CN103186288B - 光学触控装置及其光源组件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种光学触控装置，其包括感测区、第一线光源、光穿透及反射元件以及光感测元件。第一线光源配置于感测区的第一侧边旁。光穿透及反射元件配置于第一线光源与第一侧边之间，光穿透及反射元件包括基材以及配置于基材上的光穿透及反射结构。光穿透及反射结构包括多个从基材的面向第一线光源的表面突起的棱镜柱，以形成多个反射区与多个光穿透区。这些棱镜柱的长度方向平行于第一侧边，每一棱镜柱具有至少一个反射面，而这些反射区包括所述至少一个反射面。光感测元件的感测视野涵盖感测区。本发明还涉及一种光源组件。本发明光学触控装置及其光源组件可有效解决盲区所导致的问题。

Description

光学触控装置及其光源组件

技术领域

本发明涉及一种触控装置，尤其涉及一种光学触控装置及其光源组件。

背景技术

触控功能已成为现今许多电子装置必备的功能之一，而触控装置即为实现触控功能所需的常见电子元件。目前触控装置的种类主要包括电阻式、电容式、光学式等，电子装置可根据不同的触控需求而搭配不同种类的触控装置。

图1为现有一种光学触控装置的结构示意图。请参考图1，现有光学触控装置100包括导光组110、发光元件120以及光感测元件130。其中，导光组110包括两个导光条112a、112b以及条状镜（mirror）114。导光条112a、112b与条状镜114沿矩形轨迹的三个边排列，其中导光条112a与条状镜114相对，而导光条112b连接于导光条112a与条状镜114之间，且上述矩形轨迹内的区域为感测区116。此外，发光元件120设置于导光条112a与导光条112b相邻两端之间，且用以提供光线至导光条112a与导光条112b内。导光条112a、112b用以将光源提供的光线导引至感测区116。另外，光感测元件130设置于导光条112a旁，且光感测元件130的视野（FieldofView,FOV）涵盖整个感测区116。

承上述，光感测元件130用于侦测感测区116内是否有遮光物，并计算出遮光物的位置。更详细地说，感测区116中的触控点（即遮光物）A经由条状镜114产生镜像点A1，而影像侦测模块130会侦测到触控点A及镜像点A1所导致的暗点A2、A3。如此，距离d1、d2可被计算出，并且配合其它已知的参数可算出触控点A的位置（坐标）。上述的其它已知的参数包括感测区116在X轴的长度、感测区116在Y轴的宽度、触控点A至条状镜114的最短距离等于镜像点A1至条状镜114的最短距离等。有关详细的坐标计算方法为所属技术领域中的通常知识，在此将不再详述。

但是，现有光学触控装置100的左下角存在盲区150（BlindZone）。盲区150的意思是不易精确计算出触控点坐标的区域。举例来说，感测区116中的触控点B刚好位于盲区150，此时光感测元件130所侦测到的由触控点B与其镜像点B1所导致的暗点B2、B3会有部分重叠，如此将无法精确地计算出触控点B的坐标。而如何针对盲区150导致无法精确计算出触控点坐标的问题进行改善，为发展本发明的其中目的之一。

发明内容

本发明提供一种光学触控装置，以避免盲区的问题。

本发明另提供一种光学触控装置的光源组件，以有效解决盲区所导致的问题。

本发明又提供另一种光学触控装置的光源组件，以有效解决盲区所导致的问题。

为了达到上述优点，本发明提出一种光学触控装置，包括感测区、第一线光源、光穿透及反射元件以及光感测元件。第一线光源配置于感测区的第一侧边旁。光穿透及反射元件配置于第一线光源与第一侧边之间，光穿透及反射元件包括基材以及配置于基材上的光穿透及反射结构，光穿透及反射结构包括多个从基材的面向第一线光源的表面突起的棱镜柱，以形成多个反射区与多个光穿透区，这些棱镜柱的长度方向平行于第一侧边，每一棱镜柱具有至少一个反射面，而这些反射区包括这些反射面。光感测元件的感测视野涵盖该感测区。

在本发明的一个实施例中，上述每一棱镜柱具有两个朝彼此倾斜的反射面，这些反射面彼此相交，且相邻两棱镜柱之间有间隙，而这些光穿透区包括这些间隙。

在本发明的一个实施例中，上述每一棱镜柱具有两个朝彼此倾斜的反射面以及一个光穿透部，光穿透部连接于这些反射面之间，而这些光穿透区包括这些光穿透部。

在本发明的一个实施例中，上述光穿透部为曲面或平面。

在本发明的一个实施例中，上述相邻的两棱镜柱之间彼此相连。

在本发明的一个实施例中，上述光穿透部在基材的表面的正投影面积为A1，棱镜柱在基材的表面所占的面积为A2，且1/20≦A1/A2≦1/5。

在本发明的一个实施例中，上述相邻的两棱镜柱之间有间隙，而这些光穿透区更包括这些间隙。

在本发明的一个实施例中，上述光穿透部在基材的表面的正投影面积为A1，棱镜柱在基材的表面所占的面积为A2，间隙的面积为A3，且1/20≦(A1+A3)/A2≦1/5。

在本发明的一个实施例中，上述每一棱镜柱面向第一线光源的顶面设有多个V形沟槽，这些反射面包括这些V形沟槽的多个槽壁，光穿透及反射结构更包括多个从基材的面向第一线光源的表面突起的平台，这些平台与这些棱镜柱交替排列，且这些光穿透区包括这些平台。

在本发明的一个实施例中，上述光穿透及反射结构形成于基材的表面的中间区域。

在本发明的一个实施例中，上述光学触控装置更包括第二线光源，配置于感测区与第一侧边相对的第二侧边旁。

在本发明的一个实施例中，上述光学触控装置更包括第三线光源以及反光镜。第三线光源配置于感测区的第三侧边旁，第三侧边连接于第一侧边与第二侧边之间，且光感测元件配置于第二侧边与第三侧边的连接处。反光镜配置于感测区的第四侧边旁，第四侧边与第三侧边相对。

在本发明的一个实施例中，上述光学触控装置更包括显示面板，感测区位于显示面板的显示面上。

在本发明的一个实施例中，上述光学触控装置更包括板材，感测区位于板材上。

为了达到上述优点，本发明又提出一种光学触控装置的光源组件，包括线光源以及光穿透及反射元件。线光源配置于光学触控装置所设置的感测区的侧边旁。光穿透及反射元件配置于该线光源与感测区的侧边之间，光穿透及反射元件包括基材以及配置于基材上的光穿透及反射结构，光穿透及反射结构包括多个从基材的面向线光源的表面突起的棱镜柱，以形成多个反射区与多个光穿透区，这些棱镜柱的长度方向平行于感测区的侧边，每个棱镜柱具有至少一个反射面，而这些反射区包括这些反射面。

为了达到上述优点，本发明又提出一种光学触控装置的光源组件，包括线光源以及光穿透及反射元件。线光源配置于光学触控装置所设置的感测区的侧边旁。光穿透及反射元件配置于线光源与感测区的侧边之间，光穿透及反射元件包括多个光学微结构，其中每一个光学微结构包括面向线光源的顶部、底部以及连接于顶部与底部之间的至少一个反射面，底部与顶部的至少其中之一包括平坦区，每一反射面相对于平坦区倾斜。

本发明的一个实施例中，上述这些光学微结构包括三角柱、梯形柱或三角柱和梯形柱两者的组合。

本发明的一个实施例中，上述每一光学微结构的底部为平坦区，顶部设有多个V形沟槽，而这些V形沟槽的多个槽壁分别为反射面。

本发明的一个实施例中，上述线光源包括导光条，而这些光学微结构的这些顶部连接于导光条。

本发明的一个实施例中，上述相邻两光学微结构彼此相连。

本发明的一个实施例中，上述相邻两光学微结构彼此间隔一段距离。

本发明中，配置于第一线光源与感测区第一侧边之间的光穿透及反射元件，其包括光穿透及反射结构，如光学微结构，以形成多个反射区与多个光穿透区。通过上述结构的补强，第一线光源所发出的光线经由光穿透区而进入感测区，而来自感测区的光线会被反射区反射回感测区。由于光感测元件能接收到穿过光穿透区的光线的光学信息以及被反射区反射回感测区的光线的光学信息，所以能更精确地计算出触控点的坐标位置，从而有效避免盲区的问题。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1为现有一种光学触控装置的架构示意图。

图2为本发明实施例的光学触控装置的结构示意图。

图3A为图2的区域R所框出的光穿透及反射元件的局部立体示意图。

图3B为图2中光学触控装置EE线段剖面示意图。

图4为本发明实施例的感测区中出现遮光物时的示意图。

图5为本发明实施例的光穿透及反射元件的光穿透路径与反射路径示意图。

图6为本发明光穿透及反射结构的一个实施例示意图。

图7为本发明光穿透及反射结构的另一个实施例示意图。

图8为本发明光穿透及反射结构的另一个实施例示意图。

图9为本发明光穿透及反射结构的另一个实施例示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的光学触控装置及其光源组件其具体实施方式、方法、步骤、结构、特征及功效，详细说明如后。

请参考图2，其为本发明实施例的光学触控装置的架构示意图。从图2中可以清楚看出，本实施例所述的光学触控装置200包括感测区210、线光源220、光穿透及反射元件230以及光感测元件240。线光源220配置于感侧区210的第一侧边2100旁。光穿透及反射元件230配置于线光源220与感测区210的第一侧边2100之间。光感测元件240的感测视野涵盖感测区210。

再请参考图3A，其为图2的区域R所框出的光穿透及反射元件的局部立体示意图。请参考图2与图3A，光穿透及反射元件230包括有基材231以及配置于此基材231的光穿透及反射结构232，此光穿透及反射结构232包括多个从基材231表面突起的棱镜柱2320，这些棱镜柱2320皆面向线光源220，以形成多个反射区2321与多个光穿透区2322。上述这些棱镜柱2320的长度方向L平行于感测区210的第一侧边2100，且每一个棱镜柱2320都具有至少一个反射面2323，而上述形成于棱镜柱2320上的多个反射区2321包括这些反射面2323。以下再就本实施例所述的光学触控装置200的详细构造做进一步的描述。

再请参考图2，本实施例所述的光学触控装置200例如更包括线光源250、线光源260以及反光镜270。线光源250配置于感测区210与第一侧边2100相对的第二侧边2500旁。线光源260配置于感测区210的第三侧边2600旁，第三侧边2600连接于第一侧边2100与第二侧边2500之间，而且光感测元件240配置于第二侧边2500与第三侧边2600的连接处。反光镜270配置于感测区210与第三侧边2600相对的第四侧边2700旁。本实施例所述的光学触控装置200的架构中，线光源220与线光源260例如可以是在同一个时间点发出光线，而线光源250则是在另一个时间点发出光线并与线光源220、260交替发出光线。而此线光源220、250、260交替发出光线的模式仅为本发明的一个实施例，本发明并不以此为限。此外，本实施例所述的光穿透及反射元件230所包括的光穿透及反射结构232例如可以是形成于基材231表面2310的中间区域。

请参考图3B，其为沿图2中光学触控装置E-E线段剖面示意图。如图2与图3B所示，本实施例所述的光学触控装置200中，感测区210位于板材300的上方，而此感测区210为位于板材300上的构件如：线光源220、250、260、光穿透及反射元件230、反光镜270、光感测元件240所环绕出的一个区域。在另一个实施例中，板材300上可设置显示面板(图未示)，而上述的感测区210则位于显示面板的显示面上。

请参考图4及图5，图4为本实施例的感测区210中出现遮光物时的示意图。图5为本实施例的光穿透及反射元件的光穿透路径与反射路径示意图。而在图4中的各个元件配置与图2相同，故在此处不再赘述。本实施例的光学触控装置200主要就是在现有光学触控装置架构中(如图1所示)增设了光穿透及反射元件230并在此光穿透及反射元件230相对的位置上设置线光源(也就是上述的线光源250)，用以解决现有光学触控装置架构中盲区所导致的问题。举例来说，如图4及图5所示，当线光源220、260发光时，线光源220所发出的光线会通过光穿透及反射元件230的光穿透区2322穿透射出(如图5中实线X所标示的光穿透路径)。位于感测区210中的遮光物C会通过反光镜270形成虚像C1，但由于遮光物C位于感测区210中易形成盲区的区域280内，因此，光感测元件240所感测到关于遮光物C以及虚像C1的光学信息，如：暗点C2、C3会有部分重叠的现象，此时，光感测元件240实际所能获得的只有一个暗点的光学信息。而在本实施例所述的光学触控装置200架构下，当线光源250发出光时，光穿透及反射元件230因具有反射区2321，所以可作为反光镜(mirror)，而位于感测区210中的遮光物C会通过光穿透及反射元件230形成另一个虚像C4，同时，光穿透及反射元件230反射区2321中的反射面2323会将线光源250所发出的光线反射(如图5中虚线Y所标示的光反射路径)至光感测元件240。如此，光感测元件240就能根据光穿透及反射元件230所反射的光线而得到除了暗点C2、C3之外的暗点C5的光学信息。如此一来，光感测元件240便能够利用暗点C5以及部分重叠的暗点C2、C3(实际只有一个暗点)计算出遮光物C的位置坐标。有关详细的坐标计算方法为所属技术领域中的通常知识，在此将不再详述。此外，本实施例说明中，线光源250仅针对区域280范围进行光源的补强，当然，线光源250也可以与感测区210的整个第二侧边2500相对，而光穿透及反射结构232也可与整个第一侧边2100相对。

以下再针对本实施例所述的光穿透及反射结构232的细部结构以及不同结构实施例做进一步的描述。

请参考图6，其为本发明光穿透及反射结构的一个实施例示意图。图6为针对图3A中所的光穿透及反射结构232做进一步的细部架构。如图6所示，光穿透及反射结构232所包括的多个棱镜柱2320中，每一个棱镜柱2320具有两个朝彼此倾斜的反射面2323以及光穿透部2324，且相邻的两个棱镜柱2320之间彼此相连。光穿透部2324连接这些彼此倾斜的反射面2323，而且在图3A中所述的光穿透区2322包括这些光穿透部2324。这些光穿透部2324例如可以是平面或曲面。此外，每一个光穿透部2324在基材231表面2310的正投影面积为D1，棱镜柱2320在基材231表面2310所占的面积为D2，且1/20≦D1/D2≦1/5。此面积比例为本图光穿透及反射结构232实施例的较佳的面积比例范围，可以视需求在较佳的面积比例范围内进行选用。倘若每一个光穿透部2324在基材231表面2310的正投影面积D1与棱镜柱2320在基材231表面2310所占的面积为D2的比例小于1/20，则会造成透光量不足而影响到光感测元件240感测暗点的光学信息的灵敏度；倘若面积D1与面积D2的比例大于1/5，则将会造成光反射面2323面积不足的情况，同样会影响到光感测元件240感测暗点的光学信息的灵敏度。

再请参考图7，其为本发明光穿透及反射结构的另一个实施例示意图。图7所示的光穿透及反射结构232a所包括的多个棱镜柱2320的构造与图6所示的棱镜柱2320(包括反射面2323以及光穿透部2324)构造相同，稍作变形的是相邻的两个棱镜柱2320之间具有间隙2325，而且在图3A中所述的光穿透区2322包括这些间隙2325。此外，本光穿透及反射结构232a中的光穿透部2324在基材231的表面2310的正投影面积为E1，棱镜柱2320在基材231的表面2310所占的面积为E2，间隙2325的面积为E3，且1/20≦(E1+E3)/E2≦1/5。此面积比例为本图光穿透及反射结构232a实施例的较佳的面积比例范围，可以视需求在较佳的面积比例范围内进行选用。倘若每一个光穿透部2324在基材231表面2310的正投影面积E1和间隙2325的面积E3两者面积总和与棱镜柱2320在基材231表面2310所占的面积E2的比例小于1/20，则会造成透光量不足而影响到光感测元件240感测暗点的光学信息的灵敏度；倘若面积E1、面积E3两者面积总和与面积E2的比例大于1/5，则将会造成光反射面2323面积不足的情况，同样会影响到光感测元件240感测暗点的光学信息的灵敏度。

请参考图8，其为本发明光穿透及反射结构的另一个实施例示意图。如图8所示，本实施例所述的光穿透及反射结构232b所包括的多个棱镜柱2320b中，每一个棱镜柱2320b具有两个朝彼此倾斜的反射面2323b，这些反射面2323b彼此相交，且相邻的两个棱镜之间具有间隙2324b，而且在图3A中所述的光穿透区2322包括这些间隙2324b。

请参考图9，其为本发明光穿透及反射结构的另一个实施例示意图。如图9所示，本实施例所述的光穿透及反射结构232c所包括的多个棱镜柱2320c中，其中每一个棱镜柱2320c面向线光源220(如图2所示的线光源220，在本图中未示出)的顶面2326设有多个V形沟槽2327，而每一个棱镜柱2320c所具有的反射面2323c包括这些V形沟槽2327的槽壁2328。此外，本实施例所述的光穿透及反射结构232c更包括多个从基材的面向线光源200的表面2310突起的平台2329，这些平台2329与棱镜柱2320c交替排列，而且在图3A中所述的光穿透区2322包括这些平台2329。

从图6至图9所述的不同光穿透及反射结构的实施例可知，光穿透及反射结构所包括的多个棱镜柱，每一个棱镜柱可以将其定义为一个光学微结构。上述各个不同的实施例中，每一个光学微结构皆包括顶部、底部以及连接于顶部之间的至少一个反射面，其中顶部面向线光源(如图2所示的线光源220)。底部与顶部的至少其中之一包括平坦区，每一个反射面相对于平坦区倾斜。举例来说，图6与图7所述的光穿透及反射结构232、232a中的光学微结构就是顶部与底部皆为平坦区的梯形柱结构。图8所述的光穿透及反射结构232b中的光学微结构则是底部为平坦区的三角柱结构。图9所述的光穿透及反射结构232c中的光学微结构为底部为平坦区，顶部设有多个V形沟槽，而这些V形沟槽的多个槽壁分别为反射面。另外，上述在各个不同实施例中所述的光穿透及反射结构皆设置在线光源(如图2中线光源220)与感测区(如图2中感测区210)的侧边之间，在线光源中包括导光条，而光穿透及反射结构所包括的多个棱镜(或光学微结构)的顶部与导光条相连接。

在上述的实施例说明中，光穿透及反射元件230是以光穿透及反射结构232、232a、232b、232c设置在基材231上的例子来进行说明。而在本发明的另一个实施例中，光穿透及反射元件230例如是仅仅包括光穿透及反射结构，而不需要设置在基材231上。在这样的架构下，仍然可以达成与包括有基材231的光穿透及反射元件230相同的功效。

综合以上说明可知，本发明实施例所述的光学触控装置是在现有的光学触控架构中增设了光穿透及反射元件并在此光穿透及反射元件相对的位置上设置线光源进行光源的补强，在这样的架构下，便可解决现有光学触控装置架构中盲区所导致无法精确计算触控点(遮光物)位置坐标的问题，因此，应用本发明实施例所述的光源组件的光学触控装置确实改善了现有技术的问题，进而达到本发明的目的。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (20)

1.一种光学触控装置，其特征是，其包括：

感测区；

第一线光源，配置于该感测区的第一侧边旁；

光穿透及反射元件，配置于该第一线光源与该第一侧边之间，该光穿透及反射元件包括基材以及配置于该基材上的光穿透及反射结构，该光穿透及反射结构包括多个从该基材的面向该第一线光源的表面突起的棱镜柱，以形成多个反射区与多个光穿透区，该些棱镜柱的长度方向平行于该第一侧边，每一棱镜柱具有至少一个反射面，而该些反射区包括该些反射面；

第二线光源，配置于该感测区的与该第一侧边相对的第二侧边旁，且位于该光穿透及反射元件相对的位置；以及

光感测元件，其感测视野涵盖该感测区。

2.根据权利要求1所述的光学触控装置，其特征是，每一棱镜柱具有两个朝彼此倾斜的该反射面，该些反射面彼此相交，且相邻两棱镜柱之间有一个间隙，而该些光穿透区包括该些间隙。

3.根据权利要求1所述的光学触控装置，其特征是，每一棱镜柱具有两个朝彼此倾斜的该反射面以及一个光穿透部，该光穿透部连接于该些反射面之间，而该些光穿透区包括该些光穿透部。

4.根据权利要求3所述的光学触控装置，其特征是，该光穿透部为曲面或平面。

5.根据权利要求3所述的光学触控装置，其特征是，相邻的两棱镜柱之间彼此相连。

6.根据权利要求5所述的光学触控装置，其特征是，该光穿透部在该基材的该表面的正投影面积为A1，该棱镜柱在该基材的该表面所占的面积为A2，且1/20≦A1/A2≦1/5。

7.根据权利要求3所述的光学触控装置，其特征是，相邻的两棱镜柱之间有一个间隙，而该些光穿透区更包括该些间隙。

8.根据权利要求7所述的光学触控装置，其特征是，该光穿透部在该基材的该表面的正投影面积为A1，该棱镜柱在该基材的该表面所占的面积为A2，该间隙的面积为A3，且1/20≦(A1+A3)/A2≦1/5。

9.根据权利要求1所述的光学触控装置，其特征是，每一棱镜柱面向该第一线光源的顶面设有多个V形沟槽，该些反射面包括该些V形沟槽的多个槽壁，该光穿透及反射结构更包括多个从该基材的该面向该第一线光源的表面突起的平台，该些平台与该些棱镜柱交替排列，且该些光穿透区包括该些平台。

10.根据权利要求1所述的光学触控装置，其特征是，该光穿透及反射结构形成于该基材的该表面的中间区域。

11.根据权利要求10所述的光学触控装置，其特征是，更包括：

第三线光源，配置于该感测区的第三侧边旁，该第三侧边连接于该第一侧边与该第二侧边之间，且该光感测元件配置于该第二侧边与该第三侧边的连接处；以及

反光镜，配置于该感测区的第四侧边旁，该第四侧边与该第三侧边相对。

12.根据权利要求1所述的光学触控装置，其特征是，更包括显示面板，该感测区位于该显示面板的显示面上。

13.根据权利要求1所述的光学触控装置，其特征是，更包括板材，该感测区位于该板材上。

14.一种光学触控装置的光源组件，其特征是，其包括：

线光源，配置于光学触控装置所设置的感测区的侧边旁；

光穿透及反射元件，配置于该线光源与该侧边之间，该光穿透及反射元件包括基材以及配置于该基材上的光穿透及反射结构，该光穿透及反射结构包括多个从该基材的面向该线光源的表面突起的棱镜柱，以形成多个反射区与多个光穿透区，该些棱镜柱的长度方向平行于该侧边，每一棱镜柱具有至少一个反射面，而该些反射区包括该些反射面。

15.一种光学触控装置的光源组件，其特征是，其包括：

线光源，配置于光学触控装置所设置的感测区的侧边旁；以及

光穿透及反射元件，配置于该线光源与该侧边之间，该光穿透及反射元件包括多个光学微结构，其中每一个光学微结构包括面向该线光源的顶部、底部以及连接于该顶部与该底部之间的至少一个反射面，该底部与该顶部的至少其中之一包括平坦区，每一反射面相对于该平坦区倾斜。

16.根据权利要求15所述的光源组件，其特征是，该些光学微结构包括三角柱、梯形柱或三角柱和梯形柱两者的组合。

17.根据权利要求15所述的光源组件，其特征是，每一光学微结构的该底部为该平坦区，该顶部设有多个V形沟槽，而该些V形沟槽的多个槽壁分别为该反射面。

18.根据权利要求15所述的光源组件，其特征是，该线光源包括导光条，而该些光学微结构的该些顶部连接于该导光条。

19.根据权利要求15所述的光源组件，其特征是，相邻两光学微结构彼此相连。

20.根据权利要求15所述的光源组件，其特征是，相邻两光学微结构彼此间隔一段距离。