[发明专利]用于摄像式多点触摸屏的照明装置

说明书

技术领域

本发明涉及多点触摸屏照明技术，具体涉及一种用于摄像式多点触摸屏的照明装置。

背景技术

传统的摄像式触摸屏定位装置，基本原理是通过有源的发光笔作为照明装置在屏幕上产生图像点，由摄像头获取图像点的图像后送到数字信号处理器(DSP)中进行处理，最后对图像进行分析，计算出目标图像在屏幕上的位置坐标，如公开号为CN1632736A和CN1281209A的中国专利。采用这种方案的触摸屏定位装置，需要使用专用的发光笔作为图像信号的产生设备，摄像头直接拍摄发光笔在屏幕上的点亮情况作为目标图像来获得触摸点的坐标，系统不需要另外考虑拍摄画面的照明问题就可以较容易地获得目标图像。但是，由于这种方案需要使用有源的发光笔，因此需要经常更换电池或充电，实际使用中极为不便，尤其在使用摄像头的多点触摸屏中，需要使用多只发光笔来产生不同的图像点，单独一人操作多只发光笔难度较大，极大地限制了多点触摸的灵活性与便利性。

为了改善使用有源发光笔所存在的不足，人们对摄像式多点触摸的照明方案进行了改进，逐步抛弃了使用有源发光笔作为图像信号产生设备的照明方案，倾向于使用手指或其他物体作为触摸物直接在屏幕上进行触摸操作，由于手指或触摸物体自身不发光，摄像头难以获得高质量的目标图像，在这种情况下，通常使用照明光源作为照明装置来照亮触摸物，让摄像头获得较好的目标图像。在这种方案中，照明光源的优劣很大程度上决定了摄像头拍摄图像的好坏，直接影响多点触摸的效果。如果直接将现有的照明灯具安装在屏幕后方，那么屏幕上将出现中间亮度远高于边缘亮度的现象，即所谓“光斑”现象。

为解决这一问题，现有的照明方案采用在屏幕前增加一层较厚的高透明材料，在该高透明材料的侧面将光源引入，利用全反射原理来获得比较均匀的照明效果，如申请号为CN200820092324.2，公开号为CN201191355的中国专利。这种照明方案在小尺寸显示屏上可以获得较好的效果，但是，当用在大尺寸触摸屏特别是60″以上的触摸屏时，照明的均匀性会变差，出现亮暗不均的现象，依然会出现较严重的“光斑”现象，摄像头仍难以获得较好的目标图像，而且，在屏幕前增加的高透明材料由于要追求更高精度的全反射效果，安装难度较高，结构复杂。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种结构简单、照明均匀性好的用于摄像式多点触摸屏的照明装置。

本发明的目的通过下述技术方案实现：用于摄像式多点触摸屏的照明装置，包括屏幕、摄像头、投影机和数字信号处理器，还包括2个以上灯组，各灯组按照发射光相对于屏幕的倾斜度大于0度且小于180度方式，并以离屏幕不超过拟投影的距离安装在屏幕的侧面，各灯组发出的光倾斜入射到屏幕上并形成各自的照明区域，所有灯组在屏幕上的总照明区域能覆盖整个屏幕，而且，各灯组在屏幕上的照明区域部分重叠。这样，各灯组安装在屏幕侧面，就不会影响投影显示光路；各灯组发射光倾斜入射到屏幕，而灯组照射到屏幕的光亮度随着光传输距离不同而不同，也即距离灯组较近的地方亮度较高，距离灯组较远的地方，亮度较低，由于各灯组在屏幕上的照明区域部分重叠，单个灯组照明亮度较低的照明区域会因为其余多个灯组的叠加照明而使亮度得到加强，从而弥补由于距离较远造成的亮度减弱，使整个屏幕的照明区域趋于均匀，提高摄像头获取高质量图像的能力。

优选的，所述各灯组以离屏幕不超过拟投影的距离安装在屏幕的侧面，该距离具体是根据屏幕显示面积的大小和灯组的照明范围大小来确定。

优选的，为了更好地提高整个屏幕的照明区域的均匀性，可以通过提高各灯组在屏幕上的照明区域的均匀性来实现，具体的优选方案是：所述灯组由1个以上的点状光源或线状光源依据各光源自身发散角度的大小以一定的角度和间距排列组成，光源的发散角度大时，排列的角度和间距就相应增大。

作为提高各灯组在屏幕上照明区域的均匀性的优选技术方案，所述灯组所用的光源按照各光源自身发散角度呈放射状排列。具体的优选方案是：所排列放射线的角度满足偏转角度不大于各光源自身发散角度的一半，间距满足关系式A≤Ltanθ，其中，A表示同一放射线方向上相邻光源的径向距离，L表示光源距离实际屏幕实际投射点的距离，θ表示光源发散角度的一半。采用这种放射状排列，可以使各灯组发出的光能够在屏幕上形成一个较均匀的照明区域。

各个灯组所采用光源的类型、发散角度可以相同，也可以不同，可以根据需要灵活搭配选择。