CN102486703A - 可增加发光单元的发光角度的光学式触控模块 - Google Patents
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Abstract
一种可增加发光单元的发光角度的光学式触控模块。该光学式触控模块包含一屏幕及至少一光学定位装置，该至少一光学定位装置设置于该屏幕上，包含一壳体、至少一发光单元、一电路板、一透光扩散件及一影像撷取单元，该至少一发光单元设置于该壳体上，用来发出不可见光；该电路板电连接于该发光单元，用来控制该发光单元；该透光扩散件设置于该发光单元的一出光侧且其入光面上形成有一条柱状结构，该条柱状结构用来使该发光单元所发射的该不可见光产生散射而分布于该触控面上；该影像撷取单元设置于该壳体上，用来撷取藉由该不可见光照射位于该触控面上的一触控物所产生的一光学影像。本发明的光线照度分布均匀，可避免定位错误或触控失效问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种光学式触控模块，尤指一种可增加发光单元的发光角度的光学式触控模块。
背景技术
一般而言，光学式触控模块通常利用光线接收遮断或直接取像原理，以侦测出手指在触控面上的相对位置，其设计均是使用两到三个摄像装置与近红外线发光装置，摄像装置大多安置在屏幕的左右上方两个边角。此两种方式不同处在于，遮断取像方式采用背景发光(在屏幕周围设有反光边条或近红外线发光边条)，当手指触碰屏幕时，手指即为遮蔽物，藉由摄像装置取像，再经过程序演算后，如此即可计算出手指在屏幕上的坐标位置；直接取像方式则是以近红外光直接照射手指，在藉由摄像装置取像以及进行相关程序演算后，从而计算出手指在屏幕上的坐标位置。
相比较于遮断取像方式在屏幕尺寸增大时会产生反光边条或近红外线发光边条的长度也要随之加长的成本增加问题，由于直接取像方式采用直接照射触控物的设计而不需使用到反光边条或近红外线发光边条，因此其较适合应用于大尺寸屏幕(如20英寸以上)上。然而随着屏幕尺寸的增加，触控面也会随之扩增，因此当直接取像方式应用于大尺寸屏幕上时，就会受限于近红外线发光装置本身所发出的光线仅能涵盖到触控面上的某些区域的缘故，而使得触控面上出现光线照度不均匀的现象，故摄像装置所撷取到对应不同区域的光学影像的取像亮度也会有所不同，从而影响到后续根据影像亮度变化所进行的光学定位的准确度。此外，在照度差异过大时，甚至会导致光学式触控模块在触控面内的某一位置上出现定位错误或触控失效的问题。
因此，需要提供一种可增加发光单元的发光角度的光学式触控模块，来解决上述问题。
发明内容
因此，本发明提供一种可增加发光单元的发光角度的光学式触控模块，藉以解决上述的问题。
本发明提供一种可增加发光单元的发光角度的光学式触控模块，该光学式触控模块包含有一屏幕以及至少一光学定位装置，该屏幕具有一触控面；该至少一光学定位装置设置于该屏幕上，该光学定位装置包含有一壳体、至少一发光单元、一电路板、一透光扩散件，以及一影像撷取单元，该至少一发光单元设置于该壳体上，该发光单元用来发出不可见光；该电路板电连接于该发光单元，该电路板用来控制该发光单元；该透光扩散件设置于该发光单元的一出光侧且其入光面上形成有一条柱状结构，该条柱状结构用来使该发光单元所发射的该不可见光产生散射而分布于该触控面上；该影像撷取单元设置于该壳体上，该影像撷取单元用来撷取藉由该不可见光照射位于该触控面上的一触控物所产生的一光学影像。
综上所述，本发明利用透光扩散件设置于发光单元的出光侧以及条柱状结构形成于透光扩散件的入光面的设计，以使发光单元所发出的不可见光产生散射现象而呈现细长照明光型，藉以增加不可见光在触控面上的涵盖面积，从而达到不可见光可均匀地分布于触控面上的目的。如此一来，本发明所提供的光学式触控模块不仅可在触控面上提供光线照度分布均匀的效果，藉以大幅地提升光学触控定位的准确度并避免上述所提及的在照度不均时所导致的定位错误或触控失效问题，同时亦可提升发光单元的光使用效率。
附图说明
图1为根据本发明一实施例所提出的光学式触控模块的示意图。
图2为图1的光学定位装置的外观示意图。
图3为图2的光学定位装置的内部示意图。
图4为图3的透光扩散件使不可见光产生散射的上视图。
图5为图3的透光扩散件使不可见光产生散射的侧视图。
图6为根据本发明另一实施例所提出的透光扩散件使不可见光产生散射的部分上视图。
主要组件符号说明：
10 光学式触控模块 12 屏幕
14 光学定位装置 16 触控面
18 壳体 20 发光单元
22 电路板 24、50 透光扩散件
26 影像撷取单元 28 出光侧
30、52 入光面 32、54 条柱状结构
34、56 出光面
具体实施方式
请参阅图1，其为根据本发明一实施例所提出的一光学式触控模块10的示意图。由图1可知，光学式触控模块10包含有一屏幕12以及至少一光学定位装置14，图1显示三个光学定位装置14，其分别设置于屏幕12的左顶角、上侧边以及右顶角上，但不受此限。举例来说，其亦可仅在屏幕12的左顶角以及右顶角上分别设置有光学定位装置14，以简化光学式触控模块10的配置。屏幕12具有一触控面16，以供使用者进行触控操作。
接着，请参阅图2以及图3，图2为图1的光学定位装置14的外观示意图，图3为图2的光学定位装置14的内部示意图。如图2以及图3所示，光学定位装置14包含有一壳体18、至少一发光单元20(在图3中显示三个)、一电路板22、一透光扩散件24，以及一影像撷取单元26。发光单元20设置于壳体18上，发光单元20用来发出不可见光，其可为一近红外线灯泡型发光二极管(Light Emitting Diode，LED)，其半光强角实质上等于40度且其直径实质上等于5mm，但不受此限。也就是说，只要是可用来发出不可见光的发光单元，其均可应用于本发明中，至于采用何种类型的发光单元，视光学式触控模块10的实际应用而定。电路板22电连接于发光单元20，其为可用来进行发光单元20的发光控制的印刷电路板(Printed Circuit Board，PCB)。透光扩散件24设置于发光单元20的一出光侧28，藉以接收发光单元20所发射的不可见光。其中透光扩散件24由透明压克力材质构成，且透光扩散件24的一入光面30上形成有一条柱状结构32。由图3可知，在此实施例中，条柱状结构32为一连续圆弧条柱状结构，其圆弧曲率半径实质上等于0.7mm，条柱状结构32用来使发光单元20所发射的不可见光产生散射而分布于触控面16上，藉以增加不可见光在触控面16上的涵盖面积。影像撷取单元26设置于壳体18上，影像撷取单元26用来撷取藉由不可见光照射位于触控面16上的一触控物(如使用者的手指、触控笔等)所产生的一光学影像，以作为后续光学触控定位的参考依据。
以下仅针对图1所示的位于屏幕12的右顶角上的光学定位装置14的光发散设计进行详细的说明，至于位于屏幕12的左顶角以及上侧边上的光学定位装置14的光发散设计，其可以此类推，故在此不再赘述。请参阅图1、图3、图4以及图5，图4为图3的透光扩散件24使不可见光产生散射的上视图，图5为图3的透光扩散件24使不可见光产生散射的侧视图。在发光单元20所发出的不可见光入射至透光扩散件24的入光面30上的条柱状结构32之后，此时，不可见光就会受到条柱状结构32的圆弧条柱轮廓在水平方向上具有不同曲率的影响而产生发散现象，并进一步地经由透光扩散件24的一出光面34折射而出。如此一来，由图4可知，发光单元20在水平方向上原本所发出的具有一发光角度θ的不可见光，在通过条柱状结构32并从出光面34折射而出以进入触控面16时，已改变为具有另一发光角度θ1的不可见光。其中，发光角度θ约等于40度，而发光角度θ1约等于122度。
也就是说，通过透光扩散件24设置于发光单元20的出光侧28以及条柱状结构32形成于透光扩散件24的入光面30的设计，触控面16被发光单元20所发出的不可见光所能涵盖到的面积即可大幅度地增加，从而达到不可见光可均匀地分布于触控面16上的目的。值得注意的是，如图5所示，由于条柱状结构32在垂直方向上不具有曲率的变化，再加上透光扩散件24的出光面34的面积尺寸的限制，发光单元20在垂直方向上原本所发出的具有发光角度θ的不可见光，在从出光面34折射而进入触控面16时，会改变为具有另一发光角度θ2的不可见光，其中，发光角度θ约等于40度，而发光角度θ2约等于25度。
综上所述，在上述所提及的组件结构参数的条件下，发光单元20所发出的不可见光在通过条柱状结构32而产生散射后，可调变为具有细长照明光型的光束，也就是光型为在垂直方向上的发光角度约25度以及在水平方向上的发光角度约122度的光束。如此即可在不可见光照射触控面16时产生照度分布均匀的效果以及提升发光单元20在光学触控定位上的光使用效率。
接着，请参阅图6，其为根据本发明另一实施例所提出的一透光扩散件50使不可见光产生散射的部分上视图。透光扩散件50与上述实施例的透光扩散件24主要不同之处在于条柱状结构的设计。由图6可知，透光扩散件50的一入光面52上形成有一条柱状结构54，在此实施例中，条柱状结构54为一连续锯齿角柱状结构，其角柱顶角实质上等于30度。同上所述，在发光单元20所发出的不可见光入射至透光扩散件50的入光面52上的条柱状结构54之后，此时，不可见光就会受到条柱状结构54上的锯齿角柱轮廓在水平方向上具有不同曲率的影响而产生发散现象，并进一步地经由透光扩散件50的一出光面56折射而出。如此一来，由图6可知，发光单元20在水平方向上原本所发出的具有发光角度θ的不可见光，在通过条柱状结构54并从出光面56折射而出以进入触控面16时，已改变为具有另一发光角度θ3的不可见光。其中，发光角度θ约等于40度，而发光角度θ3约等于118度。
简言之，通过透光扩散件50设置于发光单元20的出光侧28以及条柱状结构54形成于透光扩散件50的入光面52的设计，触控面16被发光单元20所发出的不可见光所能涵盖到的面积即可大幅度地增加，从而达到不可见光可均匀地分布于触控面16上的目的。同理，由于条柱状结构54在垂直方向上不具有曲率的变化，再加上透光扩散件50的出光面56的面积尺寸的限制，发光单元20在垂直方向上原本所发出的具有发光角度θ的不可见光，在从出光面56折射而进入触控面16时，同样地会改变为具有另一发光角度θ2的不可见光。其中，发光角度θ约等于40度，而发光角度θ2约等于25度。
综上所述，在上述所提及的组件结构参数的条件下，发光单元20所发出的不可见光在通过条柱状结构54而产生散射后，可调变为具有细长照明光型的光束，也就是光型为在垂直方向上的发光角度约25度以及水平方向上的发光角度约118度的光束。如此即可在不可见光照射触控面16时产生照度分布均匀的效果以及提升发光单元20在光学触控定位上的光使用效率。
值得一提的是，透光扩散件上的条柱状结构可不限于上述实施例所提及的连续圆弧条柱状结构以及连续锯齿角柱状结构。举例来说，其亦可改采用一不连续圆弧条柱状结构，其中该不连续圆弧条柱状结构的圆弧曲率半径可同样地等于0.7mm，且其条柱间隔可约等于1.2mm；或者是改采用一不连续锯齿角柱状结构，其中该不连续锯齿角柱状结构的角柱顶角可同样地等于30度，而其角柱间隔实际可约等于1.4mm。另外，本发明也可采用其他同样具有光发散功效的条柱状结构，如连续多边角条柱状结构等。换句话说，只要是在透光扩散件的入光面上形成有用来产生光发散功效的条柱状结构的设计，均属于本发明的保护范围。
除此之外，上述圆弧条柱状结构上的圆弧条柱的曲率半径可具有不同的变化而非仅采用单一数值，藉以调配出不同的照明光型。举例来说，每一圆弧条柱的曲率半径可根据其与发光单元的相对距离远近而有所增减；同理，上述锯齿角柱状结构上的角柱顶角亦可具有不同的变化而非仅采用单一数值。举例来说，每一角柱顶角可根据其与发光单元的相对距离远近而有所增减。
相比较于先前技术，本发明利用透光扩散件设置于发光单元的出光侧以及条柱状结构形成于透光扩散件的入光面的设计，以使发光单元所发出的不可见光产生散射现象而呈现细长照明光型，藉以增加不可见光在触控面上的涵盖面积，从而达到不可见光可均匀地分布于触控面上的目的。如此一来，本发明所提供的光学式触控模块不仅可在触控面上提供光线照度分布均匀的效果，藉以大幅地提升光学触控定位的准确度并避免上述所提及的在照度不均时所导致的定位错误或触控失效问题，同时亦可提升发光单元在光学触控定位上的光使用效率。
以上所述仅为本发明的实施例，凡是根据本发明权利要求书的范围所作的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (15)
1.一种可增加发光单元的发光角度的光学式触控模块，该光学式触控模块包括：
一屏幕，该屏幕具有一触控面；以及
至少一光学定位装置，该至少一光学定位装置设置于该屏幕上，该光学定位装置包括：
一壳体；
至少一发光单元，该至少一发光单元设置于该壳体上，该发光单元用来发出不可见光；
一电路板，该电路板电连接于该发光单元，该电路板用来控制该发光单元；
一透光扩散件，该透光扩散件设置于该发光单元的一出光侧且其入光面上形成有一条柱状结构，该条柱状结构用来使该发光单元所发射的该不可见光产生散射而分布于该触控面上；以及
一影像撷取单元，该影像撷取单元设置于该壳体上，该影像撷取单元用来撷取藉由该不可见光照射位于该触控面上的一触控物所产生的一光学影像。
2.如权利要求1所述的光学式触控模块，其中该发光单元为一近红外线灯泡型发光二极管。
3.如权利要求2所述的光学式触控模块，其中该近红外线灯泡型发光二极管的直径实质上等于5mm。
4.如权利要求1所述的光学式触控模块，其中该发光单元的半光强角实质上等于40度。
5.如权利要求1所述的光学式触控模块，其中该透光扩散件由透明压克力材质构成。
6.如权利要求1所述的光学式触控模块，其中该条柱状结构为一连续锯齿角柱状结构。
7.如权利要求6所述的光学式触控模块，其中该连续锯齿角柱状结构的角柱顶角实质上等于30度。
8.如权利要求1所述的光学式触控模块，其中该条柱状结构为一不连续锯齿角柱状结构。
9.如权利要求8所述的光学式触控模块，其中该不连续锯齿角柱状结构的角柱顶角实质上等于30度。
10.如权利要求8所述的光学式触控模块，其中该不连续锯齿角柱状结构的角柱间隔实质上等于1.4mm。
11.如权利要求1所述的光学式触控模块，其中该条柱状结构为一连续圆弧条柱状结构。
12.如权利要求11所述的光学式触控模块，其中该连续圆弧条柱状结构的圆弧曲率半径实质上等于0.7mm。
13.如权利要求1所述的光学式触控模块，其中该条柱状结构为一不连续圆弧条柱状结构。
14.如权利要求13所述的光学式触控模块，其中该不连续圆弧条柱状结构的圆弧曲率半径实质上等于0.7mm。
15.如权利要求13所述的光学式触控模块，其中该不连续圆弧条柱状结构的条柱间隔实质上等于1.2mm。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20120606 |