CN103982857B - 光学透镜、摄像装置以及光学触控系统 - Google Patents

光学透镜、摄像装置以及光学触控系统 Download PDF

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Abstract

一种光学透镜、摄像装置以及光学触控系统，光学透镜可装设于一摄像装置的一摄像镜头的前方。摄像装置的一发光元件能发出一光束。光学透镜包括一对周边补光部以及一中央发散部。各个周边补光部具有一第一凸曲面以及一相对第一凸曲面的第一凹曲面。中央发散部连接在这些周边补光部之间，并具有一第二凹曲面与一相对第二凹曲面的入光面，其中第二凹曲面邻接在这些第一凸曲面之间，而入光面邻接在这些第一凹曲面之间。光束的光轴依序通过入光面与第二凹曲面，而光束的多条光线依序通过这些第一凹曲面与这些第一凸曲面。

Description

光学透镜、摄像装置以及光学触控系统
技术领域
本发明涉及可应用于触控系统的元件以及此触控系统，且特别是有关于可应用于光学触控系统的光学透镜与摄像装置，以及上述光学触控系统。
背景技术
现有的触控技术已发展出一种光学触控系统。这种触控系统通常包括多个影像感测元件(image sensor)以及多个红外光发光二极管(Infrared Light Emitting Diode，IRLED)，其中影像感测元件例如是互补式金属氧化物半导体(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor，CMOS)或电荷耦合元件(Charge-Coupled Device，CCD)。
光学触控系统具有一面供物件接触的触控平面(contact plane)。当光学触控系统运行时，这些红外光发光二极管会发出红外光，而这些红外光会在上述触控平面的上方传递。当有物件，例如手指或触控笔(stylus)，接触于触控平面时，此物件会挡住部分红外光，从而在触控平面上形成阴影。此时，这些影像感测元件能感测到此阴影，而光学触控系统则利用此阴影计算出物件在触控平面上的位置，进而达到触控的功能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种光学透镜，其能应用于光学触控系统，其中此光学触控系统具有多个摄像模块与多个发光元件，而上述光学透镜能改变摄像模块的视角(angleof view)以及发光元件的光强度分布。
本发明的目的在于提供一种摄像装置，其包括上述摄像模块、发光元件以及光学透镜。
本发明的目的在于提供一种光学触控系统，其采用上述光学透镜。
本发明一实施例提出一种光学透镜，其适于装设于一摄像装置的一摄像镜头的前方，其中摄像装置的一发光元件适于发出一光束。光学透镜包括一对周边补光部以及一中央发散部。各个周边补光部具有一第一凸曲面以及一相对第一凸曲面的第一凹曲面。中央发散部连接在这些周边补光部之间，并具有一第二凹曲面与一相对第二凹曲面的入光面，其中第二凹曲面邻接在这些第一凸曲面之间，而入光面邻接在这些第一凹曲面之间。光束的光轴依序通过入光面与第二凹曲面，而光束的多条光线依序通过这些第一凹曲面与这些第一凸曲面。
本发明另一实施例提出一种摄像装置，其包括一摄像模块、一发光元件、上述光学透镜以及一组装壳。摄像模块包括一摄像镜头。发光元件固定在摄像模块上，并用于发出一光束。上述光束的光轴与摄像镜头的光轴依序通过入光面与第二凹曲面，而光束的多条光线依序通过这些第一凹曲面与这些第一凸曲面。组装壳包括一容置框与一固定组件。容置框围绕光学透镜，并且暴露这些第一凹曲面、这些第一凸曲面、入光面以及第二凹曲面。固定组件连接容置框，并固定摄像模块。
本发明另一实施例提出一种光学触控系统，其包括一面板、多个上述摄像装置以及一处理单元。面板具有一平面，而这些摄像装置设置于面板的侧边。各个摄像装置的摄像模块用于撷取位在面板平面上的至少一物件的一影像信息，以产生对应的一影像信号。处理单元接收这些影像信号并产生对应至少一物件的一坐标信号。
本发明另一实施例提出一种光学触控系统，其包括一面板、至少一初始摄像装置及至少一上述摄像装置。面板具有一平面。至少一初始摄像装置设置于所述面板的侧边。至少一上述摄像装置设置于所述面板的侧边。
利用周边补光部与中央发散部，本发明的光学透镜能应用于光学触控系统，并可改变摄像模块的视角。其次，周边补光部与中央发散部能改变发光元件所发出的光线的行进方向，以使光学透镜得以改变发光元件的光强度分布。
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的详细说明与附图，但是此等说明与所附图式仅用来说明本发明，而非对本发明的权利范围作任何的限制。
附图说明
图1A是本发明一实施例的摄像装置的立体示意图。
图1B是图1A中摄像装置的分解示意图。
图1C是从其它方向观看图1A中的摄像装置的立体示意图。
图2是图1B中光学透镜的前视示意图。
图3A是用来制作图2中光学透镜的镜片的前视示意图。
图3B是图3A中的镜片的后视示意图。
图4是图1A中摄像装置在移除组装壳的后的俯视示意图。
图5是本发明一实施例的光学触控系统的俯视示意图。
其中，附图标记说明如下：
20：镜片
21、22：内凹曲面
24：外凸曲面
100：摄像装置
110：摄像模块
112：摄像镜头
120：发光元件
130：组装壳
132：容置框
134：固定组件
134a：固定条
200：光学透镜
210：中央发散部
212：入光面
214：第二凹曲面
216b：第二下平面
216t：第二上平面
220：周边补光部
222：第一凹曲面
224：第一凸曲面
226b：第一下平面
226t：第一上平面
300：光学触控系统
310：初始摄像装置
320：处理单元
330：面板
340：反光条
A1、A2：光轴
E1：固定末端
E2：连接端
H1：出光口
H2：入光口
L1：光束
L11、L12：光线
V1：第一视角
V2：第二视角
V3：第三视角
V4：初始视角
具体实施方式
图1A是本发明一实施例的摄像装置的立体示意图，而图1B是图1A中摄像装置的分解示意图。请参阅图1A与图1B，摄像装置100的应用领域广泛，例如摄像装置100可应用于光学触控系统，并且能发出光束(light beam)以及撷取至少一个物件的影像信息，其中此物件例如是操作光学触控系统的手指或触控笔，而上述影像信息例如是物件挡住上述部分光束而形成的阴影。
摄像装置100包括摄像模块110、发光元件120、光学透镜200以及组装壳130。摄像模块110包括摄像镜头112，而摄像镜头112可具有影像感测元件，例如互补式金属氧化物半导体(CMOS)或电荷耦合元件(CCD)。因此，摄像模块110能从摄像镜头112接收光线，并且撷取影像。
发光元件120固定在摄像模块110上。例如，发光元件120可采用黏合(sticking)、螺丝锁固(screwing)或扣合(fastening)的方式与摄像模块110结合，从而固定在摄像模块110上。发光元件120可以是一种发光二极管(LED)，并且能发出光线，其中此光线可为不可见光(invisible light)，例如红外光。因此，发光元件120可以是红外光发光二极管。此外，发光元件120所发出的光线也可以是可见光(visible light)。
光学透镜200与摄像模块110二者装设于组装壳130，以使光学透镜200、摄像模块110与组装壳130结合在一起。组装壳130可包括容置框132与固定组件134。容置框132围绕光学透镜200，即光学透镜200配置在容置框132内。固定组件134连接容置框132，并固定摄像模块110。组装壳130的材料可为塑料、金属或陶瓷等，且固定组件134与容置框132可以是一体成型。例如，组装壳130可用射出成形、金属冲压或金属挤压的方式来形成。利用组装壳130，光学透镜200能装设于摄像镜头112前方，以使摄像镜头112能从光学透镜200撷取影像。
光学透镜200包括中央发散部210与一对周边补光部220。中央发散部210位在这些周边补光部220之间，并连接这些周边补光部220。各个周边补光部220具有第一凹曲面222与第一凸曲面224，其中第一凹曲面222相对于第一凸曲面224。中央发散部210具有入光面212与第二凹曲面214，其中入光面212相对于第二凹曲面214。此外，中央发散部210的第二凹曲面214邻接在这些周边补光部220的第一凸曲面224之间，而中央发散部210的入光面212邻接在这些周边补光部220的第一凹曲面222之间。
在中央发散部210中，入光面212可为平面或内凹曲面，且入光面212的曲率可以大于第二凹曲面214的曲率，即入光面212的弯曲幅度可大于第二凹曲面214的弯曲幅度。在同一个周边补光部220中，第一凸曲面224的曲率可以小于第一凹曲面222的曲率。也就是说，第一凹曲面222的弯曲幅度可大于第一凸曲面224的弯曲幅度。
基于周边补光部220的第一凹曲面222与第一凸曲面224，以及中央发散部210的入光面212与第二凹曲面214，各个周边补光部220会具有第一焦距，而中央发散部210会具有第二焦距，其中第一焦距与第二焦距皆小于零，也就是第一焦距与第二焦距都是负值。因此，光学透镜200具有将光束朝第二凹曲面214向外发散的功能。
在本实施例的组装壳130中，固定组件134可以包括一对固定条134a，而摄像模块110固定在这些固定条134a之间。具体而言，各条固定条134a具有固定末端E1以及连接端E2，而在同一条固定条134a中，固定末端E1相对于连接端E2。这些连接端E2连接容置框132，而摄像模块110固定在这些固定末端E1之间。这些固定末端E1可以直接夹固摄像模块110。或者，这些固定末端E1可利用胶材(adhesive)来黏合摄像模块110。
图1C是从其它方向观看图1A中的摄像装置的立体示意图。请参阅图1B与图1C，容置框132暴露光学透镜200的表面，其包括第一凹曲面222、入光面212、第一凸曲面224以及第二凹曲面214。详细而言，容置框132具有出光口H1以及入光口H2，其中出光口H1相对于入光口H2。出光口H1与入光口H2皆暴露光学透镜200的表面，其中出光口H1暴露这些第一凸曲面224与第二凹曲面214，而入光口H2暴露这些第一凹曲面222与入光面212。
请参阅图1A与图1C，入光口H2位在这些连接端E2之间，而这些固定条134a是从入光口H2的周围而延伸。发光元件120具有光轴A1，而摄像模块110的摄像镜头112具有光轴A2。从图1A与图1C来看，可以看出光轴A1与光轴A2二者大致上平行，所以光轴A1与光轴A2大致上可皆位于同一平面。在较佳实施例中，光轴A1与光轴A2二者共同位于的平面可与水平面(horizontal)垂直。此外，光轴A1与光轴A2二者会依序通过入光面212与第二凹曲面214。
另外，各条固定条134a的延伸方向可以是既不平行，也不垂直于光轴A1与光轴A2，其中固定条134a的延伸方向代表固定条134a的走向。也就是说，同一条固定条134a的固定末端E1与连接端E2之间的联机的方向整体上为上述延伸方向。因此，从摄像装置100的外观来看，这些固定条134a显然不平行也不垂直于光轴A1及光轴A2，且这些固定条134a彼此也不平行。
请参阅图1B与图2，其中图2是图1B中光学透镜200的前视示意图。各个周边补光部220更具有第一上平面226t与第一下平面226b，而中央发散部210更具有第二上平面216t与第二下平面216b。从图1B与图2可以看出，在同一个周边补光部220中，第一凸曲面224与第一凹曲面222皆位在第一上平面226t与第一下平面226b之间。在中央发散部210中，第二凹曲面214与入光面212皆位在第二上平面216t与第二下平面216b之间。
这些周边补光部220的相对二平面分别与中央发散部210的相对二平面切齐，其中这些周边补光部220的第一上平面226t与中央发散部210的第二上平面216t切齐，而这些周边补光部220的第一下平面226b与中央发散部210的第二下平面216b切齐，以使光学透镜200的形状可呈现平板状，如图1B与图2所示。
图3A是用来制作图2中光学透镜的镜片的前视示意图，而图3B是图3A中的镜片的后视示意图。请参阅图3A与图3B，光学透镜200可以是切割镜片(lens)20而形成，其中镜片20可用玻璃或透明的塑料材料制作而成。镜片20具有内凹曲面21、内凹曲面22以及外凸曲面24，其中内凹曲面21相对于内凹曲面22，而外凸曲面24为环状曲面，并围绕及邻接内凹曲面21。此外，内凹曲面21与内凹曲面22二者可以是二次曲面，其例如是抛物曲面、球面、椭圆球面或双曲面。
光学透镜200可以是沿着图3A与图3B所示的二条虚线切割镜片20而形成。在沿着这些虚线切割镜片20之后，其中一条虚线对应镜片20的地方会形成第一上平面226t与第二上平面216t，而另一条虚线对应镜片20的地方则会形成第一下平面226b与第二下平面216b(请参考图2)。此外，图3A与图3B中的各条虚线实质上为直线，所以在切割镜片20之后，第一上平面226t会与第二上平面216t切整，而第一下平面226b会与第二下平面216b切整。
在切割镜片20之后，镜片20会分成三个部分，而镜片20的中间部分会被保留。此镜片20的中间部分即为光学透镜200(图3A与图3B未标示)，其中部分内凹曲面21会形成中央发散部210的第二凹曲面214，部分外凸曲面24会形成周边补光部220的第一凸曲面224，而部分内凹曲面22会形成中央发散部210的入光面212以及周边补光部220的第一凹曲面222。由此可知，这些第一凸曲面224位于同一面外凸曲面24，而这些第一凹曲面222与入光面212皆位于同一面内凹曲面22，如图3A与图3B所示。
图4是图1A中摄像装置在移除组装壳之后的俯视示意图。请参阅图4，发光元件120能发出光束L1。光束L1的光轴为发光元件120的光轴A1，且光束L1具有多条光线L11与L12。当发光元件120发出光束L1时，光线L11依序通过第一凹曲面222与第一凸曲面224，而光线L12依序通过入光面212与第二凹曲面214。
由于周边补光部220具有负值的第一焦距，且中央发散部210也具有负值的第二焦距，因此周边补光部220与中央发散部210皆具有将光束L1发散的功能，即周边补光部220与中央发散部210二者会让光线L11与L12的行进方向更偏离光轴A1。此外，周边补光部220的第一焦距的绝对值可以大于中央发散部210的第二焦距的绝对值。
由于周边补光部220与中央发散部210二者皆能让光线L11与L12的行进方向更偏离光轴A1，因此光学透镜200能将光束L1发散，以增加光束L1的发散角。所以，光学透镜200能降低光束L1在光轴A1以及光轴A1邻近区域内的光强度，并提高光束L1在远离光轴A1区域内的光强度，从而让光束L1的光强度分布变的较为均匀。
此外，由于摄像镜头112的光轴A2(请参考图1A与图1C)与光轴A1二者大致上平行，且光轴A1与光轴A2皆依序通过入光面212与第二凹曲面214，因此根据光路可逆性的原理(principle of reversibility of light)，光学透镜200能增加摄像镜头112的视角，以使摄像镜头112能在较大视角所对应的位置上撷取到影像，进而增加摄像镜头112的视野(Field Of View，FOV)。
须说明的是，由于图4为摄像装置100(已移除组装壳130)的俯视示意图，所以图4是从水平面上方，并以垂直水平面的方向来观看摄像装置100而绘成。因此，在图4中，第一上平面226t与第二上平面216t二者大致上与水平面平行。由于在较佳实施例中，发光元件120的光轴A1与摄像镜头112的光轴A2二者所共同位于的平面会与水平面垂直，以至于在图4的摄像装置100中，光轴A1大致上完全重叠于光轴A2。由此可知，图4中光轴A1的位置及走向相同于光轴A2的位置及走向。
另外，根据不同的第一凹曲面222、第一凸曲面224、入光面212与第二凹曲面214的设计，例如第一凹曲面222、第一凸曲面224、入光面212及/或第二凹曲面214的曲率或曲面类型(例如抛物曲面、球面、椭圆球面或双曲面)，光学透镜200可改变光束L1的发散角以及摄像镜头112的视角，以得到所需要的光束L1发散角以及摄像镜头112的视野，从而满足各种光学需求。
图5是本发明一实施例的光学触控系统的俯视示意图。请参阅图5，光学触控系统300包括面板330、多个摄像装置100、多个初始摄像装置310、处理单元320以及多个反光条340。面板330具有平面，而图5所示的面板330是从上述平面俯看所绘示，即图5已绘示出面板330的平面。面板330可为显示面板、透明板(例如玻璃板或塑料板)或不透明板。上述显示面板例如是液晶显示面板(Liquid Crystal Display Panel，LCD Panel)，而光学触控系统300可用来作为触控显示屏幕或不具屏幕显示功能的触控垫(touch pad)。
面板330实质上为一块矩形板，而面板330的平面的形状可为矩形，所以面板330的平面具有四条直线边缘。这些摄像装置100与初始摄像装置310皆设置于面板330的侧边，而各条反光条340位于其中一条直线边缘。
在图5中，光学触控系统300所包括的摄像装置100与初始摄像装置310的总数量为七个，其中四个初始摄像装置310分别位于面板330平面的四个角落，而三个摄像装置100位于其中一条直线边缘，并位于其中二个初始摄像装置310之间。所以，二个初始摄像装置310与三个摄像装置100位于同一条直线边缘。
初始摄像装置310实质上为未加装光学透镜200与组装壳130的摄像装置100，所以初始摄像装置310可包括摄像模块110与发光元件120，但不包括光学透镜200与组装壳130。不过，虽然初始摄像装置310不包括光学透镜200，但初始摄像装置310也可包括有别于光学透镜200的其它种类光学元件。当光学触控系统300运行时，初始摄像装置310与摄像装置100发出光束L1(图5未绘示光束L1。请参考图4)，而光束L1会在面板330的平面上方传递，并且被这些反光条340所反射。当手指或触控笔等物件接触面板330时，部分光束L1会被挡住，从而在面板330上形成阴影。
此时，初始摄像装置310与摄像装置100二者的摄像模块110(图5未标示)会撷取此物件的影像信息，也就是上述阴影的影像，并产生对应的影像信号。处理单元320接收这些初始摄像装置310与摄像装置100所产生的影像信号，并据此产生对应物件的坐标信号，进而达到触控的功能。此外，处理单元320可以是微处理器(microcontroller)或中央处理器(Central Processing Unite，CPU)。
摄像装置100的摄像模块110具有第一视角V1，而初始摄像装置310具有初始视角V4。由于初始摄像装置310实质上为未加装光学透镜200与组装壳130的摄像装置100，所以初始视角V4相等于第一视角V1。光学透镜200可改变光束L1的发散角及摄像镜头112的视角(请参考图4)，所以光学透镜200能改变第一视角V1，使得初始摄像装置310与摄像装置100二者视野彼此不同。
如此，利用两种视野不同的初始摄像装置310与摄像装置100，可以提高所有初始摄像装置310与摄像装置100的共同视野涵盖率，即增加所有初始摄像装置310与摄像装置100在面板330平面上共同检测手指或触控笔等物件的范围，进而帮助光学触控系统300的触控质量提升。
此外，根据不同的第一凹曲面222、第一凸曲面224、入光面212与第二凹曲面214的设计，光学透镜200能改变光束L1的发散角以及摄像镜头112的视野。因此，采用二种以上不同设计的光学透镜200，可使光学触控系统300具有两种以上视野不同的摄像装置100，以满足各种不同类型或规格的光学触控系统300。所以，至少两个摄像装置100所具有的两个光学透镜200的设计可以互不相同，以使这两个摄像装置100的视野彼此不同。
以图5为例，光学触控系统300的所有光学透镜200的设计并不全然相同，以至于有的光学透镜200能改变第一视角V1为第二视角V2(如图5中位于左右两边的摄像装置100)，而有的光学透镜200能改变第一视角V1为第三视角V3(如图5中位于中间的摄像装置100)，其中第二视角V2与第三视角V3皆大于第一视角V1，且第二视角V2不等于第三视角V3。如此，利用二种或二种以上不同设计的光学透镜200，这些摄像装置100可具有多种视角，以满足各种不同类型或规格的光学触控系统300。
在图5的光学触控系统300中，摄像装置100与初始摄像装置310的总数量为七个，其中初始摄像装置310的数量有四个，而摄像装置100的数量为三个。然而，在其它实施例中，光学触控系统300所包括的摄像装置100与初始摄像装置310的总数量可为二个至六个，或七个以上。
其次，摄像装置100的数量可仅为一个，即光学透镜200的数量仅为一个，而初始摄像装置310的数量可为一个或多个。另外，光学触控系统300可只包括摄像装置100，而不包括任何初始摄像装置310，即光学触控系统300的所有摄像装置100都包括光学透镜200。因此，图5中的光学触控系统300所包括的摄像装置100与初始摄像装置310的数量及配置位置仅供举例说明，并非限定本发明。
综上所述，本发明的光学透镜能改变摄像模块的视角，并且能应用于光学触控系统。因此，光学触控系统可采用上述光学透镜来改变摄像装置的视野，以增加所有摄像装置共同检测物件的范围，进而帮助光学触控系统的触控质量提升。此外，本发明的光学透镜还能改变发光元件的光强度分布，让发光元件所发出的光束的光强度分布变的较为均匀，从而降低发生曝光过度或曝光不足的机率。
以上所述仅为本发明的实施例，其并非用以限定本发明的专利保护范围。任何熟习相像技艺的人员，在不脱离本发明的精神与范围内，所作的更动及润饰的等效替换，仍为本发明的专利保护范围内。

Claims (24)

1.一种光学透镜，其特征在于，所述光学透镜用于装设于摄像装置的摄像镜头的前方，所述摄像装置的发光元件适于发出光束，而所述光学透镜包括：
一对周边补光部，各周边补光部具有第一凸曲面以及相对所述第一凸曲面的第一凹曲面；以及
中央发散部，连接在所述一对周边补光部之间，并具有第二凹曲面与相对所述第二凹曲面的入光面，其中所述第二凹曲面邻接在多个所述第一凸曲面之间，而所述入光面邻接在多个所述第一凹曲面之间，所述光束的光轴依序通过所述入光面与所述第二凹曲面，而所述光束的多条光线依序通过多个所述第一凹曲面与多个所述第一凸曲面；
其中，各周边补光部还具有第一上平面与第一下平面，且所述第一凸曲面与所述第一凹曲面皆位于所述第一上平面与所述第一下平面之间，所述中央发散部还具有第二上平面与第二下平面，且所述第二凹曲面与所述入光面皆位于所述第二上平面与所述第二下平面之间。
2.如权利要求1所述的光学透镜，其特征在于，多个所述第一上平面与所述第二上平面切齐，多个所述第一下平面与所述第二下平面切齐。
3.如权利要求1所述的光学透镜，其特征在于，所述光学透镜用以将所述光束朝所述第二凹曲面向外发散。
4.如权利要求1所述的光学透镜，其特征在于，多个所述第一凸曲面位于同一外凸曲面，而多个所述第一凹曲面位于同一内凹曲面。
5.如权利要求1所述的光学透镜，其特征在于，所述一对周边补光部与中央发散部为一体成型。
6.一种光学透镜，其特征在于，所述光学透镜用于装设于摄像装置的摄像镜头的前方，所述摄像装置的发光元件适于发出光束，而所述光学透镜包括：
一对周边补光部，各周边补光部具有第一凸曲面以及相对所述第一凸曲面的第一凹曲面；以及
中央发散部，连接在所述一对周边补光部之间，并具有第二凹曲面与相对所述第二凹曲面的入光面，其中所述第二凹曲面邻接在多个所述第一凸曲面之间，而所述入光面邻接在多个所述第一凹曲面之间，所述光束的光轴依序通过所述入光面与所述第二凹曲面，而所述光束的多条光线依序通过多个所述第一凹曲面与多个所述第一凸曲面；
其中，所述入光面为内凹曲面；
其中，所述入光面的曲率大于所述第二凹曲面的曲率。
7.如权利要求6所述的光学透镜，其特征在于，所述光学透镜用以将所述光束朝所述第二凹曲面向外发散。
8.如权利要求6所述的光学透镜，其特征在于，多个所述第一凸曲面位于同一外凸曲面，而多个所述第一凹曲面位于同一内凹曲面。
9.如权利要求6所述的光学透镜，其特征在于，所述一对周边补光部与中央发散部为一体成型。
10.一种光学透镜，其特征在于，所述光学透镜用于装设于摄像装置的摄像镜头的前方，所述摄像装置的发光元件适于发出光束，而所述光学透镜包括：
一对周边补光部，各周边补光部具有第一凸曲面以及相对所述第一凸曲面的第一凹曲面；以及
中央发散部，连接在所述一对周边补光部之间，并具有第二凹曲面与相对所述第二凹曲面的入光面，其中所述第二凹曲面邻接在多个所述第一凸曲面之间，而所述入光面邻接在多个所述第一凹曲面之间，所述光束的光轴依序通过所述入光面与所述第二凹曲面，而所述光束的多条光线依序通过多个所述第一凹曲面与多个所述第一凸曲面；
其中，所述第一凸曲面的曲率小于所述第一凹曲面的曲率。
11.如权利要求10所述的光学透镜，其特征在于，所述光学透镜用以将所述光束朝所述第二凹曲面向外发散。
12.如权利要求10所述的光学透镜，其特征在于，多个所述第一凸曲面位于同一外凸曲面，而多个所述第一凹曲面位于同一内凹曲面。
13.如权利要求10所述的光学透镜，其特征在于，所述一对周边补光部与中央发散部为一体成型。
14.一种光学透镜，其特征在于，所述光学透镜用于装设于摄像装置的摄像镜头的前方，所述摄像装置的发光元件适于发出光束，而所述光学透镜包括：
一对周边补光部，各周边补光部具有第一凸曲面以及相对所述第一凸曲面的第一凹曲面；以及
中央发散部，连接在所述一对周边补光部之间，并具有第二凹曲面与相对所述第二凹曲面的入光面，其中所述第二凹曲面邻接在多个所述第一凸曲面之间，而所述入光面邻接在多个所述第一凹曲面之间，所述光束的光轴依序通过所述入光面与所述第二凹曲面，而所述光束的多条光线依序通过多个所述第一凹曲面与多个所述第一凸曲面；
其中，各周边补光部具有第一焦距，而所述中央发散部具有第二焦距，所述第一焦距与所述第二焦距皆小于零，且所述第一焦距的绝对值大于所述第二焦距的绝对值。
15.如权利要求14所述的光学透镜，其特征在于，所述光学透镜用以将所述光束朝所述第二凹曲面向外发散。
16.如权利要求14所述的光学透镜，其特征在于，多个所述第一凸曲面位于同一外凸曲面，而多个所述第一凹曲面位于同一内凹曲面。
17.如权利要求14所述的光学透镜，其特征在于，所述一对周边补光部与中央发散部为一体成型。
18.一种摄像装置，其特征在于，所述摄像装置包括：
摄像模块，包括摄像镜头；
发光元件，固定在所述摄像模块上，并用于发出光束；
光学透镜，装设于所述摄像镜头前方，以使所述摄像镜头从所述光学透镜撷取影像，所述光学透镜包括：
一对周边补光部，各周边补光部具有第一凸曲面以及相对所述第一凸曲面的第一凹曲面；及
中央发散部，连接在所述一对周边补光部之间，并具有第二凹曲面与相对所述第二凹曲面的入光面，其中所述第二凹曲面邻接在多个所述第一凸曲面之间，而所述入光面邻接在多个所述第一凹曲面之间，所述光束的光轴与所述摄像镜头的光轴依序通过所述入光面与所述第二凹曲面，而所述光束的多条光线依序通过多个所述第一凹曲面与多个所述第一凸曲面；
组装壳，包括：
容置框，围绕所述光学透镜，并且暴露多个所述第一凹曲面、多个所述第一凸曲面、所述入光面以及所述第二凹曲面；以及
固定组件，连接所述容置框，并固定所述摄像模块。
19.如权利要求18所述的摄像装置，其特征在于，所述固定组件包括一对固定条，所述摄像模块固定在所述一对固定条之间。
20.如权利要求19所述的摄像装置，其特征在于，各固定条具有固定末端以及相对所述固定末端的连接端，多个所述连接端连接所述容置框，而所述摄像模块固定在多个所述固定末端之间。
21.如权利要求20所述的摄像装置，其特征在于，所述容置框具有入光口以及相对所述入光口的出光口，所述入光口暴露多个所述第一凹曲面与所述入光面，并位在多个所述连接端之间，而所述出光口暴露多个所述第一凸曲面与所述第二凹曲面。
22.如权利要求19所述的摄像装置，其特征在于，各固定条的延伸方向与所述光束的光轴不平行，且不垂直。
23.一种光学触控系统，其特征在于，所述光学触控系统包括：
面板，具有平面；
多个摄像装置，设置于所述面板的侧边，各所述摄像装置包括：
摄像模块，包括摄像镜头，并用于撷取位在所述平面上的至少一物件的影像信息，以产生对应的影像信号；
发光元件，固定在所述摄像模块上，并用于发出光束；
光学透镜，装设于摄像镜头前方，所述光学透镜包括：
一对周边补光部，各周边补光部具有第一凸曲面以及相对所述第一凸曲面的第一凹曲面；及
中央发散部，连接在所述一对周边补光部之间，并具有第二凹曲面与相对所述第二凹曲面的入光面，其中所述第二凹曲面邻接在多个所述第一凸曲面之间，而所述入光面邻接在多个所述第一凹曲面之间，所述光束的光轴与所述摄像镜头的光轴依序通过所述入光面与所述第二凹曲面，而所述光束的多条光线依序通过多个所述第一凹曲面与多个所述第一凸曲面；以及
处理单元，接收多个所述影像信号并产生对应所述至少一物件的坐标信号；
其中，各周边补光部还具有第一上平面与第一下平面，且所述第一凸曲面与所述第一凹曲面皆位于所述第一上平面与所述第一下平面之间，所述中央发散部还具有第二上平面与第二下平面，且所述第二凹曲面与所述入光面皆位于所述第二上平面与所述第二下平面之间。
24.一种光学触控系统，其特征在于，所述光学触控系统包括：
面板，具有平面；
至少一初始摄像装置，设置于所述面板的侧边；
至少一摄像装置，设置于所述面板的侧边，所述至少一摄像装置包括：
摄像模块，包括摄像镜头，并用于撷取位在所述平面上的至少一物件的影像信息，以产生对应的影像信号，其中所述摄像模块具有第一视角；
发光元件，固定在所述摄像模块上，并用于发出光束；
光学透镜，用以改变所述第一视角，所述光学透镜包括：
一对周边补光部，各周边补光部具有第一凸曲面以及相对所述第一凸曲面的第一凹曲面；以及
中央发散部，连接在所述一对周边补光部之间，并具有第二凹曲面与相对所述第二凹曲面的入光面，其中所述第二凹曲面邻接在多个所述第一凸曲面之间，而所述入光面邻接在多个所述第一凹曲面之间，所述光束的光轴与所述摄像镜头的光轴依序通过所述入光面与所述第二凹曲面，而所述光束的多条光线依序通过多个所述第一凹曲面与多个所述第一凸曲面；
其中，各周边补光部还具有第一上平面与第一下平面，且所述第一凸曲面与所述第一凹曲面皆位于所述第一上平面与所述第一下平面之间，所述中央发散部还具有第二上平面与第二下平面，且所述第二凹曲面与所述入光面皆位于所述第二上平面与所述第二下平面之间。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
PT3667475T (pt) * 2016-12-07 2022-10-17 Flatfrog Lab Ab Dispositivo tátil curvo
CN113419299B (zh) * 2021-05-31 2023-09-22 歌尔光学科技有限公司 光学透镜、光学镜组和投影光学系统
CN115016201B (zh) * 2022-06-17 2023-09-29 杭州海康威视数字技术股份有限公司 变焦摄像机用补光系统

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101477427A (zh) * 2008-12-17 2009-07-08 卫明 接触或无接触式红外线激光多点触控装置
CN102446035A (zh) * 2011-08-31 2012-05-09 广东威创视讯科技股份有限公司 触摸笔颜色识别方法及装置
CN102748704A (zh) * 2011-04-19 2012-10-24 富准精密工业(深圳)有限公司 透镜及照明装置

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ATE300751T1 (de) * 2002-04-16 2005-08-15 Konishiroku Photo Ind Miniatur bildaufnahmeobjektiv und damit ausgerüstetes mobiles gerät
JP4764942B2 (ja) * 2008-09-25 2011-09-07 シャープ株式会社 光学素子、光学素子ウエハ、光学素子ウエハモジュール、光学素子モジュール、光学素子モジュールの製造方法、電子素子ウエハモジュール、電子素子モジュールの製造方法、電子素子モジュールおよび電子情報機器
JP5047243B2 (ja) * 2008-09-26 2012-10-10 シャープ株式会社 光学素子ウエハモジュール、光学素子モジュール、光学素子モジュールの製造方法、電子素子ウエハモジュール、電子素子モジュールの製造方法、電子素子モジュールおよび電子情報機器
TWI490751B (zh) * 2009-08-04 2015-07-01 瑞鼎科技股份有限公司 光學式觸控裝置
KR101210702B1 (ko) * 2010-08-17 2012-12-10 엘지이노텍 주식회사 카메라 모듈 및 그를 이용한 광학 터치 스크린
CN102156590A (zh) * 2011-04-02 2011-08-17 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 复合光学透镜及使用该复合光学透镜的触控装置
TWM414619U (en) * 2011-06-23 2011-10-21 Univ Nat Central Optical touch system having asymmetrical lens structure
US9629523B2 (en) * 2012-06-27 2017-04-25 Camplex, Inc. Binocular viewing assembly for a surgical visualization system
US9782159B2 (en) * 2013-03-13 2017-10-10 Camplex, Inc. Surgical visualization systems

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101477427A (zh) * 2008-12-17 2009-07-08 卫明 接触或无接触式红外线激光多点触控装置
CN102748704A (zh) * 2011-04-19 2012-10-24 富准精密工业(深圳)有限公司 透镜及照明装置
CN102446035A (zh) * 2011-08-31 2012-05-09 广东威创视讯科技股份有限公司 触摸笔颜色识别方法及装置

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