TW201235911A - An optical path for infrared touch panel - Google Patents

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201235911 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 [⑽1] 本發明涉及光學和光電檢測技術領域，更具體地，涉及 一種應用光電檢測技術的紅外觸摸屏。 【先前技術】 [0002] 典型的紅外觸摸屏的光電檢測系統的光學部分是在顯示 器前部的框架結構内，四邊佈置了——對應的紅外發射 接收對管，構成兩個方向的光通道。紅外觸摸屏工作時 ，紅外發射和接收管依次點亮，在無觸摸屏的情況下， 每一條紅外光線是通暢的。當有觸摸物接觸螢幕時，觸 摸物阻擋相應位置的水準和垂直方向的紅外線，單片機 判斷位置並將座標傳送給主機。雖然這種光學系統的結 構很簡單，就是紅外發射管發射的光線直接照射到對應 的紅外接收管上，但是因為要使用大量的紅外發射和接 收管，導致觸摸屏的造價一直居高不下，可靠性也不容 易保證。儘管後來又有多種改進的光路系統或結構，如 使用反光鏡的紅外觸摸屏光路系統，大量減少了紅外接 收管的使用，但是光線經過多次的反射後，會使得反射 光不均勻或強度不足，影響偵測的準確性，同時不同管 子所對應的反光鏡都各不相同，所以製造工藝相應複雜 了很多，因此可靠性和造價的問題依然存在。 【發明内容】 [0003] 有鑒於此，有必要提供一種新的光路結構應用於紅外觸 摸屏，達到降低造價、提高可靠性目的。 [0004] 一種用於紅外觸摸屏的光路結構，由安裝在該紅外觸摸 100107244 表單編號A0101 第4頁/共21頁 1002012205-0 201235911 Ο 屏邊框内的光學元件、紅外線發射源和紅外線接收管構 成。在該紅外觸摸屏相對的兩條邊框内，安裝有一個光 學元件、一個紅外線發射源及至少一個紅外線接收管。 該光學元件和該紅外線發射源共同安裝在其中一條邊框 上，至少一個紅外線接收管安裝在另一條邊框上。該光 學元件呈條形階梯狀，其延伸方向與每條邊框的長度方 向相同，並設置多個階梯面，該階梯面過渡處形成一斜 面，該斜面的反射面與紅外線接收管相對，並且與安裝 光學元件與紅外線發射源的邊框均成一傾角。該光學元 件與該紅外線發射源相鄰的一端形成一曲面，該曲面的 弧面向紅外線發射源的方向凸出。該曲面用於將該紅外 線發射源發出的紅外光線彙聚成多束大致平行的紅外光 線，每個斜面用於將每束紅外光線反射，從而被與該斜 面對應的紅外線接收管接收，實現觸摸物件的位置偵測 〇 [0005] 一種用於紅外觸摸屏的光路結構，由安裝在該紅外觸摸 ❹ 屏邊框内的光學元件、紅外線發射源和紅外線接收管構 成。在該紅外觸摸屏的相對的兩條邊框内，安裝有一個 光學元件、至少一個紅外線發射源及一個紅外線接收管 。該光學元件和該紅外線接收管共同安裝在該其中一條 邊框上，至少一個紅外線發射源安裝在另一條邊框上。 該光學元件呈條形階梯狀，其延伸方向與每條邊框的長 度方向相同，並設置多個階梯面，該階梯面過渡處形成 一斜面，該斜面的反射面與該紅外線發射源相對，並且 與安裝光學元件與紅外線接收管的邊框均成一傾角。該 100107244 表單編號Α0101 第5頁/共21頁 1002012205-0 201235911 光學元件與紅外線接收管相鄰的一端形成一曲面，該曲 面的弧面向紅外線接收管的方向凸出。每個斜面用於反 射每個對應的紅外線發射源發出的紅外光線，形成多束 大致平行的紅外光線入射該曲面，並被該曲面彙聚從而 被與曲面相對的紅外線接收管接收，實現觸摸物件的位 置偵測。 [0006] 一種用於紅外觸摸屏的光路結構，由安裝在該紅外觸摸 屏邊框内的光學元件、紅外線發射源和紅外線接收管構 成。在該紅外觸摸屏的相對的兩條邊框内，安裝有一個 光學元件、一個紅外線發射源及至少一個紅外線接收管 ，該光學元件安裝在其中一條邊框上，紅外線發射源和 至少一個紅外線接收管共同安裝在另一條邊框上。該光 學元件呈條形階梯狀，其延伸方向與該每條邊框的長度 方向相同，並設置多個階梯面，該階梯面過渡處形成一 第一斜面，與該紅外線接收管相對，並且第一斜面的反 射面與安裝光學元件的邊框成第一傾角。該光學元件還 設置一第二斜面，該第二斜面的反射面與該紅外線發射 源和該第一斜面的反射面分別相對，並與該紅外線發射 源的光轴方向形成第二傾角。該光學元件靠近該紅外線 發射源的一側形成一曲面，該曲面與第二斜面相對應， 並且該曲面的弧面向該紅外線發射源的方向凸出。該曲 面將該紅外線發射源發出的紅外光線彙聚成多束大致平 行的紅外光線，由第二斜面反射至對應的第一斜面，每 個第一斜面用於將入射的紅外光線反射而被與該第一斜 面對應的紅外線接收管接收，實現觸摸物件的位置偵測 100107244 表單編號A0101 第6頁/共21頁 1002012205-0 201235911 ο [0007] 種用於紅外觸摸屏的光路結構，由安裝在該紅外觸摸 屏邊框内的光學元件、紅外線發射源和紅外線接收管構 成。在該紅外觸摸屏的相對的兩條邊框内，安裝有一個 一元件、至少一個紅外線發射源及一個紅外線接收管 '•亥先學元件安裝在該其中一條邊框上，至少一個紅外 線發射源和紅外線接收管共同安裝在該另一條邊框上。 ❹ Ο χ光學元件呈條形階梯狀，其延伸方向與該每條邊框的 長度方向相同，並設置多個階梯面，該階梯面過渡處形 成—第—斜面，與紅外線發射源相對，並且該第一斜面 的反射面與安裝光學元件的邊框成第一傾角。該光學元 牛還叹置一第二斜面，該第二斜面的反射面與紅外線接 收音和第一斜面的反射面分別相對，並與紅外線接收管 ^轴方向形成第二傾角。該光學元件靠近該紅外線接 收管的一側形成一曲面，該曲面與該第二斜面相對應， 並且該曲面的弧面向該紅外線接收管的方向凸出。每個 第—斜面用於將該每個對應的紅外線發射源發出的紅外 光線反射至第二斜面，並被該第二斜面反射而入射曲面 該曲面用於將人射的紅外光線彙聚而被相對的紅外線 接收管接收，實現戦物件的位置摘測。 [0008] 對於現有技術，本發明提供的紅外觸摸屏的光路結構 ’使用導練這樣的光學元件進行紅外光線的傳輸能 夠減少紅外線發射源或紅外線接收管的數量，在可靠性 增加的基礎上，也有效的降低了整個賴屏的成本。 【實施方式】 100107244 表單編號Α0101 第7頁/共21頁 1002012205-0 201235911 _] τ面將結合_，對本發明作進—步崎細說明。 _] 4參閱圖1，為本發明光路結構的示意圖，圖1僅示出了 紅外觸摸屏縱橫兩個方向的光通道中的—個，另一個未 不出的光通道與此已示㈣光通道完全相同，二者在镇 測區域100内大致垂直。該光路結構由圍繞安裝在紅外觸 摸屏四個邊㈣的光學元件、紅外線發㈣和紅外線接 收管構成。 [0011] 其中，偵測區域100對應一個使用紅外觸摸屏1〇的顯示器 的顯示表面，在偵測區域100的一側，一個紅外線發射源 11與一個光學元件12共同安裝在紅外觸摸屏1〇的一條邊 框101上。光學元件沿該邊框1(Π延伸，紅外線發射源11 與光學元件12沿其延伸方向的一端相對，紅外線發射源 11所發出的紅外光線從光學元件12的該端進入光學元件 12並在光學元件12中傳輸。紅外線接收管13安裝在邊框 102上，該邊框102與邊框1〇1相對，該邊框1〇2上的紅外 線接收管1 3與邊框1 01上的紅外線發躲源11、光學元件 12共同構成一個方向的紅今光通墀。光線丨4和15表示了 這個方向光通道上光線的傳播方向。其中，該紅外線接 收管1 3可以是一隻紅外接收管，也可以使用多隻紅外接 收管，視螢幕的大小、螢幕上座標的精確度等因素而定 〇 [0012] 在本實施方式中，該光學元件12為一導光柱12，，該光 學元件12還可以是其他能夠傳輸紅外光線的元件。其中 ，該導光柱12’呈條形階梯狀’安裝時其延伸方向與對 應邊框的長度的方向相同。導光柱12’上設置多個階梯 100107244 表單編號Α0101 1002012205-0 第8頁/共21頁 201235911 Ο [0013]

[0014] 100107244 面120,導光柱12’上另還設置有一個與邊框101平行的 平面121，階梯面120過渡處形成一斜面122，所述斜面 1 2 2的數量與紅外線接收管1 3的數量相同，並且與紅外線 接收管13——對應設置。該斜面122的反射面與光線14形 成一個傾角α。導光柱12’與紅外線發射源11相對的一 端形成一曲面123，該曲面123的弧面向相對的紅外線發 射源11的方向凸出，形成一弧度0。當紅外線發射源11 發出的擴散的紅外光束經過該曲面123時被彙聚成多束均 勻的平行光線，而每束紅外光線能夠分別被其對應的斜 面122反射，從而被與該斜面122對應的紅外線接收管13 接收。該傾角α及弧度0的大小，以被彙聚形成的每束 紅外光線經過斜面1 22的反射能夠被其對應的紅外線接收 管13接收為準。 由於，紅外線發射源11所發射的紅外光線中心最強，並 向周圍遞減。因此，在本實施方式中，每個斜面122的長 度，以位於紅外線發射源11的光軸上的斜面長度最小， 而其餘斜面的長度則以上述位於光軸上的斜面為中心向 兩邊遞增。在其他實施方式中，相應地，每個斜面122的 長度可根據需要進行設置。 同樣，基於光路可逆的原理，可以將一個紅外線接收管 13與該導光柱12’共同安裝在邊框101上，至少一個的紅 外線發射源11安裝在與邊框101相對的邊框102上。這樣 ，當每個紅外線發射源11發出的紅外光線被對應的斜面 122反射時形成多束平行的紅外光線，經過該曲面123時 將該多束平行的紅外光線彙聚而能夠被該紅外線接收管 表單編號Α0101 第9頁/共21頁 1002012205-0 201235911 13接收。 [0015] 請參閱圖2，在另一實施方式中，該導光柱12’安裝在邊 框101上，紅外線發射源11還可以同紅外線接收管13共同 安裝在與邊框101相對的邊框102上。其中，該導光柱12 ’在與紅外線發射源11相對的一端還形成一斜面124，該 斜面124的反射面與斜面122的反射面相對，並且該斜面 124的反射面與紅外線發射源11的光軸方向形成一個小的 傾角/3。而斜面1 2 4的前端，靠近紅外線發射源11的一側 形成一曲面123’ ，並且該曲面123’的弧面向相對的紅 外線發射源11的方向凸出，形成一弧度0’ 。當紅外線 發射源11發出的發散的紅外光線經過曲面123’被彙聚成 多束均勻的平行的紅外光線，該多束平行的紅外光線被 斜面124反射後，每束紅外光線被對應的斜面122均勻地 反射並被其對應的紅外線接收管13接收。其中，上述的 傾角α:、傾角/5以及孤度0 ’的大小，以相互配合使得 紅外線發射源11所發射出的紅外光線能夠被斜面124均勻 地反射到斜面122上，而後被該斜面122反射被其對應的 紅外線接收管13接收為準。 [0016] 同樣，基於光路可逆的原理，可以將至少一個的紅外線 發射源11與該導光柱12’上設置的斜面122相對應地安裝 在邊框102上，一個紅外線接收管13與曲面123’相對應 地安裝在邊框102上。這樣，當每個紅外線發射源11發出 的紅外光線被對應的斜面122反射時形成多束平行的紅外 光線，該多束平行的紅外光線被斜面124反射後，經過該 曲面123’時將該多束平行的紅外光線彙聚而能夠被該紅 100107244 表單編號A0101 第10頁/共21頁 1002012205-0 201235911 外線接收管13接收。 [0017] 請同時參閱圖3及圖4，為橫縱兩個方向上的基本光路結 構所形成的矩陣光路結構，從而能夠實現確定偵測區域 100上的觸摸物件位置的功能。 [0018] 使用具有上述光路結構的紅外觸摸屏10，使用導光柱12 ’這樣的光學元件12進行紅外光線的傳輸，能夠減少紅 外線發射源11或紅外線接收管1 3的數量，在可靠性增加 的基礎上，也有效的降低了整個觸摸屏的成本。 [0019] 可以理解的是，對於本領域的普通技術人員來說，可以 根據本發明的技術構思做出其他各種相應的改變與變形 ，而所有這些改變與變形都應屬於本發明權利要求的保 護範圍。 【圖式簡單說明】 [0020] 圖1為本發明一種實施方式中的光路結構的示意圖。 [0021] 圖2為本發明另一實施方式中的光路結構的示意圖。 [0022] 圖3為本發明橫縱兩個方向上的基本光路結構所形成的矩 陣光路結構。 [0023] 圖4為本發明另一實施方式中的橫縱兩個方向上的基本光 路結構所形成的矩陣光路結構。 【主要元件符號說明】 [0024] 紅外觸摸屏：10 [0025] 偵測區域：1 0 0 [0026] 邊框：101、102 100107244 表單編號A0101 第11頁/共21頁 201235911 [0027] 紅外線發射源：11 [0028] 光學元件： 12 [0029] 導光柱 :12， [0030] 紅外線接收管：13 [0031] 光線： 14、 15 [0032] 階梯面 ：120 [0033] 平面： 121 [0034] 斜面： 122 ' 124 [0035] 曲面： 123 、123’ [0036] 傾角： a、 β [0037] 弧度： Θ、 θ’ 100107244 表單編號 A0101 第 12 頁/共 21 頁 1002012205-0

Claims (1)

1. 201235911 七、申請專利範圍： 1 . 一種用於紅外觸摸屏的光路結構，由安裝在所述紅外觸摸 屏邊框内的光學元件、紅外線發射源和紅外線接收管構成 ，其改進在於， 在所述紅外觸摸屏的相對的兩條邊框内，安裝有一個光學 元件、一個紅外線發射源及至少一個紅外線接收管；所述 光學元件和所述紅外線發射源共同安裝在所述其中一條邊 框上，所述至少一個紅外線接收管安裝在所述另一條邊框 〇 ^ ' 所述光學元件呈條形階梯狀，其延伸方向與所述每條邊框 的長度方向相同，並設置多個階梯面，所述階梯面過渡處 形成一斜面，所述斜面的反射面與所述紅外線接收管相對 ，並且與所述安裝光學元件與紅外線發射源的邊框均成一 傾角；所述光學元件與所述紅外線發射源相鄰的一端形成 一曲面，所述曲面的弧面向所述紅外線發射源的方向凸出 9 ^ 所述曲面用於將所述紅外線發射源發出的紅外光線彙聚成 多束大致平行的紅外光線，所述每個斜面用於將每束紅外 光線反射，從而被與所述斜面對應的紅外線接收管接收， 實現觸摸物件的位置偵測。 2. 根據申請專利範圍第1項所述之光路結構，其中，所述斜 面的數量與所述紅外線接收管的數量相同。 3. 根據申請專利範圍第1項所述之光路結構，其中，所述光 學元件上，與所述階梯面相對的一側還設置有一個平面， 與所述相對的兩條邊框平行。 100107244 表單編號A0101 第13頁/共21頁 1002012205-0 201235911 4 .根據申請專利範圍弟1項所述之光路結構’其中’所述每 個斜面的長度，以位於所述紅外線發射源光軸上的斜面長 度最小，所述其餘斜面的長度以所述位於紅外線發射源光 軸上的斜面為中心向兩邊遞增。 5 . —種用於紅外觸摸屏的光路結構，由安裝在所述紅外觸摸 屏邊框内的光學元件、紅外線發射源和紅外線接收管構成 ，其改進在於， 在所述紅外觸摸屏的相對的兩條邊框内，安裝有一個光學 元件、至少一個紅外線發射源及一個紅外線接收管；所述 光學元件和所述紅外線接收管共同安裝在所述其中一條邊 框上，所述至少一個紅外線發射源安裝在所述另一條邊框 上； 所述光學元件呈條形階梯狀，其延伸方向與所述每條邊框 的長度方向相同，並設置多個階梯面，所述階梯面過渡處 形成一斜面，所述斜面的反射面與所述紅外線發射源相對 ，並且與所述安裝光學元件與釭外線接收管的邊框均成一 傾角；所述光學元件與所述紅外線接收管相鄰的一端形成 一曲面，所述曲面的弧面向所述紅外線接收管的方向凸出 所述每個斜面用於反射所述每個對應的紅外線發射源發出 的紅外光線，形成多束大致平行的紅外光線入射所述曲面 ，並被所述曲面彙聚從而被與所述曲面相對的紅外線接收 管接收，實現觸摸物件的位置偵測。 6 .根據申請專利範圍第5項所述之光路結構，其中，所述斜 面的數量與所述紅外線接收管的數量相同。 7 .根據申請專利範圍第5項所述之光路結構，其中，所述光 100107244 表單編號 A0101 第 14 頁/共 21 頁 1002012205-0 201235911 學元件上，與所述階梯面相對的一側還設置有一個平面， 與所述相對的兩條邊框平行。 一種用於紅外觸摸屏的光路結構，由安裝在所述紅外觸摸 屏邊框内的光學元件、紅外線發射源和紅外線接收管構成 ，其改進在於， 在所述紅外觸摸屏的相對的兩條邊框内，安裝有一個光學 元件、一個紅外線發射源及至少一個紅外線接收管，所述 光學元件安裝在所述其中一條邊框上，所述紅外線發射源 和至少一個紅外線接收管共同安裝在所述另一條邊框上； Ο 所述光學元件呈條形階梯狀，其延伸方向與所述每條邊框 的長度方向相同，並設置多個階梯面，所述階梯面過渡處 形成一第一斜面，與所述紅外線接收管相對，並且所述第 一斜面的反射面與所述安裝光學元件的邊框成第一傾角； 所述光學元件還設置一第二斜面，所述第二斜面的反射面 與所述紅外線發射源和所述第一斜面的反射面分別相對， Ο 並與所述紅外線發射源的光軸方向形成第二傾角；所述光 學元件靠近所述紅外線發射源的一侧形成一曲面，所述曲 面與所述第二斜面相對應，並且所述曲面的弧面向所述紅 外線發射源的方向凸出； 所述曲面將所述紅外線發射源發出的紅外光線彙聚成多束 大致平行的紅外光線，由所述第二斜面反射至對應的第一 斜面，所述每個第一斜面用於將入射的紅外光線反射而被 與所述第一斜面對應的紅外線接收管接收，實現觸摸物件 的位置彳貞測。 根據申請專利範圍第8項所述之光路結構，其中，所述斜 面的數量與所述紅外線接收管的數量相同。 100107244 表單編號Α0101 第15頁/共21頁 1002012205-0 201235911 10 .根據申請專利範圍第8項所述之光路結構，其中，所述光 學元件上，與所述階梯面相對的一側還設置有一個平面， 與所述相對的兩條邊框平行。 11 . 一種用於紅外觸摸屏的光路結構，由安裝在所述紅外觸摸 屏邊框内的光學元件、紅外線發射源和紅外線接收管構成 ，其改進在於， 在所述紅外觸摸屏的相對的兩條邊框内，安裝有一個光學 元件、至少一個紅外線發射源及一個紅外線接收管，所述 光學元件安裝在所述其中一條邊框上，所述至少一個紅外 線發射源和紅外線接收管共同安裝在所述另一條邊框上； 所述光學元件呈條形階梯狀，其延伸方向與所述每條邊框 的長度方向相同，並設置多個階梯面，所述階梯面過渡處 形成一第一斜面，與所述紅外線發射源相對，並且所述第 一斜面的反射面與所述安裝光學元件的邊框成第一傾角； 所述光學元件還設置一第二斜面，所述第二斜面的反射面 與所述紅外線接收管和所述第一斜面的反射面分別相對， 並與所述紅外線接收管的光軸方向形成第二傾角；所述光 學元件靠近所述紅外線接收管的一侧形成一曲面，所述曲 面與所述第二斜面相對應，並且所述曲面的弧面向所述紅 外線接收管的方向凸出； 所述每個第一斜面用於將所述每個對應的紅外線發射源發 出的紅外光線反射至所述第二斜面，並被所述第二斜面反 射而入射所述曲面，所述曲面用於將入射的紅外光線彙聚 而被相對的紅外線接收管接收，實現觸摸物件的位置偵測 〇 12 .根據申請專利範圍第11項所述之光路結構，其中，所述斜 100107244 表單編號 A0101 第 16 頁/共 21 頁 1002012205-0 201235911 面的數量與所述紅外線接收管的數量相同。 13 .根據申請專利範圍第11項所述之光路結構，其中，所述光 學元件上，與所述階梯面相對的一側還設置有一個平面， 與所述相對的兩條邊框平行。 1002012205-0 100107244 表單編號A0101 第17頁/共21頁