专利名称：控制一指针在屏幕上显示之接触式感应控制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种控制一指针在屏幕上显示的装置，更具体地说，本实用新型 涉及一种利用光学原理的接触式感应控制装置。
背景技术：
利用光学原理控制一指针在屏幕上显示之接触式感应控制装置在美国专利号 US6621483中被公开(以下简称483案)。该申请描述该控制装置具有一光学组件，该光学 组件上表面为供使用者手指指尖放置的影像面，一光源从光学组件之底部一侧投射至该影 像面以产生一反射影像，一镜片从该光学组件的底部接收该反射影像，并将该反射影像再 反射至一位移感应器。该位移感应器将该反射影像转换成一数字化信息并传输至一控制 器，该控制器利用该数字化信息将指尖于影像面上的位置与显示器之指针的坐标位置做相 对应的呈现。483案所采用的光学组件是利用单纯的球面曲率来控制光源的折射和影像的反 射，没有附加任何足以使反射及折射效果加强的相关设计。基于此，光学组件必须具有一个 可满足光线聚焦及扩散要求的纵向高度。从483案第一图中可推知，光学组件的纵向高度 约为使用者指尖肉厚的数倍之多，这样的纵向高度将使控制装置无法实现扁薄化的理想， 换言之，不适合应用于轻薄化的随身电子产品上。此外，483案的光学组件没有附加任何足 以使反射及折射效果加强的相关设计，光线反射及折射效果不佳的情况下，会弱化位移感 应器的灵敏度，指尖于影像面上的位置与显示器之指针的坐标位置无法做精确相对应的呈 现。
发明内容本实用新型的目的在于提供一种利用光学原理控制一指针在屏幕上显示之接触 式感应控制装置，本实用新型的控制装置的光学组件的纵向长度明显较现有技术的光学组 件小，因此本实用新型的控制装置将较现有技术更趋近于实现扁薄化，适合应用于轻薄化 随身电子产品。本实用新型的达成上述目的的技术方案是控制一指针在屏幕上显示之接触式感应控制装置，包括一光学组件，一对所述光 学组件投射光线的入射光源，以及接收所述光学组件之出光的位移传感器，其特征在于所 述光学组件为具有全内反射特性的透镜单元，所述光学组件包含一光源区，入射光源从所述光源区进入所述光学组件中；一毗邻所述光源区且位于所述光学组件下表面的增益结构，所述增益结构增进所 述光学组件内部光线的反射率及折射率，并最终反射至所述光学组件上表面供使用者手指 指尖放置的一接触面；一毗邻所述光源区且位于所述接触面的增亮微结构阵列；所述增亮微结构阵列将 所述手指指尖放置位置的反射光线增加亮度，并导引至所述光学组件下表面的一出光面出射至所述位移传感器。进一步地，所述光源区设置于所述光学组件的上方、下方、及侧边中任一位置。所述光源区具有一与所述光源毗邻相对的光源导引面，所述光源导引面位于所述 光源区的上方、下方及侧边中任一位置。所述光源导引面为平面、具预定曲率的球面、及具加强折射及反射效果为周期或 非周期性排列的棱镜图案中任意一种或其组合。所述增益结构是由平面、具预定曲率之球面及周期、非周期性排列的棱镜图案中 任意一种或其组合所构成。所述增益结构是一体成型于所述光学组件的表面。所述棱镜图案的断面形状为半圆形、圆锥形、角锥形、菱形中任意一种。所述增益结构是以附着之技术手段结合于所述光学组件的表面。所述增亮微结构阵列是由平面、具预定曲率之球面及周期、非周期性排列的棱镜 图案中任意一种或其组合所构成。所述棱镜图案的断面形状为半圆形、圆锥形、角锥形、及菱形中任意一种。本实用新型的控制装置所使用之扁薄化的光学组件具有加强反射率、折射率的增 益结构，以及在供使用者之手指指尖放置的接触面上具有增加亮度的微结构，基于此，本实 用新型的控制装置具有加强光线反射和折射、增加光线利用率、以及强化指尖位置之光线 反射亮度等效果，可增进控制装置的灵敏度。
图1为本实用新型的接触式感应控制装置的立体外观示意图，其中，入射光源位 于光学组件的下方。图2为图的实施例的侧视图，并概略的描述了光的反射和折射情形。图3为本实用新型的接触式感应控制装置的立体外观示意图，其中，入射光源位 于光学组件的侧边。图4为图3的实施例的侧视图，并概略的描述了光的反射和折射情形。附图标记说明10.光学组件 11.光源区 12.光源导引面 13.出光面 20.增益结构30.接触面 40.增亮微结构阵列 50.入射光源 60.位移传感器
具体实施方式
下面结合具体实施例对本实用新型的技术方案作进一步详细说明。实施例中各种 不同对象系按适于说明之比例、尺寸、变形量或位移量而描绘，而非按实际组件的比例予以 绘制。如图1 图4所示，本实用新型的接触式感应控制装置包含一光学组件10、一入 射光源50以及一位移传感器60。入射光源50以及位移传感器60为公知技术，其运作原理 和结构样态并非本实用新型的标的，故不多加赘述。光学组件10是一具有全内反射特性的透镜单元，其具有一光源区11、一增进反射及折射效果的增益结构20、一供使用者手指之指尖接触之接触面30、以及加强接触面30光 线反射亮度的增亮微结构阵列40。光源区11可设置于透镜单元的上方、下方、或侧边之中的任一位置，其具有一光 源导引面12，光源导引面12可位于光源区11的上方、下方或侧边之中的任一位置。入射光 源50毗邻光源导引面12而设，光线直射于光源导引面12，并且于光学组件10的内部进行 全内反射。光源导引面12可为平面、或具预定曲率的球面、或具加强折射及反射效果为周 期或非周期性排列的棱镜图案。入射光源包含但不限于发光二极管(LED)、雷射光。增益结构20及接触面30是光学组件10相对的两个表面，增益结构20位于光学 组件10的下表面，接触面30位于该光学组件10的上表面。增益结构20及接触面30因透 明介质之光学组件10之厚度而具有一间距S。增益结构20由平面、具预定曲率之球面或周 期、非周期性排列的棱镜图案所构成，棱镜图案的断面形状包含但不限于半圆形、圆锥形、 角锥形、菱形等形状。增益结构20 —体成型于光学组件10的表面，或者以附着之技术手段 将加工制成的增益结构20结合于光学组件10的表面。每一棱镜图案具有设定的高度、周 期长度、角度或曲率半径。增亮微结构阵列40由平面、具预定曲率之球面或周期、非周期性排列的棱镜图案 所构成，棱镜图案的断面形状包含但不限于半圆形、圆锥形、角锥形、菱形等任意形状。增亮 微结构阵列40可一体成型于光学组件10的表面，或者以附着之技术手段将加工制成的增 亮微结构阵列40结合于光学组件10的表面。每一棱镜图案具有设定的高度、周期长度、角 度或曲率半径。当入射光源50从光源区11之光源导引面12射入，即于光学组件的内部进行全内 反射，最终反射至接触面30，增益结构20加强了光学组件10内部的反射及折射效果，增加 了光的利用率，使光线最终得以充足的投射至接触面30。更进一步的，接触面30的增亮微 结构阵列40具有将手指指尖位置的反射光线导引到特殊的方向，并产生聚光、增加光线亮 度等效果。光学组件10的下表面具有一出光面13，增亮微结构阵列40将指尖位置的反射 光导引至出光面13。出光面13具有聚光效果之曲率，以便将出光汇聚于位移传感器60。基于本实用新型的之光学组件10具有全内反射之特性，加上增益结构20增加光 学组件10内部之光线反射率和折射率，增亮微结构阵列40将光线导引到出光面13产生聚 光、增加光线亮度等效果，本实用新型的光学组件10的光线利用率显然较现有技术为佳， 除此之外，基于增益结构20及增亮微结构阵列40之应用，使光学组件10的纵向高度得以 大幅缩减，使光学组件10呈现扁薄化，适合应用于轻薄化随身电子产品。再者，基于增益结 构20及增亮微结构阵列40之应用可增进光学组件10之光灵敏度，使位移感应器发挥应有 的感测灵敏性。透过与位移传感器耦合之控制单元之信号转换，指尖于接触面上的位置与 显示器之指针的坐标位置即可做精确相对应的呈现。虽然本实用新型是以一个优选实施例做说明，但本领域的技术人员能在不脱离本 案精神与范畴下做各种不同形式的改变。以上所举实施例仅用以说明本实用新型的技术方 案，非用以限制本实用新型的范围。举凡不违本实用新型的精神所作出的等效变化或修饰， 均应认为落入本实用新型的保护范围。
权利要求1.控制一指针在屏幕上显示之接触式感应控制装置，包含一光学组件，一对所述光学 组件投射光线的入射光源，以及接收所述光学组件之出射光的位移传感器，其特征在于所 述光学组件为具有全内反射特性的透镜单元，包含一光源区，所述入射光源从所述光源区进入所述光学组件中；一毗邻所述光源区且位于所述光学组件下表面的增益结构，所述增益结构增进所述光 学组件内部光线的反射率及折射率，并最终反射至所述光学组件上表面供使用者手指指尖 放置的一接触面；一毗邻所述光源区且位于所述接触面的增亮微结构阵列；所述增亮微结构阵列将所述 手指指尖放置位置的反射光线增加亮度，并导引至所述光学组件下表面的一出光面出射至 所述位移传感器。
2.如权利要求1所述的控制一指针在屏幕上显示之接触式感应控制装置，其特征在 于所述光源区设置于所述光学组件的上方、下方、及侧边中任一位置。
3.如权利要求2所述的控制一指针在屏幕上显示之接触式感应控制装置，其特征在 于所述光源区具有一与所述光源毗邻相对的光源导引面，所述光源导引面位于所述光源 区的上方、下方及侧边中任一位置。
4.如权利要求3所述的控制一指针在屏幕上显示之接触式感应控制装置，其特征在 于所述光源导引面为平面、具预定曲率的球面、及具加强折射及反射效果为周期或非周期 性排列的棱镜图案中任意一种或其组合。
5.如权利要求1项所述的控制一指针在屏幕上显示之接触式感应控制装置，其特征在 于所述增益结构是由平面、具预定曲率之球面及周期、非周期性排列的棱镜图案中任意一 种或其组合所构成。
6.如权利要求5所述的控制一指针在屏幕上显示之接触式感应控制装置，其特征在 于所述增益结构是一体成型于所述光学组件的表面。
7.如权利要求5所述的控制一指针在屏幕上显示之接触式感应控制装置，其特征在 于所述棱镜图案的断面形状为半圆形、圆锥形、角锥形、菱形中任意一种。
8.如权利要求5所述的控制一指针在屏幕上显示之接触式感应控制装置，其特征在 于所述增益结构是以附着之技术手段结合于所述光学组件的表面。
9.如权利要求1所述的控制一指针在屏幕上显示之接触式感应控制装置，其特征在 于所述增亮微结构阵列是由平面、具预定曲率之球面及周期、非周期性排列的棱镜图案中 任意一种或其组合所构成。
10.如权利要求9所述的控制一指针在屏幕上显示之接触式感应控制装置，其特征在 于所述棱镜图案的断面形状为半圆形、圆锥形、角锥形、及菱形中任意一种。
专利摘要控制一指针在屏幕上显示之接触式感应控制装置，包括一光学组件，一对所述光学组件投射光线的入射光源，以及接收所述光学组件之出射光的位移传感器；所述光学组件为具有全内反射特性的透镜单元，具有一光源区，入射光源从所述光源区进入所述光学组件中；所述光学组件的下表面具有增益结构，增进所述光学组件内部光线的反射率及折射率，使光利用率增加，并最终反射至该光学组件上表面供使用者手指指尖放置的一接触面，所述接触面上并设有增亮微结构阵列，将手指指尖放置位置的反射光线增亮并导引至所述光学组件下表面的一出光面出射至所述位移传感器。本实用新型具有加强光线反射和折射、增加光线利用率以及强化指尖位置之光线反射亮度等效果，可增进控制装置的灵敏度。
文档编号G06F3/033GK201876827SQ201020285940
公开日2011年6月22日 申请日期2010年8月4日 优先权日2010年8月4日
发明者赖柏生 申请人:神咏精密光学股份有限公司