光學觸控設備的製作方法
2023-05-30 04:40:01
專利名稱：光學觸控設備的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及光學觸控設備及其用於進行光學觸控檢測的圖像傳感器裝置，屬於電子設備領域和圖像傳感器領域。
背景技術：
觸摸技術及其系統已經廣泛的進入各類電子設備中，常見的如各類觸屏手機、遊戲設備、平板電腦等等中小型的手持可攜式設備，該類設備通常使用接觸式感應系統，通過壓力感測或者特殊的觸控螢幕指示器進行感應。而近年如大屏幕的電腦顯示器和電視也逐漸開始使用觸摸方式進行設備的操控和指令選擇，在這類大屏幕或者超大屏幕上應用接觸式的觸摸技術不僅技術難度極高，而且生產出的產品成本也非常高，很難被普通消費者接受。 因此，非接觸類的觸控方法便應運而生，該類方式中最為常見的就是通過光學感應進行點位偵測和記錄，包括通過光學感應器接收各類指示器發射出的光線，或者通過接收被指示器遮擋的環境光或者特殊光線進行定位，或者通過對比光學感應器接收前後不同幀的圖像進行相對位置對比等等。上述技術方案存在的缺陷是不論採用何種定位檢測方法，均需通過安裝在屏幕周圍的光學感應裝置——一般為圖像傳感器，特別是線陣列圖像傳感器——進行測量，而不管是針對使用特殊的指示器的用戶或者是直接使用手指進行指示的用戶，在安裝光學感應裝置時均需使其與作為觸控表面的屏幕呈現一定的角度，以達到對整個觸控表面範圍內進行定位監測的目的。光學感應裝置安裝在屏幕周圍的角度是根據屏幕的尺寸以及觸控指示器與屏幕間的有效觸控距離決定的，這個安裝角度稍有偏差都會造成觸控定位不準確或者不成功的現象。而每個用戶在操作非接觸式觸控螢幕時習慣的觸控距離均不相同，因此很難為屏幕設定一個適合於全部用戶的安裝角度。進一步地，即使能夠找到一個普遍適用的角度，在安裝以及使用過程中，任何致使光學感應裝置偏離其預定安裝位置和角度的位移都將導致該設備無法進行準確的光學觸控。現有技術中的光學觸控設備一旦出現這種光學感應裝置偏離預定安裝位置和角度的現象，只能通過拆卸設備，重新安裝光學感應裝置的方式解決，不便於用戶隨時維護或者根據自己的使用習慣進行調節。
發明內容本實用新型提供了一種對光學觸控進行光學感應的圖像傳感器調節方便，並支持用戶隨時根據自身的觸控習慣進行調控的光學觸控設備，該設備可以廣泛應用於各類觸控產品，可特別應用於各類超大屏幕觸控產品。本實用新型的目的是通過以下技術方案實現的一種光學觸控設備，包括觸控表面和光學感應裝置，所述光學感應裝置包括至少一個曝光位置控制模塊和至少一個可調節曝光陣列位置的圖像傳感器，每個所述曝光位置控制模塊的控制信號輸出端分別與一個所述圖像傳感器的控制信號輸入端相連接。[0009]由上述本實用新型提供的技術方案可以看出，本實用新型的光學觸控設備通過使用可調節曝光陣列位置的圖像傳感器，並比現有技術增加一個曝光位置控制模塊，就可以通過這個模塊方便的調節圖像傳感器相對於無源觸控屏幕的觸控定位監測角度。使用可調節曝光陣列位置的圖像傳感器不僅實現調節方便的目的，也方便為製造商增加可選擇使用的圖像傳感器種類，便於成本控制，使這類產品的選擇不再局限於線陣列圖像傳感器。並且，即使選用了大解析度的圖像傳感器，由於只選擇曝光部分陣列，其圖像幀速率和處理速度仍然能夠達到實時進行光學觸控的要求。
為了更清楚地說明本實用新型實施例的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對於本領域的普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其它附圖。圖I為本實用新型的具體實施方式
提供的光學觸控設備的基本模塊結構示意圖；圖2為本實用新型的具體實施方式
提供的光學觸控設備的外觀結構示意圖；圖3為本實用新型的具體實施方式
提供的光學觸控設備的外觀橫截面圖。
具體實施方式
下面結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本實用新型的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本實用新型的保護範圍。本具體實施方式
提供的光學觸控設備包括觸控表面和光學感應裝置，所述光學感應裝置包括至少一個曝光位置控制模塊和至少一個可調節曝光陣列位置的圖像傳感器，每個所述曝光位置控制模塊的控制信號輸出端分別與一個所述圖像傳感器的控制信號輸入端相連接，用於控制圖像傳感器的曝光陣列位置。所述光學觸控設備還包括紅外光發射器，所述圖像傳感器的光學系統包括紅外濾光片。本具體實施方式
提供的光學觸控設備可以應用於各類觸控產品，特別適用於大型或者超大型屏幕設備，如桌面式電腦的顯示器或者遊戲和電視屏幕。本實用新型的光學觸控設備使用可調節曝光陣列位置的圖像傳感器，有效曝光陣列僅為該圖像傳感器中的部分陣列，並增加了一個曝光位置控制模塊。當出現需要調整該用於進行光學感應的圖像傳感器相對於無源觸控表面時，例如圖像傳感器的安裝角度偏離了預先設定的有效觸控定位檢測角度，或者用戶需要設定新的有效觸控距離時，可以通過曝光位置控制模塊方便的調節圖像傳感器相對於無源觸控屏幕的觸控定位監測角度。下面將結合附圖對具體實施方式
作進一步地詳細描述，具體如下實施例一如圖I所示，本實施例提供的光學觸控設備包括觸控表面11、光學感應裝置12和觸控定位檢測模塊13。其中，觸控定位檢測模塊13可採用光學感應進行觸控定位，並可以直接將檢測的定位信號輸出。優選的，觸控表面11可採用無源觸控平面，當採用光學感應進行觸控定位檢測時，無源觸控表面則不需要對該平面進行任何特殊的觸發機制即可工作，並且無源觸控表面的製造工藝及成本均可適用於消費類產品，更加適合應用於大型或者超大型屏幕。光學感應裝置12包括第一曝光位置控制模塊121、第一圖像傳感器模塊122、第二曝光位置控制模塊123和第二圖像傳感器模塊124。其中，第一曝光位置控制模塊121的控制信號輸出端與第一圖像傳感器模塊122的控制信號輸入端相連接，第一曝光位置控制模塊121可用於控制第一圖像傳感器模塊122上的有效曝光陣列在該圖像傳感器整體陣列上的位置，同理，第二曝光位置控制模塊123的控制信號輸出端與第二圖像傳感器模塊124的控制信號輸入端相連接，第二曝光位置控制模塊123可用於控制第二圖像傳感器模塊124上的有效曝光陣列在該圖像傳感器整體陣列上的位置。光學感應裝置12與觸控表面11的位置關係,如圖2所示，觸控表面11上表面安裝有光學感應裝置12，其中包含有第一曝光位置控制模塊121和第一圖像傳感器模塊122的光學感應裝置12位於觸控表面11的左側角，包含有第二曝光位置控制模塊123和第二圖像傳感器模塊124的光學感應裝置12位於觸控表面11的右側角。光學感應裝置12與·觸控表面11形成的觸控定位檢測角度，如圖3所示。為了能夠捕獲作為觸控表面的全屏幕範圍內的有效觸控定位檢測，當光學感應裝置12安裝於觸控表面11的屏幕邊框32上時，需要與觸控表面11形成一定觸控定位檢測角度。優選的，相應的觸控定位檢測角度是通過估算用戶普遍習慣並適應的距離觸控表面的有效觸控距離和觸控表面的面積進行設定。優選的，光學感應裝置12在安裝時，需要使光學感應裝置12可檢測的有效觸控範圍將包含整個屏幕。需要特別說明的是，光學感應裝置12與觸控表面11的位置關係並不限於圖2和圖3的位置關係，還可以包括分別將學感應裝置12安裝在觸控表面11的不同邊上等。本實施例僅僅為了說明一種可行的安裝方式，但本實用新型的保護範圍並不局限於此。當安裝了本實施例提供的光學觸控設備的產品，在產品測試階段發現光學感應裝置的角度發生偏差，需要將圖像傳感器的觸控定位檢測角度調整至正確的位置，或者，當用戶在使用安裝有本光學觸控設備的產品時，需要根據自身習慣的觸控距離，改變用於光學感應的圖像傳感器進行觸控定位檢測的角度，以適應新的有效觸控距離時，可以按照以下步驟進行控制步驟I、測試並選定正確的觸控定位檢測範圍，用戶可以使用手指或者任意圓柱狀指示物在屏幕上方進行點觸，由於本實施例優選採用無源觸控表面，則用戶是否接觸屏幕表面進行點觸均不影響觸控表面。用戶選擇好適宜自身習慣的有效觸控距離，並測試在該距離的觸控是否精確，若不精確，則需調整光學感應裝置。步驟2、用戶通過曝光位置控制模塊調整圖像傳感器模塊上有效曝光陣列的所在位置。優選的，在安裝有本實施例的光學觸控設備的產品中預設了有效曝光陣列所在位置和光學感應裝置對應的有效觸控範圍和有效觸控距離的對應關係。用戶按照上述對應關係，改變圖像傳感器上的曝光陣列的位置，實現改變光學感應裝置與觸控表面角度的要求，從而達到調整器有效觸控範圍和有效觸控距離的目的。步驟3、由於本實施例的調節方式非常簡單，用戶可重複測試步驟2中的調整是否合理，並可不斷重複步驟2以達到最佳的效果。[0027]通過上述步驟，可以非常簡單的實現現有技術必須通過拆卸零部件，重新安裝光學感應裝置才能實現的效果。並且，這種技術方案為設計和生產廠家提供了更多的圖像傳感器選擇，而非局限於單一的線性圖像傳感器，使廠家更易對成本進行控制。另外，即使選用了大解析度的圖像傳感器，由於只選擇曝光部分陣列，其圖像幀速率和處理速度仍然能夠達到實時進行光學觸控的要求。例如，選擇VGA格式的CMOS圖像傳感器作為第一圖像傳感器模塊和第二圖像傳感器模塊。當VGA格式的CMOS圖像傳感器全部640*480像素陣列完成面曝光時，一般的圖像幀速率為30幀/秒，但是本實施例的第一曝光位置控制模塊和第二曝光位置控制模塊分別控制對應的圖像傳感器僅曝光整個陣列的某一行像素或者某幾行像素，則 其圖像幀速率可達到200幀/秒，並實時傳送給觸控定位檢測模塊，該圖像獲取速度完全可以適應現有技術中的任何一種觸控定位檢測方法。實施例二本實施例提供的光學觸控設備不僅可以應用於對環境光或者自然光進行光學感應的產品，還可以在光學觸控設備中增加特殊光源，實現在特定光源下進行觸控檢測，從而提高檢測準確率。例如在觸控表面上方或者周圍增加紅外光源，同時為光學感應裝置中的圖像傳感器器模塊增加紅外截止濾光片。當用戶使用手指或者任何指示物在該紅外光源範圍內進行指示時，光學感應裝置都可對圖像進行捕獲。本實施例對圖像傳感器觸控定位檢測角度的調整方法與實施例一相同。採用具體實施方式
提供的技術方案，通過使用可調節曝光陣列位置的圖像傳感器，並比現有技術增加一個曝光位置控制模塊，就可以通過這個模塊方便的調節圖像傳感器相對於無源觸控屏幕的觸控定位監測角度。使用可調節曝光陣列位置的圖像傳感器不僅實現調節方便的目的，也方便為製造商增加可選擇使用的圖像傳感器種類，便於成本控制，使這類產品的選擇不再局限於線陣列圖像傳感器。並且，即使選用了大解析度的圖像傳感器，由於只選擇曝光部分陣列，其圖像幀速率和處理速度仍然能夠達到實時進行光學觸控的要求。這種技術方案解決了安裝光學觸控設備的產品在安裝光學感應的圖像傳感器時，即使發生了角度偏差，在產品測試階段通過曝光位置控制模塊調整圖像傳感器的有效曝光陣列的位置，就不需要重新安裝圖像傳感器的位置，也不需要進行其他物理調節方式對產品進行拆卸等工作，就可以方便的將圖像傳感器的觸控定位檢測角度調整至正確的位置。同樣的，當用戶在使用安裝有本光學觸控設備的產品時，用戶可根據自身習慣的觸控距離，調整圖像傳感器的有效曝光陣列位置，改變用於光學感應的圖像傳感器進行觸控定位檢測的角度，以適應新的有效觸控距離。這種調節方式，使得用戶可以非常方便的根據自身喜好調節產品。以上所述，僅為本實用新型較佳的具體實施方式
，但本實用新型的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本實用新型揭露的技術範圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本實用新型的保護範圍之內。
權利要求1.一種光學觸控設備，包括觸控表面和光學感應裝置，其特徵在於，所述光學感應裝置包括至少一個曝光位置控制模塊和至少一個可調節曝光陣列位置的圖像傳感器，每個所述曝光位置控制模塊的控制信號輸出端分別與一個所述圖像傳感器的控制信號輸入端相連接。
2.根據權利要求I所述的光學觸控設備，其特徵在於，所述光學感應裝置包括兩個曝光位置控制模塊和兩個可調節曝光陣列位置的圖像傳感器，其中第一曝光位置控制模塊的控制信號輸出端與第一圖像傳感器的控制信號輸入端相連接，第二曝光位置控制模塊的控制信號輸出端與第二圖像傳感器的控制信號輸入端相連接。
3.根據權利要求I所述的光學觸控設備，其特徵在於，所述觸控表面為無源觸控平面。
4.根據權利要求I所述的光學觸控設備，其特徵在於，所述光學觸控設備還包括紅外光發射器，所述圖像傳感器的光學系統包括紅外濾光片。
專利摘要本實用新型提供了一種光學觸控設備，包括觸控表面和光學感應裝置，所述光學感應裝置包括至少一個曝光位置控制模塊和至少一個可調節曝光陣列位置的圖像傳感器，每個所述曝光位置控制模塊的控制信號輸出端分別與一個所述圖像傳感器的控制信號輸入端相連接。本實用新型通過曝光位置控制模塊調節圖像傳感器相對於無源觸控屏幕的觸控定位監測角度，不僅能實現調節方便，也方便為製造商增加可選擇使用的圖像傳感器種類，便於成本控制，使這類產品的選擇不再局限於線陣列圖像傳感器。並且，即使選用了大解析度的圖像傳感器，由於只選擇曝光部分陣列，其圖像幀速率和處理速度仍然能夠達到實時進行光學觸控的要求。
文檔編號G06F3/042GK202694298SQ20122006302
公開日2013年1月23日 申請日期2012年2月24日 優先權日2012年2月24日
發明者帥金曉, 唐冕, 劉志碧, 陳杰 申請人:北京思比科微電子技術股份有限公司