專利名稱：觸控式輸入裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種輸入裝置，尤其涉及一種觸控式輸入裝置。
背景技術：
隨著社會的發展和科技的進步，界面更人性化，輸入更簡便的帶有觸摸屏被廣 泛地應用于個人計算機、移動電話、電視、攝影機、測量儀器等顯示器上。請參見文獻A novelgestural input device for virtual reality, Maggioni, C. ；Virtual Reality AnnualInternational Symposium,1993. , 1993 IEEE18-22 Sept. 1993 Page(s) :118_124。觸控屏根據所用的介質以及工作原理，可分為電阻式、電容式、紅外線式和表面聲 波式多種。目前較為常用的觸控輸入裝置為電阻式和電容式兩種，但其均需要在面板上設 置感應的電路，且無法實現多點觸控感應。此外，此類觸控輸入裝置易受環境電場的影響， 進而降低感應的準確度。
發明內容
因此，有必要提供一種能夠實現多點觸控且具有高的感應的準確度的觸控式輸入
直ο一種觸控式輸入裝置，其包括一個紅外光源模組、一個第一偏振片、一個應力感測 片、至少一個第二偏振片、至少一個紅外攝像頭及一個圖像處理器，所述紅外光源模組、第 一偏振片及應力感測片依次相鄰設置，所述紅外光源模組用于提供紅外光，所述第一偏振 片用于將所述紅外光轉化為第一偏振光，所述應力感測片設置于第一偏振片與第二偏振片 之間，用于在被觸碰時在其內部產生應力，從而使所述第一偏振光經過應力感測片時發生 雙折射后出射，所述第二偏振片的偏振化方向與第一偏振片的偏振化方向相互垂直，用于 將應力感測片出射的光線轉化為第二偏振光，所述紅外攝像頭用于通過第二偏振片獲取應 力感測片由于應力產生的干涉條紋圖像，所述圖像處理器與紅外攝像頭相連接，用于接收 并對紅外攝像頭獲取的圖像進行處理從而判定應力感測片被觸碰的位置及觸碰的軌跡。本技術方案提供的觸控式輸入裝置，采用第一偏振化方向的紅外光經過由于施加 外力而具有應力的應力感測片產生的雙折射現象，紅外攝像頭透過具有與第一偏振化方向 垂直的第二偏振片得到影像經過影像處理器進行處理，從而可以得到觸碰物體觸碰應力感 測片的位置和軌跡，從而實現觸控式輸入。因此，本技術方案提供的觸控式輸入裝置能夠準 確地感應觸碰的位置及觸碰的軌跡，并且能夠實現多點觸控。
圖1是本技術方案第一實施例提供的觸控式輸入裝置的剖視示意圖。圖2是圖1中觸控式輸入裝置的俯視示意圖。圖3是本技術方案第二實施例提供的觸控式輸入裝置的剖視示意圖。圖4是圖3中觸控式輸入裝置的俯視示意圖。
具體實施例方式下面將結合多個實施例及多個附圖，對本技術方案提供的觸控式輸入裝置作進一 步的詳細說明。請一并參閱圖1及圖2，本技術方案第一實施例提供了一種觸控式輸入裝置100， 其包括紅外光源模組110、第一偏振片120、應力感測片130、兩個紅外攝像頭140、兩個第二 偏振片150及圖像處理器160。紅外光源模組110用于提供紅外光。本實施例中，紅外光源模組110包括多個紅 外光源111及一個導光板112。多個紅外光源111用于發射紅外光，并使紅外光向導光板 112內入射，導光板112用于將紅外光源111入射的紅外光線均勻從導光板112出射。本實 施例中，紅外光源模組110包括四個紅外光源111。紅外光源111可以為紅外發光二級管或 紅外激光光源。本實施例中，導光板112為長方體，其具有一個出光面1121、一個與出光面1121相 對的底面1122及一個連接于出光面1121和底面1122之間的入光面1123。在底面1122上 設置有多個網點(圖未示)，用于將紅外光源111入射至導光板112內的廣進行擴散，使得 紅外光線經過出光面1121均勻地射出導光板112。四個紅外光源111平行于入光面1123 設置。每個紅外光源111的出光面與導光板112的入光面1123相對。當然，導光板112的 形狀并不限于長方體，其也可以為圓柱體、圓臺形或多棱柱形等其他形狀。當然，紅外光源模組110不限于本實施例中的結構，其也可以包括多個陣列排部 的多個紅外光源，僅需使每個紅外光源的出光面與第一偏振片120相對即可。第一偏振片120用于將紅外光源模組110提供的紅外光線轉換為紅外偏振光線。 第一偏振片120設置于紅外光源模組110與應力感測片130之間。第一偏振片120與導光 板112的出光面1121相對，用于將由出光面1121出射的紅外光轉換為偏振光線。本實施例 中，第一偏振片120為長方形片狀，其為線偏振片。優選地，第一偏振片120與出光面1121 同軸設置。應力感測片130設置于第一偏振片120遠離紅外光源模組110的一側。本實施例 中，應力感測片130為長方形片狀，其具有觸碰面131及于觸碰面相對的背面132，背面132 與第一偏振片120相對。應力感測片130由能夠由于外加力的作用而能夠產生內應力的透 光材料制成，如其可以由具有上述性能的各種塑料或者液晶等材料制成。當觸碰物體到觸 碰面131時，觸碰施加于觸碰面131的壓力使得應力感測片130內部對應觸碰的位置產生 應力。當觸碰應力感測片130對應的位置內部產生應力時，當光線經過上述位置時，光線便 會發生雙折射現象。這是因為應力感測片130內的應力會產生一定程度的各向異性，從而 產生雙折射。換句話說，這種有應力的透明介質中ο光和e光產生的光程差不為零，ο光和 e光產生的光程差與應力分布有關。如果將上述介質做成片狀插在兩偏振片之間，不同的 地點因ο光和e光產生的光程差不同而引起ο光、e光間不同的位相差，通過與第一偏振片 120偏振化方向垂直的偏振片便可以觀測到干涉條紋。應力越集中的地方，各向異性越強， 干涉條紋越細密。紅外攝像頭140與碰觸面131相對。本實施例中，觸控式輸入裝置100包括兩個 紅外攝像頭140。該兩個紅外攝像頭設置在該碰觸面131同一邊的兩個頂角處的上方。兩個紅外攝像頭140的視場141重疊的區域覆蓋整個觸碰面131。兩個紅外攝像頭140與碰 觸面131間隔一定距離，該距離由碰觸面131的面積大小決定。碰觸面131的面積越大，該 距離越遠。紅外攝像頭140不局限于本實施例中的兩個，可以為多于兩個，其數量可根據碰 觸面131的面積大小及紅外攝像頭140的視場大小來設定。碰觸面131的面積越大，所需 要的紅外攝像頭140的數量越多；紅外攝像頭140的視場越小，所需要的紅外攝像頭140的 數量越多。紅外攝像頭140優選為廣角式紅外攝像頭，其視場角范圍在90到120度之間。第二偏振片150設置于碰觸面131與紅外攝像頭140之間。第二偏振片150用 于使得從應力感測片130入射至其的光線進行偏振化，使得上述光線轉化為與第二偏振片 150偏振化方向相同的光線。本實施例中，觸控式輸入裝置100包括兩個第二偏振片150， 每個第二偏振片150對應安裝于一個紅外攝像頭140的物側。第二偏振片150與第一偏振 片120的偏振角度相互垂直。可以理解，第二偏振片150也可以封裝于每個紅外攝像頭140中。紅外光源模組110出射的紅外光線經過第一偏振片120轉化為與第一偏振片120 偏振化方向相同的偏振光，當該偏振光經過沒有產生應力的應力感測片130時，該偏振光 不會發生雙折射。第一偏振片120與第二偏振片150的偏振化方向相互垂直，紅外攝像頭 140通過第二偏振片150不會呈現形成有干涉條紋的影像。然而，紅外光源模組110出射的 紅外光線經過第一偏振片120轉化為與第一偏振片120偏振化方向相同的偏振光后，當該 偏振光經過由于觸碰而產生應力的應力感測片130時，該偏振光在產生應力對應的位置發 生雙折射，因為第一偏振片120與第二偏振片150的偏振化方向相互垂直，紅外攝像頭140 通過第二偏振片150會在產生應力對應的位置形成有干涉條紋的影像。圖像處理器160與兩個紅外攝像頭150相連接。圖像處理器160用于接收每個紅 外攝像頭150所獲得的圖像信號，并對該圖像信號進行處理。圖像處理器160將兩個紅外攝 像頭150所獲得的影像進行處理，即可分別得到該位置在觸碰面131上具體的位置；并且， 觸碰的位置發生移動時，圖像處理器160根據與其連接的紅外攝像頭150所獲得的圖像信 號，判斷觸碰的移動的軌跡。可以理解的是，該觸控式輸入裝置100也可用來同時識別多個 觸控位置及觸碰的軌跡。請參一并參閱圖3及圖4，本技術方案第二實施例提供的一種觸控式輸入裝置 200，其結構與第一實施例提供的觸控式輸入裝置100結構相近，不同之處在于，觸控式輸 入裝置200的紅外光源模組210具有一個反射板213并具有兩個入光面2123。另外，觸控 式輸入裝置200僅包括一個紅外攝像頭240及一個第二偏振片250。反射板213設置于導 光板212的底面2122，用于防止光線從底面2122出射，可提高光的利用率。導光板212具 有兩個連接于出光面2121和底面2122之間的入光面2123，兩個入光面2123相對。平行于 每個入光面1123均設置有四個紅外光源211，以提高導光板212的出光亮度。一個紅外攝 像頭240設置于應力感測片230的觸碰面231的中心軸線上，一個第二偏振片250設置于 應力感測片230于紅外攝像頭240之間。紅外攝像頭240的視場覆蓋整個觸碰面231。本技術方案提供的觸控式輸入裝置，采用第一偏振化方向的紅外光經過由于施加 外力而具有應力的應力感測片產生的雙折射現象，紅外攝像頭透過具有與第一偏振化方向 垂直的第二偏振片得到影像經過影像處理器進行處理，從而可以得到觸碰物體觸碰應力感 測片的位置和軌跡，從而實現觸控式輸入。因此，本技術方案提供的觸控式輸入裝置能夠準確地感應觸碰的位置及觸碰的軌跡，并且能夠實現多點觸控。 另外，對于本領域的普通技術人員來說，可以根據本發明的技術方案和技術構思 做出其他各種相應的變化，而所有這些變化都應屬于本發明權利要求的保護范圍。
權利要求
一種觸控式輸入裝置，其包括一個紅外光源模組、一個第一偏振片、一個應力感測片、至少一個第二偏振片、至少一個紅外攝像頭及一個圖像處理器，所述紅外光源模組、第一偏振片及應力感測片依次相鄰設置，所述紅外光源模組用于提供紅外光，所述第一偏振片用于將所述紅外光轉化為第一偏振光，所述應力感測片設置于第一偏振片與第二偏振片之間，用于在被觸碰時在其內部產生應力，從而使所述第一偏振光經過應力感測片時發生雙折射后出射，所述第二偏振片的偏振化方向與第一偏振片的偏振化方向相互垂直，用于將應力感測片出射的光線轉化為第二偏振光，所述紅外攝像頭用于通過第二偏振片獲取應力感測片由于應力產生的干涉條紋圖像，所述圖像處理器與紅外攝像頭相連接，用于接收并對紅外攝像頭獲取的圖像進行處理從而判定應力感測片被觸碰的位置及觸碰的軌跡。
2.如權利要求1所述的觸控式輸入裝置，其特征在于，所述應力感測片由塑料或液晶 材料制成。
3.如權利要求1所述的觸控式輸入裝置，其特征在于，所述紅外光源模組包括至少一 個紅外光源及一個導光板，所述導光板具有入光面和出光面，所述紅外光源用于發射紅外 光，所述入光面與所述紅外光源相對，紅外光源發射的紅外光自入光面向導光板內入射，所 述出光面與入光面鄰接，并與第一偏振片相對，用于出射自入光面入射的紅外光線。
4.如權利要求3所述的觸控式輸入裝置，其特征在于，所述導光板還具有與所述出光 面相對的底面，所述底面設置有反射板，用于反射光線以提高導光板的出光效率。
5.如權利要求1所述的觸控式輸入裝置，其特征在于，所述應力感測片具有相對的背 面與觸碰面，所述背面靠近第一偏振片，所述觸碰面靠近所述紅外攝像頭，所述第二偏振片 設置于觸碰面與紅外攝像頭之間。
6.如權利要求5所述的觸控式輸入裝置，其特征在于，所述至少一個紅外攝像頭的數 量為一個，所述紅外攝像頭的視場覆蓋整個觸碰面。
7.如權利要求6所述的觸控式輸入裝置，其特征在于，所述紅外攝像頭位于觸碰面的 中心軸線上。
8.如權利要求5所述的觸控式輸入裝置，其特征在于，所述至少一個紅外攝像頭的數 量為多個，所述多個紅外攝像頭的視場疊加覆蓋整個觸碰面。
9.如權利要求5所述的觸控式輸入裝置，其特征在于，所述觸碰面為長方形，所述至少 一個紅外攝像頭的數量為兩個，所述兩個紅外攝像頭設置于觸碰面一個側邊與另兩個側邊 垂直相交處上方。
全文摘要
本發明提供一種觸控式輸入裝置，其包括一個紅外光源模組、一個第一偏振片、一個應力感測片、至少一個第二偏振片、至少一個紅外攝像頭及一個圖像處理器，所述紅外光源模組、第一偏振片及應力感測片依次相鄰設置，所述應力感測片設置于第一偏振片與第二偏振片之間，用于在被觸碰時在其內部產生應力，從而使所述第一偏振光經過應力感測片時發生雙折射后出射，所述第二偏振片的偏振化方向與第一偏振片的偏振化方向相互垂直，所述紅外攝像頭用于通過第二偏振片獲取應力感測片由于應力產生的干涉條紋圖像，所述圖像處理器與紅外攝像頭相連接，用于接收并對紅外攝像頭獲取的圖像進行處理從而判定應力感測片被觸碰的位置及觸碰的軌跡。
文檔編號G06F3/033GK101923417SQ200910303119
公開日2010年12月22日 申請日期2009年6月10日 優先權日2009年6月10日
發明者李俊佑 申請人:鴻富錦精密工業(深圳)有限公司;鴻海精密工業股份有限公司