專利名稱：可增加發(fā)光單元的發(fā)光角度的光學(xué)式觸控模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光學(xué)式觸控模塊，尤指一種可增加發(fā)光單元的發(fā)光角度的光學(xué)式觸控模塊。
背景技術(shù)：
一般而言，光學(xué)式觸控模塊通常利用光線接收遮斷或直接取像原理，以偵測(cè)出手指在觸控面上的相對(duì)位置，其設(shè)計(jì)均是使用兩到三個(gè)攝像裝置與近紅外線發(fā)光裝置，攝像裝置大多安置在屏幕的左右上方兩個(gè)邊角。此兩種方式不同處在于，遮斷取像方式采用背景發(fā)光(在屏幕周圍設(shè)有反光邊條或近紅外線發(fā)光邊條)，當(dāng)手指觸碰屏幕時(shí)，手指即為遮蔽物，藉由攝像裝置取像，再經(jīng)過(guò)程序演算后，如此即可計(jì)算出手指在屏幕上的坐標(biāo)位置； 直接取像方式則是以近紅外光直接照射手指，在藉由攝像裝置取像以及進(jìn)行相關(guān)程序演算后，從而計(jì)算出手指在屏幕上的坐標(biāo)位置。相比較于遮斷取像方式在屏幕尺寸增大時(shí)會(huì)產(chǎn)生反光邊條或近紅外線發(fā)光邊條的長(zhǎng)度也要隨之加長(zhǎng)的成本增加問題，由于直接取像方式采用直接照射觸控物的設(shè)計(jì)而不需使用到反光邊條或近紅外線發(fā)光邊條，因此其較適合應(yīng)用于大尺寸屏幕(如20英寸以上)上。然而隨著屏幕尺寸的增加，觸控面也會(huì)隨之?dāng)U增，因此當(dāng)直接取像方式應(yīng)用于大尺寸屏幕上時(shí)，就會(huì)受限于近紅外線發(fā)光裝置本身所發(fā)出的光線僅能涵蓋到觸控面上的某些區(qū)域的緣故，而使得觸控面上出現(xiàn)光線照度不均勻的現(xiàn)象，故攝像裝置所擷取到對(duì)應(yīng)不同區(qū)域的光學(xué)影像的取像亮度也會(huì)有所不同，從而影響到后續(xù)根據(jù)影像亮度變化所進(jìn)行的光學(xué)定位的準(zhǔn)確度。此外，在照度差異過(guò)大時(shí)，甚至?xí)?dǎo)致光學(xué)式觸控模塊在觸控面內(nèi)的某一位置上出現(xiàn)定位錯(cuò)誤或觸控失效的問題。因此，需要提供一種可增加發(fā)光單元的發(fā)光角度的光學(xué)式觸控模塊，來(lái)解決上述問題。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明提供一種可增加發(fā)光單元的發(fā)光角度的光學(xué)式觸控模塊，藉以解決上述的問題。本發(fā)明提供一種可增加發(fā)光單元的發(fā)光角度的光學(xué)式觸控模塊，該光學(xué)式觸控模塊包含有一屏幕以及至少一光學(xué)定位裝置，該屏幕具有一觸控面；該至少一光學(xué)定位裝置設(shè)置于該屏幕上，該光學(xué)定位裝置包含有一殼體、至少一發(fā)光單元、一電路板、一透光擴(kuò)散件，以及一影像擷取單元，該至少一發(fā)光單元設(shè)置于該殼體上，該發(fā)光單元用來(lái)發(fā)出不可見光；該電路板電連接于該發(fā)光單元，該電路板用來(lái)控制該發(fā)光單元；該透光擴(kuò)散件設(shè)置于該發(fā)光單元的一出光側(cè)且其入光面上形成有一條柱狀結(jié)構(gòu)，該條柱狀結(jié)構(gòu)用來(lái)使該發(fā)光單元所發(fā)射的該不可見光產(chǎn)生散射而分布于該觸控面上；該影像擷取單元設(shè)置于該殼體上， 該影像擷取單元用來(lái)擷取藉由該不可見光照射位于該觸控面上的一觸控物所產(chǎn)生的一光學(xué)影像。
綜上所述，本發(fā)明利用透光擴(kuò)散件設(shè)置于發(fā)光單元的出光側(cè)以及條柱狀結(jié)構(gòu)形成于透光擴(kuò)散件的入光面的設(shè)計(jì)，以使發(fā)光單元所發(fā)出的不可見光產(chǎn)生散射現(xiàn)象而呈現(xiàn)細(xì)長(zhǎng)照明光型，藉以增加不可見光在觸控面上的涵蓋面積，從而達(dá)到不可見光可均勻地分布于觸控面上的目的。如此一來(lái)，本發(fā)明所提供的光學(xué)式觸控模塊不僅可在觸控面上提供光線照度分布均勻的效果，藉以大幅地提升光學(xué)觸控定位的準(zhǔn)確度并避免上述所提及的在照度不均時(shí)所導(dǎo)致的定位錯(cuò)誤或觸控失效問題，同時(shí)亦可提升發(fā)光單元的光使用效率。


圖1為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例所提出的光學(xué)式觸控模塊的示意圖。圖2為圖1的光學(xué)定位裝置的外觀示意圖。圖3為圖2的光學(xué)定位裝置的內(nèi)部示意圖。圖4為圖3的透光擴(kuò)散件使不可見光產(chǎn)生散射的上視圖。圖5為圖3的透光擴(kuò)散件使不可見光產(chǎn)生散射的側(cè)視圖。圖6為根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例所提出的透光擴(kuò)散件使不可見光產(chǎn)生散射的部分上視圖。主要組件符號(hào)說(shuō)明10 光學(xué)式觸控模塊12 屏幕14 光學(xué)定位裝置16 觸控面18殼體20發(fā)光單元22 電路板24、50透光擴(kuò)散件26 影像擷取單元28 出光側(cè)30、52 入光面32、54 條柱狀結(jié)構(gòu)34,56 出光面
具體實(shí)施例方式請(qǐng)參閱圖1，其為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例所提出的一光學(xué)式觸控模塊10的示意圖。 由圖1可知，光學(xué)式觸控模塊10包含有一屏幕12以及至少一光學(xué)定位裝置14，圖1顯示三個(gè)光學(xué)定位裝置14，其分別設(shè)置于屏幕12的左頂角、上側(cè)邊以及右頂角上，但不受此限。 舉例來(lái)說(shuō)，其亦可僅在屏幕12的左頂角以及右頂角上分別設(shè)置有光學(xué)定位裝置14，以簡(jiǎn)化光學(xué)式觸控模塊10的配置。屏幕12具有一觸控面16，以供使用者進(jìn)行觸控操作。接著，請(qǐng)參閱圖2以及圖3，圖2為圖1的光學(xué)定位裝置14的外觀示意圖，圖3為圖2的光學(xué)定位裝置14的內(nèi)部示意圖。如圖2以及圖3所示，光學(xué)定位裝置14包含有一殼體18、至少一發(fā)光單元20 (在圖3中顯示三個(gè))、一電路板22、一透光擴(kuò)散件24，以及一影像擷取單元26。發(fā)光單元20設(shè)置于殼體18上，發(fā)光單元20用來(lái)發(fā)出不可見光，其可為一近紅外線燈泡型發(fā)光二極管(Light Emitting Diode，LED)，其半光強(qiáng)角實(shí)質(zhì)上等于40度且其直徑實(shí)質(zhì)上等于5mm，但不受此限。也就是說(shuō)，只要是可用來(lái)發(fā)出不可見光的發(fā)光單元， 其均可應(yīng)用于本發(fā)明中，至于采用何種類型的發(fā)光單元，視光學(xué)式觸控模塊10的實(shí)際應(yīng)用而定。電路板22電連接于發(fā)光單元20，其為可用來(lái)進(jìn)行發(fā)光單元20的發(fā)光控制的印刷電路板(Printed Circuit Board, PCB)。透光擴(kuò)散件M設(shè)置于發(fā)光單元20的一出光側(cè)28，藉以接收發(fā)光單元20所發(fā)射的不可見光。其中透光擴(kuò)散件M由透明壓克力材質(zhì)構(gòu)成，且透光擴(kuò)散件M的一入光面30上形成有一條柱狀結(jié)構(gòu)32。由圖3可知，在此實(shí)施例中，條柱狀結(jié)構(gòu)32為一連續(xù)圓弧條柱狀結(jié)構(gòu)，其圓弧曲率半徑實(shí)質(zhì)上等于0. 7mm，條柱狀結(jié)構(gòu)32用來(lái)使發(fā)光單元20所發(fā)射的不可見光產(chǎn)生散射而分布于觸控面16上，藉以增加不可見光在觸控面16上的涵蓋面積。影像擷取單元沈設(shè)置于殼體18上，影像擷取單元沈用來(lái)擷取藉由不可見光照射位于觸控面16上的一觸控物(如使用者的手指、觸控筆等)所產(chǎn)生的一光學(xué)影像，以作為后續(xù)光學(xué)觸控定位的參考依據(jù)。以下僅針對(duì)圖1所示的位于屏幕12的右頂角上的光學(xué)定位裝置14的光發(fā)散設(shè)計(jì)進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明，至于位于屏幕12的左頂角以及上側(cè)邊上的光學(xué)定位裝置14的光發(fā)散設(shè)計(jì)，其可以此類推，故在此不再贅述。請(qǐng)參閱圖1、圖3、圖4以及圖5，圖4為圖3的透光擴(kuò)散件M使不可見光產(chǎn)生散射的上視圖，圖5為圖3的透光擴(kuò)散件M使不可見光產(chǎn)生散射的側(cè)視圖。在發(fā)光單元20所發(fā)出的不可見光入射至透光擴(kuò)散件M的入光面30上的條柱狀結(jié)構(gòu)32之后，此時(shí)，不可見光就會(huì)受到條柱狀結(jié)構(gòu)32的圓弧條柱輪廓在水平方向上具有不同曲率的影響而產(chǎn)生發(fā)散現(xiàn)象，并進(jìn)一步地經(jīng)由透光擴(kuò)散件M的一出光面34折射而出。 如此一來(lái)，由圖4可知，發(fā)光單元20在水平方向上原本所發(fā)出的具有一發(fā)光角度θ的不可見光，在通過(guò)條柱狀結(jié)構(gòu)32并從出光面34折射而出以進(jìn)入觸控面16時(shí)，已改變?yōu)榫哂辛硪话l(fā)光角度Q1的不可見光。其中，發(fā)光角度θ約等于40度，而發(fā)光角度Q1約等于122 度。也就是說(shuō)，通過(guò)透光擴(kuò)散件M設(shè)置于發(fā)光單元20的出光側(cè)觀以及條柱狀結(jié)構(gòu)32 形成于透光擴(kuò)散件M的入光面30的設(shè)計(jì)，觸控面16被發(fā)光單元20所發(fā)出的不可見光所能涵蓋到的面積即可大幅度地增加，從而達(dá)到不可見光可均勻地分布于觸控面16上的目的。 值得注意的是，如圖5所示，由于條柱狀結(jié)構(gòu)32在垂直方向上不具有曲率的變化，再加上透光擴(kuò)散件M的出光面34的面積尺寸的限制，發(fā)光單元20在垂直方向上原本所發(fā)出的具有發(fā)光角度θ的不可見光，在從出光面34折射而進(jìn)入觸控面16時(shí)，會(huì)改變?yōu)榫哂辛硪话l(fā)光角度θ 2的不可見光，其中，發(fā)光角度θ約等于40度，而發(fā)光角度θ 2約等于25度。綜上所述，在上述所提及的組件結(jié)構(gòu)參數(shù)的條件下，發(fā)光單元20所發(fā)出的不可見光在通過(guò)條柱狀結(jié)構(gòu)32而產(chǎn)生散射后，可調(diào)變?yōu)榫哂屑?xì)長(zhǎng)照明光型的光束，也就是光型為在垂直方向上的發(fā)光角度約25度以及在水平方向上的發(fā)光角度約122度的光束。如此即可在不可見光照射觸控面16時(shí)產(chǎn)生照度分布均勻的效果以及提升發(fā)光單元20在光學(xué)觸控定位上的光使用效率。接著，請(qǐng)參閱圖6，其為根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例所提出的一透光擴(kuò)散件50使不可見光產(chǎn)生散射的部分上視圖。透光擴(kuò)散件50與上述實(shí)施例的透光擴(kuò)散件M主要不同之處在于條柱狀結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。由圖6可知，透光擴(kuò)散件50的一入光面52上形成有一條柱狀結(jié)構(gòu)Μ，在此實(shí)施例中，條柱狀結(jié)構(gòu)M為一連續(xù)鋸齒角柱狀結(jié)構(gòu)，其角柱頂角實(shí)質(zhì)上等于30 度。同上所述，在發(fā)光單元20所發(fā)出的不可見光入射至透光擴(kuò)散件50的入光面52上的條柱狀結(jié)構(gòu)M之后，此時(shí)，不可見光就會(huì)受到條柱狀結(jié)構(gòu)M上的鋸齒角柱輪廓在水平方向上具有不同曲率的影響而產(chǎn)生發(fā)散現(xiàn)象，并進(jìn)一步地經(jīng)由透光擴(kuò)散件50的一出光面56折射而出。如此一來(lái)，由圖6可知，發(fā)光單元20在水平方向上原本所發(fā)出的具有發(fā)光角度θ的不可見光，在通過(guò)條柱狀結(jié)構(gòu)M并從出光面56折射而出以進(jìn)入觸控面16時(shí)，已改變?yōu)榫哂辛硪话l(fā)光角度θ 3的不可見光。其中，發(fā)光角度θ約等于40度，而發(fā)光角度θ3約等于 118 度。簡(jiǎn)言之，通過(guò)透光擴(kuò)散件50設(shè)置于發(fā)光單元20的出光側(cè)觀以及條柱狀結(jié)構(gòu)M形成于透光擴(kuò)散件50的入光面52的設(shè)計(jì)，觸控面16被發(fā)光單元20所發(fā)出的不可見光所能涵蓋到的面積即可大幅度地增加，從而達(dá)到不可見光可均勻地分布于觸控面16上的目的。 同理，由于條柱狀結(jié)構(gòu)M在垂直方向上不具有曲率的變化，再加上透光擴(kuò)散件50的出光面 56的面積尺寸的限制，發(fā)光單元20在垂直方向上原本所發(fā)出的具有發(fā)光角度θ的不可見光，在從出光面56折射而進(jìn)入觸控面16時(shí)，同樣地會(huì)改變?yōu)榫哂辛硪话l(fā)光角度θ 2的不可見光。其中，發(fā)光角度θ約等于40度，而發(fā)光角度θ 2約等于25度。綜上所述，在上述所提及的組件結(jié)構(gòu)參數(shù)的條件下，發(fā)光單元20所發(fā)出的不可見光在通過(guò)條柱狀結(jié)構(gòu)M而產(chǎn)生散射后，可調(diào)變?yōu)榫哂屑?xì)長(zhǎng)照明光型的光束，也就是光型為在垂直方向上的發(fā)光角度約25度以及水平方向上的發(fā)光角度約118度的光束。如此即可在不可見光照射觸控面16時(shí)產(chǎn)生照度分布均勻的效果以及提升發(fā)光單元20在光學(xué)觸控定位上的光使用效率。值得一提的是，透光擴(kuò)散件上的條柱狀結(jié)構(gòu)可不限于上述實(shí)施例所提及的連續(xù)圓弧條柱狀結(jié)構(gòu)以及連續(xù)鋸齒角柱狀結(jié)構(gòu)。舉例來(lái)說(shuō)，其亦可改采用一不連續(xù)圓弧條柱狀結(jié)構(gòu)，其中該不連續(xù)圓弧條柱狀結(jié)構(gòu)的圓弧曲率半徑可同樣地等于0. 7mm，且其條柱間隔可約等于1.2mm;或者是改采用一不連續(xù)鋸齒角柱狀結(jié)構(gòu)，其中該不連續(xù)鋸齒角柱狀結(jié)構(gòu)的角柱頂角可同樣地等于30度，而其角柱間隔實(shí)際可約等于1. 4mm。另外，本發(fā)明也可采用其他同樣具有光發(fā)散功效的條柱狀結(jié)構(gòu)，如連續(xù)多邊角條柱狀結(jié)構(gòu)等。換句話說(shuō)，只要是在透光擴(kuò)散件的入光面上形成有用來(lái)產(chǎn)生光發(fā)散功效的條柱狀結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。除此之外，上述圓弧條柱狀結(jié)構(gòu)上的圓弧條柱的曲率半徑可具有不同的變化而非僅采用單一數(shù)值，藉以調(diào)配出不同的照明光型。舉例來(lái)說(shuō)，每一圓弧條柱的曲率半徑可根據(jù)其與發(fā)光單元的相對(duì)距離遠(yuǎn)近而有所增減；同理，上述鋸齒角柱狀結(jié)構(gòu)上的角柱頂角亦可具有不同的變化而非僅采用單一數(shù)值。舉例來(lái)說(shuō)，每一角柱頂角可根據(jù)其與發(fā)光單元的相對(duì)距離遠(yuǎn)近而有所增減。相比較于先前技術(shù)，本發(fā)明利用透光擴(kuò)散件設(shè)置于發(fā)光單元的出光側(cè)以及條柱狀結(jié)構(gòu)形成于透光擴(kuò)散件的入光面的設(shè)計(jì)，以使發(fā)光單元所發(fā)出的不可見光產(chǎn)生散射現(xiàn)象而呈現(xiàn)細(xì)長(zhǎng)照明光型，藉以增加不可見光在觸控面上的涵蓋面積，從而達(dá)到不可見光可均勻地分布于觸控面上的目的。如此一來(lái)，本發(fā)明所提供的光學(xué)式觸控模塊不僅可在觸控面上提供光線照度分布均勻的效果，藉以大幅地提升光學(xué)觸控定位的準(zhǔn)確度并避免上述所提及的在照度不均時(shí)所導(dǎo)致的定位錯(cuò)誤或觸控失效問題，同時(shí)亦可提升發(fā)光單元在光學(xué)觸控定位上的光使用效率。以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施例，凡是根據(jù)本發(fā)明權(quán)利要求書的范圍所作的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
權(quán)利要求
1.一種可增加發(fā)光單元的發(fā)光角度的光學(xué)式觸控模塊，該光學(xué)式觸控模塊包括 一屏幕，該屏幕具有一觸控面；以及至少一光學(xué)定位裝置，該至少一光學(xué)定位裝置設(shè)置于該屏幕上，該光學(xué)定位裝置包括一殼體；至少一發(fā)光單元，該至少一發(fā)光單元設(shè)置于該殼體上，該發(fā)光單元用來(lái)發(fā)出不可見光；一電路板，該電路板電連接于該發(fā)光單元，該電路板用來(lái)控制該發(fā)光單元； 一透光擴(kuò)散件，該透光擴(kuò)散件設(shè)置于該發(fā)光單元的一出光側(cè)且其入光面上形成有一條柱狀結(jié)構(gòu)，該條柱狀結(jié)構(gòu)用來(lái)使該發(fā)光單元所發(fā)射的該不可見光產(chǎn)生散射而分布于該觸控面上；以及一影像擷取單元，該影像擷取單元設(shè)置于該殼體上，該影像擷取單元用來(lái)擷取藉由該不可見光照射位于該觸控面上的一觸控物所產(chǎn)生的一光學(xué)影像。
2.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)式觸控模塊，其中該發(fā)光單元為一近紅外線燈泡型發(fā)光二極管。
3.如權(quán)利要求2所述的光學(xué)式觸控模塊，其中該近紅外線燈泡型發(fā)光二極管的直徑實(shí)質(zhì)上等于5mm。
4.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)式觸控模塊，其中該發(fā)光單元的半光強(qiáng)角實(shí)質(zhì)上等于40度。
5.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)式觸控模塊，其中該透光擴(kuò)散件由透明壓克力材質(zhì)構(gòu)成。
6.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)式觸控模塊，其中該條柱狀結(jié)構(gòu)為一連續(xù)鋸齒角柱狀結(jié)構(gòu)。
7.如權(quán)利要求6所述的光學(xué)式觸控模塊，其中該連續(xù)鋸齒角柱狀結(jié)構(gòu)的角柱頂角實(shí)質(zhì)上等于30度。
8.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)式觸控模塊，其中該條柱狀結(jié)構(gòu)為一不連續(xù)鋸齒角柱狀結(jié)構(gòu)。
9.如權(quán)利要求8所述的光學(xué)式觸控模塊，其中該不連續(xù)鋸齒角柱狀結(jié)構(gòu)的角柱頂角實(shí)質(zhì)上等于30度。
10.如權(quán)利要求8所述的光學(xué)式觸控模塊，其中該不連續(xù)鋸齒角柱狀結(jié)構(gòu)的角柱間隔實(shí)質(zhì)上等于1. 4mm。
11.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)式觸控模塊，其中該條柱狀結(jié)構(gòu)為一連續(xù)圓弧條柱狀結(jié)構(gòu)。
12.如權(quán)利要求11所述的光學(xué)式觸控模塊，其中該連續(xù)圓弧條柱狀結(jié)構(gòu)的圓弧曲率半徑實(shí)質(zhì)上等于0. 7mm。
13.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)式觸控模塊，其中該條柱狀結(jié)構(gòu)為一不連續(xù)圓弧條柱狀結(jié)構(gòu)。
14.如權(quán)利要求13所述的光學(xué)式觸控模塊，其中該不連續(xù)圓弧條柱狀結(jié)構(gòu)的圓弧曲率半徑實(shí)質(zhì)上等于0. 7mm。
15.如權(quán)利要求13所述的光學(xué)式觸控模塊，其中該不連續(xù)圓弧條柱狀結(jié)構(gòu)的條柱間隔實(shí)質(zhì)上等于1. 2mm。
全文摘要
一種可增加發(fā)光單元的發(fā)光角度的光學(xué)式觸控模塊。該光學(xué)式觸控模塊包含一屏幕及至少一光學(xué)定位裝置，該至少一光學(xué)定位裝置設(shè)置于該屏幕上，包含一殼體、至少一發(fā)光單元、一電路板、一透光擴(kuò)散件及一影像擷取單元，該至少一發(fā)光單元設(shè)置于該殼體上，用來(lái)發(fā)出不可見光；該電路板電連接于該發(fā)光單元，用來(lái)控制該發(fā)光單元；該透光擴(kuò)散件設(shè)置于該發(fā)光單元的一出光側(cè)且其入光面上形成有一條柱狀結(jié)構(gòu)，該條柱狀結(jié)構(gòu)用來(lái)使該發(fā)光單元所發(fā)射的該不可見光產(chǎn)生散射而分布于該觸控面上；該影像擷取單元設(shè)置于該殼體上，用來(lái)擷取藉由該不可見光照射位于該觸控面上的一觸控物所產(chǎn)生的一光學(xué)影像。本發(fā)明的光線照度分布均勻，可避免定位錯(cuò)誤或觸控失效問題。
文檔編號(hào)G06F3/042GK102486703SQ20101058054
公開日2012年6月6日 申請(qǐng)日期2010年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月2日
發(fā)明者劉家瑞, 黃博亮 申請(qǐng)人:緯創(chuàng)資通股份有限公司