专利名称：一种触摸屏及触摸系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种触摸屏及触摸系统，尤其涉及一种使用了镜头的触摸屏及触 摸系统。
背景技术：
现有用于计算机的触摸屏有多种结构，其中使用光电技术的触摸屏包含有使用 红外发射和接收管的红外触摸屏和使用摄像头实现触摸物位置检测的摄像头触摸屏两 种。红外触摸屏具有原理简单的优点，但是因为使用了大量的红外元件，因此设计生产和 安装调试都比较复杂，导致生产成本较高，并且因为红外发射管老化等原因导致使用寿命 不够长，还有物理分辨率较低等问题。关于红外触摸屏的技术原理和方案，可参考如号码 3，764，813,3, 860，754,3, 775，560 和 6，429，857 的美国专利和号码为 0012462. 4 的中国专 利申请等专利文献。使用图像传感器(摄像头)的触摸屏具有硬件集成度高、总体结构简 单、生产成本较低的优点，但是现有技术都最少需要使用2只摄像头才能构成一个用于触 摸屏的图像检测系统，因此一般需要使用两套用于图像处理的微型计算机系统，而且两套 图像传感部件(摄像头)需要占用较大的安装空间，对于一些体积较小的设备安装较为困 难。这种技术的工作原理和技术方案见号码为DE20016024549的德国专利等专利文献。
实用新型内容针对现有技术中存在的问题，本实用新型提供了一种能够降低硬件成本并减小图 像传感捕获部分所占用的安装空间的触摸屏，该触摸屏包括至少两个镜头、图像传感器、触 摸表面及处理单元，所述触摸表面上的每个位置都位于至少两个位置不同的镜头的视场之 内，其特征在于所述触摸屏还包含有至少两条光纤束或多模光纤，每条所述光纤束或多模 光纤一端为至少一个镜头，另一端为图像传感器，经过所述镜头的光由所述光纤束传输到 所述图像传感器或多模光纤上。依照本实用新型的一个方面，每条所述光纤束中包含有至少两条光纤，所述至少 两条光纤在光纤束内呈线阵排列或面阵排列。依照本实用新型的一个方面，每条所述光纤束中至少包含有一根光纤与所述图像 传感器上的多个像素相对应。依照本实用新型的一个方面，所述镜头与所述光纤束一一对应。依照本实用新型的一个方面，所述触摸屏包含有至少三个镜头，所述至少三个镜 头中的至少两个镜头的视场只覆盖部分触摸表面。依照本实用新型的一个方面，所述触摸屏包含有至少三个镜头，所述触摸表面上 的每个位置都位于至少三个位置不同的镜头的视场之内。依照本实用新型的一个方面，所述图像传感器数量为一个，经过不同镜头的光由 所述光纤束传输到同一个图像传感器不同区域上。依照本实用新型的一个方面，所述图像传感器数量为两个，经过所述镜头的光由所述光纤束传输到所述两个图像传感器上。依照本实用新型的一个方面，所述触摸屏还包含有凸透镜或包含有凸透镜的透镜 组，所述凸透镜或包含有凸透镜的透镜组位于所述光纤束与所述图像传感器之间。依照本实用新型的一个方面，所述触摸屏还包含有连接器，所述连接器位于所述 光纤束与所述镜头之间和/或所述光纤束与图像传感器之间。依照本实用新型的一个方面，所述触摸屏还包含有光源和框架，所述光源安装在 所述框架上。本实用新型还提供了一种触摸系统，包括至少两个镜头、图像传感器、触摸表面、 处理单元、光源和框架，所述光源安装在所述框架的框架边上，所述触摸表面上的每个位置 都位于至少两个位置不同的镜头的视场之内，所述触摸系统还包含有至少两条光纤束，每 条所述光纤束一端为至少一个镜头，另一端为图像传感器，经过所述镜头的光由所述光纤 束传输到所述图像传感器上。本实用新型的其它方面和/或优点将在下面的说明中部分描述，并且其中部分在 该说明中是显而易见的，或者可以通过本实用新型的实践中学习到。
通过参考以下附图阅读以下详细说明，能够更好地了解本实用新型。要注意，附图 中的各个细节都不是按照比例画出来的。相反，为了清楚起见，各个细节被任意地扩大或者 缩小，在这些附图中图1为根据本实用新型的触摸屏的一个实施例的结构示意图；图2为图1中光纤束内部光纤的排列方式的三种实施例的示意图；图3为图1中经过不同镜头的光通过光纤束投射到图像传感器上的不同区域的示 意图；图4为图1中镜头、光纤束与图像传感器之间连接方式的一种优化方案；图5为提高图1所示触摸屏的检测精度的一种实施例的结构示意图；图6为对图1所示触摸屏的一种优化方案的结构示意图；图7为图6所示触摸屏实现多点触摸的原理示意图；[0024]图8为图1中光纤束内部的光纤与图像传感器上多个像素相对应的示意图；以及图9为在图1中光纤束与图像传感器之间安装有凸透镜或包含有凸透镜的透镜组 的结构示意图。
具体实施方式
下面将开始本实用新型的实施例的详细说明，根据相应的附图说明其实施例，其 中通篇相同的附图标记指代相同的元件。下面将通过参照附图说明实施例以解释本实用新型。如图1所示为根据本实用新型的触摸屏的一个实施例的结构示意图，该触摸屏包 括框架103、触摸表面104、镜头、光源105、回归反射条106、图像传感器107、光纤束及处理 单元。框架103优选为矩形框架，触摸表面104位于框架103内。镜头的数量至少为两个， 在本实施例中为两个镜头第一镜头101a和第二镜头101b，作为一种优选，第一镜头101a和第二镜头101b分别安装在框架104的相邻的两个拐角处，触摸表面104上的每个位置都 位于第一镜头101a与第二镜头101b的视场内。光源105安装在第一镜头101a与第二镜 头101b的附近，回归反射条106安装在框架103上。图像像传感器107虽可为两个或更多 个但在本实施例中为只有一个，图像传感器107可为CCD或CMOS，图像传感器107可安装在 框架103的框架边内。处理单元与图像传感器107相连接，用于处理来自图像传感器107 的图像数据。光纤束的数量至少为两条，在本实施例中为两条光纤束第一光纤束102a和 第二光纤束102b，在每条光纤束中至少包含有两根光纤，光纤在光纤束内呈线阵排列或面 阵排列。如图2a所示，光纤201在第一光纤束102a内呈线阵排列；如图2b和图2c所示， 光纤201在第一光纤束102a内呈面阵排列。每条光纤束中至少有一根光纤与图像传感器 107上的多个像素相对应，如图8所示，在第二光纤束102b中包含有九根光纤201，九根光 纤201在第二光纤束102b中呈3x3的面阵排列，图像传感器107上的每一单元格代表1像 素，每根光纤201都与图像传感器107上的多个像素相对应，通过每根光纤201的光801都 能投射到图像传感器107上的多个像素上。在光纤束内所具有的光纤可为单模光纤或多模 光纤，作为一种优选，光纤束内所具有的光纤为多模光纤。返回图1，虽然每条光纤束也可 与多个镜头相关联但在图1中的两条光纤束分别与一个镜头相关联。第一光纤束102a的 两端分别与第一镜头101a和图像传感器107相关联，经过第一镜头101a的光由第一光纤 束102a传输到图像传感器107上，同时在图像传感器107上成像并生成图像数据；第二光 纤束102b的两端分别与第二镜头101b和图像传感器107相关联，经过第二镜头101b的光 由第二光纤束102b传输到图像传感器107上，同时在图像传感器107上成像并生成图像数 据。作为一种优选，经过不同镜头的光由光纤束传输到图像传感器上的不同区域，如图3所 示，经过第一镜头的光301通过第一光纤束102a投射到图像传感器107上的M区域，经过 第二镜头的光302通过第二光纤束102b投射到图像传感器107上的N区域，M区域与N区 域之间无重叠区域。返回图1，当在触摸表面104上存有触摸物108时，第一镜头101a和第 二镜头101b就会捕获到触摸物108的图像信息并在图像传感器107上生成图像数据并将 图像数据传输到处理单元，处理单元利用三角定位法处理来自图像传感器107上的图像数 据就能够得出触摸物108的位置。其中，回归反射条106可不安装，需要在该触摸屏中增添 指示物，指示物为外表面粘贴有回归反射条的触摸物(如手写笔等)；或者在图示回归反射 条106所在的位置上安装管状光源，同时去掉安装在第一镜头101a与第二镜头101b附近 的光源105，这种结构的触摸屏同样可以实现触摸定位。这种触摸屏将经过多个镜头的光通 过光纤束传输到同一图像传感器上来替代原有的与镜头数量相同摄像头，减少图像传感器 的使用数量，降低了生产成本；这种结构的触摸屏在拐角处只需要安装镜头而非摄像头，减 小图像传感捕获部分所占用的安装空间；多个镜头所获取的图像信息汇聚到同一图像传感 器上生成图像数据上传到处理单元进行统一处理，能够提高整个触摸屏的响应速度，尤其 适用于大尺寸触摸屏。 为了使经过镜头的光能够更好的由光纤束传输到图像传感器上，可在镜头与光纤 束之间安装一连接器，在图像传感器与光纤束之间安装一连接器。如图4所示，在第一镜头 101a与第一光纤束102a之间安装有一连接器401，图像传感器107与第一光纤束102a之 间安装有一连接器401，由于安装了连接器401，使得经过第一镜头101a的光301在通过第 一光纤束102a到达图像传感器107的过程中外泄的光减少。其中，安装图像传感器与光纤束之间的连接器也可不加。同时，在光纤束与图像传感器之间还可以安装凸透镜或包含有 凸透镜的透镜组，用于汇聚由光纤束传输到图像传感器上的经过镜头的光，如图9所示，在 第二光纤束102b与图像传感器107之间安装有一凸透镜901。为了提高触摸屏的检测精度，可通过增加镜头的方式来实现。如图5所示，该触 摸屏具有四个镜头101，这四个镜头101的视场各覆盖触摸表面104的部分区域，四个镜头 101的视场之和能够覆盖整个触摸表面104，经过四个镜头104的光由相应的光纤束102传 输到图像传感器107上，同时在图像传感器107上成像并生成图像数据。图5所示的只能 覆盖触摸表面104部分区域的镜头101与图1所示的能够覆盖整个触摸表面104的第一镜 头101a和第二镜头101b相比具有更小的视角，所以也就具有更高的精度，获取的触摸物图 像也更为清晰，相应的触摸屏的检测精度也更为精确。如图6所示为对图1所示触摸屏的一种优化方案的结构示意图，这种触摸屏虽包 含有至少三个镜头但在图6中被示为具有三个镜头第三镜头101c、第四镜头101d和第 五镜头101e，第三镜头101c和第四镜头101d共同安装框架103的一个拐角处，第五镜头 101e安装在相邻的另一个拐角处，光源105安装在第三镜头101c、第四镜头101d和第五镜 头101e的附近，回归反射条106安装在框架103上，触摸表面104上的每个位置都同时位 于第三镜头101c、第四镜头101d和第五镜头101e的视场内，图6所示的这种根据本实用新 型的触摸屏可实现多点触摸。如图7所示，在触摸表面104上同时存有两个触摸物触摸物 P与触摸物Q，第三镜头101c与第五镜头101e通过三角测量法可以得到四个触摸点P、Q、 P和q，其中P和q这两个触摸点为虚假触摸点，同时第四镜头101d会从触摸表面104获取 触摸物的图像，真实触摸点P和Q会在第四镜头101d所对应的图像传感器107上的成像区 域上成像，而虚假触摸点P和q不会在第四镜头101d所对应的图像传感器107上的成像区 域上成像，从而实现了对真实触摸点与虚假触摸点的区分，进而实现了多点触摸。其中，回 归反射条106可不安装，需要在该触摸屏中增添指示物，指示物为外表面粘贴有回归反射 条的触摸物(如手写笔等)；或者在图示回归反射条106所在的位置上安装管状光源，同时 去掉安装在第三镜头101c、第四镜头101d和第五镜头101e附近的光源105，这种结构的触 摸屏同样可以对多个触摸物定位。根据本实用新型还可以提出一种触摸系统，该触摸系统包括至少两个镜头、图像 传感器、触摸表面、处理单元、光源和框架，光源安装在所述框架的框架边上，触摸表面上的 每个位置都位于至少两个位置不同的镜头的视场之内，该触摸系统还包含有至少两条光纤 束，每条光纤束一端与至少一个镜头相关联，另一端与图像传感器相关联，经过镜头的光由 光纤束传输到图像传感器上，图1至图7中所涉及的方案都可应用于本触摸系统中。尽管已经对本实用新型的实施例作出了较为详细的说明和描述，但是本领域的技 术人员应该明了在没有脱离本实用新型精神和原则的情况下可以对这些实施例进行改变， 其范围定义在权利要求中。
权利要求一种触摸屏，包括至少两个镜头、图像传感器、触摸表面及处理单元，所述触摸表面上的每个位置都位于至少两个位置不同的镜头的视场之内，其特征在于所述触摸屏还包含有至少两条光纤束，每条所述光纤束一端为至少一个镜头，另一端为图像传感器，经过所述镜头的光由所述光纤束传输到所述图像传感器上。
2.如权利要求1所述的触摸屏，其特征在于每条所述光纤束中包含有至少两条光纤， 所述至少两条光纤在光纤束内呈线阵排列或面阵排列。
3.如权利要求2所述的触摸屏，其特征在于每条所述光纤束中至少包含有一根光纤 与所述图像传感器上的多个像素相对应。
4.如权利要求2所述的触摸屏，其特征在于所述镜头与所述光纤束一一对应。
5.如权利要求2所述的触摸屏，其特征在于所述触摸屏包含有至少三个镜头，所述至 少三个镜头中的至少两个镜头的视场只覆盖部分触摸表面。
6.如权利要求2所述的触摸屏，其特征在于所述触摸屏包含有至少三个镜头，所述触 摸表面上的每个位置都位于至少三个位置不同的镜头的视场之内。
7.如权利要求1至6之一所述的触摸屏，其特征在于所述图像传感器数量为一个，经 过不同镜头的光由所述光纤束传输到同一个图像传感器不同区域上。
8.如权利要求1至6之一所述的触摸屏，其特征在于所述图像传感器数量为两个，经 过所述镜头的光由所述光纤束传输到所述两个图像传感器上。
9.如权利要求7所述的触摸屏，其特征在于所述触摸屏还包含有凸透镜或包含有凸 透镜的透镜组，所述凸透镜或包含有凸透镜的透镜组位于所述光纤束与所述图像传感器之 间。
10.如权利要求7所述的触摸屏，其特征在于所述触摸屏还包含有连接器，所述连接 器位于所述光纤束与所述镜头之间和/或所述光纤束与图像传感器之间。
11.如权利要求7所述的触摸屏，其特征在于所述触摸屏还包含有光源和框架，所述 光源安装在所述框架上或安装在所述镜头的附近。
12.一种触摸系统，包括至少两个镜头、图像传感器、触摸表面、处理单元、光源和框架， 所述光源安装在所述框架的框架边上，所述触摸表面上的每个位置都位于至少两个位置不 同的镜头的视场之内，其特征在于所述触摸系统还包含有至少两条光纤束，每条所述光纤 束一端为至少一个镜头，另一端为图像传感器，经过所述镜头的光由所述光纤束传输到所 述图像传感器上。
专利摘要本实用新型公开了一种触摸屏及触摸系统，该触摸屏包括至少两个镜头、图像传感器、触摸表面及处理单元，所述触摸表面上的每个位置都位于至少两个位置不同的镜头的视场之内，其特征在于所述触摸屏还包含有至少两条光纤束或多模光纤，每条所述光纤束或多模光纤一端为至少一个镜头，另一端为图像传感器，经过所述镜头的光由所述光纤束传输到所述图像传感器或多模光纤上。这种触摸屏及触摸系统都具有能够降低硬件成本并减小图像传感捕获部分所占用的安装空间的优点。
文档编号G06F3/042GK201600675SQ20102013818
公开日2010年10月6日 申请日期2010年3月19日 优先权日2010年3月19日
发明者刘建军, 刘新斌, 叶新林, 邹镇中 申请人:北京汇冠新技术股份有限公司;北京汇冠触摸技术有限公司