RU95142U1

RU95142U1 - MULTI-TOUCH DISPLAY DEVICE

Info

Publication number: RU95142U1
Application number: RU2010103985/22U
Authority: RU
Inventors: Артур Талантович Исманов; Анатолий Юрьевич Чуриков; Сергей Владимирович Валов
Original assignee: ФГОУ ВПО Российский государственный университет имени Иммануила Канта (РГУ им. И. Канта); Артур Талантович Исманов; Анатолий Юрьевич Чуриков; Перевозов Александр Сергеевич
Priority date: 2010-02-05
Filing date: 2010-02-05
Publication date: 2010-06-10

Abstract

Мультисенсорное дисплейное устройство, включающее панель (экран), источники света в виде ИК-светодиодов, проектор для построения изображения на поверхности панели и камеру для регистрации изображения, отличающееся тем, что устройство оснащено дополнительным источником подсветки и дополнительной камерой регистрации изображения, а панель выполнена состоящей из 2 слоев, нижний из которых выполнен из прозрачного материала, например акрила с микрозеркалами в структуре, направляющими свет поступающий с торцов панели вверх, верхний слой служит одновременно диффузором, рассеивающим свет, поступающий от нижней панели, и проекционным экраном, при этом дополнительным источником подсветки являются полупроводниковые лазеры ИК-диапазона, расположенные над панелью и создающие лазерное поле для подсветки контуров объектов, причем диапазон ИК-излучения лазеров отличен от диапазона излучения торцевой подсветки, кроме того, вторая камера служит для регистрации изображения в диапазоне излучения ИК-лазеров. A multisensor display device including a panel (screen), light sources in the form of IR LEDs, a projector for constructing an image on the panel surface and an image registration camera, characterized in that the device is equipped with an additional backlight and an additional image registration camera, and the panel is made up of of 2 layers, the lower of which is made of a transparent material, for example acrylic with micromirrors in the structure, directing light coming from the ends of the panel up, the upper layer is it is simultaneously a diffuser that scatters the light coming from the bottom panel and a projection screen, while an additional illumination source is the infrared semiconductor lasers located above the panel and creating a laser field to illuminate the contours of objects, and the range of infrared laser radiation is different from the radiation range end illumination, in addition, the second camera is used to register images in the radiation range of IR lasers.

Description

Предлагаемое техническое решение относится к области электроники, в частности, к мульти-сенсорным дисплейным устройствам.The proposed technical solution relates to the field of electronics, in particular, to multi-touch display devices.

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.Known technical solution according to the application US - US 2007/0046625 on "Input method for the surfaces of interactive displays", decl. 08/31/2005, publ. 03/01/2007, NKI 345-156, IPC 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.The known method is carried out using a special device. The latter contains: an interactive surface for tracking objects interacting with it, and a projection system. The interactive surface consists of recording cameras and an infrared illumination system. The projection system includes a projector and a mirror.

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.The disadvantages of the known device can, in our opinion, include its limited functionality, since the system is able to see mainly objects with good reflectivity in the infrared range. To identify other objects, it becomes necessary to apply special labels or stickers to them. For accurate registration of the fingers, their tight contact with the surface is necessary, which causes discomfort for the operator when the fingers move on the surface due to the appearance of the friction effect.

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.Closest to the technical nature of the proposed device is a "Touch multi-touch display based on the effect of the violation of the total internal reflection of light in an optical waveguide", according to the application US - US 2008/0029691, stated. 08/03/2007, publ. 02/07/2008, NKI 250-224, 250-221, IPC 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.The known device includes: a panel (display), light sources in the form of IR illumination, located at the ends of the panel, a projector for constructing images on the surface of the panel, as well as a camera for recording objects on the surface of the panel in contact with the surface of the panel.

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.The disadvantages of the device adopted by us for the prototype, as in the first case, include the limited functionality of the device, since with the device you can only register fingers and objects of pinpoint impact, such as a pen or pencil, which excludes interactive use other items. In addition, since an additional polymer layer is applied to the surface of the panel, it is necessary to exert significant pressure on this surface to successfully identify objects. When the fingers move on such a surface between the fingers and the surface, a significant friction force arises.

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).The main goal of creating our device is to expand its functionality by: providing registration of any objects lying on the surface, determining the shape and texture of these objects, as well as by providing the ability to determine the contents of documents lying on the surface of the panel, ensuring ease of management (for successful registration of the object is sufficient so that the fingers are above the surface of the panel at a distance of 0, 55 mm).

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.This goal is achieved in that a multi-touch display device, including: a panel (screen), light sources in the form of IR LEDs located around the perimeter from the ends of the panel, a projector for constructing images on the surface of the panel, and a camera for recording images, is equipped with an additional IR illuminator and optional image recording camera. Moreover, the panel is made up of 2 layers, the lower layer of which is made of transparent material, with micromirrors in the structure, and the upper one serves simultaneously as a diffuser scattering the light coming from the lower panel and a projection screen. An additional source of illumination is semiconductor IR lasers located above the panel and creating a laser field to illuminate the contours of objects. In this case, the range of infrared radiation of the lasers is different from the range of radiation of the end illumination. Thus, the first camera registers the image in the emission range of the LEDs of the backlight, and the second camera serves to register the image in the radiation range of IR lasers.

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.The introduction of an additional radiation source in the form of infrared semiconductor lasers and an additional camera allows you to: get an additional independent picture of the image of the working surface, increase the resolution of the resulting picture, improve positioning accuracy. The presence of an additional independent picture will allow the separation of the process of registering touches and control gestures and the process of registering the shape and texture of objects, which, in turn, will expand the functionality of the display device, for example, scan a document or determine an object by its shape.

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.The essence of the technical solution is illustrated in the figure, where figure 1 shows the inventive multi - touch display device. The latter includes: panel 1, made of two layers, the bottom of acrylic glass, containing in its structure micromirrors to reflect the light coming from the end of the panel up, a projection screen 2, the function of which is performed by acrylic glass of the upper layer of panel 1, light sources: IR - LEDs 3 of two emission ranges and semiconductor lasers 4 IR radiation located above the panel 1, a camera 5 for recording an image in the radiation range of the end infrared illumination, a camera 6 recording the image in the radiation range of IR lasers creating a laser field 7, IR light rays 8 passing through the bottom panel, objects 9 touching the surface in the laser field, light 11 reflected from objects, projector 12.

Работа устройства осуществляется следующим образом:The operation of the device is as follows:

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.Touching the table, an object (in our case, a finger) falls under the illumination of not only IR LEDs 3 of two emission ranges, but also semiconductor lasers 4 IR radiation located above panel 1. The laser field thickness is 0.55 mm, which makes it possible to highlight an object located 0.55 mm from the surface of the panel. Thus, regardless of the quality of the contact of the object with the surface, the object, including one in motion, will always be highlighted. At the same time, semiconductor lasers 4 IR radiation illuminate the contours of the object, and IR LEDs - the object itself.

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.Touch points are tracked by cameras 5 and 6, operating in the infrared range. At the same time, each of the cameras registers light 11 of a certain wavelength reflected by objects.

Claims

A multisensor display device including a panel (screen), light sources in the form of IR LEDs, a projector for constructing an image on the panel surface and an image registration camera, characterized in that the device is equipped with an additional backlight and an additional image registration camera, and the panel is made up of of 2 layers, the lower of which is made of a transparent material, for example acrylic with micromirrors in the structure, directing light coming from the ends of the panel up, the upper layer is it is simultaneously a diffuser that scatters the light coming from the bottom panel and a projection screen, while an additional illumination source is the infrared semiconductor lasers located above the panel and creating a laser field to illuminate the contours of objects, and the range of infrared laser radiation is different from the radiation range end illumination, in addition, the second camera is used to register images in the radiation range of IR lasers.