CN202694301U - 具有透镜式导光单元的红外触摸屏 - Google Patents

Abstract

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。

Description

具有透镜式导光单元的红外触摸屏

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。

背景技术

现有红外触摸***，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 SCREEN APPARATATUS”, 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元。

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元。

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。

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。

附图说明

图1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；

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1

如图1，红外发射单元1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1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1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1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1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

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1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。

Claims (10)

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（1）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1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1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1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1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1—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。

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