CN117176131A - 非接触按钮 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种非接触按钮，包括：基板、框体、第一发光单元、光学成像组件以及光学开关组件。框体安装在基板上，框体之远离基板的一侧具有开口。第一发光单元容纳于框体。光学成像组件设置于框体内并覆盖第一发光单元，光学成像组件适于将第一发光单元提供的第一光束转换成从开口投射出的立体光学影像。光学开关组件，包括第二发光单元及光学触发开关，光学触发开关适于在感测到第二发光单元所产生的第二光束时产生操控信号，第二发光单元及光学触发开关的其中一者安装于基板上而位于框体内，且朝向开口，另一者安装于框体上并位置于开口旁，并朝向开口。

Description

非接触按钮

技术领域

本发明关于一种按钮，尤指一种非接触式的按钮。

背景技术

按钮为一种目前十分常见的输入装置。从小型的电子产品到大型机具上都可以看到控制用的按钮。其中，非接触式的按钮，因为使用者仅需要靠近而不需要接触到按钮本身即可产生控制信号，因此具有较为卫生的优点。

目前能显示出立体影像的非接触式按钮，主要是包括红外线感应器(IR Sensor)的红外线感应式按钮。然而，如何在确保红外线感应器有足够灵敏度的情况下又不容易产生误作动，为一大挑战。

发明内容

本发明提供一种非接触按钮，机构简单且容易组装，且能具有一定的灵敏度而能稳定的产生感应信号。

为达上述优点，本发明一实施例提供一种非接触按钮，包括：基板、框体、第一发光单元、光学成像组件以及光学开关组件。框体安装在基板上，框体之远离基板的一侧具有开口。第一发光单元容纳于框体。光学成像组件设置于框体内并覆盖第一发光单元，光学成像组件适于将第一发光单元提供的第一光束转换成从开口投射出的立体光学影像。光学开关组件包括第二发光单元及光学触发开关，光学触发开关适于在感测到第二发光单元所产生的第二光束时产生操控信号，第二发光单元及光学触发开关的其中一者安装于基板上而位于框体内且朝向开口，另一者安装于框体上并位置于开口旁，并朝向开口。

在本发明的一实施例中，上述之框体包括设置凹槽，设置凹槽设置于开口的一侧，且设置凹槽的槽口倾斜于操作方向而朝向开口，光学触发开关或第二发光单元设置于设置凹槽内。

在本发明的一实施例中，上述之非接触按钮更包括光学扩散单元，安装于设置凹槽，并位于槽口。

在本发明的一实施例中，上述之光学成像组件包括：成像单元及透镜阵列。成像单元面向基板，且包括预设图样。透镜阵列配置于成像单元之远离基板的一侧，其中第一光束通过成像单元及透镜阵列后形成立体光学影像。

在本发明的一实施例中，上述之光学成像组件进一步包括准直单元，配置于基板与成像单元之间，且适于使第一光束转换为准直光束。

在本发明的一实施例中，上述之第二发光单元为红外光发光单元，光学触发开关为红外线感测器。

藉以上说明，本发明实施例的非接触按钮因为使用第二发光单元及适于在感测到第二发光单元所产生的第二光束时产生感测信号的光学触发开关，且还将第二发光单元及光学触发开关的其中一者设置于基板上，并将另外一者设置于安装于基板的框体上，因此机构简单而容易组装。此外，因为设置于基板上的第二发光单元或光学触发开关朝向框体的开口而具有较大的作用范围，因此增加了第二发光单元与光学触发开关作用范围的重叠区域大小而具有一定的灵敏度，进而能够稳定的产生感应信号。

为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式，详细说明如下。

附图说明

图1为本发明一实施例按钮的分解示意图；

图2为图1中光学成像组件产生立体光学影像的作动示意图；

图3A为图1中光学开关组件作动时的示意图；

图3B为图1中光学开关组件作动时的感测范围示意图；

图4为本发明一实施例中光学开关组件作动时的感测范围示意图。

其中，附图标记：

1:非接触按钮

2:基板

3:框体

31:开口

32:设置凹槽

321:槽口

4:第一发光单元

5:光学成像组件

51:成像单元

52:透镜阵列

53:准直单元

54:压板

6:光学开关组件

61:第二发光单元

62:光学触发开关

7:外框

71:卡榫

72:通道

8:光学扩散单元

81:第一端

82:第二端

83:弧凸面

L1:第一光束

L2:第二光束

A1:作用范围

A2:作用范围

A3:作用范围

P:立体光学影像

F:手指

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

于以下文章中，对于依据本发明的实施例的描述中所使用的用语，例如：“上”、“下”等指示的方位或位置关系的描述，是依据所用的图式中所示的方位或位置关系来进行描述，上述用语仅是为了方便描述本发明，并非是对本发明进行限制，即非指示或暗示提到的元件必须包括特定的方位、以特定的方位构造。此外，本说明书或申请专利范围中提及的“第一”、“第二”等用语仅用以命名元件(element)的名称或区别不同实施例或范围，而并非用来限制元件数量上的上限或下限。

图1为本发明一实施例按钮的分解示意图。图2为图1中光学成像组件产生立体光学影像的作动示意图。图3A为图1中光学开关组件作动时的示意图。如图1至图3A所示，本发明实施例提供的非接触按钮1包括：基板2、框体3、第一发光单元4、光学成像组件5以及光学开关组件6。框体3安装在基板2上，框体3之远离基板2的一侧具有开口31。第一发光单元4容纳于框体3。光学成像组件5设置于框体3内并覆盖第一发光单元4，光学成像组件5适于将第一发光单元4提供的第一光束L1转换成从开口31投射出的立体光学影像P。光学开关组件6包括第二发光单元61及光学触发开关62，光学触发开关62适于在感测到第二发光单元61所产生的第二光束L2时产生操控信号(图未示)，第二发光单元61及光学触发开关62的其中一者安装于基板2上而位于框体3内且朝向开口31，另一者安装于框体3上并位置于开口31旁，并朝向开口31。

在本实施例中，非接触按钮1例如是电梯的按钮，但不以此为限。操控信号例如是用来操控电梯的信号，可依据非接触按钮1设置的设备种类变更。框体3的形状例如是矩形，但可以依据非接触按钮1所需的形状进行变更。开口31例如对应于框体3的形状。其中，如图1所示，框体3上例如是包括有设置凹槽32，设置凹槽32设置于开口31的一侧，且设置凹槽32的槽口321倾斜于操作方向而朝向开口31。槽口321的开口(未标号)例如是位在光学成像组件5前。光学触发开关62或第二发光单元61设置于设置凹槽32内。如图1所示，在本实施例中，设置凹槽32例如是1个，并设置于开口31一侧的边缘，但详细的位置及数量并不以此为限，可以依据光学触发开关62或第二发光单元61的数量决定。

如图1及图2所示，其中，非接触按钮1例如还包括外框7，外框7例如是通过卡榫71连接于框体3，并覆盖于开口31上，外框7的形状例如是对应框体3的形状，而外框7的开口31尺寸例如是略小于框体3的尺寸，适于防止光学成像组件5沿着开口31方向脱离框体3。外框7上设置有对应设置凹槽32的槽口321的位置的通道72，藉此，第二光束L2能通过通道72离开或进入设置于凹槽内的第二发光单元61或光学触发开关62。

第一发光单元4例如是发光二极管(light-emitting diode，LED)，第一发光单元4的种类及发光颜色没有限制，可以依据视觉及光学成像组件5的需求进行选择。光学成像组件5例如是用来形成数字或文字的立体光学影像P，但不以此为限。在本实施例中，光学成像组件5的面积大小例如是对应开口31的面积大小。设置时，光学成像组件5例如是卡设于框体3内，但不以此为限。

如图2所示，在本实施例中，光学成像组件5包括：成像单元51及透镜阵列52。成像单元51面向基板2，且包括预设图样(图未示)，预设图样对应立体光学影像P形状。换句话说，成像单元51是通过预设图案遮挡部分来自第一发光单元4的第一光束L1来决定立体光学影像P的内容。透镜阵列52配置于成像单元51之远离基板2的一侧，透镜阵列52例如是单面凸透镜阵列52，但亦可为双面凸透镜阵列52，可以依据实际需求选择。藉由以上配置，当第一光束L1通过成像单元51及透镜阵列52后，可形成在视觉效果上成像于非接触按钮1的前方(开口31前方)的立体光学影像P。

如图2所示，在本实施例中，光学成像组件5还包括准直单元53。准直单元53例如为菲涅耳透镜(Fresnel Len)，但不以此为限。准直单元53配置于基板2与成像单元51之间，适于使来自第一发光单元4的多道第一光束L1转换为方向大致朝向开口31方向的准直光束，以增加最后产生的立体光学影像P的光强度。

另外，如图1及图2所示，在本实施例中光学成像组件5还可以包含压板54。压板54例如是透明压克力板。如图1所示，压板54覆盖于透镜阵列52上，用于保护透镜阵列52以防刮伤或污染。

如图1及图3A所示，在本实施例中，光学开关组件6的第二发光单元61例如是发光二极管(light-emitting diode，LED)。且详细种类上例如是产生红外光的红外光发光二极管(Infrared LED,IR LED)，但不以此为限。第二发光单元61例如是安装在基板2上，而朝向开口31的前方投射第二光束L2。第二发光单元61的数量及在基板2上的详细位置可以依据需求设置。在第二发光单元61所发出的光为可见光的其他实施例中。第二发光单元61亦能作为用来产生立体光学影像P的光束的光源。光学触发开关62例如是安装在设置凹槽32中。在另一实施例中(见图4)，光学触发开关62也可以改设为基板2上，但第二发光单元61就需要对应的改设置于设置凹槽32中。光学触发开关62例如是红外线感测器，但可以依据第二光束L2的波长进行变更。当第二光束L2的波长为非接触按钮1所在环境中不会自然存在的情况下，可以减少光学触发开关62因环境影响所产生的误动作。

如图3A所示，当使用者的手指F靠近非接触按钮1时，来自第二发光单元61所产生的第二光束L2在产生后，例如是先穿过光学成像组件5，然后照射到使用者的手指F，之后再通过手指F表面的反射进入光学触发开关62。

另外，由于光学成像组件5为双向可透光的元件，因此在光学触发开关62安装于基板2上的实施例中(见图4)，第二发光单元61所产生出来的第二光束L2一样能经由反射穿过光学成像组件5而被光学触发开关62感测到，而不需要特别在光学成像组件5上设置额外的穿孔，但不以此为限。

由于本实施例的非接触式按钮1并非将第二发光单元61及光学触发开关62都设置在基板2上，所以能避免第二发光单元61所产生的第二光束L2被光学成像组件5反射至光学触发开关62而产生错误的作动。

图3B为图1中光学开关组件6作动时的感测范围示意图。请参考图3B所示，图3B分别示意了第二发光单元61的作用范围A1(可以投射第二光束L2的范围)、光学触发开关62的作用范围A2(可以感测第二光束L2的范围)，以及第二光束L2受到手指F反射后能由光学触发开关62接收到的作用范围A3。由图3B中可知，作用范围A3由作用范围A1及作用范围A2重叠的部分决定。其中，在本实施例中因为作用范围A1大于作用范围A2，因此对于非接触开关1的感应的灵敏度，主要是依据范围较小的作用范围A2的大小来决定。

由图3B可知，通过这样的配置，因为设置于基板2上的元件不会受到开口31的大小限制而能具有较大的作用范围A1或作用范围A2。举例来说，在基板2上的元件为第二发光单元61的实施例中，具有较大的投射面积，在基板2上的元件为光学触发开关62的实施例中，具有较大的感应面积)。由于本实施例并非将第二发光单元61及光学触发开关62皆设置于开口31一侧(例如是将第二发光单元61及光学触发开关62分别设置于开口31的左右两侧)，所以本实施例的非接触按钮1能够具有更高的感应稳定性。

另外，由图3B所示，由于框体3本身需要具有一定的高度以容纳第一发光单元4、光学成像组件5等必要的元件，当光学触发开关62安装于框体3上时，光学触发开关62距离立体光学影像P(图未示)较近。换句话说，距离反射第二光束L2的反射处较近而使非接触按钮1具有较好的感应灵敏度。从这个角度来看，在第二发光单元61设置于设置凹槽32的实施例中(例如图4的实施例)，因为手指F(反射处)距离第二发光单元61较近，因此反射出来的第二光束L2的强度可以在不增加第二发光单元61的情况下变得更强，一样能使非接触按钮1具有较好的感应灵敏度。

又，如同前述对于光学成像组件5的说明，在本实施例中，第二发光单元61所产生的第二光束L2例如是先通过准直单元53转换成方向大致朝向开口31前方投射的准直光束后，在投射于开口31的前方。换句话说，准直单元53除了可以增加立体光学影像P的光强度外，在第二发光单元61设置于基板2上的实施例中，亦能增加第二发光单元61投射于开口31前方的光的强度，而能增加在使用时被使用者手指F反射的第二光束L2的强度，提高非接触按钮1的感应准确性。

此外，将第二发光单元61安装于基板2上朝向开口31的前方投射的方式，相较于将第二发光单元61及光学触发开关62皆设在于开口31旁且位于开口的相对两侧的方式，还能避免使用者的手指F过于靠近非接触按钮1时，使用者的手指F遮挡到第二光束L2，进而避免光学触发开关62所感应的部位刚好位于手指F上的背光阴影处的可能性，因此更提高了非接触按钮1的感应准确性。

图4为本发明一实施例中光学开关组件6作动时的感测范围示意图。在图4的实施例中，光学触发开关62例如是设置于基板2上，第二发光单元61例如是设置于设置凹槽32内。非接触按钮1更包括有光学扩散单元8。光学扩散单元8例如是例如安装于设置凹槽32内并位于设置凹槽32的槽口321。

其中，光学扩散单元8例如是透明压克力块，光学扩散单元8具有第一端81及第二端82，第一端81靠近开口31，而第二端82靠近第二发光单元61。第一端81例如是形成有弧凸面83。藉此，第二发光单元61所产生的第二光束L2能通过光学扩散单元8扩散到更大的范围，以避免第二光束L2的扩散范围受到设置凹槽32的槽开口31大小限制。光学扩散单元8例如是在第一端81形成有用于扩散光束的雾面表面，但本发明不限制光学扩散单元8的具体结构。

藉以上说明，本发明非接触按钮因为使用第二发光单元及适于在感测到第二发光单元所产生的第二光束产生感测信号的光学触发开关，且还将第二发光单元及光学触发开关的其中一者设置于基板上，并将另外一者设置于安装于基板的框体上，因此机构简单而容易组装。此外，因为设置于基板上的第二发光单元或光学触发开关朝向框体的开口而具有较大的作用范围，因此增加了第二发光单元与光学触发开关作用范围的重叠区域大小而具有一定的灵敏度，进而能够稳定的产生感应信号。

虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，本发明所属技术领域中包括通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。

Claims (6)

1.一种非接触按钮，其特征在于，包括：

一基板；

一框体，安装在该基板上，该框体之远离该基板的一侧具有一开口；

一第一发光单元，容纳于该框体；

一光学成像组件，设置于该框体内并覆盖该第一发光单元，该光学成像组件适于将该第一发光单元提供的一第一光束转换成从该开口投射出的一立体光学影像；以及

一光学开关组件，包括一第二发光单元及一光学触发开关，该光学触发开关适于在感测到该第二发光单元所产生的一第二光束时产生一操控信号，该第二发光单元及该光学触发开关的其中一者安装于该基板上而位于该框体内，且朝向该开口，另一者安装于该框体上并位置于该开口旁，并朝向该开口。

2.如权利要求1所述的非接触按钮，其特征在于，该框体包括一设置凹槽，该设置凹槽设置于该开口的一侧，且该设置凹槽的一槽口倾斜于该操作方向而朝向该开口，该光学触发开关或该第二发光单元设置于该设置凹槽内。

3.如权利要求2所述的非接触按钮，其特征在于，更包括一光学扩散单元，安装于该设置凹槽，并位于该槽口。

4.如权利要求1所述的非接触按钮，其特征在于，该光学成像组件包括：

一成像单元，面向该基板，且包括一预设图样；

一透镜阵列，配置于该成像单元之远离该基板的一侧，其中该第一光束通过该成像单元及该透镜阵列后形成该立体光学影像。

5.如权利要求4所述的非接触按钮，其特征在于，该光学成像组件进一步包括一准直单元，配置于该基板与该成像单元之间，且适于使该第一光束转换为准直光束。

6.如权利要求1所述的非接触按钮，其特征在于，该第二发光单元为一红外光发光单元，该光学触发开关为一红外线感测器。