中心議題：

• 光學觸摸技術的優缺點
• 光學觸摸新技術的進步

解決方案：

• 新元件和信號處理的改進
• 改進的光學係統設計

光學觸摸技術最初是1970年代CarollTouch公司（現在是EloTouchSystems的一部分）發fa展zhan起qi來lai的de，現xian有you不bu少shao供gong應ying商shang出chu售shou該gai項xiang技ji術shu。和he其qi它ta的de觸chu摸mo技ji術shu相xiang比bi，光guang學xue觸chu摸mo技ji術shu具ju有you很hen多duo優you點dian。工gong業ye界jie的de很hen多duo人ren都dou認ren為wei

，如ru果guo沒mei有you下xia麵mian將jiang要yao提ti到dao的de兩liang個ge相xiang當dang大da的de缺que點dian
，光guang學xue觸chu摸mo技ji術shu現xian在zai已yi經jing成cheng為wei觸chu摸mo技ji術shu的de主zhu流liu。光guang學xue觸chu摸mo屏ping技ji術shu的de最zui新xin發fa展zhan使shi得de光guang學xue觸chu摸mo技ji術shu複fu興xing，為wei其qi成cheng主zhu流liu觸chu摸mo技ji術shu奠dian定ding了le基ji礎chu。

傳統的光學觸摸係統是在顯示器的兩個相鄰斜麵上采用紅外發光(IR)二極管(LED)陣列，並在相對的斜麵邊緣放置光敏元件
，用於分析係統、確定觸摸動作。LED-光傳感元件對在顯示器上形成光束柵格。當物體（例如手指或者鋼筆）chumopingmuzheduanleguangshu，jiuhuizaixiangyingguangchuanganyuanjianchuyinqiguangceliangzhidejianruo。guangchuangandeshuchuceliangzhikeyiyongyuquedingchuchumodiandezuobiao。tongchangkongzhiqishisaomiaoguangchuanganzhenlie，erbushitongshiceliangsuoyoudeguang傳感器
，因此這項技術有時被稱為"掃描IR"。在這項技術的高級版本中，每個光傳感器測量來自不止一個LED的光
，這使得控製器可以補償由於屏上不可移動的碎片而引起的光的阻斷。
　　
這項傳統的光學觸摸技術已經主要用於觸摸市場中的相關領域。過去
，它的廣泛應用由於兩大原因曾經受到限製：技(ji)術(shu)成(cheng)本(ben)比(bi)與(yu)之(zhi)競(jing)爭(zheng)的(de)其(qi)他(ta)觸(chu)摸(mo)技(ji)術(shu)要(yao)高(gao)
，還(hai)有(you)在(zai)亮(liang)環(huan)境(jing)光(guang)下(xia)的(de)顯(xian)示(shi)性(xing)能(neng)問(wen)題(ti)。後(hou)一(yi)個(ge)問(wen)題(ti)是(shi)由(you)於(yu)背(bei)光(guang)源(yuan)放(fang)大(da)了(le)光(guang)傳(chuan)感(gan)元(yuan)件(jian)的(de)背(bei)景(jing)噪(zao)聲(sheng)。在(zai)有(you)些(xie)情(qing)況(kuang)下(xia)
，噪(zao)聲(sheng)大(da)到(dao)無(wu)法(fa)檢(jian)測(ce)到(dao)觸(chu)摸(mo)屏(ping)的(de)LED光，導致觸摸屏的暫時失靈。這個問題在陽光直射下最為顯著，因為陽光在紅外區域分布有大量的能量。

另外
，傳統的光學觸摸技術由於其它的一些技術問題，例如功耗、機械包裝約束
、分辨率的限製導致係統檢測PDA筆等小物體的能力受限等
，而沒有被手持式觸摸屏（例如手機和PDA等）采用。其它技術例如模擬電阻技術由於成本低很多
，主導了移動設備觸摸屏的市場。

但dan是shi光guang學xue觸chu摸mo的de特te性xing還hai是shi可ke取qu的de，代dai表biao了le理li想xiang觸chu摸mo屏ping的de屬shu性xing

，包bao括kuo可ke以yi去qu除chu其qi它ta觸chu摸mo技ji術shu都dou必bi需xu的de顯xian示shi屏ping前qian的de玻bo璃li或huo塑su料liao層ceng。這zhe種zhong覆fu蓋gai層ceng采cai用yong透tou明ming導dao電dian材cai料liao
，例li如ru氧yang化hua銦yin錫xi(ITO)，這會導致顯示屏的光學性能下降。光學觸摸屏的這個優勢對於很多設備、顯示屏供應商來說是極其重要的
，因為設備的售出與使用者的感覺質量相關。

光guang學xue觸chu摸mo的de另ling一yi個ge長chang期qi需xu求qiu的de性xing能neng是shi傳chuan感gan器qi的de數shu字zi輸shu出chu，相xiang比bi之zhi下xia，很hen多duo其qi它ta的de觸chu摸mo係xi統tong是shi依yi賴lai於yu模mo擬ni信xin號hao處chu理li來lai確que定ding觸chu摸mo位wei置zhi。這zhe些xie與yu之zhi競jing爭zheng的de模mo擬ni係xi統tong通tong常chang需xu要yao不bu停ting的de再zai校xiao準zhun，對dui信xin號hao處chu理li（增加了成本和功耗）的要求比較複雜，與數字係統相比精確度相對降低；並且由於操作環境引起更長時間使用後係統失靈。

光學觸摸的另一個關鍵的優點是通常情況下沒有手指、筆或其它被識別硬件的直接接觸。這就減少了觸摸屏由於接觸失敗、老化、pilaoyinqishilingdekeneng。zheyudiyalichumodeyaoqiuyeyouguan。zaiyigeguangxuechumoxitongzhong，zhiyaoyuguangshujiechujiukeyile，buxuyaojiancelilianghuozhechufaxitong。

最後
，光學觸摸可以執行同時觸摸，這是其它觸摸技術難以實現的。盡管同時觸摸在過去沒有被廣泛地發展
，近期由於蘋果iPhone等新設備引起了關注，它讓同時觸摸成為用戶界麵不可或缺的一部分。　　
　　
新元件和信號處理的改進

自從傳統的光學觸摸係統開始發展，關鍵元件如LED、光敏二極管
、CMoS芯(xin)片(pian)在(zai)性(xing)能(neng)上(shang)有(you)了(le)長(chang)足(zu)的(de)發(fa)展(zhan)，成(cheng)本(ben)大(da)大(da)降(jiang)低(di)。產(chan)生(sheng)模(mo)塑(su)光(guang)學(xue)和(he)信(xin)號(hao)處(chu)理(li)算(suan)法(fa)的(de)技(ji)術(shu)也(ye)有(you)了(le)很(hen)大(da)的(de)發(fa)展(zhan)和(he)改(gai)進(jin)。因(yin)此(ci)，傳(chuan)統(tong)光(guang)學(xue)觸(chu)摸(mo)技(ji)術(shu)有(you)了(le)發(fa)展(zhan)，至(zhi)少(shao)與(yu)其(qi)它(ta)也(ye)在(zai)不(bu)斷(duan)發(fa)展(zhan)的(de)觸(chu)摸(mo)技(ji)術(shu)相(xiang)比(bi)保(bao)持(chi)著(zhe)競(jing)爭(zheng)力(li)。
　　
改進的光學係統設計

近期
，EloTouchSystems和IRTouch等公司試圖解決光學觸摸的背景或環境光問題，主要采用改進邊緣（縫隙）設計、光學濾光片和更加複雜的信號處理來增強信噪比。如，紅外LEDkeyitongguotedingpinlvtiaozhi，guangchuanganqideshuchuzhikeyizaigaitedingpinlvxiajietiao。youcilaijiangdiyangguangduiweitiaozhidehongwaiguangdeyingxiang。zhizaoshangshengchengdezuixinchanpinnengchengshou75~100klx的環境光，表明這些技術在降低光學觸摸對日光的敏感度方麵有了不錯的成就。
　　
新型光學觸摸係統
　　
新(xin)元(yuan)件(jian)技(ji)術(shu)和(he)關(guan)鍵(jian)器(qi)件(jian)的(de)成(cheng)本(ben)降(jiang)低(di)使(shi)得(de)大(da)量(liang)嶄(zhan)新(xin)的(de)光(guang)學(xue)觸(chu)摸(mo)係(xi)統(tong)得(de)以(yi)產(chan)生(sheng)。便(bian)宜(yi)和(he)更(geng)尖(jian)端(duan)的(de)光(guang)學(xue)係(xi)統(tong)設(she)計(ji)工(gong)具(ju)的(de)結(jie)合(he)，為(wei)現(xian)有(you)光(guang)學(xue)觸(chu)摸(mo)係(xi)統(tong)的(de)設(she)計(ji)和(he)製(zhi)造(zao)的(de)再(zai)次(ci)提(ti)出(chu)創(chuang)造(zao)了(le)完(wan)善(shan)的(de)條(tiao)件(jian)。

現有兩大類新的光學觸摸係統：一類是取決於光源的
，通過阻斷來檢測觸摸的
；還(hai)有(you)一(yi)類(lei)是(shi)利(li)用(yong)環(huan)境(jing)光(guang)，而(er)與(yu)光(guang)源(yuan)無(wu)關(guan)的(de)。另(ling)外(wai)，這(zhe)些(xie)新(xin)係(xi)統(tong)還(hai)可(ke)以(yi)根(gen)據(ju)規(gui)定(ding)光(guang)束(shu)的(de)遮(zhe)斷(duan)，以(yi)及(ji)通(tong)過(guo)複(fu)雜(za)的(de)信(xin)號(hao)處(chu)理(li)來(lai)確(que)定(ding)顯(xian)示(shi)器(qi)上(shang)方(fang)圖(tu)像(xiang)的(de)觸(chu)摸(mo)點(dian)來(lai)分(fen)類(lei)。本(ben)文(wen)回(hui)顧(gu)了(le)這(zhe)些(xie)新(xin)型(xing)的(de)光(guang)學(xue)觸(chu)摸(mo)係(xi)統(tong)。
　　
Neonode
　　
Neonode采用了傳統的IR觸摸技術，LED以及光敏二極管，關鍵在於將其微型化以用於手持設備。除了將該技術用於其N2手機，Neonode還(hai)將(jiang)它(ta)銷(xiao)售(shou)給(gei)其(qi)他(ta)的(de)設(she)備(bei)製(zhi)造(zao)商(shang)。但(dan)是(shi)還(hai)不(bu)清(qing)楚(chu)該(gai)技(ji)術(shu)是(shi)否(fou)被(bei)其(qi)他(ta)的(de)手(shou)機(ji)銷(xiao)售(shou)商(shang)采(cai)納(na)。該(gai)項(xiang)技(ji)術(shu)的(de)關(guan)鍵(jian)挑(tiao)戰(zhan)在(zai)於(yu)斜(xie)麵(mian)的(de)高(gao)度(du)。很(hen)多(duo)手(shou)機(ji)製(zhi)造(zao)商(shang)不(bu)斷(duan)地(di)嚐(chang)試(shi)製(zhi)造(zao)能(neng)在(zai)頂(ding)麵(mian)齊(qi)平(ping)或(huo)者(zhe)接(jie)近(jin)齊(qi)平(ping)的(de)新(xin)元(yuan)件(jian)，他(ta)們(men)希(xi)望(wang)顯(xian)示(shi)器(qi)盡(jin)量(liang)延(yan)伸(shen)
，盡(jin)量(liang)靠(kao)近(jin)設(she)備(bei)的(de)邊(bian)緣(yuan)（使得顯示器的尺寸和對多媒體功能的體驗都盡可能的大）。

對比NeonodeN2和蘋果iPhone，可以立刻明顯發現iPhone屏幕的表麵是平滑的，而N2手機屏的表麵是凹的。通過對樣品的檢測
，N2的斜高約為1.6mm（包括包裝材料的厚度）；而iPhone的斜高為0（平滑）。其它妨礙Neonode觸摸屏技術在手機市場使用的問題有成本和功耗，都是因為設備中大量的采用光電子元件（LED和光敏二極管）造成的。[page]
　　
對於這項技術及蘋果iPhone的另外一個潛在的挑戰是隻能用手指觸摸的限製。亞洲智能手機製造商更希望能夠采用觸摸筆輸入
，以支持字符識別。NeonodeN2上的光束間隔比較寬，大約每厘米2.5個光束，手指大約能夠覆蓋9個(ge)光(guang)束(shu)交(jiao)叉(cha)點(dian)。這(zhe)能(neng)節(jie)約(yue)能(neng)量(liang)，但(dan)是(shi)使(shi)得(de)觸(chu)摸(mo)筆(bi)在(zai)觸(chu)摸(mo)屏(ping)上(shang)無(wu)法(fa)使(shi)用(yong)。即(ji)使(shi)使(shi)用(yong)大(da)的(de)觸(chu)摸(mo)筆(bi)，由(you)於(yu)分(fen)辨(bian)率(lv)不(bu)夠(gou)
，手(shou)寫(xie)識(shi)別(bie)還(hai)是(shi)無(wu)法(fa)實(shi)現(xian)。相(xiang)比(bi)較(jiao)而(er)言(yan)，用(yong)於(yu)iPhone的導電軌跡間隔相對比較窄，大概每厘米25個(ge)軌(gui)跡(ji)交(jiao)叉(cha)點(dian)。但(dan)是(shi)，即(ji)便(bian)是(shi)投(tou)射(she)式(shi)電(dian)容(rong)性(xing)技(ji)術(shu)的(de)分(fen)辨(bian)率(lv)更(geng)高(gao)

，它(ta)隻(zhi)能(neng)支(zhi)持(chi)手(shou)指(zhi)觸(chu)摸(mo)，限(xian)製(zhi)了(le)觸(chu)摸(mo)筆(bi)或(huo)是(shi)戴(dai)手(shou)套(tao)時(shi)的(de)使(shi)用(yong)。所(suo)以(yi)這(zhe)個(ge)比(bi)較(jiao)結(jie)論(lun)有(you)待(dai)討(tao)論(lun)。
　　
NextWindow、SMART以及其它技術
　　
NextWindow和SMART技術實現了基於照相機的光學觸摸，至少有一個新的開始。

NextWindow的de光guang學xue觸chu摸mo屏ping技ji術shu采cai用yong了le兩liang個ge放fang置zhi在zai顯xian示shi器qi相xiang鄰lin邊bian角jiao上shang的de線xian掃sao描miao照zhao相xiang機ji。照zhao相xiang機ji根gen據ju紅hong外wai光guang源yuan的de截jie斷duan來lai檢jian測ce任ren何he靠kao近jin表biao麵mian物wu體ti的de移yi動dong。由you屏ping表biao麵mian的de一yi個ge平ping麵mian產chan生sheng光guang，並bing由you屏ping三san個ge邊bian上shang的de定ding向xiang反fan射she條tiao（定向反射鏡使得光從入射角沿著平行但相反的路徑反射回來）反射回相機。當手指（或任何物體）觸摸屏幕時
，控製器就分析了相機中的圖像
，觸摸物體位置的三角關係。SMART光學觸摸屏技術使用的是相同的原理，區別在於它用了四個麵掃描照相機。
　　
即使技術上允許光學觸摸技術不需要玻璃觸摸表麵，供應商也不會這樣做，因為需要保護LCD的軟(2H)表麵。這些技術比傳統技術先進在它們的有源器件更少，因此可以減少成本，具有更長的平均失誤間隔時間(MTBF)。NextWindow銷售的觸摸屏的尺寸在12～120in範圍之間

，到目前為止大多數應用於監視器尺寸的顯示屏（例如HPTouchSmart家用電腦），以及用於交互數字簽名的大尺寸顯示。

盡管這項技術具有很高的分辨率和數據傳輸率

，能夠支持觸摸筆的手寫識別；但是，對於小於10in，由於邊界寬度、成本、功耗的考慮不采用掌上反射顯示屏的還無法應用。總的來說，基於相機的光學觸摸技術在近期內還無法應用於移動設備。
　　
PerceptivePixel
　　
紐約大學的研究者最新研製了一種可以同時用10個、20個，甚至更多手指觸摸的大型多處觸摸屏。PerceptivePixel公司的成立，旨在將該項技術商業化——盡管這項技術已經應用於交互性白板、觸摸屏桌、數字牆等領域，所有的這些設備都可以由多人同時操作。

PerceptivePixel技術原理是將紅外LED光引入玻璃或塑料的背投屏上。該技術應用非全內反射(FTIR)，即當手指觸摸玻璃表麵時
，光從手指處散射出去，被垂直於普通玻璃表麵的光學傳感器檢測到。在PerceptivePixel應用中

，光傳感器是投影機旁邊的一個攝像機。因為該技術是為背投顯示屏設計的
，它不能應用在移動設備中。
　　
夏普、東芝-鬆下顯示(TMD)及其它
　　
夏普、TMD以及LG-飛利浦LCD都展示了顯示屏本身作為光傳感器件的光學圖像觸摸係統。這些新型的LCD在每個LCD像素中集成了一個光傳感器件（發光二極管或光敏晶體管），這使得整個顯示屏成為一個大矩陣光傳感器
；加上合適的圖像分析技術，它可以成為觸摸傳感器甚至一個讀卡掃描器。夏普最新展示了320×480像素光傳感分辨率的3.5inLCD。由於固有的數字技術，它具有識別出同時多處觸摸事件的能力。
　　
jiangzhexiangjishuyingyongyuchumopingxuyaomianlindeyigetiaozhanshi
，zaiyougezhongbutongleixinghuanjingguangdeqingkuangxiajinxingxinhaochuli。yuputongdechumopingbutong，gaijishuxuyaofenxiyifufuzadetuxianglaiquerenshifouyouchumofasheng。yuputongdechumopingxiangbi，zhexiangjishuxuyaogengjiaxianjin、昂貴、耗(hao)電(dian)的(de)處(chu)理(li)器(qi)。另(ling)外(wai)，多(duo)種(zhong)背(bei)景(jing)光(guang)的(de)存(cun)在(zai)會(hui)使(shi)得(de)圖(tu)像(xiang)分(fen)析(xi)更(geng)為(wei)複(fu)雜(za)。另(ling)外(wai)一(yi)個(ge)需(xu)要(yao)考(kao)慮(lv)的(de)問(wen)題(ti)是(shi)速(su)度(du)。比(bi)如(ru)說(shuo)，手(shou)寫(xie)識(shi)別(bie)通(tong)常(chang)被(bei)認(ren)為(wei)需(xu)要(yao)至(zhi)少(shao)每(mei)秒(miao)130幀的觸摸識別速度，以避免識別延時。這種處理速度對於基於圖像矩陣
、低功耗的、用於手持設備的觸摸技術來說是一種挑戰。

由於移動設備的顯示屏的尺寸、比例
、分辨率有很多種
，生產商沒有真正的標準。因此
，生產能夠用於任意顯示器的傳感器將帶來高成本，並且需要處理複雜觸摸傳感LCD的NRE。另外，這些LCD可能具有更小的像素-孔徑比，因此與沒有觸摸傳感的類似顯示屏相比亮度可能會低一些。
　　
RPO數字波導觸摸技術
　　
RPO數字波導觸摸(DWT)技術是基於傳統IR係統概念發展而來的光學觸摸係統。這種係統采用1～2個低成本LED，用來從兩個相鄰斜邊提供可控的光源（事實上是一個紅外光平麵），然後在另兩個相鄰的斜邊上，利用聚合物光學波導來將光線引入分立的10m管道進入一個小的光傳感器矩陣。
　　
這項由傳統IR觸摸改進的技術有效地解決了傳統技術所有的缺點。下麵將討論這些缺點。

由於光電器件（LED和傳感器）不再放置在顯示器的斜邊上；與傳統的光學觸摸係統相比
，斜麵高度和寬度對觸摸係統的影響減弱了。RPO展示了在顯示區域外隻有2mm的觸摸係統
，從屏保護（鏡片）到器件外殼的內表麵的側麵高度隻有0.5mm。

DWT因為隻有1~2個LED和1個光傳感器芯片，所以成本要低很多；由於接收端的光學信號進入分立的光導，被光傳感器矩陣的獨立像素分別檢測而具有"數字性"，所以它的分辨率高很多。因此筆檢測和手寫輸入識別成為了可能。

濾波器和孔隙化的發展使得環境光不再是個問題
，因為細小光學波導作為接收管道。

使這項技術成為可能的關鍵是RPO公司改進的低成本光刻印刷聚合物光學波導。這家公司采用類似LCD的處理工具來沉積濕膜
，用直接的光刻圖案處理薄膜
，還有溶劑的改進。這聽起來很簡單
，但是改進聚合物材料和用於生產大量、高強度的高分辨率光導的工藝用了很多年。另外，這個RPO使用的光學係統設計非常複雜，但是在物理係統中簡單、便宜、便於集成。

RPO在DisplayWeek2007上演示了這個係統
，當時用於PDA設備的多重觸摸。DWT現用於高端用戶產品之中。理論上講
，這個係統可以用於任意尺寸的顯示屏
，但是RPO最初是麵向中小型消費類電子和車載顯示器的。
　　
結論
　　
以yi上shang這zhe些xie新xin的de光guang學xue觸chu摸mo技ji術shu都dou可ke以yi在zai廣guang大da且qie持chi續xu發fa展zhan的de觸chu摸mo屏ping市shi場chang中zhong占zhan據ju屬shu於yu自zi己ji的de一yi席xi之zhi地di。排pai除chu所suo有you的de技ji術shu缺que陷xian
，我wo們men可ke以yi預yu測ce光guang學xue觸chu摸mo技ji術shu與yu其qi它ta觸chu摸mo技ji術shu相xiang比bi具ju有you關guan鍵jian的de優you點dian。總zong的de來lai說shuo，這zhe些xie新xin技ji術shu


，如ru果guo都dou歸gui類lei於yu"光學觸摸係統"，最終可以占據觸摸屏市場的一大份。

促進手持式觸摸屏迅猛發展的是蘋果iPhone以及其它智能手機
、GPS手持設備，還有個人多媒體播放器。上麵的這些技術，Neonode、夏普、TMD、RPO目標都很明確，並希望能和現有的電阻和投射式電容性觸摸技術競爭。