光學觸控系統及觸控顯示系統的制作方法
【專利摘要】一種光學觸控系統及觸控顯示系統，該光學觸控系統包含二光學感測模塊及一處理模塊；該光學感測模塊包含一固定座及一感光裝置；該固定座具有一對齊結構并通過該對齊結構與一觸控區域的一角落的輪廓對齊以設置該角落，該感光裝置朝向該觸控區域設置于該固定座上；該處理模塊自該二光學感測模塊接收感測信號以產生關于實施于該觸控區域的一觸碰的一坐標；觸控顯示系統包含一顯示裝置，該觸控顯示系統的處理模塊根據該坐標控制該顯示裝置于一顯示幕上顯示影像，其中該顯示幕上定義該觸控區域。通過該光學觸控系統，將光學感測模塊的結構與觸控區域輪廓對齊，直接達到光學感測模塊相對于觸控區域定位的功效，使該光學觸控系統無需進一步校準即可使用。
【專利說明】光學觸控系統及觸控顯示系統

【技術領域】
[0001] 本發明關于一種光學觸控系統及采用此光學觸控系統的觸控顯示系統。

【背景技術】
[0002] -些現有光學觸控系統是利用設置于觸控區周圍的感光裝置獲取關于觸控區的 觸控信號，進而解析出物件（例如手指或觸控筆）于觸控區的觸碰位置。然而，感光裝置相 對于該觸控區的設置（包含相對位置及鏡頭角度）可能因裝置的組裝（例如組裝于液晶顯 示面板上）或系統使用前的設置（例如投影式顯示系統）而產生不小的變異，使得于正式 使用觸控功能之前，必須進行校準程序，以使解析感光裝置感測觸碰信號時，觸碰信號的范 圍能正確地對應該觸控區。前述校準程序通常需使用者的參考點（例如該觸控區的四個角 落）觸碰操作的參與，但人為操作亦將引入誤差，使得校準程序執行后，感光裝置感測的觸 碰信號范圍與該觸控區的對應關系仍可能存有些許誤差。此外，當使用多個感光裝置時，需 得知感光裝置間的相對距離以能求出較精確的觸碰坐標，且為簡化解析步驟，此相對距離 通常為固定值，但于投影式顯示系統中，觸控區域往往隨實際使用情境（例如不同的投影 區域大小）而變化，使得前述固定間距的設計即難以適用。


【發明內容】

[0003] 鑒于先前技術中的問題，本發明要解決的技術問題是：提供一種光學觸控系統及 觸控顯示系統，通過將光學感測模塊的結構與觸控區域輪廓對齊，直接達到光學感測模塊 相對于觸控區域定位的功效，使得該光學觸控系統無需進一步校準即可使用。
[0004] 本發明的技術方案是：一種光學觸控系統，用于感測實施于一觸控區域的一觸碰， 該光學觸控系統包含一第一光學感測模塊、一第二光學感測模塊及一處理模塊。該第一光 學感測模塊包含一第一固定座及一第一感光裝置，該第一固定座具有一第一對齊結構，該 第一感光裝置設置于該第一固定座上，使得該第一感光裝置與該第一固定座的相對位置固 定。該第一光學感測模塊設置于該觸控區域的一第一角落使得該第一對齊結構對齊該第 一角落的輪廓且該第一感光裝置朝向該觸控區域，該第一感光裝置用以產生關于該觸碰的 一第一信號。該第二光學感測模塊包含一第二固定座及一第二感光裝置，該第二固定座具 有一第二對齊結構，該第二感光裝置設置于該第二固定座上，使得該第二感光裝置與該第 二固定座的相對位置固定。該第二光學感測模塊設置于該觸控區域的一第二角落使得該第 二對齊結構對齊該第二角落的輪廓且該第二感光裝置朝向該觸控區域，該第二感光裝置用 以產生關于該觸碰的一第二信號。該處理模塊與該第一感光裝置及該第二感光裝置通信連 接，用以接收該第一信號及該第二信號并根據該第一信號及該第二信號產生關于該觸碰的 一坐標。
[0005] 本發明還提供一種觸控顯示系統，采用本發明的光學觸控系統。該觸控顯示系統 包含一顯不裝置、一第一光學感測模塊、一第二光學感測模塊及一觸控顯不處理模塊。該顯 示裝置用以于一顯示幕上顯示一影像，該顯示幕上定義一觸控區域。該第一光學感測模塊 包含一第一固定座及一第一感光裝置，該第一固定座具有一第一對齊結構，該第一感光裝 置設置于該第一固定座上，使得該第一感光裝置與該第一固定座的相對位置固定。該第一 光學感測模塊設置于該觸控區域的一第一角落使得該第一對齊結構對齊該第一角落的輪 廓且該第一感光裝置朝向該觸控區域，該第一感光裝置用以產生關于實施于該觸控區域的 一觸碰的一第一信號。該第二光學感測模塊，包含一第二固定座及一第二感光裝置，該第二 固定座具有一第二對齊結構，該第二感光裝置設置于該第二固定座上，使得該第二感光裝 置與該第二固定座的相對位置固定。該第二光學感測模塊設置于該觸控區域的一第二角落 使得該第二對齊結構對齊該第二角落的輪廓且該第二感光裝置朝向該觸控區域，該第二感 光裝置用以產生關于該觸碰的一第二信號。該觸控顯示處理模塊與該第一感光裝置、該第 二感光裝置及該顯示裝置通信連接，該觸控顯示處理模塊用以接收該第一信號及該第二信 號并根據該第一信號及該第二信號產生關于該觸碰的一坐標，該觸控顯不處理模塊根據該 坐標控制該顯示裝置顯示該影像。
[0006] 相對于現有技術，本發明通過將光學感測模塊的結構與觸控區域輪廓對齊，直接 達到該光學感測模塊相對于該觸控區域定位的功效，亦即該感光裝置相對于該觸控區域的 位置、方向均自動以預設值設置，故該光學感測模塊及該觸控顯示系統的觸控功能無需進 一步校準即可使用。此外，本發明的光學觸控系統可進一步包含與該處理模塊通信連接的 一距離測量模塊，用以測量該第一感光裝置及該第二感光裝置間的一距離并產生關于該距 離的一距離信號，該處理模塊即可接收該距離信號以根據該第一信號、該第二信號及該距 離信號產生該坐標。換言之，此時，該光學觸控系統可適用于多種尺寸不同的觸控區域，進 一步擴展本發明的光學感測模塊及觸控顯示系統的適用范圍，尤其是投影顯示系統。
[0007] 關于本發明的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了 解。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0008] 圖1為根據本發明的一具體實施例的一光學觸控系統的示意圖。
[0009] 圖2為圖1中光學觸控系統的功能方塊圖。
[0010] 圖3為圖1中光學觸控系統的觸碰物件產生觸碰的不意圖。
[0011] 圖4為圖1中光學觸控系統的第一感光裝置或第二感光裝置所感測的反射光線強 度分布的示意圖。
[0012] 圖5為根據本發明的一具體實施例的一觸控顯示系統的示意圖。
[0013] 圖6為圖5中觸控顯示系統的功能方塊圖。
[0014] 主要元件標號說明
[0015] 1 光學觸控系統 3 觸控顯示系統
[0016] 12 第一光學感測模塊 14 第二光學感測模塊
[0017] 16 距離測量模塊 18 處理模塊
[0018] 20 觸控區域 22 觸碰
[0019] 24 觸碰物件 30 顯示裝置
[0020] 32 觸控顯示處理模塊 34 顯示幕
[0021] 122 第一固定座 124 第一感光裝置
[0022] 126 第一發光器 142 第二固定座
[0023] 144 第二感光裝置 146 第二發光器
[0024] 202 第一角落 204 第二角落
[0025] 242 反光區域 322 第二處理模塊
[0026] 1222 第一對齊結構 1422 第二對齊結構
[0027] A1、A2 角度 Dl 距離
[0028] Sl 第一信號 S2 第二信號
[0029] S3 距離信號 H1、H2 水平偏移量
[0030] V1、V2 垂直偏移量 Px、Py 坐標

【具體實施方式】
[0031] 請參閱圖1及圖2,圖1為根據本發明的一具體實施例的一光學觸控系統1的示 意圖，圖2為光學觸控系統1的功能方塊圖。光學觸控系統1用于感測實施于一觸控區域 20 (以矩形粗線框表不）的一觸碰22 (以小圓圈表不）。光學觸控系統1包含一第一光學 感測模塊12、一第二光學感測模塊14、一距離測量模塊16及一處理模塊18。第一光學感 測模塊12包含一第一固定座122、一第一感光裝置124及一第一發光器126。第一固定座 122具有一第一對齊結構1222 ;于本實施例中，觸控區域20的一第一角落202的輪廓是一 直角輪廓，第一對齊結構1222是一直角缺口結構，使得第一固定座122整體呈現四分之三 圓的輪廓，該直角缺口結構匹配該直角輪廓，故第一固定座122可密貼第一角落202,但本 發明不以此為限。第一感光裝置124固定設置于第一固定座122上，第一發光器126鄰近 第一感光裝置124設置于第一固定座122上，于本實施例中，第一發光器126直接疊置于第 一感光裝置124上，但本發明不以此為限。第一光學感測模塊12設置于第一角落202使得 第一對齊結構1222對齊第一角落202的輪廓且第一感光裝置124朝向觸控區域20 ;換言 之，第一光學感測模塊12通過第一對齊結構1222與觸控區域20的第一角落202的輪廓對 齊以設置于第一角落202。由于第一感光裝置124與第一固定座122的相對位置及方向固 定，且第一固定座122與第一角落202的相對方位及方向亦固定，故第一感光裝置124相對 于觸控區域20的位置、方向均自動以預設值設置（即決定于第一對齊結構1222與第一角 落202的輪廓）；換言之，第一感光裝置124相對于觸控區域20的設置狀態為已知，第一感 光裝置124原則上無需進一步校準即可使用。第一發光器126朝向觸控區域20發射光線， 第一感光裝置124接收反射自觸控區域20的該光線以產生關于觸碰22的一第一信號Sl。 于實作上，觸碰22可通過一觸碰物件24實施，例如觸控筆，如圖3所示。觸碰物件24具有 一反光區域242,用以反射第一發光器126發射的該光線，第一感光裝置124即可接收此反 射的光線以產生第一信號Sl。
[0032] 同樣地，第二光學感測模塊14包含一第二固定座142、一第二感光裝置144及一 第二發光器146。第二固定座142具有一第二對齊結構1422 ;于本實施例中，觸控區域20 的一第二角落204的輪廓是一直角輪廓，第二對齊結構1422是一直角缺口結構，使得第二 固定座142整體呈現四分之三圓的輪廓，該直角缺口結構匹配該直角輪廓，故第二固定座 142可密貼第二角落204,但本發明不以此為限。第二感光裝置144固定設置于第二固定座 142上，第二發光器146鄰近第二感光裝置144設置于第二固定座142上，于本實施例中，第 二發光器146直接疊置于第二感光裝置144上，但本發明不以此為限。第二光學感測模塊 14設置于第二角落204,使得第二對齊結構1422對齊第二角落204的輪廓且第二感光裝置 144朝向觸控區域20 ;換言之，第二光學感測模塊14通過第二對齊結構1422與觸控區域20 的第二角落204的輪廓對齊以設置于第二角落204。由于第二感光裝置144與第二固定座 142的相對位置及方向固定，且第二固定座142與第二角落204的相對方位及方向亦固定， 故第二感光裝置144相對于觸控區域20的位置、方向均自動以預設值設置（即決定于第二 對齊結構1422與第二角落204的輪廓）；換言之，第二感光裝置144相對于觸控區域20的 設置狀態為已知，第二感光裝置144原則上無需進一步校準即可使用。第二發光器146朝 向觸控區域20發射光線，第二感光裝置144接收反射來自觸控區域20由觸碰物件24反射 的該光線以產生關于觸碰22的一第二信號S2。
[0033] 距離測量模塊16用以測量第一感光裝置124及第二感光裝置144間的一距離Dl 并產生關于距離Dl的一距離信號S3,亦即距離信號S3包含距離Dl的信息。于本實施例 中，距離測量模塊16以一無線測距（wireless distance measurement)方法產生距離信號 S3,但本發明不以此為限。
[0034] 處理模塊18與第一感光裝置124、第二感光裝置144及距離測量模塊16分別通 信連接。于實作上，處理模塊18可以有線或無線的方式與第一感光裝置124、第二感光裝 置144及距離測量模塊16通信連接，此外，處理模塊18亦可整合至第一光學感測模塊12、 第二光學感測模塊14或距離測量模塊16,不待贅述。處理模塊18用以接收第一信號S1、 第二信號S2及距離信號S3并根據第一信號S1、第二信號S2及距離信號S3產生關于觸碰 22 的一坐標（Px，Py)。
[0035] 請參閱圖1及圖4,圖4為第一感光裝置124或第二感光裝置144所感測的反射 光線強度分布的示意圖。于實作上，第一感光裝置124及第二感光裝置144均可以C⑶或 CMOS實作，因此第一感光裝置124及第二感光裝置144可視為影像獲取元件，其獲取的影 像可設定為一列或二列像素組成的影像。如圖4所示，第一感光裝置124或第二感光裝置 144所獲取的影像可由光線強度分布表示，此即為觸碰信號，其橫軸即獲取的影像的像素位 置，縱軸即影像的強度（即光線強度）。于實作上，可將觸碰信號左右邊界的平均值作為觸 碰發生位置。由于第一感光裝置124及第二感光裝置144相對于觸控區域20的相對位置、 方向均固定且已可預知，因此獲取影像的像素位置可對應觸碰相對于第一感光裝置124或 第二感光裝置144的角度。于實作上，可將像素位置對應角度的關系以表格（其部分內容 如下所示）的形式表現，即可利用此表以映射的方式找出前述觸碰發生位置（即像素位置） 對應的角度。其中對應的角度以其正切值表示，有助于觸碰22坐標（Px，Py)的計算，但本 發明不以此為限。
[0036] 表
[0037]

【權利要求】
1. 一種光學觸控系統，用于感測實施于一觸控區域的一觸碰，其特征在于，該光學觸控 系統包含： 一第一光學感測模塊，包含一第一固定座及一第一感光裝置，該第一固定座具有一第 一對齊結構，該第一感光裝置設置于該第一固定座上，該第一光學感測模塊設置于該觸控 區域的一第一角落使得該第一對齊結構對齊該第一角落的輪廓且該第一感光裝置朝向該 觸控區域，該第一感光裝置用W產生關于該觸碰的一第一信號； 一第二光學感測模塊，包含一第二固定座及一第二感光裝置，該第二固定座具有一第 二對齊結構，該第二感光裝置設置于該第二固定座上，該第二光學感測模塊設置于該觸控 區域的一第二角落使得該第二對齊結構對齊該第二角落的輪廓且該第二感光裝置朝向該 觸控區域，該第二感光裝置用W產生關于該觸碰的一第二信號；W及 一處理模塊，與該第一感光裝置及該第二感光裝置通信連接，用W接收該第一信號及 該第二信號，并根據該第一信號及該第二信號產生關于該觸碰的一坐標。
2. 根據權利要求1所述的光學觸控系統，其特征在于，該第一角落的輪廓是一直角輪 廓，該第一對齊結構是一直角缺口結構，該直角缺口結構匹配該直角輪廓。
3. 根據權利要求1所述的光學觸控系統，其特征在于，所述光學觸控系統還包含一距 離測量模塊，用W測量該第一感光裝置及該第二感光裝置間的一距離并產生關于該距離的 一距離信號，該處理模塊與該距離測量模塊通信連接并接收該距離信號，W根據該第一信 號、該第二信號及該距離信號產生該坐標。
4. 根據權利要求3所述的光學觸控系統，其特征在于，該距離測量模塊W-無線測距 方法產生該距離信號。
5. 根據權利要求1所述的光學觸控系統，其特征在于，該第一光學感測模塊還包含一 發光器，鄰近該第一感光裝置設置，用W朝向該觸控區域發射光線，該第一感光裝置接收反 射自該觸控區域的該光線，W產生該第一信號。
6. 根據權利要求5所述的光學觸控系統，其特征在于，所述光學觸控系統還包含一觸 碰物件，用W于該觸控區域中實施該觸碰，該觸碰物件具有一反光區域，用W反射該發光器 發射的該光線。
7. -種觸控顯示系統，其特征在于，所述觸控顯示系統包含： 一顯示裝置，用W于一顯示幕上顯示一影像，該顯示幕上定義一觸控區域； 一第一光學感測模塊，包含一第一固定座及一第一感光裝置，該第一固定座具有一第 一對齊結構，該第一感光裝置設置于該第一固定座上，該第一光學感測模塊設置于該觸控 區域的一第一角落使得該第一對齊結構對齊該第一角落的輪廓且該第一感光裝置朝向該 觸控區域，該第一感光裝置用W產生關于實施于該觸控區域的一觸碰的一第一信號； 一第二光學感測模塊，包含一第二固定座及一第二感光裝置，該第二固定座具有一第 二對齊結構，該第二感光裝置設置于該第二固定座上，該第二光學感測模塊設置于該觸控 區域的一第二角落使得該第二對齊結構對齊該第二角落的輪廓且該第二感光裝置朝向該 觸控區域，該第二感光裝置用W產生關于該觸碰的一第二信號；W及 一觸控顯示處理模塊，與該第一感光裝置、該第二感光裝置及該顯示裝置通信連接，該 觸控顯示處理模塊用W接收該第一信號及該第二信號并根據該第一信號及該第二信號產 生關于該觸碰的一坐標，該觸控顯示處理模塊根據該坐標控制該顯示裝置顯示該影像。
8. 根據權利要求7所述的觸控顯示系統，其特征在于，該顯示裝置包含一投影機，用W 投影該影像至該顯示幕上。
9. 根據權利要求7所述的觸控顯示系統，其特征在于，該影像包含一指示標記，該指示 標記對應該坐標。
10. 根據權利要求7所述的觸控顯示系統，其特征在于，該第一角落的輪廓是一直角輪 廓，該第一對齊結構是一直角缺口結構，該直角缺口結構匹配該直角輪廓。
11. 根據權利要求7所述的觸控顯示系統，其特征在于，所述觸控顯示系統還包含一距 離測量模塊，用W測量該第一感光裝置及該第二感光裝置間的一距離并產生關于該距離的 一距離信號，該觸控顯示處理模塊與該距離測量模塊通信連接并接收該距離信號W根據該 第一信號、該第二信號及該距離信號產生該坐標。
12. 根據權利要求11所述的觸控顯示系統，其特征在于，該距離測量模塊W-無線測 距方法產生該距離信號。
13. 根據權利要求11所述的觸控顯示系統，其特征在于，該觸控顯示處理模塊包含一 第一處理模塊及一第二處理模塊，該第一處理模塊與該第二處理模塊通信連接，該第一處 理模塊用W接收該第一信號、該第二信號及該距離信號并根據該第一信號、該第二信號及 該距離信號產生該坐標，該第二處理模塊自該第一處理模塊接收該坐標控制該顯示裝置顯 示該影像。
14. 根據權利要求7所述的觸控顯示系統，其特征在于，該第一光學感測模塊還包含一 發光器，鄰近該第一感光裝置設置，用W朝向該觸控區域發射光線，該第一感光裝置接收反 射自該觸控區域的該光線W產生該第一信號。
15. 根據權利要求14所述的觸控顯示系統，其特征在于，所述觸控顯示系統還包含一 觸碰物件，用W于該觸控區域中實施該觸碰，該觸碰物件具有一反光區域，用W反射該發光 器發射的該光線。
【文檔編號】G06F3/14GK104345989SQ201310361842
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2013年8月19日 優先權日:2013年8月6日
【發明者】呂幗閑, 陳裕彥, 黃博亮, 劉家瑞 申請人:緯創資通股份有限公司