採用光敏二極體晶片的觸控螢幕的製作方法

2023-08-05 11:32:21 2

專利名稱：採用光敏二極體晶片的觸控螢幕的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種觸控螢幕，觸控螢幕具體為一種利用光學特性工作的觸控螢幕。
背景技術：
現有的利用光學特性製成的觸控螢幕主要有兩種，一種是紅外觸控螢幕；一種是主要應用於投影儀的叫做雷射電子白板的觸控螢幕，利用雷射跟蹤技術掃描觸摸筆跡。現有紅外觸控螢幕，相對於其他觸控螢幕，具有性能穩定、抗幹擾能力強、壽命長、精度高等一系列優點。幾乎以壓倒性的優勢，逐漸佔領其他觸控螢幕的市場。但紅外觸控螢幕仍有一致命性的弱點難以克服，就是紅外窗口怕髒。在不清潔的環境不宜使用，比如不能應用在工廠車間、礦區等油汙較重的場合；比如不能應用在火車候車廳、市外的取款機等開放性的公共場合。另外在屏幕外側要裝紅外對射管，影響到了結構的緊湊性，小型的屏幕上不便採用，如不便用在手機和掌上電腦的屏幕上。另外紅外觸控螢幕成本仍然較高，解析度仍然較低。雷射電子白板系統的主要用途是配合投影儀使用。投影儀屏幕兩側各裝有用於掃描投影儀屏幕的雷射發射器。雷射電子白板啟動後，雷射發射器發出雷射掃描投影儀屏幕表面。與其配套的感光筆具有感應雷射的功能，這樣使用者使用感光筆在電子白板上操作時，雷射發射器會掃描到感光筆的位置。雷射電子白板系統通過感光筆的位置信息同電腦進行交互。雷射電子白板系統結構較為複雜，所以成本也高，一般售價在3000元到7000元。 安裝調試困難，安裝時需要專業人員對其雷射掃描部分進行定位，定位不準確或者使用中略微移動都容易引起誤操作，甚至會造成不能正常使用，因此使用場合非常有限。綜合現有的觸控螢幕，到現在為止還沒有出現一種像紙張一樣，可以讓人趴在上面寫字的觸控螢幕。人們無法通過觸控螢幕得到原始書寫的感覺和方便。

發明內容
本發明的目的在於提供一種採用光敏二極體晶片的觸控螢幕，以解決已有技術問題。為實現上述目的本發明採用以下技術方案採用光敏二極體晶片的觸控螢幕，包括觸摸板、向外界發送觸摸信息的觸摸信息發送模塊，其特徵在於，還包括一影像採集處理系統，所述影像採集處理系統包括一用於獲取觸摸板處影像信息的影像採集模塊，和一對影像採集模塊獲取的影像信息進行處理的影像信息處理模塊；所述影像信息處理模塊連接所述觸摸信息發送模塊；
所述影像採集模塊 包括至少兩個影像採集器；所述至少兩個影像採集器分別位於所述觸摸板邊側。影像採集器可以是攝像機。至少兩個影像採集器攝取觸摸板處的圖像，生成影像信息。影像信息中包含相關影像，相關影像是指與觸摸操作相關的圖像呈現的影像信息。所述影像信息處理模塊接收至IJ所述影像信息後，分析出相關影像的信息，並生成相關的觸摸操作信息，通過觸摸信息發送模塊，將觸摸操作信息發送給外界，如發送給電腦主機、手機處理器系統等，完成觸摸操作，即光觸控螢幕的觸摸操作是利用相關圖像完成。所述採用光敏二極體晶片的觸控螢幕，通過所述至少兩個影像採集器分別獲取，包含有相關圖像的位置信息的相關影像，再通過所述影像信息處理模塊將所述至少兩個影像採集器獲取的相關影像中包含的相關圖像的位置信息進行整合處理，獲得準確的相關影像位置信息，相關影像位置信息作為完成觸摸操作的信息之一。由經驗可知影像採集器獲得的影像中包含有成像物體的二維坐標信息，比如照相機照出的照片裡含有成像物體的二維坐標信息。用一個位於觸摸板邊側的影像採集器獲得的觸摸板處的相關圖像的相關影像中包含有相關圖像所在位置的一維坐標信息。所述至少兩個影像採集器，獲得至少兩個與相關圖像相關的相關影像，至少兩個相關影像中包含相關圖像所在位置的至少兩個一維坐標信息，所述影像信息處理模塊通過將至少兩個一維坐標信息進行整合，獲得相關圖像所在位置的至少二維坐標信息。對於兩個影像採集器獲得的兩個相關影像中，包含有相關圖像所在位置的兩個一維坐標信息，通過將兩個一維坐標信息進行整合，可以獲得相關圖像所在位置的二維坐標信息，即可以確定相關圖像在觸摸板處的二維坐標信息。因此將影像採集器放置在屏幕邊側時仍然可以獲得準確的相關影像位置信息，供完成觸摸操作使用。增加影像採集器數目可以獲得更多的相關影像，有助於提高相關圖像位置信息的精度，有助於擴大觸摸板面積。觸摸板一般位於屏幕的前方，或者直接使用屏幕作為觸摸板，本發明中的觸摸板， 允許沒有屏幕獨立存在，比如可以是一塊獨立的玻璃板，或者是壁畫等。上述設計中將影像採集器置於觸摸板邊側，可以保證影像採集器既不會多佔用空間，又不會影響屏幕的視覺效果。現有的影像互動技術中，特別是其中廣泛應用的投影互動技術中，也是採用，通過影像採集器獲得影像信息的方式實現影像互動或者觸摸操作，影像採集器採用的是攝像機。 但是依據現有的影像互動技術不能將攝像機放置在屏幕邊側，否則將無法獲得準確的影像位置信息，影響工作。獲得準確的影像位置信息的方法可以是，首先利用第一個影像採集器獲得觸摸板上相關圖像與所述第一個影像採集器間的角度關係；再利用第二個影像採集器獲得觸摸板上相關圖像與所述第二個影像採集器間的角度關係；影像信息處理模塊對第一個影像採集器獲得的相關圖像角度關係，和第二個影像採集器獲得的相關圖像角度關係進行整合，從而獲得相關圖像在觸摸板處的位置。所述影像採集器可以是攝像機，或其它影像採集設備。 所述角度關係體現為相關圖像呈現的相關影像在影像採集器的感光晶片上的位置。確定影像採集器與相關圖像間的角度關係時，允許選擇各種不同的參照對象，例如可以選擇影像採集器的採集影像的方向作為第一參照對象，再以影像採集器上的某一點視為參照點，作為第二參照對象。
自相關圖像處向所述參照點引一作為輔助線的直線，所述輔助線與所述影像採集器的採集影像的方向間的夾角作為所述影像採集器與相關圖像間的角度。以上內容重點在於說明本發明的運行原理，實際運行中與上述參照點的選擇無關，具體角度關係體現在相關影像在感光晶片上的位置。採用光敏二極體晶片的觸控螢幕，具有性能穩定、抗幹擾能力強、壽命長、成本低、可實現遠程觸摸、不佔用額外空間等一系列優點。由於影像採集器位於屏幕邊側，所以接收到的來自屏幕的光線有限，對影像採集器性能要求較高，不利於降低成本。可以通過採用與採用光敏二極體晶片的觸控螢幕配套的觸摸筆，降低對影像採集器的性能要求。觸摸筆，其特徵在於，包括筆殼、電源、開關和發光元件，開關控制發光元件的發光情況。所述影像採集處理系統以所述觸摸筆在觸摸板上呈現的光點為相關圖像。為了使觸摸筆的發光元件發出的光信號更容易被影像採集器識別，影像採集器採用對一特定波段光線進行識別的影像採集器，觸摸筆的發光元件採用發射對應的特定波段光線的發光元件。從而濾除無關的光信號，提高靈敏度。特定波段可以選在SOOnm-IOOOnm 波段，優選980nm。980nm的光學元件價格較低，抗幹擾能力較強。為了進一步提高靈敏度，還可以在觸摸筆上加裝一信號發生模塊。觸摸筆的電源連接所述信號發生模塊，所述信號發生模塊連接所述發光元件。信號發生模塊具有特定的一個或多個振蕩頻率驅動所述發光元件發出以一定頻率閃爍的光信號。所述影像採集處理系統中加裝信號選頻模塊。所述信號選頻模塊的選頻頻率與所述信號發生模塊的振蕩頻率相適應。從而使影像採集處理系統濾除非相關的光信號，提高對相關光信號的靈敏度。上述設計，要求觸摸筆在觸摸板上呈現光點。觸摸筆包括便於在距離觸摸板較近時在觸摸板上呈現光點的近程觸摸筆，和便於距離觸摸板較遠時呈現光點的遠程觸摸筆。 近程觸摸筆和遠程觸摸筆，分別幫助實現近程觸摸和遠程觸摸。近程觸摸筆，其特徵在於，包括筆殼、電源、開關和發光元件，開關控制發光元件的發光情況；開關與近程觸摸筆的觸摸端連接，觸摸端在觸摸觸摸板時觸發開關，光敏元件發光，在觸摸板上形成光點。近程觸摸筆在與觸摸板接觸時發光，在觸摸板上形成一光點，光點隨近程觸摸筆的移動而移動，從而通過光點實現近程觸摸筆對採用光敏二極體晶片的觸控螢幕的觸摸操 作。遠程觸摸筆包括雷射器、電源，其特徵在於，還具有信號發生模塊，電源連接信號發生模塊，信號發生模塊連接雷射器，信號發生模塊產生振蕩的電信號，並驅動雷射器發出與電信號相對應的閃爍的雷射信號。遠程觸摸筆設有開關。遠程觸摸筆產生光束，利用該光束可以在觸摸板上形成一個光點。遠程觸摸筆通過遠程控制光點，對採用光敏二極體晶片的觸控螢幕實現相應的遠程操作。所述採用光敏二極體晶片的觸控螢幕包括兩個影像採集器，分別為第一影像採集器和第二影像採集器；第一影像採集器和第二影像採集器分別位於觸摸板的左上方和右上方。這樣設計可以減少進行觸摸操作時，特別是近程觸摸時，操作人員的身體或其他物體對相關圖像的光線的遮擋。
所述觸摸板可以是前部為透明介質的觸摸板，所述影像採集器位於所述透明介質側面，獲取觸摸板前部透明介質內的相關圖像信息。有光點或其他相關圖像呈現在透明的觸摸板上時，光點或其他相關圖像的光信號不但會發生反射，也會發生透射，進而進入觸摸板前部透明介質內，並在透明介質內傳播，從透明介質側面可以獲得與光點或其他相關圖像相關的影像信息。前部為透明介質的觸摸板(自然也包括整體透明的觸摸板)可以是顯示器前的防護玻璃，也可以是顯示器屏幕。 上述設計中，影像採集器位於所述透明介質側面，獲取透明介質內部的相關圖像信息，因此可以與觸摸板處於同一平面，甚至可以直接嵌入在透明介質內部，光信號的傳播不會受到外界物體的遮擋，因此影像採集器設置位置較為靈活。因為觸摸板處的光點或其他相關圖像，與影像採集器間的距離變化範圍較大，因此影像採集器可以設置一自動調節所述影像採集器焦距的焦距自動調節裝置，以便獲取較清晰的影像。調焦倍數可以作為確定相關圖像位置信息的參數。所述觸摸板是前部為透明介質的觸摸板的情況下，允許操作人員直接用手或其他觸摸件直接進行觸摸操作，但是在具體生產和使用中對影像採集器要求較高，甚至難以實現。為了降低對影像採集器的要求，採用以下設計採用光敏二極體晶片的觸控螢幕還包括一光源。觸摸板前部為透明介質，所述光源產生的光線較均勻的照射在前面有透明介質的觸摸板上，並向觸摸板外側前部透射。光源自觸摸板背面或側面較均勻的照射在觸摸板上，並向觸摸板外側較均勻的透射。以一觸摸件觸摸觸摸板，觸摸件受到光源的光的照射，形成光點。所述觸摸件是指觸摸觸摸板的物體，可以是手指、筆等。光點隨觸摸件的移動而移動，通過光點的移動、光點的有無以及光點的閃爍頻率等信息實現觸摸件對採用光敏二極體晶片的觸控螢幕的觸摸操作。觸摸件與觸摸板接觸時，側面的影像採集器接收到的光線尤為強烈。本發明和影像互動技術都需要採集影像信息，並進行分析，技術上存在一些交叉點。一些影像互動中的技術措施可以應用於本發明，比如背景消除等技術措施。本發明中可以裝有用於消除背景信息的背景消除系統或背景消除軟體。利用背景消除系統或背景消除軟體可以消除背景信息，以便獲得準確的相關影像信息。另外由上述內容可知，本發明中的採用光敏二極體晶片的觸控螢幕，利用光學原理確定出相關圖像的位置，與光點光強的強弱、觸摸板上有無油汙無關。抗幹擾能力強、不怕油汙，適用於工廠車間、礦區等油汙較重的場合。使用過程中觸摸件不與採用光敏二極體晶片的觸控螢幕本身的電子器件接觸，所以使用壽命長。觸摸板可以採用顯示器原有的部件，不佔用空間。對於採用光點作為相關圖像的情況，可以設有選頻模塊、背景消除系統，所以不易受光點的光強影響、溫度適用範圍廣。易於實現面積很大的觸控螢幕。可以同時具有遠程觸摸功能和近程觸摸功能。遠程觸摸筆和近程觸摸筆，都是通過閃爍的光信號與採用光敏二極體晶片的觸控螢幕進行通信，允許給採用光敏二極體晶片的觸控螢幕設置一密碼鎖系統，給近程觸摸筆和遠程觸摸筆的信號發生模塊設置一配套的電子鑰匙系統。對採用光敏二極體晶片的觸控螢幕系統實現鎖定，防止非相關人員操作。


圖1為採用光敏二極 管晶片的觸控螢幕電路結構示意圖；圖2為採用光敏二極體晶片的觸控螢幕的影像採集器排布結構示意圖；圖3為光觸控螢幕確定相關影像位置的原理示意圖；圖4為採用光敏二極體晶片的觸控螢幕與觸摸件的使用狀態示意圖；圖5為帶有影像互動信息處理模塊的採用光敏二極體晶片的觸控螢幕電路結構圖；圖6為採用光敏二極體晶片的觸控螢幕與用於遠程的觸摸的觸摸筆的使用狀態示意圖；圖7為遠程觸摸筆的電路原理示意圖；圖8為影像採集器的一種光學部分結構示意圖；圖9為近程觸摸筆的結構示意圖；圖10為帶光源的採用光敏二極體晶片的觸控螢幕的結構示意圖。
具體實施例方式為了使本發明實現的技術手段、創作特徵、達成目的與功效易於明白了解，下面結合具體圖示，進一步闡述本發明。參照圖1和圖2，採用光敏二極體晶片的觸控螢幕，包括觸摸板11、觸摸信息發送模塊21。還包括一影像採集處理系統22，影像採集處理系統22包括一用於獲取影像信息的影像採集模塊221，和一對影像採集模塊221獲取的影像信息進行處理的影像信息處理模塊222。影像採集模塊221包括至少兩個影像採集器2211、2212，圖1中所示的其它影像採集器沒有標示。應當至少兩個影像採集器2211、2212位於所述觸摸板邊側。影像採集器 2211,2212等可以採用攝像機。為了便於講述，圖2中的系統只採用了兩個影像採集器2211、2212。兩個影像採集器2211、2212採集觸摸板11處的圖像，生成影像信息，影像信息中包含相關影像，相關影像是指與觸摸操作相關的圖像呈現的影像信息。影像信息處理模塊222接收到影像信息後， 分析出相關影像的信息，並生成對應的觸摸操作信息，通過觸摸信息發送模塊21，將觸摸操作信息發送給外界，如發送給電腦主機、手機處理器系統等，完成觸摸操作，即光觸控螢幕的觸摸操作是利用相關圖像完成。應當注意，影像採集器採集的是觸摸板11處的圖像，可以是觸摸板11表面的圖像，但並不一定僅僅是觸摸板11表面的圖像，甚至可以不採集觸摸板 11表面的圖像。觸摸板11 一般位於屏幕的前方，或者直接使用屏幕作為觸摸板11。將影像採集器 2211,2212等置於觸摸板11邊側，可以保證影像採集器2211、2212等，既不會多佔用空間， 又不會影響屏幕顯示的視覺效果。本發明與現有的影像互動技術相比，同樣需要以影像採集器獲得影像信息，但是現有的影像互動技術並且不能將作為影像採集器的攝像機放置在屏幕(觸摸板11)邊側，否則將無法獲得準確的影像位置信息，會影響工作。本技術方案與現有的影像互動技術不同，是通過至少兩個影像採集器2211、2212 等對相關圖像的位置進行定位。至少兩個影像採集器2211、2212獲取的影像位置信息，再通過影像信息處理模塊222將至少兩個影像採集器2211、2212獲取的相關影像中包含的相關圖像的位置信息進行整合處理，獲得準確的相關圖像位置信息，以相關圖像位置信息作為完成觸摸操作的信息之一。
由經驗可知單個影像採集器，如影像採集器2211、影像採集器2212等獲得的影像信息中包含有成像物體的二維坐標信息，比如照相機照出的照片裡含有成像物體的二維坐標信息。用一個位於觸摸板11邊側的影像採集器2211或2212獲得的觸摸板11處的相關圖像的相關影像中也包含有相關圖像所在位置的一維坐標信息。本發明中設有至少兩個影像採集器2211、2212，因此獲得的兩個相關影像中包含有相關圖像所在位置的兩個一維坐標信息，通過將兩個一維坐標信息進行整合，可以獲得相關圖像所在位置的二維坐標信息， 即可以確定相關圖像在觸摸板11處的二維坐標信息。因此將影像採集器2211、2212等放置在屏幕邊側時仍然可以獲得準確的相關圖像位置信息，供完成觸摸操作使用。兩個影像採集器2211、2212無論如何排布，獲得的相關圖像的兩個一維坐標相同的機率都很小，幾乎可以認為沒有，因此可以不作考慮，只要兩個影像採集器2211、2212同時獲取一個相關圖像的相關影像，即可確定出相關圖像的坐標，但兩個影像採集器2211、2212排布不當會造成相關圖像坐標位置確定的不夠精確。另外增加影像採集器數目可以獲得更多的相關影像，有助於提高相關圖像位置信息的精度，還有助於擴大觸摸板面積。參照圖2和圖3，獲得準確的影像位置信息的方法 可以是，首先利用第一個影像採集器2211獲得觸摸板11處相關圖像與第一個影像採集器11間的角度關係；再利用第二個影像採集器2212獲得觸摸板11上相關圖像與第二個影像採集器2212間的角度關係；影像信息處理模塊222對第一個影像採集器2211獲得的相關圖像角度關係，和第二個影像採集器2212獲得的相關圖像角度關係進行整合，從而獲得相關圖像在觸摸板11處的位置。第一個影像採集器2211和第二個影像採集器2212可以是現有的攝像機，或其它影像採集設備。 角度關係可以體現為，相關圖像呈現的相關影像在影像採集器的感光晶片32上的位置。確定影像採集器2211或2212與相關圖像間的角度關係時，允許選擇各種不同的參照對象，例如可以選擇影像採集器2211或2212的採集影像的方向作為第一參照對象，再以影像採集器上的某一點視為參照點，作為第二參照對象。自相關圖像處向所述參照點引一作為輔助線的直線，所述輔助線與所述影像採集器的採集影像的方向間的夾角作為所述影像採集器與相關圖像間的角度。以上內容重點在於說明本發明的運行原理，實際運行中與上述參照點的選擇無關，具體角度關係體現在相關影像在感光晶片32上的位置。參照圖3進一步說明相關影像中的位置信息進行整合處理的方法。圖3中示出了影像採集器2211、2212獲取觸摸板11處光信號的光路圖。以影像採集器2211為例，影像採集器2211包括一凸透鏡31、一感光晶片32。觸摸板11處有相關圖像a、b、c、d。相關圖像a、b、c、d分別在感光晶片32上呈現像點al、bl、cl、dl。根據凸透鏡成像原理可知觸摸板11處，位於a與al連線上的相關像點都會在 al處呈現像點；位於b與bl連線上的相關像點都會在bl處呈現像點；位於c與Cl連線上的相關像點都會在cl處呈現像點，以此類推觸摸板11上的相關像點對應到感光晶片32 上，從而獲得關於觸摸板11處的一維圖像信息。可見該一維圖像信息中體現有影像採集器 2211與相關圖像間的角度關係。同理，相關圖像a、b、c、d分別在感光晶片33上呈現像點a2、b2、c2、d2，以此類推觸摸板11上的相關像點對應到感光晶片33上，從而獲得關於觸摸板11處的一維圖像信息。該一維圖像信息體現有影像採集器2211與相關圖像間的角度關係。上述各條連線的特性由凸透鏡的光學特性確定，不一定是直線。
由圖3和凸透鏡成像原理可見，通過感光晶片32上的像點al，和感光晶片33上的像點a2，可以確定相關圖像位於a處；通過感光晶片32上的像點bl，和感光晶片33上的像點b2，可以確定相關圖像位於b處；通過感光晶片32上的像點cl，和感光晶片33上的像點 c2，可以確定相關圖像位於c處，以此類推，可見通過兩個影像採集器2211、2212可以確定觸摸板11處的相關圖像的位置。 由於相關影像存在一定尺度，呈現的像點很可能不是呈現在感光晶片32的一個像元上，而是呈現在多個像元上，可以通過軟體儘量的選取像點呈現在的多個像元中的中間的像元作為有效像元。這一問題的處理在影像互動技術中已經得到了較好的解決，具體解決方式可以較為直接的借鑑。為了使像點儘量的呈現在較少的像元上，進而減小運算量， 增加光信號強度，影像採集器2211、2212等可以設置一自動調節所述影像採集器焦距的焦距自動調節裝置。焦距自動調節裝置的調焦倍數，可以作為確定相關圖像位置的修正參數。 具體的修正方法，從事光學研究的人員可以較輕易的得出公式，因此不再詳述。還應當注意，影像採集器2211、2212等可以獲得一維圖像信息，但並不一定是只獲得一維圖像信息。獲得的其他維度的信息，對於本發明也有很多用途。有上述技術方案可見，觸摸板11處存在多個相關圖像時，各個相關圖像可以分別被影像採集器2211、2212等接收，各個相關圖像基本上沒有什麼幹擾。因此本發明可以很好的實現多重觸摸。基於本發明實現多重觸摸，重點在於軟體方面，不做詳述。實施例1參照圖4，影像採集器2211、2212，除獲取觸摸板11上的一維圖像信息外，還獲取觸摸板11略前方的用於進行觸摸操作的觸摸件5的圖像。參照圖5，影像採集處理系統22還包括一影像互動信息處理模塊223，影像採集模塊221連接影像互動信息處理模塊223，影像互動信息處理模塊223再連接影像信息處理模塊222，影像採集器2211、2212等採用攝像機。影像互動信息處理模塊223以觸摸件5作為相關圖像，並從攝像機獲取得影像信息中獲取與觸摸件5相關的影像互動信息。影像互動信息處理模塊223的重要功能在於確定或識別相關影像。影像互動信息處理模塊223對影像互動信息進行處理後傳遞給影像信息處理模塊222。影像互動信息中自然包含了相關影像信息，影像處理模塊222從影像互動信息獲得相關圖像的一維坐標信息。影像處理模塊222再將相關影像的特性信息和一個或多個一維坐標信息整合，獲得相關的觸摸信息。影像互動信息處理模塊223可以直接採用現有的影像互動技術中的影像互動信息處理模塊，因此具體結構不再詳述。上述設計對不同形狀的觸摸件5可以有不同的響應。這一設計允許操作人員除了可以進行普通的觸摸操作外，特別適合用手作為觸摸件 5，融入進手勢操作。將使本發明具有更豐富的操作方式，和更強大的功能。影像採集器2211、2212可以分別位於觸摸板11邊側的略前方。如果觸摸板11是前部為透明介質的觸摸板，影像採集器2211、2212還可以分別位於觸摸板11側面，凸透鏡可以嵌入在觸摸板11內，凸透鏡還可以直接採用觸摸板11的一部分。如果觸摸板11是透明的觸摸板，影像採集器2211、2212還可以分別位於觸摸板11邊側的後方。實施例2參照圖6和圖7，為了實現遠程觸摸，需要有遠程觸摸筆4與採用光敏二極體晶片的觸控螢幕配合使用。遠程觸摸筆4包括雷射器41、電源42，還具有信號發生模塊43，電源42連接信號發生模塊43，信號發生模塊43連接雷射器41，信號發生模塊43產生振蕩的電信號，並驅動雷射器41發出與電信號相對應的閃爍的雷射信號。遠程觸摸筆4設有開關44。 遠程觸摸筆4產生光束，利用該光束可以在觸摸板11上形成一個光點6，以該光點6作為相關圖像。遠程觸摸筆4通過遠程控制光點6，對採用光敏二極體晶片的觸控螢幕實現相應的遠程操作。 觸摸板11上的光點6，位於觸摸板11前方的平面上，與其它實體的觸摸件不同， 光點6處的光線只有少量到達影像採集器2211、2212處，並被接收。為了使遠程觸摸筆4 的發光元件發出的光信號更容易被影像採集器識別，影像採集器2211、2212採用對一特定波段光線進行識別的影像採集器2211、2212，遠程觸摸筆4的雷射器41採用發射對應的特定波段光線的雷射器41。從而濾除無關的光信號，提高靈敏度。比如在影像採集器2211、 2212前罩上只允許980nm左右波長的光線透過的濾光玻璃，雷射器41選用980nm雷射器。 980nm的光學元件價格較低，抗幹擾能力較強。也可以選擇波段在SOOnm-IOOOnm的雷射器和配套的濾光玻璃。此外，為了減弱甚至消除觸摸板外射來的光線的幹擾，影像採集器處加裝一用於遮擋非相關方向光線的濾光板。對於濾光板可以參考在中國提出申請的，申請號為200810035508. χ的專利文件。參照圖7，為了再進一步提高系統的靈敏度，還可以在遠程觸摸筆4上加裝了一信號發生模塊43。信號發生模塊43具有特定的一個或多個振蕩頻率，驅動雷射器41發出以一定頻率閃爍的光信號。影像採集處理系統22中加裝信號選頻模塊。信號選頻模塊的選頻頻率與信號發生模塊43的振蕩頻率相適應。從而使影像採集處理系統22濾除非相關的光信號，提高對相關光信號的靈敏度。因為本實施例中，作為相關圖像的光點6，重點體現為平面結構，影像採集器，如影像採集器2211、2212，可以不採用攝像機，而採用更簡單的結構。參照圖8，以影像採集器 2211為例，包括凸透鏡31和感光晶片32。感光晶片32上設有大量像元321。像元321可以是條狀的像元，像元321在感光晶片32上單排排列。這樣可以減少像元321的數目，減小系統的運算量。影像採集處理系統22需要的是，所述光點6的像點在感光晶片32上的一維位置信息，與像點清晰程度沒有直接關係。因此影像採集器2211相對於攝像機，可以省略掉一些圖像處理電路和圖像處理程序。影像採集處理系統22甚至可以簡化為如下結構，所述感光晶片32上的大量像元 321，是大量的光敏二極體結構或光敏三極體結構，大量的像元321連接一編碼器，通過所述編碼器對像元321上的信號進行編碼，生成相關編碼後輸出給影像信息處理模塊222。像元321採用光敏二極體結構或光敏三極體結構，有助於提高響應速度。為了減少編碼器的運算量，可以將像元321先連接成一個陣列結構，再連接到編碼器。基於光敏二極體、光敏三極體的響應速度，上述結構允許信號選頻模塊選取更高的選頻頻率。對於前方為透明介質的觸摸板11，宜於將影像採集器2211、2212設置在觸摸板11 的透明介質側面。光點6呈現在觸摸板11上後，光點6的光線部分進入透明介質，在透明介質內傳播，被位於透明介質側面的影像採集器2211、2212接收。影像採集器的凸透鏡，如影像採集器2211的凸透鏡31，宜於直接生成在所述透明介質上。這樣可以降低光線的損耗率，提高影像採集器2211接收到的光線強度。對於採用攝像機的情況也是一樣。實施例3影像採集處理系統22利用已有的影像互動技術，識別相關圖像時，對圖像本身的精度要求較高，容易出現不識別或者識別錯誤等現象。基於實施例2中的採用光敏二極體晶片的觸控螢幕的技術方案，可以實現識別能力和抗幹擾能力很強的近程觸摸操作。這種近程觸摸操作需要近程觸摸筆配合使用。參照圖3和圖9，近程觸摸筆，包括筆殼901、電源902、開關903和發光元件904， 開關903控制發光元件904的發光情況；開關903與近程觸摸筆的觸摸端連接，觸摸端在觸摸觸摸板時觸發開關903，發光元件904發光，在觸摸板11上形成光點6。以該光點6作為相關圖像。近程觸摸筆在與觸摸板11接觸時發光，在觸摸板11上形成光點6，光點6隨近程觸摸筆的移動而移動，從而通過光點6實現近程觸摸筆對採用光敏二極體晶片的觸控螢幕的觸摸操作。在進行近程觸摸時，若影像採集器2211、2212分別位於觸摸板11邊側的略前方， 則適合分別設置在觸摸板11的左上角和右上角，以免操作人員的身體遮擋近程觸摸筆發出的光線到達影像採集器221、2212。 實施例4基於實施例2中的採用光敏二極體晶片的觸控螢幕的技術方案，還可以實現另一種抗幹擾能力很強的近程觸摸操作。這種近程觸摸操作不需要近程觸摸筆配合使用。參照圖3和參照圖10，採用光敏二極體晶片的觸控螢幕還包括一光源91，觸摸板11 為前方為透明介質的觸摸板11。光源91發出的光線較均勻的照射在觸摸板11上，向觸摸板11前方透射。觸摸件觸摸觸摸板11時，受到光源91射出的光線的照射，形成光點6。在觸摸件與觸摸板11接觸的位置光點6亮度最強。光觸控螢幕以該光點6作為相關圖像。觸摸件的移動造成該光點6的移動，進而實現對光觸控螢幕的控制。為了提高可靠性和靈敏度，光源91設有一信號發生模塊，信號發生模塊具有特定的一個或多個振蕩頻率，驅動光源發出以一定頻率閃爍的光信號。影像採集處理系統 22中加裝信號選頻模塊。信號選頻模塊的選頻頻率與信號發生模塊的振蕩頻率相適應。 從而使影像採集處理系統22濾除非相關的光信號，提高對相關光信號的靈敏度。對於使光源91的光線均勻的照射在觸摸板11上的方法可以參考在中國提出申請的，申請號為 200810035508. χ的專利文件。由上述四個具體實施例可見，本發明中需要採集影像信息，與影像互動技術存在一些交叉點。一些影像互動中的技術措施可以應用於本發明，比如背景消除等技術措施。另外由上述內容可知，本發明中的採用光敏二極體晶片的觸控螢幕，利用光學原理確定出相關圖像的位置，與光點6光強的強弱、觸摸板上有無油汙無關。抗幹擾能力強、不怕油汙，適用於工廠車間、礦區等油汙較重的場合。使用過程中觸摸件不與採用光敏二極體晶片的觸控螢幕本身的電子器件接觸，所以使用壽命長。觸摸板可以採用顯示器原有的部件， 不佔用空間。對於採用光點6作為相關圖像的情況，可以設有選頻模塊、背景消除系統，所以不易受光點6的光強影響、溫度適用範圍廣。易於實現面積很大的觸控螢幕。可以同時具有遠程觸摸功能和近程觸摸功能。遠程觸摸筆和近程觸摸筆，都是通過閃爍的光信號與採用光敏二極體晶片的觸控螢幕進行通信，允許給採用光敏二極體晶片的觸控螢幕設置一密碼鎖系統，給近程觸摸筆和遠程觸摸筆的信號發生模塊設置一配套的電子鑰匙系統。對採用光敏二極體晶片的觸控螢幕系統實現鎖定，防止非相關人員操作。 對於大型的採用光敏二極體晶片的觸控螢幕，可以使用多個影像採集器2211、2212， 形成多個小型的採用光敏二極體晶片的觸控螢幕，然後將多個小型的採用光敏二極體晶片的觸控螢幕通過硬體或軟體整合成大型的採用光敏二極體晶片的觸控螢幕。以上顯示和描述了本發明的基本原理和主要特徵和本發明的優點。本行業的技術人員應該了解，本發明不受上述使用方法的限制，上述使用方法和說明書中描述的只是說明本發明的原理，在不脫離本發明精神和範圍的前提下，本發明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發明範圍內。本發明要求保護範圍由所附的權利要求書及其等效物界定。
權利要求
1.採用光敏二極體晶片的觸控螢幕，包括觸摸板、觸摸信息發送模塊，其特徵在於，還包括一影像採集處理系統，所述影像採集處理系統包括一用於獲取影像信息的影像採集模塊，和一對影像採集模塊獲取的影像信息進行處理的影像信息處理模塊；影像採集模塊包括至少兩個影像採集器，所述影像採集器，包括一感光晶片，所述感光晶片上設有像元，所述像元採用光敏二極體結構；所述影像採集器採集所述觸摸板處的影像信息，至少兩個所述影像採集器位於所述觸摸板邊側。
2.根據權利要求1所述的採用光敏二極體晶片的觸控螢幕，其特徵在於，一個位於觸摸板邊側的所述影像採集器獲得的觸摸板處的相關圖像的相關影像中包含有相關圖像所在位置的一維坐標信息；所述至少兩個影像採集器，獲得至少兩個與相關圖像相關的相關影像，至少兩個相關影像中包含相關圖像所在位置的至少兩個一維坐標信息，所述影像信息處理模塊通過將至少兩個一維坐標信息進行整合，獲得相關圖像所在位置的至少二維坐標 fn息ο
3.根據權利要求1所述的採用光敏二極體晶片的觸控螢幕，其特徵在於，像點呈現在感光晶片的多個像元上時，選取像點呈現在的多個像元中的中間的像元作為有效像元。
4.根據權利要求2所述的採用光敏二極體晶片的觸控螢幕，其特徵在於，影像採集器，除獲取觸摸板上的一維圖像信息外，還獲取觸摸板略前方的用於進行觸摸操作的觸摸件的圖像。
5.根據權利要求1所述的採用光敏二極體晶片的觸控螢幕，其特徵在於，所述影像採集器分別包括一凸透鏡、一感光晶片；所述影像採集器設置一自動調節所述影像採集器焦距的焦距自動調節裝置；焦距自動調節裝置的調焦倍數，作為確定相關圖像位置的修正參數。
6.根據權利要求1至5中任意一項所述的採用光敏二極體晶片的觸控螢幕，其特徵在於， 還包括一光源，所述觸摸板前部為透明介質，所述光源產生的光線較均勻的照射在前面有透明介質的觸摸板上，並向觸摸板外側前部透射。
7.根據權利要求1至5中任意一項所述的採用光敏二極體晶片的觸控螢幕，其特徵在於， 所述影像採集處理系統中設有信號選頻模塊。
8.根據權利要求1至5中任意一項所述的採用光敏二極體晶片的觸控螢幕，其特徵在於， 所述觸摸板前部為透明介質，所述影像採集器分別包括一凸透鏡、一感光晶片，凸透鏡嵌入在觸摸板內。
9.根據權利要求1至5中任意一項所述的採用光敏二極體晶片的觸控螢幕，其特徵在於， 採用光敏二極體晶片的觸控螢幕還包括一光源，觸摸板為前方為透明介質的觸摸板；光源發出的光線較均勻的照射在觸摸板上，向觸摸板前方透射；光源設有一信號發生模塊，驅動光源發出以一定頻率閃爍的光信號。
10.根據權利要求1至5中任意一項所述的採用光敏二極體晶片的觸控螢幕，其特徵在於，所述影像採集器採用對一特定波段光線進行識別的影像採集器，觸摸筆的發光元件採用發射對應的特定波段光線的發光元件；特定波段選在SOOnm-IOOOnm波段。
全文摘要
採用光敏二極體晶片的觸控螢幕涉及一種觸控螢幕。採用光敏二極體晶片的觸控螢幕，包括觸摸板、觸摸信息發送模塊，還包括一影像採集處理系統，影像採集處理系統包括一用於獲取影像信息的影像採集模塊，和一對影像採集模塊獲取的影像信息進行處理的影像信息處理模塊；影像採集模塊包括至少兩個影像採集器，影像採集器，包括一感光晶片，感光晶片上設有像元，像元採用光敏二極體結構；影像採集器採集觸摸板處的影像信息，至少兩個影像採集器位於觸摸板邊側。具有性能穩定、抗幹擾能力強、壽命長等優點。
文檔編號G06F3/042GK102221942SQ20111019097
公開日2011年10月19日 申請日期2009年3月6日 優先權日2009年3月6日
發明者臺小麗, 孫倩倩, 孫斌斌, 李興文, 李興武, 李鵬飛, 汪紅, 牛餘峰 申請人:孫倩倩