专利名称：反射结构的多接收管红外触摸屏的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种红外线触摸屏，尤指一种由若干个红外线发射管、若干个反射镜和每一个方向上有两个红外线接收管构成的新型红外线触摸屏。
背景技术：
常见的红外线触摸屏主要由围设在触摸屏四周的矩形电路板、焊接在矩形电路板上的若干组红外线发射管、红外线接收管和控制电路构成。焊接在电路板上的若干组红外线发射管和接收管在触摸屏的表面形成一个红外线网。当使用者用手指触摸到触摸屏的某一点时，便会挡住经过该位置的横竖两条红外线，使红外线接收管不能接收到相应的发射管发射的红外线，控制电路计算出该触摸点的位置，并通过导线将识别出的位置信号传输给计算机。相关的现有技术可见申请号或者专利号为95105303.5、00121462.4、1259522.5、00250806.0、01202252.7、01231461.7、02200147.6、00262072.3的中国专利及其内部所引用或涉及的其他内容。因为这些种类结构的红外线触摸屏的红外线发射管和接收管分布在触摸屏的四周，使得围设在触摸屏四周电路板体积较大，结构复杂，因此生产、维护的成本都很高。
针对上述问题，申请号为200420089133.2的中国专利申请公开了一种每一个方向上使用一只接收管的红外触摸屏，基本上解决了成本高体积大的问题。但是这项技术也带来了可靠性的问题，表现在一旦这个红外线接收管失效，那么整个触摸屏就会失效。
发明目的针对现有技术的缺陷，本实用新型的目的是公开了一种具有反射镜的，并在每个方向上使用至少两只红外接收管的新型红外线触摸屏，该红外线触摸屏由若干个红外线发射管、每个方向上安装有至少两个红外线接收管和若干个反射镜构成。
技术方案为实现上述发明目的，本实用新型采用以下技术方案所述的红外线触摸屏，包括覆盖在显示屏表面的透明保护屏、围设在透明保护屏相邻两边的电路板、安装焊接在电路板上面的若干个红外线发射管、用于识别触摸位置的控制电路，与所述电路板相对、在保护屏的另外两个相邻边上设有若干个反射镜；一个反射镜对应一个红外线发射管；并且所述相邻的两个反射镜之间的间距，与相邻的两个红外线发射管的间距一致，且一一对应；其特征在于在所述透明保护屏相邻两边电路板的背面各安装连接有两个红外线接收管；安装焊接在透明保护屏一个边上的电路板上的红外线发射管所发射的红外线，经所述反射镜反射后，分别被安装在该电路板背面的两个红外线接收管接收。
针对上述的基本技术方案，本实用新型给出了两种实施结构。
第一种实施结构如下相邻的两个红外线发射管发射的红外线经反射镜反射后，分别被安装在对应边电路板背面的两个红外线接收管接收。
所述设置在所述透明保护屏相邻两边的若干个反射镜，每个反射镜都有两个反射面，两个反射面之间相交成直角，所有的反射镜一个个沿着所述保护屏的边缘的方向次序排列，其中每一个反射镜中由所述两个反射面的相交而形成的棱，与通过所对应的红外线发射管的光轴的直线的夹角α，与该发射管在光轴方向所发射的红外线和被该反射镜反射到对应的接收管的红外线之间的夹角θ之间的关系为α＝90°-θ/2，并且与透明保护屏所在的平面相平行。
并且，每个红外线发射管发射的红外线经反射镜反射后，分别被安装在对应边电路板背面的两个红外线接收管接收。
第二种实施结构如下每个红外线发射管发射的红外线经反射镜反射后，分别被安装在对应边电路板背面的两个红外线接收管接收。
所述设置在所述透明保护屏相邻两边的若干个反射镜，每个反射镜都有四个反射面，其中两个反射面之间相交成直角构成一个反射面组，由所述两个反射面的相交而形成的棱，与通过所对应的红外线发射管的光轴的直线的夹角β，与该发射管在光轴方向所发射的红外线和被该反射镜反射到对应的接收管的红外线之间的夹角之间φ的关系为β＝90°-φ/2另外两个反射面之间也相交成直角构成另外一个反射面组，由所述两个反射面的相交而形成的棱，与通过所对应的红外线发射管的光轴的直线的夹角γ，与该发射管在光轴方向所发射的红外线和被该反射镜反射到对应的接收管的红外线之间的夹角ω之间的关系为γ＝90°+ω/2；所有的反射镜一个个沿着所述保护屏的边缘的方向次序排列构成了反射镜阵列，所述的两个棱所构成的平面与透明保护屏所在的平面相平行，并且与每个反射镜对应的红外线发射管，其光轴正对着上述由两个反射面组相交而产生的、位于透明保护屏的同一侧的棱。
如果透明保护屏比较厚，如图2中虚线部分所示，那么被反射回到接收管的红外线，还可以从玻璃保护屏中通过，这样就省略掉保护屏下面供红外线通过的空间，进一步减小整个触摸屏的厚度。
借鉴前述200420089133.2专利申请的结构，为了生产制造的方便，上述的两种具体实施结构，都可以将所述的反射镜，通过黏结剂粘贴在透明保护屏的侧边；也可以在制造时，通过模具将透明保护屏和反射镜制成一体。同时为了组装、安装、调试方便，本实用新型还可以包括一外框，无论针对第一种还是第二种的实施结构，都可以将焊接有红外线发射管/接收管的电路板以及粘贴有反射镜的保护屏均固定在该外框内。
发明的优点由于本实用新型采用以上实施结构，即在焊接有若干个红外线发射管的电路板背面只焊接有两个红外线接收管，因此在使用红外线反射镜从而大大减少了红外线接收管的数量，减小了电路板的尺寸，降低了红外线触摸屏的成本的同时，在保证最低的分辨率甚至不影响红外触摸屏的分辨率的条件下，加倍提高了红外触摸屏的可靠性。
图1本实用新型的红外线发射、接收管、反射镜位置关系示意图和光路原理图图2为上述两种实施结构的立体局部光路结构示意图图3第二种实施结构所使用的反射镜的三维视图及其光路和部件位置示意图具体实施方案为简单清楚起见，在图1中，省略了构成红外触摸屏的电子元件和其它与本案关系不大的其它结构，这些技术内容可以参考前面背景技术所涉及的相关专利。同时，图1中也只给出了触摸屏在一个方向上光路原理，另外一个方向相同，只给出了红外发射和接收管及其反射镜阵列的安装位置的示意图。下面针对图1，来详细说明本实用新型的技术方案。
本实用新型公开的反射结构的多接收管红外触摸屏，它包括覆盖在显示屏表面1的表面安装有透明保护屏2，安装在透明保护屏边缘外测的相邻两边的电路板11、13，焊接在电路板11上面的若干个红外线发射管3，该电路板上所有的发射管的光轴，都与垂直于显示屏边缘的方向主轴线10相平行焊接在电路板11背面的两个红外线接收管4、5，安装在电路板11对面、透明保护屏另外一边的反射镜阵列6、7，设置在透明保护屏另外两个相邻边上的电路板13和安装在其对面、由若干个反射镜构成的反射镜阵列14，以及用于识别触摸位置的控制电路构成。
图1同时给出了前述两种实施结构的光路原理，以及相对应的反射镜的原理结构、安装位置和关系等内容。图的下半部分是前述第一种实施方案的光路图。如图所示，在焊接有若干个红外线发射管的电路板对面，设有若干个反射镜6构成一个阵列；每一个红外线发射管对应一个反射镜，相邻的两个红外线发射管发射的红外线经反射镜反射后，分别被焊接在电路板下面的两个红外线接收管接收。
图2给出了每一个反射镜的基本结构，以及红外线从发射管到反射镜，再到接收管的在垂直于显示屏表面的方向上的光路视图。在图中可以看到，在透明保护屏上方的红外线，被反射镜的一个反射面反射到另外一个反射面，然后被反射回到接收管。如果透明保护屏比较厚，如加厚到图2中虚线所示位置，那么被反射回到接收管的红外线，还可以从玻璃保护屏中通过，这样就省略掉保护屏下面供红外线通过的空间，进一步减小触摸屏的厚度。在本实用新型中，我们用两个反射面相交形成的棱来表示反射镜的安装方位，用图1中反射镜6或7上表示反射面，并与所对应的发射管所发射的红外线构成夹角的线段来表示，将红外线反射到指定的接收管。至于哪一个发射管所发射的红外线被哪一个红外接收管所接收，是由该发射管所对应的反射镜的安装角度所决定的。在这里，所述的反射镜既可以由两个反射镜面用粘接、紧固或者模压的方式构成，也可以利用一些光学材料的特性，使用全反射直角三棱镜的结构构成，如反射镜7上面的虚线所示。结合图1和图2，可以得到反射镜阵列中每个反射镜的安装角αα与所对应的发射管在光轴方向所发射的红外线8和被该反射镜反射到对应的接收管的红外线9之间的夹角θ之间的关系为α＝90°-θ/2针对不同位置的发射管和接收管，上述的夹角θ不同，则反射镜的安装角α也不相同。
图1的上半部分则给出了第二种实施方案的光路原理图。事实上，这个方案的原理与第一种实施方案的原理完全相同，区别仅仅在于每一个红外发射管所发射的红外线，都被一个组合的反射镜分别反射到两只红外接收管。图3给出了这种组合反射镜的三维视图，并且给出了红外发射管的光轴12、所发射的红外线8、被反射的红外线9、方向主轴线10以及透明保护屏2之间的关系。由于给出的是组合反射镜的三维视图，而反射镜的安装角度与第一种实施方案中反射镜的安装方式相似，用于定位其安装方位的棱与红外发射管的光轴之间一般都有一个角度，因此这部分在图3中位置是倾斜的。从图可以看到，每个反射镜都是由4个反射面15、16、17和18构成，其中反射面15和16构成了一个反射面组，两个面相交构成了一个棱；17与18构成了另外一个反射面组，两个面相交构成了另外一个棱所述两个棱所构成的平面与透明保护屏所在的平面相平行。与其对应的红外发射管的光轴正对着上述由两个反射面组，即图中由反射面15、17相交而产生的棱，并且位于透明保护屏表面的同一侧。由于红外发射管在光轴方向附近发射的红外线是平行的且有一定的截面积，因此当这部分红外线照射到由反射面15、17相交所产生的棱上时，就相当于同时照射到了两个反射角不同的反射镜上，因此可以被该反射镜反射到不同的接收管4、5上。
与第一种实施方案相同，这里这个组合的反射镜的安装方位也有相似的关系式。从图1可知反射面15和16相交的棱与所对应的发射管在光轴方向的夹角β，与该发射管所发射的红外线8和被该反射镜反射到对应的接收管的红外线9之间的夹角φ之间的关系为β＝90°-φ/2；反射面17和18相交的棱与所对应的发射管在光轴方向的夹角γ，与该发射管所发射的红外线8和被该反射镜反射到对应的接收管的红外线9之间的夹角ω之间的关系为γ＝90°+ω/2。
另外，结合图1和图3中还可以看到，两个反射面组的棱之间的夹角等于ψ＝γ+β-180°。这个角度就为这种反射镜的制造提供了基本数据。
无论对于第一种还是第二种实施方案，为了将每一个红外线发射管发射的红外线通过反射镜反射回对应的接收管，设置在每个红外发射管对面的反射镜的间距要与红外线发射管3的间距一致且一一对应。为了方便于实现间距相同，将每一个红外线发射管发射的红外线反射回接收管，所述反射镜6或者7可以由一个一个的直角等边三角棱镜切割、排列而成。另外，在制造红外线触摸屏时，反射镜既可以通过黏结剂粘贴在透明保护屏的侧边，也可以在制造透明保护屏时直接通过模具，将保护屏2和反射镜6或7制为一体。电路板11、13可以直接通过固定件或黏结剂固定在触摸屏的上面，为了安装方便，并保护各个部件，本实用新型还可以包括一个外框，将焊接有红外线发射管/接收管的电路板以及安装有反射镜的保护屏均固定在该外框内。这部分的相关内容，以及其它有关工作原理、用于识别触摸位置的控制电路等内容，可以参考前述专利申请。
由于本实用新型在焊接有若干个红外线发射管的对面设置若干个用于反射红外线的反射镜，将红外线发射管发射的红外线经反射镜反射回焊接在电路板背面的两个红外线接收管上，从而在大大省略了红外线接收管的数量，减小了电路板的体积，降低了红外线触摸屏的成本的同时，还能够在保证最低的分辨率甚至不影响红外触摸屏的分辨率的条件下，加倍提高了红外触摸屏的可靠性。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，本实用新型的保护范围并不局限于此，比如将反射镜7制作成为3段的结构，将一只红外发射管发射的红外线反射到三个接收管，只要使用前述专利中触摸屏专用的红外发射管，就可以实现这个方案。因此，任何基于本实用新型技术方案上的等效变换均属于本实用新型保护范围之内。
权利要求1.一种反射结构的多接收管红外触摸屏，它包括覆盖在显示屏表面的透明保护屏、围设在透明保护屏相邻两边的电路板、安装焊接在电路板上面的若干个红外线发射管、用于识别触摸位置的控制电路，与所述电路板相对、在保护屏的另外两个相邻边上设有若干个反射镜；一个反射镜对应一个红外线发射管；并且所述相邻的两个反射镜之间的间距，与相邻的两个红外线发射管的间距一致，且一一对应；其特征在于在所述透明保护屏相邻两边电路板的背面各安装连接有两个红外线接收管；安装焊接在透明保护屏一个边上的电路板上的红外线发射管所发射的红外线，经所述反射镜反射后，分别被安装在该电路板背面的两个红外线接收管接收。
2.根据权利要求1所述的反射结构的多接收管红外触摸屏，其特征在于相邻的两个红外线发射管发射的红外线经反射镜反射后，分别被安装在对应边电路板背面的两个红外线接收管接收。
3.根据权利要求2所述的反射结构的多接收管红外触摸屏，其特征在于设置在所述透明保护屏相邻两边的若干个反射镜，每个反射镜都有两个反射面，两个反射面之间相交成直角，所有的反射镜一个个沿着所述保护屏的边缘的方向次序排列，其中每一个反射镜中由所述两个反射面的相交而形成的棱，与通过所对应的红外线发射管的光轴的直线的夹角α，与该发射管在光轴方向所发射的红外线和被该反射镜反射到对应的接收管的红外线之间的夹角θ之间的关系为α＝90°-θ/2，并且与透明保护屏所在的平面相平行。
4.根据权利要求1所述的反射结构的多接收管红外触摸屏，其特征在于每个红外线发射管发射的红外线经反射镜反射后，分别被安装在对应边电路板背面的两个红外线接收管接收。
5.根据权利要求4所述的反射结构的多接收管红外触摸屏，其特征在于设置在所述透明保护屏相邻两边的若干个反射镜，每个反射镜都有四个反射面，其中两个反射面之间相交成直角构成一个反射面组，由所述两个反射面的相交而形成的棱，与通过所对应的红外线发射管的光轴的直线的夹角β，与该发射管在光轴方向所发射的红外线和被该反射镜反射到对应的接收管的红外线之间的夹角之间φ的关系为β＝90°-φ/2；另外两个反射面之间也相交成直角构成另外一个反射面组，由所述两个反射面的相交而形成的棱，与通过所对应的红外线发射管的光轴的直线的夹角γ，与该发射管在光轴方向所发射的红外线和被该反射镜反射到对应的接收管的红外线之间的夹角ω之间的关系为γ＝90°+ω/2所有的反射镜一个个沿着所述保护屏的边缘的方向次序排列，所述的两个棱所构成的平面与透明保护屏所在的平面相平行，并且与每个反射镜对应的红外线发射管，其光轴正对着上述由两个反射面组相交而产生的、位于透明保护屏的同一侧的棱。
6.根据权利要求2或3或4或5所述的反射结构的多接收管红外触摸屏，其特征在于所述反射镜通过黏结剂粘贴在透明保护屏的侧边。
7.根据权利要求2或3或4或5所述的反射结构的多接收管红外触摸屏，其特征在于所述的反射镜是由一个一个的直角等腰三角棱镜切割并排列安装而成。
8.根据权利要求2或3或4或5所述的反射结构的多接收管红外触摸屏，其特征在于被反射回到接收管的红外线从透明保护屏中通过。
9.根据权利要求1、2、3、4或5所述的反射结构的多接收管红外触摸屏，其特征在于该红外线触摸屏还包括一个外框，所述焊接有红外线发射管、接收管的电路板以及粘贴有反射镜的保护屏，均固定在该外框内。
专利摘要本实用新型公开了一种反射结构的多接收管红外触摸屏，包括透明保护屏，围设在透明保护屏相邻两边的电路板和焊接在上面的多个红外线发射管，控制电路，与所述电路板相对、在保护屏的另外两个邻边上与每个发射管一一对应的多个反射镜，其特征在于在所述每块电路板的背面各安装有两个红外线接收管。每一个发射管发射的红外线经反射镜反射后，按照不同的设定，分别被焊接该电路板背面的两个接收管接收。本实用新型在结构简单体积小、成本低的优点的基础上，更能成倍提高触摸屏的可靠性。
文档编号G06F3/041GK2751354SQ20042009359
公开日2006年1月11日 申请日期2004年9月15日 优先权日2004年9月15日
发明者叶新林, 刘建军, 邹镇中 申请人:北京汇冠新技术有限公司