[发明专利]基于光栅的红外触控屏系统

说明书

一种基于光栅的红外触控屏系统，包括光学式触控笔、显示信息层、光谱过滤光学膜、光栅，波导层和光接收器。所述的光学式触控笔同时发射出可见光和不可见光到触控屏上，可见光用于标识触控位置，特定波长的不可见光通过波导层上的光栅衍射成为可在波导内传输的波导模，传至光接收器作为触控的检测光。所述的光谱过滤光学膜具有反射可见光，透射不可见光的作用，可在减少大周期光栅衍射的同时不影响显示光。本发明无需额外提供摄像头，节约成本。检测光是不可见光，提高了人机交互的用户体验。

技术领域

本发明涉及信息显示技术领域的交互式触控技术，特别是一种基于光栅的红外触控屏系统。

背景技术

随着各种终端的普及，人机交互方式也随之兴起，而显示屏幕作为终端和人第一接触媒介，屏幕交互触控的方式也在发展，广泛应用在教学、会议、游戏等场景，触控根据技术原理的不同有声学式、光学式、电学式、压力式四种变量感知方式。在这四种技术里面，大多都只能进行接触式触控，不能进行远程非接触式触控，比如电学式的电阻屏和电容屏、压力式的压力传感屏、声学式的表面声波屏、光学式的主动光源式红外屏。既能做到接触式，又能进行非接触式的触控屏系统大多都需要在上述接触式屏幕系统外增加摄像头系统，进行人机交互触控位置的图像识别。

摄像头式的人机交互，虽然满足了非接触式触控，但还是有缺陷，第一，人的活动范围被局限在摄像头的识别范围，而且身体姿势有要求，不能随意遮挡识别目标；第二，多用户使用时增加了识别的难度，更加限制了活动范围，这也给人机交互带来了不便；第三，增加摄像头和实时图像处理系统的成本较高。

目前有一种基于光栅结构与补偿光源的光波导式光学触控屏(专利申请号：201510220923.2)，其中虽然有提到红外光作检测光，但其红外光是作为主动式光源使用，用于接触式破坏，未涉及远距离非接触式的触控交互，同时存在的问题是，红外波段的光作为检测光时，耦合光栅的周期较大，这导致光栅衍射较强，若光栅之前没有可见光过滤，会因为衍射造成无法观看。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种基于光栅的红外触控屏系统，该红外触控屏系统在集合接触式和非接触式触控的同时，还具有节约成本，提升了用户体验的优势。

本发明的技术解决方案如下：

一种基于光栅的红外触控屏系统，其特点在于包括光学式触控笔、显示信息层、光谱过滤光学膜、光栅、光波导层和光接收器，由所述的显示信息层、光谱过滤光学膜、光栅、光波导层构成触控屏，所述的光学式触控笔同时发射出特定波长的可见光和不可见光到所述的触控屏上，所述的特定波长的不可见光是能被所述的光栅衍射成为可在所述的光波导层内传输的波导模的不可见光，传至光接收器作为触控的检测光，转化为显示位置的电流信号。

所述的光学式触控笔同时发出可见光和特定波长的不可见光，可见光用于标识触控位置，特定波长的不可见光作为触控的检测光。

所述的显示信息层为投影的反射幕布或者非投影的显示层。

所述的光谱过滤光学膜具有分别反射所述的可见光和透射所述的不可见光的作用。

所述的光谱过滤光学膜置于显示信息层远离用户的一侧面，与所述的显示信息层贴合或不贴合。

所述的光波导层的材料是对不可见光透明的单层材料或多层材料，所述的光波导层的材料的折射率是单一的或渐变的。

所述的光波导层置于光谱过滤光学膜远离用户的一侧面与所述的光谱过滤光学膜贴合或不贴合；若贴合，则所述的光波导层的材料的折射率不小于所述的光谱过滤光学膜折射率。

覆盖在光波导层上的光栅的周期的大小满足使所述的光学式触控笔发出的至少一种不可见光成为波导检测光。

所述的光栅覆盖在所述的光波导层的任意一面或置于所述的光波导层中。