專利名稱：光學觸控裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種光學觸控裝置，其以光學方式偵測輸入裝置的移 動而產生訊號。本發(fā)明也涉及控制該裝置的方法。
背景技術：
觸控裝置已為現(xiàn)今常見的電子元件，可見于例如筆記本電腦的觸
控板(touchpad)、或如自動柜員機、個人數(shù)字助理機、電子辭典等的 觸控式屏幕(touch screen or touch panel)等等。目前各種觸控裝置是 以電阻式或電容式的方式來感測觸控的位置。電阻式的驅動原理是利 用電壓降的方式來找坐標軸，當電阻式觸控屏幕被觸到的時候，由于 回路被導通，而會產生電壓降，且在面板的水平和垂直方向上，隨位 置的不同，電壓降也不同，因此控制器可根據電壓降來計算出坐標。 電容式的架構則是以ITO (Indium Tin Oxide)玻璃為主體，其驅動原 理是在ITO玻璃的四角放電，使表面形成一個均勻的電場，當可以導 電的物體，例如手指，使微量的電流導通流失，控制器便計算出電流 流失的比例，并進而算出X軸和Y軸坐標。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的不足與缺陷，提出一種嶄新的 光學觸控裝置，其驅動原理既非電阻式亦非電容式，而是以光學方式 偵測輸入裝置的移動。因此，輸入裝置既不需要對屏幕或觸控板施壓， 也不需要具有導電性。而且本發(fā)明的觸控裝置在制作上不需要使用復 雜的元件與制程，成本遠較現(xiàn)有電阻式或電容式觸控裝置來得低。
本發(fā)明的第二目的在于，提出一種觸控裝置的控制方法。為達上述目的，在本發(fā)明的其中一個實施例中，提供了一種光學 觸控裝置，包含 一導光模塊，含有一光學信息萃取位置，此導光模 塊可將光導引至該光學信息萃取位置上，并根據自該光學信息萃取位 置輸入或反射的光而產生光學信息；以及一影像感測模塊，其感測該 導光模塊所產生的光學信息，并根據該光學信息來產生電子訊號。
上述實施例中，可設置一個內部紅外線光源。又，在導光模塊與 影像感測模塊之間可設置一組透鏡。此外，可再設置一個反饋控制電 路，以根據導光模塊所產生的光學信息，而反饋控制內部光源的亮度。 影像感測模塊所產生的電子訊號，可通過一處理電路來處理，而產生 訊號控制光標，或控制其它電路的動作，或產生三維信息。
此外，根據本發(fā)明的另一個實施例，也提供一種光學觸控裝置的 控制方法，包含提供一導光模塊，其含有一光學信息萃取位置；令 該導光模塊根據自該光學信息萃取位置輸入或反射的光而產生光學信 息；以及感測該導光模塊所產生的光學信息，并根據該光學信息來產 生電子訊號。
下面通過具體實施例詳加說明，當更容易了解本發(fā)明的目的、技 術內容、特點及其所達成的功效。


圖1為本發(fā)明的第一實施例；
圖2說明如何計算三維坐標信息；
圖3為本發(fā)明的第二實施例；
圖4為本發(fā)明之第三實施例；
圖5為圖4實施例的一個應用例。
圖中符號說明
10 光學觸控裝置11機殼
12光源
14導光模塊
141觸控表面
15透鏡模塊
151， 152透鏡
16影像感測模塊
17反饋控制電路
20輸入裝置
21反光材質
30處理電路
40顯不屏幕
41光標
具體實施例方式
本發(fā)明中的附圖均屬示意，主要意在表示元件間的結構與功能關 系，而非限定元件的形狀或其間的比例關系。本發(fā)明的光學觸控裝置 可應用于觸控板、觸控屏幕、或其它控制用途。事實上本發(fā)明的光學 觸控裝置并不'絕對需要"觸"控，但因本發(fā)明目的之一在于對現(xiàn)有觸 控裝置提供另一種解決方案，因此仍沿用"觸控裝置"的用語。
請參閱圖1，本發(fā)明的光學觸控裝置IO基本上包括光源12、導光 模塊14、以及影像感測模塊16，其外部則設有輸入裝置20。輸入裝置 20可以是任何對象，例如手指、筆狀物、等等，而不必是光學觸控裝 置10的專屬零件；輸入裝置20不必具有導電性。光源12的作用是將 光投射至導光模塊14內，其位置不必須如圖所示，而可在其它位置， 例如觸控表面141的正上方或側上方。如果自然光源夠強，則光源12 亦可省略；但一般而言宜提供光源12，且以紅外線光源為佳，以求光 線亮度穩(wěn)定。導光模塊14的作用是將輸入裝置20的移動狀態(tài)傳達給 影像感測模塊16;導光模塊本身已為實用的技術，可使用塑料注塑成型、噴墨技術、或壓印技術來制作，其制作方法非本發(fā)明的重點，因 此不予詳細說明。例如棱鏡，即為導光模塊14的其中一種較簡單形式。 在較復雜的形式中，導光模塊14內包括導光板(未示出)，可將從光 源12發(fā)出的線性光源轉變成折射性的平面光源，均勻投射至觸控屏幕
表面141，并且將從觸控屏幕表面141所接收的輸入或反射光線傳達給 影像感測模塊16，使影像感測模塊16得以擷取有關輸入裝置20移動 的光學信息。較佳而言，輸入裝置20的前端可加設反光材質21，如此 可使影像感測模塊16所擷取的光學信息更為正確。輸入裝置20不需 要向觸控表面141施壓，因此并不絕對需要直接接觸觸控表面141。與 沿用"觸控裝置"用語的原因相似，本發(fā)明中使用"觸控表面" 一詞， 并非意指輸入裝置20必須和觸控表面141接觸，而是表示其功能類似 于現(xiàn)有技術的觸控板、觸控屏幕等。
影像感測模塊16擷取光學信息后，可將該信息轉換成電子訊號， 傳送給處理電路30。視光學觸控裝置10的應用場合而定，處理電路 30的輸出訊號可作不同的用途，例如，當光學觸控裝置IO為筆記本電 腦上的觸控板時，處理電路30的輸出訊號可用以控制顯示屏幕40上的 光標41移動；當光學觸控裝置10為自動柜員機上的觸控式屏幕時， 可用以控制其它裝置(未示出)進行動作，例如轉帳等。
影像感測模塊16所擷取的光學信息為二維信息；如僅需計算二維 平面上的移動，例如單純控制光標41移動時，已很充分。若需根據輸 入裝置20的三維移動來提供其它功能，例如在屏幕選單上進行選擇， 則可在影像感測模塊16中設置兩個以上的傳感器，并根據所接收的影 像、兩傳感器間的相對距離、傳感器的焦距等，計算出輸入裝置20的 三維移動。詳言之，如圖2所示，假設左右兩傳感器的中心位置距離 為T，傳感器的聚焦距離為f，影像中包含某對象，且該對象在左方傳 感器所得二維影像中的x坐標是x,，在右方傳感器所得二維影像中的x 坐標是^ (假設以傳感器的中心位置為原點，則、在右方傳感器中心 位置的左方，故為負值)，而該對象距離傳感器的距離為Z，則根據相似三角形定理，
Xl/f=X/Z ，且-xr/f=(T-X)/Z
故可求出該對象的三維信息
X = (T X Xl)/(Xl-xr)
Y = (T X yi)/(Xl-xr)(其中y,在圖中未示出)
Z = f X [T/(X-Xr)]
借助此方式，即可產生對象的三維信息。
當然，以上計算方式僅為可行的作法之一，除以上所述方式外， 亦可采用其它方式來計算三維信息。如何計算三維信息，并非本發(fā)明
的重點，故不予贅述所有的可能作法與細節(jié)。重點是，本發(fā)明較現(xiàn)有 觸控裝置多提供了另一個維度的信息，使運用性更為廣泛。
請參閱圖3，此為本發(fā)明的另一個實施例。本實施例的光學觸控裝 置10除包括光源12、導光模塊14、影像感測模塊16之外，另包括透 鏡模塊15，以及反饋控制電路17。透鏡模塊15中可包含一個或多個 透鏡151-152，以協(xié)助影像感測模塊16更精確地捕捉影像。反饋控制 電路17的作用在于調整光源12的亮度。當影像感測模塊16感測到的 光線太弱，以致感測效果不佳時，反饋控制電路17即可根據影像感測 模塊16的狀況，反饋調整光源12的亮度。
在上述圖1和圖3中，將輸入裝置20繪成遠小于觸控表面141， 但此非表示輸入裝置20的面積必須小于觸控表面141的面積。圖4標 出本發(fā)明的另一個實施例，如圖所示，本實施例中的輸入裝置20 (例 如為手指)，其面積可遮蔽觸控表面141的大部分或全部面積。通過偵 測輸入裝置20表面圖案的移動(例如指紋的移動變化)，便可產生二 維或三維信息，以供例如控制光標、選擇選單中的選項等。由于輸入 裝置20可遮蔽觸控表面141的大部分面積，因此在本實施例中，不絕 對必要設置觸控表面141，亦即該處可以僅為機殼11上的一個開孔。 不論是否設置觸控表面141或僅提供開孔，皆可在該位置萃取光學信息。在某些情況下，提供觸控表面141的作用主要為防止外界塵埃落 入機體內部造成污染；便利辨識輸入裝置20的移動，反為次要。在另
外某些情況下，觸控表面141本身是一個可以按壓的按鈕的一部份， 以提供其它控制功能；此時作為按鈕的功能為主要，便利辨識輸入裝 置20的功能，反為次要。
在圖4所示實施例中，為了進一步縮小整體光學觸控裝置的體積， 可將導光模塊14和透鏡模塊15整合成一體。當然，視裝置本身的設 計而定，亦可將其分開，或不設置透鏡模塊15。
圖4的光學觸控裝置例如可應用于較小型的電子裝置如手機、個 人數(shù)字助理、攜帶式音樂播放裝置等中；圖5標出其中一個應用例， 可將光學觸控裝置設置在手機之內(未示出)，觸控表面141或開孔則 例如可設置在手機顯示屏幕的下方、按鈕的上方。
以上已針對較佳實施例來說明本發(fā)明，但是以上所述，僅為使本 領域技術人員易于了解本發(fā)明的內容，并非用來限定本發(fā)明的權利范 圍。對于本領域技術人員，當可在本發(fā)明精神內，立即思及各種等效 變化。舉例而言，所示的各元件，可在其間添加不影響其主要功能的 其它附加元件；處理電路30雖繪示為光學觸控裝置10的外部元件， 亦可整合為內部元件；反饋控制電路17的輸入訊號可自影像感測模塊 16擷取，亦可自處理電路30擷取，等等。凡此種種，有各種等效變化 的可能。故凡依本發(fā)明的概念與精神所為的均等變化或修飾，均應包 括于本發(fā)明的權利要求范圍內。
權利要求
1. 一種光學觸控裝置，其特征在于，包含一導光模塊，含有一光學信息萃取位置，此導光模塊可將光導引至該光學信息萃取位置上，并根據自該光學信息萃取位置輸入或反射的光而產生光學信息；以及一影像感測模塊，其感測該導光模塊所產生的光學信息，并根據該光學信息來產生電子訊號。
2. 如權利要求l所述的光學觸控裝置，其中，更包含有一內部光 源，且其中該導光模塊將此內部光源的光導引至所述光學信息萃取位 置上。
3. 如權利要求2所述的光學觸控裝置，其中，該內部光源為紅外 線光源。
4. 如權利要求l所述的光學觸控裝置，其中，該電子訊號輸出至 一處理電路。
5. 如權利要求4所述的光學觸控裝置，其中，該處理電路產生三 維信息。
6. 如權利要求l所述的光學觸控裝置，其中，更包含有一輸入裝 置，此輸入裝置的一部份為反光材質。
7. 如權利要求1所述的光學觸控裝置，其中，更包含有一組透鏡， 設置在該導光模塊與該影像感測模塊之間。
8. 如權利要求7所述的光學觸控裝置，其中，該組透鏡與該導光 模塊整合成一體。
9. 如權利要求2所述的光學觸控裝置，其中，更包含有一反饋控 制電路，根據該導光模塊所產生的光學信息，而反饋控制該內部光源 的亮度。
10. 如權利要求9所述的光學觸控裝置，其中，該反饋控制電路 自該影像感測模塊接收訊號，或自該處理電路接收訊號。
11. 如權利要求1所述的光學觸控裝置，其中，該光學信息萃取 位置為一表面，或一開孔。
12. 如權利要求1所述的光學觸控裝置，其中，該光學信息萃取位置為一表面，且該表面為一可按壓的按鈕的一部份。
13. 如權利要求1所述的光學觸控裝置，其中，該光學信息萃取位置的至少大部分面積可為手指或一輸入裝置所遮蔽。
14. 一種光學觸控裝置的控制方法，其特征在于，包含提供一導光模塊，其含有一光學信息萃取位置； 令該導光模塊根據自該光學信息萃取位置輸入或反射的光而產生 光學信息；以及感測該導光模塊所產生的光學信息，并根據該光學信息來產生電 子訊號。
15. 如權利要求14所述的控制方法，其中，更包含以紅外線照 射該導光模塊。
16. 如權利要求15所述的控制方法，其中，更包含根據該光學信息產生回饋訊號，以回饋控制紅外線的照射亮度。
17. 如權利要求M所述的控制方法，其中，更包含根據該電子 訊號，控制一顯示光學信息萃取位置上的光標。
18. 如權利要求14所述的控制方法，其中，更包含根據該電子 訊號，產生三維信息。
19. 如權利要求14所述的控制方法，其中，更包含以至少部分 為反光材質的對象，在該導光模塊的光學信息萃取位置上移動。
20. 如權利要求14所述的控制方法，其中，該光學信息萃取位置為一表面，或一開孔。
21. 如權利要求14所述的控制方法，其中，該光學信息萃取位置的至少大部分面積可為手指或一輸入裝置所遮蔽。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種光學觸控裝置，包含一導光模塊，含有一光學信息萃取位置，此導光模塊可將光導引至該光學信息萃取位置上，并根據自該光學信息萃取位置輸入或反射的光而產生光學信息；以及一影像感測模塊，其感測該導光模塊所產生的光學信息，并根據該光學信息來產生電子訊號。
文檔編號G06F3/041GK101441540SQ20071019321
公開日2009年5月27日 申請日期2007年11月20日 優(yōu)先權日2007年11月20日
發(fā)明者徐堯慶, 李國雄, 李敬洲, 林卓毅, 陳信嘉, 陳暉暄 申請人:原相科技股份有限公司