CN102023754B - 电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电子设备，具有一物理面，其包括：光学单元，设置于物理面上，用于产生第一光学效果；图像采集单元，设置于物理面上，图像采集单元与光学单元形成一触摸操作区域；图像采集单元用于捕获第二光学效果的图像，第二光学效果的图像是用于操作电子设备的操作体进入触摸操作区域后在第一光学效果上形成的；以及处理单元，与图像采集单元连接，用于依据第二光学效果的图像，确定操作体在触摸操作区域的范围；至少一个挡板，设置在物理面上，用于阻挡第一光学效果，从而将触摸操作区域限制在以挡板为边界的范围内。通过本发明的技术方案避免了红外激光照射到的触摸区域之外，从而避免了误操作；并且克服了外界光线的干扰问题，提高了系统的分辨率。

Description

电子设备

技术领域

本发明涉及一种电子设备，尤其涉及一种带有光学触摸系统的电子设备。

背景技术

目前，“Virtual Touch(虚拟触摸)”技术得到了较普遍的应用，虚拟触摸是指利用红外激光和红外摄像头，在触摸面(例如，在笔记本的整个C面)实现触摸功能。若要在笔记本键盘上实现“VirtualTouch”功能，需要让红外激光照射到笔记本C面的触摸区域，如果红外激光的照射区域超出了触摸区域，则会将笔记本C面的触摸区域外红外激光照射到的区域中物体的操作误认为是触摸操作。因此需要将激光的照射范围控制在笔记本C面的一定区域之内，以免导致误操作。

此外，目前的虚拟触摸系统中还存在外界光线的干扰问题，这影响到系统的分辨率。

因此，有必要改进现有的触摸系统。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的之一在于提供一种防止光线泄露到触摸区域之外的装置。本发明的另一个目的是减小由于环境中其他光源的干扰对于识别触摸物的图像所造成的不良影响。

根据本发明的一个方面，提供了一种电子设备，具有一物理面，其包括：光学单元，设置于物理面上，用于产生第一光学效果；图像采集单元，设置于物理面上，图像采集单元与光学单元形成一触摸操作区域；图像采集单元用于捕获第二光学效果的图像，第二光学效果的图像是用于操作电子设备的操作体进入触摸操作区域后在第一光学效果上形成的；以及处理单元，与图像采集单元连接，用于依据第二光学效果的图像，确定操作体在触摸操作区域的范围；至少一个挡板，设置在物理面上，用于阻挡第一光学效果，从而将触摸操作区域限制在以挡板为边界的范围内。

其中，挡板的高度大于或等于光学单元的高度。

优选地，电子设备为标准键盘，物理面为标准键盘的键盘表面；或者所述的电子设备为笔记本电脑，所述物理面为笔记本电脑的C面。

优选地，利用标准键盘的键盘表面或笔记本电脑的C面的沿朝向操作者方向的最前面一排按键作为另外的挡板。

优选地，挡板包括：第一部，为长条状，由吸光材料制成，第一部与物理面存在第一距离；以及第二部，为长条状，由反光材料制成，第二部与物理面存在第二距离，第二距离大于第一距离。

优选地，挡板还包括：第三部，为长条状，由反光材料制成，所述第三部与所述物理面存在第三距离，所述第三距离小于所述第一距离。

优选地，光学单元包括：第一光源和第二光源，分别设置在物理面的两个顶点处，用于照射物理面；图像采集单元包括：第一摄像头和第二摄像头，分别设置在与第一光源和第二光源相同或不同的两个顶点处；其中，第一光源和第二光源以及第一摄像头和第二摄像头形成一触摸操作区域；第一摄像头和第二摄像头用于采集由于进入触摸操作区域的操作体反射或阻挡第一光源光线而形成的图像。

优选地，光学单元包括：第一光源，设置在物理面的一个顶点处，用于照射物理面；图像采集单元包括：第一摄像头，设置在与第一光源相同或不同的物理面的一个顶点处；其中，第一光源和第一摄像头形成一触摸操作区域；第一摄像头用于采集在触摸操作区域上由于触摸操作体反射或阻挡第一光源光线而形成的图像。

其中，第一光学效果是从图像采集单元看，光学单元将光线发射出来的效果；第二光学效果是从图像采集单元看，操作体进入触摸操作区域后反射或阻挡光线后，从而在图像采集单元中形成图像的效果。

通过本发明的技术方案实现了以下技术效果：避免了光源的光线照射到的触摸区域之外，从而避免了误操作；此外克服了外界光线的干扰问题，提高了系统的分辨率。

应该指出，以上说明和以下详细说明都是示例性的，旨在对所要求的本发明提供进一步的说明。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照附图，对发明的其它的目的、特征和效果作进一步详细的说明。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1a是根据本发明一个实施例的电子装置结构示意图；

图1b是图1a中的电子装置结构中的挡板结构示意图；

图2是根据本发明一个实施例的激光器及其发射的光线示意图；

图3是根据本发明一个实施例的电子设备中光学触摸系统结构示意图；

图4是根据本发明一个实施例的电子设备中光学触摸系统理想状况下触摸物成像示意图；

图5是根据本发明一个实施例的电子设备中光学触摸系统在存在外界干扰光线状况下触摸物成像示意图；

图6是根据本发明一个实施例的电子设备中光学触摸系统在存在外界干扰光线状况下触摸物图像位置示意图；

图7是根据本发明一个实施例的电子设备中光学触摸系统的挡板结构示意图；

图8是根据本发明一个实施例的电子设备中光学触摸系统光源、摄像头及挡板结构示意图；以及

图9是根据本发明一个实施例的电子设备中光学触摸系统采用挡板结构后识别触摸物图像的示意图。

具体实施方式

本发明实施例中为了解决激光泄露的问题，主要采用如下方案(以笔记本电脑为例)：

1)将激光以一定的角度投射到键盘上，并利用键盘最前部的一排按键作为遮挡，避免激光从笔记本前部泄漏；

2)笔记本C面两侧辅以黑色凸起，以避免激光从笔记本两侧泄漏；

该方案的需要在键盘两侧增加遮挡，但是激光厚度可以做到2mm左右，也就是说遮挡可以做到只有2mm的高度。通过该技术方案可以有效地防止激光泄露，避免误操作的产生。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明。

图1a是根据本发明一个实施例的电子装置结构示意图；

图1a中以笔记本电脑为例进行说明，两个光源106和108设置在笔记本电脑的B面和C面交界处的位置，发射的光线照射到C面上，C面左右两侧的挡板102和104用于防止激光照射到C面之外。此处，在C面前侧未设置挡板，可以利用前排的按键(此处未示出)作为挡板，阻挡激光。当然，如果前排的按键不能完全阻挡激光，也可以如侧面一样设置挡板。

图1b是图1a中的电子装置结构中的挡板示意图；

图1b中所示的挡板设置方式是示意性的，显然可以进行多种改变。而且，图中示出的挡板102的截面为矩形，显然可以采用其他的形状，例如圆形、椭圆形、三角形、梯形等。

而且，本发明实施例的技术方案绝不仅限于笔记本电脑，比如光学触摸显示器或光学触摸一体机同样可以采纳。

图2是根据本发明一个实施例的激光器及其发射的光线示意图；

如图所示，左侧的矩形表示激光器，水平线表示屏幕表面，斜线表示激光器发出的光线。激光器的高度可以做得很低，例如可以为2mm，为了阻挡激光，避免其照射到C面之外，可以将挡板设计为高度大于或等于2mm即可。显然，光源不限于激光器，也可以是其他光源，例如LED等。

图3是根据本发明一个实施例的电子设备中光学触摸系统结构示意图；

根据本发明一个实施例的电子设备，具有一物理面，其包括：光学单元，设置于物理面上，用于产生第一光学效果；图像采集单元，设置于物理面上，图像采集单元与光学单元形成一触摸操作区域；图像采集单元用于捕获第二光学效果的图像，第二光学效果的图像是用于操作电子设备的操作体进入触摸操作区域后在第一光学效果上形成的；以及处理单元，与图像采集单元连接，用于依据第二光学效果的图像，确定操作体在触摸操作区域的范围；至少一个挡板，设置在物理面上，用于阻挡第一光学效果，从而将触摸操作区域限制在以挡板为边界的范围内。

其中，挡板的高度大于或等于光学单元的高度。

优选地，电子设备为标准键盘，物理面为标准键盘的键盘表面；或者所述的电子设备为笔记本电脑，所述物理面为笔记本电脑的C面。

优选地，利用标准键盘的键盘表面或笔记本电脑的C面的沿朝向操作者方向的最前面一排按键作为另外的挡板。

优选地，挡板包括：第一部，为长条状，由吸光材料制成，第一部与物理面存在第一距离；以及第二部，为长条状，由反光材料制成，第二部与物理面存在第二距离，第二距离大于第一距离。在本发明的一个实施例中，所述第二部设置在所述第一部之上，其可以是在第一部的正上方，也可以偏离正上方一定距离。

优选地，挡板还包括：第三部，为长条状，由反光材料制成，所述第三部与所述物理面存在第三距离，所述第三距离小于所述第一距离。在本发明的一个实施例中，所述第三部设置在所述物理面与所述第二部之间，即，直接与所述物理面和所述第二部相接触。当然，根据需要也可以采用其他方式，例如与所述物理面接触，而与所述第一部部分接触；或者只与所述物理面接触，不与所述第一部接触。

优选地，光学单元包括：第一光源和第二光源，分别设置在物理面的两个顶点处，用于照射物理面；图像采集单元包括：第一摄像头和第二摄像头，分别设置在与第一光源和第二光源相同或不同的两个顶点处；其中，第一光源和第二光源以及第一摄像头和第二摄像头形成一触摸操作区域；第一摄像头和第二摄像头用于采集由于进入触摸操作区域的操作体反射或阻挡第一光源光线而形成的图像。

优选地，光学单元包括：第一光源，设置在物理面的一个顶点处，用于照射物理面；图像采集单元包括：第一摄像头，设置在与第一光源相同或不同的物理面的一个顶点处；其中，第一光源和第一摄像头形成一触摸操作区域；第一摄像头用于采集在触摸操作区域上由于触摸操作体反射或阻挡第一光源光线而形成的图像。

其中，第一光学效果是从图像采集单元看，光学单元将光线发射出来的效果；第二光学效果是从图像采集单元看，操作体进入触摸操作区域后反射或阻挡光线后，从而在图像采集单元中形成图像的效果。

具体如图3所示，图3中为根据本发明一个实施例的电子设备中光学触摸系统结构示意图：在屏幕的左右角安置光源和摄像头，采用光源来照明屏幕，当触摸物触摸屏幕表面时，触摸物会阻断光线的传递，部分光线会被反射。两个摄像头会捕捉到触摸物的反光，并利用三角定位计算出触摸物的真实位置。以下更详细说明。

如图3所示，该光学触摸系统包括两个光源304，分别设置于物理面308的左上角和右上角，用于发射光线，照射所述物理面表面；两个摄像头306，分别设置在物理面308的左上角和右上角，分别朝向物理面，用于采集进入物理面的触摸操作区域的操作体反射的光线，从而在摄像头中形成操作体的图像；处理器302，与摄像头相连，用于根据两个摄像头中所成的图像，利用三角形定位计算出触摸物的真实位置。挡板310设置在物理面的两侧，用于阻挡光源的光线，防止其照射到物理面的触摸区之外。

该系统具体工作原理如下：用光源照射物理面，当操作物体，例如触摸物，触摸物理面表面时，触摸物会阻挡光源发射的光线的传递，部分光线会被反射。两个摄像头会捕捉到触摸物反射的光线，从而在摄像头中形成触摸物的图像。摄像头与处理器相连，将图像传递给处理器，处理器根据两个摄像头之间的距离以及两个摄像头中所成的两个图像，利用三角形定位计算出触摸物的真实位置。通过设置挡板，可以防止光线照射到物理面的触摸区之外。

图3中示出了采用两个光源两个摄像头并且光源和摄像头设置在一起的实施例，但是实际上，可以根据需要采用其他的设置方式，例如将摄像头和光源分开设置，利用反射光或阻挡的光进行探测。或者可以采用一个光源一个摄像头。

图4是根据本发明一个实施例的电子设备中光学触摸系统理想状况下触摸物成像示意图；

如图4，显示了在环境比较理想的情况下两个摄像头所看到的图像。在摄像头的视野中，屏幕的边框406会呈现较为深的颜色，而触摸物402的反光会比较明显。在这种情况下，采用图像处理算法，摄像头可以准确定位出反光点404的位置。然而，实际使用中的情况下并不同于理想情况，会存在外界光线的干扰，这就需要采取措施减小外界的干扰，提高系统信噪比。参见下面的实施例。

图5是根据本发明一个实施例的电子设备中光学触摸系统在存在外界干扰光线状况下触摸物成像示意图；

图5显示了在环境中有其他的红外光源的情况下两个摄像头所看到的图像。如图所示，在摄像头的视野中，外界的光源508会照射到边框506，而且在边框的边缘呈现出光衍射现象510，即在边框的边缘出现光晕。边框的光晕和触摸物502反光504会融合在一起，图像处理算法并不能清晰的分辨出触摸物的位置。

图6是根据本发明一个实施例的电子设备中光学触摸系统在存在外界干扰光线状况下触摸物图像位置示意图；

图中602和604示意性地表示设置在一起的光源和摄像头，图中的虚线606示意性地表示由于外界光源的干扰而出现的光晕。

图7是根据本发明一个实施例的电子设备中光学触摸系统的挡板结构示意图；

为了清晰的定位出触摸物的位置，需要明确摄像头在其视野触摸物会出现的位置，这样在后期的算法处理中可以忽略光晕的影响。解决方案是采用图7的边框设计，边框由三个部分组成，两侧702和706由反光材料构成，优选为高反光材料，例如镜片、镀金属层材料等等。中间侧704是吸光材料。实际的使用情况如图9。

显然，边框可以采用其他结构形式，例如，只在最上面采用反光材料。

图8是根据本发明一个实施例的电子设备中光学触摸系统光源、摄像头及挡板结构示意图；

如图所示，光源和摄像头设置在同一位置，摄像头802在光源804之上，光源发出的光照射到右侧的挡板(如图7所示的挡板)上，挡板的上下部分将光线反射回摄像头，而中间部分不反射光线，所以在摄像头中看到的挡板图像为中间暗，上下亮。

图9是根据本发明一个实施例的电子设备中光学触摸系统采用挡板结构后识别触摸物图像的示意图。

在图9中，边框906会在摄像头的视野中呈现既定的模式，上下为高亮，中间部分为吸光材料。后期的算法处理会集中在两道高亮区域中的深色部分出现的触摸物902的反光904，外部光源908的光衍射产生的光晕现象910因为不在深色部分所以被忽略，这样的解决方案提高了整个系统的信噪比。

上述实施例中以笔记本电脑为例进行了描述，显然，该电子设备不仅限于计算机，而是可以为电视机、计算机键盘、移动设备，比如笔记本、一体机显示屏等设备上，或者可以说任何具有物理面的电子设备。

通过本发明的技术方案实现了以下技术效果：激光不会从触摸区域泄漏，避免了区域外物体运动造成的误识别，并且提高了系统的信噪比。

以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (9)

1.一种电子设备，具有一物理面，其特征在于，包括：

光学单元，设置于所述物理面上，用于产生第一光学效果；

图像采集单元，设置于所述物理面上，所述图像采集单元与所述光学单元形成一触摸操作区域；所述图像采集单元用于捕获第二光学效果的图像，所述第二光学效果的图像是用于操作所述电子设备的操作体进入所述触摸操作区域后在所述第一光学效果上形成的，其中，所述第二光学效果是从所述图像采集单元看，所述操作体进入所述触摸操作区域后反射或阻挡所述光学单元发出的光线后，从而在所述图像采集单元中形成图像的效果；以及

处理单元，与所述图像采集单元连接，用于依据所述第二光学效果的图像，确定所述操作体在所述触摸操作区域的范围；

至少一个挡板，设置在所述物理面上，用于阻挡所述第一光学效果，从而将所述触摸操作区域限制在以所述挡板为边界的范围内。

2.根据权利要求1所述的电子设备，其特征在于：

所述挡板的高度大于或等于所述光学单元的高度。

3.根据权利要求1所述的电子设备，其特征在于：

所述的电子设备为标准键盘，所述物理面为标准键盘的键盘表面；或者

所述的电子设备为笔记本电脑，所述物理面为所述笔记本电脑的C面。

4.根据权利要求3所述的电子设备，其特征在于，

利用所述标准键盘的键盘表面或所述笔记本电脑的C面的沿朝向操作者方向的最前面一排按键作为另外的挡板。

5.根据权利要求1所述的电子设备，其特征在于，所述挡板包括：

第一部，为长条状，由吸光材料制成，所述第一部与所述物理面存在第一距离；以及

第二部，为长条状，由反光材料制成，所述第二部与所述物理面存在第二距离，所述第二距离大于所述第一距离。

6.根据权利要求5所述的电子设备，其特征在于，所述挡板还包括：

第三部，为长条状，由反光材料制成，所述第三部与所述物理面存在第三距离，所述第三距离小于所述第一距离，其中所述第三距离为零。

7.根据权利要求1所述的电子设备，其特征在于：

所述光学单元包括：第一光源和第二光源，分别设置在所述物理面的两个顶点处，用于照射所述物理面；

所述图像采集单元包括：第一摄像头和第二摄像头，分别设置在与所述第一光源和第二光源相同或不同的两个顶点处；

其中，所述第一光源和第二光源以及所述第一摄像头和第二摄像头形成一触摸操作区域；

所述第一摄像头和第二摄像头用于采集由于进入所述触摸操作区域的操作体反射或阻挡所述第一光源光线而形成的图像。

8.根据权利要求1所述的电子设备，其特征在于：

所述光学单元包括：第一光源，设置在所述物理面的一个顶点处，用于照射所述物理面；

所述图像采集单元包括：第一摄像头，设置在与所述第一光源相同或不同的所述物理面的一个顶点处；

其中，所述第一光源和所述第一摄像头形成一触摸操作区域；

所述第一摄像头用于采集在所述触摸操作区域上由于触摸操作体反射或阻挡所述第一光源光线而形成的图像。

9.根据前述权利要求中任一项所述的电子设备，其特征在于：

所述第一光学效果是从所述图像采集单元看，所述光学单元将光线发射出来的效果。

Images