[发明专利]具有光发送器和接收器的触摸敏感系统

说明书

技术领域

本发明的领域是触摸敏感系统，更具体而言是触摸敏感光学系统。该系统的使用并不限于特定应用，但该系统尤其适用于飞机仪表板和其航空电子系统。

背景技术

在商用航空的最早期，需要五名机组人员来操纵飞机。之后该数字减少到三名。在20世纪80年代，随着“玻璃驾驶舱”(即具有专用于领航和导航的大显示屏的驾驶舱)的广泛采用，取消了随机工程师站，从而将机组人员的数量变为两名。

如今，机组人员和驾驶舱屏幕之间的交互主要通过键盘和“鼠标”型电脑接口或“跟踪球”来起作用。然而，空中交通增加所造成的机组人员工作量增加以及机组人员数量减少的趋势导致飞机制造商和航空系统供应商寻求更有效率和更符合人体工程学的人机界面。设计师们尤其致力于设备能力，以成为“多点触控(multi-touch)”设备，即能够同时响应由飞行员或机组人员操纵的多个动作的设备。

在日常生活中使用触摸敏感屏作为人机交互装置变得越来越普遍。通过变得更加直观且更加快捷，该交互装置极大地方便了相关设备的使用。因此触摸敏感屏的使用有利于机组人员和驾驶舱屏幕之间的互动，从而在减少机组人员工作量的同时增加了飞行安全。

然而，将触摸敏感屏引入到驾驶舱引起了些问题。驾驶舱屏幕必须符合某些环境要求。这些要求包括光学限制、振动、电磁干扰、耐热性、冲击、液体等。将触摸敏感技术添加到屏幕使其更难满足这些要求。

如今，少数飞机才配备有触摸敏感屏，并且作为触摸敏感屏的那些屏幕不是关键屏幕，例如提供关于领航和导航的基本信息的主飞行显示(PFD)或导航显示(ND)屏幕。

当前存在各种所谓的“多点触控”触摸敏感系统技术。其包括：电阻、投射式电容、光学、声学和“单元内(in-cell)”系统。光学技术包括所谓的“光学成像”、“红外矩阵”和“受抑全内反射”(FTIR)技术。然而这些技术并不完全适合在航空电子环境驾驶舱的关键屏幕上使用。

“多点触控”性能由具有以下限制的下列技术提供：

-电阻技术

-在屏幕前方增加玻璃垫(pad)；

-降低屏幕反射率；

-减小屏幕亮度；

-对航空电子环境加固的“玻璃-玻璃”方案需要高触发力；

-在“双点触控(dual-touch)”使用中可能生成错误触发或“重影(ghosts)”；

-与屏幕有线连接的宽屏幕边框。

-投射式电容技术

-分辨率受触发元件的大小限制；

-对电磁辐射、以及对产生辐射的技术的高灵敏度；

-戴手套时很难触发；

-不可能用诸如笔的物体来触发。

-声学技术

-不成熟的技术；

-对振动环境的敏感性；

-屏幕的退化光学性能，屏幕表面“悬浮”以与其余的产品隔离。

-集成到LCD面板的“单元内”技术

-光学技术：必须具有光：在夜间使用时会产生问题；

-电容式技术：屏幕表面必然变形：与航空电子设备中用来保护和保持屏幕而添加的增强玻璃不相容。

-“红外矩阵”技术

-有限的分辨率：普通的和锯齿形追踪；

-使用大量的部件(照明LED和光敏元件)，其损害了可靠性和产品服务使用期限；

-使用夜视镜时的不兼容问题。

-“FTIR”技术

-因在屏幕前面增加玻璃垫而引起光学性能的降低；

-降低屏幕反射率；

-减小屏幕亮度；

-使用夜视镜时的不兼容问题。

-“光学成像”技术

-在传感器饱和时限制在强发光下的使用；

-在“双点触控”使用中存在幻影图像；

-使用夜视镜时的不兼容问题。

光学技术中，目前最普遍的是“光学成像”系统。存在实施该技术的各种技术原理。一个例子是日本公司EIT Co的“光学位置检测器”，它是PCT专利申请W02005/031554的主题。