專利名稱：光學式觸摸屏的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及只要利用手指或觸控筆觸碰畫面，就能夠識別出觸碰坐標的光學式觸摸屏。
背景技術：
隨著液晶顯示裝置(Liquid Crystal Display ;LCD)等的各種顯示裝置的發(fā)展,觸摸屏是使顯示裝置和用戶之間的接ロ變得簡便容易的最為有效的輸入裝置之一。由于上述觸摸屏可以利用手指或觸控筆等在視覺上簡單地操作計算機、手機、金融終端、游戲機等多種設備，所以其應用領域很廣。以往的實現(xiàn)觸摸屏的商用化的方式有電方式和光學方式。電方式有電阻膜方式和 靜電容量方式等。但是，電阻膜方式和靜電容量方式在觸摸屏的畫面大小變大的情況下，價格變得昂貴且技術性的限制大，因此，使用于小型觸摸屏。光學方式有紅外線矩陣方式、相機方式等。其中，紅外線矩陣方式一部分使用于中大型觸摸屏。但是，隨著觸摸屏的畫面大小變大，電カ消耗多且價格變得昂貴，而且因太陽光、照明光等外部環(huán)境弓I起的誤操作的問題大。相機方式基本上是根據(jù)兩個相機中所看到的觸碰物體的角度計算出觸碰坐標的方式。以往的相機方式與紅外線矩陣方式相同，由于太陽光、照明光等外部環(huán)境而存在誤操作的問題。此外，在求出各相機的圖像中捕捉到的觸控物體的角度時，由于相機鏡頭的失真引起的角度檢測的誤差，其精密度會降低。并且，在同時檢測兩個以上的多點觸碰的過程中，在計算上發(fā)生虛像坐標(ghost point)的情況下,存在很難區(qū)分虛像坐標的問題。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種不受影子或外部光的影響，而且沒有由相機鏡頭自身的失真引起的檢測誤差地，能夠準確地求出觸碰物體的坐標的光學式觸摸屏。并且，本發(fā)明的目的在于提供一種在檢測兩個以上的多點觸碰的過程中，能夠區(qū)分出計算上發(fā)生的虛像坐標來求出準確的實際坐標的光學式觸摸屏。作為用于達到上述目的的本發(fā)明的光學式觸摸屏，包括主體，其設置成包圍畫面的觸碰區(qū)域邊緣；多個紅外線細微坐標光源發(fā)生部，它們在上述主體中的上下兩個橫向邊和左右兩個縱向邊分別設置成向上述觸碰區(qū)域按一定間隔生成紅外線細微坐標光源(finegauge light source),提供橫軸和縱軸的坐標基準；兩個以上的紅外線相機,它們設置于上述主體，用于感知由上述紅外線細微坐標光源發(fā)生部生成的紅外線細微坐標光源；以及控制部，其基于從上述紅外線相機感知出的數(shù)據(jù)，計算出上述觸碰區(qū)域中所被觸碰的觸碰物體的坐標。根據(jù)本發(fā)明，由于在觸碰區(qū)域側生成紅外線細微坐標光源，檢測出紅外線細微坐標光源中被遮擋的位置，來求出觸碰物體的坐標，所以不受到太陽光、影子、外部光等的影響，并且沒有由相機鏡頭自身的像差和失真引起的檢測錯誤地，能夠穩(wěn)定地求出觸碰物體的坐標。此外，根據(jù)本發(fā)明，紅外線細微坐標光源發(fā)生部將ー個或兩個紅外線發(fā)光部的光按照細微槽的個數(shù)分配為紅外線細微坐標光源來生成，所以能夠減少電カ消耗，容易地制造出大型的觸摸屏。并且，根據(jù)本發(fā)明，在發(fā)生兩個以上的多點觸碰的情況下，由于區(qū)分出計算上發(fā)生的虛像坐標，所以能夠求出準確的實際坐標。


圖I是根據(jù)本發(fā)明的一實施例的光學式觸摸屏的構成圖。圖2是示出紅外線細微坐標光源發(fā)生部的一例的主視圖。圖3是摘取圖2中示出的細微坐標光源發(fā)生部的一部分來示出的部分立體圖。
圖4是示出細微坐標光源發(fā)生部的另一例的立體圖。圖5是不出細微坐標光源發(fā)生部的又一例的主視圖。圖6是摘取圖5中圖示出的細微坐標光源發(fā)生部的一部分來示出的部分立體圖。圖7是示出查詢表的一例的圖。圖8是用于說明由紅外線相機檢測各紅外線細微坐標光源所處的地點的角度的過程的一例的圖。圖9是用于說明紅外線細微坐標光源在圖像傳感器中構成直線的列而得到檢測的例的圖。圖10是用于說明觸碰坐標的求出過程的圖。
具體實施例方式以下，參照附圖對根據(jù)優(yōu)選實施例的本發(fā)明進行詳細的說明。圖I是根據(jù)本發(fā)明的一實施例的光學式觸摸屏的構成圖。參照圖I，光學式觸摸屏100包括主體110、紅外線細微坐標光源發(fā)生部120A、120B、120C、120D、紅外線相機130A、130BU30C及控制部140。主體110設置為包圍畫面觸碰區(qū)域10的邊緣。其中，畫面觸碰區(qū)域10相當于液晶顯示裝置等各種顯示裝置的畫面觸碰區(qū)域。主體110安裝紅外線細微坐標光源發(fā)生部120A、120B、120CU20D和紅外線相機130A、130B、130C并進行支撐。紅外線細微坐標光源發(fā)生部120A、120B、120C、120D用于提供畫面觸碰區(qū)域10中橫軸和縱軸的坐標基準。紅外線細微坐標光源發(fā)生部120A、120B、120C、120D分別設置于主體110中上下兩個橫向邊和左右兩個縱向邊。紅外線細微坐標光源發(fā)生部120A、120B、120C、120D從主體110的內側四個邊向觸
碰區(qū)域10按一定間隔生成紅外線細微坐標光源。其中，紅外線細微坐標光源的發(fā)光部位于觸碰區(qū)域10的前側，并按一定間隔分配排列于觸碰區(qū)域10的四個邊。由此，紅外線細微坐標光源在觸碰區(qū)域10中作為橫軸和縱軸的坐標基準發(fā)揮功能。紅外線相機130A、130B、130C是對紅外線具有充分的感光度的相機，設置于主體110并用于檢測由紅外線細微坐標光源發(fā)生部120A、120B、120C、120D生成的紅外線細微坐標光源。圖中雖然示出具備三個紅外線相機的情況，但也可以具備兩個或四個。
紅外線相機130A、130B、130C中分別包括鏡頭和圖像傳感器。鏡頭構成為具有90°或其以上的視角。圖像傳感器接收由鏡頭捕捉到的被攝體的光學圖象，并將其轉換為電信號。作為圖像傳感器有CO) (charge-coupled device電荷稱合)圖像傳感器或CMOS(complementary metal-oxide semiconductor互補金屬氧化物半導體)圖像傳感器等。紅外線相機130A、130B、130C檢測出紅外線細微坐標光源中由觸碰物體所遮擋的紅外線細微坐標光源的位置，并將檢測出的數(shù)據(jù)提供給控制部140。此時，控制部140基于從紅外線相機130A、130B、130C檢測出的數(shù)據(jù)，計算出觸碰區(qū)域10中所被觸碰的觸碰物體的坐標。如前所述，由于向觸碰區(qū)域10側生成紅外線細微坐標光源，并且檢測紅外線細微坐標光源中被遮擋的位置來求出觸碰物體的坐標，所以不受到太陽光、影子、外部光等的影響，從而能夠穩(wěn)定地求出觸碰物體的坐標，而不會存在相機鏡頭自身的像差和失真引起的檢測錯誤。此外，如圖2及圖3所示，紅外線細微坐標光源發(fā)生部120A、120B、120C、120D中分別包括至少ー個紅外線發(fā)光部121和細微坐標光源分配器122。作為紅外線發(fā)光部121可以利用紅外線發(fā)光二極管(Light Emitting Diode ;LED)。細微坐標光源分配器122將從紅外線發(fā)光部121發(fā)散的光分配到一定間隔的紅外線細微坐標光源。作為一例，細微坐標光源分配器122包括透明桿123和擴散部124。透明桿123由高折射率的透明塑料或玻璃材質形成。透明桿123的至少ー側端部配置有紅外線發(fā)光部121。透明桿123構成具有矩形截面的形狀。透明桿123具有在一側側部沿著長度方向按一定間隔形成細微槽123a的結構。當在透明桿123的一側端部投射紅外線發(fā)光部121的光吋，細微槽123a中發(fā)生散射并分別生成紅外線細微坐標光源。由此，從透明桿123生成按一定間隔的紅外線細微坐標光源。此夕卜，雖未圖示，但為了提高紅外線細微坐標光源的亮度，還可在透明桿123的相反側端部另外配置紅外線發(fā)光部，或是配置反射鏡。擴散部124用于在從細微槽123a生成紅外線細微坐標光源時,使紅外線細微坐標光源從所有角度上均勻地進行發(fā)光。作為擴散部124可以利用擴散薄片。擴散薄片構成為已實施散射表面處理的形態(tài)，附著于透明桿123中形成細微槽123a的部位。由于前述的結構的紅外線細微坐標光源發(fā)生部120將ー個或兩個的紅外線發(fā)光部121的光按細微槽123a的個數(shù)分配并生成紅外線細微坐標光源，所以能夠減少電カ消耗，并容易地制造大型觸摸屏。作為另一例，如圖4所示，細微坐標光源分配器222的透明桿223在一側側部223a沿著長度方向按一定間隔形成有細微槽224，在形成有細微槽224的側部223a面的相反側側部223b分別生成一定間隔的紅外線細微坐標光源。在透明桿223的至少ー側端部配置有紅外線發(fā)光部121。當在前述的透明桿223的一側端部投射紅外線發(fā)光部121的光時，在細微槽224中分別發(fā)生散射。在各個細微槽224中散射的光中的一部分經(jīng)由透明桿223的內部并集束， 通過透明桿223的相反側側部223b發(fā)散。由此，在透明桿223的相反側側部223b按一定間隔生成紅外線細微坐標光源。透明桿223配置為，使紅外線細微坐標光源朝向畫面觸碰區(qū)域10側。
在透明桿223中紅外線細微坐標光源所處的側部223b彎曲地形成，從而起到鏡頭作用。由此，在使各個細微槽224中散射的光中的一部分經(jīng)由透明桿223的內部并通過透明桿223的相反側側部223b發(fā)散吋，能夠提高集光效果。并且，還可以使透明桿223中形成有細微槽224的側部223a彎曲地形成，由此，由于在各個細微槽224中散射的光的一部分向透明桿223的內部方向集光，所以能夠提高通過透明桿223的相反側側部223b發(fā)散的光量。在透明桿223中形成有細微槽224的側部223a側還可具備反射部件225。反射部件225將從細微槽224散射井向外部發(fā)散的光反射到透明桿223側，從而更加提高紅外線細微坐標光源的亮度。 作為又一例，如圖5及圖6所示，細微坐標光源分配器322可包括基底薄片323和光通路324、覆膜325及擴散部326。基底薄片323由具有低折射率的薄片構成。光通路324在基底薄片323上面具有一定間隔并由高折射率的透明樹脂(resin)形成。此時，光通路324在基底薄片323上可通過印刷或蝕刻等方法形成。覆膜325在基底薄片323的上面覆蓋光通路324并由低折射率的樹脂形成。覆膜325可遍及整個基底薄片323形成。擴散部326使紅外線細微坐標光源從光通路324在所有角度上均勻地進行發(fā)光。作為擴散部326可以利用已實施散射表面處理的擴散薄片，并且可附著于細微坐標光源分配器322中細微坐標光源的發(fā)光部位。當在基底薄片323的至少ー側側面入射紅外線發(fā)光部121的光吋，入射的光在光通路324的內部進行全反射，在到達光通路324的各放出地點后，在各放出地點由擴散部326得到擴散并發(fā)散。由此，使紅外線發(fā)光部121的光按光通路324的個數(shù)分配為一定間隔的紅外線細微坐標光源并進行發(fā)光。此外，再參照圖1，在紅外線相機130A、130B、130C具備有三個的情況下，三個紅外線相機130A、130B、130C分別配置于主體110的三個角落。例如，三個紅外線相機130A、130B、130C可以在主體110的左下角落、右下角落、右上角落中分別配置ー個。此時，紅外線相機130A、130B、130C的各中心向相對于主體110的橫向邊和縱向邊為45°的方向進行配置。由此，紅外線相機130A、130B、130C感知由分別設置于對面對角線方向的橫向邊和縱向邊的紅外線細微坐標光源發(fā)生部120A、120B、120C、120D生成的紅外線細微坐標光源。此外，控制部140包括相機接ロ 141、存儲器142及計算部143。存儲器142中預先存儲有如圖7所示的查詢表。查詢表可以按照如下制作。在設置有四個紅外線細微坐標光源發(fā)生部120A、120B、120C、120D的主體110的四個邊中，內側橫向邊長和內側縱向邊長在主體110的制造時已設定。此外，由紅外線細微坐標光源發(fā)生部120A、120B、120C、120D生成的紅外線細微坐標光源的各位置也在主體110的制造時已設定。因此，在三個紅外線相機130A、130B、130C所處的地點可以檢測出各紅外線細微坐標光源所處的地點的角度。即，如圖8所示，右上角落的紅外線相機130C可以檢測出由處于對面對角線方向的左側縱向邊的紅外線細微坐標光源發(fā)生部120D生成的從Cl1至dn的η個紅外線細微坐標光源，以及由下側橫向邊的紅外線細微坐標光源發(fā)生部120C生成的從C1至Cm的m個紅外線細微坐標光源所處的地點的角度。與此相同地，左下角落的紅外線相機130A和右下角落的紅外線相機130B也可以檢測出各紅外線細微坐標光源所處的地點的角度。由此，制作出將所有紅外線細微坐標光源所被賦予的位置編號作為索引值，將從三個紅外線相機130A、130B、130C在紅外線細微坐標光源的各位置檢測出的角度作為表值的查詢表。由此制作出的查詢表預先存儲在存儲器142中。此外，存儲器142中預先存儲有地址地圖。地址地圖按照如下制作。右上角落的紅外線相機130C同時感知由對面對角線方向的左側縱向邊的紅外線細微坐標光源發(fā)生部120D生成的從Cl1至dn的η個紅外線細微坐標光源、以及下側橫向邊的紅外線細微坐標光源發(fā)生部120C生成的從C1至Cm的m個紅外線細微坐標光源。由此，在具備于右上角落的紅外線相機130C的圖像傳感器131中，如圖9所示，從Cl1至C111的n+m個紅外線細微坐標光源構成直線的列而得到感知。按照如上所述的方式，在具備于左下角落的紅外線相機130A的圖像傳感器中，感知出包含從bn到Id1的紅外線細微坐標光源、以及從am至ai的紅外線細微坐標光源的n+m個紅外線細微坐標光源。此外，在具備于右下角落的紅外線相機130B的圖像傳感器中，感知出包含從dn到Cl1的紅外線細微坐標光源、以及從至am的紅外線細微坐標光源的n+m個紅外線細微坐標光源。如上所述，由紅外線相機130A、130B、130C的圖像傳感器分別檢測出的圖像數(shù)據(jù)，將通過相機接ロ 141傳送給控制部140。控制部140基于紅外線相機130A、130B、130C的各圖像數(shù)據(jù)，找出被紅外線細微坐標光源感光的圖像傳感器的像素所處的數(shù)據(jù)地址并賦予識別編號，將識別編號與紅外線細微坐標光源的位置編號建立匹配，從而制作出地址地圖。由此制作出的地址地圖預先存儲到存儲器142中。由存儲器142中存儲的查詢表和地址地圖，觸碰位置的角度將按照如下求出。當由手指等觸碰物體觸碰畫面觸碰區(qū)域10時,在畫面觸碰區(qū)域10側生成的紅外線細微坐標光源中，由觸碰物體遮擋的紅外線細微坐標光源將不會被紅外線相機130A、130B、130C受光。由此，在紅外線相機130A、130B、130C的各圖像傳感器上，與被遮擋的細微坐標光源對應的像素的感光將中斷。此時，計算部143周期性地檢查地址地圖中存在的像素的感光數(shù)據(jù)，當存在有感光中斷的像素時，通過對該像素的地址賦予的識別編號，在地址地圖中讀取相應紅外線細微坐標光源的位置編號。接著，計算部143通過存儲器142中存儲的查詢表，求出與相應紅外線細微坐標光源對應的角度值。隨后，計算部143基于求出的角度值，計算出觸碰物體的坐標。計算觸碰物體的坐標的過程按照如下進行。如圖10所示，假設畫面觸碰區(qū)域10上發(fā)生觸碰的位置為P1，計算部143在查詢表中求出指向Pl的αρι、βρι。α P1是從左下角落的紅外線相機130Α所求出的角度，β P1是從右下角落的紅外線相機130Β所求出的角度。接著，在主體110中，當X軸方向上內側橫向邊的長度為W，Y軸方向是內側縱向邊的長度為H時，Pl的坐標(XI，Yl)由如下的數(shù)學式I求出。數(shù)學式I
權利要求
1.一種光學式觸摸屏，其特征在于，包括 主體，其設置成包圍畫面的觸碰區(qū)域邊緣； 多個紅外線細微坐標光源發(fā)生部，它們在所述主體中的上下兩個橫向邊和左右兩個縱向邊，分別設置成向所述觸碰區(qū)域按一定間隔生成紅外線細微坐標光源(fine gaugelight source),提供橫軸和縱軸的坐標基準； 兩個以上的紅外線相機，它們設置于所述主體，用于感知由所述紅外線細微坐標光源發(fā)生部生成的紅外線細微坐標光源；以及 控制部，其基于從所述紅外線相機感知出的數(shù)據(jù)，計算出所述觸碰區(qū)域中所被觸碰的觸碰物體的坐標。
2.根據(jù)權利要求I所述的光學式觸摸屏，其特征在于， 所述各個紅外線細微坐標光源發(fā)生部包括 至少一個紅外線發(fā)光部；以及 細微坐標光源分配器，其將從所述紅外線發(fā)光部發(fā)散的光分配為一定間隔的紅外線細微坐標光源。
3.根據(jù)權利要求2所述的光學式觸摸屏，其特征在于， 所述細微坐標光源分配器包括 透明桿，其在至少一側端部供所述紅外線發(fā)光部配置，并且在一側側部沿著長度方向按一定間隔形成有細微槽；以及 擴散部，其使紅外線細微坐標光源從所述細微槽在所有角度上均勻地進行發(fā)光。
4.根據(jù)權利要求2所述的光學式觸摸屏，其特征在于， 所述細微坐標光源分配器包括 透明桿，其在一側端部供所述紅外線發(fā)光部配置，在一側側部沿著長度方向按一定間隔形成有細微槽，并且由分別在所述細微槽中散射的光而在相反側側部生成一定間隔的紅外線細微坐標光源。
5.根據(jù)權利要求4所述的光學式觸摸屏，其特征在于， 在所述透明桿中的紅外線細微坐標光源所處的側部彎曲地形成而起到鏡頭的作用。
6.根據(jù)權利要求5所述的光學式觸摸屏,其特征在于， 在所述透明桿中的形成有所述細微槽的側部彎曲地形成，使分別在所述細微槽中散射的光向所述透明桿的內部方向集光。
7.根據(jù)權利要求6所述的光學式觸摸屏，其特征在于， 在形成有所述細微槽的側部側還具備反射部件。
8.根據(jù)權利要求2所述的光學式觸摸屏，其特征在于， 所述細微坐標光源分配器包括 低折射率的基底薄片； 多個光通路，它們由高折射率的透明樹脂構成，并且按照一定間隔形成于所述基底薄片之上； 覆膜，其由低折射率的樹脂構成，并且以覆蓋所述多個光通路的方式形成于所述基底薄片之上；以及 擴散部，其使紅外線細微坐標光源從所述光通路在所有角度上均勻地進行發(fā)光。
9.根據(jù)權利要求I所述的光學式觸摸屏，其特征在于， 所述紅外線相機具備三個，在所述主體的三個角落各配置一個，并且各中心向相對于所述主體的橫向邊和縱向邊為45°的方向進行配置。
10.根據(jù)權利要求I所述的光學式觸摸屏，其特征在于， 所述控制部包括 存儲器，其存儲有查詢表，該查詢表將所有紅外線細微坐標光源所被賦予的位置編號作為索引值、從三個紅外線相機在紅外線細微坐標光源的各位置檢測出的角度作為表值；并且存儲有地址地圖，該地址地圖將所述紅外線相機的各圖像傳感器中被細微坐標光源感光的像素的地址所被賦予的識別編號與所述位置編號建立匹配而成；以及 計算部，其周期性地檢查與所述識別編號對應的地址地圖中的像素的感光數(shù)據(jù)，如果存在感光被中斷的像素，則根據(jù)該像素的地址所被賦予的識別編號，在所述地址地圖中讀取相應紅外線細微坐標光源的位置編號，通過所述查詢表求出與相應紅外線細微坐標光源對應的角度值，基于求出的角度值計算觸碰物體的坐標。
11.根據(jù)權利要求10所述的光學式觸摸屏，其特征在于， 所述計算部在多點觸碰的情況下，基于從所述三個紅外線相機中的兩個紅外線相機求出的角度值，計算出觸碰物體的坐標，基于計算出的觸碰物體的坐標和從剩余一個紅外線相機求出的角度值，區(qū)別實際坐標和虛像坐標(ghost point)。
全文摘要
本發(fā)明涉及只要利用手指或觸控筆觸碰畫面就能夠識別出觸碰坐標的光學式觸摸屏。光學式觸摸屏包括主體和多個紅外線細微坐標光源發(fā)生部、兩個以上的紅外線相機及控制部。主體設置成包圍畫面的觸碰區(qū)域邊緣。紅外線細微坐標光源發(fā)生部在主體中的上下兩個橫向邊、和左右兩個縱向邊分別設置為向觸碰區(qū)域按一定間隔生成紅外線細微坐標光源，提供橫軸和縱軸的坐標基準。紅外線相機設置于主體，用于感知由紅外線細微坐標光源發(fā)生部生成的紅外線細微坐標光源?？刂撇炕趶募t外線相機感知出的數(shù)據(jù)，計算出觸碰區(qū)域中所被觸碰的觸碰物體的坐標。
文檔編號G06F3/042GK102713807SQ201080054237
公開日2012年10月3日 申請日期2010年12月8日 優(yōu)先權日2009年12月11日
發(fā)明者金成翰 申請人:金成翰