三维触控技术详解 突破“二向箔”的束缚

手指的二维位置，而通过电容传感器探测到静电场改变的绝对强度我们可以感应到手指的第三维坐标，从而实现三维触控。

电容传感式三维触控的优势在于传感器的功耗可以远远小于毫米波雷达（大约仅仅是毫米波雷达的十分之一甚至更小），因此可以安装在对功耗比较敏感的移动设备上。但是电容传感也有自己的问题需要解决，就是传感器之间的互相干扰。我们同样拿热传感器感应火苗位置来作类比。现在我们假设除了火苗会发热以外，热传感器自己也会发热。这样一来，如果火苗离热传感器距离较远，那么它带来的温度变化相对于热传感器自己的发热可能微不足道，从而热传感器需要相当高的探测精度才能根据温度变化检测到火苗的位置。

电容传感式三维触控也是如此：电容传感器之间的电场会互相耦合形成很大的电容，因此手指造成的静电场变化需要精度非常高的探测器才能检测到。好在随着电路技术的发展，即使微小的变化可以由高精度模拟放大器检测到，因此电容传感式三维触控在未来的前景非常光明。

目前在电容传感式三维触控已经出现在微软的pre-touch screen demo中，该demo可以实现离屏幕较近距离（1-2cm）的三维触控。

另一方面，不少顶尖高校的实验室也展示了基于电容传感原理的三维触控模块。

例如，普林斯顿大学由Naveen Verma教授领衔的团队成功地展示了基于薄膜电子的三维触控（目前成立了SpaceTouch公司），有机会可以用在未来可弯曲屏幕上。

此外，UCLA由Frank Chang教授和Li Du博士带领的Airtouch团队使用传统低成本CMOS工艺制作的芯片配合普通手机触摸屏已经可以实现距离屏幕10cm范围内的三维触控。该芯片最初于2015年在国际固态半导体会议上发表（ISSCC，全球芯片领域最高规格的会议，号称芯片界的奥林匹克盛会），之后团队又乘热打铁将深度学习与三维触控芯片结合在一起用于高精度三维手势识别，并应邀在2016年的自动设计会议（DAC，全球电子设计领域最高规格的会议之一）发表了最新成果。

Airtouch芯片功耗仅2 mW（远远小于Google的毫米波雷达触控方案），且与普通触摸屏兼容，将来可以广泛地应用于手机等移动设备的三维触控。

| 结语

触控技术经历数十年的发展，到今天已经能够超越传统二维触控而进入三维触控领域了。三维触控会带来人机交互方式的革新，可以用于游戏、AR/VR等等应用中。目前较有希望商用的三维触控方案包括毫米波雷达（Google Project Soli为代表）和电容感应（UCLA Airtouch为代表）。我们可望在不久的将来就看到三维触控走入千家万户，成为人机交互的基本方式。