专利名称：一种红外多点定位装置及其定位方法
技术领域：
本发明涉及一种红外定位装置及其定位方法，特别涉及一种可以区分多个触摸点 的红外定位装置及其定位方法。
背景技术：
红外线触摸屏以结构简单、不受电流、电压和静电干扰，并适宜在某些恶劣的环境 条件下工作，以及具有高稳定性、高分辨率、安装方便、可用在各档次的计算机，外壳加上一 块钢化玻璃就能实现防尘、防暴、防水等诸多优点，使得红外线触摸屏异军突起，越来越成 为触摸屏市场的主流产品。但是，现有的红外触摸装置的红外发射和红外接收元件按照一一对应的方式组成 发射接收对，沿着触摸屏表面边缘构成一个相互垂直的发射接收阵列，通过检测每一对红 外发射和接收元件之间的红外光线是否被阻断，判断是否有触摸事件发生。这种方式有一 个很大的缺点就是只能检测一个触摸点，若同时有两个或两个以上触摸点时，就会无法辨 别实际触摸点。公开号为CN101149656A公开的一种红外线触摸屏及多点触摸定位方法，通过在 垂直扫描的基础上增加一次或以上倾斜扫描，从而实现辨别多个触摸点。但是由于垂直扫 描和倾斜扫描是分阶段进行，然后进行综合分析，得出触摸点坐标，这样，当触摸点是运动 的情况，因为垂直扫描和倾斜扫描之间存在较大的时间差，就会出现垂直扫描确定的坐标 与倾斜扫描确定的坐标没有交集或者交集与实际触摸点坐标位置不符的现象，从而导致无 法确定触摸点坐标或者计算出错误的触摸点坐标的情况。因此，急需提供一种真正能实现多点触摸且定位精确的红外定位装置及其方法。
发明内容
为了克服现有技术的缺点与不足，本发明提供一种能够准确实现多点定位的红外 多点定位装置。本发明的另一目的是提供上述红外多点定位装置的定位方法。本发明的技术方案通过以下方式实现一种红外多点定位装置，包括控制模块、设 置在红外扫描电路板上的红外发射元件和设置在红外扫描电路板上的红外接收元件，红外 发射元件和红外接收元件满足下列对应关系每个红外发射元件对应η个红外接收元件， 所述η大于或等于2 ；红外多点定位装置以依次点亮每个红外发射元件为一个扫描周期；任 意时刻只有一个红外发射元件被点亮；在某红外元件处于被点亮状态的连续时间段内，依 次接通与该红外发射元件对应的η个红外接收元件，读取各红外接收元件的输出值；或满足下列对应关系每个红外接收元件对应η个红外发射元件，所述η大于或等 于2 ；红外多点定位装置以依次完成每个红外接收元件的检测为一个扫描周期；任意时刻 只有一个红外接收元件被接通；在某红外接收元件处于被接通状态的连续时间段内，依次 点亮与该红外接收元件对应的η个发射元件，读取各红外发射元件被点亮的时刻红外接收元件的输出值。所述η为5 ；除安装在红外扫描电路板边角部分的红外发射元件和红外接收元件 外，其余红外发射与接收元件满足以下对应关系与红外发射元件对应的η个红外接收元 件由其垂直正对位置上的红外接收元件及垂直正对位置上的红外接收元件的左右两边的 最近邻和次近邻的红外接收元件组成。所述η为5，除安装在红外扫描电路板边角部分的红外发射元件和红外接收元件 外，其余红外发射与接收元件满足以下对应关系与红外接收元件对应的η个红外发射元 件由其垂直正对位置上的红外发射元件及垂直正对位置上的红外发射元件的左右两边的 最近邻和次近邻的红外发射元件组成。一种红外多点定位方法，包括以下步骤(1)对红外发射元件和红外接收元件进行初始化，记录红外接收元件的初始值。(2)采用一发多收方式扫描以依次点亮每个红外发射元件为一个扫描周期；任 意时刻只有一个红外发射元件被点亮；在某红外元件处于被点亮状态的连续时间段内，依 次接通与该红外发射元件对应的η个红外接收元件，读取各红外接收元件的输出值；若某 红外接收元件的输出值与初始化值相差超过预先设定的阈值，则判定该红外接收元件与被 点亮的红外发射元件之间的连线有遮挡；或采用一收多发方式扫描以依次完成每个红外接收元件的检测为一个扫描周 期；任意时刻只有一个红外接收元件被接通；在某红外接收元件处于被接通状态的连续时 间段内，依次点亮与该红外接收元件对应的η个发射元件，读取各红外发射元件被点亮的 时刻红外接收元件的输出值；若某时刻红外接收元件的输出值与初始化值相差超过预先 设定的阈值，则判定该时刻被点亮的红外发射元件与接通的红外接收元件之间的连线有遮 挡。(3)分析有遮挡的红外发射元件和红外接收元件之间的连线，根据设定的计算方 法计算触摸点坐标。所述η为5，所述步骤O)中所述采用一发多收方式扫描中，除安装在红外扫描电 路板边角部分的红外发射元件和红外接收元件外，其余红外接收元件与红外发射元件满足 以下对应关系与红外发射元件对应的η个红外接收元件由其垂直正对位置上的红外接收 元件及垂直正对位置上的红外接收元件的左右两边的最近邻和次近邻的红外接收元件组 成。所述η为5，所述步骤O)中所述采用一收多发方式扫描中，除安装在红外扫描电 路板边角部分的红外发射元件和红外接收元件外，与红外接收元件对应的η个红外发射元 件由其垂直正对位置上的红外发射元件及垂直正对位置上的红外发射元件的左右两边的 最近邻和次近邻的红外发射元件组成。所述步骤(3)中所述根据设定的计算方法计算触摸点坐标由以下方法实现(3-1-1)定义水平参考方向和垂直参方向。(3-1-2)在定位装置中预先设定水平方向的对比角度值和垂直方向的对比角度 值，所述水平方向的对比角度值为除安装在红外扫描电路板边角部分的红外发射元件，其 余任一水平安装的红外发射元件与其对应的5个红外接收元件之间的连线与水平参考方 向的夹角；所述垂直方向的对比角度为除安装在红外扫描电路板边角部分的红外接收元件外，其余任一垂直安装的红外发射元件与其对应的5个红外接收元件之间的连线与垂直 参考方向的夹角。(3-1-3)定义红外发射元件和红外接收元件之间的连线与参考方向的夹角为连线 的角度；若有遮挡的红外发射元件和红外接收元件之间的连线间形成交点，则检测通过交 点的各个连线的角度；若测得的角度值包括了所有的对比角度值，则认为该交点为触摸点， 该交点的坐标即为触摸点坐标。所述步骤(3)中所述根据设定的计算方法计算触摸点坐标由以下方法实现(3-2-1)定义水平参考方向和垂直参考方向。(3-2-2)在定位装置中预先设定水平方向的对比角度值和垂直方向的对比角度 值，所述水平方向的对比角度值除安装在红外扫描电路板边角部分的红外发射元件和红 外接收元件外，其余任一水平安装的红外接收元件与其对应的5个红外发射元件之间的连 线与水平参考方向的夹角；所述垂直方向的对比角度为任一垂直安装的红外接收元件与其 对应的5个红外接收元件之间的连线与垂直参考方向的夹角。(3-2-3)定义红外发射元件和红外接收元件之间的连线与参考方向的夹角为连线 的角度；若有遮挡的红外发射元件和红外接收元件之间的连线间形成交点，则检测通过交 点的各个连线的角度；若测得的角度值包括了所有的对比角度值，则认为该交点为触摸点， 该交点的坐标即为触摸点坐标。与现有技术相比，本发明具有以下优点(1)采用一个红外发射元件对多个红外接收元件或一个红外接收元件对应多个红 外发射元件的方式，大大提高进行多点定位的精确度，有效识别多个触摸点。(2)垂直方向上的扫描与倾斜方向上的扫描几乎是同时进行的，当触摸点是处于 运动状态，也可以有效地捕捉到正确的触摸点坐标。(3)不需要对现有的红外触摸装置进行很大改动，只需要从软件上进行修改，适用 范围广，处理速度快，成本低。
图1为红外多点定位装置处于一发多收方式的示意图。图2为红外多点定位装置处于一收多发方式的示意图。图3为红外多点定位装置处于一发多收方式的时序图。图4为红外多点定位装置处于一收多发方式的时序图。图5为计算触摸点坐标示意图。
具体实施例方式下面结合附图及实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限 于此。实施例如图1和图2所示，红外多点定位装置包括控制模块101，设置在红外扫描电路 板上的红外发射元件102和设置在红外扫描电路板上的红外接收元件103 ；除安装在红外 扫描电路板边角部分的红外发射元件和红外接收元件外，其余红外接收元件与红外发射元件满足以下对应关系与红外发射元件对应的η个红外接收元件由其垂直正对位置上的红 外接收元件及垂直正对位置上的红外接收元件的左右两边的最近邻和次近邻的红外接收 元件组成。如红外发射元件102-10对应的红外接收元件为103-8、103-9、103-10、103-11、 103-12，其中红外接收元件103-10位于发射元件102-10的垂直正对位置；103_9、103_11 为103-10的最近邻的红外接收元件；103-8、103-12为103-10的次近邻的红外接收元件。 又如发射元件102-11对应的红外接收元件为103-9、103-10、103-11、103-12、103-13 ；其 中红外接收元件103-11位于红外发射元件102-11的垂直正对位置，103-10、103-12为 103-11的最近邻的红外接收元件；103-9、103-13为103-10的次近邻的红外接收元件；其 他红外发射元件和红外接收元件的对应关系依此类推，明显，该红外定点装置中，除安装在 红外扫描电路板边角部分的红外发射元件和红外接收元件外，其余的红外发射元件与红外 接收元件还同时满足以下关系每个红外接收元件对应5个红外发射元件。本发明的红外多点定位装置包括垂直正对位置的对应以及多个角度的倾斜方向 上的对应，红外发射元件以及红外接收元件存在一定发散角度，因此且并不要求精确的使 光轴保持该对应关系，从而使得定位装置形成一个存在多个角度不同方向的红外扫描网。本发明的红外多点定位装置的定位方法包括以下步骤(1)对红外发射元件和红外接收元件进行初始化，记录红外接收元件的初始值。(2)扫描，该步骤可以采用两种方式一发多收方式以依次点亮每个红外发射元件为一个扫描周期；任意时刻只有一 个红外发射元件被点亮，在某红外元件处于被点亮状态的连续时间段内，依次接通与该红 外发射元件对应的5红外接收元件，读取各红外接收元件的输出值；若某红外接收元件的 输出值与初始化值相差超过预先设定的阈值，则判定该红外接收元件与被点亮的红外发射 元件之间的连线被遮挡；图1为一发多收方式中红外发射元件102-10、102-11和红外接收 元件103-8、103-9、103-10、103-11、103-12、103-13的工作示意图；图3为红外多点定位装 置处于一发多收方式的时序图。—收多发方式以依次完成每个红外接收元件的检测为一个扫描周期；任意时刻 只有一个红外接收元件被接通，在某红外接收元件处于被接通状态的联系时间段内，依次 点亮与该红外接收元件对应的5个发射元件，读取各红外发射元件被点亮的时刻红外接收 元件的输出值；若某时刻红外接收元件的输出值与初始化值相差超过预先设的阈值，则判 定该时刻被点亮的红外发射元件与接通的红外接收元件之间的连线被遮挡；图2为一收 多发方式中红外接收元件103-10和红外发射元件102-8、102-9、102-10、102-11、102-12、 102-12的工作示意图；图4为红外多点定位装置处于一收多发方式的时序图。(3)分析被遮挡的红外发射元件和红外接收元件之间的连线，根据以下的计算方 法计算触摸点坐标(3-1)定义参考方向定义水平向左的方向为水平参考方向，垂直向上的方向为 垂直参考方向。(3-2)在定位装置中预先设定对比角度值(Al，Α2，A3，Α4，Α5，Bi，Β2，Β3, Β4, Β5)， 其中Α1、Α2、Α3、Α4、Α5为水平对比角度值，Β1、Β2、Β3、Β4、Β5为垂直对比角度值。如图1所 示，Al、Α2、A3、Α4、Α5分别为任一水平安装在红外扫描电路板上的红外发射元件(除安装 在红外扫描电路板边角部分的红外发射元件外)与其对应的5个红外接收元件之间的连线与水平参考方向的夹角；Bi、B2、B3、B4、B5为任一垂直安装在红外扫描电路板上的红外发 射元件(除安装在红外扫描电路板边角部分的红外发射元件外)与其对应的5个红外接收 元件之间的连线与垂直参考方向的夹角。(3-3)定义水平排列安装在红外扫描电路板上的红外发射元件与红外接收元件之 间的连线的角度为连线与水平参考方向的夹角，垂直排列安装在扫描电路板上的红外发射 元件和红外接收元件之间的连线的角度为连线与垂直参考方向的夹角。如图5所示，被遮 挡的连线间形成交点M，通过交点M的水平方向的连线的角度分别为al、a2、a3、a4、a5 ；通 过交点M的垂直方向的连线的角度分别为bl、b2、b3、b4、沾。控制模块检测通过交点M的各个被遮挡的连线的角度al、a2、a3、a4、a5、bl、b2、 b3、b4、b5 ；若交点M为触摸点，则除了垂直相对的红外发射元件和红外接收元件之间的连 线被遮挡外，倾斜相对的红外发射元件和红外接收元件之间的连线也会被遮挡，因此当al、 a2、a3、a4、a5、bl、b2、b3、b4、b5 的值包括了所有的对比角度值，即 Al、A2、A3、A4、A5、Bi、 B2、B3、B4、B5，则认为交A点为触摸点，交点A的坐标即为触摸点坐标。本实施例既可以采用一发多收方式，也可以采用一收多发方式在某红外发射元 件被点亮的连续时间段内，依次接通与该红外发射元件所对应的5个红外接收元件，或在 某红外接收元件被接通的连续的时间段内，依次点亮与该红外接收元件所对应的5个红外 发射元件，垂直方向上的扫描与倾斜方向上的扫描几乎是同时进行的，因此，尽管当触摸点 是处于运动状态，也可以有效的捕捉到正确的触摸点坐标，使得定位精确度大大提高。上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的 限制，如η可以取大于或等于2的其他数值；又如红外多点装置可以只实现一发多收方式， 也可以只实现一收多发方式等。其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改 变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种红外多点定位装置，包括控制模块、设置在红外扫描电路板上的红外发射元件 和设置在红外扫描电路板上的红外接收元件，其特征在于，红外发射元件和红外接收元件 满足下列对应关系每个红外发射元件对应η个红外接收元件，所述η大于或等于2 ；红外 多点定位装置以依次点亮每个红外发射元件为一个扫描周期；任意时刻只有一个红外发射 元件被点亮；在某红外元件处于被点亮状态的连续时间段内，依次接通与该红外发射元件 对应的η个红外接收元件，读取各红外接收元件的输出值；或满足下列对应关系每个红外接收元件对应η个红外发射元件，所述η大于或等于 2 ；红外多点定位装置以依次完成每个红外接收元件的检测为一个扫描周期；任意时刻只 有一个红外接收元件被接通；在某红外接收元件处于被接通状态的连续时间段内，依次点 亮与该红外接收元件对应的η个发射元件，读取各红外发射元件被点亮的时刻红外接收元 件的输出值。
2.根据权利要求1所述的一种红外定点装置，其特征在于，所述η为5；除安装在红外 扫描电路板边角部分的红外发射元件和红外接收元件外，其余红外发射与接收元件满足以 下对应关系与红外发射元件对应的η个红外接收元件由其垂直正对位置上的红外接收元 件及垂直正对位置上的红外接收元件的左右两边的最近邻和次近邻的红外接收元件组成。
3.根据权利要求1所述的一种红外定点装置，其特征在于，所述η为5，除安装在红外 扫描电路板边角部分的红外发射元件和红外接收元件外，其余红外发射与接收元件满足以 下对应关系与红外接收元件对应的η个红外发射元件由其垂直正对位置上的红外发射元 件及垂直正对位置上的红外发射元件的左右两边的最近邻和次近邻的红外发射元件组成。
4.一种红外多点定位方法，其特征在于，包括以下步骤(1)对红外发射元件和红外接收元件进行初始化，记录红外接收元件的初始值；(2)采用一发多收方式扫描以依次点亮每个红外发射元件为一个扫描周期；任意时 刻只有一个红外发射元件被点亮；在某红外元件处于被点亮状态的连续时间段内，依次接 通与该红外发射元件对应的η个红外接收元件，读取各红外接收元件的输出值；若某红外 接收元件的输出值与初始化值相差超过预先设定的阈值，则判定该红外接收元件与被点亮 的红外发射元件之间的连线有遮挡；或采用一收多发方式扫描以依次完成每个红外接收元件的检测为一个扫描周期；任 意时刻只有一个红外接收元件被接通；在某红外接收元件处于被接通状态的连续时间段 内，依次点亮与该红外接收元件对应的η个发射元件，读取各红外发射元件被点亮的时刻 红外接收元件的输出值；若某时刻红外接收元件的输出值与初始化值相差超过预先设定的 阈值，则判定该时刻被点亮的红外发射元件与接通的红外接收元件之间的连线有遮挡；(3)分析有遮挡的红外发射元件和红外接收元件之间的连线，根据设定的计算方法计 算触摸点坐标。
5.根据权利要求4所述的一种红外多点定位方法，其特征在于，所述η为5，所述步骤 (2)中所述采用一发多收方式扫描中，除安装在红外扫描电路板边角部分的红外发射元件 和红外接收元件外，其余红外接收元件与红外发射元件满足以下对应关系与红外发射元 件对应的η个红外接收元件由其垂直正对位置上的红外接收元件及垂直正对位置上的红 外接收元件的左右两边的最近邻和次近邻的红外接收元件组成。
6.根据权利要求4所述的一种红外多点定位方法，其特征在于，所述η为5，所述步骤(2)中所述采用一收多发方式扫描中，除安装在红外扫描电路板边角部分的红外发射元件 和红外接收元件外，与红外接收元件对应的η个红外发射元件由其垂直正对位置上的红外 发射元件及垂直正对位置上的红外发射元件的左右两边的最近邻和次近邻的红外发射元 件组成。
7.根据权利要求5所述的一种红外多点定位方法，其特征在于，所述步骤⑶中所述根 据设定的计算方法计算触摸点坐标由以下方法实现(3-1-1)定义水平参考方向和垂直参方向；(3-1-2)在定位装置中预先设定水平方向的对比角度值和垂直方向的对比角度值， 所述水平方向的对比角度值为除安装在红外扫描电路板边角部分的红外发射元件，其余 任一水平安装的红外发射元件与其对应的5个红外接收元件之间的连线与水平参考方向 的夹角；所述垂直方向的对比角度为除安装在红外扫描电路板边角部分的红外接收元件 外，其余任一垂直安装的红外发射元件与其对应的5个红外接收元件之间的连线与垂直参 考方向的夹角；(3-1-3)定义红外发射元件和红外接收元件之间的连线与参考方向的夹角为连线的角 度；若有遮挡的红外发射元件和红外接收元件之间的连线间形成交点，则检测通过交点的 各个连线的角度；若测得的角度值包括了所有的对比角度值，则认为该交点为触摸点，该交 点的坐标即为触摸点坐标。
8.根据权利要求6所述的一种红外多点定位方法，其特征在于，所述步骤(3)中所述根 据设定的计算方法计算触摸点坐标由以下方法实现(3-2-1)定义水平参考方向和垂直参考方向；(3-2-2)在定位装置中预先设定水平方向的对比角度值和垂直方向的对比角度值，所 述水平方向的对比角度值除安装在红外扫描电路板边角部分的红外发射元件和红外接收 元件外，其余任一水平安装的红外接收元件与其对应的5个红外发射元件之间的连线与水 平参考方向的夹角；所述垂直方向的对比角度为任一垂直安装的红外接收元件与其对应的 5个红外接收元件之间的连线与垂直参考方向的夹角；(3-2-3)定义红外发射元件和红外接收元件之间的连线与参考方向的夹角为连线的角 度；若有遮挡的红外发射元件和红外接收元件之间的连线间形成交点，则检测通过交点的 各个连线的角度；若测得的角度值包括了所有的对比角度值，则认为该交点为触摸点，该交 点的坐标即为触摸点坐标。
全文摘要
本发明提供一种红外多点定位装置，包括控制模块、红外发射元件和红外接收元件，除安装在红外扫描电路板边角部分的红外发射元件和红外接收元件外，其余的红外发射元件和红外接收元件满足下列对应关系每个红外发射元件对应n个红外接收元件或每个红外接收元件对应n个红外发射元件；本发明还提供一种红外多点定位方法，通过一个红外发射元件对多个红外接收元件或一个红外接收元件对应多个红外发射元件的工作方式，有效识别多个接触点。与现有技术相比，本发明可以实现多点定位，并且具有定位精确度高、适用范围广，处理速度快，成本低的优点。
文档编号G06F3/042GK102122220SQ20111004818
公开日2011年7月13日 申请日期2011年3月1日 优先权日2011年3月1日
发明者周春景, 钟杰婷 申请人:广东威创视讯科技股份有限公司