用于光學(xué)觸摸屏的攝像模組及其鏡頭的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型設(shè)及一攝像模組，尤其設(shè)及一光學(xué)觸摸屏的攝像模組，供利用光學(xué)成 像技術(shù)獲取一觸摸屏被觸控的相對(duì)位置。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和科技的發(fā)展，W及多媒體信息設(shè)備的與日俱增，越來越多的設(shè) 備搭配使用觸摸屏（touchscreen),又稱為"觸控屏"或"觸控面板"。觸摸屏的主要用途 之一是作為一種計(jì)算機(jī)設(shè)置的輸入裝置，它被視為一種簡(jiǎn)單、方便且直接的人機(jī)溝通介面。 利用運(yùn)種技術(shù)，當(dāng)使用者直接使用觸控元件或者使用手指觸碰顯示屏上的圖符或文字后， 就能直接地激發(fā)主機(jī)去進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)或操作。如此，讓人機(jī)溝通介面的使用更為直接，也同時(shí)讓 操作各種設(shè)備更加的容易和方便。特別地，自從可攜智能移動(dòng)裝置問世后，觸控技術(shù)從原來 的生產(chǎn)機(jī)臺(tái)、計(jì)算機(jī)、ATM設(shè)備等人機(jī)介面的應(yīng)用，跨入個(gè)人電子產(chǎn)品的領(lǐng)域。并且，現(xiàn)今的 觸摸屏技術(shù)至今不斷地完善，目前的技術(shù)已經(jīng)讓觸摸屏達(dá)到易于使用，堅(jiān)固耐用、反應(yīng)速度 快、節(jié)省空間、易于交流等優(yōu)點(diǎn)。
[0003] 目前觸摸屏技術(shù)大約有幾大類：電阻式（類比或數(shù)位）、電容（表面電容或投射電 容）、光學(xué)式（紅外線式或光學(xué)影像式）、電磁式、表面聲波式、液晶面板嵌入式等。其中，電 阻式觸摸屏定位準(zhǔn)確，但其價(jià)格頗高，且怕刮易損。表面電容觸摸屏沒有電阻式的機(jī)構(gòu)結(jié) 構(gòu)，故無易刮損的問題點(diǎn)，但其最大的限制難W實(shí)現(xiàn)是多點(diǎn)觸控和訊號(hào)干擾的問題。投射電 容觸摸屏則是在越大尺寸的觸摸屏?xí)r，需要越多的感應(yīng)電極，相對(duì)的控制晶片也需要更多 的訊號(hào)通道，因此，目前尚不普遍于大尺寸觸摸屏（像是電視機(jī)）。紅外線觸摸屏的優(yōu)點(diǎn)是 透光率高、反應(yīng)快、準(zhǔn)確性好，但受限解析度不足和成本問題，逐漸被光學(xué)影像式取代。表面 聲波觸摸屏解決了W往觸摸屏的各種缺陷，清晰不容易被損壞，適于各種場(chǎng)合，其缺點(diǎn)是屏 幕表面如果有水滴和塵±會(huì)使觸摸屏變的遲純，甚至不工作。電磁式觸摸屏準(zhǔn)確度高且反 應(yīng)速度快，但由于需要使用特定的電磁筆，所W應(yīng)用范圍相對(duì)地受到限制。如上所述，在觸 摸屏的技術(shù)領(lǐng)域中，各項(xiàng)的技術(shù)都有其優(yōu)缺點(diǎn)，目前沒有一項(xiàng)技術(shù)是將所有的優(yōu)點(diǎn)涵括的。
[0004] 其中，光學(xué)影像式觸摸屏是一種利用光學(xué)成像技術(shù)獲取觸摸位置的觸摸屏設(shè)備， 在準(zhǔn)確度、反應(yīng)速度、使用壽命長(zhǎng)大、尺寸應(yīng)用方面上都優(yōu)于其他觸摸屏，且成本低廉。光學(xué) 影像式觸摸屏工作原理是利用光遮斷原理。其中在觸摸屏左右上角各有一個(gè)攝像模組及一 L邸燈，一側(cè)的L邸燈發(fā)射紅外光線經(jīng)過反光條反射，再通過另一側(cè)攝像模組接收，其中，紅 外光線在觸摸屏區(qū)域形成光線網(wǎng)，當(dāng)觸摸一點(diǎn)時(shí)，該點(diǎn)的反射光線被擋住，通過軟件計(jì)算出 該點(diǎn)的坐標(biāo)，實(shí)現(xiàn)觸摸反應(yīng)。其中，鏡頭組件是光學(xué)影像式觸摸屏中關(guān)鍵的部件，本實(shí)用新 型是根據(jù)所述攝像模組進(jìn)行改進(jìn)，使其優(yōu)化。 陽〇化]另外，目前在解析鏡頭的成像上，比較科學(xué)的方法，是經(jīng)由調(diào)制傳遞函數(shù)（MTF，Mo化lationTransfer化nction)進(jìn)行解析，運(yùn)是一種測(cè)定光學(xué)頻率的方法，其是W-毫米 (mm)的范圍內(nèi)能呈現(xiàn)多少黑白兩條線的線對(duì)。也就是說利用正弦光柵（黑白相間的柵格） 進(jìn)行測(cè)試。正弦光柵的線條疏密度又稱為空間頻率，其單位為Ip/mm。更進(jìn)一步的說，即解 析鏡頭的分辨率和反差。分辨率是每毫米能夠分辨出的線對(duì)數(shù)就是分辨率，其單位是線對(duì) /毫米（Ip/mm)。反差即是對(duì)比度，反映光柵中最高亮與最暗的差別的一量值，利用調(diào)制的 方法表示反差，即假設(shè)光柵的照度的最大值為Imax，-照度的最小值為Imin。因此：
[0006] 反差=(照度的最大值-照度的最小值）/(照度的最大值+照度的最小值）
[0007]調(diào)制度Μ=(Imax-Imin) / (Imax+Imin)
[0008] 可w理解的是，調(diào)制度會(huì)介于ο和1之間。當(dāng)調(diào)制度越大，反差越大，也就是照度 最大值和照度最小值的跨度越大，當(dāng)照度最大值和照度最小值相等時(shí)，反差完全消失，其調(diào) 制度等于0。
[0009] 另外，鏡頭成像的調(diào)制度隨空間頻率變化的函數(shù)稱為調(diào)制度傳遞函數(shù)（MTF， Mo化lationTransfer化nction)。對(duì)于原來調(diào)制度為Μ的正弦光柵，如果經(jīng)過鏡頭到達(dá)像 平面的像的調(diào)制度為Μ'，則MTF函數(shù)值為：
[0010]MTF值=Μ，/Μ
[0011] 由此可見，MTF值必定大于0,小于1。MTF值越接近1，說明鏡頭的性能越優(yōu)異。
[0012] 另外，值得一提的是，沿切線方向的線條與沿徑向方向的線條的正弦光柵所測(cè)得 的MTF值是不同的。將平行于直徑的線條產(chǎn)生的MTF曲線稱為弧矢曲線，標(biāo)為S，而將平行 于切線的線條產(chǎn)生的MTF曲線稱為子午曲線，標(biāo)為Μ或T。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013] 本實(shí)用新型的一目的在于提供一用于光學(xué)觸摸屏的攝像模組，其能適用于一電子 設(shè)備的一光學(xué)觸摸屏裝置，其中所述攝像模組在MTF的表現(xiàn)時(shí)，呈現(xiàn)Τ方向拉高，S方向壓 低的狀態(tài)，運(yùn)樣所述攝像模組應(yīng)用于所述光學(xué)觸摸屏裝置上時(shí)，所述光學(xué)觸摸屏裝置會(huì)有 較佳的靈敏性能。
[0014] 本實(shí)用新型的另一目的在于提供一用于光學(xué)觸摸屏的攝像模組，其中所述攝像模 組可W僅有一片鏡片構(gòu)成，并且其物側(cè)面和像側(cè)面均為非球面，其通過簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)達(dá)到優(yōu)異 的性能。
[0015] 本實(shí)用新型的另一目的在于提供一用于光學(xué)觸摸屏的攝像模組，其圖像傳感器 可W為CCD(Qiarge-coupledDevice,電荷禪合元件）或?yàn)榫€性CMOS(Complementary Metal-OxideSemicon化ctor，互補(bǔ)性金屬氧化半導(dǎo)體）感光忍片，具有高性能、低功耗、低 成本的優(yōu)點(diǎn)。尤其是所述圖像傳感器是線性CMOS感光忍片時(shí)，因此，在接觸所述觸摸屏單 元時(shí)，因所述線性CMOS感光忍片相對(duì)于X/Y方向的要求很高，故所述光學(xué)觸摸屏裝置會(huì)有 較佳的感應(yīng)效能。
[0016] 本實(shí)用新型的另一目的在于提供一用于光學(xué)觸摸屏的攝像模組，其可W確保在使 用過程中的穩(wěn)定性和可靠性，W提升產(chǎn)品良率。
[0017] 為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型提供一用于光學(xué)觸摸屏的攝像模組，其包括： 陽0化]一鏡頭；
[0019] 一透紅外濾光片，W允許紅外光穿過；W及
[0020] 一圖像傳感器，其中光學(xué)觸摸屏配置的發(fā)光二極管發(fā)出紅外光到達(dá)所述鏡頭，穿 過所述濾光片并且進(jìn)一步地到達(dá)所述圖像傳感器，其中所述攝像模組的所述鏡頭設(shè)計(jì)成使 其焦距f滿足如下式：
[0021] 0. 6<f<l. 5〇
[0022] 根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，其中在MTF解析時(shí)，空間頻率為651p/mm，且在 35-60度視場(chǎng)范圍內(nèi)，所述攝像模組的測(cè)試數(shù)據(jù)滿足下列條件：
[0023] MTFS蘭0. 05 ;MTFT含0. 3。
[0024] 根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，其中在MTF解析時(shí)，空間頻率為51-651p/mm，且在 35-60度視場(chǎng)范圍內(nèi)，所述攝像模組的測(cè)試數(shù)據(jù)滿足下列條件：MTFT在0. 4-0. 5之間。
[00巧]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，其中所述鏡頭的物側(cè)面和所述圖像傳感器之間的 距離TTL值在2. 5-4之間。 陽0%] 根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，其中所述f值為0. 65,0. 70,0. 75,0. 80,0. 85， 0. 90,0. 95,1. 00,1. 05,1. 10,1. 15,1. 20,1. 25,1. 30,1. 35,1. 40 或 1. 45。
[0027] 根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，其中所述f值在0. 6-0. 65之間，或0. 65-0. 70 之間，或0. 70-0. 75之間，或0. 75-0. 80之間，或0. 80-0. 85之間，或0. 85-0. 90之間，或 0. 90-0. 95 之間，或 0. 95-1. 00 之間，或 1. 00-1. 05 之間，或 1. 05-1. 10 之間，或 1. 10-1. 15 之間，或1. 15-1. 20之間，或1. 20-1. 25之間，或1. 25-1. 30之間，或1. 30-1. 35之間，或 1. 35-1. 40 之間，或 1. 40-1. 45 之間，或 1. 45-1. 5 之間。
[0028] 根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，其中所述TTL值為3. 289,f值為1. 368。
[0029] 根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，其中所述鏡頭的物側(cè)面和像側(cè)面皆為非球面。
[0030] 根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，其中所述鏡頭是免調(diào)焦鏡頭，其由一片鏡片構(gòu)成。
[0031] 根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，其中所述鏡片是塑料材料制成。
[0032] 根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，其中所述鏡頭的材料折射率為