DE202009005254U1

DE202009005254U1 - Touch device, laser source module and laser source structure

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Publication number: DE202009005254U1
Application number: DE200920005254
Authority: DE
Original assignee: TPK Touch Solutions Inc
Current assignee: TPK Touch Solutions Inc
Priority date: 2009-03-27
Filing date: 2009-09-09
Publication date: 2009-11-12
Anticipated expiration: 2019-09-10
Also published as: TWI507945B; TW201035831A

Abstract

Berührungsvorrichtung aufweisend:
einen Berührungsbereich mit einem ersten Rand und einem zweiten Rand, wobei der erste Rand dem zweiten Rand benachbart angeordnet ist;
zwei reflektive Linsen-Arrays, die an dem ersten Rand und dem zweiten Rand angeordnet sind,
zwei Laserquellenmodule, die an dem ersten Rand und dem zweiten Rand angeordnet sind, und die von den zugeordneten reflektiven Linsen-Arrays in einem vorbestimmten Abstand angeordnet sind, wobei jede Laserquellenmodul eine Laserdiode und ein diffraktives optisches Element aufweist, das vor der Laserdiode angeordnet ist und von dem der Laserstrahl, der von der Laserdiode projiziert wird, in eine Mehrzahl von Laserstrahlen mit gleicher Stärke aufgeteilt wird, wobei die Laserstrahlen von dem reflektiven Linsen-Array in einer parallelen Anordnung über den Berührungsbereich hin verteilt werden; und
zwei Empfängervorrichtungen, die an dem ersten Rand und dem zweiten Rand jeweils gegenüberliegend zugeordneten Rändern angeordnet sind, wobei die Empfängervorrichtung eine Mehrzahl von Sensoreinheiten aufweist, wobei jede Sensoreinheit...Touch device comprising:
a touch region having a first edge and a second edge, the first edge being disposed adjacent to the second edge;
two reflective lens arrays arranged at the first edge and the second edge,
two laser source modules disposed at the first edge and the second edge and disposed at a predetermined distance from the associated reflective lens arrays, each laser source module having a laser diode and a diffractive optical element disposed in front of the laser diode and of which the laser beam projected by the laser diode is split into a plurality of equal intensity laser beams, the laser beams being distributed by the reflective lens array in a parallel arrangement across the touch area; and
two receiver devices disposed on the first edge and the second edge, respectively, of oppositely disposed edges, the receiver device having a plurality of sensor units, each sensor unit comprising:

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine Berührungsvorrichtung, ein Lichtquellenmodul und eine Lichtquellenstruktur desselben, insbesondere eine Berührungsvorrichtung, ein Lichtquellenmodul und eine Lichtquellenstruktur mit einer Laserlichtquelle.The The present invention relates generally to a touch device, a light source module and a light source structure thereof, in particular a touch device, a light source module and a Light source structure with a laser light source.

Herkömmliche Berührungspaneele umfassen unterschiedliche Typen von Berührungspaneelen, wie ein Berührungspaneel resistiven Typs oder ein Berührungspaneel kapazitiven Typs. Wobei bei den oben erwähnten Berührungspaneelen die Widerstandsänderung bzw. die Kapazitätsänderung zum Bestimmen der Berührungsposition gemessen wird, so dass eine Eingabe durchgeführt werden kann, während ein Eingabemedium, z. B. der menschliche Körper oder ein Berührungsstift das Berührungspaneel berührt.conventional Touch panels include different types of touch panels, like a touch panel of resistive type or a touch panel capacitive type. Wherein with the above-mentioned touch panels the resistance change or the capacitance change is measured to determine the touch position, so that an input can be made while an input medium, e.g. B. the human body or a Touch pen touches the touch panel.

Weil die oben genannten Berührungspaneele aus einer Mehrzahl von Filmen hergestellt sind, wird der visuelle Effekt des Anzeigebildschirms mit einem Berührungspaneel von den Durchsichtigkeitseigenschaften der Filme direkt beeinflusst. Der visuelle Effekt des Anzeigebildschirms wird auch von den Eigenschaften der Farbverzerrung, den reflektiven Eigenschaften und der Auflösung beeinflusst. Wenn eine der oben erwähnten Eigenschaften nicht angemessen ist, wird sich der visuelle Effekt des Anzeigebildschirms verschlechtern. Außerdem muss ein Eingabemedium, ein Finger oder ein Berührungsstift während der Durchführung eines Eingabevorgangs das oben erwähnte Berührungspaneel berühren. Zum Erreichen eines angemessenen Eingabeergebnisses ist das Berühren des Berührungspaneels mit einer bestimmten Höhe des Drucks erforderlich. Es ist leicht, die Oberfläche des Berührungspaneels zu zerkratzen. Ferner ist die Auflösung des herkömmlichen Berührungspaneels durch das Schaltkreis-Layout des Berührungspaneels begrenzt. Daher sind die oben erwähnten Berührungspaneele für ein Großformat-Berührungspaneel mit einer hohen Auflösung nicht geeignet.Because the above-mentioned touch panels of a plurality made of films becomes the visual effect of the display screen with a touch panel of the transparency properties directly influenced by the films. The visual effect of the display screen is also affected by the properties of color distortion, the reflective properties and the resolution is affected. If one of the above mentioned Properties is not appropriate, will be the visual effect of the display screen. In addition, a must Input medium, a finger or a touch pen during performing an input operation the above-mentioned one Touch the touch panel. To achieve a reasonable input result is touching the touch panel with a certain amount of pressure required. It is easy to scratch the surface of the touch panel. Further, the resolution of the conventional touch panel limited by the circuit layout of the touch panel. Therefore, the above-mentioned touch panels for a large format touch panel with a high resolution not suitable.

Herkömmliche Berührungspaneele umfassen auch das Berührungspaneel optischen Typs, wobei die optische Methode als ein Medium zum Detektieren der Berührungsposition verwendet wird. Der Vorteil des Berührungspaneels des optischen Typs ist, dass der visuelle Effekt des Anzeigebildschirms nicht beeinflusst wird. Die Auflösung des Berührungspaneels des optischen Typs ist durch die Dichte der optischen Sensoren und durch die Auflösung der Firmware und der Software definiert.conventional Touch panels also include the touch panel optical type, wherein the optical method as a medium for detecting the touch position is used. The advantage of Touch panel of the optical type is that of the visual Effect of the display screen is not affected. The resolution of the touch panel of the optical type is characterized by the Density of the optical sensors and through the resolution of the firmware and the software defines.

Allgemein gibt es zwei Methoden zum Verwenden des Lasers als das Medium des Detektierens der Berührungsposition. Die erste Methode ist ein Verwenden von Laser-Arrays, wobei jede Laser-Einheit einem Laserdetektierungs-Sensor zugeordnet ist. Beim Erhöhen der Auflösung des Berührungspaneels optischen Typs steigt auch die Anzahl der Laser-Einheiten und der Laserdetektierungs-Sensoren. Entsprechend steigen auch die Herstellungskosten, der Energieverbrauch und die Wärmeerzeugung. Dies ist nicht gut für die Realisierung des Produkts. Das LED-Array kann die oben erwähnten Nachteile vermeiden. Jedoch ist die LED-Lichtquelle eine divergente Lichtquelle und die Laser-Lichtquelle ist eine kohärente Lichtquelle. Daher ist es nur möglich den Effekt der analogen Signale und nicht der digitalen Signale zu erzielen, wenn das LED-Array als Medium zum Detektieren der Berührungsposition verwendet wird. Es gibt auch eine Methode, bei der eine einzige Laserquelle und eine Scan-Vorrichtung verwendet werden, die einen Oszillator oder einen rotierenden Motor zum Zweck des Scannens einer Detektierungsfläche aufweist. Der Vorteil dieser Methode sind die niedrigen Herstellungskosten. Jedoch erzeugen sowohl der Oszillator als auch der rotierende Motor elektromagnetische Wellen; die Kommunikationsqualität des Originalprodukts kann mit der elektromagnetischen Welle interferieren. Außerdem gibt es auch eine Methode, bei der eine einzige Laserquelle und ein Strahlteiler-Spiegel-Array verwendet werden. Die Energien der Laserstrahlen, projiziert von dem Strahlteiler-Spiegel-Array werden ungleich verteilt. Beim Erhöhen der Anzahl der Spiegel, fallen die Energien der Laserstrahlen, projiziert von dem Strahlteiler-Spiegel-Array schnell ab. Daher ist es schwierig oder unmöglich alle die Laserstrahlen zu detektieren, die von dem Strahlteiler-Spiegel-Array projiziert werden. Mit anderen Worten ist der Realisierungswert dieser Methode gering.Generally There are two methods of using the laser as the medium of the laser Detecting the touch position. The first method is a use of laser arrays, with each laser unit one Laser detection sensor is assigned. When increasing the resolution of the touch panel optical Type also increases the number of laser units and laser detection sensors. Corresponding Also increase the cost of production, energy consumption and Heat generation. This is not good for the realization of the product. The LED array can avoid the above-mentioned disadvantages. However, the LED light source is a divergent light source and the Laser light source is a coherent light source. Therefore it is only possible the effect of the analog signals and not to achieve the digital signals when the LED array as Medium is used to detect the touch position. There is also a method in which a single laser source and a scanning device that uses an oscillator or a a rotating motor for the purpose of scanning a detection surface having. The advantage of this method is the low production costs. However, both the oscillator and the rotating motor generate electromagnetic Waves; the communication quality of the original product can interfere with the electromagnetic wave. Furthermore There is also a method in which a single laser source and a beam splitter mirror array can be used. The energies of Laser beams projected from the beam splitter mirror array unevenly distributed. When increasing the number of mirrors, the energies of the laser beams projected from the beam splitter mirror array fall fast. Therefore, it is difficult or impossible for everyone to detect the laser beams emitted by the beam splitter mirror array be projected. In other words, the realization value is this Method low.

Außerdem wird ein bestimmtes Muster auf eine Detektierungsebene als ein Referenzmuster zum Detektieren der Berührungsposition projiziert, wie in den US Patentschriften Nr. 7242388 , Nr. 7305368 , Nr. 7417681 und Nr. 6614422 offenbart. Die Bilder der Detektierungsebene werden zum Bestimmen der Berührungsposition miteinander verglichen. Weil das Vergleichen der Bilder mittels analoger Signale durchgeführt wird, ist das Verwenden eines Signalprozessors zum Durchführen komplexer analoger Berechnung zum Bestimmen der Berührungsposition erforderlich. Deshalb ist diese Methode für eine Berührungsvorrichtung mit hoher Auflösung oder hoher Ansprechgeschwindigkeit nicht geeignet.In addition, a specific pattern is projected on a detection plane as a reference pattern for detecting the touch position, as in FIGS U.S. Patent No. 7242388 , No. 7305368 , No. 7417681 and no. 6614422 disclosed. The images of the detection plane are compared with each other to determine the touch position. Because the comparing of the images is performed by analog signals, it is necessary to use a signal processor to perform complex analog computation to determine the touch position. Therefore, this method is not suitable for a high resolution or high speed contact device.

Durch die vorliegende Erfindung werden die Nachteile der herkömmlichen Berührungsvorrichtungen weitgehend vermieden, und Ausführungsformen der Erfindung führen zu einer neuartigen Berührungsvorrichtung, die für einen Großformat-Anzeigebildschirm geeignet ist. Eine höhere Auflösung des Großformat-Anzeigebildschirms wird erzielt. Die Berührungsvorrichtung ist fähig, digitale Signale auszugeben; die Berührungsposition innerhalb des Berührungsbereichs kann ohne die herkömmliche komplexe analoge Berechnung, die von dem Signalprozessor durchgeführt wird, direkt bestimmt werden.The present invention largely avoids the disadvantages of the conventional touch devices, and embodiments of the invention result in a novel touch device suitable for a large format display screen. A higher resolution of the large format display screen is achieved. The touch device is capable of outputting digital signals give; the touch position within the touch area can be directly determined without the conventional complex analog computation performed by the signal processor.

Entsprechend werden durch die Erfindung eine Berührungsvorrichtung, ein Laserquellenmodul und eine Laserquellenstruktur geschaffen. Die Berührungsvorrichtung weist auf: einen Berührungsbereich mit einem ersten Rand und einem zweiten Rand, wobei der erste Rand dem zweiten Rand benachbart angeordnet ist; zwei reflektive Linsen-Arrays und zwei Laserquellenmodule, die alle an dem ersten Rand bzw. dem zweiten Rand angeordnet sind, wobei jede Laserquellenmodul eine Laserdiode und ein diffraktives optisches Element aufweist, das vor der Laserdiode zum Aufteilen des Laserstrahls, der von der Laserdiode projiziert wird, in eine Mehrzahl von Laserstrahlen mit gleicher Stärke ausgebildet ist, wobei die Laserstrahlen von dem reflektiven Linsen-Array in einer parallelen Anordnung über den Berührungsbereich verteilt werden; und zwei Empfängervorrichtungen, die an dem ersten Rand bzw. dem zweiten Rand zugeordneten Rändern angeordnet sind. Die Empfängervorrichtung weist eine Mehrzahl von Sensoreinheiten auf, wobei jede Sensoreinheit einen der Laserstrahlen empfängt, und jede Sensoreinheit ein digitales Signal ausgibt.Corresponding become a contact device by the invention, a laser source module and a laser source structure created. The touch device comprises: a touch area with a first edge and a second edge, the first edge located adjacent to the second edge; two reflective lens arrays and two laser source modules, all at the first edge and second edge are arranged, each laser source module a Laser diode and a diffractive optical element having, before the laser diode for splitting the laser beam coming from the laser diode is projected into a plurality of laser beams with the same Thickness is formed, wherein the laser beams from the reflective lens array in a parallel arrangement over the contact area are distributed; and two receiver devices, the edges associated with the first edge and the second edge, respectively are arranged. The receiver device has a plurality of sensor units, each sensor unit one of the laser beams receives, and each sensor unit outputs a digital signal.

1 und 2 zeigen eine Draufsicht bzw. eine Seitenansicht einer Berührungsvorrichtung gemäß einer Vorzugsausführungsform der Erfindung. 1 and 2 show a top view and a side view of a contact device according to a preferred embodiment of the invention.

3 zeigt ein Diagramm des reflektiven Linsen-Array in 1. 3 shows a diagram of the reflective lens array in 1 ,

4 zeigt ein Diagramm des Laserquellenmoduls in 1. 4 shows a diagram of the laser source module in 1 ,

5–7 zeigen Laserpunkt-Diagramme, die von unterschiedlichen diffraktiven optischen Elementen erzeugt werden. 5 - 7 show laser point diagrams, which are generated by different diffractive optical elements.

8 und 9 zeigen ein Diagramm der Chip-Linse bzw. ein Diagramm der Funktion der Chip-Linse. 8th and 9 show a diagram of the chip lens and a diagram of the function of the chip lens.

Die Erfindung wird in der detaillierten Beschreibung der folgenden Ausführungsformen erläutert, die nicht zur Beschränkung der Erfindung anzusehen sind, jedoch für weitere Anwendungen angepasst werden können. Während die Zeichnungen detailliert ausgeführt sind, ist verständlich, dass die Anzahl der verwendeten Komponenten größer oder kleiner als die Offenbarte sein können, es sei denn die Anzahl der Komponenten ist ausdrücklich festgelegt.The The invention will become apparent in the detailed description of the following embodiments which is not intended to limit the invention but adapted for further applications can be. While the drawings are detailed are executed, it is understandable that the number the components used are larger or smaller as can be revealed, unless the number the components are expressly specified.

1 und 2 zeigen eine Draufsicht und eine Seitenansicht einer Berührungsvorrichtung 200 gemäß einer Vorzugsausführungsform der Erfindung. Die Berührungsvorrichtung 200 kann auf einer Oberfläche eines Anzeigebildschirms 260 angebracht sein. Oder die Berührungsvorrichtung 200 kann auf einer Oberfläche eines Anzeigebildschirms 260 mittels eines exklusiven transparenten Glases 250 angebracht sein. Die Berührungsvorrichtung 200 weist einen Berührungsbereich 210, ein erstes reflektives Linsen-Array 241, ein zweites reflektives Linsen-Array 242, ein erstes Laserquellenmodul 221, ein zweites Laserquellenmodul 222, eine erste Empfängervorrichtung 231 und eine zweite Empfängervorrichtung 232 auf. 1 and 2 show a plan view and a side view of a contact device 200 according to a preferred embodiment of the invention. The touch device 200 can on a surface of a display screen 260 to be appropriate. Or the touch device 200 can on a surface of a display screen 260 by means of an exclusive transparent glass 250 to be appropriate. The touch device 200 has a touch area 210 , a first reflective lens array 241 , a second reflective lens array 242 , a first laser source module 221 , a second laser source module 222 , a first receiver device 231 and a second receiver device 232 on.

Der Berührungsbereich 210 weist einen ersten Rand 211 und einen zweiten Rand 212 auf, wobei der erste Rand 211 dem zweiten Rand 212 über eine Ecke hin benachbart angeordnet ist. Das erste reflektive Linsen-Array 241 ist entlang des ersten Randes 211 verteilt angeordnet und das zweite reflektive Linsen-Array 242 ist entlang des zweiten Randes 212 verteilt angeordnet. Das erste Laserquellenmodul 221 ist an dem ersten Rand 211 angeordnet und das zweite Laserquellenmodul 222 ist an dem zweiten Rand 212 angeordnet. Beispielsweise können das erste Laserquellenmodul 221 und das zweite Laserquellenmodul 222 an dem ersten Rand 211 bzw. dem zweiten Rand 212 angeordnet sein, insbesondere in den zentralen Positionen des ersten Rands 211 bzw. des zweiten Rands 212. Diese Laserquellenmodule 221/222 sind in einem vorbestimmten Abstand von den zugeordneten reflektiven Linsen-Arrays 241/242 angeordnet. Die erste Empfängervorrichtung 231 und die zweite Empfängervorrichtung 232 sind an den dem ersten Rand 211 bzw. dem zweiten Rand 212 jeweils entgegengesetzten Rändern angeordnet. Das erste Laserquellenmodul 221 und das zweite Laserquellenmodul 222 projizieren eine Mehrzahl von Laserstrahlen 21/22 mit gleicher Stärke. Die Laserstrahlen 21/22 werden einander kreuzend über den Berührungsbereich 210 hin verteilt. Beispielsweise sind die Laserstrahlen 21/22 in einer Schachbrettmuster-Anordnung angeordnet. Von der ersten Empfängervorrichtung 231 und der zweiten Empfängervorrichtung 232 werden die Laserstrahlen 21 bzw. 22 jeweils empfangen.The touch area 210 has a first edge 211 and a second edge 212 on, with the first edge 211 the second edge 212 is arranged adjacent to one another over a corner. The first reflective lens array 241 is along the first edge 211 arranged distributed and the second reflective lens array 242 is along the second edge 212 arranged distributed. The first laser source module 221 is at the first edge 211 arranged and the second laser source module 222 is at the second edge 212 arranged. For example, the first laser source module 221 and the second laser source module 222 at the first edge 211 or the second edge 212 be arranged, in particular in the central positions of the first edge 211 or the second edge 212 , These laser source modules 221 / 222 are at a predetermined distance from the associated reflective lens arrays 241 / 242 arranged. The first receiver device 231 and the second receiver device 232 are at the first edge 211 or the second edge 212 arranged opposite edges. The first laser source module 221 and the second laser source module 222 project a plurality of laser beams 21 / 22 with equal strength. The laser beams 21 / 22 are crossing each other over the touch area 210 distributed. For example, the laser beams 21 / 22 arranged in a checkerboard pattern arrangement. From the first receiver device 231 and the second receiver device 232 become the laser beams 21 respectively. 22 each received.

Die erste Empfängervorrichtung 231 und die zweite Empfängervorrichtung 232 weisen eine Mehrzahl von ersten Sensoreinheiten 2311 bzw. zweiten Sensoreinheiten 2322 auf, so dass die Energieveränderungen an verschiedenen Positionen detektiert werden. Wenn die Berührungsvorrichtung 200 einen Eingabevorgang durchführt, wird ein Teil der Laserstrahlen 21/22 von dem Eingabemedium, wie dem menschlichen Körper oder einem Berührungsstift, blockiert, so dass ermöglicht wird, dass die erste Empfängervorrichtung 231 und die zweite Empfängervorrichtung 232 die Energieveränderungen in verschiedenen Positionen detektieren. Die Energieveränderungen in verschiedenen Positionen werden an den Signalprozessor zum Berechnen der Berührungsposition innerhalb des Berührungsbereichs 210 ausgegeben. Gemäß dieser Ausführungsform sind die erste Empfängervorrichtung 231 und die zweite Empfängervorrichtung 232 zwar lineare Bildsensoren. Jedoch sind die erste Empfängervorrichtung 231 und die zweite Empfängervorrichtung 232 nicht auf lineare Bildsensoren beschränkt, die erste Empfängervorrichtung 231 und die zweite Empfängervorrichtung 232 können auch andere Vorrichtungen mit ähnlichen Funktionen sein.The first receiver device 231 and the second receiver device 232 have a plurality of first sensor units 2311 or second sensor units 2322 so that the energy changes are detected at different positions. When the touch device 200 performs an input operation becomes a part of the laser beams 21 / 22 from the input medium, such as the human body or a touch pen, blocks so as to allow the first receiver device 231 and the second receiver device 232 detect the energy changes in different positions. The energy ver Changes in various positions are applied to the signal processor to calculate the touch position within the touch area 210 output. According to this embodiment, the first receiver device 231 and the second receiver device 232 though linear image sensors. However, the first receiver device 231 and the second receiver device 232 not limited to linear image sensors, the first receiver device 231 and the second receiver device 232 may be other devices with similar functions.

Weil die Laserstrahlen 21/22 kohärent und nicht divergent sind, kann jeder Strahl 21/22 auf nur eine Sensoreinheit 2311/2322 projiziert werden, so dass ein An-Aus-Signal erzeugt wird, und die von der ersten Empfängervorrichtung 231 und der zweiten Empfängervorrichtung 232 empfangenen Signale digitale Signale sind. Die Dekodierungsgeschwindigkeit und die Genauigkeit der oben erwähnten digitalen Signale sind viel besser als die der analogen Signale im Stand der Technik. Die Berührungsposition 210 innerhalb des Berührungsbereichs kann ohne die herkömmliche komplexe analoge Berechnung, die von dem Signalprozessor durchgeführt wird, direkt bestimmt werden. Deshalb sinken der Verbrauch der Berechnungsenergie und die Berechnungszeit des Signalprozessors und steigen die Genauigkeit und die Ansprechgeschwindigkeit.Because the laser beams 21 / 22 coherent and not divergent, every ray can 21 / 22 on only one sensor unit 2311 / 2322 be projected so that an on-off signal is generated, and that of the first receiver device 231 and the second receiver device 232 received signals are digital signals. The decoding speed and accuracy of the above-mentioned digital signals are much better than those of the prior art analog signals. The touch position 210 within the touch range can be directly determined without the conventional complex analog computation performed by the signal processor. Therefore, the consumption of the calculation energy and the calculation time of the signal processor decrease, and the accuracy and the response speed increase.

3 zeigt ein Diagramm des reflektiven Linsen-Array in 1. Das erste reflektive Linsen-Array 241 wird als ein Beispiel betrachtet. Das erste reflektive Linsen-Array 241 weist eine Mehrzahl von Spiegeln zum Einstellen der Richtung von jedem Laserstrahl 21 auf, so dass jeder Laserstrahl 21 senkrecht zu dem ersten Rand 211 gerichtet ist. Die Laserstrahlen 21 sind in einer parallelen Anordnung über den Berührungsbereich 210 hin verteilt, ohne dass sie mit anderen Laserstrahlen 21 interferieren. Aus dem gleichen Grund hat das zweite reflektive Linsen-Array 242 die gleiche Funktion: Erzeugen der parallelen Laserstrahlen 22. Die Laserstrahlen 21/22 sind einander kreuzend über den Berührungsbereich 210 mittels des ersten reflektiven Linsen-Array 241 und des zweiten reflektiven Linsen-Array 242 verteilt. 3 shows a diagram of the reflective lens array in 1 , The first reflective lens array 241 is considered as an example. The first reflective lens array 241 has a plurality of mirrors for adjusting the direction of each laser beam 21 on, so every laser beam 21 perpendicular to the first edge 211 is directed. The laser beams 21 are in a parallel arrangement over the contact area 210 distributed without them with other laser beams 21 interfere. For the same reason, the second reflective lens array has 242 the same function: generating the parallel laser beams 22 , The laser beams 21 / 22 are crossing each other over the touch area 210 by means of the first reflective lens array 241 and the second reflective lens array 242 distributed.

4 zeigt ein Diagramm des Laserquellenmoduls in 1. Das erste Laserquellenmodul 221 und das zweite Laserquellenmodul 222 weisen jeweils eine Laserdiode 225 und ein diffraktives optisches Element 226 auf. Das diffraktive optische Element 226 ist vor der Laserdiode 225 ausgebildet, wobei das diffraktive optische Element 226 verwendet wird, einen Laserstrahl, der von der Laserdiode 225 projiziert wird, in eine Mehrzahl von Laserstrahlen 21/22 mit gleicher Stärke aufzuteilen. Mit anderen Worten haben diese Laserstrahlen 21/22 Laserpunkte 13 gleicher Größe und gleicher Energie. 4 shows a diagram of the laser source module in 1 , The first laser source module 221 and the second laser source module 222 each have a laser diode 225 and a diffractive optical element 226 on. The diffractive optical element 226 is in front of the laser diode 225 formed, wherein the diffractive optical element 226 a laser beam is used by the laser diode 225 is projected into a plurality of laser beams 21 / 22 to divide with equal strength. In other words, these have laser beams 21 / 22 laser points 13 same size and same energy.

Weil die Laserdiode 225 eine ausgezeichnete Lichtquelle mit ausgezeichneter Kohärenz-Eigenschaft ist, sind diese von der Laserdiode 225 projizierten Laserstrahlen 21/22 nicht divergent. Bei steigendem Projektionsabstand nimmt die Energie der Laserstrahlen 21/22 nicht ab. Somit werden die Probleme der LED-Lichtquelle vermieden. Außerdem hat die Laserdiode 225 ein geringeres Volumen, einen niedrigeren Energieverbrauch und eine längere Lebensdauer. Somit ist die Laserdiode 225 geeignet für die Berührungsvorrichtung 200.Because the laser diode 225 An excellent light source with excellent coherence property, these are from the laser diode 225 projected laser beams 21 / 22 not divergent. As the projection distance increases, the energy of the laser beams decreases 21 / 22 not off. Thus, the problems of the LED light source are avoided. In addition, the laser diode has 225 a lower volume, lower energy consumption and longer life. Thus, the laser diode 225 suitable for the touch device 200 ,

In dieser Ausführungsform ist das diffraktive optische Element 226 eine Chip-Linse. Gemäß dem Bedarf an der Systemauflösung ist die Chiplinse fähig, einen von der Laserdiode 225 projizierten Laserstrahl in eine Mehrzahl von Laserstrahlen 21/22 gleicher Größe und gleicher Energie aufzuteilen. Das diffraktive optische Element 226 ist nicht auf eine Chip-Linse beschränkt, das diffraktive optische Element 226 kann auch eine andere Vorrichtung mit der gleichen Funktion sein. Da das diffraktive optische Element 226 fähig ist, einen von der Laserdiode 225 projizierten Laserstrahl in eine Mehrzahl von Laserstrahlen 21/22 aufzuteilen, ist es nicht erforderlich, die Anzahl der Laserdioden 225 zu erhöhen, wenn die Auflösung erhöht wird. Die Kosten der Berührungsvorrichtung 200 nehmen ab. Das Problem des Energieverbrauchs und der Wärmeabgabe werden vermieden.In this embodiment, the diffractive optical element 226 a chip lens. In accordance with the need for system resolution, the chip lens is capable of receiving one from the laser diode 225 projected laser beam into a plurality of laser beams 21 / 22 to divide the same size and energy. The diffractive optical element 226 is not limited to a chip lens, the diffractive optical element 226 can also be another device with the same function. Because the diffractive optical element 226 capable of receiving one from the laser diode 225 projected laser beam into a plurality of laser beams 21 / 22 It is not necessary to divide the number of laser diodes 225 increase as the resolution is increased. The cost of the touch device 200 take off. The problem of energy consumption and heat dissipation are avoided.

5–7 zeigen Laserpunkt-Diagramme, die von unterschiedlichen diffraktiven optischen Elementen erzeugt werden. Gemäß 5 ist eine einzige Diffraktionslinse 124 vor der Laserdiode 225 ausgebildet. Ein von der Laserdiode 225 projizierter Laserstrahl wird in eine Mehrzahl von Laserstrahlen mit Laserpunkten 13A aufgeteilt. Diese Laserpunkte 13A haben nicht gleiche Größe und gleiche Energie. Die Laserpunkte 13A in einer bestimmten Position sind größer und haben höhere Energie. Die Laserpunkte 13A in einer Randposition sind kleiner und haben niedrigere Energie. Weil die Energie der Laserpunkte 13A in der Randposition schnell abnimmt, ist es nicht möglich zu erreichen, dass alle Laserpunkte 13A gleiche Größe und gleiche Energie haben. Außerdem ist auch der Projektionswinkel beschränkt. 5 - 7 show laser point diagrams, which are generated by different diffractive optical elements. According to 5 is a single diffraction lens 124 in front of the laser diode 225 educated. One from the laser diode 225 projected laser beam is transformed into a plurality of laser beams with laser spots 13A divided up. These laser points 13A do not have equal size and same energy. The laser points 13A in a certain position are bigger and have higher energy. The laser points 13A in a peripheral position are smaller and have lower energy. Because the energy of the laser points 13A in the edge position decreases rapidly, it is not possible to achieve that all laser points 13A same size and same energy. In addition, the projection angle is limited.

Mit Bezug auf 6 ist eine Diffraktionslinsenanordnung 125 vor der Laserdiode 225 ausgebildet, wobei die Diffraktionslinsenanordnung 125 eine Mehrzahl von Diffraktionslinsen aufweist. Ein von der Laserdiode 225 projizierter Laserstrahl wird in eine Mehrzahl von Laserstrahlen mit Laserpunkten 13B aufgeteilt. Obwohl die Laserstrahlen mittels der Mehrzahl von Diffraktionslinsen angepasst werden, haben diese Laserpunkte 13B nicht gleiche Größe und gleiche Energie. Es ist auch hier nicht möglich zu erreichen, dass alle Laserpunkte 13B gleiche Größe und gleiche Energie haben. Die Kalkulation involviert die herkömmlichen analogen Signale. Außerdem erfordert der Herstellungsvorgang der Diffraktionslinsenanordnung 125 einen komplexen Ausrichtungsvorgang. Das Volumen und das Gewicht der Diffraktionslinsenanordnung 125 sind groß und die Herstellungskosten der Diffraktionslinsenanordnung 125 sind hoch. Die Diffraktionslinsenanordnung 125 ist nicht für die Berührungsvorrichtung 200 geeignet, das ein Verbrauchsprodukt ist.Regarding 6 is a diffraction lens arrangement 125 in front of the laser diode 225 formed, wherein the diffraction lens arrangement 125 a plurality of diffraction lenses. One from the laser diode 225 projected laser beam is transformed into a plurality of laser beams with laser spots 13B divided up. Although the laser beams are adjusted by the plurality of diffractive lenses, they have laser spots 13B not equal size and same energy. It is also not possible to achieve that all laser points 13B same size and same energy. The calculation involved the conventional analog signals. In addition, the manufacturing process of the diffractive lens assembly requires 125 a complex alignment process. The volume and weight of the diffractive lens assembly 125 are large and the manufacturing cost of the diffractive lens assembly 125 are high. The diffraction lens arrangement 125 is not for the touch device 200 suitable, which is a consumable product.

Mit Bezug auf 7 ist das diffraktive optische Element 226 eine Chip-Linse. Die Chip-Linse ist vor der Laserdiode 225 ausgebildet. Ein von der Laserdiode 225 projizierter Laserstrahl wird in eine Mehrzahl von Laserstrahlen mit Laserpunkten 13C aufgeteilt. Diese Laserpunkte 13C haben gleiche Größe und gleiche Energie. In dieser Ausführungsform wird das von der Laserdiode 225 projizierte Licht von dem diffraktiven optischen Element 226, das eine Chip-Linse ist, direkt in eine Mehrzahl von Laserpunkten oder Laserspots 13C aufgeteilt. Beispielsweise wird das von der Laserdiode 225 projizierte Licht direkt in N Laserspots aufgeteilt; die Energie von jedem Laserspot ist gleich 1/N der ursprünglichen Energie. Da jeder Laserspot gleiche Energie hat, ist es leicht für die erste Empfängervorrichtung 231 und die zweite Empfängervorrichtung 232, die Laserspots 13 ohne Fehler direkt zu detektieren.Regarding 7 is the diffractive optical element 226 a chip lens. The chip lens is in front of the laser diode 225 educated. One from the laser diode 225 projected laser beam is transformed into a plurality of laser beams with laser spots 13C divided up. These laser points 13C have same size and same energy. In this embodiment, that of the laser diode 225 projected light from the diffractive optical element 226 , which is a chip lens, directly into a plurality of laser spots or laser spots 13C divided up. For example, this is done by the laser diode 225 projected light split directly into N laser spots; the energy of each laser spot is equal to 1 / N of the original energy. Since each laser spot has the same energy, it is easy for the first receiver device 231 and the second receiver device 232 , the laser spots 13 to detect directly without error.

Außerdem ist das diffraktive optische Element 226, das eine Chip-Linse ist, in dieser Ausführungsform vor der Laserdiode 225 angeordnet. Mit anderen Worten ist es ähnlich, eine Linsenanordnung in eine einzige Linse zu integrieren. Die Vorteile des diffraktiven optischen Elements 226 umfassen niedrige Kosten, die platzsparende Eigenschaft und das Vereinfachen des komplexen Ausrichtungsvorgangs des Herstellungsvorgangs. Somit ist die Anwendbarkeit viel höher.In addition, the diffractive optical element 226 , which is a chip lens, in this embodiment in front of the laser diode 225 arranged. In other words, it is similar to integrate a lens array into a single lens. The advantages of the diffractive optical element 226 include low cost, space saving feature, and simplifying the complex alignment process of the manufacturing process. Thus, the applicability is much higher.

8 und 9 zeigen ein Diagramm der Chip-Linse bzw. ein Diagramm der Funktion der Chip-Linse. Die Chip-Linse ist eine Linse, die mittels des Halbleitervorgangs oder des Herstellungsvorgangs des mikroelektrischen mechanischen Systems hergestellt wird. Eine Anzahl von konvexen Linsen oder konkaven Linsen werden auf dem Glas mittels der Nassformungsmethode oder der Trockenformungsmethode geformt, so dass das Licht mit einer ungleichen Energieverteilung in Licht mit gleicher Energieverteilung übertragen wird, so dass ein besserer optischer Effekt erreicht wird. Wobei die Trockenformungsmethode das Formgießprozess, das Laser-Ätzen usw. umfasst und die Nassformungsmethode das chemische Ätzen umfasst. 8th and 9 show a diagram of the chip lens and a diagram of the function of the chip lens. The chip lens is a lens made by the semiconductor process or the manufacturing process of the micro-electric mechanical system. A number of convex lenses or concave lenses are formed on the glass by the wet-forming method or the dry-forming method, so that the light having an uneven energy distribution is transferred into light having the same energy distribution, so that a better optical effect is achieved. The dry forming method includes the molding process, the laser etching, etc., and the wet-forming method includes the chemical etching.

In dieser Ausführungsform wird ein einziger Laserstrahl von der Chip-Linse in eine Mehrzahl von Laserstrahlen 21/22 mit Laserpunkten 13C gleicher Größe und gleicher Energie aufgeteilt. Gleichzeitig sind die Projektionswinkel der Laserstrahlen 21/22 auf Null beschränkt. Somit haben die von der ersten Empfängervorrichtung 231 und der zweiten Empfängervorrichtung 232 in unterschiedlichen Positionen empfangenen Signale die gleiche Spannung. Beispielsweise wird die erste Sensoreinheit 2311 der ersten Empfängervorrichtung 231 durch die benachbarten Laserstrahlen 21 nicht beeinflusst. Wenn der Laserstrahl 21 nicht blockiert ist, ist das Signal der Sensoreinheit als „1” bestimmt. Wenn der Laserstrahl 21 blockiert ist, empfängt die erste Sensoreinheit 2311 der ersten Empfängereinheit 231 keine Lichtenergie; das Signal der Sensoreinheit ist als „0” bestimmt. Somit gibt es nur zwei Signale, „1” und „0”, die von den ersten Sensoreinheiten 2311 der ersten Empfängervorrichtung 231 ohne eine weitere Bedingung empfangen werden können. Aus dem gleichen Grund wird die zweite Sensoreinheit 2322 der zweiten Empfängervorrichtung 232 von den benachbarten Laserstrahlen 22 nicht beeinflusst. Somit kann die Auflösung der Berührungsvorrichtung sehr erhöht werden. Beispielsweise kann die oben erwähnte einzige Diffraktionslinse unter der gleichen objektiven Bedingung 11 Strahlen in der Größe von 5 Zoll erzeugen; die oben erwähnte Chip-Linse kann dagegen mehr als 121 Strahlen in der gleichen Größe erzeugen. Daher kann die Auflösung der Berührungsvorrichtung sehr erhöht werden.In this embodiment, a single laser beam from the chip lens becomes a plurality of laser beams 21 / 22 with laser points 13C the same size and the same energy split. At the same time, the projection angles of the laser beams are 21 / 22 limited to zero. Thus, those of the first receiver device 231 and the second receiver device 232 signals received in different positions have the same voltage. For example, the first sensor unit 2311 the first receiver device 231 through the neighboring laser beams 21 unaffected. When the laser beam 21 is not blocked, the signal of the sensor unit is determined as "1". When the laser beam 21 is blocked, receives the first sensor unit 2311 the first receiver unit 231 no light energy; the signal of the sensor unit is determined as "0". Thus, there are only two signals, "1" and "0", from the first sensor units 2311 the first receiver device 231 without another condition can be received. For the same reason, the second sensor unit 2322 the second receiver device 232 from the neighboring laser beams 22 unaffected. Thus, the resolution of the touch device can be greatly increased. For example, the above-mentioned single diffraction lens under the same objective condition can generate 11 rays of 5 inches in size; In contrast, the above-mentioned chip lens can produce more than 121 beams of the same size. Therefore, the resolution of the touch device can be greatly increased.

Mittels der Berührungsvorrichtung gemäß der Erfindung sind die Größe und die Auflösung der Berührungsvorrichtung erhöht. Die Berührungsvorrichtung ist fähig, digitale Signale auszugeben; die Berührungsposition innerhalb des Berührungsbereichs kann ohne die herkömmliche komplexe analoge Berechnung, die von dem Signalprozessor durchgeführt wird, direkt bestimmt werden. Deshalb sinken der Verbrauch der Berechnungsenergie und die Berechnungszeit des Signalprozessors und steigen die Genauigkeit und die Ansprechgeschwindigkeit.through the touch device according to the invention are the size and resolution of the touch device elevated. The touch device is capable of output digital signals; the touch position within of the touch area can without the conventional Complex analog computation performed by the signal processor will be determined directly. Therefore the consumption of calculation energy decreases and the computation time of the signal processor and increase the accuracy and the response speed.

Obwohl spezifische Ausführungsformen erläutert und beschrieben wurden, ist für den Fachmann verständlich, dass verschiedene Modifikationen vorgenommen werden können, ohne dass der Rahmen der Erfindung dabei verlassen wird.Even though specific embodiments explained and described are understandable to the skilled person that various modifications can be made without departing from the scope of the invention.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

US 7242388 [0006]
- US 7305368 [0006]
US 7417681 [0006]
- US 6614422 [0006]

Claims

Touch device comprising: one Touch area with a first edge and a second Edge, wherein the first edge adjacent to the second edge is; two reflective lens arrays attached to the first edge and the second edge are arranged two laser source modules, which are arranged on the first edge and the second edge, and that of the associated reflective lens arrays in a predetermined Spaced apart, each laser source module is a laser diode and a diffractive optical element in front of the laser diode is arranged and from which the laser beam from the laser diode is projected into a plurality of laser beams with the same Strength is divided, the laser beams from the reflective lens array in a parallel arrangement over be distributed to the touch area; and two Receiver devices located at the first edge and the second edge respectively opposite edges assigned are arranged, wherein the receiver device comprises a plurality of sensor units, each sensor unit having one of Receives laser beams and outputs a digital signal.

Touch device according to claim 1, wherein the diffractive optical element is a chip lens.

Touch device according to claim 1, wherein the receiver device is a linear image sensor is.

Touch device according to a of claims 1 to 3, wherein the reflective lens arrays for a distribution of the laser beams in a checkerboard pattern arrangement over the contact area are arranged.

Touch device according to claim 1, wherein the laser diode in a central position of the first edge or the second edge is arranged.

Laser source module, comprising: a laser diode; and a diffractive optical element, in front of the laser diode is formed, wherein the laser diode projects a laser beam, which passes the diffractive optical element and that of the diffractive optical element optical element into a plurality of laser beams with the same Strength is divided.

Laser source module according to claim 6, wherein the diffractive optical element is a chip lens.

Laser source structure, comprising: a laser diode; one diffractive optical element formed in front of the laser diode is, wherein the laser diode projects a laser beam, the diffractive optical element happens and that of the diffractive optical element into a plurality of laser beams with the same Strength is divided; and a reflective lens array, the laser beams being in a parallel arrangement of the reflective lens array be distributed.

Laser source structure according to claim 8, wherein the diffractive optical element is a chip lens.