ES2605595T3 - Sistemas de detección de posición para su uso en pantallas táctiles y película prismática usada en los mismos - Google Patents

Sistemas de detección de posición para su uso en pantallas táctiles y película prismática usada en los mismos Download PDF

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ES2605595T3
ES2605595T3 ES10795527.0T ES10795527T ES2605595T3 ES 2605595 T3 ES2605595 T3 ES 2605595T3 ES 10795527 T ES10795527 T ES 10795527T ES 2605595 T3 ES2605595 T3 ES 2605595T3
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Simon Bridger
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Abstract

Una película prismática (108) para un sistema de detección de posición, que comprende: una película prismática sin anclar (108) que un sustrato retrorreflectivo (132) que incluye una pluralidad de elementos retrorreflectivos con aristas cúbicas triangulares (140) dispuestos en un conjunto (200); los elementos retrorreflectivos con aristas cúbicas (140) tienen errores de ángulo diedro e1, e2 y e3 de forma que e1 ≈ e2 ≠ 0 y e3 ≈ 0, y donde el conjunto (200) comprende filas alternas de elementos retrorreflectivos con aristas cúbicas triangulares (140) en las que los errores de ángulo diedro e1 y e2 son positivos y negativos, respectivamente.

Description

DESCRIPCION
Sistemas de deteccion de posicion para su uso en pantallas tactiles y pelfcula prismatica usada en los mismos.
5 Campo de la invencion
La presente invencion se refiere por lo general a un sistema y procedimiento para detector la posicion de un objeto dentro de una pantalla tactil o un sistema de deteccion de posicion y una pelfcula retrorreflectiva o prismatica usada en los mismos. De forma mas especffica, la invencion se refiere a un sistema de deteccion de posicion de bajo perfil 10 para su uso en pantallas tactiles o sistemas de deteccion de posicion que emplean un amplio espacio entre la fuente y el detector en el plano de la pantalla, y una pelfcula prismatica que es retrorreflectiva de forma brillante en los angulos de observacion mas grandes, y en una amplia gama de angulos de entrada.
Antecedentes de la invencion
15
Algunos sistemas de deteccion de posicion relativos a las pantallas tactiles detectan la interrupcion de radiacion (p. ej., luz) por un objeto opaco interpuesto (p. ej., un dedo, un lapiz, etc.). Dichos sistemas utilizan por lo general transmisores de radiacion como LED o emisores de IR que se montan normalmente en esquinas opuestas de un mismo lado de la pantalla tactil. Cada Fuente de luz LED o emisor de IR transmite un patron cuneiforme de 90 ° de 20 luz a traves del campo de la pantalla tactil, paralelo a la superficie del campo de vision.
Se puede colocar un material laminado retrorreflectivo alrededor del perfmetro del campo activo de la pantalla tactil, como se divulga en la patente de Estados Unidos n.° 4.507.557. El material laminado retrorreflectivo se coloca por lo general para reflejar la luz recibida de las fuentes de luz LED de nuevo hacia la fuente de origen. La luz incidente en 25 la superficie frontal del laminado afecta a los elementos retrorreflectivos, y se refleja hacia afuera a traves de la superficie frontal en una direccion nominalmente de 180 grados a la direccion de la incidencia. Hay dispuestas camaras digitales en las mismas esquinas opuestas donde estan montadas las fuentes de luz LED para detector la luz retrorreflectada que pasa por el campo de la pantalla tactil y detecta la presencia de cualquier interrupcion en esta radiacion por un objeto opaco.
30
Un problema con el uso de determinados materiales laminados retrorreflectivos convencionales en aplicaciones de pantalla tactil y/o sistemas de deteccion de posicion es que la suciedad y/o la humedad pueden penetrar en la estructura y afectar negativamente a la retrorreflectividad del material laminado retrorreflectivo. Otro problema con el material laminado retrorreflectivo convencional usado en aplicaciones de pantalla tactil y/o sistemas de deteccion de 35 posicion es la dificultad para obtener un fondo uniforme en el area en cuestion (p. ej., el area de deteccion), contra el cual se puede contrastar el objeto opaco. Muchos disenos de material laminado retrorreflectivo convencional ofrecen un fondo no uniforme y tienen partes, especialmente en o cerca de las regiones de las esquinas en las que la senal detectada es muy debil. Esto dificulta la deteccion de movimiento del objeto opaco en esas areas.
40 En funcionamiento, la posicion del objeto interpuesto se determina normalmente mediante triangulacion. Cuando un objeto interpuesto como la punta del dedo interrumpe el patron de los haces de luz radiados de las fuentes de luz LED o emisores de IR, una sombra discreta se crea a lo largo del eje horizontal en el patron de la luz retrorreflectada recibida por las dos camaras digitales. Las camaras digitales generan cada una una senal en la que la sombra discreta se registra como una cafda de la intensidad de la luz a lo largo de un punto del eje horizontal del campo de 45 vision de la camara. Un circuito de control digital recibe estas senales de las camaras digitales y convierte la posicion horizontal de la sombra en angulos e1, e2 cuyos vertices se originan en las camaras digitales. Puesto que las camaras digitales estan separadas por una distancia conocida D en los extremos opuestos de un mismo lado de la pantalla tactil, la coordenada y del objeto interpuesto se puede calcular mediante el circuito de control digital usando la formula y = D/(1/tan ei + 1/tan e2), y la coordenada x se puede calcular como x = y(1/tan ei).
50
La patente WO 02/101423 A2 divulga varios procedimientos para producir una pelfcula prismatica para senalizacion vial. Una direccion de elementos de aristas cubicas que comprenden ranuras en V transversales se caracteriza por que al menos una de las ranuras en V se realiza de tal forma que el sustrato se dirige y la herramienta de corte oscila una con respecto a la otra durante la ranura en V. La patente WO 2009/091681 A2 divulga un sistema de 55 pantalla tactil con una pelfcula reflectante que comprende un sustrato retrorreflectivo que tiene una pluralidad de elementos retrorreflectivos con aristas cubicas triangulares. La patente US 2007/268582 A1 divulga una lamina retrorreflectiva que comprende elementos de aristas cubicas, que comprenden normalmente al menos dos bordes no diedros que no son coplanares, a fin de mostrar una devolucion total de luz mas alta. La patente US 2001/048169 A1 divulga una lamina prismatica retrorreflectiva que se forma en un molde con caras texturizadas en el mismo. Se
forman prismas mas pequenos adyacentes a los prismas mas grandes. De forma opcional, el eje optico de los prismas se pueden inclinar respecto a otra direccion negativa. Las caras texturizadas proporcionan una blancura y una distribucion de la intensidad de la luz retrorreflectada mas uniforme del laminado. Por lo tanto, de acuerdo con un aspecto, el problema hace referencia al aumento de la sensibilidad de una pelfcula prismatica.
5
Breve resumen de la invencion
Este problema se soluciona con las caracterfsticas de las reivindicaciones independientes. Los modos de realizacion se definen en las reivindicaciones independientes. Los modos de realizacion de la presente invencion descritos a 10 continuacion no pretenden ser exhaustivos ni limitar la invencion a las formas precisas divulgadas en la siguiente descripcion detallada. En lugar de ello, los modos de realizacion se eligen y describen de forma que otras personas expertas en la materia puedan apreciar y entender los principios y las practicas de la presente invencion.
Aunque estas configuraciones anteriores de pantalla tactil son por lo general adecuadas para el fin al que se 15 destinan, el solicitante ha observado que dichas configuraciones de pantalla tactil solo pueden detectar de forma fiable un solo toque a la vez. Un toque doble producira dos cafdas en la senal de cada camara, una para cada objeto. Dado que es posible que no este claro que cafda de la senal de la segunda camara corresponde a una cafda determinada en la senal de la primera camara, los datos resultantes de la senal pueden ser ambiguos, lo que hace imposible determinar con exactitud la ubicacion en coordenadas de los dos objetos interpuestos.
20
Un primer aspecto de la invencion es la colocacion de la fuente y el detector en el plano de la pantalla tactil. Esto permite reducir al mfnimo las dimensiones de la camara perpendicular al plano de la pantalla. La ubicacion de la fuente a lo largo del eje horizontal de la camara tambien aumenta los efectos de paralaje.
25 Un segundo aspecto de la invencion hace referencia a un sistema de deteccion de posicion que tiene camaras que utilizan el paralaje para determinar sin ambiguedades la posicion de un objeto interpuesto. Para ello, el sistema de deteccion de posicion comprende una camara colocada para recibir una radiacion electromagnetica que atraviesa un area de deteccion que genera una senal representativa de una imagen; dos fuentes separadas de radiacion electromagnetica colocadas de forma adyacente a dicha camara para producir una radiacion electromagnetica que 30 se superpone sobre al menos una parte de un area de deteccion, y una pelfcula prismatica colocada a lo largo de la periferia de al menos una parte del area de deteccion que retrorrefleja dicha radiacion electromagnetica de dichas dos fuentes a dicha camara. En esta configuracion, la camara genera una doble imagen de cualquier objeto opaco interpuesto en el area de deteccion que a su vez permite a un procesador digital realizar un calculo de paralaje de la ubicacion de un objeto en el area de deteccion en funcion del angulo y la distancia del objeto de la lente de la 35 camara. Si se montan dos camaras en esquinas opuestas de un mismo lado de la pantalla tactil y se usan dos fuentes de radiacion dual en combinacion con estas camaras, se puede realizar una determinacion sin ambiguedades de la ubicacion de dos objetos interpuestos simultaneamente. De forma alternativa, si se desea solo una capacidad de un solo toque, unicamente se necesita una sola camara en combinacion con una fuente de radiacion dual.
40
El solicitante observe ademas que las propiedades retrorreflectivas de las pelfculas prismaticas de la tecnica anterior limitan la precision del calculo de la ubicacion basado en el paralaje. La precision de estos calculos aumenta con la distancia de la separacion entre dos fuentes de radiacion electromagnetica. No obstante, las pelfculas prismaticas de la tecnica anterior tienen un rango limitado de angulos de observacion para una retrorreflexion eficaz. En 45 consecuencia, cuanto mas separadas esten las dos fuentes, mas opacas u oscuras seran una, otra o ambas imagenes de paralaje, y mas pequena sera la relacion senal-ruido.
En consecuencia, un tercer aspecto de la invencion es el suministro de una pelfcula prismatica que sea retrorreflectiva de forma brillante en una gama inusualmente amplia de angulos de observacion a lo largo del eje 50 horizontal de la pelfcula. Para ello, la pelfcula prismatica de la invencion incluye una pluralidad de elementos retrorreflectivos con aristas cubicas triangulares que tienen errores de angulo diedro e1, e2 y e3 de forma que el = e2 t 0 y e3 “ 0. Preferentemente, |e1| y |e2| estan entre 0,02 ° y 0,20 °. Aproximadamente la mitad de la pluralidad de los elementos retrorreflectivos con aristas cubicas triangulares pueden tener errores de angulo diedro el y e2 entre unos 0,02 ° y 0,20 °, y la otra mitad de la pluralidad de los elementos retrorreflectivos con aristas cubicas 55 triangulares tienen errores de angulo diedro el y e2 entre unos -0,02 ° y -0,20 °. Ademas, los elementos con aristas cubicas triangulares pueden estar inclinados mas paralelos al borde entre unos 8 ° y 20 °. Por ultimo, para mejorar aun mas la retrorreflectividad en una amplia gama de angulos de entrada, la pelfcula prismatica puede incluir una capa metalizada dispuesta sobre al menos una parte del sustrato retrorreflectivo.
En otro aspecto mas de la presente invencion, se describe una pelfcula prismatica que incluye una pelfcula prismatica sin anclar provista de un sustrato retrorreflectivo que incluye una pluralidad de elementos retrorreflectivos con aristas cubicas triangulares, y en la que el patron de luz retrorreflectada tiene una difusion horizontal mayor que una difusion vertical en los angulos de entrada de 0 ° y 60 °. Ademas, la difusion en direccion horizontal es 1,5 veces 5 mayor que en direccion vertical.
Una pelfcula prismatica en uno o mas de los modos de realizacion anteriores, donde los elementos con aristas cubicas triangulares estan inclinados entre -10 ° y -6 ° y en otro modo de realizacion entre -15 ° y -6 °.
10 En otro modo mas de realizacion de ejemplo de la invencion descrita en el presente documento, una pelfcula prismatica incluye una pelfcula prismatica sin anclar que tiene un sustrato retrorreflectivo que incluye una pluralidad de elementos retrorreflectivos con aristas cubicas triangulares. Los elementos retrorreflectivos con aristas cubicas tienen errores de angulo diedro e1, e2 y e3 de forma que e1 « e2 * 0 y e3 « 0, donde la pluralidad de elementos con aristas cubicas triangulares estan inclinados entre -10 ° y -6 °.
15
Otras caracterfsticas y ventajas de la presente invencion seran aparentes para las personas expertas en la materia a partir de la siguiente descripcion detallada. Debe entenderse, no obstante, que la descripcion detallada de los distintos modos de realizacion y ejemplos especfficos, aunque indican modos de realizacion preferentes y otros de la presente invencion, se proporcionan con fines ilustrativos y no limitativos. Pueden efectuarse numerosos cambios y 20 modificaciones en el ambito de la presente invencion sin apartarse de su espfritu, y la invencion incluye todas esas modificaciones.
Breve descripcion de los dibujos
25 Estos y otros objetos y ventajas de la presente invencion, se entenderan y apreciaran de forma mas completa haciendo referencia a la siguiente descripcion mas detallada de los modos de realizacion de ejemplo actualmente preferentes de la invencion junto con los dibujos que los acompanan, de los cuales:
la figura 1 es una vista esquematica de un sistema de pantalla tactil de acuerdo con los aspectos de la presente 30 invencion;
la figura 2 es una vista transversal del sistema de pantalla tactil de la figura 1 de acuerdo con la presente invencion; las figuras 3 y 4 son vistas transversales de ejemplos de pelfcula prismatica;
35 la figura 3a es una vista transversal de un ejemplo de pelfcula prismatica;
la figura 5 es una vista de plano de una pelfcula prismatica con una serie de elementos retrorreflectivos con aristas cubicas inclinadas como se muestra en las figuras 3 y 4;
40 la figura 6 es una vista de plano de un ejemplo de estructura retrorreflectiva con aristas cubicas inclinadas de acuerdo con aspectos de la presente invencion;
la figura 7 es una vista de plano de una pelfcula prismatica sin anclar de elementos retrorreflectivos con aristas cubicas inclinadas como se muestra en la figura 6;
45
la figura 8 es una vista transversal de la figura 5 tomada a lo largo de la lfnea 9-9;
la figura 9 ilustra los errores de angulo diedro e1, e2, e3 presentes en las caras de las aristas cubicas de la invencion;
50
las figuras 10A-10H son diagramas de puntos de aristas cubicas convencionales inclinadas mas paralelas al borde a 0 °, 16 ° y -8 ° para los angulos de entrada (beta) de 0 ° y 60 °;
las figuras 11A-11D son diagramas de puntos de aristas cubicas de la invencion inclinadas mas paralelas al borde a 55 0 ° y 16 ° para los angulos de entrada (beta) de 0 ° y 60 °;
las figuras 12A, 12C, 12E, 13A, 13C y 13E son patrones de devolucion de luz simulados generados por aristas cubicas convencionales infravaloradas inclinadas mas paralelas al borde a 0 ° y 16 ° para los angulos de entrada (beta) de 0 °, 60 ° y -8 °;
las figuras 12B, 12D, 12F, 13B, 13D y 13F son patrones de devolucion de luz simulados generados por aristas cubicas infravaloradas de acuerdo con la invencion inclinadas mas paralelas al borde a 0 ° y 16 ° para los angulos de entrada (beta) de 0°, 60 ° y -8 °;
la figura 14 es un grafico de ejemplo de una senal de la camara para diferentes tamanos de pantalla con una relacion de aspecto de 16/9.
Descripcion detallada de la invencion
10
La presente invencion se muestra ahora con mayor detalle mediante la siguiente descripcion detallada que representa el mejor modo conocido actualmente de llevar a cabo la invencion. No obstante, debe entenderse que esta descripcion no se debe usar para limitar la presente invencion, sino que se ofrece a efectos de ilustrar las caracterfsticas generales de la invencion.
15
Una desventaja de usar conjuntos de prismas con inclinacion positiva en una pantalla tactil es el fenomeno de los "reflejos". A determinados angulos de entrada, la luz del LED puede entrar en la pelfcula prismatica, rebotar en solo dos de las caras de aristas cubicas y volver a la apertura de la camara. Esto crea un "reflejo" agudo en la senal de la camara en ese angulo en particular.
20
La presencia de "reflejos" en la senal de la camara no es recomendable. Por ello y para numerosas aplicaciones, es recomendable elegir una inclinacion para la que los reflejos solo se produzcan en los angulos de entrada que no se ven en la geometrfa de pantalla tactil. Las pantallas tactiles normales tienen angulos de entrada que abarcan hasta unos 60 °. En el siguiente grafico se muestra la ubicacion de los reflejos para las pantallas tactiles con banda 25 retrorreflectiva perpendicular al plano de la pantalla. Para inclinaciones de +7 ° y +15,5 °, se puede leer la ubicacion de los reflejos: 45 ° y 30 °, respectivamente. Se puede ver que no se producen reflejos para los angulos de entrada en cuestion (0 ° - 60 °), si la inclinacion abarca de unos -19 ° a -0,5 °. De igual forma, los prismas con una inclinacion = +15,5 ° proporcionan un reflejo en un angulo de entrada de unos 30 °.
30 Si la pelfcula retrorreflectiva se inclina ligeramente, de forma que ya no sea perpendicular al plano de la pantalla tactil, la ubicacion del reflejo puede variar de alguna manera. Para ilustrar esto, los siguientes graficos muestran la eficacia retrorreflectiva de aristas cubicas triangulares con varias inclinaciones, en funcion del angulo de entrada (P) y el angulo de orientacion (os). Superpuestos en blanco estan los angulos en los que se produce un "reflejo". Superpuestos en negro estan los angulos encontrados en la geometrfa de la pantalla tactil. Las cuatro lfneas negras 35 corresponden a las diferentes inclinaciones de la pelfcula retrorreflectiva (-30 °, -10 °, 10 °, 30 °). Los graficos muestran que para evitar los reflejos en el caso de un retrorreflector inclinado se necesita un rango mas reducido de inclinaciones. Por ejemplo, una pantalla tactil con pelfcula retrorreflectada inclinada 10 ° evitara reflejos si la inclinacion abarca de unos -15 ° a unos 0 °.
40 La patente de Estados Unidos 4.588.258 de Hoopman divulga artfculos retrorreflectivos que tienen una inclinacion generalmente negativa que produce una amplia angularidad, cuando se usan conjuntos de parejas correspondientes a los ejes cubicos de los cubos de cada pareja que se inclina una hacia la otra.
A efectos de esta aplicacion, se emplean algunos terminos en un sentido particular como se define en el presente 45 documento y otros terminos de conformidad con la practica recomendada del sector, como las definiciones actuales de la ASTM, por ejemplo.
El termino "cubo" o "elementos con aristas cubicas" (tambien "prismas de aristas cubicas", "aristas cubicas" o "elementos retrorreflectivos con aristas cubicas") como se utilizan en el presente documento incluyen estos 50 elementos que consisten en tres caras entrecruzadas entre sf, cuyos angulos diedros son por lo general del orden de 90 grados, pero no necesariamente de exactamente 90 grados.
El termino "forma de cubo" como se utiliza en el presente documento significa la figura geometrica bidimensional definida por la proyeccion del perfmetro del cubo en direccion del rayo refractado principal. Por ejemplo, un cubo 55 triangular tiene una forma de cubo que es un triangulo.
El termino "error de angulo diedro" como se utiliza en el presente documento se refiere a la diferencia entre el angulo diedro real y 90 grados. Cada elemento con aristas cubicas tiene tres errores de angulo diedro, e1, e2 y e3. Para una arista cubica inclinada con forma de cubo que es un triangulo isosceles, se adopta una convencion por la que la
etiqueta e3 se asigna al angulo diedro entre las dos caras con la misma forma (pero reflejada).
El termino "sustrato retrorreflectivo" como se utiliza en el presente documento significa el grosor de un material que tiene un conjunto de elementos con aristas cubicas macho o hembra formados en una segunda superficie del 5 mismo. La primera superficie puede ser plana o ser algo desigual en un patron que corresponde por lo general al conjunto de elementos con aristas cubicas de la superficie posterior. Para los elementos con aristas cubicas macho, la expresion "grosor del sustrato" significa el grosor del material en el que reposan los elementos con aristas cubicas. Para los elementos con aristas cubicas hembra, la expresion "grosor del sustrato retrorreflectivo" significa el grosor total del material en el que los elementos con aristas cubicas hembra forman cavidades.
10
El termino "eje cubico" como se utiliza en el presente documento significa un eje central que es el trisector del espacio interno definido por las tres caras entrecruzadas de un elemento con aristas cubicas. El termino "arista cubica inclinada" como se utiliza en el presente documento significa una arista cubica que tiene su eje de forma anomala respecto a la superficie de laminado. La inclinacion se mide como el angulo entre el eje cubico y la 15 superficie de laminado normal. Debe tenerse en cuenta que cuando existe una inclinacion, una vista de plano normal de la superficie de laminado muestra los angulos de las caras en el vertice que no es de 120 grados.
El termino "angularidad de entrada" como se utiliza en el presente documento significa el angulo entre el eje de iluminacion y el eje optico (eje retrorreflector). El angulo de entrada se mide entre el rayo incidente y el eje 20 retrorreflector. El angulo de entrada es solo una medida de la cantidad de angulo que presenta un rayo incidente respecto al eje retrorreflector y no se refiere al normal.
El termino "inclinacion mas paralela a la cara" (o "inclinado en una direccion mas paralela a la cara") e "inclinacion mas paralela al borde" como se utiliza en el presente documento se refieren al posicionamiento del cubo en relacion 25 con el rayo refractado principal. Cuando los angulos entre las caras del cubo y el rayo refractado principal no son iguales a 35,26 °, el cubo es "mas paralelo a la cara" o "mas paralelo al borde" en funcion de si el angulo de la cara con respecto al rayo refractado principal que difiere mas de 35,26 ° es respectivamente mayor o menor que 35,26 °. En el caso del laminado o de otros retrorreflectores para los que el rayo refractado principal es nominalmente perpendicular a la superficie frontal del retrorreflector, para los cubos mas paralelos a la cara, la cara del cubo 30 seleccionada tambien sera mas paralela a la superficie frontal del reflector que cualquiera de las caras de un cubo no inclinado.
Un sistema de deteccion de posicion de ejemplo (100) de conformidad con aspectos de la presente invencion se ilustra en la figura 1. En la figura 1 se muestra una vista de plano de una pantalla (102) (p. ej., una pantalla de 35 ordenador, una pantalla tactil, etc.) provista de un area de pantalla o campo de vision (104) rodeados de un marco o borde elevado (106). Aunque se muestra en el contexto de una pantalla de ordenador, el sistema de deteccion de posicion (100) se puede usar en cualquier tipo de sistema de deteccion de posicion optico. La superficie interior del borde (106), que por lo general es sustancialmente perpendicular al campo de vision (104) de la pantalla de visualizacion (102) esta provista de una pelfcula prismatica -tambien denominada en el presente documento pelfcula 40 retrorreflectiva (108)-. La pelfcula prismatica (108), que se describe en detalle mas adelante, proporciona una superficie retrorreflectiva alrededor de al menos una parte del campo de vision (104) (tambien denominado en el presente documento campo de deteccion). Es decir, la pelfcula prismatica (108) proporciona una superficie que refleja la radiacion de una fuente de radiacion de origen de nuevo hacia la fuente de origen.
45 La composicion de la pelfcula prismatica (108) se puede aplicar directamente al marco (106) mediante el uso de un adhesivo u otra forma de union, o bien se puede fabricar en primer lugar en forma de una cinta adhesiva que se aplica posteriormente a la superficie interna del borde (106). Se recomienda alinear la pelfcula prismatica de forma que un plano de angularidad de maxima entrada asociado a la pelfcula prismatica sea sustancialmente paralelo al campo de vision, el campo de deteccion y/o la pantalla para optimizar la posible deteccion de un objeto en el area en 50 cuestion. Como se describe mas detalladamente a continuacion, la pelfcula prismatica (108) comprende una pelfcula retrorreflectiva que tiene varias capas, donde una de las capas incluye una pluralidad de elementos retrorreflectivos con aristas cubicas triangulares que reflejan la radiacion de entrada. En un modos de realizacion alternativo, la pelfcula puede incluir solo una unica capa que incluye una pluralidad de elementos retrorreflectivos con aristas cubicas triangulares. Las aristas cubicas triangulares pueden tener una inclinacion negativa que abarca desde -10 ° 55 hasta -6 °.
Los modos de realizacion de la presente invencion descritos a continuacion no pretenden ser exhaustivos ni limitar la invencion a las formas precisas divulgadas en la siguiente descripcion detallada. En lugar de ello, los modos de realizacion se eligen y describen de forma que otras personas expertas en la materia puedan apreciar y entender los
principios y las practicas de la presente invencion.
El sistema de deteccion de posicion (100) que se muestra en la figura 1 incluye ademas dos fuentes de radiacion dual (110, 112), cada una de las cuales incluye dos fuentes puntuales separadas (o fuentes puntuales 5 sustancialmente) (111a, 111b y 113a, 113b). La primera fuente de radiacion dual (110) se puede disponer en una esquina del campo de vision (104) y la segunda fuente (112) se puede disponer en otra esquina del campo de vision (104). En un modos de realizacion preferente, la primera y segunda fuentes de radiacion dual (110, 112) se montan a lo largo del mismo lado (114). Como se muestra en la figura 1, es posible que el lado (114) no este provisto de la pelfcula prismatica (108), que esta provisto en los otros tres lados de la pantalla (102). Una persona normalmente 10 experta en la materia apreciara inmediatamente que la ubicacion precisa de las fuentes de radiacion dual (110, 112) pueden variar en funcion de una variedad de consideraciones de diseno, incluido el medio ambiente, la aplicacion, etc. De la misma forma, una persona normalmente experta en la materia apreciara que todo el perfmetro del campo de vision puede estar rodeado por la pelfcula prismatica (108).
15 Las fuentes de radiacion dual (110, 112) iluminan conjuntamente todo el campo de vision (104) con radiacion, que se extiende en una direccion paralela al plano del campo de vision (104). Las fuentes de radiacion dual pueden proporcionar cualquier espectro deseable de radiacion electromagnetica. Es decir, las fuentes de radiacion se pueden seleccionar para que funcionen en cualquier rango de frecuencias que se desee o con cualquier longitud de onda que se desee. Por ejemplo, las fuentes pueden ser una fuente de radiacion de infrarrojos, radiacion de 20 radiofrecuencia, radiacion de luz visible, diodo emisor de luz (LED), laser, emisor de IR, etc. En un modo de realizacion preferente, las fuentes puntuales (111a, 111b y 113a, 113b) de las fuentes de radiacion dual (110, 112) son diodos emisores de luz infrarroja.
La pelfcula prismatica (108) provista alrededor del perfmetro del campo de vision refleja la radiacion de infrarrojos de 25 nuevo hacia las fuentes de origen respectivas como indican las flechas dentro del campo de vision. Por tanto, por ejemplo, los rayos duales de radiacion infrarroja que se originan en las fuentes puntuales (111a, 111b) de la fuente (110) se extienden hacia el lado de la pantalla de visualizacion y se reflejan 180 ° para volver a la fuente (110), como se muestra en la figura 1. La radiacion electromagnetica se refleja hacia atras en direccion a su fuente por la pelfcula prismatica (108). Una o varias de las capas que se superponen en los elementos retrorreflectivos con aristas cubicas 30 triangulares de la pelfcula prismatica (108) funcionan para permitir que pase la mayor parte de la radiacion de infrarrojos (p. ej., una transmision de doble pase de un 74 % a un 100 %) y bloquear sustancialmente la luz visible, que proporciona a la pelfcula un aspecto de oscuridad. Estos aspectos de la invencion se analizaran mas adelante.
Las fuentes puntuales (111a, 111b y 113a, 113b) de las fuentes de radiacion dual (110, 112) estan dispuestas de 35 forma simetrica a lo largo de un eje horizontal H1 a cada lado de las lentes (115 y 116), respectivamente (como se muestra en la figura 2), por motivos que seran aparentes posteriormente. El eje H1 es coplanar con el eje longitudinal H2 de la pelfcula prismatica (108). Las lentes (115 y 116) estan ademas dispuestas en frente de las camaras (117, 118), respectivamente. Las lentes (115 y 116) enfocan la radiacion retrorreflectada a una imagen que captura el dispositivo de las camaras (117 y 118). Las fuentes puntuales (111a, 111b y 113a, 113b) estan colocadas 40 a una distancia x de las lentes (115, 116) como se muestra en la figura 2. En el modo de realizacion preferente, la distancia x se encuentra preferentemente entre 1 y unos 6 milfmetros para las pantallas tactiles cuyo lado mas largo abarca entre unas 17 a unas 30 pulgadas por motivos que se analizaran de forma detallada mas adelante. Mas preferentemente, la distancia x se encuentra entre unos 2 y unos 4 milfmetros para las pantallas tactiles de dichos tamanos. Las camaras (117, 118) pueden ser camaras de escaneado de lfneas y/o camaras de escaneado de 45 zonas. La imagen que captura el dispositivo de las camaras (117, 118) puede incluir un sensor de dispositivo acoplado a una carga (CCD) que se compone de un conjunto de elementos fotosensibles (p. ej., pfxeles). Una camara de escaneado de lfneas adquiere por lo general una imagen en una sola lfnea de pfxeles. Una camara de escaneado de zonas, como una camara convencional, incluye un sensor de CCD (normalmente de forma rectangular) de pfxeles que genera marcos bidimensionales correspondientes a la longitud y anchura de la imagen 50 adquirida. La radiacion reflejada atraviesa las lentes correspondientes (p. ej., lente 115 o lente 116, en funcion de la ubicacion de la fuente de radiacion) y forma una imagen de un objeto detectado por el sensor de CCD. El sensor de CCD convierte la radiacion detectada en una matriz de diodos de fotograffa en una senal electrica y produce la cantidad medida. Una sola lfnea de escaneado de una camara de escaneado de lfneas puede por lo general considerarse como un mapeo unidimensional del brillo relativo a cada punto de una lfnea observada. Un escaneado 55 lineal genera una lfnea que muestra en el eje Y el brillo de cada punto en niveles de gris (p. ej., de 0 a 255 niveles para un sensor de CCD de 8 bits o de 0 a 1023 para un sensor de CCD de 10 bits). Los resultados de las camaras (117, 118) se pueden procesar con una unidad de control (119). La unidad de control (119) incluye un procesador digital que procesa las senales de salida recibidas de las camaras en senales indicativas de la posicion de las coordenadas X e Y del objeto (109) a traves de un algoritmo de paralaje. Una persona normalmente experta en la
materia apreciara inmediatamente que un escaneado tornado de un area de la camara generara un mapeo bidimensional del brillo relativo a cada punto del area observada.
El funcionamiento del sistema de deteccion de posicion (100) se entiende mejor con referencia a las figuras 1 y 2, 5 que se explicaran en primer lugar con referencia a la fuente de radiacion dual (110). La fuente de radiacion dual (110) emite dos haces de radiacion de infrarrojos de su pareja de fuentes puntuales (111a, 111b). El campo de vision (104) tiene una pelfcula prismatica (108) a lo largo de tres lados del marco (106), donde se dirigen las dos fuentes puntuales (111a, 111b). Los dos haces diferentes de radiacion de infrarrojos generados por las fuentes puntuales (111a, 111b) chocan con un objeto (109) interpuesto en el campo de vision (104) en diferentes angulos 10 debido a su desplazamiento 2x entre si, creando dos sombras del objeto (109) situadas a cada lado del objeto (109). Los dos haces de radiacion de infrarrojos que chocan con la pelfcula prismatica (108) se reflejan de nuevo a la camara de escaneado de lfneas (117). La radiacion de infrarrojos pasa a traves de la lente (115) a la camara de escaneado de lfneas (117), que a su vez enfoca una imagen en el CCD de la camara que incluye una imagen del objeto interpuesto (109) y las sombras situadas a cada lado.
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La separacion entre el objeto (109) y las sombras situadas a cada lado a lo largo del eje horizontal H1 es linealmente proporcional a la distancia entre el objeto (109) y las fuentes de luz puntuales (111a, 111b), que es mas grande cuando el objeto (109) esta mas cerca de las fuentes de luz puntuales (111a, 111b) y mas pequena cuando el objeto (109) esta mas lejos. La distancia de separacion de las sombras situadas a cada lado tambien es proporcional a la 20 distancia 2x entre las fuentes de luz puntuales (111a, 111b). La distancia entre el objeto (109) y la parte frontal de la lente (115) se puede calcular con precision su la distancia 2x se conoce a traves de un algoritmo de paralaje a partir de la separacion observada entre el objeto (109) y las sombras situadas a cada lado. La camara de escaneado de lfneas proporcional genera una imagen de lfneas correspondiente a la imagen a lo largo del eje longitudinal H2 de la pelfcula prismatica (108), que tiene un valor de brillo digitalizado que depende de la resolucion de la camara de 25 escaneado de lfneas para los distintos puntos situados a lo largo de la lfnea del escaner. Para cualquier posicion en la imagen de lfneas que no recibe radiacion se genera un valor logico 0. Por ejemplo, si un objeto opaco (109), como un lapiz o un dedo humano, entra en el campo de vision, se emite una sombra en la lente y la camara de escaneado de lfneas correspondiente, lo que tiene como resultado que no se detecte ninguna carga o una carga muy debil por la camara de escaneado de lfneas para ese pixel en particular o area de pfxeles. En lugares en los que se detecta la 30 radiacion, esta descarga un sensor de CCD correspondiente asociado a la camara de escaneado de lfneas, que genera un valor de senal sustancialmente mayor en funcion de la resolucion de la camara de escaneado de lfneas. La combinacion de la imagen del objeto (109) y las sombras situadas a cada lado genera una cafda o depresion en la senal de la imagen generada por la camara (117) (o incluso tres cafdas o depresiones discretas) cuya amplitud a lo largo del eje H2 se puede convertir en una distancia entre el objeto 109 y las fuentes de radiacion puntuales 35 (111a, 111b) por el procesador digital del circuito de control (119) a traves de un algoritmo de paralaje (o una tabla de consulta generada por dicho algoritmo). Ademas, el angulo e1 se puede determinar por el procesador digital del circuito de control (119) a partir de la ubicacion del punto medio de la cafda (o grupo de cafdas) a lo largo del eje horizontal del CCD de la camara (117). Por lo tanto, la ubicacion de un solo objeto interpuesto (109) se puede determinar completamente pro una sola camara (117) en combinacion con la fuente de radiacion dual (110) y el 40 procesador digital del circuito de control (119). Aunque la determinacion puede al principio estar en coordenadas polares, la conversion a coordenadas cartesianas X, Y se implementa facilmente. Ademas, si se proporciona una combinacion de dos fuentes de radiacion dual (110, 112) y camaras de escaneado de lfneas (117, 118) como se muestra en la figura 1 y se utilizan simultaneamente, la posicion X e Y de dos objetos interpuestos simultaneamente puede ser determinada sin ambiguedades, puesto que solo se necesita una combinacion de camara y fuente de luz 45 dual para determinar las coordenadas X, Y de un solo objeto interpuesto.
La pelfcula prismatica (tambien denominada en el presente documento pelfcula retrorreflectiva) (108) se analizara a continuacion. Con referencia a la figura 3, se muestra una pelfcula prismatica de ejemplo en la vista transversal. La pelfcula prismatica (108) incluye un primer sustrato (120) que tiene una primera superficie (122) y una segunda 50 superficie (124). La primera superficie (122) (tambien denominada superficie frontal) de la pelfcula prismatica (108) es por lo general plana (y normalmente lisa). La segunda superficie (124) tambien es por lo general plana y esta fijada a un segundo sustrato (126).
El segundo sustrato (126) tiene una primera superficie (128) y una segunda superficie (130). Como se muestra en la 55 figura 3, la primera superficie (128) del segundo sustrato (126) es por lo general plana (y normalmente lisa) y por lo general se enfrenta a la segunda superficie (124) del primer sustrato (120). La segunda superficie (130) del segundo sustrato (126) tambien es por lo general plana y esta fijada a un sustrato retrorreflectivo (132).
El primer y segundo sustratos (120, 126) pueden comprender un material, como un polfmero, que tenga un alto
modulo de elasticidad. El polfmero se puede seleccionar entre una gran variedad de polfmeros, incluidos, sin caracter exhaustivo, policarbonatos, poliesteres, poliestirenos, poliacrilatos, copolfmeros de estireno-acrilonitrilo, uretanos, acrflicos y esteres, esteres de celulosa, nitritos insaturados de etileno, acrilatos de epoxi rfgida, acrflicos y similares, siendo preferentes los polfmeros acrflicos y policarbonatos. Preferentemente, el primer y segundo 5 sustratos son de color y/o tienen un tinte distribuido de manera uniforme en el primer y segundo sustratos. En uno de los modos de realizacion, el primer sustrato (120) tiene un tinte rojo distribuido y el segundo sustrato (126) tiene un tinte azul distribuido. En otro modo de realizacion, el primer sustrato (120) tiene un tinte azul distribuido y el segundo sustrato (126) tiene un tinte rojo distribuido. Tanto el primer como el segundo sustrato (120, 126) tienen un tinte distribuido de manera uniforme. Una persona normalmente experta en la materia apreciara inmediatamente que 10 aspectos de la presente invencion incluyen la utilizacion de cualquier color o combinacion de colores que se desee para obtener la funcionalidad deseada, aspecto estetico, etc., explicado en el presente documento. Por ejemplo, los sustratos (120, 126) pueden tener diferentes tintes de color distribuidos.
Los sustratos se eligen preferentemente para sean altamente transparentes en longitudes de onda infrarrojas y no 15 transparentes en longitudes de onda visibles, lo que proporcionara un aspecto sustancialmente negro. El fondo brillante proporcionado por la pelfcula esta preferentemente fabricado para ser lo mas brillante y uniforme que sea razonablemente posible, a fin de permitir la deteccion de un objeto (109) en el campo de la pelfcula prismatica (108) -p. ej., el campo de vision (104)-.
20 El sustrato retrorreflectivo (132) tiene una primera superficie (134) y una segunda superficie (136). Como se muestra en la figura 3, la primera superficie (134) es por lo general plana (y normalmente lisa) y por lo general se enfrenta a la segunda superficie (130) del segundo sustrato (126). La segunda superficie (136) incluye o define de cualquier otra forma una pluralidad de elementos retrorreflectivos con aristas cubicas (140) y se puede enfrentar con un adhesivo (143) para su uso en una aplicacion. El sustrato retrorreflectivo (132), que incluye los elementos con aristas 25 cubicas (140) formados en el mismo, puede comprender un material de plastico transparente, como un polfmero, que tenga un alto modulo de elasticidad. El polfmero se puede seleccionar entre una gran variedad de polfmeros, incluidos, sin caracter exhaustivo, policarbonatos, poliesteres, poliestirenos, poliacrilatos, copolfmeros de estireno- acrilonitrilo, uretanos, esteres acidos acrflicos, esteres de celulosa, nitritos insaturados de etileno, acrilatos de epoxi rfgida, acrflicos y similares, siendo preferentes los polfmeros acrflicos y policarbonatos.
30
La pelfcula prismatica de la figura 3a, proporciona una pelfcula de una sola capa por oposicion a la pelfcula de multiples capas como se muestra en las figuras 3 y 4. Por motivos de comodidad, se usan numeros de referencia similares en la descripcion del modo de realizacion de la figura 3a. Una pelfcula prismatica de ejemplo (108) se muestra en la vista transversal. El sustrato retrorreflectivo (132) tiene una primera superficie (134) y una segunda 35 superficie (136). Como se muestra en la figura 3a, la primera superficie (134) es por lo general plana (y normalmente lisa). La segunda superficie (136) incluye o define de cualquier otra forma una pluralidad de elementos retrorreflectivos con aristas cubicas (140) y se puede enfrentar con un adhesivo (143) para su uso en una aplicacion. El sustrato retrorreflectivo (132), que incluye los elementos con aristas cubicas (140) formados en el mismo, puede comprender un material de plastico transparente, como un polfmero, que tenga un alto modulo de elasticidad.
40
En otro modo de realizacion ilustrado en la figura 4, el primer y segundo sustratos (120, 126) se pueden sustituir por un unico sustrato (150). El sustrato (150) tiene una pelfcula de una sola capa de tinte para absorber la luz visible con una superficie frontal (152) y una superficie opuesta posterior (154). La superficie posterior (154) se enfrenta al sustrato retrorreflectivo (132), como se describe anteriormente con respecto al segundo sustrato. La superficie frontal 45 (152) es por lo general lisa. En uno de los modos de realizacion, el sustrato (150) es de color negro. Las ventajas
asociadas a una unica capa de tinte son el hacer la estructura de pelfcula general mas fina y aumentar la
uniformidad de la transmision a traves de la capa unica de tinte (150).
En un modo de realizacion de ejemplo, el sustrato retrorreflectivo (132), que incluye los elementos con aristas 50 cubicas formados en el, se compone de acrflico, p. ej., un material acrflico que tenga un fndice de refraccion de
aproximadamente 1,49. Naturalmente, se pueden emplear otros materiales adecuados que tengan un fndice de
refraccion mayor o menor sin alejarse del ambito de la presente invencion. Los elementos con aristas cubicas se pueden formar dentro o como parte integral del sustrato usando, por ejemplo, cualquiera de los procedimientos descritos en las patentes de Estados Unidos n°. 6.015.214 (RE 40.700) y 6.767.102 (RE 40.455) (asignadas al 55 mismo cesionario que la presente solicitud).
Tal y como se describe mas detalladamente a continuacion, el fndice de refraccion del sustrato, el tamano y la inclinacion de los elementos con aristas cubicas se pueden seleccionar para proporcionar la retrorreflectividad y la uniformidad que se deseen. Aunque la presente invencion se describe en relacion con elementos con aristas cubicas
que se forman fntegramente como parte del sustrato, se debe tener en cuenta que la presente invencion es aplicable a elementos con aristas cubicas que se formen por separado (p. ej., mediante fundicion o moldeado) a partir del sustrato y se unan al mismo.
5 La pluralidad de elementos con aristas cubicas (140) estan metalizados (142) con un metal adecuado, como el aluminio, la plata, el nfquel, el oro o similares. Dicha metalizacion se puede proporcionar depositando (p. ej., pulverizando o depositando al vacfo) una pelfcula de metal sobre las superficies de los elementos con aristas cubicas. El lado de las aristas cubicas metalizado del sustrato se puede cubrir o incrustar de cualquier otra forma en un adhesivo (143) (para formar, por ejemplo, un producto similar a las cintas de visibilidad). La metalizacion de los 10 elementos con aristas cubicas permite limpiar la pantalla que no admite contaminantes ni humedad que pueden tener efectos nocivos en la retrorreflectividad de la pelfcula retrorreflectiva (108).
Con referencia ahora a las figuras 5 a 8 y con referencia continua a la figura 3, la pelfcula retrorreflectiva (108) incluye una pluralidad de elementos con aristas cubicas (140) (figura 3) que estan dispuestos o formados como un 15 conjunto (200) (figura 5). Cada elemento con aristas cubicas (140) esta formado por tres caras sustancialmente pero no completamente perpendiculares (202) que se encuentran en un vertice (204). Las caras se entrecruzan en los bordes diedros (206). Los angulos de los bordes diedros (206) entre las caras entrecruzadas (202) se conocen comunmente como angulos diedros. En un elemento con aristas cubicas geometricamente perfecto, cada uno de los tres angulos diedros tiene exactamente 90 °. No obstante, en la presente invencion, un patron especffico de errores 20 se incorpora deliberadamente a dos de los tres angulos diedros con el fin de aumentar el brillo de la radiacion detectada retrorreflectada a lo largo del eje longitudinal de la pelfcula prismatica (108), como se describira en detalle mas adelante.
Como se muestra en la figura 6, cada elemento con aristas cubicas (140) tiene una forma de cubo triangular con tres 25 bordes de base (210). En el presente modo de realizacion, cada elemento con aristas cubicas (140) tiene forma de cubo triangular isosceles, donde dos de los bordes de base (p. ej., bordes de base con longitudes a y b) tienen aproximadamente la misma longitud. De forma alternativa, uno o varios de los elementos con aristas cubicas (140) pueden tener forma de cubo triangular no isosceles. Dado que los bordes de base (210) del elemento con aristas cubicas (140) son lineales y estan en un plano comun, se define un conjunto de los mismos mediante la interseccion 30 de conjuntos de ranuras. Como se muestra en la figura 5, cada elemento con aristas cubicas (140) se define por tres ranuras en forma de V (212, 214, 216), que pertenecen cada una de ellas a tres conjuntos de ranuras que atraviesan el conjunto (200) segun un patron entrecruzado para formar parejas de elementos con aristas cubicas. Normalmente los tres conjuntos de ranuras estan cortados con la misma profundidad, pero uno o varios conjuntos de ranuras pueden estar desfasados verticalmente (p. ej., corte superficial o profundo con respecto a los demas). Asimismo, uno 35 de los conjuntos de ranuras puede estar desfasado horizontalmente, provocando que la forma de cubo difiera de un triangulo. Dichos cubos se siguen considerando aristas cubicas triangulares y estan dentro del ambito de la presente invencion. En el modo de realizacion mostrado en la figura 6, los lados adyacentes a las caras a y b tienen un angulo de ranura medio de unos 38,5 grados (esto es, 38,5211 grados), mientras que el lado adyacente a las caras c tiene un angulo de ranura medio de unos 28,3 grados (esto es, 28,2639 grados).
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El conjunto (200) se puede duplicar varias veces, por ejemplo, en losetas aproximadamente cuadradas del tamano deseado. En el modo de realizacion preferente, dichas losetas estan dispuestas de forma lineal como se muestra en la figura 7 cuyos ejes longitudinales corresponden al eje longitudinal de la banda de la pelfcula (108) dispuesta alrededor del borde (106) del sistema de deteccion de posicion (100) que se muestra en la figura 1. El laminado con 45 una o varias losetas, todas ellas con la misma orientacion de aristas cubicas, se denomina laminado sin anclar.
En las pelfculas prismaticas, se usa por lo general un elemento con aristas cubicas con al menos otro elemento con aristas cubicas como parte de la pareja y se usa comunmente con un conjunto de dichos elementos. Dicho conjunto se muestra en las figuras 5 a 7, y dicha pareja se muestra transversalmente en la figura 8. Los elementos con aristas 50 cubicas mostrados en las figuras 6 y 8 y repetidos en los conjuntos de las figuras 5 y 7 estan preferentemente inclinados en la direccion mas paralela al borde entre unos 8 ° y 24 °, y estan inclinados de forma mas preferente en la direccion mas paralela al borde entre unos 12 ° y 20 °. En otro modo de realizacion de ejemplo, los elementos con aristas cubicas triangulares estan inclinados entre -10 ° y -6 ° y en otro modo de realizacion entre -15 ° y -6 °. En los modos de realizacion de ejemplo anteriores, cada elemento con aristas cubicas esta inclinado en la direccion mas 55 paralela al borde 15,5 °. Asimismo, cada elemento con aristas cubicas tiene preferentemente una profundidad de cubo de entre unos 0,006 y 0,0055 y mas preferentemente 0,002 y 0,0045 pulgadas. En este modo de realizacion de ejemplo, cada elemento con aristas cubicas tiene una profundidad de cubo de 0,00325 pulgadas.
Como se ha descrito anteriormente, un aspecto de la presente invencion esta dirigido a proporcionar una pelfcula
retrorreflectiva que tiene un alto valor de brillo. En consecuencia, se usa el laminado prismatico altamente reflectivo para lograr este objetivo. No obstante, la eleccion del laminado prismatico compromete potencialmente el requisito de uniformidad. La geometrfa de un pantalla tactil tfpica es de tal forma que los angulos de entrada abarcan desde 0 hasta 60 grados. Una persona normalmente experta en la materia apreciara inmediatamente que se trata de un 5 rango muy amplio en el que conservar un brillo uniforme con laminado prismatico. Dado que los angulos de observacion tambien varfan, debe prestarse especial atencion a la hora de seleccionar la geometrfa y el tamano del cubo a fin de lograr una combinacion de alto brillo y buena uniformidad.
Para las aplicaciones de laminado prismatico, los prismas de aristas cubicas triangulares son los mas comunmente 10 utilizados, ya que se pueden mecanizar directamente en un sustrato empleando tecnicas convencionales de direccion o torneado con punta de diamante. Se ha desarrollado un algoritmo para simular la uniformidad y el brillo de la senal en funcion de la geometrfa y el tamano para aristas cubicas triangulares isosceles cortadas con las mismas profundidades de ranura. Para estas aristas cubicas, la geometrfa y el tamano se determinan completamente con dos parametros: inclinacion del cubo y profundidad del cubo. Una persona normalmente experta 15 en la materia apreciara inmediatamente que son posibles otros tipos de aristas cubicas triangulares, incluidos, por ejemplo, triangulos escalenos y cortes de dos o tres niveles de los conjuntos de ranuras. En estos casos, no es la combinacion de inclinacion del cubo/profundidad del cubo en sf la que determina la uniformidad y el brillo de la senal, sino mas bien el tamano de apertura activo para cada direccion de la luz incidente.
20 El solicitante ha observado que el brillo de la imagen de un objeto interpuesto (109) y las sombras situadas a cada lado generadas por las fuentes de radiacion dual (110, 112) se puede aumentar si los errores e1, e2 y e3 de un patron en particular se incorporan deliberadamente a los angulos diedros normalmente de 90 ° entre las caras de las aristas cubicas.
25 El patron de errores e1, e2 y e3 que forma parte de la presente invencion se entiende mejor en relacion con la figura 9, que muestra un solo elemento con aristas cubicas provisto de tres caras triangulares (202a, 202b y 202c). Tal y como se describe en relacion con la figura 6, estas caras (202a, 202b y 202c) se entrecruzan para formar tres bordes sustancialmente diedros (206) y tres angulos sustancialmente diedros e1, e2 y e3 que representan los angulos entre las caras (202b, 202c; 202a, 202c y 202a, 202b) respectivamente. En las aristas cubicas de la 30 invencion, los angulos diedros incluyen cada uno un patron de errores o diferencias e1, e2 y e3 respecto al valor idoneo de 90 ° de forma que e1 « e2. y e3 « 0. Preferentemente, |e1| y |e2| son > 0,033 ° (o 2 minutos) y |e3| < 0,033 ° (o 2 minutos). De forma mas preferente, |e1| y |e2| se encuentran entre unos 0,035 ° y 0,10 °, y entre unos 0,03 ° y 0,20 ° y |e3| es de unos 0 °. En el modo de realizacion preferente, |e1| y |e2| tienen ambos 0,063 ° (o 3,8 minutos) mientras que |e3| tiene 0 °. En otro modo mas de realizacion preferente, e1 y e2 * 0; (e1 + e2)/2 > 0,03 ° y 35 de forma aun mas preferente (e1 + e2)/2 > 0,05 °. En otro modo mas de realizacion, e3 < 0,03 ° y de forma mas preferente, e3 < 0,015 °. En otro modo de realizacion, |e1 - e2| < 0,06 ° y de forma mas preferente |e1 - e2| < 0,03 °.
Una forma de lograr este conjunto de errores es cortar las ranuras en V que forman las caras opuestas (202c) de los elementos con aristas cubicas adyacentes a un angulo que tenga el efecto de aumentar o reducir los angulos 40 diedros en 0,063 °. Estas ranuras en V corresponden a las ranuras en V horizontales del conjunto de aristas cubicas mostradas en las figuras 5 y 7. No obstante, dicha tecnica proporcionarfa a todas las aristas cubicas un patron de errores que tendrfan el mismo signo, es decir, e1 y e2 serfan todos positivos o todos negativos, y el solicitante ha observado que la inclusion de los dos conjuntos de errores positivos y negativos reducirfa ventajosamente la sensibilidad del rendimiento de la pelfcula a las variaciones de angulo diedro que pueden surgir durante el proceso 45 de fabricacion. Un procedimiento para lograr ambos conjuntos positivo y negativo de errores de angulo diedro es el siguiente. El cortador usado para cortar las ranuras horizontales a lo largo de los lados cortos de los triangulos mostrados en las figuras 5 y 7 esta inclinado en una direccion. Esto provoca un aumento en e1 y e2 en los elementos con aristas cubicas en un lado del cortador, y una reduccion correspondiente en e1 y e2 en los elementos con aristas cubicas en el otro lado del cortador. Este cortador inclinado se usa para cortar una ranura sf y otra no. A 50 continuacion, el sustrato se gira 180 ° y las ranuras que faltan se cortan. Esto proporciona al conjunto de aristas cubicas resultantes filas alternas de aristas cubicas donde e1 y e2 tienen +0,063 ° y -0,063 °, respectivamente.
Una comparacion de los diagramas de puntos mostrados en las figuras 10A-10H con los de las figuras 11A-11D muestran que un conjunto de aristas cubicas inclinadas 0 °, 16 ° y -8 ° mas paralelas al borde y con el patron de 55 errores e1, e2 y e3 de la invencion contiene ventajosamente la difusion de luz lo maximo posible en el plano de la pantalla tactil. Cuando una arista cubica se expone a una fuente puntual de luz, cada una de las tres caras de las aristas cubicas genera dos puntos retrorreflectados como resultado del hecho de que parte de la luz reflejada desde cada cara se refleja a su vez desde cada una de las otras dos aristas cubicas. Las figuras 10A-10H son diagramas de puntos de aristas cubicas convencionales inclinadas a 0 ° y 60 ° para los angulos de entrada (beta) de 0 ° y 60 °,
donde todos los angulos diedros tienen 90 ° (es decir, el = e2 = e3= 0 °). Las figuras 10A-10H muestran que, para todas las combinaciones de inclinacion y angulo de entrada, los seis puntos retrorreflectados de las superficies de aristas cubicas se retrorreflejan con precision 180 ° de nuevo a la fuente puntual de luz de forma que todos convergen hacia las mismas coordenadas x, y. Por el contrario, como se muestra en las figuras 11A- 11D, cuando 5 un patron de errores de angulo diedro e1= 6 min. e2= 6 min. y e3 = 0 se introduce en las aristas cubicas, las tres caras de las aristas cubicas no retrorreflejan los seis puntos exactamente 180 ° con respecto a la fuente puntual, sino que en lugar de ello retrorreflejan cuatro de los seis puntos en puntos divergentes (basicamente 0,4 °) a lo largo del eje x. Los dos puntos restantes se comprimen mas hacia el eje x cuando la arista cubica = 16 °. Dado que el eje x corresponde al plano de la pantalla tactil, las figuras 11A-11D muestran que las aristas cubicas que incorporan el 10 patron de errores de angulo diedro y la inclinacion de la invencion contienen ventajosamente la difusion de la luz lo maximo posible en el plano de la pantalla tactil.
Las figuras 12A-12F y 13A-13F representan los patrones retrorreflectados previstos de luz cuando se tiene en cuenta la difraccion. Las figuras 12A, 12C, 12E, 13A, 13C y 13E son diagramas de patron de luz para aristas cubicas 15 convencionales inclinadas a 0 ° y 60 ° para los angulos de entrada (beta) de 0 ° y 60 °, donde todos los angulos diedros tienen 90 ° (es decir, e1 = e2 = e3= 0 °). Las figuras 12B, 12D, 12 F, 13B, 13D y 13F muestran las diferencias en los diagramas de patron de luz de dichas aristas cubicas cuando un patron de errores de angulo diedro e1= 6 min. e2= 6 min. y e3 = 0 se introduce en ellas. Por lo general, la luz retrorreflectada se concentra mas a lo largo del eje x, como se ve mejor con respecto a las figuras 13B, 13D y 13F. Una comparacion de estos 20 diagramas confirma las conclusiones alcanzadas respecto a las figuras 10A-11D y las figuras 11A-11D, esto es, que las aristas cubicas que incorporan el patron de errores de angulo diedro y la inclinacion de la invencion contienen ventajosamente la difusion de la luz lo maximo posible en el plano de la pantalla tactil.
Como se muestra en las figuras 13B, 13D y 13F la pelfcula prismatica sin anclar incluye una pluralidad de elementos 25 retrorreflectivos con aristas cubicas triangulares en los que la fuente de luz, cuando se refleja, produce un patron de luz que tiene una difusion horizontal mayor que la difusion vertical. La difusion horizontal es al menos 1,5 veces mayor en los angulos de entrada de 0 ° y 60 ° y la devolucion total de luz a 60 ° es de al menos un 10 % de la devolucion de luz a 0 ° y en algunos casos superior al 30 %.
30 Por ultimo, la figura 14 es un grafico de ejemplo de una senal de la camara para diferentes tamanos de pantalla con una relacion de aspecto de 16/9. Como se puede ver en el grafico, para las pantallas de tamanos de 17 pulgadas, 19 pulgadas, 22 pulgadas, 26 pulgadas y 30 pulgadas, la intensidad minima de la senal nunca desciende por debajo de unos 2,0 mientras que la intensidad maxima de la senal puede ser de hasta 30,0 en un angulo de observacion de 90 °. Por lo tanto, el material retrorreflectivo de la invencion proporciona una retrorreflexion suficiente en un angulo 35 de 90 ° como para generar una senal facilmente detectable en las camaras usadas en el modo de realizacion preferente.
Por lo tanto se vera de acuerdo con la presente invencion que se ha proporcionado una pelfcula prismatica altamente ventajosa para su uso con pantallas tactiles y sistemas de deteccion de posicion.
40

Claims (10)

  1. REIVINDICACIONES
    I. Una pelfcula prismatica (108) para un sistema de deteccion de posicion, que comprende:
    una pelfcula prismatica sin anclar (108) que un sustrato retrorreflectivo (132) que incluye una pluralidad de 5 elementos retrorreflectivos con aristas cubicas triangulares (140) dispuestos en un conjunto (200); los elementos retrorreflectivos con aristas cubicas (140) tienen errores de angulo diedro e1, e2 y e3 de forma que e1 « e2 * 0 y e3 « 0, y donde el conjunto (200) comprende filas alternas de elementos retrorreflectivos con aristas cubicas triangulares (140) en las que los errores de angulo diedro e1 y e2 son positivos y negativos, respectivamente.
    10 2. La pelfcula prismatica de la reivindicacion 1 comprende ademas una capa metalizada (142) dispuesta
    sobre al menos una parte de los elementos retrorreflectivos con aristas cubicas (140).
  2. 3. La pelfcula prismatica de la reivindicacion 1, donde dicha pluralidad de elementos con aristas cubicas triangulares (140) estan inclinados entre unos 12 ° y 20 ° o donde dicha pluralidad de elementos con aristas cubicas
    15 triangulares (140) estan inclinados mas paralelos al borde.
  3. 4. La pelfcula prismatica de la reivindicacion 1, donde aproximadamente la mitad de la pluralidad de los elementos retrorreflectivos con aristas cubicas triangulares tienen errores de angulo diedro e1 y e2 entre unos 0,03° y 0,20 °, y la otra mitad de la pluralidad de los elementos retrorreflectivos con aristas cubicas triangulares tienen
    20 errores de angulo diedro e1 y e2 entre unos -0,03 ° y -0,20 °.
  4. 5. La pelfcula prismatica de la reivindicacion 1, donde dichos elementos retrorreflectivos con aristas cubicas triangulares (140) tienen una profundidad de cubo de entre unos 0,002 y 0,0055 pulgadas o donde el primer sustrato (120) se ha tintado con un tinte de infrarrojos y aparece negro a la luz visible.
    25
  5. 6. La pelfcula prismatica de la reivindicacion 2, donde la pelfcula (108) es transparente para la luz de infrarrojos, pero no es transparente para la luz visible o donde la capa metalizada (142) esta formada de una de aluminio y oro.
    30 7. La pelfcula prismatica de la reivindicacion 1 donde |e1 - e2| /2 > 0,03 ° o donde |e1 - e2| /2 > 0,05 ° o
    donde e3 < 0,05 ° o donde e3 < 0,025 ° o donde e1 - e2 < 0,06 ° o donde e1 - e2 < 0,03 °.
  6. 8. La pelfcula prismatica de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, donde una fuente de luz cuando se refleja produce un patron de luz que tiene una difusion horizontal mayor que la difusion vertical en los angulos de
    35 entrada de 0 ° y 60 °.
  7. 9. Una pelfcula prismatica como la descrita en la reivindicacion 8, donde la difusion horizontal es al menos 1,5 veces mayor en los angulos de entrada de 0 ° y 60 °.
    40 10. Una pelfcula prismatica como la descrita en las reivindicaciones 8 o 9, donde la devolucion total de luz
    a 60 ° es al menos un 10 % de la devolucion de luz a 0 ° o donde la devolucion total de luz a 60 ° es al menos un
    30 % de la devolucion de luz a 0 °.
    II. Un sistema de deteccion de posicion (100) que comprende:
    45 una camara (117, 118) colocada para recibir radiacion electromagnetica que atraviesa un area de deteccion (104) que genera una senal representativa de una imagen;
    una fuente (110, 112) de radiacion electromagnetica colocada de forma adyacente a dicha camara (117, 178) para producir una radiacion electromagnetica que se superpone sobre al menos una parte de un area de deteccion (104), y
    50 una pelfcula prismatica (108) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10 colocada a lo largo de la periferia de al menos una parte del area de deteccion (104) que retrorrefleja dicha radiacion electromagnetica desde dicha fuente (110, 112) a dicha camara (117, 118).
  8. 12. El sistema de la reivindicacion 11, donde la fuente (110, 112) de radiacion electromagnetica es un 55 emisor de IR y/o donde |e1| y |e2| se encuentran entre unos 0,03 ° y 0,20 °.
  9. 13. El sistema de la reivindicacion 11, donde dichos elementos retrorreflectivos con aristas cubicas triangulares (140) tienen una profundidad de cubo de entre unos 0,002 y 0,0055 pulgadas.
  10. 14. El sistema de deteccion de posicion (100) de cualquiera de las reivindicaciones 11 a 13, donde la
    fuente de radiacion se refleja produce un patron de luz que tiene una difusion horizontal mayor que la difusion vertical en los angulos de entrada de 0 ° y 60 °.
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