專利名稱：用于筆記本計算機的觸摸檢測裝置的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種用于筆記本計算機顯示屏幕上的觸摸操作檢測裝置，屬于計算機 觸摸屏技術(shù)領域，尤其是使用圖像傳感器作為檢測元件的觸摸屏技術(shù)領域。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有用于筆記本計算機的觸摸檢測裝置，主要是使用電阻膜觸摸屏的技術(shù)方案， 在筆記本計算機的顯示屏幕上安裝一片電阻膜觸摸屏來實現(xiàn)觸摸檢測的功能?；陔?阻膜觸摸屏本身的缺點，這種結(jié)構(gòu)方案具有天生的幾個缺點。
首先，電阻膜觸摸屏的表面的覆蓋材料是比較柔軟的有機薄膜，硬度很低，在一 段時間的觸摸操作后會被磨損造成透明度降低，影響顯示器的顯示效果；甚至還會被 指甲、筆尖等觸摸物劃傷而失效。其次，電阻膜觸摸屏的透光率一般不超過80%，安裝 在屏幕前方會降低屏幕的亮度。這對于電池供電的筆記本計算機而言，就需要在屏幕 亮度和電池的續(xù)航時間上做出折中或者忍受屏幕亮度降低帶來的顯示性能下降，或 者提高亮度而減小電池的續(xù)航時間。第三，電阻膜觸摸屏是一種力敏元件，操作時需 要對屏幕表面施加一定的壓力。這對于本身重量就很輕、使用時缺少支撐而又可以轉(zhuǎn) 動的筆記本計算機的顯示屏而言，操作起來要很小心，因此使用的方便性受到制約。 最后，電阻膜觸摸屏的厚度雖然已經(jīng)很薄，但是一般也有至少2、mrn，額外增加了筆記 本計算機的厚度和重量。另外，電阻膜觸摸屏還有成本較高的缺點。
號碼為US20060468956的美國專利給出了一種使用攝像頭在大尺寸顯示器上檢測 觸摸兵確定觸摸點位置結(jié)構(gòu)和方法，但是這種結(jié)構(gòu)中的攝像頭組件外掛在顯示器旁邊， 其結(jié)構(gòu)和尺寸均不適用于結(jié)構(gòu)高度緊湊的筆記本計算機。申請?zhí)枮?00710117751. 1的 中國專利公開了一種使用攝像頭的人工移動信息設備手寫輸入裝置，解決了在如手機 等小尺寸的顯示屏幕上使用攝像頭實現(xiàn)觸摸和手寫輸入的結(jié)構(gòu)方案，但是如果這種結(jié) 構(gòu)方案用于筆記本計算機，則或者要求攝像頭有將近180度的超廣角拍攝能力，或者 要求圖像傳感器與屏幕邊緣有一定的距離，因此不適用于筆記本計算機。并且，依靠 測量觸摸物在圖像傳感器上成像的尺寸來檢測觸摸物與圖像傳感器的距離，對于用于 曰常辦公、設計的筆記本計算機而言，精度顯然不夠。 發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的，就是針對現(xiàn)有用于筆記本計算機的觸摸檢測裝置的技術(shù)缺陷，公開了一種在筆記本計算機上使用圖像傳感器來構(gòu)建觸摸檢測裝置的技術(shù)方案。
本發(fā)明具體結(jié)構(gòu)是由安裝在筆記本電腦上的觸摸傳感器和顯示屏構(gòu)成，其中所述
觸摸傳感器是至少兩個安裝在顯示屏角部位置的圖像傳感器，其光軸或等同于光軸的 延伸線平行于屏幕表面；所述圖像傳感器的視角能覆蓋整個顯示屏顯示區(qū)域的表面。
因為一般常用的CMOS圖像傳感器在光軸方向的厚度不大，但與光軸垂直的長寬 方向的尺寸較大，因此最好的安裝方式，就是將其厚度方向與筆記本計算機的顯示屏 幕的厚度方向相一致，這樣其光軸就會與顯示屏幕的表面成一個90度或者接近90度 的夾角，這時可以在所述每個圖像傳感器的前方都安裝一面反射鏡；其反射面斜向面 對著圖像傳感器的鏡頭和屏幕表面，能夠?qū)⑵叫杏谄聊槐砻娴墓饩€反射到圖像傳感器 的鏡頭內(nèi)；并且該反光鏡安裝在所述筆記本計算機的顯示屏幕的邊框上。
在本方案中，所述反射鏡通過一個轉(zhuǎn)軸安裝在所述筆記本計算機的顯示屏幕的邊 框上。這樣在使用觸摸功能時，開啟反光鏡與面板成一個角度即可。為了避免反光鏡 突出在顯示屏面板之外，可以在所述邊框的面板上安裝所述反射鏡的位置，開設有一 個能夠容納所述反射鏡的凹陷；凹陷的底部包含有一個用于通過反射鏡到 圖像傳感器 鏡頭里的反射光線的開口。這樣在反光鏡收起后，可以落在這個凹陷內(nèi)。
本發(fā)明中反光鏡還可以使用另外的結(jié)構(gòu)所述反射鏡包含在所述筆記本計算機屏 幕邊框上的一個中空的三棱柱形狀的凸起之內(nèi)，為所述邊框的一部分；所述凸起上遠 離所述顯示屏幕的一個側(cè)面內(nèi)表面是反射表面，靠近所述屏幕的側(cè)面是透光窗口，第 三個側(cè)面為凸起向邊框內(nèi)部的開口，面對著圖像傳感器的鏡頭。使用這種結(jié)構(gòu)，反光 鏡透光窗口凸出于顯示屏幕面板之外，這時就需要在所述筆記本計算機鍵盤的面板上 的角部，在當顯示屏幕合上時與所述凸起相對應的位置，開有一個形狀與所述凸起相 配合的凹槽。
在本發(fā)明中，使用兩個所述的圖像傳感器，可以安裝在與顯示屏幕與筆記本計算 機機身連接的轉(zhuǎn)軸相對的邊框的兩個角部，也可以安裝在與顯示屏幕與筆記本計算機 機身連接的轉(zhuǎn)軸相臨的邊框的兩個角部。當然，也可以使用4只圖像傳感器，分別安 裝在筆記本計算機顯示屏幕邊框的四個角部。
發(fā)明的益處
根據(jù)上面對本發(fā)明的描述，可以看到本發(fā)明克服了現(xiàn)有筆記本計算機所使用的觸 摸技術(shù)的缺點，具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、體積小巧、適用性好的優(yōu)點，并且同樣的 一套組件可以適用于多種尺寸的顯示屏幕。
在本發(fā)明中，根據(jù)基本技術(shù)方案，可以有多種具體的實施結(jié)構(gòu)。下面將借助于附圖，來說明本發(fā)明的一種實施方案。

圖1:本發(fā)明用于筆記本計算機的觸摸檢測裝置的總體結(jié)構(gòu)示意圖2:圖像傳感器與其前面的反光鏡的結(jié)構(gòu)關系的示意圖3:圖2的一個剖面的正視圖4:突出結(jié)構(gòu)的反光鏡的結(jié)構(gòu)示意圖5:圖4的一個剖面的正視圖6:筆記本計算機鍵盤面板上與圖4所示凸起的反光鏡相配合凹陷的示意圖。 圖中101，筆記本計算機機身；102，筆記本計算機的顯示器；103，顯示器面板； 104，安裝在顯示器邊框角部上的圖像傳感器(一般稱為攝像頭)組件；105，圖像傳 感器拍攝角(視角)的輪廓線，或者叫做最大視角限制線；106，鍵盤面板；201，安 裝在圖像傳感器鏡頭前方的反光鏡；圖像傳感器(攝像頭)；203，反光鏡與顯示器邊 框之間連接的轉(zhuǎn)軸；204，安裝攝像頭的邊框角部的橫剖面位置示意線；301，顯示器 面板上的保護玻璃；401，凸起的反射鏡和透光窗口； 501，凸起內(nèi)的反光鏡；502，凸 起內(nèi)的透光窗口； 601,鍵盤面板角部與凸起的圖像傳感器組件相配合的凹槽。 具體實施方案
圖1給出了本發(fā)明使用兩個圖像傳感器時的總體技術(shù)方案。如圖所示，在筆記本 計算機的顯示器的邊框的角部，各安裝有兩只圖像傳感器(攝像頭)組件104。這個組 件可以只由攝像頭構(gòu)成，這時攝像頭的光軸應該與顯示面板103的表面相平行，使其 能夠以最好的捕捉方式來檢測顯示面板上的觸摸物。但是由于一般常用的圖像傳感器 (主要是低功耗的CMOS元件)在光軸方向的厚度不大，但與光軸垂直的長寬方向的 尺寸較大，如果這樣安裝，圖像傳感器勢必要突出到顯示器102的面板103外面很多， 增加了整個筆記本電腦設計生產(chǎn)的復雜性，而且不容易設計出輕薄的產(chǎn)品，故不是最 佳方案。因此，最好的安裝方式，就是將其厚度方向與筆記本計算機的顯示屏幕的厚 度方向相一致，這樣其光軸就會與顯示屏幕的表面成一個90度或者接近90度的夾角， 而在所述每個圖像傳感器的前方、顯示屏幕的邊框上都安裝一面反射鏡；其反射面斜 向面對著圖像傳感器的鏡頭和屏幕表面，能夠?qū)⑵叫杏谄聊槐砻娴墓饩€反射到圖像傳 感器的鏡頭內(nèi)，這兩個部件共同構(gòu)成圖像傳感器組件。這樣，雖然攝像頭的光軸不平 行于顯示器面板103的表面，但是其經(jīng)過反射鏡反射的延伸線平行于屏幕表面，等同 于攝像頭的光軸平行于顯示器面板的表面，但是卻大大降低了需要突出到面板103外面的部分的高度。
如果入圖2所示，反射鏡201通過一個轉(zhuǎn)軸203安裝在所述筆記本計算機的顯示 屏幕的邊框上，在使用觸摸功能時開啟反光鏡與面板成一個合適的角度，保證顯示器 面板103上觸摸物所反射的部分光線能夠通過反光鏡到達攝像頭的鏡頭即可。更進一 步，如果在所述邊框的面板上安裝所述反射鏡的位置，設置一個能夠容納所述反射鏡 的凹陷，當不使用觸摸功能或者合上筆記本計算機時，反光鏡被收起落在這個凹陷內(nèi)， 相當于反光鏡可收縮，這樣就能保持反光鏡的外表面與顯示器面板103周圍邊框的厚 度一致，使得在增加攝像頭和反光鏡組件后不改變筆記本計算機的鍵盤面板106以及 其他部分的結(jié)構(gòu)，保證了筆記本計算機不需要在體積和重量等其他方面做出額外的犧 牲。由于一般筆記本計算機顯示器的面板表面的保護膜材料的硬度較低，為防止觸摸 操作時可能的磨損或劃傷，還可以在面板103的外面再安裝一層保護玻璃板301。
在本發(fā)明中，圖像傳感器(攝像頭)組件可以使用的另外一種不可收縮的結(jié)構(gòu)， 如圖4、圖5所示。在圖4中，圖像傳感器(攝像頭)組件104由攝像頭和包含在筆記 本計算機屏幕邊框上的、中空的棱柱形狀的凸起401構(gòu)成；在這個凸起之內(nèi)安裝有反 光鏡501和透光窗口 502，如圖5所示。在圖5中，這個棱柱結(jié)構(gòu)的凸起的輪廓選用了 三棱柱的形狀，其中凸起上遠離所述顯示屏幕的一個側(cè)面內(nèi)表面是反射表面，即反光 鏡501;靠近所述屏幕的側(cè)面是透光窗口 502，第三個側(cè)面為凸起向邊框內(nèi)部的開口， 面對著圖像傳感器的鏡頭。使用這種結(jié)構(gòu)，反光鏡和透光窗口，以及筆記本計算機的 顯示器邊框成為一體化的結(jié)構(gòu)，大大增強了各個部分的強度，更適合移動使用。
但是如果采用這種結(jié)構(gòu)，反光鏡透光窗口將會凸出于顯示屏幕面板之外，這時為 了避免增加這個凸起部分的厚度同時也是為了保護這個凸起的結(jié)構(gòu)，就需要在所述筆 記本計算機機身101的鍵盤面板106上的角部，設置一個形狀與所述凸起相配合的凹 槽601，如圖6所示。這個凹槽的位置，與當顯示屏幕合上時與所述凸起在鍵盤面板上 的位置相對應，保證當筆記本計算機合上時，所述突起落入這個凹槽之中。當然，這 個凹槽需要完全容納下所述的凸起。
本發(fā)明裝置用于檢測觸摸物的原理是采用三角形定位的技術(shù)來實現(xiàn)的，已經(jīng)屬于 現(xiàn)有的成熟技術(shù)，具體技術(shù)方案可參見相關專利文獻，如前述號碼為US20060468956 的美國專利及其所引用的專利，在此不再詳細說明。
以上說明的是本發(fā)明在使用兩只攝像頭時的兩種比較好的具體實施方案，在這些 方案中，所述的兩個圖像傳感器，安裝在與顯示屏幕與筆記本計算機機身連接的轉(zhuǎn)軸相對的邊框的兩個角部。這種結(jié)構(gòu)有利于降低灰塵和一般自上而下的環(huán)境光的干擾。 但是本發(fā)明在實施時可以使用的技術(shù)方案不僅限于這兩種。比如將所述的攝像頭組件 安裝在與顯示屏幕與筆記本計算機機身連接的轉(zhuǎn)軸相臨的邊框的兩個角部(圖中未給 出)，或者其他某條邊框的兩端的角部，同樣能夠?qū)崿F(xiàn)對觸摸物的監(jiān)測定位。再比如使 用4只圖像傳感器，分別安裝在筆記本計算機顯示面板周圍的邊框的四個角部，雖然 增加了系統(tǒng)的復雜性，但是可以提高對觸摸物檢測定位的分辨率在整個屏幕上的均勻 度。因此，上述實施例無法窮盡在本技術(shù)方案基礎上的所有具體結(jié)構(gòu)，因此本發(fā)明的 保護范圍并不局限于上述的具體結(jié)構(gòu)方案。
權(quán)利要求1.用于筆記本計算機的觸摸檢測裝置，由安裝在筆記本電腦上的觸摸傳感器和顯示屏構(gòu)成，其特征在于所述觸摸傳感器是至少兩個安裝在顯示屏角部位置的圖像傳感器，其光軸或等同于光軸的延伸線平行于屏幕表面；所述圖像傳感器的視角能覆蓋整個顯示屏顯示區(qū)域的表面。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的觸摸檢測裝置，其特征在于所述每個圖像傳感器的前方都 安裝有一面反射鏡；所述反射鏡的反射面斜向面對著圖像傳感器的鏡頭和屏幕表面， 能夠?qū)⑵叫杏谄聊槐砻娴墓饩€反射到圖像傳感器的鏡頭內(nèi)；所述反射鏡安裝在所述 筆記本計算機的顯示屏幕的邊框上。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的觸摸檢測裝置，其特征在于所述反射鏡通過一個轉(zhuǎn)軸安裝 在所述筆記本計算機的顯示屏幕的邊框上。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的觸摸檢測裝置，其特征在于在所述邊框的面板上安裝所述反射鏡的位置，開設有一個能夠容納所述反射鏡的凹陷；并且這個凹陷的底部包含 有一個用于通過反射鏡到圖像傳感器鏡頭里的反射光線的開口。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的觸摸檢測裝置，其特征在于所述反射鏡包含在所述筆記本 計算機屏幕邊框上的一個中空的三棱柱形狀的凸起之內(nèi)，為所述邊框的一部分；所 述凸起上遠離所述顯示屏幕的一個側(cè)面內(nèi)表面是反射表面，靠近所述屏幕的側(cè)面是 透光窗口，第三個側(cè)面為凸起向邊框內(nèi)部的開口，面對著圖像傳感器的鏡頭。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的觸摸檢測裝置，其特征在于在所述筆記本計算機鍵盤的面 板上的角部，在當顯示屏幕合上時與所述凸起相對應的位置，開有一個形狀與所述 凸起相配合的凹槽。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的觸摸檢測裝置，其特征在于所述圖像傳感器是兩個，安裝 在與顯示屏幕與筆記本計算機機身連接的轉(zhuǎn)軸相對的邊框的兩個角部。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的觸摸檢測裝置，其特征在于所述圖像傳感器是兩個，安裝 在與顯示屏幕與筆記本計算機機身連接的轉(zhuǎn)軸相臨的邊框的兩個角部。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的觸摸檢測裝置，其特征在于所述圖像傳感器是四個，安裝 在筆記本計算機顯示屏幕邊框的四個角部。
專利摘要一種在筆記本計算機上使用圖像傳感器來構(gòu)建觸摸檢測裝置，由安裝在筆記本電腦上的觸摸傳感器和顯示屏構(gòu)成，其中所述觸摸傳感器是至少兩個安裝在顯示屏角部位置的圖像傳感器，其光軸或等同于光軸的延伸線平行于屏幕表面；所述圖像傳感器的視角能覆蓋整個顯示屏顯示區(qū)域的表面。在本實用新型中，將圖像傳感器厚度方向與筆記本計算機的顯示屏幕的厚度方向相一致，并在所述每個圖像傳感器的前方、顯示屏幕的邊框上都安裝一面反射鏡將平行于屏幕表面的光線反射到圖像傳感器的鏡頭內(nèi)，等同于攝像頭的光軸平行于顯示器面板的表面。本實用新型具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、體積小巧、適用性好的優(yōu)點，并且同樣的一套組件可以適用于多種尺寸的顯示屏幕。
文檔編號G06F3/041GK201163394SQ20082007922
公開日2008年12月10日 申請日期2008年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月6日
發(fā)明者劉建軍, 劉新斌, 葉新林 申請人:北京匯冠新技術(shù)有限公司