用于触摸及手势辨识的光学触摸垫制造技术

本申请案涉及用于触摸与手势辨识的光学触摸垫。光学触摸垫包括具有四边横截面的棱镜，所述棱镜包括光进入界面、光射出界面、触摸界面以及实质上平行于所述触摸界面且与所述触摸界面间隔开的背面界面。经准直光经由所述光进入界面进入所述棱镜，通过全内反射从所述触摸界面反射，且经由所述光射出界面射出所述棱镜。第一图像传感器检测从所述光射出界面射出的所述经准直光，且第二图像传感器检测定位于所述触摸界面上方的物件的图像。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般来说涉及光学装置，且明确地但非排它地，涉及用于触摸及手势辨识的光学触摸垫。
技术介绍
许多种类的输入装置与例如计算机的电子装置一起使用。鼠标为与计算机一起使用的在便携性上最常见的输入指向装置，但触摸垫也是经常使用的，当前几乎所有膝上型计算机都配备有触摸垫。触摸垫检测用户的手指触摸触摸垫的位置，且使用所检测的位置来控制计算机屏幕上的光标及选择用于计算机的命令。两种类型的电子触摸垫(电阻式或电容式)为最常见的，但光学指纹传感器最近变得可用，其通常供用作安全密钥。举例来说，指纹传感器可用于解锁计算机使得可操作所述计算机，且甚至用于解锁物理门以进入建筑物或房间。 光学手势辨识器最近也变得可用。手势辨识器使用相机来检测例如手的物件。接着由计算机或处理器来分析手的所检测图像以辨识由所述手做出的手势。可使用所检测的手势例如在计算机及/或视频游戏中选择用于计算机的命令。
技术实现思路
本专利技术的一个方面涉及一种光学触摸垫，所述光学触摸垫包含具有四边横截面的棱镜，其包括光进入界面、光射出界面、触摸界面以及实质上平行于所述触摸界面且与所述触摸界面间隔开的背面界面；经准直光的源，其中所述经准直光经由所述进入界面进入所述棱镜，通过全内反射从所述触摸界面反射，且经由所述光射出界面射出所述棱镜；第一图像传感器，其用于检测从所述光射出界面射出的所述经准直光；透镜，其用于经由所述触摸界面及所述背面界面形成定位于所述触摸界面上方的物件的图像；及第二图像传感器，其以光学方式耦合到所述透镜以用于检测所述物件的所述图像。本专利技术的另一方面涉及一种用于指尖及手势成像的方法，所述方法包含将经准直光引导到具有四边横截面的棱镜中，所述棱镜包括光进入界面、光射出界面、触摸界面以及实质上平行于所述触摸界面且与所述触摸界面间隔开的背面界面，其中所述经准直光经由所述光进入界面进入所述棱镜，通过全内反射从所述触摸界面反射，且经由所述光射出界面射出所述棱镜；将从所述光射出界面射出的所述经准直光成像以获得所述触摸界面的图像；及将定位于所述触摸界面上方的物件成像。本专利技术的又一方面涉及一种用于使用光学触摸垫执行多点触摸的方法，所述方法包含在第一时间处捕获第一图像帧，所述第一图像帧包括一个或一个以上触摸位置；在连续的第二时间处捕获第二图像帧，所述第二图像帧包括与所述第一图像帧相同数目的触摸位置；使第一图像帧与第二图像帧相关以产生相关峰值位置；及通过分离所述相关峰值位置来确定每一手指触摸的位置，其中每一相关峰值对应于一触摸位置。本专利技术的再一方面涉及一种光学触摸垫，所述光学触摸垫包含棱镜，其具有光进入界面、光射出界面及触摸界面；经准直光的源，其中所述经准直光经由所述光进入界面进入所述棱镜，通过全内反射从所述触摸界面反射，且经由所述光射出界面射出所述棱镜；第一图像传感器，其用于检测从所述光射出界面射出 的所述经准直光；透镜，其邻近于所述棱镜而定位以用于形成物件的图像；及第二图像传感器，其以光学方式耦合到所述透镜以用于检测所述物件的所述图像，其中所述物件的所述图像不是经由所述棱镜形成的。附图说明参考下图描述本专利技术的非限定性及非穷举性实施例，其中除非另有说明，否则在各个视图中相同参考编号指代相同部件。图I是图解说明全内反射的棱镜的实施例的横截面图。图2是图解说明当指尖触摸棱镜时的受抑全内反射的棱镜的实施例的横截面图。图3是光学触摸检测器及/或指纹传感器的实施例的示意图。图4是光学感测系统的实施例的框图。图5是正由光学触摸检测器感测的指尖位置的实施例的示意图。图6是从例如图5中所示的光学触摸检测器上的指尖位置翻译的计算机屏幕上的光标位置的实施例的示意图。图7是由光学触摸检测器感测的一对指尖的实施例的示意图。图8是从例如图6中所示的光学触摸检测器上的指尖位置翻译的计算机屏幕上的多个光标位置的实施例的示意图。图9是用于将光学触摸垫上的指尖位置翻译成例如图5到图6或图7到图8中所示的计算机屏幕上的光标位置的过程的实施例的流程图。图10是用于触摸检测及手势辨识的光学触摸垫的实施例的示意图。图11是用于触摸检测及手势辨识的光学触摸垫的替代实施例的示意图。具体实施例方式描述用于光学触摸及手势辨识的设备、系统及方法的实施例。描述众多特定细节以提供对本专利技术的实施例的透彻理解，但相关领域的技术人员将认识到可在没有所述特定细节中的一者或一者以上的情况下或者利用其它方法、组件、材料等来实践本专利技术。在一些实例中，未详细地展示或描述众所周知的结构、材料或操作，但无论如何所述结构、材料或操作涵盖于本专利技术的范围内。本说明书中通篇提及的“一个实施例”或“一实施例”意指结合所述实施例描述的特定特征、结构或特性包括于至少一个实施例中。因此，本说明书中的片语“在一个实施例中”或“在一实施例中”的出现未必全部指代同一实施例。此外，在一个或一个以上实施例中，可以任一适合方式来组合所述特定特征、结构或特性。类似于常用的电子触摸垫，光学触摸传感器感测触摸所述传感器的表面的一个或一个以上指尖-也就是说，在手指与传感器之间通常存在物理接触。光学触摸传感器可感测指尖在所述表面上的位置，且在其具有足够分辨率的情况下，还可检测所述指尖的指纹。手势辨识器可使用相机来将做手势的手成像，但与触摸传感器相反，手不可能太接近相机。因此，指尖传感器可用作光学触摸垫，但光学触摸垫不可用于手势辨识，因为做手势的手并不触摸触摸垫。下文描述可用作光学触摸垫及手势辨识器两者的光学装置。图I图解说明棱镜102中的全内反射的物理原理。棱镜102具有三角形横截面，用具有折射率n2的材料制成且由具有不同于n2的折射率Ii1的介质环绕。由于其三角形横截面，棱镜102包括具有环绕介质的三个界面表面104、表面106及表面108。经准直光110法向入射于界面104处，使得经准直光110穿过界面104且实质上无改变地进入棱镜102。经准直光110以入射角Qi入射于界面106处，例如，入射于点114、116、118、120等处，其中所述入射角Θ i大于界面106处的临界角Θ。。临界角Θ。如下界定S丨方程式⑴在棱镜102由玻璃制成且由空气环绕的实例中，n2 = 1.5(玻璃)且Ii1 = I (空气)，此意指临界角Θ。= 41.81度。如果入射角91超过临界角-也就是说，如果满足条件Θ。-经准直光110将由界面106反射而非经由界面106透射到环绕介质中。经反射光112保持准直且具有反射角Θ P根据反射定律，所述反射角吣等于入射角θ^θ^ = Θ J。所反射的经准直光112法向于棱镜102的界面108，且因此经准直光112经由界面 108无改变地射出棱镜102。图2图解说明当指尖触摸棱镜时的棱镜102中的受抑全内反射(FTIR)的原理。如在图I中，棱镜102具有三角形横截面且具有折射率n2并由例如空气的介质环绕，所述介质具有不同于n2的折射率ηι。经准直光110法向入射于界面104处，使得经准直光110实质上无改变地进入棱镜102。在进入棱镜102之后，经准直光110或其部分从界面106反射，且经由界面108无改变地射出棱镜102。在其它实施例中，经准直光110及所反射的经准直光112未必分别法向于界面104及108。在这些实施例中，经准直光在其进入棱镜时且本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学触摸垫，其包含：具有四边横截面的棱镜，其包括光进入界面、光射出界面、触摸界面以及实质上平行于所述触摸界面且与所述触摸界面间隔开的背面界面；经准直光的源，其中所述经准直光经由所述光进入界面进入所述棱镜，通过全内反射从所述触摸界面反射，且经由所述光射出界面射出所述棱镜；第一图像传感器，其用于检测从所述光射出界面射出的所述经准直光；透镜，其用于经由所述触摸界面及所述背面界面形成定位于所述触摸界面上方的物件的图像；及第二图像传感器，其以光学方式耦合到所述透镜以用于检测所述物件的所述图像。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：苏明俊，蔡正喻，
申请(专利权)人：全视科技有限公司，
类型：发明
国别省市：