光學(xué)觸摸技術(shù)最初是1970年代carolltouch公司(現(xiàn)在是elotouchsystems的一部分)發(fā)展起來的,現(xiàn)有不少供應(yīng)商出售該項(xiàng)技術(shù)。和其它的觸摸技術(shù)相比,光學(xué)觸摸技術(shù)具有很多優(yōu)點(diǎn)。工業(yè)界的很多人都認(rèn)為,如果沒有下面將要提到的兩個(gè)相當(dāng)大的缺點(diǎn),光學(xué)觸摸技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)成為觸摸技術(shù)的主流。光學(xué)觸摸屏技術(shù)的最新發(fā)展使得光學(xué)觸摸技術(shù)復(fù)興,為其成主流觸摸技術(shù)奠定了基矗
引言
傳統(tǒng)的光學(xué)觸摸系統(tǒng)是在顯示器的兩個(gè)相鄰斜面上采用紅外發(fā)光(ir)二極管(led)陣列,并在相對(duì)的斜面邊緣放置光敏元件,用于分析系統(tǒng)、確定觸摸動(dòng)作。led-光傳感元件對(duì)在顯示器上形成光束柵格。當(dāng)物體(例如手指或者鋼筆)觸摸屏幕遮斷了光束,就會(huì)在相應(yīng)光傳感元件處引起光測(cè)量值的減弱。光傳感的輸出測(cè)量值可以用于確定出觸摸點(diǎn)的坐標(biāo)。通常控制器是掃描光傳感陣列,而不是同時(shí)測(cè)量所有的光傳感器,因此這項(xiàng)技術(shù)有時(shí)被稱為 掃描ir 。在這項(xiàng)技術(shù)的高級(jí)版本中,每個(gè)光傳感器測(cè)量來自不止一個(gè)led的光,這使得控制器可以補(bǔ)償由于屏上不可移動(dòng)的碎片而引起的光的阻斷(見圖1)。
這項(xiàng)傳統(tǒng)的光學(xué)觸摸技術(shù)已經(jīng)主要用于觸摸市場(chǎng)中的相關(guān)領(lǐng)域。過去,它的廣泛應(yīng)用由于兩大原因曾經(jīng)受到限制：技術(shù)成本比與之競(jìng)爭(zhēng)的其他觸摸技術(shù)要高,還有在亮環(huán)境光下的顯示性能問題。后一個(gè)問題是由于背光源放大了光傳感元件的背景噪聲。在有些情況下,噪聲大到無法檢測(cè)到觸摸屏的led光,導(dǎo)致觸摸屏的暫時(shí)失靈。這個(gè)問題在陽光直射下最為顯著,因?yàn)殛柟庠诩t外區(qū)域分布有大量的能量。
另外,傳統(tǒng)的光學(xué)觸摸技術(shù)由于其它的一些技術(shù)問題,例如功耗、機(jī)械包裝約束、分辨率的限制導(dǎo)致系統(tǒng)檢測(cè)pda筆等小物體的能力受限等,而沒有被手持式觸摸屏(例如手機(jī)和pda等)采用。其它技術(shù)例如模擬電阻技術(shù)由于成本低很多,主導(dǎo)了移動(dòng)設(shè)備觸摸屏的市常
但是光學(xué)觸摸的特性還是可取的,代表了理想觸摸屏的屬性,包括可以去除其它觸摸技術(shù)都必需的顯示屏前的玻璃或塑料層。在很多情況下,這種覆蓋層采用透明導(dǎo)電材料,例如氧化銦錫(ito),這會(huì)導(dǎo)致顯示屏的光學(xué)性能下降。光學(xué)觸摸屏的這個(gè)優(yōu)勢(shì)對(duì)于很多設(shè)備、顯示屏供應(yīng)商來說是極其重要的,因?yàn)樵O(shè)備的售出與使用者的感覺質(zhì)量相關(guān)。
光學(xué)觸摸的另一個(gè)長(zhǎng)期需求的性能是傳感器的數(shù)字輸出,相比之下,很多其它的觸摸系統(tǒng)是依賴于模擬信號(hào)處理來確定觸摸位置。這些與之競(jìng)爭(zhēng)的模擬系統(tǒng)通常需要不停的再校準(zhǔn),對(duì)信號(hào)處理(增加了成本和功耗)的要求比較復(fù)雜,與數(shù)字系統(tǒng)相比精確度相對(duì)降低；并且由于操作環(huán)境引起更長(zhǎng)時(shí)間使用后系統(tǒng)失靈。光學(xué)觸摸的另一個(gè)關(guān)鍵的優(yōu)點(diǎn)是通常情況下沒有手指、筆或其它被識(shí)別硬件的直接接觸。這就減少了觸摸屏由于接觸失敗、老化、疲勞引起失靈的可能。這與低壓力觸摸的要求也有關(guān)。在一個(gè)光學(xué)觸摸系統(tǒng)中,只要與光束接觸就可以了,不需要檢測(cè)力量或者觸發(fā)系統(tǒng)。
最后,光學(xué)觸摸可以執(zhí)行同時(shí)觸摸,這是其它觸摸技術(shù)難以實(shí)現(xiàn)的。盡管同時(shí)觸摸在過去沒有被廣泛地發(fā)展,近期由于蘋果iphone等新設(shè)備引起了關(guān)注,它讓同時(shí)觸摸成為用戶界面不可或缺的一部分。
1、最新技術(shù)提高
1.1、新元件和信號(hào)處理的改進(jìn)
處理：自從傳統(tǒng)的光學(xué)觸摸系統(tǒng)開始發(fā)展,關(guān)鍵元件如led、光敏二極管、cmos芯片在性能上有了長(zhǎng)足的發(fā)展,成本大大降低。產(chǎn)生模塑光學(xué)和信號(hào)處理算法的技術(shù)也有了很大的發(fā)展和改進(jìn)。因此,傳統(tǒng)光學(xué)觸摸技術(shù)有了發(fā)展,至少與其它也在不斷發(fā)展的觸摸技術(shù)相比保持著競(jìng)爭(zhēng)力。
1.2、改進(jìn)的光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
近期,elotouchsystems和irtouch等公司試圖解決光學(xué)觸摸的背景或環(huán)境光問題,主要采用改進(jìn)邊緣(縫隙)設(shè)計(jì)、光學(xué)濾光片和更加復(fù)雜的信號(hào)處理來增強(qiáng)信噪比。如,紅外led可以通過特定頻率調(diào)制,光傳感器的輸出只可以在該特定頻率下解調(diào)。由此來降低陽光對(duì)未調(diào)制的紅外光的影響。制造商聲稱的最新產(chǎn)品能承受75~100klx的環(huán)境光,表明這些技術(shù)在降低光學(xué)觸摸對(duì)日光的敏感度方面有了不錯(cuò)的成就。