专利名称：用于摄像式多点触摸屏的照明装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及多点触摸屏照明技术，具体涉及一种用于摄像式多点触摸屏的
照明装置。
背景技术：
传统的摄像式触摸屏定位装置，基本原理是通过有源的发光笔作为照明装 置在屏幕上产生图像点，由摄像头获取图像点的图像后送到数字信号处理器
(DSP)中进行处理，最后对图像进行分析，计算出目标图像在屏幕上的位置坐 标，如公开号为CN1632736A和CN1281209A的中国专利。采用这种方案的触 摸屏定位装置，需要使用专用的发光笔作为图像信号的产生设备，摄像头直接 拍摄发光笔在屏幕上的点亮情况作为目标图像来获得触摸点的坐标，系统不需 要另外考虑拍摄画面的照明问题就可以较容易地获得目标图像。但是，由于这 种方案需要使用有源的发光笔，因此需要经常更换电池或充电，实际使用中极 为不便，尤其在使用摄像头的多点触摸屏中，需要使用多只发光笔来产生不同 的图像点，单独一人操作多只发光笔难度较大，极大地限制了多点触摸的灵活 性与便利性。
为了改善使用有源发光笔所存在的不足，人们对摄像式多点触摸的照明方 案进行了改进，逐步抛弃了使用有源发光笔作为图像信号产生设备的照明方案， 倾向于使用手指或其他物体作为触摸物直接在屏幕上进行触摸操作，由于手指 或触摸物体自身不发光，摄像头难以获得高质量的目标图像，在这种情况下， 通常使用照明光源作为照明装置来照亮触摸物，让摄像头获得较好的目标图像。 在这种方案中，照明光源的优劣很大程度上决定了摄像头拍摄图像的好坏，直 接影响多点触摸的效果。如果直接将现有的照明灯具安装在屏幕后方，那么屏 幕上将出现中间亮度远高于边缘亮度的现象，即所谓"光斑"现象。
为解决这一问题，现有的照明方案采用在屏幕前增加一层较厚的高透明材 料，在该高透明材料的侧面将光源引入，利用全反射原理来获得比较均匀的照明效果，如申请号为C N200820092324.2,公开号为CN201191355的屮国专利。 这种照明方案在小尺寸显示屏上可以获得较好的效果，但是，当用在大尺寸触 摸屏特别是60"以上的触摸屏时，照明的均匀性会变差，出现亮暗不均的现象， 依然会出现较严重的"光斑"现象，摄像头仍难以获得较好的目标图像，而且， 在屏幕前增加的高透明材料由于要追求更高精度的全反射效果，安装难度较高， 结构复杂。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种结构简单、 照明均匀性好的用于摄像式多点触摸屏的照明装置。
本发明的目的通过下述技术方案实现用于摄像式多点触摸屏的照明装置， 包括屏幕、摄像头、投影机和数字信号处理器，还包括2个以上灯组，各灯组按 照发射光相对于屏幕的倾斜度大于0度且小于180度方式，并以离屏幕不超过拟 投影的距离安装在屏幕的侧面，各灯组发出的光倾斜入射到屏幕上并形成各自的 照明区域，所有灯组在屏幕上的总照明区域能覆盖整个屏幕，而且，各灯组在屏 幕上的照明区域部分重叠。这样，各灯组安装在屏幕侧面，就不会影响投影显示 光路；各灯组发射光倾斜入射到屏幕，而灯组照射到屏幕的光亮度随着光传输距 离不同而不同，也即距离灯组较近的地方亮度较高，距离灯组较远的地方，亮度 较低，由于各灯组在屏幕上的照明区域部分重叠，单个灯组照明亮度较低的照明 区域会因为其余多个灯组的叠加照明而使亮度得到加强，从而弥补由于距离较远 造成的亮度减弱，使整个屏幕的照明区域趋于均匀，提高摄像头获取高质量图像 的能力。
优选的，所述各灯组以离屏幕不超过拟投影的距离安装在屏幕的侧面，该距 离具体是根据屏幕显示面积的大小和灯组的照明范围大小来确定。
优选的，为了更好地提高整个屏幕的照明区域的均匀性，可以通过提高各 灯组在屏幕上的照明区域的均匀性来实现，具体的优选方案是所述灯组由1 个以上的点状光源或线状光源依据各光源自身发散角度的大小以一定的角度和 间距排列组成，光源的发散角度大时，排列的角度和间距就相应增大。
作为提高各灯组在屏幕上照明区域的均匀性的优选技术方案，所述灯组所 用的光源按照各光源自身发散角度呈放射状排列。具体的优选方案是所排列 放射线的角度满足偏转角度不大于各光源自身发散角度的一半，间距满足关系式A《Ltan6，其中，A表示同一放射线方向上相邻光源的径向距离，L表示 光源距离实际屏幕实际投射点的距离，e表示光源发散角度的一半。采用这种 放射状排列，可以使各灯组发出的光能够在屏幕上形成一个较均匀的照明区域。
各个灯组所采用光源的类型、发散角度可以相同，也可以不同，可以根据 需要灵活搭配选择。
优选的，所述点状光源可以是LED、白炽灯泡或卤素灯炮；所述线状光源 可以是光管。当对照明光源的波长有要求时，需要根据所要求的波长选择合适 波长的点状光源或线状光源。例如，现有的摄像式多点触摸屏通常选用红外光 作为照明光源以免对显示图象造成干扰，此时可以选择红外光的点状光源或线 状光源。
本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果
(1) 本发明用于摄像式多点触摸屏的照明装置采用倾斜重叠的照明配置， 各灯组发射光倾斜入射到屏幕，而灯组照射到屏幕的光亮度随着光传输距离不同 而不同，即距离灯组较近的地方亮度较高，距离灯组较远的地方，亮度较低，由 于各灯组在屏幕上的照明区域部分重叠，单个灯组照明亮度较低的照明区域会因 为其余多个灯组的叠加照明而使亮度得到加强，从而弥补由于距离较远造成的亮 度减弱，减少了中心亮斑造成的影响，使整个屏幕的照明区域趋于均匀，提高摄 像头或其它的图像感应器获取高质量图像的能力，特别适用于大尺寸触摸屏；
(2) 本发明装置对各个灯组自身的光亮度均匀性要求不高，减少了设计装 调的难度；
(3) 本发明装置灯组采用相对集中的形式，安装位置灵活，更适用于大尺 寸触摸屏上，大大减低安装调试的难度；
(4) 本发明装置结构简单，所用的材料(灯组及其内置照明光源)成本低， 用在大尺寸触摸屏时能有效降低成本。
图1是本发明灯组中的光源优选的排列示意图； 图2是本发明采用2个灯组时优选的灯组安装示意图； 图3是本发明采用4个灯组时优选的灯组安装示意图； 图4是本发明采用6个灯组时优选的灯组安装示意图。
具体实施例方式
下面结合实施例及附图，对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施 方式不限于此。
总的来说，本发明用于摄像式多点触摸屏的照明装置，包括屏幕、摄像头、
投影机和数字信号处理器，还包括2个以上灯组，各灯组按照发射光相对于屏幕 的倾斜度大于0度且小于180度方式，并以离屏幕不超过拟投影的距离安装在屏 幕的侧面，该距离具体是根据屏幕显示面积的大小和灯组的照明范围大小来确 定。各灯组发出的光倾斜入射到屏幕上并形成各自的照明区域，所有灯组在屏幕 上的总照明区域能覆盖整个屏幕，而且，各灯组在屏幕上的照明区域部分重叠。
通过本发明的上述技术方案，各灯组安装在屏幕侧面，就不会影响投影显示 光路；各灯组发射光倾斜入射到屏幕，而灯组照射到屏幕的光亮度随着光传输距 离不同而不同，即距离灯组较近的地方亮度较高，距离灯组较远的地方，亮度较 低，由于各灯组在屏幕上的照明区域部分重叠，单个灯组照明亮度较低的照明区 域会因为其余多个灯组的叠加照明而使亮度得到加强，从而弥补由于距离较远造 成的亮度减弱，使整个屏幕的照明区域趋于均匀，提高摄像头获取高质量图像的 能力。
所述各灯组可以安装在屏幕侧面的角落，也可以是安装在屏幕侧面靠近居 中的位置，或者是在其他不影响显示的其它位置。
为了更好地提高整个屏幕的照明区域的均匀性，可以通过提高各灯组在屏 幕上的照明区域的均匀性来实现，具体是所述灯组由1个以上的点状光源或 线状光源依据各光源自身发散角度的大小以一定的角度和间距排列组成，光源 的发散角度大时，排列的角度和间距就相应增大。
作为提高各灯组在屏幕上照明区域的均匀性的优选技术方案，所述灯组所 用的光源按照各光源自身发散角度呈放射状排列。具体的优选方案是所排列 放射线的角度满足偏转角度不大于各光源自身发散角度的一半，间距满足关系 式A《Ltan6，其中，A表示同一放射线方向上相邻光源的径向距离，L表示
光源距离实际屏幕实际投射点的距离，0表示光源发散角度的一半。采用这种 放射状排列，可以使各灯组发出的光能够在屏幕上形成一个较均匀的照明区域。
同时，各个灯组所采用光源的类型、发散角度可以相同，也可以不同，可 以根据需要灵活搭配选择。
所述点状光源可以是LED、白炽灯泡或卤素灯炮；所述线状光源可以是光管。当对照明光源的波长有要求时，需要根据所要求的波长选择合适波长的点 状光源或线状光源。例如，现有的摄像式多点触摸屏通常选用红外光作为照明 光源以免对显示图象造成干扰，此时可以选择红外光的点状光源或线状光源。
如图1所示，本实施例中灯组优选的光源为LED点状光源，由于单个LED 101发出的光只能照亮屏幕上较小的区域102，所以采用7个LED集中在一起， 照明区域扩大为区域103。图中，7个LED依据自身发散角度的大小按照一定 的角度和间距排列，所依据的原则为各LED排列的角度满足偏转角度不大于自 身发散角度的一半。目前常见的LED发散角度为20度、30度、60度等，那么 LED安装时的偏转角度对应不大于10度、15度、30度等，当发散角度较大时， 排列的角度和间距就相应增大。这样可以保证灯组发出的光能够在屏幕上形成 一个较均匀的照明区域，不仅可以实现较大的照明面积，同时可以达到较高的 亮度，满足大尺寸触摸屏照明的需要。下面以本发明采用不同数量的灯组为例 具体说明本发明灯组排列的具体方案。
如图2所示，本发明用于摄像式多点触摸屏的照明装置设置有2个灯组， 具体包括灯组201和灯组202。两灯组都倾斜一定角度且以离屏幕203不超过拟 投影的距离安装在屏幕的边角位置，204是灯组201在屏幕上的照明区域，205 是灯组20 2在屏幕上的照明区域。如图2所示，照明区域204与照明区域205 均可以覆盖半个屏幕区域，从而覆盖了整个屏幕区域，而且在屏幕中间部分有 重叠区域，照明区域204在重叠区域的亮度较低，但由于有照明区域204的叠 加照明，使得该重叠区域的亮度得到加强，使整个屏幕照明趋于均匀。图中， 灯组201和灯组202安装在屏幕边角，事实上也可以安装在屏幕边缘居中的位 置，灯组201、灯组202的光源选择可以都是点状光源或都是线状光源，也可以 一个选用点状光源，另一个选用线状光源。灯组安装时离屏幕的距离具体是根 据屏幕显示面积的大小和灯组的照明范围大小来确定。通常，显示面积60"以上 的触摸屏，灯组照明范围为卯度时，灯组安装在离开屏幕20至30厘米的位置 即可获得较好的照明效果。
当本发明用于摄像式多点触摸屏的照明装置采用3个灯组时，可以在上述 两个灯组安装方式的基础上在需要加强光源强度的对应地方增加第3个灯组。如图3所示，本发明用于摄像式多点触摸屏的照明装置设置有4个灯组， 具体包括灯组301、灯组302、灯组303和灯组304，各灯组分别倾斜一定角度 且以离屏幕203不超过拟投影的距离安装在屏幕309的4个边角位置，也可以 将4个灯组安装在屏幕边缘居中位置，也可将2个安装在边角位置，另外2个 安装在屏幕边缘居中位置，或者3个安装在边角位置，另1个安装在屏幕边缘 居中位置等形式。
图3中，305、 306、 307、 308分别表示灯组301 、灯组302、灯组303、灯组 304在屏幕上的照明区域，采用这种方式，灯组分散到各个角落，可以有效减少 光源垂直照射屏幕时出现的中间亮边缘暗的光斑现象。虽然单个灯组照射较远 的位置时亮度减弱，但由于各个灯组的照明区域存在部分重叠，亮度叠加的效 果依然可以改善光源的均匀性，另外采用这种方式可以减少单个灯组的LED数 量，从而减少单个灯组的体积，使安装更加灵活。
如图4所示，本发明用于摄像式多点触摸屏的照明装置设置有6个灯组，具 体包括灯组40K灯组402、灯组403、灯组404、灯组405以及灯组406，各灯组 分别倾斜一定角度且以离屏幕407不超过拟投影的距离安装在屏幕407的边角位 置或屏幕边缘的居中位置，各个灯组的照明区域如图4所示。采用这种方案，使 用较多的灯组来照明，各个灯组的发散角度可以设计成较小的角度，光能更集 中，可以投射到较远的距离，使用在更大尺寸(如100"以上)的触摸屏上也可以 达到较好的照明效果。
总的来说，采用5个以上灯组时，灯组的安装位置可以更加灵活，只需保 证各灯组在屏幕上的照明区域与其它灯组存在部分重叠，使整个屏幕能被完整 覆盖即可。
对于本发明所采用的技术方案，基于实验测试效果，我们认识到，如要改 善摄像头或其它图像传感器拍摄图像的识别效果，在有需要的情况下，可以通 过在局部位置增加发光元件或灯组来改善局部照明不均匀的现象。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受所述实 施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、 替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1、用于摄像式多点触摸屏的照明装置，包括屏幕、摄像头、投影机和数字信号处理器，其特征在于还包括2个以上灯组，各灯组按照发射光相对于屏幕的倾斜度大于0度且小于180度方式，并以离屏幕不超过拟投影的距离安装在屏幕的侧面，各灯组发出的光倾斜入射到屏幕上并形成各自的照明区域，所有灯组在屏幕上的总照明区域能覆盖整个屏幕，而且，各灯组在屏幕上的照明区域部分重叠。
2、 根据权利要求1所述的用于摄像式多点触摸屏的照明装置，其特征在于 所述各灯组离屏幕的距离具体根据屏幕显示面积的大小和灯组的照明范围大小 来确定。
3、 根据权利要求1或2所述的用于摄像式多点触摸屏的照明装置，其特征在于所述灯组由1个以上的点状光源或线状光源组成。
4、 根据权利要求3所述的用于摄像式多点触摸屏的照明装置，其特征在于 所述灯组的点状光源或线状光源依据各光源自身发散角度的大小以一定的角度 和间距排列。
5、 根据权利要求3所述的用于摄像式多点触摸屏的照明装置，其特征在于所述灯组所用的光源按照各光源自身发散角度呈放射状排列。
6、 根据权利要求5所述的用于摄像式多点触摸屏的照明装置，其特征在于所述放射状排列具体为所排列放射线的角度满足偏转角度不大于各光源自身 发散角度的一半，间距满足关系式A《Ltan6 ，其中，A表示同一放射线方向 上相邻光源的径向距离，L表示光源距离实际屏幕实际投射点的距离，e表示 光源发散角度的一半。
7、 根据权利要求3所述的用于摄像式多点触摸屏的照明装置，其特征在于 所述点状光源为LED、白炽灯泡或卤素灯炮。
8、 根据权利要求3所述的用于摄像式多点触摸屏的照明装置，其特征在于 所述线状光源为光管。
9、 根据权利要求4、 5或6所述的用于摄像式多点触摸屏的照明装置，其 特征在于所述灯组根据所要求的波长选择合适波长的点状光源或线状光源。
10、 根据权利要求9所述的用于摄像式多点触摸屏的照明装置，其特征在 于所述灯组由红外光的点状光源或线状光源组成。
全文摘要
本发明公开了一种用于摄像式多点触摸屏的照明装置，包括2个以上灯组，各灯组按照发射光相对于屏幕的倾斜度大于0度，小于180度方式，并以离屏幕拟投影的距离安装在屏幕的侧面，各灯组发出的光倾斜入射到屏幕上并形成各自的照明区域，所有灯组在屏幕上的总照明区域能覆盖整个屏幕，而且，各灯组在屏幕上的照明区域部分重叠。本发明结构简单、照明均匀性好，特别适用于大尺寸触摸屏。
文档编号G03B29/00GK101592855SQ20091004036
公开日2009年12月2日 申请日期2009年6月19日 优先权日2009年6月19日
发明者李军明 申请人:广东威创视讯科技股份有限公司