CN104375698A - 一种触控设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种触控设备，包括至少一个位置传感器和与所述至少一个位置传感器连接的控制器；所述位置传感器设置在所述触控设备屏幕的非显示区域，用于感应其上方的空中触控操作；所述控制器用于根据所述空中触控操作得到空中触控信息，进而根据所述空中触控信息进行操作。通过上述方式，本发明能够使得触摸介质不需要触碰屏幕即可实现触控操作，从而使得触控操作便捷快速，且能够提高产品的娱乐性。

Description

一种触控设备

技术领域

本发明涉及触控技术领域，特别是涉及一种触控设备。

背景技术

与传统的鼠标、键盘操作方式相比，现有手指直接触摸屏幕的触控操作方式具有操作简单直观、娱乐性强等优点，触控技术目前已广泛应用于各种电子产品，使得越来越多的电子产品都具有触摸屏功能，例如具有触摸屏的智能手机、MP3、数码相机、取款机、GPS导航仪、展示用的商业显示屏等。触摸屏是一种简单、方便、自然的人机交互方式，只需通过手指或触摸笔等触摸介质触碰屏幕上显示的图形文字即可实现对主机的操作，人机交互直截了当，大大降低了对产品操作的门槛。

现有技术中，在对具有触摸屏功能的产品进行操作时，例如在操作具有触摸屏的智能手机时，通常都是通过手指直接触碰手机屏幕上的图形文字，从而手机根据手指在屏幕上的位置实现相应操作，即手指需与手机屏幕接触才能够实现触摸操作，并且通常要求手指接触屏幕的地方较为干净，以保证触摸的灵敏性，且当用户在洗涤或忙于其他工作时，要操作手机往往较为麻烦，例如需要先将手指擦干，或者需要放下手中工作走近手机后才能进行触控操作。如此一来极不方便用户使用，且降低触控操作的娱乐性。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种触控设备，能够使得触摸介质不需要触碰屏幕即可实现触控操作，使得触控操作便捷快速，且能够提高产品的娱乐性。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种触控设备，包括至少一个位置传感器和与所述至少一个位置传感器连接的控制器；所述位置传感器设置在所述触控设备屏幕的非显示区域，用于感应其上方的空中触控操作；所述控制器用于根据所述空中触控操作得到空中触控信息，进而根据所述空中触控信息进行操作。

其中，所述至少一个位置传感器具体用于获取在触控设备屏幕上方的触控点相对位置传感器本身的感应坐标系的感应坐标值；所述控制器用于在仅读取到一个位置传感器获取的感应坐标值时，根据读取到的所述感应坐标值计算得到所述触控点相对所述触控设备屏幕的屏幕坐标系的屏幕坐标值，以及用于在读取到至少两个位置传感器分别获取的感应坐标值时，按照所述至少两个位置传感器的优先级别选取预定级别的位置传感器所获取的感应坐标值，并根据所述预定级别的位置传感器所获取的感应坐标值计算得到所述触控点相对所述触控设备屏幕的屏幕坐标系的屏幕坐标值；所述控制器还用于根据作为所述空中触控信息的所述屏幕坐标值进行操作。

其中，所述感应坐标值为所述触控点在与所述触控设备屏幕平行的平面中的坐标值，所述控制器具体用于根据读取到的所述感应坐标值所对应的位置传感器的感应坐标系和触控设备屏幕的屏幕坐标系之间的映射关系，将所述读取到的感应坐标值转换为所述触控点相对所述触控设备屏幕的屏幕坐标系的屏幕坐标值。

其中，部分所述位置传感器位于所述触控设备屏幕上边的非显示区域，其余部分所述位置传感器位于所述触控设备屏幕下边的非显示区域。

其中，部分所述位置传感器位于所述触控设备屏幕左边的非显示区域，其余部分所述位置传感器位于所述触控设备屏幕右边的非显示区域。

其中，部分所述位置传感器位于所述触控设备屏幕左边的非显示区域，其余部分所述位置传感器位于所述触控设备屏幕下边的非显示区域。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种触控设备，包括至少一个位置传感器和与所述至少一个位置传感器连接的控制器；所述位置传感器设置在所述触控设备屏幕的非显示区域，用于感应其上方的空中触控操作；所述控制器用于根据所述空中触控操作得到空中触控信息，进而根据所述空中触控信息进行操作；其中一个所述位置传感器为触控设备的前置摄像头。

其中，部分所述位置传感器位于所述触控设备屏幕上边的非显示区域，其余部分所述位置传感器位于所述触控设备屏幕下边的非显示区域。

其中，部分所述位置传感器位于所述触控设备屏幕左边的非显示区域，其余部分所述位置传感器位于所述触控设备屏幕右边的非显示区域。

其中，部分所述位置传感器位于所述触控设备屏幕左边的非显示区域，其余部分所述位置传感器位于所述触控设备屏幕下边的非显示区域。

本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明的触控设备中，通过位置传感器感应其上方的空中触控操作，从而控制器根据空中触控操作得到空中触控信息，并根据该空中触控信息进行操作，如此一来用户在对操作设备进行操作时，不需要直接触碰操作设备，只需在位置传感器的感应范围内进行空中触控操作，由此当位置传感器感应到空中触控操作时即可得到触发触控设备进行操作的触控信息，从而实现对触控设备的操作，与现有的直接触碰操作设备的操作方式相比，更方便快捷，且使得操作的娱乐性更强，具有更好的用户体验。此外，通过将位置传感器集成于触控设备中，不需要额外设置触控装置，由此可降低生产成本，且方便用户携带。

附图说明

图1是本发明触控设备一实施方式的结构示意图；

图2是本发明触控设备另一实施方式的结构示意图；

图3是本发明触控设备又一实施方式中，感应坐标系和屏幕坐标系的位置关系的示意图；

图4是本发明触控设备又一实施方式中，感应坐标系和屏幕坐标系的位置关系的示意图；

图5是本发明触控设备又一实施方式的结构示意图；

图6是本发明触控设备又一实施方式的结构示意图；

图7是本发明触控设备又一实施方式的结构示意图；

图8是本发明触控设备又一实施方式的结构示意图；

图9是本发明触控设备又一实施方式的结构示意图。

具体实施方式

本发明主要用于实现具有触摸屏功能的触控设备例如移动触控设备(如平板电脑、智能手机等)、台式电脑、笔记本电脑或信息展示屏等的空中触控，即不需要触碰触控设备的触摸屏即可实现对触控设备的操作。

下面将结合附图和实施方式对本发明进行详细说明。

参阅图1，本发明触控***一实施方式中，触控设备10具有非显示区域101和显示区域103，优选地，触控设备10为智能手机或平板电脑。其中，触控设备10包括位置传感器102和与位置传感器102连接的控制器104。控制器104相当于触控设备10的CPU，设置在触控设备10的机身中。

本实施方式中，位置传感器102设置在屏幕的非显示区域101，用于感应其上方的空中触控操作。控制器104用于根据空中触控操作得到空中触控信息，进而根据空中触控信息进行操作。

其中，空中触控操作是指在触控设备10之外进行空中的操作，进而实现对触控设备10本身的操作，这种情况下触控设备10无需集成传统的触摸屏，仅需要具备单纯显示功能的屏幕即可。当然，操作设备也可以是其他的具有触摸屏功能的电子设备，例如具有触摸屏功能的商业广告屏、MP3、或者台式电脑等。在对具有触摸屏功能的操作设备进行操作时，传统的操作方法通常是通过触摸介质如手指或触摸笔触碰触摸屏上显示的图形文字，操作设备通过识别触摸点的位置来获取触控信息，以根据触控信息执行相应的操作，例如在识别到触摸点的位置为浏览器图标所在的位置，则执行打开浏览器的操作。与传统的操作方法不同的是，本发明实施方式中，在触控设备10屏幕的非显示区域101设置有位置传感器102，从而可以通过位置传感器102感应屏幕上方触控操作，此时触摸介质如手指或触摸笔不需要触碰触控设备10的屏幕，而是可以放置在触控设备10之外，比如屏幕上方一定的距离，该距离不应超过位置传感器102的最大感应距离，由此位置传感器102可感应到触摸介质在空中的触控操作，控制器104根据该空中触控信息进行操作，由此通过位置传感器102的作用，不需要用户触碰触控设备10即可实现对触控设备10的操作，使得操作更方便快捷，提高操作的趣味性，具有更好的用户体验。

在同时具备触摸屏功能以及本发明空中触控功能的电子设备实施方式中，两种触控功能可以启用其中一种而禁止另外一种，也可以同时启用两种。

当然，触控设备10也不限于是具有触摸屏功能设备，还可以是其他的不具有触摸屏功能的设备，只要能够识别空中触控信息，并可根据空中触控信息进行相应操作即可。

本实施方式中，位置传感器102的数量为四个，分别是第一位置传感器102-1、第二位置传感器102-2、第三位置传感器102-3以及第四位置传感器102-4。

其中，四个位置传感器102分别设置在屏幕的四个角落的位置，如图1所示，第一位置传感器102-1位于屏幕的左上角，第二位置传感器102-2位于屏幕的右上角，第三位置传感器102-3位于屏幕的左下角，第四位置传感器102-4位于屏幕的右下角。四个位置传感器102对称分布在显示区域的周围，可以使得触控设备10更美观。

当然，在其他实施方式中，如图2所示，四个位置传感器102也可以是设置在非显示区域101的其他位置，例如第一位置传感器102-1和第四位置传感器102-4可以位于左边的非显示区域101，且以触控设备10屏幕的横向中心线为对称轴对称分布；第二位置传感器102-2和第三位置传感器102-3位于触控设备10右边的非显示区域101，且以触控设备10屏幕的横向中心线为对称轴对称分布；位于不同边的相对两个位置传感器102以触控设备10屏幕的竖向中心线为对称轴对称分布，由此可使得触控***更美观。

其中，如图1所示，图中四个虚线部分的区域分别表示每个位置传感器102的感应范围，每个位置传感器102的感应范围至少覆盖四分之一触控设备10，如第一位置传感器102-1的感应范围覆盖触控设备10的左上区，第二位置传感器102-2的感应范围覆盖触控设备10的右上区，第三位置传感器102-3的感应范围覆盖触控设备10的右下区，第四位置传感器102-4的感应范围覆盖触控设备10的左下区。通过设置每个位置传感器102在非显示区域101的位置，可使得整个触控设备10屏幕均处在位置传感器102的感应范围内。当用户通过手指对触控设备10进行空中触控操作时，通常是在触控设备10所在感应区域进行操作，而触控设备10处于位置传感器102的感应范围内，因此可以保证位置传感器102能够感应到用户的空中触控操作。

其中，本实施方式的空中触控信息是指触控点相对触控设备10屏幕的屏幕坐标系的屏幕坐标值。对于触摸屏而言，触摸功能通常是通过获取触摸介质在触摸屏上的触碰点在屏幕上的坐标值来实现，而本实施方式中，由于用户手指并不触碰触控设备10的屏幕，而是以空中触控方式进行操作，即手指是在空中执行触控操作，通过位置传感器12感应空中触控动作来得到手指的触控点相对屏幕坐标系的屏幕坐标值，进而得到空中触控信息。

四个位置传感器102具体用于获取在触控设备10屏幕上方的触控点相对位置传感器102本身的感应坐标系的感应坐标值，该感应坐标值为触控点在与触控设备10屏幕平行的平面中的坐标值。

其中，位置传感器102为具有传感器功能和摄像功能的传感器，其包括摄像头和红外传感器，红外传感器用于实时检测在屏幕上方是否存在触摸介质如用户的手指，摄像头在红外传感器检测到屏幕上方存在触摸介质时即进行摄像以得到关于触摸介质的图像，由此可对触摸介质的图像进行分析，以获取触摸介质的触控点在图像中的坐标值，进而得到触控点相对位置传感器102的感应坐标系的感应坐标值。例如，当触摸介质为手指时，触控点通常为手指的指尖区域，因此可预设表征手指的指尖区域的特征信息，在得到关于手指的图像后通过对图像进行分析，以寻找与预设的指尖区域的特征信息相吻合的图像信息，该图像信息对应的图像部分在整个图像画面中的位置即是触控点在图像中的位置，由此可确定触控点，进而可得到触控点在图像中的坐标值。

其中，每个位置传感器102都有其本身的感应坐标系，每个位置传感器102的感应坐标系的参考点可能都不相同，因此每个位置传感器102所获取的感应坐标值是相对该位置传感器102本身的感应坐标系而言。

控制器104用于循环读取位置传感器102所获取的感应坐标值。如图1所示，每个位置传感器102的感应范围仅是覆盖了部分触控设备10，因此并不是每个位置传感器102都能够感应到屏幕上方的触摸介质，即当用户在屏幕上方进行空中触控操作时，在某些时候并非每个位置传感器102都能够获得触控点相对其本身感应坐标系的感应坐标值。此外，四个位置传感器102的感应范围可能存在重叠，即当用户进行空中触控操作时，可能两个、三个或四个的位置传感器102能够同时感应到触摸介质，也即可能两个、三个或四个位置传感器102均获取有感应坐标值。

因此，当控制器104仅读取到一个位置传感器102所获取的感应坐标值时，例如如图1所示，触控点A仅位于第一位置传感器102-1所在的感应范围内，即此时空中触控操作仅是在第一位置传感器102-1的感应范围内，其他的位置传感器102-2、102-3、102-4无法感应到空中触控操作，因此仅是第一位置传感器102-1检测有感应数据，即为触控点A的感应坐标值(x1，y1)，此时控制器104仅读取到第一位置传感器102-1的感应坐标值(x1，y1)，并根据读取到的感应坐标值(x1，y1)计算得到触控点A相对触控设备10屏幕的屏幕坐标系的屏幕坐标值。控制器104还用于根据作为空中触控信息的屏幕坐标值进行操作，由此实现触控设备10的空中操作，即不需要触摸介质触碰屏幕即可实现对操作设备12的操作。

当控制器104读取到两个以上的位置传感器102分别获取的感应坐标值时，例如如图1所示，触控点B位于第三位置传感器102-3和第四位置传感器102-4的感应范围的重叠区域内，此时第三位置传感器102-3获取的触控点B相对第三位置传感器102-3的感应坐标系的感应坐标值为(x3，y3)，第四位置传感器102-4获取的触控点B相对第四位置传感器102-4的感应坐标系的感应坐标值为(x4，y4)。控制器104读取到两个位置传感器102-3、102-4的感应坐标值(x3，y3)、(x4，y4)时，根据两个位置传感器102-3、102-4的优先级别选取预定级别的位置传感器所获取的感应坐标值，并根据预定级别的位置传感器所获取的感应坐标值计算得到触控点B相对触控设备10屏幕的屏幕坐标系的屏幕坐标值。控制器104还用于根据作为空中触控信息的屏幕坐标值进行操作，由此实现触控设备10的空中操作。

进一步地，本实施方式中，四个位置传感器102的优先级别从高到底依次为第一位置传感器102-1、第二位置传感器102-2、第三位置传感器102-3、第四位置传感器102-4。控制器104在读取到至少两个位置传感器102分别获取的感应坐标值时，可以选取最高级别的位置传感器对应的感应坐标值进行计算屏幕坐标值。因此，上述情况中，控制器104在读取到第三传感器102-3和第四传感器102-4的感应坐标值(x3，y3)、(x4，y4)时，根据第三传感器102-3和第四传感器102-4的级别高低，选取第三传感器102-3的感应坐标值(x3，y3)作为有效坐标值以计算得到触控点B相对触控设备10屏幕的屏幕坐标系的屏幕坐标值。当然，四个位置传感器102的优先级别顺序也可以是其他的排列方式，如从高到低依次为第一位置传感器102-1、第三位置传感器102-3、第四位置传感器102-4、第二位置传感器102-2。此外，预定级别也可以是最低级别，也可以不先预定级别，而在实际操作中自行判断或根据其他预设条件进行选择，对此不做限定。

上述仅是例举了控制器104读取到两个位置传感器102的感应坐标值的情况，对于三个或四个情况，可根据相同原理选取其中一个感应坐标值进行计算，在此不一一赘述。

进一步地，控制器104具体用于根据读取到的感应坐标值所对应的位置传感器的感应坐标系和触控设备10屏幕的屏幕坐标系之间的映射关系，将读取到的感应坐标值转换为触控点相对触控设备10屏幕的屏幕坐标系的屏幕坐标值。具体而言，当控制器104仅读取到一个位置传感器102对应的感应坐标值时，例如仅读取到第一位置传感器102-1的感应坐标值(x1，y1)，此时根据第一位置传感器102-1的感应坐标系和触控设备10的屏幕坐标系之间的映射关系，将感应坐标值(x1，y1)换算成触控设备10的屏幕坐标系的屏幕坐标值；当控制器104读取到两个以上的位置传感器102对应的感应坐标值时，例如读取到第三传感器102-3和第四传感器102-4的感应坐标值(x3，y3)、(x4，y4)，当选取第三传感器102-3的感应坐标值(x3，y3)作为有效坐标值时，此时根据第三位置传感器102-3的感应坐标系和触控设备10的屏幕坐标系之间的映射关系，将感应坐标值(x3，y3)换算成触控设备10的屏幕坐标系的屏幕坐标值。

其中，不同的位置传感器其对应的感应坐标系可能也不相同，因此不同型号或性能的位置传感器其对应的感应坐标系和触控设备10屏幕的屏幕坐标系之间的映射关系也可能不相同，且同一位置传感器在非显示区域101的位置不相同，其感应坐标系与屏幕坐标系之间的映射关系可能也不相同，因此，位置传感器以及其在非显示区域101的位置确定之后，位置传感器的感应坐标系和触控设备10屏幕的屏幕坐标系之间的映射关系也就确定，因此可以根据位置传感器自身的特性以及位置传感器相对触控设备10的位置得到位置传感器的感应坐标系和触控设备10屏幕的屏幕坐标系之间的映射关系。

为了说明感应坐标值和屏幕坐标值的具体换算方法，下面将例举两种不同的映射关系进行说明。其中，以第一位置传感器102-1的感应坐标系为例进行说明。

第一种映射关系：需要说明的是，触控点是位于屏幕上方，因此第一位置传感器102-1的感应坐标系为与屏幕平行的且位于屏幕上方的平面中的感应坐标系，两个坐标系分别为位于两个相互平行的平面中。第一位置传感器102-1在非显示区域101的位置确定后，感应坐标系的坐标原点C1也就确定。如图3所示，当第一位置传感器102-1的感应坐标系和触控设备10屏幕的屏幕坐标系的比例关系都相同，例如第一位置传感器102-1的横坐标的刻度单位为1，纵坐标的刻度单位为2，则屏幕坐标系的横坐标的刻度单位也为1，纵坐标的刻度单位也为2，此外，当第一位置传感器102-1的感应坐标系的坐标原点C1在屏幕所在的平面中的垂直投影位于屏幕的屏幕坐标系的坐标原点D的左边时，根据感应坐标系的比例关系和屏幕坐标系的比例关系之间的关系(即两者比例关系相同)，以及感应坐标系的坐标原点C1所在位置和屏幕坐标系的坐标原点D所在的位置，可以得到第一位置传感器102-1的感应坐标系和屏幕坐标系之间的映射关系为：

xp1＝x1-dx1，yp1＝y1-dy1……………………….(1)

其中，(xp1，yp1)为在第一位置传感器102-1的感应范围内的触控点E1相对屏幕坐标系的屏幕坐标值，(x1，y1)为触控点E1相对第一位置传感器102-1的感应坐标系的感应坐标值，(dx1，dy1)为屏幕左上角的极点D(即屏幕坐标系原点)相对第一位置传感器102-1的感应坐标系的坐标值。由此，可得到第一位置传感器102-1的感应坐标系和屏幕的屏幕坐标系之间的映射关系，当控制器108选取第一位置传感器102-1对应的感应坐标值时，可根据上述映射关系换算得到屏幕坐标值。

更具体地，对于其他的位置传感器的感应坐标系和屏幕坐标系之间的映射关系，如下所述：继续参阅图3，屏幕坐标系的坐标原点D(0，0)位于屏幕左上角，第一位置传感器102-1、第二位置传感器102-2、第三位置传感器102-3以及第四位置传感器102-4的感应坐标系分别是以坐标原点为C1、C2、C3、C4的坐标系。如图所示，假设屏幕的分辨率为Px*Py，则屏幕四个极点相对屏幕坐标系的坐标值为D(0，0)、M(Px，0)、N(Px，Py)、K(0，Py)。

由此，第二位置传感器102-2的感应坐标系和屏幕的屏幕坐标系之间的映射关系为：

xp2＝Px-(dx2-x2)，yp2＝y2-dy2…………………(2)

其中，(xp2，yp2)为在第二位置传感器102-2的感应范围内的触控点E2相对屏幕坐标系的屏幕坐标值，(x2，y2)为触控点E2相对第二位置传感器102-2的感应坐标系的感应坐标值，(dx2，dy2)为屏幕右上角的极点M相对第二位置传感器102-2的感应坐标系的坐标值。

第三位置传感器103-3的感应坐标系和屏幕的屏幕坐标系之间的映射关系为：

xp3＝Px-(dx3-x3)，yp3＝Py-(dy3-y3)…………(3)

其中，(xp3，yp3)为在第三位置传感器103-3的感应范围内的触控点E3相对屏幕坐标系的屏幕坐标值，(x3，y3)为触控点E3相对第三位置传感器103-3的感应坐标系的感应坐标值，(dx3，dy3)为屏幕右下角的极点N相对第三位置传感器103-3的感应坐标系的坐标值。

第四位置传感器102-4的感应坐标系和屏幕的屏幕坐标系之间的映射关系为：

xp4＝x4-dx4，yp4＝Py-(dy4-y4)………………….(4)

其中，(xp4，yp4)为在第四位置传感器102-4的感应范围内的触控点E4相对屏幕坐标系的屏幕坐标值，(x4，y4)为触控点E4相对第四位置传感器102-4的感应坐标系的感应坐标值，(dx4，dy4)为屏幕左下角的极点K相对第四位置传感器102-4的感应坐标系的坐标值。

由此，可根据上述各位置传感器102的感应坐标系和屏幕坐标系之间的映射关系得到触控点相对屏幕的屏幕坐标系的屏幕坐标值。

进一步地，为了使换算结果更准确，在上述换算公式的基础上乘以经验系数，由此公式(1)、(2)、(3)、(4)分别为：

xp1＝(x1-dx1)*n，yp1＝(y1-dy1)*n…………..(1)

xp2＝Px-(dx2-x2)*n，yp2＝(y2-dy2)*n…….....(2)

xp3＝Px-(dx3-x3)*n，yp3＝Py-(dy3-y3)*n……(3)

xp4＝(x4-dx4)*n，yp4＝Py-(dy4-y4)*n.……….(4)

其中，n为经验系数，由生产测试过程得到，不同的位置传感器分辨率和不同屏幕的分辨率经验系数也不相同。

此外，为了消除手指抖动和位置传感器的测量误差，以提高测量的准确性，在本发明的实施方式中，当位置传感器102感应到屏幕上方的触控点时，获取触控点相对位置传感器102本身的感应坐标系的m个感应坐标值，其中m不小于2。m的值可以根据位置传感器的感应速度进行设定，若位置传感器的感应频率较快，则m可以设定为较大值，若位置传感器的感应频率较小，则m可以设定为较小值。控制器108用于读取位置传感器102所获取的m个感应坐标值，并对m个感应坐标值求平均值以得到平均感应坐标值，进而根据平均感应坐标值计算得到触控点相对屏幕坐标系的屏幕坐标值。通过求平均值的方式，可以提高测量的准确性。

第二种映射关系：如图4所示，以第一位置传感器102-1为例，当第一位置传感器102-1的感应坐标系和触控设备10屏幕的屏幕坐标系的比例关系不相同，两者坐标系中的横坐标刻度单位的比值为fx，纵坐标刻度单位的比值为fy，例如第一位置传感器102-1的横坐标的刻度单位为1，纵坐标的刻度单位也为1，而屏幕坐标系的横坐标的最小单位为1，纵坐标的最小单位也为1，此时fx和fy都为1；且当第一位置传感器102-1的感应坐标系的坐标原点C在屏幕所在的平面中的垂直投影和屏幕的屏幕坐标系的坐标原点D相重合时，即相当于参考点相同，此时，根据感应坐标系和屏幕坐标系的刻度单位的比值关系，可以得到感应坐标系和屏幕坐标系之间的映射关系为：(x，y)＝(x1/fx，y1/fy)。当控制器104选取第一位置传感器102-1对应的感应坐标值时，可根据上述映射关系换算得到屏幕坐标值。上述仅例举了两种情况的映射关系，对于其他情况的映射关系可根据相似原理得到，对此不进行一一例举。

无论是上述的第一种映射关系还是第二种映射关系，甚至同时存在两种或以上映射关系的情况，触控点可以限定在触控设备10的屏幕范围，即，定义在触控设备10的屏幕正投影上方的触控点才是有效触控点，超出触控设备10的屏幕正投影上方之外的周边触控操作定义为无效，此时对于用户而言，在平面上的触控范围与传统触摸屏一样；

当然，也可以定义即使超出触控设备10的屏幕正投影上方，其触控点也有效，在这种情况下，又分为两个方面：

1)定义在触控设备10的屏幕正投影上方之外的触控点与触控设备10的屏幕之间无映射关系，但可以进行辅助控制，比如一旦感知到触控点从屏幕正投影上方移动到屏幕正投影上方之外，即进行翻页等操作；

2)定义在触控设备10的屏幕正投影上方以及屏幕正投影上方之外的触控点与触控设备10的屏幕之间形成统一的映射关系，此时即使在屏幕正投影上方之外操作，在触控设备10的屏幕上也可以显示其操作痕迹、响应相应的屏幕触控指令，方便用户进行超出屏幕尺寸的大范围空中触控。

此外，对于不同的位置传感器，其检测到的感应坐标值还会受触控点与屏幕之间的距离值的影响，即手指触控点距离屏幕的高度不同，所得到的触控点相对感应坐标系的感应横坐标值也会略有差异，因此，为了使所检测到的感应坐标值更准确，位置传感器102还可以检测触控点到屏幕的距离，以根据该距离确定感应横坐标值，比如根据预设的距离与横坐标之间的误差表，对坐标值进行修正，以提高准确性。

其中，用户对触控设备10的空中触控操作可以是空中滑动鼠标光标操作或空中滑动解锁操作等。

例如，当手指在触控设备10的屏幕上方移动时，位置传感器102不断获取手指触控点在移动过程中的多个感应坐标值，控制器104根据有效的感应坐标值计算得到多个相应的屏幕坐标值，触控设备10根据多个屏幕坐标值使触控设备10的鼠标光标按照由多个屏幕坐标值所组成的轨迹进行移动，从而可实现空中拖动鼠标光标的操作。

又如，当实现触控设备10的滑动解锁操作时，触控设备10根据所接收到的屏幕坐标值，得到手指在空中滑动的曲线。通过预设解锁的曲线，将得到的曲线和预设的曲线进行对比，当两条曲线相似度不小于一个阈值比如80％或90％时，则认为用户的操控操作为解锁操作，此时触控设备10执行解锁功能。

其中，在本发明实施方式中，位置传感器还用于获取空中触控物的尺寸以及空中触控物与位置传感器之间的距离，进而根据空中触控物的尺寸以及空中触控物与位置传感器之间的距离实现空中触控操作。

参阅图5，在本发明触控***又一实施方式中，与图1和图2所示的实施方式不同的是，本实施方式的位置传感器202的数量为六个，分别为第一位置传感器202-1、第二位置传感器202-2、第三位置传感器202-3、第四位置传感器202-4、第五位置传感器202-5、第三位置传感器202-6。

其中，第一位置传感器202-1和第二位置传感器202-2位于屏幕右边的非显示区域201中，且以屏幕的横向中心线为对称轴对称分布；第四位置传感器202-4和第五位置传感器202-5位于屏幕左边的非显示区域201中，且以屏幕的横向中心线为对称轴对称分布；第三位置传感器202-3屏幕下边的非显示区域201中，第六位置传感器202-6位于屏幕上边的非显示区域201中，且第三位置传感器202-3和第六位置传感器202-6以屏幕的横向中心线为对称轴对称分布，由此可使得触控***更美观。此外，第一位置传感器202-1和第五位置传感器202-5以屏幕的竖向中心线为对称轴对称分布，其他以此类推。当然，也可以是三个位置传感器202位于屏幕同一边的非显示区域201中，另三个位置传感器202位于相对另一边的非显示区域201中，并使相对的位置传感器以屏幕的竖向中心线为对称轴对称分布。

每个位置传感器202的感应范围至少覆盖六分之一触控设备20，当然，也可以是覆盖触控设备的其他范围，只要保证整个触控设备20都在感应范围即可。

其中，六个位置传感器的优先级别从高到底依次为第一位置传感器202-1、第二位置传感器202-2、第三位置传感器202-3、第四位置传感器202-4、第五位置传感器202-5、第三位置传感器202-6。控制器204在仅读取到一个位置传感器202的感应坐标值时，根据该读取到的感应坐标值计算得到触控点相对触控设备20屏幕的屏幕坐标系的屏幕坐标值，具体为根据读取到的感应坐标值所对应的位置传感器202的感应坐标系和触控设备20屏幕的屏幕坐标系之间的映射关系，将读取到的感应坐标值转换为触控点相对触控设备20屏幕的屏幕坐标系的屏幕坐标值，该映射关系与位置传感器202相对触控设备20的位置有关。控制器204在读取到两个以上的位置传感器202分别获取的感应坐标值时，根据所述两个以上的位置传感器202的优先级别选取预定级别的位置传感器的感应坐标值作为有效感应坐标值，具体为选取最高级别的位置传感器的感应坐标值作为有效感应坐标值，并根据该最高级别的位置传感器的感应坐标值计算得到触控点相对触控设备20屏幕的屏幕坐标系的屏幕坐标值。

控制器204还用于根据作为空中触控信息的屏幕坐标值进行操作，由此实现触控设备20的空中操作。

参阅图6，在本发明触控***又一实施方式中，与图1和图2所示的实施方式不同的是，本实施方式的位置传感器302的数量为两个，分别为第一位置传感器302-1和第二位置传感器302-2。其中，两个位置传感器302位于屏幕的上下两边的非显示区域301中，且以触控设备30屏幕的横向中心线为对称轴对称分布。当然，两个位置传感器302可以根据需要设置在触控设备30周围的不同位置，例如可以设置在左右两边的非显示区域301中，或者都设置在同一边的非显示区域301中。

每个位置传感器302的感应范围至少覆盖二分之一触控设备30，即第一位置传感器302-1的感应范围覆盖触控设备30的上半区，第二位置传感器302-2的感应范围覆盖触控设备30的下半区，如图所示的两个虚线圈区域。当然，其感应范围所覆盖的触控设备也可以是其他情况，例如可以是一个位置传感器302的感应范围仅覆盖四分之一触控设备30，另一个位置传感器302的感应范围覆盖超过四分之三触控设备，能够使得整个触控设备30位于感应范围内即可。

其中，两个位置传感器的优先级别从高到底依次为第一位置传感器302-1、第二位置传感器302-2。控制器304在仅读取到一个位置传感器302的感应坐标值时，根据该读取到的感应坐标值计算得到触控点相对触控设备30屏幕的屏幕坐标系的屏幕坐标值，具体为根据读取到的感应坐标值所对应的位置传感器302的感应坐标系和触控设备30屏幕的屏幕坐标系之间的映射关系，将读取到的感应坐标值转换为触控点相对触控设备30屏幕的屏幕坐标系的屏幕坐标值，该映射关系与位置传感器302在屏幕上的位置有关。控制器304在读取到两个位置传感器302分别获取的感应坐标值时，根据所述两个位置传感器302的优先级别选取预定级别的位置传感器的感应坐标值作为有效感应坐标值，具体为选取最高级别的位置传感器的感应坐标值作为有效感应坐标值，并根据该最高级别的位置传感器的感应坐标值计算得到触控点相对触控设备30屏幕的屏幕坐标系的屏幕坐标值。

控制器304还用于根据作为空中触控信息的屏幕坐标值进行操作，由此实现触控设备30的空中操作。

参阅图7，在本发明触控***又一实施方式中，与图1和图2所示的实施方式不同的是，本实施方式的位置传感器402的数量为五个，分别为第一位置传感器402-1、第二位置传感器402-2、第三位置传感器402-3、第四位置传感器402-4、第五位置传感器402-5。其中，第一位置传感器402-1和第二位置传感器402-2位于屏幕右边的非显示区域401中，且以触控设备40屏幕的横向中心线为对称轴对称分布；第三位置传感器402-3和第四位置传感器402-4位于屏幕左边的非显示区域401中，且以触控设备40屏幕的横向中心线为对称轴对称分布；第五位置传感器402-5位于屏幕下边的非显示区域401中，通过使部分位置传感器402对称分布，可以使得触控***更美观。当然，五个位置传感器402也可以根据需要设置在触控设备40周围的不同位置。

每个位置传感器402的感应范围至少覆盖五分之一触控设备40，当然，其感应范围所覆盖触控设备的范围也可以是其他情况，对此不做限制，只要使得整个触控设备40位于感应范围中即可。

其中，五个位置传感器的优先级别从高到底依次为第一位置传感器402-1、第二位置传感器402-2、第三位置传感器402-3、第四位置传感器402-4、第五位置传感器402-5。控制器404在仅读取到一个位置传感器402的感应坐标值时，根据该读取到的感应坐标值计算得到触控点相对触控设备40屏幕的屏幕坐标系的屏幕坐标值，具体为根据读取到的感应坐标值所对应的位置传感器402的感应坐标系和触控设备40屏幕的屏幕坐标系之间的映射关系，将读取到的感应坐标值转换为触控点相对触控设备40屏幕的屏幕坐标系的屏幕坐标值，该映射关系与位置传感器402在屏幕上的位置有关。控制器404在读取到两个以上的位置传感器402分别获取的感应坐标值时，根据所述两个以上的位置传感器402的优先级别选取预定级别的位置传感器的感应坐标值作为有效感应坐标值，具体为选取最高级别的位置传感器的感应坐标值作为有效感应坐标值，并根据该最高级别的位置传感器的感应坐标值计算得到触控点相对触控设备40屏幕的屏幕坐标系的屏幕坐标值。

控制器404还用于根据作为空中触控信息的屏幕坐标值进行操作，由此实现触控设备40的空中操作。

参阅图8，在本发明触控***又一实施方式中，与图1和图2所示的实施方式不同的是，本实施方式的位置传感器502的数量为3个，分别为第一位置传感器502-1、第二位置传感器502-2、第三位置传感器502-3。本实施方式中，第一位置传感器502-1位于屏幕右边的非显示区域501中，第二位置传感器502-2位于屏幕左边的非显示区域501中，第三位置传感器502-3位于屏幕上边的非显示区域501中，且第一位置传感器502-1和第二位置传感器502-2以触控设备50屏幕的竖向中心线为对称轴对称分布，以使得触控设备50更美观。

每个位置传感器502的感应范围至少覆盖三分之一触控设备50，当然，其感应范围所覆盖触控设备的范围也可以是其他情况，对此不做限制，只要使得整个触控设备50位于感应范围中即可。

其中，三个位置传感器的优先级别从高到底依次为第一位置传感器502-1、第二位置传感器502-2、第三位置传感器502-3。控制器504在仅读取到一个位置传感器502的感应坐标值时，根据该读取到的感应坐标值计算得到触控点相对触控设备50屏幕的屏幕坐标系的屏幕坐标值，具体为根据读取到的感应坐标值所对应的位置传感器502的感应坐标系和触控设备50屏幕的屏幕坐标系之间的映射关系，将读取到的感应坐标值转换为触控点相对触控设备50屏幕的屏幕坐标系的屏幕坐标值，该映射关系与位置传感器502相对触控设备50的位置有关。控制器504在读取到两个以上的位置传感器502分别获取的感应坐标值时，根据所述两个以上的位置传感器502的优先级别选取预定级别的位置传感器的感应坐标值作为有效感应坐标值，具体为选取最高级别的位置传感器的感应坐标值作为有效感应坐标值，并根据该最高级别的位置传感器的感应坐标值计算得到触控点相对触控设备50屏幕的屏幕坐标系的屏幕坐标值。

控制器504还用于根据作为空中触控信息的屏幕坐标值进行操作，由此实现触控设备50的空中操作。

参阅图9，在本发明触控***又一实施方式中，与图1和图2所示的实施方式不同的是，本实施方式的位置传感器602的数量为一个，即为第一位置传感器602-1。本实施方式中，第一位置传感器602-1位于屏幕上边的非显示区域601中。当然，位置传感器602-1也可以根据需要设置在触控设备60的非显示区域601的不同位置。

一个位置传感器602-1的感应范围至少覆盖整个触控设备60，如图9所示的虚圈区域，以确保能够感应到触控操作，提高感应的灵敏度。

控制器604在读取到位置传感器602-1的感应坐标值时，根据该读取到的感应坐标值计算得到触控点相对触控设备60屏幕的屏幕坐标系的屏幕坐标值，具体为根据读取到的感应坐标值所对应的位置传感器602-1的感应坐标系和触控设备60屏幕的屏幕坐标系之间的映射关系，将读取到的感应坐标值转换为触控点相对触控设备60屏幕的屏幕坐标系的屏幕坐标值，该映射关系与位置传感器602相对触控设备60的位置有关。

控制器604还用于根据作为空中触控信息的屏幕坐标值进行操作，由此实现触控设备60的空中操作。

此外，也可以不根据感应坐标系和屏幕坐标系之间的映射关系换算得到触控点相对屏幕的屏幕坐标系的屏幕坐标值，例如可以根据位置传感器相对触控设备的位置，以及触控点与位置传感器之间的距离计算该屏幕坐标值。

在本发明触控设备的实施方式中，位置传感器还可以是触控设备屏幕上的前置摄像头，即利用触控设备的前置摄像头作为其中一个位置传感器，并使该前置摄像头具有红外感应功能，其既可以作为触控设备的前置摄像头，又可以作为位置传感器，由此可实现空中触控操作的感应。

本发明各个实施方式中，位置传感器不限于红外传感器与摄像头的组合，还可以是距离传感器等任何能够检测空中触控操作的设备；在利用两个以上位置传感器进行控制触控操作检测的方案中，也可以不采用择一选择一个位置传感器检测到的坐标值的方式，而采用结合两个以上位置传感器检测到的数据进行运算以得到一个综合值的办法，以提高精度，比如利用三角形运算公式，将两个以上位置传感器检测到的同一个物体的两个以上距离值，以及该两个以上位置传感器之间的距离值或物体相对各个位置传感器的角度值，利用三角形运算公式得到物体的坐标值；甚至，位置传感器本身的坐标系平面不一定平行于屏幕的平面，每个或每组位置传感器定义一个触控平面，该一个或多个触控平面不平行于屏幕平面，使得不但可以实现空中触控，还可以实现三维多面触控。

本发明各个实施方式中，感应坐标值所对应的位置传感器的感应坐标系和触控设备屏幕的屏幕坐标系之间的映射关系可以预先设置，当然也可以通过采集设备相关硬件信息通过计算得到，以使得本发明应用于不同尺寸触控设备屏幕或不同分辨率屏幕时，无需用户设置，即能自动地匹配，使得本发明应用性更强。

以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种触控设备，其特征在于：

包括至少一个位置传感器和与所述至少一个位置传感器连接的控制器；

所述位置传感器设置在所述触控设备屏幕的非显示区域，用于感应其上方的空中触控操作；所述控制器用于根据所述空中触控操作得到空中触控信息，进而根据所述空中触控信息进行操作。

2.根据权利要求1所述的触控设备，其特征在于：

所述至少一个位置传感器具体用于获取在触控设备屏幕上方的触控点相对位置传感器本身的感应坐标系的感应坐标值；

所述控制器用于在仅读取到一个位置传感器获取的感应坐标值时，根据读取到的所述感应坐标值计算得到所述触控点相对所述触控设备屏幕的屏幕坐标系的屏幕坐标值，以及用于在读取到至少两个位置传感器分别获取的感应坐标值时，按照所述至少两个位置传感器的优先级别选取预定级别的位置传感器所获取的感应坐标值，并根据所述预定级别的位置传感器所获取的感应坐标值计算得到所述触控点相对所述触控设备屏幕的屏幕坐标系的屏幕坐标值；

所述控制器还用于根据作为所述空中触控信息的所述屏幕坐标值进行操作。

3.根据权利要求2所述的触控设备，其特征在于，

所述感应坐标值为所述触控点在与所述触控设备屏幕平行的平面中的坐标值，所述控制器具体用于根据读取到的所述感应坐标值所对应的位置传感器的感应坐标系和触控设备屏幕的屏幕坐标系之间的映射关系，将所述读取到的感应坐标值转换为所述触控点相对所述触控设备屏幕的屏幕坐标系的屏幕坐标值。

4.根据权利要求1所述的触控设备，其特征在于：

部分所述位置传感器位于所述触控设备屏幕上边的非显示区域，其余部分所述位置传感器位于所述触控设备屏幕下边的非显示区域。

5.根据权利要求1所述的触控设备，其特征在于：

部分所述位置传感器位于所述触控设备屏幕左边的非显示区域，其余部分所述位置传感器位于所述触控设备屏幕右边的非显示区域。

6.根据权利要求1所述的触控设备，其特征在于：

部分所述位置传感器位于所述触控设备屏幕左边的非显示区域，其余部分所述位置传感器位于所述触控设备屏幕下边的非显示区域。

7.一种触控设备，其特征在于：

包括至少一个位置传感器和与所述至少一个位置传感器连接的控制器；

所述位置传感器设置在所述触控设备屏幕的非显示区域，用于感应其上方的空中触控操作；所述控制器用于根据所述空中触控操作得到空中触控信息，进而根据所述空中触控信息进行操作；

其中一个所述位置传感器为触控设备的前置摄像头。

8.根据权利要求7所述的触控设备，其特征在于：

部分所述位置传感器位于所述触控设备屏幕上边的非显示区域，其余部分所述位置传感器位于所述触控设备屏幕下边的非显示区域。

9.根据权利要求7所述的触控设备，其特征在于：

部分所述位置传感器位于所述触控设备屏幕左边的非显示区域，其余部分所述位置传感器位于所述触控设备屏幕右边的非显示区域。

10.根据权利要求7所述的触控设备，其特征在于：

部分所述位置传感器位于所述触控设备屏幕左边的非显示区域，其余部分所述位置传感器位于所述触控设备屏幕下边的非显示区域。