具光学感测功能的电子装置的制作方法

本发明关于电子装置，尤指一种通过光学设计来改变非接触手势感测区域的电子装置。

背景技术：

由于光学感测模块会检测反射物(例如，使用者的手)所产生的反射光来辨识反射物的动作，电子装置(例如，笔电、智慧型手机/平板、互动式屏幕等)可藉由设置光学感测模块于其中以实现非接触式的操作功能。

可非接触式操作的电子装置将该光学感测模块及其显示屏幕固定于一机壳上，而为避免该光学感测模块与该显示屏幕的设置空间重叠，会设置在显示屏幕的外围。然而，由于该光学感测模块固定在机壳上，故其感测区域即位于光学感测模块设置之处的正上方；因此，为使该电子装置能通过该光学感测模块识别使用者的非接触式手势，则使用者被限制必须在光学感测模块的正上方进行非接触式的手势操作，才能确保光学感测模块可检测使用者的手所产生的反射信号，进而提供予电子装置进行使用者手势判断。

因此，当使用者在进行非接触式的手势操作(例如，左右挥动)，必须先判断光学感测模块的设置位置，才能将手掌顺利地移动至其感测区域，进行非接触手势的操作。此外，在实际使用时，虽然手掌移动至感测区域，但手肘也挡住显示屏幕，而造成使用者无法确认是否手势被电子装置正确识别的困扰。

综上所述，当使用者初次进行非接触式的手势操作时，直觉上会在显示区域中央的正上方进行手势操作，而不是在光学感测模块的正上方进行手势操作。换言之，使用者必须通过学习才能得知非接触式手势的感应的区域。

因此，需一种创新的光学感测设计以提供人性化的非接触式操作体验。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的主要目的是提供一种通过光学设计来改变非接触手势感测区域的具光学感测功能的电子装置，以解决上述问题。

本发明的主要技术手段是令该具光学感测功能的电子装置包含有：

一显示屏幕，具有一显示区域；以及

一光学感测模块，设置于该显示区域之外，该光学感测模块包含：

一发光单元，包含有一发光源，用以产生一光信号；

一感测单元，包含有：

一第一非对称透镜，包含一第一曲面及一第二曲面，该第一曲面具有一第一曲面光学中心轴，该第二曲面具有一第二曲面光学中心轴；其中该第一及第二光学中心轴不共轴；以及

一感测器，对应设置于该第一非对称透镜的一侧，该感测器包含一感光区，该感光区的中心轴与该第一曲面光学中心轴不共轴，其中该感测器用以接收该光信号受到一物体反射所产生的一反射信号，并据以产生一感测结果；

其中该光学感测模块的感测区域于该显示区域上的投影包含该显示区域的中心。

本发明的主要技术手段是令另一具光学感测功能的电子装置包含有：

一显示屏幕，具有一显示区域；以及

一光学感测模块，设置于该显示区域之外，该光学感测模块包含：

一发光单元，包含有：

一第一非对称透镜，包含一第一曲面及一第二曲面，该第一曲面具有一第一曲面光学中心轴，该第二曲面具有一第二曲面光学中心轴；其中该第一及第二光学中心轴不共轴；

一发光源，用以产生一光信号，对应设置于该第一非对称透镜的一侧，该发光源包含一发光区，该发光区的中心轴与该第一曲面光学中心轴不共轴；以及

一感测单元，包含有：

一感测器，包含一感光区，用以接收该光信号受到一物体反射所产生的一反射信号，并据以产生一感测结果；

其中该光学感测模块的感测区域于该显示区域上的投影包含该显示区域的中心。

本发明的电子装置(例如，可携式行动装置，诸如行动电话及平板电脑、笔电、互动式屏幕等)主要藉由改变该光学感测模块的光学路径的设计来调整非接触式手势的感测区域，使得光学感测模块不必变更其设置机构，即可提供使用者直觉且便利的操作体验。

附图说明

图1a：本发明电子装置的第一较佳实施例的使用示意图。

图1b：图1a的前视图。

图2：本发明电子装置的第二较佳实施例的使用示意图。

图3：图1侧视的使用示意图。

图4：本发明光学感测模块的第一较佳实施例的一上视平面图。

图5a：图4中发光单元的一侧视示意图。

图5b：图4中感测单元的一侧视示意图。

图6a：为本发明光学感测模块的第三较佳实施例的一侧视示意图。

图6b：为本发明光学感测模块的第四较佳实施例的一侧视示意图。

图7a：为本发明光学感测模块的第五较佳实施例的一侧视示意图。

图7b：为本发明光学感测模块的第六较佳实施例的一侧视示意图。

图8a：为本发明光学感测模块的第七较佳实施例的一侧视示意图。

图8b：为本发明光学感测模块的第八较佳实施例的一侧视示意图。

图9：本发明光学感测模块的第九较佳实施例的一上视平面图。

图10a：图9中发光单元的一侧视示意图。

图10b：图9中感测单元的一侧视示意图。

其中，附图标记：

10、10’电子装置11机壳

12显示屏幕121中心

20光学感测模块21发光单元

22感测单元23发光源

231中心轴24感测器

241中心轴25、25a、25b、25c第一非对称透镜

250、260几何中心轴251、251a、251b、251c第一曲面

252、252a、252b、252c第二曲面253、253a第一曲面光学中心轴

253b、213c第一曲面光学中心轴254、254a第二曲面光学中心轴

254b、254c第二曲面光学中心轴26、26a第二非对称透镜

26b、26c第二非对称透镜261、261a、261b、261c第三曲面

262、262a、262b、262c第四曲面263、263a第三曲面光学中心轴

263b、263c第三曲面光学中心轴264、264a第四曲面光学中心轴

264b、264c第四曲面光学中心轴30手

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。

本发明主要提出一种电子装置，利用光学路径的设计(例如，改变感测器于空间中的收光范围，及/或改变发光源于空间中的照明范围)来符合使用者习惯的非接触式手势的感测区域。为了便于理解本发明的技术特征，以下举数个实施例来详加说明之。

首先请参阅图1a所示，本发明电子装置10的一第一实施例，即为一如智慧型手机的行动装置；本实施例的电子装置10包含有一机壳11、一显示屏幕12及一光学感测模块20；其中该显示屏幕12及该光学检测模块20固定于该机壳11上。该显示屏幕12提供一显示区域dn，配合图1b所示，该光学感测模块20提供一感测区域s20，该感测区域s20于该显示区域dn上的投影包含该显示区域dn的中心121，如图1b所示；如此，当使用者依习惯于显示区域dn前方进行手势的操作，由于该感测区域s20于该显示区域dn上的投影包含该显示区域dn的中心121，该光学感测模块20即可顺利地感测位在显示区域dn前方的使用者的手30，再由电子装置10进行手势的识别。再如图2所示，本发明电子装置10’的另一第二实施例，即为一如互动式屏幕的电子装置，同样地，使用者可在显示区域dn前方顺利地进行手势操作；是以，本发明电子装置10可为可携式行动装置，诸如行动电话及平板电脑、笔电等，或互动式屏幕等，但不以该些举例为限。以下进一步说明该光学感测模块20的结构，以解释其感测区域s20于该显示区域dn上的投影包含该显示区域dn的中心121。

请参阅图3所示，本发明光学感测模块20包含一发光单元21以及一感测单元22；再配合图4所示，在本发明光学感测模块20的第一较佳实施例中，该发光单元21包含有一发光源23(例如，红外光发光二极管、激光二极管或紫外光发光二极管)，或者该发光单元21除了该发光源23之外更进一步包含有一第一非对称透镜25；而该感测单元22则包含有一感测器24(亦即，光学感测器)，或者该感测单元22除了该感测器24之外更进一步包含有一第二非对称透镜26。

再请配合参阅图5a所示，为图4中发光单元21的侧视示意图，该发光单元21包含有一发光源23及一第一非对称透镜25；其中该第一非对称透镜25包含二个曲率相同或不同的球面或非球面的第一及第二曲面251、252(图中仅以该第一及第二曲面的二条切线表示之)，该第一曲面251具有一第一曲面光学中心轴253，该第二曲面252具有一第二曲面光学中心轴254；其中该第一及第二光学中心轴253、254不共轴。

在本实施例中，该发光源23朝向该第一非对称透镜25的第一曲面251，而该发光源23的发光区se的中心轴231可与该第一曲面光学中心轴253不共轴，但与该第二曲面光学中心轴254共轴；此外，该发光区se的中心轴231亦可与该第一曲面光学中心轴253共轴，但与该第二曲面光学中心轴254不共轴，或均与该第一及第二曲面光学中心轴253、254不共轴。又在本实施例中，为使该发光单元21的尺寸为最小，该第一非对称透镜25的一几何中心轴250进一步与该发光单元21的一发光区se的一中心轴231对齐；其中，因该几何中心轴250对准该第一非对称透镜25的几何中心，而该第一或第二曲面光学中心轴253、254由该第一非对称透镜25所对应的曲面所决定；因此，以本实施例的第一非对称透镜25来说，该几何中心轴250与该第一或第二曲面光学中心轴253、254在轴向上是相对位的，但若以其他形状的该第一非对称透镜25来说，是否相互对位则不限制。

在本实施例中，该发光源23所发出的光线经过该第一曲面251后，即予以折射并通过该第二曲面252；因此，配合图3所示，通过该第一非对称透镜25即可使该发光单元21的光线s1发射，以构成该感测区域s20。由于图5a所示的发光单元21发射的光线光型呈一发散光型，故该第一曲面251或第二曲面252为一凹曲面。

同理，如图1b所示，为使该光学感测模块20的感测区域s20在显示区域dn投影包含该显示区域dn的中心121，可再如图5b所示，该光学感测模块的感测单元22包含有一感测器24及一第二非对称透镜26，且该感测器24设置在该第二非对称透镜26的一侧。该第二非对称透26镜同样包含二个曲率相同或不同的球面或非球面的第三及第四曲面261、262(图中仅以该第一及第二曲面的二条切线表示之)，该第三曲面261具有一第三曲面光学中心轴263，该第四曲面262具有一第四曲面光学中心轴264；其中该第三及第四光学中心轴263、264不共轴。

在本实施例中，该感测器24朝向该第二非对称透镜26的第三曲面261，而该感测器24的感测区sa的中心轴241可与该第三曲面光学中心轴263不共轴，但与该第四曲面光学中心轴264共轴；此外，该感测区sa的中心轴241亦可与该第三曲面光学中心轴263共轴，但与该第四曲面光学中心轴264不共轴，或均与该第三及第四曲面光学中心轴263、264不共轴。又在本实施例中，为使该感测单元22的尺寸为最小，该第二非对称透镜26的一几何中心轴260进一步与该感测单元22的一感测区sa的一中心轴231对齐；其中，因该几何中心轴260对准该第二非对称透镜26的几何中心，而该第一或第二曲面光学中心轴263、264由该第二非对称透镜26所对应的曲面所决定；因此，以本实施例的第二非对称透镜26来说，该几何中心轴260与该第一或第二曲面光学中心轴263、264在轴向上是相对位的，但若以其他形状的该第二非对称透镜26来说，是否相互对位则不限制。

如图5b所示，当使用者的手30出现在该感测区域中，其手30受到光线照射后反射光线s2，该反射光线s2照射至该感测单元24后，会先通过该第二非对称透镜26的第四曲面262，并经折射后，再通过该第三曲面261向该感测器24投射，使该感测器24对使用者的手30所反射的光线s2进行感测。因此，如图所示，该感测单元24通过该第二非对称透镜26即可接收经由该显示区域dn前方的手30所反射的光线s2。由于图5b所示的该感测单元24所接受的反射光线范围较广，故该第三曲面261或该第四曲面262为一凹曲面。

再请参阅图6a所示，为该光学感测模块20的第三较佳实施例，其发光单元与图5a大致相同，包含有发光源23及第一非对称透镜25；惟本实施例使用一第一非对称的双凸透镜作为该发光单元21的第一非对称透镜25a用；于本实施例中，该发光源23朝向该非对称双凸透镜的第一曲面251a，该第一曲面251a的第一曲面光学中心253a轴与该发光源23的发光区se的中心轴231不共轴，但其第二曲面252a的第二曲面光学中心轴254a则与该发光区se的中心轴231共轴。如图6a所示，该发光源23发射的光线经过该第一曲面251a后会折射，并通过该第二曲面252a后向外发射，以调整该发光单元21所发射光线的光路径；藉由光路径的调整，本实施例同样达到使该光学感测模块20的感测区域s20在该显示区域dn的投影包含该显示区域dn的中心。

同理，图6b所示该光学感测模块的感测单元22亦使用一第二非对称的双凸透镜作为该感测单元22的第二非对称透镜26a用；在本实施例中，该感应器24朝向该第二非称双凸透镜26a的第三曲面261a，且其感光区域sa的中心轴241与该第三曲面光学中心轴263a不共轴，但与第四曲面262a的第四曲面光学中心轴264a共轴。如图所示，该感测器24感知由该第二非对称双凸透镜26a折射而来的光线；因此，本实施例的光学感测模块20可接收光线的光路径可经由该第二非对称双凸透镜26a加以调整，实现该光学感测模块20的感测区域s20在该显示区域dn的投影包含该显示区域dn的中心的架构。

再如图7a所示，为该光学感测模块20的第五较佳实施例，其发光单元21与图6a大致相同，惟其发光源23使用不同的第一非对称透镜25b，即该发光源23的发光区se的中心轴231与该第一曲面光学中心轴253b共轴，而与第二曲面光学中心轴254b不共轴；如图所示，该发光源23所发出的光线通过该第一曲面251b后，经由第二曲面252b折射，同样改变该发光单元21发射光线的光路径。同理，在图7b的感应单元22中，使用不同的第二非对称透镜26b，即其感应区sa的中心轴241亦与该第三曲面261b的第三光学中心轴263b共轴，而与该第四曲面262b的第四曲面光学中心轴264b不共轴。

再如图8a所示，为该光学感测模块20的第七较佳实施例，其发光单元21与图6a大致相同，惟其发光源21使用不同的第一非对称透镜25c，即该发光源21的发光区se的中心轴231与第一曲面251c的第一曲面光学中心轴253c及第二曲面252c的第二曲面光学中心轴254c不共轴；如图所示，该发光源21所发出的光线于通过该第一曲面251c及第二曲面252c均予以折射，同样改变该发光单元21发射光线的光路径。同理，在图8b的感应单元22中，使用不同的第二非对称透镜26c，即其感应区sa的中心轴241亦与该第三曲面光学中心轴263c及第四曲面光学中心轴264c不共轴。

再请参阅图9所示，为本发明光学感测模块20的第九较佳实施例，并与图4所示的光学感测模块20大致相同，惟在本实施例的发光单元21的发光源23搭配另一第一非对称透镜25’，即如图10a所示，该发光单元21的发光区se与该第一非对称透镜25’部分重叠，且该发光区se的中心轴231不对齐于该第一非对称透镜25’的几何中心轴250。同理，如图10b所示，该感测单元22的感测器24也可搭配使用另一第二非对称透镜26’，其中该感测单元22的感测区sa与该第二非对称透镜26’部分重叠，且该感测区sa的中心轴241不对齐于该第二非对称透镜26’的几何中心轴260。

由前揭光学感测模块的各实施例可知，使用非对称透镜可改变发射光线或入射光线的光路径；因此，如图1a、1b及2所示，纵使该光学感测模块固定在机壳上，但藉由光路径的调整，而使得感测区域在显示区域投影包含该显示区域的中心，让该光学感测模块即顺利地感测位在显示区域前方的使用者的手，再由电子装置进行手势的识别。此外，若进一步将该发光源的发光区的中心轴对齐该第一非对称透镜的几何中心轴，如图4所示，即该发射光路会通过该第一非对称透镜的几何中心轴；且将该感测器的感光区的中心轴对齐该第二非对称透镜的几何中心轴，即该发射光路会通过该第二非对称透镜的几何中心轴，则可在调整该感测区域的位置的前提下设计最小尺寸的光学感测模块，提高光学感测模块的应用弹性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。