TW201305881A

TW201305881A - 光學觸控模組及其光源模組

Info

Publication number: TW201305881A
Application number: TW100125330A
Authority: TW
Inventors: Hui-Hsuan Chen
Original assignee: Pixart Imaging Inc
Priority date: 2011-07-18
Filing date: 2011-07-18
Publication date: 2013-02-01
Also published as: US8952933B2; TWI451310B; US20130021301A1

Abstract

一種光學觸控模組，其設置於參考平面上，並具有感測區。此光學觸控模組包括第一光感測元件以及光源模組。第一光感測元件配置於感測區之第一側邊，且第一光感測元件的第一感測面面向感測區。光源模組包括線光源、透明板以及反射件。線光源配置於感測區的第二側邊旁，第二側邊與第一側邊相對。線光源提供光線至感測區。透明板配置於線光源與第二側邊之間，透明板與參考平面之間夾一銳角。線光源位於透明板的第一表面旁。透明板反射部分光線並使部分光線通過。反射件設置於透明板的第二表面旁，且反射件適於將反射自透明板的光線反射回透明板。

Description

光學觸控模組及其光源模組

本發明是有關於一種觸控模組，且特別是有關於一種光學觸控模組及其光源模組。

近年來，採用觸控輸入或手寫輸入技術的人機介面因較其他人機介面直觀，故深受消費者青睞，已成為相關廠商積極導入應用之電子產品。目前常見的觸控模組有電阻式觸控模組、電容式觸控模組及光學式觸控模組等，其中光學式觸控模組具有成本較低的優點。

圖1為習知一種光學觸控模組之結構示意圖。請參照圖1，習知光學觸控模組100包括導光組110、發光元件120以及光感測器130。其中，導光組110包括二導光條112a、112b以及條狀鏡(mirror)114。導光條112a、112b與條狀鏡114沿矩形軌跡之三個邊排列，其中導光條112a與條狀鏡114相對，而導光條112b連接於導光條112a與條狀鏡114之間，且上述矩形軌跡內的區域為感測區116。此外，發光元件120設置於導光條112a與導光條112b相鄰兩端之間，且用以提供光線至導光條112a與導光條112b內。導光條112a、112b用以將光源提供的光線轉換成線性光源，以藉由線性光源照射整個感測區116。另外，光感測器130設置於導光條112a旁，且光感測器130的視野(Field of View,FOV)涵蓋整個感測區116。

承上述，光感測器130用於偵測感測區116內是否有遮光物，並計算出遮光物的位置。更詳細地說，感測區116中的觸控點(即遮光物)A經由條狀鏡114產生一鏡像點A1，而光感測器130會偵測到暗點A2、A3。如此，距離d1、d2可被計算出，並且配合其他已知的參數可算出觸控點A的位置(座標)。上述之其他已知的參數包括感測區116於X軸的長度、感測區116於Y軸的寬度、觸控點A至條狀鏡114的最短距離等於鏡像點A1至條狀鏡114的最短距離等。有關於詳細的座標計算方法為所屬技術領域中的通常知識，在此將不詳述。

但是，習知光學觸控模組100存在一定的盲區(Blind Zone)150，盲區150位於虛線151與條狀鏡114之間的區域。盲區150意思是無法精確計算出觸控點座標的區域。舉例來說，感測區116中的觸控點B剛好位於盲區150，此時光感測器130所偵測到的觸控點及其鏡像點B1所產生的暗點B2、B3會有部分重疊，如此將無法精確地計算出觸控點B的座標。

本發明提供一種光學觸控模組，以消除盲區。

本發明另提供一種光源模組，適於應用於光學觸控模組，以相除光學觸控模組的盲區。

本發明提出一種光學觸控模組，其設置於參考平面上，並具有感測區，光學觸控模組包括第一光感測元件以及光源模組。第一光感測元件配置於感測區之第一側邊的第一端，且第一光感測元件的第一感測面面向感測區。光源模組包括線光源、透明板以及反射件。線光源配置於感測區的第二側邊旁，第二側邊與第一側邊相對，而線光源適於提供光線至感測區。透明板配置於線光源與第二側邊之間，透明板與參考平面之間夾一銳角。透明板具有相對的第一表面與第二表面，且線光源位於第一表面旁。透明板適於反射部分光線並使部分光線通過。反射件設置於第二表面旁，反射件適於將反射自透明板的光線反射回透明板。

在本發明一實施例中，上述之透明板之第一表面及線光源與整個第二側邊相對，而反射件與透明板之第二表面相對。

在本發明一實施例中，上述之光學觸控模組更包括第二光感測元件，配置於第一側邊的第二端，且第二光感測元件的第二感測面面向感測區。

在本發明一實施例中，上述之第二側邊區分為第一段與第二段，第一段鄰近第一光感測元件，線光源及透明板與整個第一段相對，而反射件與整個第二表面相對。

在本發明一實施例中，上述之光學觸控模組更包括平面鏡，配置於線光源旁，且與第二段相對，平面鏡的鏡面垂直於參考平面。

在本發明一實施例中，上述之透明板是塑膠片或玻璃片。

在本發明一實施例中，上述之透明板與參考平面之間的銳角為45度，第一表面與出光面之間的一夾角為45度，而反射件與第二表面之間的一夾角為45度。

在本發明一實施例中，上述之反射件為平面鏡。

在本發明一實施例中，上述之反射件包括透明基材以及多個反光稜鏡。透明基材具有相對的第三表面與第四表面，且第三表面面對透明板。多個反光稜鏡配置於第四表面。

在本發明一實施例中，上述之反光稜鏡包括平行排列的多個三角柱或陣列排列的多個三角錐。

在本發明一實施例中，上述之線光源包括點光源以及導光條，點光源設置於導光條的入光面旁，且線光源的出光面為導光條的一表面。

在本發明一實施例中，上述之光學觸控模組更包括至少一反光條，配置於感測區的邊緣。

在本發明一實施例中，上述之光學觸控模組更包括至少一光源，配置於感測區的邊緣。

本發明另提出一種光源模組，其設置於參考平面上，且光源模組包括線光源、透明板以及反射件。透明板與參考平面之間夾一銳角，並具有相對的第一表面與第二表面。線光源位於第一表面旁，透明板適於反射部分光線並使部分光線通過。反射件設置於第二表面旁，反射件適於將反射自透明板的光線反射回透明板。

在本發明之光學觸控模組及光源模組中，能藉由操控光源模組之線光源的發光與否，來使光感測元件感測到遮光物所產生的光學資訊與遮光物虛像所產生的光學資訊，進而避免盲區的產生。

為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

圖2是本發明一實施例之光學觸控模組的示意圖，圖3是沿圖2之A-A線的光源模組的剖面示意圖。請參照圖2與圖3，本實施例之光學觸控模組200是設置於參考平面50上，並具有感測區210。感測區210例如是呈矩形，但並不以此為限。光學觸控模組200包括第一光感測元件220以及光源模組230。第一光感測元件220配置於感測區210之第一側邊211的第一端211a，且第一光感測元件220的第一感測面221面向感測區210，而光源模組230配置於感測區210的第二側邊213旁，其中第二側邊213與第一側邊211相對。

承上述，光學觸控模組200可更包括至少一光源250，配置於感測區210的邊緣。在本實施例中，光源250的數量為兩個，且每一光源250是以線光源為例，但此處並不限定其種類，且光源250的數量也可視實際需求而定。具體而言，其中一個光源250設置於位在第一側邊211與第二側邊213之間的第三側邊214，另一個光源250設置於第一側邊211，且第三側邊214靠近第一側邊211的第二端211b。光源250用以提供從出光面252出射的光線，以照射整個感測區210。每一光源250可為導光條與點光源(如發光二極體)的組合，而相鄰兩個光源250亦可共用一個點光源。

在本實施例中，光源模組230包括線光源231、透明板232以及反射件233。線光源231配置於感測區210的第二側邊213旁，而線光源231適於提供光線至感測區210。透明板232配置於線光源231與第二側邊213之間，透明板232與參考平面50之間夾一銳角θ。透明板232具有相對的第一表面232a與第二表面232b，且線光源231位於第一表面232a旁。透明板232適於反射部分光線並使部分光線通過。反射件233設置於第二表面232b旁，反射件233適於將反射自透明板232的光線反射回透明板232。

上述之透明板232例如是塑膠片、玻璃片，或是其他可透光之材質。此透明板232可不需塗佈半穿透半反射的材料。反射件233例如是一平面鏡，但不以此為限。線光源231例如包括點光源236以及導光條237，點光源236設置於導光條237的入光面237a旁，且線光源231的出光面237b為導光條237的表面。具體而言，線光源231的出光面237b面向感測區210，而點光源236是設置於第二側邊213的一端。點光源236提供光線至導光條237內，且導光條237使點光源236提供的光線從出光面237b出射。當點光源236開啟時，從線光源231的出光面237b出射的部分光線L1會通過透明板232並射向感測區210。當點光源236關閉時，光源250所提供的部分光線L2被透明板232反射至反射件233，而反射件233將反射自透明板232的光線反射回透明板232，且部分被反射回透明板232的光線L3，被透明板232反射回感測區210。也就是說，當點光源236關閉時，反射件233能用以提供鏡面功能。

為消除先前技術所述之盲區，本實施例將第二側邊213區分為第一段213a與第二段213b，第一段213a鄰近第一光感測元件220，而第一段213a與虛線216之間的區域217為先前技術中的盲區。亦即，第一段213a是對應可能產生盲區的區域。此外，光源模組230則是設置在第一段213a旁，其中透明板232的第一表面232a及線光源231與整個第一段213a相對，而反射件233與透明板232的第二表面232b相對，所以反射件233也與整個第一段213a相對。又，透明板232與參考平面50之間的銳角θ例如為45度，且第一表面232a與出光面237b之間的夾角α例如是45度，而反射件233與第二表面232b之間的夾角β例如也是45度，亦即反射件233的反射面233a是垂直於出光面237b。另外，光學觸控模組200可更包括平面鏡270，配置於線光源231旁，且與第二段213b相對，亦即平面鏡270配置於第二段213b。平面鏡270的鏡面272例如是垂直於參考平面50。

在本實施例中，藉由線光源231發光與否，可獲取足夠的光學資訊，以消除習知技術中的盲區。具體而言，當遮光物O(如手指)於區域217內進行操控時，根據線光源231發光與否，第一光感測元件220可分別感測到感測區210內的遮光物O以及經由反射件233所形成的遮光物虛像O’所形成之光學資訊。亦即，當點光源236開啟時，線光源231會發光，而第一光感測元件220會感測遮光物O所產生之光學資訊，即暗點C1的位置。另一方面，當點光源236關閉時，線光源231不發光，而第一光感測元件220感測反射件233所形成的遮光物虛像O’所產生之光學資訊，即暗點C2的位置。因此，藉由開啟及關閉點光源236，可使第一光感測元件220依序感測到由遮光物O所形成之暗點C1的位置以及由遮光物虛像O’所形成之暗點C2的位置，以獲得足夠的光學資訊。如此，可藉由暗點C1與C2的位置來計算出遮光物O的正確座標，所以本實施例之光學觸控模組200能消除習知技術中的盲區，進而提升光學觸控模組200的感測精度。

此外，雖然上述之反射件233是以平面鏡為例，但本發明並不限定反射件233需為平面鏡。舉例來說，如圖4所示，反射件233’可以包括透明基材238以及多個反光稜鏡239。透明基材238具有相對的第三表面238a與第四表面238b，且第三表面238a面對透明板。多個反光稜鏡239配置於第四表面238b，這些反光稜鏡239例如是平行排列的多個三角柱。此外，在另一實施例中，亦可用陣列排列的多個三角錐來取代這些三角柱。

需注意的是，當光學觸控模組200僅包括一個第一光感測元件220時，光源模組230亦可沿著整個第二側邊213，也就是說，平面鏡270可被光源模組230所取代。在另一實施例中，當光學觸控模組包括兩個光感測元件時，光源模組可沿著整個第二側邊213設置，以下將舉一實施例說明之。

圖5所示為本發明另一實施例之光學觸控模組的示意圖。請參照圖5，相較於光學觸控模組200，本實施例之光學觸控模組200’更包括了第二光感測元件280，且光源模組230’設置於整個第二側邊213，而光學觸控模組200中的平面鏡270則被省略。此外，感測區210之第四側邊215例如設有另一光源250(如線光源)，以朝向感測區210提供光線。詳細來說，第二光感測元件280設置於第一側邊211的第二端211b，且第二光感測元件280的第二感測面281面向感測區210。透明板(圖未示)與線光源231’是與整個第二側邊213相對，而反射件233”與透明板的整個第二表面相對，所以反射件233”也是與整個第二側邊213相對，其中透明板、線光源231’與反射件233”之間的相對位置與圖3相同，在此不另以圖式說明。

在本實施例中，除了區域217外，虛線218與第二側邊213之間的區域219亦可能產生盲區，故光源模組230’設置於整個第二側邊213，以避免產生盲區。有關於如何避免區域219變成盲區的方式與上述之避免區域217變成盲區的方式相同，在此將不再詳細說明。

圖6所示為本發明另一實施例之光學觸控模組的示意圖。請參照圖6，本實施例之光學觸控模組200”與上述光學觸控模組200的相異處在於光源的種類不同。在光學觸控模組200”中，光源250’是以點光源為例，其可設置於第一光感測元件220的上方，並直接朝向感測區210提供光線。此外，本實施例之光學觸控模組200”可更包括至少一反光條240，配置於感測區210的邊緣，而本實施例是以兩個反光條240為例，且此兩個反光條240例如是分別設置於感測區210的第一側邊211及第三側邊214。亦即，本實施例之光學觸控模組200”是用反光條240來取代圖2中的兩個線光源250。本實施例之光學觸控模組200”的優點與上述光學觸控模組200相似，在此不再重述。此外，圖5中的線光源250亦可由反光條240取代，並在第一光感測元件220及第二光感測元件280上分別設置光源250’。

綜上所述，在本發明之光學觸控模組中，由於設置有光源模組，所以能藉由操控光源模組之線光源的發光與否，來使光感測元件感測到遮光物所產生的光學資訊與遮光物虛像所產生的光學資訊，進而避免盲區的產生。因此，本發明之光學觸控模組具有較佳的感測精度。

雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

50．．．參考平面

100、200、200’、200”．．．光學觸控模組

110．．．導光組

112a、112b．．．導光條

114．．．條狀鏡

116、210．．．感測區

120．．．發光元件

130．．．光感測器

150．．．盲區

151．．．虛線

211．．．第一側邊

211a．．．第一端

211b．．．第二端

213．．．第二側邊

214．．．第三側邊

215．．．第四側邊

213a．．．第一段

213b．．．第二段

216、218．．．虛線

217、219．．．區域

220．．．第一光感測元件

221．．．第一感測面

230、230’．．．光源模組

231、231’．．．線光源

232．．．透明板

232a．．．第一表面

232b．．．第二表面

233、233’、233”．．．反射件

233a．．．反射面

236．．．點光源

237、237’．．．導光條

237a．．．入光面

237b、252．．．出光面

238．．．透明基材

238a．．．第三表面

238b．．．第四表面

239．．．反光稜鏡

240．．．反光條

250、250’．．．光源

270．．．平面鏡

272．．．鏡面

280．．．第二光感測元件

281．．．第二感測面

A、B．．．觸控點

A1、B1．．．鏡像點

A2、A3、B2、B3、C1、C2．．．暗點

d1、d2．．．距離

L1、L2、L3．．．光線

O．．．遮光物

O’．．．遮光物虛像

α、β．．．夾角

θ．．．銳角

圖1為習知一種光學觸控模組之結構示意圖。

圖2是本發明一實施例之光學觸控模組的示意圖。

圖3是圖2之光源模組的剖面示意圖。

圖4是本發明另一實施例之反射件的示意圖。

圖5為本發明另一實施例之光學觸控模組的示意圖。

圖6為本發明另一實施例之光學觸控模組的示意圖。

50．．．參考平面

210．．．感測區

230．．．光源模組

231．．．線光源

232．．．透明板

232a．．．第一表面

232b．．．第二表面

233．．．反射件

233a．．．反射面

237．．．導光條

237b．．．出光面

L1、L2、L3．．．光線

α、β．．．夾角

θ．．．銳角

Claims

一種光學觸控模組，設置於一參考平面上，並具有一感測區，該光學觸控模組包括：一第一光感測元件，配置於該感測區之一第一側邊的一第一端，且該第一光感測元件的一第一感測面面向該感測區；一光源模組，包括：一線光源，配置於該感測區的一第二側邊旁，該第二側邊與該第一側邊相對，而該線光源適於提供光線至該感測區；一透明板，配置於該線光源與該第二側邊之間，該透明板與該參考平面之間夾一銳角，該透明板具有相對的一第一表面與一第二表面，該線光源位於該第一表面旁，該透明板適於反射部分光線並使部分光線通過；以及一反射件，設置於該第二表面旁，該反射件適於將反射自該透明板的光線反射回該透明板。
如申請專利範圍第1項所述之光學觸控模組，其中該透明板之該第一表面及該線光源與整個該第二側邊相對，而該反射件與該透明板之該第二表面相對。
如申請專利範圍第2項所述之光學觸控模組，更包括一第二光感測元件，配置於該第一側邊的一第二端，且該第二光感測元件的一第二感測面面向該感測區。
如申請專利範圍第1項所述之光學觸控模組，其中該第二側邊區分為一第一段與一第二段，該第一段鄰近該第一光感測元件，該線光源及該透明板與整個該第一段相對，而該反射件與整個該第二表面相對。
如申請專利範圍第4項所述之光學觸控模組，更包括一平面鏡，配置於該線光源旁，且與該第二段相對，該平面鏡的一鏡面垂直於該參考平面。
如申請專利範圍第1項所述之光學觸控模組，其中該透明板是一塑膠片或一玻璃片。
如申請專利範圍第1項所述之光學觸控模組，其中該透明板與該參考平面之間的該銳角為45度，該第一表面與該出光面之間的一夾角為45度，而該反射件與該第二表面之間的一夾角為45度。
如申請專利範圍第1項所述之光學觸控模組，其中該反射件為一平面鏡。
如申請專利範圍第1項所述之光學觸控模組，其中該反射件包括：一透明基材，具有相對的一第三表面與一第四表面，且該第三表面面對該透明板；以及多個反光稜鏡，配置於該第四表面。
如申請專利範圍第9項所述之光學觸控模組，其中該些反光稜鏡包括平行排列的多個三角柱或陣列排列的多個三角錐。
如申請專利範圍第1項所述之光學觸控模組，其中該線光源包括一點光源以及一導光條，該點光源設置於該導光條的一入光面旁，且該線光源的該出光面為該導光條的一表面。
如申請專利範圍第1項所述之光學觸控模組，更包括至少一反光條，配置於該感測區的邊緣。
如申請專利範圍第1項所述之光學觸控模組，更包括至少一光源，配置於該感測區的邊緣。
一種光源模組，設置於一參考平面上，且包括：一線光源；一透明板，與該參考平面之間夾一銳角，並具有相對的一第一表面與一第二表面，該線光源位於該第一表面旁，該透明板適於反射部分光線並使部分光線通過；以及一反射件，設置於該第二表面旁，該反射件適於將反射自該透明板的光線反射回該透明板。
如申請專利範圍第14項所述之光源模組，其中該透明板是一塑膠片或一玻璃片。
如申請專利範圍第14項所述之光源模組，其中該透明板與該參考平面之間的該銳角為45度，該第一表面與該出光面之間的一夾角為45度，而該反射件與該第二表面之間的一夾角為45度。
如申請專利範圍第14項所述之光源模組，其中該反射件為一平面鏡。
如申請專利範圍第14項所述之光源模組，其中該反射件包括：一透明基材，具有相對的一第三表面與一第四表面，且該第三表面面對該透明板；以及多個反光稜鏡，配置於該第四表面。
如申請專利範圍第18項所述之光源模組，其中該些反光稜鏡包括平行排列的多個三角柱或陣列排列的多個三角錐。
如申請專利範圍第14項所述之光源模組，其中該線光源包括一點光源以及一導光條，該點光源設置於該導光條的一入光面旁，且該線光源的該出光面為該導光條的一表面。