TWI408588B

TWI408588B - 光源發射器定位方法與光學式觸控裝置

Info

Publication number: TWI408588B
Application number: TW99124313A
Authority: TW
Inventors: Hsin Chih Tung
Original assignee: Lecc Technology Co Ltd
Priority date: 2010-07-23
Filing date: 2010-07-23
Publication date: 2013-09-11
Also published as: TW201205388A

Description

光源發射器定位方法與光學式觸控裝置

一種光學式觸控裝置與光源發射器定位方法，尤指一種組裝光學式觸控裝置的定位技術。

電阻式或電容式之觸控裝置必須額外之薄膜製程，此薄膜製程將影響面板之透明性能。同時，傳統的光學式觸控裝置是利用光線來偵測觸控面板表面接受手指觸摸的位置，因此不會影響該面板之透明性能，可較上述採用電阻式或電容式之觸控裝置擁有更佳的視覺效果。

傳統的光學式觸控裝置1其原理在於透過兩個角落的CCD/CMOS感測器，偵測接近物體所形成的陰影，經由三角定位找出觸控的位置。

請參閱第一圖。第一圖為傳統的光學式觸控裝置之元件示意圖。傳統的光學式觸控裝置1包含一觸控面板10、二個光源發射器11a、11b及二個CCD/CMOS感測器13a、13b。觸控面板10表面具有一觸控區102，二個光源發射器11a、11b相對置於觸控面板10上之兩端角處，且光源發射器11a、11b各自連續投射一散射光線110a、110b覆蓋於觸控區102表面上方。該等二個CCD/CMOS感測器13a、13b各別鄰近光源發射器11a、11b分置於觸控面板10上之兩端角處，以偵測接近物體所形成的陰影，再經由三角定位找出觸控的位置S1。

為了保持觸控面板10之透明性能，傳統的光學式觸控裝置1通常採用能夠發射非可見光的雷射二極體作為光源發射器11a、11b。然而，採用非可見光的雷射二極體作為光源發射器11a、11b的實施，需要相當長的時間才能夠完成光源發射器11a、11b定位，此實施係嚴重影響到組裝的效率，導致相當高的人力成本。

有鑑於此，本發明提供一種光源發射器定位方法，該方法係利用雙波長光源發射器發射出的可見光線對準預設的標記，作為雙波長光源發射器定位在光學式觸控裝置中的依據，進而達到提高光學式觸控裝置組裝時的效率及品質的目的。

本發明的實施例之光學式觸控裝置包括一觸控面板與一雙波長光源發射器。其中，觸控面板具一觸控區、一光源設置區及一定位標記。雙波長光源發射器設置於觸控面板之光源設置區，同時，雙波長光源發射器內部具一可見光雷射二極體與一非可見光雷射二極體，其中，非可見光雷射二極體用以產生對準定位標記之一非可見光線，可見光雷射二極體用以產生對準定位標記之一可見光線。

本發明的實施例之光源發射器定位方法，步驟包括：首先，提供一個具有一可見光雷射二極體與一非可見光雷射二極體的雙波長光源發射器，雙波長光源發射器置放於一觸控面板之一光源設置區上。接著，驅動雙波長光源發射器之可見光雷射二極體，以發射一可見光線。然後，校正雙波長光源發射器於光源設置區上的一適當位置，俾使可見光線對準觸控面板之一定位標記。最後，禁能(disable)雙波長光源發射器之可見光雷射二極體，俾使可見光雷射二極體無法發射可見光線。

綜上所述，本實施例揭露之光源發射器定位方法係提供組裝人員憑著肉眼可見的光線，作為光源發射器定位在光學式觸控裝置中的判斷依據。如此，本實施例能夠讓光源發射器更準確且快速的達成定位的目的，同時也增進了光學式觸控裝置組裝上的方便性，達到降低人力花費的目的。

然而，為能確實且充分揭露本發明，併予列舉出較佳實施例，請配合參照圖示而詳細說明如後述：

請參考第二圖。第二圖揭示本發明之一實施例的雙波長光源發射器定位前、後的結構示意圖。本實施例之光學式觸控裝置2a包括一觸控面板20與一雙波長光源發射器21。其中，觸控面板20具一觸控區202、一光源設置區204及一定位標記206。同時，雙波長光源發射器21設置於觸控面板20之光源設置區204。前述中，光源設置區204可以是觸控面板20之周邊之任一處。實務上，光學式觸控裝置2a兩角落處分別各自設有一雙波長光源發射器21。

值得一提的是，一般之光學式觸控裝置通常利用二個CCD/CMOS感測器分別設置在觸控面板之二對應角落上，並分別鄰近一光源發射器。因此，本發明之光學式觸控裝置2a同樣也利用二個CCD/CMOS感測器29鄰近於對應之雙波長光源發射器21。CCD/CMOS感測器29偵測接近物體所形成的陰影，並將偵測結果進行三角量測法運算，以判別觸控面板20之觸控區202表面接受觸摸的位置，達到觸控之目的。

參考第三圖，第三圖為本發明之一實施例的雙波長光源發射器結構示意圖。雙波長光源發射器21內部具一可見光雷射二極體210與一非可見光雷射二極體212，外部設有二個控制腳位(LD1、LD2)與一個接地腳位(G)。當控制腳位LD1被致能(enable)時，可見光雷射二極體210用以產生一可見光線P1，另外，當控制腳位LD2被致能(enable)時，非可見光雷射二極體212用以產生一非可見光線P3。可見光線P1與非可見光線P3為相互平行的光線，二者之間的距離非常微小，約為3mm的距離。前述中，非可見光線P3可以是紅外線或紫外線。

配合第二圖及第三圖，請參考第四圖。第四圖為本發明之一實施例的光源發射器定位流程示意圖。首先，在雙波長光源發射器21設置於觸控面板20之光源設置區204上(S10)。接著，致能雙波長光源發射器21使其產生可見光線P1(S11)。然後，校正雙波長光源發射器21於光源設置區204上的一適當位置(S12)。接下來，判斷可見光線P1是否對準定位標記206(S13)。如果可見光線P1(虛線標示)尚未對準定位標記206，則必需回到步驟S12，再次對雙波長光源發射器21置放於光源設置區204上的位置進行校正，俾使雙波長光源發射器21發射出的可見光線P1能夠對準觸控面板20之定位標記206，如第二圖所示。

當可見光線P1(實線標示)對準定位標記206時，組裝人員即可以將雙波長光源發射器21定位在光源設置區204的適當位置上(S14)。最後，組裝人員可以對雙波長光源發射器21之控制腳位LD1進行短路(shorting)或浮接(floating)，以禁能(disable)雙波長光源發射器21中的可見光雷射二極體210使其無法發射可見光線P1(S15)。

在步驟S15後，如果對雙波長光源發射器21之控制腳位LD2致能(enable)，則雙波長光源發射器21中的非可見光雷射二極體212所產生的非可見光線P3將會對準定位標記206，作為光學式觸控裝置2a動作時的光源。

如此，本實施例利用雙波長光源發射器21發射出的可見光線P1對準預設的定位標記206，作為雙波長光源發射器21定位在光學式觸控裝置2a中的依據，進而達到提高光學式觸控裝置2a組裝時的效率及品質的目的。

復參考第二圖及第三圖。在校正雙波長光源發射器21於光源設置區204上的一適當位置(S12)之步驟中，如果雙波長光源發射器21設置的位置有偏差的時候，所發射出的可見光線P1(虛線標示)與觸控面板20的水平面之間將會產生一誤差角度θ，二者間所形成的非平行狀態，係導致可見光線P1無法對準定位標記206。另外，如果雙波長光源發射器21發射出的可見光線P1(實線標示)對準定位標記206時，即表示可見光線P1與觸控面板20的水平面之間沒有誤差角度θ，二者間係形成平行狀態，此時雙波長光源發射器21即是處在光源設置區204上的適當位置。

配合第三圖，請參考第五A圖。第五A圖為本發明之另一實施例的雙波長光源發射器結構示意圖。雙波長光源發射器23與第三圖所示的雙波長光源發射器21主要差異在於，雙波長光源發射器23具有一散光元件231。該散光元件231結合第三圖所示的雙波長光源發射器21，形成如第五A圖所示的雙波長光源發射器23。

配合第五A圖，參考第五B圖。第五B圖為第五A圖的雙波長光源發射器之光線強度分布示意圖。如第五B圖所示，雙波長光源發射器21發射出的可見光線P1與非可見光線P3係呈現中間光線強度最強，且光線強度從中間部份開始往兩側漸漸變弱的高斯分佈(Gaussian distribution)，此種具有高斯分佈的可見光線P1與非可見光線P3將會嚴重影響到光學式觸控裝置的光感測能力，導致誤動作發生。

因此，為了解決雙波長光源發射器21發射的光線具有高斯分佈的情形，本發明係將散光元件231與雙波長光源發射器21整合成如第五A圖所示雙波長光源發射器23。如此，具有高斯分佈的可見光線P1與非可見光線P3經過散光元件231後，即會轉變成非高斯分布的一可見的散射光線P2與一非可見的散射光線P4。

復參考第五A圖。當控制腳位LD1被致能(enable)時，可見光雷射二極體210用以產生可見光線P1，此時，散光元件231則用來將可見光線P1折射形成可見的散射光線P2。另外，當控制腳位LD2被致能(enable)時，非可見光雷射二極體212用以產生非可見光線P3，此時，散光元件231則用來將非可見光線P3折射形成一非可見的散射光線P4。前述中，散射光線P2與散射光線P4為相互平行的光線，二者之間的距離非常微小，約為3mm的距離。

配合第五A圖，請參考第六圖。第六圖揭示本發明之另一實施例的雙波長光源發射器定位前、後的結構示意圖。本實施例之光學式觸控裝置2b與第二圖所示的光學式觸控裝置2a差異處在於，本實施例之光學式觸控裝置2b使用的雙波長光源發射器23具有散光元件231。在定位初期，先對雙波長光源發射器23進行致能，使其產生可見的散射光線P2。

然後，校正雙波長光源發射器23於光源設置區204上的一適當位置。接下來，判斷可見的散射光線P2是否對準定位標記206。如果可見的散射光線P2(虛線標示)尚未對準定位標記206，則再次對雙波長光源發射器23置放於光源設置區204上的位置進行校正，俾使雙波長光源發射器23發射出的可見的散射光線P2(實線標示)能夠對準觸控面板20之定位標記206，如第六圖所示。

最後，組裝人員可以對雙波長光源發射器23之控制腳位LD1進行短路(shorting)或浮接(floating)，以禁能(disable)雙波長光源發射器23，使其無法發射出可見的散射光線P2。

在光學式觸控裝置2b動作時，如果對雙波長光源發射器23之控制腳位LD2致能(enable)，雙波長光源發射器23所產生的非可見散射光線P4(如第五A圖所示)將會覆蓋於觸控面板20的觸控區202，並且對準定位標記206，以作為光學式觸控裝置2b動作時的光源。

復參考第六圖。本實施例之光學式觸控裝置2b更包括一CCD/CMOS感測器29，其被設置於觸控面板20之光源設置區204上，且鄰近於雙波長光源發射器23。如此，當使用者接近觸控面板20之觸控區202時，CCD/CMOS感測器29用以偵測接近物體所形成的陰影。

值得一提的是，一般之光學式觸控裝置通常利用二個CCD/CMOS感測器分別設置在觸控面板之二對應角落上，並分別鄰近一光源發射器。因此，本發明之光學式觸控裝置2b同樣也利用二個CCD/CMOS感測器29同時偵測接近物體所形成的陰影，並將偵測結果進行三角量測法運算，以判別觸控面板20之觸控區202表面接受觸摸的位置，達到觸控之目的。

請參考第七A圖，第七A圖為本發明之一實施例之散光元件的立體圖。本實施例的散光元件231a其斷面可呈一弧面，而具有散光元件231a之雙波長光源發射器23a發出之非可見的散射光線P4係呈直線狀(如第七B圖所示)，其餘構件組成及實施方式係等同於上述實施例。

請參考第八A圖，第八A圖為本發明之另一實施例之散光元件的立體圖。本實施例的散光元件231b其斷面呈並排之複數弧面，而具有散光元件231b之雙波長光源發射器23b發出之非可見的散射光線P4係呈虛線狀(如第八B圖所示)，其餘構件組成及實施方式係等同於上述實施例。

請參考第九A圖，第九A圖為本發明之再一實施例之散光元件的立體圖。本實施例的散光元件231c為一鮑威爾稜鏡((Powell lenses))。具有散光元件231c之雙波長光源發射器23c發出之非可見的散射光線P4係呈直線狀(如第九B圖所示)，其餘構件組成及實施方式係等同於上述實施例。另外，為了解決高斯分佈的問題，本發明更可以利用一繞射元件(DOE)、一射束形狀元件(Beam Shape)或一微透鏡(Micro Lens)等元件作為散光元件的應用實施例。

惟，以上所述，僅為本發明最佳之一的具體實施例之詳細說明與圖式，任何熟悉該項技藝者在本發明之領域內，可輕易思及之變化或修飾皆可涵蓋在以下本案之專利範圍。

習知：

1．．．光學式觸控裝置

10．．．觸控面板

11a、11b．．．光源發射器

13a、13b．．．CCD/CMOS感測器

102．．．觸控區

110a、110b．．．散射光線

S1．．．觸控的位置

本發明：

2a、2b．．．光學式觸控裝置

20．．．觸控面板

202．．．觸控區

204．．．光源設置區

206．．．定位標記

θ．．．誤差角度

21、23．．．雙波長光源發射器

210．．．可見光雷射二極體

212．．．非可見光雷射二極體

LD1、LD2．．．控制腳位

G．．．接地腳位

P1．．．可見光線

P3．．．非可見光線

23、23a、23b、23c．．．雙波長光源發射器

231、231a、231b、231c．．．散光元件

P2．．．可見的散射光線

P4．．．非可見的散射光線

29．．．CCD/CMOS感測器

第一圖為傳統的光學式觸控裝置之元件示意圖；

第二圖為本發明之一實施例的雙波長光源發射器定位前、後的結構示意圖；

第三圖為本發明之一實施例的雙波長光源發射器結構示意圖；

第四圖為本發明之一實施例的光源發射器定位流程示意圖；

第五A圖為本發明之另一實施例的雙波長光源發射器結構示意圖；

第五B圖為第五A圖的雙波長光源發射器之光線強度分布示意圖；

第六圖揭示本發明之另一實施例的雙波長光源發射器定位前、後的結構示意圖；

第七A圖為本發明之一實施例之散光元件的立體圖；

第七B圖為使用第七A圖之散光元件發出呈直線狀散射光線的示意圖；

第八A圖為本發明之另一實施例之散光元件的立體圖；

第八B圖為使用第八A圖之散光元件發出呈虛線狀散射光線的示意圖；

第九A圖為本發明之再一實施例之散光元件的立體圖；及

第九B圖為使用第九A圖之散光元件發出呈直線狀散射光線的示意圖。

代表圖為流程圖，故無元件符號。

Claims

一種光學式觸控裝置之光源發射器定位方法，步驟包括：置放一個具有一可見光雷射二極體與一非可見光雷射二極體的雙波長光源發射器於一觸控面板之一光源設置區上；驅動該雙波長光源發射器之該可見光雷射二極體，以發射一可見光線；校正該雙波長光源發射器於該光源設置區上的一適當位置，俾使該可見光線對準該觸控面板之一定位標記；及禁能(disable)該雙波長光源發射器之該可見光雷射二極體，俾使該可見光雷射二極體無法發射該可見光線。
如申請專利範圍第1項所述之光學式觸控裝置之光源發射器定位方法，其中該雙波長光源發射器具有一散光元件，該散光元件將該可見光線折射形成可見的一散射光線，以對準該觸控面板之定位標記。
如申請專利範圍第1項所述之光學式觸控裝置之光源發射器定位方法，係利用短路(shorting)或浮接(floating)該雙波長光源發射器之一控制腳位，以禁能(disable)該可見光雷射二極體。
一種光學式觸控裝置，包括：一觸控面板，具一觸控區、一光源設置區及一定位標記；及一雙波長光源發射器，設置於該觸控面板之該光源設置區，該雙波長光源發射器內部具一可見光雷射二極體與一非可見光雷射二極體，其中該可見光雷射二極體用以產生對準該定位標記之一可見光線，並於該可見光線對準該定位標記後，該非可見光雷射二極體所產生之一非可見光線將對準該定位標記。
如申請專利範圍第4項所述之光學式觸控裝置，其中該非可見光線為紅外線或紫外線。
如申請專利範圍第4項所述之光學式觸控裝置，其中該光源設置區為該觸控面板之周邊之任一處。
如申請專利範圍第6項所述之光學式觸控裝置，更包括一散光元件，該散光元件結合於該雙波長光源發射器，用以形成一散射光線，以覆蓋於該觸控區上。
如申請專利範圍第7項所述之光學式觸控裝置，其中該散光元件將該可見光線折射形成可見的該散射光線，用以對準該觸控面板之定位標記，以及將該非可見光線折射形成非可見的該散射光線。
如申請專利範圍第7項所述之光學式觸控裝置，更包括一CCD/CMOS感測器，該CCD/CMOS感測器設置於該觸控面板之該光源設置區，鄰近於該雙波長光源發射器。
如申請專利範圍第7項所述之光學式觸控裝置，其中該散光元件之斷面呈一弧面；或是，該散光元件之斷面呈並排之複數弧面；或是，該散光元件為一鮑威爾稜鏡(Powell lenses)、一繞射元件(DOE)、一射束形狀元件(Beam Shape)或一微透鏡(Micro Lens)。