专利名称：一种红外线触摸屏的制作方法
技术领域：
一种红外线触摸屏技术领域：
本实用新型涉及一种红外线触摸屏，特别涉及一种可以区分多个触摸点 同时操作的红外线触摸屏。背景技术：
目前，触摸屏作为一种代替或补充普通键盘和鼠标的输入设备已经在许 多场合和领域得到了广泛使用。在现有的触摸屏中，检测触摸地点的定位检 测技术可以基于不同的技术，包括红外、摄像头、表面声波等。用户通常不 需要经过特别的操作训练，只需要在有关图符标出的地点按触摸屏，就能实 施一连串复杂的指令。随着科技的发展尤其是计算机软硬件技术的发展，计算机拥有强大的功 能，几乎能应用于我们能想象到的任何领域，而多点触摸技术更能方便使用 者操作计算机，这就要求触摸屏支持多点触摸操作，能够检测识别一个以上的触摸点。目前的几种实现多点触摸的技术方案，如申请号为02822048.X, 200580011740.4的中国专利所公布的方案，并不适用于红外线触摸屏。为解决红外线触摸屏无法识别多个触摸点的问题，业界作了许多有益的 尝试，如通过设计复杂的辅助判断电路来增强红外线触摸屏对多个触摸点的 判断能力，在红外线触摸屏的外边缘额外附加一个或两个摄像头来区分多个 触摸点等等，如此种种，都需要改变现有红外线触摸屏的结构和系统的组 成，在现有红外线触摸屏的基础上增加较多成本。目前也有不改变硬件通过 检测触摸事件发生的先后顺序来识别多个触摸点的方法，但对于多个触摸点 之间无相对移动，也没有触摸点的形状大小值可以参照的情况下，容易发生 误判。另外，现有的红外线触摸屏为了便于数据处理与传输，其主微处理器一3般被安排在接收电路板上，这样对于出线有一定要求的触摸屏结构设计会造 成一定的困难，使得触摸屏结构安排不灵活。图l所示的红外线触摸屏，其红外元件向同一个方向偏转，红外发射元件101， 102， 103， 104向同一个方向偏转一定的角度，相对应的红外接收元 件105， 106, 107， 108也朝同一个方向偏转相同的角度，101除了与105垂直 正对之外，还与107倾斜对应；102除了与106垂直正对之外，还与108倾斜对 应。采用这种电路结构，可以实现垂直扫描^f企测和倾斜扫描^f全测确定各个触 摸点的位置坐标。采用图示的排布方法，可以在较大尺寸触摸屏上实现多点 触摸识别，但由于红外元件偏向同一个方向，会出现图1中所示的lll， 112， 113， 114四个没有倾斜扫描检测的区域，这几个区域成为倾斜扫描检测的盲 区。当有多个触摸点在这几个区域时，触摸点识别会较困难。这些问题在小 尺寸的触摸屏上出现时会影响到实际的使用效果。鉴于目前红外线触摸屏系统存在的上述不足，提供一种不改变现有红外 线触摸屏组成结构，同时不需增加额外成本，可以实现多点触摸定位并减少 误判，且减少扫描检测盲区的红外线触摸屏结构实为必要。
发明内容本实用新型的目的在于提供一种红外线触摸屏系统，其不需要设计复杂 的电路结构，也不需要严4各要求红外元件的光轴正对就可以识别两个或两个 以上的触摸操作，成本相对较低，可以实现较准确的多点触摸定位。为实现本实用新型目的，提供如下技术方案提供一种红外线触摸屏，在至少一个检测方向上，红外发射元件与红外 接收元件都朝着触摸屏中心的方向偏转，使得红外发射扫描电路上的红外发 射元件与红外接收扫描电路上的红外接收元件朝向相对，形成交叉对应关 系。具体来讲， 一个红外发射元件A垂直对应一个红外接收元件A'，同时 倾斜对应一个接收元件B';而与接收元件B'垂直对应的红外发射元件B除了对应B'之外，同时还对应接收元件A',这样发射元件A、 B，接收 元件A' 、 B'形成交叉对应关系。上面所述的红外元件垂直对应和倾斜对应，只是表示红外元件在实际安 装位置上的对应关系，并不是要求精确调整红外元件的位置使他们的光轴保 持上述对应关系。该偏转角度大小可以依据所选用的红外发射元件和红外接 收元件的参数，结合触摸检测区域的大小来计算确定；也可以通过实验测 试，根据实际效果来确定。在满足红外接收元件接收能量的前提下，红外元 件的偏转角度应尽可能大，这样，可以更好地区分出各个触摸点的位置，提 高多个触摸点坐标的计算精度。采用上述对应关系的红外线触摸屏，其主微处理器可以被安排在接收电 路板上，也可以净皮安》丈在发射电3各板上，相应地，某个方向的发射电路板上 可能有1个至2个微处理器，与现有技术的主微处理器均安排在接收电路板上 相比较而言，主纟敛处理器的安放更加灵活，满足不同结构形式触摸屏的需 要。主微处理器安排在发射电路板之后，接收板可以只有一个微处理器。采用本实用新型的净支术方案，扫描4全测过程可以划分为两个阶段，在半 个扫描周期内，完成普通红外线触摸屏使用的垂直扫描检测过程；在另外半 个扫描周期，当某个红外发射元件再次点亮时，其发出的光线被另一个与之 倾斜相对的红外接收元件接收检测，红外发射元件逐个接通点亮，与它们倾 斜相对的红外接收元件逐个接收检测。采用本实用新型的技术方案，红外发射元件与红外接收元件形成交叉对 应的关系，相对于图l的对应方式，可以实现所有的红外发射元件均接通点 亮两次，并且所有的接收元件也对应的接收两次，实现真正的倾斜扫描覆盖 率100%,不会出现图l中边角的红外元件在倾斜扫描过程中不能被覆盖到而 必须进行特殊处理的情况。换句话说，采用本实用新型的技术方案，可以消 除倾斜扫描检测的盲区，较好的识别多个触摸点，尤其在小尺寸触摸屏上(例 如17"， 19"， 22"等)更可以显著提高多个触摸点识别率，改善使用的效果。与现有红外触摸技术相比，本实用新型有如下有益效果一、 不需要增加石更件成本，可以实现多点触^莫定位。二、 扫描检测方法简单，发射电路与才妾收电路之间没有复杂的时序对应 关系，软件上容易实现。三、 倾斜扫描可以覆盖所有区域，可以提高多点触摸的准确性，对小尺 寸有优势。四、 实现多点定位的算法较简单，触摸点位置坐标计算方便、准确、可靠。
附图l是红外元件向同一个方向偏转的红外线触摸屏示意图;附图2是本实用新型红外线触摸屏实施例一示意图；附图3是本实用新型红外线触摸屏实施例二示意图；附图4是本实用新型红外线触摸屏实施例三示意图；附图5是本实用新型多点触摸定位方法的流程示意图。
具体实施方式
图2是本实用新型第一个具体实施例的示意图。图中，201， 201, 203, 204是安装在发射电路板上的红外发射元件，205， 206， 207, 208是安装在 接收电路板上的红外接收元件。从图中可以看出，在201, 205所在的检测方 向上，红外发射元件与红外接收元件是垂直正对的，而在203， 208所在的检 测方向上，红外发射元件203， 204向触摸屏的中心偏转了一定的角度，而且 203偏转角度的方向与204相反，对应地，红外接收元件207， 208也向屏幕中 心偏转了一定的角度。这样203除了与208垂直正对之外，还与207倾斜相对，而204则与207垂直正对，与208倾斜相对，203， 204， 207, 208形成了图中 所示的交叉对应关系。这种对应关系可以采取在安装的过程中使元件偏转一 定的角度的方法来实现，红外元件偏转角度的大小可以依据所选用的红外发 射元件和红外接收元件的参数结合触摸^r测区域的大小来计算确定；也可以 通过实验测试，根据实际效果来确定。例如，某款红外发射元件的发射角度 标称值为35度，实际上其发射能量集中在0—18度的范围内，如果用在40"的 触摸屏上，由于发射元件与接收元件的工作距离较远，为了保证较好的效 果，发射元件与接收元件偏转角度可以选择12度左右，当然，也可以通过实 验测试的实际效果来选择合适的偏转角度。采用图2所示的电路结构，在每个扫描检测周期内，扫描检测过程划分 为两个阶段。先进行普通红外线触摸屏原理所使用的垂直扫描检测，得出各 个触摸点可能的坐标，再进行倾斜扫描检测，判断哪些接收元件的输出值有上，确定各触摸点位置坐标关系，再将垂直扫描检测得到的触摸点可能的位 置坐标值代入由倾斜扫描检测确定坐标关系公式中验算，确定各个触摸点的 位置坐标。所谓的触摸点坐标关系式实际上也是倾斜相对发射元件与接收元 件连成的直线方程，在触摸屏各个参数确定的情况下，每组倾斜相对发射元 件与接收元件连成的直线方程也是确定的。由于采用的交叉对应的方式，倾 斜扫描的覆盖率比图l所示的电路结构好。此外，采用图2所示的电路结构的红外线触摸屏，其主微处理器可以被 安排在接收电路板上，也可以被安放在发射电路板上，相应地，某个方向的 发射电路板上可能有1个至2个微处理器，与现有技术的主微处理器均安排在 接收电路板上相比较而言，主微处理器的安放更加灵活，满足不同结构形式 触摸屏的需要。主微处理器安排在发射电路板之后，接收板可以只有一个微 处理器。图3是本实用新型第二个具体实施例的示意图。和图2所示的电路结构类 似，301， 301, 303， 304是安装在发射电路板上的红外发射元件，305, 306, 307，308是安装在接收电路板上的红外接收元件。在301， 305所在的检测 方向上，红外发射元件301， 302向触摸屏的中心偏转了 一定的角度，30偏转角度的方向与302相反，对应地，红外接收元件305， 306也向屏幕中心偏 转了一定的角度。这样301除了与305垂直正对之外，还与306倾斜相对，而 302则与306垂直正对，与305倾斜相对，301, 302, 305, 306形成了图中所 示的交叉对应关系。在303， 308所在的检测方向上，红外发射元件与红外接 收元件是垂直正对的，同样，在每个扫描检测周期内，扫描检测过程划分为 两个阶段，整个过程与图2所示电路结构相似，此处不在展开描述。采用图2和图3所示的电路结构，可以满足许多场合的多点触摸需求， 而对于触摸点较多，要求更高的多点触摸需求，就需要采用图4所示的电路 结构。如图4所示，在触4莫屏的两个4企测方向上，红外发射元件401, 402, 403, 404与红外接收元件405， 406, 407， 408均形成交叉对应关系，这样在 触4笑屏的两个检测方向均可以进行倾斜扫描，相比|交图1所示的电路结构， 倾斜扫描的覆盖率可以达到100%，不会出现图l中所示的倾斜扫描盲区。对 于同时发生的多点触摸事件，触摸屏系统可以通过先进行一次垂直扫描检测 确定触摸点可能的位置坐标，然后通过一次倾斜扫描检测，在两个检测方向 上均判触摸点坐标的关系，从而更准确的识別各个触摸点。采用本实用新型的技术方案，红外发射元件与红外接收元件形成交叉对 应的关系，相对于图l的对应方式，可以实现所有的红外发射元件均接通点 亮两次，并且所有的4妻收元件也对应的接收两次，实现真正的倾斜扫描覆盖 率100%,不会出现图1中边角的红外元件在倾斜扫描过程中不能被覆盖到而 必须进行特殊处理的情况。换句话说，采用本实用新型的技术方案，可以消 除倾斜扫描检测的盲区，较好的识别多个触摸点，尤其在小尺寸触摸屏上(例 如17", 19", 22"等)更可以显著提高多个触摸点识别率，改善使用的效果。综合以上内容，请参照图5，本实用新型红外线触摸屏所采用的多点触 摸定位方法的工作流程主要包括如下步骤a)、启动扫描发生器，分別初始化与红外发射元件垂直正对的红外接收 元件和倾斜相对的红外接收元件，并分别记录下各红外接收元件的垂直归一 化值和/或倾在+初始化4直；b) 、依次接通点亮各红外发射元件，同时接通与红外发射元件垂直正对 位置上的红外接收元件，读取红外发射元件的输出值并与其垂直初始化值比较；c) 、根据各红外接收元件输出值与初始化值比较后所得的变化情况，计 算各触摸点可能的位置坐标；d) 、继续扫描，依次接通点亮各红外发射元件，同时接通与红外发射元 件倾斜相对位置上的红外接收元件，读取与红外发射元件倾斜相对的接收元 件输出值并与倾斜初始化值比较；e) 、根据各红外接收元件输出值与倾斜初始化值比较后所得的变化情 况，确定触摸点实际坐标X与Y之间的关系式，将步骤c中计算出的触摸点可 能坐标值关系式中验算，确定各触摸点位置坐标，并将坐标数据送至计算机 处理；f) 、按照步骤b至步骤e的方法，开始新的循环。步骤e)中确定触摸点X， Y坐标之间关系式其实质是确定触摸点所在 直线的位置。由于在整个触摸屏上，所有发射元件和接收元件的位置在坐标 系X 0 Y中都是已知且固定的，所以任何一个发射元件与任何一个接收之间 的直线的方程都是已知的。因此通过倾斜扫描检测，判断哪些接收元件的输 出值有变化就可以确定出触摸点在哪条发射元件与接收元件的连成的直线 上，因此可以确定触摸点的X， Y坐标之间的关系式。在某些场合，只需要一个方向的检测判断就可以实现多点触摸定位。当 使用一个方向触摸4全测难以计算触摸点的位置坐标时，可以使用两个方向检 测数据综合判断。例如，当触摸点靠近边角区域或当多个触摸点靠近在一个 小区域发生重叠现象时，结合两个方向的检测数据进行综合判断是必要的。本实用新型的红外线触摸屏所采用的多点触摸定位方法，将扫描检测分 为垂直扫描检测和倾斜扫描检测两个过程，实际上，倾斜扫描不必一直进 行，当各个触摸点的位置坐标已经确定，且保持稳定时，可以只进行垂直扫9描检测，这样通过判断各个触摸点的运动趋势就能识别多个触摸点，此时， 倾斜扫描的步骤可以省略，这样可以使触摸检测的刷新率保持在 一 个较高的 水平。关于通过检测触摸点运动趋势识别多个触摸点的方法比较本周期与上 一个计算周期检测到的位置坐标数量的变化和/或坐标数值的变化，有新的触 摸点加入则注册新触摸点信息，如有触摸点离开则注销已离开的触摸点信 息；比较本周期与上一个计算周期检测到的坐标数值(x， y)的变化情况， 将坐标值(x， y)与已注册的触摸点的当前位置坐标进行比较，判断触摸点 的运动趋势；计算并判断出位置发生变化的触摸点，将最新的坐标值赋予该 触摸点。此时，倾斜扫描的步骤可以省略，通过这样的方法可以使触摸检测 的刷新率保持在一个较高的水平。红外发射电路板和红外接收板的扫描时序可以有多种，例如红外发射电 路板采用不同的时序，红外接收电路板采用与相对应的红外发射电路板相同 的时序；也可以是红外接收电路板采用不同的时序，红外发射电路板采用与 相对应的红外接收电路板相同的时序等等。红外接收电路板采用与相对应的红外发射电路板相同时序的工作过程 举例:假设每块电路板上有N个红外发射元件或红外接收元件，假设与第l个 发射元件倾斜相对的接收元件是第M个接收元件，与第2个发射元件倾斜相对的接收元件是第M+1个接收元件，......，依此排列，与第N-M+1个发射元件倾斜相对的接收元件是第N个接收元件。进行垂直扫描时，发射元件和接 收元件都从第l个开始逐个接通，直到第N个；进行倾斜扫描时，发射元件还 是从第l个开始，发射元件从第1个到第N-M+l个逐个接通点亮，与它们倾斜 相对的接收元件从第M个到第N个也逐个才妄通检测，继续扫描，第N-m+2个 至第N个发射元件逐个接通点亮时，接收元件的接通顺序返回到前面，从第l 个到M-1个逐个接通检测，此时，第1个到第M-1个接收元件所接收的是来自样，第N-M+2个至第N个红外发射元件发出的光线被另外一块接收电路板上 的与它们倾斜相对的红外接收元件接收。红外接收电路板采用与相对应的红外发射电路板不同时序的工作过程举例假设每块电路板上有N个红外发射元件或红外接收元件，与上文所述发射电路板上第l个发射元件，与第M+1个接收元件倾斜相对的发射元件是 垂直正对发射元件所在发射电路板上第2个发射元件，......，依次棑列，与第N个接收元件倾斜相对的发射元件是第N-M+1个发射元件，同样，与第l 个接收元件倾斜相对的发射元件是另一块发射电路板上第N-M+2个发射元 件，与第M-1个接收元件倾斜相对的发射元件是另一块发射电路板上第N个 发射元件，进行垂直扫描^:测时，发射元件和接收元件都从第l个开始逐个 接通，直到第N个；进行倾寺牛扫描检测时，接收元件还是从第l个开始，接收 元件从第1个到第M-1个逐个4妻通^:测，第N-M+2个到第N个红外发射元件逐 个接通点亮，此时，接收来自另外一块发射电路板上的与它们倾斜相对的第 N-M+2个到第N个红外发射元件所发出的光线。继续扫描，第M个至第N个接 收元件逐个接通检测时，发射元件的接通顺序返回到前面，从第l个到第 N-M+l个逐个接通点亮。采用本实用新型的技术方案，红外发射元件与红外接收元件形成交叉对 应的关系，相对于图l的对应方式，可以实现所有的红外发射元件均接通点 亮两次，并且所有的接收元件也对应的接收两次，实现真正的倾斜扫描覆盖 率100%,不会出现图1中边角的红外元件在倾斜扫描过程中不能被覆盖到而 必须进行特殊处理的情况。换句话说，采用本实用新型的技术方案，可以消 除倾斜扫描检测的盲区，较好的识别多个触摸点，尤其在小尺寸触摸屏上(例 如17"， 19"， 22"等)更可以显著提高多个触摸点识别率，改善使用的效果。由于红外线触摸屏的工作原理已经是公开技术，上述的检测、判断、计 算等技术内容都是程序设计和数学计算的内容，故在此无需再详细说明。经过上述的电路结构变更并使用相应的多点定位算法，红外线触摸屏系统就可以区分出同时触摸的多个触摸点，使多点触摸定位在红外线触摸屏上得以实现。在此基础之上，更进一步，根据位置坐标的变化情况可以确定各个触摸点的移动趋势，据此可以定义不同的触摸操作功能，比如两个触摸点运动方向相反表示进行放大或缩小操作； 一个触摸点不动，另外一个触摸点作弧线运动，表示进行旋转操作等等，完成单点触摸系统所无法完成的功 能，所有这些功能可以通过相应的应用软件来灵活定义。以上所述仅为本实用新型三个实施例，事实上电路结构可以更多灵活的 方式。此外，红外发射元件与红外接收元件的工作时序也可以根据实际调 整，如果有需要可以将一个扫描周期划分为三个或更多的阶段，多进行几次 扫描检测。因此本实用新型的保护范围并不局限于此，本领域中的技术人员 任何基于本实用新型技术方案上非实质性变更均包括在本实用新型保护范 围之内。
权利要求1、一种红外线触摸屏，其特征在于，在至少一个检测方向上，红外发射元件与红外接收元件都朝着触摸屏中心的方向偏转，使得红外发射元件与红外接收元件朝向相对，形成交叉对应的关系。
2、 如权利要求l所述的红外线触摸屏，其特征在于，红外发射扫描电 路上的红外发射元件与红外接收扫描电路上的红外接收元件均朝着触摸屏 中心的方向偏转，形成交叉对应关系。
3、 如权利要求1或2所述的红外线触摸屏，其特征在于，其主微处理器 被安排在接收电路板或发射电路板上。
专利摘要本实用新型涉及一种红外线触摸屏，其在至少一个检测方向上，红外发射元件与红外接收元件都朝着触摸屏中心的方向偏转，使得红外发射元件与红外接收元件朝向相对，形成交叉对应的关系。本实用新型结构简单，成本较低，可以实现较准确的多点触摸定位。
文档编号G06F3/041GK201142069SQ20082004263
公开日2008年10月29日 申请日期2008年1月9日 优先权日2008年1月9日
发明者卢如西 申请人:广东威创视讯科技股份有限公司