TWI464649B - 光學觸控系統 - Google Patents
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Description
本發明是有關於一種光學觸控系統,特別是有關於一種厚度或體積更為減小之光學觸控系統。
一般來說,在光學觸控系統之中,其大致上是以影像感測器來感測光路是否被遮斷,以達成辨識觸控操作之效果。
請參閱第1A圖及第1B圖,一種習知之光學觸控系統1主要包括有一螢幕10、一反射板20、一影像處理器30及兩個影像感測模組40。
如第1A圖所示,反射板20是圍繞著螢幕10。在此,反射板20可以是由一回復反射性(retro-reflective)材料所構成,其可將入射光線依原入射路徑反射回去。
兩個影像感測模組40是鄰接於螢幕10,並且兩個影像感測模組40是相對於彼此。在此,如第1A圖及第1B圖所示,每一個影像感測模組40具有一殼體41、一電路板42、一影像感測器43、一濾光器44、複數個聚焦透鏡45及一光源46。殼體41是包覆著影像感測器43、濾光器44、複數個聚焦透鏡45及光源46。影像感測器43是設置於電路板42之上,並且影像感測器43是經由電路板42電性連接於影像處理器30。濾光器44是設置於影像感測器43與聚焦透鏡45之間。
在光學觸控系統1之運作過程中,光源46所發出之入射光線會被反射板20依原入射路徑反射回去,並且依序通過聚焦透鏡45及濾光器44而由影像感測器43所接收。在此,藉由影像感測器43判斷螢幕10上任意位置處之光路是否被遮斷,即可達成辨識觸控操作的效果。
然而,如第1B圖所示,由於影像感測模組40之電路板42及影像感測器43之設置位置皆是垂直於螢幕10之上表面,故整個光學觸控系統1在Y方向上的高度(亦即,整個光學觸控系統1之厚度)會難以被降低,因而會使得整個光學觸控系統1朝薄型化的發展受到相當大的限制。
本發明基本上採用如下所詳述之特徵以為了要解決上述之問題。
本發明之一實施例提供一種光學觸控系統,包括一螢幕;一反射板,圍繞該螢幕;一影像處理器;以及至少一影像感測模組,鄰接於該螢幕,並且具有一影像感測器、一反射鏡及一光源,其中,該影像感測器係電性連接於該影像處理器,該反射鏡係設置於該影像感測器之上,並且係以一特定角度傾斜於該影像感測器,該光源係發出光線至該螢幕之上,以及該反射鏡係將經由該反射板所反射之光線反射至該影像感測器,以進行辨識觸控操作。
根據上述實施例,該影像感測模組更具有一殼體及至少一聚焦透鏡,該殼體係包覆該影像感測器、該反射鏡及該聚焦透鏡,該聚焦透鏡係鄰接於該反射鏡,以及該反射板所反射之光線係經由該聚焦透鏡聚焦後由該反射鏡反射至該影像感測器。
本發明之另一實施例提供一種光學觸控系統,包括一螢幕;一光源板,圍繞該螢幕,並且發出光線至該螢幕之上;一影像處理器;以及至少一影像感測模組,鄰接於該螢幕,並且具有一影像感測器及一反射鏡,其中,該影像感測器係電性連接於該影像處理器,該反射鏡係設置於該影像感測器之上,並且係以一特定角度傾斜於該影像感測器,以及該反射鏡係將該光源板所發出之光線反射至該影像感測器,以進行辨識觸控操作。
根據上述實施例,該影像感測模組更具有一殼體及至少一聚焦透鏡,該殼體係包覆該影像感測器、該反射鏡及該聚焦透鏡,該聚焦透鏡係鄰接於該反射鏡,以及該光源板所發出之光線係經由該聚焦透鏡聚焦後由該反射鏡反射至該影像感測器。
根據本發明之各種實施例之光學觸控系統,該特定角度係為45度。
根據本發明之各種實施例之光學觸控系統,該反射鏡係為一平面鏡。
根據本發明之各種實施例之光學觸控系統,該反射鏡係為一凸面鏡。
根據本發明之各種實施例之光學觸控系統,該反射鏡係為一凹面鏡。
根據本發明之各種實施例之光學觸控系統,該影像感測器係平行於該螢幕,並且該影像感測器之設置位置係不突出至該螢幕之上。
根據本發明之各種實施例之光學觸控系統,該影像感測模組更具有一電路板,以及該影像感測器係設置於該電路板之上,並且係經由該電路板電性連接於該影像處理器。
根據本發明之各種實施例之光學觸控系統,該影像感測器及該電路板係平行於該螢幕,並且該影像感測器及該電路板之設置位置係不突出至該螢幕之上。
為使本發明之上述目的、特徵和優點能更明顯易懂,下文特舉較佳實施例並配合所附圖式做詳細說明。
茲配合圖式說明本發明之較佳實施例。
第一實施例
請參閱第2A圖及第2B圖,本實施例之光學觸控系統100主要包括有一螢幕110、一反射板120、一影像處理器130及兩個影像感測模組140。
如第2A圖所示,反射板120是圍繞著螢幕110。在本實施例之中,反射板120可以是由一回復反射性材料所構成,其可將入射光線依原入射路徑反射回去。
兩個影像感測模組140是鄰接於螢幕110,並且兩個影像感測模組140是相對於彼此。在此,如第2A圖及第2B圖所示,每一個影像感測模組140具有一殼體141、一電路板142、一影像感測器143、一反射鏡144、一聚焦透鏡145及一光源146。
殼體141是包覆著影像感測器143、反射鏡144及聚焦透鏡145。在此,殼體141與電路板142乃是相互卡合而設置於螢幕110之上。
影像感測器143是電性連接於影像處理器130。更具體的來說,影像感測器143是設置於電路板142之上,並且影像感測器143是經由電路板142來電性連接於影像處理器130。特別的是,在本實施例之中,影像感測器143及電路板142之設置位置皆是平行於螢幕110(之上表面),如第2B圖所示。此外,本實施例所採用之影像感測器143可以用來偵測接收(波長為850nm之)紅外光影像。
反射鏡144是設置於影像感測器143之上,並且反射鏡144是以一特定角度θ傾斜於影像感測器143。舉例來說,此特定角度θ可以是45度,但其並不侷限於此。此外,在本實施例之中,反射鏡144除了可以是一平面鏡之外,其還可以是一凸面鏡或一凹面鏡的型式,以改變在螢幕110上方之Y方向的光學放大率。更詳細的來說,如第2D圖所示,當反射鏡144為一凸面鏡144a時,其可用來增加螢幕110上方之Y方向的視野範圍,以允許整個光學觸控系統100在Y方向的組裝公差能被稍微地增大。在另一方面,如第2E圖所示,當反射鏡144為一凹面鏡144b時,其可用來縮小螢幕110上方之Y方向的視野範圍,以達成Y方向之影像局部放大解析的功能。另外,本實施例之反射鏡144還可與一濾光器(未顯示)整合在一起,以允許只有特定單波長之光線(例如,波長為850nm之紅外光)能被反射鏡144所反射。
聚焦透鏡145是鄰接於反射鏡144。
光源146可發出光線(例如,波長為850nm之紅外光)至螢幕110之上,而反射鏡144可將經由反射板120所反射之光線反射至影像感測器143,以進行辨識觸控操作。在此,反射板120所反射之光線乃是經由聚焦透鏡145聚焦後由反射鏡144反射至影像感測器143。
在光學觸控系統100之運作過程中,光源146所發出之入射光線會被反射板120依原入射路徑反射回去,並且通過聚焦透鏡145而由反射鏡144所反射,最後再由影像感測器143所接收。在此,藉由影像感測器143判斷螢幕110上任意位置處之光路是否被遮斷,即可達成辨識觸控操作的效果。
如上所述,由於影像感測模組140之電路板142及影像感測器143之設置位置皆是平行於螢幕110(之上表面),故整個光學觸控系統100在Y方向上的高度(亦即,整個光學觸控系統100之厚度)可以被有效地降低,因而可有利於整個光學觸控系統100朝薄型化的方向發展。
此外,為了達成更加降低本實施例之光學觸控系統100在Y方向上的高度,影像感測模組140與螢幕110之間的配置關係亦可以採用如第2C圖所示之型式。在此,影像感測器143及電路板142之設置位置乃是不突出至螢幕110之上。換言之,影像感測器143及電路板142所在位置之高度是低於螢幕110之上表面,如此一來,整個光學觸控系統100之厚度可以更進一步地被減小,其中光源146亦可以位於低於螢幕110之表面,透過反射鏡144反射其光線。
第二實施例
在本實施例中,與第一實施例相同之元件均標示以相同之符號。
請參閱第3A圖及第3B圖,本實施例之光學觸控系統100’主要包括有一螢幕110、一光源板125、一影像處理器130及兩個影像感測模組140’。
如第3A圖所示,光源板125是圍繞著螢幕110,並且其可發出光線(例如,波長為850nm之紅外光)至螢幕110之上。
兩個影像感測模組140’是鄰接於螢幕110,並且兩個影像感測模組140’是相對於彼此。在此,如第3A圖及第3B圖所示,每一個影像感測模組140’具有一殼體141、一電路板142、一影像感測器143、一反射鏡144及一聚焦透鏡145。
反射鏡144是設置於影像感測器143之上,並且反射鏡144是以一特定角度θ傾斜於影像感測器143。舉例來說,此特定角度θ亦可以是45度,但其並不侷限於此。此外,反射鏡144可將光源板125所發出之光線反射至影像感測器143,以進行辨識觸控操作。在此,光源板125所發出之光線乃是經由聚焦透鏡145聚焦後由反射鏡144反射至影像感測器143。
在光學觸控系統100’之運作過程中,光源板125所發出之光線會通過聚焦透鏡145而由反射鏡144所反射,最後再由影像感測器143所接收。在此,藉由影像感測器143判斷螢幕110上任意位置處之光路是否被遮斷,即可達成辨識觸控操作的效果。
至於本實施例之其他元件構造、特徵或運作方式均與第一實施例相同,故為了使本案之說明書內容能更清晰易懂起見,在此省略其重複之說明。
同樣地,由於影像感測模組140之電路板142及影像感測器143之設置位置皆是平行於螢幕110(之上表面),故整個光學觸控系統100’在Y方向上的高度(亦即,整個光學觸控系統100’之厚度)可以被有效地降低,因而可有利於整個光學觸控系統100’朝薄型化的方向發展。
同樣地,為了達成更加降低本實施例之光學觸控系統100’在Y方向上的高度,影像感測器143及電路板142之設置位置乃是不突出至螢幕110之上。換言之,影像感測器143及電路板142所在位置之高度是低於螢幕110之上表面,如此一來,整個光學觸控系統100’之厚度可以更進一步地被減小。
此外,在本發明所揭露之光學觸控系統100、100’之中,倘若反射鏡144不是以45度之特定角度傾斜於影像感測器143時,則對應的修正關係如第4圖及第5圖所示。
如第4圖所示,影像感測器143之位置與反射鏡144之傾斜角的對應修正關係為:在反射鏡144處於特定角度θ為45度的標準下,當反射鏡144以順時針旋轉角度θ’時,光線之反射角度會偏移2θ’。此時,影像感測器143之位置必須向左位移ΔX=tan2θ’×H,其中,H表示反射鏡144之中心點至影像感測器143之垂直高度。
如第5圖所示,反射鏡144之傾斜角對應的成像大小關係為:在反射鏡144處於特定角度θ為45度的標準下,其在影像感測器143上之成像寬度L=tanΦ×H+tanΦ×H,其中成像寬度與反射鏡144的夾角為2Φ;當反射鏡144以順時針旋轉角度θ’時,其在影像感測器143上之成像寬度L’=tan(Φ+2θ’)+tan(Φ-2θ’),所以當反射鏡144以順時針旋轉角度θ’時,因為成像寬度變化為L’-L,所以影像感測器143的寬度也必須隨成像寬度改變。
雖然本發明已以較佳實施例揭露於上,然其並非用以限定本發明,任何熟習此項技藝者,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,因此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。
1、100、100’...光學觸控系統
10、110...螢幕
20、120...反射板
30、130...影像處理器
40、140、140’...影像感測模組
41、141...殼體
42、142...電路板
43、143...影像感測器
44...濾光器
45、145...聚焦透鏡
46、146...光源
125...光源板
144...反射鏡
144a...凸面鏡
144b...凹面鏡
θ...特定角度
θ’...角度
Φ...夾角
H...垂直高度
L、L’...成像寬度
第1A圖係顯示一種習知之光學觸控系統之平面示意圖;
第1B圖係顯示根據第1A圖之光學觸控系統之部分剖面示意圖;
第2A圖係顯示本發明之第一實施例之光學觸控系統之平面示意圖;
第2B圖係顯示根據第2A圖之光學觸控系統之一種部分剖面示意圖;
第2C圖係顯示根據第2A圖之光學觸控系統之另一種部分剖面示意圖;
第2D圖係顯示本發明之第一實施例之光學觸控系統之影像感測模組之一種變化形式之剖面示意圖;
第2E圖係顯示本發明之第一實施例之光學觸控系統之影像感測模組之另一種變化形式之剖面示意圖;
第3A圖係顯示本發明之第二實施例之光學觸控系統之平面示意圖;
第3B圖係顯示根據第3A圖之光學觸控系統之部分剖面示意圖;
第4圖係顯示本發明之光學觸控系統之影像感測器之位置與反射鏡之傾斜角的對應修正關係示意圖;以及
第5圖係顯示本發明之光學觸控系統之反射鏡之傾斜角與對應的成像大小關係示意圖。
110...螢幕
140...影像感測模組
141...殼體
142...電路板
143...影像感測器
144...反射鏡
145...聚焦透鏡
θ...特定角度
Claims (6)
- 一種光學觸控系統,包括:一螢幕;一反射板,圍繞該螢幕;一影像處理器;以及至少一影像感測模組,鄰接於該螢幕,並且具有一影像感測器、一反射鏡、一光源及一電路板,其中,該影像感測器係設置於該電路板之上,並經由該電路板電性連接於該影像處理器,該反射鏡係設置於該影像感測器之上,並且係以一特定角度傾斜於該影像感測器,該光源係發出光線至該螢幕之一上表面之上,以及該反射鏡係將經由該反射板所反射之光線反射至該影像感測器之一表面,以進行辨識觸控操作,該影像感測器之該表面及該電路板係平行於該螢幕之該上表面,並且該影像感測器及該電路板之設置位置係不突出至該螢幕之該上表面之上。
- 如申請專利範圍第1項所述之光學觸控系統,其中,該反射鏡係為一平面鏡、一凸面鏡或一凹面鏡。
- 如申請專利範圍第1項所述之光學觸控系統,其中,該影像感測模組更具有一殼體及至少一聚焦透鏡,該殼體係包覆該影像感測器、該反射鏡及該聚焦透鏡,該聚焦透鏡係鄰接於該反射鏡,以及該反射板所反射之光線係經由該聚焦透鏡聚焦後由該反射鏡反射至該影像感測器。
- 一種光學觸控系統,包括:一螢幕;一光源板,圍繞該螢幕,並且發出光線至該螢幕之一 上表面之上;一影像處理器;以及至少一影像感測模組,鄰接於該螢幕,並且具有一影像感測器、一反射鏡及一電路板,其中,該影像感測器係設置於該電路板之上,並經由該電路板電性連接於該影像處理器,該反射鏡係設置於該影像感測器之上,並且係以一特定角度傾斜於該影像感測器,以及該反射鏡係將該光源板所發出之光線反射至該影像感測器之一表面,以進行辨識觸控操作,該影像感測器之該表面及該電路板係平行於該螢幕之該上表面,並且該影像感測器及該電路板之設置位置係不突出至該螢幕之該上表面之上。
- 如申請專利範圍第4項所述之光學觸控系統,其中,該反射鏡係為一平面鏡、一凸面鏡或一凹面鏡。
- 如申請專利範圍第4項所述之光學觸控系統,其中,該影像感測模組更具有一殼體及至少一聚焦透鏡,該殼體係包覆該影像感測器、該反射鏡及該聚焦透鏡,該聚焦透鏡係鄰接於該反射鏡,以及該光源板所發出之光線係經由該聚焦透鏡聚焦後由該反射鏡反射至該影像感測器。
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