用于触摸屏的激光干涉设备制造技术

用于通过激光干涉检测进行位置确定的系统和方法采用了跨平面区域（３００）的宽光束宽度激光投影（３０１）。透镜系统（２２２）用来提供所述宽光束宽度投影，分束系统（２２５）用来使干涉图案与所述宽光束宽度投影的特定段相关。反射的干涉光束在检测器阵列（２４０）上被检测，该检测器阵列被配置成检测与所述宽光束宽度投影内的物体相应的波动。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于触摸屏的激光干涉设备本专利技术涉及触摸设备领域，特别地，涉及使用激光干涉测量来检测 表面上的触摸位置的触摸设备。2004年11月9日公布的并且通过引用合并于此的Martin D. Liess 的美国专利6816537"Device having touch sensitivity functionality，V/^开了一种使用激光干涉/反射来检测物体位置的触摸屏，所述物体例如接触屏 幕的指示笔(stylus)或手指。图IA和图IB示出了该专利中所使用的 技术。图IB示出了扫描设备110，其包括提供激光束101的激光发射和 检测设备120。激光束101由在机构130的控制下摆动的反射镜125反 射。附图说明图1A中的附图标记101a、101b等用来指示当该光束在扫掠屏幕100 的表面时在不同时间情况下的这个光束。如果在光束101的路径上没有障碍，那么光束行进到屏幕100的边 缘并且以散射模式从该边缘反射。采用激光检测领域的常见技术，反射 回扫描设备110的这些散射光线引入干涉，其对设备120的激光发射二 极管的光输出产生波动，并且得到的电流调制被激光发射和检测设备 120检测器检测到。基于波动发生的相对时间和反射镜125的角度，可 以分别确定反射源的距离和方向。通过这种方式，屏幕表面上物体150 的出现将引入波动，根据该波动可以确定其距离和方向。来自屏幕100 边缘的反射提供了 一组规则的波动，根据这些波动可以对系统进行校 准。虽然这种现有技术系统提供了 一种用于检测接触屏幕表面或者以 其他方式横断光束101的平面投影的物体的有效方式，但是提供平面投 影的机械性质(mechanical nature)存在问题。因为是机械的，其使用 可能限于特定的环境，而且系统的可靠性^f艮可能局限于机械结构的可靠 性。类似地，制造的成本和复杂性将很可能基本上依赖于该机械设备。此外，表面的扫描耗费时间，对表面上任意给定点/光线的扫描之间 出现大量的"死时间"。为了精确地捕捉在表面上的运动，例如当某人在 表面上书写时指示笔的移动，大体上至少需要每秒30个样本，这可能 无法采用机械扫描结构来实现和/或实施。有利的是，提供包含少数(如果有的话)运动部分的触摸屏。同样 有利的是，提供可以相对廉价地制造的触摸屏。同样有利的是，提供成 本有效的基于激光干涉的位置检测的方法。同样有利的是，提供给出高 速率位置确定的触摸屏。这些优点和其他优点可以由通过激光干涉检测进行位置确定的系统和方法来实现，其采用跨平面区域的宽光束宽度(beamwidth)的激 光投影。透镜系统用来提供所述宽光束宽度投影，并且分束系统用来使 干涉图案与宽光束宽度投影的特定段相关。反射的干涉光束在检测器阵 列上进行检测，所述检测器阵列被配置成检测对应所述宽光束宽度投影 内的物体的波动。因为光束实际上不扫描表面，因而采样速度仅受限于 采样和处理检测器阵列的输出所需要的时间。在一个优选的实施例中，本专利技术包括一种系统，该系统包括宽光 束宽度投影源；检测器阵列；分束器，其被配置成提供宽光束宽度投影 的两个投影，第一投影跨平面区域延伸，第二投影跨检测器阵列延伸； 以及检测系统，其被配置成检测由将第一投影反射到检测器阵列上造成 的干涉，并且据此确定平面区域内一个或者多个物体的存在。优选地，本专利技术的方法包括提供宽光束宽度投影；分裂该宽光束 宽度投影以便提供两个投影，第一投影跨平面区域延伸，第二投影跨检 测器阵列延伸；检测由将第一投影反射到检测器阵列上造成的干涉；以 及根据所述干涉确定平面区域内一个或多个物体的存在。下面通过举例和参考附图进一步详细地解释本专利技术，其中图1A和图1B示出了现有技术激光干涉检测设备的示例框图。图2示出了根据本专利技术的激光干涉检测设备的示例框图。图3示出了根据本专利技术的激光干涉设备触摸屏设备的示例框图。在整个附图中，相同的附图标记表示相同的元件，或者基本上执行相同功能的元件。这些附图被包含是为了说明性目的，而不是为了限制本专利技术的范围。在以下的描述中，为了解释而非限制的目的，阐述了特定的细节， 例如特定的结构、接口 (interface)、技术等，以便提供对本专利技术的全面理解。但是，本领域技术人员应当理解的是，本专利技术可以在偏离这些 特定细节的其他实施例中实施。为了简单和清楚的目的，省略了对公知 设备、电路和方法的详细描述，以便不被不必要的细节模糊本专利技术的描述。图2示出了根据本专利技术的激光干涉检测设备的示例框图。该设备包 括激光发射器220和透镜222,其被配置成提供宽光束宽度激光投影 203。分束器件225 (例如半透明反射镜)将投影203分裂为延伸至器件 225之外的平面区域的第一投影和跨检测器阵列240延伸的第二投影。 第一投影内的样本光束被表示为光束201a-c,并且第二投影内的样本光 束3皮表示为202a画c。分束器225被设置成使得笫二投影内的每个光束在沿着检测器阵列 240的不同点处撞击该检测器阵列。每个光束提供第一成分，其以相 对于光束源的特定角度行进通过所述平面区域；以及第二成分，其撞击 沿着阵列240的特定点。因此，沿着阵列240的每个点对应于跨越所述 平面区域的光束的投影角度。换言之，例如，光束202a、 202b、 202c 及对这些光束的干涉将分别可在^r测器段240a、 240b、 240c处检测到。 当物体150散射光束201b时，到达阵列240的物体150的反射将对检 测器240b处的相应光束202b引入干涉。如下文进一步所详述的，成像 透镜系统优选地用于将反射光束202a-c引导到它们的相应检测器 240a-c,以进一步增强所引起的干涉调制。检测系统250通过使用常规的激光干涉技术处理所检测的干涉图案 以确定所述平面区域内物体150的位置，所述激光干涉技术例如前面提 到的美国专利6816537中所公开的技术。像在该现有技术专利中一样， 物体到激光发射源的距离可基于干涉的相对时间延迟来确定。但是在本 申请中，物体与激光源的角度是基于所检测的干涉沿阵列240的位置来 确定的。在一个优选的实施例中，检测系统250^皮配置成控制所述激光 发射系统以提供合适的能量等级，以便于可靠的物体检测。才企测系统250的精确性(accuracy)和分辨率将依赖于阵列240的 检测分辨率。阵列240中的更少的检测器将提供较低的分辨率，尽管已 知的技术可以用来提供较高的有效分辨率。取决于阵列240中各检测器 的相对几何关系和物体150的尺寸，所述干涉可跨越多个检测器延伸， 并且常规的质心确定滤波器或插值技术可用来改进已确定的物体150相7对于发射源的角度的精确性和精密性(precision)。类似地，随时间的 多个样本可用来进一步改进距离和角度测量的精确性和精密性。多种透镜系统也可用于形成或改善所述投影。在一个优选的实施例 中，圆柱形透镜用来提供宽光束宽度投影，并且其他透镜可用于进一步 将该投影引导到所述平面区域。类似地，透镜系统可用于将来自平面区 域的反射引导到检测器阵列240。图3示出了本专利技术的示例性触摸屏实施例。显示屏300包括激光干 涉检测器310,其采用宽光束宽度投影，该投影被分裂为跨屏幕区域延 伸的第一投影301和跨检测器阵列312延本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种系统，包括：　宽光束宽度投影（２０３）源（２２０，２２２）；　检测器阵列（２４０）；　分束器（２２５），其被配置成提供所述宽光束宽度投影（２０３）的两个投影（２０１，２０２）：　第一投影（２０１），其跨平面区域延伸，和　第二投影（２０２），其跨所述检测器阵列延伸；以及　检测系统（２５０），其被配置成检测由第一投影（２０１）反射到检测器阵列（２４０）上造成的干涉，并且据此确定所述平面区域内一个或多个物体（１５０）的存在。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：CN普雷素拉，GJA德斯图拉，G加西亚莫利纳，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]