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1、10申请公布号CN102375615A43申请公布日20120314CN102375615ACN102375615A21申请号201010258264922申请日20100820G06F3/04220060171申请人硕擎科技股份有限公司地址中国台湾台北县72发明人温明华陈国仁74专利代理机构北京科龙寰宇知识产权代理有限责任公司11139代理人孙皓晨54发明名称激光光学触控模块57摘要一种激光光学触控模块，设置于显示屏表面的一侧以提供光学式定位输入功能用以构成一光学式触控显示屏系统，其利用一具激光光源的发光部与一具位置感测器CAMERA的收光部组合在一起，以使激光光源与位置感测器设于显示屏表面。
2、的一侧的同一位置处使用，其中该发光部通过该激光光源发出激光光束并经一广角用光学元件如打线镜片LINEGENERATOROPTICS的折射而使折射后的光视角LIGHTFAN能大于90度，以在显示屏表面上形成广角的线性光束，该收光部通过位置感测器接收并感应该线性光束受到触控件的阻挡而反射的激光光束以感测得知该触控件的相对位置。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书2页说明书5页附图6页CN102375622A1/2页21一种激光光学触控模块，设置于显示屏表面的一侧以提供光学式定位输入功能用以构成一光学式触控显示屏系统供触控件触摸，其由一发光部及一收光部组成一模块，。
3、其特征在于该发光部，其通过一激光光源以发出激光光束并经一广角用光学元件折射后，使激光光视角能大于90度，以在显示屏表面上形成广角的线性光束，当触控件触摸显示屏表面上时，会阻挡该线性光束并形成反射激光光束；该收光部，其通过一位置感测器及一聚光用光学元件以接收感应该反射激光光束并形成一信号输出，以感测得知该触控件的相对位置；其中该发光部的光路与收光部的光路之间，以平行光路方式并排组合在一起。2如权利要求1所述的激光光学触控模块，其特征在于，该发光部的光路与收光部的光路之间，相对于显示屏表面，以水平且平行光路方式横向并排组合在一起。3如权利要求1所述的激光光学触控模块，其特征在于，该广角用光学元件是。
4、一打线镜片。4如权利要求1所述的激光光学触控模块，其特征在于，该发光部及收光部容设在一有开口的外壳体内部以形成一组合体。5如权利要求1所述的激光光学触控模块，其特征在于，该位置感测器的感测面上进一步设置一微透镜以使因触控件触摸显示屏表面上所形成的反射激光光束得进一步聚光在该感测面上。6一种激光光学触控模块，设置于显示屏表面的一侧以提供光学式定位输入功能用以构成一光学式触控显示屏系统供触控件触摸，其由一发光部及一收光部组成一模块，其特征在于该发光部，其通过一激光光源以发出激光光束并经一广角用光学元件折射后，使激光光视角能大于90度，以在显示屏表面上形成广角的线性光束，当触控件触摸显示屏表面上时，。
5、会阻挡该线性光束并形成反射激光光束；该收光部，其通过一位置感测器以接收感应该反射激光光束并形成一信号输出，以感测得知该触控件的相对位置；其中该发光部的光路与收光部的光路之间，以共光路方式组合在一起，使该发光部的激光光源与该收光部的位置感测器共用同一广角用光学元件，使该激光光源所发出的激光光束及位置感测器所接收并感应的反射激光光束都经过相同的广角用光学元件；其中该广角用光学元件的后方设一分光镜以使激光光源所发出的激光光束穿过该分光镜而向外射出至广角用光学元件，并使反射激光光束经由该广角用光学元件射入至该分光镜并反射进入并被该位置感测器接收感应。7如权利要求6所述的激光光学触控模块，其特征在于，该。
6、广角用光学元件是一打线镜片。8如权利要求6所述的激光光学触控模块，其特征在于，该发光部及收光部容设在一有开口的外壳体内部以形成一组合体。9如权利要求6所述的激光光学触控模块，其特征在于，该激光光源与分光镜之间进一步设一准直镜。10如权利要求6所述的激光光学触控模块，其特征在于，该激光光源进一步使用可发权利要求书CN102375615ACN102375622A2/2页3出小直径激光光束的激光光源，并进一步在该位置感测器的感测面与该分光镜之间设一光扩束镜。11如权利要求6所述的激光光学触控模块，其特征在于，该分光镜是一偏振分光镜，并在该广角用光学元件与该偏振分光镜之间设一四分之一波片，以使该激光光。
7、源所发出的激光光束在经过该一偏振分光镜时，该激光光束中的一线偏振光得通过该一偏振分光镜，而与其正交的另一线偏振光则反射；其中通过该一偏振分光镜的该线偏振光，再经该一四分之一波片转换为一左旋或右旋二相反旋中一圆偏振光，使经由触控件反射后的反射激光光束变为二相反旋中另一圆偏光，再经过该四分之一波片又转换为一与原线偏振光正交的线偏振光，再入射至该一偏振分光镜并反射至该位置感测器上。权利要求书CN102375615ACN102375622A1/5页4激光光学触控模块技术领域0001本发明有关一种光学触控模块，尤指一种利用一具激光光源的发光部及一具位置感测器的收光部，且该发光部与收光部的光路之间以平行光。
8、路方式或共光路方式组成一模块。背景技术0002目前正流行的触控式显示屏，通过触控件如手指或触控笔直接触摸在显示屏的表面上以控制显示器的各项功能如点选作业、切换画面或放大/缩小画面等，用以取代一般显示器常见的按键式控制方式；而目前的触控式显示屏已包含多种不同的触控系统，如电阻式RESISTIVE、电容式CAPACITIVE、表面声波式SAW，SURFACEACOUSTICWAVE、红外光式IR，INFRARED、光学式OPTICALIMAGING等，各有各的优缺点，其中，光学式触控系统的优点为应用于大尺寸显示屏，具有成本的优势，介于表面声波式与电容式之间，荧幕具有良好的透明度可达100及具有良好。
9、的触控解析度；其缺点为不适合小尺寸面板15吋以下的应用，较易受周边环境光的影响及须采用额外照明光源及反光条或吸光条。0003光学式触控系统方面已包含US2009/0200453、US7,538,759、US7,692,625、US7,629,967等多件现有技术，一般而言，该多个光学式触控系统现有技术在显示屏的表面的侧缘边上，如一矩形显示屏表面的四侧框边上或四角处，设置至少一组光源装置如以LED作光源，用以照射在整个荧幕的外表面上，即在整个显示屏的表面上形成一光线或线性光线照射区，可称为光幕，并于该显示屏表面的四周缘框边上设置相互垂直的反光条或吸光条，又于该显示屏表面的侧缘边上以感测方向交错的。
10、方式设置至少二组位置感测器CAMERA；则当一触控件，如手指或触控笔，触摸在该显示屏表面上时，该触控件即可对该照射在整个显示屏表面的光线造成光的散射或遮断，此时透过该反光条的反射作用或吸光条的吸收作用，即可通过该至少二组位置感测器以感测得知该触控件至少二方向的相对位置，再通过一处理电路的运算功能以得知该触控件触摸在显示屏表面上的实际位置座标，以达成目前已知一光学触控系统的使用功能。0004现有一般光学式触控系统在设计上大都采用发光二极管LED，LIGHTEMITTINGDIODE作为光源，而LED光并非高同调性HIGHLYCOHERENTLIGHT光源，故无法有效提高触控的灵敏度；又现有的LE。
11、D光源装置与所使用的位置感测器CAMERA是分开的个体，且分别设置于显示屏表面的四周缘框边某一位置处，且整体架构上又必须配合反光条或吸光条使用，以致具有结构复杂、成本增加等缺点，尤其该LED光源装置所提供的照射光一般为可见光，容易受到使用环境下的可见光与显示屏所产生的可见光的干扰或影响，以致光学式触控系统中位置感测器的感测灵敏度降低，即信噪比SNR降低而相对影响信号的判读，以致降低光学式触控系统的使用效率。0005由上可知，在光学式触控系统的技术领域中，发展设计一种不须采用反光条或吸光条且结构简化、成本节省的光学式触控系统，确实有其需要性。说明书CN102375615ACN102375622A。
12、2/5页5发明内容0006本发明主要目的在于提供一种激光光学触控模块，其利用一具激光光源如红外线IR激光的发光部与一具位置感测器的收光部组合在一起，以使该激光光源与位置感测器设于显示屏表面的一侧的同一位置处使用，其中该发光部通过一激光光源发出激光光束并经一广角用光学元件如打线镜片LINEGENERATOROPTICS的折射而使折射后的光视角LIGHTFAN能大于90度，以在显示屏表面上形成广角的线性光束，该收光部通过位置感测器接收并感应该线性光束受到触控件的阻挡而反射的激光光以感测得知该触控件的相对位置，使通过激光光束的高同调性HIGHLYCOHERENTLIGHT以增进触控的灵敏度，并避免现。
13、有技术须采用反光条或吸光条的麻烦，达成结构简化且触控灵敏度高的使用功效。0007本发明再一目的在于提供一种激光光学触控模块，其中该发光部的光路与收光部的光路之间以水平且平行光路方式并排组合在一起，使通过激光光束的高同调性以增进触控的灵敏度，并达成结构简化且容易安装的使用功效。0008本发明另一目的在于提供一种激光光学触控模块，其中该发光部的光路与收光部的光路之间以共光路方式组合在一起，使发光部的激光光源与收光部的位置感测器能共用一广角用光学元件如打线镜片LINEGENERATOROPTICS，即激光光源所发出的激光光束及位置感测器所接收并感应的反射光束都经过相同的广角用光学元件，再于该广角用光。
14、学元件的后方设一分光镜BEAMSPLITTER以使激光光源所发出的激光光束穿过该分光镜而向外射出，并使反射激光光束经由该分光镜反射而进入该位置感测器所接收感应，以节省该位置感测器原本所须的广角用光学元件如广角成像镜片可视角90度，并避免该广角用光学元件的光学像差，即周边外场的光学畸变OPTICALDISTORTION；又该位置感测器的感测面上进一步可设置一微透镜MIRCOLENS，如同一般商业用的CMOSSENSOR，以增加收光能力与效率。0009本发明另一目的在于提供一种激光光学触控模块，其中当该发光部的光路与收光部的光路之间以共光路方式组合在一起时，该激光光源进一步可使用小直径激光光束，以。
15、提升该广角用光学元件如打线镜片的散光效率，又在该位置感测器的感测面前端，即该位置感测器与分光镜之间，进一步可设一光扩束镜BEAMEXPANDEROPTICS，以将小直径的激光光束扩成较大直径的激光光束再入射至位置感测器的感测面，藉以有效利用该位置感测器上的成像单元即像素，PIXELS，进而提升触控的解析度。0010本发明另一目的系在于提供一种激光光学触控模块，其中当该发光部的光路与收光部的光路之间系以共光路方式组合在一起时，其进一步可于该广角用光学元件如打线镜片LINEGENERATOROPTICS的后方依序设一四分之一波片QUARTERWAVEPLATE及一偏振分光镜POLARIZATION。
16、BEAMSPLITTER，使激光光源所发出的激光光束可利用激光所具备的两种线性偏振光的特性，即P线偏振光PPOLARIZATION及S线偏振光SPOLARIZATION两正交的线偏振光，在经过该一偏振分光镜时，使其中一线偏振光通常为P线偏振光完全通过而与其正交的另一线偏振光通常为S线偏振光则完全反射；再经该一四分之一波片，将通过的线偏振转换为一圆偏振光称左旋或右旋圆偏光，LEFTHANDCIRCULARPOLARIZATION/RIGHTHANDCIRCULARPOLARIZATION，其中若是转换为左旋或右旋圆偏振光出射，则经由触控件的阻挡而反射后将变为右旋或左旋圆偏光，而反射光束先经过该一。
17、四分之一波片以转换为一与原出射线偏光正交的线偏光，再入射至说明书CN102375615ACN102375622A3/5页6该一偏振分光镜并完全反射至该位置感测器上，藉此，可提升光的使用效率，即该激光光能量的使用效率达成最大化效果。附图说明0011图1是本发明激光光学触控模块第一实施例收发平行光路设置于显示屏表面的一侧以提供光反射式定位输入功能的使用状态示意图。0012图1A是图1实施例中本发明的位置感测器的像素的感应信号输出示意图。0013图2是本发明激光光学触控模块第一实施例收发平行光路的立体示意图。0014图3是图2实施例收发平行光路的一平面上视示意图。0015图4是本发明激光光学触控模块。
18、第二实施例收发共光路的一平面示意图。0016图5是本发明的位置感测器的感测面上设一微透镜MIRCOLENS的功能状态示意图。0017图6是本发明激光光学触控模块第三实施例收发共光路的一平面示意图。0018图7是本发明激光光学触控模块第四实施例收发共光路的一平面示意图。具体实施方式0019为使本发明更加明确详实，将本发明的结构及其技术特征配合下列图示详述如后0020图1、1A分别是本发明激光光学触控模块第一实施例收发平行光路设置于显示屏表面的一侧以提供光反射式定位输入功能的使用状态示意图及位置感测器的像素的感应信号输出示意图。本发明的激光光学触控模块1设置于显示屏2表面的一侧，用以提供光学式定位。
19、输入功能，供可在该显示屏2上形成一光学式触控系统；一般而言，显示屏2表面的周边上须设置至少二激光光学触控模块1，如在显示屏2侧缘边的相邻二角处各设一激光光学触控模块1，其中各激光光学触控模块1所具有的位置感测器CAMERA的感测方向在该显示屏2表面上形成交错方式。图1中仅表示其中的一激光光学触控模块1的使用状态。0021该激光光学触控模块1由一发光部10及一收光部20组成一模块，又该发光部10及收光部20可容设在一外壳体30内部以形成一组合体，而该外壳体30的形状不限制，其上设有对应于该发光部10及收光部20的光路的开口如一发光部开口301及一收光部开口302。该发光部10主要通过一激光光源1。
20、1以发出激光光束并经一广角用光学元件12如打线镜片LINEGENERATOROPTICS的折射，使折射后的激光光视角LIGHTFAN能大于90度如图1所示，以在显示屏2表面上形成广角的线性光束101；当触控件3触摸显示屏2表面上时，会阻挡该线性光束101并形成反射激光光束102；该收光部20则通过一位置感测器21以接收并感应该反射激光光束102，以在位置感测器21的感测面上感测得知该触控件3在一对应光轴103上的相对位置；如图1A所示，该触控件3位置所产生的反射激光光束102即可在位置感测器21的像素ACTIVEPIXEL轴上产生反应而形成一信号输出，而通过至少二组位置感测器21以感测得知该触。
21、控件3至少二方向的相对位置，即可通过处理电路的运算功能以得知该触控件3触摸在显示屏2表面上的实际位置座标；由于该位置感测器21或广角用光学元件12如打线镜片LINEGENERATOROPTICS的本体结构及处理电说明书CN102375615ACN102375622A4/5页7路的运算功能系利用目前的电子技术或现有技术可达成，且非本发明的技术特征，故于此不再赘述。0022图2、图3分别是本发明激光光学触控模块第一实施例收发平行光路的立体示意图及平面上视示意图。而图2、3所示实施例收发平行光路只是用来说明但非用以限制本发明激光光学触控模块1的主要构件；本发明激光光学触控模块1利用一具激光光源11如。
22、红外线激光IRLD的发光部10与一具位置感测器21的收光部20组合成一模块，以使该激光光源11与位置感测器21能设于显示屏2表面的一侧的同侧位置处，其中该发光部10通过一激光光源11，包含一激光二极管LASERDIODE111及一第一级光学件1STOPTICS112，发出激光光束并经一广角用光学元件12如打线镜片LINEGENERATOROPTICS的折射，使折射后的光视角LIGHTFAN能大于90度如图3所示，以在显示屏2表面上形成广角的线性光束101如图1、3所示；该收光部20通过一位置感测器21及一聚光用光学元件22接收并感应该线性光束101受到触控件3的阻挡而反射的激光光束102如图1。
23、所示，以感测得知该触控件3的相对位置；因此，本发明激光光学触控模块1通过激光光束的高同调性HIGHLYCOHERENTLIGHT以增进触控的灵敏度，并可避免现有技术须采用反光条或吸光条的麻烦，故具有结构简化、容易安装且触控灵敏度高的使用功效。0023再参考图2、3所示，本第一实施例的激光光学触控模块1由一发光部10及一收光部20组成一模块，又该发光部10及收光部20可容设在一外壳体30内部以组合成一模块的使用样态；该外壳体30上设有对应于该发光部10及收光部20的光路的开口，包含一发光部开口301及一收光部开口302如图1、2所示，其中该发光部10的光路与收光部20的光路之间，即激光光源11与。
24、位置感测器21的光路之间，亦即该发光部开口301与收光部开口302之间，以平行光路方式并排组合在一起，以本第一实施例如图2、3所示而言，该发光部10的光路与收光部20的光路之间以水平相对于显示屏2表面且平行光路方式横向并排组合在一起但不限制，如以垂直相对于显示屏2表面且平行光路方式上下垂直并排组合在一起图未示。0024图4是本发明激光光学触控模块第二实施例收发共光路的一平面示意图。本第二实施例的激光光学触控模块1A由一发光部10及一收光部20组成一模块，又该发光部10及收光部20可容设在一外壳体30内部以组合成一模块的使用样态；在本第二实施例中，该发光部10的光路与收光部20的光路之间，即激光。
25、光源11与位置感测器21的光路之间，以共光路方式组合在一起，因此本第二实施例的外壳体30上所设的对应于该发光部10及收光部20的光路开口，如第一实施例的发光部开口301及收光部开口302，在外壳体30上形成共用同一开口301302供激光光源11与位置感测器21的光路通过；又通过本第二实施例的共光路方式，使该发光部10的激光光源11与该收光部20的位置感测器21能共用同一广角用光学元件1222如打线镜片LINEGENERATOROPTICS，即激光光源11所发出的激光光束101及位置感测器21所接收并感应的反射激光光束102都经过一相同的广角用光学元件1222，即该打线镜片LINEGENERAT。
26、OROPTICS的反向光路可产生如一广角成像镜片可视角90度的聚光作用。该广角用光学元件1222的后方设一具分光作用的分光镜BEAMSPLITTER40以使激光光源11所发出的激光光束101穿过该分光镜40而向外射出至广角用光学元件1222，并使反射激光光束102经由该广角用光学元件1222射入至该分光镜40时可反射而进入并被该位置感测器21接收感应；而说明书CN102375615ACN102375622A5/5页8本第二实施例通过共光路方式的结构，可节省该位置感测器21原本所须的广角用光学元件22，即该打线镜片LINEGENERATOROPTICS的反向光路可产生如一广角成像镜片可视角90度。
27、的作用，并可避免该广角用光学元件22的光学像差，即周边外场的光学畸变OPTICALDISTORTION。又在该激光光源11与分光镜BEAMSPLITTER40之间进一步可设一准直镜COLLIMATOR50，以使激光光源11所发出的激光光束104在经过该准直镜COLLIMATOR50后能形成平行光束105，以有利于再通过该广角用光学元件1222如打线镜片LINEGENERATOROPTICS以在显示屏表面上形成广角的线性光束。0025再参考图4、5所示，该位置感测器21的感测面211上进一步可设置一微透镜MIRCOLENS60，该微透镜MIRCOLENS60的作用如同一般商业用的互补型金属氧化物。
28、半导体感测器CMOS，可使触控件3触控在对应光轴103上位置1N中的位置4所产生的激光光束102能进一步聚光在感测面211上各像素PIXEL1N的中的对应像素4上，以增加收光能力与效率。0026图6是本发明激光光学触控模块第三实施例收发共光路的一平面示意图。本第三实施例的激光光学触控模块1B的架构与图5所示第二实施例的激光光学触控模块1A大体相同，主要不同点在于该激光光源进一步使用可发出小直径激光104A的激光光源11A，以提升该广角用光学元件1222如打线镜片的散光效率；此时在该位置感测器21的感测面211前端，即该位置感测器21与分光镜40之间，进一步设一光扩束镜BEAMEXPANDERO。
29、PTICS70，用以将小直径的反射激光光束102A扩成较大直径的激光光束再入射至位置感测器21的感测面211，以有效利用该位置感测器21上的成像单元即像素，PIXELS，进而提升触控的解析度。0027图7是本发明激光光学触控模块第四实施例收发共光路的一平面示意图。本第四实施例的激光光学触控模块1C的架构与图6所示第三实施例的激光光学触控模块1B大体相同，主要不同点在于于该广角用光学元件1222如打线镜片LINEGENERATOROPTICS的后方依序设一四分之一波片QUARTERWAVEPLATE80及一偏振分光镜POLARIZATIONBEAMSPLITTER90，用以取代第三实施例的激光光。
30、学触控模块1B中的分光镜BEAMSPLITTER40；使用时，该激光光源11所发出的激光光束104A可利用激光所具备的两种线性偏振光的特性，即P线偏振光PPOLARIZATION及S线偏振光SPOLARIZATION两正交的线偏振光，在经过该一偏振分光镜90时，使其中一线偏振光通常为P线偏振光完全通过而与其正交的另一线偏振光通常为S线偏振光则完全反射；再经该一四分之一波片80，将通过的线偏振转换为一圆偏振光称左旋或右旋圆偏光，LEFTHANDCIRCULARPOLARIZATION/RIGHTHANDCIRCULARPOLARIZATION，其中若是转换为左旋或右旋圆偏振光出射，则经由触控件的。
31、阻挡而反射后将变为右旋或左旋圆偏光，而反射光先经过该一四分之一波片以转换为一与原出射线偏光正交的线偏光，再入射至该一偏振分光镜并完全反射至该位置感测器21上，藉此，可提升光的使用效率，即该激光光能量的使用效率达成最大化效果。0028以上所示仅为本发明的优选实施例，对本发明而言仅是说明性的，而非限制性的。在本专业技术领域具通常知识人员理解，在本发明权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效的变更，但都将落入本发明的保护范围内。说明书CN102375615ACN102375622A1/6页9图1图1A说明书附图CN102375615ACN102375622A2/6页10图2图3说明书附图CN102375615ACN102375622A3/6页11图4说明书附图CN102375615ACN102375622A4/6页12图5说明书附图CN102375615ACN102375622A5/6页13图6说明书附图CN102375615ACN102375622A6/6页14图7说明书附图CN102375615A。