CN102880319A - 基于光学影像技术的触摸装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及触摸技术领域，提供一种基于光学影像技术的触摸装置，包括触摸笔以及显示屏；触摸笔包括记录触摸笔在显示屏上移动时所拍摄的连贯的图像并生成位移信号的光学影像装置，以及与光学影像装置连接的无线信号发射装置；显示屏包括接收触摸笔点击显示屏或在显示屏上移动时通过无线信号发射装置发射的信号的无线信号接收装置，以及与无线信号接收装置连接、通过无线信号接收装置所接收到的信号确定触摸笔点击显示屏的初始坐标信息或触摸笔在显示屏上移动的位移信息的控制电路。因此，本发明提供的基于光学影像技术的触摸装置，摒弃了现有技术中的红外触摸屏采用的红外触摸技术，具有生产成本低、调试难度低、响应速度快、不会产生伪点等优点。

Description

基于光学影像技术的触摸装置

技术领域

本发明涉及触摸技术领域，尤其涉及基于光学影像技术的触摸装置。

背景技术

现有技术中的红外触摸屏基本上采用在触摸面板四周的边框安装红外发射管和红外接收管，红外发射管和红外接收管按照一一对应的映射关系组成相互垂直的红外发射和接收阵列，通过判断红外发射管和红外接收管之间的红外光束是否被阻断，从而判断是否发生触摸事件的红外触摸技术。

采用该红外触摸技术存在以下问题：

1.在触摸面板四周的边框需要使用大量的红外发射管和红外接收管，且随着触摸面板尺寸的增大、生产成本也随着增加；

2.当使用大量的红外发射管和红外接收管时，不利于安装和调试；

3.随着触摸面板尺寸的增大，系统扫描红外发射管和接收管的时间也随着增加，导致系统对触摸识别的时间增加，即触摸响应变慢；

4.难以实现多点触摸，难以剔除伪点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于红外光学影像技术的触摸装置，旨在解决现有技术中的红外触摸技术当触摸面板尺寸增大时需要使用大量的红外发射管和红外接收管，导致增加生产成本、不利于安装和调试、触摸响应变慢、难以实现多点触摸、难以剔除伪点的问题。

本发明通过以下技术方案实现：

一种基于光学影像技术的触摸装置，包括触摸笔以及显示屏；

所述触摸笔包括记录所述触摸笔在所述显示屏上移动时所拍摄的连贯的图像并生成位移信号的光学影像装置，以及与所述光学影像装置连接的无线信号发射装置；

所述显示屏包括接收所述触摸笔点击所述显示屏或在所述显示屏上移动时通过所述无线信号发射装置发射的信号的无线信号接收装置，以及与所述无线信号接收装置连接、通过所述无线信号接收装置所接收到的信号确定所述触摸笔点击所述显示屏的初始坐标或所述触摸笔在所述显示屏上移动的位移的控制电路。

本发明还提供了一种触摸笔，所述触摸笔包括记录所述触摸笔在所述显示屏上移动时所拍摄的连贯的图像并生成位移信号的光学影像装置，以及与所述光学影像装置连接的无线信号发射装置。

本发明还提供了一种显示屏，所述显示屏包括显示面板以及位于所述显示面板四周的边框；

所述显示屏还包括设置于所述显示屏的所述边框上的无线信号接收装置以及设置于所述显示屏内的与所述无线信号接收装置连接的控制电路。

本发明提供的一种基于光学影像技术的触摸装置，包括触摸笔以及显示屏；所述触摸笔包括记录所述触摸笔在所述显示屏上移动时所拍摄的连贯的图像并生成位移信号的光学影像装置，以及与所述光学影像装置连接的无线信号发射装置；所述显示屏包括接收所述触摸笔点击所述显示屏或在所述显示屏上移动时通过所述无线信号发射装置发射的信号的无线信号接收装置，以及与所述无线信号接收装置连接、通过所述无线信号接收装置所接收到的信号确定所述触摸笔点击所述显示屏的初始坐标信息或所述触摸笔在所述显示屏上移动的位移信息的控制电路。因此，本发明提供的基于光学影像技术的触摸装置，摒弃了现有技术中的红外触摸屏采用的红外触摸技术，具有生产成本低、调试难度低、响应速度快、不会产生伪点等优点。

附图说明

图1为本发明实施例提供的基于光学影像技术的触摸装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的基于光学影像技术的触摸装置的电路原理框图。

图3为本发明实施例提供的基于光学影像技术的触摸装置的触摸笔所点击显示屏的坐标的算法示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明白，以下结合附图及具体实施方式对本发明作进一步说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用以限制本发明。

参照图1、图2，本发明实施例提供的基于光学影像技术的触摸装置的结构示意图、电路原理框图。

一种基于光学影像技术的触摸装置，包括触摸笔1以及显示屏2；

触摸笔1包括记录触摸笔1在显示屏2上移动时所拍摄的连贯的图像并生成位移信号的光学影像装置11，以及与光学影像装置11连接的无线信号发射装置12；

显示屏2包括接收触摸笔1点击显示屏2或在显示屏2上移动时通过无线信号发射装置12发射的信号的无线信号接收装置21，以及与无线信号接收装置21连接、通过无线信号接收装置21所接收到的信号确定触摸笔1点击显示屏2的初始坐标或触摸笔1在显示屏2上移动的位移的控制电路22。

触摸笔1包括笔身13以及笔头14；

光学影像装置11包括设置于笔身13内的发光二极管111、成像透镜112、光学传感器113、控制芯片114，

发光二极管111的发射端指向笔头14，成像透镜112的轴向指向笔头14，光学传感器113的感应端指向成像透镜112的轴向方向；

控制芯片114的输入端接光学传感器113的输出端、输出端接无线信号发射装置12的输入端、控制端接发光二极管111的输入端。

显示屏2包括显示面板23以及位于显示面板23四周的边框24，无线信号接收装置21包括设置于边框24上并形成三角形分布的三个无线信号接收装置21。

三个无线信号接收装置21分别位于边框24的三个边角；显示屏2通过三角定位法确定触摸笔1所点击显示屏2的坐标。

无线信号发射装置12包括Zigbee射频发射装置121、Wifi发射装置122、发射天线123，无线信号接收装置21包括Zigbee射频接收装置211以及Wifi接收装置212；

Zigbee射频发射装置121以及Wifi发射装置122的输入端均接控制芯片114的输出端，Zigbee射频发射装置121的输出端接发射天线123；

Zigbee射频接收装置211以及Wifi接收装置212的输出端均接控制电路22的输入端。

发光二极管111采用红外发光二极管1111。

本发明实施例还提供了一种触摸笔。该触摸笔1包括记录触摸笔1在显示屏2上移动时所拍摄的连贯的图像并生成位移信号的光学影像装置11，以及与光学影像装置11连接的无线信号发射装置12。

触摸笔1包括笔身13以及笔头14；

光学影像装置11包括：设置于笔身13内的发光二极管111、成像透镜112、光学传感器113、控制芯片114，

发光二极管111的发射端指向笔头14，成像透镜112的轴向指向笔头14，光学传感器113的感应端指向成像透镜112的轴向方向；

控制芯片114的输入端接光学传感器113的输出端、输出端接无线信号发射装置12的输入端、控制端接发光二极管111的输入端。

本发明实施例还提供了一种显示屏。该显示屏2包括显示面板23以及位于显示面板23四周的边框24；

显示屏2还包括设置于显示屏2的边框上24的无线信号接收装置21以及设置于显示屏2内的与无线信号接收装置21连接的控制电路22。

无线信号接收装置21包括设置于边框24上并形成三角形分布的三个无线信号接收装置21。

以下对本发明实施例提供的基于光学影像技术的触摸装置的工作原理作进一步说明。

本实施例中，触摸笔1光学探测距离较短，因此只有当触摸笔1的笔头14点击显示面板23时，红外发光二极管1111的光线才会反射回成像透镜112，并通过成像透镜112传输至光学传感器113，再传输至控制芯片114进行处理。

控制芯片114控制红外发光二极管1111发光。

当触摸笔1点击显示屏2时，触摸笔1的笔头14所点击的显示屏2的位置受到红外发光二极管1111的照射，此时光学传感器113通过成像透镜112将红外发光二极管1111所照射的显示屏2的位置的图像进行成像，接着光学传感器113将成像后的信息传输至控制芯片114。控制芯片114在接收到成像后的信息时，控制Zigbee射频发射装置121通过发射天线123发射射频信号至位于显示屏2边框24的三个边角的三个Zigbee射频接收装置211，显示屏2通过三个Zigbee射频接收装置211接收到的射频信号确定触摸笔1与三个Zigbee射频接收装置211之间的距离从而确定触摸笔1所点击显示屏2的坐标，显示屏2同时将该坐标信息存储且存储为初始坐标信息。

具体的，触摸笔1所点击显示屏2的初始坐标P（x,y）通过三角定位法确定。参照图3，本发明实施例提供的基于光学影像技术的触摸装置的触摸笔所点击显示屏的坐标的算法示意图。假设显示屏2的长为D1，宽为D2，触摸笔1点击显示屏2的位置与三个Zigbee射频接收装置211的距离分别为R1、R2、R3，设显示屏2的长为Y轴、宽为X轴。此时坐标P（x,y）通过以下公式计算：

x=（D2×D2＋R1×R1－R3×R3）／（2×D2）；

y=（D1×D1＋R1×R1－R2×R2）／（2×D1）。

以上描述的具体尺寸，仅用以解释该初始坐标P（x,y）的计算方法，实际情况中，其尺寸的标注需作进一步的确定。

当触摸笔1点击显示屏2后在显示屏2上移动时，触摸笔1的光学影像装置11将通过成像透镜112以及光学传感器113记录触摸笔1在显示屏2上移动时所拍摄的连贯的图像并传输至控制芯片114进行处理，控制芯片114通过对所拍摄的连贯的图像的特征点位置的变化进行分析。具体而言，将该时间点拍摄的图像的特征点与前一个时间点拍摄的图像的特征点作对比，从而计算两个特征点的坐标，进而计算出触摸笔1的位移。控制芯片114将该位移存储并存储为位移信息。

接着，控制芯片114将该位移信息通过Wifi发射装置122发射，显示屏2通过Wifi接收装置212接收该位移信息并结合初始坐标信息即可确定触摸笔1与显示屏2的实时坐标。

当触摸笔1离开显示屏2时，触摸笔1将探测不到任何图像，此时触摸笔1将不发射任何初始坐标信息或位移信息至显示屏2，此时显示屏2将清除触摸笔1的初始坐标信息以及位移信息并等待下一次触摸笔1的点击。

综上所述，本发明提供的基于光学影像技术的触摸装置，包括触摸笔1以及显示屏2，所述触摸笔1点击显示屏2时通过Zigbee射频发射装置121发射射频信号，显示屏2通过三个Zigbee射频接收装置211接收该射频信号确定触摸笔1与信号接收装置之间的距离从而确定触摸笔1所点击显示屏2的坐标并存储为初始坐标信息；

当触摸笔1点击显示屏2后在显示屏2上移动时，触摸笔1通过光学影像装置11确定触摸笔1的位移信息并通过Wifi发射装置122发射，显示屏2通过Wifi接收装置212接收该位移信息并结合初始坐标信息即可确定触摸笔1与显示屏2的实时坐标。

因此，本发明提供的基于光学影像技术的触摸装置，摒弃了现有技术中的红外触摸屏采用的红外触摸技术，具有如下有益效果：

1.在显示屏2上采用三个Zigbee射频接收装置211即可节省大量的红外发射管以及红外接收管，从而大大的降低了生产成本以及降低了调试的难度，即生产成本低、调试难度低；

2.触摸笔1通过光学影像技术实现对实时坐标的确定，加快了触摸响应的速度，即响应速度快；

3.触摸笔1通过无线方式实时传送实时坐标信息至显示屏2，不会产生伪点。

此外，本发明实施例中，发光二极管111采用红外发光二极管1111，可避免用户在使用触摸笔1进行操作时，发出可见光的发光二极管所发出的可见光对用户对显示屏2的浏览。

此外，为避免各装置间的信号的交叉、重叠，可设置每个触摸笔1为唯一的ID，并设置显示屏2与该触摸笔1单独配对。

以上所述为本发明的优选实施例，并不用以限制本发明。凡在本发明原理之内作出的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于光学影像技术的触摸装置，其特征在于，包括触摸笔（1）以及显示屏（2）；

所述触摸笔（1）包括记录所述触摸笔（1）在所述显示屏（2）上移动时所拍摄的连贯的图像并生成位移信号的光学影像装置（11），以及与所述光学影像装置（11）连接的无线信号发射装置（12）；

所述显示屏（2）包括接收所述触摸笔（1）点击所述显示屏（2）或在所述显示屏（2）上移动时通过所述无线信号发射装置（12）发射的信号的无线信号接收装置（21），以及与所述无线信号接收装置（21）连接、通过所述无线信号接收装置（21）所接收到的信号确定所述触摸笔（1）点击所述显示屏（2）的初始坐标或所述触摸笔（1）在所述显示屏（2）上移动的位移的控制电路（22）。

2.如权利要求1所述的基于光学影像技术的触摸装置，其特征在于，所述触摸笔（1）包括笔身（13）以及笔头（14）；

所述光学影像装置（11）包括设置于所述笔身（13）内的发光二极管（111）、成像透镜（112）、光学传感器（113）、控制芯片（114），

所述发光二极管（111）的发射端指向所述笔头（14），所述成像透镜（112）的轴向指向所述笔头（14），所述光学传感器（113）的感应端指向所述成像透镜（112）的轴向方向；

所述控制芯片（114）的输入端接所述光学传感器（113）的输出端、输出端接所述无线信号发射装置（12）的输入端、控制端接所述发光二极管（111）的输入端。

3.如权利要求1所述的基于光学影像技术的触摸装置，其特征在于，所述显示屏（2）包括显示面板（23）以及位于所述显示面板（23）四周的边框（24），所述无线信号接收装置（21）包括设置于所述边框（24）上并形成三角形分布的三个无线信号接收装置（21）。

4.如权利要求3所述的基于光学影像技术的触摸装置，其特征在于，所述三个无线信号接收装置（21）分别位于所述边框（24）的三个边角；所述显示屏（2）通过三角定位法确定所述触摸笔（1）所点击显示屏（2）的坐标。

5.如权利要求2或4所述的基于光学影像技术的触摸装置，其特征在于，所述无线信号发射装置（12）包括Zigbee射频发射装置（121）、Wifi发射装置（122）、发射天线（123），所述无线信号接收装置（21）包括Zigbee射频接收装置（211）以及Wifi接收装置（212）；

所述Zigbee射频发射装置（121）以及所述Wifi发射装置（122）的输入端均接所述控制芯片（114）的输出端，所述Zigbee射频发射装置（121）的输出端接所述发射天线（123）；

所述Zigbee射频接收装置（211）以及Wifi接收装置（212）的输出端均接所述控制电路（22）的输入端。

6.如权利要求2所述的基于光学影像技术的触摸装置，其特征在于，所述发光二极管（111）采用红外发光二极管（1111）。

7.一种触摸笔，其特征在于，所述触摸笔（1）包括记录所述触摸笔（1）在所述显示屏（2）上移动时所拍摄的连贯的图像并生成位移信号的光学影像装置（11），以及与所述光学影像装置（11）连接的无线信号发射装置（12）。

8.如权利要求7所述的触摸笔，其特征在于，所述触摸笔（1）包括笔身（13）以及笔头（14）；

所述光学影像装置（11）包括：设置于所述笔身（13）内的发光二极管（111）、成像透镜（112）、光学传感器（113）、控制芯片（114），

所述发光二极管（111）的发射端指向所述笔头（14），所述成像透镜（112）的轴向指向所述笔头（14），所述光学传感器（113）的感应端指向所述成像透镜（112）的轴向方向；

所述控制芯片（114）的输入端接所述光学传感器（113）的输出端、输出端接所述无线信号发射装置（12）的输入端、控制端接所述发光二极管（111）的输入端。

9.一种显示屏，其特征在于，所述显示屏（2）包括显示面板（23）以及位于所述显示面板（23）四周的边框（24）；

所述显示屏（2）还包括设置于所述显示屏（2）的所述边框上（24）的无线信号接收装置（21）以及设置于所述显示屏（2）内的与所述无线信号接收装置（21）连接的控制电路（22）。

10.如权利要求9所述的显示屏，其特征在于，所述无线信号接收装置（21）包括设置于所述边框（24）上并形成三角形分布的三个无线信号接收装置（21）。

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