ITTN20090012A1 - Griglia optoelettronica per monitor industriali e commerciali con funzionalita' "multitouch screen" - Google Patents

Description

DESCRIZIONE DEL SISTEMA

La FIG. 1 rappresenta schematicamente una possibile realizzazione della presente ivenzione comprendente una zona di rivelazione 100, ad esempio uno schermo o un monitor, su due li adiacenti della detta zona di rivelazione 100, uno o pi? emettitori ottici 1, uno o pi? diffusori ottici 4 ed uno o o pi? otturatori ottici 3 associati ai detti emettitori ottici; sugli altri due lati della zona di rivelazione 100 , uno o pi? rivelatori ottici 2, uno o piti sistemi ottici 201 associati ai rivelatori 2, atti a focalizzare laj jadiazione ottica trasmessa dai suddetti otturatori ottici 301 sui rivelatori 2 stessi. Un tale sistema vieni da qui in seguito definito "a radiazione incidente non collimata"

Come indicato in dettaglio nella FIG 2a, sui due lati adiacenti dai quali viene emessa la radiazione ottica sono presenti uno o pi? emettitori ottici 1, 7 in grado di emettere una radiazione non collimt a quali ad esempio LEDs. La radiazione ottica emessa 11, viene dapprima diffusa dai diffusori ottici 4. 8 quindi va ad incidere sugli otturatori ottici 3, 9 associati agli emettitori 1, 7. Una soluzione alternativa, I illustrata in FiG, 2b, consiste nell'introduzione di un sistema ottico di collimazione 13 tra l'emettitore ottico 7 e l'otturatore ottico 9 alio scopo di collimare il fascio di radiazione emesso 11 II fascio emergente dall'otturatore ottico 9 viene quindi diffuso dal diffusore ottico 8 associato all'otturatore ottico ?9. Questa soluzione tecnica ? particolarmente vantaggiosa nel caso di utilizzo di otturatori ottici non fn grado di bloccare la radiazione ottica a grandi angoli di incidenza In un?ulteriore realizzazione non ra| rasentata nelle figure possono essere utilizzati come emettitori ottici uno o pi? emettitori geometrica mente estesi, quali ad esempio lampade a fluorescenza, nel qual caso la radiazione emessa 11 incide direttamente sugli otturatori ottici 3, 9 associati agii emettitori 1, 7 senza la necessit? di utilizzare il diffusore ottic o, 8.

Un sistema di controllo regola la trasmissione della radiazione atraverso gli oturatori ottici 3, 0 associati agli emettitori 1, 7 mediante faperturatohiusura delle regioni di trasmissione 10 degli otturatori otti ci 9, Detto sistema seleziona le regioni di trasmissione 10. da cui la radiazione S, 12 viene emessa . in sequenza temporale Deta radiazione 6, 12, 25 si propaga attraverso la zona di rivelatione 100 andando ad incidere sugli otturaton otici 301. 17, 24 associati ai rivelatori 2, 14, 22 posti Sdititi opposti a quelli da cui la radiazione viene emessa, e rappresentati ir? dettaglio nella FIG? 3, Il sistemai il controllo sopra citato determina l'ape rtura/chiu su ra delle regioni di trasmissione 5, 19, 26, che tras mettono la radiazione incidente 6, 18, 25, atraverso glli otturaton ottici 301. 17, 24 associati ai rivelato ?, 14, 22, Deta apertura/chiusura ? sincronizzata con quella delle regioni di trasmissione degli otturate ottici 3, 9 associati agli emettitori 1, 7, selezionando m questo modo le regioni di trasmissione 5? 10, 19 26 da cui la radiazione ? trasmessa, in sequenza temporale, come mostrato in FIG. 4, I f?sci di e 20 emergenti dagli otturatori ottici 301, 17, 24 associati ai rivelatori 2, 14, 22, vengono lai sistemi ottici 201, 16, 23 associati ai rivelatoli 2, 14, 22, sulla superficie attiva 15 dei rivelatori 2. 14, :

Sia per l?emissione della radiazione ottica che per ta sua rivelazione ? possibile pi? sistemi fisicamente distinti, identici a quelli precedentemente descritti, adiacenti l'uno ali' altro, e funzionanti in parallelo, come indicato nella FIG 1 ? inoltre possibile utilizzare un numero di otturatori ottici adiacenti (?uno all?altro e funzionanti in parallelo, in modo da costituire dei blocchi di emissione e di rivelzione. Nei caso di divisione in blocchi di emissione e di rivelazione, allo scopo di consentire un corretto funzionamento del sistema, ? necessano che ciascun blocco di rivelazione sia in grado di i la sola radiazione emessa dal corrispondente blocco di emissione. A ci? provvede un meecanismoi selezione angolare della radiazione incidente 6, 18, 25 schematicamente rappresentato nei dettagli a e jp di determinato dall'otturatore ottico 301, 17t 24 e dai sistema ottico 201 , 16, 23 associato ai riv r-? 22 Con una scelta opportuna delle caratteristiche de! sistema ottico 201, 16, 23 ? possibile ottener che la sola radiazione emessa dal blocco di emissione corrispondente e contrapposto a quello di rivelazion risulti avere una direzione di incidenza in grado di raggiungere il relativo rivelatore 2, 14, 22.

Un sistema di controllo elettronico che gestisce sia il funzionamento degli otturatori ottici 3, 3CS, 9, 17, 24 che i segnali dei rivelatori 2, 14* 22 consente di determinare iri maniera univoca le regioni di ;5, 10, 19, 26 da cui la radiazione ? trasmessa durante una scansione temporale del lato di ri ;La FIG, 5 rappresenta schematicamente un'altra possibile realizzazione della presente r nzione comprendente su due lati adiacenti della zona di rivelazione 100 uno o pi? emettitori ottici 24? uno o pi? sistemi ottici 30 associati agii emettitori ?7 ed atti a collimare la radiazione da essi posti SUI corrispondenti lati opposti delia zona di rivelazione 100, uno o pi? otturatori ottici 29, uno o p? rivelatori ottici 28 ed uno o piu sistemi ottici 31 associati ai detti rivelaton 28, atti a focalizzare la r?dtf ?fe?one ottica trasmessa dai suddetti oturatori ottici 29 sui nveiaton 28 stessi. Un tale sistema viene da s?t ?fr seguito definito ?a radiazione incidente collimata'' ;Come indicato in FIG. 5 e in dettaglio nella FIG 6, sui due lati adiacenti dai quali ?ien|J emessa la radiazione ottica sono presenti uno o pi? emettitori ottici 27, 32 in grado d? emettere una ne non collimata, quali ad esempio LEDs. La radiazione ottica emessa 34, viene collimata e quinditrasformata in uno o pi? fasci paralleli 35 da uno o piu sistemi ottici 30* 33 associati agli emettitori 27, ||L Ciascuno dei suddetti fasci collimati 35, adiacenti l'uno all'altro, dopo aver attraversato la zona di rivelazione 100, va a collidere sugli otturatori ottici 29 associati as rivelatori 28 II meccanismo di rilevazione di ? sistei a radiazione incidente collimata ha un funzionamento dei tutto analogo a quello descritto n? caso del sistema a radiazione incidente non collimata Per la sua descrizione nonch? funzionamento si fa pertanto riferimento a quanto sopra descritto e rappresentato nella FIG. 3 e nella FIG. 4.

Mediante gli apparati sopra descritti, sia a radiazione non collimata che collimata, si realizza ijina griglia ottica al di sopra della superficie d? una zona di rivelazione 100 Detta griglia ottica pu? esseri utilizzata per il riconoscimento tattile come ? schematicamente mostrato in FIG. 7. La griglia otica risulta ?ntegra in assenza di uno o piu ostacoli che interrompano i fasci di radiazione emessa L?interposizion^ di uno o pi? oggetti 41 nella zona di rivelazione 100 provoca una parziale o totale interruzione di uno Oipi? fasci d radiazione emessa dagli emettitori 1, 27, 36, relativamente all'area occupata dall'oggetto st?jsso 41 In assenza di uno o piu oggetti posti sulla zona d? rivelazione 100, all'apertura di ciascuna regione d trasmissione 5, 19, 26, 40 degli otturaton ottici 301, 29. 38 associati ai rivelatori 2, 28. 37 la Jradiazione ottica raggiunge i rivelatori 2, 28, 37 attivandoli Se uno o pi? ostacoli sono posti sulla zona dfhvelazione in modo da bloccare almeno una parte della radiazione emessa dagli emettitori 1, 27, 30, si ha la proiezione di un'ombra 39 su una o pi? regioni di trasmissione 5, 19, 26, 40 degli otturatori ottici 301, 29, 38 associati ai rivelatori 2, 23, 37 e all'apertura delle sopracitate regioni di trasmissione 5, ij9, 26, 40 i relativi nvelaton 2, 28, 37 non vengono attivati Un sistema di controllo elabora i segnali deilhvelaton 2, 28, 37, che sono interpretati come "rilevamenti tattili? e determina la posizione e lei: dimensioni dell'oggeto (o degli oggetti) 41 posizionati sulla zone di rivelazione 100.

La risoluzione spaziale di un sistema di rilevamento tattile cosi costituito ? determinata d. la mul distanza delle regioni di trasmissione della radiazione attraverso gli otturatori ottici 301, 29. associati ai rivelatori 2, 28, 37 e non ? correlata al numero di emettitori e rivelatori impiegati In tal modo si ottiene una notevole nduzione del numero di emettitori e rivelatori

Nella FIG 8 ? schematicamente rappresentata una prima possibile realizzazione di un otturator ottico In questa realizzazione esso ? costituito da un cilindro 42 provvisto di una serie di aperturetrasveirsali 43, ciascuna passante per il suo asse e ad esso perpendicolare, con un'orientazione ?a Spirale' La selezione delle regioni di trasmissione della radiazione 44 avviene mediante la rotazione d el cilindro attorno al proprio asse 45, effettuata ad un'opportuna velocit?

Una seconda possibile realizzazione di un otturatore ottico ? costituita da un pannello o film la cui trasparenza locale alla radiazione incidente possa essere controllata elettronicamente?, come ad esempio un pannello a cristalli liquidi Mediante un opportuno segnale elettrico, regioni de! pannello vengono rese trasparenti alla radiazione incidente in sequenza temporale,

In FIG. 9 ? rappresentata un?altra realizzazione delia presente invenzione, la quale utilizza comee sistema ottico un determinato numera di guide d'onda 47, 50 Uno o pi? emettitori ottici 46 sono Iticamente accoppiati ad un determinato numero di guide d?onda 47 quali, ad esempio fibre otiene, atte a convogliare la radiazione alle regioni di trasmissione di uno o piu otturatori otici 48 ai iodati agl; emettitori 46. La radiazione 52 proveniente dalle regioni di trasmissione degli otturatori ottici 48 associati agli emettitori 46 attraversa la zona di rivelazione 100 e va ad incidere su uno o pi? otturatori otici 49 associati ai nvelaton 51 La radiazione proveniente da dette regioni di trasmissione degli ottu rator ittici 49 associati ai rivelatori 51 viene convogliata su uno o pi? rivelatori 51 da un determinato Yumero guide d'onda 50. Analogamente a quanto descritto in precedenza, il funzionamento sincrone iato degli otturatori 48 e 49 associati agli emettitori 46 e ai rivelatori 51 consente la selezione^ in rapida successione di coppie di guide d'onda contrapposte di cui una guida d'onda emette la radiamone ottica 52 che, una volta attraversata zona di rivelazione 100, viene raccolta dalla guida d'onda ccf frapposta alla pnma.

L'invenzione proposta in questo documento pu? anche essere realizzata associando agli emettitori un opportuno sistema ottico scelto tra quelli sopra descritti e associando ai rivelatori un altro I opportuno sistema ottico scelto tra quelli precedentemente descritti

? anche possibile realizzane un apparato ibrido dove per l'emissione ottica sia utilizzata1 una delle soluzioni descritte in precedenza e per la rivelazione ottica la soluzione convenzionate, qui i diesa come costituita da un banco lineare di rivelatori. In alternativa il suddetto sistema ibrido pu? utBfzzare per l'emissione ottica la soluzione convenzionale, qui intesa costituita da un banco lineare di ei pori, e per la rivelazione ottica una qualunque delle soluzioni descritte m precedenza. I vantaggi i iodati dalla presente invenzione, a parit? di prestazione rispetto ad un sistema convenzionale, sono ] imitati, nei sistemi ibridi sopra citati, alla sola notevole riduzione del numero di emettitori o rivelatori.

Claims (1)

1. RIVENDICAZIONI 1 Appa ra to di ri velatone com prende nte : una zona di rivelazione (100) almeno un emettitore ottico (1, 7, 27, 32, 36, 46) atto ad emettere una radiazione attica (11 34) che attraversa la detta zona di rivelazione (100) almeno un rivelatore ottico (2, 14, 22, 28, 37, 51 } atto a rivelare detta radiazione ottica ij 18. 25) almeno un otturatore ottico (3, 30% 9, 17, 24, 29, 38, 48, 49) interposto tra il dettai^metitore ottico (% 7, 27, 32, 36, 46) ed il detto rivelatore ottico (2. 14. 22, 28, 37, 51), dett?ijoturatore otico essendo dotato di una pluralit? di regioni di trasmissione (5, 10, 19, 26, 40, 4$) di delta radiazione ed essendo in grado di consentire o bloccane in maniera controllata la tras ?ril?ss?one di detta radiazione attraverso le dette regioni di trasmissione (5? 10, 19, 26, 40, 43) almeno un sistema ottico (201, 4, 8, 13, 16, 23, 30, 33, 47, 50} associato al detteti [otturatore ottico (3, 301, 9,;17, 24, 29, 38, 48, 49) 2. Apparato di rivelazione secondo la rivendicazione 1, dove il detto sistema ottico corriprende un sistema ottico atto a focalizzare o convogliare (20% 16, 50) la radiazione trasmessa atraverso) una delle regioni di trasmissione del detto otturatore ottico (301 , 17, 29) sul deto rivelatore (2, 14, 28). 3, Apparato di rivelazione secondo una delle rivendicazioni precedenti dove il detto sistema ottico comprende almeno un sistema ottico di collimazione (13, 30, 33) atto a trasformare la Radiazione emessa dai detto emettitore (7, 27, 32, 36) in fasci collimati. 4 Apparato di rivelazione secondo una delle rivendicazioni precedenti dove il detto srstjE ottico comprende almeno un diffusore ottico (4, 8} disposto tra il detto emettitore (1 , 7) e il detto; ottico (3, 9} in maniera Ne che la detta radiazione emessa dal detto emetitore (1, 7) ? diffus dai deto diffusore ottico (4, 8) e incide sul detto otturatore ottico (3, 9). 5. Apparato di rivelazione secondo la rivendicazione 1 dove ? deto sistema otico comprarle almeno un sistema ottico di collimazione (13, 30, 33) ato a trasformare la deta radiazione eimessi jj dal deto emettitore (7, 27, 32* 36) in fasci collimati ed almeno un diffusore otico (4, 6) disposto in rripniera tate che ia detta radiazione collimata dal detto sistema ottico di collimazione (13. 30, 33} viene ijjrasm essa attraverso una regione di trasmissione dei detto otturatore ottico (3, 9) ed infine diffusa dal deti? diffusore ottico (4, 8). ?. Apparato di rivelazione secondo Se rivendicazioni 2 e 4 comprendente almeno un primoi! otturatore ottico (3, 9) ed un secondo otturatore ottico (301, 17) disposti in maniera tale che Sa detta radiaz ione emessa dal detto emettitore (1, 7) e diffusa dai detto diffusore ottico (4, 8} viene trasmessa attraverso una regione di trasmissione dei deto primo otturatore ottico (3, 9), attraversa la deta zona di Rivelazione (100), viene quindi trasmessa attraverso una regione di trasmissione del detto secondo otturatore ottico (30?t 17) ed infine focalizzata o convogliata sul detto rilevatore (2. 14) dai deto sistema otico 20l, 16). 7 Apparato di rivelazione secondo le rivendicazioni 2 e 5 comprendente almeno un pr?m? otturatore ottico (3, 9) ed un secondo oturatore otico (301 , 17) disposti in maniera tate che la detta) radiazione emessa dal detto emetitore (1, 7) viene collimata dal detto sistema otico di collimazione (ili, 30, 33), trasmessa attraverso una regione di trasmissione del deto primo otturatore ottico (3, 9), di ?4 dal detto diffusore ottico (4, ?), quindi attraversa la deta zona di rivelazione (100),, viene quindi irasmesi attraverso una regione di trasmissione del detto secondo otturatore ottico (301, 17) ed infine |cal izzata o convogliata sul detto rilevatore (2, 14} dal deto sistema otico (201 16). 8 Apparato di rivelazione secondo una dette rivendicazioni precedenti, dove il detto seteria ottico comprende almeno una lente convessa, oppure almeno uno specchio di geometria sferica i cilindrica parabolica o altra geometria che consenta la fecalizzazione o la collimazione di deta radiazione ottica oppure da almeno una guida d'onda (.47, 50). alla quale opzionalmente ? accoppiata una lente atta alla foca lizzaz ione o collimazione di detta radiazione ottica, 0 Apparato di rivelazione secondo una delie rivendicazioni precedenti, dove II detto emettito ottico (1 , 7, 27, 32, 36, 46} comprende un LED, oppure una sorgente ottica puntiforme, oppure uni sorgente laser oppure una lampada a fluorescenza. 10. Apparato di rivelazione secondo una delle rivendicazioni precedenti, dove il detto rivelatori ottico (2. 14, 22, 28, 37, 51) comprende un fototransistor, oppure un fotodiodo, oppure una fotoresi stertjja, oppure una cella solare 11 Apparato di rivelazione secondo una deile mvendicaziont precedenti dove il deto otturatori?1 ottico (3, 301, 9. 17, 24, 29, 38, 45, 40) comprende un cilindro (42) provvisto di una sene di aperture t rasversal i43), ciascuna passante per il suo asse e ad esso perpendicolare, con utforientazione "a spirale 12 Apparato di rivelazione secondo una delle rivendicazioni precedenti dove il detto otturato^ ottico (3, 301. 9, 17. 24, 20, 38, 48, 49) comprende un pannello o film dotato d? regioni di trasmissione la cui trasparenza locate alla radiazione incidente possa essere controllala eletronicamente