TWI588717B

TWI588717B - 光學觸控系統及其光學感測裝置

Info

Publication number: TWI588717B
Application number: TW105128450A
Authority: TW
Inventors: 洪惠泰; 施岳宏; 鄭竣元
Original assignee: 光峰科技股份有限公司
Priority date: 2016-09-02
Filing date: 2016-09-02
Publication date: 2017-06-21
Also published as: TW201812554A; US10452204B2; US20180067575A1

Description

光學觸控系統及其光學感測裝置

本發明涉及一種觸控系統及其感測裝置，特別是涉及一種光學觸控系統及其光學感測裝置。

現有技術中，應用於顯示面板的光學觸控裝置主要包括一光幕發射器與一感光元件，其原理為利用光幕發射器在一面板前產生一不可見光幕，並利用感光元件對面板進行光感測。當一觸控物體觸控面板，將在觸控位置阻斷不可見光幕的光行進路線，而使感光元件自觸控位置開始無法偵測到光訊號，此時由感光元件開始停止接收光訊號的位置即可得知觸控位置。

然而，現有的光學觸控裝置中，感光元件與光幕發射器為分離設置，這樣的分離設置可能導致觸控時間點與感光元件感測到觸控位置的時間點之間有落差，降低使用品質；其次，感光元件與光幕發射器的分離設置，往往使得在使用光學觸控裝置時須花費時間調整感光元件與光幕發射器的相對位置；另外，由於分離設置，感光元件與光幕發射器需個別安裝於顯示面板，使得感光元件與光幕發射器的製作成本昂貴；最後，感光元件與光幕發射器的分離也使光學觸控裝置不便安裝。

故，如何通過結構設計的改良來克服上述的缺陷，為本領域所欲解決的重要課題之一。

本發明目的之一為針對上述現有技術的不足而提供一種光學觸控系統及其光學感測裝置。

為了解決上述的技術問題，本發明所採用的其中一技術方案是，提供一種光學感測裝置，其應用於一顯示器，所述顯示器具有一顯示平面，所述光學感測裝置包括：一連接支架、一光幕產生模組以及一光學感測模組。所述連接支架具有一第一末端部以及一與所述第一末端部彼此相反設置的第二末端部；所述光幕產生模組設置在所述連接支架的所述第一末端部與所述第二末端部之間，其中，所述光幕產生模組包括一電性連接於所述顯示器的光發射單元，以用於產生一平行於所述顯示平面的不可見光幕；所述光學感測模組設置在所述連接支架的所述第二末端部上，其中，所述光學感測模組包括一電性連接於所述顯示器的光感測單元，以用於擷取一觸控物體在所述不可見光幕上的所在位置的觸控位置資訊。

為了解決上述的技術問題，本發明所採用的另外一技術方案是，提供一種光學觸控系統，其包括：一顯示器以及一光學感測裝置。所述顯示器具有一顯示平面。所述光學感測裝置包括：一連接支架、一光幕產生模組以及一光學感測模組。所述連接支架具有一第一末端部以及一與所述第一末端部彼此相對應的第二末端部；所述光幕產生模組設置在所述連接支架的所述第一末端部與所述第二末端部之間，其中，所述光幕產生模組包括一電性連接於所述顯示器的光發射單元，以用於產生一平行於所述顯示平面的不可見光幕；所述光學感測模組設置在所述連接支架的所述第二末端部上，其中，所述光學感測模組包括一電性連接於所述顯示器的光感測單元，以用於擷取一觸控物體在所述不可見光幕上的所在位置的觸控位置資訊；其中，所述光學感測裝置包括一電性連接於所述光感測單元與所述顯示器之間的控制模組，由所述光學感測模組所擷取到的所述觸控位置資訊能通過所述控制模組以傳送至所述顯示器。

本發明的有益效果在於，本發明技術方案所提供的光學觸控系統及其光學感測裝置使光感測單元與光幕產生器通過模組化以合而為一，其不僅可解決觸控時間點與光感測單元偵測到觸控位置的時間點之間的落差，使觸控的行為與觸控的偵測更為同步，還可以通過光感測單元與光幕產生器的模組化以降低製作成本；另外，光學感測裝置使光學感測模組與光幕產生模組之間的相對位置可於出廠前校正完成，在使用時不需花費時間調整光學感測模組與光幕產生模組的相對位置。此外，本發明還可以通過光感測單元與光幕產生器的模組化，以使得本發明的光學觸控系統及其光學感測裝置便於安裝。

為更進一步詳述本發明的特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明的詳細說明與附圖，然而所提供的附圖僅用於提供參考與說明，並非用來對本發明加以限制。

Z‧‧‧光學觸控系統

D‧‧‧顯示器

D100‧‧‧顯示平面

S‧‧‧光學感測裝置

1‧‧‧連接支架

101‧‧‧第一末端部

102‧‧‧第二末端部

10‧‧‧導電線

2‧‧‧光幕產生模組

20‧‧‧光發射單元

L1‧‧‧不可見光幕

3‧‧‧光學感測模組

30‧‧‧光感測單元

4‧‧‧控制模組

5‧‧‧發光模組

50‧‧‧LED發光元件

L2‧‧‧裝飾光線

B‧‧‧透光板

M‧‧‧雙面鏡

圖1為本發明的光學觸控系統及其光學感測裝置的功能方塊圖。

圖2為根據本發明第一實施例的光學觸控系統的示意圖。

圖3為根據本發明第一實施例的光學觸控系統於發光模組投射裝飾光源於顯示器時的示意圖。

圖4為本發明第二實施例的光學觸控系統的示意圖。

圖5為本發明第三實施例的光學觸控系統的示意圖。

以下是通過特定的具體實施例來說明本發明所公開有關“光學觸控系統及其光學感測裝置”的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所公開的內容瞭解本發明的優點與效果。本發明可通過其他不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節也可基於不同觀點與應用，在不悖離本發明的精神下進行各種修飾與變更。另外，本發明的附圖僅為簡單示意說明，並非依實際尺寸的描繪，予以聲明。以下的實施方式將進一步詳細說明本發明的相關技術內容，但所公開的內容並非用以限制本發明的技術範圍。以下的實施方式所公開的內容，請一併參閱圖1至圖5所示。

[第一實施例]

請參閱圖1、圖2及圖3。本發明第一實施例提供一種光學觸控系統Z，其包括：一顯示器D以及一光學感測裝置S。顯示器D具有一顯示平面D100。光學感測裝置S包括：一連接支架1、一光幕產生模組2以及一光學感測模組3。連接支架1具有一第一末端部101以及一與第一末端部101彼此相對應的第二末端部102。光幕產生模組2設置在連接支架1的第一末端部101與第二末端部102之間，其中，光幕產生模組2包括一電性連接於顯示器D的光發射單元20，以用於產生一平行於顯示平面D100的不可見光幕L1。光學感測模組3設置在連接支架1的第二末端部102上，其中，光學感測模組3包括一電性連接於顯示器D的光感測單元30(例如CMOS感測器)，以用於擷取一觸控物體在不可見光幕上的所在位置的觸控位置資訊。更進一步來說，光學感測裝置S包括一電性連接於光感測單元30與顯示器D之間的控制模組4，由光學感測模組3所擷取到的觸控位置資訊能通過控制模組4以傳送至顯示器。

詳細而言，當一觸控物體(例如使用者的手指)於一觸控位置碰觸顯示器D時，觸控物體將在觸控位置前阻斷不可見光幕L1的光行進路線，而使光感測單元30自觸控位置開始無法偵測到光訊號，此時由光感測單元30開始停止接收光訊號的位置即可得知觸控位置。接著，控制模組4將觸控位置的資訊傳送至顯示器D，使顯示器D能對應觸控位置資訊而執行相應指令，藉此，光學觸控系統Z實現了顯示器觸控功能。

在本實施例中，顯示器D可為一無邊框的顯示螢幕，並且連接支架1的第一末端部101設置在顯示器D上。此外，在此實施例中，光發射單元20為一不可見雷射光發射器，然而，本發明不限於此，在其他實施例中，光發射單元亦可為其他種類不可見光發射器，例如：紅外光發射器。

根據本發明第一實施例的光學感測裝置S還進一步包括一發光模組5，發光模組5設置在連接支架1的第二末端部102上，其中，發光模組5包括至少一電性連接於顯示器D的LED發光元件50，以用於投射一裝飾光源於顯示器上。詳細而言，如圖3所示，LED發光元件50向顯示器投射裝飾光線L2以美化顯示器的外觀，同時降低連接支架的存在感，使光學感測裝置S的外觀不顯突兀，而更融入整體的光學觸控系統Z。更精確地說，在本實施例中，藉由使用者觸摸顯示器D，可使顯示器D與LED發光元件50交互點滅。亦即，當不使用顯示器D時，可觸摸顯示器D以關閉顯示器D的顯示功能，並同時使LED發光元件50投射裝飾光線L2於顯示器D，而當使用者欲使用顯示器D時，可再觸摸顯示器D以啟動顯示器D的顯示功能，並同時關閉LED發光元件50。然而，本發明不限於此，在其他實施例中，也可以採用多個LED發光元件50，並且LED發光元件50可供作照明燈使用。

更進一步來說，光幕產生模組2、光學感測模組3以及發光模組5都可通過一內埋在連接支架內部的導電線10，以電性連接於顯示器D。因此，光幕產生模組2、光學感測模組3以及發光模組5可以通過導電線10以共用顯示器D所提供的電源。藉此，光幕產生模組2不須個別安裝於顯示器D，降低了整體光學觸控系統Z的成本。

承上所述，控制模組4會同時電性連接於光幕產生模組2、光學感測模組3以及發光模組5，所以光幕產生模組2、光學感測模組3以及發光模組5可以共用控制模組4，以使得顯示器D所提供的電源能通過控制模組4，以傳送至光幕產生模組2、光學感測模組3以及發光模組5。藉由控制模組4電性連接於光幕產生模組 2與顯示器D之間，以及電性連接於光學感測模組3與顯示器D之間，使得光學觸控的感測可與觸控行為同步而不產生延遲。

[第二實施例]

請參閱圖1及圖4。本實施例中，光學觸控系統Z的顯示器D為一有邊框的顯示螢幕，且光學觸控系統Z包括一透光板B，透光板B設置在顯示器D與不可見光幕L1之間，且光幕產生模組2設置在靠近透光板B的頂部的位置。本實施例中的光學觸控系統Z中與第一實施例的光學觸控系統Z具有相同元件標號的元件為與第一實施例的對應元件相同，於此不再贅述。

若直接將光幕產生模組2設置在有邊框的顯示器D上，不可見光幕L1與顯示平面D100將存在一間距，此間距會造成光感測單元30所測得的觸控位置相較實際觸控位置有誤差。而藉由透光板B的設置，使用者將可利用以透光板B為基準面來進行觸控，故透光板B的設置可縮短不可見光幕L1與實際觸控位置之間的距離，使觸控位置的偵測更為精確。

[第三實施例]

請參閱圖1及圖5。光學觸控系統Z包括一雙面鏡M，雙面鏡M設置在顯示器D與不可見光幕L1之間，且光幕產生模組2設置在靠近雙面鏡M的頂部的位置。顯示器D可為有邊框或無邊框的顯示螢幕，圖5以無邊框的顯示螢幕為例。本實施例中的光學觸控系統Z中與第一實施例的光學觸控系統Z具有相同元件標號的元件為與第一實施例的對應元件相同，於此不再贅述。

在本實施例中，當不使用顯示器D時，雙面鏡M具有鏡子的功能，而當使用者觸碰雙面鏡M時，將會觸發顯示器D啟動顯示功能，而使用者可通過雙面鏡M看見顯示器D的顯示畫面，並可藉由觸碰雙面鏡M以控制顯示器D的顯示內容。

本實施例可應用在家庭、餐廳、公共空間及工商場所等，當未使用顯示器D時，光學觸控系統Z外觀看來為一般鏡子，而當使用者觸摸雙面鏡M時，即會觸動顯示器D的顯示功能。因此，根據本實施例所提供的光學觸控系統Z，可以提供給使用者使用鏡子以及顯示器的雙重功能。

值得一提的是，光學觸控系統Z可以另外加裝一酒精濃度偵測裝置(例如使用CO2感測器)。當使用者在使用具有雙面鏡M的光學觸控系統Z時，光學觸控系統Z即可通過位於雙面鏡M背後的顯示器D提供文字或者聲音的警示訊息，以提醒使用者目前可能處於酒精濃度超標的狀態。此時，顯示器D可提供一測試遊戲給使用者，以進一步判斷使用者的酒精濃度是否真的已經處於超標的狀態。然而，本發明不以上述所舉的例子為限。

[實施例的有益效果]

綜上所述，本發明的有益效果在於，本發明技術方案所提供的光學觸控系統Z使光感測單元30與光發射單元20通過模組化以合而為一，其不僅可解決觸控時間點與光感測單元偵測到觸控位置的時間點之間的落差，使觸控的行為與觸控的偵測更為同步，還可以通過光感測單元30與光發射單元20的模組化以降低製作成本；另外，光學感測裝置S使光學感測模組3與光幕產生模組2的相對位置可於出廠前校正完成，在使用時不需花費時間調整光學感測模組3與光幕產生模組2的相對位置。此外，本發明還可以通過光感測單元30與光發射單元20的模組化，以使得本發明的光學觸控系統及其光學感測裝置便於安裝。

以上所公開的內容僅為本發明的優選可行實施例，並非因此侷限本發明的申請專利範圍，所以凡是運用本發明說明書及附圖內容所做的等效技術變化，均包含於本發明的申請專利範圍內。