TWI502448B - 觸控物件與光學觸控組件 - Google Patents

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TWI502448B TW102133942A TW102133942A TWI502448B TW I502448 B TWI502448 B TW I502448B TW 102133942 A TW102133942 A TW 102133942A TW 102133942 A TW102133942 A TW 102133942A TW I502448 B TWI502448 B TW I502448B
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Description

觸控物件與光學觸控組件
本發明是有關於一種觸控物件，且特別是有關於應用該觸控物件的一種光學觸控組件。
隨著科技的進步與市場的趨勢，具有觸控功能的電子裝置或顯示螢幕已經越來越多。而受限於製造成本與觸控效果，目前電容式或電阻式的觸控螢幕都只適用於小尺寸的裝置，如手機。而隨著感光元件的發展，大尺寸的觸控螢幕多是使用光學式觸控螢幕，而光學式觸控螢幕不僅製造成本低廉並且觸控的準確度也很好，所以在大尺寸觸控螢幕的市場中，光學式觸控螢幕具有競爭優勢。而光學式觸控螢幕的原理是透過偵測手指的位置再將此位置轉換為螢幕位置，以實現觸控功能。
無論是以電容式、電阻式亦或光學式的觸控螢幕，隨著螢幕尺寸的增加，使用者在進行相關觸控動作時常會因特定的選擇或切換動作，而需在偌大的螢幕上移動觸控物件。舉例來說， 當使用者以觸控物件在螢幕的左下角進行圖案繪製，但此時用以切換圖案顏色或線條的選單卻是位在螢幕右上角。如此一來，使用者便需將觸控物件先移至右上角進行點選，而後再移回左下角繼續繪製。如此不斷地在螢幕上往返多次方能完成圖案的繪製，因而造成使用者相當不便。反過來說，當觸控螢幕較小時，其操作介面的選單亦會較小，則反而容易造成使用者點選錯誤。
據此，提供一種觸控操作組件，能同時提高使用者的使用效率、方便性以及正確率，以解決目前技術所存在的問題，實有其必要性。
本發明提供一種觸控物件與應用其之光學觸控組件，以藉由感測觸控物件所產生的光線變化而觸發顯示裝置的至少一操作功能。
本發明的光學觸控組件，包括顯示裝置、感測裝置以及觸控物件。顯示裝置具有觸控區。感測裝置電性連接顯示裝置。觸控物件用以進入觸控區並藉由感測裝置感測觸控物件的運動狀態而控制顯示裝置。觸控物件具有光控制元件，該光控制元件隨著觸控物件的運動狀態改變而產生多個第一光線。感測裝置感測第一光線的特性變化以觸發顯示裝置的操作功能。
本發明的觸控物件，包括本體與多個光控制元件。本體具有中心軸。光控制元件配置於本體且環繞中心軸排列。光控制 元件的光學特性隨著環繞中心軸排列而改變。
在本發明的一實施例中，上述的光控制元件包括多個具有不同亮度的光源。
在本發明的一實施例中，上述的光控制元件包括多個具有不同波長的光源。
在本發明的一實施例中，上述的觸控物件具有光源，用以產生多個第二光線。第二光線經由光控制元件而產生上述的第一光線。
在本發明的一實施例中，上述的光控制元件為多個具有不同穿透率的光學元件。
在本發明的一實施例中，上述的光控制元件為多個具有不同穿透波長的光學元件。
在本發明的一實施例中，光學觸控組件還包括光源，電性連接感測裝置且位在觸控區旁。光源適於向觸控區發射至少一第三光線。第三光線經由觸控物件的光控制元件而產生第一光線。
在本發明的一實施例中，上述的光控制元件為多個具有不同反射率的光學元件。
在本發明的一實施例中，上述的光控制元件為多個具有不同反射波長的光學元件。
在本發明的一實施例中，上述的光控制元件所產生第一光線的特性隨著環繞中心軸排列而依序遞增或遞減。
在本發明的一實施例中，上述的光控制元件包括多個從 控制元件，且同一光控制元件的該些從控制元件，其所產生的第一光線的特性隨著環繞中心軸排列而依序地增或遞減。
基於上述，觸控物件藉由配置其上的光控制元件，而使觸控物件因運動狀態改變而造成光控制元件所產生的光線特性亦隨之改變，因而得以讓感測裝置感測到觸控物件的運動狀態，進而作為驅動顯示裝置並觸發其至少一操作功能的依據。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
10‧‧‧光學觸控組件
100‧‧‧顯示裝置
110‧‧‧顯示面
120‧‧‧觸控區
200‧‧‧感測裝置
300‧‧‧控制電路
400‧‧‧觸控物件
410‧‧‧本體
420、520、620、720‧‧‧光控制元件
530‧‧‧光源
621‧‧‧從控制元件
C1‧‧‧中心軸
CW、CCW‧‧‧方向
L1‧‧‧第一光線
L2‧‧‧第二光線
L3‧‧‧第三光線
M1‧‧‧選單
圖1是依據本發明一實施例的一種光學觸控組件的示意圖。
圖2是圖1中觸控物件的局部示意圖。
圖3是圖2光控制元件的俯視圖。
圖4與圖5分別繪示感測裝置所感測到觸控物件的光線狀態。
圖6是本發明另一實施例的一種觸控物件的局部示意圖。
圖7是本發明又一實施例的一種觸控物件的局部示意圖。
圖8是本發明另一實施例的光控制元件的局部示意圖。
圖1是依據本發明一實施例的一種光學觸控組件的示意圖。圖2是圖1中觸控物件的局部示意圖。請同時參考圖1與圖2， 在本實施例中，光學觸控組件10包括顯示裝置100、感測裝置200、控制電路300與觸控物件400。顯示裝置100例如是觸控螢幕，其具有顯示面110與位在顯示面110前的觸控區120。感測裝置200是光學感測器，例如電荷耦合元件(CCD)、互補式金氧半導體(CMOS)、或光電二極體(photo diode)等，其配置在於顯示裝置100以感測觸控區120的光線變化。控制電路300電性連接感測裝置200與顯示裝置100，以在觸控物件400進入觸控區120時，藉由感測裝置200感測觸控物件400的運動狀態而觸發顯示裝置100的至少一操作功能。
進一步地說，觸控物件400包括本體410與配置在本體上的光控制元件420。在本實施例中以筆形的觸控物件400為例。當使用者握持觸控物件400進入觸控區120後，感測裝置200便能藉由因觸控物件400上的光控制元件420所產生的光線特性，而據以提供對應的感測信號傳送至控制電路300，控制電路300便能依據所接收的感測信號判斷並觸發顯示裝置100的特定功能。
在此，本發明並未限制上述顯示裝置100、感測裝置200與觸控物件400的型式、數量及配置方式。在另一未繪示的實施例中，顯示裝置可為電子白板等現有技術中利用光學方式進行觸控操作的電子裝置。再者，感測裝置可視觸控需求而以適當的數量配置在適當的位置，且感測裝置可以內建的方式嵌設於顯示裝置中，亦可以外掛的方式組合於顯示裝置。
基於上述，由於在觸控物件400的本體410上配置光控 制元件420，因此當觸控物件400進入觸控區120時，便能藉此產生不同特性的光線。圖3是圖2光控制元件的俯視圖。圖4與圖5分別繪示感測裝置所感測到觸控物件的光線狀態。請同時參考圖2至圖5，以本實施例而言，本體410具有中心軸C1與多個配置在本體410上的光控制元件420，且這些光控制元件420以多個具有不同亮度的光源(例如發光二極體或雷射二極體)所組成並環繞中心軸C1排列。據此，這些光控制元件420便能產生多個不同亮度的第一光線L1以讓感測裝置200進行偵測以判斷觸控物件400的運動狀態。
舉例來說，如圖3所示，上述的光控制元件420是依其亮度分佈而使其隨著環繞中心軸C1逐漸遞增或遞減。在此以數字代表亮度，數字越大代表亮度越大。因此，在感測時間T1內，當觸控物件400相對於中心軸C1而以方向CW旋轉一圈時，感測裝置200便能感測出如圖4所示在感測時間T1內的亮度-時間的關係分佈，即亮度從數字1的程度遞增至數字10的圖形。換句話說，當感測裝置200所感測到如圖4所示，在感測時間T1內的第一光線L1的亮度分佈為所示圖形時，便能判斷出觸控物件400是相對於中心軸C1以方向CW進行旋轉。
再者，為提高感測裝置200於判斷時的準確性，使用者可藉由重複的旋轉動作，而使觸控物件400的光控制元件420對感測裝置200造成如圖4所示，感測時間T1至T3的圖形分佈即代表觸控物件400沿方向CW旋轉3圈，如此便能藉由圖形的重 複性來提高判斷時的準確性。反過來說，當感測裝置200感測到第一光線L1的亮度分佈如圖5所示遞減圖形時，便能判斷出此時觸控物件400是相對於中心軸C1而以方向CCW進行旋轉。在此並未限定觸控物件400的運動方式，其能對感測裝置200造成漸進式的光學特性變化以供判斷者，皆可適用於本實施例。
如此，本實施例的光學觸控組件10便能利用光線特性而判斷觸控物件400的運動狀態，並據以讓控制電路300觸發顯示裝置100的至少一操作功能。舉例來說，請再參考圖1，當使用者欲以觸控物件400進行圖像繪製時，其操作介面會以選單M1讓使用者進行選擇線條種類。在習知技術中仍須以觸控物件400碰觸該選單M1在觸控區120的位置，方能達到選擇的效果。但，本實施例藉由配置上述光控制元件420，使觸控物件400改變其運動狀態後便能被感測裝置200所得知，因此使用者便無須將觸控物件400移至圖1右上角的選單M1處，亦即使用者無須移至選單M1在觸控區112的對應位置，便能達到選擇的效果。
此外，在本實施例中，在進行光線感測之前(即在上述感測時間T1之前)，光學觸控組件10尚能藉由顯示裝置100或感測裝置200感測觸控物件400在觸控區120的位置，並據以比對該位置所應該對應的光線特性，以進一步確保後續感測時的準確性。
如上述並未限制感測裝置200的型式，在另一未繪示的實施例中，感測裝置亦可用以感測光線的波長。換句話說，上述 實施例中的光控制元件可為多個具有不同波長的光源，而其波長亦隨著圍繞中心軸C1排列而遞增或遞減，此舉同樣能達到與上述實施例相同的效果。
圖6是本發明另一實施例的一種觸控物件的局部示意圖。請參考圖6，本實施例的觸控物件包括本體410、多個光控制元件520與配置在本體410內的光源530，其中光控制元件520與前述實施例類似，其同樣環繞中心軸C1並依其光學特性遞增或遞減地排列在本體410上。而與前述實施例不同的是，本實施例的光控制元件520則是多個具有不同穿透率(或不同穿透波長)的光學元件。據此，在本體410內的光源530所產生相同特性的第二光線L2，會經由這些光控制元件520而轉換成多個不同光學特性的第一光線L1射出本體410，同樣能達到與前述實施例相同的效果。
圖7是本發明又一實施例的一種觸控物件的局部示意圖。請參考圖7，與上述實施例不同的是，觸控物件的光控制元件720是多個具有不同反射率(或不同反射波長)的光學元件。據此，光控制元件720得以接受外來的第三光線L3並經反射後產生具有不同光學特性的的第一光線L1射出本體410外以供感測裝置200所感測。在此，可在圖1的觸控區120旁設置光源(未繪示於圖1)以對觸控區120發射第三光線L3，以作為具有穩定且均一的第三光線L3的來源，但本實施例並不以此為限。
圖8是本發明另一實施例的光控制元件的局部示意圖。 請參考圖8並對照圖6為例予以說明，如圖8所示，本實施例的每一個光控制元件620可進一步地區分為多個從控制元件621(如圖8所示，將光控制元件620區分為十個從控制元件621並分別標註1-1、1-2、1-3、…1-9、1-10)，且所述從控制元件621的光學特性(例如亮度或波長)同樣相對於中心軸C1環繞而呈遞增或遞減地排列。換句話說，本實施例的使用者無須將觸控物件600完整旋轉一圈，而改以旋轉原旋轉路徑的十分之一(即相對於前述實施例將環繞中心軸C1的光控制元件420分為十等分)，便能產生如圖4或圖5所示的圖形效果，因而能有效降低使用者的操作複雜性。
綜上所述，在本發明的上述實施例中，觸控物件藉由配置其上的光控制元件，而使觸控物件因運動狀態改變而造成光控制元件所產生的光線特性亦隨之改變，因而得以讓感測裝置感測到觸控物件的運動狀態，進而作為驅動顯示裝置並觸發其至少一操作功能的依據。
再者，光控制元件可為主動式光源(直接產生不同特性的光線)或被動式光學元件(將另外光線轉換成不同特性的光線)，且其環繞於中心軸而使其光學特性呈漸進式(遞增或遞減)排列，因此讓觸控物件以中心軸旋轉時能產生週期性的圖案以供感測裝置所感測，進而據以觸發顯示裝置的操作功能，而能有效避免使用者需不斷在觸控區來回移動等不便於觸控等動作產生。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本 發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
10‧‧‧光學觸控組件
100‧‧‧顯示裝置
110‧‧‧顯示面
120‧‧‧觸控區
200‧‧‧感測裝置
300‧‧‧控制電路
400‧‧‧觸控物件
410‧‧‧本體
420‧‧‧光控制元件
C1‧‧‧中心軸
L1‧‧‧第一光線
M1‧‧‧選單

Claims (22)

  1. 一種光學觸控組件，包括：一顯示裝置，具有一觸控區；一感測裝置，電性連接該顯示裝置；一控制電路，電性連接該感測裝置與該顯示裝置；以及一觸控物件，用以進入該觸控區並藉由該感測裝置感測該觸控物件的運動狀態而控制該顯示裝置，其中該觸控物件具有一光控制元件，該光控制元件隨著該觸控物件的運動狀態改變而產生多個第一光線，該感測裝置感測該些第一光線的特性變化，而據以提供感測信號傳送至該控制電路，使該控制電路據以觸發該顯示裝置的操作功能。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的光學觸控組件，其中該光控制元件包括環繞該觸控物件一中心軸排列的多個光控制元件，且該觸控物件以該中心軸旋轉，以使該感測裝置感測到從該些光控制元件所產生不同的該些第一光線。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的光學觸控組件，其中該些光控制元件包括多個具有不同亮度的光源。
  4. 如申請專利範圍第2項所述的光學觸控組件，其中該些光控制元件包括多個具有不同波長的光源。
  5. 如申請專利範圍第2項所述的光學觸控組件，其中該觸控物件具有一光源，用以產生多個第二光線，該些第二光線經由該些光控制元件而產生該些第一光線。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的光學觸控組件，其中該些光控制元件為多個具有不同穿透率的光學元件。
  7. 如申請專利範圍第5項所述的光學觸控組件，其中該些光控制元件為多個具有不同穿透波長的光學元件。
  8. 如申請專利範圍第2項所述的光學觸控組件，還包括一光源，電性連接該感測裝置且位在該觸控區旁，該光源適於向該觸控區發射至少一第三光線，該第三光線經由該觸控物件的該些光控制元件而產生該些第一光線。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的光學觸控組件，其中該些光控制元件為多個具有不同反射率的光學元件。
  10. 如申請專利範圍第8項所述的光學觸控組件，其中該些光控制元件為多個具有不同反射波長的光學元件。
  11. 如申請專利範圍第2項所述的光學觸控組件，其中該些光控制元件所產生該些第一光線的特性隨著環繞該中心軸排列而依序遞增或遞減。
  12. 如申請專利範圍第2項所述的光學觸控組件，其中各該光控制元件包括多個從控制元件，且同一光控制元件的該些從控制元件，其所產生的該些第一光線的特性隨著環繞該中心軸排列而依序地增或遞減。
  13. 一種觸控物件，包括：一本體，具有一中心軸；以及多個光控制元件，配置於該本體且環繞該中心軸排列，該些 光控制元件的光學特性隨著環繞該中心軸排列而遞增或遞減。
  14. 如申請專利範圍第13項所述的觸控物件，其中該些光控制元件為多個具有不同波長的光源。
  15. 如申請專利範圍第13項所述的觸控物件，其中該些光控制元件為多個具有不同亮度的光源。
  16. 如申請專利範圍第13項所述的觸控物件，還包括：一光源，配置於該本體內，且該些光控制元件轉換該光源的光線成多個不同特性的光線射出該本體外。
  17. 如申請專利範圍第16項所述的觸控物件，其中該些光控制元件為多個不同穿透率的光學元件。
  18. 如申請專利範圍第16項所述的觸控物件，其中該些光控制元件為多個不同穿透波長的光學元件。
  19. 如申請專利範圍第13項所述的觸控物件，其中該些光控制元件為多個具有不同反射率的光學元件。
  20. 如申請專利範圍第13項所述的觸控物件，其中該些光控制元件為多個具有不同反射波長的光學元件。
  21. 如申請專利範圍第13項所述的觸控物件，其中該些光控制元件的光學特性隨著環繞該中心軸排列而依序遞增或遞減。
  22. 如申請專利範圍第13項所述的觸控物件，其中各該光控制元件包括多個從控制元件，且同一光控制元件的該些從控制元件的光學特性隨著環繞該中心軸排列而依序地增或遞減。
TW102133942A 2013-09-18 2013-09-18 觸控物件與光學觸控組件 TWI502448B (zh)

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