专利名称：一种基于触控屏的光学触控检测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及光学检测技术，特别涉及一种基于触控屏的光学触控检测装置。
背景技术：
随着电子信息设备的快速发展，人们对人机交互方式提出了更高的要求，传统的键盘加鼠标模式的局限性逐渐暴露出来。新出现的各类触控屏操作方式，得到了更多人的青睐。现阶段，触控屏的主要解决方案是在显示屏上加装电阻式传感器或者电容式传感器，操作者用手指或者输入笔直接在显示屏上进行点击、写划等操作，以达到人机交互的目的。但是，由于在显示屏上加装结构会影响显示屏的光输出量，进而影响到显示效果，因此又出现了带有图像传感器如摄像机的触控屏。现有技术中，上述带有图像传感器的触控屏通过在触控屏的两个相邻顶角安装图像传感器，应用三角定位技术实现触控物体的定位。这种方式需要背光光源，常用的方法是将背光光源安装于光学传感器端，在触控屏内壁上粘贴反光薄膜，通过反光薄膜的反射使背光光源所发出的光线分布在整个触控屏；当有触控物体进入触控屏时，从背光光源发射到图像传感器的去程光线被该触控物体遮挡，经图像传感器成像后会出现一个暗区，对这个暗区的坐标进行处理就可以得到触控物体的位置。但是，由于反光薄膜在不同的入射光强条件下，所反射的光线能量不同，特别是在入射角越小时，反射的光强能量就越强，导致整个触控屏内光强分布不均勻，导致有的地方因光线过暗出现检测盲区，从而影响光学触控检测的准确性。另外，反光薄膜直接暴露在空气中，容易腐蚀，并且容易毁坏。
实用新型内容本实用新型的目的是，提供一种基于触控屏的光学触控检测装置，使光线均勻分布在触控屏上，提高光学触控检测的准确性。为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案一种基于触控屏的光学触控检测装置，包括控制模块、一个以上的安装于触控屏相邻顶角端的光学传感器、和一个以上的安装于触控屏侧壁的主动线性光源组件，所述控制模块通过连接线分别与所述光学传感器和所述主动线性光源组件相连接。当有触控物进入所述触控屏时，所述控制模块对所述主动线性光源组件进行驱动以配合所述光学传感器采集光信号，并对所述光学传感器采集到的图像图形数据进行处理，检测出触控点坐标信肩、ο其中，所述主动线性光源组件可以包括发光光源和光学振荡腔；所述发光光源安装在所述光学振荡腔的一端或者两端，或者安装在所述光学振荡腔的中间段的补光孔内； 所述光学振荡腔呈半封闭式，其内腔涂覆有漫反射涂层，在朝向触控屏的一侧开有出光口 ； 所述发光光源发射的光在所述光学振荡腔内被勻化，并通过所述出光口射向所述触控屏。优选地，所述光学振荡腔朝向触控屏的一侧所开的出光口为狭缝或者为若干狭缝的组合。[0009]可选地，所述光学振荡腔还可以为多腔组合，包括初级腔和次级腔，在所述初级腔和次级腔的内腔分别涂覆有漫反射涂层；所述初级腔呈半封闭式，在朝向所述次级腔的一侧开有出光孔，所述次级腔在朝向触控屏的一侧开有出光口 ；所述发光光源发射的光在所述初级腔内被勻化，并通过出光孔向次级腔射出勻化后的红外光，次级腔将所述初级腔出射的光进一步勻化后通过出光口射向触控屏。本实用新型的有益效果是通过采用主动线性光源组件发出的线性光，取代目前经反光薄膜反射所得到的被动光源的发光方式，可以使整个触控屏的光强更强、更均勻，有效降低检测盲区出现的几率，同时由于是主动光源发光，避免了从背光光源到反光薄膜方向的去程光线因触控物体反光而造成的干扰或误识别等问题，从而提高触控检测的准确性。此外，采用主动线性光源组件的形式可以避免现有技术中反光薄膜的损坏，延长装置的使用寿命。
图1为本实用新型基于触控屏的光学触控检测装置的整体结构示意图；图2为本实用新型的主动线性光源组件的一种实施方式的结构示意图；图3为本实用新型的主动线性光源组件的另一种实施方式的结构示意图。附图标记说明101-控制模块；102-光学传感器；103-主动线性光源组件； 104-触点；105-手指；106-触控屏；201-光学振荡腔；202-导光单元；203-发光光源；204-光源聚光单元；205-光源基座；206-出光聚光单元；207-出光口 ；301-光学振荡腔；302-次级腔；303-初级腔；304-光源基座；305-发光光源； 306-光源聚光单元；307-导光单元；308-出光孔；309-出光聚光单元；310-出光口。
具体实施方式
以下结合附图及实施例，对本实用新型的技术方案做详细描述。应当理解，附图中所示各元部件是示意性而非限制性的，各特征未按比例画出。参见图1，图1为本实用新型基于触控屏的光学触控检测装置的整体结构示意图。 本实用新型的光学触控检测装置包括控制模块101，一个以上的安装于触控屏106相邻侧角端的光学传感器102，和一个以上的安装于触控屏106侧壁的主动线性光源组件103 ；所述控制模块101通过连接线分别与所述光学传感器102和所述主动线性光源组件103相连接。当有触控物体，例如人的手指105进入所述触控屏106时，所述控制模块101驱动所述主动线性光源组件103以配合所述光学传感器102采集光信号，此时光学传感器102会因为主动线性光源组件103所发出的光被人的手指105遮挡，而产生一个变化的光信号即产生相应的暗区，根据这一变化的光信号，控制模块101对所述光学传感器102采集到的图像图形数据进行处理，计算出触点104的坐标，从而检测出触控点的位置。有必要说明的是，主动线性光源组件103的作用是在触控屏106周围发出均勻漫射线光源，以克服目前反光薄膜所反射的被动光源的光强不均勻的问题。为了达到更大的光强输出及特殊功能应用，本实用新型的控制模块101还可以对主动线性光源组件103进行编码脉冲驱动，以协调光学传感器102的光信号采集。[0020]由于本实用新型采用主动线性光源组件103发出的线性光，取代目前借由反光薄膜反射背光光源所发出的被动光源，可以使整个触控屏的光强更强、更均勻，另外，由于是主动光源发光，减少了去程光线因为触控物体反光而造成干扰或误识别等问题，从而提高了触控检测的准确性。参见图2，图2为主动线性光源组件103的一种实施方式的分组结构示意图。如图 2所示，本实施例中主动线性光源组件103包括发光光源203和光学振荡腔201 ；所述光学振荡腔201呈半封闭式，腔内涂覆有漫反射涂层(图中未示出)，在朝向触控屏的一侧开有出光口 207。在所述主动线性光源组件103中，发光光源203发射的光在光学振荡腔201的腔内被勻化，并通过出光口 207射向所述触控屏。具体地，发光光源203可以是红外LED、红外激光发射器或其它红外光源，发光光源203可安装在光学振荡腔201的一端或者两端，或者安装在光学振荡腔201的中间段的补光孔(图中未示出)内。光学振荡腔201含有一个不完全封闭的内腔，内腔的形状根据实际需要，可以是任意的有利于光线振荡的形状，并在指向触控屏的一面开有出光口 207 ；出光口 207的结构形状可以是任意有利于光均勻发射的形状，如图2中所示出光口 207为狭缝型，当然也可以是若干狭缝的组合。光学振荡腔201的作用是使入射光从一端入射后可以向前继续传导，同时可以对入射光进行勻化，得到均勻一致的光强，勻化后的红外光通过光学振荡腔201的出光孔207射向整个触控屏。较佳地，所述主动线性光源组件103还可以包括光源基座205 ；发光光源203安装在所述光源基座205上；当光源基座205安装到光学振荡腔201时，所述发光光源203光轴的方向与所述光学振荡腔201的内腔轴线平行(图2所示的为光源基座205和光学振荡腔 201分开的切面图)。在光学振荡腔201与所述光源基座205的内安装面上可以涂覆镜面或漫反射涂层。采用光源基座的方式，有利于将主动线性光源组件103整体固定在触控屏侧壁上。较佳地，所述主动线性光源组件103还可以包括光源聚光单元204，可将光源聚光单元204安装在光源基座205上或安装在光学振荡腔201的入光面上；所述光源聚光单元204具有聚光功能，呈聚光杯型，其表面涂覆有镜面或漫反射涂层，可以将所述发光光源 203发出的红外光聚集导入所述光学振荡腔201内。较佳地，光源聚光单元204可以是光学透镜。较佳地，所述主动线性光源组件103还可以包括导光单元202，所述导光单元202 安装于所述光学振荡腔201的腔体内，其包括的至少一个端面位于所述光学振荡腔201的入射面上，用于沿所述光学振荡腔201的内腔传导光。具体地，导光单元202可以是通体出光(侧发光)光纤或其它经过处理的光波导介质，其作用是沿着光学振荡腔201的内腔传导光，同时向腔内散射一部分光，这可以通过一定的结构或工艺来实现光的散射，所述结构及工艺包括刻蚀、掺杂、机加工并电镀等。该导光单元202含有至少一个入光面，该入光面可以是两个端面也可以是其它与发光物的接合面，其出射光的形式可以是连续出光，也可以是有若干出光面出光。导光单元202的安装数目可以是一个，也可以是多个，视光强要求而定。较佳地，所述主动线性光源组件103还可以包括出光聚光单元206，所述出光聚光单元206安装在光学振荡腔201的出光口 207处，用于集中出光口 207向触控屏106发射的光，使得光学传感器上接收到的光强更强。具体地，该出光聚光单元206可以是一个光学柱面镜，其具体结构形式依据出光口 207的结构而定。上述主动线性光源组件103实施方式中所包括的光学振荡腔201为一单振荡腔体式结构。为了进一步勻化触控屏106内的光强分布，光学振荡腔201还可以是多腔组合的多级振荡腔体式结构，如图3所示。参见图3，图3为主动线性光源组件103的另一种实施方式的分组结构示意图。本实施例中主动线性光源组件103包括发光光源305和光学振荡腔301 ；所述光学振荡腔301 为多腔组合，包括初级腔303和次级腔302，在所述初级腔和次级腔的内腔分别涂覆有漫反射涂层(图中未示出);所述初级腔303呈半封闭式，在朝向所述次级腔302的一侧开有出光孔308，所述次级腔302在朝向触控屏的一侧开有出光口 310。初级腔303和次级腔302可使入射光从一端入射后向前继续传导，同时可以对入射光进行勻化，以得到均勻一致的光强；采用初级腔和次级腔相结合的方式，可以进一步加强光线的均化效果。所述发光光源 305出射的光在所述初级腔303内被勻化，并通过出光孔308向次级腔302射出勻化后的红外光，次级腔302将所述初级腔303出射的光进一步勻化后通过出光口 310射向触控屏。具体地，发光光源305可以是红外LED、红外激光发射器或其它红外光源，安装在光学振荡腔301的初级腔303 —端或者两端，或者安装在光学振荡腔301的中间段的补光孔内(图中未示出)。次级腔302的出光口 310的结构形状可以是任意有利于均勻出光的形式，图3中所示出光口 310为狭缝型，也可以是若干狭缝的组合。较佳地，所述主动线性光源组件103还可以包括光源基座304 ；所述发光光源305 安装在所述光源基座304上，所述光源基座304的内表面上涂覆有镜面或漫反射涂层；当光源基座304安装到光学振荡腔301时，所述发光光源305的光轴方向与所述初级腔303的内腔轴线平行(图3所示的为光源基座304和光学振荡腔301分开的切面图)。采用光源基座304的方式，有利于将主动线性光源组件103整体固定在触控屏侧壁上。较佳地，所述主动线性光源组件103还可以包括光源聚光单元306，所述光源聚光单元306可以安装在光源基座304上、或安装在光学振荡腔的初级腔303的入光面上；所述光源聚光单元306呈聚光杯型，具体可为光学透镜，其表面涂覆有镜面或漫反射涂层，可以将所述发光光源305发出的红外光聚集导入所述光学振荡腔301的初级腔303内。较佳地，所述主动线性光源组件103还可以包括导光单元307，所述导光单元307 安装于所述光学振荡腔301的初级腔303的腔体内，导光单元307包括的至少一个端面位于所述初级腔303的入射面上，用于向所述初级腔303的内腔传导光。具体地，导光单元307可以是通体出光(侧发光)光纤或其它经过处理的光波导介质，其作用是沿着光学振荡腔301的初级腔303内腔传导光，同时向腔内散射一部分光。该导光单元307含有至少一个入光面，该入光面可以是两个端面也可以是其它与发光物的接合面，其出射光的形式可以是连续出光，也可以是有若干出光面出光。导光单元307的安装数目可以是一个，也可以是多个，视光强要求而定。较佳地，所述主动线性光源组件103还可以包括出光聚光单元309，所述出光聚光单元309安装在光学振荡腔301的次级腔302的出光口 310处，用于集中出光口 310向触控屏106出射的光，使得光学传感器上接收到的光强更强。该出光聚光单元309可以是一个光学柱面镜，其具体结构形式依据出光口 310的结构而定。[0035]本实用新型的主动线性光源组件103包括的光学振荡腔(201、301)能够将发光光源出射的光勻化后向所述触控屏106出射，使触控屏106内的光强分布均勻，并提高光学传感器102接收到的光强，从而当有触控物体进入触控屏106时，控制模块101能够准确检测出触控点的坐标信息。另外，由于光学振荡腔的出光口(207、310)可以加工成狭缝型结构， 使得位于触控屏上方的结构尺寸很小，从而有利于大尺寸光学触控检测装置的应用，适用于对外型美观及结构紧凑方面有较高要求的场合。应当理解，以上借助优选实施例对本实用新型的技术方案进行的说明是示意性的而非限制性的。本领域的普通技术人员在上述实施例的基础上可以对各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
权利要求1.一种基于触控屏的光学触控检测装置，其特征在于，包括控制模块、一个以上的安装于触控屏相邻顶角处的光学传感器、和一个以上的安装于触控屏侧壁的主动线性光源组件；所述控制模块分别与所述光学传感器和所述主动线性光源组件相连接；所述主动线性光源组件包括发光光源和光学振荡腔。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述发光光源安装在所述光学振荡腔的一端或者两端，或者安装在所述光学振荡腔的中间段的补光孔内；所述光学振荡腔内涂覆有漫反射涂层，并在朝向触控屏的一侧开有出光口。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述光学振荡腔朝向触控屏的一侧所开的出光口为狭缝或者为若干狭缝的组合。
4.根据权利要求2或3所述的装置，其特征在于，所述光学振荡腔的腔体内包括导光单元；所述导光单元的至少一个端面位于所述光学振荡腔的入射面上。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述光学振荡腔还包括出光聚光单元，所述出光聚光单元安装在光学振荡腔的出光口处。
6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述主动线性光源组件还包括光源基座； 所述发光光源安装在所述光源基座上，所述光源基座安装在所述光学振荡腔，且所述发光光源的光轴方向与所述光学振荡腔的内腔轴线平行。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述主动线性光源组件还包括光源聚光单元，所述光源聚光单元安装在所述光源基座上，或安装在所述光学振荡腔的入光面上；所述光源聚光单元呈聚光杯型，表面涂覆有镜面或漫反射涂层。
8.根据权利要求2或3所述的装置，其特征在于，所述光学振荡腔为多腔组合，包括初级腔和次级腔，在所述初级腔和次级腔的内腔分别涂覆有漫反射涂层；所述初级腔呈半封闭式，在朝向所述次级腔的一侧开有出光孔，所述次级腔在朝向触控屏的一侧开有出光口。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述光学振荡腔的初级腔的腔体内包括导光单元；所述导光单元的至少一个端面位于所述初级腔的入射面上。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述光学振荡腔还包括出光聚光单元， 所述出光聚光单元安装在光学振荡腔的次级腔的出光口处。
11.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述主动线性光源组件还包括光源基座；所述发光光源安装在所述光源基座上，所述光源基座安装在光学振荡腔的初级腔，且所述发光光源的光轴方向与所述初级腔的内腔轴线平行。
12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述主动线性光源组件还包括光源聚光单元，所述光源聚光单元安装在所述光源基座上，或安装在所述光学振荡腔的初级腔的入光面上；所述光源聚光单元呈聚光杯型，表面涂覆有镜面或漫反射涂层。
专利摘要本实用新型公开了一种基于触控屏的光学触控检测装置，属于光学检测领域。包括控制模块、一个以上的安装于触控屏相邻顶角端的光学传感器、和一个以上的安装于触控屏侧壁的主动线性光源组件，所述主动线性光源组件包括发光光源和光学振荡腔。所述发光光源安装在光学振荡腔的一端或者两端，或者安装在光学振荡腔的中间段的补光孔内；光学振荡腔朝向触控屏的一侧开有出光口，发光光源发射的光在光学振荡腔内被匀化，并通过所述出光口射向所述触控屏，控制模块对光学传感器采集到的图像数据进行处理，得到触控点坐标信息。采用本实用新型所述装置能够使主动线性光源组件射向触控屏的线性光更强、更均匀，提高光学触控检测的准确性。
文档编号G06F3/042GK201965586SQ20112004714
公开日2011年9月7日 申请日期2011年2月25日 优先权日2011年2月25日
发明者任均宇, 刘迎建, 向国威, 宫仁敏, 郭洪峰 申请人:汉王科技股份有限公司