专利名称：用于笔记本计算机的触摸检测装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于笔记本计算机显示屏幕上的触摸操作检测装置，属于计算机 触摸屏技术领域，尤其是使用图像传感器作为检测元件的触摸屏技术领域。
背景技术：
现有用于笔记本计算机的触摸检测装置，主要是使用电阻膜触摸屏的技术方案， 在笔记本计算机的显示屏幕上安装一片电阻膜触摸屏来实现触摸检测的功能。基于电 阻膜触摸屏本身的缺点，这种结构方案具有天生的几个缺点。
首先，电阻膜触摸屏的表面的覆盖材料是比较柔软的有机薄膜，硬度很低，在一 段时间的触摸操作后会被磨损造成透明度降低，影响显示器的显示效果；甚至还会被 指甲、笔尖等触摸物划伤而失效。其次，电阻膜触摸屏的透光率一般不超过80%，安装 在屏幕前方会降低屏幕的亮度。这对于电池供电的笔记本计算机而言，就需要在屏幕 亮度和电池的续航时间上做出折中或者忍受屏幕亮度降低带来的显示性能下降，或 者提高亮度而减小电池的续航时间。第三，电阻膜触摸屏是一种力敏元件，操作时需 要对屏幕表面施加一定的压力。这对于本身重量就很轻、使用时缺少支撑而又可以转 动的笔记本计算机的显示屏而言，操作起来要很小心，因此使用的方便性受到制约。 最后，电阻膜触摸屏的厚度虽然已经很薄，但是一般也有至少2、mrn，额外增加了笔记 本计算机的厚度和重量。另外，电阻膜触摸屏还有成本较高的缺点。
号码为US20060468956的美国专利给出了一种使用摄像头在大尺寸显示器上检测 触摸兵确定触摸点位置结构和方法，但是这种结构中的摄像头组件外挂在显示器旁边， 其结构和尺寸均不适用于结构高度紧凑的笔记本计算机。申请号为200710117751. 1的 中国专利公开了一种使用摄像头的人工移动信息设备手写输入装置，解决了在如手机 等小尺寸的显示屏幕上使用摄像头实现触摸和手写输入的结构方案，但是如果这种结 构方案用于笔记本计算机，则或者要求摄像头有将近180度的超广角拍摄能力，或者 要求图像传感器与屏幕边缘有一定的距离，因此不适用于笔记本计算机。并且，依靠 测量触摸物在图像传感器上成像的尺寸来检测触摸物与图像传感器的距离，对于用于 曰常办公、设计的笔记本计算机而言，精度显然不够。 发明内容
本发明的目的，就是针对现有用于笔记本计算机的触摸检测装置的技术缺陷，公开了一种在笔记本计算机上使用图像传感器来构建触摸检测装置的技术方案。
本发明具体结构是由安装在笔记本电脑上的触摸传感器和显示屏构成，其中所述
触摸传感器是至少两个安装在显示屏角部位置的图像传感器，其光轴或等同于光轴的 延伸线平行于屏幕表面；所述图像传感器的视角能覆盖整个显示屏显示区域的表面。
因为一般常用的CMOS图像传感器在光轴方向的厚度不大，但与光轴垂直的长宽 方向的尺寸较大，因此最好的安装方式，就是将其厚度方向与笔记本计算机的显示屏 幕的厚度方向相一致，这样其光轴就会与显示屏幕的表面成一个90度或者接近90度 的夹角，这时可以在所述每个图像传感器的前方都安装一面反射镜；其反射面斜向面 对着图像传感器的镜头和屏幕表面，能够将平行于屏幕表面的光线反射到图像传感器 的镜头内；并且该反光镜安装在所述笔记本计算机的显示屏幕的边框上。
在本方案中，所述反射镜通过一个转轴安装在所述笔记本计算机的显示屏幕的边 框上。这样在使用触摸功能时，开启反光镜与面板成一个角度即可。为了避免反光镜 突出在显示屏面板之外，可以在所述边框的面板上安装所述反射镜的位置，开设有一 个能够容纳所述反射镜的凹陷；凹陷的底部包含有一个用于通过反射镜到 图像传感器 镜头里的反射光线的开口。这样在反光镜收起后，可以落在这个凹陷内。
本发明中反光镜还可以使用另外的结构所述反射镜包含在所述笔记本计算机屏 幕边框上的一个中空的三棱柱形状的凸起之内，为所述边框的一部分；所述凸起上远 离所述显示屏幕的一个侧面内表面是反射表面，靠近所述屏幕的侧面是透光窗口，第 三个侧面为凸起向边框内部的开口，面对着图像传感器的镜头。使用这种结构，反光 镜透光窗口凸出于显示屏幕面板之外，这时就需要在所述笔记本计算机键盘的面板上 的角部，在当显示屏幕合上时与所述凸起相对应的位置，开有一个形状与所述凸起相 配合的凹槽。
在本发明中，使用两个所述的图像传感器，可以安装在与显示屏幕与笔记本计算 机机身连接的转轴相对的边框的两个角部，也可以安装在与显示屏幕与笔记本计算机 机身连接的转轴相临的边框的两个角部。当然，也可以使用4只图像传感器，分别安 装在笔记本计算机显示屏幕边框的四个角部。
发明的益处
根据上面对本发明的描述，可以看到本发明克服了现有笔记本计算机所使用的触 摸技术的缺点，具有结构简单、成本低廉、体积小巧、适用性好的优点，并且同样的 一套组件可以适用于多种尺寸的显示屏幕。
在本发明中，根据基本技术方案，可以有多种具体的实施结构。下面将借助于附图，来说明本发明的一种实施方案。
图1:本发明用于笔记本计算机的触摸检测装置的总体结构示意图2:图像传感器与其前面的反光镜的结构关系的示意图3:图2的一个剖面的正视图4:突出结构的反光镜的结构示意图5:图4的一个剖面的正视图6:笔记本计算机键盘面板上与图4所示凸起的反光镜相配合凹陷的示意图。 图中101，笔记本计算机机身；102，笔记本计算机的显示器；103，显示器面板； 104，安装在显示器边框角部上的图像传感器(一般称为摄像头)组件；105，图像传 感器拍摄角(视角)的轮廓线，或者叫做最大视角限制线；106，键盘面板；201，安 装在图像传感器镜头前方的反光镜；图像传感器(摄像头)；203，反光镜与显示器边 框之间连接的转轴；204，安装摄像头的边框角部的横剖面位置示意线；301，显示器 面板上的保护玻璃；401，凸起的反射镜和透光窗口； 501，凸起内的反光镜；502，凸 起内的透光窗口； 601,键盘面板角部与凸起的图像传感器组件相配合的凹槽。 具体实施方案
图1给出了本发明使用两个图像传感器时的总体技术方案。如图所示，在笔记本 计算机的显示器的边框的角部，各安装有两只图像传感器(摄像头)组件104。这个组 件可以只由摄像头构成，这时摄像头的光轴应该与显示面板103的表面相平行，使其 能够以最好的捕捉方式来检测显示面板上的触摸物。但是由于一般常用的图像传感器 (主要是低功耗的CMOS元件)在光轴方向的厚度不大，但与光轴垂直的长宽方向的 尺寸较大，如果这样安装，图像传感器势必要突出到显示器102的面板103外面很多， 增加了整个笔记本电脑设计生产的复杂性，而且不容易设计出轻薄的产品，故不是最 佳方案。因此，最好的安装方式，就是将其厚度方向与笔记本计算机的显示屏幕的厚 度方向相一致，这样其光轴就会与显示屏幕的表面成一个90度或者接近90度的夹角， 而在所述每个图像传感器的前方、显示屏幕的边框上都安装一面反射镜；其反射面斜 向面对着图像传感器的镜头和屏幕表面，能够将平行于屏幕表面的光线反射到图像传 感器的镜头内，这两个部件共同构成图像传感器组件。这样，虽然摄像头的光轴不平 行于显示器面板103的表面，但是其经过反射镜反射的延伸线平行于屏幕表面，等同 于摄像头的光轴平行于显示器面板的表面，但是却大大降低了需要突出到面板103外面的部分的高度。
如果入图2所示，反射镜201通过一个转轴203安装在所述笔记本计算机的显示 屏幕的边框上，在使用触摸功能时开启反光镜与面板成一个合适的角度，保证显示器 面板103上触摸物所反射的部分光线能够通过反光镜到达摄像头的镜头即可。更进一 步，如果在所述边框的面板上安装所述反射镜的位置，设置一个能够容纳所述反射镜 的凹陷，当不使用触摸功能或者合上笔记本计算机时，反光镜被收起落在这个凹陷内， 相当于反光镜可收縮，这样就能保持反光镜的外表面与显示器面板103周围边框的厚 度一致，使得在增加摄像头和反光镜组件后不改变笔记本计算机的键盘面板106以及 其他部分的结构，保证了笔记本计算机不需要在体积和重量等其他方面做出额外的牺 牲。由于一般笔记本计算机显示器的面板表面的保护膜材料的硬度较低，为防止触摸 操作时可能的磨损或划伤，还可以在面板103的外面再安装一层保护玻璃板301。
在本发明中，图像传感器(摄像头)组件可以使用的另外一种不可收縮的结构， 如图4、图5所示。在图4中，图像传感器(摄像头)组件104由摄像头和包含在笔记 本计算机屏幕边框上的、中空的棱柱形状的凸起401构成；在这个凸起之内安装有反 光镜501和透光窗口 502，如图5所示。在图5中，这个棱柱结构的凸起的轮廓选用了 三棱柱的形状，其中凸起上远离所述显示屏幕的一个侧面内表面是反射表面，即反光 镜501;靠近所述屏幕的侧面是透光窗口 502，第三个侧面为凸起向边框内部的开口， 面对着图像传感器的镜头。使用这种结构，反光镜和透光窗口，以及笔记本计算机的 显示器边框成为一体化的结构，大大增强了各个部分的强度，更适合移动使用。
但是如果采用这种结构，反光镜透光窗口将会凸出于显示屏幕面板之外，这时为 了避免增加这个凸起部分的厚度同时也是为了保护这个凸起的结构，就需要在所述笔 记本计算机机身101的键盘面板106上的角部，设置一个形状与所述凸起相配合的凹 槽601，如图6所示。这个凹槽的位置，与当显示屏幕合上时与所述凸起在键盘面板上 的位置相对应，保证当笔记本计算机合上时，所述突起落入这个凹槽之中。当然，这 个凹槽需要完全容纳下所述的凸起。
本发明装置用于检测触摸物的原理是采用三角形定位的技术来实现的，已经属于 现有的成熟技术，具体技术方案可参见相关专利文献，如前述号码为US20060468956 的美国专利及其所引用的专利，在此不再详细说明。
以上说明的是本发明在使用两只摄像头时的两种比较好的具体实施方案，在这些 方案中，所述的两个图像传感器，安装在与显示屏幕与笔记本计算机机身连接的转轴相对的边框的两个角部。这种结构有利于降低灰尘和一般自上而下的环境光的干扰。 但是本发明在实施时可以使用的技术方案不仅限于这两种。比如将所述的摄像头组件 安装在与显示屏幕与笔记本计算机机身连接的转轴相临的边框的两个角部(图中未给 出)，或者其他某条边框的两端的角部，同样能够实现对触摸物的监测定位。再比如使 用4只图像传感器，分别安装在笔记本计算机显示面板周围的边框的四个角部，虽然 增加了系统的复杂性，但是可以提高对触摸物检测定位的分辨率在整个屏幕上的均匀 度。因此，上述实施例无法穷尽在本技术方案基础上的所有具体结构，因此本发明的 保护范围并不局限于上述的具体结构方案。
权利要求1.用于笔记本计算机的触摸检测装置，由安装在笔记本电脑上的触摸传感器和显示屏构成，其特征在于所述触摸传感器是至少两个安装在显示屏角部位置的图像传感器，其光轴或等同于光轴的延伸线平行于屏幕表面；所述图像传感器的视角能覆盖整个显示屏显示区域的表面。
2. 根据权利要求1所述的触摸检测装置，其特征在于所述每个图像传感器的前方都 安装有一面反射镜；所述反射镜的反射面斜向面对着图像传感器的镜头和屏幕表面， 能够将平行于屏幕表面的光线反射到图像传感器的镜头内；所述反射镜安装在所述 笔记本计算机的显示屏幕的边框上。
3. 根据权利要求2所述的触摸检测装置，其特征在于所述反射镜通过一个转轴安装 在所述笔记本计算机的显示屏幕的边框上。
4. 根据权利要求3所述的触摸检测装置，其特征在于在所述边框的面板上安装所述反射镜的位置，开设有一个能够容纳所述反射镜的凹陷；并且这个凹陷的底部包含 有一个用于通过反射镜到图像传感器镜头里的反射光线的开口。
5. 根据权利要求2所述的触摸检测装置，其特征在于所述反射镜包含在所述笔记本 计算机屏幕边框上的一个中空的三棱柱形状的凸起之内，为所述边框的一部分；所 述凸起上远离所述显示屏幕的一个侧面内表面是反射表面，靠近所述屏幕的侧面是 透光窗口，第三个侧面为凸起向边框内部的开口，面对着图像传感器的镜头。
6. 根据权利要求5所述的触摸检测装置，其特征在于在所述笔记本计算机键盘的面 板上的角部，在当显示屏幕合上时与所述凸起相对应的位置，开有一个形状与所述 凸起相配合的凹槽。
7. 根据权利要求1所述的触摸检测装置，其特征在于所述图像传感器是两个，安装 在与显示屏幕与笔记本计算机机身连接的转轴相对的边框的两个角部。
8. 根据权利要求1所述的触摸检测装置，其特征在于所述图像传感器是两个，安装 在与显示屏幕与笔记本计算机机身连接的转轴相临的边框的两个角部。
9. 根据权利要求1所述的触摸检测装置，其特征在于所述图像传感器是四个，安装 在笔记本计算机显示屏幕边框的四个角部。
专利摘要一种在笔记本计算机上使用图像传感器来构建触摸检测装置，由安装在笔记本电脑上的触摸传感器和显示屏构成，其中所述触摸传感器是至少两个安装在显示屏角部位置的图像传感器，其光轴或等同于光轴的延伸线平行于屏幕表面；所述图像传感器的视角能覆盖整个显示屏显示区域的表面。在本实用新型中，将图像传感器厚度方向与笔记本计算机的显示屏幕的厚度方向相一致，并在所述每个图像传感器的前方、显示屏幕的边框上都安装一面反射镜将平行于屏幕表面的光线反射到图像传感器的镜头内，等同于摄像头的光轴平行于显示器面板的表面。本实用新型具有结构简单、成本低廉、体积小巧、适用性好的优点，并且同样的一套组件可以适用于多种尺寸的显示屏幕。
文档编号G06F3/041GK201163394SQ20082007922
公开日2008年12月10日 申请日期2008年3月6日 优先权日2008年3月6日
发明者刘建军, 刘新斌, 叶新林 申请人:北京汇冠新技术有限公司