专利名称：微机电扫描的坐标侦测方法及其触控荧幕的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种微机电扫描的坐标侦测方法及其触控荧幕，特别是萤幕一种使用 微机电反射镜进行扫描以侦测触点坐标及其投影面积，以运用于触控荧幕、电子白板等相 关设备的微机电扫描的坐标侦测方法及其触控荧幕。
背景技术：
近年来由于电脑的广泛运用，如个人电脑、工业用电脑、移动电话及大型电子白板 等，均可见到触控荧幕的应用。藉由手指或触控笔，在荧幕上直接下指令给电脑，或移动绘 图写字等，已成为快速方便的输入方式。为使电脑系统可以辨识在荧幕上直接触控的指令， 如何正确与精确的侦测触点的位置(坐标)则成为受重视的技术。在运用光学方式的触控荧幕及触点坐标侦测方法，如美国专利US4，811，004中使 用摆动反射镜，将激光光线在荧幕上进行扫描，藉由设置于荧幕对面的反射镜将扫描光束 反射后，使用所得的反射角度以计算触点位置；此外，侦测触点位置方面上，则有如中国台 湾专利TWM358363中使用耦合元件(Charge-Coupled Device, CCD)影像感测器或互补式 金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS)影像感测器，撷取 触点的二个影像，藉由二个影像以计算触点位置。然而因影像景深的不易判断，此方法的辨 识坐标的解析度难以提高。另如美国专利US6，664，952、日本专利公开号JP2008-217273、 JP2008-036297.JP2001-264011等，如图1所示，图1是现有习知技艺的触控荧幕的第一示 意图。图中所揭露的触控荧幕901包含二个光学元件(optical unit)902、位于荧幕三侧的 反射板(retro-reflection plate) 903，光学元件902a，902b分别包含有激光光源(laser source)、准直镜(collimator lens)、旋转多面镜(polygon mirror)、光接收镜片(light receiving lens、光电感测器(photo-electric detector)等，当激光光源发出光线后，经 由准直镜聚焦成截面较小的激光光束，照射于旋转多面镜上，藉由旋转多面镜的高速旋转， 将激光光束扫描于荧幕上，并藉由反射板反射，经由光接收镜片聚焦后，而由光电感测器侦 测，即，光路为激光光源一旋转多面镜一荧幕表面一反射板反射一荧幕表面一光接收镜片 —返回光电感测器。当触点Pl产生时，扫描光束被阻断，藉由两侧被阻断线的二个角度，以 三角测量法计算出触点的坐标。然而，此方法存在光路甚长，且受限于反射板的角度、光接 收镜片聚焦能力等，其辨识坐标的解析度难以提高；尤其当使用于大型荧幕时，由于光路过 长，光强度衰减影响，也会影响坐标判断的解析度。运用光学方式的触控荧幕及触点坐标侦测方法，再如图2所示，图2是现有习 知技艺的触控荧幕的第二示意图。中国台湾专利TWI30454、日本专利JP06-309100等所 揭露的触控荧幕901包含二个激光光源905 (laser light source)、二个光束反射单元 906 (light reflector)、设置于光束反射单元906对面的二个光束接收模块907(light receiver module)，光束接收模块907包含有多个排列的光接收单元9071 (light receiver element)。当激光光源905发出光线后，经由光束反射单元906将激光线分成列(raw)与 行(column)的横向与纵向矩阵式光线网格(matrix grid)，光线被光束接收模块907接收，其光路为激光光源一分成多束激光光线一荧幕表面一光束接收模块接收。当触点P产生 时，光线网格被阻断，藉由两侧光束接收模块接收的不作用的光接收单元9071，而可以直接 读出该触点的坐标。虽然此方法具有简易及光路短的效果，但解析度则受限于光束反射单 元906可产生的光线网格密度，使辨识坐标的解析度难以提高；当使用于大型荧幕时，由于 激光光线被分隔成更多个光线网格，光强度较弱，将影响光接收单元9071的感测效果。当触控荧幕用于绘图时，除了触点坐标外，更进一步有触点面积需要辨识，触点面 积的侦测可使绘图更为精确，更可用于大型电子白板上。因此，提高触控荧幕的解析度、减 少元件及成本，更可精确侦测触点的坐标与面积，以适用于各种不同尺寸高解析度要求的 触控荧幕，将可提高触控荧幕的广泛实用性。由此可见，上述现有的触控荧幕及触点坐标侦测方法在方法、产品结构及使用上， 显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决上述存在的问题，相关厂商莫 不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，而一般方法及 产品又没有适切的方法及结构能够解决上述问题，此显然是相关业者急欲解决的问题。因 此如何能创设一种新的微机电扫描的坐标侦测方法及其触控荧幕，实属当前重要研发课题 之一，亦成为当前业界极需改进的目标。
发明内容
本发明的目的在于，克服现有的触控荧幕及触点坐标侦测方法存在的缺陷，而提 供一种新的微机电扫描的坐标侦测方法及其触控荧幕，所要解决的技术问题是使其使用微 机电高速震荡来反射扫描光线而可达成高速扫描的优点，可大幅提高触控荧幕的解析度， 更可同时求得触点在荧幕上的投影面积，可适用于各种不同尺寸高解析度要求的触控荧 幕，非常适于实用。本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出 的一种微机电扫描触控荧幕，其包含一荧幕；二个光源组件，设置于该荧幕的一端面，该 二个光源组件分别包含一激光光源，是发出一激光光线；二个微机电反射镜，设置于该荧幕 的该端面的两侧上，该二个微机电反射镜分别具有一反射面，该二个微机电反射镜是产生 共振摆动，以将射向该微机电反射镜的反射面中心的该激光光线在该荧幕上扫描以形成一 扫描光束；一光感测器，是设置于该荧幕的三个端面，并相对于该微机电反射镜侧，该光感 测器用以接收该扫描光束，并形成该扫描光束的一线性影像；一光感测信号处理器，是撷取 该光感测器形成的该线性影像，并转换成对应的电子信号；以及一坐标计算器，是接收该光 感测信号处理器产生的该电子信号；其中，当该扫瞄光束被一触点所遮断而未入射于该光 感测器时，该光感测器则形成对应的该线性影像，并藉由该光感测信号处理器转换成对应 的该电子信号，该坐标计算器接收该电子信号，并依据该微机电反射镜的该反射面中心的 坐标而计算出该触点的坐标。本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。前述的微机电扫描触控荧幕，其中所述的光源组件进一步包含一准直镜，是将该 激光光源发出的该激光光线聚集成集中的激光光线。前述的微机电扫描触控荧幕，其中所述的光感测器为选自接触式影像感测器 (CIS,Contact Image Sensor)、阵列线性影像感狈Ij器(serial-scan linear image sensingarray)其中之一。前述的微机电扫描触控荧幕，该触控荧幕进一步包含一遮光板，该遮光板是配合 该微机电反射镜位置设置，以阻挡入射于一无效区域的该扫描光束入射至该荧幕，以避免 该光感测器接收该无效区域的该扫描光束而形成鬼影。本发明的目的及解决其技术问题还采用以下技术方案来实现。依据本发明提出的 一种微机电扫描触控荧幕，其包含一萤幕荧幕一个光源组件，设置于萤幕荧幕之的一端 面，该光源组件包含一雷射激光光源及一分光镜，该雷射激光光源系发出雷射激光光线，该 分光镜将该雷射激光光线分成二股雷射激光光线；二个微机电反射镜，设置于该萤幕荧幕 之的该端面之的两侧上，该二个微机电反射镜分别具有一反射面，该二个微机电反射镜系 是产生共振摆动，以分别将由该分光镜分成之的两股雷射激光光线分别射向该二个微机电 反射镜之的该反射面中心的雷射激光光线于在萤幕荧幕上扫描以形成扫描光束；一光感测 器，系是设置于该萤幕荧幕之的三个端面，并相对于该微机电反射镜侧，该光感测器接收该 扫描光束，并形成该扫描光束之的一线性影像；一光感测信号处理器，系是撷取该光感测器 形成的该线性影像，并转换成对应之的一电子信号；以及一坐标计算器，系是接收该光感测 信号处理器产生之的该电子信号；其中，当该扫描光束被一触点所遮断而未入射于该光感 测器时，该光感测器则形成对应的该线性影像，并藉由该光感测信号处理器转换成对应之 的该电子信号，该坐标计算器系接收该电子信号，并依据该微机电反射镜反射面中心的坐 标而计算出该触点之的坐标。本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。前述的微机电扫描触控荧幕，其中所述的光源组件进一步包含一准直镜，是将激 光光源发出的该激光光线聚集成集中的激光光线。前述的微机电扫描触控荧幕，其中所述的光感测器为选自接触式影像感测器、阵 列线性影像感测器其中之一。前述的微机电扫描触控荧幕，该触控荧幕进一步包含一遮光板，该遮光板是配合 该微机电反射镜位置设置，以阻挡入射于一无效区域的该扫描光束入射至该荧幕，以避免 该光感测器接收该无效区域的该扫描光束而形成鬼影。本发明的目的及解决其技术问题另外再采用以下技术方案来实现。依据本发明 提出的一种微机电扫描的坐标侦测方法，其特征在于其是适用于上述的微机电扫瞄触控荧 幕，该坐标侦测方法包括以下步骤so 启动微机电反射镜，使该微机电反射镜以预定的频 率与振幅开始共振摆动，并启动光源组件，使该光源组件发出激光光线，该激光光线分别射 向该微机电反射镜以形成扫描光束；Sl 依据每一个取样时间Ts到达时，由光感测器撷取 线性影像；该线性影像是显示未被触点遮断的明点及被该触点遮断的暗点的影像；S2 计 算该触点的坐标S21 由光感测信号处理器将该光感测器撷取的线性影像转变成该电子 信号，并传送至坐标计算器；S22 由该坐标计算器判断该光感测信号处理器的该电子信号 中是否有暗点，若有二个暗点，则计算该二个暗点的坐标位置及计算该触点的坐标；输出该 触点的坐标的信号；以及S3 回到Si。本发明的目的及解决其技术问题另外还采用以下技术方案来实现。依据本发明 提出的一种微机电扫描的坐标侦测方法，其特征在于其是适用于上述的微机电扫瞄触控荧 幕，该坐标侦测方法是计算出该触点在该荧幕上投影的四边形顶点坐标，该坐标侦测方法包括以下步骤S0 启动微机电反射镜，使该微机电反射镜以预定的频率与振幅开始产生 共振摆动，并启动该光源组件，使该光源组件发出该激光光线，该激光光线分别射向该微机 电反射镜以形成扫描光束；Sl 当每一个取样时间Ts到达时，由光感测器撷取线性影像；该 线性影像是显示未被触点遮断的明点及被该触点遮断的暗点的影像；S2 计算该触点在荧 幕上投影的四边形顶点坐标S21 由光感测信号处理器将该光感测器撷取的该线性影像 转变成该电子信号，并传送至坐标计算器；S223 由该坐标计算器判断该光感测信号处理 器的该电子信号中是否有暗点，若有二个连续的暗点区域，则对于第一个连续暗点区域，计 算出该第一个连续暗点区域的两端端点坐标，对于第二个连续暗点区域，计算出该第二个 连续暗点区域的两端端点坐标，藉以计算该触点在该荧幕上投影的四边形的顶点的坐标; 输出该触点在该荧幕上投影的四边形的顶点的坐标的信号；以及S3 回到Si。本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。前述的微机电扫描的坐标侦测方法，在其中所述的步骤S2中进一步包含下列步 骤S2241 由该触点在该荧幕上所投影的四边形的顶点坐标计算出该触点在该荧幕上所 投影的四边形的几何中心坐标，输出该触点的几何中心坐标的信号。前述的微机电扫描的坐标侦测方法，在其中所述的步骤S2中进一步包含下列步 骤S2242 由该触点在该荧幕上投影的四边形的顶点的坐标计算该触点在该荧幕上投影 的一四边形面积，输出该面积的信号。前述的微机电扫描的坐标侦测方法，进一步计算该触点在该荧幕上投影的四边形 的均质中心坐标，该坐标侦测方法包含下列步骤S2242 由该触点在该荧幕上投影的四边 形的顶点的坐标计算该触点在该荧幕上投影的一四边形面积；S2243 由该触点在该荧幕 上投影的四边形的顶点的坐标及该触点在该荧幕上投影的该四边形面积，计算该触点在该 荧幕上投影的均质中心坐标；输出该触点的均质中心坐标的信号。本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。由以上技术方案可知，本发 明的主要技术内容如下为达到上述目的，本发明提供了一种微机电扫描的触控荧幕，包含一个荧幕、二个 光源组件、二个微机电反射镜、光感测器、遮光板、光感测信号处理器及一坐标计算器。其 中，光源组件设置于荧幕的同一侧的端面，分别包含激光光源与准直镜。激光光源用以发出 激光光线(laser light)，准直镜将激光光线聚集成集中的激光光线射向微机电反射镜反 射面中心。微机电反射镜设置于荧幕同一端面的两侧上，微机电反射镜具有反射面，反射 面沿其转轴由共振左右摆动(resonant oscillation)，可将射入的激光光线在荧幕上扫描 形成扫描光束(scanning light beam)。光感测器设置于荧幕的三个端面，相对于微机电反 射镜侧，用以接收扫描光束，并形成扫描光束线性影像。光感测信号处理器则撷取光感测器 形成的线性影像，将线性影像中的明点(active pixel)及暗点(inactive pixel)转换成 电子信号。遮光板是配合微机电反射镜位置所设置，用以阻挡无效区域的扫描光束进入荧 幕，以避免光感测器接收该无效区域的扫描光束而形成鬼影(ghost image)。坐标计算器可 接受光感测信号处理器产生的电子信号，并由微机电反射镜反射面中心的坐标，可计算出 触点坐标而输出。另外，为达到上述目的，本发明还提供了一种微机电扫描的触控荧幕，包含一个荧 幕、一个光源组件、二个微机电反射镜、光感测器、遮光板、光感测信号处理器及坐标计算
8器。其中，光源组件设置于荧幕的一端面，包含一激光光源、一准直镜及一分光镜。激光光源 用以发出激光光线，准直镜将激光光线聚集成集中的激光光束。分光镜用以将该激光光束 分成二股光线，分别射向微机电反射镜反射面中心，经由微机电反射镜扫描形成扫描光束。再者，为达到上述目的，本发明再提供了一种微机电扫描的触控荧幕，其中，光 感测器可为接触式影像感测器(CIS，Contact Image Sensor)或阵列线性影像感测器 (serial-scan linear image sensing array)。此外，为达到上述目的，本发明另还提供了一种微机电扫描的坐标侦测方法，是适 用微机电扫描触控荧幕，包含下列步骤SO:启动微机电反射镜，使微机电反射镜以预定的频率与振幅开始共振摆动，并启 动光源组件，使光源组件发出激光光线。Sl 当每个取样时间Ts到达时，由光感测器撷取线性影像，此线性影像可显示未 被触点遮断的明点及被触点遮断的暗点的线性影像。S2:计算触点的坐标。S21 由光感测信号处理器将光感测器撷取的线性影像转变成电子信号，并传送给 坐标计算器。S22 由坐标计算器判断光感测信号处理器的电子信号中是否有暗点。S221 :若无暗点，则输出无触点的信号。S222:若仅有一个暗点，或仅有一个连续暗点区域则输出触点错误信号。S2231 若有二个不连续的暗点，则计算该二个暗点的坐标位置为(X1, Y1)及(X2， Y2)；计算该触点的坐标(xp，Yp)，输出该触点坐标信号；S3:回到 Si。此外，为达到上述目的，本发明又提供了一种利用微机电扫瞄触控荧幕侦测触点 在荧幕上投影的四边形顶点坐标及该触点的几何中心坐标的方法，包含下列步骤SO 启动微机电反射镜，使该微机电反射镜以预定的频率与振幅开始共振摆动； 启动光源组件，使光源组件发出激光光线。Sl 依据每个取样时间Ts到达时，由光感测器撷取线性影像，此线性影像可显示 未被触点遮断的明点及被触点遮断的暗点的影像。S2:计算触点在荧幕上投影的四边形顶点坐标及触点在荧幕上投影的几何中心坐 标。S21 由光感测信号处理器将光感测器撷取的线性影像转变成电子信号，并传送给 坐标计算器。S22 由坐标计算器判断光感测信号处理器的电子信号中是否有暗点。S221 若无暗点，则输出无触点的信号；S222:若仅有一个暗点，或一个连续暗点区域则输出触点错误信号。S223:若有二个连续暗点区域，则对于第一个连续暗点区域，计算出该暗点连续区 域的两端端点坐标位置为(X11, Y11)及0(lm，Y1J ；对于第二个连续暗点区域，计算出该暗点 连续区域的两端端点坐标位置为(X21，Y21)及(Χ2η，Υ2η)；计算该触点在荧幕上投影的四边形 的顶点的坐标(Xp1, Yp1)、(Xp2, Yp2)、(Xp3, Yp3)及OW Yp4)；输出该触点在荧幕上投影的四边 形顶点坐标信号。
S224:计算触点在荧幕上投影的四边形面积及触点在荧幕上投影的几何中心坐 标。S2241 计算触点在荧幕上投影的四边形的几何中心坐标由触点在荧幕上投影 的四边形的顶点的坐标(Xp1, Yp1)、(Xp2, Yp2)、(Xp3, Yp3)及OW Yp4)，计算出触点在荧幕上投 影的四边形的几何中心的坐标(Xp。，Yp。)，输出触点在荧幕上投影的四边形几何中心坐标信 巧(Xpc，Ypc)。S3:回到 Si。此外，为达到上述目的，本发明进一步提供了一种触控荧幕触点的坐标侦测方法， 是进一步计算触点在荧幕上投影的四边形的均质中心坐标，包含下列步骤SO:启动微机电反射镜，使微机电反射镜以预定的频率与振幅开始共振摆动，并启 动光源组件，使光源组件发出激光光线。Sl 依据每个取样时间Ts到达时，由光感测器撷取线性影像，此线性影像可显示 未被触点遮断的明点及被触点遮断的暗点的影像。S2:计算触点在荧幕上投影的四边形顶点坐标及点在荧幕上投影的均质中心坐 标S21 由光感测信号处理器将光感测器撷取的线性影像转变成电子信号，并传送给 坐标计算器。S22 由坐标计算器判断光感测信号处理器的电子信号中是否有暗点。S221 :若无暗点，则输出无触点的信号。S222 若仅有一个暗点则输出触点错误信号。S223:若有二个连续暗点区域，则对于第一个连续暗点区域，计算出该暗点连续区 域的两端端点坐标位置为(X11, Y11)及(xlm，Ylffl)；对于第二个连续暗点区域，计算出该暗点 连续区域两端端点的坐标位置为(x21，Y21)及(x2n，Y2n)；计算该触点在荧幕上投影的四边形 的顶点的坐标(Xp1, Yp1)、(Xp2, Yp2)、(Xp3, Yp3)及OW Yp4)，输出该触点在荧幕上投影的四边 形顶点坐标信号；S224:计算触点在荧幕上投影的四边形面积及触点在荧幕上投影的均质中心坐 标。S2242 由触点在荧幕上投影的四边形的顶点的坐标(ΧΡ1，ΥΡ1)、(ΧΡ2，ΥΡ2)、(ΧΡ3，ΥΡ3) 及(Χρ4，γρ4)计算该触点在荧幕上投影的四边形面积ΑΡ，输出该面积信号。S2243:由触点在荧幕上投影的四边形的顶点的坐标及该触点在荧幕上投影的四 边形面积ΑΡ，计算该触点在荧幕上投影的均质中心坐标(XPd，Ypd)，输出该触点在荧幕上投影 的均质中心坐标(XPd，YPd)。S3:回到 Si。借由上述技术方案，本发明微机电扫描的坐标侦测方法及其触控荧幕至少具有下 列优点及有益效果本发明的微机电扫描触控荧幕及其触点坐标侦测方法使用微机电高速 震荡来反射扫描光线而可达成高速扫描的优点，可大幅提高触控荧幕的解析度，更可同时 求得触点在荧幕上的投影面积，可适用于各种不同尺寸高解析度要求的触控荧幕。综上所述，本发明是有关于一种微机电扫描的坐标侦测方法及其触控荧幕，其中 微机电扫描触控荧幕由光源组件、微机电反射镜、光感测器、光感测信号处理器及坐标计算器所组成。当光源组件发出激光光线后，微机电反射镜将激光光线扫描成为扫描光束，当笔 或手指触指荧幕时遮断扫描光束而在光感测器上形成二个暗点后，藉由光感测信号处理器 传送对应的电子信号至坐标计算器，进而决定出触点位置。本发明微机电触控荧幕及触点 坐标侦测方法可使其解析度不会因触控荧幕的尺寸增加而降低，更进一步可求得笔或手指 触碰于荧幕上的投影面积，以适用于各种不同尺寸或高解析度要求的触控荧幕。本发明在 技术上有显著的进步，具有明显的积极效果，诚为一新颖、进步、实用的新设计。上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段， 而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够 更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
图1是现有习知技艺的触控荧幕的第一示意图。图2是现有习知技艺的触控荧幕的第二示意图。图3是本发明的微机电扫描触控荧幕第一较佳实施例的示意图。图4是本发明的微机电扫描微触控荧幕的扫描范围的示意图。图5是微机电反射镜扫描角度的示意图。图6是微机电反射镜共振角度及扫描角度的示意图。图7是本发明的微机电扫描触控荧幕的微机电反射镜反射角度的示意图。图8是本发明的微机电扫描触点坐标侦测方法的示意图。图9是本发明的光感测信号处理器的暗点坐标计算方法的示意图。图10是本发明的触点在荧幕上投影的四边形四角坐标侦测方法的示意图。图11是本发明的触点在荧幕上投影的面积侦测方法的示意图。图12是本发明的触点坐标侦测方法的流程图，其中，图12A是单一触点坐标侦测 方法的流程图、图12B是触点在荧幕上投影的面积及其坐标侦测方法的流程图。图13是本发明的微机电扫描触控荧幕的控制时序的示意图。图14是本发明的微机电扫描触控荧幕第二较佳实施例的示意图。图15是本发明的微机电扫描触控荧幕第二较佳实施例的光源组件的示意图。1 触控荧幕(touch panel)2 焚幕(display screen)3、3a、3b 光源组件(light source module)31、31a、31b 激光光源(laser light source)32 准直镜(collimator lens)33 分光器(beam splitter)311a、311b 激光光束(emitted light)4 光感测器(image sensor)41 线性景i像(linear image)421 第一暗点(first inactive pixel)422 第二暗点(second inactive pixel)5 微机电反射镜(MEMS reflector)
11
51 反射面(reflecting surface)511 扫描光束(scanning light baem)52 :转$由(resonant shaft)53 反射面中心(center of reflection)54 微机电控制器(MEMS controller)55 遮光板(shade)6 触控荧幕框体(touch panel frame)7 光感测信号处理器(image signal processor)8 坐标计算器(coordinate calculator)901 焚幕(display screen)902 光学元件(optical unit)903 反射板(retro-reflection plate)904(emitted and return light)905 激光光源(laser light source)906 光束反射单元(light reflector)907 光束接收模块(light receiver module)9071(light receiver element)S0-S3:步骤流程
具体实施例方式为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合 附图及较佳实施例，对依据本发明提出的微机电扫描的坐标侦测方法及其触控荧幕其具体 实施方式、方法、步骤、结构、特征及其功效，详细说明如后。有关本发明的前述及其他技术内容、特点及功效，在以下配合参考图式的较佳实 施例的详细说明中将可清楚呈现。通过具体实施方式
的说明，当可对本发明为达成预定目 的所采取的技术手段及功效获得一更加深入且具体的了解，然而所附图式仅是提供参考与 说明之用，并非用来对本发明加以限制。目前在光学扫描装置(optical scanning device)大都使用旋转多面镜(Polygon Mirror)以高速旋转操控激光光线的扫描，但由于旋转多面镜是用液压趋动，其由于转速限 制、价格高、声音大、启动慢等因素，已经逐渐无法符合高速且高精度的要求。近年以来，由 于具有转矩振荡器(torsion oscillators)的微机电反身寸镜(micro-electronic-mechanic system oscillatory reflector，简称MEMS reflector)开始发展后，已应用于影像系统 (imaging system)、扫描器(scanner)或激光打印机(laser printer)的激光扫描装置 (laser scanning unit，简称 LSU)，其扫描效率(Scanning efficiency)将可高于传统的 旋转多面镜。请参阅图5所示，是是微机电反射镜扫描角度的示意图，本发明使用的微机电 反射镜5可包含一镀有铝金属、银金属或其他反射物质的反射面51，反射面51的反射面中 心53是位于转轴52上，当受微机电控制器54(如图3所示)所驱动时，微机电控制器54 具有桥式电路的控制板及转矩振荡器，藉由共振磁场驱动反射面51以转轴52左右方向来 回共振摆动(resonant oscillation)，桥式电路的控制板可产生固定频率的脉冲信号，以驱动反射面51以此频率摆动，转矩振荡器可控制反射面51的振幅，使反射面51在预定振 幅范围内摆动；当激光光线射向微机电反射镜5的反射面51时，反射面51藉由随时间变化 的转动角度，使入射到微机电反射镜5的反射面51上的激光光线，被反射到微机电反射镜 5中心轴各种不同的角度上以进行扫描，反射面51摆动的角度为士 1/2 θ ρ，而激光光线经 由反射面51扫描后，扫描角度为士 θ ρ，例如26°的微机电反射镜5，其反射面51来回摆动 的角度为士26°，激光光线扫描角度则为士52°，扫描范围则为104°。由于微机电反射镜 5可以忽视光波长的影响及具有大转动角度的特点，使得它被广泛应用在商品、科学与工业 应用各方面上，如 US 5，408，352、US 5，867，297、US6, 947，189、US7, 190，499、Tff Μ253133、 JP 2006-201350 等。—般而言，微机电反射镜5的共振频率(resonant frequency)约为2K至4K赫兹 (Hertz)，以2. 5K赫兹摆动频率的微机电反射镜5为例，即在0. 4毫秒(msec)可完成一个 周期的扫描，如图6所示，图6是微机电反射镜共振角度及扫描角度的示意图，在一个周期 内摆动士 1/2 θρ= 士26°，反射面51可完成104°的扫描。请参阅图3所示，是本发明的微机电扫描触控荧幕第一较佳实施例的示意图，本 发明第一较佳实施例的微机电扫瞄触控荧幕1，在一荧幕框体6内容置一个荧幕2、二个光 源组件3 (3a、3b)、二个微机电反射镜5 (5a、5b)、光感测器4及遮光板55 (55a、55b)。光感测 器4以电性连接至光感测信号处理器7及一坐标计算器8。其中，该二个光源组件3(3a、3b) 设置于荧幕2的同一侧的端面，如图3所示是设置于下端面，光源组件3(3a、3b)内有激光 光源31(31￡1、31幻及准直镜32(32￡1、3213)。激光光源31可发出激光光线(laser light)，通 常可使用红外线激光(IR laser)，发出红外线激光光线(IR light)；准直镜32将激光光线 聚集成集中的激光光束311(311^31113)，射向微机电反射镜5(53、513)反射面51 (51a、51b) 中心；微机电反射镜5设置于荧幕2同一端面的两侧上，如图3所示设置于荧幕2的下端面； 微机电反射镜5(5a、5b)具有反射面51(51&、5113)，反射面51(5115113)沿其转轴由共振左 右摆动(resonant oscillation)，可将射入的激光光束311 (311a、311b)在荧幕2上扫描 形成扫描光束511 (scanning light beam) (511a、511b)，扫描至荧幕有效范围21内。光感 测器4设置于荧幕2的三个端面，相对于微机电反射镜5侧，用以接收扫描光束511 (511a、 511b)，并形成扫描光束线性影像；光感测信号处理器7撷取光感测器4形成的线性影像，将 线性影像中的明点(active pixel)及暗点421、422 (inactive pixel)转换成电子信号。遮 光板55(55a、55b)是配合微机电反射镜5 (5a、5b)位置所设置，用以阻挡无效区域的扫描光 束511 (511a、511b)进入荧幕2，以避免光感测器4接收该无效区域的扫描光束511 (511a、 511b)而形成鬼影(ghost image) 0坐标计算器8可接受光感测信号处理器7产生的电子 信号，并由微机电反射镜反射面51(51a、51b)中心的坐标，可计算出触点坐标而输出。有效的扫描区域说明请参阅图4及图6所示，图4是本发明的微机电扫描微触控 荧幕的扫描范围的示意图。在图4中，遮光板55a、55b设置在荧幕2的下端面角落上，当微 机电反射镜5的反射面51在一个周期内摆动士 1/2 θρ= 士26°，其扫描角度为104°，为 避免超过荧幕2荧幕有效范围21的光线进入光感测器4，遮光板55a、55b可阻隔超过荧 幕有效范围21的扫描光束511，荧幕有效范围21的角度为士 Qab= 士46. 2°，如图6中说 明的AB间有效范围士 1/2 θ AB = 士 23. 1°。若手指或笔在荧幕2上产生触点P，且此触点P用以将扫描光束511遮断而未入射于光感测器4时，如图8所示，图8是本发明的微机电扫描触点坐标侦测方法的示意图。在 X-Y平面上，触点P的迪卡耳坐标(XP，Yp)可由式⑴计算获得
权利要求
一种微机电扫描触控荧幕，其特征在于其包含一荧幕；二个光源组件，设置于该荧幕的一端面，该二个光源组件分别包含一激光光源，是发出一激光光线；二个微机电反射镜，设置于该荧幕的该端面的两侧上，该二个微机电反射镜分别具有一反射面，该二个微机电反射镜是产生共振摆动，以将射向该微机电反射镜的反射面中心的该激光光线在该荧幕上扫描以形成一扫描光束；一光感测器，是设置于该荧幕的三个端面，并相对于该微机电反射镜侧，该光感测器用以接收该扫描光束，并形成该扫描光束的一线性影像；一光感测信号处理器，是撷取该光感测器形成的该线性影像，并转换成对应的电子信号；以及一坐标计算器，是接收该光感测信号处理器产生的该电子信号；其中，当该扫瞄光束被一触点所遮断而未入射于该光感测器时，该光感测器则形成对应的该线性影像，并藉由该光感测信号处理器转换成对应的该电子信号，该坐标计算器接收该电子信号，并依据该微机电反射镜的该反射面中心的坐标而计算出该触点的坐标。
2.根据权利要求1所述的微机电扫描触控荧幕，其特征在于其中所述的光源组件进一 步包含一准直镜，是将该激光光源发出的该激光光线聚集成集中的激光光线。
3.根据权利要求1所述的微机电扫描触控荧幕，其特征在于其中所述的光感测器为选 自接触式影像感测器、阵列线性影像感测器其中之一。
4.根据权利要求1所述的微机电扫描触控荧幕，其特征在于该触控荧幕进一步包含一 遮光板，该遮光板是配合该微机电反射镜位置设置，以阻挡入射于一无效区域的该扫描光 束入射至该荧幕，以避免该光感测器接收该无效区域的该扫描光束而形成鬼影。
5.一种微机电扫描触控荧幕，其特征在于其包含 一荧幕一个光源组件，设置于荧幕的一端面，该光源组件包含一激光光源及一分光镜，该激光 光源发出激光光线，该分光镜将该激光光线分成二股激光光线；二个微机电反射镜，设置于该荧幕的该端面的两侧上，该二个微机电反射镜分别具 有一反射面，该二个微机电反射镜是产生共振摆动，以分别将由该分光镜分成的两股激光 光线分别射向该二个微机电反射镜的反射面中心的激光光线在荧幕上扫描以形成扫描光 束；一光感测器，是设置于该荧幕的三个端面，并相对于该微机电反射镜侧，该光感测器接 收该扫描光束，并形成该扫描光束的一线性影像；一光感测信号处理器，是撷取该光感测器形成的该线性影像，并转换成对应的一电子 信号；以及一坐标计算器，是接收该光感测信号处理器产生的该电子信号； 其中，当该扫描光束被一触点所遮断而未入射于该光感测器时，该光感测器则形成对 应的该线性影像，并藉由该光感测信号处理器转换成对应的该电子信号，该坐标计算器接 收该电子信号，并依据该微机电反射镜反射面中心的坐标而计算出该触点的坐标。
6.根据权利要求5所述的微机电扫描触控荧幕，其特征在于其中所述的光源组件进一步包含一准直镜，是将激光光源发出的该激光光线聚集成集中的激光光线。
7.根据权利要求5所述的微机电扫描触控荧幕，其特征在于其中所述的光感测器为选 自接触式影像感测器、阵列线性影像感测器其中之一。
8.根据权利要求5所述的微机电扫描触控荧幕，其特征在该触控荧幕进一步包含一遮 光板，该遮光板是配合该微机电反射镜位置设置，以阻挡入射于一无效区域的该扫描光束 入射至该荧幕，以避免该光感测器接收该无效区域的该扫描光束而形成鬼影。
9.一种微机电扫描的坐标侦测方法，其特征在于其是适用于权利要求1至6中任一权 利要求所述的微机电扫瞄触控荧幕，该坐标侦测方法包括以下步骤so:启动微机电反射镜，使该微机电反射镜以预定的频率与振幅开始共振摆动，并启动 光源组件，使该光源组件发出激光光线，该激光光线分别射向该微机电反射镜以形成扫描 光束；51依据每一个取样时间Ts到达时，由光感测器撷取线性影像；该线性影像是显示未 被触点遮断的明点及被该触点遮断的暗点的影像；52计算该触点的坐标S21 由光感测信号处理器将该光感测器撷取的线性影像转变成该电子信号，并传送至 坐标计算器；S22:由该坐标计算器判断该光感测信号处理器的该电子信号中是否有暗点，若有二个 暗点，则计算该二个暗点的坐标位置及计算该触点的坐标；输出该触点的坐标的信号；以 及53回到Si。
10.一种微机电扫描的坐标侦测方法，其特征在于其是适用于权利要求1至6中任一权 利要求所述的微机电扫瞄触控荧幕，该坐标侦测方法是计算出该触点在该荧幕上投影的四 边形顶点坐标，该坐标侦测方法包括以下步骤50启动微机电反射镜，使该微机电反射镜以预定的频率与振幅开始产生共振摆动，并 启动该光源组件，使该光源组件发出该激光光线，该激光光线分别射向该微机电反射镜以 形成扫描光束；51当每一个取样时间Ts到达时，由光感测器撷取线性影像；该线性影像是显示未被 触点遮断的明点及被该触点遮断的暗点的影像；52计算该触点在荧幕上投影的四边形顶点坐标S21 由光感测信号处理器将该光感测器撷取的该线性影像转变成该电子信号，并传送 至坐标计算器；S223:由该坐标计算器判断该光感测信号处理器的该电子信号中是否有暗点，若有二 个连续的暗点区域，则对于第一个连续暗点区域，计算出该第一个连续暗点区域的两端端 点坐标，对于第二个连续暗点区域，计算出该第二个连续暗点区域的两端端点坐标，藉以计 算该触点在该荧幕上投影的四边形的顶点的坐标；输出该触点在该荧幕上投影的四边形的 顶点的坐标的信号；以及53回到Si。
11.根据权利要求10所述的微机电扫描的坐标侦测方法，其特征在于在其中所述的步 骤S2中进一步包含下列步骤S2241 由该触点在该荧幕上所投影的四边形的顶点坐标计算出该触点在该荧幕上所投影的四边形的几何中心坐标，输出该触点的几何中心坐标的信号。
12.根据权利要求10所述的微机电扫描的坐标侦测方法，其特征在于在其中所述的步 骤S2中进一步包含下列步骤S2242 由该触点在该荧幕上投影的四边形的顶点的坐标计 算该触点在该荧幕上投影的一四边形面积，输出该面积的信号。
13.根据权利要求10所述的微机电扫描的坐标侦测方法，其特征在于进一步计算该触 点在该荧幕上投影的四边形的均质中心坐标，该坐标侦测方法包含下列步骤S2242:由该触点在该荧幕上投影的四边形的顶点的坐标计算该触点在该荧幕上投影 的一四边形面积；S2243 由该触点在该荧幕上投影的四边形的顶点的坐标及该触点在该荧幕上投影的 该四边形面积，计算该触点在该荧幕上投影的均质中心坐标；输出该触点的均质中心坐标 的信号。
全文摘要
本发明是有关于一种微机电扫描的坐标侦测方法及其触控荧幕，其中微机电扫描触控荧幕由光源组件、微机电反射镜、光感测器、光感测信号处理器及坐标计算器所组成。当光源组件发出激光光线后，微机电反射镜将激光光线扫描成为扫描光束，当笔或手指触指荧幕时遮断扫描光束而在光感测器上形成二个暗点后，藉由光感测信号处理器传送对应的电子信号至坐标计算器，进而决定出触点位置。本发明微机电触控荧幕及触点坐标侦测方法可使其解析度不会因触控荧幕的尺寸增加而降低，更进一步可求得笔或手指触碰于荧幕上的投影面积，以适用于各种不同尺寸或高解析度要求的触控荧幕。
文档编号G06F3/042GK101963869SQ200910160809
公开日2011年2月2日 申请日期2009年7月24日 优先权日2009年7月24日
发明者徐三伟, 林勇杉, 王昭鑫 申请人:一品光学工业股份有限公司