光學觸控裝置的製作方法
2023-05-26 08:50:21
本發明有關於一種觸控裝置，特別是有關於一種光學觸控裝置。
背景技術：
隨著現代人對觸控熒幕的需求越來越多、對觸控面板尺寸要求越來越大，廠商在面對製作大尺寸觸控面板的成本壓力下，逐漸採用了光學式觸控技術。又，隨著發光二極體(Light-Emitting Diode,LED)元件技術提升，配搭使用光學式觸控技術，使得光學式觸控產品越來越受巿場歡迎，取代了舊有的電阻或電容式觸控產品。近年來，連桌上型觸控面板這樣的尺寸大小，也已經有越來越多採用光學式觸控技術的趨勢。
一般而言，市面上的光學式觸控觸控面板大致分為內嵌式與外掛式二類型，其中內嵌式特徵主要是將多數的光學感應器安裝在顯示觸控面板內部或背側，而外掛式特徵主要是在顯示觸控面板的至少二角落安裝光學感應器。而一般外掛式光學式觸控原理，則不外乎分為反射式與遮光式兩種感應方式，其中，遮光式是利用觸控物的遮光效應產生暗影，再由感光元件感測到此暗影位置進而判斷觸控物位置所在；而反射式是利用觸控物的反射效應產生的反光亮點，再由感光元件感測到此反光亮點的位置進而判斷觸控物位置所在。
目前市面上為順應大尺寸顯示與觸控的簡報或教學需求，會採用單一或是多個大尺寸觸控面板作為主要的顯示與輸入界面，例如圖1所繪示的單觸控面板光學觸控一體機110或雙觸控面板光學觸控一體機120。其操作原理請參照圖2A及圖2B，其繪示是已知一種外掛式光學觸控裝置200的前視及側視示意圖。其中，在觸控面板210上設有兩個光學圖像擷取感應器220，例如為攝像鏡頭。光學圖像擷取感應器220電連接控制器230，且分別位於觸控面板210的左上方以及右上方。觸控面板210可以包含有液晶顯示面板210b以及保護玻璃210a。在光學圖像擷取感應器220上還設置有光源240，例如為紅外光(Infrared Light,IR)發光二極體(LED)。
當使用者使用觸控反光筆250在保護玻璃210a上操作時，觸控反光筆250的反光材料接受從光源240照射來的紅外光，並能將部分紅外光反射回去。二個光學圖像 擷取感應器220皆會接收此反射光，而在控制器230產生一明顯的突波信號，透過三角定位方法計算出觸控反光筆250的位置。
外掛式光學式觸控裝置因結構簡單，且不會牽涉或影響液晶顯示器的工藝，因此非常適合在大尺寸觸控面板上來應用，整體材料相較於其他觸控面板，也有價格上的競爭優勢。
大尺寸觸控面板是光學式觸控面板的應用優勢，其產品涵蓋了智慧型電視、電子互動式廣告看板、電子白板等。大尺寸觸控面板適合應用場所及範圍包括辦公式應用、教育、廣告展覽等，都是不錯的應用場所。
如上所述，現今市面上可見的大尺觸控熒幕多為如圖1所示的單觸控面板光學觸控一體機110或是雙觸控面板光學觸控一體機120。然而，已知不論是單觸控面板光學觸控一體機110或是雙觸控面板光學觸控一體機120，其觸控熒幕尺寸皆是固定不變的，無法彈性配合客戶的需求作調整，且共用性不足，限制了光學觸控產品的應用範圍，如何能解決上述的需求，提供多重功能及應用的光學觸控一體機，實為光學觸控產業所樂見，且可大幅降低購置成本，增加產品的競爭力。
技術實現要素：
本發明是有關於一種光學觸控裝置，其利用巧妙的滑動機制，使雙觸控面板可適當地彼此套疊，形成一種可自由切換單觸控面板與雙觸控面板的一體機架構，不僅保有了多點觸控的互動功能，且成功解決已知光學觸控產品使用彈性不足等問題。
根據本發明的一方面，提出一種光學觸控裝置。光學觸控裝置包括光學觸控裝置，包括二觸控面板、二組光學感應器、一滑軌裝置及一滑動裝置。二觸控面板各具有在一預定方向上間隔相對應的二側邊以及位於二側邊之間的一觸控區域。二組光學感應器分別設置於或鄰近於各個觸控面板的其中一側邊上。滑軌裝置與二觸控面板分別連結，以供二觸控面板能沿預定方向相錯開地平行移動而可以選擇性地操作於一第一觸控界面狀態與一第二觸控界面狀態之其一。當在第一觸控界面狀態時，二觸控面板相互靠近而使其一重疊於另一之上而使只有疊置於上方的該其一觸控面板的觸控區域外露而可被操作，並且位於下方的另一觸控面板的組光學感應器外露於重疊於上方的其觸控面板的側邊外而不被遮蔽，使二組光學感應器可共同感應檢測外露的觸控區域。當在第二觸控界面狀態時，二觸控面板沿預定方向相對遠離而展開，而使二觸控區域均外露而均可被操作，並且各觸控面板的各組光學感應器只感應檢測各觸控面板 所屬的觸控區域。
附圖說明
圖1繪示是已知光學觸控一體機各種態樣示意圖。
圖2A繪示是已知一種外掛式光學觸控裝置的前視示意圖。
圖2B繪示是已知一種外掛式光學觸控裝置的側視示意圖。
圖3A繪示是依照本發明一實施例的光學觸控裝置處於雙觸控界面狀態時的前視示意圖。
圖3B繪示是依照本發明一實施例的光學觸控裝置處於雙觸控界面狀態時的側視示意圖。
圖4A繪示是依照本發明一實施例的光學觸控裝置處於單觸控界面狀態時的前視示意圖。
圖4B繪示是依照本發明一實施例的光學觸控裝置處於單觸控界面狀態時的側視示意圖。
圖5A繪示依照本發明一實施例的光學觸控裝置的立體示意圖。
圖5B繪示圖5A的光學觸控裝置局部放大示意圖。
圖5C繪示依照本發明一實施例的光學觸控裝置側視示意圖。
圖6A繪示是依照本發明的光學觸控裝置處於雙觸控界面狀態時的示意圖。
圖6B繪示是依照本發明的光學觸控裝置處於單觸控界面狀態時的示意圖。
附圖標號
110 單觸控面板光學觸控一體機
120 雙觸控面板光學觸控一體機
200、300 光學觸控裝置
210 觸控面板
210a 保護玻璃
210b 顯示面板
220 光學圖像擷取感應器
230、330 控制器
240 光源
250 觸控反光筆
310a 第一觸控面板
310b 第二觸控面板
310ac、310bc 觸控區域
310ad、310bd 顯示面板
310ag、310bg 保護玻璃
310al、310bl 左側邊
310ar、310br 右側邊
310at、310bt 上側邊
310ao、310bo 下側邊
320a 第一滑軌
320b 第二滑軌
320r 滑動輔助件
330a、330b 光學感應器
340a、340b 光源
350a、350b 反光元件
360 感應開關
370a 第一承板
370b 第二承板
C 部分
D、D1、D2 可移動距離
F 支撐架
S1、S2 間隔距離
具體實施方式
本發明提出一種觸控裝置，是一種具有雙光學觸控面板其能依使用者需要而相對展開或重疊以靈活改變觸控區域面積的光學觸控裝置，其可自由切換為單觸控面板或雙觸控面板的一體機架構。利用巧妙的滑軌設計，使雙觸控面板可適當地彼此重疊或展開，不僅保有了多點觸控的互動功能，且成功地解決了光學觸控產品觸控面積彈性不足等問題。
請參照圖3A及圖3B，其繪示依照本發明一實施例的光學觸控裝置300，其處於 雙觸控界面狀態時的前視示意圖以及側視示意圖。光學觸控裝置300具有第一觸控面板310a與第二觸控面板310b，第一觸控面板310a具有左右平行相對應的左側邊310al、右側邊310ar以及上下平行相對應的上側邊310at、下側邊310ao，並包括有一第一觸控區域。上側邊310at與右側邊310ar垂直鄰接；而第二觸控面板310b亦具有左右平行相對應的左側邊310bl、右側邊310br以及上下平行相對應的上側邊310bt、下側邊310bo，並包括有一第二觸控區域。上側邊310bt與左側邊310bl垂直鄰接。第一觸控面板310a包括有保護玻璃310ag和顯示面板310ad，而第二觸控面板310b包括有保護玻璃310bg和顯示面板310bd。當光學觸控裝置300處於雙觸控界面狀態時，第一觸控面板310a與第二觸控面板310b能橫向相對展開，且第一觸控面板310a的右側邊310ar和第二觸控面板310b的左側邊310bl彼此接近，甚至彼此幾乎重疊。此時，第一觸控面板310a和第二觸控面板310b均呈可顯示與可被觸控操作的工作狀態，供使用者使用。值得注意的是，第一觸控面板310a和第二觸控面板310b從前視圖看，應為連續的，如圖3A所示。
在第一觸控面板310a的上側邊310at與下側邊310ao各設有橫向延伸且平行相對的第一滑軌320a，亦即沿著上側邊310at延伸方向設有第一滑軌320a；以及，在第二觸控面板310b的上側邊310bt與下側邊310bo各設有橫向延伸且平行相對的第二滑軌320b，亦即沿著上側邊310bt延伸方向設有第二滑軌320b。由於第一觸控面板310a的上側邊310at和第二觸控面板310b的上側邊310bt彼此平行，並且第一滑軌320a和第二滑軌320b亦彼此平行。又，第一滑軌320a和第二滑軌320b亦彼此套接，使得第一滑軌320a可橫向滑行於第二滑軌320b上，亦即，第一滑軌320a可沿著第一觸控面板310a的上側邊310at的延伸方向滑行於第二滑軌320b上。反之，在另一實施例中，第二滑軌320b亦可橫向滑行於第一滑軌320a上，亦即，第二滑軌320b可沿著第二觸控面板310b的上側邊310bt的方向滑行於第一滑軌320a上。
請參照圖3A，第一觸控面板310a與第二觸控面板310b組成一共同觸控界面。第一觸控面板310a與第二觸控面板310b分別具有觸控區域310ac、310bc。請參照圖3B，觸控面板(例如第二觸控面板310b)沿滑軌(例如第二滑軌320b)上具有一可移動距離D。當第二觸控面板310b未移動時，於前視圖中，共同觸控界面具有幾乎鄰接的二個觸控區域310ac、310bc。觸控區域310ac、310bc具有各自獨立的觸控面積，故共同觸控界面將具有較大的觸控面積。當第二觸控面板310b左移可移動距離D後(即 滑入第一觸控面板310a下方，圖式中可移動距離D的長度僅為示意，非限制其實施方式，例如可依實際使用狀況而調整可移動距離D的長度)。於前視圖中，觸控區域310ac、310bc的觸控面積可彼此重疊，此時的共同觸控界面將具有較小的觸控面積。故一觸控面板(例如第二觸控面板310b)沿滑軌(例如第二滑軌320b)上具有一可移動距離，可調整共同觸控界面的觸控面積。此外，本發明的實施不限於前述的單一觸控面板移動以調整共同觸控面板的觸控面積，也可為兩觸控面板相互移動以調整共同觸控界面的觸控面積(詳見後續的說明)。
請繼續參照圖3A及圖3B，至少一光學感應器330a，設置在或鄰近第一觸控面板310a的右側邊，例如在二個第一滑軌320a接近右側邊310ar的一端各設有光學感應器330a，光學感應器330a的數目例如為兩個，較佳的是設在鄰近第一觸控面板310a的右上角與右下角。同樣地，至少一光學感應器330b，設置在或鄰近第二觸控面板310b的左側邊，例如在二個第二滑軌320b在接近左側邊310bl的一端各設有光學感應器330b，光學感應器330b的數目例如為兩個，較佳的是設在第二觸控面板310b的左上角與左下角。光學感應器330a及330b較佳的是整合有光源與攝像鏡頭的光學圖像擷取模塊。或者，光學感應器330a及330b也可以僅僅是攝像鏡頭，光源340a和340b分別設置於光學感應器330a及330b上。
值得注意的是，本發明的光學感應器330a及330b，並非如已知般直接設在並接觸於第一觸控面板310a或第二觸控面板310b角落處的表面上，而是與第一觸控面板310a或第二觸控面板310b在垂直高度方向上保持一間隔距離。舉例而言，請參照圖3B，光學感應器330a與第一觸控面板310a於垂直高度方向保持一間隔距離S1，光學感應器330b與第二觸控面板310b於垂直高度方向保持一間隔距離S2。間隔距離S1與間隔距離S2的設置是為了預留第一滑軌320a和第二滑軌320b滑行空間，以利本發明可選擇地自由切換於單觸控界面狀態與雙觸控界面狀態之其一。例如，當欲從雙觸控界面狀態切換成單觸控界面狀態時，可透過本發明滑軌設計將第二觸控面板310b滑入第一觸控面板310a下方。
光學感應器330a和330b上分別設置有光源340a和340b，較佳的是紅外光發光二極體(IR LED)。光學感應器330a負責對第一觸控面板310a的反光元件350a作光學圖像擷取，光學感應器330b負責對第二觸控面板310b的反光元件350b作光學圖像擷取，反光元件350a及350b例如為反光筆或反光條，反光元件350a及350b的設 置例如布滿了透明微珠結構(未顯示)，可用以反射光線。由於第一觸控面板310a與第二觸控面板310b各設有二個光學感應器330a、330b，因此均具有至少支援兩點觸控辨識的能力，亦即，可同時使用兩個反光元件350a在第一觸控面板310a上操作，以及，可同時使用兩個反光元件350b在第二觸控面板310b上操作，而均可正確辨識它們的坐標位置。當使用者使用反光元件350a在第一觸控面板310a上操作時，反光元件350a接受從光源340a來的紅外光，並將部分紅外光反射回去。光學感應器330a接收此反射光，會產生一明顯的突波信號，經由三角定位而計算出反光元件350a的位置。同樣地，當使用者使用反光元件350b在第二觸控面板310b上操作時，反光元件350b上的反光區接受從光源340b來的紅外光，並將紅外光沿光束原通路反射回去。光學感應器330b接收此反射光，會產生一明顯的突波信號，經由三角定位而計算出反光元件350b的位置。。
搭配參照圖6A，其繪示是依照本發明的光學觸控裝置處於雙觸控界面狀態時的示意圖。光學觸控裝置300是安裝在一支撐架F上而扮演具雙觸控界面的光學觸控一體機的角色，第一觸控面板310a相對於第二觸控面板310b展開，且第一觸控面板310a的右側邊310ar(繪示於圖3A)和第二觸控面板310b的左側邊310bl(繪示於圖3A)彼此接近，甚至彼此幾乎重疊。此時，第一觸控面板310a和第二觸控面板310b均呈可顯示與可被觸控操作的工作狀態，供使用者使用。光學感應器330a負責對第一觸控面板310a的反光元件350a作光學圖像擷取，光學感應器330b負責對第二觸控面板310b的反光元件350b作光學圖像擷取，反光元件350a及350b是用以反射光線。此時第一觸控面板310a與第二觸控面板310b均具有支援兩點觸控的效能，亦即，可同時使用兩個反光元件350a在第一觸控面板310a上操作，以及，可同時使用兩個反光元件350b在第二觸控面板310b上操作。
接著，請參照圖4A及圖4B，其繪示本發明光學觸控裝置300的另一使用狀態，其處於單觸控界面狀態時的前視示意圖以及側視示意圖。其中，當光學觸控裝置300處於單觸控界面狀態時，第一觸控面板310a和第二觸控面板310b重疊，且第一觸控面板310a的右側邊310ar和第二觸控面板310b的左側邊310bl彼此遠離，並不重疊。此時，第一觸控面板310a和第二觸控面板310b僅有其中之一呈可顯示與可被觸控操作的工作狀態，例如位於圖4B上方的第一觸控面板310a，供使用者使用。
請繼續參照圖4A及圖4B，因光學觸控裝置300處於單觸控界面狀態，例如僅 有第一觸控面板310a呈現顯示與可被觸控操作工作狀態，所以，光學感應器330a以及330b扮演共同對第一觸控面板310a的反光元件350b作光學圖像擷取的角色，使得第一觸控面板310a可支援四點觸控，提高觸控效能至原來的兩倍。
反光元件350a及350b可以是反光筆或反光條，反光元件350a及350b的設置例如布滿了透明微珠結構(未顯示)，可用以反射光線。此時第一觸控面板310a具有支援四點觸控的效能，亦即，可同時使用四個反光元件，包括二個反光元件350a和二個反光元件350b，在第一觸控面板310a上操作。當使用者使用反光元件350a及350b在第一觸控面板310a上操作時，反光元件350a接受從光源340a來的紅外光，以及，反光元件350b接受從光源340b來的紅外光，並將部分紅外光反射回去。光學感應器330a與330b接收了反射光，會產生一明顯的突波信號，經由三角定位方法而計算出反光元件350a及350b的位置。
搭配參照圖6B，其繪示本發明的光學觸控裝置300處於單觸控界面狀態時的示意圖。第一觸控面板310a相對於第二觸控面板310b重疊，且第一觸控面板310a的右側邊310ar和第二觸控面板310b的左側邊310bl自前述圖6A後開始彼此遠離，直至第一觸控面板310a的右側邊310ar與左側邊310al(繪示於圖4A)分別靠近第二觸控面板310b的右側邊310br(繪示於圖4A)與左側邊310bl為止，亦即第一觸控面板310a與第二觸控面板310b的大部份面積彼此相重疊。此時，第一觸控面板310a和第二觸控面板310b僅有疊在上方之其一呈可顯示與可被觸控操作的工作狀態，例如位於圖4B上方的第一觸控面板310a。此時，位於第二觸控面板310b左側的光學感應器330b將露出於第一觸控面板310a的左側，因此，位於右上角與右下角的光學感應器330a將負責對第一觸控面板310a的反光元件350a作光學圖像擷取，而位於左上角與左下角的光學感應器330b則也是負責對第一觸控面板310a的反光元件350b作光學圖像擷取。因此第一觸控面板310a即具有可至少支援四點觸控的辨識能力，亦即，可同時使用四個反光元件，包括二個反光元件350a和二個反光元件350b，在第一觸控面板310a上操作，據此可以獲得加倍可辨識觸控點數量的能力。
接著，請參照圖5A至圖5C，圖5A繪示依照本發明一實施例的光學觸控裝置300的立體示意圖，其中第一觸控面板310a以及第二觸控面板310b各具有一可移動距離D1、D2，以使第一觸控面板310a以及第二觸控面板310b互相重疊或展開，其中可移動距離D1、D2例如約略為第一滑軌320a、第二滑軌320b的一半長度。圖5B繪 示圖5A的C部分的局部放大示意圖，圖5C繪示圖5A的側視示意圖。如前所述，可延伸式光學觸控裝置300的第一觸控面板310a具有第一滑軌320a，而第二觸控面板310b具有第二滑軌320b。第一滑軌320a和第二滑軌320b可彼此套接與滑動。如圖5A所示，光學感應器330a設置在第一滑軌320a的右端上，而光學感應器330b設置在第二滑軌320b的左端上。其中，請參照圖5C，第一滑軌320a是一凸起結構而相對於第一觸控面板310a凸出，使得光學感應器330a與第一觸控面板310a在垂直高度方向上形成第一間隔距離S1；第二滑軌320a亦是一凸起結構而相對於第二觸控面板310b凸出，使得光學感應器330b與第二觸控面板310b在垂直高度方向上形成第二間隔距離S2。此外，第一承板370a連接於二第一滑軌320a之間並可承載第一觸控面板310a；第二承板370b連接於二第二滑軌320b之間並可承載第二觸控面板310b。
本發明第一間隔距離S1與第二間隔距離S2的設置，是為了預留第一滑軌320a和第二滑軌320b的滑行空間並容許位於第二滑軌320b的左端的光學感應器330b可以順利穿過第一滑軌320a而露出於第一滑軌320a的左側，而轉變至單觸控界面狀態，並且在雙觸控界面狀態時亦不會阻擋光學感應器330a及330b分別對於第一觸控面板310a及第二觸控面板310b上的反光元件350a及350b進行光學圖像擷取動作，有利於本發明的順利切換單觸控界面狀態與雙觸控界面狀態。例如，當在單觸控界面狀態時，第二光學感應器330b露出於第一觸控面板310a的左側邊310al(繪示於圖4A)外，而與位於第一觸控面板310a的右側邊310ar的第一光學感應器330a共同感應檢測第一觸控區域；當在雙觸控界面狀態時，光學感應器330a與光學感應器330b分別只對第一觸控區域與第二觸控區域獨立地感應檢測。其中，當欲從雙觸控界面狀態切換成單觸控界面狀態時，可透過本發明滑軌設計將第二觸控面板310b滑入第一觸控面板310a下方。而當欲從單觸控界面狀態切換成雙觸控界面狀態時，可透過本發明滑軌設計將第二觸控面板310b從第一觸控面板310a下方滑出，使第一觸控面板310a和第二觸控面板310b呈現展開狀態。
此外，請參照圖5C，本發明在第一滑軌320a與第二滑軌320b之間、或第一滑軌320a與第一承板370a之間、或第二滑軌320b與第二承板370b之間更可設置至少一滑動輔助件320r，使得第一滑軌320a與第一承載板370a、或第二滑軌320b與第二承板370b之間可以順暢滑動，以便利於改變第一觸控面板310a與第二觸控面板 310b的重疊狀態，重疊狀態包括單觸控界面狀態與雙觸控界面狀態。
更進一步來說，請參照圖5B，本發明在第二滑軌320b上還設置有感應開關360，是用以通知控制器330(繪示於圖4A)光學觸控裝置300是處於單觸控界面狀態或是處於雙觸控界面狀態。舉例而言，若是使用者將第二觸控面板310b滑入第一觸控面板310a下方，感應開關360會感應到處於單觸控界面狀態，例如第一觸控面板310a呈現可被觸控操作的工作狀態，而第二觸控面板310b呈現關閉狀態，此時感應開關360會通知控制器330已切換為四個光學感應器的判斷與定位模式，而可以一次計算與辨識取得至少四個觸控點坐標，使得第一觸控面板310a具有支援四點觸控的效能。而若是感應到處於雙觸控界面狀態，則控制器330將切換為雙光學感應器的判斷與定位模式，而可以分別計算與辨識取得至少二個觸控點坐標。
綜上所述，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。本發明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，當可作各種的更動與潤飾。因此，本發明的保護範圍當視前面的申請專利範圍所界定者為準。