红外技术之光学触控的应用
在触控市场中,电阻、电容式、LED红外对射描扫式的触控面板一直都是市场的主流。然而随着现代人荧幕越买越大、要求越来越高,以及制造商在制作大尺寸电阻、电容触控面板成本压力下,光学式触控技术渐渐浮上了台面,再加上现在LED元件技术提升,巿场上越来越多产品使用光学式来取代带旧有的电阻、电容式产品有红外对射扫描式。特别是在桌上型荧幕这样的尺寸大小, 也已经有越来越多厂商投入。光学式触控的主要原理是由遮光效应产生影子, 再由一个感光元件感测到阴影变化进而判断位置所在。
CMOS/CCD光学式触控故名思义是由CMOS或CCD 摄像头当做感光元件来分辨阴影的所在。目前一般巿面上看到的都是CMOS光学式触控,CCD的触控已经非常少了, 最主要原因除了用CMOS成本比较低以外,CMOS的表现也比CCD更适合用在触控萤幕上。因为要把触控元件整合在萤幕上, 感光元件一定是越小越好,且自身的散热要佳, 避免在使用时受荧幕中的灯管在感光元件不远的后方不断加热造成感应失效。而CMOS跟CCD比起来不仅体积小且散热好, 适用于大量生产且不需要影像品质太好的应用中。 另一方面, CCD提供的影像品质远超过触控屏所需, 我们只要找到可以分辨阴影就足够的CMOS感光元件, 而不需要可以分辨出到底使用者是用食指还是中指来做触控的CCD。
CMOS光学触控原理:CMOS光学触控构造是由两颗CMOS分别平贴在荧幕的左上及右上角,以作为感光元件来观测阴影到底发生在何处。另外,整组架构上还包括了反射条(贴在右,左,下三边)及两颗看不见但一样平贴在左上与右上角的LED发射器。LED发射器是由红外LED,它们不可见光波长通常落在850um~950um,这样的波段有助于避免受到屏幕背光的影响,CMOS摄像镜头前的那块镜片会滤掉其他波段的光。反射条上的微结构则通常是菱镜(棱镜),利用聚光的效果来让CMOS侦测得更清楚。触摸的作动原理即是由这两颗LED发射器,射出不可见光加到在棱镜中,左右的两颗CMOS各自就会看到一条亮亮的发光条(通常称为光轴)。当有触控发生,光线被遮住产生阴影于反射条上,这时CMOS看到的就不是一条完整的光轴,而是被阴影切成一段一段的光轴,此时藉由触控IC进行逻辑运算,即可算出阴影位置后送回系统做出判断触控点的座标。 ,
逻辑运算的算法部份通常是各厂商自己的诀窍,不过大部分都是用三角函数来算坐标点 。藉由手指触控点触控点的位置与两颗CMOS构成的三角形,算出三角形左上与右上的两个角度(上图α,β)后再用三角函数计算出位置。
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