CN201583925U - 一种触摸屏 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种触摸屏，包括触摸屏框架、安装在触摸屏框架上用于采集图像数据的至少两个光学传感器、安装在触摸屏框架上的光源、以及与光学传感器连接用于处理图像数据以获取触摸物的位置信息的处理器，其中，该光源包括分别安装在邻近光学传感器的位置、用于照亮触摸屏框架内的触摸检测区的至少两个发光源和安装在触摸屏框架的边缘上、用于将发光源发射的光分别反射到光学传感器的回归反射条，该光源还包括：安装在回归反射条前方、用于减小由发光源发射到回归反射条的光的入射角的介质，该介质和回归反射条共同作用对光的反射效率大于回归反射条单独作用对光的反射效率。本实用新型可以增强反射到光学传感器的光，从而提高图像数据的质量。
Description
技术领域
本实用新型涉及光电技术领域，尤其涉及一种触摸屏。
背景技术
随着计算机技术的普及，在20世纪90年代初出现了一种新的人机交互技术-触摸屏技术。采用这种技术，使用者只要用手轻轻地触摸计算机显示屏上的图形或文字就能操作计算机，从而摆脱了键盘和鼠标的束缚，极大地方便了使用者。
带摄像头触摸屏是一种通过摄像头采集触摸物的图像数据，再将图像数据传送给处理器进行处理，从而检测出触摸物的位置信息的触摸屏。其中，检测出的触摸物的位置信息的精确程度与摄像头采集的图像数据的质量有密切关系。因此为了使摄像头采集高质量的图像数据，这种触摸屏上会装有光源。现有技术中，通常在摄像头对面的触摸屏框架上安装一排红外发光管作为光源，但是这种光源造价成本过高，从而导致带摄像头触摸屏的生产成本较高，影响该种触摸屏的推广应用。
为了克服成产成本过高的问题，出现了一种新的带摄像头触摸屏，如图1所示，为现有技术中带摄像头触摸屏的结构示意图，包括触摸屏框架62、安装在触摸屏框架62的长边的两端的两个红外摄像头9和10、分别安装在邻近红外摄像头9和10的位置处的两个红外光源12和13、安装在触摸屏框架边缘的回归反射条11、以及分别与红外摄像头9和10连接的处理器66。其中，触摸屏框架62的内部为触摸检测区61，回归反射条11将由红外光源12和13发射的光分别反射到红外摄像头9和10，红外摄像头9和10分别采集图像数据并将该图像数据发送到处理器66，处理器66处理该图像数据以确定触摸物的位置信息。由于回归反射条11的成本较低，因此大大降低了触摸屏的生产成本。但是，发明人在研究本实用新型的过程中发现，回归反射条11的反射效率随着入射角的增大而减小，即随着入射角的增大，回归反射条11反射回红外摄像头9和10的光将衰减。以红外光源12为例，当红外光源12发射到回归反射条11的光的入射角θ1大于55度时，红外光源12发射到回归反射条11上的光大大减少而且回归反射条11的反射效率急剧减小，反射回红外光源12的光将大大衰减，从而使得交叉线区域A的亮度较小，当触摸物位于交叉线区域A时，红外摄像头9采集的图像数据的质量较差，降低了检测的触摸物的位置信息的精确度。其中，入射角指的是红外光源12发射到回归反射条11的光与回归反射条11的表面的法线的夹角。对于红外光源13存在同样的问题。
实用新型内容
本实用新型提供一种触摸屏，用以实现提高回归反射条的反射效率，从而提高光学传感器采集的图像数据的质量，从而更精确地检测出的触摸物的位置信息。
本实用新型提供一种包括触摸屏框架、安装在所述触摸屏框架上用于采集图像数据的至少两个光学传感器、安装在所述触摸屏框架上的光源、以及与所述至少两个光学传感器连接用于处理所述图像数据以获取触摸物的位置信息的处理器，其中，所述光源包括分别安装在邻近所述至少两个光学传感器的位置、用于照亮所述触摸屏框架内的触摸检测区的至少两个发光源和安装在所述触摸屏框架的边缘上、用于将所述至少两个发光源发射的光分别反射到所述至少两个光学传感器的回归反射条，所述光源还包括：
安装在所述回归反射条前方、用于减小由所述至少两个发光源发射到所述回归反射条的光的入射角的介质，所述介质和所述回归反射条共同作用对所述光的反射效率大于所述回归反射条单独作用对所述光的反射效率；其中，所述入射角表示所述至少两个发光源发射到所述回归反射条的光与所述回归反射条的表面的法线的夹角。
本实用新型通过位于所述回归反射条前方的介质减小由至少两个发光源发射到回归反射条的光的入射角，介质和回归反射条共同作用的反射效率大于回归反射条单独作用的反射效率，回归反射条和介质共同作用反射到至少两个光学传感器的光将增加，从而提高了至少两个光学传感器采集的图像数据的质量，进一步地处理器可以更精确地检测出触摸物的位置信息。
附图说明
图1为现有技术中带摄像头触摸屏的结构示意图；
图2为本实用新型触摸屏第一实施例的结构示意图；
图3为本实用新型触摸屏第一实施例中介质的工作原理示意图；
图4为本实用新型触摸屏第一实施例中处理器获取触摸物位置信息的原理示意图；
图5为本实用新型触摸屏第一实施例中光楔的工作原理示意图；
图6为本实用新型触摸屏第二实施例的结构示意图；
图7为本实用新型触摸屏第三实施例的结构示意图；
图8为本实用新型触摸屏第四实施例的结构示意图；
图9为本实用新型触摸屏第五实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的描述。
如图2所示，为本实用新型触摸屏第一实施例的结构示意图，可以包括触摸屏框架62，至少两个光学传感器631、632...63n，光源，以及处理器66，其中，n为大于或等于2的自然数。
触摸屏框架62内部为触摸检测区61；至少两个光学传感器631、632...63n安装在触摸屏框架62上，用于采集图像数据；光源安装在触摸屏框架62上；处理器66与至少两个光学传感器631、632...63n连接，用于处理该图像数据以获取触摸物的位置信息。
其中，光源包括至少两个发光源651、652...65m和回归反射条11，m为大于或等于2的自然数，并且m大于或等于n。至少两个发光源651、652...65m分别安装在邻近至少两个光学传感器631、632...63n的位置，用于照亮触摸检测区61；在本实施例中，至少两个发光源651、652...65m可以放置在至少两个光学传感器631、632...63n上；可选地，至少两个发光源651、652...65m也可以放置在至少两个光学传感器631、632...63n旁边；回归反射条11安装在触摸屏框架62的边缘上，用于将至少两个发光源651、652...65m发射的光分别反射到至少两个光学传感器631、632...63n。
在本实施例中，回归反射条11的前方还安装有介质64，用于减小由至少两个发光源651、652...65m发射到回归反射条11的光的入射角，介质64和回归反射条11共同作用对光的反射效率大于回归反射条11单独作用对光的反射效率。
优选地，介质64将至少两个发光源651、652...65m发射到回归反射条11的光的入射角减小到小于15度，从而极大地提高回归反射条11的反射效率。
需要说明的是，图1中所示的至少两个光学传感器631、632...63n和介质64安装的位置只用于示意，可以根据具体情况安装在回归反射条11前方的其他区域，只要介质64和回归反射条11共同作用对光的反射效率大于回归反射条11单独作用对光的反射效率即可。
下面简要介绍本实施例中光源的工作原理：如图3所示，为本实用新型触摸屏第一实施例中介质的工作原理示意图，介质64与回归反射条11平行放置。当光发射到介质64的表面时，入射角为θ1，经过介质64，发射到回归反射条11的光的入射角为θ1，θ1小于θ1。若没有介质64，则发射到回归反射条的光的入射角为θ1。θ1小于θ1意味着介质64减小了发射到回归反射条11的光的入射角。
本实施例的工作原理如下：当触摸检测区61内没有触摸物时，至少两个发光源651、652...65m将光发射到介质64和回归反射条11，再由介质64和回归反射条11反射到至少两个光学传感器631、632...63n，此时，至少两个光学传感器631、632...63n采集的图像数据全部为亮点。当触摸检测区61内具有触摸物时，至少两个发光源651、652...65n发射到介质64和回归反射条11的光会被触摸物遮挡住一部分，该部分光不能反射回至少两个光学传感器631、632...63n，此时，至少两个光学传感器631、632...63n采集的图像数据中会有暗点区域。至少两个光学传感器631、632...63n将采集的图像数据发送给处理器66进行处理。若处理器66检测到图像数据中存在暗点区域，则证明触摸物的存在，进而根据至少两个光学传感器631、632...63n中的两个光学传感器的图像数据获取触摸物的位置信息。下面简要介绍处理器66如何根据至少两个光学传感器631、632...63n中的两个光学传感器的图像数据获取触摸物的位置信息：以光学传感器631和632为例，如图4所示，为本实用新型触摸屏第一实施例中处理器获取触摸物位置信息的原理示意图，处理器66可以根据光学传感器631采集的图像数据中暗点区域的位置获取角1的度数，根据光学传感器632采集的图像数据中暗点区域的位置获取角2的度数，而且光学传感器631与光学传感器632之间的距离L是已知的，因此，处理器66可以采用三角测量法测量出触摸物67的位置信息。
再参见图2，以发光源651为例，由于介质64减小了发光源651发射到回归反射条11的光的入射角，因此回归反射条11具有更高的反射效率，虽然介质64也会削减发光源651发射到其上的光，但是回归反射条11和介质64共同作用的反射效率大于回归反射条11单独作用的反射效率，所以回归反射条11和介质64共同作用反射到光学传感器631的光增多，交叉线区域B的亮度增大，从而提高了光学传感器631采集的图像数据的质量，进一步提高了处理器66检测出的触摸物位置的精确度。对于其他发光源道理相同。
再参见图2，在本实施例中，在安装介质64时，介质64可以与回归反射条11接触。在实际应用中，介质64也可以与回归反射条11不接触。
在本实施例中，介质64可以粘接在回归反射条11前方。在实际应用中，还可以将回归反射条11与介质64通过固定在触摸屏框架62上的卡子卡在一起并且介质64位于回归反射条11前方，或者通过固定在触摸屏框架62上的卡子直接将介质64卡在回归反射条11前方。
在本实施例中，优选地，介质64可以为透射光栅和光楔。
其中，透射光栅的工作原理参见图3，在此不再赘述。如图5所示，为本实用新型触摸屏第一实施例中光楔的工作原理示意图，光楔包括两个不平行的表面：第一表面411和第二表面412，其中，第二表面412与回归反射条11平行。当光发射到第一表面411时，入射角为θ1，经过第一表面411折射后，折射角为θ2，再经过第二表面412折射后，折射角为θ1，θ1也是发射到回归反射条11上的光的入射角，θ1小于θ1。若没有光楔，则发射到回归反射条11的光的入射角为θ1。θ1小于θ1意味着介质64减小了发射到回归反射条11的光的入射角。
在本实施例中，光学传感器631和632具体可以为摄像头、照相机或其他光敏元件。
本实用新型通过安装在回归反射条11前方的介质64减小由至少两个发光源651、652...65m发射到回归反射条11的光的入射角，介质64和回归反射条11共同作用对光的反射效率大于回归反射条11单独作用对光的反射效率，回归反射条11和介质64共同作用反射到至少两个光学传感器631、632...63n的光将增加，从而提高了至少两个光学传感器631、632...63n采集的图像数据的质量，进一步地处理器66可以更精确地检测出触摸物的位置信息。
如图6所示，为本实用新型触摸屏第二实施例的结构示意图，与上一实施例的不同之处在于，在本实施例中，n＝2，m＝2。
在本实施例中，触摸屏框架62包括第一边缘621、第二边缘622、第三边缘623和第四边缘624，其中，第一边缘621与第三边缘623相对，第二边缘622与第四边缘624相对，光学传感器631安装在第一边缘621和第二边缘622的交角处，光学传感器632安装在第一边缘621和第四边缘624的交角处，回归反射条11安装在第二边缘622、第三边缘623和第四边缘624上，发光源651和652分别安装在光学传感器631和632的附近，介质64安装在发光源651或发光源652发射到回归反射条11的光的入射角大于55度的区域中的全部区域。
优选地，介质64将发光源651和发光源652发射到回归反射条11的光的入射角减小到小于15度，从而极大地提高回归反射条11的反射效率。
再参见图6，在实际应用中，介质64也可以只安装在发光源651或发光源652发射到回归反射条11的光的入射角大于55度的区域中的部分区域。
在本实施例中，发光源651和652具体可以为红外光源，光学传感器631和632具体可以为红外摄像头。
本实用新型通过介质64减小由发光源651和652发射到回归反射条11的光的入射角，介质64和回归反射条11共同作用对光的反射效率大于回归反射条11单独作用对光的反射效率，回归反射条11和介质64共同作用反射到光学传感器631和632的光将增加，从而提高了光学传感器631和632采集的图像数据的质量，进一步地处理器66可以更精确地检测出触摸物的位置信息。
如图7所示，为本实用新型触摸屏第三实施例的结构示意图，在图6所示结构示意图的基础上，在本实施例中，为了便于安装，使得产品的外观更加美观，介质64还可以安装在第二边缘622、第三边缘623和第四边缘624上的回归反射条11前方的全部区域，介质64和回归反射条11共同作用对光的反射效率大于所述回归反射条单独作用对光的反射效率。
再参见图7，在实际应用中，也可以不在第二边缘622或第四边缘624上的回归反射条11前方的全部区域安装介质64，或者不在第二边缘622和第四边缘624上的回归反射条11前方的全部区域安装介质64，只要介质64和回归反射条11共同作用对光的反射效率大于所述回归反射条单独作用对光的反射效率即可。
如图8所示，为本实用新型触摸屏第四实施例的结构示意图，在图6所示结构示意图的基础上，在本实施例中，为了增强局部区域的回归反射条的反射效率，介质64还可以安装在第二边缘622和第四边缘622上的回归反射条11前方靠近第三边缘623的区域，只要介质64和回归反射条11共同作用对光的反射效率大于所述回归反射条单独作用对光的反射效率即可。
再参见图8，在实际应用中，也可以不在第二边缘622上的回归反射条11前方靠近第三边缘623的区域安装介质64，或者不在第四边缘624上的回归反射条11前方靠近第三边缘623的区域安装介质64，只要介质64和回归反射条11共同作用对光的反射效率大于所述回归反射条单独作用对光的反射效率即可。
如图9所示，为本实用新型触摸屏第五实施例的结构示意图，考虑到发光源651或发光源652发射到回归反射条11上的光的入射角大于45度后，回归反射条11的反射效率也会急剧下降，而且发光源651或发光源652发射的光的强度也会逐渐减小，在本实施例中，介质64可以安装在发光源651或652发射到回归反射条11的光的入射角大于45度的区域，只要介质64和回归反射条11共同作用对光的反射效率大于回归反射条11单独作用对光的反射效率即可。
再参见图9，在实际应用中，介质64也可以只安装在发光源651或发光源652发射到回归反射条11的光的入射角大于45度的区域中的部分区域，只要介质64和回归反射条11共同作用对光的反射效率大于回归反射条11单独作用对光的反射效率即可。例如：介质64还可以安装在发光源651或发光源652发射到回归反射条11的光的入射角大于50度的区域。具体可以根据回归反射条11的反射效率和发光源651或发光源652发射的光的强度而定。
Claims (10)
1.一种触摸屏，包括触摸屏框架、安装在所述触摸屏框架上用于采集图像数据的至少两个光学传感器、安装在所述触摸屏框架上的光源、以及与所述至少两个光学传感器连接用于处理所述图像数据以获取触摸物的位置信息的处理器，其中，所述光源包括分别安装在邻近所述至少两个光学传感器的位置、用于照亮所述触摸屏框架内的触摸检测区的至少两个发光源和安装在所述触摸屏框架的边缘上、用于将所述至少两个发光源发射的光分别反射到所述至少两个光学传感器的回归反射条，其特征在于，所述光源还包括：
安装在所述回归反射条前方、用于减小由所述至少两个发光源发射到所述回归反射条的光的入射角的介质，所述介质和所述回归反射条共同作用对所述光的反射效率大于所述回归反射条单独作用对所述光的反射效率；其中，所述入射角表示所述至少两个发光源发射到所述回归反射条的光与所述回归反射条的表面的法线的夹角。
2.根据权利要求1所述的触摸屏，其特征在于，所述介质与所述回归反射条接触或不接触。
3.根据权利要求2所述的触摸屏，其特征在于，所述介质粘接或卡接在所述回归反射条前。
4.根据权利要求3所述的触摸屏，其特征在于，所述介质为透射光栅或光楔。
5.根据权利要求1所述的触摸屏，其特征在于，所述介质用于将所述至少两个发光源发射到所述回归反射条的光的入射角减小到小于15度。
6.根据权利要求1-5任一所述的触摸屏，其特征在于，所述触摸屏框架包括第一边缘、第二边缘、第三边缘和第四边缘，其中，所述第一边缘与所述第三边缘相对，所述第二边缘与所述第四边缘相对，所述光学传感器的数量为两个，一个安装在所述第一边缘和所述第二边缘的交角处，另一个安装在所述第一边缘和所述第四边缘的交角处，所述回归反射条安装在所述第二边缘、所述第三边缘和所述第四边缘上，所述两个光学传感器的附近分别安装有发光源，所述介质安装在任一发光源发射到所述回归反射条的光的入射角大于55度的区域中的部分区域或全部区域。
7.根据权利要求6所述的触摸屏，其特征在于，所述介质还安装在所述第三边缘上的回归反射条前方的全部区域。
8.根据权利要求6所述的触摸屏，其特征在于，所述介质还安装在所述第二边缘和/或所述第四边缘上的回归反射条前方靠近所述第三边缘的区域。
9.根据权利要求7所述的触摸屏，其特征在于，所述介质还安装在所述第二边缘和/或所述第四边缘上的回归反射条前方的全部区域。
10.根据权利要求6所述的触摸屏，其特征在于，所述介质还安装在任一发光源发射到所述回归反射条的光的入射角大于45度且小于或等于55度的区域中的部分区域或全部区域。
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