BR112012014042B1 - Sistema de detecção de posição e película prismática - Google Patents

Abstract

sistemas de detecção de posição para uso em telas sensíveis ao toque e película prismática usada nos mesmos é provido um sistema de detecção de posição de fonte de luz dual para uso em telas de toque que utiliza paralaxe para determinar a posição de um objeto de interposição, e uma película prismática que é retrorrefletiva de forma clara por um ângulo de entrada amplo para aperfeiçoar a exatidão da determinação de paralaxe da posição. o sistema de detecção de posição inclui ao menos uma câmara posicionada para receber radiação de luz percorrendo uma área de detecção e que gera um sinal representativo de uma imagem; duas fontes separadas de radiação de luz, as quais podem ser leds ou emissores de ir posicionados adjacentes à câmera para emitir radiação radiação de luz que cobre ao menos uma porção de uma área de detecção, e uma película prismática posicionada ao longo de uma periferia de ao menos uma porção da área de detecção que retro reflete a radiação de luz a partir das duas fontes para a câmera. a película prismática inclui uma pluralidade de elementos retrorrefletivos de canto de cubo triangular que tem erros de ângulo diédrico e1, e2, e e3 de tal modo que e1 ~ e2 (diferente) 0 e e3 ~ 0 para aperfeiçoar a eficiência da retrorreflexão da radiação de luz a partir de dois leds separados ou emissores de ir ao longo dos lados da área de detecção. se duas câmeras forem montadas em cantos opostos de um mesmo lado da tela sensível ao toque e duas fontes de radiação dual forem utilizadas em combinação com essas câmeras, uma determinação clara pode ser feita da localização de dois objetos simultaneamente interpostos.

Description

Referência Cruzada aos Pedidos Relacionados

[001] O presente pedido reivindica o benefício do Pedido Provisional de US 61/285.684 depositado em 11 de dezembro de 2009, e US 61/406.644 depositado em 26 de outubro de 2010, os quais são aqui incorporados integralmente mediante referência.

Campo da Invenção

[002] A presente invenção se refere geralmente a um sistema e método para detectar a posição de um objeto dentro de uma tela sensível ao toque ou um sistema de detecção de posição e uma película retrorrefletiva ou prismática usada desse modo. Mais especificamente, a invenção se refere a um sistema de detecção de posição de baixo perfil para uso em telas de toque ou sistemas de detecção de posição que empregam um grande espaçamento entre a fonte e o detector no plano da tela, e uma película prismática que é retrorrefletiva de forma clara em ângulos de observação maiores, e através de uma ampla faixa de ângulos de entrada.

Descrição do estado da técnica

[003] Alguns sistemas de detecção de posição relacionados às telas de toque detectam a interrupção de radiação (por exemplo, luz) por intermédio de um objeto opaco de interposição (por exemplo, um dedo, caneta etc. Tais sistemas geralmente utilizam transmissores de radiação tais como LEDs ou emissores de IR que são montados tipicamente em cantos opostos de um mesmo lado da tela sensível ao toque. Cada LED ou fonte de luz de emissor de IR transmite um padrão no formato de leque em 90° de luz através do campo da tela sensível ao toque, paralela à superfície do campo de visualização.

[004] Um material de metal laminado retrorrefletivo pode ser posicionado em torno do perímetro do campo ativo da tela sensível ao toque, conforme revelado na Patente dos Estados Unidos N° 4.507.557. O material de metal laminado retrorrefletivo é geralmente disposto para refletir a luz recebida a partir das fontes de luz de LED de volta em direção à fonte de origem. A luz incidente na superfície frontal do metal laminado incide sobre os elementos retrorrefletivos, e é refletida de volta para fora através da superfície frontal em uma direção nominalmente de 180 graus em relação à direção de incidência. Câmeras digitais são localizadas nos mesmos cantos opostos onde as fontes de luz de LED são montadas para detectar a luz retro refletida que passa através do campo da tela sensível ao toque e detecta a existência de qualquer interrupção nessa radiação por um objeto opaco.

[005] Um problema com o uso de certos materiais de metal laminado retrorrefletivo, convencionais em aplicações de tela sensível ao toque e/ou sistemas de detecção de posição, é que sujeira e/ou umidade podem penetrar na estrutura e afetar adversamente a retrorrefletividade do material de metal laminado retrorrefletivo. Outro problema com o material de metal laminado retrorrefletivo, convencional usado nas aplicações de tela sensível ao toque e/ou sistemas de detecção de posição é a dificuldade em obter um segundo plano uniforme por toda a área de interesse (por exemplo, a área de detecção), contra a qual o objeto opaco pode ser contrastado. Muitos modelos convencionais de material de metal laminado retrorrefletivo proporcionam um segundo plano não uniforme e têm porções, especialmente nas regiões de canto ou próximas a elas onde o sinal detectado é muito fraco. Isso dificulta a detecção do movimento do objeto opaco em tais áreas.

[006] Em operação, a posição do objeto de interposição é determinada tipicamente por triangulação. Quando um objeto de interposição tal como a ponta de um dedo interrompe o padrão dos feixes de luz radiados a partir das fontes de luz de LED ou emissores IR, uma sombra discreta é criada ao longo de um eixo horizontal no padrão da luz retro refletida recebida pelas duas câmeras digitais. Cada uma das câmeras digitais gera um sinal no qual a sombra discreta se alinha como uma intensidade de depressão em luz ao longo de um ponto do eixo horizontal do campo de visão da câmera. Um circuito de controle digital recebe esses sinais da câmera digital e converte a posição horizontal da sombra em ângulos θi, θ2 cujo vértice se origina com as câmeras digitais. Como as câmeras digitais são separadas por uma distância D conhecida em extremidades opostas de um mesmo lado da tela sensível ao toque, a coordenada y do objeto de interposição pode ser computada pelo circuito de controle digital utilizando-se a fórmula y = D/(1/tan θ1 + 1/tan θ2), e a coordenada x pode ser computada como x = y(1/tan θ1).

Breve Sumário da Invenção

[007] As modalidades da presente invenção descritas abaixo não pretendem ser exaustivas ou limitar a invenção às formas precisas reveladas na descrição detalhada seguinte. Mais propriamente, as modalidades são escolhidas e descritas de modo que outros versados na técnica possam considerar e entender os princípios e práticas da presente invenção.

[008] Embora tais configurações anteriores de tela sensível ao toque sejam geralmente adequadas para sua finalidade pretendida, o requerente observou que tais configurações de tela sensível ao toque podem detectar apenas de forma confiável um único toque de uma vez. Um toque duplo produzirá duas depressões em cada sinal digital, um para cada objeto. Como pode não ser evidente qual depressão no segundo sinal de câmera corresponde a uma determinada depressão no primeiro sinal de câmera, os dados de sinal resultantes podem ser ambíguos, impossibilitando a determinação com certeza da localização de coordenada dos dois objetos de interposição.

[009] Um primeiro aspecto da invenção é a colocação de ambos, fonte e detector, no plano da tela sensível ao toque. Isso permite que a dimensão da câmera perpendicular ao plano da tela seja minimizada. A localização da fonte ao longo do eixo longitudinal da câmera também maximiza os efeitos de paralaxe.

[0010] Um segundo aspecto da invenção se refere a um sistema de detecção de posição tendo câmeras que utilizam a paralaxe para determinar se forma clara a posição de um objeto de interposição. Com essa finalidade, o sistema de detecção de posição compreende uma câmera posicionada para receber a radiação eletromagnética percorrendo uma área de detecção que gera um sinal representativo de uma imagem; duas fontes espaçadas de radiação eletromagnética, posicionadas adjacentes à câmera para produzir radiação eletromagnética que se sobrepõe pelo menos a uma porção de uma área de detecção, e uma película prismática posicionada ao longo de uma periferia de ao menos uma porção da área de detecção que reflete para trás a radiação eletromagnética a partir das duas fontes para a câmera. Em tal configuração, a câmera gera uma imagem dupla de qualquer objeto opaco, de interposição na área de detecção o que por sua vez permite que um processador digital realize uma computação baseada em paralaxe da localização de um objeto na área de detecção com base no ângulo e distância do objeto a partir da lente da câmera. Se duas câmeras forem montadas em cantos opostos de um mesmo lado da tela sensível ao toque e duas fontes de radiação dual forem usadas em combinação com essas câmeras, uma determinação clara pode ser feita da localização de dois objetos simultaneamente interpostos. Alternativamente, se apenas uma capacidade de toque único for desejada, então apenas uma única câmera em combinação com uma fonte de radiação dual é necessária.

[0011] O requerente observou ainda que as propriedades retrorrefletivas das películas prismáticas da técnica anterior limitam a exatidão da computação de localização baseada em paralaxe. A exatidão de tais computações aumenta com a distância de separação entre duas fontes de radiação eletromagnética. Contudo, películas prismáticas da técnica anterior têm uma faixa limitada de ângulos de observação para retrorreflexão eficiente. Consequentemente, quanto mais afastadas estiverem as duas fontes, mais escura ou mais turva se torna uma ou outra, ou ambas, as imagens de paralaxe, e menor se torna a proporção de sinal/ruído.

[0012] Consequentemente, um terceiro aspecto da invenção é a provisão de uma película prismática que é retrorrefletiva de forma clara através de uma faixa incomumente ampla de ângulos de observação ao longo do eixo horizontal da película. Com essa finalidade, a película prismática da invenção inclui uma pluralidade de elementos retrorrefletivos de canto de cubo triangular tendo erros de ângulo diédrico e1, e2 e e3 de tal modo que ei ~ e2 ^ 0 e e3 ~ 0. Preferivelmente, |ei| e |e?| estão entre aproximadamente 0,02° e 0,20°. Aproximadamente metade da pluralidade de elementos retrorrefletivos de canto de cubo triangular pode ter erros de ângulo diédrico ei e e2 entre aproximadamente 0,02° e 0,20°, e a metade restante da pluralidade de elementos retrorrefletivos de canto de cubo triangular tem erros de ângulo diédrico ei e e2 entre aproximadamente -0,02° e -0,20°. Adicionalmente, os elementos de canto de cubo triangular podem ser de borda inclinada mais paralela entre aproximadamente 80° e 20°. Finalmente, para aperfeiçoar adicionalmente a retrorrefletividade em relação a uma ampla faixa de ângulo de entrada, a película prismática pode incluir uma camada metalizada disposta sobre ao menos uma porção do substrato retrorrefletivo.

[0013] Em um aspecto ainda adicional da presente invenção, uma película prismática é descrita e inclui uma película prismática que tem um substrato retrorrefletivo incluindo uma pluralidade de elementos retrorrefletivos de canto de cubo triangular; e em que o padrão de luz retro refletida tem uma dispersão horizontal maior do que uma dispersão vertical nos ângulos de entrada de 0° e 60°. Além disso, a dispersão na direção horizontal é de 1,5 vezes maiores do que na direção vertical.

[0014] Uma película prismática em uma ou mais das modalidades precedentes em que os elementos de canto de cubo triangular são inclinados entre -10° e -6° e em uma modalidade adicional entre -15° e -6°.

[0015] Em uma modalidade ainda exemplar adicional da invenção presentemente descrita, uma película prismática desprendida, inclui uma película prismática que tem um substrato retrorrefletivo incluindo uma pluralidade de elementos retrorrefletivos de canto de cubo triangular. Os elementos de canto de cubo, retrorrefletivos têm erros de ângulo diédrico e1, e2, e e3 de tal modo que ei ~ e2 ^ 0 e e3 ~ 0, em que os vários elementos de canto de cubo triangular são inclinados entre -10° e -6°.

[00i6] Outras características e vantagens da presente invenção se tornarão evidentes para aqueles versados na técnica a partir da descrição detalhada seguinte. Deve-se entender, contudo, que a descrição detalhada das várias modalidades e exemplos específicos, enquanto indicando modalidades preferidas e outras modalidades da presente invenção, é fornecida apenas como ilustração e não limitação. Muitas alterações e modificações dentro do escopo da presente invenção podem ser feitas sem se afastar de sua essência, e a invenção inclui todas as tais modificações.

Breve Descrição dos Desenhos

[0017] Esses, assim como outros objetivos e vantagens dessa invenção, se tornarão mais completamente entendidos e considerados mediante referência à descrição mais detalhada seguinte das modalidades exemplares presentemente preferidas da invenção em conjunto com os desenhos anexos, dos quais: A Figura 1 é uma vista esquemática de um sistema de tela sensível ao toque de acordo com os aspectos da presente invenção; A Figura 2 é uma vista em seção transversal do sistema de tela sensível ao toque da Figura 1 de acordo com a presente invenção; As Figuras, 3 e 4, são vistas em seção transversal de modalidades de película prismática de acordo com a presente invenção; A Figura 3a é uma vista em seção transversal de uma modalidade de película prismática de acordo com a presente invenção; A Figura 5 é uma vista plana da película prismática com um arranjo de elementos retrorrefletivos de canto de cubo inclinado conforme mostrado nas Figuras 3 e 4; A Figura 6 é uma vista plana de uma estrutura retrorrefletiva de canto de cubo inclinada exemplar de acordo com aspectos da presente invenção; A Figura 7 é uma vista plana de película prismática desprendida de elementos retrorrefletivos de canto de cubo inclinado conforme mostrado na Figura 6; A Figura 8 é uma vista em seção transversal da Figura 5 tomada ao longo da linha 9-9; A Figura 9 ilustra os erros de ângulo diédrico e1, e2, e3 presentes nas faces dos cantos de cubo da invenção; As Figuras 10A-10H são diagramas de pontos de cantos de cubo convencionais inclinados de bordas mais paralelas em 0°, 16° e -8° para ângulos de entrada (beta) de 0° e 60°; As Figuras 11A-11D são diagramas de pontos de cantos de cubo da invenção de borda inclinada mais paralela em 0° e 16° para ângulos de entrada (beta) de 0° e 60°; As Figuras 12A, 12C, 12E, 13A, 13C, 13E são padrões de retorno de luz, simulados gerados pela borda inclinada de cantos de cubo convencionais mais paralelas em 0° e 16° para ângulos de entrada (beta) de 0°, 60° e -8°; As Figuras 12B, 12D, 12F, 13B, 13D, 13F são padrões de retorno de luz, simulados gerados por cantos de cubo anômalos de acordo com o exemplo da borda inclinada da invenção mais paralela em 0° e 16° para ângulos de entrada (beta) de 0°, 60° e -8°; e A Figura 14 é um gráfico exemplar de sinal de câmera para diferentes tamanhos de tela tendo uma relação de aspecto de 16/9.

Descrição Detalhada da Invenção

[0018] A presente invenção é ilustrada agora em maior detalhe por intermédio da descrição detalhada seguinte que representa o melhor modo atualmente conhecido de realização da invenção. Contudo, deve-se entender que essa descrição não deve ser usada para limitar a presente invenção, mas mais propriamente é provida com o propósito de ilustrar as características gerais da invenção.

[0019] Uma desvantagem do uso de arranjos de prismas com inclinação positiva em uma tela sensível ao toque é o fenômeno de "cintilações". Em certos ângulos de entrada, a luz a partir do LED pode entrar na película prismática, rechaçar a partir de apenas duas das faces de canto de cubo e retornar à abertura da câmera. Isso cria um "pico" agudo no sinal de câmera naquele ângulo específico.

[0020] A presença de "picos" no sinal de câmera é indesejável. Assim, para muitas aplicações, é desejável escolher uma inclinação para a qual as cintilações apenas ocorrem em ângulos de entrada não vistos na geometria de tela sensível ao toque. Telas sensíveis ao toque típicas veem ângulos de entrada variando em até aproximadamente 60°. O gráfico seguinte mostra a localização das cintilações para telas sensíveis ao toque com a faixa retrorrefletiva perpendicular ao plano da tela. Para inclinações de +7° e +15,5°, se pode descobrir a localização das cintilações: 45° e 30°, respectivamente. Pode-se ver que nenhuma cintilação ocorre para os ângulos de entrada de interesse (0°- 60°), se a inclinação variar de aproximadamente -19° a -0,5°. De uma maneira similar, prismas com inclinação = +15,5° proporcionam uma cintilação em um ângulo de entrada de aproximadamente 30°.

[0021] Se a película retrorrefletiva estiver ligeiramente inclinada, de modo a não mais estar perpendicular ao plano da tela sensível ao toque, a localização da cintilação pode mudar de certo modo. Para ilustrar isso, o gráfico seguinte mostra a eficiência retrorrefletiva dos cantos de cubo triangular com várias inclinações, como uma função do ângulo de entrada (β) e ângulo de orientação (®s). Revestidos em branco estão os ângulos nos quais ocorrerá uma "cintilação". Revestidos em preto estão os ângulos encontrados na geometria de tela sensível ao toque. As quatro linhas pretas correspondem às diferentes inclinações da película retrorrefletiva (-30°, -10°, 10°, 30°). Os gráficos mostram que evitar cintilações no caso de um retrorefletor inclinado requer uma faixa mais estreita de inclinações. Por exemplo, uma tela sensível ao toque com película retro refletida inclinada em 10° evitará cintilações se a inclinação variar de aproximadamente -15° a aproximadamente 0°.

[0022] A Patente dos Estados Unidos 4.588.258 para Hoopman revela artigos retrorrefletivos tendo uma inclinação geralmente negativa produzindo ampla angularidade, quando utilizando conjuntos de pares combinados com os eixos de cubo dos cubos em cada par sendo inclinados em direção uns aos outros.

[0023] Para os propósitos desse pedido, certos termos são usados em um sentido específico conforme definido aqui e outros termos de acordo com a prática feita na indústria, tais como definições atuais da ASTM, por exemplo.

[0024] O pedido de patente dos Estados Unidos, número de série 12/351.913, intitulado "Retroreflector for use in touch screen applications and position sensing systems" depositado em 12 de janeiro de 2009 (tendo um inventor comum e atribuído ao mesmo cessionário que o presente pedido) é pelo presente incorporado mediante referência conforme necessário para um entendimento completo da presente invenção.

[0025] O termo "cubo" ou "elementos de canto de cubo"(também "prismas de canto de cubo" ou "cantos de cubo" ou "elementos retrorrefletivos de canto de cubo"), conforme aqui usado, inclui aqueles elementos consistindo em três faces que se cruzam mutuamente, cujos ângulos diédricos são geralmente da ordem de 90°, mas não necessariamente de exatamente 90°.

[0026] O termo "formato de cubo" conforme aqui usado significa a figura geométrica bidimensional definida pela projeção do perímetro de cubo na direção do raio principal refratado. Por exemplo, um cubo triangular tem um formato de cubo que é um triângulo.

[0027] O termo "erro de ângulo diédrico"conforme aqui usado se refere à diferença entre o ângulo diédrico efetivo e 90 graus. Cada elemento de canto de cubo tem três erros de ângulo diédrico, e1, e2 e e3. Para um canto de cubo inclinado com um formato de cubo que é um triângulo isóscele, adotamos uma convenção pela qual o rótulo e3 é atribuído ao ângulo diédrico entre as duas faces com o mesmo (porém invertido) formato.

[0028] O termo "substrato retrorrefletivo" conforme aqui usado significa uma espessura de um material tendo um arranjo de elementos de canto de cubo, macho ou fêmea, formado em uma sua segunda superfície. A primeira superfície pode ser plana, ou pode ser de outro modo irregular em um padrão geralmente correspondendo ao arranjo de elementos de canto de cubo na superfície posterior. Para os elementos de canto de cubo machos, a expressão "espessura de substrato" significa a espessura do material no qual descansam os elementos de canto de cubo. Para os elementos de canto de cubo, fêmeas, a expressão "espessura de substrato retrorrefletivo" significa a espessura total do material no qual os elementos de canto de cubo, fêmeas, formam cavidades.

[0029] O termo "eixo de cubo" como aqui usado significa um eixo central que é o tri-setor do espaço interno definido pelas três faces de intersecção de um elemento de canto de cubo. O termo "canto de cubo inclinado" conforme aqui usado significa um canto de cubo tendo seu eixo não perpendicular à superfície de metal laminado. A inclinação é medida como o ângulo entre o eixo de cubo e a normal da superfície de metal laminado. Observa-se que quando houver inclinação, uma vista plana perpendicular à superfície de metal laminado mostra os ângulos de face no ápice nem todos em 120 graus.

[0030] O termo "angularidade de entrada" conforme aqui usado significa o ângulo entre o eixo de iluminação e o eixo ótico (eixo de retrorefletor). O ângulo de entrada é medido entre o raio incidente e o eixo de retrorefletor. O ângulo de entrada é uma medida apenas da quantidade através da qual um raio incidente é inclinado em relação ao eixo de retrorefletor e não se refere à sua normal.

[0031] O termo "inclinação de face mais paralela" (ou "inclinado em uma direção de face mais paralela" ou "inclinado em uma direção de face mais paralela") e "inclinação de borda mais paralela" conforme aqui usado se refere ao posicionamento do cubo em relação ao raio refratado principal. Quando os ângulos entre as faces de cubo e o raio refratado principal não são todos iguais a 35, 36°, o cubo é de "face mais paralela" ou de "borda mais paralela" dependendo de se a face do ângulo com relação ao raio refratado principal que é mais diferente de 35,26° é respectivamente maior ou menor do que 35,26°. No caso de metal laminado ou outros retrorrefletores para os quais o raio refratado principal é nominalmente perpendicular à superfície frontal do retrorefletor, então para cubos de face mais paralela a face de cubo selecionada também será mais paralela à superfície frontal do refletor do que qualquer face de um cubo não inclinado.

[0032] Um sistema de detecção de posição exemplar 100 de acordo com os aspectos da presente invenção é ilustrado na Figura 1. A Figura 1 ilustra uma vista plana de um display 102 (por exemplo, um display de computador, um display de tela sensível ao toque, etc.) tendo uma área de tela ou campo de visualização 104 circundado por um quadro em relevo ou borda 106. Embora mostrado no contexto de um display de computador, o sistema de detecção de posição 100 pode ser usado em qualquer tipo de sistema ótico de detecção de posição. A superfície interna da borda 106, que geralmente é substancialmente perpendicular ao campo de visualização 104 da tela de exibição 102 é provida com uma película prismática (também referida aqui como película retrorrefletiva 108). A película prismática 108, que é discutida em detalhe abaixo, proporciona uma superfície retrorrefletiva em torno de ao menos uma porção do campo de visualização 104 (também referida aqui como um campo de detecção). Isto é, a película prismática 108 proporciona uma superfície que reflete a radiação a partir de uma fonte de radiação de origem de volta para a fonte de origem.

[0033] A composição da película prismática 108 pode ser aplicada diretamente ao quadro 106 através do uso de um adesivo ou outro meio de fixação, ou pode ser fabricada primeiro na forma de uma fita adesiva, a qual é subsequentemente aplicada à superfície interna da borda 106. É desejável alinhar a película prismática de tal maneira que um plano de angularidade de entrada máxima associado à película prismática seja substancialmente paralelo ao campo de visualização, ao campo de detecção e/ou ao display para otimizar possível detecção de um objeto na área de interesse. Conforme discutido mais completamente abaixo, a película prismática 108 compreende uma película retrorrefletiva tendo múltiplas camadas, em que uma das camadas inclui uma pluralidade de elementos retrorrefletivos de canto de cubo triangular que refletem a radiação de chegada. Em uma modalidade alternativa, a película pode incluir apenas uma única camada que inclui uma pluralidade de elementos retrorrefletivos de canto de cubo triangular. Os cantos de cubo triangular podem ter uma inclinação negativa variando entre -10° e -6°.

[0034] As modalidades da presente invenção descritas abaixo não pretendem ser exaustivas ou limitar a invenção às formas precisas reveladas na descrição detalhada seguinte. Mais propriamente, as modalidades são escolhidas e descritas de modo que outros versados na técnica possam considerar e entender os princípios e práticas da presente invenção.

[0035] O sistema de detecção de posição 100 mostrado na Figura 1 inclui ainda duas fontes de radiação dual 110, 112, cada uma das quais inclui duas fontes pontuais separados (ou substancialmente fontes pontuais) 111a, 111b e 113a, 113b. A primeira fonte de radiação dual 110 pode ser disposta em um canto do campo de visualização 104 e a segunda fonte 112 pode ser disposta em outro canto do campo de visualização 104. Em uma modalidade preferida, a primeira fonte e a segunda fonte de radiação dual 110, 112 são montadas ao longo de um mesmo lado 114. Conforme mostrado na Figura 1, o lado 114 pode não ser provido com a película prismática 108, a qual é provida nos outros três lados do display 102. Aqueles de conhecimento comum na técnica considerarão prontamente que a localização exata das fontes de radiação dual 110, 112 pode variar dependendo de uma variedade de considerações de modelo, incluindo ambiente, aplicação etc. Similarmente, aqueles de conhecimento comum na técnica considerarão que o perímetro inteiro do campo de visualização pode ser envolvido pela película prismática 108.

[0036] As fontes de radiação dual 110, 112 em conjunto iluminam o campo de visualização inteiro 104 com radiação, que se estende em uma direção paralela ao plano do campo de visualização 104. As fontes de radiação dual podem prover qualquer espectro desejável de radiação eletromagnética. Isto é, as fontes de radiação podem ser selecionadas para operar em qualquer faixa de frequência desejada ou em qualquer comprimento de onda desejado. Por exemplo, as fontes podem ser uma fonte de radiação infravermelha, radiação de radiofrequência, radiação de luz visível, diodo de emissão de luz (LED), laser, emissor IR etc. Em uma modalidade preferida, as fontes pontuais 111a, 111b e 113a, 113b das fontes de radiação dual 110, 112 são diodos de emissão de luz infravermelha.

[0037] A película prismática 108 provida em torno do perímetro do campo de visualização reflete a radiação infravermelha de volta em direção às fontes de origem respectivas conforme é indicado pelas setas dentro do campo de visualização. Assim, por exemplo, os raios duais de radiação infravermelha com origem a partir das fontes pontuais 111a, 111b da fonte 110 se estendem no sentido para fora para o lado da tela de exibição e são refletidos em 180° para retornar para a fonte 110; como mostrado na Figura 1. A radiação eletromagnética é refletida no sentido para trás em direção à sua fonte pela película prismática 108. Uma ou mais das camadas que se sobrepõem aos elementos retrorrefletivos de canto de cubo triangular da película prismática 108 funcionam para permitir a maior parte da radiação infravermelha através (por exemplo, uma transmissão de passagem dupla de aproximadamente 74% a aproximadamente 100%) e substancialmente bloqueiam a luz visível, que proporcionam à película uma aparência de escuridão. Esses aspectos da invenção serão discutidos adicionalmente abaixo.

[0038] As fontes pontuais 111a, 111b e 113a, 113b das fontes de radiação dual 110, 112 são dispostas simetricamente ao longo de um eixo horizontal H1 em qualquer lado das lentes 115 e 116, respectivamente (conforme é mostrado na Figura 2), por razões que se tornarão evidentes em seguida. O eixo H1 é coplanar com o eixo longitudinal H2 da película prismática 108. As lentes 115 e 116 são dispostas adicionalmente na frente das câmeras 117, 118, respectivamente. As lentes 115 e 116 focalizam a radiação retro refletida sobre um dispositivo de captura de imagem das câmeras 117 e 118. As fontes pontuais 111a, 111b e 113a, 113b são posicionadas a uma distância x distante das lentes 115, 116 conforme indicado na Figura 2. Na modalidade preferida a distância x está preferivelmente entre aproximadamente 1 e 6 milímetros para telas sensíveis ao toque cujo lado mais longo varia de entre aproximadamente 17 a 30 polegadas por razões discutidas em detalhe, a seguir. Mais preferivelmente, a distância x está entre aproximadamente 2 e 4 milímetros para as telas sensíveis ao toque de tais tamanhos. As câmeras 117, 118 podem ser câmeras de varredura de linha e/ou câmeras de varredura de área. O dispositivo de captura de imagem das câmeras 117, 118 pode incluir um sensor de dispositivo acoplado à carga (CCD) que é formado por um arranjo de elementos fotossensíveis (por exemplo, pixels). Uma câmera de varredura de linha geralmente adquire uma imagem em uma única linha de pixels. Uma câmera de varredura de área, como uma câmera convencional, inclui um sensor CCD (normalmente de forma retangular) de pixels que gera dois quadros dimensionais correspondendo ao comprimento e largura da imagem adquirida. A radiação refletida passa através das lentes correspondentes (por exemplo, lente 115 ou lente 116, dependendo da localização da fonte de irradiação) e forma uma imagem de um objeto detectado pelo sensor CCD. O sensor CCD converte a radiação detectada em um arranjo de fotodiodo em um sinal elétrico e emite a quantidade medida. Uma única linha de varredura de uma câmera de varredura de linha pode geralmente ser considerada como um mapeamento unidimensional da claridade relacionada a cada ponto único de uma linha observada. Uma varredura linear gera uma linha, mostrando no eixo y a claridade de cada ponto fornecida em níveis de cinza (por exemplo, de 0 a 255 níveis para um sensor CCD de 8 bits ou a partir de 0 a 1023 para um sensor CCD de 10 bits). As saídas das câmeras 117, 118 podem ser processadas por uma unidade de controle 119. A unidade de controle 119 inclui um processador digital que processa os sinais de saída recebidos a partir das câmeras em sinais indicativos da posição de coordenadas x e y do objeto 109 por intermédio de um algoritmo de paralaxe. Aqueles de conhecimento comum na técnica considerarão prontamente que uma varredura realizada a partir de uma câmera de area gerará um mapeamento bidimensional da claridade relacionada a cada ponto da área observada.

[0039] A operação do sistema de detecção de posição 100 é mais bem-entendida com referência às Figuras 1 e 2, as quais serão explicadas primeiramente com referência à fonte de radiação dual 110. A fonte de radiação dual 110 emite dois feixes de radiação infravermelha a partir de seu par de fontes pontuais 111a, 111b. O campo de visualização 104 tem uma película prismática 108 ao longo de três lados do quadro 106, em que ambas as fontes pontuais 111a, 111b são direcionadas. Os dois feixes diferentes de radiação infravermelha gerados pelas fontes pontuais 111a, 111b atingem um objeto 109, interposto dentro do campo de visualização 104 em diferentes ângulos devido ao seu deslocamento 2x a partir um do outro, criando duas sombras do objeto 109 localizado em qualquer um dos lados do objeto 109. Os dois feixes de radiação infravermelha atingindo a película prismática 108 são refletidos de volta para a câmera de varredura de linha 117. A radiação infravermelha passa através da lente 115 para a câmera de varredura de linha 117, a qual por sua vez focaliza uma imagem no CCD da câmera que inclui uma imagem do objeto de interposição 109 e as sombras flanqueando o mesmo.

[0040] O total de separação entre o objeto 109 e as sombras flanqueando o mesmo ao longo do eixo horizontal H1 é linearmente proporcional à distância entre o objeto 109 e as fontes de luz de ponto 111a, 111b, sendo maior quando o objeto 109 está mais próximo das fontes de luz de ponto 111a, 111b e menor quando o objeto 109 está mais distante. O valor da distância de separação das sombras de flanco também é proporcional à distância 2x entre as fontes de luz de ponto 111a, 111b. A distância entre o objeto 109 e a frente da lente 115 pode ser computada com exatidão se a distância 2x for conhecida por intermédio de um algoritmo de paralaxe a partir da quantidade de separação observada entre o objeto 109 e suas sombras de flanco. A câmera de varredura de linha proporcional gera uma imagem de linha correspondente que corresponde à imagem ao longo do eixo longitudinal H2 da película prismática 108, tendo um valor de claridade digitalizada que depende da resolução da câmera de varredura de linha para os diversos pontos ao longo da linha do escâner. Para qualquer posição na imagem de linha que não recebe radiação um valor lógico 0 é gerado. Por exemplo, se um objeto opaco 109, tal como uma caneta ou um dedo humano, entra no campo de visualização, uma sombra é lançada sobre a lente e sobre a câmera de varredura de linha correspondente, que resulta em muito pouca ou nenhuma carga sendo detectada pela câmera de varredura de linha para aquele pixel específico ou área de pixels. Nos locais onde a radiação é detectada, a radiação descarrega um sensor CCD correspondente associado com a câmera de varredura de linha, que gera um valor de sinal substancialmente maior dependendo da resolução da câmera de varredura de linha. A combinação da imagem do objeto 109, com a sombra de flanco do mesmo, gera uma depressão ou calha no sinal de imagem gerado pela câmera 117 (ou até mesmo três depressões ou calhas discretas) cuja amplitude ao longo do eixo H2 pode ser convertida em uma distância entre o objeto 109 e as fontes de radiação de ponto 111a, 111b pelo processador digital do circuito de controle 119 por intermédio de um algoritmo de paralaxe (ou uma tabela de consulta gerada por tal algoritmo). Adicionalmente, o ângulo θi pode ser determinado pelo processador digital do circuito de controle 119 a partir do local do ponto médio da depressão (ou grupo de depressões) ao longo do eixo horizontal da CCD da câmera ii7. Portanto, a localização de um único objeto de interposição i09 pode ser completamente determinada por uma única câmera ii7 em combinação com a fonte de radiação dual ii0 e o processador digital do circuito de controle ii9. Embora a determinação possa ser inicialmente em coordenadas polares, a conversão para coordenadas cartesianas X, Y é facilmente implementada. Além disso, se for provida uma combinação de duas fontes de radiação dual ii0, ii2 e câmeras de varredura de linha ii7, ii8, como ilustrado na Figura i, e operadas simultaneamente, então a posição X e Y de dois objetos de interposição simultaneamente pode ser determinada de forma clara, uma vez que apenas uma combinação de uma câmera e fonte de luz dual é necessária para determinar as coordenadas X, Y de um único objeto de interposição.

[004i] A película prismática (também referida aqui como a película retrorrefletiva) i08 será discutida agora. Com referência à Figura 3, uma película prismática exemplar i08 de acordo com aspectos da presente invenção é ilustrada na vista em seção transversal. A película prismática i08 inclui um primeiro substrato i20 que tem uma primeira superfície i22 e uma segunda superfície i24. A primeira superfície i22 (também referida como a superfície frontal) da película prismática i08 é geralmente plana (e tipicamente lisa). A segunda superfície 124 também é geralmente plana e é fixada a um segundo substrato 126.

[0042] O segundo substrato 126 tem uma primeira superfície 128 e uma segunda superfície 130. Conforme mostrado na Figura 3, a primeira superfície 128 do segundo substrato 126 é geralmente plana (e tipicamente lisa) e geralmente confronta a segunda superfície 124 do primeiro substrato 120. A segunda superfície 130 do segundo substrato 126 também é geralmente plana e é fixada a um substrato retrorrefletivo 132.

[0043] O primeiro e o segundo substrato 120, 126 podem ser compreendidos de um material, tal como um polímero que tem um elevado módulo de elasticidade. O polímero pode ser selecionado de uma ampla variedade de polímeros, incluindo, mas não limitado aos policarbonatos, poliésteres, poliestirenos, poliarilatos, copolímeros de estireno-acrilonitrila, uretano, ésteres de ácido acrílico, ésteres de celulose, nitritos etilenicamente insaturados, acrilatos de epóxi duro, acrílicos e semelhantes, polímeros de policarbonato e acrílico sendo preferidos. Preferivelmente, o primeiro e segundo substratos são coloridos e/ou têm uma tinta distribuída uniformemente por todo o primeiro, e segundo, substratos. Em uma modalidade, o primeiro substrato 120 tem uma tinta vermelha distribuída por todo o mesmo e o segundo substrato 126 tem uma tinta azul distribuída por todo o mesmo. Em outra modalidade, o primeiro substrato 120 tem uma tinta azul distribuída por todo o mesmo e o segundo substrato 126 tem uma tinta vermelha distribuída por todo o mesmo. O primeiro, e o segundo, substratos 120 e 126 têm tinta distribuída uniformemente por todos os mesmos. Aqueles de conhecimento comum na técnica considerarão prontamente que aspectos da presente invenção incluem o uso de qualquer cor desejável, ou combinação de cores, para obter a funcionalidade desejada, aparência estética etc., discutidos aqui. Por exemplo, os substratos 120, 126 podem ter diferentes tintas coloridas distribuídas completamente por eles. Vide, por exemplo, os pedidos publicados dos Estados Unidos 20030203211 e 20030203212 (atribuídos ao mesmo cessionário do presente pedido) que são aqui incorporados mediante referência conforme é necessário para um entendimento completo da presente invenção.

[0044] Os substratos são preferivelmente escolhidos para serem altamente transparentes em comprimentos de onda de infravermelho e não transparentes em comprimentos de onda de luz visível, que proporcionará uma aparência substancialmente preta. O segundo plano claro provido pela película é feito preferivelmente de modo a ser claro e uniforme, conforme razoavelmente possível, para permitir a detecção de um objeto 109 dentro do campo da película prismática 108 (por exemplo, o campo de visualização 104).

[0045] O substrato retrorrefletivo 132 tem uma primeira superfície 134 e uma segunda superfície 136. Conforme mostrado na Figura 3, a primeira superfície 134 é geralmente plana (e tipicamente lisa) e geralmente confronta a segunda superfície 130 do segundo substrato 126. A segunda superfície 136 inclui, ou de outro modo define, uma pluralidade de elementos retrorrefletivos de canto de cubo 140 e pode ser confrontada com um adesivo 143 para uso em uma aplicação. O substrato retrorrefletivo 132, incluindo os elementos de canto de cubo 140 formados nesse lugar, pode ser compreendido de um material plástico transparente, tal como um polímero que tem um elevado módulo de elasticidade. O polímero pode ser selecionado a partir de uma ampla variedade de polímeros, incluindo, mas não limitado aos policarbonatos, poliésteres, poliestirenos, poliarilatos, copolímeros de estireno-acrilonitrila, uretano, ésteres de ácido acrílico, ésteres de celulose, nitritos etilenicamente insaturados, acrilatos e epóxi duro, acrílico, e semelhantes, com polímeros de policarbonato e acrílico sendo preferidos.

[0046] A película prismática da Figura 3a provê uma película de camada de sinal ao contrário da película de múltiplas camadas conforme provida nas Figuras 3 e 4. Para conveniência, numerais de referência similares são usados na descrição da modalidade da Figura 3a. Uma película prismática exemplar 108 de acordo com aspectos da presente invenção é ilustrada na vista em seção transversal. O substrato retrorrefletivo 132 tem uma primeira superfície 134 e uma segunda superfície 136. Conforme mostrado na Figura 3a, a primeira superfície 134 é geralmente plana (e tipicamente lisa). A segunda superfície 136 inclui, ou de outro modo define, uma pluralidade de elementos retrorrefletivos de canto de cubo 140, e pode ser confrontada com um adesivo 143 para uso em uma aplicação. O substrato retrorrefletivo 132, incluindo os elementos de canto de cubo 140 formados nesse lugar, pode ser compreendido de um material de plástico transparente, tal como um polímero que tem um elevado módulo de elasticidade.

[0047] Em outra modalidade ilustrada na Figura 4, o primeiro e o segundo substrato 120, 126 podem ser substituídos por um único substrato 150. O substrato 150 tem uma única película de camada de tinta para absorver a luz visível com uma superfície frontal 152 e uma superfície posterior oposta 154. A superfície posterior 154 confronta o substrato retrorrefletivo 132, conforme discutido acima com relação ao segundo substrato. A superfície frontal 152 é geralmente lisa. Em uma modalidade, o substrato 150 é de cor preta. Os benefícios associados a uma única camada de tinta são o de fazer a estrutura de película total mais fina e aumentar a uniformidade de transmissão através da camada de tinta única 150.

[0048] Em uma modalidade preferida, o substrato retrorrefletivo 132, incluindo os elementos de canto de cubo formados nesse lugar, é feito de acrílico, por exemplo, um material de acrílico tendo um índice de refração de aproximadamente 1,49. Evidentemente, outros materiais adequados tendo um índice de refração superior ou inferior podem ser empregados sem se afastar do escopo da presente invenção. Os elementos de canto de cubo podem ser formados dentro de, ou como uma parte integral do substrato utilizando, por exemplo, quaisquer dos métodos descritos nas Patentes dos Estados Unidos 6.015.214 (RE 40.700) e 6.767.102 (RE 40.455) (atribuídas ao mesmo cessionário do presente pedido) que são aqui incorporados mediante referência conforme necessário para um entendimento completo da presente invenção.

[0049] Conforme descrito mais completamente abaixo, o índice refrativo do substrato, o tamanho e inclinação dos elementos de canto de cubo podem ser selecionados para prover uma retrorrefletividade e uniformidade desejadas. Embora a presente invenção esteja sendo descrita com relação aos elementos de canto de cubo que são formados integralmente como parte do substrato, deve-se considerar que a presente invenção é aplicável aos elementos de canto de cubo que são formados separadamente (por exemplo, mediante fundição ou moldagem) a partir do substrato e ligados ao substrato.

[0050] Os vários elementos de canto de cubo 140 são metalizados 142, com um metal adequado, tal como alumínio, prata, níquel, ouro ou semelhante. Tal metalização pode ser provida mediante deposição (por exemplo, pulverização catódica ou deposição a vácuo) de uma película de metal sobre as superfícies dos elementos de canto de cubo. O lado de canto de cubo metalizado do substrato pode ser revestido com, ou de outro modo embutido em um adesivo 143 (formando, por exemplo, um produto similar a uma fita conspícua). A metalização dos elementos de canto de cubo permite que o display seja limpo e de outro modo não esteja sujeito aos contaminantes e/ou umidade que poderiam ter efeitos prejudiciais na retrorrefletividade da película retrorrefletiva 108. A Patente dos Estados Unidos 7.445.347 (atribuída ao mesmo cessionário do presente pedido) é aqui incorporada mediante referência conforme necessário para um entendimento completo da presente invenção.

[0051] Com referência agora às Figuras 5-8 e continuando com referência à Figura 3, a película retrorrefletiva 108 inclui uma pluralidade de elementos de canto de cubo individuais 140 (Figura 3) que são arranjados no, ou de outro modo formados como um arranjo 200 (Figura 5. Cada elemento de canto de cubo 140 é formado por três faces substancialmente, mas não completamente perpendiculares 202 que se encontram em um ápice 204. As faces se cruzam nas bordas diédricas 206. Os ângulos nas bordas diédricas 206, entre as faces mutuamente cruzadas 202 são comumente referidas como ângulos diédricos. Em um elemento de canto de cubo geometricamente perfeito, cada um dos três ângulos diédricos tem exatamente 90°. Contudo, na presente invenção, um padrão de erros específico é deliberadamente incorporado em dois dos três ângulos diédricos para aperfeiçoar a claridade da radiação detectada retro refletida ao longo do eixo longitudinal da película prismática 108, conforme será descrito em detalhe a seguir.

[0052] Conforme ilustrado na Figura 6, cada elemento de canto de cubo 140 tem um formato de cubo triangular com três bordas de base 210. Na presente modalidade, cada elemento de canto de cubo 140 tem um formato de cubo de triângulo isóscele, onde duas das bordas de base (por exemplo, bordas de base tendo comprimentos a e b) têm aproximadamente o mesmo comprimento. Alternativamente, um ou mais dos elementos de canto de cubo 140 pode ter um formato de cubo triangular não isóscele. Como as bordas de base 210 do elemento de canto de cubo 140 são lineares e estão em um plano comum, um arranjo das mesmas é definido mediante intersecção de conjuntos de ranhuras. Conforme mostrado na Figura 5, cada elemento de canto de cubo 140 é definido por três ranhuras no formato de V 212, 214, 216 os quais são individualmente um membro de três conjuntos de ranhuras que cruzam o arranjo 200 em um padrão de intersecção para formar pares combinados de elementos de canto de cubo. Normalmente todos os três conjuntos de ranhura são cortados na mesma profundidade, mas um ou mais conjuntos de ranhuras podem ser verticalmente deslocados (isto é, cortados mais rasos ou profundos com relação aos outros). Além disso, um dos conjuntos de ranhuras pode ser deslocado horizontalmente, fazendo com que o formato de cubo seja diferente de um triângulo. Tais cubos ainda são considerados cantos de cubo triangular e estão dentro do escopo dessa invenção. Na modalidade ilustrada na Figura 6, faces adjacentes aos lados a e b têm um semiângulo de ranhura de aproximadamente 38,5 graus (por exemplo, 38,5211 graus), enquanto a face adjacente ao lado c tem um semiângulo de ranhura de aproximadamente 28,3 graus (por exemplo, 28,2639 graus).

[0053] O arranjo 200 pode ser replicado várias vezes, por exemplo, em ladrilhos aproximadamente quadrados de um tamanho desejado. Na modalidade preferida, tais ladrilhos

[0054] são providos em um arranjo linear conforme ilustrado na Figura 7 cujo eixo longitudinal corresponde ao eixo longitudinal da faixa de película 108 disposta em torno da borda 106 do sistema de detecção de posição 100 mostrado na Figura 1. Metal laminados com um ladrilho ou múltiplos ladrilhos todos tendo a mesma orientação de canto de cubo são referidas como metal laminados não fixadas.

[0055] Nas películas prismáticas, um elemento de canto de cubo é geralmente usado com ao menos um outro elemento de canto de cubo como parte de um par combinado e comumente é usado com um arranjo de tais elementos. Tal arranjo é mostrado nas Figuras 5-7, e tal par combinado é mostrado em seção transversal na Figura 8. Os elementos de canto de cubo ilustrados nas Figuras 6 e 8 e repetidos nos arranjos das Figuras 5 e 7 são preferivelmente inclinados na direção de borda mais paralela entre aproximadamente 8° e 24°, e são mais preferivelmente inclinados na direção de borda mais paralela entre aproximadamente 12° e 20°. Em uma modalidade exemplar adicional os elementos de canto de cubo triangular são inclinados entre -10° e -6° e em outra modalidade entre -15° e -6°. Nas modalidades exemplares precedentes, cada elemento de canto de cubo é inclinado na direção de borda mais paralela 15,5°. Adicionalmente, cada elemento de canto de cubo tem preferivelmente uma profundidade de cubo entre aproximadamente 0,006 e 0,0055 e mais preferivelmente 0,002 e 0,0045 polegadas. Nessa modalidade exemplar, cada elemento de canto de cubo tem uma profundidade de cubo de 0,00325 polegadas.

[0056] Conforme discutido acima, um aspecto da presente invenção se refere à provisão de uma película retrorrefletiva que tem um elevado valor de claridade. Consequentemente, metal laminado prismática altamente refletiva é utilizada para atingir esse objetivo. Contudo, a escolha de metal laminado prismática compromete potencialmente o desejo de uniformidade. A geometria de um display de tela sensível ao toque típico é tal que os ângulos de entrada variam de 0 a 60 graus. Aqueles de conhecimento comum na técnica considerarão prontamente que essa é uma faixa muito ampla através da qual se pode manter a claridade uniforme com metal laminado prismática. Como os ângulos de observação também variam, cuidado específico deve ser tomado na seleção da geometria e tamanho do cubo para obter uma combinação de elevada claridade e boa uniformidade.

[0057] Para aplicações de metal laminado, prismático, prismas de canto de cubo triangular são mais comumente usados, porque eles podem ser diretamente usinados em um substrato utilizando técnicas predominantes ou convencionais de torneamento de diamante. Um algoritmo foi desenvolvido para simular a claridade de sinal e uniformidade como uma função da geometria e tamanho para cantos de cubo triangular isósceles cortados com profundidades iguais de ranhura. Para esses cantos de cubo, a geometria e o tamanho são completamente determinados por dois parâmetros: inclinação do cubo, e profundidade do cubo. Aqueles de conhecimento comum na técnica considerarão prontamente que outros tipos de cantos de cubo triangular são possíveis incluindo, por exemplo, triângulos escalenos e corte de dois níveis ou de três níveis dos conjuntos de ranhura. Nesses casos, não é a combinação de inclinação de cubo/profundidade de cubo em si que determina a claridade e uniformidade de sinal, mas mais propriamente o tamanho de abertura ativa de cada direção de luz incidente.

[0058] O requerente descobriu que a claridade da imagem de um membro de interposição 109, e as sombras de flanco geradas pelas fontes de radiação dual 110, 112 podem ser aperfeiçoadas se os erros e1, e2 e e3 de um padrão específico forem deliberadamente incorporados nos ângulos diédricos normalmente de 90° entre as faces dos cantos de cubo.

[0059] O padrão de erros e1, e2 e e3; que forma parte dessa invenção; é mais bem-entendido com relação à Figura 9, a qual ilustra um único elemento de canto de cubo tendo três faces triangulares 202a, 202b e 202c. Como explicado com relação à Figura 6, essas faces 202a, 202b e 202c se cruzam para formar três bordas substancialmente diédricas 206 e três ângulos substancialmente diédricos e1, e2 e e3 que representam os ângulos entre as faces 202b, 202c; 202a, 202c e 202a, 202b, respectivamente. Nos cantos de cubo da invenção, cada um dos ângulos diédricos inclui um padrão de erros ou divergências e1, e2 e e3 a partir do valor de 90° ideal de tal modo que ei ~ e2 e e3 ~ 0. Preferivelmente, |ei| e |e?| são > 0,033° (ou 2 minutos) e |e3| < 0,033° (ou 2 minutos). Mais preferivelmente, |ei| e |e2| estão entre aproximadamente 0,035° e 0,i0°, e entre aproximadamente 0,03° e 0,20° e |e3| é de aproximadamente 0°. Na modalidade preferida, |ei| e |e2| são ambos 0,063° (ou 3,8 minutos) enquanto |e3| é 0°. Em uma modalidade ainda preferida, ei e e2 ± 0; (e1 + e2)/2 > 0,03° e ainda mais preferivelmente (e1 + e2 )/2 > 0,05°. Em uma modalidade adicional, e3 < 0,03° e mais preferivelmente, onde e3 < 0,015°. Em uma modalidade adicional, |e1 - e2| < 0,06° e mais preferivelmente |e1 - e2| < 0,03°.

[0060] Um modo em que tal ajuste de erro pode ser obtido é mediante corte das ranhuras-V que formam as faces opostas 202c de elementos de canto de cubo, adjacentes em um ângulo que tem o efeito ou de aumentar ou de diminuir os ângulos diédricos por 0,063°. Essas ranhuras em V correspondem às ranhuras V horizontais do arranjo de canto de cubo ilustrado nas Figuras 5 e 7. Contudo, tal técnica proporcionaria todos os cantos de cubo com um padrão de erro tendo o mesmo sinal, isto é, e1 e e2 seriam todos, ou positivos, ou negativos, e o requerente observou que a inclusão de ambos os ajustes, positivo e negativo, de erros vantajosamente reduziriam a sensibilidade do desempenho da película em relação às variações de ângulos diédricos que poderiam surgir durante o processo de fabricação. Um método de obter ajustes positivos e negativos de erros de ângulos diédricos é como a seguir. O cortador usado para cortar as ranhuras horizontais ao longo dos lados curtos dos triângulos ilustrados nas Figuras 5 e 7 é inclinado em uma direção. Isso causa um aumento em e1 e e2 nos elementos de canto de cubo em um lado do cortador, e uma diminuição correspondente em e1 e e2 nos elementos de canto de cubo no outro lado do cortador. Esse cortador inclinado é usado para cortar ranhuras alternadas. Então o substrato é girado em 180° e as ranhuras que faltam são cortadas. Isso proporciona o arranjo de canto de cubo resultante com fileiras alternadas de cantos de cubo onde e1 e e2 são +0,063° e -0,063°, respectivamente.

[0061] Uma comparação dos diagramas de ponto ilustrados nas Figuras 10A-10H com aqueles das Figuras 11A-11D ilustra que um arranjo de cantos de cubo inclinados em 0°, 16° e -8° de borda mais paralela e tendo o padrão de erro e1, e2, e e3 da invenção contém vantajosamente a dispersão de luz tanto quanto possível dentro do plano da tela sensível ao toque. Quando um canto de cubo é exposto a uma fonte de luz de ponto, cada uma das três faces do canto de cubo gera dois pontos retro refletidos como resultado do fato de que parte da luz refletida de cada face é refletida de cada uma das outras duas faces de cubo. As Figuras 10A-10H são diagramas de pontos de cantos de cubo convencionais inclinados em 0° e 60° para ângulos de entrada (beta) de 0° e 60°, em que todos os ângulos diédricos são de 90° (isto é, e1 = e2 = e3= 0°). As Figuras 10A-10H ilustram que, para todas as combinações de inclinação e ângulo de entrada, todos os seis pontos retro refletidos das superfícies de canto de cubo são retro refletidos com exatidão em 180° de volta para a fonte pontual de luz de tal modo que todos eles convergem sobre as mesmas coordenadas x, y. Em comparação, conforme ilustrado pelas Figuras 11A-11D, quando um padrão de erros de ângulos diédricos e1 = 6 min, e2 = 6 min e e3 = 0 é introduzido nos cantos de cubo, as três faces dos cantos de cubo não retro refletem os seis pontos exatamente em 180° com relação à fonte pontuais, mas em vez disso retro refletem quatro dos seis pontos em pontos divergentes (aproximadamente 0,4°) ao longo do eixo x. Os dois pontos restantes são mais compactados em direção ao eixo x quando a inclinação de cubo = 16°. Como o eixo-x corresponde ao plano da tela de toque, as Figuras 11A-11D ilustram que os cantos de cubo incorporando a inclinação e o padrão de erro de ângulo diédrico da invenção contêm vantajosamente a dispersão e luz tanto quanto possível dentro do plano da tela sensível ao toque.

[0062] As Figuras 12A-12F e 13A-13F representam os padrões retro refletidos antecipados de luz quando a difração é considerada. As Figuras 12A, 12C, 12E, 13A, 13C, 13E são diagramas de padrão de luz para cantos de cubo convencionais inclinados em 0° e 60° para ângulos de entrada (beta) de 0° e 60°, em que todos os ângulos diédricos são de 90° (isto é, e1 = e2 = e3= 0°). As Figuras 12B, 12D, 12F, 13B, 13D, 13F ilustram as diferenças nos diagramas de padrão de luz de tais cantos de cubo quando um padrão de erros de ângulo diédrico e1= 6 min. e2= 6 min. e e3 = 0 é introduzido nos mesmos. Em geral, a luz retro refletida é mais concentrada ao longo do eixo-x, como visto melhor com relação às Figuras 13B, 13D, 13F. Uma comparação desses diagramas confirma as conclusões a que se chegou com relação às Figuras 10A-11D e Figuras 11A-11D, isto é, que os cantos de cubo incorporando a inclinação e o padrão de erro de ângulo diédrico da invenção contêm vantajosamente a dispersão de luz tanto quanto possível dentro do plano da tela sensível ao toque.

[0063] Conforme provido nas Figuras 13B, 13D, 13F a película prismática desprendida inclui uma pluralidade de elementos retrorrefletivos de canto de cubo triangular nos quais a fonte de luz quando refletida produz um padrão de luz tendo uma dispersão horizontal maior do que uma dispersão vertical. A dispersão horizontal é de ao menos 1,5 vezes maior nos ângulos de entrada de 0° e 60° e o retorno de luz total em 60° é menor do que 10% do retorno de luz em 0° e em certos casos maior do que 30%.

[0064] Finalmente, a Figura 14 é um gráfico exemplar de sinal de câmera para diferentes tamanhos de tela tendo uma relação de aspecto de 16/9. Como é evidente no gráfico, para tamanhos de tela de 17 polegadas, 19 polegadas, 22 polegadas, 26 polegadas e 30 polegadas, a intensidade mínima de sinal nunca desce abaixo de aproximadamente 2,0 enquanto a intensidade máxima de sinal pode ser tão alta quanto 30,0 através de um ângulo de observação de 90°. Portanto, o material retrorrefletivo da invenção proporciona retrorreflexão suficiente através de um ângulo de 90° para gerar um sinal facilmente detectável nas câmeras usadas na modalidade preferida.

[0065] Será visto assim, de acordo com a presente invenção, que uma película prismática altamente vantajosa para uso com a tela sensível ao toque e sistema de detecção de posição foi provida. Embora a invenção tenha sido descrita em conexão com o que é atualmente considerado como a modalidade mais prática e preferida, será evidente para aqueles de conhecimento comum na técnica que a invenção não deve ser limitada à modalidade revelada, que muitas modificações e disposições equivalentes podem ser feitos na mesma, dentro do escopo da invenção, cujo escopo se deve conceder a mais ampla interpretação da presente invenção e de modo a abranger todas as estruturas e produtos equivalentes.

[0066] Publicações, patentes e pedidos de patente são referidos por toda essa revelação. Todas as referências aqui citadas são, pelo presente, incorporadas mediante referência.

Claims (28)

1. Sistema de detecção de posição (100), compreendendo: uma câmera (117) posicionada para receber radiação eletromagnética percorrendo uma área de detecção que gera um sinal representativo de uma imagem; uma fonte dual de radiação eletromagnética (110) posicionada adjacente à câmera (117) para emitir radiação eletromagnética que sobrepõe uma parte de uma área de detecção, e uma película prismática (108) posicionada ao longo de uma periferia de uma parte da área de detecção que retrorreflete a radiação eletromagnética a partir da fonte para a câmera (117), a película prismática (108) sendo caracterizada pelo fato de que inclui uma pluralidade de elementos individuais retrorrefletivos de canto de cubo triangular (140) tendo erros de ângulo diédrico e1, e2, e e3 tal que ei ~ e2 ± 0 e e3 ~ 0, e em que ei e e2 são ambos positivos ou ambos negativos em cada elemento individual retrorrefletivo de canto de cubo triangular (i40).

2. Sistema, de acordo com a reivindicação i, caracterizado pelo fato de que a fonte de radiação eletromagnética é um par de emissores de IR.

3. Sistema, de acordo com a reivindicação i, caracterizado pelo fato de que |ei| e |e2| estão entre 0,03° e 0,20°.

4. Sistema, de acordo com a reivindicação i, caracterizado pelo fato de que a pluralidade de elementos de canto de cubo triangular (140) é inclinada entre 8° e 24°.

5. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os elementos retrorrefletivos de canto de cubo triangular (140) tem uma profundidade de cubo entre 0,0508 e 0,14 mm.

6. Sistema de detecção de posição (100), compreendendo: uma câmera (117) posicionada para receber radiação eletromagnética percorrendo uma área de detecção que gera um sinal representativo de uma imagem; uma fonte dual de radiação eletromagnética (110) posicionada adjacente à câmera (117) para emitir radiação eletromagnética que cobre ao menos uma parte de uma área de detecção, e uma película prismática (108) posicionada ao longo de uma periferia de uma parte da área de detecção que retrorreflete a radiação eletromagnética a partir da fonte para a câmera (117), em que a película prismática (108) é caracterizada por compreender uma pluralidade de elementos individuais retrorrefletivos de canto de cubo triangular (140) e a fonte de radiação, quando refletida, produz um padrão de luz que tem uma dispersão horizontal maior do que uma dispersão vertical em ângulos de entrada de 0° e 60°, os elementos retrorrefletivos de canto de cubo triangular (140) tendo erros de ângulo diédrico ei, e2, e e3 tal que ei ~ e2 Φ 0 e e3 ~ 0, e em que e1 e e2 são ambos positivos ou ambos negativos em cada elemento individual retrorrefletivo de canto de cubo triangular (140).

7. Película prismática (108), compreendendo: uma película prismática (108) desprendida tendo um substrato retrorrefletivo (132) incluindo uma pluralidade de elementos individuais retrorrefletivos de canto de cubo triangular (140), e os elementos retrorrefletivos de canto de cubo (140) sendo caracterizados pelo fato de que têm erros de ângulo diédrico ei, e2, e e3 tal que ei ~ e2 Φ0 e e3 ~ 0, em que cada elemento retrorrefletivo de canto de cubo (i40) é definido por uma pluralidade de ranhuras (2i2, 2i4, 2i6), cada uma tendo uma profundidade fixa, e em que ei e e2 são ambos positivos ou ambos negativos em cada elemento individual retrorrefletivo de canto de cubo triangular (i40).

8. Película prismática (i08), de acordo com a reivindicação 7, caracterizada por compreender adicionalmente uma camada metalizada disposta sobre uma parte dos elementos de canto de cubo (i40).

9. Película prismática (i08), de acordo com a reivindicação 7, caracterizada pelo fato de que a pluralidade de elementos de canto de cubo triangular (i40) é inclinada entre i2° e 20°.

10. Película prismática (i08), de acordo com a reivindicação 7, caracterizada pelo fato de que a pluralidade de elementos de canto de cubo triangular (i40) tem a borda mais paralela e inclinada.

11. Película prismática (i08), de acordo com a reivindicação 7, caracterizada pelo fato de que metade da pluralidade de elementos retrorrefletivos de canto de cubo triangular (140) tem erros de ângulo diédrico e1 e e2 entre 0,03° e 0,20° e a metade restante da pluralidade de elementos retrorrefletivos de canto de cubo triangular (140) tem erros de ângulo diédrico e1 e e2, entre -0,03° e -0,20°.

12. Película prismática (108), de acordo com a reivindicação 7, caracterizada pelo fato de que os elementos retrorrefletivos de canto de cubo triangular (140) têm uma profundidade de cubo entre 0,0508 e 0,14 mm.

13. Película prismática (108), de acordo com a reivindicação 8, caracterizada pelo fato de que a película é transparente para luz infravermelha, mas é não transparente para luz visível.

14. Película prismática (108), de acordo com a reivindicação 7, caracterizada pelo fato de que o primeiro substrato (120) foi pintado com uma tinta infravermelha e parece preto em luz visível.

15. Película prismática (108), de acordo com a reivindicação 8, caracterizada pelo fato de que a camada metalizada é formada de um dentre alumínio e ouro.

16. Película prismática (108), de acordo com a reivindicação 7, caracterizada pelo fato de que |e1 - e2|/2 > 0,03°.

17. Película prismática (108), de acordo com a reivindicação 7, caracterizada pelo fato de que |e1 - e2|/2 > 0,05°.

18. Película prismática (108), de acordo com a reivindicação 7, caracterizada pelo fato de que e3 < 0,05°.

19. Película prismática (108), de acordo com a reivindicação 7, caracterizada pelo fato de que e3 < 0,025°.

20. Película prismática (108), de acordo com a reivindicação 7, caracterizada pelo fato de que e1 - e2 < 0,06°.

21. Película prismática (108), de acordo com a reivindicação 7, caracterizada pelo fato de que e1 - e2 < 0,03°.

22. Película prismática (108), compreendendo: uma película prismática (108) desprendida tendo um substrato retrorrefletivo (132) incluindo uma pluralidade de elementos individuais retrorrefletivos de canto de cubo triangular (140); uma fonte de luz incluindo um par de diodos emissores de luz de fonte pontual; e em que a fonte de luz, quando refletida, produz um padrão de luz tendo uma dispersão horizontal maior do que uma dispersão vertical em ângulos de entrada de 0° e 60°, os elementos retrorrefletivos de canto de cubo triangular (140) sendo caracterizados pelo fato de que têm erros de ângulo diédrico e1, e2, e e3 tal que ei ~ e2 ± 0 e e3 ~ 0, e em que e1 e e2 são ambos positivos ou ambos negativos em cada elemento individual retrorrefletivo de canto de cubo triangular (i40).

23. Película prismática (i08), de acordo com a reivindicação 22, caracterizada pelo fato de que a dispersão horizontal é i,5 vezes maior do que a dispersão vertical em ângulos de entrada de 0° e 60°.

24. Película prismática (108), de acordo com a reivindicação 23, caracterizada pelo fato de que o retorno de luz total em 60° é de 10% do retorno de luz em 0°.

25. Película prismática (108), de acordo com a reivindicação 22, caracterizada pelo fato de que o retorno de luz total em 60° é 30% de retorno de luz em 0°.

26. Película prismática (108), de acordo com a reivindicação 22, caracterizada pelo fato de que os elementos de canto de cubo triangular (140) são inclinados entre -10° e -6°.

27. Película prismática (108), compreendendo: uma película prismática (108) desprendida tendo um substrato retrorrefletivo (132) incluindo uma pluralidade de elementos retrorrefletivos de canto de cubo triangular (140), e os elementos retrorrefletivos de canto de cubo (140) sendo caracterizados pelo fato de que têm erros de ângulo diédrico ei, e2, e e3 tal que ei ~ e2 ± 0 e e3 ~ 0, em que os vários elementos de canto de cubo triangular (i40) são inclinados entre -i5° e - 6°, em que cada elemento retrorrefletivo de canto de cubo (i40) é definido por uma pluralidade de ranhuras, cada uma tendo uma profundidade fixa, e em que ei e e2 são ambos positivos ou ambos negativos em cada elemento individual retrorrefletivo de canto de cubo triangular (i40).

28. Película prismática (108), de acordo com a reivindicação 27, caracterizada pelo fato de que a pluralidade de elementos de canto de cubo triangular (140) é inclinada entre -10° e -6°.

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