專利名稱：具有附接到框架的照相機(jī)的對象定位系統(tǒng)的制作方法
具有附接到框架的照相機(jī)的對象定位系統(tǒng)
背景技術(shù)：
“觸摸屏”是可以檢測并定位觸摸顯示屏的諸如手指之類的對象的顯示器。觸摸屏能力可以通過大量技術(shù)實(shí)現(xiàn)，包括電阻式的、表面聲波、電容式的、紅外、應(yīng)變計(jì)、漫射激光成像、光學(xué)成像、色散信號技術(shù)和聲學(xué)脈沖識別。觸摸屏允許用戶輸入而不需要諸如鼠標(biāo)或軌跡板之類的單獨(dú)的設(shè)備。與那些設(shè)備不同，觸摸屏使得用戶能夠在屏上與所顯示的內(nèi)容直接交互而不是間接地交互，在所述屏上顯示所述內(nèi)容。為了利用與制造非觸摸屏IXD顯示器相關(guān)的規(guī)模經(jīng)濟(jì)，通過向傳統(tǒng)的IXD顯示器添加觸摸屏附加物(add-on)來制造一些觸摸屏顯示器。例如，傳統(tǒng)的IXD屏可以被用包括在其拐角上安裝有照相機(jī)的玻璃板的組件所覆蓋。照相機(jī)對準(zhǔn)是關(guān)鍵的并且必須小心防止在制造期間和在使用期間在顯示屏和玻璃覆蓋物之間形成霧化。要求嚴(yán)格的容差以及凈室組裝線，并且這占據(jù)了觸摸屏顯示器的大部分成本。即使在制造期間進(jìn)行了小心的照相機(jī)對準(zhǔn)，當(dāng)玻璃在觸摸的壓力下變形時(shí)照相機(jī)的移動也可能損害功能。


作為結(jié)合以下附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述的結(jié)果，之后將更清楚地理解本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)以及其附加的特征和優(yōu)點(diǎn)，其中
圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的觸摸屏顯示器系統(tǒng)的示意性的透視圖。圖2是用在圖1的顯示器系統(tǒng)中的金屬框架觸摸屏組件的觸摸屏附加物的示意性的透視圖。圖3是圖2的附加物的右上角的詳細(xì)視圖，示出了用于照相機(jī)發(fā)光體 (camera-emitter)組件的殼體。圖4是圖2的觸摸屏附加物的右上角的示意性的剖面圖。圖5是圖2的觸摸屏附加物的右上角的示意性的剖面圖。圖6是本發(fā)明的第二實(shí)施例的觸摸屏附加物的右上角的示意性的剖面圖。圖7是本發(fā)明的第三實(shí)施例的觸摸屏附加物的右上角的示意性的剖面圖。圖8是本發(fā)明的第四實(shí)施例的觸摸屏附加物的右上角的示意性的剖面圖。圖9是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式這里描述的實(shí)施例提供一種預(yù)先附接有照相機(jī)發(fā)光體組件的金屬框架。不存在覆蓋顯示屏的玻璃面板；而是，顯示屏本身可以充當(dāng)觸摸表面。與基于玻璃的觸摸屏附加物相比，所得的觸摸屏附加物更輕并且需要更少的材料。更重要的是，顯示屏上方的區(qū)域沒有被覆蓋，因此不存在在制造期間或制造之后在顯示屏和覆蓋的玻璃板之間形成霧化的問題。此外，由于照相機(jī)組件附接到金屬框架，因此當(dāng)觸摸使得顯示器表面變形時(shí)它們也不會移位。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的顯示器系統(tǒng)APl在圖1示出。顯示器系統(tǒng)APl包括顯示器11和觸摸屏附加物13。顯示器11包括顯示器殼體15和用戶可以在其上觀看呈現(xiàn)圖像19 的顯示屏17。單獨(dú)在圖2中示出的觸摸屏附加物13包括矩形框架21，其定義矩形觀看孔徑23， 通過該觀看孔徑23用戶可以觀看顯示屏17及其呈現(xiàn)圖像19 (圖1)。觸摸屏附加物13不包括玻璃板，因此觀看孔徑23是“空的”。實(shí)施例提供其它形狀的框架和孔徑，但是因?yàn)榇蠖鄶?shù)LED顯示屏具有矩形性質(zhì)，所以觀看孔徑23也是矩形的以便與屏15同延?？蚣?1由剛性金屬(例如鋁)片形成?？蚣?1包括形成的特征，所述特征包括殼體25和邊框(bezel) 27，所述邊框圍繞觀看孔徑23的周界四的三個(gè)邊延伸?；厣?retroreflective)材料31 已經(jīng)應(yīng)用于邊框27的內(nèi)(面向孔徑23)側(cè)以使它回射。圖3更詳細(xì)地示出一個(gè)殼體25和部分邊框27。如圖4中對于一個(gè)殼體所示的，殼體25包圍照相機(jī)發(fā)光體組件33。照相機(jī)發(fā)光體組件33通過螺釘35附接到殼體25，以及因而附接到框架21。如圖4所示，組件33與顯示屏17齊平。但是，照相機(jī)發(fā)光體組件33除了通過在框架21通過膠37或其它粘合劑附接到顯示器11時(shí)它們到框架21的附接之外并不直接附接到顯示器11。因而，如果顯示屏 17由于觸摸而被壓下，照相機(jī)發(fā)光體組件33也不會隨它移動。殼體25在它們的與觀看孔徑23相對的側(cè)面上包括布線孔徑38，以允許導(dǎo)線離開殼體25，從而用于照相機(jī)發(fā)光體組件 33的功率和數(shù)據(jù)連接性。如圖5所示，螺紋螺釘35延伸通過殼體25以及因此框架21的無螺紋孔39，并且延伸到照相機(jī)發(fā)光體組件33的螺紋孔41中。其它的實(shí)施例提供將照相機(jī)發(fā)光體組件附接到殼體的其它手段。例如，圖6表示觸摸屏顯示器系統(tǒng)AP2，其中照相機(jī)發(fā)光體組件201使用螺釘205附接到框架203，螺釘205延伸通過照相機(jī)發(fā)光體組件201的無螺紋孔207并且延伸到框架203的螺紋孔211中。在圖7所示的觸摸屏顯示器系統(tǒng)AP3中，照相機(jī)發(fā)光體組件301使用膠305附接到框架303。在圖8所示的觸摸屏顯示器系統(tǒng)AP4中，本發(fā)明提供使用雙面膠帶405附接到框架403的照相機(jī)發(fā)光體組件401。圖5 - 8的照相機(jī)發(fā)光體組件33、201、301和401每個(gè)都包括照相機(jī)43和發(fā)光體 45。每個(gè)照相機(jī)43可以包括透鏡和陣列檢測器。該陣列可以是線性或二維的。每個(gè)發(fā)光體可以是紅外發(fā)光二極管(LED)。每個(gè)照相機(jī)可以包括可見光和紫外光過濾器以提高信噪比。在使用中，每個(gè)發(fā)光體45將頂光47從它的殼體25引導(dǎo)向邊框27的相對側(cè)，如圖1所示。這意味著框架21的至少一部分在照相機(jī)43的相應(yīng)視場49內(nèi)(圖4)。由于使得邊框27回射，因此從殼體25到達(dá)的頂光47被反射以產(chǎn)生反射的頂光51，其沿著朝向源殼體25的路徑被引導(dǎo)回去，如圖1所示。如果手指53或其它對象阻擋發(fā)射的光47和/或反射的光51，則每個(gè)照相機(jī)43 (圖4)將從它的視點(diǎn)將該手指的一維位置檢測為它的位置圖像中的暗帶。圖像處理電路或軟件可以組合來自于不同的照相機(jī)的位置圖像以確定對象相對于顯示屏15的二維位置。在可替換的實(shí)施例中，駐留于矩形框架的全部四個(gè)拐角處的四個(gè)照相機(jī)用來產(chǎn)生在多觸摸系統(tǒng)中使用的多個(gè)對象的位置。這里描述的技術(shù)提供一種方法ME1，流程如圖8所示。在步驟Si，形成剛性金屬片的框架。在金屬片中，例如在由該框架限定的觀看孔徑的相對頂部拐角或全部拐角處形成照相機(jī)發(fā)光體組件殼體。圍繞觀看孔徑的周界形成邊框。
在步驟S2，照相機(jī)發(fā)光體組件被附接到該框架。螺釘可以延伸通過照相機(jī)發(fā)光體組件或該框架中的無螺紋孔并且延伸到另一部件中的螺紋孔中。可替換地，照相機(jī)發(fā)光體組件可以使用膠或雙面膠帶附接到殼體，以及因而附接到該框架。此外，回射材料可以被應(yīng)用于邊框，以使其回射。步驟S21的結(jié)果是觸摸屏附加物組件。在步驟S3，觸摸屏附加物組件被附接到顯示器，例如使用膠37 (圖4)將附加物13 附接到IXD顯示器11。當(dāng)然，顯示器技術(shù)正在快速發(fā)展，并且本發(fā)明可以應(yīng)用于現(xiàn)有和未來的顯示器二者。在示出的實(shí)施例中，附加物組件可以粘到顯示器上。步驟S3的結(jié)果是觸摸屏顯示器。在步驟S4，在顯示器的顯示屏上呈現(xiàn)視頻或靜態(tài)的呈現(xiàn)圖像。呈現(xiàn)圖像可以例如由計(jì)算機(jī)提供。該計(jì)算機(jī)可以是單獨(dú)的實(shí)體。可替換地，顯示器系統(tǒng)可以是一體式計(jì)算機(jī)， 其中使用內(nèi)置到顯示器殼體的背部的計(jì)算機(jī)部件執(zhí)行數(shù)據(jù)和圖像處理。在步驟S5，用戶通過使得一個(gè)或多個(gè)對象(例如手指)與顯示屏接觸或與之充分接近以使得該對象阻止發(fā)射和/或反射的光被照相機(jī)檢測到來控制呈現(xiàn)圖像?？梢苑治?來自于多個(gè)照相機(jī)的)所得的圖像以確定對象位置和姿勢。此解釋可以例如由操作系統(tǒng)或應(yīng)用程序用來控制呈現(xiàn)圖像。這里，“成像系統(tǒng)”是產(chǎn)生、捕獲和/或顯示圖像的系統(tǒng)?！皩ο蠖ㄎ幌到y(tǒng)”是定位給定區(qū)域或體積(諸如框架內(nèi)靠近顯示屏的體積)內(nèi)的對象的系統(tǒng)(諸如觸摸屏附加物13)。 “框架”用于在視覺上區(qū)分由該框架限定且圍繞的孔徑限定的觀看區(qū)域。典型的框架通常是平坦且矩形的并且具有矩形的觀看孔徑。但是，框架和它們的孔徑可以具有各種二維形狀， 包括沒有拐角的圓形、卵形、橢圓形，以及任何多邊形形狀?！斑吙颉蓖ǔＪ菍讖交虬疾蹌澖绲牡蛯捀弑鹊谋凇Ｔ谀壳暗那闆r下，邊框通常與框架的主體正交地延伸，不過邊框也可以以其它角度延伸。“回射，，是沿著光來自的方向向回反射光的材料或表面的性質(zhì)。反射鏡僅僅對于正交于該反射鏡到達(dá)的光具有此性質(zhì)?；厣洳牧匣虮砻鎸τ谝欢ǚ秶姆钦坏娜肷浣蔷哂写诵再|(zhì)。“周界”是封閉的外邊界。在目前的情況下，由該框架限定的孔徑的周界作為回射邊框的位置被關(guān)注?！罢障鄼C(jī)”是捕獲一、二、或更多空間維度的圖像的設(shè)備；這里討論的照相機(jī)是“攝像機(jī)”，因?yàn)樗鼈兛梢援a(chǎn)生表示在時(shí)間維度上的運(yùn)動的一系列圖像。典型的照相機(jī)包括陣列傳感器，其具有線性或二維陣列的檢測器，例如CCD或CMOS傳感器。照相機(jī)通常也將包括用于將輸入的光聚焦到傳感器上的透鏡或透鏡組件?！皥D像”是亮度以及在一些情況下顏色的圖案。在目前的情況下，光源基本上是單色的，因此圖像是亮度的一維或二維的空間分布。靜態(tài)圖像可用于檢測對象的位置，而移動圖像可用于檢測姿勢。“光”這里涵蓋可見光、紫外光和紅外光。“發(fā)光體”是發(fā)射光的設(shè)備。例如，紅外LED可以充當(dāng)發(fā)光體。在示出的實(shí)施例中， 發(fā)光體朝著回射邊框發(fā)射紅外光。照相機(jī)發(fā)光體組件包括照相機(jī)和發(fā)光體二者。在示出的實(shí)施例中，發(fā)光體朝著回射邊框引導(dǎo)光，回射邊框朝著幾乎處于相同位置的照相機(jī)將入射光反射回去。位于框架孔徑中的對象可以阻止發(fā)射的光到達(dá)邊框以及阻止反射的光回到照相機(jī)。這導(dǎo)致空間光分布形式的圖像(靜態(tài)圖像)或空間和時(shí)間光分布形式的圖像(視頻圖像)，可以對它們進(jìn)行分析以定位對象或識別姿勢?！案浇印边@里意味著直接固定。如果A被固定到B且1)A與B接觸，或2)A和B都與用于將A固定到B的粘合材料(膠或雙面膠帶)接觸，則對象A附接到對象B。A “剛性耦合”到B是指A的位置相對于B是固定的。A可以剛性耦合到B而不附接到B，例如在它們都附接到插入結(jié)構(gòu)構(gòu)件的情況下。例如，一旦本發(fā)明的框架附接到顯示器，照相機(jī)組件就剛性耦合到該顯示器，因?yàn)槎叨几浇拥角夜潭ǖ皆摽蚣?。但是，照相機(jī)發(fā)光體組件不附接到
顯不器。“顯示屏”是其上呈現(xiàn)圖像的顯示器的一部分。顯示器是包括顯示屏的設(shè)備。顯示器可以具有附加功能，諸如從集成的揚(yáng)聲器輸出的聲音或用于接通和關(guān)斷電源的開關(guān)?！巴印币馑际撬鼈冊诳臻g中的正交投影基本上是重合的。在這個(gè)上下文中，為了給“基本上” 賦一個(gè)值，每個(gè)投影的至少90%應(yīng)該與另一個(gè)投影相交。如果顯示器和孔徑的正交投影重疊，則它們被“對準(zhǔn)”?！坝|摸屏”是指檢測和定位正在觸摸顯示屏或覆蓋顯示屏的窗口的對象的顯示器及用于其的附加物。觸摸屏不需要依靠觸摸來觸發(fā)檢測，并且可以不需要實(shí)際的觸摸；由于該原因，本發(fā)明可以被認(rèn)為是針對“對象定位系統(tǒng)”。根據(jù)本發(fā)明的觸摸屏或?qū)ο蠖ㄎ幌到y(tǒng)提供了檢測鄰近于顯示屏但不觸摸顯示屏的對象。為了解釋的目的，已經(jīng)參考特定的實(shí)施例描述了以上說明。但是，說明性的討論不意欲是窮舉的或?qū)⒈景l(fā)明限制到公開的精確形式。鑒于公開的教導(dǎo)，許多修改和變化是可能的。選擇和描述實(shí)施例以便最佳地解釋本發(fā)明的原理和它的實(shí)際應(yīng)用，從而使得本領(lǐng)域其他技術(shù)人員能夠最佳地利用本發(fā)明和具有適合于預(yù)期的特定使用的各種修改的各種實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種對象定位系統(tǒng)，包括框架，其限定具有周界的孔徑，所述框架在所述周界的至少大部分周圍具有回射邊框；和多個(gè)照相機(jī)，其直接附接到所述框架。
2.如權(quán)利要求1所述的對象定位系統(tǒng)，還包括照相機(jī)發(fā)光體組件，所述照相機(jī)發(fā)光體組件的每一個(gè)包括所述照相機(jī)中的至少一個(gè)。
3.如權(quán)利要求2所述的對象定位系統(tǒng)，其中所述框架具有拐角并且所述照相機(jī)發(fā)光體組件位于所述拐角中的至少兩個(gè)處。
4.如權(quán)利要求2所述的對象定位系統(tǒng)，還包括顯示器，所述顯示器具有顯示屏，所述框架附接到所述顯示器以使得所述孔徑基本上與所述顯示屏同延。
5.如權(quán)利要求4所述的對象定位系統(tǒng)，其中所述照相機(jī)發(fā)光體組件通過所述框架剛性連接到所述顯示器并且不直接附接到所述顯示器。
6.如權(quán)利要求5所述的對象定位系統(tǒng)，其中所述照相機(jī)發(fā)光體組件與所述顯示屏齊平。
7.如權(quán)利要求3所述的對象定位系統(tǒng)，其中所述照相機(jī)發(fā)光體組件被利用螺釘附接到所述框架。
8.如權(quán)利要求7所述的對象定位系統(tǒng)，其中所述照相機(jī)具有無螺紋孔，并且所述框架具有螺紋孔，所述螺釘穿過所述無螺紋孔并且穿到所述螺紋孔中。
9.如權(quán)利要求7所述的對象定位系統(tǒng)，其中所述照相機(jī)發(fā)光體組件具有螺紋孔，并且所述框架具有無螺紋孔，所述螺釘穿過所述無螺紋孔并且穿到所述螺紋孔中。
10.如權(quán)利要求7所述的對象定位系統(tǒng)，其中所述照相機(jī)發(fā)光體組件被利用接觸所述照相機(jī)和所述框架的膠附接到所述框架。
11.一種方法，包括形成限定具有周界的孔徑的框架和在所述周界的至少大部分周圍的邊框；以及將照相機(jī)發(fā)光體組件附接到所述框架并且將回射材料應(yīng)用于所述邊框。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，還包括，在將所述組件附接到所述框架之后，將所述框架附接到具有顯示屏的顯示器以使得用所述顯示屏照亮所述孔徑。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，還包括，在將所述框架附接到所述顯示器之后，在所述顯示器上呈現(xiàn)圖像。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，還包括，通過選擇性地阻止由所述照相機(jī)發(fā)光體組件朝著所述邊框發(fā)射的光被所述照相機(jī)發(fā)光體組件檢測到來控制所述圖像。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中所述光是紅外光。
全文摘要
成像系統(tǒng)包括具有回射邊框的框架和直接附接到該框架的照相機(jī)。
文檔編號G06F1/16GK102203694SQ200880131790
公開日2011年9月28日 申請日期2008年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月30日
發(fā)明者J·J·布里登, J·P·麥卡錫, K·H·金 申請人:惠普開發(fā)有限公司