触摸屏及光学探测物体相对于触摸屏是否存在的方法技术

一种触摸屏（１）在所述屏幕（１）的一个或多个边缘处使用光源（４），所述光源指引光线横跨所述屏幕（１）的表面，以及至少两个具有电子输出的相机（６），位于所述屏幕（１）的外围，接收来自光源（４）的光。接收所述相机（６）输出的处理器，并利用三角测量技术以确定接近所述屏幕（１）的物体的位置。对物体存在的探测包括在相机（６）探测由于物体的直射光的存在或缺失，使用屏幕表面作为镜面并在相机（６）探测由于物体的反射光的存在或缺失。光源（４）可以被调制，以提供相机（６）输出中的频段。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及触摸感应屏，尤其涉及通过使用信号处理，光学探测物体的存在。
技术介绍
现有技术的触摸屏具有五种主要形式。触摸屏输入器件的这五种形式包括电阻式、电容式、表面声波(SAW)式、红外(IR)式、以及光学式。每一种触摸屏类型都有其自身特性、优势和劣势。电阻式为触摸屏技术中最常用的类型。它是在许多触摸屏应用中发现的低成本解决方案，其中触摸屏应用包括手持计算机、PDA、消费电子产品、以及零售点应用。电阻式触摸屏使用控制器和显示面上的特定涂附玻璃覆层，形成触摸连接。电阻式覆层的主要类型为4线、5线、以及8线。5线和8线技术对于制造和校准来说是更昂贵的，而四线提供更低的图像清晰度。通常给出两个选择抛光或防炫光。抛光提供清晰图像，但通常引入炫光。防炫光使炫光最小化，但也将会进一步使光发散，从而降低清晰度。使用电阻式显示器的一个好处是可以通过手指(戴手套或不戴手套)、钢笔、触针、或硬物来使用它。然而，由于电阻膜层造成的图像清晰度的下降，以及其对刮擦的敏感性，电阻式显示器在公共环境中的效率更低。不管在商业上如何(trade-off)，因为相对较低的价格(更小的屏幕尺寸)，以及利用一系列输入装置(手指、手套、硬质和软质触针)的能力，电阻式屏幕是最普及的技术。电容式触摸屏是全玻璃的，为使用在ATM以及类似书报亭等的类型应用而设计。电路位于屏幕的边角，小电量在屏幕中流转，测量接触覆层的人的电容。对屏幕的接触中断电流，并激活运行书报亭的软件。因为可以密封玻璃和将其装配在监视器上的玻璃框，所以触摸屏是耐用的，而且防水、防土和防尘。这使它通常使用在更苛刻的环境中，像游戏、贩卖零售显示、公共书报亭以及工业应用。然而，只能通过人的手指和戴手套的手指的触摸来激活电容式触摸屏，钢笔、触针或硬物是不起作用的。因此，在许多应用中，包括医疗和食物准备，是不适合使用它的。表面声波(SAW)式技术提供更好的图像清晰度，因为它使用全玻璃结构。SAW触摸屏使用玻璃显示器覆层。声波在显示表面传播。通过沿覆层边缘的反射器阵列的反射，每一声波传播通过屏幕。两个接收器探测声波。当用户接触玻璃表面时，用户的手指吸收一定能量的声波，控制器电路测量接触位置。SAW触摸屏技术用于ATM、游乐园、银行和金融应用以及书报亭。该技术不能固定密封，并因此不适用于许多工业和商业应用。比较电阻和电容式技术，它提供较高的图像清晰度、分辨率、以及更高的光透射性。红外式技术依赖于在显示屏前对红外光栅格的中断。触摸框架或光矩阵框架包含一排红外LED和光电晶体管；每个装配在两个相对面上，以生成不可见的红外光栅格。框架组件包括印刷线路板，其中光电器件装配在线路板上，且框架集合隐藏在红外透明玻璃框之后。玻璃框保护光电器件免受操作环境的影响，同时允许红外光束通过。红外控制器连续脉动LED产生红外光束栅格。当触针，例如手指进入栅格时，它就遮挡了光束。一个或多个光电晶体管探测到没有光，并发射识别x和y坐标的信号。红外式触摸屏经常用于制造和医疗应用，因为它们可以完全密封，并使用任何数量的硬质或软质物体来操作。红外式的主要问题是触摸框架是轻微地“坐”在屏幕之上的。因此，在手指或触针实际接触到屏幕之前，它易受“过早激活”的影响。制造红外玻璃框的成本也是相当高的。触摸屏的光学成像使用线扫描相机、数字信号处理、前向或后向照明以及算法的组合，来确定触点。通过沿显示表面扫描，成像透镜对用户的手指、触针或物体成像。由于移动的阴影和亮光，这种触摸屏类型易受误读取的影响，同时要求在进行读取前触摸屏幕。已经做出尝试去克服这些劣势。使用光学成像技术的触摸屏在以下出版物中公开。使用数字环境光采样的触摸屏在US4943806中公开，具体地，该专利公开了一种触摸输入器件，可以持续采样和存储环境光读取信息，并与先前进行的读取进行比较。这样使亮光和阴影的效果最小化。与计算机系统共同使用的触摸屏在US5914709中公开。具体地，公开了使用阈值调整处理，对触摸敏感的用户输入器件。读取光强值，并建立“开”阈值，频繁且周期性地执行该阈值测量与调整。美国专利号5317140专利公开一种方法，用于光学确定触摸屏显示器上物体的位置和方向。具体地，散射体置于光源之上，产生触摸屏上的平均光强。美国专利号5698845公开一种触摸屏显示器，使用光探测装置，以两倍的商用AC线光源频率，调制光发射器的开/关频率。接收器确定存在的光，并与透射的实际信号比较。美国专利号4782328公开一种触摸屏，使用光传感器单元，置于触摸屏上方的预定高度处，并且当指示物接近触摸屏时，其反射或遮蔽的环境光束使得其被感知到。美国专利号4868551公开一种触摸屏，通过探测指示物反射回来的光(反射或散射)，可以探测接近显示器表面的指示物。
技术实现思路
本专利技术的一个目标是提供一种触摸敏感屏幕，用于以某种方式克服所述劣势，或至少向公众提供有益的选择。依照本专利技术第一个方面，可以广义地认为本专利技术在于一种触摸显示器，其中该触摸显示器包括让用户在其上或其中触摸并观看图像的屏幕；在所述屏幕的一个或多个边缘处的光源，所述光源指引光线横跨所述屏幕的表面；至少两个具有输出信号的相机，所述每个相机位于所述屏幕的外围，对所述屏幕之前的空间成像，所述输出信号包括扫描图像；处理所述输出信号以探测光的等级的装置，所述光包括 所述光源发出的直接光，和/或从所述光源反射的光；接收所述相机处理过的输出信号的处理器，所述处理器利用三角测量技术以及所述已处理的输出信号，确定已处理的输出信号是否指明接近所述屏幕的物体的存在，而且如果是肯定的话，确定所述物体的位置。优选为所述已处理的输出信号指明假定的物体位置相对于所述相机的相对方位。优选为所述已处理的输出信号指明假定的物体位置相对于所述相机的透镜中心的相对方位。优选为所述处理器以平面屏幕坐标确定所述物体的位置。优选为所述光源在所述屏幕之后，被安排用于将光投射通过所述屏幕，而所述显示器包括，在每个边缘具有光源，在所述屏幕之前的光反射器，指引所述光源发射的光通过所述屏幕的表面。优选为所述相机为线扫描相机，所述相机输出信号包括扫描行上的信息，而所述处理器使用所述信息确定所述物体的位置。优选为所述触摸显示器包括调制所述光源发出的所述光线的装置，提供在所述相机的可成像范围内的频带；排除所述频带之外的图像数据的装置。优选为所述用于处理所述输出信号的装置包括所述排除所述频带之外的图像数据的装置，而所述排除所述频带之外的图像数据的装置包括滤波功能。优选为所述滤波功能包括应用从以下集合中选择的滤波器，该集合包括梳状滤波器；高通滤波器；陷波滤波器；以及带通滤波器。优选为所述触摸显示器包括 控制所述光源的装置；以及获得和处理图像的装置，其中该图像在非发光的环境光状态以及发光状态获得；其中在探测光的等级之前，所述处理所述输出信号的装置从发光状态中减去环境光状态。优选为所述光源为LED，而所述触摸显示器包括控制所述光源的部分工作的装置，其中光源的该部分独立于所述光源其他部分。优选为控制所述光源的部分工作的装置包括独立控制所述光源的有效强度的装置。优选为所述控制所述光源的部分的装置包括对所述部分反相布线，并使用桥式驱动器来驱动。优选为控制所述光源的部分的装置包括使用对角桥本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种触摸显示器，包括：让用户在其上或通过其触摸并查看图像的屏幕；在所述屏幕的一个或多个边缘处的光源，所述光源指引光线横跨所述屏幕的表面；至少两个具有输出的相机，每个所述相机位于所述屏幕的外围，对所述屏幕之前的空间成像 ，所述输出包括扫描的图像；处理所述输出的装置，以探测光的等级，所述光包括：来自所述光源的直接光，和／或来自所述光源的反射光；接收所述相机已处理的输出的处理器，所述处理器利用三角测量技术以及所述已处理的输出，以 确定该已处理的输出是否表示有接近所述屏幕的物体的存在，而且如果是肯定的话，表示所述物体的位置。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：约翰戴维牛顿，
申请(专利权)人：奈克斯特控股公司，
类型：发明
国别省市：NZ[新西兰]