CN104679350A - 夹具及校正方法 - Google Patents

Abstract

一种夹具及校正方法。该夹具用以校正一光收发模块，该夹具包括：一光收发模块配置区以及一弧形结构；该光收发模块适于配置于该光收发模块配置区上；该弧形结构以该光收发模块配置区的位置为圆心，该弧形结构包括：多个反射区、多个吸光区以及一特征区；该些反射区与该些吸光区交替排列；该特征区为一用以反射的区域或一用以吸光的区域，其中当该特征区为该用以反射的区域时，该用以反射的区域的宽度不同于每一该反射区的宽度，且当该特征区为该用以吸光的区域时，该用以吸光的区域的宽度不同于每一该吸光区的宽度。本发明可使光收发模块的组装误差获得有效地效正。

Description

夹具及校正方法

技术领域

本发明涉及一种夹具（jig）及校正方法。

背景技术

随着科技的进步，对电子装置的操作方式已不限于利用鼠标或按压按键的方式，而可以是更直觉式且更人性化的触控方式。

触控技术可分为电容式触控技术、电阻式触控技术、光学式触控技术等，其中电容式触控技术虽可达到精准的多点触控，但却有不适合用于大尺寸屏幕的缺点。这是因为当电容式触控面板的尺寸做的越大时，不但造价越为昂贵，电阻电容延迟（RC delay）亦越严重。

相比之下，一般的光学式触控技术是在屏幕的角落设置光源与影像撷取组件来实现触控检测，因此其造价与检测效果较不受屏幕的尺寸的影响，所以对于大尺寸的屏幕仍有良好的适用性。

在一般的光学式触控技术中，光源与影像撷取组件的组装的位置误差、影像撷取组件中镜头的像差及镜头组装时的位置误差均会影响触控位置判断的准确度。因此，在光学式触控技术中，如何校正光源与影像撷取组件乃为一重要的课题。

因此，需要提供一种夹具及校正方法来解决上述问题。

发明内容

本发明提供一种夹具，其可有效地校正光收发模块。

本发明提供一种校正方法，其可有效地校正光收发模块。

本发明的一实施例的夹具用以校正一光收发模块，该夹具包括：一光收发模块配置区以及一弧形结构；该光收发模块适于配置于该光收发模块配置区上；该弧形结构以该光收发模块配置区的位置为圆心，该弧形结构包括：多个反射区、多个吸光区以及一特征区；该些反射区与该些吸光区交替排列；该特征区为一用以反射的区域或一用以吸光的区域，其中当该特征区为该用以反射的区域时，该用以反射的区域的宽度不同于每一该反射区的宽度，且当该特征区为该用以吸光的区域时，该用以吸光的区域的宽度不同于每一该吸光区的宽度。

本发明的一实施例的校正方法用以校正一光收发模块，该校正方法包括：使该光收发模块旁设有多个反射区、多个吸光区及一特征区，该些反射区与该些吸光区交替排列，该特征区为一用以反射的区域或一用以吸光的区域，其中当该特征区为该用以反射的区域时，该用以反射的区域的宽度不同于每一该反射区的宽度，且当该特征区为该用以吸光的区域时，该用以吸光的区域的宽度不同于每一该吸光区的宽度；使该光收发模块朝向该些反射区、该些吸光区及该特征区发光，并感测该些反射区、该些吸光区及该特征区的影像；以及比较该些反射区、该些吸光区及该特征区的实际方位与该些反射区、该些吸光区及该特征区在该光收发模块的一影像感测面上所形成的影像的位置，以校正该影像感测面上的位置所对应的实际方位。

在本发明的实施例的夹具与校正方法中，由于采用了反射区、吸光区及特征区来代表实际的角度，因此当光收发模块撷取反射区、吸光区及特征区的影像时，可藉由比对这些实际角度与所撷取的反射区、吸光区及特征区的影像在光收发模块的影像感测面上的成像位置来校正光收发模块。如此一来，光收发模块的组装误差便能够获得有效地效正。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附附图作详细说明如下。

附图说明

图1A为本发明的一实施例的夹具的俯视示意图。

图1B为图1A的夹具的立体图。

图1C为图1A中的光收发模块的侧视示意图。

图2为本发明的一实施例的校正方法的流程图。

图3A绘示在图1A的配置状态下，光收发模块所检测到的影像的光强度相对于其影像感测面上的位置的分布曲线图。

图3B为图3A的分布曲线图的局部放大图。

图4为绘示经由图1A的夹具校正后的光收发模块组装于光学触控装置后的后续校正步骤的示意图。

图5为本发明的另一实施例的夹具的立体示意图。

图6为本发明的又一实施例的夹具的俯视示意图。

主要组件符号说明：

50  光收发模块 123        吸光区

51  光         124、124b  吸光单元

52  发光组件   125        特征区

53                反射光       130、130a       附加电路板

54                影像撷取组件 132、132a       下板

54a               镜头         134、134a       弧状侧板

54b               影像感测器   200             光学触控装置

54b1              影像感测面   205             触控面

60                控制板       212             透明保护板

70                计算机       214             反射条

80                夹具         B1～B4          点

82、84、P1、P2、  吸光点       D1、D2、D3      宽度

P3                             F1              特征影像部分

100、100a、100b   夹具         F2              吸光影像部分

110               光收发模块配 G2、G2'         影像间距

              置区             M1              中点

120、120b         弧形结构     S110、S120、    步骤

121               反射区   S130

122、122a         弧形反射单元 T               阈值

122b              反射单元     θ1、θ2        张角

具体实施方式

图1A为本发明的一实施例的夹具的俯视示意图，图1B为图1A的夹具的立体图，图1C为图1A中的光收发模块的侧视示意图，而图2为本发明的一实施例的校正方法的流程图。请参照图1A、图1B及图2，本实施例的校正方法用以校正一光收发模块50，且可以利用图1A的夹具100来完成。光收发模块50包括至少一发光组件52及一影像撷取组件54。在本实施例中，发光组件52为发光二极管，例如为红外光发光二极管。此外，影像撷取组件54包括一镜头54a及配置于镜头54a的一端旁的影像感测器54b，其中影像感测器54b例如为线感测器（line sensor）或二维感测器。在本实施例中，影像感测器54b为电荷耦合器件（charge coupled device，CCD）或互补金属氧化物半导体感测组件（complementary metal oxide semiconductor sensor，CMOS sensor）。在本实施例中，图1A与图1B中的y方向可定义为光收发模块50的光轴方向，x方向可定义为影像感测器54b（如线感测器）的像素的排列方向，而z方向可定义为影像撷取组件54与发光组件52的堆叠方向（如图1C所绘示），x方向、y方向及z方向彼此互相垂直，但本发明不以此为限。

本实施例的校正方法包括下列步骤：首先，执行步骤S110，使光收发模块50旁设有多个反射区121、多个吸光区123及一特征区125，其中这些反射区121与这些吸光区123交替排列，而特征区125为一用以反射的区域或一用以吸光的区域。在本实施例中，特征区125为用以反射的区域，此时特征区125的宽度D1不同于每一反射区121的宽度D2。在另一实施例中，特征区125为用以吸光的区域，此时此用以吸光的区域的宽度不同于每一吸光区123的宽度D3。

在本实施例中，步骤S110可利用如图1A的夹具100来执行。在本实施例中，夹具100用以校正光收发模块50，且夹具100包括一光收发模块配置区110及一弧形结构120。光收发模块50适于配置于光收发模块配置区110上，且弧形结构120以光收发模块配置区110的位置为圆心。弧形结构120包括上述这些反射区121、这些吸光区123及特征区125。换言之，在本实施例中，步骤S110即为将光收发模块50配置于光收发模块配置区110上。

在本实施例中，夹具100包括一附加电路板130，其具有一下板132及一连接于下板132的边缘的弧状侧板134。在本实施例中，光收发模块配置区110具有一凹陷，以容置光收发模块50，且光收发模块50承靠于凹陷的侧壁以作定位。在本实施例中，弧形结构包括一弧形反射单元122及多个吸光单元124。弧形反射单元122以光收发模块配置区110的位置为圆心且连续地延伸，且这些吸光单元124呈弧状地排列于弧形反射单元122旁，且位于弧形反射单元122与光收发模块配置区110之间。在本实施例中，弧形反射单元122可配置于弧状侧板134上，例如是贴附于弧状侧板134上。这些吸光单元124分别形成这些吸光区123，且弧形反射单元122被所有两相邻的吸光单元124之间的间距（即对应至宽度D2与宽度D1）所暴露出来的部分形成这些反射区121与特征区125。在本实施例中，这些反射区为后向反射区（retroreflection area），例如弧形反射单元122为一后向反射片（retroreflector sheet）。在本实施例中，吸光单元124例如为插置于下板132上的吸光柱。

在本实施例中，这些反射区121的宽度D2彼此实质上相同，且这些吸光区123的宽度D3彼此实质上相同。此外，在本实施例中，除了相邻于特征区125的二吸光单元124间是间隔一第一间距（即宽度D1）之外，这些吸光单元124皆以一第二间距（即宽度D2）等间隔排列。

接着，执行步骤S120，使光收发模块50朝向这些反射区121、这些吸光区123及特征区125发光51，并感测这些反射区121、这些吸光区123及特征区125的影像。图3A绘示在图1A的配置状态下，光收发模块所检测到的影像的光强度相对于其影像感测面上的位置的分布曲线图，而图3B为图3A的分布曲线图的局部放大图。请参照图1A、图2、图3A及图3B，步骤S120可包括将光收发模块50电性连接至一控制板60，且将控制板60电性连接至一计算机70。接着，使用者可藉由计算机70对控制板60下达指令，以使控制板60命令光收发模块50发光51。部分的光51会被吸光区123吸收，而另一部分的光51则被反射区121与特征区125反射成反射光53，且反射光53会传递回光收发模块50。当弧形反射单元122为后向反射片时，反射光53会沿着与光51的传递路径实质上相同的传递路径反向传递回光收发模块50。接着，反射光53会通过镜头54a而传递至影像感测器54b。此外，使用者可藉由计算机70对控制板下达指令，以使控制板60命令影像感测器54b检测反射光53。在本实施例中，镜头54a会将吸光区123、反射区121及特征区125成像于影像感测器54b的影像感测面54b1上，因此，影像感测器54b在进行感测后，藉由控制板60传递至计算机70的信号可如同图3A与图3B所绘示。

之后，执行步骤S130，比较这些反射区121、这些吸光区123及特征区125的实际方位与这些反射区121、这些吸光区123及特征区125在光收发模块50的影像感测面54b1上所形成的影像的位置，以校正影像感测面54b1上的位置（即图3A与图3B的横轴位置）所对应的实际方位（如图1A所标示的方位角，其中图1A示意性地标示了0度、90度及-90度三个方位角）。

在本实施例中，步骤S130包括判识出影像感测面54b1上所形成的图像映射于特征区125的一特征影像部分F1，且步骤S130包括判识出影像感测面54b1上所形成的图像映射于这些吸光区123的多个吸光影像部分F2。在本实施例中，判识出影像感测面54b1上所形成的图像映射于特征区125的特征影像部分F1的方法包括下列步骤：首先，计算影像中对应于这些吸光区123的这些吸光影像部分F2的多个影像间距G2。举例而言，使用者可利用计算机70在如图3B的信号中选择纵轴上的一阈值T，并计算出纵坐标值为阈值T的一水平线与图3B的信号中的遮断信号（即信号下陷的部分）相交的两个点B3与B4，其中点B3与点B4之间的部分即可定义为吸光影像部分F2。接着，计算出每个遮断信号的点B3与B4的中点，且计算出这些中点的间距（即影像间距G2）。然后，计算这些影像间距G2的平均值。接着，取这些影像间距G2中大于平均值者（即位于图3B中央的影像间距G2'）所对应的影像的部分（即图3B中点B1与点B2之间的部分）作为特征影像部分F1。

此外，步骤S130可还包括将特征影像部分F1中的一第一特定点（即点B1与点B2的中点M1）在影像感测面54b1上的位置与特征区125所对应的一实际基准角度相对应。举例而言，第一特定点在影像感测面54b1上的位置为影像感测面54b1上的某一特定像素的所在位置，而特征区125所对应的实际基准角度例如设为0度，而此0度方向例如实质上是在光收发模块50的光轴方向。影像感测面54b1上的像素可以沿着图1A的x方向被依序递增地编号，而此步骤即可得知0度方向是对应至哪一个编号的像素。

再者，步骤S130可还包括分别将这些吸光影像部分F2中的多个第二特定点（例如为点B3与点B4的中点）在影像感测面54b1上的位置与这些吸光区123所分别对应的多个第一实际角度相对应。在本实施例中，特征区125与吸光区123在夹具100制造或组装完成时，其方位角就为已知，因此当将第一特定点两侧的这些第二特定点所在的这些编号的像素依序与特征区125两侧的这些吸光区123相对应时，就可得知这些吸光区123是依序对应至哪些编号的像素。举例而言，假设除了0度之外，在每1度的方位角上均设有一个吸光区123时，上述步骤即可得到每一度的方位角是对应至哪一个编号的像素。

至此，虽已知到每一度的方位角是对应至哪一个编号的像素，但尚未得知所有编号的像素所对应的方位角。因此，在本实施例中，校正方法可还包括利用内插法且根据上述第一特定点在影像感测面54b1上的位置与实际基准角度的对应关系（以下称“第一对应关系”）与这些第二特定点在影像感测面54b1上的位置与上述这些第一实际角度的对应关系（以下称“第二对应关系”），计算出影像感测面54b1上的其他多个位置（如其他编号的像素的位置）所对应的多个第二实际角度，其中这些第二实际角度穿插于这些第一实际角度之间。举例而言，可利用线性内插法计算出上述这些已知对应方位角的这些编号的像素之间的其余所有编号的像素是对应至每一度方位角之间的哪些具有小数点的角度。

在本实施例中，步骤S130还包括将第一对应关系与第一对应关系储存于控制板60中，且亦可将经由内插法所得到的影像感测面54b1上的其他这些位置（如其他编号的像素的位置）所对应的这些第二实际角度的对应关系储存于控制板60中，例如是以查找表（lookuptable）的方式储存于控制板60的非易失存储器（如闪存（flash memory））中，而这个步骤可利用计算机70来完成。如此一来，当光收发模块50将来在使用时在某一像素检测到一遮断信号时，控制板60便可通过查找表找出此遮断信号所对应的方位角。

以上的校正步骤皆是光收发模块50尚未组装于光学触控装置时完成的，因此可以称为离线校正。至此，光收发模块50本身的参数校正已完成，但光收发模块50在光学触控装置上的位置误差尚未被校正。

图4为绘示经由图1A的夹具校正后的光收发模块组装于光学触控装置后的后续校正步骤的示意图。请参照图1A与图4，至少一个光收发模块50可在利用图1A的夹具100校正后，配置于光学触控装置200中，以作在线校正。在本实施例中，光学触控装置200可包括一用以保护屏幕的透明保护板212、一设于透明保护板212的三个边上的反射条214（例如是后向反射条）、分别配置于透明保护板212的两个角落的光收发模块50及控制板60。光收发模块50可以设于朝向透明保护板212前方的空间发光且感测透明保护板212前方的空间的影像的方向。然而，在其他实施例中，透明保护板212亦可省略，而光学触控装置200则是直接装设于屏幕或其他触控表面的周围。

具体而言，本实施例的校正方法可还包括下列步骤：在图2的步骤S130之后，将光收发模块50配置于一触控面205（例如透明保护板212的表面、屏幕的表面或其他触控表面）旁。接着，利用光收发模块50检测触控面205上的多个已知位置的吸光点（如吸光点82、84或吸光点P1、P2、P3）。然后，比较这些吸光点的这些已知位置与这些吸光点在光收发模块50的影像感测面54b1上的成像位置，以校正光收发模块50与触控面205的相对关系。上述这些吸光点例如为一夹具80上的吸光点82、84。夹具80可承靠于反射条214上，如此夹具80的位置便会固定，所以吸光点82、84的位置就会是已知。或者，这些吸光点为由一物体（如手指）依序触碰触控面205所依序形成。当触控面205的尺寸较大时，可利用手指点选触控面205的角落来作为这些吸光点P1、P2、P3。

在本实施例的夹具100与校正方法中，由于采用了反射区121、吸光区123及特征区125来代表实际的角度，因此当光收发模块50撷取反射区121、吸光区123及特征区125的影像时，可藉由比对这些实际角度与所撷取的反射区121、吸光区123及特征区125的影像在光收发模块50的影像感测面54b1上的成像位置来校正光收发模块50。如此一来，光收发模块50的组装误差便能够获得有效地效正，进而提升光学触控装置200的触控点判断的准确度。此外，在本实施例的校正方法中，由于可利用夹具100对光收发模块50作离线校正，因此不会产生将光收发模块50组装于光学触控装置200后才作校正时，发现光收发模块50本身有问题而校正失败，导致须返工（如重新组装良好的光收发模块）的问题。如此一来，本实施例的校正方法便能够缩短制造工艺时间，进而提升产能。另外，以夹具100校正后的光收发模块50可适用于各种尺寸的光学触控装置200，因此具有尺寸共享性，进而可降低光学触控装置200的开发成本。

图5为本发明的另一实施例的夹具的立体示意图。请参照图5，本实施例的夹具100a与图1B的夹具100类似，而两者的差异在于图1B的夹具100中的下板132、弧状侧板134及弧形反射单元122的张角θ1为180度，然而图5的夹具100a中的附加电路板130a的下板132a与弧状侧板134a及弧形反射单元122a的张角θ2小于180度。张角θ2的大小可随实际使用需求来决定，例如是由光收发模块50的视场角来决定。本实施例的夹具100a亦可应用于图2的校正方法。

图6为本发明的又一实施例的夹具的俯视示意图。请参照图6，本实施例的夹具100b与图1A的夹具100类似，而两者的差异如下所述。在本实施例的夹具100b的弧形结构120b中，这些吸光区123是分别由多个吸光单元124b所形成，且特征区125与这些反射区121是由多个反射单元122b所形成，而这些吸光单元124b与反射单元122b交替相连而形成一配置于弧状侧板134上的光学膜片。

综上所述，在本发明的实施例的夹具与校正方法中，由于采用了反射区、吸光区及特征区来代表实际的角度，因此当光收发模块撷取反射区、吸光区及特征区的影像时，可藉由比对这些实际角度与所撷取的反射区、吸光区及特征区的影像在光收发模块的影像感测面上的成像位置来校正光收发模块。如此一来，光收发模块的组装误差便能够获得有效地效正。

虽然本发明已以实施例公开如上，然而其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内的情况下，应当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围应当视所附的权利要求书的范围所界定者为准。

Claims (16)

1.一种夹具，该夹具用以校正一光收发模块，该夹具包括：

一光收发模块配置区，该光收发模块适于配置于该光收发模块配置区上；以及

一弧形结构，该弧形结构以该光收发模块配置区的位置为圆心，该弧形结构包括：

多个反射区；

多个吸光区，该些反射区与该些吸光区交替排列；以及

一特征区，该特征区为一用以反射的区域或一用以吸光的区域，其中当该特征区为该用以反射的区域时，该用以反射的区域的宽度不同于每一该反射区的宽度，且当该特征区为该用以吸光的区域时，该用以吸光的区域的宽度不同于每一该吸光区的宽度。

2.如权利要求1所述的夹具，其中该些反射区的宽度彼此实质上相同，且该些吸光区的宽度彼此实质上相同。

3.如权利要求1或2所述的夹具，其中该弧形结构包括：

一弧形反射单元，该弧形反射单元以该光收发模块配置区的位置为圆心且连续地延伸；以及

多个吸光单元，该些吸光单元呈弧状地排列于该弧形反射单元旁，且位于该弧形反射单元与该光收发模块配置区之间，其中该些吸光单元分别形成该些吸光区，且该弧形反射单元被所有两相邻的该吸光单元之间的间距所暴露出来的部分形成该些反射区与该特征区。

4.如权利要求3所述的夹具，其中除了相邻于该特征区的二该吸光单元间是间隔一第一间距之外，该些吸光单元皆以一第二间距等间隔排列。

5.如权利要求1所述的夹具，其中该光收发模块配置区具有一凹陷，以容置该光收发模块，且该光收发模块承靠于该凹陷的侧壁以作定位。

6.如权利要求1所述的夹具，其中该些反射区为后向反射区。

7.一种校正方法，该校正方法用以校正一光收发模块，该校正方法包括：

使该光收发模块旁设有多个反射区、多个吸光区及一特征区，该些反射区与该些吸光区交替排列，该特征区为一用以反射的区域或一用以吸光的区域，其中当该特征区为该用以反射的区域时，该用以反射的区域的宽度不同于每一该反射区的宽度，且当该特征区为该用以吸光的区域时，该用以吸光的区域的宽度不同于每一该吸光区的宽度；

使该光收发模块朝向该些反射区、该些吸光区及该特征区发光，并感测该些反射区、该些吸光区及该特征区的影像；以及

比较该些反射区、该些吸光区及该特征区的实际方位与该些反射区、该些吸光区及该特征区在该光收发模块的一影像感测面上所形成的影像的位置，以校正该影像感测面上的位置所对应的实际方位。

8.如权利要求7所述的校正方法，其中比较该些反射区、该些吸光区及该特征区的实际方位与该些反射区、该些吸光区及该特征区在该光收发模块上的该影像感测面上所形成的该影像的位置，以校正该影像感测面上的位置所对应的实际方位的方法包括：

判识出该影像感测面上所形成的该图像映射于该特征区的一特征影像部分；

将该特征影像部分中的一第一特定点在该影像感测面上的位置与该特征区所对应的一实际基准角度相对应；

判识出该影像感测面上所形成的该图像映射于该些吸光区的多个吸光影像部分；以及

分别将该些吸光影像部分中的多个第二特定点在该影像感测面上的位置与该些吸光区所分别对应的多个第一实际角度相对应。

9.如权利要求8所述的校正方法，其中除了相邻于该特征区的二该吸光区是间隔一第一间距之外，该吸光区皆以一第二间距等间隔排列。

10.如权利要求9所述的校正方法，其中判识出该影像感测面上所形成的该图像映射于该特征区的该特征影像部分的方法包括：

计算该影像中对应于该些吸光区的该些吸光影像部分的多个影像间距；

计算该些影像间距的平均值；以及

取该些影像间距中大于该平均值者所对应的该影像的部分作为该特征影像部分。

11.如权利要求8或10所述的校正方法，其中比较该些反射区、该些吸光区及该特征区的实际方位与该些反射区、该些吸光区及该特征区在该光收发模块上的该影像感测面上所形成的该影像的位置，以校正该影像感测面上的位置所对应的实际方位的方法还包括：

将该第一特定点在该影像感测面上的位置与该实际基准角度的一第一对应关系储存于与该光收发模块电性连接的一控制板中；以及

将该些第二特定点在该影像感测面上的位置与该些第一实际角度的一第二对应关系储存于该控制板中。

12.如权利要求8所述的校正方法，还包括：

利用内插法且根据该第一对应关系与该第二对应关系计算出该影像感测面上的其他多个位置所对应的多个第二实际角度，其中该些第二实际角度穿插于该些第一实际角度之间。

13.如权利要求7、8或10所述的校正方法，还包括：

在校正该影像感测面上的位置所对应的实际方位之后，将该光收发模块配置于一触控面旁；

利用该光收发模块检测该触控面上的多个已知位置的吸光点；以及

比较该些吸光点的该些已知位置与该些吸光点在该光收发模块的该影像感测面上的成像位置，以校正该光收发模块与该触控面的相对关系。

14.如权利要求13所述的校正方法，其中该些吸光点为一夹具上的吸光点。

15.如权利要求13所述的校正方法，其中该些吸光点为由一物体依序触碰该触控面所依序形成。

16.如权利要求7所述的校正方法，其中该些反射区为后向反射区。