專利名稱：光學(xué)觸摸顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光學(xué)觸摸顯示裝置，特別涉及一種通過影像感測的光學(xué)觸摸顯示裝置。
背景技術(shù)：
當(dāng)前很多種類型的電子裝置，如手機、音樂播放器、平板電腦、電子書、電子相框等都有觸摸功能。比較常用的觸摸技術(shù)有電容式觸摸屏、電阻式觸摸屏及紅外觸摸屏。
在小尺寸的電子裝置中電容式觸摸屏、電阻式觸摸屏較為常用。然而，在大尺寸電子裝置(如廣告展示機、電視機等)中，由于其顯示屏較大，使用電容式觸摸屏、電阻式觸摸屏成本較高。
而紅外線觸摸屏一般包括有至少一組紅外線發(fā)射二極管及一一對應(yīng)的紅外線接收二極管，紅外線發(fā)射二極管發(fā)射出紅外線可被對應(yīng)的紅外線接收二極管接收，但一物體觸摸或接近(以下把體觸摸或接近統(tǒng)稱為觸摸)時，會阻擋住紅外線發(fā)射二極管發(fā)射出紅外線，對應(yīng)的紅外線接收二極管不能接收紅外線光，根據(jù)沒有接收紅外線的紅外線接收二極管判斷出觸摸點的位置。然而，在紅外線觸摸屏中如何控制數(shù)量眾多的紅外線接收二極管、紅外線發(fā)射二極管的開啟及關(guān)閉是較為復(fù)雜的。而且一般情況下，紅外線觸摸屏并不能偵測出多個觸摸物體觸摸時的觸摸位置，即紅外線觸摸屏很能實現(xiàn)多點觸摸，而多點觸摸是電子裝置趨勢性的應(yīng)用。
在2010年8月24日公告的美國專利US7，781，722中揭露了一種光學(xué)觸摸技術(shù)，其結(jié)合攝像單元成像及紅外線技術(shù)。然而，申請人通過很多次的實驗發(fā)現(xiàn)該專利所揭露的產(chǎn)品在環(huán)境光較強時使用，比如在露天的強光下時，其觸摸識別的效果很差，無法識別準確的識別觸摸點的位置及響應(yīng)觸摸操作。而電子產(chǎn)品在很多情況下在環(huán)境光較強時使用。
發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)上述觸摸技術(shù)的不足，有必要提出一種光學(xué)觸摸顯示裝置，其實現(xiàn)簡單，在大尺寸的電子裝置中成本較低，且可以容易實現(xiàn)多點觸摸以及在不同環(huán)境下使用。
該光學(xué)觸摸顯示裝置包括:一顯示屏；多個光條，其設(shè)置于顯示屏周圍，該光條包括有導(dǎo)光管及光源，這些光條所發(fā)出的紅外線光通過該光學(xué)觸摸顯示裝置的外殼的邊緣透出；多個攝像單元，其設(shè)置于該顯示屏的角落處，用于攝取紅外線光成像的圖像；一光感應(yīng)單元，用于探測顯示屏的外界紅外線光強度；一處理單元電連接上述顯示屏、攝像單元及光源，該處理單元根據(jù)一預(yù)先存儲的控制規(guī)則及外界環(huán)境光強度控制該光源處于明亮狀態(tài)或暗黑狀態(tài)，當(dāng)光源為明亮狀態(tài)時，該處理單元將所述圖像中光條所成影像中的暗點識別為觸摸物體影像，而光源為暗黑狀態(tài)時，該處理單元將所述圖像中光條所成影像中的亮點識別為觸摸物體影像，并根據(jù)所識別出的觸摸物體影像確定出觸摸點的位置，根據(jù)觸摸點的位置執(zhí)行相應(yīng)操作。


圖1為本發(fā)明光學(xué)觸摸顯示裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本發(fā)明中光條設(shè)置位置的示意圖。
圖3A、3B為本發(fā)明中光條的不同組成示意圖。
圖4為本發(fā)明光學(xué)觸摸顯示裝置的模塊示意圖。
圖5A、5B為本發(fā)明光學(xué)觸摸顯示裝置的攝像單元所攝取的圖像的示意圖。
圖6A、6B為本發(fā)明確定觸摸點的原理示意圖。
具體實施方式
申請人首先需要說明的是在本發(fā)明的附圖及具體實施方式
中都只示出及詳細描述與本發(fā)明技術(shù)創(chuàng)新點及相關(guān)聯(lián)的結(jié)構(gòu)、模塊、功能及作業(yè)流程，而為了構(gòu)成一完整的光學(xué)觸摸顯示裝置(如手機、音樂播放器、平板電腦、電子書、電子相框、電視機、廣告展示機等)所需的習(xí)知結(jié)構(gòu)、模塊、功能并不示出或描述，然而也必須需要說明的是在本發(fā)明的附圖及具體實施方式
中所示出或詳細描述的結(jié)構(gòu)、模塊、功能并非全部為本發(fā)明的必要技術(shù)特征。
請參閱圖1所示為本發(fā)明光學(xué)觸摸顯示裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖。該光學(xué)觸摸顯示裝置100包括有一顯示屏10,該顯示屏10可以是LED顯示屏、IXD顯示屏或者各種雙穩(wěn)態(tài)顯示屏。在顯示裝置100外殼20下的顯示屏10周圍設(shè)置有多個光條30 (圖中虛線部分)，這些光條30所發(fā)出的紅外線光通過外殼20的邊緣40透出。在該外殼20內(nèi)顯示屏10的角落處設(shè)置有多個攝像單元50，該攝像單元50可為拍攝紅外線成像的攝像頭，其可以是紅外線攝像頭，亦可以是一般的攝像頭的鏡頭模組前設(shè)置有紅外線濾光片。當(dāng)至少一物體(如手指或是手寫筆)觸摸顯示屏10時，例如圖1中Pl及P2點，顯示裝置100根據(jù)該多個攝像單元50所獲取的圖像確定出觸摸點的位置。在本發(fā)明中，在攝像單元50的成像中，觸摸物體所成的影像位于光條30所成的影像上。
請參閱圖2所示 ，每一光條30分別設(shè)置于該顯示屏10上的不同邊緣，每一攝像單元50分別設(shè)置于顯示屏10上的不同角落處。在其他實施方式中，每一光條30設(shè)置于該顯示屏10的外圍，每一攝像單元50分別設(shè)置于顯示屏10外圍靠近角落處。在本實施方式中，該光條30的數(shù)量為4條，而攝像單元50為2-4個，較佳的為了識別出多個觸摸點，該攝像單元50數(shù)量多于2個,例如3-4個。
請參閱圖3A、3B所示,為光條的不同組成示意圖。在圖3A中，該光條30包括有導(dǎo)光管32,該導(dǎo)光管32的一端設(shè)置有光源34。該光源34為紅外線光LED,該光源34所發(fā)出的光線均勻傳導(dǎo)于該導(dǎo)光管32。在圖3B中，該導(dǎo)光管32的兩端都設(shè)置有光源34。該光條30靠近攝像單元50的末端處還設(shè)置有一遮擋件(圖未示)遮擋部分光條30，被遮擋件遮擋的光條30部分紅外線光不能透出，使得攝像單元50避免受到光條30所透出的紅外線光干擾。較佳的該遮擋件(圖未示)還可以將該光條30固定在顯示屏10或顯示屏10的外圍。
請參閱圖4所示為本發(fā)明光學(xué)觸摸顯示裝置的模塊示意圖。每一光源34及攝像單元50電連接至一處理單元60，并受處理單元60的控制。該處理單元60可以是單一的集成電路芯片也可以多個集成電路芯片構(gòu)成的芯片組。
該處理單元60還電連接有一光感應(yīng)單元70，該光感應(yīng)單元70用于探測顯示屏10的外界紅外線光強度，該處理單元60根據(jù)所存儲的控制規(guī)則及外界環(huán)境光強度控制光源34處于明亮狀態(tài)或暗黑狀態(tài)。例如，當(dāng)光感應(yīng)單元70探測到的外界紅外線光強度大于等于一預(yù)設(shè)值時，即外界紅外線光強度太強時，該處理單元60控制光源34處于暗黑狀態(tài)；而當(dāng)光感應(yīng)單元70探測到的外界紅外線光強度小于一預(yù)設(shè)值時，即外界紅外線光強度不是很強時，該處理單元60控制光源34處于明亮狀態(tài)。該光感應(yīng)單元70為紅外線光感應(yīng)器，該光感應(yīng)單元70設(shè)置在顯示屏10正面的殼體上。
在本發(fā)明中，所述明亮狀態(tài)為使得光源34所發(fā)出紅外線光比外界紅外線光強，而暗黑狀態(tài)為使得光源34所發(fā)出的紅外線光比外界紅外線光弱。或，所述明亮狀態(tài)為開啟光源34，暗黑狀態(tài)為關(guān)閉光源34。
該處理單元60還用于識別每一攝像單元50所攝取的圖像中觸摸物體的影像，并根據(jù)多個觸摸物體的影像確定觸摸點的位置，根據(jù)觸摸點的位置執(zhí)行相應(yīng)操作，例如對觸摸點對應(yīng)的顯示內(nèi)容執(zhí)行單擊、雙擊操作或識別出觸摸手勢，根據(jù)觸摸手勢執(zhí)行相應(yīng)的操作。在本發(fā)明中，當(dāng)光源34為明亮狀態(tài)時，光條30所成的影像中暗點為觸摸物體影像；而光源34為暗黑狀態(tài)時，光條30所成的影像中亮點為觸摸物體的影像。
在本實施方式中，識別攝像 單元50所攝取的圖像中觸摸物體影像的方法有:(一)分別建立每一攝像單元50在光源34為明亮狀態(tài)下沒有觸摸物體時的參考圖像(第一參考圖像)及在暗黑狀態(tài)下沒有觸摸物體時的參考圖像(第二參考圖像)。識別某一攝像單元50的圖像中觸摸物體的影像時，判斷當(dāng)前外界紅外線光的強弱或光源34所處的狀態(tài)；當(dāng)當(dāng)前外界紅外線光強度小于一預(yù)定值或光源34處于明亮狀態(tài)時，獲得該攝像單元50對應(yīng)的第一參照圖像與該攝像單元50當(dāng)前所獲得成像圖像進行識別；當(dāng)當(dāng)前外界紅外線光強度大于等于一預(yù)定值或光源34處于暗黑狀態(tài)時，獲得該攝像單元50對應(yīng)的第二參照圖像與該攝像單元50當(dāng)前所成像的圖像進行識別。(二)預(yù)先存儲有每一攝像單元50所成像的圖像中光條30的影像位置；當(dāng)識別觸摸物體的影像時，確定該攝像單元50所成像的圖像中光條30的影像位置，掃描所述位置的像素，當(dāng)光源34為明亮狀態(tài)時，光條影像位置中的暗點為觸摸物體的影像，而光源34為暗黑狀態(tài)時，光條影像位置中的亮點為觸摸物體的影像；所述預(yù)先存儲每一攝像單元50所成像的圖像中光條影像位置是為本發(fā)明光學(xué)觸摸顯示裝置10在制造或初次使用時，每一攝像單元50獲取一沒有觸摸物體的圖像，根據(jù)該圖像識別出圖像中的光條影像位置，并存儲該光條影像位置；較佳的保持光條30處于明亮狀態(tài)下，獲取沒有觸摸物體的圖像，識別出該圖像中的光條影像位置。在本實施方式中，每一攝像單元50具有用于區(qū)別不同攝像單元的識別碼，每一攝像單元50所獲得圖像、預(yù)先存儲光條影像位置中記錄有該攝像單元50對應(yīng)的識別碼，本發(fā)明通過某一圖像、預(yù)先存儲光條影像位置中所記錄的識別碼標(biāo)示對應(yīng)的攝像單元50。
參閱圖5所示，為本發(fā)明光學(xué)觸摸顯示裝置的攝像單元所攝取的圖像的示意圖。如圖5A所示，為光條30處于明亮狀態(tài)時，面向攝像單元50的每一光條30的影像R1、R2呈亮條狀，而其他位置為暗點。當(dāng)物體觸摸于顯示屏10時，由于外界的紅外線光線較于光條所透出的紅外線光線弱，因而該物體在光條的影像中呈暗點，如Ml及M2。
如圖5B所示，為光條30處于暗黑狀態(tài)時，面向攝像單元50的每一光條30的影像Rl、R2呈暗條,而其他位置為暗點，亦即攝像單元50所獲取的圖像中的像素都為暗點。當(dāng)物體觸摸于顯示屏10時，由于外界的紅外線光線較于光條所透出的紅外線光線強，因而該物體在光條的影像中呈亮點，如Ml及M2。
參照圖6所示，為本發(fā)明確定觸摸點的原理示意圖。圖6A為只有一個觸摸物體時的示意圖。確定每一攝像單元50獲取觸摸物體的影像的位置，即可確定觸摸點Tl的位置。例如攝像單元50A所獲得觸摸物體的影像為Ml，攝像單元50A與Ml的連線為LI ;攝像單元50B所獲得觸摸物體的影像為M2，攝像單元50B與M2的連線為L2 ;攝像單元50C所獲得觸摸物體的影像為M3，攝像單元50C與M3的連線為L3 ;攝像單元50D所獲得觸摸物體的影像為M4，攝像單元50D與M4的連線為L4。那么L1、L2、L3、L4的相交點即為觸摸點Tl，通過幾何算法即可確定Tl點的坐標(biāo)。在本發(fā)明以其中一攝像單元50為原點，該攝像單元50與相鄰攝像單元50的連線分別為X軸、Y軸建立坐標(biāo)體系。例如以攝像單元50A為原點,攝像單元50A與攝像單元50B的連線為X軸正軸，攝像單元50A與攝像單元50C的連線為Y軸正軸。根據(jù)該坐標(biāo)體系可獲得各攝像單元50所成圖像中的觸摸物體的影像的坐標(biāo)值，然后通過幾何算法即可算出Tl點的坐標(biāo)。在本發(fā)明如果發(fā)明光學(xué)觸摸顯示裝置10只支持單點觸摸時，只需要兩個攝像單元50即可。
圖6B為多點觸摸物體(圖中為2個觸摸點)時的示意圖。根據(jù)上述圖6A所描述，可獲得觸摸物體的影 像M1、M2、M3、M4、M5、M6的位置(坐標(biāo)值)，確定出觸摸點T1、T2的位置(坐標(biāo)值)。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)觸摸顯示裝置，其包括:一顯示屏；多個光條，其設(shè)置于顯示屏周圍，該光條包括有導(dǎo)光管及光源，這些光條所發(fā)出的紅外線光通過該光學(xué)觸摸顯示裝置的外殼的邊緣透出；多個攝像單元，其設(shè)置于該顯示屏的角落處，用于攝取紅外線光成像的圖像；一處理單元電連接上述顯示屏、攝像單元及光源，用于從每一攝像單元所攝取的圖像中識別出觸摸物體的影像，并根據(jù)所識別出的觸摸物體影像確定出觸摸點的位置，根據(jù)觸摸點的位置執(zhí)行相應(yīng)操作；其特征在于，該光學(xué)觸摸顯示裝置還包括有: 一光感應(yīng)單元，用于探測顯示屏的外界紅外線光強度； 該處理單元根據(jù)一預(yù)先存儲的控制規(guī)則及外界環(huán)境光強度控制該光源處于明亮狀態(tài)或暗黑狀態(tài)，當(dāng)光源為明亮狀態(tài)時，該處理單元將所述圖像中光條所成影像中的暗點識別為觸摸物體影像，而光源為暗黑狀態(tài)時，該處理單元將所述圖像中光條所成影像中的亮點識別為觸摸物體影像。
2.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)觸摸顯示裝置，其特征在于，所述控制規(guī)則為外界紅外線光強度大于等于一預(yù)設(shè)值時，該處理單元控制光源處于暗黑狀態(tài)，外界紅外線光強度小于一預(yù)設(shè)值時，該處理單元控制光源處于明亮狀態(tài)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的光學(xué)觸摸顯示裝置，其特征在于，該光感應(yīng)單元為紅外線光感應(yīng)器，其設(shè)置在顯示屏正面的殼體上。
4.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)觸摸顯示裝置，其特征在于，預(yù)先存儲有每一攝像單元在光源為明亮狀態(tài)下沒有觸摸物體時的第一參考圖像及在暗黑狀態(tài)下沒有觸摸物體時的第二參考圖像；處理單元識別某一攝像單元所攝取的圖像中的觸摸物體影像是為:當(dāng)前外界紅外線光強度小于一預(yù)定值或光源處于明亮狀態(tài)時，獲得該攝像單元對應(yīng)的第一參照圖像與該攝像單元當(dāng)前所獲得成像圖像進行識別；當(dāng)前外界紅外線光強度大于等于一預(yù)定值或光源處于暗黑狀態(tài)時，獲得該攝像單對應(yīng)的第二參照圖像與該攝像單元當(dāng)前所成像的圖像進行識別。
5.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)觸摸顯示裝置，其特征在于，預(yù)先存儲有每一攝像單元所成像的圖像中光條影像的位置；處理單元識別某一攝像單元所攝取的圖像中的觸摸物體影像是為:掃描該攝像單元所成像的圖像中光條影像位置的像素。
6.如權(quán)利要求5所述的光學(xué)觸摸顯示裝置，其特征在于，所述預(yù)先存儲每一攝像單元所成像的圖像中光條影像位置是為本發(fā)明光學(xué)觸摸顯示裝置在制造或初次使用時，在保持光條處于明亮狀態(tài)下，每一攝像單元獲取一沒有觸摸物體的圖像，根據(jù)該圖像識別出圖像中的光條影像位置，并存儲該 光條影像位置。
7.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)觸摸顯示裝置，其特征在于，該光條靠近攝像單元的末端處還設(shè)置有一遮擋件遮擋部分光條，被遮擋件遮擋的光條部分紅外線光不能透出。
8.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)觸摸顯示裝置，其特征在于，該導(dǎo)光管的兩端都設(shè)置有光源。
9.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)觸摸顯示裝置，其特征在于，所述明亮狀態(tài)為使得光源所發(fā)出紅外線光比外界紅外線光強，而暗黑狀態(tài)為使得光源所發(fā)出的紅外線光比外界紅外線I尋層。
10.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)觸摸顯示裝置，其特征在于，所述明亮狀態(tài)為開啟光源，暗黑狀態(tài)為關(guān)閉光源。
全文摘要
本發(fā)明提供一種光學(xué)觸摸顯示裝置，其包括一顯示屏；多個光條，設(shè)置于顯示屏周圍，該光條包括有導(dǎo)光管及光源，這些光條發(fā)出紅外線光；多個攝像單元，設(shè)置于該顯示屏的角落處，用于攝取紅外線光成像的圖像；一光感應(yīng)單元，用于探測顯示屏的外界紅外線光強度；一處理單元根據(jù)一預(yù)先存儲的控制規(guī)則及外界環(huán)境光強度控制該光源處于明亮狀態(tài)或暗黑狀態(tài)，當(dāng)光源為明亮狀態(tài)時，該處理單元將所述圖像中光條所成影像中的暗點識別為觸摸物體影像，而光源為暗黑狀態(tài)時，該處理單元將所述圖像中光條所成影像中的亮點識別為觸摸物體影像，并根據(jù)所識別出的觸摸物體影像確定出觸摸點的位置。本光學(xué)觸摸顯示裝置可以在不同環(huán)境下使用。
文檔編號G06F3/042GK103218087SQ20131015331
公開日2013年7月24日 申請日期2013年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月28日
發(fā)明者肖衣鑒 申請人:肖衣鑒