CN104702755A - 虚拟手机触摸屏装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种虚拟手机触摸屏装置，可在不更改手机结构前提下为手机增添虚拟触摸屏功能，令其显示与操作分离，令独立调节显示角度及操作位置成为可能，所述装置包括第一、第二视觉标识，所述手机根据用户手指于第一标识中的位置信息及第二视觉标识的触发状态，生成相关的光标显示及执行相关的操作指令。一种可将手机显示与操作分离，从而可独立调节显示角度及操作位置的，基于虚拟手机触摸屏的手机操作方法，包括以下步骤：将支架置于桌面上；将手机固定于支架中；设置虚拟触摸区；设置虚拟手机触摸屏；启动手机摄像头；检测第一视觉标识，根据用户手指的位置信息显示相应的光标信号；检测第二视觉标识，根据其触发状态执行相应的操作指令。

Description

虚拟手机触摸屏装置及方法

技术领域

本发明涉及一种触摸屏装置及方法，特别是一种适合智能手机使用的，基于视觉识别的虚拟手机触摸屏、智能支架，以及通过所述虚拟触摸屏及支架实现手机操作的方法。

背景技术

手机是一种大众化的电子产品，智能手机的出现，更将手机的应用推向高峰，令手机成为人们不可或缺的随身移动设备。手机不但用于通话，更多的时候它扮演者一个移动数据终端的角色。人们从手机中获取信息、发放信息，手机已不折不扣地成为了人们生活的一部分。

手机对人的粘性越来越大，人们使用手机的时间也越来越长，长时间不健康地使用手机会产生一些副作用，例如会造成眼睛疲劳、引发眼球不适及增加近视风险等，同时人们习惯一手拿手机，一手在屏幕上低头操作，时间长了容易引发肩颈不适甚至造成颈椎劳损。

为了将手解放出来，并令手机与眼睛之间保持适当距离，于是人们于是开始使用手机支架，将手机设置于支架上然后再摆放在桌面上使用，其不但可减少人们手持手机的疲劳，同时还可通过支架调节手机显示角度，令屏幕向上倾斜面向用户，为使用者提供更佳的视野角度，对人眼睛健康有利，并减少人们低头阅读对颈椎造成的伤害。

手机支架可解除手持手机的劳累，但另一悬空操作手机的手依然会疲劳。是否可保持手机于支架上的位置角度不变，而将操作手机的手放下来，让这只手枕在桌面上操作？有桌面支撑手就不容易疲劳，但按目前的手机操作模式来看，这显然是不行的，除非将手机的显示屏和触摸屏分离开来。

在物理结构上将手机的显示屏和触摸屏分离，在现实应用中自然是行不通的，但是否可以在不改变手机任何结构的情况下，为所述手机提供一个虚拟的触摸屏，并将这个虚拟触摸屏放置在桌面上使用？这个虚拟触摸屏又是否可解决上述的所有问题？这是本发明实施例要解决的关键技术问题。

如果这个虚拟触摸屏的技术方案可行，那么这个触摸屏又设置在什么地方最为合适呢？是否像传统电脑键盘一样，放置在电脑屏幕下方的桌面上？经过反复的研究和论证，发现这不是一个理想的地方，因为手机屏幕比电脑屏幕要小许多，手机的使用距离也自然比电脑屏幕为近，将虚拟屏设置在手机前方桌面上，操作手机的手难以舒展及放松。

根据人体工学理论，如果能将手伸直并将手腕枕在桌面上操作，那将是最舒展及最放松的，长期使用也不容易疲劳。因此所述虚拟触摸屏的最佳摆放位置将在手机后方3-30厘米处，这个位置也不会遮挡手机屏幕，是手机操作的最佳位置。如何能在这个位置上设置所述虚拟触摸屏并令其正常工作，也是本发明实施例要解决的重要技术问题。

目前市场上的触摸屏主要包括电阻屏、电容屏等压力感应/电容感应触摸屏，同时还有通过发射/投射光线来实现触摸感应的光学感应屏，但所有这些传统触摸屏都有比较复杂的电子结构及较高的成本，并且都需要电源供电。是否有一种简单电子结构，或纯机械结构及无需电源供应的触摸屏可供用户使用，令所述虚拟屏的成本降到最低？这是本发明实施例要解决的又一技术问题。

此外，目前的触摸屏均以当前显示屏显示的内容为基础进行触控操作的，对于所述显示屏之外的其他操作功能，例如手机机身按键功能(包括Home键、菜单键、返回键等)，一般的触摸屏是无能为力的，这会为使用带来不便，特别是本发明实施例要求所有手机功能都能通过所述枕在桌面上的手部操作来实现，如果要操作手机机身按键，那么手就要抬起来了。如何解决这个问题，也是本发明实施例要解决的一个技术问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，针对市场上现有产品的技术不足，提供一种适合智能手机使用的虚拟手机触摸屏装置及方法。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供一种虚拟手机触摸屏装置，适合与智能手机配合使用，可在不更改手机结构的前提下，为所述手机增添一个虚拟触摸屏操作功能，令手机显示与操作相互分离，从而令独立调节手机显示角度及手机操作位置成为可能。

所述触摸屏装置包括可移动的独立扁平结构体，适合放置于手机后方3-30厘米处之桌面上，并与手机成20-80°夹角的位置上使用；藉此配置可令所述手机显示屏面向使用者，而使用者的手部则可枕在桌面上并伸展到手机后方操作，以解决传统手机操作时，手部悬空的问题；并且：

所述结构体的上表面为工作面，所述工作面包括第一视觉标识，所述手机可根据用户手指于所述视觉标识中的位置于手机显示屏中生成相应的光标显示；及

所述工作面包括第二视觉标识，其包括常态及触发状态两种可识别形态，所述手机可根据所述第二视觉标识的触发状态执行与所述光标位置相关的屏幕操作指令，令所述触摸屏装置实现与当前手机屏幕显示内容相关的，并与原手机触摸屏功能相若的虚拟触摸屏功能；及

所述工作面包括虚拟按键，其为所述虚拟触摸屏的操作提供一种手感反馈，令使用者可对所述虚拟屏的操作进行感觉确认，并令所述第二视觉标识进入触发状态；及

所述结构体的下表面为支撑面，可支撑所述结构体并令所述结构体平稳放置于桌面上。

其中，所述工作面包括第三视觉标识，所述手机可根据用户手指于所述第三视觉标识中的位置信息，于手机显示屏中生成与机身按键相关的图案显示，并根据所述第二视觉标识的触发状态执行与所述机身按键相关的按键操作指令，令所述装置实现与当前手机屏幕显示内容无关的，超越原手机触摸屏功能的新的虚拟手机触摸屏功能。

其中，所述第一、第二、第三视觉标识均设置于所述虚拟按键上，并且所述虚拟按键包括微动开关，当使用者于所述虚拟按键上按压时，所述微动开关产生震动手感，并通过所述微动开关触发时产生的位移，令所述第二视觉标识进入触发状态；并且

所述装置为纯机械结构，使用时无需消耗任何电能，亦不需要内置电源或任何外部供电。

其中，所述第一、第二、第三视觉标识均设置于所述虚拟按键上，并且所述虚拟按键包括柔性体或弹性体，当使用者于所述虚拟按键上按压时，所述柔性体或弹性体产生位移手感，并通过所述柔性体或弹性体按压时产生的位移，令所述第二视觉标识进入触发状态；并且

所述装置为纯机械结构，在使用时无需消耗任何电能，亦不需要内置电源或任何外部供电。

其中，所述工作面包括触摸感应装置及电致发光装置，当用户手指于所述第一、第三视觉标识上实施触控操作时，所述触摸感应装置被触发并通过所述电致发光装置发出光信号，令所述第二视觉标识进入触发状态。

其中，所述第一、第三视觉标识为一体化的网格标识，所述手机可从所述一体化网格标识中定义出所需的第一、第三视觉标识，并且所述第一、第三视觉标识同时担当着第二视觉标识的角色，当所述第一、第三视觉标识形状发生改变并超过预设阀值时，所述第二视觉标识被认为进入触发状态。

本发明实施例还提供一种适合手机使用的智能支架装置，包括上述的虚拟手机触摸屏装置，以及与所述装置相连的座台式支架，当手机放置于所述支架上时，所述手机后置摄像头面向所述触摸屏的工作面，令所述手机可通过摄像头的视觉检测实现所述虚拟手机触摸屏功能。

本发明实施例还提供一种可将手机显示与手机操作相分离，从而可独立调节手机显示角度及设置手机操作位置的，基于虚拟手机触摸屏输入的手机操作方法，包括以下步骤：

将手机支架放置于桌面上，并将手机固定于所述支架中，令所述手机与所述桌面构成20～80°的夹角；

于所述手机背后3～30厘米处设置一个虚拟触摸区域，所述区域与使用者有较远距离，使用者可以将手伸直并将手腕枕在桌面上进行虚拟触摸屏的相关操作，解决手机操作时手部悬空的问题；

于所述区域内设置一虚拟手机触摸屏装置，所述装置呈扁平结构并平放于桌面上，所述装置包括虚拟按键，所述虚拟按键可为使用者提供手感反馈，令使用者可对其触控操作进行手感确认，并且所述虚拟手机触摸屏包括第一、第二、第三视觉标识，其中所述第二视觉标识包括常态及触发状态两种可识别状态；

启动手机背面的摄像头；

通过所述手机摄像头于所述装置的第一视觉标识范围内进行视觉检测，看是否有用户手指存在；

当检测到所述范围内有用户手指存在时，于所述手机显示屏的相应位置上产生一个光标信号，并与当前手机显示的内容叠加显示；

通过所述手机摄像头检测所述装置的第二视觉标识，判断其是否处于触发状态；

当检测到所述标识处于触发状态时，执行与所述光标位置相关的屏幕操作指令，从而实现与原手机触摸屏功能相若的虚拟触摸屏操作功能；

通过所述手机摄像头于所述装置的第三视觉标识范围内进行视觉检测，看是否有用户手指存在；

当检测到所述范围内有用户手指存在时，于所述手机显示屏上产生一个与机身按键相关的图案，并与当前手机显示的内容叠加显示；

通过所述手机摄像头检测所述装置的第二视觉标识，判断其是否处于触发状态；

当检测到所述标识处于触发状态时，执行与所述机身按键相关的按键操作指令，从而实现超越原手机触摸屏功能的虚拟触摸屏操作功能。

其中，所述装置为无源机械装置，所述第一、第二、第三视觉标识设置于所述虚拟按键上，并且：

所述虚拟按键包括微动开关，当使用者于所述虚拟按键上按压时，所述微动开关产生震动手感，并通过所述微动开关产生的位移，令所述第二视觉标识进入触发状态；或

所述虚拟按键包括柔性体或弹性体，当使用者于所述虚拟按键上按压时，所述柔性体或弹性体产生位移手感，并通过所述柔性体或弹性体的位移，令所述第二视觉标识进入触发状态。

本发明具有的有益效果在于它提供了一种极其简单及低成本的虚拟手机触摸屏给手机用户使用，其可解放人们的双手，令手机的使用更轻松、更健康，并为广大手机用户提供一种新的产品选择及操作体验。

附图说明

图1是本发明实施例一的虚拟手机触摸屏的工作面外观示意图；

图2是本发明实施例二的虚拟手机触摸屏的工作面外观示意图；

图3是本发明实施例二的虚拟手机触摸屏与手机配合使用时的外观结构示意图(侧面剖视图)；

图4是本发明实施例三的虚拟手机触摸屏的工作面外观示意图；

图5是本发明实施例三的虚拟手机触摸屏其第二视觉标识于用户触控操作中产生物理位移(压力应变)而实现状态触发的原理示意图；

图6是本发明实施例四的虚拟手机触摸屏的工作面外观示意图；

图7是本发明实施例五的虚拟手机触摸屏的工作面外观示意图；

图8是本发明实施例五的虚拟手机触摸屏的外观结构示意图(立体图)；

图9是本发明实施例一至五的虚拟手机触摸屏与手机配合使用时的功能结构方框图；

图10是本发明实施例通过虚拟手机触摸屏实现手机操作的方法流程图；

图11是本发明实施例通过虚拟手机触摸屏实现手机操作的又一方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的描述。请参照图1所示，这是本发明实施例一的虚拟手机触摸屏的工作面外观示意图。图中10为虚拟手机触摸屏，或虚拟手机触摸屏的操作平面(简称为工作面或触控面)。在工作面10上包括有可由机器视觉识别的第一视觉标识12、第二视觉标识15、第三视觉标识16及第四视觉标识18，所有这些视觉标识都可为手机的摄像头所摄录、视觉检测及识别。在本发明实施例中，所述第一视觉标识与所述手机的显示屏具有逻辑对应关系，当用户的手指或其握持的触控笔或任何笔形物体(以下统称为手指)伸入到所述第一视觉标识范围之内时，所述手机可通过视觉检测方式确定其具体位置，并会在其显示屏的相应位置上生成一个光标显示，并与当前触摸屏显示的内容叠加显示。所述光标显示信号于显示屏中的位置与所述手指于第一视觉标识中的位置相关，当用户手指移动时，所述光标信号也会同步移动，这样便实现了本发明实施例的虚拟手机触摸屏的位置检测功能。为了提高对手指位置检测的精度，图中的第一视觉标识12采用了网格化设计，以方便手机对手指进行具体定位。在实际应用中所述的视觉标识可以有其它不同的外观形状设计。

为了实现本发明实施例的虚拟手机触摸屏的控制功能，所述手机还会检测用户手指在所述视觉标识中的触控操作(例如触摸、点击、按压、写字等)情况，当有所述触控操作出现时，所述手机便会执行与当前光标位置相关的屏幕操作指令，这等同于用户在手机的显示屏上直接进行触摸屏操作一样，从而可通过虚拟手机触摸屏的方式间接实现屏幕操作功能，起到原触摸屏的替代作用，亦即是说用户无需接触手机一样可操作所述手机。

在本发明实施例一中，用户的触控动作是通过设置在所述第一视觉标识12下面的触摸屏来检测的，在实际应用中可以用电阻式触摸屏来实现。当用户手指在所述视觉标识上按压、触摸或点击(统称为触控操作)时，所述触摸屏就会导通，这个导通信号可控制电致发光装置(例如LED等)发光，并以第二视觉标识15的方式来体现。即是说，当没有触控操作时，所述第二视觉标识15是不亮的，这时可称为常态；而当有触控操作时，所述第二视觉标识15是发光的，这时可称为触发状态，所述手机通过检测所述第二视觉标识15发不发光便可判断所述虚拟手机触摸屏是不是处于触控/触发状态，如果是触发状态便执行与光标位置相关的屏幕操作指令，从而可实现与原手机触摸屏相若的虚拟手机触摸屏的触摸控制功能。在这个意义上来说，所述第二视觉标识包括了最少两个可视觉识别的形态，即常态及触发状态。

至于第三视觉标识16则是为了令所述手机执行其机身按键功能而设计的。对于手机之一的苹果手机来说，其常用的机身按键为“Home”键；而对于安卓手机来说，除“Home”键之外，常用的按键还包括菜单键及返回键等。本发明实施例的第三视觉标识可设置1-3个按键图案(图1中显示1个按键，即Home键)，并且在第三视觉标识的下面同样可设置触摸屏，当用户手指在所述第三视觉标识位置进行触控操作时，所述第二视觉标识15也会被触发及发光，这样手机通过检测所述第二、第三视觉标识便可知道用户在所述第三视觉标识上的触控操作情况，当有操控情况出现时，手机便可通过相关按键的子程序功能调用来执行相应的机身按键功能(需要手机操作系统支持)，从而通过所述虚拟手机触摸屏实现对手机的操控，即通过间接方式实现手机的按键操作功能，这个功能是原手机触摸屏之外的功能，是本发明实施例的虚拟手机触摸屏特有的功能之一。

为了让用户能在手机的显示屏上清楚知道其手指在虚拟手机触摸屏工作面上的位置信息，本发明实施例还采用光标信号对位置进行显示。在实际应用中，可有不同的光标图案设计，并可在不同的情况下使用不同的光标图案显示。例如当手指处于所述第一视觉标识范围内时，所述显示屏会显示常规光标信号，例如箭头、十字、手型等图案，并且所述光标图案可随用户手指的移动而移动，从而实现对用户手指的位置输入及追踪。而当用户手指处于所述第三视觉标识范围内时，所述显示屏会显示与手机机身按键相对应的图案，并与当前显示屏显示的内容叠加显示。用户手指处于不同位置时，其对应的操作指令及功能是不同的，例如当手指处于第一视觉标识上时，所述手机会执行与显示屏幕当前内容相关的屏幕操作指令；而当手指处于第三视觉标识上时，所述手机则会执行与其机身按键相关的按键操作指令(通过相关的功能调用来实现)。

至于第四视觉标识18则可用于界定虚拟手机触摸屏工作面的大小(图中包括由四个曲尺状的图标构成第四视觉标识)，手机的摄像头必须聚焦于所述视觉标识范围内才能有效对所述工作面进行视觉检测及识别。在这种情况下，所述第四视觉标识可以用于手机摄像头的对焦范围设定及调整。除此之外，所述第四视觉标识还可以被手机用来对其摄像头的光学图像进行视觉调整/校正，因为手机的摄像头通常未必正对着所述的视觉标识，因此摄像头获取的光学图像通常都有某种程度的变形(例如前大后小)，通过对所述第四视觉标识光学图像的分析便可知道其变形情况，然后通过有关的计算及补偿便可还原所述第四视觉标识范围内的视觉标识图形，这样便可更准确地捕捉所述用户手指于所述第一、第三视觉标识上的位置信息，从而可提高有关位置的识别精度。在实际应用中，所述第一、三、四视觉标识可采用特定颜色(例如白色)的油墨丝印在所述虚拟手机触摸屏的工作面上来形成所述的视觉标识。

本发明实施例将10所述的装置称之为“虚拟手机触摸屏”而非简单地称为“触摸屏”，是因为10的结构及使用方式与传统的实体触摸屏都不一样，并且所述的触摸屏功能需要通过与之配套的手机软件应用才能够体现出来，因此在这里就被称为虚拟的触摸屏了。

下面请再参照图2所示，这是本发明实施例二的虚拟手机触摸屏的工作面外观示意图。与前述实施例一相似，在实施例二中包括有第一视觉标识12、第二视觉标识15、第三视觉标识16及第四视觉标识20，但实施例二与实施例一在某些设计上不同，其中实施例二对前述网格化设计的第一视觉标识进行了简化，成为一个无网格的方框型设计；而所述第三视觉标识16则包括有三个方框，这适合具有多个常用操作按键的手机，例如Android手机等设备使用，所述第三视觉标识则与所述手机的机身按键相对应。

另外实施例二对所述第二视觉标识的触发方式不同。本实施例不需要在第一、三视觉标识下设置触摸屏，取而代之的是将所述第一、第三视觉标识设置在一个轻触式机械按键面盖20之上，所述机械按键面盖20有三条边(开口/坑槽)，其同时担当着第四视觉标识的角色，可以界定所述虚拟手机触摸屏工作面的范围。机械按键面盖20的设计与传统电脑触摸屏左右按键的设计相似，由于具有三边开口及具弹性，用户通过手指轻触或按压机械面盖20便可触发面盖下面的微动开关22(由于微动开关22位于面盖下面，在外面是看不见的，因此图中用虚线表示)，通过微动开关22的通电效应令电致发光装置(例如LED)发光，从而令所述第二视觉标识15(可用所述LED来担当)进入可视觉识别的触发状态，这和前述实施例一的情况是相似的，这里就不再赘述了。

当按下机械按键20并触发微动开关22时，微动开关22会产生一个轻微的震动手感，使用者可通过这个手感的反馈来确认其自身的触控操作是否已经发生。另外按键20按下时，可触发电致发光装置发光并为手机提供第二视觉标识被触发的信息，在这个意义上来说，所述按键与传统的触摸按键的功能是有差别的，因此在本发明实施例中，这个按键就被称为“虚拟按键”了。

下面请再参照图3所示，这是本发明实施例二的虚拟手机触摸屏与手机配合使用时的外观结构示意图(侧视剖面图)。图中30为智能手机，32为手机显示屏，33为手机机身按键，35为手机摄像头，所述手机30放置在包括有座台式支架11的虚拟手机触摸屏之上。19为这个虚拟手机触摸屏的主体，其具有扁平式的外观结构(可称为可移动的独立扁平结构体)，包括有上下两个主平面，其中上平面10(称为第一主平面)为触摸屏的工作面，第一视觉标识12、第二视觉标识15、第三视觉标识16、第四视觉标识20都设在这个工作平面上。图中第四视觉标识20同时也是一个三面开口/开槽的机械按键(或称为虚拟按键)，所述第一、第三视觉标识均包括在所述的机械按键之内(具体可参见前述图2)。当手机30放置在支架11上时，由于所述支架具有一个向后倾斜的角度，这令手机的摄像头35(后摄像头)可自然聚焦于触摸屏工作面10之上，通过摄像头的机器视觉方式可有效识别工作面上的视觉标识12、15、16及20。

在视觉标识/机械按键20的下面包含有微动开关22、电池(例如CR2032)26及发光二极管15(同时充当电致发光装置及第二视觉标识的角色)，并且所述22、26、15可通过印刷电路板(PCB)24电连接在一起。当用户手指在按键面盖上实施触控操作(点击、按压等)时，所述微动开关22就会被触发导通(并产生震动手感)，所述电池26便会为所述发光二极管提供电流并令其发光，从而令所述第二视觉标识15进入触发状态，所述触发状态可为手机摄像头35所捕捉及识别，这样所述手机便可执行与光标位置相关的屏幕操作指令或与第三视觉标识相关的按键操作指令，从而间接实现了所述的屏幕操作功能或按键操作功能。

图3中虚拟手机触摸屏主体19的所有组成部件，包括微动开关22、电池26、发光二极管15及印刷线路板24等部件均为触摸屏的下平面17所支撑，因此所述下平面可被称为触摸屏支撑面，其支撑着所述触摸屏并令所述触摸屏平稳放置于桌面上让用户操作使用。另外从图3中还可以看到，由于本发明实施例的触摸屏是放置在桌面上的，用户可以先将手或手腕枕在桌面上，然后再用手指在触摸屏工作面上操作，即是说用户的手不再需要悬空，这解决了传统手机需要手部悬空操作容易疲劳的问题。并且由于触摸屏19位于手机30的后方，离操作者有更远的距离，有利于使用者的手臂伸直，令手部姿势更为舒展及放松。在实际应用中，手机与桌面/工作面的夹角可在20～80°之间选择，而两者之间的间距则可在3～30厘米之间，关键是所述手机的摄像头能聚焦在所述的工作面上便可。

下面请再参照图4所示，这是本发明实施例三的虚拟手机触摸屏的工作面外观示意图。与实施例二相比，本实施例的设计更为简洁，但其同样包含有所述第一、第二、第三及第四视觉标识这几个基本元素。其中第一视觉标识12、第三视觉标识16和第四视觉标识20和实施例二是相似的，但实施例二中的第二视觉标识15及微动开关22在本实施例中则被去掉了，这是因为在本实施例中，机械按键(虚拟按键)20可同时担当第二视觉标识及第四视觉标识的角色。至于机械按键20如何实现所述第二视觉标识的常态及触发状态指示功能，这将会在下述图5中作进一步的说明。

下面请再参照图5所示，这是本发明实施例三的虚拟手机触摸屏的第二视觉标识于用户触控操作中产生物理位移(压力应变)及实现状态触发的原理示意图，这是前述图4的A-A’剖面图。图中35为手机摄像头，所述手机通过摄像头可实时监测虚拟手机触摸屏机械按键的缝隙20’的变化情况，当用户手指在第一、第三视觉标识12、16上施压时，所述机械按键便会向下移动并产生物理位移(压力应变)，令缝隙20’增大，所述摄像头检测到所述应变情况便可认定为所述第二视觉标识进入触发状态，所述手机便可执行与所述光标位置相关的屏幕操作指令或按键操作指令，从而可实现所述虚拟手机触摸屏的屏幕操作功能或按键操作功能。而当所述压力消失之后，所述机械按键/按键缝隙/第二视觉标识便可回复初始状态(常态)，从而可清除所述第二视觉标识的触发状态。基于图中这种通过用户触控操作产生压力并由此产生可视觉识别的物理变化/应变情况(同时亦产生位移手感反馈)，可认为是在本发明实施例中包括有压力应变装置，通过所述压力应变装置令所述第二视觉标识进入触发状态。

下面请再参照图6所示，这是本发明实施例四的虚拟手机触摸屏的工作面外观示意图。图中10为本发明实施例的虚拟手机触摸屏/工作面，12为第一视觉标识，16为第三视觉标识，18为第四视觉标识，这和前述图1基本上是一样的，而主要不同之处在于本实施例中没有了前述充当第二视觉标识的15，取而代之的是由用户手指/触控笔25在工作面10上进行触控操作(施加压力)而产生的第二视觉标识28。在实际应用中，可以用柔性材料或弹性材料(例如橡胶、皮革、海绵、泡沫塑料等，可简称为柔性体或弹性体)来制造所述虚拟手机触摸屏的工作面10，当用户手指在所述柔性材料上施加压力时，所述压力会令柔性材料产生物理变化(即压力应变)，所述应变效应会在压力点(手指施压处)的四周产生可视觉识别的压力纹/压力应变，所述手机的摄像头根据是否有所述压力应变(或所述变化是否超过预设触发阀值)来判断第二视觉标识是否进入触发状态。可以说在本实施例中，第二视觉标识是隐藏在触摸屏工作面(包括第一视觉标识及第三视觉标识)之内的，当无手指施压时，所述第二视觉标识是看不见的，这代表了所述第二视觉标识的常态；而当所述第二视觉标识变为看得见(即有可视觉识别的压力纹/压力应变)时，则证明所述第二视觉标识已进入触发状态，所述手机可根据所述第二视觉标识的触发状态执行相关的屏幕操作指令或按键操作指令，从而实现所述屏幕操作功能或按键操作功能。

在本发明实施例中，由所述柔性体或弹性体构成的工作面亦可称为虚拟按键，当使用者于所述虚拟按键上按压时，所述柔性体或弹性体产生位移手感，使用者可通过这个手感的反馈来确认其自身的触控操作是否已经发生，并通过所述柔性体或弹性体产生的位移令所述第二视觉标识进入触发状态。

此外，本发明实施例还可以根据所述第一、第三视觉标识本身是否发生局部变形(例如线条弯曲)来判别第二视觉标识是否被触发。当用户手指在具有柔性/弹性的工作面10上进行触控操作时，其施加的压力除了令工作面产生压力纹之外，还会令工作面上的第一视觉标识12及第三视觉标识16发生弯曲变形，这可成为另一个可判断第二视觉标识是否被触发的依据。在这个意义上，可以说所述第二视觉标识被隐藏在所述第一、第三视觉标识之内，或者可说所述第一、第三视觉标识同时担当着第二视觉标识的角色。

下面请再参照图7所示，这是本发明实施例五的虚拟手机触摸屏的工作面外观示意图。实施例五与实施例四最大差别在于其第一视觉标识12(粗线条大黑框部分)及第三视觉标识16(粗线条小黑框部分)的里面及其四周都增加了幼线条框29，并成为所述第一、第三视觉标识的一个背景图案，其主要意义在于可更易检测到用户在所述第一、第三视觉标识上进行的触控操作。和实施例四一样，实施例五的工作面10采用柔性/弹性材料制作，当用户手指在所述第一视觉标识12及第三视觉标识16上进行触控操作时，其产生的压力会令所述第一、第三视觉标识下的柔性/弹性材料产生物理变形(压力应变)，令原本平直的线条发生可视觉识别的弯曲，由此可以判别所述第二视觉标识进入触发状态。即是说所述第一、第三视觉标识里面及四周的背景图案29在本实施例中担当着第二视觉标识的角色，所述手机的摄像头可根据背景图案29是否变形来判断第二视觉标识是否进入触发状态，所述手机根据所述第二视觉标识的触发状态执行相关的屏幕操作指令或按键操作指令，从而实现所述屏幕操作功能或按键操作功能。除此之外，所述第二视觉标识29还可担当第四视觉标识的角色，因为所述第一、第三视觉标识都包含在这个范围之内，其代表了整个触摸屏工作面的视觉识别范围。

下面请再参照图8所示，这是本发明实施例五的虚拟手机触摸屏的整体外观示意图(立体图)。图中19为触摸屏的主体，10为触摸屏的上平面(第一主平面/工作面)，17为触摸屏的下平面(第二主平面/支撑面)，触摸屏整个上呈现为一个独立及可移动的扁平结构体，其可方便平稳地放置于用户桌面上使用。图中第一视觉标识12、第二视觉标识29、第三视觉标识16均包含在触摸屏的第一主平面10上，而第一主平面10由柔性材料构成，当用户手指在10上进行触控操作时，可令相关的视觉标识产生压力应变，当应变(变形)程度超过预设阀值时，便可认为第二视觉标识进入触发状态，这些和前述的图例是一样的，这里就不再赘述了。

要留意的是，在实际应用中，还可以将图中的视觉标识12、16(图中粗线框部分)都去掉而仅保留视觉标识29(图中细网格部分)。在这种情况下，29便成了一个一体化的网格标识设计，其可同时担当所述第一、第二、第三及第四视觉标识的角色，与其配套的手机可从所述一体化网格标识中自行定义所需的第一、第二、第三及第四视觉标识，当所述第一、第三视觉标识形状发生改变并超过预设阀值时，便可认为第二视觉标识已进入触发状态，从而进一步实现相关的操作功能。

本发明实施例三、四、五所述的虚拟手机触摸屏有一个特色，就是其为一种纯机械结构的装置，所述第二视觉标识的触发完全基于机械式位移来实现的，所述虚拟按键主要为用户提供一种触控操作的手感反馈，通过所述手感反馈让用户知道所述按键是否被按下，所述第二视觉标识是否被触发。同时由于其为纯机械性结构，不需要消耗任何电能，也不需内置电源及外部供电。

下面请再参照图9所示，这是本发明实施例一至五的虚拟手机触摸屏与手机配合使用时的功能结构方框图。图中包括虚拟手机触摸屏工作面10，在工作面10上包括有第一视觉标识12、第二视觉标识62(包括前述所有专用、兼用及隐形之第二视觉标识)，第三视觉标识16，第四视觉标识68(包括前述所有专用及兼用之第四视觉标识)，而用户的手指25可在所述虚拟手机触摸屏的工作面10上进行触控操作。所述第一视觉标识12、第二视觉标识62、第三视觉标识16、第四视觉标识68及用户手指25均受手机30的摄像头35所监测，有关光学图像信号会被传送到手机的处理器60进行处理及识别，并可在显示屏32上生成相关的光标信号，并与当前显示屏的内容叠加显示，并当所述第二视觉标识进入触发状态时，所述手机可执行与所述光标位置相关的屏幕操作指令或与第三视觉标识相关的按键操作指令，从而可通过所述虚拟手机触摸屏间接实现所述手机的屏幕操作功能或按键操作功能。

在实际应用中，所述工作面10可设在在一个可产生震动手感或位移手感的虚拟按键上，当所述虚拟按键被按下时，可产生相应的手感反馈，并令所述的第二视觉标识进入触发状态。在图中65代表了手指按压所述工作面/虚拟按键的动作，66则代表了所述工作面/虚拟按键产生的震动手感或位移手感。

上述图1至9在虚拟手机触摸屏的角度上就其外观、结构、原理进行了描述和分析。由于虚拟手机触摸屏在使用时需要与手机配合才能实现相关的操作功能，因此下面还会站在手机的角度上去分析如何从虚拟手机触摸屏中获取相关位置信息及控制信息，从而实现所述屏幕操作及按键操作功能。下面将会用一些流程图来说明本发明实施例采用的方法，这些方法可通过于手机上运行相应的软件应用(例如App等)去实现，亦可将所述软件固化在手机上通过软硬件结合的方式实现，所有通过这些流程实现本实施例的虚拟手机触摸屏对手机的操作和控制方法均被视为本发明的保护范围。

下面请再参照图10所示，这是本发明实施例通过虚拟手机触摸屏实现手机操作的方法流程图。所述流程主要包括以下步骤：

步骤S1001为将手机支架放置于桌面之上，并将手机固定于所述支架之中，令所述手机与所述桌面构成20～80°的使用夹角。

步骤S1002为于所述手机背后3～30厘米的地方设置一个虚拟触摸区域，所述区域与使用者有较远距离，使用者可以将手伸直并枕在桌面上进行虚拟触摸屏操作，所述操作模式较传统手机的手部悬空操作更为舒展及放松。

步骤S1003于所述区域内设置一虚拟手机触摸屏装置，所述装置呈扁平结构并放置于桌面上，所述装置包括虚拟按键，所述虚拟按键可为使用者提供一个手感反馈，令使用者可对自身的触控操作进行手感确认，并且所述虚拟手机触摸屏包括第一、第二、第三视觉标识，其中所述第二视觉标识包括常态及触发状态两种可识别状态。

步骤S1004为启动手机背面的摄像头。

步骤S1005为通过所述手机摄像头于所述装置的第一视觉标识范围内进行视觉检测，看是否有用户手指存在，如果有手指存在则执行步骤S1006，否则结束。

步骤S1006为于所述手机显示屏的相应位置上产生一个光标信号，并与当前手机显示的内容叠加显示，然后结束。

步骤S1007为通过所述手机摄像头检测所述装置的第二视觉标识，并判断其是否处于触发状态，如果处于触发状态则执行步骤S1008，否则结束。

步骤S1008为执行与所述光标位置相关的屏幕操作指令。

通过所述步骤S1001-S1008，本发明实施例可通过所述虚拟手机触摸屏，间接实现所述与原手机触摸屏相若的操作功能。

下面请再参照图11所示，这是本发明实施例通过虚拟手机触摸屏实现手机操作的又一方法流程图，是对图10所述方法的一个发展和补充，所述流程主要包括以下步骤：

步骤S1101为通过所述手机摄像头于所述装置的第三视觉标识范围内进行视觉检测，看是否有用户手指存在，如果有用户手指存在则执行步骤S1102，否则结束。

步骤S1102为于所述手机显示屏上产生一个与机身按键相关的图案，并与当前手机显示的内容叠加显示。

步骤S1103为通过所述手机摄像头检测所述装置的第二视觉标识，判断其是否处于触发状态，如果处于触发状态则执行步骤S1104，否则结束。

步骤S1204为执行与机身按键相关的按键操作指令，然后结束。

通过步骤S1101-1204，本发明实施例可通过所述的虚拟手机触摸屏间接实现手机机身按键操作功能，这个功能是原手机触摸屏所不具备的，是本发明实施例独有的新功能之一。

上述本发明实施例均以手机为例子对所述的虚拟手机触摸屏的技术方案作了相关的说明，所述技术方案同样适用于平板电脑等能智能移动设备，只要所述设备包括有显示屏及后置摄像头，以及可运行相应的移动应用程式便可，因此本发明的保护范围亦包括所述平板电脑及智能移动设备的相关应用。

以上本文所述的装置及方法仅是本发明的部分优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种虚拟手机触摸屏装置，适合与智能手机配合使用，可在不更改手机结构的前提下，为所述手机增添一个虚拟触摸屏操作功能，令手机显示与操作相互分离，从而令独立调节手机显示角度及手机操作位置成为可能，其特征在于，所述触摸屏装置包括可移动的独立扁平结构体，适合放置于手机后方3-30厘米处之桌面上，并与手机成20-80°夹角的位置上使用；藉此配置可令所述手机显示屏面向使用者，而使用者的手部则可枕在桌面上并伸展到手机后方操作，以解决传统手机操作时，手部悬空的问题；并且：

所述结构体的上表面为工作面，所述工作面包括第一视觉标识，所述手机可根据用户手指于所述视觉标识中的位置于手机显示屏中生成相应的光标显示；及

所述工作面包括第二视觉标识，其包括常态及触发状态两种可识别形态，所述手机可根据所述第二视觉标识的触发状态执行与所述光标位置相关的屏幕操作指令，令所述触摸屏装置实现与当前手机屏幕显示内容相关的，并与原手机触摸屏功能相若的虚拟触摸屏功能；及

所述工作面包括虚拟按键，其为所述虚拟触摸屏的操作提供一种手感反馈，令使用者可对所述虚拟屏的操作进行感觉确认，并令所述第二视觉标识进入触发状态；及

所述结构体的下表面为支撑面，可支撑所述结构体并令所述结构体平稳放置于桌面上。

2.如权利要求1所述的虚拟手机触摸屏装置，其特征在于，所述工作面包括第三视觉标识，所述手机可根据用户手指于所述第三视觉标识中的位置信息，于手机显示屏中生成与机身按键相关的图案显示，并根据所述第二视觉标识的触发状态执行与所述机身按键相关的按键操作指令，令所述装置实现与当前手机屏幕显示内容无关的，超越原手机触摸屏功能的新的虚拟手机触摸屏功能。

3.如权利要求2所述的虚拟手机触摸屏装置，其特征在于，所述第一、第二、第三视觉标识均设置于所述虚拟按键上，并且所述虚拟按键包括微动开关，当使用者于所述虚拟按键上按压时，所述微动开关产生震动手感，并通过所述微动开关触发时产生的位移，令所述第二视觉标识进入触发状态；并且

所述装置为纯机械结构，使用时无需消耗任何电能，亦不需要内置电源或任何外部供电。

4.如权利要求2所述的虚拟手机触摸屏装置，其特征在于，所述第一、第二、第三视觉标识均设置于所述虚拟按键上，并且所述虚拟按键包括柔性体或弹性体，当使用者于所述虚拟按键上按压时，所述柔性体或弹性体产生位移手感，并通过所述柔性体或弹性体按压时产生的位移，令所述第二视觉标识进入触发状态；并且

所述装置为纯机械结构，在使用时无需消耗任何电能，亦不需要内置电源或任何外部供电。

5.如权利要求2所述的虚拟手机触摸屏装置，其特征在于，所述工作面包括触摸感应装置及电致发光装置，当用户手指于所述第一、第三视觉标识上实施触控操作时，所述触摸感应装置被触发并通过所述电致发光装置发出光信号，令所述第二视觉标识进入触发状态。

6.如权利要求2所述的虚拟手机触摸屏装置，其特征在于，所述第一、第三视觉标识为一体化的网格标识，所述手机可从所述一体化网格标识中定义出所需的第一、第三视觉标识，并且所述第一、第三视觉标识同时担当着第二视觉标识的角色，当所述第一、第三视觉标识形状发生改变并超过预设阀值时，所述第二视觉标识被认为进入触发状态。

7.一种适合手机使用的智能支架装置，其特征在于，包括如权利要求1至6所述的虚拟手机触摸屏装置，以及与所述装置相连的座台式支架，当手机放置于所述支架上时，所述手机后置摄像头面向所述触摸屏的工作面，令所述手机可通过摄像头的视觉检测实现所述虚拟手机触摸屏功能。

8.一种可将手机显示与手机操作相分离，从而可独立调节手机显示角度及设置手机操作位置的，基于虚拟手机触摸屏输入的手机操作方法，其特征在于，包括以下步骤：

将手机支架放置于桌面上，并将手机固定于所述支架中，令所述手机与所述桌面构成20～80°的夹角；

于所述手机背后3～30厘米处设置一个虚拟触摸区域，所述区域与使用者有较远距离，使用者可以将手伸直并将手腕枕在桌面上进行虚拟触摸屏的相关操作，解决手机操作时手部悬空的问题；

于所述区域内设置一虚拟手机触摸屏装置，所述装置呈扁平结构并平放于桌面上，所述装置包括虚拟按键，所述虚拟按键可为使用者提供手感反馈，令使用者可对其触控操作进行手感确认，并且所述虚拟手机触摸屏包括第一、第二、第三视觉标识，其中所述第二视觉标识包括常态及触发状态两种可识别状态；

启动手机背面的摄像头；

通过所述手机摄像头于所述装置的第一视觉标识范围内进行视觉检测，看是否有用户手指存在；

当检测到所述范围内有用户手指存在时，于所述手机显示屏的相应位置上产生一个光标信号，并与当前手机显示的内容叠加显示；

通过所述手机摄像头检测所述装置的第二视觉标识，判断其是否处于触发状态；

当检测到所述标识处于触发状态时，执行与所述光标位置相关的屏幕操作指令，从而实现与原手机触摸屏功能相若的虚拟触摸屏操作功能。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：

通过所述手机摄像头于所述装置的第三视觉标识范围内进行视觉检测，看是否有用户手指存在；

当检测到所述范围内有用户手指存在时，于所述手机显示屏上产生一个与机身按键相关的图案，并与当前手机显示的内容叠加显示；

通过所述手机摄像头检测所述装置的第二视觉标识，判断其是否处于触发状态；

当检测到所述标识处于触发状态时，执行与所述机身按键相关的按键操作指令，从而实现超越原手机触摸屏功能的虚拟触摸屏操作功能。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述装置为无源机械装置，所述第一、第二、第三视觉标识设置于所述虚拟按键上，并且：

所述虚拟按键包括微动开关，当使用者于所述虚拟按键上按压时，所述微动开关产生震动手感，并通过所述微动开关产生的位移，令所述第二视觉标识进入触发状态；或

所述虚拟按键包括柔性体或弹性体，当使用者于所述虚拟按键上按压时，所述柔性体或弹性体产生位移手感，并通过所述柔性体或弹性体的位移，令所述第二视觉标识进入触发状态。