基于光的触摸屏幕制造技术

一种基于光的触摸屏幕，该触摸屏幕包括：多个红外发光二极管即LED，所述LED用于产生光束；至少一个LED选择器，所述至少一个LED选择器并与所述多个LED相连，用于以可控方式选择和取消所述多个LED中的一个或更多个；多个光电二极管接收器即PD接收器，用于测量光强度；至少一个PD选择器，所述至少一个PD选择器与所述多个PD接收器相连，用于以可控方式选择和取消所述多个PD接收器中的一个或多个；光学组件，所述光学组件用于投射所述多个LED发射的光束；以及与所述多个PD接收器相联的控制器，所述控制器(i)用于控制所述至少一个LED选择器；(ii)用于控制所述至少一个PD选择器；以及(iii)用于基于所述多个PD接收器的输出电流而由此确定物体的位置和速度。

【技术实现步骤摘要】
本申请是申请人为内奥诺德公司、专利技术名称为“基于光的触摸屏幕”的中国专利申请(申请号为201080006890.7(PCT/US2010/023429)，申请日为2010年2月8日)的分案申请。
本专利技术的领域为用于计算机的触摸屏幕。
技术介绍
传统的触摸屏幕是基于电容或电阻的。这些触摸屏幕向用户提供界面，通过这些界面，用户通过利用触笔或利用其手指在选定位置触摸屏幕而将输入信息输入到计算装置中。传统的触摸屏幕通常较大。当空间非常宝贵时，例如对于小型手持电子装置，传统的触摸屏幕仅仅限于用户输入少许信息。而且，当用户不使用触笔时，这些输入信息很难被精确地解析。传统的触摸屏幕还受限于它们能够识别的用户输入的类型。例如，传统的触摸屏幕不能区分轻敲击和重按压。传统的触摸屏幕不能识别在同一屏幕位置快速重复的敲击。传统的触摸屏幕不能识别连续跨越触摸屏幕的手指或触笔形成的姿势。因而，生产对于大屏幕和小屏幕来说都能够识别单次轻敲击、重复轻敲击、按压和姿势的触摸屏幕将会是有利的。
技术实现思路
本专利技术的各个方面涉及触摸屏幕，该触摸屏幕通过测量由红外发光二极管(LED)发出的光强度来操作。与基于电阻或电容的现有技术触摸屏幕不同，本专利技术的各个实施方式利用光束。LED和光电二极管(PD)接收器围绕触摸屏幕的周边分布。所述LED由微处理器控制以选择性地发光，所述PD接收器由所述微处理器控制以r>选择性地测量光强度。由所述LED发出的光通过透镜组件投射在所述触摸屏幕之上。穿入投射光中的物体阻碍一些光到达所述PD接收器。由所述PD接收器测量到的光强度的相应下降使得能够确定所述物体的位置。根据本专利技术的实施方式，所述透镜组件将光投射到位于所述触摸屏幕之上的多个高度的平行平面上。转而，由所述PD接收器测量到的光强度使得能够检测到触摸所述屏幕的物体以及在所述屏幕上方几乎触摸所述屏幕的物体。通过随着时间测量光强度，还能够确定几乎触摸所述屏幕的物体随着时间的运动。而且，确定随着时间的运动使得能够推导出物体的速度向量。本专利技术的触摸屏幕能够识别和区分通过用户手指进行的静止用户输入和基于运动的用户输入，其中包括在屏幕上的单次轻敲击、在屏幕上的多次轻敲击、在屏幕上的重按压、在屏幕上的多次重按压、方向姿势(例如在屏幕上向右的运动挥击)以及图形姿势(例如在以“s”或星号“*”形状在屏幕之上滑动手指)。本专利技术的触摸屏幕还能够识别同时地触摸屏幕的多于一个的物体的位置和运动。本专利技术的触摸屏幕既可以用作输入装置又可以用作输出显示装置。在本专利技术的一些实施方式中，由物体在触摸屏幕上形成的运动路径被转换成鼠标的相应运动并同样地输入到计算机。基于用户触摸的输入信息可以被记录在日志中并由数据处理器进行后处理。这种触摸屏幕的一个应用是基于触摸的临街窗户，其中来自过往行人的基于触摸的输入信息被记录在日志中并被分析以得出关于对临街陈列橱窗展示感兴趣的消费者的信息。在本专利技术的一些实施方式中，LED沿着所述触摸屏幕的两个相邻边缘布置，PD接收器沿着另两个相邻边缘布置。在本专利技术的其他实施方式中，在所述触摸屏幕的角部处布置四个LED，并且沿着所述边缘布置PD接收器。在本专利技术的一些实施方式中，所述LED作为矩阵连接至选择行的LED行驱动器和选择列的LED列驱动器。这样，指定的LED通过适当地设置其相应的行和列驱动器而被启动。这种连接显著地降低了所需的IO连接器的数量，由此降低了用于触摸屏幕的材料成本。类似地，所述PD接收器可以作为矩阵连接至PD行选择器和PD列选择器。因而，本专利技术提供了既适合于小型电子装置又适合于大型电子装置的触摸屏幕。使用本专利技术的触摸屏幕的装置(诸如移动电话)不需要键盘，因为触摸屏幕本身可以用作键盘。因而，根据本专利技术的一个实施方式提供了一种基于光的触摸屏幕，该触摸屏幕包括：用于显示屏幕的壳体；多个红外发光二极管即LED，所述多个红外发光二极管紧固在所述壳体上，用于产生光束；至少一个LED选择器，所述至少一个LED选择器紧固在所述壳体上并与所述多个LED相连，用于可控地选择和取消所述多个LED中的一个或多个；多个光电二极管接收器，即PD接收器，所述多个光电二极管接收器紧固在所述壳体上，用于测量光强度；至少一个PD选择器，所述至少一个PD选择器紧固在所述壳体上并与所述多个PD接收器相连，用于可控地选择和取消所述多个PD接收器中的一个或多个；光学组件，所述光学组件紧固在所述壳体上，用于将由所述多个LED发出的光束投射到所述壳体之上的基本平行的平面中；以及控制器，该控制器紧固在所述壳体上并与所述多个PD接收器相联，(i)用于控制所述至少一个LED选择器；(ii)用于控制所述至少一个PD选择器；和(iii)用于基于所述多个PD接收器的输出电流而由此确定穿过所述基本平行的平面中的至少一个平面的物体的位置和速度。另外，根据本专利技术的一个实施方式提供了一种用于基于光的触摸屏幕的方法，该方法包括：控制多个发光二极管即LED，以选择和取消所述LED中的至少一个，由此选定的LED发出红外光束；控制多个光电二极管接收器即PD接收器，以选择和取消所述PD接收器中的至少一个，由此选定的PD接收器测量接收到的光强度；以及基于所述多个PD接收器的输出电流确定阻碍来自所述PD接收器中的至少一个的光的物体的位置和速度。根据本专利技术的一个实施方式，还提供了一种触摸屏幕，该触摸屏幕包括：用于显示屏幕的壳体；多个传感器，所述多个传感器紧固在所述壳体上，用于感测触摸所述显示屏幕的物体的位置；以及控制器，该控制器紧固在所述壳体上并与所述多个传感器相联，用于作为输入接收由所述多个传感器感测的位置，并用于由此确定同时地触摸所述显示屏幕的两个或更多个物体的位置。附图说明从如下结合附图的详细描述将更完全地理解和评价本专利技术，在附图中：图1是根据本专利技术的一个实施方式的具有16个LED和16个PD的触摸屏幕的图；图2A至图2C是根据本专利技术的一个实施方式的检测同时地触摸屏幕的两个物体的触摸屏幕的图；图3A和图3B是根据本专利技术的一个实施方式的检测两个手指滑移运动的触摸屏幕的图；图4A至图4C是根据本专利技术的一个实施方式的检测被同时地触摸的显示的钢琴键盘的多个键的用于钢琴键盘模拟器的触摸屏幕的图；图5是根据本专利技术的一个实施方式的来自图1的触摸屏幕的电路图；图6本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于电子装置的触摸表面组件，该触摸表面组件包括:供反射物体从上方进行触摸输入的表面；投影仪，该投影仪将远离所述表面的方向上的光投射到所述表面上方的空域内；遮挡件，该遮挡件位于所述投影仪的前方并包括透明地形成在其上的多个可区分形状，以便在所投射的光内产生包含所述可区分形状的图案；位于所述投影仪的前方的透镜，该透镜将所投射的远离所述表面的光散布到所述表面上方的空域内，使得所述物体在适当地位于所述表面上方时反射光图案的至少一部分，所反射的这部分光图案包括由所述遮挡件产生的至少一个形状；以及指向所述表面上方的空域的照相机，该照相机捕获所述表面上方的空域的一个或多个图像，其中与所述照相机通信的控制器基于所述光图案的由所述物体反射的部分内的该至少一个形状的识别将所述物体映射到所述表面上的位置，所述至少一个形状由于其被所述物体反射而出现在由所述照相机捕获的所述一个或多个图像中。

【技术特征摘要】
2009.02.15 US 12/371,6091.一种用于电子装置的触摸表面组件，该触摸表面组件包括:
供反射物体从上方进行触摸输入的表面；
投影仪，该投影仪将远离所述表面的方向上的光投射到所述表面上
方的空域内；
遮挡件，该遮挡件位于所述投影仪的前方并包括透明地形成在其上
的多个可区分形状，以便在所投射的光内产生包含所述可区分形状的图
案；
位于所述投影仪的前方的透镜，该透镜将所投射的远离所述表面的
光散布到所述表面上方的空域内，使得所述物体在适当地位于所述表面
上方时反射光图案的至少一部分，所反射的这部分光图案包括由所述遮
挡件产生的至少一个形状；以及
指向所述表面上方的空域的照相机，该照相机捕获所述表面上方的
空域的一个或多个图像，其中与所述照相机通信的控制器基于所述光图
案的由所述物体反射的部分内的该至少一个形状的识别将所述物体映射
到所述表面上的位置，所述至少一个形状由于其被所述物体反射而出现
在由所述照相机捕获的所述一个或多个图像中。
2.根据权利要求1所述的触摸表面组件，其中所述控制器基于随着
时间捕获的一系列图像来识别由所述物体产生的姿势，其中不同的形状
出现在该序列的相应图像中。
3.根据权利要求1所述的触摸表面组件，其中所述遮挡件包括金属
板，其中所述形状以平板印刷方式蚀刻在该金属板上。
4.根据权利要求1所述的触摸表面组件，其中所述遮挡件包括具有
用于所述形状的开口的格栅。
5.根据权利要求1所述的触摸表面组件，其中所述投影仪以投射角
度远离所述表面指向，并且其中所述照相机被指向成与所述投影仪基本
对齐，从而所述照相机基本以所述投射角度捕获所述表面上方的空域的
所述一个或多个图像。
6.根据权利要求1所述的触摸表面组件，其中所述控制器进一步基
于出现在所捕获的所述一个或多个图像中的该至少一个形状的识别来确
定所述物体在所映射的位置上方的高度。
7.根据权利要求1所述的触摸表面组件，其中所述控制器基于出现
在所捕获的所述一个或多个图像中的该至少一个形状的识别和大小将所
述物体映射到所述表面上的二维位置。
8.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：芒努斯·格尔茨，托马斯·埃里克松，约瑟夫·沙因，
申请(专利权)人：内奥诺德公司，
类型：发明
国别省市：美国;US