专利名称：基于红外信号识别的触摸系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及触摸屏领域，特别是涉及基于红外信号识别的触摸系统。
背景技术：
触摸屏具有坚固耐用、反应速度快、节省空间、易于交流等许多优点。从技术原理来区别触摸屏，可分为电阻技术触摸屏、电容技术触摸屏、红外线技术触摸屏、表面声波技术触摸屏等。其中常用的红外线技术触摸屏主要包括以下几种实现方式I、红外对管触摸系统由设置在触摸显示屏四边，两两相对的红外线发射器和红外接收器排布构成，亦即，触摸显示屏的一边设置红外线发射器，其相对边设置红外接收器，通过红外线发射器在X轴、Y轴上密布的横竖交叉红外线矩阵来检测用户的触摸，当任何物体遮挡住红外线的传播，位于红外发射器相对边的红外接收器在某个特定的时间里无 法检测到相应的红外光线，因此，系统便会判断出在某一个区域有触摸点的存在，且该触摸点遮挡住了相应的红外光线，从而做出相应的反应。2、红外成像触摸系统利用两个或多个CMOS摄像头、红外光源，通过图像处理从CMOS摄像头拍摄的红外图像中检测触摸点，并计算触摸点在屏幕上的二维位置。3、光笔成像触摸系统利用两个或多个CMOS摄像头、一支配有红外发光源的笔，通过图像处理从CMOS摄像头拍摄的红外图像中检测光笔，并计算光笔在屏幕上的二维位置。现有的红外光识别的触摸系统，是通过一圈成对的红外发射、红外接收器件，检测两管中间是否有遮挡物遮挡光线，依此来识别触摸位置。现有的红外光识别的触摸系统有如下不足需要使用大量的红外发射器和红外接收器，导致电路复杂，成本高；电路板及红外器件占用较多的空间，外观结构较大；分辨率低。
发明内容
本发明的目的在于提出基于红外光识别的触摸系统，可以减少触摸系统中红外管的数量、减少电路板数量，减少触摸系统占用的空间，降低成本，提高触摸系统的分辨率。为达到上述目的采用的技术方案是基于红外信号识别的触摸系统，包括第一部分红外发射器、第二部分红外发射器、第一部分反射镜、第二部分反射镜、第一部分红外接收器、第二部分红接收器、控制器以及触摸屏；其中，所述第一部分红外发射器、所述第二部分红外发射器分别设置在触摸屏外的相邻两条边框上；所述第一部分红外发射器向所述触摸屏的其中一个方向发射红外光，所述第二部分发射器向所述触摸屏的另一方向发射红外光；在所述触摸屏外，所述第一部分反射镜设置在所述第一部分红外发射器的信号发射方向上，所述第二部分反射镜设置在所述第二部分红外发射器的信号发射方向上；所述第一部分反射镜的空间位置依次错开，所述第二部分反射镜的空间位置依次错开；在所述触摸屏外，所述第一部分红外接收器设置在所述触摸屏外的另一条边框上，接收所述第一部分反射镜反射的红外信号；所述第二部分红外接收器设置在所述触摸屏外的另一条边框上，接收所述第二部分反射镜反射的红外信号；所述控制器控制所述第一部分红外发射器、所述第二部分红外发射器发射红外信号，同时控制所述第一部分红外接收器、所述第二部分红外接收器接收红外信号；以及根据所述第一部分红外接收器、所述第二红外接收器接收红外信号确定触摸点位置。本发明方法中，通过在2个不同的角度上发射红外光；在触摸屏外，红外光的发射方向上设置反射镜，各反射镜的空间位置相互错开，以便让各个反射镜都能接收到发射的红外光；使得经过反射镜反射的红外光贯穿触摸屏，并且便于将贯穿触摸屏的红外光无重叠的反射到红外摄像头的拍摄区域；通过在不同红外光发射方向上，设置的反射镜的反射，形成有交叉的红外光贯穿触摸屏；然后反射镜将经过触摸屏的红外光，反射到红外接收器的接收区域；这样控制器根据红外接收器接收的数据，即可识别是否存在触摸以及存在触 摸时触摸点的具体位置；可以减少触摸系统中红外管的数量、减少电路板数量，减少触摸系统占用的空间，降低成本，提高触摸系统的分辨率。
图I为本发明的提出的触摸系统的一个结构示意图；图2为本发明的提出的触摸系统的另一个结构示意图；图3为本发明的提出的触摸系统的另一个结构示意图；图4为本发明的提出的触摸系统的另一个结构示意图；图5为本发明的提出的触摸系统的另一个结构示意图；图6为本发明中利用红外摄像头拍摄的图像进行分析触摸点的一个示意图。
具体实施例方式为便于理解本发明，下面将结合附图进行阐述。本发明提出基于红外信号识别的触摸系统，包括第一部分红外发射器、第二部分红外发射器、第一部分反射镜、第二部分反射镜、第一部分红外接收器、第二部分红接收器、控制器以及触摸屏；其中，第一部分红外发射器、第二部分红外发射器分别设置在触摸屏外的相邻两条边框上；第一部分红外发射器向触摸屏的其中一个角度发射红外光，第二部分发射器向触摸屏的另一角度发射红外光；在触摸屏外，第一部分反射镜设置在第一部分红外发射器的信号发射方向上，第二部分反射镜设置在第二部分红外发射器的信号发射方向上；第一部分反射镜的空间位置依次错开，第二部分反射镜的空间位置依次错开；第一部分反射镜、第二部分反射镜的数目根据触摸系统的分辨率增加而增加；在触摸屏外，第一部分红外接收器设置在触摸屏外的另一条边框上，接收第一部分反射镜反射的红外信号；第二部分红外接收器设置在触摸屏外的另一条边框上，接收第二部分反射镜反射的红外信号；
控制器控制第一部分红外发射器、第二部分红外发射器发射红外信号，同时控制第一部分红外接收器、第二部分红外接收器接收红外信号；以及根据第一部分红外接收器、第二红外接收器接收的红外信号确定触摸点位置。本发明方法中，通过在2个不同的角度上发射红外光；在触摸屏外，红外光的发射方向上设置反射镜，各反射镜的空间位置相互错开，以便让各个反射镜都能接收到发射的红外光；使得经过反射镜反射的红外光贯穿触摸屏，并且便于将贯穿触摸屏的红外光无重叠的反射到红外摄像头的拍摄区域；通过在不同红外光发射方向上，设置的反射镜的反射，形成有交叉的红外光贯穿触摸屏；然后反射镜将经过触摸屏的红外光，反射到红外接收器的接收区域；这样控制器根据红外接收器接收的数据，即可识别是否存在触摸以及存在触摸时触摸点的具体位置；可以减少触摸系统中红外管的数量、减少电路板数量，减少触摸系统占用的空间，降低成本，提高触摸系统的分辨率。在其中一个实施方式中，请参考图1，在平行四边形触摸屏108外的上边框设置第一部分红外发射器101 ;控制器107控制第一部分红外发射器101,沿着其自身所在边框发射红外信号；第一部分反射镜103设置在第一部分红外发射器101信号发射方向上；第一部分反射镜103中的各反射镜在空间上依次错开一定位置，具体需要错开多少空间位置，可根据触摸系统的分辨率进行设置；第一部分反射镜103中，各个反射镜与竖直方向的夹角相等，优选地，可以设置为45° ;在相邻边框上，设置第二部分红外发射器102 ;控制器107控制第二部分红外发射器102，沿着其自身所在边框发射红外信号；第二部分反射镜104设置在第二部分红外发射器102信号发射方向上；第二部分反射镜104中的各反射镜在空间上依次错开一定位置，具体需要错开多少空间位置，可根据触摸系统的分辨率进行设置；第二部分反射镜104中，各个反射镜与水平方向的夹角相等，优选地，可以设置为45° ;其中，第一部分红外发射器101可以为集成的红外发射器，可以在一定宽度范围 内发射红外信号，第二部分红外发射器102可以为集成的红外发射器，可以在一定宽度范围内发射红外信号；经过第一部分反射镜103的反射，形成竖向贯穿平行四边形触摸屏108红外信号线组；经过第二部分反射镜104的反射，形成水平贯穿平行四边形触摸屏108红外信号线组；由此，组成平行四边形网格状的红外信号组；控制器107控制第一部分红外接收器105接收第一部分反射镜103的反射红外信号，控制器107控制第二部分红外接收器106接收第二部分反射镜104的反射红外信号；控制器107根据第一部分红外接收器105和第二部分红外接收器接收红外信号确定触摸点位置。触摸点的具体确定方法，可使用一般使用的确定方法。采用图I实施方式，可以进一步的缩减成本，提高触摸点的识别准确度。在其中一个实施方式中，请参考图2，同为平行四边形触摸屏108，本实施例中，第一部分红外发射器101和第二部分红外发射器102可以是单个红外发射器，控制器107控制第一部分红外发射器101沿着其自身所在边框，以某一合适角度散射红外信号，第一部分反射镜103设置在第一部分红外发射器101的信号发射方向上；此时，第一部分反射镜103中，各个反射镜与竖直方向的夹角需要根据入射红外信号的方向进行调整，以使经过第一部分反射镜103反射的红外信号可以竖直贯穿平行四边形触摸屏108 ；
控制器107控制第二部分红外发射器102沿着其自身所在边框，以某一合适角度散射红外信号，第二部分反射镜104设置在第二部分红外发射器102的信号发射方向上；此时，第二部分反射镜104中，各个反射镜与水平方向的夹角需要根据入射红外信号的方向进行调整，以使经过第二部分反射镜104反射的红外信号可以水平贯穿平行四边形触摸屏108。采用图2实施方式，可以进一步减小触摸系统的占用空间，配置方式灵活。在其中一个实施方式中，请参考图3，同为平行四边形触摸屏108，第一部分红外发射器101和第二部分红外发射器102都为多个红外发射器；控制器107控制第一部分红外发射器101以竖直方向向平行四边形触摸屏108发 射红外信号，第一部分反射镜103的设置方式可以与图I实施方式中的相同；贯穿平行四边形触摸屏的红外信号经过第一部分反射镜103的发射，进入第一部分红外接收器105的接收范围；控制器107控制第二部分红外发射器102以水平方向向平行四边形触摸屏108发射红外信号，第二部分反射镜104的设置方式可以与图I实施方式中的相同；贯穿平行四边形触摸屏的红外信号经过第二部分反射镜104的发射，进入第二部分红外接收器106的接收范围；其中，第一部分红外接收器105可以为集成的红外接收器，可以在一定范围内接收红外信号；第二部分红外接收器106可以为集成的红外接收器，可以在一定范围内接收红外信号；在本实施方式中，还增加了滤波电路111、输出电路112，用于过滤环境光干扰信号，其中，滤波电路111连接在第一部分红外接收器105和控制器107之间，以及连接在第二部分红外接收器106和控制器107之间；输出电路112连接控制器107，用于输出触摸物的位置坐标。采用本实施方式，可以进一步减小触摸系统的占用空间，配置方式灵活。本发明提出的基于红外信号识别的触摸系统，如采用图I和图2的实施方式，则其控制方法为控制器107控制第一部分红外发射器101、第二部分红外发射器102发射红外光；控制第一部分红外接收器105接收经过第一部分反射镜103反射的、第一部分红外发射器101发射的红外信号；以及控制第二部分红外接收器106接收经过第二部分反射镜104反射的、第二部分红外发射器102发射的红外光；根据第一部分红外接收器105接收的数据，判断是否存在红外光被遮挡；根据第二部分红外接收器106接收的数据，判断是否存在红外光被遮挡；若两个判断都为是，则根据红外光被遮挡位置确定触摸点位置；若两个判断不全为是，则判定无触摸点。本发明提出的基于红外信号识别的触摸系统，如采用图3的实施方式，为方便描述，以建立触摸系统平面坐标系后进行阐述，则其控制方法为SI、控制器107控制第一部分红发射器101 (X轴)中各红外发射器件逐个发射；S2、每当一个红外发射器件发射时，检测第一部分红外接收器105所接收到的信号；若有接收到光线，则此个红外发射器件所对的X坐标无遮挡物(即触摸点)；若没有接收到光线，则此个红外发射器件(X轴)所对的X坐标有遮挡物(即触摸点)；S3、各红外发射器件(X轴)均发射完后，得到所有被遮挡的X坐标；S4、控制器107控制第二部分红发射器102 (Y轴)各红外发射器件逐个发射；S5、每当一个红外发射器件(Y轴)发射时，检测第二部分红外接收器106中所接收到的信号；若有接收到光线，则此个红外发射器件(Y轴)所对的Y坐标无遮挡物(即触摸点；若没有接收到光线，则此个红外发射器件(Y轴)所对的Y坐标有遮挡物(即触摸点)；S6、各红外发射器件(Y轴)均发射完后，得到所有被遮挡的Y坐标；若C、F的被遮挡坐标不都存在，则判断为没有触摸点。若C、F的被遮挡坐标均存在，则判断为有触摸点，触摸点所在位置为C、F的被遮挡坐标的组合。接着介绍，利用本发明识别触摸点的具体例子，以采用图3方式为例，进行说明，请参考图4，触摸点109出现在如图位置，控制器107控制第一部分红外接收器105接收数 据，控制第二部分红外接收器106接收数据，并进行相应的分析，得到如图5所示的效果图，然后分析对应的暗影坐标，即可得到触摸点所在的位置。具体分析方法，可以采用一般常用的触摸坐标分析方法。本发明方法不限于平行四边形触摸屏，还可以为圆形、椭圆形，或者不规则的触摸屏。以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
权利要求
1.基于红外信号识别的触摸系统，其特征在于，包括第一部分红外发射器、第二部分红外发射器、第一部分反射镜、第二部分反射镜、第一部分红外接收器、第二部分红接收器、控制器以及触摸屏； 其中，所述第一部分红外发射器、所述第二部分红外发射器分别设置在所述触摸屏外的相邻两条边框上；所述第一部分红外发射器向所述触摸屏的其中一个角度发射红外光，所述第二部分发射器向所述触摸屏的另一角度发射红外信号； 在所述触摸屏外，所述第一部分反射镜设置在所述第一部分红外发射器的信号发射方向上，所述第二部分反射镜设置在所述第二部分红外发射器的信号发射方向上；所述第一部分反射镜的空间位置依次错开，所述第二部分反射镜的空间位置依次错开； 在所述触摸屏外，所述第一部分红外接收器设置在所述触摸屏外的另一条边框上，接收所述第一部分反射镜反射的红外信号；所述第二部分红外接收器设置在所述触摸屏外的另一条边框上，接收所述第二部分反射镜反射的红外信号； 所述控制器控制所述第一部分红外发射器、所述第二部分红外发射器发射红外信号，同时控制所述第一部分红外接收器、所述第二部分红外接收器接收红外信号；以及根据所述第一部分红外接收器、所述第二红外接收器接收红外信号确定触摸点位置。
2.根据权利要求I所述的基于红外信号识别的触摸系统，其特征在于， 所述第一部分红外发射器沿着自身所在的边框，发射红外信号，所述第二部分红外发射器沿着自身所在边框，发射红外信号； 所述第一部分反射镜中，所有反射镜与竖直方向的夹角相等，所述第二部分反射镜中，所有反射镜与水平方向的夹角相等。
3.根据权利要求I所述的基于红外信号识别的触摸系统，其特征在于， 所述第一部分红外发射器为集成红外发射器；所述第二部分红外发射器为集成红外发射器；所述第一部分红外发射器和所述第二部分红外发射器在一定角度内散射红外信号；所述第一部分红外接收器包括多个红外接收器，所述第二部分红外接收器包括多个红外接收器。
4.根据权利要求I所述的基于红外信号识别的触摸系统，其特征在于， 所述触摸屏为平行四边形触摸屏； 在所述触摸系统中，设置多个红外发射器为所述第一部分红外发射器，以及设置多个红外发射器为所述第二部分红外发射器；设置一个红外接收器为所述第一部分红外接收器；设置另一个红外接收器为所述第二部分红外接收器； 所述第一部分红外发射器以竖直方向向所述平行四边形触摸屏内，发射红外信号，所述第二部分红外发射器以水平方向向所述平行四边形触摸屏内，发射红外信号。
5.根据权利要求I所述的基于红外信号识别的触摸系统，其特征在于， 所述第一部分反射镜的数目、所述第二部分反射镜的数目，随着所述触摸系统的分辨率的增加而增加。
6.根据权利要求I所述的基于红外信号识别的触摸系统，其特征在于，所述根据所述第一部分红外接收器、所述第二红外接收器接收红外信号确定触摸点位置的步骤具体为 根据所述第一部分红外接收器接收的红外信号，判断是否存在红外信号被遮挡； 根据所述第二部分红外接收器接收的红外信号，判断是否存在红外信号被遮挡；若两个判断都为是，则根据红外信号遮挡位置确定触摸点位置；若两个判断不全为是，则无触摸点。
7.根据权利要求2所述的基于红外信号识别的触摸系统，其特征在于， 所述第一部分反射镜中，所有反射镜与竖直方向的夹角、所述第二部分反射镜中，所有反射镜与水平方向的夹角设置为45°。
8.根据权利要求4所述的基于红外信号识别的触摸系统，其特征在于， 所述控制器控制所述第一部分红外发射器、所述第二部分红外发射器发射红外信号，同时控制所述第一部分红外接收器、所述第二部分红外接收器接收红外信号的步骤具体为 所述控制器控制所述第一部分红外发射器逐个发射红外信号，以及控制所述第一部分红外接收器逐个接收经所述第一部分反射镜反射的、所述第一部分红外发射器发射的红外信号； 所述控制器控制所述第二部分红外发射器逐个发射红外信号，以及控制所述第二部分红外接收器逐个接收经所述第二部分反射镜反射的、所述第二部分红外发射器发射的红外信号。
9.根据权利要求I至8任意一项所述的基于红外信号识别的触摸系统，其特征在于，所述基于红外信号识别的触摸系统还包括过滤环境光干扰信号的滤波电路；其中，所述滤波电路连接在所述第一部分红外接收器和所述控制器之间，以及连接在所述第二部分红外接收器和所述控制器之间。
10.根据权利要求I至8任意一项所述的基于红外信号识别的触摸系统，其特征在于，所述基于红外信号识别的触摸系统还包括输出所述触摸物的位置坐标的输出电路；其中，所述输出电路连接所述控制器。
全文摘要
本发明提出基于红外信号识别的触摸系统，包括第一部分红外发射器、第二部分红外发射器、第一部分反射镜、第二部分反射镜、第一部分红外接收器、第二部分红接收器、控制器以及触摸屏；其中，第一部分红外发射器向触摸屏的其中一个角度发射红外光，第二部分发射器向触摸屏的另一角度发射红外信号；第一部分反射镜、第二部分反射镜的空间位置依次错开；第一部分红外接收器设置在触摸屏外的另一条边框上；第二部分红外接收器设置在触摸屏外的另一条边框上；控制器控制红外发射器发射红外信号，同时控制红外接收器接收红外信号；根据接收的红外信号确定触摸点位置。可以减少触摸系统占用的空间，降低成本，提高触摸系统的分辨率。
文档编号G06F3/042GK102707845SQ20121020165
公开日2012年10月3日 申请日期2012年6月18日 优先权日2012年6月18日
发明者何学志, 黄安麒 申请人:广州视睿电子科技有限公司