CN202795301U - 通过影像采集器获取触摸信息的触摸屏 - Google Patents

Abstract

通过影像采集器获取触摸信息的触摸屏涉及触摸屏，包括一基于图像采集获取触摸信息的触摸屏主体，触摸屏主体包括至少两个用于图像采集的影像采集器、一用于显示的显示器、一用于处理信息的微型处理器系统，所述影像采集器、所述显示器连接所述微型处理器系统，影像采集器内置于显示器内，显示器包括一显示面板，影像采集器位于显示面板的后方，并朝向显示器的前方；显示面板前方还设有一透明的触摸板，至少两个用于图像采集的影像采集器的图像采集范围覆盖所述触摸板的触摸范围。将影像采集器内置于显示器内可以有效减少设备的体积，避免占用设备的外接接口。

Description

通过影像采集器获取触摸信息的触摸屏

技术领域

本实用新型涉及触控技术，尤其涉及触摸屏。

背景技术

根据光学成像原理，可以通过至少两个影像采集器采集触摸板处的图像来实现触摸信息的获取，进而实现触摸操作，参见编号为CN1674042A的专利文件。然而现有技术多将影像采集器设置在显示器的边侧、或者外接在设备上，结构不紧凑，不利于设备体积的进一步减小。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种通过影像采集器获取触摸信息的触摸屏，以解决上述技术问题。

本实用新型所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

通过影像采集器获取触摸信息的触摸屏，包括一基于图像采集获取触摸信息的触摸屏主体，所述触摸屏主体包括至少两个用于图像采集的影像采集器、一用于显示的显示器、一用于处理信息的微型处理器系统，所述影像采集器、所述显示器连接所述微型处理器系统，其特征在于，所述影像采集器内置于所述显示器内，所述显示器包括一显示面板，所述影像采集器位于显示面板的后方，并朝向所述显示器的前方；

所述显示面板前方还设有一透明的触摸板，至少两个用于图像采集的影像采集器的图像采集范围覆盖所述触摸板的触摸范围。

由于显示面板在电压的变化过程中，透光状态会发生变化，因此影像采集器置于显示器内后，一般不会对影像采集器的图像采集功能产生实质性影响。将影像采集器内置于显示器内可以有效减少设备的体积，避免占用设备的外接接口。另外，在不使用影像采集器的情况下，由于光线仍然可以射出，所以显示器仍然可以显示画面，在需要使用影像采集器的情况下，启动影像采集器，影像采集器具有一定的隐蔽性，有利于改善视觉效果。同时显示器的显示面板、保护玻璃板等结构对影像采集器具有保护作用，有利于防尘，延长影像采集器的使用寿命。而且处于显示状态的显示器还可以作为影像采集器的补光灯使用，对于摄取显示器前方一定范围内的影像十分有利。

至少两个用于图像采集的影像采集器采集触摸板上的触摸点影像，通过微型处理器系统的分析处理，得到触摸点的坐标信息，从而实现接触触摸功能。另外影像采集器还可以摄取触摸板前方的触摸件的影像，通过微型处理器系统的分析处理，得到触摸件的坐标信息，识别非接触触摸动作，从而实现非接触触摸功能。触摸件可以是手，这样就可以实现手势控制。手势控制过程中，复数个影像采集器既可以采集触摸板上的触摸点影像，又可以摄取触摸板前方的触摸件的影像，还可以在采集触摸板上的触摸点影像的同时摄取触摸板前方的触摸件的影像，这样，通过微型处理器系统的分析处理，得到的触摸件的坐标信息，用于指示要操作的内容，得到的触摸点的坐标信息，用于确定选取操作内容。例如：在手指不接触到触摸板的情况下，触摸板可对应手指位置而将网址或超链接反白显示，当你确定要浏览该链接的时候，再碰触触摸板即可。再例如：在手指不接触到触摸板的情况下，触摸板可对应手指位置将光标指向文件夹、表格等，当你确定要打开的时候，再碰触触摸板即可。简单来说，这种触控方式与我们使用电脑时，鼠标光标移到需要的位置，然后再确定选取再按下左键的操作方式相同。该技术与floating Touch悬浮触控技术相比具有以下优点：1.floating Touch悬浮触控技术采用电容式传感器，应用范围受限，本实用新型使用通过影像采集器获取触摸信息的触摸屏，应用范围广；2.floating Touch悬浮触控技术检测距离最大20mm，本实用新型可以通过调整影像采集器的参数获取到更远处的影像；3.floating Touch悬浮触控技术依赖于自电容，不可能实现悬浮多点触控，本实用新型可悬浮多点触摸；4.floating Touch悬浮触控技术目前仅限于浏览网页或超链接，本实用新型支持其它操作，如打开文件夹。

所述显示器还包括一背光模组，所述背光模组位于所述显示面板后方，背光模组可以采用侧光式结构，即背光模组的发光源为摆在侧边的单支光源，导光板采用射出成型无印刷式设计。背光模组还可以采用直下式结构，即背光模组的发光源放置于显示面板的正下方，发光源由自发性光源(例如灯管、发光二极体等)射出由反射板反射后，向上经扩散板均匀分散后于正面射出。背光模组还可以采用中空型结构，即使用热阴极管作为发光源，以空气作为光源传递的媒介，光源向下被棱镜片与反射板对方向调整及反射后，一部分向上穿过导光板并出射于表面，另一部分因全反射再度进入中空腔直到经折反射作用后穿过导光板出射，而向上的光源或直接进入导光板出射，或经一连串反射作用再出射。

所述影像采集器优选摄像头，所述摄像头包括镜头、图像传感器，图像传感器位于镜头后方。镜头、图像传感器的具体设置位置可以采用下面几种：(1).所述镜头直接生成在背光模组上。(2).镜头位于背光模组与显示面板之间，图像传感器位于背光模组后方，背光模组上在镜头与图像传感器之间的部分设为透明。设为透明的方式可以是采用透光材料制作，可以是设置透光片，还可以是开透光孔。根据小孔成像原理透光片或透光孔可以设置的很小，但是需以不影响摄像头的功能为准。(3).镜头位于背光模组与显示面板之间，图像传感器位于背光模组前方。(4).背光模组上设有一透明部分，透明部分可以是采用透光材料制作，可以是设置透光片，还可以是开透光孔。根据小孔成像原理透光片或透光孔可以设置的很小，但是需以不影响摄像头的功能为准。镜头和图像传感器均位于背光模组的透明部分的后方。(5).一般图像传感器位于镜头的正后方，本实用新型可以通过光纤将图像传感器和镜头连接，即光纤的一头连接镜头，另一头连接图像传感器，光纤的设置可以降低光传播的损耗，同时可以改变光的传播方向，使得图像传感器的位置更加自由，例如：图像传感器位于镜头的侧后方、图像传感器位于镜头的边侧、图像传感器不在显示器内。

为了使可拍摄角度更大，摄像头可以采用广角镜头，所述图像传感器可以采用CCD或CMOS传感器。所述摄像头采用定焦摄像头，也可以采用调焦摄像头。镜头可以是塑料镜头、也可以是玻璃镜头。对于定焦摄像头，由于玻璃镜头透光性好，故优选玻璃镜头。对于调焦摄像头，由于塑料镜头的制作难度低、成本低，故优先塑料镜头。所述摄像头还可以采用液体镜头，通过对液体镜头控制进行调焦。

所述摄像头的摄像镜头直径不大于2mm。以便在嵌入显示面后，不影响显示面的显示效果。

所述摄像头可以有不同特性，比如广角角度、焦距、像素等可以不同，使用哪个摄像头可以允许用户选择。

所述影像采集器还可以简化为如下结构，影像采集器包括镜头和感光芯片，所述感光芯片设有像元，像元采用光敏二极管结构或光敏三极管结构，大量的像元连接一编码器，通过所述编码器对像元上的信号进行编码，生成相关编码后输出给微型处理器系统。像元采用光敏二极管结构或光敏三极管结构，有助于提高响应速度。为了减少编码器的运算量，可以将像元先连接成一个阵列结构，再连接到编码器。基于光敏二极管、光敏三极管的响应速度，上述结构允许信号选频模块选取更高的选频频率。

所述显示器还可以是一立体显示器。显示面板优选TFT面板，显示面板还可以是电子墨水显示面板、液晶面板，如：TN面板、MVA和PVA等VA类面板、IPS面板以及CPA面板。

所述显示面板前方还设有一防护玻璃，可以采用所述防护玻璃作为触摸板。使用者通过触摸防护玻璃，实现交互功能。

所述摄像头优选采用一用于采集840nm-980nm光波的红外摄像头，在触摸板后方还设有一用于发出840nm-980nm光波的红外光源，所述红外光源优选采用一字线性激光器，所述一字线性激光器发出的红外光形成一激光光面，铺设在所述触摸板上。以便红外摄像头具有显著的抗干扰性。

附图说明

图1为本实用新型的显示器的分层结构示意图；

图2为本实用新型的带背光模组时的一种结构示意图；

图3为本实用新型的带背光模组时的另一种结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示进一步阐述本实用新型。

参照图1、图2和图3，通过影像采集器获取触摸信息的触摸屏，包括一基于图像采集获取触摸信息的触摸屏主体。触摸屏主体包括至少两个用于图像采集的影像采集器、一用于显示的显示器、一用于处理信息的微型处理器系统，所述影像采集器、所述显示器连接所述微型处理器系统。所述影像采集器内置于所述显示器内，所述显示器包括一显示面板11，所述影像采集器位于显示面板11的后方，并朝向所述显示器的前方；所述显示面板11前方还设有一透明的触摸板13，至少两个用于图像采集的影像采集器的图像采集范围覆盖所述触摸板13的触摸范围。

所述显示器还包括一背光模组12，所述背光模组12位于所述显示面板11后方，背光模组可以采用侧光式结构，即背光模组的发光源为摆在侧边的单支光源，导光板采用射出成型无印刷式设计。参见图1，背光模，12还可以采用直下式结构，即背光模组12的发光源放置于显示面板11的正下方，发光源由自发性光源(例如灯管、发光二极体等)射出由反射板反射后，向上经扩散板均匀分散后于正面射出。背光模组还可以采用中空型结构，即使用热阴极管作为发光源，以空气作为光源传递的媒介，光源向下被棱镜片与反射板对方向调整及反射后，一部分向上穿过导光板并出射于表面，另一部分因全反射再度进入中空腔直到经折反射作用后穿过导光板出射，而向上的光源或直接进入导光板出射，或经一连串反射作用再出射。

所述影像采集器优选摄像头2，所述摄像头2包括镜头、图像传感器，图像传感器位于镜头后方。镜头、图像传感器的具体设置位置可以采用下面几种：(1).参见图1，所述镜头直接生成在背光模组11上。(2).参见图2，镜头21位于显示面板与背光模组之间，图像传感器位于背光模组后方，背光模组上在镜头与图像传感器之间的部分设为透明。设为透明的方式可以是采用透光材料制作，可以是设置透光片31，还可以是开透光孔32。根据小孔成像原理透光片31或透光孔32可以设置的很小，但是需以不影响摄像头的功能为准。(3).参见图3，摄像头的镜头和图像传感器均位于背光模组与显示面板11之间。(4).背光模组上设有一透明部分，透明部分可以是采用透光材料制作，可以是设置透光片，还可以是开透光孔。根据小孔成像原理透光片或透光孔可以设置的很小，但是需以不影响摄像头的功能为准。镜头和图像传感器均位于背光模组的透明部分的后方。(5).一般图像传感器位于镜头的正后方，本实用新型可以通过光纤将图像传感器和镜头连接，即光纤的一头连接镜头，另一头连接图像传感器，光纤的设置可以降低光传播的损耗，同时可以改变光的传播方向，使得图像传感器的位置更加自由，例如：图像传感器位于镜头的侧后方、图像传感器位于镜头的边侧、图像传感器不在显示器内。

为了使可拍摄角度更大，摄像头2可以采用广角镜头，所述图像传感器可以采用CCD或CMOS传感器。所述摄像头2采用定焦摄像头，也可以采用调焦摄像头。镜头可以是塑料镜头、也可以是玻璃镜头。对于定焦摄像头，由于玻璃镜头透光性好，故优选玻璃镜头。对于调焦摄像头，由于塑料镜头的制作难度低、成本低，故优先塑料镜头。所述摄像头2还可以采用液体镜头，通过对液体镜头控制进行调焦。

所述摄像头2的摄像镜头直径不大于2mm。以便在嵌入显示面后，不影响显示面的显示效果。

所述摄像头2可以有不同特性，比如广角角度、焦距、像素等可以不同，使用哪个摄像头可以允许用户选择。

所述影像采集器还可以简化为如下结构，影像采集器包括镜头和感光芯片，所述感光芯片设有像元，像元采用光敏二极管结构或光敏三极管结构，大量的像元连接一编码器，通过所述编码器对像元上的信号进行编码，生成相关编码后输出给微型处理器系统。像元采用光敏二极管结构或光敏三极管结构，有助于提高响应速度。为了减少编码器的运算量，可以将像元先连接成一个阵列结构，再连接到编码器。基于光敏二极管、光敏三极管的响应速度，上述结构允许信号选频模块选取更高的选频频率。

所述显示器还可以是一立体显示器。显示面板11优选TFT面板，显示面板还可以是电子墨水显示面板、液晶面板，如：TN面板、MVA和PVA等VA类面板、IPS面板以及CPA面板。

所述显示面板11前方还设有一防护玻璃，可以采用所述防护玻璃作为触摸板。使用者通过触摸防护玻璃，实现交互功能。

所述摄像头优选采用一用于采集840nm-980nm光波的红外摄像头，在触摸板后方还设有一用于发出840nm-980nm光波的红外光源，所述红外光源优选采用一字线性激光器，所述一字线性激光器发出的红外光形成一激光光面，铺设在所述触摸板上。以便红外摄像头具有显著的抗干扰性。

通过影像采集器获取触摸信息的触摸屏的功能：

1.支持接触式触摸操作

影像采集器至少有两个，为了节省成本，减小微型处理器的运算量，影像采集器优选两个。两个影像采集器分别位于显示面板的右后上方和左后上方。影像采集器采集触摸板13上的触摸点影像，通过微型处理器系统的分析处理，微型处理器只要处理一个维度的两个坐标的信息即可得到触摸点的坐标信息，从而实现接触触摸功能。通过影像采集器获取触摸信息的触摸屏还可以包括一触摸件，触摸件可以是触摸笔、手指等。影像采集器优选微焦摄像头。

2.支持非接触式触摸操作

影像采集器摄取触摸板13前方的触摸件的影像，通过微型处理器系统的分析处理，微型处理器需要处理两个维度的信息得到触摸件的坐标信息，识别非接触触摸动作，从而实现非接触触摸功能。触摸件可以是一远程触摸笔，远程触摸笔包括激光器、电源、信号发生模块，电源连接信号发生模块，信号发生模块连接激光器，信号发生模块产生振荡的电信号，并驱动激光器发出与电信号相对应的闪烁的激光信号。远程触摸笔设有开关。远程触摸笔产生光束，利用该光束可以在触摸板13上形成一个光点。远程触摸笔通过远程控制光点，对光学触摸屏实现相应的远程操作。这样设计可以减少进行触摸操作时，特别是接触式触摸时，操作人员的身体或其他物体对相关图像的光线的遮挡。触摸件还可以是手。为了节省成本，减小微型处理器的运算量，影像采集器优选两个。两个影像采集器分别位于显示面板两边侧的后方。

3.支持手势控制

在非接触式触摸操作的过程中，如果触摸件是手，微型处理器处理三个维度的信息既可以实现手势控制。通过变换手势动作实现对触摸屏的控制。

4.支持悬浮触控(包括非接触式鼠标)

复数个影像采集器既可以采集触摸板13上的触摸点影像，又可以摄取触摸板13前方的触摸件的影像，还可以在采集触摸板13上的触摸点影像的同时摄取触摸板13前方的触摸件的影像，这样，通过微型处理器系统的分析处理，得到的触摸件的坐标信息，用于指示要操作的内容，得到的触摸点的坐标信息，用于确定选取操作内容。例如：在手指不接触到触摸板13的情况下，触摸板可对应手指位置而将网址或超链接反白显示，当你确定要浏览该链接的时候，再碰触触摸板13即可。再例如：在手指不接触到触摸板13的情况下，触摸板13可对应手指位置将光标指向文件夹、表格等，当你确定要打开的时候，再碰触触摸板13即可。简单来说，这种触控方式与我们使用电脑时，鼠标光标移到需要的位置，然后再确定选取再按下左键的操作方式相同。该技术与floating Touch悬浮触控技术相比具有以下优点：1.floating Touch悬浮触控技术采用电容式传感器，应用范围受限，本实用新型使用通过影像采集器获取触摸信息的触摸屏，应用范围广；2.floating Touch悬浮触控技术检测距离最大20mm，本实用新型可以通过调整影像采集器的参数获取到更远处的影像；3.floating Touch悬浮触控技术依赖于自电容，不可能实现悬浮多点触控，本实用新型可悬浮多点触摸；4.floating Touch悬浮触控技术目前仅限于浏览网页或超链接，本实用新型支持其它操作，如打开文件夹。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1. 通过影像采集器获取触摸信息的触摸屏，包括一基于图像采集获取触摸信息的触摸屏主体，所述触摸屏主体包括至少两个用于图像采集的影像采集器、一用于显示的显示器、一用于处理信息的微型处理器系统，所述影像采集器、所述显示器连接所述微型处理器系统，其特征在于，所述影像采集器内置于所述显示器内，所述显示器包括一显示面板，所述影像采集器位于显示面板的后方，并朝向所述显示器的前方；

所述显示面板前方还设有一透明的触摸板，至少两个用于图像采集的影像采集器的图像采集范围覆盖所述触摸板的触摸范围。

2.根据权利要求1所述的通过影像采集器获取触摸信息的触摸屏，其特征在于，影像采集器包括镜头和感光芯片，所述感光芯片设有像元，像元采用光敏二极管结构或光敏三极管结构，大量的像元连接一用于对像元上的信号进行编码的编码器，所述编码器连接所述微型处理器系统。

3.根据权利要求1所述的通过影像采集器获取触摸信息的触摸屏，其特征在于，所述影像采集器是摄像头，所述摄像头包括镜头、图像传感器，图像传感器位于镜头后方。

4.根据权利要求1所述的通过影像采集器获取触摸信息的触摸屏，其特征在于，所述显示器还包括一背光模组，所述背光模组位于所述显示面板后方，背光模组采用侧光式结构、直下式结构或中空型结构。

5.根据权利要求4所述的通过影像采集器获取触摸信息的触摸屏，其特征在于，影像采集器包括镜头，所述镜头直接生成在背光模组上。

6.根据权利要求4所述的通过影像采集器获取触摸信息的触摸屏，其特征在于，所述影像采集器是摄像头，所述摄像头包括镜头、图像传感器，镜头位于背光模组与显示面板之间，图像传感器位于背光模组后方，背光模组上在镜头与图像传感器之间的部分设为透明。

7.根据权利要求4所述的通过影像采集器获取触摸信息的触摸屏，其特征在于，所述影像采集器是摄像头，所述摄像头包括镜头、图像传感器，还包括一用于将图像传感器和镜头光连接的光纤，光纤的一头连接镜头，另一 头连接图像传感器。

8.根据权利要求3、5、6或7所述的通过影像采集器获取触摸信息的触摸屏，其特征在于，所述摄像头的镜头直径不大于2mm。

9.根据权利要求1至7中任意一项所述的通过影像采集器获取触摸信息的触摸屏，其特征在于，所述显示面板前方还设有一防护玻璃，采用所述防护玻璃作为触摸板。

10.根据权利要求1至7中任意一项所述的通过影像采集器获取触摸信息的触摸屏，其特征在于，影像采集器有两个，两个影像采集器分别位于显示面板的右后上方和左后上方。 

Images