TWI471766B - A light-piercing pen tip element, and a light-sensitive stylus pen for the optical touch device comprising the polished pen tip element - Google Patents

Description

可聚光之筆尖元件，及用於光學觸控裝置的包含該可聚光之筆尖元件的發光觸控筆

本發明是有關於一種觸控裝置的觸控筆，特別是指一種用於光學觸控裝置的發光觸控筆。

圖1繪示出一種傳統的觸控筆，作為用於一個光學觸控裝置(圖未示)的一個指示筆。該傳統觸控筆包括一個筆桿11、一個透光筆尖體13，以及一光源12。該光傳導筆尖體13安裝至筆桿11，且具有在筆桿11的一個軸方向上延伸出筆桿11的一個暴露部分131。光源12，例如是一發光二極體(LED)，共軸地安裝至筆桿11內且與筆尖體13相鄰設置，以致光源12發射的光透過筆尖體13的暴露部分131向外放射。當筆尖體13碰觸到光學觸控裝置(見圖2)的觸控螢幕100，從筆尖體13的暴露部分131放射的光被光學觸控裝置的一光學感應器模組(圖未示)所感應，以致光學觸控裝置決定出觸控螢幕100上相關於筆尖體13之一觸控點的一感應位置(P’)，並將該感應位置顯示於觸控螢幕100上。

值得注意的是，筆尖體13的暴露部分131具有一個範圍為5毫米(mm)至6毫米的長度。因此，當筆尖體13碰觸到觸控螢幕100，光學觸控裝置會將觸控螢幕100上對應於筆尖體13(見圖2)之暴露部分131的中心點(C)的一個位置當作感應位置(P’)。

使用上，如圖2所示，當傳統觸控筆以筆尖體13傾斜地碰觸觸控螢幕100，會在一觸控點之一位置(P)和感應位 置(P’)間產生一位移(△d)，其中觸控點位置(P)為觸控螢幕100上筆尖體13之觸控點位置，感應位置(P’)為相關於筆尖體13之觸控點且顯示於觸控螢幕100上的位置。在這種情況下，光學觸控裝置會以降低的精確度來定位出筆尖體13在觸控螢幕100上的觸控點。值得注意的是，筆尖體13的暴露部分131長度越長，則位移(△d)越大。因此，當這樣的觸控筆搭配光學觸控裝置使用時，光學觸控裝置可能無法確保準確地定位出觸控螢幕100上的觸控點。

因此，本發明之目的，即在提供一種可聚光之筆尖元件，及用於光學觸控裝置的包含該可聚光之筆尖元件的發光觸控筆，可克服上述先前技術的缺點。

根據本發明的一個觀點，提供了用於光學觸控裝置的一種發光觸控筆。本發明的發光觸控筆包含一個筆桿、一個筆尖元件和一個發光單元。該筆桿具有一個開口端。該筆尖元件包括一個固體透明桿和一個聚光單元。該透明桿於該筆桿的一個軸方向上延伸，且可分離地安裝至該筆桿。該透明桿具有一個第一桿部和一個第二桿部，其中該第一桿部設置於該筆桿內且靠近該筆桿的開口端，該第二桿部連接到該第一桿部且經由該開口端延伸到該筆桿外。該透明桿的第二桿部具有一個適用於碰觸該光學觸控裝置的筆尖。該聚光單元包括一個第一聚光結構及一個第二聚光結構，該第一聚光結構共軸地形成於該透明桿的第一桿部內，該第二聚光結構共軸地形成於該透明桿的第二桿部內 、朝向該透明桿的第一桿部突出、且與該透明桿的第二桿部的筆尖相鄰設置。該發光單元固定於該筆桿內，徑向相鄰該透明桿的第一桿部，且可以發光。

該發光單元所發出而行進到該透明桿之第一桿部中的光，其中一部分光會被該第一聚光結構朝向該第二聚光結構反射或折射，以致該朝向該第二聚光結構反射或折射的光被該第二聚光結構反射或折射，以便自該透明桿的第二桿部放射出去。

根據本發明的另一個觀點，提供了一種用於發光觸控筆的筆尖元件。發光觸控筆包括一個具有一開口端的筆桿，和一個固定於該筆桿內而靠近該開口端且可以發光的發光單元。本發明的筆尖元件包含一個固體透明桿和一個聚光單元。該透明桿於該筆桿的一個軸方向上延伸，且適用於可分離地安裝至該筆桿。該透明桿具有一個第一桿部和一個第二桿部，其中該第一桿部用以設置於該筆桿內且靠近該筆桿的開口端，以致該發光單元徑向相鄰該第一桿部，該第二桿部連接到該第一桿部且經由該開口端延伸到該筆桿外。該透明桿的第二桿部具有一筆尖。該聚光單元包括一個第一聚光結構及一個第二聚光結構，該第一聚光結構共軸地形成於該透明桿的第一桿部內，該第二聚光結構共軸地形成於該透明桿的第二桿部內、朝向該透明桿的第一桿部突出、且與該透明桿的第二桿部的筆尖相鄰設置。

該發光單元所發出而行進到該透明桿之第一桿部中的光，其中一部分光會被該第一聚光結構朝向該第二聚光結 構反射或折射，以致該朝向該第二聚光結構反射或折射的光被該第二聚光結構反射或折射，以便自該透明桿的第二桿部放射出去。

有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之二個較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。

在本發明被詳細描述之前，要注意的是，在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。

參閱圖3，其顯示了根據本發明較佳實施例的用於光學觸控裝置(圖未示)的一種發光觸控筆，包括一個筆桿2、一個筆尖元件3及一個發光單元4。

筆桿2由不透明材質所製成，且具有一個開口端21。

進一步參考圖4和圖5，筆尖元件3包括一個於筆桿2的一個軸方向上延伸且可分離地安裝至筆桿2的固體透明桿31，及一個聚光單元32。

本實施例中，透明桿31是由透明導光材質所製成，例如丙烯酸。透明桿31具有一個第一桿部311、一個第二桿部312及一個第三桿部313。第一桿部311用以設置於筆桿2內且靠近筆桿2的開口端21；第二桿部312連接第一桿部311，經由該開口端21延伸到筆桿2外，且具有一個用以觸控光學觸控裝置之觸控表面200(見圖3)的筆尖314；第三桿部313於該軸方向上相反於第二桿部312，連接至第一桿部311，且較第一桿部311和第二桿部312為細。第三桿 部313被緊密地***到筆桿2(見圖3)內的一個安裝管22。

聚光單元32包括一個第一聚光結構321、一個第二聚光結構322，和一個反射層323。第一聚光結構321共軸地形成於透明桿31的第一桿部311內。本實施例中，該第一聚光結構321是以一個大致凸面白化反射或折射表面之形式，該凸面白化反射或折射表面共軸地形成於第一桿部311內，該凸面白化反射或折射表面朝向該透明桿31的第二桿部312突出，並藉由雷射雕刻第一桿部311中的一凸面區域而形成。在本較佳實施例中，第一聚光結構321的凸面白化反射或折射表面的形狀是半球形，但不侷限於此。第二聚光結構322共軸地形成於該透明桿31的第二桿部312內，朝向第一桿部311突出，且與第二桿部312的筆尖314相鄰設置。在本較佳實施例中，第二聚光結構322是以一個大致凸面白化反射或折射表面之形式，該凸面白化反射或折射表面朝向該第一桿部311突出，並藉由雷射雕刻第二桿部312中的一凸狀區域而形成。在本較佳實施例中，該凸面白化反射或折射表面的形狀是圓錐形，但不侷限於此。反射層323係部分塗佈到透明桿31之第一桿部311的一個外表面上，以使得第一桿部311之外表面的環狀表面部分315被暴露出，以至於第一聚光結構321經由第一桿部311之外表面的環狀表面部分315為可見的。值得注意的是，第一桿部311之外表面的環狀表面部分315被磨光以便有效地接收來自筆尖元件3外部的光。

發光單元4，例如發光二極體(LED)，被固定於筆桿2 內，且可以發光。發光單元4徑向相鄰第一桿部311，且位置對應於第一桿部311之外表面的暴露之環狀表面部分315，以致發光單元4所發出的光經由第一桿部311之外表面的暴露之環狀表面部分315行進到第一桿部311。因此，發光單元4所發出的光，其中一部分光會被第一聚光結構321朝向第二聚光結構322或反射層323來反射或折射，其中發光單元4發射的光會經由第一桿部311之外表面的磨亮之環狀表面部分315行進到第一桿部311。然後，從第一聚光結構321朝向第二聚光結構322反射或折射的光、及被反射層323所反射朝向第二聚光結構322的光被第二聚光結構322反射或折射，以便自第二桿部312放射出去。

圖6說明筆尖元件3’的第一變化，其與圖5的筆尖元件3不同的是聚光單元32’的第二聚光結構322’是一金屬片，該金屬片被共軸地嵌入透明桿31的第二桿部312中，並具有一個朝向透明桿31的第一桿部311突出的凸狀外反射表面。在本較佳實施例中，第二聚光結構322’之該凸狀外反射表面的形狀是圓錐形，但不以此為限。

圖7和圖8描述筆尖元件3”的第二變化，其與圖4和圖5的筆尖元件3不同的是聚光單元32”的第一聚光結構321”是以一個環狀白化反射或折射表面之形式，該環狀白化反射或折射表面係共軸設置於透明桿31的第一桿部311內並藉由雷射雕刻該透明桿31的第一桿部311中的一環狀區域而形成。

綜上所述，因為第二聚光結構322，322’係相鄰於筆尖 314，發光單元4所發出的光被聚光單元3收集，接著由第二聚光結構322或322’反射或折射，以便自第二桿部312放射出去，進而形成一個非常接近筆尖314的明亮點，其在使用期間幾乎不會被使用者手指所遮蔽。因此，使用時，即使發光觸控筆以筆尖314傾斜地碰觸光學觸控裝置的觸控表面200，觸控表面200上相關於筆尖314觸控點的感應位置會非常接近觸控表面200上筆尖314觸控點的位置，其中該觸控表面200上的感應位置是由光學觸控裝置根據第二聚光結構322放射的光所決定。在這種情況下，光學觸控裝置可以更精確地定位出觸控表面200上筆尖體13的觸控點。所以，當本發明發光觸控筆與光學觸控裝置搭配使用時，光學觸控裝置能夠確保在定位出一觸控點的精確性。

當本發明被以認為最實用且較佳實施例來描述，可以瞭解本發明並不侷限於已揭露的實施例，但意欲涵蓋包括於最寬廣解釋的精神和範圍內的各種態樣，以使包含所有這樣修改和等效安排。

2‧‧‧筆桿

21‧‧‧開口端

22‧‧‧安裝管

3‧‧‧筆尖元件

31‧‧‧固體透明桿

311‧‧‧第一桿部

315‧‧‧環狀表面部分

312‧‧‧第二桿部

314‧‧‧筆尖

313‧‧‧第三桿部

32‧‧‧聚光單元

321‧‧‧第一聚光結構

322‧‧‧第二聚光結構

323‧‧‧反射層

4‧‧‧發光單元

3’‧‧‧筆尖元件

32’‧‧‧聚光單元

322’‧‧‧第二聚光結構

3”‧‧‧筆尖元件

32”‧‧‧聚光單元

321”‧‧‧第一聚光結構

配合附圖，較佳實施例的以下詳細描述將使本發明的其他特徵和優點更為明顯。

圖1是一示意圖，顯示一種傳統發光觸控筆；圖2是一部分示意圖，繪示在碰觸一觸控螢幕時的傳統發光觸控筆；圖3是一部分截面示意圖，顯示根據本發明一種用於 一光學觸控裝置之發光觸控筆的較佳實施例；圖4是一透視圖，顯示該較佳實施例的一筆尖元件；圖5是一截面示意圖，顯示該較佳實施例的筆尖元件；圖6是一截面示意圖，顯示該較佳實施例的筆尖元件的一第一變化；圖7是一透視圖，顯示該較佳實施例的筆尖元件的一第二變化；及圖8是一截面示意圖，顯示該較佳實施例的筆尖元件的第二變化。

2‧‧‧筆桿

31‧‧‧固體透明桿

311‧‧‧第一桿部

312‧‧‧第二桿部

314‧‧‧筆尖

32‧‧‧聚光單元

321‧‧‧第一聚光結構

322‧‧‧第二聚光結構

4‧‧‧發光單元

Claims (19)

1. 一種用於一個光學觸控裝置的發光觸控筆，包含：一個筆桿，具有一個開口端；一個筆尖元件，包括：一個固體透明桿，於該筆桿的一個軸方向上延伸，且可分離地安裝至該筆桿，該透明桿具有一個第一桿部和一個第二桿部，其中該第一桿部設置於該筆桿內且靠近該筆桿的開口端，該第二桿部連接到該第一桿部且經由該開口端延伸到該筆桿外，該透明桿的第二桿部具有一個適用於碰觸該光學觸控裝置的筆尖；及一個聚光單元，包括一個第一聚光結構及一個第二聚光結構，該第一聚光結構共軸地形成於該透明桿的第一桿部內，該第二聚光結構共軸地形成於該透明桿的第二桿部內、朝向該透明桿的第一桿部突出、且與該透明桿的第二桿部的筆尖相鄰設置；及一個發光單元，固定於該筆桿內，徑向相鄰該透明桿的第一桿部，且可以發光；其中，該發光單元所發出而行進到該透明桿之第一桿部中的光，其中一部分會被該第一聚光結構朝向該第二聚光結構反射或折射，以致該朝向該第二聚光結構反射或折射的光被該第二聚光結構反射或折射，以便自該透明桿的第二桿部放射出去。
2. 如請求項1所述的發光觸控筆，其中，該發光單元是一個發光二極體。
3. 如請求項1所述的發光觸控筆，其中，該筆尖元件的該透明桿是由一種透明導光材質所製成；且該聚光單元的該第二聚光結構是以一個大致凸面白化反射或折射表面之形式，該凸面白化反射或折射表面朝向該第一桿部突出並藉由雷射雕刻該透明桿的第二桿部中的一凸狀區域而形成。
4. 如請求項3所述的發光觸控筆，其中，該聚光單元的該第二聚光結構的凸面白化反射或折射表面的形狀是圓錐形。
5. 如請求項3所述的發光觸控筆，其中，該聚光單元的該第一聚光結構是以一個環狀白化反射或折射表面之形式，該環狀白化反射或折射表面係共軸設置於該透明桿的第一桿部內並藉由雷射雕刻該透明桿的第一桿部中的一環狀區域而形成。
6. 如請求項3所述的發光觸控筆，其中，該聚光單元的該第一聚光結構是以一個大致凸面白化反射或折射表面之形式，該凸面白化反射或折射表面朝向該透明桿的第二桿部突出並藉由雷射雕刻該透明桿的該第一桿部中的一凸面區域而形成。
7. 如請求項6所述的發光觸控筆，其中，該聚光單元的該第一聚光結構的該凸面白化反射或折射表面的形狀是半球形。
8. 如請求項1所述的發光觸控筆，其中，該聚光單元的該 第二聚光結構是一金屬片，該金屬片被共軸地嵌入該透明桿的第二桿部中並具有一個朝向該透明桿的第一桿部突出的凸狀外反射表面。
9. 如請求項8所述的發光觸控筆，其中，該聚光單元的該第二聚光結構的該凸狀外反射表面的形狀是圓錐形。
10. 如請求項1所述的發光觸控筆，其中：該聚光單元更包括一反射層，該反射層係部分塗佈到該透明桿之第一桿部的一個外表面上，以使得該透明桿的第一桿部之外表面的一對應於該聚光單元的環狀表面部分被暴露出，以允許該發光單元發出的光經由該透明桿的第一桿部之外表面的環狀表面部分行進到該透明桿的第一桿部中；及該第一聚光結構所反射或折射的光朝向該第二聚光結構或該反射層行進，以致從該第一聚光結構朝向該第二聚光結構反射或折射的光、及被該反射層所反射朝向該第二聚光結構的光被該第二聚光結構反射或折射，以便自該透明桿的第二桿部放射出去。
11. 一種發光觸控筆的筆尖元件，該發光觸控筆包括一個筆桿和一個發光單元，該筆桿具有一個開口端，該發光單元牢固地設置於該筆桿內而靠近該開口端，且可以發光，該筆尖元件包含：一個固體透明桿，於該筆桿的一個軸方向上延伸，且適用於可分離地安裝至該筆桿，該透明桿具有一個第一桿部和一個第二桿部，該第一桿部適用於設置於該筆 桿內且靠近該筆桿的開口端，以致該發光單元徑向相鄰該第一桿部，該第二桿部連接到該第一桿部且經由該開口端延伸到該筆桿外，該透明桿的第二桿部具有一個筆尖；及一個聚光單元，包括一個第一聚光結構及一個第二聚光結構，該第一聚光結構共軸地形成於該透明桿的第一桿部內，該第二聚光結構共軸地形成於該透明桿的第二桿部內、朝向該透明桿的第一桿部突出、且與該透明桿的第二桿部的筆尖相鄰設置；其中，該發光單元所發出而行進到該透明桿之第一桿部中的光，其中一部分會被該第一聚光結構朝向該第二聚光結構反射或折射，以致該朝向該第二聚光結構反射或折射的光被該第二聚光結構反射或折射，以便自該透明桿的第二桿部放射出去。
12. 如請求項11所述的筆尖元件，其中：該透明桿是由透明光導材質所製成；且該聚光單元的第二聚光結構是以一個大致凸面白化反射或折射表面之形式，該凸面白化反射或折射表面朝向該第一桿部突出並藉由雷射雕刻該透明桿的第二桿部中的一凸狀區域而形成。
13. 如請求項12所述的筆尖元件，其中該聚光單元的第二聚光結構的凸面白化反射或折射表面的形狀是圓錐形。
14. 如請求項12所述的筆尖元件，其中該聚光單元的第一聚光結構是以一個大致環狀白化反射或折射表面之形式， 該環狀白化反射或折射表面係共軸設置於該透明桿的第一桿部內並藉由雷射雕刻該透明桿的第一桿部中的一環狀區域而形成。
15. 如請求項12所述的筆尖元件，其中，該聚光單元的該第一聚光結構是以一個大致凸面白化反射或折射表面之形式，該凸面白化反射或折射表面朝向該透明桿的第二桿部突出並藉由雷射雕刻該透明桿的該第一桿部中的一凸面區域而形成。
16. 如請求項15所述的筆尖元件，其中，該聚光單元的該第一聚光結構的該凸面白化反射或折射表面的形狀是半球形。
17. 如請求項11所述的筆尖元件，其中，該聚光單元的該第二聚光結構是一金屬片，該金屬片被共軸地嵌入該透明桿的第二桿部中並具有一個朝向該透明桿的第一桿部突出的凸狀外反射表面。
18. 如請求項17所述的筆尖元件，其中，該聚光單元的該第二聚光結構的該凸狀外反射表面的形狀是圓錐形。
19. 如請求項11所述的筆尖元件，其中：該聚光單元更包括一反射層，該反射層係部分塗佈到該透明桿之第一桿部的一個外表面上，以使得該透明桿的第一桿部之外表面的一對應於該聚光單元的環狀表面部分被暴露出，以便允許該發光單元發出的光經由該透明桿的第一桿部之外表面的環狀表面部分行進到該透明桿的第一桿部中；及 該第一聚光結構所反射或折射的光朝向該第二聚光結構或該反射層行進，以致從該第一聚光結構朝向該第二聚光結構反射或折射的光、及被該反射層所反射朝向該第二聚光結構的光被該第二聚光結構反射或折射，以便自該透明桿的第二桿部放射出去。