CN104317460A - 光学式触摸屏用摄像模块 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及光学式触摸屏用摄像模块。光学式触摸屏用摄像模块包括主体部和发光元件结合部。主体部配置于触摸区域的一侧角部并且在朝向触摸区域的中央的部位形成有受光孔，并且具有与受光孔对应地安装的透镜、和被配置为接受通过透镜而聚集的光的图像传感器。发光元件结合部形成于主体部的朝向触摸区域的各边缘的各侧面部位中的至少一部位且与发光元件结合。

Description

光学式触摸屏用摄像模块
技术领域
本发明涉及应用于光学式触摸屏的摄像模块（camera module foroptical touch screen），当利用手指或触摸笔等来触摸画面时该光学式触摸屏能够识别触摸坐标。
背景技术
随着液晶显示装置（Liquid Crystal Display，LCD）等各种显示装置的发展，触摸屏（touch screen）成为用于简化显示装置与用户之间的接口的最有效的输入装置之一。这种触摸屏可利用手指或触摸笔等，而在视觉上简便地操作计算机、便携式电话、金融终端、游戏机等多种设备，因此其应用范围非常广。
现有的实现触摸屏的已被商用的方式有电学方式和光学方式。电学方式有电阻方式和电容方式等。光学方式有红外线矩阵方式、摄像方式等。摄像方式基本上是根据利用2个以上的摄像头（camera）所观察的触摸物体的角度来计算触摸坐标的方式。
通常而言，摄像方式的触摸屏具备支撑触摸区域的支撑部件。支撑部件可由支撑触摸区域的周缘的框架（frame）构成，或覆盖触摸区域整体的玻璃板构成。摄像头分别设置于支撑部件的两侧角部。另外，照明机构设置于支撑部件的边而向触摸区域射出红外线。但是，根据现有技术，在制造上述的触摸屏时，通常情况下摄像头与照明机构独立地设置于支撑部件，因此存在设置过程复杂、准确度降低的问题。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种在制造光学式触摸屏时能够更加简便准确地进行设置的摄像模块。
用于解决上述技术问题的本发明所涉及的光学式触摸屏用摄像模块包括：主体部，其配置在触摸区域的一侧角部，在朝向所述触摸区域的中央的部位形成有受光孔，并且具有与所述受光孔对应地安装的透镜、和被配置为接受通过所述透镜聚集的光的图像传感器；以及发光元件用结合部，其形成于所述主体部的朝向所述触摸区域的各边缘的各侧面部位中的至少一侧侧面部位，并且与发光元件结合。
根据本发明，由于摄像模块被构成为能够与发光元件结合或者能够与发光元件一同结合于光分配器，因此，在制造触摸屏时，能够更加简便准确地将摄像模块和发光元件以及光分配器设置于框架。
附图说明
图1是采用根据本发明一实施例的摄像模块的触摸屏的主视图。
图2是用于说明图1所示的发光元件和光分配器的作用例的立体图。
图3是图1所示的摄像模块的立体图。
图4是图3的局部分解立体图。
图5是用于说明在图3中将发光元件组装于主体部的过程的示意图。
图6是图3的剖视图。
图7是用于说明在图6中通过调节机构调节焦点的过程的剖视图。
图8是表示调节机构的另一例的分解立体图。
图9和图10是用于说明通过图8的调节机构调节焦点的过程的俯视图。
具体实施方式
下面，参照附图详细地说明根据优选实施例的本发明。
图1是采用根据本发明一实施例的摄像模块的触摸屏的主视图。
如图1所示，光学式触摸屏包括：框架10、细微坐标光源发生部20、以及摄像模块100。
框架10以包覆触摸区域30的周缘来予以支撑的方式设置。其中，触摸区域30可以认为是相当于液晶显示装置等各种显示装置的画面区域。当触摸区域30为四边形的情况下，框架10能够形成为四边形，以支撑触摸区域30的周缘。如果触摸区域为三角形或五边形的情况下，框架能够形成为三角形或者五边形等，以支撑触摸区域的周缘。作为另一例，还可以将玻璃板设置成覆盖触摸区域30的整个面来支撑触摸区域30，以替代框架10。
在框架10可以安装有细微坐标光源发生部20和摄像模块100而得到框架10的支撑。细微坐标光源发生部20作为照明装置，用于在触摸区域30中提供横轴和纵轴的坐标基准。在框架10中，细微坐标光源发生部20设置于上下两个横向边和左右两个纵向边中的至少一个以上的边上。当细微坐标光源发生部20设置于框架10的四个面的情况下，细微坐标光源发生部20从框架10的内侧的四个边向触摸区域30以规定的间隔产生细微坐标光源。其中，细微坐标光源发生部20能够产生红外线形态的细微坐标光源。
如图2所示，细微坐标光源发生部20能够构成为，包括至少一个发光元件21和光分配器26。作为发光元件21，可利用红外线发光二极管（Light Emitting Diode，LED）。光分配器26将从发光元件21射出的光分配为规定间隔的细微坐标光源。作为一例，光分配器26可包括透光性杆27。
透光性杆27可以由高折射率的透光性塑料或玻璃材料形成。在透光性杆27的一侧侧部27a，沿长度方向以规定的间隔形成有细微槽28。在透光性杆27的至少一侧端部配置有发光元件21。
若使发光元件21的光透射到透光性杆27的一侧端部，则在细微槽28中分别发生漫反射。在各个细微槽28发生漫反射的光中的一部分，随着经过透光性杆27的内部而被聚光，并通过透光性杆27的相反侧侧部27b发散。由此，能够在透光性杆27的相反侧侧部27b以规定的间隔发生细微坐标光源。对于透光性杆27，形成有细微槽28的侧部27a和相反侧侧部27b分别以向外侧突出的曲面形态弯曲形成，从而能够提高聚光效果。
虽未图示，但是在透光性杆27中的形成有细微槽28的侧部27a侧可以配置有反射部件，从而进一步提高在透光性杆27发生的细微坐标光源的亮度。另一方面，光分配器还可以被构成为通过形成有细微槽的侧部来产生细微坐标光源，因此在能够实施上述功能的范围内可以以多种方式构成。此外，透光性杆27能够被盖件包覆，以便能够容易地附着于框架10。盖件可以形成为中空的直平行六面体、椭圆形或者圆形等，此外还可以形成为与透光性杆27的发光部位对应的部分具有透光性或者开放的形态等多种形态。
摄像模块100以检测由细微坐标光源发生部20发生的细微坐标光源的方式设置于框架10。摄像模块100检测细微坐标光源中被触摸物体阻断的细微坐标光源的位置并提供给控制部，使得能够通过控制部计算出在触摸区域中被触摸的触摸物体的坐标。
当通过细微坐标光源发生部20产生红外线细微坐标光源的情况下，摄像模块100能够构成为对红外线具有足够的灵敏度。附图中示出了设置有4个摄像模块100并分别设置于框架10的4个角部的情况，但是还可以设置有小于4个或大于4个。
根据本发明一实施例的摄像模块100构成为，能够与发光元件21结合。下面参照图3至图6来进行说明。其中，图3是图1所示的摄像模块的立体图。图4是图3的一部分分解立体图。图5是用于说明在图3中将发光元件与主体部组装的过程的示意图。此外，图6是图3的剖视图。
摄像模块100包括主体部110以及发光元件用结合部120。主体部110配置于触摸区域30的一侧角部。主体部110在朝向触摸区域30的中央的部位具有受光孔111。例如，主体部110包括具有内部空间的壳体112。受光孔111以向壳体112的内部空间传播光的方式形成于壳体112的朝向触摸区域30中央的部分。
此外，主体部110具备透镜113和图像传感器114。透镜113与受光孔111对应地安装于壳体112内。通过透镜113来实现被拍摄物、即触摸物体的光学成像。如图6所示，透镜113能够形成为，圆形透镜中的周边部两侧沿与触摸区域30的面水平的方向分别被切断的形态。由此，可以将透镜113的相对于与触摸区域30的面垂直的方向而言的视角，设定为小于相对于与触摸区域30的面水平的方向而言的视角。从而，可以提高触摸位置识别率并且可以使摄像模块100的与触摸区域30的面垂直的方向上的高度变得最小。
图像传感器114接收由透镜113形成的对被拍摄物的光学像并将其转换为电信号。图像传感器114可以是CCD（charge-coupled device，电荷耦合器件）图像传感器、或者CMOS（complementary metal-oxidesemiconductor，互补金属氧化物半导体）图像传感器等。
图像传感器114配置于壳体112的内部空间，以接收通过透镜113而被聚集的光。其中，图像传感器114可以沿着与触摸区域30的面水平的方向配置，以接收在透镜113的后方经过光路转换部而被反射的光。
光路转换部可以包括反射镜115。反射镜115能够配置为相对于触摸区域30的面倾斜45度，使得经过透镜113的光垂直地向图像传感器114传播。作为另一例，虽未图示，但是光路转换部还可以包括具有全反射面的棱镜。全反射面能够配置为相对于触摸区域30的面倾斜45度。除此之外，光路转换部还可以在能够实现上述功能的范围内以多种方式构成。
发光元件用结合部120是与发光元件21结合的部件，其分别形成于主体部110的朝向触摸区域30的第1边和第2边的两侧侧面部分。当触摸区域30为四边形的情况下，第1边和第2边中的任意一边可以相当于横向边，另一边相当于纵向边。当触摸区域30为三角形或者五边形等情况下，第1边与第2边可以相当于触摸区域30的在各个顶点形成三角形的锐角或者五边形的钝角的相邻的边。发光元件用结合部120还可以仅形成于主体部110的两侧侧面部位中的任一侧部位。
如上所述，摄像模块100构成为能够通过发光元件用结合部120而与发光元件21结合。从而，在制造触摸屏时，能够更加简便且准确地将摄像模块100和发光元件21设置于框架10。
摄像模块100可以包括光分配器用结合部130。光分配器用结合部130是与光分配器26的一侧端部结合的部件，其以从发光元件用结合部120分别沿触摸区域30的第1边和第2边、例如横向边和纵向边延伸的形态形成。从而，在制造触摸屏时，能够与摄像模块100和发光元件21一同将光分配器26更加简便且准确地设置于框架10。
例如，若在将摄像模块100固定于框架10后将发光元件21和光分配器26结合于摄像模块100，则在该过程中，发光元件21和光分配器26能够以摄像模块100为基准自然地排列而被固定于摄像模块100。从而，相比将发光元件21和光分配器26以与摄像模块100分离的状态分别设置于框架10的情况，设置过程能够更加简便且准确。作为另一例，在使发光元件21和光分配器26结合于摄像模块100后固定于框架10的情况下也是相同的。
另外，发光元件用结合部120和光分配器用结合部130形成一组而分别被设置于主体部110的朝向触摸区域30的横向边和纵向边的两侧侧面部位的情况下，不管摄像模块100位于框架10的哪个角部，均能够与发光元件21和光分配器26容易地结合。
另一方面，发光元件用结合部120可以包括发光元件用插入槽121。发光元件用插入槽121供发光元件21插入以进行支撑。为了便于说明，假设将摄像模块100中朝向框架10的面称为下表面、将其相反面称为上表面，则发光元件用插入槽121可以由从发光元件用结合部120的上表面向下表面侧凹陷的形态形成。由此，发光元件21可以从摄像模块100的上侧向下侧移动而插入于发光元件用插入槽121。
此外，发光元件用插入槽121可以以外侧部分、即朝向光分配器用结合部130的部位呈开口的形态形成。发光元件在插入于发光元件用插入槽的状态下，其发光部分位于发光元件用插入槽的开口的部分。从而，从发光元件21射出的光可传播至与光分配器用结合部130结合的光分配器26。
在发光元件用插入槽121的侧部可以形成有用于供与发光元件21电连接的布线部142通过的贯通孔122。并且，发光元件用插入槽121以与壳体112的内部空间被阻断的方式形成，从而从发光元件21射出的光不会向壳体112的内部空间泄漏。
光分配器用结合部130可以构成为包括光分配器用插入槽131。光分配器用插入槽131以能够使光分配器26的一侧端部插入来进行支撑的方式形成。光分配器用插入槽131能够以从光分配器用结合部的上表面向下表面侧凹陷并且光分配器用结合部130的延伸出的端部呈开口的形态形成。光分配器用插入槽131与发光元件用插入槽121连通。
此外，光分配器用插入槽131能够以将光分配器26的一侧端部插入来进行固定的尺寸形成。由此，光分配器26的一侧端部可以从摄像模块100的上方向下方移动而插入并固定于光分配器用插入槽131。
摄像模块100可以包括印刷电路板140。印刷电路板140具备基板主体部141和布线部142。基板主体部141搭载图像传感器114。在这种情况下，壳体112的下表面呈开口，图像传感器114通过下表面的呈开口的部位被插入。此外，壳体112的下表面的开口可被基板主体部141覆盖。在基板主体部141可以设置有用于与外部装置电连接的连接器。
在基板主体部141的两侧部位分别延伸有布线部142。布线部142的延伸的端部与发光元件21电连接。由此，发光元件21能够通过布线部142接收由搭载图像传感器114的基板主体部141输入的电源等电信号。此外，布线部142能够由柔软的形态形成。由此，如图5所示，布线部142被实施卷绕处理，使发光元件21插入于发光元件用插入槽121中。从而，布线部142能够在发光元件21被插入于发光元件用插入槽121的状态下以紧凑的方式被实施处理。
另外，摄像模块100还可以构成为调整对图像传感器114的焦点。参考图3和图4以及图6和图7，主体部110包括移动部件116和调节机构118。
移动部件116对光路转换部、例如反射镜115以倾斜45度的状态进行支撑。随着移动部件116受到壳体112的引导而向透镜113的光轴方向移动，反射镜115能够向透镜113的光轴方向移动。例如，在壳体112的上表面形成有用于允许反射镜115的移动的开口。移动部件116能够被配置为覆盖壳体112的上表面开口。此外，移动部件116以能够向透镜113的光轴方向滑动的方式被壳体112支撑。在移动部件116形成有调节孔117。调节孔117是用于通过与调节机构118的相互作用来使移动部件116移动的部件。
调节机构118可以包括插入部118a和偏心头118b。插入部118a以可旋转的方式与壳体112插入结合。在插入部118a的周面形成有槽，从而能够容易地与壳体112插入结合。其中，槽可以分别沿着插入部118a的周面形成，并沿插入部118a的长度方向排列。当然，插入部118a还可以具有在周面上未形成有槽的结构。偏心头118b与插入部118a偏心地连接成一体。此外，偏心头118b插入于调节孔117。
若在插入部118a与壳体112插入结合的状态下偏心头118b插入于调节孔117而发生旋转，则移动部件116沿着光轴方向进行往返移动。如图6所示，若偏心头118b中的离与插入部118a连接的中心最远的部位向接近透镜113的位置进行旋转，则移动部件116向接近透镜113的位置移动。此外，如图7所示，若偏心头118b中的离与插入部118a连接的中心最远的部位向离开透镜113的位置进行旋转，则移动部件116向离开透镜113的位置移动。
在移动部件116在图6的位置与图7的位置之间进行往返移动的过程中，反射镜115与移动部件116一同进行往返移动。从而，若调整偏心头118b的旋转位置，则随着透镜113与反射镜115之间的距离被调整，能够调整对图像传感器114的焦点。在调整对图像传感器114的焦点后，移动部件116能够通过粘接等方法而被固定于壳体112。如上所述，由于通过具有偏心头118b的调节机构118与调节孔117之间的相互作用来使移动部件移动，所以可以带来以简单的方式构成用于使移动部件116移动的机构的优点。
作为另一例，调节机构218还能够以如图8至图10所示的方式构成。如图8至图10所示，在移动部件116形成有倾斜孔217。倾斜孔217以相对于透镜113的光轴方向倾斜的形态形成。倾斜孔217是用于通过与调节机构218的相互作用来使移动部件116移动的部件。
调节机构218可以包括调节主体部218a和调节销218b。调节主体部218a以可以在与透镜113的光轴方向垂直的方向上滑动的方式被壳体112支撑。例如，调节主体部218a可以插入于壳体112的引导槽212a而在与透镜113的光轴方向垂直的方向上被滑动引导。调节销218b从调节主体部218a突出并插入于倾斜孔217。随着调节销218b沿倾斜孔217移动，使移动部件116在光轴方向上往返移动。
即，如图9所示，若调节销218b在倾斜孔217内向箭头A方向移动至末端位置，则移动部件116移动至与透镜113最接近的位置。此外，如图10所示，若调节销218b在倾斜孔217内向箭头B方向移动至末端位置，则移动部件116移动至离透镜113最远的位置。
通过这样调整调节销218b的位置，能够调整移动部件116与透镜113之间的距离。其结果，如上所述，因被移动部件116支撑的反射镜115与透镜113之间的距离得到调整，从而能够调整对图像传感器114的焦点。
参考附图所示的一实施例来对本发明进行说明，但是这仅是示例性的实施例，所属技术领域的技术人员能够理解，由此可以有多种变形和等效的其他实施例。从而，本发明所要保护的真正的范围应由权利要求书所确定。

Claims (5)

1.一种光学式触摸屏用摄像模块，其特征在于，包括：
主体部，其配置在触摸区域的一侧角部，在朝向所述触摸区域的中央的部位形成有受光孔，并且具有与所述受光孔对应地安装的透镜、和被配置为接受通过所述透镜而聚集的光的图像传感器；以及
发光元件用结合部，其形成于所述主体部的朝向所述触摸区域的各边缘的各侧面部位中的至少一个部位，并且与发光元件结合。
2.根据权利要求1所述的光学式触摸屏用摄像模块，其特征在于，
所述发光元件用结合部包括供所述发光元件插入来对其支撑的发光元件用插入槽，
并且包括印刷电路板，该印刷电路板包括基板主体部和布线部，
在所述基板主体部搭载所述图像传感器，
所述布线部从所述基板主体部的一侧延伸出，延伸出的端部与所述发光元件电连接，并且被实施卷绕处理的同时使所述发光元件插入于所述发光元件用插入槽。
3.根据权利要求1所述的光学式触摸屏用摄像模块，其特征在于，
包括光分配器用结合部，该光分配器用结合部从所述发光元件用结合部沿所述触摸区域的各边缘延伸，并且与接受来自所述发光元件的光的光分配器的一侧端部结合。
4.根据权利要求1所述的光学式触摸屏用摄像模块，其特征在于，
所述主体部包括：
壳体，其形成有所述受光孔，并且在与所述触摸区域的面水平的方向上收容所述图像传感器；
光路转换部，其将由所述透镜聚集的光垂直地向所述图像传感器侧反射；
移动部件，其支撑所述光路转换部，能够被所述壳体引导而在所述透镜的光轴方向上移动，并且形成有调节孔；以及
调节机构，其具有插入部和偏心头，所述插入部以能够旋转的方式与所述壳体插入结合，所述偏心头与所述插入部偏心地连接成一体、并且随着插入于所述调节孔进行旋转而使所述移动部件进行往返移动。
5.根据权利要求1所述的光学式触摸屏用摄像模块，其特征在于，
所述主体部包括：
壳体，其形成有所述受光孔，并且在与所述触摸区域的面水平的方向上收容所述图像传感器；
光路转换部，其将由所述透镜聚集的光垂直地向所述图像传感器侧反射；
移动部件，其支撑所述光路转换部，能够被所述壳体引导而在所述透镜的光轴方向上移动，并且形成有相对于所述透镜的光轴方向倾斜的形态的倾斜孔；以及
调节机构，其具有调节主体部和调节销，所述调节主体部以能够在与所述透镜的光轴方向垂直的方向上滑动的方式被支撑于所述壳体，所述调节销从所述调节主体部突出并插入于所述倾斜孔、并且随着沿所述倾斜孔移动而使所述移动部件进行往返移动。
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