JP3156727U - 光学接触モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】光学接触モジュールの厚みと基板コストを削減する光学接触モジュールを提供する。【解決手段】接触空間４００を提供するために使用され、基板６００と、センサー３００と、光ガイド素子８００とを備える。該基板は該接触空間の下方に位置し、該センサーは該基板の該接触空間に面した表面上に配置されている。該光ガイド素子は該接触空間の角に配置されている。該光ガイド素子は、該接触空間に面した光入射面８００ａと、該センサーに面した光出口面８００ｂとを備える。【選択図】図４

Description

本考案は、接触モジュールに関し、特に光学接触モジュールに関する。

近年、接触操作により物体または指で直接制御可能なタッチスクリーン（又はタッチパネル）は、従来のボタンの機械的操作に取って代わった。ユーザがスクリーン上の絵に触れると、スクリーン上の手ごたえシステムが、予め設定されたプログラムに従って様々な接続デバイスを駆動して、鮮やかな映像音響効果をスクリーンによって現す。

通常のタッチスクリーンは、抵抗性タッチスクリーン、容量性タッチスクリーン、音波タッチスクリーン、光学タッチスクリーン等に分類される場合がある。光学タッチスクリーンは光源からの光の受光と遮断に基づいている。即ち、光が遮断されると、信号を受信していない受光素子の位置が分かり、これによりその正確な位置を検出できる。図１及び図２を参照すると、光学タッチスクリーンは、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）７上に配置された発光デバイス１、反射板２、受光器３、及びレンズ５を備える。発光デバイス１と受光器３はＬＣＤ７のガラスパネル上の右上の角に配置され、反射板２はＬＣＤ７のガラスパネルの左側面と底面とに配置されている。発光デバイス１は光を出射し、離れた端にある反射板２はこの光を反射して、接触空間４を形成する。指または物体が接触空間４に接触し、光を遮断すると、受光器３は接触空間４上のこの指または物体の相対的位置をレンズ５を通して集める。

従来の光学タッチスクリーンを、タッチ機能を提供するためにＬＣＤ、電子ホワイトボード等に適用することができる。しかし、光学タッチスクリーンの受光器、レンズ等の部品をＬＣＤ又は電子ホワイトボード上に配置する必要があり、光学タッチスクリーンの全体厚みを低減することができない。

従って、本考案は、受光器、レンズ等をＬＣＤ又は電子ホワイトボード上に配置しないことにより、光学タッチスクリーンの全体厚みを低減することができる光学接触モジュールを提供する。

本考案の光学接触モジュールは接触空間を提供するために使用される。本光学接触モジュールは基板と、１つ以上のセンサーと、１つ以上の光ガイド素子とを備える。該基板は該接触空間の下方に位置している。該１つ以上のセンサーは該基板の該接触空間に面した表面上に配置されている。該１つ以上の光ガイド素子は該接触空間の角に配置されている。該各光ガイド素子は、該接触空間に面した光入射面と、該１つ以上のセンサーのうち１つに面した光出口面とを備える。

本考案の光学接触モジュールにおいては、発光面からの光は接触空間内に分配され、プリズム、導波管素子等の光ガイド素子によって、ＬＣＤ内のＩＴＯガラス等の基板の表面上のセンサーへ導かれる。該センサーが光の一部が遮断されていることを検出すると、該センサーは接触空間内の検出対象の物体の相対的位置を決定する。センサーはＬＣＤと共通の基板上に配置されるので、追加の基板上にセンサーを配置するのに必要なコストを節約できる。また、センサー、レンズ等の部品を接触空間より下に配置するので、光学タッチスクリーンの厚みを低減することができる。

概要を説明するために、本考案の幾つかの実施形態の態様、利点、及び特徴を説明した。本考案のどの特定の実施形態も、これらの態様、利点、又は特徴の全てを必ずしも含んでいない。これらの態様、利点、及び特徴と他の態様、利点、及び特徴が、下記の詳細な説明及び添付の請求項から完全に明らかとなるであろう。
本考案は、限定のためでなく例示だけのための下記の詳細な説明から完全に理解されるであろう。

従来の光学接触モジュールの上面図である。 従来の光学接触モジュールの側面図である。 本考案の第１の実施形態に係る光学接触モジュールの上面図である。 本考案の第１の実施形態に係る光学接触モジュールの側面図である。 本考案の第２の実施形態に係る光学接触モジュールの上面図である。 本考案の第２の実施形態に係る光学接触モジュールの側面図である。

本考案の幾つかの実施形態は概ね、電子分散補償システム及び方法に関する。しかし、開示したシステム及び方法の実施形態は、電子分散補償と関係のない他の用途において使用されてもよい。

光学接触モジュールは、電子装置のタッチスクリーン（例えば、表示装置の画面又は電子ホワイトボードのベース板）として使用することができ、電子装置の入力インターフェイスとして働く。

図３は本考案の第１の実施形態に係る光学接触モジュールの上面図である。図４は本考案の第１の実施形態に係る光学接触モジュールの側面図である。

図３及び図４を参照すると、本実施形態において、光学接触モジュールは接触空間４００を設けるために使用される。

光学接触モジュールは、基板６００と、１つ以上のセンサー３００と、１つ以上の光ガイド素子８００とを備える。

センサー３００の数と光ガイド素子８００の数は１を超えてもよい。例示の便宜上、本実施形態においては、センサー３００の数と光ガイド素子８００の数は１つであるが、本考案はこれに限定されない。

基板６００は接触空間４００の下方に位置し、導電体回路（不図示）を有する。

光学接触モジュールは、ＬＣＤ７００を更に備えてもよい。ＬＣＤ７００は接触空間４００の下方に配置される。基板６００はＬＣＤ７００内のＩＴＯガラスであってもよい。基板６００はＰＣＢであってもよく、該ＬＣＤはＰＣＢに直接接続される。

センサー３００は基板６００の接触空間４００に面する表面上に位置し、該導電体回路に電気的に接続される。

光ガイド素子８００は、接触空間４００の角に位置している。光ガイド素子８００は、接触空間４００に面する光入射面８００ａと、センサー３００に面する光出口面８００ｂとを有する。

光学接触モジュールは、１つ以上の発光素子１００と、１つ以上の反射板２００と、１つ以上のレンズ５００とを更に備える。

発光素子１００の数、反射板２００の数、及びレンズ５００の数は１を超えてもよい。例示の便宜上、本実施形態においては、発光素子１００の数と反射板２００の数は１つ、レンズ５００の数は２つであるが、本考案はこれに限定されない。

発光素子１００は接触空間４００の角に位置している。発光素子１００は光ガイド素子８００と同じ、接触空間４００の角に位置しているが、光ガイド素子８００と異なる角に位置してもよい。

発光素子１００は発光面１０１を有してもよい。発光素子１００は接触空間４００の角に位置しているので、発光面１０１も接触空間４００の角に位置している。発光面１０１は接触空間４００の上部縁４０１にほぼ平行な光を提供するために使用される。

光ガイド素子８００はセンサー３００の上に対応して配置され、光ガイド素子８００は光入射面８００ａで光を受光し、この光を光出口面８００ｂを経て対応するセンサー３００へ導く。

反射板２００は接触空間４００の外周に配置される。本実施形態においては、反射板２００は発光素子１００と向き合う接触空間４００の角で交わる２つの側縁に配置されている。反射板２００は接触空間４００の各側縁に配置されてもよい。

各レンズ５００は、１つ以上の光ガイド素子８００のうち１つの光出口面８００ｂと、該１つの光ガイド素子８００の該光出口面８００ｂに対応するセンサー３００との間に配置される。

本実施形態では、２つのレンズ５００がある場合を例示する。２つのレンズ５００は、光ガイド素子８００の光出口面８００ｂと、光ガイド素子８００に対応するセンサー３００との間に配置される。一方のレンズ５００は光出口面８００ｂに近接し、他方のレンズ５００はセンサー３００に近接している。２つのレンズ５００は互いに近接し、同じ光軸を有する。光出口面８００ｂの中心に垂直な法線が、２つのレンズ５００の光軸であってよい。

発光素子１００は光を生成し、接触空間４００へ光を出射する。発光素子１００から出射される光は赤外線、可視光等であってよい。

反射板２００は発光素子１００から出射された光を反射する。

光ガイド素子８００は反射板２００によって反射された光を光入射面８００ａで受光し、光出口面８００ｂへ透過させ、この光を基板６００の表面上のセンサー３００へ光出口面８００ｂから出射する。

レンズ５００は光出口面８００ｂから出射された光をセンサー３００に集中させるために使用される。

発光素子１００は、赤外線発光ダイオード、可視光発光ダイオード等であってよい。

光ガイド素子８００は大気と異なる材質でできている。即ち、光ガイド素子８００は大気と異なる屈折率を有する。光は光入射面８００ａから光ガイド素子８００に入った後、この屈折率の差により光ガイド素子８００内を伝播される。光ガイド素子８００はプリズム、光学導波管等であってよい。

接触空間４００は、多角形、例えば四辺形、五角形、又は六角形である。

センサー３００が位置する基板６００の表面６０１から対応する光ガイド素子８００の上部８０１までの高さｈは、センサー３００が位置する基板６００の表面６０１から接触空間４００の上部縁４０１までの高さＨより低い。

本考案の光学接触モジュールにおいては、発光素子１００が発光面１０１から接触空間４００へ光を出射すると、光が接触空間４００を通過して、発光素子１００及び光ガイド素子８００と向き合う２つの側縁に位置する反射板２００に入射し、反射板２００によって反射される。その後、反射板２００によって反射された光は、光ガイド素子８００の光入射面８００ａによって受光され、伝播されて、光出口面８００ｂを通って光ガイド素子８００から出る。光が光出口面８００ｂから出た後、光出口面８００ｂに近接したレンズ５００は光をセンサー３００に集中させる。最後に、センサー３００はこの光を受光する。

指または他の物体が接触空間４００に接触すると、反射板２００によって接触空間４００へ反射された光の一部は遮断される。この時、センサー３００が接触空間４００から光ガイド素子８００とレンズ５００とを介して光を受光すると、センサー３００は遮断された光部分に応じて、接触空間４００上の該指または他の物体の相対的位置を決定することができる。

ここで、センサー３００は基板６００上に設けられ、接触空間４００からの光は光ガイド素子８００とレンズ５００とを通ってセンサー３００へ伝播される。一方、基板６００はＬＣＤ７００内のＩＴＯガラスであるので、ＬＣＤ７００のガラスパネル上にセンサー３００を配置するために必要な追加の基板６００のコストを節約することができる。一方、センサー３００、レンズ５００等の部品を接触空間４００より下に配置するので、光学タッチスクリーンの厚みを低減することができる。

図５は本考案の第２の実施形態に係る光学接触モジュールの上面図である。図６は本考案の第２の実施形態に係る光学接触モジュールの側面図である。

上記実施形態と図５及び図６とを参照すると、本実施形態において、光学接触モジュールは１つ以上の導波管素子９００を更に備える。導波管素子９００の数は１を超えてもよい。例示の便宜上、本実施形態においては、導波管素子９００の数は２つであるが、本考案はこれに限定されない。

発光素子１００は、光ガイド素子８００と向き合う接触空間４００の対角に配置されている。

２つの導波管素子９００は、発光素子１００に近接した接触空間４００の２つの側縁上にそれぞれ配置されている。導波管素子９００は、発光素子１００に近い一方の端が遠い他方の端より太い先細の構造を有していてもよいし、平板構造を有していてもよい。各導波管素子９００は接触空間４００に面した光出口面９０１を有する。

導波管素子９００は、大気と異なる材質でできている。即ち、導波管素子９００は大気と異なる屈折率を有する。光は導波管素子９００に入った後、この屈折率の差により導波管素子９００内を伝播され、光出口面９０１を通って導波管素子９００から出る。

２つの導波管素子９００は、発光素子１００から出射された光を受光し、この光を導波管素子９００内に閉じ込め、光が導波管素子９００内を伝播され、光出口面９０１から接触空間４００へ出るようにするために使用される。

本実施形態では、発光素子１００が光を出射すると、発光素子１００から出射された光は、先ず発光素子１００に面した２つの導波管素子９００によって受光される。導波管素子９００と大気との屈折率の差により、光は導波管素子９００内を伝播され、光出口面９０１を通って導波管素子９００から出て、接触空間４００内に分配される。その後、導波管素子９００から出た光は、光ガイド素子８００の光入射面８００ａによって受光され、伝播されて、光出口面８００ｂを通って光ガイド素子８００から出る。光が光出口面８００ｂから出た後、光出口面８００ｂに近接したレンズ５００は光をセンサー３００に集中させる。最後に、センサー３００はこの光を受光する。

指または他の物体が接触空間４００に接触すると、導波管素子９００から接触空間４００内へ出た光の一部は遮断される。この時、センサー３００が接触空間４００から光ガイド素子８００とレンズ５００とを介して光を受光すると、センサー３００は、遮断された光部分は受光されないので、接触空間４００上の該指または他の物体の相対的位置を検出することができる。

本実施形態では、反射板は使用されず、代わりに導波管素子９００が、発光素子１００から出射された光を接触空間４００内に均一に分配するために使用され、これにより光学接触モジュールの周囲光への耐性が向上し、発光素子１００から出射された光がセンサー３００が受光する他の光によって干渉されることがない。従って、発光素子１００から出射される光の輝度を下げることができ、消費電流を低減でき、光学接触モジュールの位置合わせ精度が向上する。

本考案の光学接触モジュールでは、センサーはＬＣＤと共通の基板上に配置されるので、追加の基板上にセンサーを配置するのに必要なコストを節約できる。また、センサー、レンズ等の部品は接触空間より下に配置されるので、光学タッチスクリーンの厚みを低減することができる。

本考案は、その思想あるいは本質的特徴から逸脱することなく他の形態で実施可能である。上記実施形態は限定のためでなく例示だけのためであると考えられるべきである。従って、本考案の範囲は、上記説明ではなく添付の請求項によって規定される。請求項の意味と等価の範囲内に入る全ての変更は、本考案の範囲に含まれるべきである。

１００ 発光素子
２００ 反射板
３００ センサー
４００ 接触空間
６００ 基板
７００ ＬＣＤ
８００ 光ガイド素子
８００ａ 光入射面
８００ｂ 光出口面

Claims (9)

1. 接触空間を提供するための光学接触モジュールであって、
   該接触空間の下方に位置する基板と、
   該基板の該接触空間に面した表面上に配置された１つ以上のセンサーと、
   該接触空間の角に配置された１つ以上の光ガイド素子と
   を備え、
   該各光ガイド素子は、
   該接触空間に面した光入射面と、
   該１つ以上のセンサーのうち１つに面した光出口面と
   を備える光学接触モジュール。
2. 前記光ガイド素子は、プリズムまたは光学導波管である請求項１に記載の光学接触モジュール。
3. １つ以上のレンズを更に備え、該各レンズは、前記１つ以上の光ガイド素子のうち１つの前記光出口面と、対応する前記センサーとの間に配置されている請求項１に記載の光学接触モジュール。
4. 前記基板はインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）ガラスまたはプリント回路板（ＰＣＢ）である請求項１に記載の光学接触モジュール。
5. 液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）を更に備え、
   前記基板は該ＬＣＤ内のインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）ガラスである請求項１に記載の光学接触モジュール。
6. 液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）を更に備え、
   前記基板はプリント回路板（ＰＣＢ）であり、該ＬＣＤは該ＰＣＢに直接接続されている請求項１に記載の光学接触モジュール。
7. 前記センサーが配置された前記基板の前記表面から前記光ガイド素子の上部までの高さは、該センサーが配置された該基板の該表面から前記接触空間の上部縁までの高さより低い請求項１に記載の光学接触モジュール。
8. 前記接触空間の角に位置し、該接触空間の上部縁にほぼ平行な光を提供するための発光面を更に備える請求項１に記載の光学接触モジュール。
9. 前記１つ以上の光ガイド素子は、それぞれ対応して前記１つ以上のセンサーの上に配置され、該光ガイド素子は前記光入射面で光を受光し、この光を前記光出口面を経て該対応するセンサーへ導く請求項８に記載の光学接触モジュール。

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