專利名稱：光學(xué)式觸控裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光學(xué)觸控，并且特別地，本發(fā)明涉及一種可有效接收顯示單元中各種方向的光信號，并減少圖像成像誤差的光學(xué)式觸控裝置。
背景技術(shù)：
近年來，隨著觸控圖像顯示技術(shù)不斷地發(fā)展，各種觸控技術(shù)的產(chǎn)品已逐步取代傳 統(tǒng)的鍵盤及鼠標(biāo)的輸入功能，致使電子產(chǎn)品無需設(shè)置鍵盤或攜帶其他輸入配件，可提升電 子產(chǎn)品使用的方便性及機(jī)動性。此外，由于電子產(chǎn)品上無需保留按鍵設(shè)置的區(qū)域位置，因 此，電子產(chǎn)品的顯示屏幕可選擇較大的面板，讓使用者得以在較大的顯示屏幕上獲得更好 的視覺享受及輸入數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。請參照圖1，圖1示出傳統(tǒng)的光學(xué)式觸控裝置2的示意圖。如圖1所示，傳統(tǒng)的光 學(xué)式觸控裝置2包含顯示單元20及光感測模塊28，其中光感測模塊28包含光路單元22及 光感測單元24。需要注意的是，傳統(tǒng)的光路單元22為立體球面的光學(xué)透鏡，其球狀透鏡的 一面為平面需固定于顯示單元20的一側(cè)。由于傳統(tǒng)的球狀透鏡為單一曲率的透鏡，當(dāng)該球狀透鏡裝設(shè)于顯示單元20時，往 往使得傳統(tǒng)的光學(xué)式觸控裝置2體積需增大，而增加成本與破壞空間設(shè)計的美感。并且，如果光感測模塊28其成像狀態(tài)如圖2A所示，圖2A示出圖1中傳統(tǒng)的光感 測模塊28的放大圖。值得注意的是，由y-ζ軸方向可發(fā)現(xiàn)成像于光感測單元24的成像區(qū) 域As僅占光路單元22最大面積的部分，如圖2B所示，所以裝設(shè)時需注意光感測模塊28中 的光感測單元24是否已準(zhǔn)確設(shè)置于預(yù)先設(shè)定的位置。換言之，光感測模塊28的選定位置 必須與感測區(qū)域、背景在設(shè)定范圍內(nèi)完整匹配，才能達(dá)到感測及獲取有效圖像的功能，所以 選擇適當(dāng)?shù)墓飧袦y模塊28相當(dāng)重要。若光感測模塊28已設(shè)置于顯示單元20的一側(cè)時，也可能因為人員組裝或搬運(yùn)震 動等因素，造成光感測模塊28的光感測單元24移開原來設(shè)置的位置，導(dǎo)致光感測模塊28 無法感測到可供有效判讀的圖像信號，即如圖2C所示。因此，本發(fā)明提出一種光學(xué)式觸控裝置，以解決上述問題。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個方面在于提供一種通過光學(xué)透鏡的適當(dāng)設(shè)計使得光感測模塊 能夠有效接收光信號，并且確保光信號能被光感測模塊準(zhǔn)確辨識，以降低圖像誤差。根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例為一種光學(xué)式觸控裝置，該光學(xué)式觸控裝置包含至 少一個光路單元、至少一個感測單元、顯示單元及處理模塊。該至少一個光路單元設(shè)置于該 顯示單元的第一側(cè)，該至少一個光路單元用于接收至少一個方向的入射光，該至少一個方 向的入射光于該至少一個光路單元內(nèi)完成至少一次折射，以聚焦成圖像于成像區(qū)域內(nèi)。其 中，該至少一個光路單元通過透鏡的設(shè)計，以接收該顯示單元中的該入射光。并且，該透鏡 的第一面為凸出曲面，該凸出曲面包含至少一個曲度，而相對于該第一面的第二面用于貼合至該顯示單元的該第一側(cè)。在此實施例中，該至少一個光感測單元設(shè)置于該至少一個光路單元的相對位置， 該至少一個光感測單元用于根據(jù)該成像區(qū)域的該圖像產(chǎn)生感測結(jié)果，其中該至少一個光路 單元與光感測單元可組合成光感測模塊。該處理模塊耦接至該至少一個光感測單元，并用 于根據(jù)該感測結(jié)果判定至少一個物體于該顯示單元上所形成的至少一個觸控點(diǎn)位置。根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)式觸控裝置，其中，透鏡進(jìn)一步包含第三面及第四面，且第三面 對稱于第四面。根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)式觸控裝置，其中，當(dāng)至少一個方向的入射光于至少一個光路 單元中完成至少一次折射后，至少一個方向的入射光將于成像區(qū)域內(nèi)形成圖像，且圖像可 輸出至至少一個光感測單元。根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)式觸控裝置，其中，感測結(jié)果和至少一個物體與參考區(qū)域之間 的比對結(jié)果有關(guān)，參考區(qū)域設(shè)置于顯示單元上相對于第一側(cè)的第二側(cè)。根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)式觸控裝置，其中，當(dāng)至少一個物體于顯示單元上阻擋住至少 一個方向的入射光時，將會導(dǎo)致圖像產(chǎn)生變化，至少一個光感測單元根據(jù)圖像的變化情形 產(chǎn)生感測結(jié)果。根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)式觸控裝置，其中，參考區(qū)域包含至少一個參考樣式，至少一個 參考樣式以明暗交錯的方式呈現(xiàn)，用于與至少一個物體進(jìn)行比對以產(chǎn)生比對結(jié)果。根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)式觸控裝置，其中，比對結(jié)果與至少一個物體阻擋住至少一個 方向的入射光所形成的遮蔽區(qū)域涵蓋參考區(qū)域的比例大小有關(guān)。根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)式觸控裝置，其中至少一個光路單元可由多個透鏡構(gòu)成。綜上所述，本發(fā)明提供的光學(xué)式觸控裝置通過光路單元的適當(dāng)設(shè)計，使得光感測 模塊能夠有效地接收光信號，以改善傳統(tǒng)上需要將感測模塊準(zhǔn)確對準(zhǔn)的繁雜設(shè)置工序。此 外，由于本發(fā)明將成像區(qū)域有效加大，也可防止系統(tǒng)處理圖像時產(chǎn)生誤差，而導(dǎo)致觸控裝置 產(chǎn)生誤判的情況。并且，本發(fā)明除可縮小透鏡所占的空間外，還可提升組裝時光感測模塊可 接受的誤差，進(jìn)而達(dá)到降低光學(xué)透鏡的成本以及提升圖像獲取的靈敏度與穩(wěn)定度的功效。關(guān)于本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與精神可以通過以下的具體實施方式
及附圖得到進(jìn)一步的了 解。


圖1示出傳統(tǒng)的光學(xué)式觸控裝置的示意圖。圖2A示出圖1中傳統(tǒng)的光感測模塊的放大圖。圖2B示出圖2A中y_z方向可能的圖像示意圖。圖2C示出圖像在y-ζ方向的可能情況的示意圖。圖3示出根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例的光學(xué)式觸控裝置的示意圖。圖4示出圖3中光感測模塊的放大圖。圖5A示出入射光透過光路單元成像的三種視圖。圖5B示出圖5A中y_z方向可能的成像示意圖。圖6A示出光路單元包含兩個透鏡的組合的示意圖。圖6B示出圖6A中入射光透過光路單元成像的三種視圖。
圖7A示出光路單元的第一面具有兩種曲度的示意圖。圖7B示出圖7A中入射光透過光路單元成像的三種視圖。
具體實施例方式根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例為一種光學(xué)式觸控裝置。在此實施例中，該光學(xué)式 觸控裝置可應(yīng)用于液晶顯示器或其他顯示裝置，使其具備圖像顯示及觸控輸入的功能。請 參照圖3，圖3示出根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例的光學(xué)式觸控裝置4的示意圖。如圖3所示，光學(xué)式觸控裝置4包含顯示單元40、至少一個光路單元42、至少一個 光感測單元44及處理模塊46。其中，顯示單元40提供使用者通過手指或其他物體碰觸表 面來執(zhí)行輸入功能，但不以此為限。在此實施例中，至少一個光路單元42設(shè)置于光學(xué)式觸控裝置4的顯示單元40的 第一側(cè)，至少一個光路單元42用于接收入射光。值得注意的是，其接收的入射光于至少一 個光路單元42內(nèi)完成至少一次折射，以聚焦成圖像于成像區(qū)域。至少一個光感測單元44設(shè)置于至少一個光路單元42的相對位置，至少一個光感 測單元44用于根據(jù)成像區(qū)域的圖像產(chǎn)生感測結(jié)果，在實際應(yīng)用中，至少一個光路單元42與 光感測單元44可組合成光感測模塊48，且可根據(jù)使用者的實際需求在顯示單元40側(cè)邊設(shè) 置多個光感測模塊48，以提高光學(xué)式觸控裝置4的準(zhǔn)確度及穩(wěn)定度。需要注意的是，光感測單元44可以是各種型式的光電傳感器(例如電荷耦合元件 (Charge Coupled Device，CCD)傳感器、互補(bǔ)式金氧半(或互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體，Compl ementaryMetal-Oxide-Semiconductor,CMOS)傳感器等)、光壓傳感器、光熱傳感器、光聲傳 感器及光磁傳感器等光感測元件，再搭配本發(fā)明的光路單元42即可達(dá)到有效接收的功效， 并改善傳統(tǒng)球狀透鏡的缺點(diǎn)。處理模塊46耦接至至少一個光感測單元44，并用于根據(jù)該感測結(jié)果判定至少一 個物體于該顯示單元40上所形成的至少一個觸控點(diǎn)位置。實際上，由于處理模塊46根據(jù)觸 控點(diǎn)移動前與移動后的差異和已知的參考區(qū)域49比較，以得到移動后的觸控點(diǎn)坐標(biāo)位置， 故可免除繁瑣的計算，以減少時間浪費(fèi)并提升光學(xué)式觸控裝置4的反應(yīng)速度。請參照圖4，圖4示出圖3中光感測模塊48的放大圖。如圖4所示，光路單元42 通過透鏡的適當(dāng)設(shè)計，以接收顯示單元40的入射光。在此實施例中，光路單元42的透鏡的 第一面420為凸出曲面，并且凸出曲面包含至少一個曲度。至于相對于第一面420的第二 面422用于貼合至顯示單元40的第一側(cè)。在實際應(yīng)用中，顯示單元40的第一側(cè)除了顯示面 以外均涵蓋在第一側(cè)的范圍中，所以光路單元42設(shè)置的位置并不以圖4所示為限。此外， 該透鏡還包含第三面424及第四面426，且第三面424對稱于第四面426。值得注意的是，由于該透鏡的凸出曲面可依使用者實際需求設(shè)計出不同的曲度， 當(dāng)至少一個方向的入射光射入光路單元42時，光路單元42即可通過不同曲度的凸出曲面 的設(shè)計產(chǎn)生不同角度的折射，進(jìn)而達(dá)到控制入射光輸出及成像區(qū)域的效果。請參照圖5A，圖5A示出入射光透過光路單元42成像的三種視圖。如圖5A所示， 本發(fā)明的光路單元42的成像范圍為矩形且可更有效獲取顯示單元40上的圖像，因而與現(xiàn) 有技術(shù)有所差異。當(dāng)至少一個方向的入射光投射至光路單元42中完成至少一次折射后，該 至少一個方向的入射光將于成像區(qū)域As形成圖像，且圖像可順利輸出至光感測單元44。并且，可由y-z軸視圖清楚看出本發(fā)明與傳統(tǒng)透鏡的成像差異，如圖5B所示，即使光感測單元 44于設(shè)置時產(chǎn)生些許的誤差，通過本發(fā)明所提出的光路設(shè)計，使得光感測單元44仍可落在 成像區(qū)域As內(nèi)，如此即可提供用于判讀的圖像信號，進(jìn)而改善現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)。除此之外，由于本發(fā)明以光路單元42控制入射光的折射，因此也可采用兩個或兩 個以上的光路單元42來達(dá)到相同的功效。請一并參照圖6A及圖6B，圖6A示出光路單元 42包含兩個透鏡的組合的示意圖，而圖6B示出圖6A中入射光透過光路單元42成像的三種 視圖。如圖6A及圖6B所示，通過兩個相同的透鏡結(jié)構(gòu)以不同的方向組合成光路單元42，或 者由兩個相異結(jié)構(gòu)的透鏡組合而成光路單元42。當(dāng)光路單元42接收到入射光后可由第一 透鏡先行聚焦，再由第二透鏡折射該入射光，而使得光感測單元44能落于成像區(qū)域As。因 此，本發(fā)明的光感測模塊48可有效改善光感測單元44組裝時的誤差值，以提升組裝效率并 提升光感測單元44有效判讀圖像信號的范圍。請一并參照圖7A及圖7B，圖7A示出光路單元42的第一面420具有兩種曲度的示 意圖，而圖7B示出圖7A中入射光透過光路單元成像的三種視圖。如圖7A及圖7B所示，光 路單元42的第一面420包含小曲率弧形曲面及大曲率弧形曲面。由于光路單元42的這一 設(shè)計可使入射光投射至不同的曲率面時產(chǎn)生所需的折射角度，使得光感測單元44仍能順 利位于成像區(qū)域々3內(nèi)，并提供有效判讀的圖像信號，從而提高組裝時的誤差容忍范圍。此 外，本發(fā)明采用這一設(shè)計還可減少光學(xué)透鏡使用的數(shù)量，以達(dá)到縮小光學(xué)式觸控裝置4的 體積以及減少成本的功效。請再參照圖3，當(dāng)至少一個物體P于顯示單元40上阻擋住至少一個方向的入射光 時，將會導(dǎo)致該圖像產(chǎn)生變化，至少一個光感測單元44根據(jù)該圖像的變化情形產(chǎn)生感測結(jié) 果。在實際應(yīng)用中，物體P可以是手指、觸控筆或者其他可以遮住入射光的物體，但不以此 為限。值得注意的是，感測結(jié)果可以和至少一個物體P與參考區(qū)域49之間的比對結(jié)果有 關(guān)。在此實施例中，參考區(qū)域49設(shè)置于顯示單元40上相對于第一側(cè)的第二側(cè)。其中，參考 區(qū)域49包含至少一個參考樣式，至少一個參考樣式以明暗交錯的方式呈現(xiàn)，用于與至少一 個物體P進(jìn)行比對以產(chǎn)生比對結(jié)果。實際上，比對結(jié)果與至少一個物體P阻擋住至少一個 方向的入射光所形成的遮蔽區(qū)域涵蓋參考區(qū)域49的比例大小有關(guān)。相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提供的光學(xué)式觸控裝置通過光路單元的適當(dāng)設(shè)計，使得 光感測模塊可有效接收顯示單元中各種角度的光信號，以改善現(xiàn)有技術(shù)中感測模塊必須非 常準(zhǔn)確對準(zhǔn)的繁雜設(shè)置工序。并且本發(fā)明將成像區(qū)域有效加大，也可防止系統(tǒng)處理圖像時 產(chǎn)生誤差，而導(dǎo)致裝置產(chǎn)生錯誤動作的情況。并且，本發(fā)明除可縮小透鏡所占的空間，還可 提升組裝時光感測模塊可接受的誤差，進(jìn)而達(dá)到降低光學(xué)透鏡的成本以及提升圖像獲取的 靈敏度與穩(wěn)定度。通過以上優(yōu)選的具體實施例的詳述，希望能更加清楚描述本發(fā)明的特征與精神， 而并非以上述所披露的優(yōu)選具體實施例來對本發(fā)明的范圍加以限制。相反地，其目的是希 望能涵蓋各種改變及等同性安排于本發(fā)明權(quán)利要求的范圍內(nèi)。主要元件符號說明2、4 光學(xué)式觸控裝置20、40 顯示單元22,42 光路單元420 第一面
422 第二面424 第三面426:第四面 24,44 光感測單元46 處理模塊 28、48 光感測模塊49 參考區(qū)域 P 物體As 成像區(qū)域。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)式觸控裝置，包含至少一個光路單元，設(shè)置于所述光學(xué)式觸控裝置的顯示單元的第一側(cè)，用于接收至少 一個方向的入射光，所述至少一個方向的入射光于所述至少一個光路單元內(nèi)完成至少一次 折射以聚焦成圖像于成像區(qū)域；以及至少一個光感測單元，設(shè)置于所述至少一個光路單元的相對位置，所述至少一個光感 測單元用于根據(jù)所述成像區(qū)域的所述圖像產(chǎn)生感測結(jié)果。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)式觸控裝置，其中所述至少一個光路單元通過透鏡的設(shè) 計，用于接收所述顯示單元中的所述入射光。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光學(xué)式觸控裝置，其中所述透鏡的第一面為凸出曲面，所述 凸出曲面包含至少一個曲度。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光學(xué)式觸控裝置，其中所述透鏡的所述第二面用于貼合至所 述顯示單元的所述第一側(cè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光學(xué)式觸控裝置，其中所述透鏡進(jìn)一步包含第三面及第四 面，且所述第三面對稱于所述第四面。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)式觸控裝置，其中當(dāng)所述至少一個方向的入射光于所述 至少一個光路單元中完成所述至少一次折射后，所述至少一個方向的入射光將于所述成像 區(qū)域內(nèi)形成所述圖像，且所述圖像可輸出至所述至少一個光感測單元。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)式觸控裝置，其中所述至少一個光路單元與所述光感測 單元可組合成光感測模塊。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)式觸控裝置，進(jìn)一步包含處理模塊，所述處理模塊耦接 至所述至少一個光感測單元，并用于根據(jù)所述感測結(jié)果判定至少一個物體于所述顯示單元 上所形成的至少一個觸控點(diǎn)位置。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)式觸控裝置，其中所述感測結(jié)果和至少一個物體與參考 區(qū)域之間的比對結(jié)果有關(guān)，所述參考區(qū)域設(shè)置于所述顯示單元上相對于所述第一側(cè)的第二 側(cè)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的光學(xué)式觸控裝置，其中當(dāng)所述至少一個物體于所述顯示單 元上阻擋住所述至少一個方向的入射光時，將會導(dǎo)致所述圖像產(chǎn)生變化，所述至少一個光 感測單元根據(jù)所述圖像的變化情形產(chǎn)生所述感測結(jié)果。
全文摘要
本發(fā)明提供一種光學(xué)式觸控裝置。光學(xué)式觸控裝置包含至少一個光路單元及至少一個光感測單元。至少一個光路單元設(shè)置于光學(xué)式觸控裝置的顯示單元的第一側(cè)，用于接收至少一個方向的入射光。至少一個方向的入射光于至少一個光路單元內(nèi)完成至少一次折射以聚焦成圖像于成像區(qū)域。至少一個光感測單元設(shè)置于至少一個光路單元的相對位置，并用于根據(jù)成像區(qū)域的圖像產(chǎn)生感測結(jié)果。本發(fā)明的光學(xué)式觸控裝置可有效接收顯示單元中各種方向的光信號，并減少圖像成像誤差。
文檔編號G06F3/042GK101995999SQ20091016619
公開日2011年3月30日 申請日期2009年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月20日
發(fā)明者周忠誠, 徐瑯, 王威, 顏孟新 申請人:瑞鼎科技股份有限公司