本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)公開(kāi)一種用于觸屏的雙光源位置檢測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用視差確定放入物的位置，本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)還公開(kāi)一種在寬范圍內(nèi)明亮地反向反射的棱鏡薄膜，用于增強(qiáng)視差確定位置的精度。該位置檢測(cè)系統(tǒng)包括至少一個(gè)設(shè)置成接收通過(guò)檢測(cè)區(qū)的光輻射并產(chǎn)生表示圖像的信號(hào)的攝像機(jī)；設(shè)置成靠近該攝像機(jī)的兩個(gè)分開(kāi)的光輻射源，用于輸出至少覆蓋一部分檢測(cè)區(qū)的光輻射，該光輻射源可以是LED或紅外發(fā)射器；以及沿著該檢測(cè)區(qū)的至少一部分周邊設(shè)置的棱鏡薄膜，該棱鏡薄膜將來(lái)自?xún)蓚€(gè)輻射源的光輻射反向反射給攝像機(jī)。該棱鏡薄膜包括具有二面角誤差e1、e2和e3的多個(gè)三角形立方體角元件，使得e1≈e2≠0，而e3≈0，以增強(qiáng)來(lái)自?xún)蓚€(gè)分開(kāi)的LED或IR發(fā)射器的光輻射沿著檢測(cè)區(qū)的側(cè)面反向反射的效果。如果兩個(gè)攝像機(jī)安裝在觸屏的同一側(cè)的相對(duì)的角中，并且兩個(gè)雙輻射源與這些攝像機(jī)結(jié)合，能夠?qū)ν瑫r(shí)放入的兩個(gè)物體的位置進(jìn)行明確的確定。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國(guó)外來(lái)華專(zhuān)利技術(shù)】
本專(zhuān)利技術(shù)總的涉及用于檢測(cè)觸屏或位置檢測(cè)系統(tǒng)內(nèi)的物體的位置的系統(tǒng)和方法以及用于其中的反向反射的(回射的)薄膜或棱鏡薄膜。特別是，本專(zhuān)利技術(shù)涉及用在觸屏或位置檢測(cè)系統(tǒng)中的低輪廓位置(low profile position)檢測(cè)系統(tǒng)，以及以較大的觀察角并且在入射角的大范圍內(nèi)明亮地反向反射的棱鏡薄膜。
技術(shù)介紹
一些與觸屏有關(guān)的位置檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)由放入的不透明的物體(例如手指、筆尖等)引起的輻射(例如，光)的中斷。這種系統(tǒng)一般利用安裝在該觸屏同一側(cè)的相對(duì)的角中的諸如LED或紅外發(fā)射器的輻射發(fā)射器。每個(gè)LED或紅外發(fā)射器光源在觸屏的范圍內(nèi)發(fā)射平行于視場(chǎng)表面的90°扇形圖案的光。正如美國(guó)專(zhuān)利4，507，557號(hào)所公開(kāi)的，反向反射的片材可以圍繞該觸屏的有效(實(shí)際)范圍的周邊設(shè)置。反向反射的片材一般設(shè)置成向后朝著原始源(originatingsource)反射從LED光源所接收的光。入射在該片材上的前表面上的光照射在反向反射的(反光的)元件上，并且沿著與入射方向名義上/標(biāo)稱(chēng)180度的方向通過(guò)該前表面往回反射。數(shù)字?jǐn)z像機(jī)設(shè)置在LED光源安裝同樣的相對(duì)的角，以檢測(cè)通過(guò)該觸屏的范圍反向反射的光，并且感測(cè)在這個(gè)輻射中的由不透明的物體引起的任何中斷的存在。關(guān)于在觸屏應(yīng)用和/或位置檢測(cè)系統(tǒng)中利用某些常規(guī)的反向反射的片材的一個(gè)問(wèn)題是臟物和/或潮氣(水分)可能穿過(guò)該結(jié)構(gòu)并不利地影響反向反射的片材的反向反射性。關(guān)于在觸屏應(yīng)用和/或位置檢測(cè)系統(tǒng)中利用某些常規(guī)的反向反射的片材的另一個(gè)問(wèn)題是在感興趣的整個(gè)區(qū)域(例如，檢測(cè)區(qū)域)中難以獲得一致的背景，不透明的物體在該背景上被對(duì)比。許多常規(guī)的反向反射的片材結(jié)構(gòu)提供不一致的背景并且有許多檢測(cè)信號(hào)很弱的部分，特別是在角區(qū)或角區(qū)附近。這使得在這些區(qū)域很難檢測(cè)不透明物體的運(yùn)動(dòng)。在工作中，放入/插入的物體的位置通常用三角測(cè)量確定。當(dāng)諸如手指末端的放A /插入物體中斷從LED光源或紅外發(fā)射器輻射的光束的圖案時(shí)，在被兩個(gè)數(shù)字?jǐn)z像機(jī)接收的反向反射的光的圖案中沿著水平軸線形成不連續(xù)的陰影。每個(gè)數(shù)字?jǐn)z像機(jī)沿著攝像機(jī)的視場(chǎng)的水平軸線的點(diǎn)(point)產(chǎn)生不連續(xù)的陰影自動(dòng)記錄為光強(qiáng)度中的傾斜/下降(dip)的信號(hào)。數(shù)字控制電路接收這些數(shù)字?jǐn)z像機(jī)的信號(hào)并且將該陰影的水平位置轉(zhuǎn)換成角度0:、02，該角度的頂點(diǎn)源于該數(shù)字?jǐn)z像機(jī)。由于數(shù)字?jǐn)z像機(jī)在觸屏的同一側(cè)的相對(duì)兩端分開(kāi)已知的距離D，放入的物體的Y坐標(biāo)可以利用公式y(tǒng)=D(l/tan 0 fl/tan 0 2)由數(shù)字控制電路計(jì)算，而X坐標(biāo)可以用x=y(l/tan 0 ^來(lái)計(jì)算。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
下面描述的本專(zhuān)利技術(shù)的實(shí)施例意圖不是排他的或?qū)⒈緦?zhuān)利技術(shù)限制在下面詳細(xì)描述的準(zhǔn)確的形式。而是，這些實(shí)施例選擇并描述成以便本領(lǐng)域的其他技術(shù)人員可以明白和理解本專(zhuān)利技術(shù)的原理和實(shí)踐。雖然這種現(xiàn)有的觸屏結(jié)構(gòu)一般適用于它們預(yù)定的目的，但是本申請(qǐng)人已經(jīng)觀察到這種觸屏結(jié)構(gòu)一次只能夠可靠地檢測(cè)單個(gè)觸摸。兩個(gè)觸摸在每個(gè)攝像機(jī)信號(hào)中產(chǎn)生兩個(gè)傾斜/眼高差(dip )，一個(gè)用于每個(gè)物體。由于在第二個(gè)攝像機(jī)信號(hào)中那個(gè)傾斜對(duì)應(yīng)第一個(gè)攝像機(jī)信號(hào)中給定的傾斜是不清楚的，因此得到的信號(hào)數(shù)據(jù)可能是不明確的，使得不能確定兩個(gè)放入的物體的坐標(biāo)位置的確定性。本專(zhuān)利技術(shù)的第一方面是在觸屏的平面內(nèi)布置(配置，排列collocation)源和檢測(cè)器兩者。這使垂直于該觸屏的平面的攝像機(jī)尺寸能夠最小化。源沿著攝像機(jī)的水平軸線的定位也使視差效果最大化。 本專(zhuān)利技術(shù)的第二方面涉及具有攝像機(jī)的位置檢測(cè)系統(tǒng)，該攝像機(jī)利用視差明確地確定放入物的位置。為此，該位置檢測(cè)系統(tǒng)包括攝像機(jī)，該攝像機(jī)設(shè)置成接收通過(guò)檢測(cè)區(qū)的電磁輻射，其產(chǎn)生表示圖像的信號(hào)；設(shè)置在靠近所述攝像機(jī)的兩個(gè)間隔開(kāi)的電磁輻射源，用于輸出覆蓋至少一部分檢測(cè)區(qū)的電磁輻射；以及沿著該檢測(cè)區(qū)的至少一部分周邊設(shè)置的棱鏡薄膜，該薄膜將來(lái)自所述兩個(gè)源的所述電磁輻射反向反射給所述攝像機(jī)。在這種結(jié)構(gòu)中，攝像機(jī)產(chǎn)生在檢測(cè)區(qū)的任何不透明的放入物體的雙(兩個(gè))圖像，根據(jù)該物體到攝像機(jī)的鏡頭的角度和距離，該圖像反過(guò)來(lái)允許數(shù)字處理器能夠進(jìn)行基于視差的該檢測(cè)區(qū)中的該物體的位置計(jì)算。如果兩個(gè)攝像機(jī)安裝在該觸屏的同一側(cè)的相對(duì)的角中，并且兩個(gè)雙輻射源以與這些攝像機(jī)組合使用，兩個(gè)同時(shí)放入的物體的位置能夠清楚地確定。可選地，如果希望只有一個(gè)觸摸能力，那么僅一個(gè)攝像機(jī)與雙輻射源組合是必需的。本申請(qǐng)人還觀察到現(xiàn)有技術(shù)的棱鏡薄膜的反向反射的性質(zhì)限制基于視差的位置計(jì)算的精度。這種計(jì)算精度隨著兩個(gè)電磁輻射源的之間分開(kāi)的距離而增加。但是現(xiàn)有技術(shù)的棱鏡薄膜具有用于有效反向反射的有限范圍的觀察角。因此，兩個(gè)輻射源間隔開(kāi)越遠(yuǎn)，視差圖像的一個(gè)或另一個(gè)或兩者變成越不明亮或越暗，并且信噪比變成越小。因此，本專(zhuān)利技術(shù)的第三方面是提供一種棱鏡薄膜，其沿著該薄膜的水平軸線在非常寬范圍的觀察角內(nèi)是明亮地反向反射的。為此，本專(zhuān)利技術(shù)的棱鏡薄膜包括多個(gè)三角形的立方體角反向反射元件，該三角形的立方體角反向反射元件具有二面角誤差ep e2和e3,使得一丨 e2關(guān)0，而e3 O。優(yōu)選| ei |和| e2 |在大約0. 02。和0. 20。之間。該多個(gè)三角形的立方體角反向反射元件的大約一半可以具有在大約0.02°和0.2°之間二面角誤差 e2，而剩余一半的多個(gè)三角形的立方體角反向反射元件具有在大約-0. 02°和-0. 20°之間二面角誤差ei、e2。此外，三角形的立方體角元件可以是具有大約8°和20°之間角度(canted)的比較平行邊(edge-more-parallel)。最后，為了進(jìn)一步增強(qiáng)寬范圍入射角的反向反射性，該棱鏡薄膜可以包括設(shè)置在反向反射的基質(zhì)的至少一部分上的金屬化層。在本專(zhuān)利技術(shù)的又一方面，描述一種棱鏡薄膜并且包括沒(méi)有固定的棱鏡薄膜，其具有包括多個(gè)三角形的立方體角反向反射元件的反向反射基質(zhì)；并且其中反向反射的光的圖案在0°和60°入射角處具有大于豎直伸展/傳播(spread)的水平的伸展/傳播(spread)。此外，在水平方向的伸展是豎直方向伸展的I. 5倍。在一個(gè)或多于一個(gè)前面的實(shí)施例中的棱鏡薄膜，其中該三角形立方體角元件的角度在-10°和-6°之間，而另一個(gè)實(shí)施例在-15°和-6°之間。在本專(zhuān)利技術(shù)的又一個(gè)實(shí)施例中，一種棱鏡薄膜包括沒(méi)有固定的棱鏡薄膜，其具有反向反射的基質(zhì)，該基質(zhì)包括多個(gè)三角形的立方體角反向反射元件。該反向反射的立方體角元件具有二面角誤差e2和e3，使得G1 ^ e2古0，而e3 ^ O。其中，多個(gè)三角形的立方體角元件具有在-10°和-6°之間的角度。從下面的詳細(xì)描述對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)本專(zhuān)利技術(shù)的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將變成很明白。但是，應(yīng)當(dāng)理解，本專(zhuān)利技術(shù)的優(yōu)選的詳細(xì)描述和各種實(shí)施例以及其他實(shí)施例以說(shuō)明的方式而不是限制的方式給出。在本專(zhuān)利技術(shù)的范圍內(nèi)可以進(jìn)行許多變化和修改而不脫離本專(zhuān)利技術(shù)的精神實(shí)質(zhì)，并且本專(zhuān)利技術(shù)包括所有的這種修改。附圖說(shuō)明 通過(guò)接合附圖參考本專(zhuān)利技術(shù)的優(yōu)選實(shí)施例的更詳細(xì)的描述，本專(zhuān)利技術(shù)的這些以及其他目的和優(yōu)點(diǎn)將更全面地理解和明白，其中圖I是根據(jù)本專(zhuān)利技術(shù)的多方面的觸屏系統(tǒng)的示意圖；圖2是根據(jù)本專(zhuān)利技術(shù)的圖I觸屏系統(tǒng)的剖視圖；圖3和圖4是根據(jù)本專(zhuān)利技術(shù)的棱鏡薄膜實(shí)施例的剖視圖；圖3a是根據(jù)本專(zhuān)利技術(shù)的棱鏡薄膜實(shí)施例的剖視圖；圖5是棱鏡薄膜的平面圖，具有如圖3和圖4所示的有角的立方體角反本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
【技術(shù)特征摘要】
【國(guó)外來(lái)華專(zhuān)利技術(shù)】...
【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：S·R·查普曼，S·布瑞哲，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：艾利丹尼森公司，耐克斯特控股有限公司，
類(lèi)型：
國(guó)別省市：
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