[發(fā)明專利]基于光柵的紅外觸控屏系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910698630.3
• 申請日: 2019-07-31
• 公開（公告）號: CN110502145A
• 公開（公告）日: 2019-11-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 葉志成;傅翼斐
• 申請（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號: G06F3/041
• 分類號: G06F3/041;G06F3/042;G06F3/0354;G06F3/038
• 代理公司: 31317 上海恒慧知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙)
• 代理人: 張寧展<國際申請>=<國際公布>=<進入

一種基于光柵的紅外觸控屏系統(tǒng)，包括光學(xué)式觸控筆、顯示信息層、光譜過濾光學(xué)膜、光柵，波導(dǎo)層和光接收器。所述的光學(xué)式觸控筆同時發(fā)射出可見光和不可見光到觸控屏上，可見光用于標(biāo)識觸控位置，特定波長的不可見光通過波導(dǎo)層上的光柵衍射成為可在波導(dǎo)內(nèi)傳輸?shù)牟▽?dǎo)模，傳至光接收器作為觸控的檢測光。所述的光譜過濾光學(xué)膜具有反射可見光，透射不可見光的作用，可在減少大周期光柵衍射的同時不影響顯示光。本發(fā)明無需額外提供攝像頭，節(jié)約成本。檢測光是不可見光，提高了人機交互的用戶體驗。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及信息顯示技術(shù)領(lǐng)域的交互式觸控技術(shù)，特別是一種基于光柵的紅外觸控屏系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著各種終端的普及，人機交互方式也隨之興起，而顯示屏幕作為終端和人第一接觸媒介，屏幕交互觸控的方式也在發(fā)展，廣泛應(yīng)用在教學(xué)、會議、游戲等場景，觸控根據(jù)技術(shù)原理的不同有聲學(xué)式、光學(xué)式、電學(xué)式、壓力式四種變量感知方式。在這四種技術(shù)里面，大多都只能進行接觸式觸控，不能進行遠程非接觸式觸控，比如電學(xué)式的電阻屏和電容屏、壓力式的壓力傳感屏、聲學(xué)式的表面聲波屏、光學(xué)式的主動光源式紅外屏。既能做到接觸式，又能進行非接觸式的觸控屏系統(tǒng)大多都需要在上述接觸式屏幕系統(tǒng)外增加攝像頭系統(tǒng)，進行人機交互觸控位置的圖像識別。

攝像頭式的人機交互，雖然滿足了非接觸式觸控，但還是有缺陷，第一，人的活動范圍被局限在攝像頭的識別范圍，而且身體姿勢有要求，不能隨意遮擋識別目標(biāo)；第二，多用戶使用時增加了識別的難度，更加限制了活動范圍，這也給人機交互帶來了不便；第三，增加攝像頭和實時圖像處理系統(tǒng)的成本較高。

目前有一種基于光柵結(jié)構(gòu)與補償光源的光波導(dǎo)式光學(xué)觸控屏(專利申請?zhí)枺?01510220923.2)，其中雖然有提到紅外光作檢測光，但其紅外光是作為主動式光源使用，用于接觸式破壞，未涉及遠距離非接觸式的觸控交互，同時存在的問題是，紅外波段的光作為檢測光時，耦合光柵的周期較大，這導(dǎo)致光柵衍射較強，若光柵之前沒有可見光過濾，會因為衍射造成無法觀看。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于光柵的紅外觸控屏系統(tǒng)，該紅外觸控屏系統(tǒng)在集合接觸式和非接觸式觸控的同時，還具有節(jié)約成本，提升了用戶體驗的優(yōu)勢。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下：

一種基于光柵的紅外觸控屏系統(tǒng)，其特點在于包括光學(xué)式觸控筆、顯示信息層、光譜過濾光學(xué)膜、光柵、光波導(dǎo)層和光接收器，由所述的顯示信息層、光譜過濾光學(xué)膜、光柵、光波導(dǎo)層構(gòu)成觸控屏，所述的光學(xué)式觸控筆同時發(fā)射出特定波長的可見光和不可見光到所述的觸控屏上，所述的特定波長的不可見光是能被所述的光柵衍射成為可在所述的光波導(dǎo)層內(nèi)傳輸?shù)牟▽?dǎo)模的不可見光，傳至光接收器作為觸控的檢測光，轉(zhuǎn)化為顯示位置的電流信號。

所述的光學(xué)式觸控筆同時發(fā)出可見光和特定波長的不可見光，可見光用于標(biāo)識觸控位置，特定波長的不可見光作為觸控的檢測光。

所述的顯示信息層為投影的反射幕布或者非投影的顯示層。

所述的光譜過濾光學(xué)膜具有分別反射所述的可見光和透射所述的不可見光的作用。

所述的光譜過濾光學(xué)膜置于顯示信息層遠離用戶的一側(cè)面，與所述的顯示信息層貼合或不貼合。

所述的光波導(dǎo)層的材料是對不可見光透明的單層材料或多層材料，所述的光波導(dǎo)層的材料的折射率是單一的或漸變的。

所述的光波導(dǎo)層置于光譜過濾光學(xué)膜遠離用戶的一側(cè)面與所述的光譜過濾光學(xué)膜貼合或不貼合；若貼合，則所述的光波導(dǎo)層的材料的折射率不小于所述的光譜過濾光學(xué)膜折射率。

覆蓋在光波導(dǎo)層上的光柵的周期的大小滿足使所述的光學(xué)式觸控筆發(fā)出的至少一種不可見光成為波導(dǎo)檢測光。

所述的光柵覆蓋在所述的光波導(dǎo)層的任意一面或置于所述的光波導(dǎo)層中。