发明名称 光学功率分布装置
摘要 本发明系相关于光学分裂器,尤其是相关于使用于光学触摸萤幕中的光学分裂器。本发明提供一光学分裂器,用以大致均等地分布从多模式输入波导管经由平板区到一阵列输出波导管的光线。输出波导管宽度的分布被选择成补充平板区中可能是或可能不是大致均匀的强度分布。本发明也提供一光学分裂器,用以大致均等地分布从光学源到复数波导管的光线,其中该光学源引导光束进入平板区。波导管宽度的分布被选择成补充平板区中可能是或可能不是大致均匀的强度分布。当用于在光学触摸萤幕中分布光学功率时,可以串联及/或并联使用本发明的分裂器。
申请公布号 TWI272413 申请公布日期 2007.02.01
申请号 TW094143640 申请日期 2005.12.09
申请人 RPO有限公司 发明人 罗伯特 查特斯;班哲明 科尼奇
分类号 G02B6/12(2006.01) 主分类号 G02B6/12(2006.01)
代理机构 代理人 林志刚 台北市中山区南京东路2段125号7楼
主权项 1.一种光学功率分裂器,用以大致均等地分布从光 学源到复数输出波导管的光线,该分裂器包含耦合 于该光学源的一多模式输入波导管、一平板区、 及一输出波导管阵列,其中该输出波导管沿着圆弧 连接到该平板区并且指向该输入波导管和该平板 区的接合面,且其中该分裂器被使用当作一光学触 摸萤幕感应器的一组件。 2.根据申请专利范围第1项之光学功率分裂器,其中 该输出波导管是多模式的。 3.根据申请专利范围第1项之光学功率分裂器,其中 该输出波导管是单模式的。 4.根据申请专利范围第1项之光学功率分裂器,其中 该平板区宽于连接到此的该输出波导管阵列。 5.根据申请专利范围第1项之光学功率分裂器,其中 该光学源系选自雷射、发光二极体、或增补波导 管。 6.根据申请专利范围第5项之光学功率分裂器,其中 该雷射是雷射二极体或垂直空腔表面放射雷射。 7.根据申请专利范围第5项之光学功率分裂器,其中 该增补波导管是光学功率分裂器的输出波导管,藉 以定义多阶段分裂器系统。 8.一种光学功率分裂器,用以大致均等地分布从光 学源到复数输出波导管的光线,该分裂器包含一平 板区和一输出波导管阵列,其中该光学源直接发射 功率到该平板区内,该输出波导管沿着圆弧连接到 平板区并且指向功率进入该平板区的位置,且其中 该分裂器被使用当作一光学触摸萤幕感应器的一 组件。 9.根据申请专利范围第8项之光学功率分裂器,其中 该输出波导管是多模式的。 10.根据申请专利范围第8项之光学功率分裂器,其 中该输出波导管是单模式的。 11.根据申请专利范围第8项之光学功率分裂器,其 中该平板区宽于连接到此的该输出波导管阵列。 12.根据申请专利范围第8项之光学功率分裂器,其 中该光学源系选自雷射、发光二极体、或增补波 导管。 13.根据申请专利范围第12项之光学功率分裂器,其 中该雷射是雷射二极体或垂直空腔表面放射雷射 。 14.根据申请专利范围第12项之光学功率分裂器,其 中该增补波导管是光纤或整合式光学波导管。 15.根据申请专利范围第14项之光学功率分裂器,其 中该增补波导管是光学功率分裂器的输出波导管, 藉以定义多阶段分裂器系统。 16.一种光学功率分裂器,用以分布从光学源到复数 输出波导管的光线,该分裂器包含一多模式输入波 导管、一平板区、及一输出波导管阵列,其中光学 功率从该光学源耦合到该多模式输入波导管,且该 输出波导管宽度的分布被选择成当在该平板区绕 射的光学场冲击该输出波导管时,各个输出波导管 之光学场对波导管截面积之积分大致是相等的。 17.根据申请专利范围第16项之光学功率分裂器,其 中该输出波导管沿着圆弧连接到该平板区并且指 向该输入波导管和该平板区的接合面。 18.根据申请专利范围第16项之光学功率分裂器,其 中该在平板区绕射的光学场之强度分布是非高士 的。 19.根据申请专利范围第16项之光学功率分裂器,其 中该输出波导管是多模式的。 20.根据申请专利范围第16项之光学功率分裂器,其 中该输出波导管是单模式的。 21.根据申请专利范围第16项之光学功率分裂器,其 中该平板区宽于连接到此的该输出波导管阵列。 22.根据申请专利范围第16项之光学功率分裂器,其 中该光学源系选自雷射、发光二极体、或增补波 导管。 23.根据申请专利范围第22项之光学功率分裂器,其 中该雷射是雷射二极体或垂直空腔表面放射雷射 。 24.根据申请专利范围第22项之光学功率分裂器,其 中该增补波导管是光学功率分裂器的输出波导管, 藉以定义多阶段分裂器系统。 25.根据申请专利范围第16项之光学功率分裂器,其 中该分裂器被使用当作一光学触摸萤幕感应器的 一组件。 26.一种光学功率分裂器,用以分布从光学源到复数 输出波导管的光线,该分裂器包含一平板区和一输 出波导管阵列,其中该光学源直接发射功率到该平 板区内,该平板区中的强度分布是非高士的,及输 出波导管宽度的分布被选择成当该平板区中的强 度分布冲击该输出波导管时,各个输出波导管之光 学场对波导管截面积之积分大致是相等的。 27.根据申请专利范围第26项之光学功率分裂器,其 中该输出波导管沿着圆弧连接到该平板区并且指 向功率进入该平板区的位置。 28.根据申请专利范围第26项之光学功率分裂器,其 中该输出波导管是多模式的。 29.根据申请专利范围第26项之光学功率分裂器,其 中该输出波导管是单模式的。 30.根据申请专利范围第26项之光学功率分裂器,其 中该平板区宽于连接到此的该输出波导管阵列。 31.根据申请专利范围第26项之光学功率分裂器,其 中该光学源系选自雷射、发光二极体、或增补波 导管。 32.根据申请专利范围第31项之光学功率分裂器,其 中该雷射是雷射二极体或垂直空腔表面放射雷射 。 33.根据申请专利范围第31项之光学功率分裂器,其 中该增补波导管是光纤或整合式光学波导管。 34.根据申请专利范围第33项之光学功率分裂器,其 中该增补波导管是光学功率分裂器的输出波导管, 藉以定义多阶段分裂器系统。 35.根据申请专利范围第29项之光学功率分裂器,其 中该分裂器被使用当作一光学触摸萤幕感应器的 一组件。 36.一种光学功率分裂器,用以分布从光学源到复数 输出波导管的光线,该分裂器包含一平板区和一输 出波导管阵列,其中该光学源直接发射功率到该平 板区内,且其中利用在该平板区的平面中大致均匀 之强度分布绕射光束,使得当该平板区中的强度分 布冲击该输出波导管时,各个输出波导管之光学场 对波导管截面积之积分大致是相等的。 37.根据申请专利范围第36项之光学功率分裂器,其 中该光束大致是环状的。 38.根据申请专利范围第36项之光学功率分裂器,其 中该输出波导管沿着圆弧连接到该平板区并且指 向光束进入该平板区的位置。 39.根据申请专利范围第36项之光学功率分裂器,其 中该输出波导管是多模式的。 40.根据申请专利范围第36项之光学功率分裂器,其 中该输出波导管是单模式的。 41.根据申请专利范围第36项之光学功率分裂器,其 中该平板区宽于连接到此的该输出波导管阵列。 42.根据申请专利范围第36项之光学功率分裂器,其 中该输出波导管的宽度是均匀的。 43.根据申请专利范围第36项之光学功率分裂器,其 中该光学源系选自雷射、发光二极体、或具有环 状核心的增补波导管。 44.根据申请专利范围第43项之光学功率分裂器,其 中该雷射是雷射二极体或垂直空腔表面放射雷射 。 45.根据申请专利范围第43项之光学功率分裂器,其 中该增补波导管是光纤或整合式光学波导管。 46.根据申请专利范围第45项之光学功率分裂器,其 中该增补波导管是光学功率分裂器的输出波导管, 藉以定义多阶段分裂器系统。 47.根据申请专利范围第36项之光学功率分裂器,其 中该分裂器被使用当作一光学触摸萤幕感应器的 一组件。 48.一种用于电子装置的输入装置,包含: 一光学源; 至少一光线探测器,用以探测复数光线探测元件中 的光线强度; 一输入区,定义一平面;及 至少一光学功率分裂器,用以大致均等地分布从该 光学源到复数输出波导管的光线,各个分裂器包含 耦合于该光学源的一多模式输入波导管、一平板 区、及一输出波导管阵列,其中该输出波导管沿着 圆弧连接到该平板区,并且指向该输入波导管和该 平板区的接合面。 49.根据申请专利范围第48项之输入装置,其中该输 出波导管是多模式的。 50.根据申请专利范围第48项之输入装置,其中该输 出波导管是单模式的。 51.根据申请专利范围第48项之输入装置,其中该平 板区宽于连接到此的该输出波导管阵列。 52.根据申请专利范围第48项之输入装置,其中该光 学源系选自雷射、发光二极体、或增补波导管。 53.根据申请专利范围第52项之输入装置,其中该雷 射是雷射二极体或垂直空腔表面放射雷射。 54.根据申请专利范围第52项之输入装置,其中该增 补波导管是光学功率分裂器的输出波导管,藉以定 义多阶段分裂器系统。 55.根据申请专利范围第48项之输入装置,其中该输 入装置是一光学触摸萤幕感应器。 56.一种用于电子装置的输入装置,包含: 一光学源; 至少一光线探测器,用以探测复数光线探测元件中 的光线强度; 一输入区,定义一平面;及 至少一光学功率分裂器,用以大致均等地分布从该 光学源到复数输出波导管的光线,各个分裂器包含 一平板区和一输出波导管阵列,其中该光学源直接 发射功率到该平板区内,且其中该输出波导管沿着 圆弧连接到该平板区,并且指向功率进入该平板波 导管的位置。 57.根据申请专利范围第56项之输入装置,其中该输 出波导管是多模式的。 58.根据申请专利范围第56项之输入装置,其中该输 出波导管是单模式的。 59.根据申请专利范围第56项之输入装置,其中该平 板区宽于连接到此的该输出波导管阵列。 60.根据申请专利范围第56项之输入装置,其中该光 学源系选自雷射、发光二极体、或增补波导管。 61.根据申请专利范围第60项之输入装置,其中该雷 射是雷射二极体或垂直空腔表面放射雷射。 62.根据申请专利范围第60项之输入装置,其中该增 补波导管是光纤或整合式光学波导管。 63.根据申请专利范围第62项之输入装置,其中该增 补波导管是光学功率分裂器的输出波导管,藉以定 义多阶段分裂器系统。 64.根据申请专利范围第56项之输入装置,其中该输 入装置是一光学触摸萤幕感应器。 65.一种用于电子装置的输入装置,包含: 一光学源; 至少一光线探测器,用以探测复数光线探测元件中 的光线强度; 一输入区,定义一平面;及 至少一光学功率分裂器,用以分布从该光学源到复 数输出波导管的光线,各个分裂器具有一多模式输 入波导管、一平板区、及一输出波导管阵列,其中 光学功率从该光学源耦合到该多模式输入波导管, 及输出波导管宽度的分布被选择成当该平板区中 的强度分布冲击该输出波导管时,各个输出波导管 之光学场对波导管截面积之积分大致是相等的。 66.根据申请专利范围第65项之输入装置,其中该输 出波导管沿着圆弧连接到该平板区,并且指向该输 入波导管和该平板区的接合面。 67.根据申请专利范围第65项之输入装置,其中在该 平板区绕射的光学场之强度分布是非高士的。 68.根据申请专利范围第65项之输入装置,其中该输 出波导管是多模式的。 69.根据申请专利范围第65项之输入装置,其中该输 出波导管是单模式的。 70.根据申请专利范围第65项之输入装置,其中该平 板区宽于连接到此的该输出波导管阵列。 71.根据申请专利范围第65项之输入装置,其中该光 学源系选自雷射、发光二极体、或增补波导管。 72.根据申请专利范围第71项之输入装置,其中该雷 射是雷射二极体或垂直空腔表面放射雷射。 73.根据申请专利范围第71项之输入装置,其中该增 补波导管是光学功率分裂器的输出波导管,藉以定 义多阶段分裂器系统。 74.根据申请专利范围第65项之输入装置,其中该输 入装置是一光学触摸萤幕感应器。 75.一种用于电子装置的输入装置,包含: 一光学源; 至少一光线探测器,用以探测复数光线探测元件中 的光线强度; 一输入区,定义一平面;及 至少一光学功率分裂器,用以分布从该光学源到复 数输出波导管的光线,各个分裂器具有一平板区和 一输出波导管阵列,其中该光学源直接发射功率到 该平板区内,该平板区中的强度分布是非高士的, 及输出波导管宽度的分布被选择成当该平板区中 的强度分布冲击该输出波导管时,各个输出波导管 之光学场对波导管截面积之积分大致是相等的。 76.根据申请专利范围第75项之输入装置,其中该输 出波导管沿着圆弧连接到该平板区,并且指向功率 进入该平板区的位置。 77.根据申请专利范围第75项之输入装置,其中该输 出波导管是多模式的。 78.根据申请专利范围第75项之输入装置,其中该输 出波导管是单模式的。 79.根据申请专利范围第75项之输入装置,其中该平 板区宽于连接到此的该输出波导管阵列。 80.根据申请专利范围第75项之输入装置,其中该光 学源系选自雷射、发光二极体、或增补波导管。 81.根据申请专利范围第80项之输入装置,其中该雷 射是雷射二极体或垂直空腔表面放射雷射。 82.根据申请专利范围第80项之输入装置,其中该增 补波导管是光纤或整合式光学波导管。 83.根据申请专利范围第82项之输入装置,其中该增 补波导管是光学功率分裂器的输出波导管,藉以定 义多阶段分裂器系统。 84.根据申请专利范围第75项之输入装置,其中该输 入装置是一光学触摸萤幕感应器。 85.一种用于电子装置的输入装置,包含: 一光学源; 至少一光线探测器,用以探测复数光线探测元件中 的光线强度; 一输入区,定义一平面;及 至少一光学功率分裂器,用以分布从该光学源到复 数输出波导管的光线,各个分裂器具有一平板区和 一输出波导管阵列,其中该光学源直接发射光束到 该平板区内,且其中利用在该平板区的平面中大致 均匀之强度分布绕射光束,使得当该平板区中的强 度分布冲击该输出波导管时,各个输出波导管之光 学场对波导管截面积之积分大致是相等的。 86.根据申请专利范围第85项之输入装置,其中该光 束大致是环状的。 87.根据申请专利范围第85项之输入装置,其中该输 出波导管沿着圆弧连接到该平板区并且指向该光 束进入该平板区的位置。 88.根据申请专利范围第85项之输入装置,其中该输 出波导管是多模式的。 89.根据申请专利范围第85项之输入装置,其中该输 出波导管是单模式的。 90.根据申请专利范围第85项之输入装置,其中该平 板区宽于连接到此的该输出波导管阵列。 91.根据申请专利范围第85项之输入装置,其中该输 出波导管的宽度是均匀的。 92.根据申请专利范围第85项之输入装置,其中该光 学源系选自雷射、发光二极体、或具有环状核心 的增补波导管。 93.根据申请专利范围第92项之输入装置,其中该雷 射是雷射二极体或垂直空腔表面放射雷射。 94.根据申请专利范围第92项之输入装置,其中该增 补波导管是光纤或整合式光学波导管。 95.根据申请专利范围第94项之输入装置,其中该增 补波导管是光学功率分裂器的输出波导管,藉以定 义多阶段分裂器系统。 96.根据申请专利范围第85项之输入装置,其中该输 入装置是一光学触摸萤幕感应器。 图式简单说明: 图1为当高士光束从单模式波导管传播到平板区时 高士光束的衍射图; 图2为已知14多模式干扰(MMI)分裂器; 图3为如JP6138335A2所说明一般用以均等分裂的已知 单模式1N分裂器之概要图; 图4为在以波导管为主的光学触摸萤幕感应器的发 射端用于光率分布之光学功率分裂器的使用图; 图5为使用第二阶段光学功率分裂解决以波导管为 主的光学触摸萤幕感应器之空间解析度限制的规 划图; 图6为根据本发明的第三观点之用以均等功率分裂 的光学功率分裂器之概要图,其中强度分布是两波 瓣而非高士的; 图7a为用以发射大体上均匀强度分布到平板区之 环状光束与平板区的端面之重叠图; 图7b为具有图示在点线之间的总功率之可用部分 的大体上均匀强度分布图; 图8为根据本发明的第二观点之以波导管为主的光 学触摸萤幕感应器所使用的1120光学功率分裂器 之概要图; 图9为图示从平板区放射的三输出波导管之图8的 一部分分裂器之放大图; 图10为根据本发明的第一观点之以波导管为主的 光学触摸萤幕感应器所使用的1120光学功率分裂 器之概要图; 图11为根据本发明的第一观点之以波导管为主的 光学触摸萤幕感应器之第二阶段分裂中所使用的1 2光学功率分裂器图;及 图12为结合与120 12光学功率分裂器之阵列(第二阶 段分裂)串联的1120光学功率分裂器(第一阶段分裂 )之以波导管为主的光学触摸萤幕感应器之传送侧 所使用的光学波导管规划概要图。
地址 澳大利亚