专利名称：光学触摸显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及光学触摸显示装置，特别涉及一种通过影像感测的光学触摸显示装置。
背景技术：
当前很多种类型的电子装置，如手机、音乐播放器、平板电脑、电子书、电子相框等都有触摸功能。比较常用的触摸技术有电容式触摸屏、电阻式触摸屏及红外触摸屏。
在小尺寸的电子装置中电容式触摸屏、电阻式触摸屏较为常用。然而，在大尺寸电子装置(如广告展示机、电视机等)中，由于其显示屏较大，使用电容式触摸屏、电阻式触摸屏成本较高。
而红外线触摸屏一般包括有至少一组红外线发射二极管及一一对应的红外线接收二极管，红外线发射二极管发射出红外线可被对应的红外线接收二极管接收，但一物体触摸或接近(以下把体触摸或接近统称为触摸)时，会阻挡住红外线发射二极管发射出红外线，对应的红外线接收二极管不能接收红外线光，根据没有接收红外线的红外线接收二极管判断出触摸点的位置。然而，在红外线触摸屏中如何控制数量众多的红外线接收二极管、红外线发射二极管的开启及关闭是较为复杂的。而且一般情况下，红外线触摸屏并不能侦测出多个触摸物体触摸时的触摸位置，即红外线触摸屏很能实现多点触摸，而多点触摸是电子装置趋势性的应用。
在2010年8月24日公告的美国专利US7，781，722中揭露了一种光学触摸技术，其结合摄像单元成像及红外线技术。然而，申请人通过很多次的实验发现该专利所揭露的产品在环境光较强时使用，比如在露天的强光下时，其触摸识别的效果很差，无法识别准确的识别触摸点的位置及响应触摸操作。而电子产品在很多情况下在环境光较强时使用。
发明内容
根据上述触摸技术的不足，有必要提出一种光学触摸显示装置，其实现简单，在大尺寸的电子装置中成本较低，且可以容易实现多点触摸以及在不同环境下使用。
该光学触摸显示装置包括:一显示屏；多个光条，其设置于显示屏周围，该光条包括有导光管及光源，这些光条所发出的红外线光通过该光学触摸显示装置的外壳的边缘透出；多个摄像单元，其设置于该显示屏的角落处，用于摄取红外线光成像的图像；一光感应单元，用于探测显示屏的外界红外线光强度；一处理单元电连接上述显示屏、摄像单元及光源，该处理单元根据一预先存储的控制规则及外界环境光强度控制该光源处于明亮状态或暗黑状态，当光源为明亮状态时，该处理单元将所述图像中光条所成影像中的暗点识别为触摸物体影像，而光源为暗黑状态时，该处理单元将所述图像中光条所成影像中的亮点识别为触摸物体影像，并根据所识别出的触摸物体影像确定出触摸点的位置，根据触摸点的位置执行相应操作。
图1为本发明光学触摸显示装置的整体结构示意图。
图2为本发明中光条设置位置的示意图。
图3A、3B为本发明中光条的不同组成示意图。
图4为本发明光学触摸显示装置的模块示意图。
图5A、5B为本发明光学触摸显示装置的摄像单元所摄取的图像的示意图。
图6A、6B为本发明确定触摸点的原理示意图。
具体实施方式
申请人首先需要说明的是在本发明的附图及具体实施方式
中都只示出及详细描述与本发明技术创新点及相关联的结构、模块、功能及作业流程，而为了构成一完整的光学触摸显示装置(如手机、音乐播放器、平板电脑、电子书、电子相框、电视机、广告展示机等)所需的习知结构、模块、功能并不示出或描述，然而也必须需要说明的是在本发明的附图及具体实施方式
中所示出或详细描述的结构、模块、功能并非全部为本发明的必要技术特征。
请参阅图1所示为本发明光学触摸显示装置的整体结构示意图。该光学触摸显示装置100包括有一显示屏10,该显示屏10可以是LED显示屏、IXD显示屏或者各种双稳态显示屏。在显示装置100外壳20下的显示屏10周围设置有多个光条30 (图中虚线部分)，这些光条30所发出的红外线光通过外壳20的边缘40透出。在该外壳20内显示屏10的角落处设置有多个摄像单元50，该摄像单元50可为拍摄红外线成像的摄像头，其可以是红外线摄像头，亦可以是一般的摄像头的镜头模组前设置有红外线滤光片。当至少一物体(如手指或是手写笔)触摸显示屏10时，例如图1中Pl及P2点，显示装置100根据该多个摄像单元50所获取的图像确定出触摸点的位置。在本发明中，在摄像单元50的成像中，触摸物体所成的影像位于光条30所成的影像上。
请参阅图2所示 ，每一光条30分别设置于该显示屏10上的不同边缘，每一摄像单元50分别设置于显示屏10上的不同角落处。在其他实施方式中，每一光条30设置于该显示屏10的外围，每一摄像单元50分别设置于显示屏10外围靠近角落处。在本实施方式中，该光条30的数量为4条，而摄像单元50为2-4个，较佳的为了识别出多个触摸点，该摄像单元50数量多于2个,例如3-4个。
请参阅图3A、3B所示,为光条的不同组成示意图。在图3A中，该光条30包括有导光管32,该导光管32的一端设置有光源34。该光源34为红外线光LED,该光源34所发出的光线均匀传导于该导光管32。在图3B中，该导光管32的两端都设置有光源34。该光条30靠近摄像单元50的末端处还设置有一遮挡件(图未示)遮挡部分光条30，被遮挡件遮挡的光条30部分红外线光不能透出，使得摄像单元50避免受到光条30所透出的红外线光干扰。较佳的该遮挡件(图未示)还可以将该光条30固定在显示屏10或显示屏10的外围。
请参阅图4所示为本发明光学触摸显示装置的模块示意图。每一光源34及摄像单元50电连接至一处理单元60，并受处理单元60的控制。该处理单元60可以是单一的集成电路芯片也可以多个集成电路芯片构成的芯片组。
该处理单元60还电连接有一光感应单元70，该光感应单元70用于探测显示屏10的外界红外线光强度，该处理单元60根据所存储的控制规则及外界环境光强度控制光源34处于明亮状态或暗黑状态。例如，当光感应单元70探测到的外界红外线光强度大于等于一预设值时，即外界红外线光强度太强时，该处理单元60控制光源34处于暗黑状态；而当光感应单元70探测到的外界红外线光强度小于一预设值时，即外界红外线光强度不是很强时，该处理单元60控制光源34处于明亮状态。该光感应单元70为红外线光感应器，该光感应单元70设置在显示屏10正面的壳体上。
在本发明中，所述明亮状态为使得光源34所发出红外线光比外界红外线光强，而暗黑状态为使得光源34所发出的红外线光比外界红外线光弱。或，所述明亮状态为开启光源34，暗黑状态为关闭光源34。
该处理单元60还用于识别每一摄像单元50所摄取的图像中触摸物体的影像，并根据多个触摸物体的影像确定触摸点的位置，根据触摸点的位置执行相应操作，例如对触摸点对应的显示内容执行单击、双击操作或识别出触摸手势，根据触摸手势执行相应的操作。在本发明中，当光源34为明亮状态时，光条30所成的影像中暗点为触摸物体影像；而光源34为暗黑状态时，光条30所成的影像中亮点为触摸物体的影像。
在本实施方式中，识别摄像 单元50所摄取的图像中触摸物体影像的方法有:(一)分别建立每一摄像单元50在光源34为明亮状态下没有触摸物体时的参考图像(第一参考图像)及在暗黑状态下没有触摸物体时的参考图像(第二参考图像)。识别某一摄像单元50的图像中触摸物体的影像时，判断当前外界红外线光的强弱或光源34所处的状态；当当前外界红外线光强度小于一预定值或光源34处于明亮状态时，获得该摄像单元50对应的第一参照图像与该摄像单元50当前所获得成像图像进行识别；当当前外界红外线光强度大于等于一预定值或光源34处于暗黑状态时，获得该摄像单元50对应的第二参照图像与该摄像单元50当前所成像的图像进行识别。(二)预先存储有每一摄像单元50所成像的图像中光条30的影像位置；当识别触摸物体的影像时，确定该摄像单元50所成像的图像中光条30的影像位置，扫描所述位置的像素，当光源34为明亮状态时，光条影像位置中的暗点为触摸物体的影像，而光源34为暗黑状态时，光条影像位置中的亮点为触摸物体的影像；所述预先存储每一摄像单元50所成像的图像中光条影像位置是为本发明光学触摸显示装置10在制造或初次使用时，每一摄像单元50获取一没有触摸物体的图像，根据该图像识别出图像中的光条影像位置，并存储该光条影像位置；较佳的保持光条30处于明亮状态下，获取没有触摸物体的图像，识别出该图像中的光条影像位置。在本实施方式中，每一摄像单元50具有用于区别不同摄像单元的识别码，每一摄像单元50所获得图像、预先存储光条影像位置中记录有该摄像单元50对应的识别码，本发明通过某一图像、预先存储光条影像位置中所记录的识别码标示对应的摄像单元50。
参阅图5所示，为本发明光学触摸显示装置的摄像单元所摄取的图像的示意图。如图5A所示，为光条30处于明亮状态时，面向摄像单元50的每一光条30的影像R1、R2呈亮条状，而其他位置为暗点。当物体触摸于显示屏10时，由于外界的红外线光线较于光条所透出的红外线光线弱，因而该物体在光条的影像中呈暗点，如Ml及M2。
如图5B所示，为光条30处于暗黑状态时，面向摄像单元50的每一光条30的影像Rl、R2呈暗条,而其他位置为暗点，亦即摄像单元50所获取的图像中的像素都为暗点。当物体触摸于显示屏10时，由于外界的红外线光线较于光条所透出的红外线光线强，因而该物体在光条的影像中呈亮点，如Ml及M2。
参照图6所示，为本发明确定触摸点的原理示意图。图6A为只有一个触摸物体时的示意图。确定每一摄像单元50获取触摸物体的影像的位置，即可确定触摸点Tl的位置。例如摄像单元50A所获得触摸物体的影像为Ml，摄像单元50A与Ml的连线为LI ;摄像单元50B所获得触摸物体的影像为M2，摄像单元50B与M2的连线为L2 ;摄像单元50C所获得触摸物体的影像为M3，摄像单元50C与M3的连线为L3 ;摄像单元50D所获得触摸物体的影像为M4，摄像单元50D与M4的连线为L4。那么L1、L2、L3、L4的相交点即为触摸点Tl，通过几何算法即可确定Tl点的坐标。在本发明以其中一摄像单元50为原点，该摄像单元50与相邻摄像单元50的连线分别为X轴、Y轴建立坐标体系。例如以摄像单元50A为原点,摄像单元50A与摄像单元50B的连线为X轴正轴，摄像单元50A与摄像单元50C的连线为Y轴正轴。根据该坐标体系可获得各摄像单元50所成图像中的触摸物体的影像的坐标值，然后通过几何算法即可算出Tl点的坐标。在本发明如果发明光学触摸显示装置10只支持单点触摸时，只需要两个摄像单元50即可。
图6B为多点触摸物体(图中为2个触摸点)时的示意图。根据上述图6A所描述，可获得触摸物体的影 像M1、M2、M3、M4、M5、M6的位置(坐标值)，确定出触摸点T1、T2的位置(坐标值)。
权利要求
1.一种光学触摸显示装置，其包括:一显示屏；多个光条，其设置于显示屏周围，该光条包括有导光管及光源，这些光条所发出的红外线光通过该光学触摸显示装置的外壳的边缘透出；多个摄像单元，其设置于该显示屏的角落处，用于摄取红外线光成像的图像；一处理单元电连接上述显示屏、摄像单元及光源，用于从每一摄像单元所摄取的图像中识别出触摸物体的影像，并根据所识别出的触摸物体影像确定出触摸点的位置，根据触摸点的位置执行相应操作；其特征在于，该光学触摸显示装置还包括有: 一光感应单元，用于探测显示屏的外界红外线光强度； 该处理单元根据一预先存储的控制规则及外界环境光强度控制该光源处于明亮状态或暗黑状态，当光源为明亮状态时，该处理单元将所述图像中光条所成影像中的暗点识别为触摸物体影像，而光源为暗黑状态时，该处理单元将所述图像中光条所成影像中的亮点识别为触摸物体影像。
2.如权利要求1所述的光学触摸显示装置，其特征在于，所述控制规则为外界红外线光强度大于等于一预设值时，该处理单元控制光源处于暗黑状态，外界红外线光强度小于一预设值时，该处理单元控制光源处于明亮状态。
3.如权利要求1或2所述的光学触摸显示装置，其特征在于，该光感应单元为红外线光感应器，其设置在显示屏正面的壳体上。
4.如权利要求1所述的光学触摸显示装置，其特征在于，预先存储有每一摄像单元在光源为明亮状态下没有触摸物体时的第一参考图像及在暗黑状态下没有触摸物体时的第二参考图像；处理单元识别某一摄像单元所摄取的图像中的触摸物体影像是为:当前外界红外线光强度小于一预定值或光源处于明亮状态时，获得该摄像单元对应的第一参照图像与该摄像单元当前所获得成像图像进行识别；当前外界红外线光强度大于等于一预定值或光源处于暗黑状态时，获得该摄像单对应的第二参照图像与该摄像单元当前所成像的图像进行识别。
5.如权利要求1所述的光学触摸显示装置，其特征在于，预先存储有每一摄像单元所成像的图像中光条影像的位置；处理单元识别某一摄像单元所摄取的图像中的触摸物体影像是为:扫描该摄像单元所成像的图像中光条影像位置的像素。
6.如权利要求5所述的光学触摸显示装置，其特征在于，所述预先存储每一摄像单元所成像的图像中光条影像位置是为本发明光学触摸显示装置在制造或初次使用时，在保持光条处于明亮状态下，每一摄像单元获取一没有触摸物体的图像，根据该图像识别出图像中的光条影像位置，并存储该 光条影像位置。
7.如权利要求1所述的光学触摸显示装置，其特征在于，该光条靠近摄像单元的末端处还设置有一遮挡件遮挡部分光条，被遮挡件遮挡的光条部分红外线光不能透出。
8.如权利要求1所述的光学触摸显示装置，其特征在于，该导光管的两端都设置有光源。
9.如权利要求1所述的光学触摸显示装置，其特征在于，所述明亮状态为使得光源所发出红外线光比外界红外线光强，而暗黑状态为使得光源所发出的红外线光比外界红外线I寻層。
10.如权利要求1所述的光学触摸显示装置，其特征在于，所述明亮状态为开启光源，暗黑状态为关闭光源。
全文摘要
本发明提供一种光学触摸显示装置，其包括一显示屏；多个光条，设置于显示屏周围，该光条包括有导光管及光源，这些光条发出红外线光；多个摄像单元，设置于该显示屏的角落处，用于摄取红外线光成像的图像；一光感应单元，用于探测显示屏的外界红外线光强度；一处理单元根据一预先存储的控制规则及外界环境光强度控制该光源处于明亮状态或暗黑状态，当光源为明亮状态时，该处理单元将所述图像中光条所成影像中的暗点识别为触摸物体影像，而光源为暗黑状态时，该处理单元将所述图像中光条所成影像中的亮点识别为触摸物体影像，并根据所识别出的触摸物体影像确定出触摸点的位置。本光学触摸显示装置可以在不同环境下使用。
文档编号G06F3/042GK103218087SQ20131015331
公开日2013年7月24日 申请日期2013年4月28日 优先权日2013年4月28日
发明者肖衣鉴 申请人:肖衣鉴