МУЛЬТИСЕНСОРНОЕ ДИСПЛЕЙНОЕ УСТРОЙСТВО

Предлагаемое техническое решение относится к области электроники, в частности, к мульти-сенсорным дисплейным устройствам.
Известно техническое решение по заявке США - US 2007/0046625 на «Способ ввода для поверхностей интерактивных дисплеев», заявл. 31.08.2005, опубл. 01.03.2007, НКИ 345-156, МПК G09G 5/00.
Известный способ осуществляют с помощью специального устройства. Последнее содержит: интерактивную поверхность для отслеживания объектов, с ней взаимодействующих, и проекционную систему. Интерактивная поверхность состоит из регистрирующих камер и системы инфракрасной подсветки. Проекционная система включает проектор и зеркало.
К недостаткам известного устройства можно, на наш взгляд, отнести его ограниченные функциональные возможности, поскольку система способна видеть, в основном, объекты с хорошей отражающей способностью в ИК-диапазоне. Для определения других объектов возникает необходимость в нанесении на них специальных меток или наклеек. Для точной регистрации пальцев необходим их плотный контакт с поверхностью, что вызывает дискомфорт для оператора при движении пальцев по поверхности вследствие появления эффекта трения.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является «Сенсорный мультитач дисплей, основанный на эффекте нарушения полного внутреннего отражения света в оптическом волноводе», по заявке США - US 2008/0029691, заявл. 03.08.2007, опубл. 07.02.2008, НКИ 250-224, 250-221, МПК H01J 40/14, G06F 3/042.
Известное устройство включает: панель (дисплей), источники света в виде ИК-подсветки, размещенные в торцах панели, проектор для построения изображения на поверхности панели, а также камеру для регистрации объектов на поверхности панели, контактирующих с поверхностью панели.
К недостаткам устройства, принятого нами за прототип, так же, как и в первом случае, следует отнести ограниченность его функциональных возможностей, поскольку с помощью устройства можно регистрировать лишь пальцы рук и объекты точечного воздействия, такие, как ручка или карандаш, что исключает интерактивное использование других предметов. Кроме того, поскольку на поверхность панели нанесен дополнительный полимерный слой, для успешного определения объектов необходимо оказывать существенное давление на данную поверхность. При движении пальцев руки по такой поверхности между пальцами и поверхностью возникает существенная сила трения.
Основной целью создания нашего устройства является расширение его функциональных возможностей за счет: обеспечения регистрации любых объектов, лежащих на поверхности, определения формы и текстуры данных объектов, а также за счет обеспечения возможности определения содержимого лежащих на поверхности панели документов, обеспечения легкости в управлении (для успешной регистрации объекта достаточно, чтобы пальцы находились над поверхностью панели на расстоянии в 0, 55 мм).
Поставленная цель достигается тем, что мульти-сенсорное дисплейное устройство, включающее: панель (экран), источники света в виде ИК-светодиодов, расположенных по периметру с торцов панели, проектор для построения изображения на поверхности панели, и камеру для регистрации изображения, оснащено дополнительным источником ИК-подсветки и дополнительной камерой регистрации изображения. Причем, панель выполнена состоящей из 2-х слоев, нижний слой из которых выполнен из прозрачного материала, с микрозеркалами в структуре, а верхний служит одновременно диффузором, рассеивающим свет, поступающий от нижней панели, и проекционным экраном. Дополнительным источником подсветки являются полупроводниковые лазеры ИК-диапазона, расположенные над панелью и создающие лазерное поле для подсветки контуров объектов. При этом диапазон ИК-излучения лазеров отличен от диапазона излучения торцевой подсветки. Таким образом, первая камера регистрирует изображение в диапазоне излучения светодиодов торцевой подсветки, а вторая камера служит для регистрации изображения в диапазоне излучения ИК-лазеров.
Введение дополнительного источника излучения в виде полупроводниковых лазеров ИК-диапазона и дополнительной камеры позволяют: получить дополнительную независимую картину изображения рабочей поверхности, увеличить разрешение получаемой картины, улучшить точность позиционирования. Наличие дополнительной независимой картины позволит осуществить разделение процесса регистрации касаний и управляющих жестов и процесса регистрации формы и текстуры объектов, что, в свою очередь, позволит расширить функциональные возможности дисплейного устройства, например, отсканировать документ или определить объект по его форме.
Сущность технического решения поясняется рисунком, где на фиг.1 изображено заявляемое мульти - сенсорное дисплейное устройство. Последнее включает: панель 1, выполненную состоящей из двух слоев, нижнего, из акрилового стекла, содержащего в своей структуре микрозеркала для отражения света, идущего с торца панели вверх, проекционный экран 2, функцию которого выполняет акриловое стекло верхнего слоя панели 1, источники света: ИК - светодиоды 3 двух диапазонов излучения и полупроводниковые лазеры 4 ИК излучения, расположенные над панелью 1, камеру 5 для регистрации изображения в диапазоне излучения торцевой инфракрасной подсветки, камеру 6, регистрирующую изображение в диапазоне излучения ИК-лазеров, создающих лазерное поле 7, лучи ИК света 8, проходящие через нижнюю панель, объекты 9, касающиеся поверхностью в лазерном поле, отраженный от объектов свет 11, проектор 12.
Работа устройства осуществляется следующим образом:
Касаясь стола, объект (в нашем случае, палец) попадает под освещение не только ИК-светодиодов 3 двух диапазонов излучения, но и полупроводниковых лазеров 4 ИК излучения, расположенных над панелью 1. Толщина лазерного поля составляет 0.55 мм, что позволяет подсвечивать объект, находящийся в 0.55 мм от поверхности панели. Таким образом, независимо от качества контакта объекта с поверхностью, объект, в том числе находящийся в движении, будет подсвечен всегда. При этом, полупроводниковые лазеры 4 ИК излучения подсвечивают контуры объекта, а ИК - светодиоды - сам объект.
Отслеживание точек касания осуществляется камерами 5 и 6, работающими в ИК-диапазоне. При этом каждая из камер регистрирует отраженный объектами свет 11 определенной длины волны.