基于光学原理的多点触摸技术.pdf

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1、ThonsGeneration《AboutMulti-Touch》基于光学原理的多点触摸硬件技术Thons受抑全内反射多点触摸技术(FTIR)FTIR这个称呼来源于NUIGroup论坛，这种多点触摸技术的发明者是纽约⼤学的JeffHan教授。FTIR原理是光学的一种基本现象，叫做全内反射(⼜称全反射，Getty,KellerandSkove1989,p.799)。当光线经过两个不同折射率的介质时，部份光线在介质的界面被折射，其余的则被反射。但是，当入射角比临界角⼤时(光线远离法线)，光线会停止进入另一界面，反之会全部向内面反射。这只会发生在当光线从较高折射率的介质进入到较低折射率

2、的介质以及入射角⼤于临界角时。因为没有折射而都是反射，故称之为全内反射。临界角计算公式：临界角是全内反射发生时的最小入射角。入射角是由折射界面的法线量度。临界角θc可从以下方程计算。其中n2是较低密度介质的折射率，及n1是较高密度介质的折射率。这个方程是一条斯涅尔定律的简单应用，折射角为90°。n2θc=arcsin��n1当入射光线等于临界角，折射光线会循折射界面的切线进行。可见光由玻璃进入空气(或真空)，临界角约为41.5°。当上述情况发生时，光线在介质中就不会产生折射，而是所有的光线会反射在内部。JeffHan教授通过这个原理，把红外线反射在一块能够产生全内反射效果的亚克⼒

3、内部。当用户在亚克⼒表面触摸时，光线就会被用户的接触部位反射或折射，在触摸的地方就会将原本反射在内部的红外线折射到我们在亚克⼒外面架设的红外摄像头，通过对应的软件就可以侦测到相对应的触点。受抑全内反射多点触摸技术原理图受抑全内反射层全内反射在我们制作多点触摸设备的时候⾮常有用，当光线的反射因为我们手指的接触干扰在相应的区域，然后折射出来时，架设在下面的红外摄像头便能够清晰地读取到相应的触点。亚克力根据JeffHan教授的论⽂，我们需要利用亚克⼒作为我们的显示面，亚克⼒的厚度是特定的，一般为8mm，如果显示面比较⼤，为了避免亚克⼒变形，可以选用10mm的。利用亚克⼒作为我们的多点触

4、摸显示面时，我们需要做一些前期准备，因为通常情况下我们购买的亚克⼒的四边是粗糙的，需要进行抛光，这样能够让光线更好地从四边打进亚克⼒内部。如果是⾃⼰抛光，我们将教⼤家用砂纸来进行抛光⼯作，先利用号数小的砂纸进行粗抛，然后逐级的上升，达到晶莹剔透的效果。隔板为了避免让光在射进亚克⼒内部的时候从边缘处漏出来，可以将一块隔板盖在亚克⼒四周。隔板的材料没有限制，可以是⽊条或者铝条。漫反射层漫反射层的作用在于让摄像头不被其它物体或者光线干扰，只读取到⾮常光亮的点(手指触摸时产生的点)。兼容层一台FTIR设备的运行效果很⼤程度上取决于用户在触摸时手指的光亮度，潮湿的手指能够更好的产生对比度，

5、触摸起来会更流畅，而干燥的手指或者物体则不能够产生破坏全内反射的效果。为了解决这个问题，我们需要添加兼容层在显示板的上面，这个兼容层扮演着一个代理的角⾊，能够提高我们破坏全内反射的效果，兼容层可以用硅胶材料来制作（例如：ELASTONSILM4641）。为了提高以及保护触摸屏幕的敏感度，可以利用投影幕，（例如：RoscoGray#02105），在这种情况下就不需要再放置漫反射层了。兼容层兼容层是用在FTIR设备上的一部分，能够提高FTIR设备的灵敏度。它连接着亚克⼒，当发生触摸事件时就会产生明显的FTIR效果。兼容层概念只适用于FTIR设备，DI、LLP、DSI和LED-PL则不

6、需要这个部件。兼容层可同时用作投影幕。兼容层是简易放置在投影幕和亚克⼒之间的层，它能够提高手指反射的对比度以及完整度，也能够避免手指粘附在表面上的情况。在FTIR多点触摸技术中，红外线是从亚克⼒四周射进内部的，光线在亚克⼒内跑动(发生全内反射，就像光纤一样)，当你触摸屏幕的时候(破坏了全内反射)，就会让光线从亚克⼒内跑出来，这就会产生对应手指的触点(光亮的点)。现在来做一个比较完美的兼容层：找一些比较不错的材料，例如SortaClear40、类催化剂硅胶、Lexel、RTV品牌的各种硅胶，不过也有⼈利用纺织布料来做，例如硅胶浸渍和SulkySolvy。但最受欢迎并且容易成功方法是

7、直接在亚克⼒表面喷洒一层光滑的硅胶，待干后在其上面再放置投影幕。这样做的话，喷涂上去后就会成为亚克⼒的一部分，那么需要将其制作成接近透明的状态，因为要让红外线能够穿透过去。需要用到先前提到的三种硅胶材料，它的折射率接近亚克⼒。⽬前已经有⼈制作了专门给DIY爱好者的配件，推出之后很受欢迎。但需要注意的是，在放置兼容层(硅胶层)的时候要将其放置在投影幕的下方，然后放在亚克⼒上，这样会得到更好的效果。利用纺织物作为兼容层，不太容易成功，但如果能够找到更好的材料，或许也可以达到效果。⽬前