TWM480086U - 均光模組及光學觸控螢幕 - Google Patents

Description

均光模組及光學觸控螢幕

本創作係有關於一種均光系統及光學觸控螢幕，特別是指一種單一光源均光模組及光學觸控螢幕。

習知技術係都是利用多個雷射光源透過柱狀透鏡結構，將光源藉由折射與繞射技術將光線分散為一直線，或是利用擴散片達到均勻分光的目的。然而其效果並不理想，因光場本身強度分布上的問題，無法克服高斯分布之不均勻問題。

再者，使用多雷射光源配合柱狀透鏡結構或擴散片之方式面臨到各光源之均勻度與校正問題，故實用上需要使用大量資源調校來達成此一目的。例如以使用雙光雷射為例，因雷射本身模組一致性狀況不佳，在選用前不易取得相關數據。當組裝完成後發現問題，往往需要花費更多時間成本及人力成本進行調整。又或可能因雷射相位差而導致和光時出現干擾光斑，於量產時會產生許多困擾。

綜上所述，本創作人有感上述缺失可改善，乃特潛心研究並配合學理之應用，終於提出一種設計合理且有效改善上述缺失之創作。

鑒於以上之問題，本創作提供一種均光模組，在僅有使用一單一光源下，可大幅提升光源之均勻度，且能減少光學元件的使用，降低成本，易於校正。

為了達到上述之目的，本創作之其中一種方案係提供一種均 光模組，包含一第一基材、一第二基材、一貼合層、一第一光學結構層以及一第二光學結構層。該第一基材具有一第一表面及一第二表面。該第二基材具有一第三表面及一第四表面。該貼合層設置於該第一基材的該第二表面與該第二基材的該第三表面之間。該第一光學結構層設置於該第一基材之該第一表面。該第二光學結構層設置於該第二基材之該第四表面。藉此，一單一點光源通過該第一光學結構層，以分散成多個模擬點光源，且該些模擬點光源依序通過該第一基材、該貼合層、該第二基材及該第二光學結構層，以產生一均勻的直線光源。

本創作之其中另一種方案係提供一種均光模組，包含一第一基材、一第二基材、一貼合層、一第一光學結構層。該第一基材具有一第一表面及一第二表面。該第二基材具有一第三表面及一第四表面。該貼合層設置於該第一基材的該第二表面與該第二基材的該第三表面之間。該第一光學結構層設置於該第一基材之該第一表面及該第二基材之該第四表面。藉此，一單一點光源通過該第一光學結構層，以分散成多個模擬點光源，且該些模擬點光源依序通過該第一基材、該貼合層、該第二基材及該第一光學結構層，以產生一均勻的直線光源。

本創作之其中另一種方案係提供一種均光模組，包含一第一基材及一第一光學結構層。該第一基材具有一第一表面及一第二表面。該第一光學結構層設置於該第一基材之該第一表面及該第二表面。藉此，一單一點光源通過該第一光學結構層，以分散成多個模擬點光源，且該些模擬點光源依序通過該第一基材及該第一光學結構層，以產生一均勻的直線光源。

本創作之其中另一種方案係提供一種均光模組，包含一第一基材、一第一光學結構層以及一第二光學結構層。該第一基材具有一第一表面及一第二表面。該第一光學結構層設置於該第一基材之該第一表面。該第二光學結構層設置於該第一基材之該第二 表面。藉此，一單一點光源通過該第一光學結構層，以分散成多個模擬點光源，且該些模擬點光源依序通過該第一基材及該第二光學結構層，以產生一均勻的直線光源。

本創作之其中另一種方案係提供一種均光模組，包含一第一基材、一第二基材、一第一光學結構層以及一固持單元。該第一基材具有一第一表面及一第二表面。該第二基材具有一第三表面及一第四表面。該第一光學結構層設置於該第一基材之該第一表面及該第二基材之該第四表面。該固持單元固持第一基材與第二基材，其中透過該固持單元固持，該第一基材與該第二基材之間具有一間隙。藉此，一單一點光源通過該第一光學結構層，以分散成多個模擬點光源，且該些模擬點光源依序通過該第一基材、該間隙、該第二基材及該第一光學結構層，以產生一均勻的直線光源。

本創作之其中另一種方案係提供一種均光模組，包含一第一基材、一第二基材、一第一光學結構層、一第二光學結構層以及一固持單元。該第一基材具有一第一表面及一第二表面。該第二基材具有一第三表面及一第四表面。該第一光學結構層設置於該第一基材之該第一表面。該第二光學結構層設置於該第二基材之該第四表面。該固持單元固持第一基材與第二基材，其中透過該固持單元固持，該第一基材與該第二基材之間具有一間隙。藉此，一單一點光源通過該第一光學結構層，以分散成多個模擬點光源，且該些模擬點光源依序通過該第一基材、該間隙、該第二基材及該第二光學結構層，以產生一均勻的直線光源。

本創作的有益效果可以在於，本創作所提供的均光模組及光學觸控螢幕，其可透過光學結構層的複合式配置，使得單一點光源先分散成多個模擬點光源，再進一步產生一均勻的直線光源。

為使能更進一步瞭解本創作的特徵及技術內容，請參閱以下有關本創作的詳細說明與附圖，然而所附圖式僅提供參考與說明 用，並非用來對本創作加以限制者。

1‧‧‧第一基材

11‧‧‧第一表面

12‧‧‧第二表面

2‧‧‧第二基材

21‧‧‧第三表面

22‧‧‧第四表面

3‧‧‧貼合層

4‧‧‧第一光學結構

5‧‧‧第二光學結構

6‧‧‧固持單元

7‧‧‧間隙

L‧‧‧光源

S‧‧‧均光模組

SL‧‧‧單一點光源

G‧‧‧多狹縫光柵

圖1為光柵繞射的示意圖。

圖2為本創作第一實施例的均光模組的示意圖。

圖3為本創作第二實施例的均光模組的示意圖。

圖4為本創作第三實施例的均光模組的示意圖。

圖5為本創作第四實施例的均光模組的示意圖。

圖6為本創作第五實施例的均光模組的示意圖。

圖7為本創作第六實施例的均光模組的示意圖。

請參閱圖1所示，當光源穿過多狹縫光柵G時，光線會向兩旁擴張，此種現象即所謂的繞射現象。根據多狹縫繞射原理：d sinθ=m λ；m=1,2,3,...藉由狹縫寬度d的調整，θ 值也會跟著改變，故利用此方式，可以調整分光角度。另外，一階分光元件擴散角之計算方式：2d sinθ=nλ，d=狹縫寬度(grating pitch)，θ =繞射擴散角，n=繞射階數，λ =光源波長。再透過下列之公式計算，可以得到繞射光強度，即可修正所需要之光學強度分布。

(1)透過繞射強度分佈的計算：I(θ)=I_m ((sin β)/β)^2*((sin nα)/n*sin α)^2：β=π * d *sin x/λ

d=grating pitch

α=π *a * sin x/λ

a=grating aperture

n=number of grating

(2)利用多組同調光的疊加效應：I(θ)₀ =I_m ((sin β)/β)^2*((sin nα)/n*sin α)^2：β=π * d *sin x/λ

d=grating pitch

α=π *a * sin x/λ

a=grating aperture

I(θ)₊₁ =I_m ((sin β)/β)^2*((sin nα)/n*sin α)^2：β=π * d *sin(x+θ)/λ d=grating pitch α=π *a * sin(x+θ)/λ a=grating aperture I(θ)_-1 =I_m ((sin β)/β)^2*((sin nα)/n*sin α)^2：β=π * d *sin(x-θ)/λ d=grating pitch α=π *a * sin(x-θ)/λ a=grating aperture I(θ)=I(θ)₀ +I(θ)₁ +I(θ)_-1

(3)若配合富利葉轉換之方波處理：I(θ)=I_max *(π/4)*((sin θ)/1+(sin3θ)/3+(sin 5θ)/5+(sin7θ)/7+(sin 9θ)/9+...)

則可依所需之均勻度修正出所需要的光學強度分佈。

〔第一實施例〕

請參閱圖2所示，本創作提供一種均光模組S，包含一第一基材1、一第二基材2、一貼合層3、一第一光學結構層4以及一第二光學結構層5。舉例來說，均光模組S可應用於光學觸控螢幕，其中該均光模組S可設置在該光學觸控螢幕的任一角落處，或是可應用於其他任何需要均勻直線光源的光學設備，然而本創作不以此為限。

首先，第一實施例的第一基材1具有第一表面11以及第二表面12。第二基材2具有第三表面21以及第四表面22。貼合層3可設置於第一基材1的第二表面12與第二基材2的第三表面21之間，用以將第一基材1與第二基材2貼附組合。其中貼合層3可為光學膠(Optically Clear Adhesive)、液態光學膠(Liquid Optically Clear Adhesive)或光學透明樹脂(Optical Clear Resin)，或是任何可應用於黏貼光學結構的膠體，然而本創作不以此為限。

再者，透過第一光學結構層4設置於該第一基材1之該第一 表面11；第二光學結構層5設置於該第二基材2之該第四表面22的複合式配合方式，當一個單一點光源SL通過該第一光學結構層4，以分散成多個模擬點光源，且這些模擬點光源依序通過第一基材1、貼合層3、第二基材2及第二光學結構層5，以產生一均勻的直線光源。舉例來說，第一光學結構層4可以是一種繞射光學結構層，繞射光學結構層可以是穿透式光學元件或是二階以上繞射光之光柵，例如是微米或奈米光柵結構。第二光學結構層5可以是幾何光學結構層，幾何光學結構層可以是平行之光學結構或是繞射光學元件，例如是柱狀透鏡。然而本創作實施例不以此為限。

經由上述之光學結構層之配置，只要使用一單一點光源SL，透過第一光學結構層4以及第二光學結構層5，將單一點光源SL分散成多個模擬點光源後，再產生一均勻的直線光源。舉例來說，單一點光源SL為不可見光，例如830nm波長的紅外線雷射光源。然而本創作不以上述所舉實施例為限。

〔第二實施例〕

請參閱圖3所示，本創作第二實施例提供一種均光模組S，由圖2與圖3的比較可知，本創作第二實施例與第一實施例最大的差別在於：在第二實施例中，第一光學結構層4可設置於第二基材2的第四表面22，用以取代第二光學結構層5。藉此，一單一點光源SL通過該第一光學結構層4，以分散成多個模擬點光源，且該些模擬點光源依序通過第一基材1、貼合層3、第二基材2及第一光學結構層4，以產生一均勻的直線光源。舉例來說，第一光學結構層4可以是一種繞射光學結構層，繞射光學結構層可以是穿透式光學元件或是二階以上繞射光之光柵，例如是微米或奈米光柵結構。然而本創作實施例不以此為限。藉由二層的第一光學結構層4透過複合式的配合，單一點光源SL將形成一均勻的直線光源。舉例來說，單一點光源SL為不可見光，例如830nm波長 的紅外線雷射光源。然而本創作不以上述所舉實施例為限。

〔第三實施例〕

請參閱圖4所示，本創作第三實施例提供一種均光模組S，由圖3與圖4的比較可知，本創作第三實施例與第二實施例最大的差別在於：在第三實施例中，均光模組S包含第一基材1及第一光學結構層4。舉例來說，第一光學結構層4可以是一種繞射光學結構層，繞射光學結構層可以是穿透式光學元件或是二階以上繞射光之光柵，例如是微米或奈米光柵結構。然而本創作實施例不以此為限。第一基材1具有一第一表面11及一第二表面12，第一光學結構層4可同時設置於第一基材1之第一表面11及第二表面12。藉此，一單一點光源SL通過該第一光學結構層4，以分散成多個模擬點光源，且該些模擬點光源依序通過該第一基材1及該第一光學結構層4，以產生一均勻的直線光源。藉由二層的第一光學結構層4透過複合式的配合，單一點光源SL將形成一均勻的直線光源。舉例來說，單一點光源SL為不可見光，例如830nm波長的紅外線雷射光源。然而本創作不以上述所舉實施例為限。

〔第四實施例〕

請參閱圖5所示，本創作第四實施例提供一種均光模組S，由圖4與圖5的比較可知，本創作第四實施例與第三實施例最大的差別在於：在第四實施例中，均光模組S包含第一基材1、第一光學結構層4以及第二光學結構層5。第一基材1具有第一表面11及第二表面12。第一光學結構層4設置於該第一基材1之該第一表面11。第二光學結構層5設置於第一基材1之第二表面12。藉此，一個單一點光源SL通過第一光學結構層4，以分散成多個模擬點光源，且該些模擬點光源依序通過第一基材1及第二光學結構層5，以產生一均勻的直線光源。舉例來說，第一光學結構層4可以是一種繞射光學結構層，繞射光學結構層可以是穿透式光學元件或是二階以上繞射光之光柵，例如是微米或奈米光柵結構。 第二光學結構層5可以是幾何光學結構層，幾何光學結構層可以是平行之光學結構或是繞射光學元件，例如是柱狀透鏡。單一點光源SL為不可見光，例如830nm波長的紅外線雷射光源。然而本創作實施例不以此為限。藉此，經上述之光學結構層之配置，只要使用單一點光源SL，透過第一光學結構層4以及第二光學結構層5，將單一點光源SL分散成多個模擬點光源後，再產生均勻的直線光源。

〔第五實施例〕

請參閱圖6所示，本創作第五實施例提供一種均光模組S，由圖6與圖3的比較可知，本創作第五實施例與第二實施例最大的差別在於：在第五實施例中，均光模組S包含第一基材1、第二基材2、第一光學結構層4以及固持單元6。第一基材1具有第一表面11及第二表面12。該第二基材2具有第三表面21及第四表面22。第一光學結構層4設置於第一基材1的第一表面11及第二基材2的第四表面22。舉例來說，第一光學結構層4可以是一種繞射光學結構層，繞射光學結構層可以是穿透式光學元件或是二階以上繞射光之光柵，例如是微米或奈米光柵結構。然而本創作實施例不以此為限。固持單元6係用來固持第一基材1與第二基材2，透過固持單元6的固持，第一基材1與第二基材2之間形成間隙7。藉此，一個單一點光源SL通過第一光學結構層4，以分散成多個模擬點光源，且該些模擬點光源依序通過第一基材1、間隙7、第二基材2及第一光學結構層4，以產生一均勻的直線光源。舉例來說，單一點光源SL為不可見光，例如830nm波長的紅外線雷射光源。然而本創作實施例不以此為限。

〔第六實施例〕

參閱圖7所示，本創作第六實施例提供一種均光模組S，由圖7與圖6的比較可知，本創作第六實施例與第五實施例最大的差別在於：在第六實施例中，第二光學結構層5可設置於第二基材2 的第四表面22，用以取代第一光學結構層4。舉例來說，第二光學結構層5可以是幾何光學結構層，幾何光學結構層可以是平行之光學結構或是繞射光學元件，例如是柱狀透鏡。然而本創作實施例不以此為限。藉此，一個單一點光源SL通過第一光學結構層4，以分散成多個模擬點光源，且該些模擬點光源依序通過第一基材1、間隙7、第二基材2及第二光學結構層5，以產生一均勻的直線光源。舉例來說，單一點光源SL為不可見光，例如830nm波長的紅外線雷射光源。然而本創作實施例不以此為限。

〔實施例的可能功效〕

綜上所述，本創作的有益效果可以在於，本創作實施例之均光模組S及光學觸控螢幕，透過光學結構層的複合式配置，使得單一點光源SL先分散成多個模擬點光源，再進一步產生一均勻的直線光源。在僅有使用一單一光源下，可大幅提升光源之均勻度，且能減少光學元件的使用，降低成本，易於校正。

惟以上所述僅為本創作之較佳實施例，非意欲侷限本創作的專利保護範圍，故舉凡運用本創作說明書及圖式內容所為的等效變化，均同理皆包含於本創作的權利保護範圍內，合予陳明。

1‧‧‧第一基材

11‧‧‧第一表面

12‧‧‧第二表面

2‧‧‧第二基材

21‧‧‧第三表面

22‧‧‧第四表面

3‧‧‧貼合層

4‧‧‧第一光學結構

5‧‧‧第二光學結構

S‧‧‧均光模組

SL‧‧‧單一點光源

Claims (18)

1. 一種均光模組，包含：一第一基材，該第一基材具有一第一表面及一第二表面；一第二基材，該第二基材具有一第三表面及一第四表面；一貼合層，該貼合層設置於該第一基材的該第二表面與該第二基材的該第三表面之間；一第一光學結構層，設置於該第一基材之該第一表面；以及一第二光學結構層，設置於該第二基材之該第四表面；藉此，一單一點光源通過該第一光學結構層，以分散成多個模擬點光源，且該些模擬點光源依序通過該第一基材、該貼合層、該第二基材及該第二光學結構層，以產生一均勻的直線光源。
2. 一種均光模組，包含：一第一基材，該第一基材具有一第一表面及一第二表面；一第二基材，該第二基材具有一第三表面及一第四表面；一貼合層，該貼合層設置於該第一基材的該第二表面與該第二基材的該第三表面之間；以及一第一光學結構層，設置於該第一基材之該第一表面及該第二基材之該第四表面；藉此，一單一點光源通過該第一光學結構層，以分散成多個模擬點光源，且該些模擬點光源依序通過該第一基材、該貼合層、該第二基材及該第一光學結構層，以產生一均勻的直線光源。
3. 一種均光模組，包含：一第一基材，該第一基材具有一第一表面及一第二表面；以及一第一光學結構層，設置於該第一基材之該第一表面及該第二表面； 藉此，一單一點光源通過該第一光學結構層，以分散成多個模擬點光源，且該些模擬點光源依序通過該第一基材及該第一光學結構層，以產生一均勻的直線光源。
4. 一種均光模組，包含：一第一基材，該第一基材具有一第一表面及一第二表面；一第一光學結構層，設置於該第一基材之該第一表面；以及一第二光學結構層，設置於該第一基材之該第二表面；藉此，一單一點光源通過該第一光學結構層，以分散成多個模擬點光源，且該些模擬點光源依序通過該第一基材及該第二光學結構層，以產生一均勻的直線光源。
5. 一種均光模組，包含：一第一基材，該第一基材具有一第一表面及一第二表面；一第二基材，該第二基材具有一第三表面及一第四表面；一第一光學結構層，設置於該第一基材之該第一表面及該第二基材之該第四表面；以及一固持單元，該固持單元固持第一基材與第二基材，其中透過該固持單元固持，該第一基材與該第二基材之間具有一間隙；藉此，一單一點光源通過該第一光學結構層，以分散成多個模擬點光源，且該些模擬點光源依序通過該第一基材、該間隙、該第二基材及該第一光學結構層，以產生一均勻的直線光源。
6. 一種均光模組，包含：一第一基材，該第一基材具有一第一表面及一第二表面；一第二基材，該第二基材具有一第三表面及一第四表面；一第一光學結構層，設置於該第一基材之該第一表面；一第二光學結構層，設置於該第二基材之該第四表面；以及一固持單元，該固持單元固持第一基材與第二基材，其中透過 該固持單元固持，該第一基材與該第二基材之間具有一間隙；藉此，一單一點光源通過該第一光學結構層，以分散成多個模擬點光源，且該些模擬點光源依序通過該第一基材、該間隙、該第二基材及該第二光學結構層，以產生一均勻的直線光源。
7. 如請求項1至6中的任一項之均光模組，其中該第一光學結構層為一繞射光學結構層。
8. 4或6之均光模組，其中該第二光學結構層為一幾何光學結構層。
9. 如請求項7之均光模組，其中該繞射光學結構層為至少二階以上繞射光之光柵。
10. 如請求項7之均光模組，其中該繞射光學結構層為穿透式光學元件。
11. 如請求項7之均光模組，其中該繞射光學結構層為微米或奈米光柵結構。
12. 如請求項8之均光模組，其中該幾何光學結構層為平行之光學結構。
13. 如請求項8之均光模組，其中該幾何光學結構層為繞射光學元件。
14. 如請求項8之均光模組，其中該幾何光學結構層為柱狀透鏡。
15. 如請求項1或2之均光模組，其中該貼合層為一光學膠。
16. 如請求項1或2之均光模組，其中該貼合層為一液態光學膠。
17. 如請求項1或2之均光模組，其中該貼合層為一光學透明樹脂。
18. 一種使用如請求項1至6中的任一項所述之均光模組的光學觸控螢幕，其中該均光模組設置在該光學觸控螢幕的任一角落處。