專利名稱：用于攝像式多點觸摸屏的照明裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及多點觸摸屏照明技術，具體涉及一種用于攝像式多點觸摸屏的
照明裝置。
背景技術：
傳統(tǒng)的攝像式觸摸屏定位裝置，基本原理是通過有源的發(fā)光筆作為照明裝 置在屏幕上產生圖像點，由攝像頭獲取圖像點的圖像后送到數字信號處理器
(DSP)中進行處理，最后對圖像進行分析，計算出目標圖像在屏幕上的位置坐 標，如公開號為CN1632736A和CN1281209A的中國專利。采用這種方案的觸 摸屏定位裝置，需要使用專用的發(fā)光筆作為圖像信號的產生設備，攝像頭直接 拍攝發(fā)光筆在屏幕上的點亮情況作為目標圖像來獲得觸摸點的坐標，系統(tǒng)不需 要另外考慮拍攝畫面的照明問題就可以較容易地獲得目標圖像。但是，由于這 種方案需要使用有源的發(fā)光筆，因此需要經常更換電池或充電，實際使用中極 為不便，尤其在使用攝像頭的多點觸摸屏中，需要使用多只發(fā)光筆來產生不同 的圖像點，單獨一人操作多只發(fā)光筆難度較大，極大地限制了多點觸摸的靈活 性與便利性。
為了改善使用有源發(fā)光筆所存在的不足，人們對攝像式多點觸摸的照明方 案進行了改進，逐步拋棄了使用有源發(fā)光筆作為圖像信號產生設備的照明方案， 傾向于使用手指或其他物體作為觸摸物直接在屏幕上進行觸摸操作，由于手指 或觸摸物體自身不發(fā)光，攝像頭難以獲得高質量的目標圖像，在這種情況下， 通常使用照明光源作為照明裝置來照亮觸摸物，讓攝像頭獲得較好的目標圖像。 在這種方案中，照明光源的優(yōu)劣很大程度上決定了攝像頭拍攝圖像的好壞，直 接影響多點觸摸的效果。如果直接將現有的照明燈具安裝在屏幕后方，那么屏 幕上將出現中間亮度遠高于邊緣亮度的現象，即所謂"光斑"現象。
為解決這一問題，現有的照明方案采用在屏幕前增加一層較厚的高透明材 料，在該高透明材料的側面將光源引入，利用全反射原理來獲得比較均勻的照明效果，如申請?zhí)枮镃 N200820092324.2,公開號為CN201191355的屮國專利。 這種照明方案在小尺寸顯示屏上可以獲得較好的效果，但是，當用在大尺寸觸 摸屏特別是60"以上的觸摸屏時，照明的均勻性會變差，出現亮暗不均的現象， 依然會出現較嚴重的"光斑"現象，攝像頭仍難以獲得較好的目標圖像，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，安裝難度較高， 結構復雜。
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于克服上述現有技術的缺點和不足，提供一種結構簡單、 照明均勻性好的用于攝像式多點觸摸屏的照明裝置。
本發(fā)明的目的通過下述技術方案實現用于攝像式多點觸摸屏的照明裝置， 包括屏幕、攝像頭、投影機和數字信號處理器，還包括2個以上燈組，各燈組按 照發(fā)射光相對于屏幕的傾斜度大于0度且小于180度方式，并以離屏幕不超過擬 投影的距離安裝在屏幕的側面，各燈組發(fā)出的光傾斜入射到屏幕上并形成各自的 照明區(qū)域，所有燈組在屏幕上的總照明區(qū)域能覆蓋整個屏幕，而且，各燈組在屏 幕上的照明區(qū)域部分重疊。這樣，各燈組安裝在屏幕側面，就不會影響投影顯示 光路；各燈組發(fā)射光傾斜入射到屏幕，而燈組照射到屏幕的光亮度隨著光傳輸距 離不同而不同，也即距離燈組較近的地方亮度較高，距離燈組較遠的地方，亮度 較低，由于各燈組在屏幕上的照明區(qū)域部分重疊，單個燈組照明亮度較低的照明 區(qū)域會因為其余多個燈組的疊加照明而使亮度得到加強，從而彌補由于距離較遠 造成的亮度減弱，使整個屏幕的照明區(qū)域趨于均勻，提高攝像頭獲取高質量圖像 的能力。
優(yōu)選的，所述各燈組以離屏幕不超過擬投影的距離安裝在屏幕的側面，該距 離具體是根據屏幕顯示面積的大小和燈組的照明范圍大小來確定。
優(yōu)選的，為了更好地提高整個屏幕的照明區(qū)域的均勻性，可以通過提高各 燈組在屏幕上的照明區(qū)域的均勻性來實現，具體的優(yōu)選方案是所述燈組由1 個以上的點狀光源或線狀光源依據各光源自身發(fā)散角度的大小以一定的角度和 間距排列組成，光源的發(fā)散角度大時，排列的角度和間距就相應增大。
作為提高各燈組在屏幕上照明區(qū)域的均勻性的優(yōu)選技術方案，所述燈組所 用的光源按照各光源自身發(fā)散角度呈放射狀排列。具體的優(yōu)選方案是所排列 放射線的角度滿足偏轉角度不大于各光源自身發(fā)散角度的一半，間距滿足關系式A《Ltan6，其中，A表示同一放射線方向上相鄰光源的徑向距離，L表示 光源距離實際屏幕實際投射點的距離，e表示光源發(fā)散角度的一半。采用這種 放射狀排列，可以使各燈組發(fā)出的光能夠在屏幕上形成一個較均勻的照明區(qū)域。
各個燈組所采用光源的類型、發(fā)散角度可以相同，也可以不同，可以根據 需要靈活搭配選擇。
優(yōu)選的，所述點狀光源可以是LED、白熾燈泡或鹵素燈炮；所述線狀光源 可以是光管。當對照明光源的波長有要求時，需要根據所要求的波長選擇合適 波長的點狀光源或線狀光源。例如，現有的攝像式多點觸摸屏通常選用紅外光 作為照明光源以免對顯示圖象造成干擾，此時可以選擇紅外光的點狀光源或線 狀光源。
本發(fā)明相對于現有技術具有如下的優(yōu)點及效果
(1) 本發(fā)明用于攝像式多點觸摸屏的照明裝置采用傾斜重疊的照明配置， 各燈組發(fā)射光傾斜入射到屏幕，而燈組照射到屏幕的光亮度隨著光傳輸距離不同 而不同，即距離燈組較近的地方亮度較高，距離燈組較遠的地方，亮度較低，由 于各燈組在屏幕上的照明區(qū)域部分重疊，單個燈組照明亮度較低的照明區(qū)域會因 為其余多個燈組的疊加照明而使亮度得到加強，從而彌補由于距離較遠造成的亮 度減弱，減少了中心亮斑造成的影響，使整個屏幕的照明區(qū)域趨于均勻，提高攝 像頭或其它的圖像感應器獲取高質量圖像的能力，特別適用于大尺寸觸摸屏；
(2) 本發(fā)明裝置對各個燈組自身的光亮度均勻性要求不高，減少了設計裝 調的難度；
(3) 本發(fā)明裝置燈組采用相對集中的形式，安裝位置靈活，更適用于大尺 寸觸摸屏上，大大減低安裝調試的難度；
(4) 本發(fā)明裝置結構簡單，所用的材料(燈組及其內置照明光源)成本低， 用在大尺寸觸摸屏時能有效降低成本。
圖1是本發(fā)明燈組中的光源優(yōu)選的排列示意圖； 圖2是本發(fā)明采用2個燈組時優(yōu)選的燈組安裝示意圖； 圖3是本發(fā)明采用4個燈組時優(yōu)選的燈組安裝示意圖； 圖4是本發(fā)明采用6個燈組時優(yōu)選的燈組安裝示意圖。
具體實施例方式
下面結合實施例及附圖，對本發(fā)明作進一步地詳細說明，但本發(fā)明的實施 方式不限于此。
總的來說，本發(fā)明用于攝像式多點觸摸屏的照明裝置，包括屏幕、攝像頭、
投影機和數字信號處理器，還包括2個以上燈組，各燈組按照發(fā)射光相對于屏幕 的傾斜度大于0度且小于180度方式，并以離屏幕不超過擬投影的距離安裝在屏 幕的側面，該距離具體是根據屏幕顯示面積的大小和燈組的照明范圍大小來確 定。各燈組發(fā)出的光傾斜入射到屏幕上并形成各自的照明區(qū)域，所有燈組在屏幕 上的總照明區(qū)域能覆蓋整個屏幕，而且，各燈組在屏幕上的照明區(qū)域部分重疊。
通過本發(fā)明的上述技術方案，各燈組安裝在屏幕側面，就不會影響投影顯示 光路；各燈組發(fā)射光傾斜入射到屏幕，而燈組照射到屏幕的光亮度隨著光傳輸距 離不同而不同，即距離燈組較近的地方亮度較高，距離燈組較遠的地方，亮度較 低，由于各燈組在屏幕上的照明區(qū)域部分重疊，單個燈組照明亮度較低的照明區(qū) 域會因為其余多個燈組的疊加照明而使亮度得到加強，從而彌補由于距離較遠造 成的亮度減弱，使整個屏幕的照明區(qū)域趨于均勻，提高攝像頭獲取高質量圖像的 能力。
所述各燈組可以安裝在屏幕側面的角落，也可以是安裝在屏幕側面靠近居 中的位置，或者是在其他不影響顯示的其它位置。
為了更好地提高整個屏幕的照明區(qū)域的均勻性，可以通過提高各燈組在屏 幕上的照明區(qū)域的均勻性來實現，具體是所述燈組由1個以上的點狀光源或 線狀光源依據各光源自身發(fā)散角度的大小以一定的角度和間距排列組成，光源 的發(fā)散角度大時，排列的角度和間距就相應增大。
作為提高各燈組在屏幕上照明區(qū)域的均勻性的優(yōu)選技術方案，所述燈組所 用的光源按照各光源自身發(fā)散角度呈放射狀排列。具體的優(yōu)選方案是所排列 放射線的角度滿足偏轉角度不大于各光源自身發(fā)散角度的一半，間距滿足關系 式A《Ltan6，其中，A表示同一放射線方向上相鄰光源的徑向距離，L表示
光源距離實際屏幕實際投射點的距離，0表示光源發(fā)散角度的一半。采用這種 放射狀排列，可以使各燈組發(fā)出的光能夠在屏幕上形成一個較均勻的照明區(qū)域。
同時，各個燈組所采用光源的類型、發(fā)散角度可以相同，也可以不同，可 以根據需要靈活搭配選擇。
所述點狀光源可以是LED、白熾燈泡或鹵素燈炮；所述線狀光源可以是光管。當對照明光源的波長有要求時，需要根據所要求的波長選擇合適波長的點 狀光源或線狀光源。例如，現有的攝像式多點觸摸屏通常選用紅外光作為照明 光源以免對顯示圖象造成干擾，此時可以選擇紅外光的點狀光源或線狀光源。
如圖1所示，本實施例中燈組優(yōu)選的光源為LED點狀光源，由于單個LED 101發(fā)出的光只能照亮屏幕上較小的區(qū)域102，所以采用7個LED集中在一起， 照明區(qū)域擴大為區(qū)域103。圖中，7個LED依據自身發(fā)散角度的大小按照一定 的角度和間距排列，所依據的原則為各LED排列的角度滿足偏轉角度不大于自 身發(fā)散角度的一半。目前常見的LED發(fā)散角度為20度、30度、60度等，那么 LED安裝時的偏轉角度對應不大于10度、15度、30度等，當發(fā)散角度較大時， 排列的角度和間距就相應增大。這樣可以保證燈組發(fā)出的光能夠在屏幕上形成 一個較均勻的照明區(qū)域，不僅可以實現較大的照明面積，同時可以達到較高的 亮度，滿足大尺寸觸摸屏照明的需要。下面以本發(fā)明采用不同數量的燈組為例 具體說明本發(fā)明燈組排列的具體方案。
如圖2所示，本發(fā)明用于攝像式多點觸摸屏的照明裝置設置有2個燈組， 具體包括燈組201和燈組202。兩燈組都傾斜一定角度且以離屏幕203不超過擬 投影的距離安裝在屏幕的邊角位置，204是燈組201在屏幕上的照明區(qū)域，205 是燈組20 2在屏幕上的照明區(qū)域。如圖2所示，照明區(qū)域204與照明區(qū)域205 均可以覆蓋半個屏幕區(qū)域，從而覆蓋了整個屏幕區(qū)域，而且在屏幕中間部分有 重疊區(qū)域，照明區(qū)域204在重疊區(qū)域的亮度較低，但由于有照明區(qū)域204的疊 加照明，使得該重疊區(qū)域的亮度得到加強，使整個屏幕照明趨于均勻。圖中， 燈組201和燈組202安裝在屏幕邊角，事實上也可以安裝在屏幕邊緣居中的位 置，燈組201、燈組202的光源選擇可以都是點狀光源或都是線狀光源，也可以 一個選用點狀光源，另一個選用線狀光源。燈組安裝時離屏幕的距離具體是根 據屏幕顯示面積的大小和燈組的照明范圍大小來確定。通常，顯示面積60"以上 的觸摸屏，燈組照明范圍為卯度時，燈組安裝在離開屏幕20至30厘米的位置 即可獲得較好的照明效果。
當本發(fā)明用于攝像式多點觸摸屏的照明裝置采用3個燈組時，可以在上述 兩個燈組安裝方式的基礎上在需要加強光源強度的對應地方增加第3個燈組。如圖3所示，本發(fā)明用于攝像式多點觸摸屏的照明裝置設置有4個燈組， 具體包括燈組301、燈組302、燈組303和燈組304，各燈組分別傾斜一定角度 且以離屏幕203不超過擬投影的距離安裝在屏幕309的4個邊角位置，也可以 將4個燈組安裝在屏幕邊緣居中位置，也可將2個安裝在邊角位置，另外2個 安裝在屏幕邊緣居中位置，或者3個安裝在邊角位置，另1個安裝在屏幕邊緣 居中位置等形式。
圖3中，305、 306、 307、 308分別表示燈組301 、燈組302、燈組303、燈組 304在屏幕上的照明區(qū)域，采用這種方式，燈組分散到各個角落，可以有效減少 光源垂直照射屏幕時出現的中間亮邊緣暗的光斑現象。雖然單個燈組照射較遠 的位置時亮度減弱，但由于各個燈組的照明區(qū)域存在部分重疊，亮度疊加的效 果依然可以改善光源的均勻性，另外采用這種方式可以減少單個燈組的LED數 量，從而減少單個燈組的體積，使安裝更加靈活。
如圖4所示，本發(fā)明用于攝像式多點觸摸屏的照明裝置設置有6個燈組，具 體包括燈組40K燈組402、燈組403、燈組404、燈組405以及燈組406，各燈組 分別傾斜一定角度且以離屏幕407不超過擬投影的距離安裝在屏幕407的邊角位 置或屏幕邊緣的居中位置，各個燈組的照明區(qū)域如圖4所示。采用這種方案，使 用較多的燈組來照明，各個燈組的發(fā)散角度可以設計成較小的角度，光能更集 中，可以投射到較遠的距離，使用在更大尺寸(如100"以上)的觸摸屏上也可以 達到較好的照明效果。
總的來說，采用5個以上燈組時，燈組的安裝位置可以更加靈活，只需保 證各燈組在屏幕上的照明區(qū)域與其它燈組存在部分重疊，使整個屏幕能被完整 覆蓋即可。
對于本發(fā)明所采用的技術方案，基于實驗測試效果，我們認識到，如要改 善攝像頭或其它圖像傳感器拍攝圖像的識別效果，在有需要的情況下，可以通 過在局部位置增加發(fā)光元件或燈組來改善局部照明不均勻的現象。
上述實施例為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受所述實 施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實質與原理下所作的改變、修飾、 替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
權利要求
1、用于攝像式多點觸摸屏的照明裝置，包括屏幕、攝像頭、投影機和數字信號處理器，其特征在于還包括2個以上燈組，各燈組按照發(fā)射光相對于屏幕的傾斜度大于0度且小于180度方式，并以離屏幕不超過擬投影的距離安裝在屏幕的側面，各燈組發(fā)出的光傾斜入射到屏幕上并形成各自的照明區(qū)域，所有燈組在屏幕上的總照明區(qū)域能覆蓋整個屏幕，而且，各燈組在屏幕上的照明區(qū)域部分重疊。
2、 根據權利要求1所述的用于攝像式多點觸摸屏的照明裝置，其特征在于 所述各燈組離屏幕的距離具體根據屏幕顯示面積的大小和燈組的照明范圍大小 來確定。
3、 根據權利要求1或2所述的用于攝像式多點觸摸屏的照明裝置，其特征在于所述燈組由1個以上的點狀光源或線狀光源組成。
4、 根據權利要求3所述的用于攝像式多點觸摸屏的照明裝置，其特征在于 所述燈組的點狀光源或線狀光源依據各光源自身發(fā)散角度的大小以一定的角度 和間距排列。
5、 根據權利要求3所述的用于攝像式多點觸摸屏的照明裝置，其特征在于所述燈組所用的光源按照各光源自身發(fā)散角度呈放射狀排列。
6、 根據權利要求5所述的用于攝像式多點觸摸屏的照明裝置，其特征在于所述放射狀排列具體為所排列放射線的角度滿足偏轉角度不大于各光源自身 發(fā)散角度的一半，間距滿足關系式A《Ltan6 ，其中，A表示同一放射線方向 上相鄰光源的徑向距離，L表示光源距離實際屏幕實際投射點的距離，e表示 光源發(fā)散角度的一半。
7、 根據權利要求3所述的用于攝像式多點觸摸屏的照明裝置，其特征在于 所述點狀光源為LED、白熾燈泡或鹵素燈炮。
8、 根據權利要求3所述的用于攝像式多點觸摸屏的照明裝置，其特征在于 所述線狀光源為光管。
9、 根據權利要求4、 5或6所述的用于攝像式多點觸摸屏的照明裝置，其 特征在于所述燈組根據所要求的波長選擇合適波長的點狀光源或線狀光源。
10、 根據權利要求9所述的用于攝像式多點觸摸屏的照明裝置，其特征在 于所述燈組由紅外光的點狀光源或線狀光源組成。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于攝像式多點觸摸屏的照明裝置，包括2個以上燈組，各燈組按照發(fā)射光相對于屏幕的傾斜度大于0度，小于180度方式，并以離屏幕擬投影的距離安裝在屏幕的側面，各燈組發(fā)出的光傾斜入射到屏幕上并形成各自的照明區(qū)域，所有燈組在屏幕上的總照明區(qū)域能覆蓋整個屏幕，而且，各燈組在屏幕上的照明區(qū)域部分重疊。本發(fā)明結構簡單、照明均勻性好，特別適用于大尺寸觸摸屏。
文檔編號G03B29/00GK101592855SQ20091004036
公開日2009年12月2日 申請日期2009年6月19日 優(yōu)先權日2009年6月19日
發(fā)明者李軍明 申請人:廣東威創(chuàng)視訊科技股份有限公司