TWI511003B - 光學觸控裝置及其邊框 - Google Patents

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Description

光學觸控裝置及其邊框
本發明有關於一種光學觸控裝置及其邊框，尤指一種可有效抑制背景雜訊之邊框，其適用於光學觸控裝置。
由於目前的消費性電子產品皆以輕、薄、短、小為設計之方向，因此，產品上已無空間容納如滑鼠、鍵盤等傳統輸入之工具。隨著觸控裝置技術的進步，在各種消費性電子產品中，例如顯示器、一體機(All in One)、行動電話、個人數位助理(Personal Digital Assistant，PDA)等產品已廣泛地使用觸控裝置作為其資料輸入之工具。目前，光學觸控裝置相較其他觸控技術，如電阻式、電容式、超音波式或投影影像式等，有更低成本與更易達成的優勢。
一般常見的光學觸控裝置係利用發光單元提供光源照射在觸控物件(例如，手指或觸控筆)上。待觸控物件反光，再經由影像感測單元接收反光並成像。觸控物件的反光訊號與背景雜訊之可分辨性的高低正是影像處理演算法難易的關鍵因素之一。明言之，訊號之可分辨性愈高，則影像處理演算法就愈容易處理與掌握，反之，則影像處理演算法會變得更複雜，且需動用更高階之運算處理器。
一般而言，光學觸控裝置中的邊框係決定背景雜訊強弱的因素之一。請參閱第1圖以及第2圖，第1圖為先前技術之邊框1的示意圖，第2圖為由第1圖中的邊框1量測得到之訊雜比的分佈圖。如第1圖所示，邊框1係呈三角柱狀。如第2圖所示，由邊框1量測得到之訊雜比來看，其背景雜訊顯得非常大且紊亂，亦即邊框1對背景雜訊之抑制效果不佳。
本發明提供一種可有效抑制背景雜訊之邊框，其適用於光學觸控裝置，以解決上述之問題。
根據一實施例，本發明之光學觸控裝置包含一指示平面、一影像感測單元、一發光單元以及一邊框。指示平面上定義一感測區。影像感測單元設置於指示平面之一角落。發光單元設置於影像感測單元旁，用以發出光線進入感測區。邊框設置於指示平面之一側。邊框包含二第一斜面，其中此二第一斜面相互鄰接且面向感測區。
根據另一實施例，本發明之邊框適用於一光學觸控裝置。邊框包含二第一斜面，且二第一斜面相互鄰接。
根據另一實施例，本發明之光學觸控裝置包含一指示平面、一影像感測單元、一發光單元以及一邊框。指示平面上定義一感測區。影像感測單元設置於指示平面之一角落。發光單元設置於影像感測單元旁，用以發出光線進入感測區。邊框設置於指示平面之一側。邊框包含複數個曲面，其中曲面間隔排列且面向感測區。
根據另一實施例，本發明之邊框適用於一光學觸控裝置。邊框包含複數個曲面，其中曲面間隔排列。
綜上所述，本發明係將邊框面向感測區之一側設計成相互鄰接的斜面或間隔排列的曲面。換言之，本發明係利用複合斜面或曲面之散射與反射特性，以使反射光偏離影像感測單元。由於反射光是背景雜訊之形成主因，因此，使反射光偏離即可有效抑制背景雜訊。
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。
請參閱第3圖至第5圖，第3圖為根據本發明一實施例之光學觸控裝置3的示意圖，第4圖為第3圖中的光學觸控裝置3沿X-X線的局部剖面圖，第5圖為由第4圖中的邊框36量測得到之訊雜比的分佈圖。如第3圖所示，光學觸控裝置3包含一指示平面30、二影像感測單元32、二發光單元34以及三邊框36。指示平面30上定義一感測區300。二影像感測單元32分別設置於指示平面30之相對二角落。二發光單元34分別設置於二影像感測單元32旁，用以發出光線進入感測區300。三邊框36分別設置於指示平面30之三側，用以使反射光偏離影像感測單元32，進而抑制背景雜訊的產生。
於實際應用中，影像感測單元32可為電荷耦合元件(Charge-coupled Device,CCD)感測器或互補式金屬氧化半導體(Complementary Metal-Oxide Semiconductor,CMOS)感測器，但不以此為限；發光單元34可為發光二極體，但不以此為限；邊框36可由塑膠材料(例如，熱塑性塑膠材料)經由抽拉製程或射出成型製程製造而成，但不以此為限。
一般而言，光學觸控裝置3中還會設有運作時必要的軟硬體元件，如顯示面板、中央處理單元(Central Processing Unit，CPU)、記憶體(memory)、儲存裝置(storage device)、電源供應器、作業系統等，視實際應用而定。上述元件之功能為習知技藝之人可輕易達成並加以運用，在此不再詳加贅述。
如第4圖所示，邊框36包含二第一斜面360，其中二第一斜面360相互鄰接且面向指示平面30之感測區300。此外，二第一斜面360夾一第一角度α1，且第一角度α1介於75度與120度之間。於此實施例中，二第一斜面360朝遠離邊框36之一背面362的方向突出(如箭頭A1方向)。背面362之高度H介於2.5毫米與15毫米之間，且二第一斜面360之垂直長度L介於0.2H與0.75H之間。於此實施例中，邊框36可經由抽拉製程製造而成如第4圖所示之中空條狀結構，以節省製造邊框36的材料，進而降低製造成本。當發光單元34發出之光線照射在二第一斜面360上時，二第一斜面360即可使反射光偏離影像感測單元32，進而有效抑制背景雜訊的產生。如第5圖所示，由邊框36量測得到之訊雜比來看，其背景雜訊顯得非常小，亦即邊框36對背景雜訊之抑制效果非常好。
請參閱第6圖以及第7圖，第6圖為根據本發明另一實施例之邊框36'設置於指示平面30之一側的局部剖面圖，第7圖為由第6圖中的邊框36'量測得到之訊雜比的分佈圖。第3圖中的光學觸控裝置3之邊框36可以第6圖中的邊框36'替換。如第6圖所示，邊框36'包含二第一斜面360，其中二第一斜面360相互鄰接且面向指示平面30之感測區300。此外，二第一斜面360夾一第一角度α1，且第一角度α1介於75度與120度之間。於此實施例中，二第一斜面360朝邊框36之一背面362的方向內凹(如箭頭A2方向)。背面362之高度H介於2.5毫米與15毫米之間，且二第一斜面360之垂直長度L介於0.1H與0.5H之間。此外，邊框36'另包含二圓弧面364，其中二圓弧面364分別連接於二第一斜面360之二側且朝遠離背面362的方向突出(如箭頭A1方向)。於此實施例中，二圓弧面364之曲率半徑Rc大於或等於0.5毫米。需說明的是，當圓弧面364之曲率半徑Rc趨近於無限大時，則圓弧面364會趨近於平面。於此實施例中，邊框36'可經由抽拉製程製造而成如第6圖所示之中空條狀結構，以節省製造邊框36'的材料，進而降低製造成本。當發光單元34發出之光線照射在二第一斜面360與二圓弧面364上時，二第一斜面360與二圓弧面364即可使反射光偏離影像感測單元32，進而有效抑制背景雜訊的產生。如第7圖所示，由邊框36'量測得到之訊雜比來看，其背景雜訊顯得非常小，亦即邊框36'對背景雜訊之抑制效果非常好。
請參閱第8圖，第8圖為根據本發明另一實施例之邊框36"設置於指示平面30之一側的局部剖面圖。第3圖中的光學觸控裝置3之邊框36可以第8圖中的邊框36"替換。如第8圖所示，邊框36"包含二第一斜面360、二第二斜面366以及二第三斜面368，其中二第一斜面360相互鄰接，二第二斜面366相互鄰接且連接於二第一斜面360之一側，二第三斜面368相互鄰接且連接於二第一斜面360之另一側，且二第一斜面360、二第二斜面366與二第三斜面368皆面向指示平面30之感測區300。此外，二第一斜面360夾一第一角度α1，二第二斜面366夾一第二角度α2，二第三斜面368夾一第三角度α3，且第一角度α1、第二角度α2與第三角度α3皆介於75度與120度之間。於此實施例中，二第一斜面360、二第二斜面366與二第三斜面368皆朝遠離邊框36之一背面362的方向突出(如箭頭A1方向)。背面362之高度H介於2.5毫米與15毫米之間，且二第一斜面360、二第二斜面366與二第三斜面368之垂直長度L介於0.08H與0.3H之間。此外，二第二斜面366與二第一斜面360之間距P為1/3H，且二第三斜面368與二第一斜面360之間距P亦為1/3H。於此實施例中，邊框36"可經由抽拉製程製造而成如第8圖所示之中空條狀結構，以節省製造邊框36"的材料，進而降低製造成本。當發光單元34發出之光線照射在二第一斜面360、二第二斜面366與二第三斜面368上時，二第一斜面360、二第二斜面366與二第三斜面368即可使反射光偏離影像感測單元32，進而有效抑制背景雜訊的產生。
請參閱第9圖，第9圖為根據本發明另一實施例之邊框36'''設置於指示平面30之一側的示意圖。第3圖中的光學觸控裝置3之邊框36可以第9圖中的邊框36'''替換。如第9圖所示，邊框36'''設置於指示平面30之一側。邊框36'''包含複數個曲面370，其中曲面370間隔排列且面向指示平面30之感測區300。曲面370之間距P介於0.8毫米與2毫米之間，且曲面370之曲率半徑Rc介於3毫米與20毫米之間。此外，邊框36'''之高度H介於2.5毫米與15毫米之間，且邊框36'''之寬度W介於0.8H與1.2H之間。於此實施例中，邊框36'''可經由射出成型製程製造而成。當發光單元34發出之光線照射在曲面370上時，曲面370即可使反射光偏離影像感測單元32，進而有效抑制背景雜訊的產生。
相較於先前技術，本發明係將邊框面向感測區之一側設計成相互鄰接的斜面或間隔排列的曲面。換言之，本發明係利用複合斜面或曲面之散射與反射特性，以使反射光偏離影像感測單元。由於反射光是背景雜訊之形成主因，因此，使反射光偏離即可有效抑制背景雜訊。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
1、36、36'、36"、36'''．．．邊框
3．．．光學觸控裝置
30．．．指示平面
32．．．影像感測單元
34．．．發光單元
300．．．感測區
360．．．第一斜面
362．．．背面
364．．．圓弧面
366．．．第二斜面
368．．．第三斜面
370．．．曲面
α1．．．第一角度
α2．．．第二角度
α3．．．第三角度
H．．．高度
L．．．垂直長度
W．．．寬度
Rc．．．曲率半徑
P．．．間距
A1、A2．．．箭頭
第1圖為先前技術之邊框的示意圖。
第2圖為由第1圖中的邊框量測得到之訊雜比的分佈圖。
第3圖為根據本發明一實施例之光學觸控裝置的示意圖。
第4圖為第3圖中的光學觸控裝置沿X-X線的局部剖面圖。
第5圖為由第4圖中的邊框量測得到之訊雜比的分佈圖。
第6圖為根據本發明另一實施例之邊框設置於指示平面之一側的局部剖面圖。
第7圖為由第6圖中的邊框量測得到之訊雜比的分佈圖。
第8圖為根據本發明另一實施例之邊框設置於指示平面之一側的局部剖面圖。
第9圖為根據本發明另一實施例之邊框設置於指示平面之一側的示意圖。
30．．．指示平面
36．．．邊框
300．．．感測區
360．．．第一斜面
362．．．背面
α1．．．第一角度
H．．．高度
L．．．垂直長度
A1．．．箭頭

Claims (20)

  1. 一種光學觸控裝置，包含：一指示平面，其上定義一感測區；一影像感測單元，設置於該指示平面之一角落；一發光單元，設置於該影像感測單元旁，用以發出光線進入該感測區；以及一邊框，設置於該指示平面之一側，該邊框包含二第一斜面，該二第一斜面相互鄰接且面向該感測區；其中，該二第一斜面朝該邊框之一背面的方向內凹，該邊框另包含二圓弧面，該二圓弧面分別連接於該二第一斜面之二側且朝遠離該背面的方向突出，該二圓弧面與該二第一斜面沿垂直該指示平面的方向排列。
  2. 如請求項1所述之光學觸控裝置，其中該二第一斜面朝遠離該邊框之一背面的方向突出。
  3. 如請求項2所述之光學觸控裝置，其中該背面之高度H介於2.5毫米與15毫米之間，該二第一斜面之垂直長度介於0.2H與0.75H之間。
  4. 如請求項2所述之光學觸控裝置，其中該邊框另包二第二斜面以及二第三斜面，該二第二斜面相互鄰接且連接於該二第一斜面之一側，該二第三斜面相互鄰接且連接於該二第一斜面之另一側。
  5. 如請求項4所述之光學觸控裝置，其中該二第一斜面夾一第一 角度，該二第二斜面夾一第二角度，該二第三斜面夾一第三角度，該第一角度、該第二角度與該第三角度皆介於75度與120度之間。
  6. 如請求項4所述之光學觸控裝置，其中該背面之高度H介於2.5毫米與15毫米之間，該二第一斜面、該二第二斜面與該二第三斜面之垂直長度介於0.08H與0.3H之間，該二第二斜面與該二第一斜面之間距為1/3H，且該二第三斜面與該二第一斜面之間距亦為1/3H。
  7. 如請求項1所述之光學觸控裝置，其中該背面之高度H介於2.5毫米與15毫米之間，該二第一斜面之垂直長度介於0.1H與0.5H之間。
  8. 如請求項1所述之光學觸控裝置，其中該二圓弧面之曲率半徑大於或等於0.5毫米。
  9. 一種邊框，適用於一光學觸控裝置，該邊框包含二第一斜面以及二圓弧面，該二第一斜面相互鄰接，該二第一斜面朝該邊框之一背面的方向內凹，該二圓弧面分別連接於該二第一斜面之二側且朝遠離該背面的方向突出，該光學觸控裝置包含一指示平面，當該邊框設置於該指示平面之一側時，該二圓弧面與該二第一斜面沿垂直該指示平面的方向排列。
  10. 如請求項9所述之邊框，其中該二第一斜面朝遠離該邊框之一背面的方向突出。
  11. 如請求項10所述之邊框，其中該背面之高度H介於2.5毫米與15毫米之間，該二第一斜面之垂直長度介於0.2H與0.75H之 間。
  12. 如請求項10所述之邊框，其中該邊框另包二第二斜面以及二第三斜面，該二第二斜面相互鄰接且連接於該二第一斜面之一側，該二第三斜面相互鄰接且連接於該二第一斜面之另一側。
  13. 如請求項12所述之邊框，其中該二第一斜面夾一第一角度，該二第二斜面夾一第二角度，該二第三斜面夾一第三角度，該第一角度、該第二角度與該第三角度皆介於75度與120度之間。
  14. 如請求項12所述之邊框，其中該背面之高度H介於2.5毫米與15毫米之間，該二第一斜面、該二第二斜面與該二第三斜面之垂直長度介於0.08H與0.3H之間，該二第二斜面與該二第一斜面之間距為1/3H，且該二第三斜面與該二第一斜面之間距亦為1/3H。
  15. 如請求項9所述之邊框，其中該背面之高度H介於2.5毫米與15毫米之間，該二第一斜面之垂直長度介於0.1H與0.5H之間。
  16. 如請求項9所述之邊框，其中該二圓弧面之曲率半徑大於或等於0.5毫米。
  17. 一種光學觸控裝置，包含：一指示平面，其上定義一感測區；一影像感測單元，設置於該指示平面之一角落；一發光單元，設置於該影像感測單元旁，用以發出光線進入該感測區；以及一邊框，設置於該指示平面之一側，該邊框包含複數個弧形曲面，該等弧形曲面間隔排列且面向該感測區，每一該弧 形曲面之一端連接於該指示平面。
  18. 如請求項17所述之光學觸控裝置，其中該等弧形曲面之間距介於0.8毫米與2毫米之間。
  19. 如請求項17所述之光學觸控裝置，其中該等弧形曲面之曲率半徑介於3毫米與20毫米之間。
  20. 如請求項17所述之光學觸控裝置，其中該邊框之高度H介於2.5毫米與15毫米之間，該邊框之寬度介於0.8H與1.2H之間。
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