數個開孔之不同外型的示意圖。
圖五(A)~(C)係繪示雜訊抑制模組之複數個開孔配合光感測器之不同排列情形而相對應地改變其設計的示意圖。
圖六係繪示光學式觸控裝置之雜訊抑制模組設置於光發射模組之同一側且位於光發射器之前方的示意圖。
圖七係繪示雜訊抑制模組之不同表面分別塗佈有吸收性材料及反射性材料的示意圖。
圖八及圖九係分別繪示具有兩段式斜率之開口的雜訊抑制模組設置於光感測器前方或光發射器前方的示意圖。
圖十係繪示根據本發明之另一具體實施例的光學式觸控裝置運作方法之流程圖。
2‧‧‧光學式觸控裝置
20‧‧‧光發射模組
22‧‧‧光感測模組
24‧‧‧面板
26‧‧‧雜訊抑制模組
28‧‧‧處理模組
Claims (28)
- 一種光學式觸控裝置,包含:一光發射模組,設置於該光學式觸控裝置之一表面的一第一側,用以發出至少一道感測光束,該至少一道感測光束包含複數道感測光;一光感測模組,設置於該表面上相異於該第一側之一第二側,該光感測模組包含複數個光感測器;一雜訊抑制模組,設置於該第二側且位於該光感測模組之該複數個光感測器的前方,該雜訊抑制模組包含相對應於該複數個光感測器排列之複數個雜訊抑制單元,該複數個雜訊抑制單元之形狀分別為不同尺寸的梯形,並且該複數個雜訊抑制單元係依照尺寸大小之順序排列,使得該雜訊抑制模組亦呈現梯形之形狀,若該複數道感測光中之一特定感測光射向該複數個光感測器中之一光感測器的入射角大於一預設值,該光發射模組所發出的該特定感測光被該複數個雜訊抑制單元阻擋而無法進入該光感測器;以及一處理模組,耦接至該光感測模組,當該光感測模組根據其接收該至少一道感測光束之情形產生一感測結果後,該處理模組根據該感測結果判定形成於該表面上之觸控點位置。
- 如申請專利範圍第1項所述之光學式觸控裝置,其中若該特定感測光射向該光感測器的入射角小於該預設值且該特定感測光射至該雜訊抑制模組,該雜訊抑制模組折射該特定感測光至該光感測器,以強化其接收強度。
- 如申請專利範圍第1項所述之光學式觸控裝置,其中該雜訊抑制模組包含複數個開孔,該複數個開孔之位置係分別對應於該複數個光感測器。
- 如申請專利範圍第3項所述之光學式觸控裝置,其中該複數個開孔之外型係採用前凸、內縮或楔形之設計。
- 如申請專利範圍第3項所述之光學式觸控裝置,其中該複數個開孔配合該複數個光感測器之排列情形而改變其設計。
- 如申請專利範圍第3項所述之光學式觸控裝置,其中該開孔係採用兩段式斜率之設計,當射向該光感測器之該特定感測光的入射角大於該預設值時,該開孔折射該特定感測光以遠離該光感測器;當射向該光感測器之該特定感測光的入射角小於該預設值時,該開孔將該特定感測光折射至該光感測器,以強化其接收強度。
- 如申請專利範圍第1項所述之光學式觸控裝置,其中該雜訊抑制模組之一表面塗佈有吸光性材料,當該特定感測光射向該光感測器的入射角大於該預設值且射至該雜訊抑制模組之該表面時,該表面吸收該特定感測光以阻止該特定感測光進入該光感測器。
- 一種光學式觸控裝置,包含:一光發射模組,設置於該光學式觸控裝置之一表面的一第一側,用以發出至少一道感測光束,該至少一道感測光束包含複數道感測光;一光感測模組,設置於該表面上相異於該第一側之一第二側; 一雜訊抑制模組,設置於該第一側且位於該光發射模組之複數個光發射器的前方,該雜訊抑制模組包含相對應於該複數個光發射器排列之複數個雜訊抑制單元,該複數個雜訊抑制單元之形狀分別為不同尺寸的梯形,並且該複數個雜訊抑制單元係依照尺寸大小之順序排列,使得該雜訊抑制模組亦呈現梯形之形狀,若該複數道感測光中之一特定感測光射向該光感測模組之發射角大於一預設值,該光發射模組所發出的該特定感測光被該複數個雜訊抑制單元阻擋而無法射向該光感測模組;以及一處理模組,耦接至該光感測模組,當該光感測模組根據其接收該至少一道感測光束之情形產生一感測結果後,該處理模組根據該感測結果判定該表面上之觸控點位置。
- 如申請專利範圍第8項所述之光學式觸控裝置,其中若該特定感測光射向該光感測模組之發射角小於該預設值且該特定感測光射至該雜訊抑制模組,該雜訊抑制模組將該特定感測光折射向該光感測模組。
- 如申請專利範圍第8項所述之光學式觸控裝置,其中該雜訊抑制模組包含複數個開孔,該複數個開孔之位置係分別對應於該複數個光發射器。
- 如申請專利範圍第10項所述之光學式觸控裝置,其中該複數個開孔之外型係採用前凸、內縮或楔形之設計。
- 如申請專利範圍第10項所述之光學式觸控裝置,其中該複數個開孔配合該複數個光感測器之排列情形而改變其設計。
- 如申請專利範圍第10項所述之光學式觸控裝置,其中該開孔 係採用兩段式斜率之設計,當射向該光感測器之該特定感測光的發射角大於該預設值時,該開孔折射該特定感測光以阻止該特定感測光射向該光感測器;當射向該光感測器之該特定感測光的發射角小於該預設值時,該開孔將該特定感測光折射向該光感測器。
- 如申請專利範圍第8項所述之光學式觸控裝置,其中該雜訊抑制模組之一表面塗佈有吸光性材料,當該特定感測光射向該光感測器的發射角大於該預設值且射至該雜訊抑制模組之該表面時,該表面吸收該特定感測光以阻止該特定感測光射向該光感測器。
- 一種運作一光學式觸控裝置的方法,該光學式觸控裝置包含一光發射模組、一光感測模組、一雜訊抑制模組及一處理模組,該光發射模組及該光感測模組分別設置於該光學式觸控裝置之一表面的一第一側及一第二側,該雜訊抑制模組設置於該第二側且位於該光感測模組之複數個光感測器的前方,該雜訊抑制模組包含相對應於該複數個光感測器排列之複數個雜訊抑制單元,該複數個雜訊抑制單元之形狀分別為不同尺寸的梯形,並且該複數個雜訊抑制單元係依照尺寸大小之順序排列,使得該雜訊抑制模組亦呈現梯形之形狀,該方法包含下列步驟:該光發射模組發出至少一道感測光束,該至少一道感測光束包含複數道感測光;若該複數道感測光中之一特定感測光射向該複數個光感測器中之一光感測器的入射角大於一預設值,該光發射模組所發出的該特定感測光被該複數個雜訊抑制單元阻擋 而無法進入該光感測器;該光感測模組根據其接收該至少一道感測光束之情形產生一感測結果;以及該處理模組根據該感測結果判定該表面上之觸控點位置。
- 如申請專利範圍第15項所述之方法,其中若該特定感測光射向該光感測器的入射角小於該預設值且該特定感測光射至該雜訊抑制模組,該雜訊抑制模組折射該特定感測光至該光感測器,以強化其接收強度。
- 如申請專利範圍第15項所述之方法,其中該雜訊抑制模組包含複數個開孔,該複數個開孔之位置係分別對應於該複數個光感測器。
- 如申請專利範圍第17項所述之方法,其中該複數個開孔之外型係採用前凸、內縮或楔形之設計。
- 如申請專利範圍第17項所述之方法,其中該複數個開孔能夠配合該複數個光感測器之不同排列情形而改變其設計。
- 如申請專利範圍第17項所述之方法,其中該開孔係採用兩段式斜率之設計,當射向該光感測器之該特定感測光的入射角大於該預設值時,該開孔折射該特定感測光以遠離該光感測器;當射向該光感測器之該特定感測光的入射角小於該預設值時,該開孔將該特定感測光折射至該光感測器,以強化其接收強度。
- 如申請專利範圍第15項所述之方法,其中該雜訊抑制模組之一表面塗佈有吸光性材料,當該特定感測光射向該光感測器的入射角大於該預設值且射至該雜訊抑制模組之該表面時, 該表面吸收該特定感測光以阻止該特定感測光進入該光感測器。
- 一種運作一光學式觸控裝置的方法,該光學式觸控裝置包含一光發射模組、一光感測模組、一雜訊抑制模組及一處理模組,該光發射模組及該光感測模組分別設置於該光學式觸控裝置之一表面的一第一側及一第二側,該雜訊抑制模組設置於該第一側且位於該光發射模組之複數個光發射器的前方,該雜訊抑制模組包含相對應於該複數個光發射器排列之複數個雜訊抑制單元,該複數個雜訊抑制單元之形狀分別為不同尺寸的梯形,並且該複數個雜訊抑制單元係依照尺寸大小之順序排列,使得該雜訊抑制模組亦呈現梯形之形狀,該方法包含下列步驟:該光發射模組發出至少一道感測光束,該至少一道感測光束包含複數道感測光;若該複數道感測光中之一特定感測光射向該光感測模組之發射角大於一預設值,該特定感測光被該複數個雜訊抑制單元阻擋而無法射向該光感測模組;該光感測模組根據其接收該至少一道感測光束之情形產生一感測結果;以及該處理模組根據該感測結果判定該表面上之觸控點位置。
- 如申請專利範圍第22項所述之方法,其中若該特定感測光射向該光感測模組之發射角小於該預設值且該特定感測光射至該雜訊抑制模組,該雜訊抑制模組將該特定感測光折射向該光感測模組。
- 如申請專利範圍第22項所述之方法,其中該雜訊抑制模組包 含複數個開孔,該複數個開孔之位置係分別對應於該複數個光發射器。
- 如申請專利範圍第24項所述之方法,其中該複數個開孔之外型係採用前凸、內縮或楔形之設計。
- 如申請專利範圍第24項所述之方法,其中該複數個開孔能夠配合該複數個光感測器之不同排列情形而改變其設計。
- 如申請專利範圍第24項所述之方法,其中該開孔係採用兩段式斜率之設計,當射向該光感測器之該特定感測光的發射角大於該預設值時,該開孔折射該特定感測光以阻止該特定感測光射向該光感測器;當射向該光感測器之該特定感測光的發射角小於該預設值時,該開孔將該特定感測光折射向該光感測器。
- 如申請專利範圍第22項所述之方法,其中該雜訊抑制模組之一表面塗佈有吸光性材料,當該特定感測光射向該光感測器的發射角大於該預設值且射至該雜訊抑制模組之該表面時,該表面吸收該特定感測光以阻止該特定感測光射向該光感測器。
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