[发明专利]一种用于触摸屏的图像传感装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于红外触摸屏的图像捕获和传感装置，属于光学和摄像技术领 域，尤其是用于触摸屏、电子白板的使用图像传感器定位的摄像技术领域。

背景技术

现有用于计算机的触摸屏有多种结构，其中使用光电技术的触摸屏包含有使用红 外发射和接收管的红外触摸屏和使用摄像头实现触摸物位置检测的摄像头触摸屏两 种。红外触摸屏具有原理简单的优点，但是因为使用了大量的红外元件，因此设计生 产和安装调试都比较复杂，导致生产成本较高，并且因为红外发射管老化等原因导致 使用寿命不够长，还有物理分辨率较低等问题。关于红外触摸屏的技术原理和方案， 可参考如号码3,764,813、3,860,754、3,775,560和6,429,857的美国专利和号码为 0012462.4的中国专利申请等专利文献。使用图像传感器(摄像头)的触摸屏具有硬 件集成度高、总体结构简单、生产成本较低的优点，但是现有技术都最少需要使用2 只摄像头才能构成一个用于触摸屏的图像检测系统，因此一般需要使用两套用于图像 处理的微型计算机系统，而且两套图像传感部件(摄像头)需要占用较大的安装空间， 对于一些体积较小的设备安装较为困难。这种技术的工作原理和技术方案见号码为 DE20016024549的德国专利等专利文献。

发明内容

本发明的目的，就是针对现有使用光电技术的计算机触摸屏的缺陷，公开了一种 使用最少的图像传感器、能够降低计算机触摸屏的硬件成本并减小图像传感捕获部分 所占用的安装空间的计算机触摸屏的结构方案。

本发明的用于触摸屏的图像传感装置，包含有由图像传感芯片和光学成像系统构 成的图像传感器，以及用于控制图像传感器工作和处理图像传感器接收到的信号的控 制处理单元，安装在被检测的屏幕的边缘。在本发明中，所述光学成像系统至少有两 路，包含至少两个由凸凹透镜构成的镜头，所述两个镜头的物镜互相分离，并且面向 所述屏幕；所述的图像传感芯片有一片，所述至少两路光学成像系统的成像，都投射 在所述图像传感芯片的表面上。

从理论上来讲，只要有在本发明的光学成像系统中包含有两条光通路，就能实现 本发明的目的。因为通过两条光通道同时获取触摸物的图像信息，就可以利用立体摄 像的技术得到触摸物在空间的位置，因此下面仅以两路光通道为例来说明本发明的技 术方案。

本发明包含有两类可行的具体结构。一类结构是至少两路光学通道分时共用一片 图像传感芯片。对于这种结构，需要在所述的至少两路光学成像系统的光路上，都分 别按专有一个电子快门；所述电子快门被所述控制处理单元控制、驱动而以互锁的方 式轮流开启关闭。使用这类方案的一种基本结构是：在所述的两路光学成像系统的光 路上，安装有一面反射镜和一面半反射/透射镜，反射镜的反射面与反射/透射镜的反射 面相对安装；所述两路光学成像系统中的一路，其光路通过所述反射镜反射面和反射/ 透射镜的反射面，通过该光路的光线，被两次反射后，到达所述图像传感芯片的表面； 在所述的两路光学成像系统的另一路，其光路通过所述反射/透射镜的透射面，通过该 光路的光线通过所述反射/透射镜，到达所述图像传感芯片的表面。进一步，为了得到 尽可能大的有效视场以覆盖面积较大的显示屏幕，还可以在所述至少两路光学成像系 统的光路中，使用另外用于改变光线传播方向的反射镜，以拉开两个镜头之间的距离 并调整所述镜头之间的夹角。

另一类结构是两路光学通道分区共用一片图像传感芯片，所述图像传感芯片被划 分为两个图像传感的区域，所述两路光学成像系统的成像，分别映射在这两个区域上。 但是更一般的结构，则是在所述图像传感芯片的两个区域的前方，分别安装有两面反 射镜；以达到通过所述两条光路中的镜头的光线被所述两个反射镜反射后，分别映射 在这两个区域上。

无论是第一类还是第二类的基本结构，本发明都可以使用如下的技术方案：所述 两条光路中的每一条都包含有两个镜头；其中的第一个镜头安装在所述被检测屏幕的 边缘，最好是相邻的两个角上，其成像位置安装一块成像屏；第二个镜头的物镜面对 着第一个镜头的成像屏。在这里，根据一般的光学理论，所述的两个镜头中，第一个 镜头最好是广角镜头，第二个是镜头是长焦镜头。这样就可以利用广角镜头来得到很 大的检测视场，再用长焦镜头的望远能力来捕捉广角镜头在成像屏的图像。