專利名稱：改變光的傳輸路徑的光學觸摸屏的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種觸摸屏，尤其涉及一種改變光的傳輸路徑的光學觸摸屏。
背景技術：
現有光學觸摸系統(tǒng)，一般是在觸摸屏頂部左右兩側分別安裝有兩對CCD攝像頭和LED，觸屏左上角的LED燈發(fā)射出光線通過觸摸檢測區(qū)域，經過左右下三邊反射條反射，返回左上角的CXD攝像頭中。同理，右上角的LED發(fā)射的光線經過左右下三邊反射條反射返回右上角的CCD攝像頭中，密布的光線在觸摸區(qū)域內形成一張光線網。當有觸摸體觸摸時，經過觸摸點的反射光線被阻擋形成陰影，兩端的CCD攝像頭檢測的信號會反映陰影的變化及其在屏體上對應角度，控制器根據信號的變化，兩個攝像頭信號中陰影對應的角度及屏
體結構尺寸，確定觸摸體的觸摸坐標位置，實現觸摸定位。當采用多點觸摸時，原理類似。目前在光學觸摸屏領域，如專利號為200820109789. 4的“一種應用于觸摸屏上的反射鏡”，此實用新型主要目的是利用反射原理將屏上的發(fā)射和接收單元數量減半；如專利號為201020271758. 6的“一種純平結構的多點觸摸屏”此實用新型的主要原理是在普通觸摸屏的基礎上增加了一個導光板，用于填充普通觸摸屏體觸摸面上的凹腔，從而達到表面看似純平的效果；如200710028616. X的“一種光學觸摸屏及其多點觸摸定位方法”等?，F有光學觸摸屏專利技術或產品中無論是單點還是多點光學觸摸屏，其光學觸摸屏的基本組裝方式，都是將燈管管放于觸摸屏的觸摸面之上，在該結構中，都存在以下的問題光學觸摸屏觸摸面的四邊都存在較寬和較高的邊沿凸起。在現有光學觸摸屏領域，發(fā)射管和攝像頭一般都安裝在屏體觸摸面的左右上角，加上燈管保護結構的厚度，并且燈管離觸摸面需要一定的距離，以及左右下三邊反射條和邊框結構的厚度，從而在屏體的四邊形成較高和較寬的邊沿凸起，對觸摸屏的安裝和外觀設計產生很大的限制，并且不能在復合強光源下工作。光學觸摸屏采用的發(fā)射元件、接收圖像傳感器，數量少，一般放置在角上，而紅外觸摸屏由于紅外觸摸屏的接收、發(fā)送元件數量眾多，且分布在屏體四周，發(fā)射、接收形成不同的收發(fā)對應關系，如單收單發(fā)、一收多發(fā)、多收多發(fā)等，光學觸摸屏和紅外觸摸屏兩者間結構原理差異大，紅外觸摸屏在結構方面的優(yōu)化和改進不能借用到光學屏的設計中。

實用新型內容本實用新型的目的在于克服現有光學觸摸屏存在的上述問題，提供一種改變光的傳輸路徑的光學觸摸屏。本實用新型能明顯減小現有光學觸摸屏的邊框寬度和高度，同時掃描光信號通過光路轉折，既增大了可視區(qū)到攝像頭間的距離，解決了傳統(tǒng)光學屏在左右上角和頂端無法精確觸摸的問題，又控制了傳播路徑上光束大小，有效抑制雜散光的傳播，提高了光學觸摸屏抗光干擾能力。為實現上述目的，本實用新型采用的技術方案如下一種改變光的傳輸路徑的光學觸摸屏，包括發(fā)射單元、攝像單元、反射條和處理單元MCU，其特征在于所述發(fā)射單元和攝像單元設置在觸摸屏體的非觸摸面，且還包括用于將發(fā)射單元發(fā)出的光改變方向后傳輸到觸摸面的發(fā)射導光單元和用于將反射條反射的光改變方向后傳輸到攝像單元的接收導光單元。所述發(fā)射單元包括第一發(fā)射單元和第二發(fā)射單元，第一發(fā)射單元和第二發(fā)射單元并聯后連接到處理單元MCU。所述攝像單元包括第一攝像單元和第二攝像單元，第一攝像單元和第二攝像單元并聯后連接到處理單元MCU，且第一攝像單元與第一發(fā)射單元對應設置，第二攝像單元與第二發(fā)射單元對應設置。所述發(fā)射導光單元和接收導光單元為導光柱、反光鏡或導光柱和反光鏡的組合。所述發(fā)射導光單元和接收導光單元均為導光柱時，發(fā)射導光單元和接收導光單元 為內部反射結構。所述發(fā)射導光單元和接收導光單元均為反光鏡時，發(fā)射導光單元和接收導光單元為表面反射結構。所述發(fā)射導光單元為導光柱，接收導光單元為反光鏡時，發(fā)射導光單元為內部反射結構，接收導光單元為表面反射結構。所述發(fā)射導光單元為反光鏡，接收導光單元為導光柱時，發(fā)射導光單元為表面反射結構，接收導光單元為內部反射結構。所述發(fā)射導光單元的入射面為凹面或凸面。所述反射條設置在觸摸面四周，反射條反射面與觸摸面的夾角設置在73度一90度，反射條高度在2. 5mm以下。采用本實用新型的優(yōu)點在于一、采用本實用新型后，降低了傳統(tǒng)光學屏的邊框厚度，可以做到超低超窄邊框，改善了屏體的美觀度，提升了觸摸顯示器可裝配性。二、本實用新型中，由于發(fā)射管和接收管是設置在觸摸屏體的非觸摸面，通過發(fā)射導光單元和接收導光單元對光路進行轉折，同時這些附加的光學元件光束具有限制、選擇作用，抑制雜散光對觸摸檢測的影響，因此外部的光線很難影響到攝像單元，從而解決了傳統(tǒng)光學屏的光干擾問題，克服了傳統(tǒng)光學屏不能在復合強光源環(huán)境下工作的問題。三、信號的發(fā)射和攝像都通過了光路轉折，增大了可視區(qū)到攝像頭的距離，可以有效的解決傳統(tǒng)光學屏在左右上角和頂端無法精確觸摸的問題。四、本實用新型中，所述發(fā)射導光單元和接收導光單元均為導光柱時，可將入射面設置為凹面或凸面，當選用小角度紅外管時，可將入射面設置為凹面，對觸摸面的信號起到發(fā)散作用，可以擴大發(fā)射管的照射范圍，提高整個觸摸范圍內的觸摸精度；當選用大角度紅外管時，可將入射面設置為凸面，對觸摸面信號起到匯聚作用，可以提高整個觸摸區(qū)域的信號強度。五、本實用新型中，所述發(fā)射導光單元和接收導光單元均為導光柱時發(fā)射導光單元和接收導光單元為內部反射結構，多次反射與傳輸，便于對有用信號的控制，提高了觸摸質量。六、本實用新型中，所述發(fā)射導光單元和接收導光單元均為反光鏡時，發(fā)射導光單元和接收導光單元為表面反射結構，將置于觸摸屏體底部的光線通過發(fā)射導光單元有效的反射到觸摸介質上，提聞了識別精度。七、本實用新型中，所述發(fā)射導光單元為導光柱，接收導光單元為反光鏡時，發(fā)射導光單元為內部反射結構，接收導光單元為表面反射結構，保證了信號均在發(fā)射導光單元內傳輸，提高了導光效率。八、本實用新型中，所述觸摸屏體非觸摸面指觸摸屏體的背面或側面，發(fā)射單元和攝像單元設置在觸摸屏體的背面或側面，改變光線的傳輸角度的方式多樣，便于屏體的組裝，保證了觸摸屏體的低窄邊框，且應用范圍廣，采用此結構進一步降低了傳統(tǒng)光學觸摸屏的邊框厚度。九、本實用新型中，所述發(fā)射導光單元和接收導光單元可以為導光柱、反光鏡或導光柱和反光鏡的組合，可以根據實際需要進行組合設計，使用更加靈活多樣。十、采用本實用新型后，由于光線經導光柱后緊貼玻璃表面?zhèn)鬏?導光柱約厚·2-3mm)，只有當觸摸體接觸到觸摸屏體表面時，屏體才會有觸摸響應，從而降低了傳統(tǒng)光學屏中普遍存在的懸浮高度問題，克服了傳統(tǒng)光學屏當觸摸體還未接觸屏體表面時，觸摸屏已經有觸摸響應的問題。十一、所述反射條設置在觸摸面四周，反射條反射面與觸摸面的夾角設置在73度一90度，反射條高度在2. 5mm以下，這樣能將發(fā)射管發(fā)射的紅外光反射到攝像頭，保證有足夠的反射強度，又保持較小的懸浮高度。

圖I為本實用新型觸摸面的光線傳播示意圖；圖2為圖I中的A-A剖面結構示意圖；圖3為本實用新型控制原理框圖；圖中標記為1、攝像單元，2、發(fā)射單元，3、接收導光單元，4、發(fā)射導光單元，5、觸摸體，6、觸摸面，7、光線，8、反射條。
具體實施方式
以下實例為單側的發(fā)射和攝像說明，實際情況中可逆向使用。所述發(fā)射單元2為發(fā)射管，攝像單元I為攝像頭。所述發(fā)射導光單元和接收導光單元可以為一體式結構，也可以為分體式結構。實施例I本實施例對本專利的技術方案做總體說明。一種改變光的傳輸路徑的光學觸摸屏，包括發(fā)射單元、攝像單元、反射條和處理單元MCU，所述發(fā)射單元和攝像單元設置在觸摸屏體的非觸摸面，且還包括用于將發(fā)射單元發(fā)出的光改變方向后傳輸到觸摸面的發(fā)射導光單元和用于將反射條反射的光改變方向后傳輸到攝像單元的接收導光單元。本實用新型中，所述發(fā)射單元2包括第一發(fā)射單元和第二發(fā)射單元，第一發(fā)射單元和第二發(fā)射單元并聯后連接到處理單元MCU。本實用新型中，所述攝像單元I包括第一攝像單元和第二攝像單元，第一攝像單元和第二攝像單元并聯后連接到處理單元MCU，且第一攝像單元與第一發(fā)射單元對應設置，第二攝像單元與第二發(fā)射單元對應設置。[0039]本實用新型中，所述發(fā)射導光單元4和接收導光單元3為導光柱、反光鏡或導光柱和反光鏡的組合。或者，所述發(fā)射導光單元4和接收導光單元3均為導光柱時，發(fā)射導光單元和接收導光單元為內部反射結構。 或者，所述發(fā)射導光單元4和接收導光單元3均為反光鏡時，發(fā)射導光單元和接收導光單兀為表面反射結構?；蛘?，所述發(fā)射導光單元4為導光柱，接收導光單元3為反光鏡時，發(fā)射導光單元4為內部反射結構，接收導光單元3為表面反射結構?；蛘?，所述發(fā)射導光單元4為反光鏡，接收導光單元3為導光柱時，發(fā)射導光單元4為表面反射結構，接收導光單元3為內部反射結構。當所述發(fā)射導光單元4的入射面為凹面時，對觸摸面的信號起到發(fā)散作用，可以擴大發(fā)射管的照射范圍，提高整個觸摸范圍內的觸摸精度。當所述發(fā)射導光單元4的入射面為凸面時，對觸摸面信號起到匯聚作用，可以提高整個觸摸區(qū)域的信號強度。本實用新型中，所述反射條設置在觸摸面四周，反射條反射面與觸摸面的夾角設置在73度一90度，反射條高度在2. 5mm以下。實施例2本實施例利用導光柱實施導光傳輸。如圖1、2所75,發(fā)射管發(fā)出的光線垂直于發(fā)射導光單元4的入射面射入發(fā)射導光單元4后，到達發(fā)射導光單元的第一個導光面，只要將此導光面與水平面的夾角設置在45°，其光線7在其導光面的入射角大于其導光材質的全反射臨界角(光線從亞克力材質或玻璃材質入射到空氣的臨界角為42. 8 ·;光線從PC材質入射到空氣的臨界角為39 ·；)，此時就可以使在導光柱內部傳輸的光信號7在發(fā)射導光單元4的第一導光面形成全反射，光線將會全部反射到發(fā)射導光單元4的第二個反射面上，同樣將此第二棱形面與水平面的夾角設置在45°，光線在此面上再次全反射傳輸到觸摸面6上后，經觸摸面反射條8反射后繼續(xù)傳輸到接收導光單元3，其光線經過同樣的導光方式傳輸后被攝像頭攝取，形成一個完整的發(fā)射接收體系。當有觸摸體5觸摸到觸摸屏體時，從發(fā)射導光單元4射出的光線的傳輸路徑將被阻擋，攝像單元I攝取到的影像就會變化，處理單元MCU通過分析影像的變化就可以確定觸摸體的坐標位置，從而達到對觸摸體定位的效果。所述的導光柱為利用全反射原理，可以改變光線傳輸方向的一定形狀的透明或半透明物體，導光柱采用全反射為最佳實施方式，但并不局限于全反射。本實用新型中，米用導光柱時，可以包括第一傳輸部、第一反射部、第二傳輸部、第二反射部和第三傳輸部，發(fā)射單元發(fā)出的光線依次通過發(fā)射導光單元的第一傳輸部、第一反射部、第二傳輸部、第二反射部和第三傳輸部傳輸到觸摸面。采用此結構時，所述發(fā)射單元發(fā)出的光線在發(fā)射導光單元的第一反射部和第二反射部形成全反射。所述發(fā)射單元發(fā)出的光線與發(fā)射導光單元的第一傳輸部的射入面垂直，第一反射部和第二反射部與觸摸面的夾角為42. 8° —45° ,第二傳輸部內傳輸的光線與第一傳輸部和第三傳輸部內傳輸的光線垂直。導光柱的材料和實現全反射的結構有很多，并不局限于此方式，只要能夠保證光線在導光柱內形成全反射即可。[0052]實施例3本實施例利用反光鏡實施傳輸。發(fā)射單兀2發(fā)出的光線平行于水平方向射向發(fā)射導光單元4，只要保證發(fā)射導光單元4的第一反射面和第二反射面與水平面的夾角在45°，此時光線經第一反射面反射后，會以垂直于水平面的方向射向發(fā)射導光單元4的第二個反射面再次反射，光線將傳輸到觸摸面，經觸摸面反射條8反射后再通過接收導光單元3以同樣的方式傳輸到攝像單元I被其攝取，完成一個完整的發(fā)射接收體系。當有觸摸體5觸摸到屏體時，從發(fā)射導光單元4射出的光線的傳輸路徑將被阻擋，攝像端攝取的影像就會變化，控制器通過分析影像的變化就可以確定觸摸體的坐標位置。從而達到對觸摸體定位的效果。表面反射結構是指發(fā)射單元發(fā)出的光線，進入發(fā)射導光單元4通過表面反射的方式改變光線傳輸方向后傳輸到觸摸面6，經觸摸面反射條8反射后進入接收導光單元3的 光線通過表面反射的方式改變光線傳輸方向后傳輸到位于觸摸屏體非觸摸面的攝像單元
I。表面反射結構除本實用新型中列舉的外，還有很多，并不局限于所列舉的方式。實施例4本實施例利用凹面/凸面導光柱實施導光傳輸，所述發(fā)射導光單兀和接收導光單元均為導光柱時，發(fā)射單元2發(fā)出的光線平行于水平方向射向發(fā)射導光單元4時，可將入射面Rl設置為凹面或凸面。當選用小角度紅外管時，可將Rl設置為凹面，對觸摸面的信號起到發(fā)散作用，可以擴大發(fā)射管的照射范圍，提高整個觸摸范圍內的觸摸精度；當選用大角度紅外管時，可將Rl設置為凸面，對觸摸面信號起到匯聚作用，可以提高整個觸摸區(qū)域的信號強度。只要將導光面與水平面的夾角設置在45°，其光線在其導光面的入射角大于其導光材質的全反射臨界角(光線從亞克力材質或玻璃材質入射到空氣的臨界角為42. 8 ·;光線從PC材質入射到空氣的臨界角為39·；)，此時就可以使在導光柱內部傳輸的光線在發(fā)射導光單元4的第一導光面形成全反射，光線將會全部反射到發(fā)射導光單元4的第二個反射面上，同樣將此第二棱形面與水平面的夾角設置在45°，光線在此面上再次全反射傳輸到觸摸面6上后，經觸摸面反射條8反射后繼續(xù)傳輸到接收導光單元3，其光線經過同樣的導光方式傳輸后被攝像頭攝取，形成一個完整的發(fā)射接收體系。當有觸摸體5觸摸到觸摸屏體時，從發(fā)射導光單元4射出的光線的傳輸路徑將被阻擋，攝像單元I攝取到的影像就會變化，控制器通過分析影像的變化就可以確定觸摸體的坐標位置。從而達到對觸摸體定位的效果。實施例5如圖3所示，所述發(fā)射單元2包括第一發(fā)射單元和第二發(fā)射單元，分別設置在非觸摸面左側上角和右側上角，第一發(fā)射單元和第二發(fā)射單元并聯后連接到處理單元MCU，攝像單元I包括第一攝像單元和第二攝像單元，分別對應設置在非觸摸面左側上角和右側上角，第一攝像單元和第二攝像單元并聯后連接到處理單元MCU。兩個發(fā)射管可同時發(fā)射光線，兩個攝像頭可同時對觸摸體影像進行攝像。本實用新型中，所述反射條設置在屏體左、右、下三邊，其目的是為了將發(fā)射導光單元端的信號反射到接收導光單元，其反射條附貼在觸摸面上，角度設置在70度一90度，此角度范圍能有效的解決邊緣效應。本實用新型的工作原理為位于觸摸屏體非觸摸面的發(fā)射單元發(fā)出的光線，通過發(fā)射導光單元改變光線傳輸方向后傳輸到觸摸面，經觸摸面反射條8反射后再通過接收導光單元傳輸到位于觸摸屏體非觸摸面的攝像單元；當有觸摸體觸摸時，傳輸的信號在觸摸面上被阻擋，處理單元MCU通過對攝像單元攝取的影像變化，確定觸摸體的坐標位置。具體處理過程為系統(tǒng)初始化后，啟動發(fā)射單元和攝像單元，對X、Y軸進行掃描，各掃描單元對攝取的信號進行觸摸分析，如有觸摸，則分別產生X、Y的觸摸位置信息，系統(tǒng)處理單元MCU判斷掃描單元是否有有效觸摸位置信息，當沒有有效觸摸位置信息時，返回初始化，當有有效觸摸位置信息時，系統(tǒng)處理單元MCU收集X、Y軸掃描單元的有效觸摸位置數據，即為真實觸摸點的位置信息，系統(tǒng)處理單元MCU判斷是否有 滿足條件的觸摸點位置信息產生，沒有時返回初始化，當有時，將得出的各觸摸點坐標傳輸到計算機系統(tǒng)中，然后返回初始化。
權利要求1.一種改變光的傳輸路徑的光學觸摸屏，包括發(fā)射單元(2)、攝像單元(I)、反射條(8)和處理單元MCU，其特征在于所述發(fā)射單元(2)和攝像單元(I)設置在觸摸屏體的非觸摸面，且還包括用于將發(fā)射單元(2)發(fā)出的光改變方向后傳輸到觸摸面(6)的發(fā)射導光單元(4)和用于將反射條(8)反射的光改變方向后傳輸到攝像單元(I)的接收導光單元(3)。
2.根據權利要求I所述的改變光的傳輸路徑的光學觸摸屏，其特征在于所述發(fā)射單元(2)包括第一發(fā)射單元和第二發(fā)射單元，第一發(fā)射單元和第二發(fā)射單元并聯后連接到處理單元MCU。
3.根據權利要求2所述的改變光的傳輸路徑的光學觸摸屏，其特征在于所述攝像單元(I)包括第一攝像單元和第二攝像單元，第一攝像單元和第二攝像單元并聯后連接到處理單元MCU，且第一攝像單元與第一發(fā)射單元對應設置，第二攝像單元與第二發(fā)射單元對應設置。
4.根據權利要求1、2或3所述的改變光的傳輸路徑的光學觸摸屏，其特征在于所述發(fā)射導光單元(4)和接收導光單元(3)為導光柱、反光鏡或導光柱和反光鏡的組合。
5.根據權利要求4所述的改變光的傳輸路徑的光學觸摸屏,其特征在于所述發(fā)射導光單元(4)和接收導光單元(3)均為導光柱時，發(fā)射導光單元和接收導光單元為內部反射結構。
6.根據權利要求4所述的改變光的傳輸路徑的光學觸摸屏,其特征在于所述發(fā)射導光單元(4)和接收導光單元(3)均為反光鏡時，發(fā)射導光單元(4)和接收導光單元(3)為表面反射結構。
7.根據權利要求4所述的改變光的傳輸路徑的光學觸摸屏，其特征在于所述發(fā)射導光單元(4)為導光柱，接收導光單元(3)為反光鏡時，發(fā)射導光單元(4)為內部反射結構，接收導光單兀(3)為表面反射結構。
8.根據權利要求4所述的改變光的傳輸路徑的光學觸摸屏，其特征在于所述發(fā)射導光單兀(4)為反光鏡,接收導光單兀(3)為導光柱時,發(fā)射導光單兀(4)為表面反射結構,接收導光單兀(3)為內部反射結構。
9.根據權利要求1、2、3、5、6、7或8所述的改變光的傳輸路徑的光學觸摸屏，其特征在于所述發(fā)射導光單元(4)的入射面為凹面或凸面。
10.根據權利要求1、2或3所述的改變光的傳輸路徑的光學觸摸屏，其特征在于所述反射條(8 )設置在觸摸面(6 )四周，反射條(8 )的反射面與觸摸面(6 )的夾角設置在73度一90度，反射條的高度在2. 5mm以下。
專利摘要本實用新型公開了一種改變光的傳輸路徑的光學觸摸屏，包括發(fā)射單元、攝像單元、反射條和處理單元MCU，所述發(fā)射單元和攝像單元設置在觸摸屏體的非觸摸面，且還包括用于將發(fā)射單元發(fā)出的光改變方向后傳輸到觸摸面的發(fā)射導光單元和用于將反射條反射的光改變方向后傳輸到攝像單元的接收導光單元。本實用新型能明顯減小現有光學觸摸屏的邊框寬度和高度，同時掃描光信號通過導光單元的光路轉折，既增大了可視區(qū)到攝像頭間的距離，解決了傳統(tǒng)光學屏在左右上角和頂端無法精確觸摸的問題，又能控制傳播路徑上光束大小，有效抑制雜散光的傳播，提高了光學觸摸屏抗光干擾能力。
文檔編號G06F3/042GK202771400SQ20122042706
公開日2013年3月6日 申請日期2012年8月27日 優(yōu)先權日2012年8月27日
發(fā)明者蒲彩林, 曾義杰, 吳康, 唐海衛(wèi) 申請人:成都吉銳觸摸技術股份有限公司