CN103207707A - 光学式触控模块 - Google Patents

Abstract

一种用于提供至少一感测区域的光学式触控模块，其包括：一反光单元、一第一光感测单元及一第二光感测单元。反光单元包括一部分地围绕感测区域的反光元件。第一光感测单元设置于感测区域的其中一边缘的外侧且邻近反光元件的其中一末端。第一光感测单元包括至少一第一发光元件、至少一第一光检测元件、及至少一随着时间来进行摆动的第一摆动式反射元件。第二光感测单元设置于感测区域的另外一边缘的外侧且邻近反光元件的另外一末端。第二光感测单元包括至少一第二发光元件、至少一第二光检测元件、及至少一随着时间来进行摆动的第二摆动式反射元件。

Description

光学式触控模块

技术领域

本发明涉及一种触控模块，尤指一种光学式触控模块。

背景技术

近年来，由于触控屏幕(触控面板)可以在屏幕上直接以物体或手指的触控操作来取代传统机械式的按钮操作，当使用者触控了屏幕上的图形时，屏幕上的触觉反馈系统可根据预先编程的程序驱动各种连接装置，并通过屏幕画面呈现生动的影音效果。

常见的触控屏幕的触控方式包括有电阻式、电容式、声波式与光学式等，其中光学式触控屏幕是利用光源接收遮断原理，当光线遭遮断时，即可获得收不到信号时接收器的所在位置，进而算出其精确的位置。光学式触控屏幕的组成元件，包括玻璃基板、发光装置、光接收器与镜头。光学式触控屏幕的装置方式是，将发光装置与光接收器配放于玻璃基板的右上顶角上，并在玻璃基板的左侧与下侧装置反光条。经由发光装置照亮远程的反光条，当手指或接触物遮断光线时，光接收器可以经过镜头收集到手指或接触物在玻璃基板的相对位置。

然而，所有的传统光学式触控屏幕都只能配合镜头来进行影像的撷取，而镜头除了较昂贵外，也有景深的物理限制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光学式触控模块，其可经由至少一可随着时间来进行摆动的摆动式反射元件的使用，以解决传统光学式触控屏幕只能配合镜头来进行影像的撷取，而导致成本高、受景深的物理限制的问题。

本发明其中一实施例所提供的一种用于提供至少一感测区域的光学式触控模块，其包括：一反光单元、一第一光感测单元、及一第二光感测单元。反光单元包括一部分地围绕感测区域的反光元件。第一光感测单元设置于感测区域的其中一边缘的外侧且邻近反光元件的其中一末端，其中第一光感测单元包括至少一第一发光元件、至少一邻近第一发光元件的第一光检测元件、及至少一邻近第一发光元件与第一光检测元件且随着时间来进行摆动的第一摆动式反射元件。第二光感测单元设置于感测区域的另外一边缘的外侧且邻近反光元件的另外一末端，其中第二光感测单元包括至少一第二发光元件、至少一邻近第二发光元件的第二光检测元件、及至少一邻近第二发光元件与第二光检测元件且随着时间来进行摆动的第二摆动式反射元件。

本发明另外一实施例所提供的一种用于提供至少一感测区域的光学式触控模块，其包括：一反光单元及一光感测单元。反光单元包括一部分地围绕感测区域的反光元件。光感测单元设置于感测区域的其中一边缘的外侧且邻近反光元件的其中一末端，其中光感测单元包括至少一发光元件、至少一邻近发光元件的光检测元件、及至少一邻近发光元件与光检测元件且随着时间来进行摆动的摆动式反射元件。

本发明另外再一实施例所提供的一种用于提供至少一感测区域的光学式触控模块，其包括：一反光单元及一光感测单元。反光单元包括一部分地围绕感测区域的反光元件。光感测单元设置于感测区域的其中一边缘的外侧且邻近反光元件的其中一末端，其中光感测单元包括至少一用于产生一第一相位信号的发光元件、至少一邻近发光元件且用于接收一第二相位信号以计算第一相位信号与第二相位信号两者之间的相位差的光检测元件、及至少一邻近发光元件与光检测元件且随着时间来进行摆动的摆动式反射元件。

综上所述，本发明实施例所提供的光学式触控模块，其可通过“至少一可随着时间来进行摆动的摆动式反射元件”的设计，以使得本发明的光学式触控模块可以产生一可随着时间在至少一感测区域内来进行扫射的扫射光束。

为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明之详细说明与附图，然而附图仅提供参考与说明，并非用来对本发明加以限制。

附图说明

图1为本发明第一实施例的俯视示意图。

图2为本发明第二实施例的俯视示意图。

图3为本发明第三实施例的俯视示意图。

图4为本发明第四实施例的俯视示意图。

图5为本发明第五实施例的俯视示意图。

图6为本发明第六实施例的俯视示意图。

图7为本发明第七实施例的俯视示意图。

其中，附图标记说明如下：

光学式触控模块      Z       感测区域            A

边缘                    A1

边缘                    A2

反光单元            1       反光元件            10

反光条                  100

末端                    10A

末端                    10B

光感测单元          2       基板                20

发光元件                21

光检测元件              22

摆动式反射元件          23

固定式反射元件          24

投射光束                L

扫射光束                S

反射光束                R

第一光感测单元      2A      第一基板            20A

第一发光元件            21A

第一光检测元件          22A

第一摆动式反射元件      23A

第一固定式反射元件      24A

第一投射光束            L1

第一扫射光束            S1

第一反射光束            R1

第二光感测单元     2B         第二基板        20B

第二发光元件              21B

第二光检测元件            22B

第二摆动式反射元件        23B

透镜元件                  23B’

第二固定式反射元件        24B

第二投射光束              L2

第二扫射光束              S2

第二反射光束              R2

手指               F

具体实施方式

〔第一实施例〕

请参阅图1所示，本发明第一实施例提供一种用于提供至少一感测区域A的光学式触控模块Z，其包括：一反光单元1、一第一光感测单元2A、及一第二光感测单元2B，其中使用者可通过手指(图未示)在感测区域A内移动的方式来操作光学式触控模块Z。

首先，反光单元1包括一部分地围绕感测区域A的反光元件10。举例来说，反光元件10可由至少三个依序连接在一起以形成一U字型的反光条100所组成。换言之，本发明可使用上述由至少三个反光条100所组成的U字型反光元件10来紧邻感测区域A的其中三面，以达到部分地包围感测区域A的目的。

再者，第一光感测单元2A可设置于感测区域A的其中一边缘A1的外侧且邻近反光元件10的其中一末端10A，其中第一光感测单元2A包括至少一第一发光元件21A、至少一邻近第一发光元件21A的第一光检测元件22A、及至少一邻近第一发光元件21A与第一光检测元件22A且随着时间来进行摆动的第一摆动式反射元件23A。另外，第一光感测单元2A还可更进一步包括一邻近反光元件10的其中一末端10A的第一基板20A，且第一发光元件21A、第一光检测元件22A、及第一摆动式反射元件23A皆设置在第一基板20A上。举例来说，第一发光元件21A可为发光二极管或激光等发光元件。第一光检测元件22A可为一光传感器。第一摆动式反射元件23A可为一微机电摆动式反射镜，其属于操作范围在微米范围内的微机电系统(MicroElectronic Mechanic System，MEMS)，且微机电摆动式反射镜可由多个可摆动的镜子所组成。

以此，当第一发光元件21A所产生的第一投射光束L1(例如不可见光)经过第一摆动式反射元件23A的反射时，第一投射光束L1可以转换成一投向反光元件10的第一扫射光束S1，且第一扫射光束S1可随着时间在感测区域A内来进行扫射。当第一扫射光束S1依序经过反光元件10及第一摆动式反射元件23A的反射时，第一扫射光束S1可以转换成一投射在第一光检测元件22A上的第一反射光束R1。换言之，第一发光元件21A所产生的第一投射光束L1可经过第一摆动式反射元件23A的反射以形成一投向反光元件10且随着时间在感测区域A内来进行扫射的第一扫射光束S1，且第一扫射光束S1可依序经过反光元件10及第一摆动式反射元件23A的反射以形成一投射在第一光检测元件22A上的第一反射光束R1。

此外，第二光感测单元2B可设置于感测区域A的另外一边缘A2的外侧且邻近反光元件10的另外一末端10B，其中第二光感测单元2B包括至少一第二发光元件21B、至少一邻近第二发光元件21B的第二光检测元件22B、及至少一邻近第二发光元件21B与第二光检测元件22B且随着时间来进行摆动的第二摆动式反射元件23B。另外，第二光感测单元2B还可进一步包括一邻近反光元件10的另外一末端10B的第二基板20B，且第二发光元件21B、第二光检测元件22B、及第二摆动式反射元件23B皆设置在第二基板20B上。举例来说，第二发光元件21B可为发光二极管或激光等发光元件。第二光检测元件22B可为一光传感器。第二摆动式反射元件23B可为一微机电摆动式反射镜，其属于操作范围在微米范围内的微机电系统(MEMS)，且微机电摆动式反射镜可由多个可摆动的镜子所组成。

以此，当第二发光元件21B所产生的第二投射光束L2(例如不可见光)经过第二摆动式反射元件23B的反射时，第二投射光束L2可以转换成一投向反光元件10的第二扫射光束S2，且第二扫射光束S2可随着时间在感测区域A内来进行扫射。当第二扫射光束S2依序经过反光元件10及第二摆动式反射元件23B的反射时，第二扫射光束S2可以转换成一投射在第二光检测元件22B上的第二反射光束R2。换言之，第二发光元件21B所产生的第二投射光束L2可经过第二摆动式反射元件23B的反射以形成一投向反光元件10且随着时间在感测区域A内来进行扫射的第二扫射光束S2，且第二扫射光束S2可依序经过反光元件10及第二摆动式反射元件23B的反射以形成一投射在第二光检测元件22B上的第二反射光束R2。

因此，由于第一扫射光束S1与第二扫射光束S2皆可随着时间在感测区域A内来进行扫射，所以本发明可利用“光源扫描”的方式将放置于感测区域A内的手指(图未示)的空间坐标(x，y)转换为时间坐标(t)；然后，当第一反射光束R1与第二反射光束R2分别投射在第一光检测元件22A与第二光检测元件22B上时，将手指的时间坐标(t)转换成空间坐标(x，y)；最后，再经过三角函数的计算即可得到使用者手指的正确坐标位置。

〔第二实施例〕

请参阅图2所示，本发明第二实施例提供一种用于提供至少一感测区域A的光学式触控模块Z，其包括：一反光单元1、一第一光感测单元2A、及一第二光感测单元2B。由图2与图1的比较可知，本发明第二实施例与第一实施例最大的差别在于：在第二实施例中，第一光感测单元2A还更进一步包括至少一邻近第一摆动式反射元件23A的第一固定式反射元件24A，且第二光感测单元2B还更进一步包括至少一邻近第二摆动式反射元件23B的第二固定式反射元件24B。再者，由于增加第一固定式反射元件24A与第二固定式反射元件24B的使用，所以第一摆动式反射元件23A与第二摆动式反射元件23B皆可处于横放的状态，以有效降低光学式触控模块Z的整体高度。

以此，第一发光元件21A所产生的第一投射光束L1可依序经过第一摆动式反射元件23A及第一固定式反射元件24A的反射以形成一投向反光元件10且随着时间在感测区域A内来进行扫射的第一扫射光束S1，且第一扫射光束S 1可依序经过反光元件10、第一固定式反射元件24A、及第一摆动式反射元件23A三者的反射以形成一投射在第一光检测元件22A上的第一反射光束R1。再者，第二发光元件21B所产生的第二投射光束L2可依序经过第二摆动式反射元件23B及第二固定式反射元件24B的反射以形成一投向反光元件10且随着时间在感测区域A内来进行扫射的第二扫射光束S2，且第二扫射光束S2可依序经过反光元件10、第二固定式反射元件24B、及第二摆动式反射元件23B三者的反射以形成一投射在第二光检测元件22B上的第二反射光束R2。

〔第三实施例〕

请参阅图3所示，本发明第三实施例提供一种用于提供至少一感测区域A的光学式触控模块Z，其包括：一反光单元1及一光感测单元2。由图3与图1的比较可知，本发明第三实施例与第一实施例最大的差别在于：第三实施例只使用单个的光感测单元2。光感测单元2设置于感测区域A的其中一边缘A1的外侧且邻近反光元件10的其中一末端10A，其中光感测单元2包括至少一发光元件21、至少一邻近发光元件21的光检测元件22、及至少一邻近发光元件21与光检测元件22且随着时间来进行摆动的摆动式反射元件23。此外，光感测单元2还更进一步包括一邻近反光元件10的其中一末端10A的基板20，且发光元件21、光检测元件22、及摆动式反射元件23皆设置在基板20上。举例来说，由于摆动式反射元件23可为一微机电摆动式反射镜，所以发光元件21所产生的投射光束L可经过摆动式反射元件23的反射以形成一投向反光元件10且随着时间在感测区域A内来进行扫射的扫射光束S，且扫射光束S可依序经过反光元件10及摆动式反射元件23的反射以形成一投射在光检测元件22上的反射光束R。

〔第四实施例〕

请参阅图4所示，本发明第四实施例提供一种用于提供至少一感测区域A的光学式触控模块Z，其包括：一反光单元1及一光感测单元2。由图4与图3的比较可知，本发明第四实施例与第三实施例最大的差别在于：在第四实施例中，光感测单元2设置于感测区域A的其中一边缘A1的外侧且邻近反光元件10的其中一末端10A，其中光感测单元2包括至少一用于产生一“第一相位信号”的发光元件21、至少一邻近发光元件21且用于接收一“第二相位信号”以计算第一相位信号与第二相位信号两者之间的相位差的光检测元件22、及至少一邻近发光元件21与光检测元件22且随着时间来进行摆动的摆动式反射元件23。

以此，由于发光元件21所产生的投射光束L可提供第一相位信号，所以当扫射光束S依序经过手指F及摆动式反射元件23的反射以形成一投射在光检测元件22上的反射光束R时，光检测元件22即可接收到反射光束R所夹带的第二相位信号，因此第一相位信号与第二相位信号两者之间的相位差即可经由光检测元件22来计算出，进而使得本发明即使只使用单个光感测单元2也可以检测出使用者手指F的正确坐标位置。

〔第五实施例〕

请参阅图5所示，本发明第五实施例提供一种用于提供至少一感测区域A的光学式触控模块Z，其包括：一反光单元1及一光感测单元2。由图5与图3的比较可知，本发明第五实施例与第三实施例最大的差别在于：在第五实施例中，光感测单元2还更进一步包括至少一邻近摆动式反射元件23的固定式反射元件24。

以此，当发光元件21所产生的投射光束L依序经过摆动式反射元件23及固定式反射元件24的反射时，投射光束L可以转换成一投向反光元件10的扫射光束S，且扫射光束S可随着时间在感测区域A内来进行扫射。当扫射光束S依序经过反光元件10、固定式反射元件24、及摆动式反射元件23三者的反射时，扫射光束S可以转换成一投射在光检测元件22上的反射光束R。换言之，发光元件21所产生的投射光束L可依序经过摆动式反射元件23及固定式反射元件24的反射以形成一投向反光元件10且随着时间在感测区域A内来进行扫射的扫射光束S，且扫射光束S可依序经过反光元件10、固定式反射元件24、及摆动式反射元件23三者的反射以形成一投射在光检测元件22上的反射光束R。

〔第六实施例〕

请参阅图6所示，本发明第六实施例提供一种用于提供至少一感测区域A的光学式触控模块Z，其包括：一反光单元1、一第一光感测单元2A、及一第二光感测单元2B。由图6与图1的比较可知，本发明第六实施例与第一实施例最大的差别在于：在相同位置上，第六实施例使用另一种第二光感测单元2B来取代第一实施例原来的第二光感测单元2B。第六实施例的第二光感测单元2B设置于感测区域A的另外一边缘A2的外侧且邻近反光元件10的另外一末端10B，其中第二光感测单元2B包括至少一第二发光元件21B、至少一邻近第二发光元件21B的第二光检测元件22B、及至少一邻近第二发光元件21B与第二光检测元件22B的透镜元件23B’。此外，第二光感测单元2B还更进一步包括一邻近反光元件10的另外一末端10B的第二基板20B，且第二发光元件21B、第二光检测元件22B、及透镜元件23B’皆设置在第二基板20B上。

举例来说，当第二发光元件21B所产生的第二投射光束L2经过反光元件10的反射时，第二投射光束L2可以转换成一第二反射光束R2，且第二反射光束R2可穿过透镜元件23B’以投射在第二光检测元件22B上。换言之，第二发光元件21B所产生的第二投射光束L2可经过反光元件10的反射以形成一第二反射光束R2，且第二反射光束R2可穿过透镜元件23B’以投射在第二光检测元件22B上。

〔第七实施例〕

请参阅图7所示，本发明第七实施例提供一种用于提供至少一感测区域A的光学式触控模块Z，其包括：一反光单元1、一第一光感测单元2A、及一第二光感测单元2B。由图7与图6的比较可知，本发明第七实施例与第六实施例最大的差别在于：在第七实施例中，第一光感测单元2A还更进一步包括至少一邻近第一摆动式反射元件23A的第一固定式反射元件24A。

以此，当第一发光元件21A所产生的第一投射光束L1依序经过第一摆动式反射元件23A及第一固定式反射元件24A的反射时，第一投射光束L1可以转换成一投向反光元件10的第一扫射光束S1，且第一扫射光束S1可随着时间在感测区域A内来进行扫射。当第一扫射光束S1依序经过反光元件10、第一固定式反射元件24A、及第一摆动式反射元件23A三者的反射时，第一扫射光束S1可以转换成一投射在第一光检测元件22A上的第一反射光束R1。换言之，第一发光元件21A所产生的第一投射光束L1可依序经过第一摆动式反射元件23A及第一固定式反射元件24A的反射以形成一投向反光元件10且随着时间在感测区域A内来进行扫射的第一扫射光束S1，且第一扫射光束S1可依序经过反光元件10、第一固定式反射元件24A、及第一摆动式反射元件23A三者的反射以形成一投射在第一光检测元件22A上的第一反射光束R1。

〔实施例的可能功效〕

综上所述，本发明实施例所提供的光学式触控模块，其可通过“至少一可随着时间来进行摆动的摆动式反射元件”的设计，以使得本发明的光学式触控模块可以产生一可随着时间在至少一感测区域内来进行扫射的扫射光束，由于避免如现有技术那样使用镜头来进行影像的撷取，因而解决了使用镜头所导致的成本高、受景深的物理限制的问题。

以上所述仅为本发明的较佳可行实施例，并非因此局限本发明的专利范围，故凡运用本发明说明书及附图内容所为的等效技术变化，均包含于本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种光学式触控模块，其用于提供至少一感测区域，其特征在于，包括：

一反光单元，其包括一部分地围绕上述至少一感测区域的反光元件；

一第一光感测单元，其设置于上述至少一感测区域的其中一边缘的外侧且邻近该反光元件的其中一末端，其中该第一光感测单元包括至少一第一发光元件、至少一邻近上述至少一第一发光元件的第一光检测元件、及至少一邻近上述至少一第一发光元件与上述至少一第一光检测元件且随着时间来进行摆动的第一摆动式反射元件；以及

一第二光感测单元，其设置于上述至少一感测区域的另外一边缘的外侧且邻近该反光元件的另外一末端，其中该第二光感测单元包括至少一第二发光元件、至少一邻近上述至少一第二发光元件的第二光检测元件、及至少一邻近上述至少一第二发光元件与上述至少一第二光检测元件且随着时间来进行摆动的第二摆动式反射元件。

2.如权利要求1所述的光学式触控模块，其特征在于，上述至少一第一发光元件所产生的第一投射光束经过上述至少一第一摆动式反射元件的反射以形成一投向该反光元件且随着时间在上述至少一感测区域内来进行扫射的第一扫射光束，且该第一扫射光束依序经过该反光元件及上述至少一第一摆动式反射元件的反射以形成一投射在上述至少一第一光检测元件上的第一反射光束，其中上述至少一第二发光元件所产生的第二投射光束经过上述至少一第二摆动式反射元件的反射以形成一投向该反光元件且随着时间在上述至少一感测区域内来进行扫射的第二扫射光束，且该第二扫射光束依序经过该反光元件及上述至少一第二摆动式反射元件的反射以形成一投射在上述至少一第二光检测元件上的第二反射光束。

3.如权利要求1所述的光学式触控模块，其特征在于，该第一光感测单元包括至少一邻近上述至少一第一摆动式反射元件的第一固定式反射元件，且该第二光感测单元包括至少一邻近上述至少一第二摆动式反射元件的第二固定式反射元件。

4.如权利要求3所述的光学式触控模块，其特征在于，上述至少一第一发光元件所产生的第一投射光束依序经过上述至少一第一摆动式反射元件及上述至少一第一固定式反射元件的反射以形成一投向该反光元件且随着时间在上述至少一感测区域内来进行扫射的第一扫射光束，且该第一扫射光束依序经过该反光元件、上述至少一第一固定式反射元件、及上述至少一第一摆动式反射元件的反射以形成一投射在上述至少一第一光检测元件上的第一反射光束，其中上述至少一第二发光元件所产生的第二投射光束依序经过上述至少一第二摆动式反射元件及上述至少一第二固定式反射元件的反射以形成一投向该反光元件且随着时间在上述至少一感测区域内来进行扫射的第二扫射光束，且该第二扫射光束依序经过该反光元件、上述至少一第二固定式反射元件、及上述至少一第二摆动式反射元件的反射以形成一投射在上述至少一第二光检测元件上的第二反射光束。

5.一种光学式触控模块，其用于提供至少一感测区域，其特征在于，包括：

一反光单元，其包括一部分地围绕上述至少一感测区域的反光元件；以及

一光感测单元，其设置于上述至少一感测区域的其中一边缘的外侧且邻近该反光元件的其中一末端，其中该光感测单元包括至少一发光元件、至少一邻近上述至少一发光元件的光检测元件、及至少一邻近上述至少一发光元件与上述至少一光检测元件且随着时间来进行摆动的摆动式反射元件。

6.如权利要求5所述的光学式触控模块，其特征在于，上述至少一发光元件所产生的投射光束经过上述至少一摆动式反射元件的反射以形成一投向该反光元件且随着时间在上述至少一感测区域内来进行扫射的扫射光束，且该扫射光束依序经过该反光元件及上述至少一摆动式反射元件的反射以形成一投射在上述至少一光检测元件上的反射光束。

7.如权利要求5所述的光学式触控模块，其特征在于，该光感测单元包括至少一邻近上述至少一摆动式反射元件的固定式反射元件，上述至少一发光元件所产生的投射光束依序经过上述至少一摆动式反射元件及上述至少一固定式反射元件的反射以形成一投向该反光元件且随着时间在上述至少一感测区域内来进行扫射的扫射光束，且该扫射光束依序经过该反光元件、上述至少一固定式反射元件、及上述至少一摆动式反射元件的反射以形成一投射在上述至少一光检测元件上的反射光束。

8.一种光学式触控模块，其用于提供至少一感测区域，其特征在于，包括：

一反光单元，其包括一部分地围绕上述至少一感测区域的反光元件；以及

一光感测单元，其设置于上述至少一感测区域的其中一边缘的外侧且邻近该反光元件的其中一末端，其中该光感测单元包括至少一用于产生一第一相位信号的发光元件、至少一邻近上述至少一发光元件且用于接收一第二相位信号以计算该第一相位信号与该第二相位信号两者之间的相位差的光检测元件、及至少一邻近上述至少一发光元件与上述至少一光检测元件且随着时间来进行摆动的摆动式反射元件。

9.如权利要求8所述的光学式触控模块，其特征在于，上述至少一发光元件所产生的投射光束经过上述至少一摆动式反射元件的反射以形成一投向该反光元件且随着时间在上述至少一感测区域内来进行扫射的扫射光束，且该扫射光束依序经过该反光元件及上述至少一摆动式反射元件的反射以形成一投射在上述至少一光检测元件上的反射光束。

10.如权利要求8所述的光学式触控模块，其特征在于，该光感测单元包括至少一邻近上述至少一摆动式反射元件的固定式反射元件，上述至少一发光元件所产生的投射光束依序经过上述至少一摆动式反射元件及上述至少一固定式反射元件的反射以形成一投向该反光元件且随着时间在上述至少一感测区域内来进行扫射的扫射光束，且该扫射光束依序经过该反光元件、上述至少一固定式反射元件、及上述至少一摆动式反射元件的反射以形成一投射在上述至少一光检测元件上的反射光束。

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