触敏装置的制作方法

专利名称：触敏装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种光学触敏装置以及一种确定与光学触敏装置接触的对象的位置 和确定该对象的位置变化的方法。具体地，本发明涉及一种光触摸板以及一种确定与光触 摸板接触的对象的位置和确定该对象的位置变化的方法。
背景技术：
DE202005010570-U1公开了一种干扰发生在一个波导内的全内反射的条件用于确定接触的方法。本发明的目的在于提供一种能够以低成本制造的光学触敏装置。

发明内容
根据本发明的一方面，提供一种触敏装置，包括光源，用来发射光；触敏波导，被 配置用于将光从光源向触敏波导的触敏面引导，使得对象干扰在该对象接触触敏面的接触 点处的被引导的光的至少一部分；检测器阵列，被配置为检测通过触敏波导从光源传播的 光的强度分布，用于对象与触敏面之间的接触点的位置编码；以及第一光重定向部件，被配 置为将通过触敏波导从光源传播到第一光重定向部件的光向检测器阵列重定向。其中，当 对象在相应特定接触点接触触敏面时，向检测器阵列的特定点传播的光的至少一部分被阻 止入射到检测器阵列的特定点。优选地，光的重定向涉及在与触敏面平行的面中改变传播 (具体地，如投影所见)方向。根据本发明的另一方面，提供一种接触触敏面的对象的位置编码的方法，所述方 法包括从光源发射光；使用触敏波导将光从光源向触敏波导的触敏面引导，使得对象干 扰在该对象接触触敏面的接触点处的被引导的光的至少一部分；使用检测器阵列检测通过 触敏波导从光源传播的光的强度分布，用于对象与触敏面之间的接触点的位置编码；以及 使用第一光重定向部件将通过触敏波导从光源传播到第一光重定向部件的光向检测器阵 列重定向。其中，当对象在相应特定接触点接触触敏面时，向检测器阵列的特定点传播的光 的至少一部分被阻止入射到检测器阵列的特定点。优选地，光的重定向涉及在与触敏面平 行的面中改变传播方向。


通过下面参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的特点和优点对 于本领域的技术人员将变得更加容易理解，其中图1示意性示出根据本发明的装置的优选实施例的平面图，图2示出沿图1的线II-II的截面，图3示出图1的实施例的平面图，图4示出图1的实施例的平面图，图5示出图1的实施例的平面图，
图6示出图1的实施例的平面图，图7示意性示出根据本发明的装置的优选实施例的平面图，图8示出沿图7的线VIII-VIII的横截面，图9示出沿图7的线IX-IX的横截面，图10示出沿图7的线X-X的横截面，图11示意性示出根据本发明的装置的实施例的横截面图，图12示意性示出根据本发明的装置的优选实施例的平面图，图13示出沿图12的线XIII-XIII的横截面，图14示出沿图12的线XIV-XIV的横截面，图15示出光重定向部件的横截面，图16示出光重定向部件的横截面，图17示意性示出根据本发明的装置的优选实施例的平面图，图18示出图17示出的实施例的部分分解图，图19示出图17示出的实施例的部分分解图，图20示出图17示出的实施例的部分分解图，图21示意性示出根据本发明的装置的实施例的平面图，图22示意性示出根据本发明的装置的实施例的平面图，图23示意性示出根据本发明的装置的实施例的平面图，图M示意性示出根据本发明的装置的实施例的平面图，图25示意性示出根据本发明的装置的实施例的平面图，图沈示意性示出根据本发明的装置的实施例的横截面图，图27示意性示出根据本发明的装置的实施例的横截面图，图观示意性示出具有显示器的根据本发明的装置的实施例的横截面图，图四示意性示出包括信号处理器的根据本发明的装置的实施例，图30示意性示出根据本发明的装置的实施例的平面图，图31示出沿图30的线XXXI-XXXI的横截面，图32示意性示出根据本发明的装置的实施例的平面图，图33示出沿图32的线XXXIII-XXXIII的横截面，图34示意性示出根据本发明的装置的实施例的平面图，图35示意性示出根据本发明的装置的实施例的平面图，图36示意性示出检测器阵列的测量信号作为在检测器阵列测量的坐标的函数的 示例，图37示意性示出对于两个不同时间检测器阵列的测量信号作为在检测器阵列测 量的坐标的函数的示例，以及图38示意性示出检测器阵列的四个特定坐标的测量信号作为时间的函数的示 例。附图是示意性的并且为了清晰而简化，并且附图仅示出了理解本发明必不可少的 细节，而其它细节已经被省略了。在整个附图中，相同的标号用于相同或相应的部件。应该注意到，除了附图中示出的本发明的示例性实施例之外，可以按不同形式来实现本发明，并且不应该将本发明解释为限制到在此阐述的实施例。而是，提供这些实施例 以使本公开是彻底和完整的，并且将本发明的构思完全传达给本领域的技术人员。
具体实施例方式图1示意性示出根据本发明的装置2的优选实施例的平面图，图2示出沿图1的 线II-II的横截面。示出的触敏装置2包括平面的且基本上矩形的触敏波导8，所述触敏波导8由能够 引导在触敏波导8内传播的光的材料构成。光引导基于如本领域公知的光纤和波导的全内 反射。从位于装置2的一角的光源4将光发射到触敏波导8。光源4基本上照亮装置2的 整个内部体积。沿边缘放置光重定向部件12、14、22和M，用于偏转光，便于传播过触敏波 导8的长度和宽度且最终达到位于装置2的与光源4相对的角的检测器阵列20。因此，光 6的重定向优选地涉及在与触敏波导8平行的面改变传播的方向。用来接触触敏波导8的 触敏面30的诸如手指这样的对象(未示出)改变接触点(未示出)的折射率，使得触敏波 导8内传播的部分光不再仅限于全内反射，而是光被耦合出触敏波导8。触敏波导8内的这 种光传播的改变通过检测器阵列20被检测，并且基于检测器阵列20检测的改变强度分布 来确定接触点(未示出)的位置。在实施例中，对象(未示出)可以按照除了通过将光耦合出触敏波导8之外的另 一方式，例如，通过吸收或散射，或者影响由检测器阵列20检测的光强度分布的任何其它 干扰，干扰在触敏装置2中传播的光。对象(未示出)不必在接触点物理地接触触敏面30，只要对象(未示出)在接触 点干扰渐逝场，使得达到足够创建在检测器阵列20可检测的光强度分布中的改变的程度， 这就是足够的。因此，接触点(未示出)是对象(未示出)干扰渐逝场的点。光源4将光束6发射到平面触敏波导8。触敏波导8将光束6向第二光重定向部 件12的光反射部10引导。根据本发明的任何装置的光重定向部件的光反射部可以选择地 或另外被称为段(segment)。触敏波导8通过稍后描述的全内反射来引导光束6。第二光重 定向部件12包括位于触敏波导附近的多个光反射部10。第二光重定向部件12的每个光反 射部10基本上具有这样的形状沿与y轴的平行的方向开口并且具有与光源4的位置基本 一致的焦点的抛物线。因此，第二光重定向部件12以y轴的基本平行的方向向第一光重定 向部件14的光反射部16反射光束6。触敏波导8将光束6向第一光重定向部件14引导。 第一光重定向部件14具有多个光反射部16，并且与第二光重定向部件12基本相同。从第 一光重定向部件14的角度，第一光重定向部件14的光反射部16的焦点与检测器阵列20的 第一部18的稍微后面一致。因此，第一光重定向部件14向检测器阵列20的第一部18反 射光束6。因此，第一光重定向部件14对光6的反射涉及在与触敏波导8平行(诸如与触 敏面30平行)的面中改变传播方向。触敏波导8向检测器阵列20引导光束6。检测器阵 列20检测入射到检测器阵列20上的光束6的入射点，并且还优选地检测强度。可以看出，从光源4在xy平面的另一方向发射的光在另一入射点撞于第二光重定 向部件12，并且因此在另一入射点撞于第一光重定向部件14，并且最终在另一入射点撞于 检测器阵列20的第一部18。因此，如果在具有不同传播方向的情况下光源4将光束发射到触敏波导8，将该光束投影到xy平面，与上面描述的光束6相比，所述光束(未示出)在第二光重定向部件12 上具有不同入射点，则光束(未示出)在第一光重定向部件14也将具有不同入射点，并且 光束(未示出)在检测器阵列20的第一部18上也将具有不同入射点。因此，光源4在xy 平面的特定方向上发射的光束以一对一的关系入射到检测器阵列上的相应点。示出的触敏装置2还包括与第二光重定向部件12的镜像基本相同的第四光重定 向部件22以及与第一光重定向部件14的镜像基本相同的第三光重定向部件对。因此，光 源4向着第四光重定向部件22发射到触敏波导8的光束(未示出)将被以与上面描述的 方式类似的方式引导并且向检测器阵列20反射。然而，光束(未示出)将入射到检测器阵 列20的第二部沈上。在一个实施例中(未示出)，第一光重定向部件重定向的光与第三光重定向部件 重定向的光在检测器阵列上可能具有共同的入射区。在这样的情况下，可以通过检测器阵 列上的不同入射角(例如，投影到xy平面)或者通过分别向第二光重定向部件和第四光重 定向部件发射具有不同波长的光，或者上述两种方式的结合，来区分两个不同光重定向部 件重定向的光。图3至图5示出装置2的平面图，显示了通过触敏波导8向检测器阵列20引导不 同光束6的不同部分。图3示出触敏波导8向第二光重定向部件12引导光源4发射的光束6，用于基本 照亮第二光重定向部件12的全部光反射部10的整个重定向面。此外，向第四光重定向部 件22引导光束6，用于基本照亮第四光重定向部件22的全部光反射部观的整个重定向面。 对于示出的实施例，防止了从光源4向检测器阵列20直接引导光。在一个实施例中，通过提 供在光源4前面放置的部件(未示出)用于阻止从光源4到检测器阵列20的直接路径，例 如，用于阻止在没有光重定向部件12、14、22和24中的任何一个重定向的情况下入射到检 测器阵列上的光，可以防止这种情况。光源4向第二光重定向部件12发射的光束6分散。 此外，光源4向第四光重定向部件22发射的光束6分散。图4示出由第二光重定向部件12向第一光重定向部件14重定向入射到第二光重 定向部件12上的光束6，从而触敏波导8以基本与y轴平行的方向引导光束6。此外，由第 四光重定向部件22向第三光重定向部件M重定向入射到第四光重定向部件22上的光束 6，从而触敏波导8以基本与χ轴平行的方向引导光束6。图5示出向检测器阵列20的第一部18重定向入射到第一光重定向部件14的光 束6 (图4中示出)。此外，第一光重定向部件14重定向的光束6向检测器阵列20会聚。 此外，向检测器阵列20的第二部沈重定向入射到第三光重定向部件M的光束6。此外，第 三光重定向部件M重定向的光束6向检测器阵列20会聚。图5示出如投影到xy面的每个光束6的传播路径所定义的每个光束6在检测器阵 列20上具有独特的入射点。在示出的示例中，检测器阵列20是一维的用于位置编码。通 过改变沿触敏波导8内的特定传播路径传播的光束6的强度，在检测器阵列20上的相应入 射点将出现改变的强度。可以通过在接触点(未示出)干扰光束6的对象(未示出)减小入射到检测器阵 列20的特定点的指定的光束6的强度，从而当对象(未示出)接触触敏面30时阻止了光束 6的至少一部分入射到检测器阵列20的特定点。如上所述，接触触敏面的对象(未示出)意味着对象(未示出)位于由触敏波导8引导的正在被讨论的光的渐逝场内。如上所述，对 象(未示出)可以干扰触敏波导8内传播的光束6，例如，通过耦合出至少部分光束6。可 选地或附加地，对象(未示出)可以通过吸收至少部分光束6来干扰触敏波导8内传播的 光束6。可选地或附加地，对象(未示出)可以通过散射至少部分光束6来干扰触敏波导8 内传播的光束6。由于如图4所示分别基本与χ轴和y轴平行的交叉光束6在触敏波导8内传播， 接触触敏面30的对象(未示出)基本上在单个接触点(未示出)干扰这些方向中的每个 方向传播的光。然而，对象(未示出)还可以干扰光源4向第二光重定向部件12或第四光 重定向部件22发射的光，图3。此外，对象(未示出)还可以干扰第一光重定向部件14或 第三光重定向部件M向检测器阵列20重定向的光，图5。然而，通过将到达检测器阵列20 的各个不同点的光的强度的相应改变进行比较，可以推断出单个接触点的位置。图6中的示例性情况示出这种情况，其中，对象(未示出)正在接触点32接触触 敏面30。投影到xy面，触敏波导8引导的四个光束6在接触点32交叉。在接触点32对象 (未示出)干扰来自这四个光束6中的每一个的至少部分光。因此，在检测器阵列20的四 个点入射光的光强度将减小。由于与检测器阵列上的四个入射点相应的四个光束6具有一 个确切的公共交叉点，即，接触点32，因此可以从在检测器阵列20检测的光的强度分布来 推断出接触点32的位置。因此，如图1到图6所示，可以使用根据本发明的包括单个光源4和单个检测器阵 列20的装置2的实施例来估计对象(未示出)与触敏面30之间的接触点32的位置。在 一个实施例中，如图2所示，与触敏面30相反的第二面34也是触敏的。对于图1到图6示出的实施例，通过在触敏面30的全内反射和在第二面34的反 射来引导光。当从内部入射到触敏面30上的光具有大于临界角的入射角时出现全内反射。 光束的入射角被定义为光束与入射面的法向之间的角。同样地，临界角被定义为相对于入 射面的法向。临界角依赖于触敏波导8的折射率与触敏面30外的介质的折射率之间的关 系。通过下面的等式来定义临界角9。,a:Qc a = arcsin (na/nw)。其中，na是周围介质(通常是空气)的折射率，nw是触敏波导8的折射率。对于 空气的折射率在正常情况下接近1。如果在接触点，折射率为n0的对象代替周围介质，则本地临界角因此改变为θ c,。= arcsin(n。/nw)。优选地，Θ。,。大于0。,a。如果η。大于na，则出现这种情况。如果对象是手指，则 η。大约为1.47。优选地，将所有光束的入射角控制在两个临界角9_和Θ。,。之间。在这 种情况下，在接触点完全抑制全内反射，导致至少部分光耦合出波导。其结果是，在检测器 阵列20检测的光束的强度将减小。如果在另一点，折射率为的水滴代替周围介质，则本地临界角因此改变为θ c,水=arcsin Oi水 AO。水的折射率大约为1. 33。优选地，将所有光束的入射角控制在两个临界角θ。,#和 θ。，。之间，从而水滴不抑制全内反射。在这个实施例中，驻留在触敏面上的水将不影响波导 内传播的光。在整个公开中，上述三个临界角主要被表示为周围介质的临界角9。,a、对象的临界角Θ。,。和水的临界角θ。,#。触敏波导可以由大量不同材料构成，诸如丙烯酸玻璃。如果光束在可见范围内， 并且触敏波导由折射率大约为1. 49的丙烯酸玻璃构成，则临界角大约如下空气的临界角 θ c,a为42°，水的临界角θ。,水为63. 2°，对象(手指)的临界角0。,。为80.6°。图7示意性示出根据本发明的装置102的优选实施例的平面图。装置102与图1 至图6所示的装置2类似。图7所示的装置102的触敏波导108内传播的光的传播路径到 xy平面的投影与结合图3至图5描述的装置2的触敏波导8内传播的光的传播路径到xy 面的投影类似。图7示出光源104向第二光重定向部件112的光反射部110发射光束106，所述第 二光重定向部件112向第一光重定向部件114的光反射部116重定向光束106，所述第一光 重定向部件114向检测器阵列120重定向光束106。光束106包括三个光束106a、106b和 106c。波导108将由具有用于指示传播方向的箭头的虚线所示的一个光束106a从光源104 向第二光重定向部件112引导。波导108将由具有用于指示传播方向的箭头的实线所示的 一个光束106b从第二光重定向部件112向第一光重定向部件114引导。最后，波导108将 由具有用于指示传播方向的箭头的虚线所示的一个光束106c从第一光重定向部件114向 检测器阵列120引导。在示出的实施例以及下面进一步的描述中，接触触敏面130的对象(未示出)不 能干扰光束106a。接触触敏面130的对象(未示出)可以干扰光束106b。最后，接触触敏 面130的对象(未示出)不能干扰光束106c。同样，在从第四光重定向部件122到第三光重定向部件IM的传播期间，接触触敏 面130的对象(未示出)仅可以干扰通过第四光重定向部件122重定向且随后通过第三光 重定向部件124重定向的，光源104向检测器阵列120发射的光束(未示出)。接触触敏面130的对象(未示出)不能干扰光束106a的事实带来这样的优点在 不干扰光源104发射的相对大部分发散光106a的情况下可以将对象(未示出)放置在就 在光源104前面的触敏面130。因此，可以实现更加简单的位置编码。可选地或附加地，可 以实现更加准确的位置编码。此外，对接触接近第二光重定向部件112或第四光重定向部 件122的触敏面130的对象(未示出)的位置编码可以更加准确。接触触敏面130的对象(未示出)不能干扰光束106c的事实带来这样的优点在 不干扰向检测器阵列120传播的相对大部分会聚光106c的情况下可以将对象(未示出) 放置在就在检测器阵列120前面的触敏波导108。因此，可以实现更加简单的位置编码。可 选地或附加地，可以实现更加准确的位置编码。此外，对接触接近第一光重定向部件114或 第三光重定向部件124的触敏面130的对象(未示出)的位置编码可以更加准确。示出的实施例的进一步的优点在于在接触触敏面130的对象(未示出)引起检 测器阵列120检测的光强度分布改变(这种改变依赖于接触点(未示出)在触敏面130的 位置)时，接触点(未示出)的特定位置基本不影响检测器阵列120检测的整体光强度。因 此，接触点(未示出)的检测在触敏面130上的任何位置处基本上等同地良好作用，诸如与 光源104和检测器阵列120任何距离的位置。光源104发射的光(未示出)基本照亮第二光重定向部件112的光反射部110。 同样，光源104发射的光(未示出)基本照亮第四光重定向部件122的光反射部128。
此外，装置102包括涂层带131，位于第一光重定向部件114前面的触敏面130。稍 后将结合图10解释涂层带131的功能。此外，装置102包括在第三光重定向部件IM前面 的触敏面130处的涂层带(未示出)。在一个与装置102类似的实施例中，没有涂层带。结合示出图7所示的装置102的不同部件的不同横截面的图8至图10进一步解 释对于图7所示的装置102的上述特征。图8示出沿图7的线VIII-VIII的横截面，其中示出光源104和触敏波导108的 一部分，以及以光束106al与光束106a2之间的方向发射的光束106a3、106a4，光束106a3、 106a4相对于触敏面130具有大于对象(未示出)的临界角θ。,。的入射角，从而示出的光 不受对象(未示出)的影响。应该注意到，在从光源104向第二光重定向部件112传播期 间，示出的光束对触摸到触敏面130的对象(未示出)不敏感。优选地，光源104不发射与光束106al、106a2相比，相对于触敏面130具有较小入 射角的光。例如，具有孔的部件(未示出)可以相对于光源104放置，以使孔(未示出)阻 止相对于触敏面130具有较小入射角的光。此外，光源104发射的光基本照亮第二光重定向部件112的全部光发射部110，已 经结合图7进行了描述。光源104以类似的方式向第四光重定向部件122发射光(未示出)。图8示出耦合到触敏波导108的四个光束106al、106a2、106a3和106a4，通过触敏 波导108向第二光重定向部件112引导这四个光束106al、106a2、106a3和106a4。箭头指 示光束的传播方向。示出光束具有到触敏波导108的相同入射点。然而，不同光束可以具 有到触敏波导108的不同入射点。光源104用具有两个光束106al和106a2之间的角的光 基本照亮触敏波导108。也就是说，投影到横截面的平面上，两个光束106al和106a2定义 从光源104分散的锥形光的截面。同样，在图7中示出，向第四光重定向部件122引导光源104发射的光(未示出)。在示出的实施例中，光束106al和106a2中的每一个与触敏面130形成大约5°的 角。可以将与触敏面130形成不同角的光束(未示出)投入到触敏波导108。此外，可以连 续地、以脉冲或者两者的结合来发射光。图9示出沿图7的线IX-IX的横截面，其中示出第二光重定向部件112和触敏波导 108的一部分。第二光重定向部件112至少具有两个功能。第一，第二光重定向部件112向 第一光重定向部件114重定向源自光源的至少部分光，从而光基本沿着与y轴平行的路径 传播，如结合图7所示。第二，第二光重定向部件112以接触触敏面130的对象(未示出) 可以干扰光的方式向第一光重定向部件114重定向至少部分光。图9示出第二光重定向部件112重定向的两个光束106al和106a2，分别导致重 定向的光束106bl和106b2。箭头指示光束106的传播方向。为方便，入射光束106al和 106a2两者以及反射光束106bl和106 两者投影到图7中的横截面IX-IX的平面上。图 9所示的两个入射光束106al和106a2与图8所示的两个入射光束106al和106a2对应。 为方便，图9所示的两个入射光束106al和106a2具有在第二光重定向部件112上的公共 入射点。由于在图8示出光源104用两个光束106al和106a2之间的传播的光照亮波导， 将用具有两个示出的光束106al和106a2之间的入射角的光束(未示出)照亮图9所示的光反射部110。光反射部110相对于触敏面130的法向倾斜，并与触敏面形成大约81°的角度 α。角度α可以具有不同值，诸如在60°与89°的范围内，诸如在70°与86°之间或 180°减去上面提到的角或角范围中的任何一个。此外，光反射部110可以包括可以与触敏面130形成不同角的不同部分(未示 出)。光反射部110相对于触敏面130的倾斜引起反射光束106bl和106 相对于触敏 面130的入射角与入射光束106al和106a2的入射角不同。反射光束106bl和10乩2中的 每一个与触敏面130的法向形成的角小于对象(未示出)的临界角Θ。,。且大于周围介质 的临界角θ。，a。因此，当没有对象接触触敏面130时，触敏波导108通过在触敏面130的 全内反射将反射光束106bl和106 从第二光重定向部件112向第一光重定向部件114引 导。然而，在对象(未示出)接触触敏面130的情况下可以干扰光束106bl和106b2。同样，向第三光重定向部件1 重定向照亮第四光重定向部件122的光(未示 出)，在此重定向期间，光束(未示出)与触敏面130形成的角改变，从而当触敏波导108将 光束(未示出)从第四光重定向部件122向第三光重定向部件124引导时，接触触敏波导 108的对象(未示出)可以干扰光束(未示出)。图10示出沿图7的线X-X的横截面，其中示出第一光重定向部件114和触敏波导 108的一部分。第一光重定向部件114至少具有两个功能。第一，第一光重定向部件114提 供将来自第二光重定向部件112的至少部分光向检测器阵列120重定向，如结合图7所示。 第二，第一光重定向部件114提供在波导108引导光时接触触敏面130的对象(未示出) 不能干扰第一光重定向部件114向检测器阵列120重定向的至少部分光。图10示出入射到第一光重定向部件114并且通过第一光重定向部件114重定向 的四个光束106bla、106132a、106blb和106b2b。箭头指示光束106的传播方向。为了方便， 示出四个光束106bla、106132a、106blb和106b2b在第一光重定向部件114上具有相同的入 射点。图10所示的四个光束106bla、106132a、106blb和106b2b示出了在第一光重定向 部件114上的可能入射角，源自从第二光重定向部件112反射的两个光束106bl和106b2， 如图9所示。入射到第一光重定向部件114上的诸如l(^bla、106132a、IOm3Ib或10 的光束 将从上面(如实线106bla和10613 所示)或者从下面(如虚线106blb和106b2b所示) 入射。诸如l(^bla、106132a、IOm3Ib或10 的光束将从下面入射还是从上面入射依赖于 不同因素，诸如第二光重定向部件112上的入射点与第一光重定向部件114上的入射点之 间的距离、触敏面130与第二面134之间的距离以及考虑的光束与触敏面130形成的角度。图10所示的第一光重定向部件114的光反射部116相对于触敏面130倾斜，形成 与图9所示的第二光重定向部件112的光反射部110与触敏面130形成的角度α基本相同 的角度β。因此，实线示出的入射光束106bla和106132a (其中，从上面入射光束106bla和 106b2a)将被反射，从而也通过实线示出的相应反射光束106cla和106(3 将与触敏面130 形成与耦合到触敏波导108的光束106al和106a2基本相同的角度，如图8所示。然而，虚 线示出的光束106bIb和106b2b (其中，从下面入射光束106bIb和106b2b)将被反射，从而也通过虚线示出的相应反射光束106clb和106c2b将与触敏面130的法向形成比入射光束 106blb和106b2b小的角度。照亮第一光重定向部件114的大约一半光从上面入射，并且在入射实线所示的两 个示出入射光束106bla和10613 之间形成入射角，相应地，照亮第一光重定向部件114的 基本另一半光从下面入射，并且在入射虚线所示的两个示出入射光束106blb和106b2b之 间形成入射角。由于实线所示的反射光束106cla和106da与触敏面130形成与图8所示的光束 106al和106a2基本相同范围内的角度，因此触敏波导108将向检测器阵列120引导光束 106cla和106(；加。由于106cla与106(; 之间角度范围内的光束(未示出)与触敏面130 形成的入射角大于对象(未示出)的临界角Θ。,。，因此接触触敏面的对象(未示出)不能 干扰这些光束。虚线所示的反射光束106clb和106c2b可能由于在触敏面130上的入射角大而没 有经历通过入射到触敏面130上引起的全内反射。装置102包括涂层带131 (或涂层)，用 于干扰至少部分光束106clb和106c2b。所述干扰可以包括耦合出、散射、吸收或者其组合。 涂层带可以包括具有低于对象的折射率的材料，例如，折射率类似于或大于水的折射率。在 一个实施例中，在波导108中嵌入涂层131。在一个实施例中，不存在涂层带131。作为涂层131的替代，或者除了涂层131之外，在实施例中可以使用另一原理，以 确保诸如光束106clb和106c2b的光束不到达检测器阵列，诸如检测器阵列120。由于在 光束106clb和106c2b从第一光重定向部件114向检测器阵列120传播期间可以干扰光 束106clb和106c2b，因此期望阻止到达检测器阵列120。例如，可以阻止光束106clb和 106c2b从波导108耦合到检测器阵列120。这可以通过在检测器阵列120与波导108之间 设置空间滤波来实现。例如，可以通过使波导108与检测器阵列120之间具有空气间隙来 设置空间滤波。优选地，诸如空气间隙的空间滤波提供实质上仅在与波导的触敏面基本平 行的面传播的光，诸如光束106cla和106c2a，将到达相关检测器阵列。优选地，诸如空气间 隙的空间滤波提供实质上没有在与波导的触敏面平行的面传播的光(诸如光束106clb和 106c2b)不到达相关检测器阵列。通常不能被接触触敏面的对象干扰的光是实质上在与波 导的触敏面平行的面传播的光。综上所述，提供了一种用于通过在接触点(未示出)对光束的干扰而对对象(未 示出)与触敏面130之间的接触点(未示出)进行位置编码的装置102。在接触的对象点 干扰来自光源104并且从一边到另一边来回通过装置106(通常三次)，最终到达检测器阵 列120。在装置102中，光最初通过装置102进行传播，与触敏面130形成角来防止在接触 点的对象干扰光。光重定向部件112、114、122、124与触敏面130形成角，以使当光反射部 110,128反射时光通过装置102进行传播，与触敏面130形成角，从而在接触点的对象可以 干扰至少部分光。当随后光反射部116、125反射时，光再次通过装置进行传播，与触敏面 130形成角来防止在接触点的对象干扰光。当然可以考虑上述装置102的变形。例如，对于与装置102类似的装置(未示出) 的一个实施例，光源发射的光还可以与触敏面形成角，该角在结合图8描述的范围之外。通 过这种方式，尽管通常确定接触点将更加复杂且不够准确，但是这个装置仍然可以按照与 结合装置102解释的类似的方式运行。
图11示意性示出根据本发明的装置402的波导408的横截面，具有层或涂层433， 用于干扰以低于角Y指定的特定阈值的入射角入射的光406。干扰可以包括耦合出、散射、 吸收或者其组合。层或涂层433可以包括具有低于对象的折射率的材料，例如，折射率类似 于或大于水的折射率。因此，从第一或第三光重定向部件向检测器阵列传播的与触敏面形 成允许例如水或对象进行干扰的角度的部分光将预先被耦合出装置，从而从第一或第三光 重定向部件向检测器阵列传播的光向检测器阵列的光强度分别提供了最小的贡献。图12示意性示出根据本发明的装置202的平面图。装置202包括具有触敏面230 的平面触敏波导208和平面第一发射器波导236。两个波导208和236被叠置，见图13或 图14，它们每个都示出装置202的不同部分的横截面。在向检测器阵列220传播期间，光源204发射的光由第一发射器波导236部分地 引导，并且由触敏波导208部分地引导。在从光源204向检测器阵列220传播期间，光重定 向部件212、214、222和224在波导之间重定向光。图12示出包括光束206a、206b和206c的 光束206的示例。第一发射器波导236引导通过具有箭头的虚线指示的光束206a和206c， 而触敏波导208引导通过具有箭头的实线指示的光束206b。应该注意到，从上面投影到xy 面，装置202内传播的光(诸如光束206)的传播路径与装置2以及装置102内传播的光的 传播路径类似。光源204将诸如光束206a这样的光发射到第一发射器波导236，用于基本照亮第 二光重定向部件212的全部光反射部210。同样，光源204将光(未示出)发射到第一发射 器波导236，用于基本照亮第四光重定向部件222的全部光反射部228。第二光重定向部件212将基本照亮所有部210的光重定向到触敏波导208中，并 且向第一光重定向部件214重定向。同样，第四光重定向部件222将基本照亮所有部2 的光(未示出)重定向到触敏波导208中，并且向第三光重定向部件2 重定向。第一光重定向部件214将入射到第一光重定向部件214上的诸如光束206b的光 重定向到第一发射器波导236中，并且向检测器阵列220重定向。同样，第三光重定向部件 2M将入射到第三光重定向部件2M上的光(未示出)重定向到第一发射器波导236中，并 且向检测器阵列220重定向。期望仅从第二光重定向部件212向第一光重定向部件214传播的光诸如光束206b 以及从第四光重定向部件222向第三光重定向部件2 传播的光可以被接触触敏面230的 对象(未示出)干扰。因此，结合如上所述的第一发射器波导236利用触敏波导208的优点在于可以 将优选地可以被接触触敏面230的对象(未示出)干扰的光与优选地可以不被接触触敏面 230的对象(未示出)干扰的光清晰地分离。触敏波导208从第二光重定向部件212向第一光重定向部件214引导的光相对于 触敏面230形成入射角，该入射角小于对象(未示出)的临界角Θ。,。且大于周围介质的临 界角9。,a。相应地，触敏波导208从第四光重定向部件222向第三光重定向部件224引导 的光(未示出)相对于触敏面230形成入射角，该入射角小于对象(未示出)的临界角Θ。, 。且大于周围介质的临界角θ。，a。因此，例如在也反射光束206b的触敏面上的接触点接触 触敏面230的对象(未示出)干扰光束206b，例如，通过将光束206b耦合出触敏波导208。 因此，结合装置102阐述的优点也应用于装置202。
在一个实施例中(未示出)，第一发射器波导包括触敏面。图13示出沿图12的线XIII-XIII的横截面，其中示出第二光重定向部件212。图 13中具有箭头的线示出光源204发射的光束206的示例，如图12所示，光束206入射到第 二光重定向部件212的光反射部210。在第一发射器波导236中传播的光束206被反射到 触敏波导208中，并且向第一光重定向部件214反射。第二光重定向部件212的光反射部210包括第一光反射部分240和第二光反射部 分M2，被排列成相互基本成直角。第二光反射部分M2的面包括具有倾斜面的连续区域， 倾斜面相对于第一光反射部分MO的法向交替地分别形成大约+9°和-9°的角度。倾斜 适应于光源204发射的特定范围角度的光。因此，在一个实施例中(未示出)，倾斜面可以 形成其它角度，诸如士 1°至士20°的范围内。对于装置102，以与光源104向触敏波导108中发射光的方式类似的方式，光源 204将光发射到第一发射器波导236中。因此，用具有入射到第一光反射部分240上的两个 光束206之间的入射角的光基本照亮图13中示出的第一光反射部分M0。形成第二光反射部分M2，从而从第二光反射部分242反射的光束206(向第一光 重定向部件214定向光束206)与触敏面形成角，以使接触触敏面230的对象(未示出)可 以在向第一光重定向部件214传播期间干扰光束206。第四光重定向部件222以类似的方式操作。绝缘层244位于第一发射器波导236与触敏波导208之间，用于分离波导，从而通 过插入绝缘层M4防止一个波导引导的光被耦合到另一波导。图14示出沿图12的线XIV-XIV的横截面，其中示出第一光重定向部件214。第一 光重定向部件214与第二光重定向部件212基本相同。图14包括第一光重定向部件214 的光反射部216重定向的八个光束206的示例。触敏波导208内传播的光束206入射到光 反射部216的第一光反射部分246上，并且随后，部分光束206被光反射部216的第二光反 射部分248反射，使得被第一发射器波导236向检测器阵列220引导。第一光反射部分246和第二光反射部分248被排列成相互基本成直角。然而，第 一光反射部分M6的面包括具有倾斜面的连续区域，倾斜面相对于第二光反射部分M8的 法向交替地分别形成大约-9°和+9°的角度。通过实线示出入射到第一光反射部分246上的八个光束206中的四个，通过虚线 示出八个光束206中的另外四个。虚线示出的四个光束206的每一个与实线示出的四个光 束206的各个平行。虚线示出的四个光束206和实线示出的四个光束206入射到第一光反 射部分M6的两个相邻非平行平面上。延续穿出光反射部216或穿出第一发射器波导236的面的线指示相应的光束没有 向检测器阵列220传播。相应光束可能被耦合出、吸收、散射(诸如以中立方向重定向)或 上述的组合。在与装置202类似的一个实施例中(未示出)，相对于触敏面的角度小于对象的临 界角θ。,。的光束被耦合到第一发射器波导。第三光重定向部件224以类似的方式操作。在一个实施例中(未示出)，从第二光重定向部件入射到第一光重定向部件的光 通过触敏波导被向检测器阵列重定向。同样，从第四光重定向部件入射到第三光重定向部件的光通过触敏波导被向检测器阵列重定向。在一个实施例中(未示出)，光源发射的光被耦合到向第二光重定向部件引导光 的触敏波导。同样，光源发射的光被耦合到向第四光重定向部件引导光的触敏波导。图15示出根基本发明的装置1002的一部分，显示了第二光重定向部件1012的光 反射部1010的横截面图。装置1002与装置202类似。光反射部1010包括第一光反射部 分1040和第二光反射部分1042。第二光反射部分1042包括三个具有倾斜面的连续区域， 相对于第一光反射部分1040的法向交替地分别形成大约+9°和-9°的角度。第二光反射 部分1042的与第一光反射部分1040最近的区域与第一光反射部分1040形成钝角，用于将 来自第一发射器波导1036的光最佳耦合到触敏波导1008。通过具有箭头的线示出光反射 部1010从第一发射器波导1036重定向到触敏波导1008的光束1006的示例性示例。图16示出根据本发明的装置1102的一部分，显示了第二光重定向部件1112的光 反射部1110的横截面图。触敏波导1108比第一发射器波导1136厚，此外，第二光反射部 分1142大于第一光反射部分1140。图17示意性示出根据本发明的装置302的优选实施例的平面图。装置302以与 装置202类似的方式运行。然而，装置302包括图18至图20示出的平面波导，图18至图 20显示了装置302的部分分解图。装置302包括平面第一发射器波导336 (见图20)，平面 第二发射器波导338(见图18)和平面触敏波导308(见图19)。三个平面波导被叠置，其 中，第一发射器波导336和第二发射器波导338叠在触敏波导308之下，从而触敏波导308 的触敏面330对于对象(未示出)是可接触的。触敏波导308从第二光重定向部件312向第一光重定向部件314引导的光与触 敏面330的法向形成角，该角小于对象(未示出)的临界角θ。,。且大于周围介质的临界角 θ。，a。类似的可应用于触敏波导308从第四光重定向部件322向第三光重定向部件3 引 导的光。因此，接触触敏面330的对象(未示出)可以干扰第二光重定向部件312向第一 光重定向部件314重定向的光或第四光重定向部件322向第三光重定向部件3 重定向的 光。因此，结合装置102和202阐述的优点还应用于装置302。图17示出光源304发射到第二发射器波导338中的光束306的示例，见图18，向 第二光重定向部件312引导所述光束306。第二光重定向部件312将光束306重定向到触 敏波导308，便于向第一光重定向部件314引导，见图19。第一光重定向部件314将光束 306重定向到第一发射器波导336中，便于向检测器阵列320引导，见图20。当通过第二发 射器波导338引导时通过虚线示出光束306，当通过触敏波导308引导时通过实线示出光 束306，当通过第一发射器波导336引导时通过点划线示出光束306。通过图17中的点划 线示出检测器阵列320，用于指示第二发射器波导338和触敏波导308引导的光不与检测器 阵列320连通。图18示出光源304发射的光基本照亮第二光重定向部件312的所有光反射部 310。图18还示出光源304发射的光基本照亮第四光重定向部件322的所有光反射部328。装置302具有如下优点在触敏波导308的基本上整个面之下，光束从第二光重定 向部件312和第四光重定向部件322两者传播，见图19。因此，在xy平面，触敏面实质上相 对大于触敏波导308。此外，装置302具有如下优点不需要做出特别的努力，诸如在光源304前面提供部件(未示出)，来避免光从光源304直接发射到检测器阵列320。因此，使用装置302，可以检测对象(未示出)与触敏波导308的触敏面330之间 的接触。图21示意性示出根据本发明的触敏装置502的平面图。装置502包括具有触敏 面530的触敏波导508、第一光源阵列550、第二光源阵列552、具有光反射部516的第一光 重定向部件514、第三光重定向部件5M和检测器阵列520。对象(未示出)可以按照类似 于对象(未示出)与装置102交互的方式与装置502交互，S卩，接触触敏面530的对象(未 示出)可以干扰向第一光重定向部件514传播的光，并且可以优选地不干扰第一光重定向 部件514向检测器阵列520重定向的光。类似地应用于第三光重定向部件524。实施例502具有如下优点光重定向部件514、5M仅对向检测器阵列520传播的 光束重定向一次。图21示出通过具有箭头的实线示出的光束506，所述光束506被从第一光源阵列 550向第一光重定向部件514引导，随后向检测器阵列520引导。光束506包括两个光束 506b和506c。光束506b与触敏面530的法向形成角，该角小于对象(未示出)的临界角 θ。,。且大于周围介质的临界角e。,a。因此，在向第一光重定向部件514传播期间，接触触 敏面530的对象(未示出)可以干扰光束506b。第一光重定向部件514重定向光束506，从而光束506c向检测器阵列520传播，且 在传播期间光束506c与触敏面530的法向形成角，该角大于对象(未示出)的临界角θ。， 。。因此，在向检测器阵列520传播期间，对象(未示出)不能干扰光束506c。第一光源阵列550基本照亮第一光重定向部件514的光反射部516。同样，从第二光源阵列552向第三光重定向部件5M发射的并且因此向检测器阵 列520发射的光束(未示出)以类似的方式运行，并且提供与从第一光源阵列550发射的 光类似的特征，如上所述。图22示意性示出根据本发明的触敏装置602的平面图。装置602包括具有触敏 面630的平面触敏波导608、光源阵列604、具有光反射部610的第二光重定向部件612、第 四光重定向部件622、第一检测器阵列肪4和第二检测器阵列656。对象(未示出)可以按 照类似于对象(未示出)与装置102交互的方式与装置602交互，S卩，接触触敏面630的对 象(未示出)可以干扰第二光重定向部件612重定向的光，并且可以优选地不干扰光源604 向第二光重定向部件612发射的光。第四光重定向部件622以类似方式操作。实施例602具有如下优点在光源604发射的光束入射到检测器阵列6M、656之 前光重定向部件514、5M仅对光束重定向一次。图22示出具有箭头的实线示出的光束606，将所述光束606从光源604向第二光 重定向部件612引导，第二光重定向部件612将光束606向第一检测器阵列6M重定向。光束606包括光束606a和606b。光束606a与触敏面630的法向形成角，该角大 于对象(未示出)的临界角θ。,。。因此，对象(未示出)不能干扰光束606a。第二光重定向部件612重定向光束606，从而光束606b向第一检测器阵列6 传 播，并且光束606b与触敏面630的法向形成角，该角小于对象(未示出)的临界角Θ。,。且 大于周围介质的临界角9。,a。因此，在从第二光重定向部件612向第一检测器阵列肪4传 播期间，接触触敏面630的对象(未示出)可以干扰光束606b。
光源604基本照亮第二光重定向部件612的光反射部610。从光源604向第四光重定向部件622发射的并且因此向第二检测器阵列656发射 的光束(未示出)以类似的方式运行，并且提供与光源604向第四光重定向部件622发射 的光类似的特征，如上所述。图23至图25示出根据本发明的不同实施例，其中，以不同方式排列检测器阵列。 图23至图25示出的任何实施例可以结合根据本发明的任何装置，诸如2、102、202、302、 402,502 等。图23示意性示出根据本发明的触敏装置702的实施例的平面图。检测器阵列720 位于四个示出的基本极端的光束706的焦点758后面。通过将检测器阵列720放置在光束 706的焦点758的后面，第二光重定向部件712和第四光重定向部件722可以彼此基本靠 近，允许触敏面730基本上更大部分是可用的。滤波器可以放置在焦点758附近或者放置 在焦点758上，以避免噪声，即，例如来自不期望方向的光到达检测器阵列720。图M和图 25示出的实施例可以包括位于各个焦点附近或位置各个焦点上的类似滤波器。在图34中 示出包括滤波器的实施例。图24示意性示出根据本发明的触敏装置802的实施例的平面图。装置802的主要 部分类似于装置702，并且因此装置802因此按照与装置702基本相同的方式运行。此外， 装置802提供基本类似的优点。装置802包括位于检测器阵列820前面的光学元件860。 光学元件860可以是成像元件。光学元件860在光入射到检测器阵列820之前进一步传播 发散光，从而与没有光学元件860可能的情况相比，相对宽的检测器阵列820更接近焦点是 完全可用的。图25示意性示出根据本发明的触敏装置902的平面图。装置902类似于装置702 和装置802。在光束906入射到检测器阵列920之前，光投影部件962向下投影已经传播通 过触敏波导908的光束906。这样具有如下优点减小了实施例的在xy平面中的范围。在 一个实施例中(未示出)，触敏波导完全覆盖检测器阵列，从而与装置902相比，进一步减小 了实施例的在xy平面中的范围。结合图23至图25示出的实施例还具有如下优点仅在yz平面向各自的第一光重 定向部件传播的光以及在xz平面向各自的第二光重定向部件传播的光可以入射到检测器 阵列。例如，如果与装置502结合，假定第一光源阵列550内的至少一个光源以不位于yz 平面的方向发射光，或者如果第二光源阵列阳2内的至少一个光源以不位于XZ平面的方向 发射光，则这可特别有利。图沈示意性示出根据本发明的装置1002的实施例的横截面。为了简单说明的目 的，在示意性附图中省略了任何光重定向部件。装置1202示出，在触敏面1230光束1206 的一个反射和相应入射点可以明确地对应于二维检测器阵列1220上的入射点，反之亦然。 可以通过根据本发明的包括二维检测器阵列、第一光重定向部件和第二光重定向部件而其 中不需要第三光重定向部件和第四光重定向部件的实施例(未示出)来使用这种情况，以 对二维中触敏面与对象之间的接触进行位置编码。如图26所示，触敏面的χ坐标与二维检 测器阵列的x坐标对应，并且触敏面的y坐标与二维检测器阵列的ζ坐标对应。图27示意性示出根据本发明的触敏装置1302的实施例的横截面图。在位于触敏 装置(诸如 2、102、202、302、402、502、602、702、802、902、1002、1102 或 1202)下面的波导1366中嵌入多个微观结构1364。微观结构1364重定向的光1368传播通过触敏装置的触 敏面便于将信息显示给用户1370，示意地通过眼睛1370来示出用户。为了简单，没有显示 光1368的任何折射等。图观示意性示出根据本发明的触敏装置1402的实施例的横截面图。显示器1472 位于触敏装置(诸如 2、102、202、302、402、502、602、702、802、902、1002、1102 或 1202)下 面，用于将信息提供给用户1470，示意地通过眼睛1470来示出用户。通过将显示器1472与 根据本发明的触敏装置组合，提供了触摸屏。图四示意性示出根据本发明的包括信号处理器1574的触敏装置1502的实施例。 信号处理器1574适用于对对象与触敏装置1502的触敏波导(未示出)之间的接触点进行 位置编码。在一个实施例中，信号处理器1574适用于计算对象与触敏波导之间的接触区 域、对象与触敏波导之间的速度、对象与触敏波导之间的加速度或者其组合。图30示意性示出了根据本发明的包括多个实质上是一维的芯(one-dimentional core) 1676的触敏装置1602的实施例的平面图，沿一维的芯1676的每一个的纵向延伸引 导光。在第一发射器波导中嵌入示出的多个一维芯1676。因此，接触触敏面的对象(未示 出)不能干扰一维芯1676引导的光。示出的一维芯1676适用于将光从光源1604引导到 第二光重定向部件1612。示出的一维芯1677适用于将光从光源1604引导到第四光重定向 部件1622。多个一维芯(未示出)可以适用于将光从第一光重定向部件1614引导到检测 器阵列1620。多个一维芯(未示出)可以适用于将光从第三光重定向部件16M引导到检 测器阵列1620。图31示出沿图30的线XXXI-XXXI的横截面。图32示意性示出根据本发明的触敏装置1702的实施例的平面图，所述触敏装置 1702具有如下的平面几何形状，即，该平面几何形状具有用于引导光的嵌入式凹槽或沟道 1778。用于引导光的嵌入式凹槽或沟道1778的至少部分是交叉的。交叉的用于引导光的 嵌入式凹槽或沟道1778基本是正交。部分示出的凹槽或沟道适用于将光从第二光重定向 部件1712向第一光重定向部件1714引导。部分示出的凹槽或沟道适用于将光从第四光重 定向部件1722向第三光重定向部件17 引导。图33示出沿图32的线XXXIII-XXXIII截取的横截面。图34示意性示出根据本发明的装置的实施例1802的平面图。实施例1802包括 位于焦点1858的滤波器，以避免噪声，即，例如来自不期望方向的光到达检测器阵列1820。 以板1880中小孔的形式示意性示出滤波器。板1880的延伸用于说明性目的。图35示意性示出根据本发明的装置的实施例的平面图。所述实施例可以是单和/ 或多层波导，例如，一层的、两层的或三层的。镜状元件1982位于光源1904的远角。镜状 元件1982在xy平面弯曲。重定向来自光源1904的光1907，从而得到的重定向的光1906 被分别向第二光重定向部件1912和第四光重定向部件1922重定向。通过虚线示出重定向 的光1906。优选地，重定向是反射。优选地，镜状元件1982是镜(mirror)。优选地，重定 向的光1906均勻分布，从而分别充分地照亮第二光重定向部件1912和第四光重定向部件 1922。优点是光源1904位于接近检测器阵列(没有在图35中示出)，例如，因为波导周 围需要的空间可以较少。如上所述，基于检测器阵列检测的改变强度分布(信号)，可以确定接触点的位置。优选地，基于两个坐标(诸如X坐标和y坐标)来确定位置，所述两个坐标是通过检测 器阵列检测的强度分布的改变而确定的。如果在指定时间仅出现一次触摸，则检测的X坐 标和y坐标与该触摸相关。例如，如果在公共时间段出现了在不同接触点同时接触触敏面的一个、两个或更 多个对象产生的两个或更多个接触点，则可以通过检测器阵列来确定成比例数量的触摸坐 标。然而，不能直接确定哪个确定的触摸坐标的组合表示真实的接触点。此外，两个或更多 个接触点可能至少具有一个公共坐标。因此，确定的触摸坐标的数量可能与不同的同时发 生的接触点的数量不成比例。优选地，根据本发明的装置适用于用户可以通过同时触摸装置的一个、两个或更 多个对象(例如，手指)创建两个或更多个同时发生的接触点来产生输入，在至少一个公共 时间存在的多个触摸被称为同时发生的。图36至图38示出确定检测的坐标之间的关系进而确定触摸位置的示例性方法中 使用的测量。例如，图36至图38示出的示例性测量示出如何将例如通过触摸根据本发明 的装置的触敏面的两个手指产生的两组坐标相互关联。然而，如上所述，该方法可以用于多 于两个的同时发生的触摸。图36示意性示出在检测器阵列的测量信号作为在检测器阵列的坐标的函数。如 上所述，检测器阵列可以是二维的。然而，由于触摸的X坐标和y坐标两者可以从前述具有 一维分辨率的检测器阵列推断出，因此仅对一维分辨率感兴趣。如上结合图26所述，二维 检测器阵列的另一维可以用于提供与坐标相关信息的某些实施例。然而，结合图36至图38 这不被进一步讨论。图36示出四个坐标xi、x2、yi和y2的检测。可以看出，X1和yi具有相似的信号轮 廓，&和72具有相似的信号轮廓。因此，可以得出，X1和7工可以是与第一触摸相应的两个 坐标，X2和y2可以是与第二触摸相应的两个坐标。可以使用形成本技术的部分陈述的方法 分析指定时间的信号轮廓，例如，可以比较凹处(触摸坐标)的宽带和/或深度。图37示意性示出对于两个不同时间在检测器阵列的测量信号作为检测器阵列的 坐标的函数。虚线示出在两个对象已经触摸了触敏面之后的短时间测量的信号。实线示出 在虚线的测量之后的短时间测量的信号，例如，当例如通过用力稍微推，对象已经稍微改变 接触区域时，并且因此例如在对象是手指的情况下使接触区域稍大。可以看出，如果在确定 中仅使用实线，则难以确定同一触摸产生哪些触摸坐标。然而，使用来自虚线指示的测量的 数据，可以获得更可靠的结果。优选地，估计多个测量数据，诸如通过实线和虚线所表示的那些，以推断出检测的 坐标之间的连系，所述多个测量数据包括对于不同时间的作为坐标的函数的强度的测量。图38示意性示出检测器阵列的四个特定坐标(A、B、C和D)的测量信号作为时间 的函数的示例。为了说明性目的，四个曲线沿信号轴移动。四个坐标的每一个对应于一个 触摸坐标。将作为时间的函数的测量的信号用于估计检测的坐标之间的关系，例如，哪个X 坐标对应于哪个y坐标。通过进行现有技术已知的任何曲线相关分析，可以确定同一触摸 产生了哪些触摸坐标。在示出的示例中，A和C相关，B和D相关。明显的是，本发明不限于上述实施例。此外，可以组合任何上述特征。对象可以是触笔、手指或任何其它物理对象，可以用于触摸根据本发明的触敏装置。测量角质层(指尖上死皮的最外层)的折射率是大约1.47的非常稳定的值。对象可 以是可移动地连接到根据本发明的触敏装置。可选地或附加地，对象可以是手持的。对象可以按照各种方式干扰触敏波导内引导的光，例如，对象可以通过将光耦合 出触敏波导、吸收光、散射光或其组合来改变光的传播方向。可选地或附加地，对象可以通 过将光耦合出触敏波导、吸收光、散射光或其组合来改变入射到检测器阵列上的光的强度 或强度分布，干扰触敏波导内引导的光。当对象接触触敏面时，意味着对象影响触敏波导引导的光的渐逝场。对对象与根 据本发明的触敏装置的触敏面之间的接触点的位置编码可以包括确定接触点或区域的位 置，或者确定对象与触敏面之间的接触点或区域的位置改变，或者接触点或区域的位置和 位置改变的组合。对象与触敏波导之间的接触点可以是接触区域的一部分或者可以从接摸区域得 出，诸如接触区域的几何中心。例如，对象可以具有环形印记；然而，期望将接触点确定为环 形印记的几何中心。对象可以指出在不同于实际接触点的虚拟接触点与触敏面交叉的向触敏面的方 向。确定的接触点可以等同于从实际接触点得到的虚拟接触点。通常，对象、触敏面和用户 可以按照需要确定不同于实际接触点的虚拟接触点的方式合作。在实施例中，例如图7所示的实施例，其中，光源发射的并且向检测器阵列传播的 光束仅分别在从第二光重定向部件到第一光重定向部件的传播或者从第四光重定向部件 到第三光重定向部件的传播期间受到对象干扰，由于如先前参照图1所描述的，从第二光 重定向部件传播到第一光重定向部件的光束在检测器阵列上的入射点与特定χ坐标对应， 而从第四光重定向部件传播到第三光重定向部件的光束在检测器阵列上的入射点与特定y 坐标对应，因此通过简单的几何计算可以确定接触触摸感测装置的对象的接触点。通常，在检测器阵列上的特定入射点与光源向检测器阵列发射的光束的特定传播 路径按照一对一关系对应。因此，在检测器阵列上特定点检测的光强度的减小指示对象在 沿相应光传播路径的某处的接触点干扰了光。然后，接触点可以被确定为如下的光传播路 径之间的交叉点，即，沿所述光传播路径，光受到对象干扰。因此，对应于入射到检测器阵列的光的强度分布或者入射到检测器阵列的光的强 度分布的改变，通过估计光源向检测器阵列发射的光束的多个传播路径的交叉点，来确定 接触触敏装置的对象的接触点。可以针对一个或多个特定对象或者其中对象的(一个或多个)相关部分具有高于 特定值(例如，高于空气折射率，优选地是高于水的折射率)的折射率的一个或多个特定对 象，设计根据本发明的触敏装置。针对对象，根据本发明的触敏装置可以以如下的方式被 设计如果接触触敏面的任何其它部件或介质具有低于该对象的折射率，诸如低大约百分 之二、五、七、十、十五或二十，则接触触敏面的任何其它部件或介质不干扰波导的光引导属 性。此外，对于其中对象的相关部分还具有低于特定值的折射率的一个或多个对象，根据本 发明的触敏装置可以被设计为相对于触敏面具有大入射角的光可以保持不受到接触触敏 面的对象的干扰，而相对于触敏面具有小入射角的光将受到接触触敏面的对象的干扰。在 这种情况下，对象的相关部分的折射率在特定范围内。光是一定波长范围内的电磁辐射，包括可见光谱、紫外光谱和红外光谱内的波长。
根据本发明的波导是能够限制和引导部件内传播的光的部件，S卩，能限制可以光 可以传播的空间区域。根据本发明的波导可以通过全内反射的方式部分地、主要地或单独地将光从光源 引导向检测器阵列。可选地或附加地，例如，波导可以通过来自一个或多个金属面的反射来 引导光。根据本发明的波导包括芯(core)，作为来自光源的光在其内传播的波导的体积。根据本发明的波导可以包括覆层或涂层，用于覆盖芯的至少一部分。例如，通过防 止光在相反面从装置耦合出的覆层可以覆盖与触敏装置的触敏面相反的面。应该注意到，通过波导的芯与芯周围的介质之间的交互，例如，波导的芯和可选的 覆层或涂层，以及可能地，芯周围的介质和可选的覆层或涂层之间的交互，确定波导的光引 导属性。根据本发明的波导可以包括一维芯，已知的为光纤。一维波导结构能够限制引导 的光的传输，从而仅沿芯的纵向延伸的一个方向可以传播。根据本发明的波导可以包括二维芯。这种波导已知的为平面波导，其为具有平面 几何的波导。平面波导能够限制引导的光的传播，从而可以仅在二维平面上传播。可选地或附加地，根据本发明的波导可以包括多个一维芯，用于沿一维芯的每一 个的纵向延伸引导光。根据本发明的波导可以具有如下的平面几何形状，即，该平面几何形 状具有用于引导光的嵌入的凹槽或沟道。根据本发明的波导的优选实施例包括用于引导光 的交叉凹槽或沟道。优选地，交叉凹槽实质上是正交的。可选地或附加地，根据本发明的波导可以包括多个二维芯。根据本发明的波导的芯可以包括折射率大于波导周围的预定介质的体积。波导周 围的预定介质可以包括空气、水或其它气体或液体、固体材料，诸如金属，或者上述任何介 质的混合。可选地或附加地，波导周围的预定介质可以包括真空。优选地，芯具有均勻折射 率。波导周围的介质可以包括具有不同折射率的不同介质。具有折射率高于波导周围介质的芯的波导能够通过全内反射来引导光。全内反射 的发生依赖于相对于考虑的面的入射角以及芯的折射率与芯周围介质的相关性。必要的 是，芯周围的介质具有低于芯的折射率，便于使在芯与周围之间的边界全内反射可行。可以通过检测波导周围介质的折射率的改变而将触敏波导用于感测目的。触敏波 导的基本感测原理是测量波导周围介质的折射率的改变，优选地，由于在触敏面与波导周 围的介质之间的界面的临界角的改变。仅对于给定可行全内反射的渐逝场内出现的波导周 围介质的改变能够影响临界角。渐逝场限于从界面的给定穿透深度，在所述深度之外，不再 能检测到与场的交互。根据本发明的装置可以被配置为对检测器阵列接收的光的属性的改变进行检测。 因此，或者涂层是有意的，例如，在制造期间应用的，或者是无意的，诸如灰尘或其它类型沉 积物，可以忽视静态涂层。根据本发明的用于对对象的接触进行位置编码的方法可以与记录相应时间的方 法结合。可选地或附加地，可以确定对象的其它参数，诸如速度、加速度、旋转等或其组合。光重定向部件可以通过全内反射部分地、主要地或单独地重定向光。可选地或附 加地，光重定向部件可以通过反射，例如，通过一个或多个金属界面，对光进行重定向。可选地或附加地，光重定向部件可以通过折射，例如，通过一个或多个曲面或其它折射面，对光 进行重定向。优选地，通过光重定向部件对光进行重定向涉及在与触敏波导(例如，触敏 面)平行的面中改变传播的方向。如图5、图20、图23至图25和图34所示，当光从第一 /第三光重定向部件向检测 器阵列传播时，光优选地向检测器阵列会聚。因此，检测器阵列的维数可以相对小于第一 / 第三光重定向部件的维数，即，检测器阵列的维数可以相对小于触敏面的长度/宽度。可以执行根据本发明的装置的设置的改变，诸如校准。这种设置的改变或校准可 以用于改变触敏波导对具有不同介电常数的对象的灵敏度。可选地或附加地，这种设置的 改变或校准可以用于从装置不敏感的折射率改变。例如，这可以通过改变触敏装置内传播 的光相对于面(诸如触敏面)的得到的入射角或入射角的范围来实现。光重定向部件可以包括被配置为改变重定向的光的角度的面，从而重定向的光改 变其对接触对象的灵敏度。根据本发明的波导优选地包括电介质材料。根据本发明的波导可以具有芯，芯包 括玻璃、塑料、光子晶体、半导体或具有一个或多个类似光学特性的任何其它材料。可选 地，波导包括上述材料的任何组合。玻璃可以是冕玻璃，诸如BK7。塑料可以是丙烯酸玻璃 (PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯))、聚苯乙烯、聚碳酸酯等。可以根据类似材料做成可用覆层或涂层。一个优点是根据本发明的装置可以包括为特定对象(诸如特定触笔)设计的波 导，从而某些对象可以干扰装置内的光，而其它对象则不能。波导优选地是平面的。然而，波导可以是弯曲的。波导的一个或多个面优选地是 平面的。可选地或附加地，波导的一个或多个界面可以是平面的。根据本发明的波导可以包括一个或多个透明玻璃板。波导可以具有包括金属的涂层或覆层。可选地或附加地，波导可以具有涂层或覆 层，包括具有低折射率的电介质，诸如含氟聚合物，诸如Teflon 。可选的涂层或覆层可以 覆盖至少部分波导或者基本覆盖波导的主要部分。可选的涂层或覆层优选地其折射率低于 考虑的波导的芯的折射率。可选涂层还可以用作两个或更多个波导之间的隔离层。可选隔 离层可以是光隔离层。根据本发明的触敏波导的触敏面可以是平面。可选地或附加地，根据本发明的任 何波导的任何其它面可以是平面。可选地或附加地，根据本发明的波导的面可以是弯曲的 或具有(一个或多个)弯面部分。触敏面可以包括面的多个单独的部分。触敏面或触敏面 的(一个或多个)部分可以具有光学涂层，诸如抗反射涂层。可选光学涂层可以被配置为 将对象的折射率与触敏波导的折射率阻抗匹配，即，将对象与波导的芯或波导的涂层匹配。触敏面可以具有矩形形状、圆形形状或任何其它形状。波导可以具有0.01mm和IOmm之间的厚度，诸如0.2mm和Imm之间。波导可以具 有Icm至200cm之间的长度，诸如在Icm至50cm之间，诸如在2cm至IOcm之间。波导具有 Icm至200cm之间的宽度，诸如Icm至50cm之间，诸如2cm至IOcm之间。光重定向部件可以包括一个或多个段，用于偏转、反射、折射、衍射、聚焦、散焦、准 直、会聚、发散或者上述段任何组合。这种段可以包括一个或多个光栅、镜、透镜、棱镜、衍射 元件或者上述元件的任何组合。这些的全部或者部分可以是斜面的、分小面的(facetted)、凹的、凸的等等。光重定向部件可以包括具有不同折射率的材料。光重定向部件或者其表面可以包括一个或多个段，其中，每个段的横截面形成投 影到波导的一个面或另一面上的一个抛物线的一部分。单个光重定向部件内的这些抛物线 段的每一个可以在光源或者检测器阵列具有焦点，或者在光源、检测器阵列或光源和检测 器阵列两者在考虑的波导的平面或其它平面上的投影具有焦点。因此，光重定向部件或者 其表面可以具有与菲涅尔透镜的表面的横截面(诸如沿圆形菲涅尔透镜的半径的横截面) 的至少一部分类似的形状。光重定向部件可以包括一维抛物面反射器，S卩，在一维中具有抛物线曲率的三维 结构。光重定向部件可以至少部分被涂覆。可选涂层可以包括金属。光重定向部件可以 具有至少一个金属涂覆的部分。光源可以包括至少一个LED (发光二极管)、激光、激光二极管、VCSEL (垂直腔表面 发射激光器)，或者其组合。此外，光源可以包括至少一个SMD (表面安装装置)。光源可以 是单个光源，或者可以包括多个光源。光源可以被认为是点光源，可以由通过针孔、另一小 孔、透镜或其组合来提供。在使用期间可以连续发射来自光源的光。优选地，以脉冲形式发 射来自光源的光。利用可以包括在根据本发明的触敏装置中的光学系统，以相对于考虑的波导的面 明确定义的入射角，或者在明确定义的入射角的范围内，可以将来自光源的光投入到或耦 合到波导。可以在波导的端小面(end facet)将光耦合到波导中，优选地，在光入射角的一 个范围或若干范围。可以在波导的端小面将光耦合出波导。可以按照光与触敏面平行地传 播的方式将来自光源的光耦合到波导中。可以使用诸如纤维这样的装置将来自光源的光耦合到波导中。因此，光源可以位 于与将来自光源的光耦合到波导中的区域有一段距离。光源可以位于就在波导的前面，或者光源可以是波导的集成部件。可以将来自光 源的光从另一波导耦合到触敏波导，优选地，经由光重定向部件。此外，可以将光从触敏波 导的一端耦合到触敏波导的另一端中。相对于触敏面具有不同角或一个或多个角范围的光 可以耦合到波导中。多于一个的光源可以将光耦合到波导中。检测器阵列可以包括至少一个光电检测器、图像传感器、CMOS (互补金属氧化物半 导体)传感器、半导体检测器、有源像素传感器、电荷耦合器件、电荷注入器件或者上述检 测器和传感器的组合等。检测器阵列可以是至少一维，例如，二维。检测器阵列可以包括检 测器阵列前面的透镜、孔、成像元件等。如图1、3-7、12、17、20、21、23-25、30、32和；34所示，检测器阵列的维数优选地小于 触敏面的维数。此外，本发明的重要优点是对于对由一个或多个对象产生的一个或多个触 摸进行位置编码，仅需要单个检测器阵列单元，便于检测一个或多个触摸。检测器阵列可以就在波导的一端的前面，或者检测器阵列可以是波导的集成部 件。来自光源的光经由另一波导到达检测器阵列，优选地，经由光重定向部件。此外，光可 以经由触敏波导的另一端到达检测器。相对于触敏面具有不同角或一个或多个角范围的光 可以到达检测器。检测器可以检测入射光而不考虑入射角。可选地，检测器可以仅检测一 个或多个特定入射角范围内的入射光。
在优选的实施例中，使用全内发射来引导波导内的光。如果触敏面的至少一部分 与对象接触，则对象可以在接触点干扰反射。具有充分高折射率的对象使光在接触点耦合 出波导可以引起干扰。对象在接触点吸收来自渐逝场的光可以引起干扰。对象在接触点散 射来自渐逝场的光可以引起干扰。此外，上述干扰的组合可以引起干扰。干扰可能导致从 接触点反射的光的强度下降。在与通过接触点的光路径相应的检测器阵列上的位置可以检 测到这种强度下降。在优选的实施例中，至少两个光路径通过导致在检测器阵列的至少两 个强度下降的指定接触点。在优选的实施例中，按照至少部分光与触敏面形成角度的方式将来自光源的光耦 合到触敏波导中，这使得该部分光对接触表面的对象不敏感。然后，将来自光源的被耦合到 触敏波导的光不受干扰地通过触敏波导，向第二光重定向部件引导。第二光重定向部件对 通过触敏波导的部分光向第一光重定向部件重定向。此外，当第二光重定向部件将光向第 一光重定向部件重定向时，第二光重定向部件可以改变光束与触敏面形成的角度，从而对 象(诸如手指)能够干扰至少部分光。第一光重定向部件重定向入射光，并且可以改变光 束与触敏面形成的角度，以使部分光对接触表面的对象不敏感。优选地，接触触敏面的水不 能够干扰触敏波导引导的光。根据本发明的装置内的两个或更多个波导可以具有基本相同的形状或者可以具 有带有基本相同的形状的一个或多个部分，两个或更多个波导可以是彼此的镜像，或者具 有如下的至少一个部分，即，该至少一个部分为根据本发明的装置内的另一波导的至少一 个部分的镜像。可选地或附加地，根据本发明的装置内的两个或更多个波导可以是不相同 的，诸如具有不同形状。
根据本发明的装置内的两个或更多个波导可以包括至少一个类似材料。可选地或 附加地，根据本发明的装置内的两个或更多个波导可以包括不同材料。两个或更多个波导可以以其他方式合并在一起或者连结，从而它们组成单个片， 包括多于一个的芯、沟道、凹槽或其组合。可以将两个或更多个波导做成一片。根据本发明的触敏装置可以包括用于根据来自检测器阵列的输入进行预定操作 的控制器。可选控制器可以具有从第一状态切换到第二状态的选项。根据本发明的信号处理器可以是微处理器、DSP(数字信号处理器)、CPU(中央处 理单元)，或者任何适用于对对象与根据本发明的装置的触敏面之间的接触点进行位置编 码的其它装置。信号处理器可以适用于实时计算。根据本发明的触敏装置可以包括用于将信息显示给用户的一个或多个微观结构。 所述一个或多个微观结构可以通过重定向照亮在所述一个或多个微观结构上的光来将信 息显示给用户。这样的一个或多个微观结构可以包括任何数量的衍射元件、全息元件或其 组合。一个或多个微观结构可以被集成、组合、互联或者以其他方式与波导合并，例如位于 波导的表面上。光源发射的光照亮微观结构。可选地或附加地，可以通过另一光源或其它 光源照亮微观结构。一个或多个光源可以照亮多于一个的微观结构。微观结构可以提供按钮或类似装置的可视化，通过使用对象接触触敏面，以虚拟 按钮进行虚拟交互。任何波导可以连接到任何其它一个或多个波导，诸如与任何其它一个或多个波导 集成、组合、叠加、互联或者其组合。
任何光重定向部件可以连接到任何其它一个或多个光重定向部件，诸如与任何其 它一个或多个光重定向部件集成、组合、互联或者其组合。任何光重定向部件可以连接到任何一个或多个波导，诸如与任何一个或多个波导 集成、组合、互联或者其组合。光源可以连接到任何一个或多个波导，诸如与任何一个或多个波导集成、组合、叠 加、互联或者其组合。
光源可以连接到任何一个或多个光重定向部件，诸如与任何一个或多个光重定向 部件集成、组合、互联或者其组合。检测器阵列可以连接到任何一个或多个波导，诸如与任何一个或多个波导集成、 组合、叠加、互联或者其组合。检测器阵列可以连接到任何一个或多个光重定向部件，诸如与任何一个或多个光 重定向部件集成、组合、互联或者其组合。可以在多种应用中使用根据本发明的触敏装置。这些应用包括下面的任何一种 触摸板、触摸屏、计算机、移动电话、便携式音乐播放器、遥控器、键盘、或上述任何的组合、 或者任何其它手持装置或非手持装置。根据本发明的触敏装置可以放置在显示器前面。可 选地或附加地，触敏装置可以是显示器的集成部分。可选地或附加地，根据本发明的触敏装 置可以形成显示器。可以与一个或多个机械按钮一起使用根据本发明的触敏装置，其中，至少一个按 钮的一部分能够被按向根据本发明的触敏面。例如，这种交互可以用于计算机、移动电话、 便携式音乐播放器、遥控器、键盘、或包括至少一个按钮的其它装置、或者上述的组合。在优选实施例中，对接触触敏面的对象进行位置编码是基于从接触点反射的光的 不存在或减少。在一个实施例中，为折射率低于期望的周围介质的对象设计根据本发明的触敏装 置。在一个实施例中，为具有镜类属性的对象设计根据本发明的触敏装置。例如，由于在从第一光重定向部件会聚的光的焦点后面放置检测器阵列，从第一 光重定向部件会聚的光在入射到检测器阵列上之前开始分散。项(ITEMS)1. 一种触敏装置O)，包括光源(4)，发射光(6)，触敏波导(8)，被配置为将光(6)从所述光源向所述触敏波导(8)的触敏面 (30)引导，使得对象在所述对象接触所述触敏面(30)的接触点(3 干扰引导的光(6)的 至少一部分，检测器阵列(20)，被配置为检测通过所述触敏波导(8)从所述光源(4)传播的光 (6)的强度分布，便于对所述对象与所述触敏面(30)之间的所述接触点(3 进行位置编 码，以及第一光重定向部件(14)，被配置为将通过所述触敏波导(8)从所述光源(4)传播 到所述第一光重定向部件(14)的光(6)向所述检测器阵列00)重定向，其中当所述对象在相应特定接触点(3 接触所述触敏面(30)时，向所述检测器阵列 (20)的特定点传播的光(6)的至少一部分被阻止入射到所述检测器阵列00)的所述特定点上。
2.如项1所述的触敏装置O)，其中，所述触敏波导(8)是平面波导。3.如项1或2所述的触敏装置O)，其中，所述触敏波导(8)还被配置为向所述检 测器阵列00)引导已经通过所述第一光重定向部件(14)向所述检测器阵列00)重定向 并且向所述检测器阵列00)会聚的光(6)。4.如项1或2所述的触敏装置(20 ，包括第一发射器波导(236)，所述第一发 射器波导(236)被配置为向所述检测器阵列O20)引导已经通过所述第一光重定向部件 (214)向所述检测器阵列O20)重定向并且向所述检测器阵列O20)会聚的光006)。5.如项4所述的触敏装置O02)，其中，所述第一发射器波导(236)是平面波导。6.如项4或5所述的触敏装置，其中，所述触敏波导(208)和所述第一发射器波导 (236)是叠置的。7.如上述项中的任何一个所述的触敏装置(102)，包括第二光重定向部件(112)， 所述第二光重定向部件(11 被配置为通过被配置为引导至少部分重定向的光(106b)的 所述触敏波导(108)，将来自所述光源(104)的入射光(106a)向所述第一光重定向部件 (114)重定向，所述第一光重定向部件(114)被配置为向所述检测器阵列(120)重定向并且 会聚至少部分所述入射光(106b)。8.如项7所述的触敏装置(102)，其中，所述触敏波导(108)还被配置为将光从所 述光源(104)向所述第二光(106a)重定向部件(11 引导，所述第二光重定向部件(112) 被配置为通过被配置为引导至少部分重定向的光(106b)的所述触敏波导(108)，将至少部 分所述入射光(106a)向所述第一光重定向部件(114)重定向回去，所述第一光重定向部件 (114)被配置为向所述检测器阵列(120)重定向并且会聚至少部分所述入射光(106b)。9.根据依赖项4到6中的任何一个的项7所述的触敏装置002)，其中，所述第 一发射器波导(236)还被配置为将光O06a)从所述光源Q04)向所述第二光重定向部件 (212)引导，所述第二光重定向部件(21 被配置为通过被配置为引导至少部分重定向的 光Q06b)的所述触敏波导008)，将至少部分所述入射光向所述第一光重定向部 件(214)重定向，所述第一光重定向部件(214)被配置为向所述检测器阵列(220)重定向 且会聚至少部分所述入射光O06b)。10.如项7所述的触敏装置(30 ，包括第二发射器波导(338)，所述第二发射器波 导(338)被配置为将光(306)从所述光源(304)向所述第二光重定向部件(312)引导，所 述第二光重定向部件(31 被配置为通过被配置为引导至少部分重定向的光(306)的所述 触敏波导(308)，将至少部分所述入射光(306)向所述第一光重定向部件(314)重定向，所 述第一光重定向部件(314)被配置为向所述检测器阵列(320)重定向且会聚至少部分所述 入射光(306)。11.如项10所述的触敏装置(302)，其中，所述第二发射器波导(338)是平面波导。12.如项10或11所述的触敏装置(302)，其中，所述触敏波导(308)和所述第二 发射器波导(338)是叠置的。13.如上述项中的任何一个所述的触敏装置0)，其中由所述光源(4)发射的光 (6)被调制。
14.如上述项中的任何一个所述的触敏装置(2，1502)，包括信号处理器(1574)， 所述信号处理器(1574)适用于对所述对象与所述触摸感波导( 之间的所述接触点(32) 进行位置编码。15.如项14所述的触敏装置(2，1502)，其中，所述信号处理器(1574)还适用于计 算所述对象与所述触敏波导⑴)之间的接触区域。16.如项14或15所述的触敏装置(2，1502)，其中，所述信号处理器(1574)还适 用于计算所述对象与所述触敏波导( 之间的速度。17.如项14到16中的任何一个所述的触敏装置(2，1502)，其中，所述信号处理器 (1574)还适用于计算所述对象与所述触敏波导(8)之间的加速度。18.如上述项中的任何一个所述的触敏装置(102)，其中，所述触敏面(130)的至 少一部分包括光学涂层(131)。19.如项18所述的触敏装置(102)，其中，所述光学涂层(131)是抗反射涂层。20.如上述项中的任何一个所述的触敏装置0)，其中，由所述触敏波导(8)引导 的来自所述光源(4)的光(6)具有相对于所述触敏面(30)的入射角，从而所述光(6)不被 接触所述触敏面(30)的水干扰。21.如上述项中的任何一个所述的触敏装置0)，其中，由所述触敏波导(8)弓丨导 的来自所述光源(4)的光(6)具有相对于所述触敏面(30)的入射角，从而所述光(6)不被 接触所述触敏面(30)的材料干扰，所述材料具有低于所述对象的折射率，例如大约低百分之五。22.如上述项中的任何一个所述的触敏装置0)，其中，所述第一光重定向部件 (14)包括至少一个反射部(16)。23.如上述项中的任何一个所述的触敏装置0)，其中，所述第一光重定向部件 (14)包括至少一个分小面元件(14)。24.如上述项中的任何一个所述的触敏装置0)，其中，所述第一光重定向部件 (14)包括至少一个凹元件(16)。25.如上述项中的任何一个所述的触敏装置(102)，其中，所述第一光重定向部件 (114)包括至少一个斜面元件(116)。26.如项23到25中的任何一个所述的触敏装置O)，其中，所述至少一个元件是^Mi ο27.如上述项中的任何一个所述的触敏装置0)，其中，所述第一光重定向部件 (14)包括至少一个衍射光栅。28.如上述项中的任何一个所述的触敏装置002)，其中，波导(208)包括折射率 低于所述波导(208)的芯的层(244) 029.如项观所述的触敏装置O02)，其中，所述层(M4)包括含氟聚合物。30.如上述项中的任何一个所述的触敏装置(1302)，包括至少一个微观结构 (1364)，所述至少一个微观结构(1364)被配置为重定向光通过所述触敏面(30)，便于将信 息显示给用户(1370)。31.如项30所述的触敏装置(1302)，其中，所述至少一个微观结构(1364)被嵌入 位于所述触敏波导(8)后面的波导(1366)中，其中，由所述至少一个微观结构重定向的光通过所述触敏波导传播且通过所述触敏面，便于向用户(1370)显示信息。32.如上述项中的任何一个所述的触敏装置(102)，其中，所述第一光重定向部件 (114)包括具有相对于所述触敏面(130)在60°到89°的范围内的角度的反射面(116)， 例如70°到86°的范围内的角度，例如大约81°的角度。33.如项4到32中的任何一个所述的触敏装置(1602)，其中，所述第一发射器波 导包括多个实质上一维的芯(1676)，所述一维的芯(1676)用于沿所述一维的芯(1676)的 每一个的纵向延伸而引导光。34.如上述项中的任何一个所述的触敏装置(1702)，其中，所述触敏波导具有如 此的平面几何形状，即，所述平面几何形状具有用于引导光的嵌入式凹槽或沟道(1778)。35.如前一项所述的触敏装置(1702)，其中，所述用于引导光的嵌入式凹槽或沟 道(1778)的至少一部分是交叉的。36.如前一项所述的触敏装置(1702)，其中，用于引导光的交叉的所述凹槽或沟 道(1778)是正交的。37. 一种对接触触敏面(30)的对象进行位置编码的方法，所述方法包括从光源(4)发射光(6)，使用触敏波导(8)，将光(6)从所述光源向所述触敏波导(8)的所述触敏面 (30)引导，使得所述对象在所述对象接触所述触敏面(30)的接触点(3 干扰引导的光 (6)的至少一部分，使用检测器阵列(20)，检测通过所述触敏波导(8)从所述光源(4)传播的光(6) 的强度分布，便于对所述对象与所述触敏面(30)之间的所述接触点(3 进行位置编码，以 及使用第一光重定向部件(14)，将通过所述触敏波导(8)从所述光源(4)传播到所 述第一光重定向部件(14)的光(6)向所述检测器阵列00)重定向，其中当所述对象在相应特定接触点(3 接触所述触敏面(30)时，向所述检测器阵列 (20)的特定点传播的光(6)的至少一部分被阻止入射到所述检测器阵列00)的所述特定点上。
权利要求
1.一种触敏装置，包括光源，用来发射光；触敏波导，被配置用于把光从所述光源向所述触敏波导的触敏面弓I导，使得对象干扰 在该对象接触所述触敏面的接触点处的被引导的光的至少一部分；检测器阵列，被配置用于检测来自所述光源通过所述触敏波导传播的光的强度分布， 从而对所述对象与所述触敏面之间的所述接触点进行位置编码；以及第一光重定向部件，被配置用于把来自所述光源通过所述触敏波导传播到所述第一光 重定向部件的光向所述检测器阵列重定向，从而使光的重定向涉及在与所述触敏面平行的 平面中改变传播方向，其中，当所述对象在相应特定接触点接触所述触敏面时，朝所述检测器阵列的特定点 传播的光的至少一部分被阻止入射到所述检测器阵列的所述特定点上。
2.如权利要求1所述的触敏装置，其中，所述触敏波导是平面波导。
3.如权利要求1或2所述的触敏装置，其中，所述触敏波导还被配置为向所述检测器阵 列引导已经通过所述第一光重定向部件向所述检测器阵列重定向并且会聚的光。
4.如权利要求1或2所述的触敏装置，包括第一发射器波导，所述第一发射器波导被配 置为向所述检测器阵列引导已经通过所述第一光重定向部件向所述检测器阵列重定向并 且会聚的光。
5.如权利要求4所述的触敏装置，其中，所述第一发射器波导是平面波导。
6.如权利要求4或5所述的触敏装置，其中，所述触敏波导和所述第一发射器波导是叠置的。
7.如上述权利要求中的任何一个所述的触敏装置，包括第二光重定向部件，所述第二 光重定向部件被配置为通过被配置为用来引导至少部分重定向的光的所述触敏波导把来 自所述光源的入射光向所述第一光重定向部件重定向，所述第一光重定向部件被配置为向 所述检测器阵列重定向并且会聚所述入射光的至少一部分。
8.如权利要求7所述的触敏装置，其中，所述触敏波导还被配置为将光从所述光源向 所述第二光重定向部件引导，所述第二光重定向部件被配置为通过被配置为用来引导至少 部分重定向的光的所述触敏波导把所述入射光的至少一部分向所述第一光重定向部件重 定向回去，所述第一光重定向部件被配置为向所述检测器阵列重定向并且会聚所述入射光 的至少一部分。
9.如依赖权利要求4到6中的任何一个的权利要求7所述的触敏装置，其中，所述第一 发射器波导还被配置为把光从所述光源向所述第二光重定向部件引导，所述第二光重定向 部件被配置为通过被配置为用来引导至少部分重定向的光的所述触敏波导把所述入射光 的至少一部分向所述第一光重定向部件重定向，所述第一光重定向部件被配置为向所述检 测器阵列重定向且会聚所述入射光的至少一部分。
10.如权利要求7所述的触敏装置，包括第二发射器波导，所述第二发射器波导被配置 为将光从所述光源向所述第二光重定向部件引导，所述第二光重定向部件被配置为通过被 配置为用来引导至少部分重定向的光的所述触敏波导把所述入射光的至少一部分向所述 第一光重定向部件重定向，所述第一光重定向部件被配置为向所述检测器阵列重定向且会 聚所述入射光的至少一部分。
11.如权利要求10所述的触敏装置，其中，所述第二发射器波导是平面波导。
12.如权利要求10或11所述的触敏装置，其中，所述触敏波导和所述第二发射器波导是叠置的。
13.如上述权利要求中的任何一个所述的触敏装置，其中由所述光源发射的光被调制。
14.如上述权利要求中的任何一个所述的触敏装置，包括信号处理器，所述信号处理器 适用于对所述对象与所述触摸感波导之间的所述接触点进行位置编码。
15.如权利要求14所述的触敏装置，其中，所述信号处理器还适用于计算所述对象与 所述触敏波导之间的接触区域。
16.如权利要求14或15所述的触敏装置，其中，所述信号处理器还适用于计算所述对 象与所述触敏波导之间的速度。
17.如权利要求14到16中的任何一个所述的触敏装置，其中，所述信号处理器还适用 于计算所述对象与所述触敏波导之间的加速度。
18.如上述权利要求中的任何一个所述的触敏装置，其中，所述触敏面的至少一部分包 括光学涂层。
19.如权利要求18所述的触敏装置，其中，所述光学涂层是抗反射涂层。
20.如上述权利要求中的任何一个所述的触敏装置，其中，由所述触敏波导引导的来 自所述光源的光具有相对于所述触敏面的入射角，使得所述光不被接触所述触敏面的水干 扰。
21.如上述权利要求中的任何一个所述的触敏装置，其中，由所述触敏波导引导的来自 所述光源的光具有相对于所述触敏面的入射角，使得所述光不被接触所述触敏面的材料干 扰，其中所述材料具有低于所述对象的折射率，例如大约低百分之五。
22.如上述权利要求中的任何一个所述的触敏装置，其中，所述第一光重定向部件包括 至少一个反射部。
23.如上述权利要求中的任何一个所述的触敏装置，其中，所述第一光重定向部件包括 至少一个分小面元件。
24.如上述权利要求中的任何一个所述的触敏装置，其中，所述第一光重定向部件包括 至少一个凹元件。
25.如上述权利要求中的任何一个所述的触敏装置，其中，所述第一光重定向部件包括 至少一个斜面元件。
26.如权利要求23到25中的任何一个所述的触敏装置，其中，所述至少一个元件是镜。
27.如上述权利要求中的任何一个所述的触敏装置，其中，所述第一光重定向部件包括 至少一个衍射光栅。
28.如上述权利要求中的任何一个所述的触敏装置，其中，波导包括折射率低于所述波 导的芯的层。
29.如权利要求观所述的触敏装置，其中，所述层包括含氟聚合物。
30.如上述权利要求中的任何一个所述的触敏装置，包括至少一个微观结构，所述至少 一个微观结构被配置用于重定向光通过所述触敏面，使得将信息显示给用户。
31.如权利要求30所述的触敏装置，其中，所述至少一个微观结构被嵌入位于所述触 敏波导后面的波导中，其中，由所述至少一个微观结构重定向的光通过所述触敏波导传播且通过所述触敏面，使得向用户显示信息。
32.如上述权利要求中的任何一个所述的触敏装置，其中，所述第一光重定向部件包括 反射面，该反射面相对于所述触敏面具有60°至89°的范围内的角度，例如70°到86°的 范围内的角度，例如大约81°的角度。
33.如权利要求4到32中的任何一个所述的触敏装置，其中，所述第一发射器波导包括 若干实质上一维的芯，用于沿所述一维的芯的每一个的纵向延伸而引导光。
34.如上述权利要求中的任何一个所述的触敏装置，其中，所述触敏波导具有带引导光 的嵌入式凹槽或沟道的平面几何形状。
35.如权利要求34所述的触敏装置，其中，所述引导光的嵌入式凹槽或沟道的至少一 部分是交叉的。
36.如权利要求35所述的触敏装置，其中，用于引导光的交叉的所述凹槽或沟道是正 交的。
37.一种对接触触敏面的对象进行位置编码的方法，所述方法包括从光源发射光，使用触敏波导把光从所述光源向所述触敏波导的所述触敏面引导，使得所述对象干扰 在该对象接触所述触敏面的接触点处的被引导的光的至少一部分，使用检测器阵列来检测通过所述触敏波导从所述光源传播的光的强度分布，从而对所 述对象与所述触敏面之间的所述接触点进行位置编码，以及使用第一光重定向部件把通过所述触敏波导从所述光源传播到所述第一光重定向部 件的光向所述检测器阵列重定向，使得重定向的光在与所述触敏面平行的平面中改变传播 方向，其中，当所述对象在相应特定接触点接触所述触敏面时，朝所述检测器阵列的特定点 传播的光的至少一部分被阻止入射到所述检测器阵列的所述特定点上。
全文摘要
本发明涉及一种光学触敏装置以及确定接触光学触敏装置的对象的位置和确定位置改变的方法。具体地，本发明涉及确定接触光学触摸板的对象的位置和确定位置改变的方法。根据本发明的触敏装置可以包括光源，触敏波导，检测器阵列和第一光重定向部件，其中，当对象在相应特定接触点接触触敏波导的触敏面时，防止向检测器阵列的特定点传播的至少部分光入射到检测器阵列的所述特定点上。
文档编号G06F3/042GK102047206SQ200980108490
公开日2011年5月4日 申请日期2009年1月12日 优先权日2008年1月11日
发明者亨里克·克里斯特恩·佩德森, 瓦恩·斯蒂恩·格吕纳·汉森, 迈克尔·林德·雅各布森 申请人:Opdi科技股份有限公司