专利名称：具有透镜式导光单元的红外触摸屏的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种红外触摸屏，尤其涉及一种具有透镜式导光单元的红外触摸屏。
技术背景 现有红外触摸系统，其采样方式都是通过由沿着触摸区域四周安装在X、Y方向排布均匀的红外发射单元和红外接收单元，控制和驱动电路在MCU控制单元的控制下驱动红外发射单元和红外接收单元，对应形成X方向和Y方向横竖交叉的红外线扫描矩阵。当有触摸时，手指或其它物体就会挡住经过该点的横竖红外线，由控制单元检测判断出触摸点在触摸屏上的位置。目前在红外触摸屏领域，如专利号为200820109789. 4的“一种应用于触摸屏上的反射镜”，此实用新型主要目的是利用反射原理将红外触摸屏上的发射和接收单元数量减少一半；如专利号为201020271758. 6的“一种纯平结构的多点触摸屏”此实用新型的主要原理是在普通红外触摸屏的基础上增加了一个导光板，用于填充普通触摸屏体触摸面上的凹腔，从而达到表面看似纯平的效果。专利US20070165008A1 公开一种“COMPACT INFRARED TOUCH SCREENAPPARATATUS”，以及利用光学元件将光路转折，改变光的传播方向，改变触摸屏接收、发射单元的安装位置，使红外触摸屏外形结构可以设计得更加紧凑、美观。采用该发明的红外触摸屏既可以实现了低窄边框，降低触摸屏的悬浮高度，又可以达到抑制外界光干扰，提高触摸检测的准确性。上述技术改变了接收、发射单元的安装位置，改变了光的传输路径，增加了光的等效传输路径，损失了部分光的能量，同时，导光元件限制了光的传输孔径大小，也削弱了实际传播的光的能量大小，导致触摸检测信号减弱，不利于提高触摸屏的检测灵敏度和检测范围。
发明内容本实用新型的目的在于克服现有红外触摸屏存在的上述问题，提供一种具有透镜式导光单元的红外触摸屏，本实用新型使光束在触摸面垂直方向光束能量集中，发散角小，抑制杂散光，减小悬浮高度，而在触摸面方向，具有透镜结构的光学导光单元将光束发散一定的角度，接收单元可以接收较大角度范围的红外光，既简化红外触摸屏结构，又提高触摸检测性能。为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下一种具有透镜式导光单元的红外触摸屏，包括红外发射单元和红外接收单元，其特征在于还包括发射导光单元和接收导光单元，所述发射导光单元和接收导光单元均至少包括一个曲面透光面，使发射导光单元和接收导光单元形成透镜结构。当发射光源为点光源时，所述发射导光单元，在垂直于触摸面方向的等效物方焦距为有限值，物方焦点与点光源重合，出射光为平行光。当发射光源为点光源时，所述发射导光单元，在平行于触摸面方向的等效物方焦距为无穷大，出射光不改变方向。 当发射光源为平行光源时，所述发射导光单元在触摸面方向，物方焦距为有限值，光源通过发射导光单元后开成具有发散角的出射光。当发射光源为平行光源时，所述发射导光单元在垂直于触摸面方向等效焦距为无穷大，出射光不改变方向。所述接收导光单元，在触摸面方向和垂直触摸面方向的等效焦距为有限值，入射光经过接收导光单元，会聚到接收导光单元的接收面上。所述发射导光单元为整体式结构，接收导光单元为整体式结构。所述发射导光单元包括多个发射导光子单元，多个发射导光子单元组合形成发射导光单兀。所述接收导光单元包括多个接收导光子单元，多个接收导光子单元组合形成接收导光单兀。所述曲面透光面为一种或多种曲面的组合。采用本实用新型的优点在于一、本实用新型中，发射导光单元和接收导光单元既有光路转折功能又有光学透镜功能，一方面通过改变红外发射、接收原件的位置，减少了传统红外屏的边框厚度，可以做到超低超窄边框；另一方面，又可以根据光源设计成特定的光束控制透镜，满足触摸扫描检测对光源的要求。二、本实用新型中，对点光源红外发射单元发射的红外光，由于发射导光单元和对光束的会聚，在垂直触摸面方向平行传播，保持较小的发散角，光束能量集中，信号增强，方向性好，对传播光束有选择，有利于提高检测灵敏度，抑制杂散光干扰，降低悬浮高度。三、本实用新型中，对点光源红外发射单元发射的红外光，在触摸面方向，由于发射导光单元对光束没有会聚作用，使红外发射单元发射的红外光在触摸面方向保持较大的发散角，有利于单个发射单元对较大范围的照射，而对接收导光单元来讲，可以接收更大角度范围的入射光，增大检测范围。四、本实用新型中，当发射光源为平行光源时，所述发射导光单元在触摸面方向，使光源发散，有利于单个发射单元对较大范围的照射，而对接收导光单元来讲，可以接收更大角度范围的入射光，增大检测范围。五、本实用新型中，当发射光源为平行光源时，所述发射导光单元在垂直于触摸面方向保持平行，不产生散射，由于光学导光单元对红外线光束的限制，且紧贴玻璃表面(反光介质约厚2-3mm)安装，光的传输被约束在很小的高度范围，只有当触摸体接触到玻璃表面时，触摸屏控制器才会有触摸响应，从而进一步降低了红外触摸屏普遍存在的悬浮高度过高的问题(传统红外屏当触摸体还未接触屏体表面时，就能引起触摸响应)。六、本实用新型中，对于接收导光单元，在触摸面方向和垂直触摸面方向将入射光会聚到接收面上，既可以增强接收信号，又可以接收较大范围的入射光。七、本实用新型中，当发射导光单元、接收导光单元为整体式结构时，相互间位置固定，一致性好，便于定型产品的批量生产。[0026]八、本实用新型中，当发射导光单元、接收导光单元为分体式结构时，导光单元与红外发射、接收单元相互间的位置在装配时可以单独调整，适于小批量多品种产品的生产。九、本实用新型中，导光单元的透光曲面根据实际需要，由一种或多种曲面组合，形成精密透镜单元，提高触摸检测性能。十、由于红外接收、发射单元安装面与触摸屏体的触摸面不为同一平面，能有效的避免手或其他物质对红外接收、发射单元的损害，提高了产品的防护性。
图I为本实用新型采用点光源光路示意图；图2为本实用新型采用平行光源光路示意图；图3为本实用新型的实施例3用图；·[0032]图4为本实用新型的实施例4用图。图中标记为1、红外发射单元，2、发射导光单元，3、曲面透光面，4、触摸面，5、红外光，6、红外接收单元，7、接收导光单元。
具体实施方式
实例I如图1，红外发射单元I即点光源发射单元发出的红外光5经发射导光单元2 (这里将导光单元等效成平行薄板)端面的曲面透光面会聚，在垂直方向(与触摸面方向垂直方向)转换成平行光，而在水平方向(与触摸面方向平行方向)保持一定角度。发射导光单元2端面的曲面透光面3，使点光源发出的光在触摸面4方向保持较大的发射角。实例2如图2，当红外发射单元I发出的近似平行的红外光经发射导光单元2 (这里见到光元件等效成平行薄板)端面的曲面透光面3曲面发散后，在水平方向(与触摸面方向平行方向)转换成一定角度光束，光源发出的近似平行光在垂直方向(与触摸面方向垂直方向)没有被导光单元会聚，保持平行。实例3本实施例为侧置式反射式结构，如图3所示，红外发射单元I发出的红外光垂直于玻璃或透明的塑料材质射入发射导光单元2后，通过曲面透光面3对红外光聚散，在垂直方向(与触摸面方向垂直方向)转换成平行光，而在水平方向(与触摸面方向平行方向)，发射导光单元2端面的设计成曲面，使点光源发出的光在触摸面方向保持较大的发射角。采用该结构红外发射单元I和红外接收单元6在触摸屏体底部，可以减小屏体的宽度。实例4本实施例为背置式反射式结构，如图4所示，红外发射单元I发出的红外光直接射入发射导光单元2后，通过曲面透光面3对红外光汇聚，在垂直方向(与触摸面方向垂直方向)转换成平行光，而在水平方向(与触摸面方向平行方向)，导光单元端面的设计成曲面，使点光源发出的光在触摸面方向保持较大的发射角。采用该结构红外发射单元在玻璃侧面，可以减小屏体的厚度。实施例5[0043]一种具有透镜式导光单元的红外触摸屏，包括红外发射单元I和红外接收单元6，还包括发射导光单元2和接收导光单元7，所述发射导光单元2和接收导光单元7均至少包括一个曲面透光面3，使发射导光单元2和接收导光单元7形成透镜结构。本实用新型中，当发射光源为点光源时，所述发射导光单元2，在垂直于触摸面4方向的等效物方焦距为有限值，物方焦点与点光源重合，出射光为平行光。实施例6本实施例与上述实施例基本相同，主要区别在于当发射光源为点光源时，所述发射导光单元2，在平行于触摸面4方向的等效物方焦距为无穷大，出射光不改变方向。实施例8本实施例与上述实施例基本相同，主要区别在于当发射光源为平行光源时，所述发射导光单元2在触摸面方向，物方焦距为有限值，光源通过发射导光单元2后开成具有发·散角的出射光。实施例9本实施例与上述实施例基本相同，主要区别在于当发射光源为平行光源时，所述发射导光单元2在垂直于触摸面4方向等效焦距为无穷大，出射光不改变方向。实施例10本实施例与上述实施例基本相同，主要区别在于所述接收导光单元7，在触摸面4方向和垂直触摸面4方向的等效焦距为有限值，入射光经过接收导光单元7，会聚到接收导光单元7的接收面上。实施例11本实施例与上述实施例基本相同，主要区别在于所述发射导光单元2为整体式结构，接收导光单元7为整体式结构。实施例12本实施例与上述实施例基本相同，主要区别在于所述发射导光单元2包括多个发射导光子单元，多个发射导光子单元组合形成发射导光单元。实施例13本实施例与上述实施例基本相同，主要区别在于所述接收导光单元7包括多个接收导光子单元，多个接收导光子单元组合形成接收导光单元。实施例14本实施例与上述实施例基本相同，主要区别在于所述曲面透光面3为一种或多种曲面的组合。
权利要求1.一种具有透镜式导光单元的红外触摸屏，包括红外发射单元(I)和红外接收单元(6)，其特征在于还包括发射导光单元(2)和接收导光单元(7)，所述发射导光单元(2)和接收导光单元(7)均至少包括一个曲面透光面(3)，使发射导光单元(2)和接收导光单元(7)形成透镜结构。
2.根据权利要求I所述的具有透镜式导光单元的红外触摸屏，其特征在于当发射光源为点光源时，所述发射导光单元(2)，在垂直于触摸面(4)方向的等效物方焦距为有限值，物方焦点与点光源重合，出射光为平行光。
3.根据权利要求I所述的具有透镜式导光单元的红外触摸屏，其特征在于当发射光源为点光源时，所述发射导光单元(2)，在平行于触摸面(4)方向的等效物方焦距为无穷大，出射光不改变方向。
4.根据权利要求I所述的具有透镜式导光单元的红外触摸屏，其特征在于当发射光源为平行光源时，所述发射导光单元(2)在触摸面(4)方向，物方焦距为有限值，光源通过发射导光单元(2)后开成具有发散角的出射光。
5.根据权利要求I所述的具有透镜式导光单元的红外触摸屏，其特征在于当发射光源为平行光源时，所述发射导光单元(2)在垂直于触摸面(4)方向等效焦距为无穷大，出射光不改变方向。
6.根据权利要求I一5中任一所述的具有透镜式导光单元的红外触摸屏，其特征在于所述接收导光单元(7)，在触摸面(4)方向和垂直触摸面(4)方向的等效焦距为有限值，入射光经过接收导光单元(7)，会聚到接收导光单元(7)的接收面上。
7.根据权利要求6所述的具有透镜式导光单元的红外触摸屏，其特征在于所述发射导光单元(2)为整体式结构，接收导光单元(7)为整体式结构。
8.根据权利要求6所述的具有透镜式导光单元的红外触摸屏，其特征在于所述发射导光单元(2)包括多个发射导光子单元，多个发射导光子单元组合形成发射导光单元。
9.根据权利要求7或8所述的具有透镜式导光单元的红外触摸屏，其特征在于所述接收导光单元(7)包括多个接收导光子单元，多个接收导光子单元组合形成接收导光单元。
10.根据权利要求1、2、3、4、5、7或8所述的具有透镜式导光单元的红外触摸屏，其特征在于所述曲面透光面(3)为一种或多种曲面的组合。
专利摘要本实用新型公开了一种具有透镜式导光单元的红外触摸屏，包括红外发射单元和红外接收单元，还包括发射导光单元和接收导光单元，所述发射导光单元和接收导光单元均至少包括一个曲面透光面，使发射导光单元和接收导光单元形成透镜结构。本实用新型使光束在触摸面垂直方向光束能量集中，发散角小，抑制杂散光，减小悬浮高度，而在触摸面方向，具有透镜结构的光学导光单元将光束发散一定的角度，接收单元可以接收较大角度范围的红外光，既简化红外触摸屏结构，又提高触摸检测性能。
文档编号G02B6/00GK202694301SQ20122027527
公开日2013年1月23日 申请日期2012年6月12日 优先权日2012年6月12日
发明者唐海卫, 蒲彩林, 钟德超, 张定庆 申请人:成都吉锐触摸技术股份有限公司