專利名稱：采用電容觸摸檢測和實時圖像定位的觸摸屏的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種觸摸屏，具體來說涉及一種采用電容檢測實現(xiàn)觸摸檢測和實時圖像分析實現(xiàn)坐標定位的觸摸屏及其方法。
背景技術(shù)：
觸摸屏作為一種集顯示和交互輸入于一體的電子設(shè)備，其應(yīng)用越來越多。小到個人移動設(shè)備，大到電子白板，都使用了觸摸屏技術(shù)。在小型的設(shè)備中，目前最主流的技術(shù)是以iPhone為代表的電容式觸摸屏，在大型電子白板中，則主要采用壓感定位、紅外發(fā)射接收對管陣列定位、側(cè)向圖像跟蹤交叉定位等實現(xiàn)觸摸操作。這些技術(shù)各有其固有缺點和限制。電容式觸摸屏采用密集的橫縱透明導電線，通過電容效應(yīng)的檢測實現(xiàn)定位，效果是理想的，但因為復(fù)雜度和成本問題，只能用于手機等小型設(shè)備；壓感式白板需要在硬質(zhì)實體白板上添加壓感膜，成本較高，易于損壞，且由于需要壓力觸發(fā)，手感較差；紅外邊框式白板易于受到光干擾，在大尺寸時成本增高、分辨率降低、抗干擾變差；側(cè)向圖像跟蹤交叉定位白板易于受到光線干擾，且因為兩個攝像裝置需要遠距離安裝，較復(fù)雜、成本較高，對板面平整度要求高。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型正是針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題提供一種結(jié)構(gòu)簡單，并且可以實現(xiàn)大尺寸、低成本，易維護、可靠性高、手感好的觸摸屏以及實現(xiàn)觸摸屏的方法。為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型的技術(shù)方案如下，一種采用電容觸摸檢測和實時圖像定位的觸摸屏，包括顯示器，其特征在于，所述觸摸屏還包括設(shè)置在顯示器前上方并對顯示器的顯示屏表面進行拍攝的攝像頭，所述顯示器的顯示屏的表面貼有導電薄膜，所述導電薄膜的導電層連接到一個電容觸摸檢測電路，所述電容觸摸檢測電路包括一個單片機，其輸出連接到一個計算機接口電路或驅(qū)動一個觸摸指示發(fā)光器。
`[0005]其工作原理是，當手指進入攝像頭拍攝的顯示屏范圍內(nèi)時，通過對攝像頭所采集的圖像的分析，可以取得指尖的坐標位置信息；當手指接觸顯示屏表面的導電薄膜時，其作用等價于在所述導電博膜上加入了一個容性負載，從而引起電容傳感模塊中的頻率漂移，可以被電容觸摸檢測電路所檢測，并產(chǎn)生觸摸狀態(tài)信息。上述兩種信息都傳輸?shù)接嬎銠C或處理電路，綜合這兩種信息，可以同時實現(xiàn)定位和觸摸檢測，從而實現(xiàn)觸摸屏功能。作為將觸摸狀態(tài)信息傳輸?shù)挠嬎銠C的一種方法，引入了觸摸指示發(fā)光器，所述電容觸摸檢測電路驅(qū)動觸摸檢測發(fā)光器發(fā)光或熄滅，從而通過攝像頭輸出的圖像可以取得觸摸狀態(tài)信息。為了達到此目的，所述的觸摸指示發(fā)光器可以安裝于顯示屏的上邊緣中點，使攝像頭可以拍攝到發(fā)光器，同時不易受到阻擋。作為本實用新型的一種改進，為了避免可見光影響，特別是顯示畫面的影響，上述的發(fā)光器件為紅外發(fā)射管，上述攝像頭內(nèi)部安裝有透過相應(yīng)紅外線的濾光片。作為本實用新型的一種改進，在所述攝像頭附近設(shè)置有發(fā)光并均勻照射在顯示器表面的照明發(fā)光器，從而在較暗的環(huán)境中可以進行有效的圖像采集。作為本實用新型的一種改進，所述導電薄膜上的導電層可以劃分成若干緊密相鄰但互不導通的導電區(qū)塊，每個導電區(qū)塊單獨連接到電容觸摸檢測電路的單片機的一個輸入引線。這樣的優(yōu)點是，每一部分較小，單獨檢測，從而靈敏度高；可在任一部分檢測，有觸摸則輸出觸摸狀態(tài)。并且可以根據(jù)各部分的檢測結(jié)果進一步了解觸摸范圍和點數(shù)。上述顯示屏可以是液晶顯示器等平板顯示器，也可以是實體投影白板、投影屏幕等投影顯示表面。另外，上述攝像頭的圖像可以在普通計算機中進行處理，也可以采用專用硬件處理電路進行處理，將處理結(jié)果數(shù)據(jù)傳輸?shù)接嬎銠C，這樣可降低計算機負荷，減少通信數(shù)據(jù)量，也便于無線傳輸。所述電容觸摸檢測電路的輸出可以連到一個計算機接口電路，如USB接口芯片，將其信號傳輸?shù)接嬎銠C，同時也可以連到一個觸摸指示發(fā)光器，通過攝像頭讀取發(fā)光管亮度信息從而取得觸摸狀態(tài)。所述導電薄膜當用于平板顯示器時應(yīng)當是透明的，當應(yīng)用于投影顯示時，可以是不透明的。作為本實用新型的一種低成本應(yīng)用，所述攝像頭可以是一個普通USB攝像頭。一種實現(xiàn)觸 摸屏方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟，⑴圖像攝取，在發(fā)光器件的照射下，通過攝像頭采集顯示屏的圖像，將采集的圖像傳輸?shù)接嬎銠C或處理電路；
(2)將上述輸出圖像進行分析，取得觸摸位置；(3)檢測顯示屏表面的導電薄膜的電容變化，如果大于某一閾值則輸出特定電平表示觸摸狀態(tài)；(4)將所述電容檢測的輸出結(jié)果和圖像分析取得的觸摸位置數(shù)據(jù)同時輸入計算機，(5)根據(jù)上述數(shù)據(jù)決定觸摸動作。作為上述方法的一種改進，將所述觸摸狀態(tài)用發(fā)光管發(fā)光和熄滅表示，并通過攝像頭進行讀取。相對于現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型的有益效果是:(I)具有現(xiàn)有電容式觸摸屏的觸摸手感和靈敏度，同時可以實現(xiàn)大尺度觸摸屏；(2)由于采用正面圖像采集，避免了現(xiàn)有技術(shù)如紅外邊框技術(shù)中側(cè)向光線干擾的問題，特別是沒有屏幕表面反射造成的干擾問題；(3)可以采用單攝像頭，特別是廉價的USB攝像頭，電路簡化，安裝簡單，成本低；(4)對顯示屏的平整度要求較低，進一步降低了成本。

圖1為本實用新型實施例1結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實用新型實施例1中導電薄膜的示意圖。圖中:1為顯示屏，2為攝像頭，3為照明發(fā)光器，4為導電薄膜，5為導電薄膜上的導電區(qū)塊，6為電容觸摸檢測電路，7為觸摸指示發(fā)光器。
具體實施方式
為了加深對本實用新型的理解和認識，
以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本實用新型作出進一步的說明和介紹。實施例1:參見圖1，一種采用電容觸摸檢測和實時圖像定位的觸摸屏，所述觸摸屏包括顯示屏1，它是一個平板顯示器，如52英寸的液晶顯示器；設(shè)置在顯示屏I前上方并對顯示器屏幕進行拍攝的攝像頭2，所述攝像頭2可以采用普通的USB攝像頭，其圖像可以直接通過USB接口傳輸?shù)接嬎銠C進行圖像分析；所述攝像頭附近設(shè)置有照明發(fā)光器3，所述照明發(fā)光器為紅外發(fā)射管，紅外發(fā)射管設(shè)置為850nm的紅外LED，在攝像頭的鏡頭上設(shè)置有相應(yīng)的透過紅外光的帶通濾光片，從而濾除可見光。上述紅外發(fā)射管安裝在攝像頭附近，且靠近屏幕中心一側(cè)，從而有利于指尖處形成陰影和明顯的邊界線，便于尖端檢測；電容觸摸檢測電路6主要由一片Microchip公司的PIC16F1824構(gòu)成；在顯示屏I的屏幕表面貼有導電薄膜4，導電薄膜上的導電層被劃分為同樣尺寸的若干個導電區(qū)塊5，它們緊密相鄰但相互絕緣。每一個導電區(qū)塊連接到電容觸摸檢測電路6的單片機的一個電容傳感模塊引腳。當用戶手指接觸導電薄膜時，就加入了一個容性負載，引起電容傳感模塊中的頻率漂移從而被檢測。由于導電膜分成面積較小的部分并單獨檢測，從而提高了觸摸檢測可靠性。本實施例中導電薄膜4的結(jié)構(gòu)和它們與電容觸摸檢測電路6的連接方式見圖2。實施例2:參見圖1和圖2，作為本實用新型的一種改進，引入了觸摸指示發(fā)光器7，它連到所述電容觸摸檢測電路并被 其驅(qū)動，當檢測到觸摸信號時使觸摸指示發(fā)光器7發(fā)光，否則熄滅，從而通過攝像頭輸出的圖像可以取得觸摸狀態(tài)信息。所述的觸摸指示發(fā)光器7安裝于顯示器屏幕的的上邊緣中點，這樣使攝像頭可以拍攝到發(fā)光器，同時不易受到阻擋。實施例3:參見圖1，一種觸摸屏的實現(xiàn)方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟:(1)圖像攝取，在發(fā)光器件的照射下，通過攝像頭采集顯示屏的圖像，將采集的圖像傳輸?shù)接嬎銠C或處理電路；(2)將上述輸出圖像進行分析，取得觸摸位置；(3)檢測顯示屏表面的導電薄膜的電容變化，如果大于某一閾值則輸出特定電平表示觸摸狀態(tài)；(4)將所述電容檢測的輸出結(jié)果和圖像分析取得的觸摸位置數(shù)據(jù)同時輸入計算機；(5)根據(jù)上述數(shù)據(jù)決定觸摸動作。作為一種改進，可以將所述觸摸狀態(tài)用發(fā)光管的發(fā)光和熄滅表示，并通過攝像頭進行讀取。需要說明的是上述實施例僅僅是本實用新型的較佳實施例，并沒有用來限定本實用新型的保護范圍，在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所作出的等同替換或者替代，均屬于本實用新型的保護范圍。
權(quán)利要求1.一種采用電容觸摸檢測和實時圖像定位的觸摸屏，包括顯示器，其特征在于，所述觸摸屏還包括設(shè)置在顯示器前上方并對顯示器的顯示屏(I)表面進行拍攝的攝像頭(2)，所述顯示器的顯示屏(I)表面貼有導電薄膜(4)，所述導電薄膜(4)的導電層連接到電容觸摸檢測電路出)，所述電容觸摸檢測電路(6)包括一個單片機，其輸出連接到一個計算機接口電路或驅(qū)動一個觸摸指示發(fā)光器(7)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用電容觸摸檢測和實時圖像定位的觸摸屏，其特征在于，所述攝像頭(2)附近設(shè)置有發(fā)光并均勻照射在顯示器表面的照明發(fā)光器(3)，所述的照明發(fā)光器(3)和觸摸指示發(fā)光器(7)為紅外發(fā)射管，所述攝像頭(2)內(nèi)部安裝有透過其紅外線的濾光片。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用電容觸摸檢測和實時圖像定位的觸摸屏，其特征在于，所述的觸摸指示發(fā)光器(7)安裝于顯示屏(I)的上邊緣中點。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用電容觸摸檢測和實時圖像定位的觸摸屏，其特征在于，所述導電薄膜(4)上的導電層由若干緊密相鄰但互不導通的導電區(qū)塊(5)構(gòu)成，每個導電區(qū)塊(5)單獨連接到所述電容觸摸檢測電路￠)的單片機的一個輸入引線。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的一種采用電容觸摸檢測和實時圖像定位的觸摸屏，其特征在于，所述導電薄膜(4)是透明的。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的一種采用電容觸摸檢測和實時圖像定位的觸摸屏，其特征在于，所述·攝像頭(2)為一個USB攝像頭。
專利摘要本實用新型涉及一種采用電容觸摸檢測和實時圖像定位的觸摸屏，包括顯示器，其特征在于，所述觸摸器還包括設(shè)置在顯示器前上方并對顯示器的顯示屏表面進行拍攝的攝像頭，所述顯示器的顯示屏表面貼有導電薄膜，所述導電薄膜的導電層連接到電容觸摸檢測電路，所述電容觸摸檢測電路包括一個單片機，其輸出連接到一個計算機接口電路或驅(qū)動一個觸摸指示發(fā)光器。相對于現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型具有現(xiàn)有電容式觸摸屏的觸摸手感和靈敏度，同時可以實現(xiàn)大尺度觸摸屏，由于采用正面圖像采集，避免了現(xiàn)有技術(shù)如紅外邊框技術(shù)中側(cè)向光線干擾的問題，可以采用單攝像頭，特別是廉價的USB攝像頭，電路簡化，安裝簡單，成本低，并且對顯示屏的平整度要求較低，進一步降低了成本。
文檔編號G06F3/044GK203102215SQ201220739998
公開日2013年7月31日 申請日期2012年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月31日
發(fā)明者鮑煒 申請人:南京方瑞科技有限公司