專利名稱：光學觸控結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種觸控結(jié)構(gòu)，且特別是涉及一種光學觸控結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
請參照圖1，其繪示現(xiàn)有光學觸控結(jié)構(gòu)100的俯視圖?，F(xiàn)有光學觸控結(jié)構(gòu)100包括三個光源組102以及兩個影像感測器103。光源組102用以產(chǎn)生均勻光源，此三個光源組 102圍成觸控范圍101。此兩個影像感測器103各設置于僅鄰近一個光源組102的位置，以分別感測觸控范圍101。在觸控進行時，觸控范圍101中會出現(xiàn)一觸控點104，影像感測器 103對于觸控點104會感測成一暗點。通過此兩個影像感測器103分別感測到的角度θ” θ 2及觸控范圍101的長L及寬H，進而計算出觸控點104在觸控范圍101中的位置(x，y)。然而，如此的觸控結(jié)構(gòu)100所需要的光源組102及影像感測器103的數(shù)量過多，會造成過高的成本、過重的結(jié)構(gòu)重量以及過度的能源消耗。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于一種光學觸控裝置，使用較少的導光元件、光源以及影像感測器，并且均勻化影像感測器的感測范圍的光線，而因此提升影像感測器的感測準確度。根據(jù)本發(fā)明的一方面，提出一種光學觸控結(jié)構(gòu)，包括導光元件、光源、反射鏡、以及影像感測器。導光元件具有出光面，光源設置鄰近于導光元件，導光元件引導光源產(chǎn)生的光線從出光面射出。反射鏡配置于導光元件的一側(cè)，反射鏡的延伸方向?qū)嵸|(zhì)上與出光面垂直， 導光元件與反射鏡相交處限定為第一位置，導光元件與反射鏡限定出觸控范圍。影像感測器設置于相對于第一位置的第二位置，影像感測器的感測范圍至少涵蓋觸控范圍。其中，在導光元件的出光面上的出光點射出往影像感測器前進的第一方向光線，以及射出經(jīng)過反射鏡往影像感測器前進的第二方向光線。當?shù)谝环较蚬饩€的行進路徑小于第二方向光線的行進路徑時，第二方向光線的光強度大于第一方向光線的光強度。為讓本發(fā)明的上述內(nèi)容能更明顯易懂，下文特舉一較佳實施例，并配合所附附圖， 作詳細說明如下


圖1為背景技術(shù)的光學觸控結(jié)構(gòu)的俯視圖；圖2A為本發(fā)明第一實施例的光學觸控結(jié)構(gòu)的俯視圖；圖2B為本發(fā)明第一實施例的光學觸控結(jié)構(gòu)于觸控狀態(tài)中的俯視圖；圖3A為本發(fā)明第二實施例的光學觸控結(jié)構(gòu)的俯視圖；圖;3B為本發(fā)明第二實施例的導光元件的俯視圖；圖3C為本發(fā)明第二實施例的分光層的俯視圖；圖3D圖3E、圖3F為本發(fā)明第二實施例的分光單元的分光示意圖。主要元件符號說明
100:現(xiàn)有光學觸控結(jié)構(gòu)101 觸控范圍102:光源組103:影像感測器200、300 光學觸控結(jié)構(gòu)201 觸控范圍201a:反射觸控范圍202、302 導光元件20加、30加出光面202b、302b 出光點203、303 影像感測器204 觸控點204a:反射觸控點205,305,210 光源206、306 反射鏡207,307 第一位置208:第二位置209 第二導光元件302c:導引層302d 準直層302e 分光層311 分光單元311a:第一平面311b:第二平面Dl 第一方向光線D2:第二方向光線L1、L2:光線行進路徑L 長H:寬θ ” θ 2 角度θ d 第一出光角度θ m:第二出光角度
具體實施例方式以下實施例將說明根據(jù)本發(fā)明的光學觸控結(jié)構(gòu)的具體實施方式
，然而實施例所提出的內(nèi)容，僅為本發(fā)明舉例說明之用，并非作為限縮本發(fā)明保護范圍之用。第一實施例請參照圖2A，其是繪示依照本發(fā)明第一實施例的光學觸控結(jié)構(gòu)200的俯視圖。本實施例的光學觸控結(jié)構(gòu)200包括導光元件202、光源205、反射鏡206、以及影像感測器203。導光元件202具有出光面20 ，光源205鄰近導光元件202設置。導光元件202引導光源 205產(chǎn)生的光線從出光面20 射出。反射鏡206配置于導光元件202的一側(cè)，反射鏡206 的延伸方向?qū)嵸|(zhì)上與出光面20 垂直。導光元件202與反射鏡206相交處限定為第一位置207，導光元件202與反射鏡206限定出觸控范圍201。影像感測器203設置于相對于第一位置207的第二位置208，影像感測器203的感測范圍至少涵蓋觸控范圍201。在導光元件202的出光面20 上的出光點202b射出往影像感測器203前進的第一方向光線Dl (如圖2A中以實線表示)，以及射出經(jīng)過反射鏡206往影像感測器203前進的第二方向光線D2 (如圖2A中以實線表示)，當?shù)谝环较蚬饩€Dl的行進路徑小于第二方向光線D2的行進路徑時，第二方向光線D2的光強度大于第一方向光線Dl的光強度。為了讓當?shù)谝环较蚬饩€Dl的行進路徑小于第二方向光線D2的行進路徑時，第二方向光線D2的光強度大于第一方向光線Dl的光強度，可通過讓光源205射出的光線朝向反射鏡206的方向照射，便可使第二方向光線D2的光強度大于第一方向光線Dl的光強度。在本實施例中，光學觸控結(jié)構(gòu)200更包括導光元件209及光源210，導光元件209 設置于觸控范圍201中相對于反射鏡206的位置，且鄰近于第二位置208及導光元件202， 光源210鄰近導光元件209設置。其中，光源205及光源210不限于一個，也可使用多個光源205及多個光源205。在本實施例中，由于使用比現(xiàn)有光學觸控結(jié)構(gòu)更少的影像感測器、導光元件、及光源的個數(shù)，故能夠降低所需的成本，減輕光學觸控結(jié)構(gòu)的重量，并減少光源及影像感測器所造成的能源消耗。請參照圖2B，其繪示光學觸控結(jié)構(gòu)200于觸控狀態(tài)中的俯視圖。在光學觸控結(jié)構(gòu) 200中，此反射鏡206產(chǎn)生感測范圍201的鏡像，亦即反射感測范圍201a。此影像感測器203 感測觸控范圍201以及反射感測范圍201a。在觸控進行時，觸控范圍201中會出現(xiàn)觸控點 204，反射感測范圍201a中會出現(xiàn)反射觸控點20 ,影像感測器203對于觸控點204及反射觸控點20 會感測成兩個暗點。通過此兩個暗點分別對應的角度θ ρ θ 2及觸控范圍201 的長L及寬H，進而可計算出觸控點204在觸控范圍201中的位置(X，y)。然而，經(jīng)過反射鏡206再行進至影像感測器203的光線行進路徑L2，往往比直接行進至影像感測器203的光線行進路徑Ll要來得長。一般而言，光線的強度與光線行進路徑長度的平方成反比。倘若，光學觸控結(jié)構(gòu)中的導光元件導引的光線僅為普通的均勻光線，則影像感測器203所接收到的光線便會不均勻，亦即經(jīng)過反射鏡206的光線強度將會比直接傳送至影像感測器203的為低。如此一來，影像感測器203對于反射觸控點20 的辨識能力便會變差，而可能造成θ 2的準確度下降，進而影響觸控點204位置的計算結(jié)果。因此，在本實施例中，由于在第一方向光線Dl的行進路徑小于第二方向光線D2的行進路徑時，使經(jīng)過反射鏡206的第二方向光線D2的光強度大于第一方向光線Dl的光強度，因此，影像感測器203所接收到的光線會較為均勻。如此，本實施例能維持對于反射觸控點20 的辨識能力，維持θ 2判斷上的準確度，進而使觸控點204位置的計算結(jié)果更為準確。第二實施例請參照圖3Α，其是繪示依照本發(fā)明第二實施例的光學觸控結(jié)構(gòu)300的俯視圖。相
6比較于第一實施例，導光元件進一步地可使每個出光點的光線大部分為第一方向光線Dl 或第二方向光線D2，而且第一方向光線Dl及第二方向光線D2的光量可以預先設計。如此， 可使不同方向的光線的光強度可以得到更精確的控制。請參照圖3B，其是繪示依照本發(fā)明第二實施例的導光元件302的一例的示意圖。 導光元件302包括導引層302c、準直層302d及分光層30加。導引層302c用以導引光源 305產(chǎn)生的光線，使光線均勻地導引至準直層302d。準直層302d配置于導引層302c與分光層30 之間，準直層302d用以將導引層302c所導引的光線以大致垂直于導引層302c 的方向平行地導引至分光層30 。分光層30 的上表面為出光面30加，分光層30 用以使準直層302d所平行地導引的光線如圖3A所示地，在每個出光點302b上大致上以兩個不同方向的第一方向光線Dl及第二方向光線D2射出。請參照圖3C、圖3D、圖3E、及圖3F，圖3C是繪示依照本發(fā)明第二實施例的分光層 302e的側(cè)視圖。圖3D、圖3E、圖3F是繪示依照本發(fā)明第二實施例的分光單元311的分光示意圖。如圖3C所示，分光層30 具有多個分光單元311例如是分光單元311(1) ,311(2) 及311 (3)。如圖3D、圖3E、圖3F所示，分光單元311(1)、311 (2)及311 (3)分別具有第一平 M 311a(l),311a(2)及 311a(3)與第二平面 311b (1)、31lM2)及 311b(3)。導光元件 302 的光線經(jīng)由出光點302b所對應的分光單元311的第一平面311a的處理后，產(chǎn)生第一方向光線D1，導光元件中的光線經(jīng)由出光點302b所對應的分光單元311的第二平面311b的處理后，產(chǎn)生第二方向光線D2。如圖3D所示，當出光點302b遠離第一位置307時，例如是出光點302b (1)，導光元件302的光線穿透出光點302b (1)所對應的分光單元311(1)的第一平面311a(l)，以產(chǎn)生第一方向光線Dl (1)。導光元件302中的光線于出光點302b (1)所對應的分光單元311 (1) 的第二平面311b(l)全反射后，產(chǎn)生第二方向光線D2(l)。其中，第一平面311a(l)實質(zhì)上呈水平，第二平面311b(l)的傾斜角的范圍例如是45度至90度。由此，第一方向光線Dl(I) 得以直接往影像感測器303前進。此外，通過調(diào)整第二平面311b(l)的傾斜角，使第二方向光線D2(l)得以經(jīng)過反射鏡306往影像感測器303前進。在本實施例中，當出光點302b從遠離第一位置307的位置往第一位置307接近時，例如是出光點302M2)，如圖3E所示，導光元件302的光線折射穿透出光點302b (2)所對應的分光單元311( 的第一平面311乂2)，以產(chǎn)生第一方向光線Dl O)。導光元件302 中的光線也于出光點302b(2)所對應的分光單元311 (2)的第二平面311b(2)全反射后，產(chǎn)生第二方向光線D2Q)。其中，第一平面311a⑵傾斜角小于第二平面311M2)的傾斜角， 第二平面311M2)的傾斜角的范圍也例如為45度至90度。通過調(diào)整第一平面311a(2)及第二平面311bQ)的傾斜角，使第一方向光線DlO)得以直接往影像感測器303前進，而第二方向光線D2Q)得以經(jīng)過反射鏡306往影像感測器303前進。在本實施例中，如圖3F所示，當出光點302b逐漸鄰近第一位置307時，例如是出光點302b (3)，導光元件302的光線于出光點302b所對應的分光單元311( 的第一平面 311a(3)產(chǎn)生全反射，以產(chǎn)生第一方向光線Dl (3)。導光元件302中的光線于出光點302b (3) 所對應的分光單元311 (3)的第二平面311b(3)也產(chǎn)生全反射，以產(chǎn)生第二方向光線D2(3)。 更甚者，在第一位置307的出光點302所對應的分光單元311的第一平面311a的傾斜角實質(zhì)上等于第二平面311b的傾斜角。在本實施例中，大部分的分光單元311的第一平面311a在出光面30 的投影小于第二平面311b在出光面30 的投影。如此一來，經(jīng)由分光單元311的第一平面311a的處理后所產(chǎn)生的第一方向光線Dl (具有較短的光行進路徑)的光強度，便會小于經(jīng)由分光單元311的第二平面311b的處理后所產(chǎn)生的第二方向光線D2 (具有較長的光行進路徑) 的光強度。在本實施例中，如圖3A所示，第一方向光線Dl與出光面30 間的限定第一出光角度θ d，第二方向光線D2與出光面30 間的限定第二出光角度θ m，第一出光角度第二出光角度別依照以下公式配置第一出光角度θ d(x) = tan—1 (Η/χ)，χ = 0 L ；第二出光角度θ m (χ) = tan"1 [H/ (2L_x) ]，χ = 0 L ；其中，H為反射鏡的長度，L為導光元件的長度，χ為導光元件上的位置，χ = 0為導光元件遠離該第一位置307之處，χ = L為第一位置307之處。以長寬比為16 9的觸控面板為例，在遠離第一位置307的出光點302b中(位于圖3A所示的導光元件302的最左端)，第一方向光線Dl與導光元件302的出光面30 間的第一出光角度θ d約為90度，第二方向光線D2與導光元件302的出光面30 間的第二出光角度θ m約為15. 7度。在導光元件302中央的出光點302b中(位于圖3A所示的導光元件302的中央部分)，第一方向光線Dl與導光元件302之光光面30 間的第一出光角度θ d約為48. 4度，第二方向光線D2與導光元件302之光光面30 間的第二出光角度θ m約為20. 6度。在鄰近第一位置307的出光點302b中(位于圖3A所示的導光元件 302的最右端)，第一方向光線Dl與導光元件302的出光面30 間的第一出光角度θ d約為29. 4度，第二方向光線D2與導光元件302的出光面30 間的第二出光角度θ m也約為 29. 4 度。根據(jù)不同的角度的光線所對應的不同的光路徑長度，可對應地設計不同的第一平面311a在出光面30 的投影量與第二平面311b在出光面30 的投影量。如此，即可達到使光行進路徑較長的光線，可以具有較大的光強度，以使影像感測器303接收到的從導光元件直接射向影像感測器的光線，與經(jīng)過反射鏡射向影像感測器的光線的強度近似，以增加影像感測器303的判斷觸控點204在觸控范圍201中的位置(x，y)時的準確度。在上述的光學觸控結(jié)構(gòu)的實施例中，通過分光單元311的第一平面311a及第二平面311b在出光面30 的投影分配，得使經(jīng)由大部分分光單元311的第一平面311a的處理后所產(chǎn)生的第一方向光線Dl的光強度，小于經(jīng)由分光單元311的第二平面311b的處理后所產(chǎn)生的第二方向光線D2的光強度，因而使影像感測器303接收到的的感測范圍的光線強度更為均勻，從而提升影像感測器的感測準確度。另外，關(guān)于本發(fā)明的光學觸控結(jié)構(gòu)，其中該導光元件以折射率為1. 4至1. 6的材料制成。例如該導光元件以聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethylmethacrylate，PMMA)的材料制成。綜上所述，雖然結(jié)合以上一較佳實施例揭露了本發(fā)明，然而其并非用以限定本發(fā)明。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域中熟悉此技術(shù)者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，可作各種的更動與潤飾。因此，本發(fā)明的保護范圍應以附上的權(quán)利要求所界定的為準。
權(quán)利要求
1.一種光學觸控結(jié)構(gòu)，包括導光元件，具有一出光面；光源，鄰近該導光元件設置，該導光元件引導該光源產(chǎn)生的光線從該出光面射出；反射鏡，配置于該導光元件的一側(cè)，該反射鏡的延伸方向?qū)嵸|(zhì)上與該出光面垂直，該導光元件與該反射鏡相交處限定為一第一位置，該導光元件與該反射鏡限定出一觸控范圍； 以及影像感測器，設置于相對于該第一位置的一第二位置，該影像感測器的感測范圍至少涵蓋該觸控范圍；其中，在該導光元件的該出光面上的一出光點射出往該影像感測器前進的一第一方向光線與經(jīng)過該反射鏡往該影像感測器前進的一第二方向光線，當該第一方向光線的行進路徑小于該第二方向光線的行進路徑時，該第二方向光線的光強度大于該第一方向光線的光強度。
2.如權(quán)利要求1所述的光學觸控結(jié)構(gòu)，其中，該光源射出的光線朝向該反射鏡的方向照射。
3.如權(quán)利要求1所述的光學觸控結(jié)構(gòu)，其中，該導光元件包括導引層與分光層，該導引層用以導引該光源產(chǎn)生的光線，該分光層用以使該導引層所導引的光線大致上以兩個不同的方向射出。
4.如權(quán)利要求3所述的光學觸控結(jié)構(gòu)，其中，該導光元件還包括準直層，配置于該導引層與該分光層之間，該準直層用以將該導引層所導引的光線以大致垂直于該導引層的方向平行地導引至該分光層。
5.如權(quán)利要求3所述的光學觸控結(jié)構(gòu)，其中，該分光層具有多個分光單元，各該分光單元具有第一平面與第二平面，該導光元件的光線經(jīng)由該出光點所對應的該分光單元的該第一平面的處理后，產(chǎn)生該第一方向光線，該導光元件中的光線經(jīng)由該出光點所對應的該分光單元的該第二平面的處理后，產(chǎn)生該第二方向光線。
6.如權(quán)利要求5所述的光學觸控結(jié)構(gòu)，其中，當該出光點遠離該第一位置時，該導光元件的光線穿透該出光點所對應的該分光單元的該第一平面，以產(chǎn)生該第一方向光線，該導光元件中的光線于該出光點所對應的該分光單元的該第二平面全反射后，產(chǎn)生該第二方向光線。
7.如權(quán)利要求5所述的光學觸控結(jié)構(gòu)，其中，當該出光點遠離該第一位置時，該出光點所對應的該分光單元的該第一平面實質(zhì)上呈水平，該出光點所對應的該分光單元的該第二平面的傾斜角的范圍是45度至90度。
8.如權(quán)利要求5所述的光學觸控結(jié)構(gòu)，其中，任一分光單元的該第一平面的傾斜角小于等于該第二平面的傾斜角。
9.如權(quán)利要求5所述的光學觸控結(jié)構(gòu)，其中，當該出光點鄰近該第一位置時，該導光元件的光線于該出光點所對應的該分光單元的該第一平面產(chǎn)生全反射，以產(chǎn)生該第一方向光線，該導光元件中的光線于該出光點所對應的該分光單元的該第二平面產(chǎn)生全反射，以產(chǎn)生該第二方向光線。
10.如權(quán)利要求9所述的光學觸控結(jié)構(gòu)，其中，該出光點所對應的該分光單元的該第一平面的傾斜角實質(zhì)上等于該第二平面的傾斜角。
11.如權(quán)利要求1所述的光學觸控結(jié)構(gòu)，其中，該導光元件以折射率為1.4至1. 6的材料制成。
12.如權(quán)利要求1所述的光學觸控結(jié)構(gòu)，其中，該導光元件以聚甲基丙烯酸甲酯 (Polymethylmethacrylate, PMMA)的材料制成。
13.如權(quán)利要求1所述的光學觸控結(jié)構(gòu)，還包括另一導光元件及另一光源，該另一導光元件設置于該觸控范圍中相對于該反射鏡的位置，且鄰近于該第二位置及該導光元件，該另一光源鄰近該另一導光元件設置。
14.如權(quán)利要求1所述的光學觸控結(jié)構(gòu)，其中，該第一方向光線與出光面間的限定一第一出光角度，該第一出光角度依以下公式第一出光角度 9d(x) = tan—1 (H/x) ,x = 0~L；其中，H是該反射鏡的長度，L是該導光元件的長度，χ是該導光元件上的位置，χ = 0 是該導光元件遠離該第一位置之處，χ = L是該第一位置之處。
15.如權(quán)利要求1所述的光學觸控結(jié)構(gòu)，其中，該第二方向光線與出光面間的限定一第二出光角度，該第二出光角度依以下公式第二出光角度 0m(x) = tan—1 [H"2L-X) ]，χ = 0 L ；其中，H是該反射鏡的長度，L是該導光元件的長度，χ是該導光元件上的位置，χ = 0 是該導光元件遠離該第一位置之處，χ = L是該第一位置之處。
全文摘要
本發(fā)明公開一種光學觸控結(jié)構(gòu)，其包括導光元件、光源、反射鏡、及影像感測器。導光元件具有出光面。光源鄰近于導光元件設置。導光元件引導光源產(chǎn)生的光線從出光面射出。反射鏡配置于導光元件的一側(cè)，反射鏡的延伸方向?qū)嵸|(zhì)上與出光面垂直。導光元件與反射鏡相交處限定為第一位置，導光元件與反射鏡限定出觸控范圍。影像感測器設置于相對于第一位置的第二位置，影像感測器的感測范圍至少涵蓋觸控范圍。當往影像感測器前進的第一方向光線的行進路徑小于經(jīng)過反射鏡往影像感測器前進第二方向光線的行進路徑時，第二方向光線的光強度大于第一方向光線。
文檔編號G06F3/042GK102375616SQ201010260698
公開日2012年3月14日 申請日期2010年8月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月19日
發(fā)明者林建宏 申請人:廣達電腦股份有限公司