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2.8.4 内嵌式光感(编号17)

《实感交互:人工智能下的人机交互技术》第2章触觉感知,本章试图为应用于人机交互界面的触控技术提供一个明确的定义。本节为大家介绍内嵌式光感(编号17)。

作者:温秀颖 译来源:机械工业出版社|2019-02-03 21:15

2.8.4 内嵌式光感(编号17)

内嵌式光感触控技术是通过在部分或全部LCD像素中增加光检测器而实现的(见图236)。正如表216所示,夏普是第一个在2009年5月大规模地在消费产品中使用了内嵌式光感技术的公司;该产品是一台带有显示式触摸板的上网本。其显示器采用了4in大小的LCD,运用了夏普854×480像素(245ppi)的连续晶粒(CG)硅技术。一开始夏普想尝试每个像素一个传感器,以使显示屏同时作为扫描仪,但发现这样做会过多降低显示的孔径比。于是他们使用每九个像素一个传感器,这样产生了只有27ppi的扫描分辨率———对实际操作来说不够高。即使是每九个像素一个传感器的比率,夏普仍发现处理光传感器的输出需要更多的CPU带宽,超过了触摸控制器可以提供的范围,因此该显示式触摸板的性能变得出乎意料的低(仅为一个普通的电容触摸板速度的25%)

该领域的研究在2000~2005年主要集中在可见光传感器,预计该传感器能够在光亮环境中察觉触碰物体的影子,或在昏暗外光下察觉触碰物体的背光折射[74,75]。在2006年研究人员意识到可见光的局限性之后(比如,它无法穿透LCD上的黑色图像),他们转向了红外光传感器。这一改变也意味着红外发射器需要加入到背光中。因为LCD只是对红外光适度透明,而且光线在两次穿过LCD的过程中有所削弱,因此红外发射器必须有相对高强度的发射。在夏普显示器中,红外LED的额外功耗严重降低了上网本的电池续航能力。

从2009年夏普的上网本到今天(2013年),仅有两款商业产品使用了光感嵌入式触控。第一个是由中国台湾IDTI(集成数字技术公司)2018送彩金的娱乐网站的21in显示器[76]。开始的设计中只有一支光笔,后来的版本则改进为支持手指触控,通过可见光阴影或折射法实现(如前一段提及)。

第二个产品是由三星联手微软为MicrosoftSurface20而2018送彩金的娱乐网站的SUR4040in多合一桌面电脑。该款LCD包括背光内红外发射器,并实现每八个像素使用一个红外光传感器。为了改进触控系统的敏感性,三星运用了aSiGe(非晶硅锗) 光传感器,它们比普通的硅光传感器敏感15倍。虽然这绝对改善了触摸灵敏度,但它也带来了一个新问题:对环境红外有极度的敏感性。该现象太过于严重,致使三星发布了一份手册,记录了在每种室内光下触控系统可以容纳的最大光照度;白炽灯的数值仅为50lx[60]。该产品包括一个测量环境红外光和显示器红-黄-绿区域的应用程序,以指示是否光照度达到足够低的程度。

三星目前正在研究为OLED显示器所用的光感嵌入式触控[78]。该概念与LCD描述相对应,指在OLED面板中嵌入红外发射像素,同时在主动矩阵底板中装上红外探测传感器。虽然对内嵌式光感触控的研发已经进行了10多年之久,这仍是一项尚未攻克的新兴技术,至今尚未有大量的消费产品成功发布。表218提供了对内嵌式光感触控技术更为详细的优缺点对比。

表218 内嵌式光感触控技术的优缺点


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