專(zhuān)利名稱：用在觸屏中的位置檢測(cè)系統(tǒng)和在此使用的棱鏡薄膜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的涉及用于檢測(cè)觸屏或位置檢測(cè)系統(tǒng)內(nèi)的物體的位置的系統(tǒng)和方法以及用于其中的反向反射的(回射的)薄膜或棱鏡薄膜。特別是，本發(fā)明涉及用在觸屏或位置檢測(cè)系統(tǒng)中的低輪廓位置(low profile position)檢測(cè)系統(tǒng)，以及以較大的觀察角并且在入射角的大范圍內(nèi)明亮地反向反射的棱鏡薄膜。
背景技術(shù)：
一些與觸屏有關(guān)的位置檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)由放入的不透明的物體(例如手指、筆尖等)引起的輻射(例如，光)的中斷。這種系統(tǒng)一般利用安裝在該觸屏同一側(cè)的相對(duì)的角中的諸如LED或紅外發(fā)射器的輻射發(fā)射器。每個(gè)LED或紅外發(fā)射器光源在觸屏的范圍內(nèi)發(fā)射平行于視場(chǎng)表面的90°扇形圖案的光。正如美國(guó)專(zhuān)利4，507，557號(hào)所公開(kāi)的，反向反射的片材可以圍繞該觸屏的有效(實(shí)際)范圍的周邊設(shè)置。反向反射的片材一般設(shè)置成向后朝著原始源(originatingsource)反射從LED光源所接收的光。入射在該片材上的前表面上的光照射在反向反射的(反光的)元件上，并且沿著與入射方向名義上/標(biāo)稱180度的方向通過(guò)該前表面往回反射。數(shù)字?jǐn)z像機(jī)設(shè)置在LED光源安裝同樣的相對(duì)的角，以檢測(cè)通過(guò)該觸屏的范圍反向反射的光，并且感測(cè)在這個(gè)輻射中的由不透明的物體引起的任何中斷的存在。關(guān)于在觸屏應(yīng)用和/或位置檢測(cè)系統(tǒng)中利用某些常規(guī)的反向反射的片材的一個(gè)問(wèn)題是臟物和/或潮氣(水分)可能穿過(guò)該結(jié)構(gòu)并不利地影響反向反射的片材的反向反射性。關(guān)于在觸屏應(yīng)用和/或位置檢測(cè)系統(tǒng)中利用某些常規(guī)的反向反射的片材的另一個(gè)問(wèn)題是在感興趣的整個(gè)區(qū)域(例如，檢測(cè)區(qū)域)中難以獲得一致的背景，不透明的物體在該背景上被對(duì)比。許多常規(guī)的反向反射的片材結(jié)構(gòu)提供不一致的背景并且有許多檢測(cè)信號(hào)很弱的部分，特別是在角區(qū)或角區(qū)附近。這使得在這些區(qū)域很難檢測(cè)不透明物體的運(yùn)動(dòng)。在工作中，放入/插入的物體的位置通常用三角測(cè)量確定。當(dāng)諸如手指末端的放A /插入物體中斷從LED光源或紅外發(fā)射器輻射的光束的圖案時(shí)，在被兩個(gè)數(shù)字?jǐn)z像機(jī)接收的反向反射的光的圖案中沿著水平軸線形成不連續(xù)的陰影。每個(gè)數(shù)字?jǐn)z像機(jī)沿著攝像機(jī)的視場(chǎng)的水平軸線的點(diǎn)(point)產(chǎn)生不連續(xù)的陰影自動(dòng)記錄為光強(qiáng)度中的傾斜/下降(dip)的信號(hào)。數(shù)字控制電路接收這些數(shù)字?jǐn)z像機(jī)的信號(hào)并且將該陰影的水平位置轉(zhuǎn)換成角度0:、02，該角度的頂點(diǎn)源于該數(shù)字?jǐn)z像機(jī)。由于數(shù)字?jǐn)z像機(jī)在觸屏的同一側(cè)的相對(duì)兩端分開(kāi)已知的距離D，放入的物體的Y坐標(biāo)可以利用公式y(tǒng)=D(l/tan 0 fl/tan 0 2)由數(shù)字控制電路計(jì)算，而X坐標(biāo)可以用x=y(l/tan 0 ^來(lái)計(jì)算。

發(fā)明內(nèi)容
下面描述的本發(fā)明的實(shí)施例意圖不是排他的或?qū)⒈景l(fā)明限制在下面詳細(xì)描述的準(zhǔn)確的形式。而是，這些實(shí)施例選擇并描述成以便本領(lǐng)域的其他技術(shù)人員可以明白和理解本發(fā)明的原理和實(shí)踐。雖然這種現(xiàn)有的觸屏結(jié)構(gòu)一般適用于它們預(yù)定的目的，但是本申請(qǐng)人已經(jīng)觀察到這種觸屏結(jié)構(gòu)一次只能夠可靠地檢測(cè)單個(gè)觸摸。兩個(gè)觸摸在每個(gè)攝像機(jī)信號(hào)中產(chǎn)生兩個(gè)傾斜/眼高差(dip )，一個(gè)用于每個(gè)物體。由于在第二個(gè)攝像機(jī)信號(hào)中那個(gè)傾斜對(duì)應(yīng)第一個(gè)攝像機(jī)信號(hào)中給定的傾斜是不清楚的，因此得到的信號(hào)數(shù)據(jù)可能是不明確的，使得不能確定兩個(gè)放入的物體的坐標(biāo)位置的確定性。本發(fā)明的第一方面是在觸屏的平面內(nèi)布置(配置，排列collocation)源和檢測(cè)器兩者。這使垂直于該觸屏的平面的攝像機(jī)尺寸能夠最小化。源沿著攝像機(jī)的水平軸線的定位也使視差效果最大化。 本發(fā)明的第二方面涉及具有攝像機(jī)的位置檢測(cè)系統(tǒng)，該攝像機(jī)利用視差明確地確定放入物的位置。為此，該位置檢測(cè)系統(tǒng)包括攝像機(jī)，該攝像機(jī)設(shè)置成接收通過(guò)檢測(cè)區(qū)的電磁輻射，其產(chǎn)生表示圖像的信號(hào)；設(shè)置在靠近所述攝像機(jī)的兩個(gè)間隔開(kāi)的電磁輻射源，用于輸出覆蓋至少一部分檢測(cè)區(qū)的電磁輻射；以及沿著該檢測(cè)區(qū)的至少一部分周邊設(shè)置的棱鏡薄膜，該薄膜將來(lái)自所述兩個(gè)源的所述電磁輻射反向反射給所述攝像機(jī)。在這種結(jié)構(gòu)中，攝像機(jī)產(chǎn)生在檢測(cè)區(qū)的任何不透明的放入物體的雙(兩個(gè))圖像，根據(jù)該物體到攝像機(jī)的鏡頭的角度和距離，該圖像反過(guò)來(lái)允許數(shù)字處理器能夠進(jìn)行基于視差的該檢測(cè)區(qū)中的該物體的位置計(jì)算。如果兩個(gè)攝像機(jī)安裝在該觸屏的同一側(cè)的相對(duì)的角中，并且兩個(gè)雙輻射源以與這些攝像機(jī)組合使用，兩個(gè)同時(shí)放入的物體的位置能夠清楚地確定。可選地，如果希望只有一個(gè)觸摸能力，那么僅一個(gè)攝像機(jī)與雙輻射源組合是必需的。本申請(qǐng)人還觀察到現(xiàn)有技術(shù)的棱鏡薄膜的反向反射的性質(zhì)限制基于視差的位置計(jì)算的精度。這種計(jì)算精度隨著兩個(gè)電磁輻射源的之間分開(kāi)的距離而增加。但是現(xiàn)有技術(shù)的棱鏡薄膜具有用于有效反向反射的有限范圍的觀察角。因此，兩個(gè)輻射源間隔開(kāi)越遠(yuǎn)，視差圖像的一個(gè)或另一個(gè)或兩者變成越不明亮或越暗，并且信噪比變成越小。因此，本發(fā)明的第三方面是提供一種棱鏡薄膜，其沿著該薄膜的水平軸線在非常寬范圍的觀察角內(nèi)是明亮地反向反射的。為此，本發(fā)明的棱鏡薄膜包括多個(gè)三角形的立方體角反向反射元件，該三角形的立方體角反向反射元件具有二面角誤差ep e2和e3,使得一丨 e2關(guān)0，而e3 O。優(yōu)選| ei |和| e2 |在大約0. 02。和0. 20。之間。該多個(gè)三角形的立方體角反向反射元件的大約一半可以具有在大約0.02°和0.2°之間二面角誤差
e2，而剩余一半的多個(gè)三角形的立方體角反向反射元件具有在大約-0. 02°和-0. 20°之間二面角誤差ei、e2。此外，三角形的立方體角元件可以是具有大約8°和20°之間角度(canted)的比較平行邊(edge-more-parallel)。最后，為了進(jìn)一步增強(qiáng)寬范圍入射角的反向反射性，該棱鏡薄膜可以包括設(shè)置在反向反射的基質(zhì)的至少一部分上的金屬化層。在本發(fā)明的又一方面，描述一種棱鏡薄膜并且包括沒(méi)有固定的棱鏡薄膜，其具有包括多個(gè)三角形的立方體角反向反射元件的反向反射基質(zhì)；并且其中反向反射的光的圖案在0°和60°入射角處具有大于豎直伸展/傳播(spread)的水平的伸展/傳播(spread)。此外，在水平方向的伸展是豎直方向伸展的I. 5倍。
在一個(gè)或多于一個(gè)前面的實(shí)施例中的棱鏡薄膜，其中該三角形立方體角元件的角度在-10°和-6°之間，而另一個(gè)實(shí)施例在-15°和-6°之間。在本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例中，一種棱鏡薄膜包括沒(méi)有固定的棱鏡薄膜，其具有反向反射的基質(zhì)，該基質(zhì)包括多個(gè)三角形的立方體角反向反射元件。該反向反射的立方體角元件具有二面角誤差e2和e3，使得G1 ^ e2古0，而e3 ^ O。其中，多個(gè)三角形的立方體角元件具有在-10°和-6°之間的角度。從下面的詳細(xì)描述對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將變成很明白。但是，應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的優(yōu)選的詳細(xì)描述和各種實(shí)施例以及其他實(shí)施例以說(shuō)明的方式而不是限制的方式給出。在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以進(jìn)行許多變化和修改而不脫離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)，并且本發(fā)明包括所有的這種修改。



通過(guò)接合附圖參考本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的更詳細(xì)的描述，本發(fā)明的這些以及其他目的和優(yōu)點(diǎn)將更全面地理解和明白，其中圖I是根據(jù)本發(fā)明的多方面的觸屏系統(tǒng)的示意圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的圖I觸屏系統(tǒng)的剖視圖；圖3和圖4是根據(jù)本發(fā)明的棱鏡薄膜實(shí)施例的剖視圖；圖3a是根據(jù)本發(fā)明的棱鏡薄膜實(shí)施例的剖視圖；圖5是棱鏡薄膜的平面圖，具有如圖3和圖4所示的有角的立方體角反向反射元件陣列；圖6是根據(jù)本發(fā)明多方面的示范性的有角的立方體角反向反射結(jié)構(gòu)的平面圖；圖7是圖6所示的有角的立方體角反向反射元件的棱鏡薄膜的平面圖；圖8是沿著9-9線截取的圖5的剖視圖；圖9示出存在于本發(fā)明的立方體角的各面上的二面角誤差ei、e2和e3 ；圖10A-10H是對(duì)0°和60°入射角(貝塔)具有在0°、16°和-8°角的邊比較平行的(edge-more-parallel)常規(guī)的立方體角的光點(diǎn)的示意圖；圖11A-11D是對(duì)0°和60°入射角(貝塔)具有在0°和16°角的邊比較平行的的本發(fā)明的立方體角的光點(diǎn)的示意圖；圖12六、12(、12￡、13六、13(、13￡是對(duì)0。、60。和_8。入射角(貝塔)由消像差的具有在0°和16°角的邊比較平行的的常規(guī)立方體角產(chǎn)生的模擬光返回圖案；圖12B、12D、12F、13B、13D、13F是對(duì)0°、60°和-8。入射角(貝塔)由消像差的具有在0°和16°角的邊比較平行的的常規(guī)立方體角產(chǎn)生的模擬光返回圖案；圖14是對(duì)于具有16/9的縱橫比的不同的屏幕尺寸攝像機(jī)信號(hào)的示范性光點(diǎn)。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在以詳細(xì)描述的方式更詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明，該詳細(xì)描述表示當(dāng)前已知的實(shí)施本發(fā)明的最好的方式。但是應(yīng)當(dāng)明白，這種描述不是用來(lái)子安置本發(fā)明，而是為了說(shuō)明本發(fā)明的總的特征而提供。在觸屏中利用具有正角(角隅)的棱鏡的陣列的一個(gè)缺點(diǎn)是“閃光”現(xiàn)象。在一些入射角，來(lái)自LED的光能夠進(jìn)入棱鏡薄膜，只有兩個(gè)立方體角面的反射(bounce off)返回到攝像機(jī)光圈。這在攝像機(jī)信號(hào)中以這個(gè)特定的角度形成強(qiáng)烈的“尖峰”(脈沖)。在攝像機(jī)信號(hào)中“尖峰”的存在是不希望的。迄今許多應(yīng)用，希望選擇只在入射角發(fā)生在觸屏幾何形狀中看不見(jiàn)的閃光的角隅。一般的觸屏看見(jiàn)入射角在60°范圍之外。下面的圖顯示具有垂直于該觸屏的平面的反向反射/回射的條紋的觸屏的閃光位置。對(duì)于+7°和+15. 5°的角隅，人們能夠讀出該閃光的位置分別是45°和30°。如果角隅范圍為大約-19°到-0.5°，則能夠看到在感興趣的入射角(0° -60° )沒(méi)有閃光發(fā)生。以類(lèi)似的方式，具有=+15. 5°的角隅的棱鏡在大約30°的入射角產(chǎn)生閃光。如果反向反射的薄膜稍微傾斜，以便不再垂直于該觸屏的平面，多少能夠改變閃光的位置。為了說(shuō)明這一點(diǎn)，下面的圖表示出具有各種角隅的三角形立方體角的反向反射的效果，作為入射角(@ )和取向角(《s)的函數(shù)。在白色中重疊的是“閃光”在觸屏的幾何形狀中出現(xiàn)的角度。重疊在黑色中的是在觸屏幾何形狀中遇到的角度。四條黑線對(duì)應(yīng)反向反射的薄膜的不同的傾斜(-30°、-10°、10°、30° )。該圖表示出在傾斜的反向反射器的 情況下避免閃光要求較窄的角隅范圍。例如，如果角隅的范圍從大約-15°到大約0°，則具有傾斜10°的反向反射薄膜的觸屏將避免閃光。授予Hoopman的美國(guó)專(zhuān)利4588258公開(kāi)一種具有一般的負(fù)角隅的反向反射的物品，當(dāng)利用多組具有在每對(duì)中朝著彼此傾斜的立體的立體軸線的匹配對(duì)時(shí)，產(chǎn)生寬角(wideangularity)。為了本申請(qǐng)的目的，一些術(shù)語(yǔ)用于本文定義的特定的含義，而其他術(shù)語(yǔ)按照行業(yè)認(rèn)可的實(shí)線利用，例如當(dāng)前的ASTM定義。2009年I月12日提交的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)序列號(hào)12/351，913，名稱為“用于觸屏用途的反向反射器和定位系統(tǒng)”(具有與本申請(qǐng)共同的發(fā)明人并且轉(zhuǎn)讓給相同的受讓者)為了全面理解本發(fā)明必要時(shí)結(jié)合于此供參考。正如這里所用的，術(shù)語(yǔ)“立方體”或“立方體角元件”(也叫做“立方體角棱鏡”或“立方體角”或“立方體角反向反射元件”)包括由三個(gè)相互相交的面構(gòu)成的元件，其二面角通常在90度的量級(jí)，但是不必正好是90度。這里所用的術(shù)語(yǔ)“立體形狀”是指沿著主折射光線的方向立方體周邊的投影限定的兩維幾何形狀。例如，三角形的立方體具有是三角形的立體形狀。這里所用的術(shù)語(yǔ)“二面角誤差”是指實(shí)際的二面角和90度之間的差。每個(gè)立方體角元件具有三個(gè)二面角誤差ei、e2和e3。對(duì)于具有是等腰三角形的立體形狀的有角的立方體角，我們采用常規(guī)，因而標(biāo)記e3賦予具有相同(但是鏡像的)形狀的兩個(gè)面之間的二面角。這里所用的術(shù)語(yǔ)“反向反射的基質(zhì)”是指在其第二表面上具有凸形的或凹形的立方體角元件陣列的材料的厚度。第一表面可以是平的或在大致對(duì)應(yīng)于在后表面上的該立方體角元件的陣列的圖案中可以是多少有點(diǎn)不平整。對(duì)于凸形的立方體角元件，術(shù)語(yǔ)“基質(zhì)厚度”是指立方體角元件設(shè)置在其上的材料的厚度。對(duì)于凹形立方體角元件，術(shù)語(yǔ)“反向反射的基質(zhì)厚度”是指該凹形立方體角元件形成凹腔于其中的該材料的總厚度。這里所用的術(shù)語(yǔ)“立方體軸線”是指由立方體角元件的三個(gè)相交的面形成的內(nèi)部空間的三分(tri-sector)的中心軸線。這里所用的術(shù)語(yǔ)“有角的立方體角”是指其軸線不垂直于該片材表面的立方體角，角隅被測(cè)量為立方體軸線和片材表面法線之間的角度。應(yīng)當(dāng)指出，當(dāng)存在角隅時(shí)，垂直于片材表面的平面圖示出在頂點(diǎn)的面角不都是120度。這里所用的術(shù)語(yǔ)“入射角”是指照明軸和光軸(反向反射器軸)之間的角。入射角在入射光線和反向反射器軸線之間測(cè)量。入射角是入射光線對(duì)反向反射器軸線所成角度的量的測(cè)量值，與法線無(wú)關(guān)。這里所用的術(shù)語(yǔ)“多-面-平行的角隅”(在“多面平行中有角的”或“在多面平行/面比較平行(face-more-parallel)方向有角的”)和“多邊平行/邊比較平行(edge-more-parallel)的角隅”是指立方體相對(duì)于主折射光線的定位。當(dāng)立方體面和主折射光線之間的角都不等于35. 26°時(shí)，根據(jù)關(guān)于與35. 26°顯著不同的主折射光線的該面角分別是大于35. 26°或小于35. 26°，該立方體是“多面平行的/面比較平行的(face-more-parallel)” 或“多邊平行的 / 邊比較平行的(edge-more-parallel)”。在主折射光線名義上垂直該反向反射器的前表面的片材或其他反向反射器的情況下，對(duì)于面比較平行的立方體，選擇的立方體面也將比無(wú)角的立方體的任何面更加平行于反射器的前表面。 根據(jù)本發(fā)明多方面的示范性的位置檢測(cè)系統(tǒng)100示于圖I。圖I示出顯示器102(例如，計(jì)算機(jī)顯示器、觸屏顯示器等)的平面圖，該顯示器具有由升高的框架或邊界106圍繞的屏幕區(qū)或視場(chǎng)104。雖然以計(jì)算器顯示器的背景示出，但是位置檢測(cè)系統(tǒng)100可以用于任何類(lèi)型的光學(xué)位置檢測(cè)系統(tǒng)?；旧洗怪庇陲@示屏的102的視場(chǎng)的該邊界106的內(nèi)表面，具有棱鏡薄膜(本文也叫做反向反射的薄膜108)。在下面詳細(xì)討論的該棱鏡薄膜108提供圍繞該視場(chǎng)104 (本文也叫做檢測(cè)場(chǎng))的至少一部分的反向反射表面。也就是，棱鏡薄膜108提供將來(lái)自原始輻射源的輻射反射回該原始源的表面。棱鏡薄膜108的結(jié)構(gòu)(成分)可以通過(guò)利用粘結(jié)劑或其他連接手段直接施加于框架106，或者它可以首先以粘結(jié)帶的形式制造，該粘結(jié)帶隨后施加于邊界106的內(nèi)表面，希望棱鏡薄膜以這樣的方式對(duì)齊，使得與該棱鏡薄膜相關(guān)的最大入射角的平面基本上平行于視場(chǎng)，檢測(cè)場(chǎng)和/或顯示器，以使在感興趣的區(qū)域中的物體的可能的檢測(cè)最佳化。正如在下面更加詳細(xì)地討論的，棱鏡薄膜108包括具有多層的反向反射的薄膜，其中該多層之一包括反射入射的輻射的多個(gè)三角形立方體角反向反射元件。在可選的實(shí)施例中，薄膜可以僅僅包括單層，該單層包括多個(gè)三角形立方體角反向反射元件。該三角形立方體角可以具有范圍在-10°和-6°之間的負(fù)的角隅。下面描述的本發(fā)明的實(shí)施例意圖不是排他的或?qū)⒈景l(fā)明限制在下面詳細(xì)描述的準(zhǔn)確的形式。而是，這些實(shí)施例選擇并描述成以便本領(lǐng)域的其他技術(shù)人員可以明白和理解本發(fā)明的原理和實(shí)踐。圖I所示的位置檢測(cè)系統(tǒng)100還包括兩個(gè)雙輻射的源110、112，每個(gè)源包括兩個(gè)間隔開(kāi)的點(diǎn)源(或基本上點(diǎn)源)IllaUllb和113a、113b。雙輻射第一源110可以設(shè)置在視場(chǎng)104的一個(gè)角，而第二源112可以設(shè)置在視場(chǎng)104的另一個(gè)角。在優(yōu)選實(shí)施例中，雙輻射的第一源110和第二源112沿著同一側(cè)114安裝。如圖I所示，側(cè)面114可以不具有棱鏡薄膜108，該棱鏡薄膜108設(shè)置在視場(chǎng)104的其他三側(cè)上。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將容易明白，雙輻射的源110、112的精確位置可以根據(jù)包括環(huán)境、用途等的各種設(shè)計(jì)考慮變化。同樣本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會(huì)明白，視場(chǎng)的整個(gè)周邊可以用棱鏡薄膜108圍繞。雙輻射的源110、112—起用輻射照明整個(gè)視場(chǎng)104，該輻射沿著平行于該視場(chǎng)104的平面的方向延伸。雙輻射的源可以提供任何希望的電磁輻射頻譜。即，該輻射源可以選擇成以任何希望的頻率范圍或以任何希望的波長(zhǎng)工作。例如，該源可以是紅外輻射源、射頻輻射源、可見(jiàn)光輻射源、發(fā)光二極管(LED)、激光器、紅外發(fā)射器等。在優(yōu)選實(shí)施例中，雙輻射的源110、112的點(diǎn)源111a、Illb和113a、113b是紅外光發(fā)射二極管。圍繞該視場(chǎng)設(shè)置的棱鏡薄膜108將紅外輻射反射回相應(yīng)的原始源，如視場(chǎng)內(nèi)的箭頭所示。因此，例如，來(lái)源于源110的點(diǎn)源IllaUllb的紅外輻射的雙光線朝著顯示屏的一側(cè)向外延伸并且被反射180°返回到源110，如圖I所示。電磁輻射被朝著其源被棱鏡薄膜108反向反射。覆蓋該棱鏡薄膜108的三角形立方體角反向反射元件的一層或多層起作用，使得大多數(shù)紅外輻射能夠通過(guò)(例如，雙通道傳輸大約74%到大約100%)并且基本阻擋可見(jiàn)光，使薄膜的外觀變黑。這些方面將在下面進(jìn)一步描述。雙輻射的源110、112的點(diǎn)源11 la、11 Ib和113a、113b分別沿著透鏡115和116的任何一側(cè)上的水平軸線H1對(duì)稱地設(shè)置(如圖2所示)，其理由將在下面變明白。該軸線H1與棱鏡薄膜108的縱軸線H2共面。透鏡115和116分別設(shè)置在攝像機(jī)117、118的前面。透 鏡115和116將反向反射的輻射聚焦在攝像機(jī)117和118的圖像捕捉裝置上。點(diǎn)源111a、Illb和113a、113b設(shè)置成離開(kāi)透鏡115、116 —定距離X，如圖2所示。在優(yōu)選實(shí)施例中，對(duì)于其最長(zhǎng)側(cè)在大約17到30英寸范圍之間觸屏，該距離X優(yōu)選在大約I和6mm之間，理由將在下面討論。更優(yōu)選，對(duì)于這樣尺寸的觸屏距離X在大約2和4mm之間。攝像機(jī)117、118可以是線掃描攝像機(jī)和/或區(qū)域掃描攝像機(jī)。攝像機(jī)117、118的圖像捕捉裝置可以包括由光敏元件(例如像素點(diǎn)/像素)陣列形成的電荷耦合器件(CCD)傳感器。線掃描攝像機(jī)通常得到單行像素上的圖像。與常規(guī)的攝像機(jī)一樣。區(qū)域掃描攝像機(jī)包括像素的CCD傳感器(通常為矩形形式)，其產(chǎn)生對(duì)應(yīng)得到的圖像的長(zhǎng)度和寬度的二維幀。被反射的輻射通過(guò)相應(yīng)的透鏡(例如根據(jù)輻射源的位置，透鏡115或透鏡116)，并且形成被CXD傳感器檢測(cè)的物體的圖像。該CCD傳感器將檢測(cè)的發(fā)光二級(jí)管陣列上的輻射轉(zhuǎn)換成電信號(hào)并且輸出該檢測(cè)量。線掃描攝像機(jī)的一個(gè)單個(gè)掃描行通?？梢钥醋髋c觀察行的每個(gè)單一點(diǎn)相關(guān)的亮度的一維映射。線性掃描產(chǎn)生行/線(line)，其在Y軸線上示出在灰度級(jí)中每個(gè)給定點(diǎn)的亮度(例如，對(duì)于8比特CXD傳感器從0到225級(jí)，或?qū)τ?0比特傳感器從0到1023)。來(lái)自攝像機(jī)117、118的輸出可以由控制單元119處理。該控制單元119包括數(shù)字處理器，其通過(guò)視差算法將從攝像機(jī)接收的輸出信號(hào)處理成表示物體109的X和Y坐標(biāo)的位置的信號(hào)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)明白，取自區(qū)域掃描攝像機(jī)的掃描將產(chǎn)生與觀察區(qū)的每個(gè)點(diǎn)相關(guān)的亮度的二維映射。參考圖I和圖2將能夠最好地理解位置檢測(cè)系統(tǒng)100的操作,該操作將參考雙福射源110進(jìn)行說(shuō)明。雙輻射源110從其一對(duì)點(diǎn)源11 la、11 Ib發(fā)射兩個(gè)紅外輻射光束。視場(chǎng)104具有沿著框架106三側(cè)的棱鏡薄膜108，其中兩個(gè)點(diǎn)源IllaUllb被定向。由兩個(gè)點(diǎn)源IllaUllb產(chǎn)生的兩個(gè)不同的紅外輻射光束由于其彼此不同的2x位移以不同的角度照射放入視場(chǎng)104中的物體109，產(chǎn)生位于物體109每側(cè)的物體109的兩個(gè)陰影。照射棱鏡薄膜108的兩個(gè)紅外輻射光束被反射返回到線掃描攝像機(jī)117。該紅外輻射通過(guò)透鏡115到線掃描攝像機(jī)117，其反過(guò)來(lái)用將圖像聚焦在包括放入的物體109的圖像和在其側(cè)面的陰影的該攝像機(jī)的CXD上。物體109和側(cè)面/側(cè)翼陰影之間沿著水平軸線H1分開(kāi)的量與物體109和點(diǎn)光源IllaUllb之間的距離成線性比例，當(dāng)物體109最接近于光源IllaUllb時(shí)最大，當(dāng)物體109最遠(yuǎn)離點(diǎn)光源IllaUllb時(shí)最小。側(cè)面陰影的距離分開(kāi)的量也與點(diǎn)光源IllaUllb之間的距離2x成比例。如果從該物體109和其側(cè)面的陰影的觀察的分離量通過(guò)視差算法距離2x是已知的，那么物體109和透鏡115的前面之間的距離可以精確地計(jì)算。成比例的線掃描產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于沿著棱鏡薄膜108的縱軸線H2的圖像的對(duì)應(yīng)的行圖像/線圖像，該圖像具有取決于用于沿著掃描器的行的各點(diǎn)的線掃描的攝像機(jī)的分辨率的數(shù)字化的亮度值。對(duì)于不接收輻射的行圖像中的任何位置，產(chǎn)生邏輯值O。例如，如果諸如筆尖或人手指的不透明的物體109進(jìn)入該視場(chǎng)，陰影投射在透鏡和對(duì)應(yīng)的線掃描攝像機(jī)上，這導(dǎo)致非常小的變化或沒(méi)有變化被用于特定像素或像素區(qū)域的線掃描攝像機(jī)檢測(cè)到。在檢測(cè)到輻射的位置，該福射放射(discharge)與該線掃描攝像機(jī)有關(guān)的對(duì)應(yīng)于(XD傳感器,產(chǎn)生取決于攝像機(jī)的分辨率的非常高的信號(hào)值。物體109的圖像和位于其側(cè)面的陰影的組合在由攝像機(jī)產(chǎn)生的圖像信號(hào)中產(chǎn)生傾斜/下降/眼高差(dip)或凹點(diǎn)(tlXHlgh)(或甚至三個(gè)不連續(xù)的眼高差或凹點(diǎn))，其沿著軸線H2的寬度通過(guò)視差算法(或查由這種算法生成的表)由控制電路119的數(shù)字處理器轉(zhuǎn)換成物體109和點(diǎn)輻射源IllaUllb之間的距離。此外，角度Q1可以從沿著攝像機(jī)117的CCD水平軸線的該傾斜/下降(或一組傾斜/下降)的中點(diǎn)的位置，通過(guò)控制電路119的數(shù)字處理器來(lái)確定。因此，單個(gè)放入物體的109的位置能夠由與雙輻射源 110和控制電路119的數(shù)字處理器組合的單個(gè)攝像機(jī)117完全確定。雖然該確定起初可以是極坐標(biāo)，但是很容易轉(zhuǎn)換成笛卡爾坐標(biāo)X、Y。而且，正如只有一個(gè)攝像機(jī)和雙光源的組合確定單個(gè)放入物體的X和Y位置一樣，如果提供如圖I所示的兩個(gè)雙輻射源110、112和線掃描攝像機(jī)117、118的組合，并且同時(shí)操作，那么兩個(gè)同時(shí)放入的物體的X和Y位置可以明確地確定?，F(xiàn)在討論棱鏡薄膜(本文也叫做反向反射薄膜)108。參考圖3，根據(jù)本發(fā)明多方面的示范性棱鏡薄膜108以剖視圖的形式示出。該棱鏡薄膜108包括具有第一表面122和第二表面124的第一基質(zhì)120。該棱鏡薄膜的第一表面122 (也叫做前表面)大致是平的(并且基本光滑的)。該第二表面124也大致是平的并且固定于第二基質(zhì)126。該第二基質(zhì)126具有第一表面128和第二表面130。如圖3所示，第二基質(zhì)126的第一表面128大致是平的(并且通常是光滑的)并且通常面對(duì)第一基質(zhì)120的第二表面124。第二基質(zhì)126的第二表面130也大致是平的并且固定于反向反射的基質(zhì)132。第一和第二基質(zhì)120和126可以用諸如具有較高的彈性模量的聚合物構(gòu)成。該聚合物可以是各種聚合物，包括但不限于聚碳酸酯、聚酯、聚苯乙烯、聚芳酯、苯乙烯-丙烯腈嵌段共聚物、尿烷、丙烯酸脂、纖維素酯、乙烯不飽和亞硝酸亞、硬環(huán)氧丙烯酸鹽、丙烯酸等，丙烯酸和聚碳酸酯聚合物是優(yōu)選的。優(yōu)選地，該第一和第二基質(zhì)被染色和/或整個(gè)/全部第一和第二基質(zhì)具有均勻地分配的染料。在一個(gè)實(shí)施例中，該第一基質(zhì)120具有全部/遍及分配的紅色染料，而第二基質(zhì)126具有全部/遍及分配的藍(lán)染料。在另一個(gè)實(shí)施例中，該第一基質(zhì)120具有全部/遍及分配的藍(lán)色染料，而第二基質(zhì)126具有全部/遍及分配的紅染料。該第一基質(zhì)120和第二基質(zhì)126兩者具有整個(gè)均勻分配的染料。本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易明白，本發(fā)明的多方面包括利用任何希望的顏色或各種顏色的組合，以得到這里所討論的希望的功能性、美學(xué)外觀等。例如，基質(zhì)120、126可以具有整個(gè)分配的不同的顏色的染料。例如，見(jiàn)美國(guó)公開(kāi)申請(qǐng)20030203211和20030203212 (轉(zhuǎn)讓給予本申請(qǐng)相同的受讓人)，為了全面理解本發(fā)明必要時(shí)其結(jié)合于此供參考?；|(zhì)優(yōu)選選擇為在紅外波長(zhǎng)中是非常可透過(guò)的并且對(duì)可見(jiàn)光波長(zhǎng)是不透過(guò)的，這將提供基本黑的外觀，由薄膜提供的明亮的背景優(yōu)選做成盡可能明亮并均勻，以能夠檢測(cè)在棱鏡薄膜108的區(qū)域(例如，視場(chǎng)104)內(nèi)的物體109。該反向反射的基質(zhì)132具有第一表面134和第二表面136。如圖3所不,第一表面大致是平的(并且通常是光滑的)并且大致面向第二基質(zhì)126的第二表面130。該第二表面136包括或者另外限定多個(gè)立方體角反向反射元件140，并且可以與用于施加的粘結(jié)劑143面向。包括形成在其中的立方體角元件140的反向反射的基質(zhì)132，可以用諸如具有高彈性模量的聚合物的透明的塑料構(gòu)成。該聚合物可以選自很寬的范圍，包括但不限于聚碳酸酯、聚酯、聚苯乙烯、聚芳酯、苯乙烯-丙烯腈嵌段共聚物、尿烷、丙烯酸脂、纖維素酯、乙烯不飽和亞硝酸亞、硬環(huán)氧丙烯酸鹽、丙烯酸等，其中丙烯酸和聚碳酸酯聚合物是優(yōu)選的。與圖3和圖4的提供的多層薄膜不同，圖3a的棱鏡薄膜提供單層薄膜，為了簡(jiǎn)便起見(jiàn)，相同的附圖標(biāo)記用來(lái)描述圖3a的實(shí)施例。根據(jù)本發(fā)明多方面的示范性棱鏡薄膜108 以剖視圖的方式不出。該反向反射的基質(zhì)具有第一表面134和第二表面136。如圖3a所示，第一表面134大致是平的(并且通常是光滑的)。第二表面包括或者限定多個(gè)立體角反向反射元件140，并且可以與用于施加的粘結(jié)劑143面對(duì)。包括形成在其中的立方體角元件140的該反向反射的基質(zhì)132可以用諸如具有高彈性模量的聚合物的塑料構(gòu)成。在圖4所示的另一個(gè)實(shí)施例中，第一和第二基質(zhì)120、126可以用單個(gè)基質(zhì)150代替。該基質(zhì)150具有單一的染料層薄膜，以用前表面152和后表面154吸收可見(jiàn)光。該后表面154面向反向反射的基質(zhì)132，正如上面關(guān)于第二基質(zhì)所討論的。該前表面152大致是光滑的。在一個(gè)實(shí)施例中，基質(zhì)150染黑色。與單個(gè)染色層有關(guān)的好處是使整個(gè)薄膜結(jié)構(gòu)比較薄并且增加透過(guò)該單個(gè)染色層150的均勻性。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，包括形成在其中立方體角元件的反向反射的基質(zhì)132用例如具有大約I. 49的折射率的丙烯酸材料制造。當(dāng)然，在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下也可以采用具有較高或較低的折射率的其他的合適的材料。立方體角元件可以利用例如，在美國(guó)專(zhuān)利6，015，214 (RE 40，700)和6，767，102 (RE 40，455)中(轉(zhuǎn)讓給與本申請(qǐng)相同的受讓人)公開(kāi)的任何方法形成在該基質(zhì)內(nèi)或形成為該基質(zhì)的一部分，為了全面理解本發(fā)明必要時(shí)上述文獻(xiàn)結(jié)合于此供參考。正如在下面更加詳細(xì)地描述的，該基質(zhì)的折射率、立方體角元件的尺寸和角隅可以選擇成提供希望的反向反射性和均勻性。雖然已經(jīng)關(guān)于整體地形成為該基質(zhì)的一部分的立方體角元件描述了本發(fā)明，但是應(yīng)當(dāng)明白，本發(fā)明能夠應(yīng)用于與基質(zhì)分開(kāi)地形成并且結(jié)合于該基質(zhì)的立方體角元件(例如，通過(guò)鑄造或模制)。多個(gè)立方體角元件140用合適的金屬被金屬化142，例如招、銀、鎳、金等。這種金屬化能夠通過(guò)在立方體角元件的表面上沉積(例如，噴鍍或真空沉積)金屬薄膜來(lái)提供。該基質(zhì)的金屬化的立方體角一側(cè)能夠用粘結(jié)劑143涂覆或者嵌入粘結(jié)劑143中(形成，例如，類(lèi)似透明膠帶的產(chǎn)品)。立方體角元件的金屬化使顯示器能夠凈化，否則易受反向反射的薄膜108的反向反射性具有有害影響的污染物和/或濕氣影響。美國(guó)專(zhuān)利7，445，374 (轉(zhuǎn)讓給與本申請(qǐng)相同的受讓人)，為了全面理解本發(fā)明必要時(shí)其結(jié)合于此供參考。現(xiàn)在參考圖5至圖8并繼續(xù)參考圖3，反向反射的薄膜108包括設(shè)置在陣列200中或者形成為陣列200 (圖5)的多個(gè)單個(gè)的立方體角元件140 (圖3)。每個(gè)立方體角元件140由三個(gè)在頂點(diǎn)204相交的基本上但不完全垂直的面202形成。這些面以二面角邊206彼此相交。在彼此相交的面202之間的二面角邊206的角通常叫做二面角。在幾何形狀完美的立方體角元件中，三個(gè)二面角每個(gè)正好是90°。但是，在本發(fā)明中，特定的圖案誤差有意包含在三個(gè)二面角的兩個(gè)中，以便增強(qiáng)被檢測(cè)的沿著棱鏡薄膜108的縱軸線反向反射的輻射的亮度，這將在下文中詳細(xì)描述。正如圖6所示，每個(gè)立方體角元件140具有有三個(gè)底邊210的三角形的立方體形狀。在本實(shí)施例中，每個(gè)立方體角元件140具有等腰三角形立方體形狀。其中底邊中的兩個(gè)(即，具有長(zhǎng)度a和b的底邊)具有大致相同的長(zhǎng)度?？蛇x地，一個(gè)或多個(gè)立方體角元件140可以具有非等腰三角形立方體形狀。由于立方體角元件140的底邊210是線性的并且在共同的平面內(nèi)，所以這種陣列通過(guò)相交的多組槽形成。如圖5所示，每個(gè)立方體角元件140由三個(gè)V形槽212、214、216形成，這三個(gè)V形槽是三組槽的每一個(gè)部件，以相交的圖案的形式橫過(guò)陣列200以形成配對(duì)的立方體角元件。名義上所有三組槽被切割成相同的深度，但是一組或多組槽能夠豎直地偏離(即，相對(duì)于另一個(gè)切割淺或深)。還有，其中一組槽能夠水 平地偏離，使得立方體形狀不同于三角形。這樣的立方體仍然被認(rèn)為是三角形立方體角，并且在本發(fā)明的范圍內(nèi)。在圖6所示的實(shí)施例中，相鄰側(cè)a和b的面具有大約38. 5度(例如，38. 5211度)的半槽角，而相鄰側(cè)c的面具有大約28. 3度(例如28. 2639度)的半槽角。陣列200可以，例如，以希望尺寸的大致方形板(tile)折疊(r印licate)若干次。在優(yōu)選實(shí)施例中，這種板以圖7所示線性設(shè)置提供，其縱軸對(duì)應(yīng)圍繞圖I所示的位置檢測(cè)系統(tǒng)的邊界106設(shè)置的薄膜108的條的縱軸，具有有相同立方體角取向的一個(gè)板或多個(gè)板的片被稱為沒(méi)有固定的片(unpinned sheeting)。在棱鏡薄膜中，立方體角元件通常與作為配對(duì)部分的至少一個(gè)另外的立方體角元件一起使用，并且通常與這種元件的陣列一起使用。這種陣列示于圖5至圖7中，并且這種配對(duì)在圖8中以剖視圖的形式示出。圖6和圖8所示的在圖5和圖7的陣列中重復(fù)的立方體角元件優(yōu)選在邊比較平行(edge-more-parallel)的方向是具有在8°和24°之間的角，并且更優(yōu)選在12°和20°之間。在另一個(gè)示范性實(shí)施例中三角形立方體角元件具有在-10°和-6°之間的角，并且在另一個(gè)實(shí)施例中在-15°和-6°之間。在前面的示范性實(shí)施例中，每個(gè)立方體角元件在邊比較平行的方向具有15. 5°的角。此外，每個(gè)立方體角元件具有大約0. 006和0. 0055之間的立方體深度，更優(yōu)選0. 002和0. 0045英寸。在這個(gè)示范性實(shí)施例中，每個(gè)立方體角元件具有大約0. 00325英寸的立方體深度。如上所述，本發(fā)明的一方面涉及提供一種具有高亮度值的反向反射的薄膜。因此，高折射棱鏡片被用于實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的。但是棱鏡片的選擇潛在地包括希望的均勻性。常用的觸屏顯示器的幾何形狀是這樣的，使得其入射角在0到60度范圍內(nèi)。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員容易明白，這是非常大的范圍，在這個(gè)范圍用棱鏡片保持均勻的亮度。由于觀察角也變化，在選擇立方體幾何形狀和尺寸時(shí)應(yīng)當(dāng)特別注意，以實(shí)現(xiàn)高亮度和良好的均勻性的結(jié)合。對(duì)于棱鏡片應(yīng)用，三角形立方體角棱鏡是最通常使用的，因?yàn)樗軌蚶贸Ｒ?guī)的劃線/裁定(ruling)或金剛石車(chē)削技術(shù)直接機(jī)械加工成基質(zhì)。已經(jīng)研制出一種算法，以模擬作為具有相等槽深度的等腰三角形的立方體角切割的幾何形狀和尺寸的函數(shù)的信號(hào)亮度和均勻性。對(duì)于這些立方體角，幾何形狀和尺寸由兩個(gè)參數(shù)完全確定立方體角隅和立方體深度。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員容易明白，其他類(lèi)型的三角形立方體角是可能的，包括例如，不等邊三角形和雙水平/雙層(bi-level)或三水平/三層(tri-level)切割的槽組。在這情況下，不是立方體角隅/立方體深度組合本身確定信號(hào)亮度和均勻性，而是每個(gè)方向的入射光的有效孔徑尺寸。本申請(qǐng)人發(fā)現(xiàn)，如果特定圖案的誤差ei、62和e3有意包含在立方體角的面之間的名義上90° 二面角中，則能夠增強(qiáng)由雙輻射源110、112產(chǎn)生的放入物109圖像和位于其側(cè)面的陰影的亮度。參考圖9能夠最好地理解構(gòu)成本發(fā)明一部分的圖案的誤差ei、e2和e3，圖9示出具有三個(gè)三角形面202a、202b和202c的單個(gè)立方體角元件。正如關(guān)于圖6所說(shuō)明的，這些面202a、202b和202c相交以形成三個(gè)基本二面角邊206和三個(gè)基本二面角e” e2和e3，二面角61、62和e3分別表示面202b,202c ;202a、202c和202a、202b之間的角度。在本發(fā)明的立方體角中，每個(gè)二面角包括與理想的90°值的圖案誤差或偏差ei、e2和e3，使得ei ^ e2,并且 e3 0。優(yōu)選 I ei I 和 I e2 I >0.033。(或 2 分)并且 | e3 |〈0.033。(或 2 分)。 更優(yōu)選，I ei I和I e2 I在大約0.035°和0.10。之間，和在大約0.03。和0. 20。之間，而丨e3 I為約O。。在優(yōu)選實(shí)施例中，I ei I和I e2 I兩者均為0.063° (或3. 8分)，而
I e3丨為O。。在又一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，e:和e2 ^ 0, (ei+e2)/2>0. 03° ,更優(yōu)選CeJe2)/2>0. 05°。在再一個(gè)實(shí)施例中，e3〈0.03°，并且更優(yōu)選e3〈0. 015°。在又一個(gè)實(shí)施例中，
I ere2 I <0. 06°，更優(yōu)選 | efe2 | <0. 03°。一種方式，誤差設(shè)置可以通過(guò)切割V形槽實(shí)現(xiàn)，該槽以一個(gè)角形成相鄰立方體角元件的相對(duì)面202c，該角具有增加或者減小二面角0. 063°的作用。這些V形槽對(duì)應(yīng)于圖5和圖7所示的立方體角陣列的水平V形槽。但是，這種技術(shù)將使所有的立方體角具有有相同符號(hào)的誤差圖案，即，e:和％要么全都是正的，要么全都是負(fù)的，并且本申請(qǐng)人已經(jīng)觀察至IJ，包括正誤差和負(fù)誤差兩者的優(yōu)點(diǎn)是將有利地減少薄膜性能對(duì)制造過(guò)程中產(chǎn)生的二面角變化的敏感性。實(shí)現(xiàn)一組二面角的正誤差和負(fù)誤差的一種方法如下。沿著圖5和圖7所示的三角形的短邊切割水平槽所用的切割器沿著一個(gè)方向傾斜。這使在切割器一側(cè)上的立方體角元件中ei和e2增加，并且相應(yīng)地減少該切割器的另一側(cè)上的立方體角元件中ei和e2。這種傾斜的切割器用來(lái)切割每個(gè)其他的槽。然后該基質(zhì)被旋轉(zhuǎn)180°并且遺漏的槽被切割。這得到具有交錯(cuò)行立方體角的立方體角陣列，其中和e2分別是+0. 063°和-0. 063°。圖10A-10H中示出的光點(diǎn)(spot)與圖IlA-D的光點(diǎn)比較示出具有0°、16°和-8°邊比較平行的并且具有本發(fā)明的誤差圖案％、e2和e3的立方體角的陣列有利地包含光在觸屏的平面內(nèi)盡可能多的伸展/傳播。當(dāng)立方體角被暴露于點(diǎn)光源時(shí)，由于每個(gè)面反射出的光又被另外兩個(gè)立方體面反射，所以立方體角三個(gè)面的每個(gè)面產(chǎn)生兩個(gè)反向反射的光點(diǎn)。圖10A-10H是對(duì)于0°和60°入射角(貝塔)具有0°和60°的常規(guī)的立方體角的光點(diǎn)示意圖，其中所有的二面角為90° (S卩，ei=e2=e3=0° )。圖10A-10H示出，對(duì)于角隅(cant)和入射角的所有組合，立方體角表面的所有六個(gè)反向反射的光點(diǎn)被精確地反向反射180°返回到點(diǎn)光源，以便它們?nèi)紖R聚在相同的X、Y坐標(biāo)上。相反，如圖11A-11D所示，當(dāng)二面角誤差圖案e1=6分，e2=6分，e3=0被引進(jìn)該立方體角時(shí)，該立方體的三個(gè)面不是相對(duì)于點(diǎn)光源正好180°反向反射六個(gè)光點(diǎn)，而是在發(fā)散點(diǎn)(大約0. 4° )反向反射六個(gè)光點(diǎn)中的四個(gè)光點(diǎn)。由于X軸線對(duì)應(yīng)于觸屏的平面，圖11A-11D示出包括本發(fā)明的角隅和二面角誤差的圖案立方體角有利地包含光盡可能多在觸屏的平面內(nèi)伸展/傳播(延伸)。圖12A-12F和13A-13F表示考慮到衍射時(shí)的預(yù)計(jì)的反向反射的光的圖案。圖12A、12(、12￡、13々、13(、13￡是對(duì)于0°和60。入射角(貝塔)具有0°和60。的常規(guī)的立方體角的光圖案的示意圖，其中所有的二面角為90° (S卩，ei=e2=e3=0° )。圖12B、12D、12F、13B、13D、13F示出當(dāng)二面角圖案的誤差ei=6分，e2=6分，e3=0被引進(jìn)該立方體角時(shí)這種立方體角的光圖像的示意圖的差。一般而言，反向反射的光更加沿著X軸線集中，正如關(guān)于圖13B、13D、13F最清楚地看到的。這些圖的比較證實(shí)關(guān)于圖10A-10H和圖11A-11D所得出的結(jié)論，即，包含有本發(fā)明的角隅和二面角誤差圖案有利地包含光盡可能多地在觸屏的平面內(nèi)傳播。正如在圖13B、13D、13F所提供的，沒(méi)有固定(unpinned)的棱鏡薄膜包括多個(gè)三角形的立方體角反向反射元件，其中當(dāng)反射時(shí)該光源產(chǎn)生具有水平傳播/伸展和大于豎直傳播/伸展的光圖案。在0°和60°入射角，該水平傳播/伸展至少大I. 5倍，并且以60°返回的總的光至少為以0°返回的光的10%，并且在一些情況下大于30%。
最后，圖14是對(duì)于具有16/9的縱橫比的不同的屏幕尺寸攝像機(jī)信號(hào)的示范性曲線圖。正如在該曲線圖中清楚地看到的，對(duì)于17英寸、19英寸、22英寸、26英寸和30英寸屏幕尺寸，最大信號(hào)強(qiáng)度從不低于大約2.0，而在觀察角為90°時(shí)最大信號(hào)強(qiáng)度可以高至30. O。因此，本發(fā)明的反向反射材料在90°時(shí)提供足夠的反向反射，以在攝像機(jī)中產(chǎn)生在優(yōu)選實(shí)施例中所用的容易檢測(cè)的信號(hào)。因此根據(jù)本發(fā)明將看到與觸屏和位置檢測(cè)系統(tǒng)一起使用的(用于觸屏和位置檢測(cè)系統(tǒng)的)非常有利的棱鏡薄膜。雖然已經(jīng)關(guān)于目前認(rèn)為最實(shí)際和最優(yōu)選的實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會(huì)明白本發(fā)明不限于所公開(kāi)的實(shí)施例，在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以對(duì)其進(jìn)行許多修改和等同物設(shè)置，本發(fā)明的范圍根據(jù)權(quán)利要求的最寬解釋以便包含所有等同結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品。公開(kāi)、專(zhuān)利和專(zhuān)利申請(qǐng)指本發(fā)明全部。本文所引用的參考文獻(xiàn)結(jié)合于此供參考。
權(quán)利要求
1.一種位置檢測(cè)系統(tǒng)，其包括 攝像機(jī)，該攝像機(jī)設(shè)置成接收通過(guò)檢測(cè)區(qū)的電磁輻射，該電磁輻射產(chǎn)生表示圖像的信號(hào); 電磁輻射源，該電磁輻射源設(shè)置在靠近所述攝像機(jī)，用于輸出至少覆蓋一部分檢測(cè)區(qū)的電磁輻射；以及 沿著該檢測(cè)區(qū)的至少一部分周邊設(shè)置的棱鏡薄膜，該薄膜將來(lái)自所述源的所述電磁輻射反向反射給所述攝像機(jī)，其中該棱鏡薄膜包括具有二面角誤差％、e2和e3的多個(gè)三角形立方體角反向反射元件，使得G1 ~ e2古0,而e3 ~ O。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中所述電磁輻射源是IR發(fā)射器。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中Iei I和I e2 I在大約0.03°和0.20°之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中所述多個(gè)三角形立方體角元件具有在約8°和24°之間的角。
5.根據(jù)權(quán)利要求I的所述系統(tǒng)，其中所述三角形立方體角反向反射元件具有在大約0.002和0. 0055英寸之間的立方體深度。
6.—種棱鏡薄膜,其包括 沒(méi)有固定的棱鏡薄膜，該薄膜具有包括多個(gè)三角形立方體角反向反射元件的反向反射基質(zhì),并且 其中所述反向反射的立方體角元件具有二面角誤差ep e2和e3，使得G1 e2古0，而e3 O。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的棱鏡薄膜，還包括設(shè)置在所述反向反射的立方體角反向反射元件的至少一部分上的金屬化層。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的棱鏡薄膜，其中所述多個(gè)三角形立方體角元件具有在約12°和20。之間的角。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的棱鏡薄膜，其中所述多個(gè)三角形立方體角元件是有角的邊比較平行的。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的棱鏡薄膜，其中所述多個(gè)三角形立方體角反向反射元件的大約一半具有在大約0.03°和0.20°之間二面角誤差力、e2，而多個(gè)三角形立方體角反向反射元件的剩余的一半具有在大約-0. 03°和-0. 20°之間二面角誤差e2。
11.根據(jù)權(quán)利要求6所述的棱鏡薄膜，其中所述三角形立方體角反向反射元件具有在大約0. 002和0. 0055英寸之間的立方體深度。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的棱鏡薄膜，其中所述薄膜對(duì)于紅外光是可透過(guò)的，但是對(duì)可見(jiàn)光是不可透過(guò)的。
13.根據(jù)權(quán)利要求6所述的棱鏡薄膜，其中所述第一基質(zhì)用紅外染料染色并且在可見(jiàn)光中呈現(xiàn)是黑色。
14.根據(jù)權(quán)利要求7所述的棱鏡薄膜，其中所述金屬化層用鋁和金的其中之一形成。
15.根據(jù)權(quán)利要求6所述的棱鏡薄膜，其中Iei-e2 I /2>0. 03°。
16.根據(jù)權(quán)利要求6所述的棱鏡薄膜，其中Iere2 | 2>0. 05°。
17.根據(jù)權(quán)利要求6所述的棱鏡薄膜，其中e3〈0.05°。
18.根據(jù)權(quán)利要求6所述的棱鏡薄膜，其中e3〈0.025°。
19.根據(jù)權(quán)利要求6所述的棱鏡薄膜，其中ei-e2〈0.06°。
20.根據(jù)權(quán)利要求6所述的棱鏡薄膜，其中ei-e2〈0.03°。
21.—種棱鏡薄膜,其包括 沒(méi)有固定的棱鏡薄膜，其具有包括多個(gè)三角形立方體角反向反射元件的反向反射的基質(zhì)； 光源；并且 其中當(dāng)反射時(shí)所述光源在0°和60°入射角產(chǎn)生水平伸展大于豎直伸展的光的圖案。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的棱鏡薄膜，其中在0°和60°入射角該水平伸展至少1.5倍大。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的棱鏡薄膜，其中在以60°返回的總的光是以0°返回的光的至少10%。
24.根據(jù)權(quán)利要求21所述的棱鏡薄膜，其中在以60°返回的總的光是以0°返回的光的至少30%。
25.根據(jù)權(quán)利要求21所述的棱鏡薄膜，其中所述三角形立方體角元件具有在-10°和-6°之間的角。
26.一種位置檢測(cè)系統(tǒng)，其包括 攝像機(jī)，該攝像機(jī)設(shè)置成接收通過(guò)檢測(cè)區(qū)的電磁輻射，所述電磁輻射產(chǎn)生表示圖像的信號(hào); 設(shè)置在靠近所述攝像機(jī)的電磁輻射源，用于輸出覆蓋至少一部分檢測(cè)區(qū)的輸出電磁輻射；以及 沿著該檢測(cè)區(qū)的至少一部分周邊設(shè)置的棱鏡薄膜，該薄膜將來(lái)自所述源的所述電磁輻射反向反射給所述攝像機(jī)，其中該棱鏡薄膜包括多個(gè)三角形立方體角反向反射元件和輻射源，并且當(dāng)反射時(shí)該輻射源在0°和60°入射角產(chǎn)生其水平伸展大于豎直伸展的光的圖案。
27.—種棱鏡薄膜,其包括 沒(méi)有固定的棱鏡薄膜，其具有包括多個(gè)三角形立方體角反向反射元件的反向反射的基質(zhì)，并且 其中該反向反射的立方體角元件具有二面角誤差ep e2和e3，使得G1 e2古0，而e3 0，其中該多個(gè)三角形立方體角元件具有在-10°和-6°之間的角。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的棱鏡薄膜，其中所述多個(gè)三角形立方體角元件具有在-15°和-6°之間的角。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種用于觸屏的雙光源位置檢測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用視差確定放入物的位置，本發(fā)明還公開(kāi)一種在寬范圍內(nèi)明亮地反向反射的棱鏡薄膜，用于增強(qiáng)視差確定位置的精度。該位置檢測(cè)系統(tǒng)包括至少一個(gè)設(shè)置成接收通過(guò)檢測(cè)區(qū)的光輻射并產(chǎn)生表示圖像的信號(hào)的攝像機(jī)；設(shè)置成靠近該攝像機(jī)的兩個(gè)分開(kāi)的光輻射源，用于輸出至少覆蓋一部分檢測(cè)區(qū)的光輻射，該光輻射源可以是LED或紅外發(fā)射器；以及沿著該檢測(cè)區(qū)的至少一部分周邊設(shè)置的棱鏡薄膜，該棱鏡薄膜將來(lái)自兩個(gè)輻射源的光輻射反向反射給攝像機(jī)。該棱鏡薄膜包括具有二面角誤差e1、e2和e3的多個(gè)三角形立方體角元件，使得e1≈e2≠0，而e3≈0，以增強(qiáng)來(lái)自兩個(gè)分開(kāi)的LED或IR發(fā)射器的光輻射沿著檢測(cè)區(qū)的側(cè)面反向反射的效果。如果兩個(gè)攝像機(jī)安裝在觸屏的同一側(cè)的相對(duì)的角中，并且兩個(gè)雙輻射源與這些攝像機(jī)結(jié)合，能夠?qū)ν瑫r(shí)放入的兩個(gè)物體的位置進(jìn)行明確的確定。
文檔編號(hào)G06F3/042GK102859475SQ201080056246
公開(kāi)日2013年1月2日 申請(qǐng)日期2010年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月11日
發(fā)明者S·R·查普曼, S·布瑞哲 申請(qǐng)人:艾利丹尼森公司, 耐克斯特控股有限公司