用于光学触摸检测的受振动波导表面制造技术

一种光学触敏设备包括：平面光学波导结构，其具有平面光学波导；以及换能器，其能够激活以使所述平面光学波导结构的顶部表面振动。所述设备还包括多个发光体和检测器。所述发光体和检测器沿着所述波导结构的周边布置。所述发光体产生光束，所述光束通过全内反射(TIR)经所述波导结构传播至所述检测器。在所述波导结构的受振动的顶部表面上的触摸干扰所述光束，并且所述触敏设备基于所述干扰确定触摸事件。

【技术实现步骤摘要】
用于光学触摸检测的受振动波导表面相关申请的交叉引用本申请按照35U.S.C.§119(e)要求提交于2015年12月2日的名称为“KineticFrictionReduction–VibratingtheWaveguide”的美国临时专利申请序列号62/262,321的优先权。上述所有申请的主题均以引用方式全文并入本文中。
技术介绍
1.
本专利技术大体上涉及光学触摸检测系统。2.相关技术描述用于与计算设备交互的触敏显示器正变得日益普遍。存在用于实现触敏显示器和其它触敏设备的多种不同的技术。这些技术的例子包括例如电阻式触摸屏、表面声波触摸屏、电容式触摸屏和某些类型的光学触摸屏。然而，这些方法中的许多目前存在缺点。例如，一些技术对于如在许多现代化的移动电话中使用的小尺寸显示器可能效果良好，但对于如在用于膝上型或甚至台式计算机的显示器中的大屏幕尺寸来说不能很好地扩展。对于需要特殊处理的表面的技术或在表面中使用特殊元件来说，屏幕尺寸增加N的线性因子意味着特殊处理必须被扩展以处置面积大N2倍的屏幕，或者需要数量为N2倍的特殊元件。这会导致无法接受的低产率或高得难以接受的成本。一些技术的另一个缺点是，它们不能或难以处置多触摸事件。多触摸事件发生在多个触摸事件同时进行时。这会在原始检测信号中引入歧义，这种歧义必须接着被解决。重要的是，歧义必须以快速且计算上高效的方式解决。如果太慢，那么该技术将不能够提供系统所需的触摸采样速率。如果在计算上太密集，那么这会抬高该技术的成本和功耗。另一个缺点是，技术可能不能够满足不断增加的分辨率需求。假设触敏表面是具有长度和宽度尺寸L×W的矩形。进一步假设应用需要触摸点分别以δl和δw的精度定位。那么所需的有效分辨率为R＝(LW)/(δlδw)。我们将R表达为触摸点的有效数目。随着技术进步，R中的分子通常会增加，并且分母通常会减小，从而导致所需触摸分辨率R的总体增加的趋势。因此，需要改进的触敏系统。
技术实现思路
一种光学触敏设备具有受振动表面以减小接触物体与表面之间的摩擦。在一个方面，光学触敏设备包括：平面光学波导结构，其具有平面光学波导；以及换能器，其能够激活以使平面光学波导结构的顶部表面振动。该设备还包括多个发光体和检测器。发光体和检测器沿着波导结构的周边布置。发光体产生光束，光束通过全内反射(TIR)经波导结构传播至检测器。在波导结构的受振动的顶部表面上的触摸干扰光束，并且触敏设备基于干扰确定触摸事件。在另一方面，光学触敏设备确定物体在光学波导结构上的触摸事件的触摸类型。光学触敏设备以受控方式激活发光体和检测器以进行多次扫描，并且每次扫描与一组扫描特性相关联。光学触敏设备激活至少一个换能器以使光学波导结构的顶部表面振动，并且顶部表面的振动与一组振动特性相关联。光学触敏设备针对每次扫描测量光束以确定哪些光束已被触摸事件干扰。光学触敏设备基于振动特性和扫描特性一起分析扫描的被测量光束。光学触敏设备基于该分析确定触摸事件的触摸类型。其它方面包括与上述任一方面有关的部件、设备、系统、改进、方法、过程、应用、计算机可读介质和其它技术。附图说明现在将以举例方式结合附图描述本专利技术的实施例，在附图中：图1是根据一个实施例的光学触敏设备的示意图。图2是根据一个实施例的用于确定触摸事件的位置的流程图。图3A-3B示出了根据一个实施例的用于与光束的触摸交互的受抑TIR机制。图3C示出了根据一个实施例的增强透射的与光束的触摸交互。图4A-4C是根据一个实施例的不同形状的光束覆盖区的俯视图。图5A-5B是根据一个实施例的俯视图，示出了由发光体和检测器覆盖的有源区域。图6是根据一个实施例的俯视图，示出了针对所有可能的发光体和检测器对的所有光束。图7A是根据一个实施例的经受机械横向振动的波导结构的剖视图。图7B是根据一个实施例的经受机械横向振动的波导结构的顶部表面的剖视图。图7C是根据一个实施例的经受机械横向振动的多部件波导结构的剖视图。图8A是根据一个实施例的换能器在波导结构之上的放置位置的侧视图，该波导结构具有与显示器相关联的区域。图8B是根据一个实施例的换能器在波导结构下方的放置位置的侧视图，该波导结构具有与显示器相关联的区域。图8C是根据一个实施例的换能器在波导结构之上的放置位置的俯视图。图8D是根据另一个实施例的换能器在波导结构之上的放置位置的侧视图，该波导结构具有与显示器相关联的区域。图8E是根据另一个实施例的换能器在波导结构下方的放置位置的侧视图，该波导结构具有与显示器相关联的区域。图8F是根据另一个实施例的换能器在波导结构上的放置位置的俯视图。图8G是根据一个实施例的换能器邻近波导结构的放置位置的侧视图。图8H是根据一个实施例的换能器邻近波导结构的放置位置的俯视图。图9A是根据一个实施例的俯视图，示出了受波导结构的振动干扰的光束。图9B是根据一个实施例的俯视图，示出了通过将180度的相移施加到图9A所示波导结构的振动而干扰的光束。图10是根据一个实施例的用于基于振动来确定触摸类型的过程的流程图。图11A是根据一个实施例的示意图，示出了三次扫描的随时间变化的横向振动。图11B是根据一个实施例的侧视图，示出了在图11A所示的每次扫描的时间点在物体和受振动表面之间的交互。图11C是根据一个实施例的俯视图，示出了在图11B所示的每次扫描的时间点在物体和受振动表面之间的交互。图11D是根据一个实施例的侧视图，示出了在图11A所示的每次扫描的时间点在另一个物体和受振动表面之间的交互。图11E是根据一个实施例的俯视图，示出了在图11D所示的每次扫描的时间点在具有不同硬度的物体和受振动表面之间的交互。图12A是根据一个实施例的向上移动至振动峰的波导结构的剖视图。图12B是根据一个实施例的俯视图，示出了在图12A所示两个物体和受振动表面之间的交互。图12C是根据一个实施例的向下移动至振动谷的波导结构的剖视图。图12D是根据一个实施例的俯视图，示出了在图12C所示两个物体和受振动表面之间的交互。附图仅出于举例说明目的而描绘了各种实施例。本领域技术人员将容易从以下讨论认识到，本文所示结构和方法的备选实施例可以在不脱离本文所述原理的情况下被采用。具体实施方式该具体实施方式分为两部分。部分A提供了对触敏系统和多触摸事件的检测的各个方面的描述。这些内容主要在手指触摸的语境下进行描述，但该概念也适用于工具(例如，笔或触笔)触摸。部分B提供了对部分地基于受振动波导来检测触摸事件和触摸类型的描述。下面是具体实施方式的内容：部分A：触摸检测I.介绍A.设备概述图1是根据一个实施例的光学触敏设备100的示意图。光学触敏设备100包括控制器110、发光体/检测器驱动电路120、以及触敏表面组件130。表面组件130包括表面131，在该表面上将检测触摸事件。为了方便，区域131有时可以被称为有源区域或有源表面，尽管有源区域本身可以是诸如光学波导的完全无源结构。组件130还包括沿着有源区域131的周边布置的发光体和检测器。在该例子中，存在标记为Ea-EJ的J个发光体和标记为D1-DK的K个检测器。该设备还包括触摸事件处理器140，其可以作为控制器110的一部分或如图1所示单独地实现。标准化的API可以用来与触摸事件处理器140本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学触敏设备，其包括：平面光学波导结构，所述平面光学波导结构包括平面光学波导；换能器，所述换能器能够激活以使所述平面光学波导结构的顶部表面振动，所述顶部表面的所述振动通过振动特性来表征；发光体和检测器，所述发光体和所述检测器沿着所述波导结构的周边布置，所述发光体产生光束，所述光束通过全内反射(TIR)经所述波导结构传播至所述检测器，其中在所述波导结构的所述顶部表面上的触摸干扰所述光束中的至少一些，所述触敏设备基于所述干扰确定触摸事件。

【技术特征摘要】
2015.12.02 US 62/262,3211.一种光学触敏设备，其包括：平面光学波导结构，所述平面光学波导结构包括平面光学波导；换能器，所述换能器能够激活以使所述平面光学波导结构的顶部表面振动，所述顶部表面的所述振动通过振动特性来表征；发光体和检测器，所述发光体和所述检测器沿着所述波导结构的周边布置，所述发光体产生光束，所述光束通过全内反射(TIR)经所述波导结构传播至所述检测器，其中在所述波导结构的所述顶部表面上的触摸干扰所述光束中的至少一些，所述触敏设备基于所述干扰确定触摸事件。2.根据权利要求1所述的光学触敏设备，其中所述振动特性包括振动周期、振动频率、振动相位、振动对扫描速率相移、振幅和振动取向中的至少一者。3.根据权利要求1所述的光学触敏设备，其中所述换能器在所述顶部表面中形成机械横向振动和机械纵向振动中的至少一者。4.根据权利要求1所述的光学触敏设备，其中所述换能器形成空间局部振动。5.根据权利要求1所述的光学触敏设备，其中所述换能器的位置选自由以下项组成的组：所述波导的边缘附近、所述波导下方、在所述波导之上、显示器的边缘附近、所述显示器下方以及在所述显示器之上。6.根据权利要求1所述的光学触敏设备，其中所述换能器包括机电换能器。7.根据权利要求1所述的光学触敏设备，其中所述换能器使所述平面光学波导振动，从而使所述平面光学波导结构的所述顶部表面振动。8.根据权利要求1所述的光学触敏设备，其中所述波导结构包括在所述平面光学波导的所述顶部表面之上的振动层；并且其中所述换能器使所述振动层振动，从而使所述平面光学波导结构的所述顶部表面振动。9.根据权利要求8所述的光学触敏设备，其中所述平面光学波导和所述振动层为透明的。10.根据权利要求1所述的光学触敏设备，其中所述振动特性与所述发光体和检测器的扫描特性至少部分地同步。11.根据权利要求10所述的光学触敏设备，其中所述扫描特性包括扫描速率、振动对扫描速率相移、发光体的数目、检测器的数目、发光体激活时间、检测器激活时间、检测器采样速率以及脉冲传输的速率中的至少一者。12.根据权利要求10所述的光学触敏设备，其中所述同...

【专利技术属性】
技术研发人员：O·德拉姆，
申请(专利权)人：拉普特知识产权公司，
类型：发明
国别省市：直布罗陀,GI