光学触控系统及触控显示系统的制作方法
【专利摘要】一种光学触控系统及触控显示系统，该光学触控系统包含二光学感测模块及一处理模块；该光学感测模块包含一固定座及一感光装置；该固定座具有一对齐结构并通过该对齐结构与一触控区域的一角落的轮廓对齐以设置该角落，该感光装置朝向该触控区域设置于该固定座上；该处理模块自该二光学感测模块接收感测信号以产生关于实施于该触控区域的一触碰的一坐标；触控显示系统包含一显示装置，该触控显示系统的处理模块根据该坐标控制该显示装置于一显示幕上显示影像，其中该显示幕上定义该触控区域。通过该光学触控系统，将光学感测模块的结构与触控区域轮廓对齐，直接达到光学感测模块相对于触控区域定位的功效，使该光学触控系统无需进一步校准即可使用。
【专利说明】光学触控系统及触控显示系统
【技术领域】
[0001] 本发明关于一种光学触控系统及采用此光学触控系统的触控显示系统。
【背景技术】
[0002] -些现有光学触控系统是利用设置于触控区周围的感光装置获取关于触控区的 触控信号，进而解析出物件（例如手指或触控笔）于触控区的触碰位置。然而，感光装置相 对于该触控区的设置（包含相对位置及镜头角度）可能因装置的组装（例如组装于液晶显 示面板上）或系统使用前的设置（例如投影式显示系统）而产生不小的变异，使得于正式 使用触控功能之前，必须进行校准程序，以使解析感光装置感测触碰信号时，触碰信号的范 围能正确地对应该触控区。前述校准程序通常需使用者的参考点（例如该触控区的四个角 落）触碰操作的参与，但人为操作亦将引入误差，使得校准程序执行后，感光装置感测的触 碰信号范围与该触控区的对应关系仍可能存有些许误差。此外，当使用多个感光装置时，需 得知感光装置间的相对距离以能求出较精确的触碰坐标，且为简化解析步骤，此相对距离 通常为固定值，但于投影式显示系统中，触控区域往往随实际使用情境（例如不同的投影 区域大小）而变化，使得前述固定间距的设计即难以适用。
【发明内容】
[0003] 鉴于先前技术中的问题，本发明要解决的技术问题是：提供一种光学触控系统及 触控显示系统，通过将光学感测模块的结构与触控区域轮廓对齐，直接达到光学感测模块 相对于触控区域定位的功效，使得该光学触控系统无需进一步校准即可使用。
[0004] 本发明的技术方案是：一种光学触控系统，用于感测实施于一触控区域的一触碰， 该光学触控系统包含一第一光学感测模块、一第二光学感测模块及一处理模块。该第一光 学感测模块包含一第一固定座及一第一感光装置，该第一固定座具有一第一对齐结构，该 第一感光装置设置于该第一固定座上，使得该第一感光装置与该第一固定座的相对位置固 定。该第一光学感测模块设置于该触控区域的一第一角落使得该第一对齐结构对齐该第 一角落的轮廓且该第一感光装置朝向该触控区域，该第一感光装置用以产生关于该触碰的 一第一信号。该第二光学感测模块包含一第二固定座及一第二感光装置，该第二固定座具 有一第二对齐结构，该第二感光装置设置于该第二固定座上，使得该第二感光装置与该第 二固定座的相对位置固定。该第二光学感测模块设置于该触控区域的一第二角落使得该第 二对齐结构对齐该第二角落的轮廓且该第二感光装置朝向该触控区域，该第二感光装置用 以产生关于该触碰的一第二信号。该处理模块与该第一感光装置及该第二感光装置通信连 接，用以接收该第一信号及该第二信号并根据该第一信号及该第二信号产生关于该触碰的 一坐标。
[0005] 本发明还提供一种触控显示系统，采用本发明的光学触控系统。该触控显示系统 包含一显不装置、一第一光学感测模块、一第二光学感测模块及一触控显不处理模块。该显 示装置用以于一显示幕上显示一影像，该显示幕上定义一触控区域。该第一光学感测模块 包含一第一固定座及一第一感光装置，该第一固定座具有一第一对齐结构，该第一感光装 置设置于该第一固定座上，使得该第一感光装置与该第一固定座的相对位置固定。该第一 光学感测模块设置于该触控区域的一第一角落使得该第一对齐结构对齐该第一角落的轮 廓且该第一感光装置朝向该触控区域，该第一感光装置用以产生关于实施于该触控区域的 一触碰的一第一信号。该第二光学感测模块，包含一第二固定座及一第二感光装置，该第二 固定座具有一第二对齐结构，该第二感光装置设置于该第二固定座上，使得该第二感光装 置与该第二固定座的相对位置固定。该第二光学感测模块设置于该触控区域的一第二角落 使得该第二对齐结构对齐该第二角落的轮廓且该第二感光装置朝向该触控区域，该第二感 光装置用以产生关于该触碰的一第二信号。该触控显示处理模块与该第一感光装置、该第 二感光装置及该显示装置通信连接，该触控显示处理模块用以接收该第一信号及该第二信 号并根据该第一信号及该第二信号产生关于该触碰的一坐标，该触控显不处理模块根据该 坐标控制该显示装置显示该影像。
[0006] 相对于现有技术，本发明通过将光学感测模块的结构与触控区域轮廓对齐，直接 达到该光学感测模块相对于该触控区域定位的功效，亦即该感光装置相对于该触控区域的 位置、方向均自动以预设值设置，故该光学感测模块及该触控显示系统的触控功能无需进 一步校准即可使用。此外，本发明的光学触控系统可进一步包含与该处理模块通信连接的 一距离测量模块，用以测量该第一感光装置及该第二感光装置间的一距离并产生关于该距 离的一距离信号，该处理模块即可接收该距离信号以根据该第一信号、该第二信号及该距 离信号产生该坐标。换言之，此时，该光学触控系统可适用于多种尺寸不同的触控区域，进 一步扩展本发明的光学感测模块及触控显示系统的适用范围，尤其是投影显示系统。
[0007] 关于本发明的优点与精神可以藉由以下的发明详述及所附图式得到进一步的了 解。
【专利附图】
【附图说明】
[0008] 图1为根据本发明的一具体实施例的一光学触控系统的示意图。
[0009] 图2为图1中光学触控系统的功能方块图。
[0010] 图3为图1中光学触控系统的触碰物件产生触碰的不意图。
[0011] 图4为图1中光学触控系统的第一感光装置或第二感光装置所感测的反射光线强 度分布的示意图。
[0012] 图5为根据本发明的一具体实施例的一触控显示系统的示意图。
[0013] 图6为图5中触控显示系统的功能方块图。
[0014] 主要元件标号说明
[0015] 1 光学触控系统 3 触控显示系统
[0016] 12 第一光学感测模块 14 第二光学感测模块
[0017] 16 距离测量模块 18 处理模块
[0018] 20 触控区域 22 触碰
[0019] 24 触碰物件 30 显示装置
[0020] 32 触控显示处理模块 34 显示幕
[0021] 122 第一固定座 124 第一感光装置
[0022] 126 第一发光器 142 第二固定座
[0023] 144 第二感光装置 146 第二发光器
[0024] 202 第一角落 204 第二角落
[0025] 242 反光区域 322 第二处理模块
[0026] 1222 第一对齐结构 1422 第二对齐结构
[0027] A1、A2 角度 Dl 距离
[0028] Sl 第一信号 S2 第二信号
[0029] S3 距离信号 H1、H2 水平偏移量
[0030] V1、V2 垂直偏移量 Px、Py 坐标
【具体实施方式】
[0031] 请参阅图1及图2,图1为根据本发明的一具体实施例的一光学触控系统1的示 意图，图2为光学触控系统1的功能方块图。光学触控系统1用于感测实施于一触控区域 20 (以矩形粗线框表不）的一触碰22 (以小圆圈表不）。光学触控系统1包含一第一光学 感测模块12、一第二光学感测模块14、一距离测量模块16及一处理模块18。第一光学感 测模块12包含一第一固定座122、一第一感光装置124及一第一发光器126。第一固定座 122具有一第一对齐结构1222 ;于本实施例中，触控区域20的一第一角落202的轮廓是一 直角轮廓，第一对齐结构1222是一直角缺口结构，使得第一固定座122整体呈现四分之三 圆的轮廓，该直角缺口结构匹配该直角轮廓，故第一固定座122可密贴第一角落202,但本 发明不以此为限。第一感光装置124固定设置于第一固定座122上，第一发光器126邻近 第一感光装置124设置于第一固定座122上，于本实施例中，第一发光器126直接叠置于第 一感光装置124上，但本发明不以此为限。第一光学感测模块12设置于第一角落202使得 第一对齐结构1222对齐第一角落202的轮廓且第一感光装置124朝向触控区域20 ;换言 之，第一光学感测模块12通过第一对齐结构1222与触控区域20的第一角落202的轮廓对 齐以设置于第一角落202。由于第一感光装置124与第一固定座122的相对位置及方向固 定，且第一固定座122与第一角落202的相对方位及方向亦固定，故第一感光装置124相对 于触控区域20的位置、方向均自动以预设值设置（即决定于第一对齐结构1222与第一角 落202的轮廓）；换言之，第一感光装置124相对于触控区域20的设置状态为已知，第一感 光装置124原则上无需进一步校准即可使用。第一发光器126朝向触控区域20发射光线， 第一感光装置124接收反射自触控区域20的该光线以产生关于触碰22的一第一信号Sl。 于实作上，触碰22可通过一触碰物件24实施，例如触控笔，如图3所示。触碰物件24具有 一反光区域242,用以反射第一发光器126发射的该光线，第一感光装置124即可接收此反 射的光线以产生第一信号Sl。
[0032] 同样地，第二光学感测模块14包含一第二固定座142、一第二感光装置144及一 第二发光器146。第二固定座142具有一第二对齐结构1422 ;于本实施例中，触控区域20 的一第二角落204的轮廓是一直角轮廓，第二对齐结构1422是一直角缺口结构，使得第二 固定座142整体呈现四分之三圆的轮廓，该直角缺口结构匹配该直角轮廓，故第二固定座 142可密贴第二角落204,但本发明不以此为限。第二感光装置144固定设置于第二固定座 142上，第二发光器146邻近第二感光装置144设置于第二固定座142上，于本实施例中，第 二发光器146直接叠置于第二感光装置144上，但本发明不以此为限。第二光学感测模块 14设置于第二角落204,使得第二对齐结构1422对齐第二角落204的轮廓且第二感光装置 144朝向触控区域20 ;换言之，第二光学感测模块14通过第二对齐结构1422与触控区域20 的第二角落204的轮廓对齐以设置于第二角落204。由于第二感光装置144与第二固定座 142的相对位置及方向固定，且第二固定座142与第二角落204的相对方位及方向亦固定， 故第二感光装置144相对于触控区域20的位置、方向均自动以预设值设置（即决定于第二 对齐结构1422与第二角落204的轮廓）；换言之，第二感光装置144相对于触控区域20的 设置状态为已知，第二感光装置144原则上无需进一步校准即可使用。第二发光器146朝 向触控区域20发射光线，第二感光装置144接收反射来自触控区域20由触碰物件24反射 的该光线以产生关于触碰22的一第二信号S2。
[0033] 距离测量模块16用以测量第一感光装置124及第二感光装置144间的一距离Dl 并产生关于距离Dl的一距离信号S3,亦即距离信号S3包含距离Dl的信息。于本实施例 中，距离测量模块16以一无线测距（wireless distance measurement)方法产生距离信号 S3,但本发明不以此为限。
[0034] 处理模块18与第一感光装置124、第二感光装置144及距离测量模块16分别通 信连接。于实作上，处理模块18可以有线或无线的方式与第一感光装置124、第二感光装 置144及距离测量模块16通信连接，此外，处理模块18亦可整合至第一光学感测模块12、 第二光学感测模块14或距离测量模块16,不待赘述。处理模块18用以接收第一信号S1、 第二信号S2及距离信号S3并根据第一信号S1、第二信号S2及距离信号S3产生关于触碰 22 的一坐标（Px，Py)。
[0035] 请参阅图1及图4,图4为第一感光装置124或第二感光装置144所感测的反射 光线强度分布的示意图。于实作上，第一感光装置124及第二感光装置144均可以C⑶或 CMOS实作，因此第一感光装置124及第二感光装置144可视为影像获取元件，其获取的影 像可设定为一列或二列像素组成的影像。如图4所示，第一感光装置124或第二感光装置 144所获取的影像可由光线强度分布表示，此即为触碰信号，其横轴即获取的影像的像素位 置，纵轴即影像的强度（即光线强度）。于实作上，可将触碰信号左右边界的平均值作为触 碰发生位置。由于第一感光装置124及第二感光装置144相对于触控区域20的相对位置、 方向均固定且已可预知，因此获取影像的像素位置可对应触碰相对于第一感光装置124或 第二感光装置144的角度。于实作上，可将像素位置对应角度的关系以表格（其部分内容 如下所示）的形式表现，即可利用此表以映射的方式找出前述触碰发生位置（即像素位置） 对应的角度。其中对应的角度以其正切值表示，有助于触碰22坐标（Px，Py)的计算，但本 发明不以此为限。
[0036] 表
[0037]
【权利要求】
1. 一种光学触控系统，用于感测实施于一触控区域的一触碰，其特征在于，该光学触控 系统包含： 一第一光学感测模块，包含一第一固定座及一第一感光装置，该第一固定座具有一第 一对齐结构，该第一感光装置设置于该第一固定座上，该第一光学感测模块设置于该触控 区域的一第一角落使得该第一对齐结构对齐该第一角落的轮廓且该第一感光装置朝向该 触控区域，该第一感光装置用W产生关于该触碰的一第一信号； 一第二光学感测模块，包含一第二固定座及一第二感光装置，该第二固定座具有一第 二对齐结构，该第二感光装置设置于该第二固定座上，该第二光学感测模块设置于该触控 区域的一第二角落使得该第二对齐结构对齐该第二角落的轮廓且该第二感光装置朝向该 触控区域，该第二感光装置用W产生关于该触碰的一第二信号；W及 一处理模块，与该第一感光装置及该第二感光装置通信连接，用W接收该第一信号及 该第二信号，并根据该第一信号及该第二信号产生关于该触碰的一坐标。
2. 根据权利要求1所述的光学触控系统，其特征在于，该第一角落的轮廓是一直角轮 廓，该第一对齐结构是一直角缺口结构，该直角缺口结构匹配该直角轮廓。
3. 根据权利要求1所述的光学触控系统，其特征在于，所述光学触控系统还包含一距 离测量模块，用W测量该第一感光装置及该第二感光装置间的一距离并产生关于该距离的 一距离信号，该处理模块与该距离测量模块通信连接并接收该距离信号，W根据该第一信 号、该第二信号及该距离信号产生该坐标。
4. 根据权利要求3所述的光学触控系统，其特征在于，该距离测量模块W-无线测距 方法产生该距离信号。
5. 根据权利要求1所述的光学触控系统，其特征在于，该第一光学感测模块还包含一 发光器，邻近该第一感光装置设置，用W朝向该触控区域发射光线，该第一感光装置接收反 射自该触控区域的该光线，W产生该第一信号。
6. 根据权利要求5所述的光学触控系统，其特征在于，所述光学触控系统还包含一触 碰物件，用W于该触控区域中实施该触碰，该触碰物件具有一反光区域，用W反射该发光器 发射的该光线。
7. -种触控显示系统，其特征在于，所述触控显示系统包含： 一显示装置，用W于一显示幕上显示一影像，该显示幕上定义一触控区域； 一第一光学感测模块，包含一第一固定座及一第一感光装置，该第一固定座具有一第 一对齐结构，该第一感光装置设置于该第一固定座上，该第一光学感测模块设置于该触控 区域的一第一角落使得该第一对齐结构对齐该第一角落的轮廓且该第一感光装置朝向该 触控区域，该第一感光装置用W产生关于实施于该触控区域的一触碰的一第一信号； 一第二光学感测模块，包含一第二固定座及一第二感光装置，该第二固定座具有一第 二对齐结构，该第二感光装置设置于该第二固定座上，该第二光学感测模块设置于该触控 区域的一第二角落使得该第二对齐结构对齐该第二角落的轮廓且该第二感光装置朝向该 触控区域，该第二感光装置用W产生关于该触碰的一第二信号；W及 一触控显示处理模块，与该第一感光装置、该第二感光装置及该显示装置通信连接，该 触控显示处理模块用W接收该第一信号及该第二信号并根据该第一信号及该第二信号产 生关于该触碰的一坐标，该触控显示处理模块根据该坐标控制该显示装置显示该影像。
8. 根据权利要求7所述的触控显示系统，其特征在于，该显示装置包含一投影机，用W 投影该影像至该显示幕上。
9. 根据权利要求7所述的触控显示系统，其特征在于，该影像包含一指示标记，该指示 标记对应该坐标。
10. 根据权利要求7所述的触控显示系统，其特征在于，该第一角落的轮廓是一直角轮 廓，该第一对齐结构是一直角缺口结构，该直角缺口结构匹配该直角轮廓。
11. 根据权利要求7所述的触控显示系统，其特征在于，所述触控显示系统还包含一距 离测量模块，用W测量该第一感光装置及该第二感光装置间的一距离并产生关于该距离的 一距离信号，该触控显示处理模块与该距离测量模块通信连接并接收该距离信号W根据该 第一信号、该第二信号及该距离信号产生该坐标。
12. 根据权利要求11所述的触控显示系统，其特征在于，该距离测量模块W-无线测 距方法产生该距离信号。
13. 根据权利要求11所述的触控显示系统，其特征在于，该触控显示处理模块包含一 第一处理模块及一第二处理模块，该第一处理模块与该第二处理模块通信连接，该第一处 理模块用W接收该第一信号、该第二信号及该距离信号并根据该第一信号、该第二信号及 该距离信号产生该坐标，该第二处理模块自该第一处理模块接收该坐标控制该显示装置显 示该影像。
14. 根据权利要求7所述的触控显示系统，其特征在于，该第一光学感测模块还包含一 发光器，邻近该第一感光装置设置，用W朝向该触控区域发射光线，该第一感光装置接收反 射自该触控区域的该光线W产生该第一信号。
15. 根据权利要求14所述的触控显示系统，其特征在于，所述触控显示系统还包含一 触碰物件，用W于该触控区域中实施该触碰，该触碰物件具有一反光区域，用W反射该发光 器发射的该光线。
【文档编号】G06F3/14GK104345989SQ201310361842
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2013年8月19日 优先权日:2013年8月6日
【发明者】吕帼闲, 陈裕彦, 黄博亮, 刘家瑞 申请人:纬创资通股份有限公司