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Keep in Touch, Optically 原理篇
主页 > E生活画 >Keep in Touch, Optically 原理篇 > 作者: 2020-06-07 浏览:375
Keep in Touch, Optically  原理篇

Keep in Touch, Optically  原理篇Yo, 继前几篇介绍触控 (详见http://www.wretch.cc/blog/KisPlay/1121944, http://www.wretch.cc/blog/KisPlay/1136090)

今天再来介绍一下光学式触控的原理吧~这篇对于有兴趣想了解的朋友应该满有帮助的~

[光学式触控] 可能无法从字面上知道它的作动原理, 也没有多少人了解这个技术背后採用了那些元件, 毕竟电阻、电容式的触控面板一直都是市场的主流. 然而随着现代人萤幕越买越大、要求越来越高,以及製造商在製作大尺寸电阻电容的触控面板成本压力下, 光学式触控技术渐渐浮上了檯面. 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. 特别是在桌上型萤幕这样的尺寸大小, 也已经有越来越多厂商投入. 接下来就来了解一下光学式触控技术的原理吧!

一般在巿场上能看到的光学式触控萤幕大致分为几种: 红外线式、CMOS/CCD式、内嵌式、投影式…等. 所有这些光学式触控皆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. 本篇将与大家讨论分享CMOS/CCD光学式触控, 而其它光学式触控… 就等以后有时间再补充啦~

「CMOS/CCD光学式触控」故名思义是由CMOS或CCD camera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, 且本体的散热要佳, 避免在使用时, 萤幕还有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萤幕所需, 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.

接下来说明一下它的作动原理.

CMOS光学触控架构是由两颗CMOS分别平贴在萤幕的左上及右上角, 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(emitters, 通常与CMOS绑在一起).

LED之不可见光波长通常落在850um~950um, CMOS前的那块lens会滤掉其他波段的光. 反射条上的微结构则通常是菱镜(prism), 利用聚光的效果来让CMOS侦测得更清楚. Touch的作动原理即是由这两颗LED发射器, 射出不可见光至反射条上, 左右的两颗CMOS各自就会看到一条亮亮的反射条(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(下图ABCD点为阴影), 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啰.
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逻辑运算的algorithm部份通常是各厂商自己的know-how, 不过大部分都是用三角函数来算坐标点—藉由触控点(上图左边的红点)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.

嘿, 说到这里就需要聊聊光学式触控在侦测触控点上的限制了. 因为三角函数在角度近于0度的时候, 因为这时不管你用sin、cos还是tan, 它算出来不是0就是∞, 这就是为什幺很多人在用CMOS触控时都发现萤幕上缘部分有点不準, 特别是中间往两边偏一点的地方更是不準. 而且不仅有上方不準的缺点, 在多点触控时还很多时候无法判断触控点是真实点还是鬼影. 以两点触控来说 (上图2红点触控点), 鬼影发生在当两触控点点在萤幕上时,CMOS总共会看到四个阴影, 但这时有两个就是假的(上图2粉红点为鬼影), 因为是由阴影位置来做输入判断, 在四取二的情况下, 很多时候会造成误判.

通常两颗CMOS可以做到两点的多点式触控, 想要达到能清楚分办三点的触控能力则需要更聪明的人工智慧及运算能力, 或是两颗以上的CMOS架构. 但两点以上的多点触控鬼影通常更多, 也就需要更强大的逻辑运算来支援了~

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