[发明专利]基于TIR的投影型光学触摸系统中的改善

说明书

触摸感应装置通过光受抑(FTIR)操作并包括透光面板(1)，其限定前表面(5)和相对的后表面(6)，光发射器，其光学地连接到面板(1)，以便生成通过面板内部的全内反射传播的光，以及光检测器(3)，其光学地连接到面板(1)，以便在多对光发射器和光检测器(3)之间限定面板(1)内部的传播路径的网格。每个光检测器(3)经由角滤波器(20)光学地连接到面板(1)。滤波器(20)应用到前表面和后表面(5,6)中的至少一个上的外耦合区域且被配置为仅在相对于外耦合区域的法线的有限角度范围内透射光。有限范围从角度下限θ_最小延伸到角度上限θ_最大。角度下限θ_最小等于或大于临界角度θ_c，其由θ_c＝arcsin(1/n_面板)给出，其中n_面板为透光面板(1)在外耦合区域处的折射率。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2012年12月20日提交的瑞典专利申请号1251474-1以及于2012年12月20日提交的美国临时申请号61/740093的权益，这二者通过引用被并入本文。

技术领域

本发明一般涉及光学触摸感应系统，并具体地涉及通过对在透光面板内部全内反射(TIR)传播的光进行投影测量操作的这类系统。

背景技术

触摸感应系统(“触摸系统”)广泛用于各种应用中。通常，通过直接触摸该触摸表面的或通过接近(即，没有触摸)触摸表面的、诸如手指或触笔的触摸物体来驱动触摸系统。例如，触摸系统用作笔记本电脑的控制面板中的触摸板，以及作为用于在例如诸如移动电话的手持设备上显示的覆盖。在显示器上覆盖的或在显示器中集成的触摸面板也被表示为“触摸屏”。在本领域中已知许多其他应用。

存在无数用于提供触摸灵敏度的已知技术，例如，通过将电阻式线栅、电容式传感器、应变仪等等集成到触摸面板中。还存在各种类型的光学触摸系统，例如，其通过触摸在触摸表面之上的物体来检测阴影投射或者检测触摸面板上的触摸物体的点散射的光。

一种具体类型的光学触摸系统使用对在限定触摸表面的透光面板内部的多个传播路径上传播的光的投影测量。因此，当光已经通过面板时，投影测量量化各个传播路径上的光的属性，例如，功率。光通过针对触摸表面的全内反射(TIR)在面板内部传播，以使触摸表面上的物体使一个或多个传播路径上的传播光衰减，通常表示为FTIR(受抑全内反射)。对于触摸测定，可通过简单的三角测量或通过更高级的图像重建技术来处理投影测量，该图像重建技术在触摸表面上产二维分布干扰，即，在触摸表面上影响所测量的属性的任何事物的“图像”。这类触摸系统的示例见于US3673327、US4254333、US6972753、US7432893、US2006/0114237、US2007/0075648、WO2009/048365、US2009/0153519、WO2010/006882、WO2010/064983、WO2010/134865和WO2012/105893中。

现有技术提出用于将光引入到面板中以及用于检测触摸表面的下行光的若干不同方法。例如，US7432893提出了，经由附接到面板的后表面的旋转棱镜将光耦合到面板中，以及检测直接附接到面板的前表面的光电检测器处的光。在WO2010/064983中，经由连接面板的前表面和后表面的边缘表面或者经由附接到面板的前表面和后表面的楔子将光耦合到面板以及耦合出面板。在WO2012/105893中，在面板的前表面或后表面上提供薄片状微观结构元件，例如，透光材料的胶带，以用于将光耦合到面板或耦合出面板。