[发明专利]一种用于使用摄像头的屏幕输入设备的光路结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种光路结构，属于计算机人机交互设备的结构设计技术领域，特别是用于采用图像处理技术构建的交互式触摸屏和电子白板的光学设计技术领域。

背景技术

用于电脑操作、信息查询、自助服务以及教学、会议系统的计算机屏幕输入设备——计算机触摸屏和交互式电子白板，已经越来越被广泛地应用，其中使用图像处理技术构建的计算机触摸屏和交互式电子白板也开始被应用。本发明中涉及的交互式电子白板可以看作一种尺寸放大的触摸屏，包括使用不发光的手指、白板笔等物体作为触摸物和使用可发光的专用笔这两种基本结构，故下面为叙述方便统称为触摸屏。这种技术中的一种，是使用至少两只安装在被检测屏幕或电子白板的相邻的角部的图像传感器(一般使用CMOS结构的摄像头，本文中为叙述方便，下面简称为摄像头)来实现对整个触摸屏表面触摸物的检测，如号码为DE20016024549的德国专利所公开的技术内容。但是因为在这种技术中，摄像头安装在显示屏幕的表面上，因为摄像头本身有一定的长宽高尺寸，并且摄像头的光轴也与摄像头外壳的边缘之间也有一定的尺寸，所以不仅用于安装或保护摄像头的外壳与显示屏幕表面之间将会有一个较大的空隙，不便于安装和美观，而且在停止触摸尤其是书写时的断笔操作时，要求触摸物与显示表面之间有一个较大的抬起高度，否则将会造成误操作，给使用造成很大不便。

号码为200720104194.5的中国专利公开了一种使用反光镜改变检测光线的方向的光路技术方案，部分解决了这个问题。但是同样由于摄像头本身从镜头表面到CMOS靶面底部的封装外壳，也有一定的高度，并且摄像头的光轴垂直于显示屏幕的表面，再加上保护玻璃板等的厚度，因此这个技术方案对于现在日益向轻薄方向发展的LCD平板显示器而言，常常会导致整个触摸屏的厚度增加。

发明内容

本发明的目的，就是针对使用摄像头构建的计算机触摸屏的光路结构的缺点，公开了一种，提供了一种新型的光路结构。

为实现本发明的目的，本发明包含有安装在显示器表面的透明保护板和安装在透明保护板边缘侧面的摄像头，在所述透明保护板的边缘与所述摄像头之间，安装有一个光线入射面和出射面均为平面的平板透镜；所述平板透镜的光线入射面安装在透明保护板的上表面之上，并与所述上表面成一向屏幕边缘方向倾斜的倾角；所述平板透镜的光线射出面，位于所述摄像头镜头的前面，并至少有一部分延伸到所述透明保护板的上表面的下方。

进一步的结构方案，所述平板透镜由透明保护板和附加透镜构成；所述附加透镜，使用光学粘接剂包围式安装在所述透明保护板的上表面和侧面之间的棱上，包含有一个所述的光线入射面和一个光线出射面。或者，所述附加透镜使用光学粘接剂安装在透明保护板边缘的上表面，包含有一个所述的光线入射面；而所述透明保护板的侧面构成了所述的光线出射面。在这类结构方案中，可以使用对检测光线具有相同的折射率的光学材料制造所述的附加透镜和透明保护板。

更进一步，在上述结构方案中，一般只需要将入射光线从透明保护板的上表面之上平移到上表面之下，因此所述平板透镜的光线入射面平行于光线出射面。

更进一步，在上述结构方案中，一般都使用红外线作为触摸物的检测光线，所以所述平板透镜或附加透镜，可以使用对红外光线透明而可以阻挡可见光的光学材料制造。

发明的益处：由于采用了上述技术方案，所以本发明的光路系统能够将透明保护板表面的光线折射到透明保护板边缘的侧面，可以将摄像头与保护透明板几乎安装在同一平面，摄像头不再单独占用触摸屏的厚度尺寸，因此在低成本的条件下，特别适用于安装在现在日益向轻薄方向发展的LCD平板显示器上的触摸屏以及电子白板。

附图说明

图1：本发明光路结构的原理和一种基本结构及光路路径的示意图；

图2：本发明光路结构在透明保护板角部安装的基本结构示意图；

图3：本发明光路结构的第二种具体结构的示意图；

图4：本发明光路结构的第三种具体结构的示意图。

图中，101是透明保护板，102是平板透镜，103是透明保护板的上表面，104是透明保护板的下表面，105是平板透镜的光入射面，106是平板透镜的光出射面，107是摄像头组件，108是一条入射光线，109是平板透镜内的折射光线，110是一条出射光线。

201是透明保护板下方的显示屏幕，301是包围结构的附加透镜，401是表帖结构的附加透镜。点划线N为垂直于检测光线入射面的法线。

具体实施例