专利名称：一种多点红外线触摸屏及其触摸定位方法
技术领域：
本发明涉及一种多点红外线触摸屏，特别涉及一种可以精确判断多个同时操作的 触摸点的多点红外线触摸屏及其触摸定位方法。
背景技术：
当前，随着经济水平的提高和科学技术的不断突破，各行各业对多点红外线触摸 屏的需求也在不断增加。而多点触摸技术的发展，也势必会促进其他行业的发展。多点红 外线触摸屏作为一种可以模拟普通鼠标键盘，实现人与设备交互的新兴手段，在手机、电信 查询、会议展示等都有广泛的运用。基于红外线的多点触摸屏可以说一种生产工艺简单、成 本较低的触摸交互设备。申请号200710028616. X、公开号CN101071356A公开了“一种红外线触摸屏及其 多点触摸定位方法”，其特征在于在触摸屏的至少一个检测方向上，有一套红外发射扫描 电路对应两套红外接收扫描电路；一套红外发射扫描电路中的一个红外发射元件发出的光 线被一套红外接收扫描电路中的一个红外接收元件接收检测的同时，在接收范围内还被另 外一套红外接收扫描电路中的一个红外接收元件接收检测。该电路结构没有充分考虑触 摸屏边缘和四个角触摸点的判断，不能判断多点的死角。申请号200810025705. 3、公开号 101226446A公开了 “红外线触摸屏及多点触摸定位方法”，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。其缺点在于触摸红外栅格分布不够均勻， 中心区域密度较多，增加触摸反应周期，而在边缘触摸点判断有限，不能达到中心区域的精 度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种红外线均勻覆盖，不留扫描死角的多点红外线触摸屏 及其触摸定位方法，克服了现有技术中红外线覆盖不均勻、存在扫描死角的问题。为实现上述目的，本发明采用以下技术方案一种多点红外线触摸屏，其特征在于在多点红外线触摸屏表面四周边框上按照 一定的顺序设有若干红外接收单元和红外发射单元，形成垂直相对应关系。在一个边框上同时设有相同数量的红外发射单元和红外接收单元，把每个边框分 成相同的二等份，其中一份为红外发射单元，另一份为红外接收单元，对应边框向对应设有 红外接收单元与红外发射单元，形成接收单元与发射单元向对应的关系。所述的边框上等份设有红外发射单元和红外接收单元，指等份设有红外发射单元 电路板和红外接收单元电路板，通过硬件把它们划分成了两个独立的逻辑电路。一个边框相邻的边框上设有和它相对应的单元，形成向对应关系，形成在四周边 框上呈现红外接收单元组与红外发射单元组交替出现的排列方式。红外发射单元与红外接收单元之间的对应关系，包括正对应和成正负四十五角的对应关系。对于一般的红外线触摸屏采用发射角度成九十度到九十五度之间的发射红外单 元，运用时序控制或不同频率的红外发射单元就可以排除相邻发射单元的红外干扰。较大 的触摸屏上可以把发射单元和接收单元成四十五度偏转安装，可以避免较大触摸屏上相邻 红外光的干扰，达到较大触摸屏也可以实现多点精确触摸判断而不会由于红外线干扰出现 误判。对于较大触摸屏把上述的每个发射单元和接收单元分成三个独立的扫描电路单 元，运用较小的红外发射角度，这样就可以使红外能量较好的集中在相对的接收元件上，有 效避免屏幕大小的不同而造成的效果差异。如此电路设计，在多点红外线触摸屏上至少一个检测方向上，有一个红外发射单 元对应三个接收单元的扫描电路，一个边框上的接收单元扫描电路对应其他三个边框上的 发射扫描电路，实现一个红外发射单元对应三个红外接收单元的组合。一个边框上的一组 红外发射扫描电路中的一个红外发射单元发出红外线可以同时被不同的边框上的红外接 收扫描电路中相对应的接收单元接收并检测，在不同的三条边上就会产生不同的三个接收 扫描电路检测触摸点。每个边框上的接收单元数量和发射单元的数量都是相等的，当逐个 接通红外线发射单元时，相对应的三个接收单元扫描电路进行接通并接收。本发明所产生在显示屏上的效果是把触摸屏分成了均勻栅格的触摸区域，触摸屏 上的每个点都至少有四条红外线精确通过，所以，有关对较少(四个点以内)触摸点的判断 可以有多种时序工作，也可以有多种红外线的线性函数组合用于判断不同触摸点的存在。与本电路结构相对应，本发明的多点红外触摸屏软件实现上采用预先估算的算 法，只要在扫描中可以精确确定触摸点的位置时，停止当前这次对判断触摸点的扫描，开始 执行下次判断触摸点的位置。这样就可以有效的利用时间，缩短扫描周期，加快对触摸点的 相应时间。对应上述的电路结构，本发明实现多点触摸的定位方法主要包括以下步骤(1)启动相对的两个边框上的发射单元，完成对接收单元的归一化；(2)打开校验程序，对触摸屏上给出的触摸点做一次校验，判断触摸屏是否发生触 摸偏移；(3)在一个扫描周期内，依次接通红外发射单元，同时按照一定的时序接通对应发 射单元的三个红外接收单元，保存扫描接收单元的所有值；(4)读取与红外发射单元正对的接收单元扫描值，并与归一化值比较；若与归一 化值不相同，则可以判断有触摸事件发生，并判断是否可以确定触摸点；(5)对步骤(4)中没有准确判断的可能触摸点，通过该点倾斜正四十五度角所对 应接收单元保存的值与初始化比较，如果与初始化值不相同，则该点有触摸发生；(6)对步骤(5)中依然没有确定的个别触摸点，通过该点的另一条倾斜负四十五 度红外线所对应接收单元保存的值与初始化进行比较，若与初始化值不同，则可以判断该 点一定为触摸点；(7) 一次扫描判断周期完成，重复步骤(3)_(6)开始新的循环判断多点触摸。步骤(2)校验触摸屏，是为了在实现多点触摸前判断触摸屏是否已经可以使用， 对触摸屏各个点的触摸相应是否良好，作为一种辅助手段，在打开多点触摸屏时只做一次 就可以。步骤(5) (6)，并不是每个扫描周期都会执行，如果在步骤(4)就可以对触摸点作出精确判断，则就没有必要再执行步骤(5) (6)，可以加快相应时间。步骤(5) (6)提到的 四十五度的角度，是为了实现由红外线组成的线性函数(y(x) =tan45*X+h或者是y(x)= tan(180-45)*x+h)对应倾斜角度为1 (tan45 = 1)而设计的，不但可以在计算上得到精确的 触摸点也可以在函数算法上简单化，实现起来容易。对角度的控制即对斜率的控制使得永 远为正负1.经过上述的电路结构及多点触摸定位方法，红外线触摸屏就可以区分同时多个触 摸点操作的精确位置，多点触摸定位在红外线触摸屏上得以实现，在此基础上就可以得到 多点的触摸操作，例如对图片的放大缩小以及对图片的旋转等，实现单点无法完成的复杂 操作。与现有红外线触摸技术相比，本发明有如下有益效果1、在现有硬件基础上只做了相对发射单元和接收单元位置的调整，本身并没有增 加新的硬件，不需要增加硬件成本，就可以实现对多点触摸做出精确的定位。2、在至少一个检测方向上，红外线放射单元与红外线接收单元都朝着相对偏移正 负四十五度的角度向外偏转，形成相对的对应关系，形成在整个显示屏上栅格均勻的红外 线，整个触摸屏上可以均衡，不会出现无法判断的区域。3、对红外线线性函数关系式斜率取值达到了非常理想的取值，计算上不存在近似 值，可以精确每个触摸点的位置。4、每个触摸点的判断都有四个线性函数方程通过，可以有多种线性组合方式判断 触摸点位置。
黑色三角为红外接收端，白色三角为红外发射端图1是本发明实施例电路结构示意图；图2是本发明一个红外线发射单元对应的三个红外线接受单元示意图；图3是本发明一个边框上红外线发射单元对应接受单元示意图；图4是本发明相对红外线发射单元对应接受单元示意图；图5是本发明校验触摸屏示意图；图6是本发明确定其中一个点的位置定位示意图；图7是本发明判断可能会触摸区域示意图；图8是本发明红外发射单元和红外接收单元对应关系示意图；图9是本发明水平红外线和垂直红外线示意图；图10是本发明红外线向左外侧偏转(负)四十五度角示意图；图11是本发明红外线向右外侧偏转(正)四十五度角示意图；图12是本发明宽屏设计实现示意图；图13是本发明多点触摸定位方法流程示意图。
具体实施例方式以下结合图1-图13对本发明进行进一步的说明。如图1，在多点红外线触摸屏表面四周边框上按照一定的顺序设有红外接收单元 201、202、203、204和红外发射单元101、102、103、104，形成垂直相对应关系。在上边框上同时设有了相同数量的红外发射单元101和红外接收单元201，把上边框分成相同的二等份，其中一份为红外发射单元101，另一份为红外接收单元201，下边 框对应设有红外接收单元203与红外发射单元103，接收单元203与发射单元101向对应， 接收单元201与发射单元103向对应。在左边框上同时设有了相同数量的红外发射单元 104和红外接收单元204，把左边框分成相同的二等份，其中一份为红外发射单元104，另一 份为红外接收单元204，右边框对应设有红外接收单元202与红外发射单元102，接收单元 202与发射单元104向对应，接收单元204与发射单元102向对应。在四周边框上红外接收 单元201、202、203、204与红外发射单元101、102、103、101交替排列。红外发射单元101、102、103、104为红外发射单元电路板，红外接收单元201、202、 203,204为红外接收单元电路板。整个触摸屏上都是均勻分布有红外栅格并且对每个点的判断都有四条线性红外 方程通过，从而可以有多种时序判断触摸点的方法。而且每个红外发射端与接收端这两点 组成的红外线斜率可以保持在四十五度角。这样在实现y(x) = tan45*x+h的算法上可以 很轻松就可以得到精确的触摸点，而不是得到一个可能的触摸区域。如图1，上边框上的一套红外发射单元101对应其他三个边框上的红外接单元 202、203、204，下边框上的一套红外发射单元103对应其他三个边框上的红外接单元201、 202、204，左边框上的一套红外发射单元104对应其他三个边框上的红外接单元201、202、 203，右边框上的一套红外发射单元102对应其他三个边框上的红外接单元201、203、204。如图2，左边框的一套红外发射单元104中的一个红外发射端所对应的红外接收 单元201、202、203中各个不同的红外接收端。如图3，在成九十度角(上下各四十五度)的对应接收单元204收发射端101、103 发出的红外并保存接收单元204的扫描值，然后可根据需要判断这三条红外线上的可能触
^^点ο红外发射单元与红外接收单元之间的对应关系，包括正对应和成正负四十五角的 对应关系，如红外发射单元101与红外接收单元203正对应，红外发射单元101与红外接收 单元204成正四十五角的对应，红外发射单元101与红外接收单元202成负四十五角的对应。根据上述结构，采取如下触摸定位方法(1)如图4，启动相对的两个边框上的发射单元101、103，完成对四个边框接收单 元201、202、203、204的归一化(初始化)；(2)如图5，打开校验程序，显示屏上会出现十字交叉的点，用户可以对每个点进 行点击，判断触摸屏是否发生触摸偏移，如果红外线没有偏移，则说明红外多点触摸屏可以 实现精确的触摸定位；对于图6所示白色小圆作为一个触摸点，如图画出了所有通过该触摸点的红外 线。可以看出任意两条红外线组合都可以判断出白色小圆这个触摸点。对于图7所示是一个矩形触摸区域，或者是在矩形触摸区域内的多点触摸，可以 看出在矩形区域内每个点都可以均勻通过四条(y(X) = X+W或者是y(X) = tan45*x+h) (w 和h是指相对于X\Y轴的相对距离)红外线。这样对这一矩形区域都可以精确的判断。(3)如图8，在一个扫描周期内，依次接通红外发射单元101、102、103、104，同时按 照一定的时序接通对应发射单元的红外接收单元203、204、201、202，保存扫描接收单元的所有值，可以根据建立二维数组的形式建立每个点的数据值，图8可以看出每个发射端或 者是接收端对应的红外线数值；(4)如图9，读取与红外发射单元正对的接收单元扫描值，并与归一化值比较；若 与归一化值不相同，则可以判断有触摸事件发生，并判断是否可以确定触摸点；(5)如图10，对步骤(4)中没有准确判断的可能触摸点，通过该点倾斜正四十五度 角所对应接收单元保存的值与初始化比较，如果与初始化值不相同，则该点有触摸发生；(6)如图11，对步骤(5)中依然没有确定的个别触摸点，通过该点的另一条倾斜负 四十五度红外线所对应接收单元保存的值与初始化进行比较，若与初始化值不同，则可以 判断该点一定为触摸点；(7) 一次扫描判断周期完成，重复步骤(3)_(6)开始新的循环判断多点触摸。在本专利中图例都为方屏设计的解决方案，如图12所示，稍加变化，本专利技术 即可以适用于宽屏。本专利技术每个点对触摸的感应都是相同的，在整个屏幕上的触摸都没有死角， 不存在屏幕的不同区域灵敏度不同的问题。对于软件的算法上实现也相对简单，对每个点 的算法都是相同的。没有因为不同的点通过的线性函数方程斜率不同产生不同的函数关系。显然，本领域的普通技术人员根据所掌握的技术知识和惯用手段，根据以上所述 内容，可以作出不脱离本发明基本技术思想的多种形式，这些形式上的改变和非实质性变 更均包括在本专利的保护范围之内。
权利要求
一种多点红外线触摸屏，其特征在于在多点红外线触摸屏表面四周边框上按照一定的顺序设有若干红外接收单元和红外发射单元，形成垂直相对应关系。
2.如权利要求1所述的一种多点红外线触摸屏，其特征在于在一个边框上同时设有 了相同数量的红外发射单元和红外接收单元，把每个边框分成相同的二等份，其中一份为 红外发射单元，另一份为红外接收单元，对应边框对应设有红外接收单元与红外发射单元， 形成接收单元与发射单元向对应的关系。
3.如权利要求2所述的一种多点红外线触摸屏，其特征在于边框上等份设有红外发 射单元电路板和红外接收单元电路板，通过硬件把它们划分成了两个独立的逻辑电路。
4.如权利要求1所述的一种多点红外线触摸屏，其特征在于一个边框相邻的边框上 设有和它相对应的单元，呈现红外接收单元组与红外发射单元组交替出现的排列方式，形 成向对应关系，一个发射单元对应三个接收单元，三个接收单元分别是正对应的一个接收 单元和成正负四十五度偏转的两个不同接收单元，当红外发射单元发射一次时，可以对应 的有三个接收单元接收到数据。
5.如权利要求1、2或4所述的一种多点红外线触摸屏，其特征在于红外发射单元与 红外接收单元之间的对应关系，包括正对应和成正负四十五角的对应关系，对于一般的红 外线触摸屏采用发射角度成九十度到九十五度之间的发射红外单元，较大的触摸屏上可以 把发射单元和接收单元成四十五度偏转安装。
6.如权利要求1或4所述的一种多点红外线触摸屏，其特征在于对于较大触摸屏把 上述的每个发射单元和接收单元分成三个独立的扫描电路单元，运用较小的红外发射角 度，这样就可以使红外能量较好的集中在相对的接收元件上，有效避免屏幕不同而造成的 效果差异。
7.一种多点红外线触摸屏触摸定位方法，其特征在于包括如下步骤(1)启动相对的两个边框上的发射单元，完成对接收单元的归一化；(2)打开校验程序，对触摸屏上给出的触摸点做一次校验，判断触摸屏是否发生触摸偏移；(3)在一个扫描周期内，依次接通红外发射单元，同时按照一定的时序接通对应发射单 元的红外接收单元，保存扫描接收单元的所有值；(4)读取与红外发射单元正对的接收单元扫描值，并与归一化值比较；若与归一化值 不相同，则可以判断有触摸事件发生，并判断是否可以确定触摸点；(5)对步骤(4)中没有准确判断的可能触摸点，通过该点倾斜正四十五度角所对应接 收单元保存的值与初始化比较，如果与初始化值不相同，则该点有触摸发生；(6)对步骤(5)中依然没有确定的个别触摸点，通过该点的另一条倾斜负四十五度红 外线所对应接收单元保存的值与初始化进行比较，若与初始化值不同，则可以判断该点一 定为触摸点；(7)一次扫描判断周期完成，重复步骤(3)-(6)开始新的循环判断多点触摸。
全文摘要
一种多点红外线触摸屏，在多点红外线触摸屏显示表面四周边框上按照一定的顺序设有若干红外接收单元和红外发射单元，形成垂直相对应关系。本发明实现多点触摸的定位方法主要包括以下步骤启动相对的两个边框上的发射单元，完成对接收单元的归一化；判断触摸屏是否发生触摸偏移；依次接通红外发射单元及对应发射单元的三个红外接收单元，保存扫描接收单元的所有值；读取垂直扫描接收单元扫描值，并与归一化值比较；判断是否可以确定触摸点；对上一步骤没有准确判断的可能触摸点运用向负四十五度角倾斜的红外扫描记录值进一步判断；对上一步骤中依然没有确定的个别触摸点运用向正四十五度角倾斜红外扫描记录值进一步判断；一次扫描判断周期完成，重复开始新的循环判断多点触摸。具有红外线均匀覆盖，倾斜角度明确，不留扫描死角的优点。
文档编号G06F3/042GK101995997SQ200910112409
公开日2011年3月30日 申请日期2009年8月21日 优先权日2009年8月21日
发明者柳景 申请人:厦门信烨联动传媒有限公司