FTIR (frustrated total internal reflection)

Frustrated Total Internal Reflection (FTIR) ist eine Technik für berührungsempfindliche Abtasteinrichtungen wie sie in Fingerabdruckscannern, Touchscreens und Multi-Touchscreens eingesetzt wird. FTIR ist eine auf Lichtstreuung und Lichtreflexionen basierende Technik mit der Berührungspositionen auf der Scannerfläche exakt bestimmt werden können.


Das FTIR-Verfahren basiert auf der Änderung des Reflexionswinkels von Licht. Wenn Licht von einem Medium in ein anderes übergeht, ändert sich durch die verschiedenen Brechungsindizes der Reflexionswinkel. Dieses physikalische Prinzip liegt dem FTIR-Verfahren zugrunde, bei dem Licht in einer Acrylscheibe diffus reflektiert wird.

Prinzip der Frustrated Total Internal Reflection (FTIR) ohne und mit Fingerberührung

Prinzip der Frustrated Total Internal Reflection (FTIR) ohne und mit Fingerberührung

Bei der FTIR-Technik wird eine Plexiglasscheibe von den Rändern aus mit Infrarotlicht aus vielen Leuchtdioden bestrahlt. Die IR-Strahlung breitet sich diffus in der Plexiglasscheibe aus, kann aber aus dieser nicht austreten, weil die Grenzwinkelbedingungen zwischen den Brechungsindizes von Plexiglas und Luft dies nicht zulassen. Erst wenn sich die Brechungsindizes an der Oberfläche des Plexiglases ändern, erfährt das Licht einen steileren Reflexionswinkel und tritt aus dem Plexiglas aus. Die Änderung des Brechungsindex an der Plexiglasoberfläche erfolgt durch Berührung, beispielsweise mit einem Finger. Der Medienübergang zwischen Finger und Plexiglas ist ein anderer als zwischen Luft und Plexiglas.

Damit der Anwender sieht wo er das Plexiglas berühren muss, werden ihm die Bedieneroberfläche und die Anwendung auf die Rückseite projiziert. Beim Berühren tritt das Infrarotlicht aus dem Plexiglas aus, wobei die Position des Lichtaustritts von einer Kamera bestimmt wird. Man könnte ebenso den Reflexionswinkel durch Verbiegen einer elastischen Plexiglasscheibe verändern, in dem man mit dem Finger auf diese drückt.

Es gibt mehrere vergleichbare Prinzipien, die mit Lichtdiffusion arbeiten. So hat die Diffused Surface Illumination (DSI) eine spezielle Acrylplatte als Diffusor, die für die gleichmäßige Lichtverteilung innerhalb des Plexiglases sorgt. Bei der Diffused Illumination (DI) treten anstelle der außen angebrachten Infrarot-LEDs Infrarotstrahler, die die Plexiglasscheibe von unten gleichmäßig beleuchten.

Informationen zum Artikel
Deutsch:
Englisch: frustrated total internal reflection - FTIR
Veröffentlicht: 23.01.2013
Wörter: 324
Tags: #Bildschirm
Links: Brechungsindex, DI (diffused illumination), DSI (diffused surface illumination), Fingerabdruckscanner, Infrarot