CN101923417B - 触控式输入装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种触控式输入装置，其包括一个红外光源模组、一个第一偏振片、一个应力感测片、至少一个第二偏振片、至少一个红外摄像头及一个图像处理器，所述红外光源模组、第一偏振片及应力感测片依次相邻设置，所述应力感测片设置于第一偏振片与第二偏振片之间，用于在被触碰时在其内部产生应力，从而使所述第一偏振光经过应力感测片时发生双折射后出射，所述第二偏振片的偏振化方向与第一偏振片的偏振化方向相互垂直，所述红外摄像头用于通过第二偏振片获取应力感测片由于应力产生的干涉条纹图像，所述图像处理器与红外摄像头相连接，用于接收并对红外摄像头获取的图像进行处理从而判定应力感测片被触碰的位置及触碰的轨迹。
Description
技术领域
本发明涉及一种输入装置，尤其涉及一种触控式输入装置。
背景技术
随着社会的发展和科技的进步，界面更人性化，输入更简便的带有触摸屏被广泛地应用于个人计算机、移动电话、电视、摄影机、测量仪器等显示器上。请参见文献A novelgestural input device for virtual reality，Maggioni，C.；Virtual Reality AnnualInternational Symposium，1993.，1993IEEE18-22Sept.1993Page(s)：118-124。
触控屏根据所用的介质以及工作原理，可分为电阻式、电容式、红外线式和表面声波式多种。目前较为常用的触控输入装置为电阻式和电容式两种，但其均需要在面板上设置感应的电路，且无法实现多点触控感应。此外，此类触控输入装置易受环境电场的影响，进而降低感应的准确度。
发明内容
因此，有必要提供一种能够实现多点触控且具有高的感应的准确度的触控式输入装置。
一种触控式输入装置，其包括一个红外光源模组、一个第一偏振片、一个应力感测片、至少一个第二偏振片、至少一个红外摄像头及一个图像处理器，所述红外光源模组、第一偏振片及应力感测片依次相邻设置，所述红外光源模组用于提供红外光，所述第一偏振片用于将所述红外光转化为第一偏振光，所述应力感测片设置于第一偏振片与第二偏振片之间，用于在被触碰时在其内部产生应力，从而使所述第一偏振光经过应力感测片时发生双折射后出射，所述第二偏振片的偏振化方向与第一偏振片的偏振化方向相互垂直，用于将应力感测片出射的光线转化为第二偏振光，所述红外摄像头用于通过第二偏振片获取应力感测片由于应力产生的干涉条纹图像，所述图像处理器与红外摄像头相连接，用于接收并对红外摄像头获取的图像进行处理从而判定应力感测片被触碰的位置及触碰的轨迹。
本技术方案提供的触控式输入装置，采用第一偏振化方向的红外光经过由于施加外力而具有应力的应力感测片产生的双折射现象，红外摄像头透过具有与第一偏振化方向垂直的第二偏振片得到影像经过影像处理器进行处理，从而可以得到触碰物体触碰应力感测片的位置和轨迹，从而实现触控式输入。因此，本技术方案提供的触控式输入装置能够准确地感应触碰的位置及触碰的轨迹，并且能够实现多点触控。
附图说明
图1是本技术方案第一实施例提供的触控式输入装置的剖视示意图。
图2是图1中触控式输入装置的俯视示意图。
图3是本技术方案第二实施例提供的触控式输入装置的剖视示意图。
图4是图3中触控式输入装置的俯视示意图。
具体实施方式
下面将结合多个实施例及多个附图，对本技术方案提供的触控式输入装置作进一步的详细说明。
请一并参阅图1及图2，本技术方案第一实施例提供了一种触控式输入装置100，其包括红外光源模组110、第一偏振片120、应力感测片130、两个红外摄像头140、两个第二偏振片150及图像处理器160。
红外光源模组110用于提供红外光。本实施例中，红外光源模组110包括多个红外光源111及一个导光板112。多个红外光源111用于发射红外光，并使红外光向导光板112内入射，导光板112用于将红外光源111入射的红外光线均匀从导光板112出射。本实施例中，红外光源模组110包括四个红外光源111。红外光源111可以为红外发光二级管或红外激光光源。
本实施例中，导光板112为长方体，其具有一个出光面1121、一个与出光面1121相对的底面1122及一个连接于出光面1121和底面1122之间的入光面1123。在底面1122上设置有多个网点(图未示)，用于将红外光源111入射至导光板112内的广进行扩散，使得红外光线经过出光面1121均匀地射出导光板112。四个红外光源111平行于入光面1123设置。每个红外光源111的出光面与导光板112的入光面1123相对。当然，导光板112的形状并不限于长方体，其也可以为圆柱体、圆台形或多棱柱形等其他形状。
当然，红外光源模组110不限于本实施例中的结构，其也可以包括多个阵列排部的多个红外光源，仅需使每个红外光源的出光面与第一偏振片120相对即可。
第一偏振片120用于将红外光源模组110提供的红外光线转换为红外偏振光线。第一偏振片120设置于红外光源模组110与应力感测片130之间。第一偏振片120与导光板112的出光面1121相对，用于将由出光面1121出射的红外光转换为偏振光线。本实施例中，第一偏振片120为长方形片状，其为线偏振片。优选地，第一偏振片120与出光面1121同轴设置。
应力感测片130设置于第一偏振片120远离红外光源模组110的一侧。本实施例中，应力感测片130为长方形片状，其具有触碰面131及于触碰面相对的背面132，背面132与第一偏振片120相对。应力感测片130由能够由于外加力的作用而能够产生内应力的透光材料制成，如其可以由具有上述性能的各种塑料或者液晶等材料制成。当触碰物体到触碰面131时，触碰施加于触碰面131的压力使得应力感测片130内部对应触碰的位置产生应力。当触碰应力感测片130对应的位置内部产生应力时，当光线经过上述位置时，光线便会发生双折射现象。这是因为应力感测片130内的应力会产生一定程度的各向异性，从而产生双折射。换句话说，这种有应力的透明介质中o光和e光产生的光程差不为零，o光和e光产生的光程差与应力分布有关。如果将上述介质做成片状插在两偏振片之间，不同的地点因o光和e光产生的光程差不同而引起o光、e光间不同的位相差，通过与第一偏振片120偏振化方向垂直的偏振片便可以观测到干涉条纹。应力越集中的地方，各向异性越强，干涉条纹越细密。
红外摄像头140与碰触面131相对。本实施例中，触控式输入装置100包括两个红外摄像头140。该两个红外摄像头设置在该碰触面131同一边的两个顶角处的上方。两个红外摄像头140的视场141重叠的区域覆盖整个触碰面131。两个红外摄像头140与碰触面131间隔一定距离，该距离由碰触面131的面积大小决定。碰触面131的面积越大，该距离越远。红外摄像头140不局限于本实施例中的两个，可以为多于两个，其数量可根据碰触面131的面积大小及红外摄像头140的视场大小来设定。碰触面131的面积越大，所需要的红外摄像头140的数量越多；红外摄像头140的视场越小，所需要的红外摄像头140的数量越多。红外摄像头140优选为广角式红外摄像头，其视场角范围在90到120度之间。
第二偏振片150设置于碰触面131与红外摄像头140之间。第二偏振片150用于使得从应力感测片130入射至其的光线进行偏振化，使得上述光线转化为与第二偏振片150偏振化方向相同的光线。本实施例中，触控式输入装置100包括两个第二偏振片150，每个第二偏振片150对应安装于一个红外摄像头140的物侧。第二偏振片150与第一偏振片120的偏振角度相互垂直。
可以理解，第二偏振片150也可以封装于每个红外摄像头140中。
红外光源模组110出射的红外光线经过第一偏振片120转化为与第一偏振片120偏振化方向相同的偏振光，当该偏振光经过没有产生应力的应力感测片130时，该偏振光不会发生双折射。第一偏振片120与第二偏振片150的偏振化方向相互垂直，红外摄像头140通过第二偏振片150不会呈现形成有干涉条纹的影像。然而，红外光源模组110出射的红外光线经过第一偏振片120转化为与第一偏振片120偏振化方向相同的偏振光后，当该偏振光经过由于触碰而产生应力的应力感测片130时，该偏振光在产生应力对应的位置发生双折射，因为第一偏振片120与第二偏振片150的偏振化方向相互垂直，红外摄像头140通过第二偏振片150会在产生应力对应的位置形成有干涉条纹的影像。
图像处理器160与两个红外摄像头150相连接。图像处理器160用于接收每个红外摄像头150所获得的图像信号，并对该图像信号进行处理。图像处理器160将两个红外摄像头150所获得的影像进行处理，即可分别得到该位置在触碰面131上具体的位置；并且，触碰的位置发生移动时，图像处理器160根据与其连接的红外摄像头150所获得的图像信号，判断触碰的移动的轨迹。可以理解的是，该触控式输入装置100也可用来同时识别多个触控位置及触碰的轨迹。
请参一并参阅图3及图4，本技术方案第二实施例提供的一种触控式输入装置200，其结构与第一实施例提供的触控式输入装置100结构相近，不同之处在于，触控式输入装置200的红外光源模组210具有一个反射板213并具有两个入光面2123。另外，触控式输入装置200仅包括一个红外摄像头240及一个第二偏振片250。反射板213设置于导光板212的底面2122，用于防止光线从底面2122出射，可提高光的利用率。导光板212具有两个连接于出光面2121和底面2122之间的入光面2123，两个入光面2123相对。平行于每个入光面1123均设置有四个红外光源211，以提高导光板212的出光亮度。一个红外摄像头240设置于应力感测片230的触碰面231的中心轴线上，一个第二偏振片250设置于应力感测片230于红外摄像头240之间。红外摄像头240的视场覆盖整个触碰面231。
本技术方案提供的触控式输入装置，采用第一偏振化方向的红外光经过由于施加外力而具有应力的应力感测片产生的双折射现象，红外摄像头透过具有与第一偏振化方向垂直的第二偏振片得到影像经过影像处理器进行处理，从而可以得到触碰物体触碰应力感测片的位置和轨迹，从而实现触控式输入。因此，本技术方案提供的触控式输入装置能够准确地感应触碰的位置及触碰的轨迹，并且能够实现多点触控。
另外，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案和技术构思做出其他各种相应的变化，而所有这些变化都应属于本发明权利要求的保护范围。
Claims (9)
1.一种触控式输入装置，其包括一个红外光源模组、一个第一偏振片、一个应力感测片、至少一个第二偏振片、至少一个红外摄像头及一个图像处理器，所述红外光源模组、第一偏振片及应力感测片依次相邻设置，所述红外光源模组用于提供红外光，所述第一偏振片用于将所述红外光转化为第一偏振光，所述应力感测片设置于第一偏振片与第二偏振片之间，用于在被触碰时在其内部产生应力，从而使所述第一偏振光经过应力感测片时发生双折射后出射，所述第二偏振片的偏振化方向与第一偏振片的偏振化方向相互垂直，用于将应力感测片出射的光线转化为第二偏振光，所述红外摄像头用于通过第二偏振片获取应力感测片由于应力产生的干涉条纹图像，所述图像处理器与红外摄像头相连接，用于接收并对红外摄像头获取的图像进行处理从而判定应力感测片被触碰的位置及触碰的轨迹。
2.如权利要求1所述的触控式输入装置，其特征在于，所述应力感测片由塑料或液晶材料制成。
3.如权利要求1所述的触控式输入装置，其特征在于，所述红外光源模组包括至少一个红外光源及一个导光板，所述导光板具有入光面和出光面，所述红外光源用于发射红外光，所述入光面与所述红外光源相对，红外光源发射的红外光自入光面向导光板内入射，所述出光面与入光面邻接，并与第一偏振片相对，用于出射自入光面入射的红外光线。
4.如权利要求3所述的触控式输入装置，其特征在于，所述导光板还具有与所述出光面相对的底面，所述底面设置有反射板，用于反射光线以提高导光板的出光效率。
5.如权利要求1所述的触控式输入装置，其特征在于，所述应力感测片具有相对的背面与触碰面，所述背面靠近第一偏振片，所述触碰面靠近所述红外摄像头，所述第二偏振片设置于触碰面与红外摄像头之间。
6.如权利要求5所述的触控式输入装置，其特征在于，所述至少一个红外摄像头的数量为一个，所述红外摄像头的视场覆盖整个触碰面。
7.如权利要求6所述的触控式输入装置，其特征在于，所述红外摄像头位于触碰面的中心轴线上。
8.如权利要求5所述的触控式输入装置，其特征在于，所述至少一个红外摄像头的数量为多个，所述多个红外摄像头的视场叠加覆盖整个触碰面。
9.如权利要求5所述的触控式输入装置，其特征在于，所述触碰面为长方形，所述至少一个红外摄像头的数量为两个，所述两个红外摄像头设置于触碰面一个侧边与另两个侧边垂直相交处上方。
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