激光扫描触摸屏的制作方法
【专利摘要】激光扫描触摸屏涉及计算机领域，具体涉及触摸屏领域。激光扫描触摸屏，包括一触摸屏信号处理系统和一触摸板，触摸屏信号处理系统连接一激光测距系统；在有触摸件触摸触摸板时，受到激光器发出的激光照射，经过角度分光器后照射到光敏元件组的至少一光敏元件上；光信号接收处理模块判断出触摸件的距离；通过角度分光器确定出触摸件的角度；根据触摸件的距离信息，以及角度信息，完成触摸点位置识别。触摸点扫描软件，通过写入角度和角度对应的扫描距离，从而描绘出扫描轮廓；在扫描到扫描轮廓内有物体时，将该物体视为触摸件，并在对应位置产生触摸响应。
【专利说明】激光扫描触摸屏
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及计算机领域，具体涉及触摸屏领域。
【背景技术】
[0002]触摸屏已经成为一种重要的人机交互设备。广泛的应用于手机、电脑、平板电脑、广告机等设备上。
[0003]现有的触摸屏主要是红外触摸屏、电阻触摸屏、电容触摸屏等。这些触摸屏存在结构复杂、触摸面积有限、安装不方便等问题。
实用新型内容
[0004]本实用新型的目的在于，提供一种激光扫描触摸屏，以及一配套软件，以解决上述问题。
[0005]本实用新型所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现:
[0006]激光扫描触摸屏，包括一触摸屏信号处理系统和一触摸板，其特征在于，所述触摸屏信号处理系统连接一激光测距系统；
[0007]所述激光测距系统包括一激光器，所述激光器采用一字激光器，所述一字激光器的照射光线与所述触摸板面的夹角小于15度；
[0008]所述激光测距系统还包括一激光信号接收头，所述激光信号接收头上设有光敏元件，且所述激光信号接收头上设有至少两个光敏元件，至少两个光敏元件排布构成光敏元件组；还设有一角度分光器，所述角度分光器位于所述光敏元件组前方。
[0009]外界光线经过所述角度分光器后照射到所述光敏元件组的光敏元件上；所述角度分光器为一将前方光源所在角度与后方光强位置关联的光学器件，即，所述角度分光器前方光源的不同角度，反应为在所述角度分光器后方所述光敏元件组的各所述光敏元件上的不同光强。应当注意，一字激光器的照射光线与所述触摸板面最好是平行关系。但是做得绝对平行很难，因此限定为小于15度。
[0010]所述激光测距系统还包括一数据处理电路系统，包括一光信号接收处理模块，所述光信号接收处理模块分别连接所述光敏元件组上的至少两个所述光敏元件。接收并处理至少两个所述光敏元件接收到的光信号信息。
[0011]在有触摸件触摸所述触摸板时，受到所述激光器发出的激光照射，形成一反射光源，所述反射光源反射的光线，经过所述角度分光器后照射到所述光敏元件组的至少一所述光敏元件上。
[0012]所述光敏元件将信号传送给光信号接收处理模块，进而判断出所述反射光源的距离，即判断出触摸件的距离；通过所述角度分光器前方光源角度，与后方的各所述光敏元件上光强对应关系，确定出所述反射光源，即触摸件的角度。
[0013]还包括一微型处理器系统，所述微型处理器系统连接所述光信号接收处理模块。根据触摸件的距离信息，以及角度信息，确定出所述触摸件在所述触摸板上的二维坐标，进而确定出触摸点的位置，完成触摸点位置识别。
[0014]所述激光测距系统为一脉冲式激光测距系统、相位式激光测距系统、三角定位式激光测距系统等类型的激光测距系统中的至少一种。
[0015]优选利用相位法进行测距的相位式激光测距系统。所述数据处理电路系统还包括一相位信号发生模块，所述相位信号发生模块连接所述激光器。具有结构简单、触摸面积设定自由、安装方便、灵敏度闻等优点。
[0016]所述角度分光器可以是一成像镜头。通过所述成像镜头将所述光源的像呈现在所述光敏元件组上，即在所述光敏元件组的至少一个所述光敏元件上形成一光强较强的光斑。通过成像原理将反射光源角度与各所述光敏元件上的不同光强完成关联。成像镜头可以是一凸透镜或者是一成像透镜组。
[0017]所述角度分光器还可以是一滤光通道组，所述滤光通道组包括至少两个滤光通道，所述滤光通道设有一入光口和一出光口 ；
[0018]至少两个滤光通道的入光口和出光口连线的角度不同，即用于接收不同角度的光线。一滤光通道的入光口与出光口的连线的延长线，经过反射光源(触摸件)时，滤光通道后方对应的光敏元件上接收的光信号强，几何关系不符合的其他滤光通道对应的光敏元件上接收的光信号弱，甚至没有。进而将反射光源角度与各所述光敏元件上的不同光强完成关联。
[0019]所述光信号接收处理模块设有一扫描电路，通过所述扫描电路分别接通所述光敏元件组中的各个所述光敏元件，分别接收各个所述光敏元件产生的电信号。以便于系统进行信号处理。
[0020]所述光敏元件组中的光敏元件的排列方式为线性排列。所排列成的线形所在平面与所述触摸板所在平面夹角小于15度。以便于接收触摸板上形成的反射光源的光线。
[0021 ] 所述光敏元件可以排列成直线结构，或者弧线结构。
[0022]所述光敏元件可以采用光敏三极管、光敏二极管、光敏场效应管等光敏元件。
[0023]所述激光测距系统优选设置在所述触摸板角部。
[0024]可以在所述触摸板的两个对角分别设置所述激光测距系统。以便于适用于大尺寸触摸屏。
[0025]可以在所述触摸板的两个邻角分别设置所述激光测距系统。以便于实现多点触摸。
[0026]所述滤光通道组的滤光通道的出光口下设有一光敏元件，即一个滤光通道对应一个光敏元件，所述光敏元件的感光面抵住所述出光口，或者所述光敏元件的感光面嵌入在所述出光口内。以减少相互间的信号干扰。
[0027]或者在所述滤光通道的出光口下设有至少两个光敏元件，以便于增强所产生的电信号强度。
【专利附图】
【附图说明】
[0028]图1为激光扫描触摸屏的一种整体结构示意图；
[0029]图2为触摸屏信号处理系统结构原理示意图；
[0030]图3a、b分别为角度分光器连接关系原理示意图；[0031 ] 图4软件流程示意图。
【具体实施方式】
[0032]为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示进一步阐述本实用新型。
[0033]参照图1、图2、图3，激光扫描触摸屏，包括一触摸屏信号处理系统I和一触摸板
2。触摸屏信号处理系统I包括一激光测距系统3，激光测距系统3为一相位式激光测距系统3。激光测距系统3也可以是一脉冲式激光测距系统或三角定位式激光测距系统等类型的激光测距系统。激光测距系统3包括一激光器31，激光器31采用一字激光器，一字激光器的照射光线与触摸板2面夹角小于15度。一字激光器打出的光线，照射在前方平面上呈现一字线型，利用一字激光器照射出光线的特点，一字激光器经常被用于建筑物准直校准。
[0034]激光测距系统3还包括一激光信号接收头32，激光信号接收头32上设有由至少两个光敏元件41排布构成的光敏元件组4，还设有一角度分光器5 ;角度分光器5位于光敏元件组4前方；外界光线经过角度分光器5后照射到光敏元件组4的光敏元件41上；角度分光器5为一将前方光源所在角度与后方光强位置关联的光学器件,即，角度分光器5前方光源的不同角度，反应为在角度分光器5后方光敏元件组4的各光敏元件41上的不同光强。激光测距系统3还包括一数据处理电路系统33，数据处理电路系统33包括一相位信号发生模块，相位信号发生模块连接激光器31 ;还包括一光信号接收处理模块，光信号接收处理模块分别连接光敏元件组4上的至少两个光敏元件41 (可以通过编码电路连接)；接收并处理至少两个光敏元件41接收到的光信号信息。在有触摸件触摸触摸板2时，受到激光器31发出的激光照射，形成一反射光源，反射光源反射的光线，经过角度分光器5后照射到光敏元件组4的至少一光敏元件41上。光敏元件41将信号传送给光信号接收处理模块，进而判断出反射光源的距离，即判断出触摸件的距离。通过角度分光器5前方光源角度，与后方的各光敏元件41上光强对应关系，确定出反射光源，即触摸件的角度。
[0035]触摸屏信号处理系统I还包括一微型处理器系统6，微型处理器系统6连接光信号接收处理模块，根据触摸件的距离信息，以及角度信息，确定出触摸件在触摸板2上的二维坐标，进而确定出触摸点的位置，完成触摸点位置识别。
[0036]参照图3中a，角度分光器5可以是一成像镜头，通过成像镜头将光源的像呈现在光敏元件组4上，即在光敏元件组4的至少一个光敏元件41上形成一光强较强的光斑。通过成像原理将反射光源角度与各光敏元件41上的不同光强完成关联。成像镜头可以是一凸透镜或者是一成像透镜组。
[0037]参照图3中b，角度分光器5还可以是一滤光通道组，滤光通道组包括至少两个滤光通道，滤光通道设有一入光口和一出光口 ；至少两个滤光通道的入光口和出光口连线的角度不同，即用于接收不同角度的光线。一滤光通道的入光口与出光口的连线的延长线，经过反射光源(触摸件)时，滤光通道后方对应的光敏元件41上接收的光信号强，几何关系不符合的其他滤光通道对应的光敏元件41上接收的光信号弱，甚至没有。进而将反射光源角度与各光敏元件41上的不同光强完成关联。
[0038]光信号接收处理模块设有一扫描电路，通过扫描电路分别接通光敏元件组4中的各个光敏元件41，分别接收各个光敏元件41产生的电信号。可以是分时接收，或者是分别进行编码后进行分别接收。以便于系统进行信号处理。
[0039]光敏元件组4中的光敏元件41的排列方式为线性排列。所排列成的线形所在平面与触摸板2所在平面夹角小于15度。以便于接收触摸板2上形成的反射光源的光线。光敏元件41可以排列成直线结构，或者弧线结构。光敏元件41可以采用光敏三极管、光敏二极管、光敏场效应管等光敏元件41。激光测距系统3优选设置在触摸板2角部。可以在触摸板2的两个对角分别设置激光测距系统3。以便于适用于大尺寸触摸屏。可以在触摸板2的两个邻角分别设置激光测距系统3。以便于实现多点触摸。
[0040]滤光通道组的滤光通道的出光口下设有一光敏元件41，即一个滤光通道对应一个光敏元件41，光敏元件41的感光面抵住出光口，或者光敏元件41的感光面嵌入在出光口内。以减少相互间的信号干扰。或者在滤光通道的出光口下设有至少两个光敏元件41，以便于增强所产生的电信号强度。
[0041]参照图4,微型处理器系统6内运行有一触摸点扫描软件。
[0042]首先，在微型处理器系统6中首先写入扫描轮廓。可以是通过写入角度和角度对应的扫描距离，从而描绘出扫描轮廓。在扫描到扫描轮廓内有物体时，将该物体视为触摸件，并在对应位置产生触摸响应。
[0043]微型处理器系统6对于超出扫描轮廓的物体不做响应，即在某一角度上，扫描到的物体距离大于所设定的距离时，不做响应。
[0044]写入扫描轮廓的方式可以是:
[0045](I)在安装激光扫描触摸屏，并启动系统后，触摸点扫描软件首先进行环境扫描，将周边对激光光线产生遮挡的周边物体距离进行扫描并记录。将扫描到的设定扫描范围内的周边物体轮廓作为所述扫描轮廓。周边物体有可能是触摸板边框、墙壁等。所述的设定扫描范围可以是设定扫描有效距离，设定扫描有效距离的方式，可以是删除设定距离以外的数据。还可以是通过设定激光测距系统的灵敏度实现。
[0046]扫描完成后，将周边物体位置进行记录和保存，进而完成扫描轮廓写入工作。这可以是对周边物体所在距离和角度进行记录和保存。
[0047]完成环境扫描后进入工作扫描状态，在扫描到在同一角度，有比周边物体更近的物体时，将该物体视为触摸件，并在对应位置产生触摸响应。
[0048]通过上述技术，可以使整个安装过程更加简单。
[0049](2)写入扫描轮廓的方式还可以是，导入扫描轮廓数据，即导入各角度和与该角度对应的扫描距离，从而描绘出扫描轮廓。
[0050]扫描方式可以是:
[0051]在扫描过程中，微型处理器系统6分别接收各个光敏兀件41产生的电信号,在扫描到触摸件，并且至少两个光敏元件41接收到光信号，且微型处理器系统6根据各光敏元件41计算出的距离值相差超过一设定值时，取数值小的距离值。即，微型处理器系统6认可扫描距离更近的光敏元件41的数值。这一设计，有助于避免触摸板2以外的物体对扫描结果造成干扰。
[0052]且微型处理器系统6根据各光敏元件41计算出的距离值相差超过一设定值时，取数值小的距离值。即，微型处理器系统6认可扫描距离更近的光敏元件41的数值。这一设计，有助于避免触摸板2以外的物体对扫描结果造成干扰。
[0053]或者，在扫描过程中，微型处理器系统6分别接收各个光敏元件41产生的电信号，在扫描到触摸件，并且至少两个光敏元件41接收到光信号，微型处理器系统6根据至少两个光敏元件41，确定出各光敏元件41所对应的角度值，微型处理器系统6取各个角度值的中间值所对应的光敏元件41。
[0054]可以是直接将连续排列的几个产生能够被微型处理器系统6有效识别的电信号的各个光敏兀件41中，排在中间的光敏兀件41作为优选的光敏兀件41,微型处理器系统6将该光敏元件41对应的角度值作为触摸件的角度值。
[0055]上述对于角度识别的优选方案，可以适当消除因为聚焦不准确造成误差的问题。
[0056]在扫描到一触摸件时,接收到来自触摸件反射光线，且信号被微型处理器系统6识别的光敏元件41，视为有效光敏元件41 ;微型处理器系统6对有效光敏元件41周边的光敏元件41进行优先扫描。
[0057]可以是，微型处理器系统6对有效光敏元件41两侧，每侧占总光敏元件41数量五分之一以内的光敏兀件41进行扫描,形成一优先光敏兀件41扫描区域,其他光敏兀件41不再扫描。以节省能源，并提高精确度。
[0058]在微型处理器系统6对优先光敏元件41扫描区域进行扫描，但是扫描不到触摸件时，重新对全部光敏元件41进行扫描。
[0059]在对全部光敏兀件41扫描时的扫描时间周期,大于对优先光敏兀件41扫描区域进行扫描时的扫描时间周期。以便于在保证扫描速度的同时，保证扫描质量。
[0060]在对全部光敏兀件41扫描时,对单个光敏兀件41的扫描时间，小于对优先光敏兀件41扫描区域进行扫描时的扫描时间。以便于在有触摸件时进行精确扫描。
[0061]以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征以及本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
【权利要求】
1.激光扫描触摸屏，包括一触摸屏信号处理系统和一触摸板，其特征在于，所述触摸屏信号处理系统连接一激光测距系统； 所述激光测距系统包括一激光器，所述激光器采用一字激光器，所述一字激光器的照射光线与所述触摸板面的夹角小于15度； 所述激光测距系统还包括一激光信号接收头，所述激光信号接收头上设有光敏元件，且所述激光信号接收头上设有至少两个光敏元件，至少两个光敏元件排布构成光敏元件组；还设有一角度分光器，所述角度分光器位于所述光敏元件组前方。
2.根据权利要求1所述的激光扫描触摸屏，其特征在于:所述激光测距系统还包括一数据处理电路系统，包括一光信号接收处理模块，所述光信号接收处理模块分别连接所述光敏元件组上的至少两个所述光敏元件。
3.根据权利要求1所述的激光扫描触摸屏，其特征在于:所述激光测距系统为一脉冲式激光测距系统、相位式激光测距系统、三角定位式激光测距系统等类型的激光测距系统中的至少一种。
4.根据权利要求1、2或3所述的激光扫描触摸屏，其特征在于:所述角度分光器是一成像镜头。
5.根据权利要求1、2或3所述的激光扫描触摸屏，其特征在于:所述角度分光器还可以是一滤光通道组，所述滤光通道组包括至少两个滤光通道，所述滤光通道设有一入光口和一出光口； 至少两个滤光通道的入光口和出光口连线的角度不同，即用于接收不同角度的光线。
6.根据权利要求2所述的激光扫描触摸屏，其特征在于:所述光信号接收处理模块设有一扫描电路，通过所述扫描电路分别接通所述光敏元件组中的各个所述光敏元件，分别接收各个所述光敏元件产生的电信号。
7.根据权利要求1、2、3或6所述的激光扫描触摸屏，其特征在于:所述光敏元件组中的光敏元件的排列方式为线性排列；所排列成的线形所在平面与所述触摸板所在平面夹角小于15度。
8.根据权利要求1、2、3或6所述的激光扫描触摸屏，其特征在于:所述激光测距系统设置在所述触摸板角部。
9.根据权利要求1、2、3或6所述的激光扫描触摸屏，其特征在于:在所述触摸板的两个对角分别设置所述激光测距系统。
10.根据权利要求1、2、3或6所述的激光扫描触摸屏，其特征在于:在所述触摸板的两个邻角分别设置所述激光测距系统。
11.根据权利要求1所述的激光扫描触摸屏，其特征在于:所述角度分光器后照射到所述光敏元件组的光敏元件上；所述角度分光器为一将前方光源所在角度与后方光强位置关联的光学器件，即，所述角度分光器前方光源的不同角度，反应为在所述角度分光器后方所述光敏元件组的各所述光敏元件上的不同光强。
12.根据权利要求1所述的激光扫描触摸屏，其特征在于:所述一字激光器的照射光线与所述触摸板面是平行关系。
13.根据权利要求2所述的激光扫描触摸屏，其特征在于:接收并处理至少两个所述光敏元件接收到的光信号信息。
14.根据权利要求1所述的激光扫描触摸屏，其特征在于:有触摸件触摸所述触摸板时，受到所述激光器发出的激光照射，形成一反射光源，所述反射光源反射的光线，经过所述角度分光器后照射到所述光敏元件组的至少一所述光敏元件上。
15.根据权利要求14所述的激光扫描触摸屏，其特征在于:所述光敏元件将信号传送给光信号接收处理模块，进而判断出所述反射光源的距离，即判断出触摸件的距离；通过所述角度分光器前方光源角度，与后方的各所述光敏元件上光强对应关系，确定出所述反射光源，即触摸件的角度。
16.根据权利要求1所述的激光扫描触摸屏，其特征在于:所述触摸屏信号处理系统还包括一微型处理器系统，所述微型处理器系统连接所述光信号接收处理模块。
17.根据权利要求2所述的激光扫描触摸屏，其特征在于:所述数据处理电路系统还包括一相位信号发生模块，所述相位信号发生模块连接所述激光器。
18.根据权利要求4所述的激光扫描触摸屏,其特征在于:所述角度分光器为一将前方光源所在角度与后方光强位置关联的光学器件，所述成像镜头将所述光源的像呈现在所述光敏元件组上，即在所述光敏元件组的至少一个所述光敏元件上形成一光强较强的光斑。
19.根据权利要求4所述的激光扫描触摸屏，其特征在于:成像镜头是一凸透镜或者是一成像透镜组。
20.根据权利要求7所述的激光扫描触摸屏，其特征在于:所述光敏元件可以排列成直线结构，或者弧线结构。
21.根据权利要求7所述的激光扫描触摸屏，其特征在于:所述光敏元件采用光敏三极管、光敏二极管、光敏场效应管中的任意一种光敏元件。
22.根据权利要求5所述的激光扫描触摸屏，其特征在于:所述滤光通道组的滤光通道的出光口下设有一光敏元件，即一个滤光通道对应一个光敏元件，所述光敏元件的感光面抵住所述出光口，或者所述光敏元件的感光面嵌入在所述出光口内。
23.根据权利要求5所述的激光扫描触摸屏，其特征在于:所述滤光通道的出光口下设有至少两个光敏元件，以便于增强所产生的电信号强度。
【文档编号】G06F3/042GK203930751SQ201420054410
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2014年1月27日 优先权日:2013年1月31日
【发明者】李兴文, 孙倩倩 申请人:上海科斗电子科技有限公司