专利名称：用于基于光的触摸屏的透镜系统的制作方法
技术领域：
本发明的技术领域是基于光的触摸屏。
背景技术：
目前，许多消费电子设备内置有触敏屏，以供手指或触笔的触摸用户输入使用。这些设备从例如移动电话和车载娱乐系统之类的小屏幕设备到例如笔记本计算机之类的中等大小屏幕设备，再到例如机场的登记站之类的大屏幕设备。大部分常规的触摸屏系统是基于电阻层或电容层的。这种系统由于不容易进行升级而在通用性方面不足以提供全面的解决方案。参照图1，图I是常规的触摸屏系统的现有技术示例图。这种系统包括IXD显示表面606、置于该LCD表面上的电阻或电容覆层801、以及连接至该覆层并将来自该覆层的输入转换为有意义信号的控制器集成电路(10701。例如计算机之类的主设备(未示出)从控制器IC 701接收信号，设备驱动器或者此类其他程序对该信号进行解释，以检测例如键按下或者滚动之类的基于触摸的输入。参照图2，图2是常规的电阻触摸屏的现有技术示例图。图2示出了由薄空间隔开的导电及电阻层802。PET膜803叠置在上电路层804上，而上电路层804叠置在导电涂层806上。类似地，具有间隔点808的导电涂层807叠置在下电路层805上，而下电路层805叠置在玻璃层607上。当例如手指或触笔之类的指示器900触摸屏幕时，在电阻层之间产生接触，从而使开关闭合。控制器701确定层间的电流，以获得触摸点的位置。电阻触摸屏的优点是低成本、低功耗并支持触笔。电阻触摸屏的缺点是由于覆层的存在而导致屏幕不是完全透明的。另一个缺点是，触摸检测需要压力；亦即，如果指示器触摸屏幕的压力不足，则不会被检测到。因此，电阻触摸屏对手指触摸的检测不太理想。另一个缺点是，电阻触摸屏在阳光直射的情况下通常难以辨认。还有一个缺点是，电阻触摸屏对刮擦较为敏感。另一个缺点是，电阻触摸屏不能分辨同时触摸屏幕的两个或更多个指示器，这称为“多点触摸”。参照图3，图3是常规的表面电容触摸屏的现有技术示例图。图3示出了触摸表面809叠置在被涂覆的玻璃基板810上。玻璃811的两侧涂有均匀的导电氧化铟锡(ITO)涂层812。此外，在ITO涂层812中的一个涂层的前侧上涂有二氧化硅硬涂层813。电极814附接在玻璃的四个角部处，用于产生电流。诸如手指或触笔之类的指示器900触摸屏幕，并将少量电流引至接触点。控制器701随后基于通过四个电极的电流的比例，确定触摸点的位置。 表面电容触摸屏的优点是支持手指触摸和具有耐用的表面。表面电容触摸屏的缺点是由于覆层的存在而导致屏幕不是完全透明的。另一个缺点是工作温度范围有限。另一个缺点是由于触摸屏的电容特性而使得指示器运动的捕捉速度有限。另一个缺点是表面电容触摸屏容易受到射频(RF)干扰和电磁(EM)干扰。另一个缺点是触摸位置确定的精度依赖于电容。另一个缺点是表面电容触摸屏不能在戴手套的情况下使用。另一个缺点是表面电容触摸屏需要大的屏幕边界。因此，表面电容触摸屏不能用于小屏幕设备。另外的缺点是表面电容触摸屏不能分辨多点触摸。参照图4，图4是常规的投射电容触摸屏的现有技术示例图。图4示出了形成了多个水平(X轴)和竖直(y轴)电极的刻蚀ITO层815。刻蚀层815包括外硬涂覆层816和817、X轴电极图案818、y轴电极图案819和中间的ITO玻璃820。交流信号702驱动一个轴上的电极，而通过屏幕的响应经由另一个轴上的电极形成回路返回。基于水平和竖直电极之间的信号水平变化703确定对屏幕进行触摸的指示器900的位置。投射电容触摸屏的优点是支持手指多点触摸检测和具有耐用的表面。投射电容触摸屏的缺点是由于覆层的存在而导致屏幕不是完全透明的。另一个缺点是成本较高。另一个缺点是工作温度范围有限。另一个缺点是由于触摸屏的电容特性而使得捕捉速度有限。另一个缺点是屏幕大小有限，通常小于5"。另一个缺点是表面电容触摸屏容易受到射频(RF)干扰和电磁(EM)干扰。另一个缺点是触摸位置确定的精度依赖于电容。因此，应当理解的是，一般将常规的触摸屏通用于小型移动设备和具有大屏幕的设备时并不理想。因此，有利的是，提供一种克服了上述常规电阻和电容触摸屏的缺点的触摸屏。
发明内容
本发明提供了克服常规的电阻和电容触摸屏的缺点的触摸屏。本发明的多个方面涉及触摸屏的多种实施方式，具体包括(i)具有宽光束的触摸屏，(ii)具有错位排列的发射器和接收器的触摸屏，(iii)具有高折射透镜的触摸屏，(iv)具有低边框的触摸屏，(V)使用长且薄光导的基于光的触摸屏，(Vi)压敏的基于光的触摸屏，以及(Vii)使用反射图像计算三维指示器位置的触摸屏。本发明的其他方面涉及触摸屏的方法，具体包括(Viii)用于触摸检测的方法，以及(ix)用于对触摸屏部件进行校准的方法。本发明的其他方面涉及在本发明的特定实施方式中以及其他应用中所需的对元件的精确放置和对齐。这些方面包括(X)形成将发射器或接收器元件与透镜组合起来的内部安装的组，以及(Xi)用于在设备装配期间使用毛细效应对元件进行导向的方法。具有宽光束的触摸屏在本发明的这些实施方式中，使用透镜或反射元件对来自窄光源(例如近红外LED)的光进行拓宽，以投射到屏幕区域的较宽地带上方。为了拓宽窄的光锥，将光源置于距屏幕边缘相对长的距离处。在一个实施方式中，将光源置于屏幕下方位于距屏幕边缘适当的距离处，以使得光束被逐渐拓宽。拓宽的光束被置于屏幕边缘附近的反射器反射到屏幕表面上方。在本发明的另一个实施方式中，光源沿屏幕边缘放置。用于将光反射到屏幕表面上方的反射器也沿着同一屏幕边缘放置在距光源适当距离处，以使得光束在被反射到屏幕 表面上方之前被逐渐拓宽。光源发出大致沿着屏幕边缘的窄光锥，该光作为宽光束被反射到屏幕表面上方。诸如手指或触笔之类的对屏幕进行触摸的指示器阻挡了所发射的光的一部分。通过测量被阻挡的光，确定指示器在屏幕上的位置。在本发明的一个实施方式中，宽光束在穿越屏幕后经由置于距相应的窄光检测器适当距离处的反射器而会聚到窄光束检测器上。光检测器在屏幕下方或者沿着屏幕边缘放置。具有错位排列的发射器和接收器的触摸屏在本发明的这些实施方式中，光发射器装置将光在屏幕表面上方发送到光接收器装置，其中所述发射器与相对的接收器错位排列。为此，与来自各个发射器的光被一个相对的接收器检测到不同，来自各个发射器的光到达两个相对的接收器。类似地，与各个接收器检测来自一个相对发射器的光不同，各个接收器检测来自两个发射器的光。这种重叠检测确保了屏幕上的触摸被至少两个发射器-接收器对检测到。在一些实施方式中，错位排列透镜的设置用于确保来自各个发射器的光到达两个相对的接收器，并且各个接收器检测来自两个相对发射器的光。因此，根据本发明的一个实施方式提供了一种触摸屏，其包括壳体；安装在所述壳体中的显75器；一行光脉冲发射器,安装在所述壳体中并在所述显器上方发射光脉冲；一行光脉冲接收器，安装在所述壳体中并接收光脉冲；和计算单元，其安装在所述壳体中并连接至所述接收器，并基于所述接收器的输出而确定部分地阻挡了由所述发射器发出的光脉冲的指示器在所述显示器上的位置，其中所述发射器与所述接收器错位排列。根据本发明的一个实施方式还提供了一种触摸屏，其包括壳体；安装在所述壳体中的显示器；围绕所述显示器的准直透镜框架，其中沿着所述框架的第一边缘的准直透镜与沿着所述框架的相对边缘的准直透镜错位排列；多个光脉冲发射器，安装在所述壳体中并通过所述第一边缘的准直透镜将光脉冲发射在所述显示器上方；多个光脉冲接收器，所述多个光脉冲接收器安装在所述壳体中并用于通过该相对边缘的准直透镜接收光脉冲；以及计算单元，其安装在所述壳体中并连接至所述接收器，并基于所述接收器的输出而确定部分地阻挡了由所述发射器发出的光脉冲的指示器在所述显示器上的位置。根据本发明的一个实施方式还提供了一种触摸屏，其包括壳体；安装在所述壳体中的显示器；安装在所述壳体中并围绕所述显示器的多个准直透镜，其中沿着所述显示器的第一边缘的准直透镜与沿着所述显示器的相对边缘的准直透镜错位排列；多个光脉冲发射器，安装在所述壳体中并通过所述第一边缘的准直透镜将光脉冲发射在所述显示器上方；多个光接收器，所述多个光接收器安装在所述壳体中，并用于通过该相对边缘的准直透镜接收光脉冲；以及计算单元，其安装在所述壳体中并连接至所述接收器，并基于所述接收器的输出而确定部分地阻挡了由所述发射器发出的光脉冲的指示器在所述显示器上的位置。
本发明的多个方面采用与微透镜的表面联接并对光进行折射以形成多个宽发散光束的新颖的准直透镜。当微透镜的表面位于不面对发射器或接收器元件的表面上时，这种准直透镜以两阶段方式发出光。当光穿过透镜的主体时，光束象常规准直透镜那样被准直。然而，当光穿过微透镜的表面时，光被折射成多个宽发散光束。当微透镜的表面位于面向发射器或接收器元件的表面上时，这种准直透镜输出与具有微透镜的外表面的准直透镜产生的光束大致类似的光束。具有高折射透镜的触摸屏在本发明的这些实施方式中，一个或更多个光发射器的装置将屏幕表面上方的光发送到一个或更多个光接收器的装置。这些光发射器和光接收器使用高折射透镜。穿过发射器侧透镜的光构成了跨越屏幕的高发散光束的图案，因此确保了(a)对屏幕进行触摸的指示器将阻挡起源于沿着发射器边缘的的大部分的多个光束，并且(b)在沿着屏幕的接收器边缘的任意点处，起源于沿着发射器边缘的大部分的多个光束会聚。为此，屏幕上的触摸被沿着接收器边缘的大部分的多个光束中的每一个检测到。接收器侧的透镜对多个入射光束进行折射，以确保在沿着接收器边缘的各点处会聚的光束被接收器检测到。因此，根据本发明的一个实施方式提供了一种触摸屏，其包括壳体；安装在所述壳体中的显示器；围绕所述显示器的光导框架，所述框架包括沿着该框架的两个相对侧用于在多个方向上对入射光进行折射的微透镜图案；多个光脉冲发射器，所述多个光脉冲发射器安装在所述壳体中并通过沿着该框架的第一边缘的准直透镜图案将光脉冲发射在所述显示器上方；多个光脉冲接收器，所述光脉冲接收器安装在所述壳体中，并用于通过沿着该框架的相对边缘的微透镜图案接收光脉冲；以及计算单元，其安装在所述壳体中并连接至所述接收器，并基于所述接收器的输出而确定部分地阻挡了由所述发射器发出的光脉冲的指示器在所述显示器上的位置。根据本发明的一个实施方式，还提供了一种触摸屏，其包括壳体；安装在所述壳体中的显示器；安装在所述壳体中并沿所述显示器的两个相对边缘布置的两个光导，每个光导包括用于使入射光在多个方向发生折射的微透镜图案；安装在所述壳体中的多个光脉冲发射器，用于通过所述光导中的第一光导将光脉冲发射到所述显示器上方；安装在所述壳体中的多个光脉冲接收器，所述多个光脉冲用于通过第二光导接收光脉冲；计算单元，其安装在所述壳体中并连接至所述接收器，用于基于所述接收器的输出，确定部分阻挡了由所述发射器发出的光脉冲的指示器在所述显示器上的位置。此外,根据本发明的一个实施方式，光发射器和光接收器位于屏幕表面下方，光被沿着第一屏幕边缘布置的第一光导引导至屏幕表面上方并跨越所述屏幕表面，所述光导包括用于各光发射器的准直透镜，每个准直透镜具有在其上刻蚀的多个微透镜。准直透镜位于屏幕表面下方。此外，根据本发明的一个实施方式，第二光导沿着与第一屏幕边缘相对的第二屏幕边缘布置，以将来自第一光导的光束引导至屏幕表面下方的光接收器。此外，第二光导可以大致类似于第一光导，并包括用于每个光接收器的其上刻蚀了多个微透镜的透镜。此外，根据本发明的一个实施方式，还提供了一种触摸屏系统，其包括沿着屏幕的相应的相对边缘布置而非位于屏幕表面下方的多个光发射器和光接收器。光被其上刻蚀了多个微透镜的准直透镜从发射器引导经过屏幕表面，并被类似的透镜引导至接收器。具有低边框的触摸屏在本发明的这些实施方式中，一个或更多个光发射器的装置将光经屏幕表面上方发送到一个或更多个光接收器的装置。光发射器和光接收器都置于屏幕表面下方。来自发射器的光由在屏幕上方延伸的反射光导反射在平面之上。类似地，在屏幕表面上方传送的 光被反射光导反射至接收器上。这些反射光导在屏幕上方的高度构成了围绕屏幕的边框。常规的反射光导具有与屏幕表面成45°角倾斜的大致平坦的反射表面。垂直于屏幕的光束被该光导重新引导至与屏幕表面大致平行的平面。然而，基本上所有的反射表面都在屏幕表面上方延伸，从而形成了围绕屏幕的边框。为了减小边框高度，本发明的实施方式使用具有抛物面反射表面和相应折射椭圆表面的光导来重新引导光束。抛物面反射表面不大致在屏幕表面上方延伸，因此减小了围绕屏幕的边框高度。此外，常规的光导通常具有与光束入射和出射的屏幕表面大致垂直的第二表面。陡直的边缘使得边框突出出来，并且可能难以清洁。在本发明的实施方式中使用的抛物面折射表面突出较少，并更容易清洁。在一些实施方式中，该椭圆折射表面是屏幕玻璃的一部分。因此，根据本发明的一个实施方式，提供了一种触摸屏，其包括壳体；安装在所述壳体中的显不器；多个光脉冲发射器，所述多个光脉冲发射器安装在所述壳体中并位于所述显示器下方；多个光脉冲接收器，所述多个光脉冲接收器安装在所述壳体中并位于所述显示器下方；第一光导，所述第一光导安装在所述壳体中并沿着所述显示器的第一边缘，并具有分别用于将所述发射器发出的光脉冲反射和折射过所述显示器上方的大致抛物面反射表面和大致椭圆折射表面；第二光导，所述第二光导安装在所述壳体中并沿着所述显示器的相对边缘，并具有分别用于将发射在所述显示器上方的光脉冲折射和反射到所述接收器的大致椭圆折射表面和大致抛物面反射表面；计算单元，其安装在所述壳体中并连接至所述接收器，用于基于所述接收器的输出，确定部分阻挡了由所述发射器发射的光脉冲的指示器在所述显示器上的位置。此外，根据本发明的一个实施方式，提供了一种触摸屏，其包括壳体；安装在所述壳体中的显不器；多个光脉冲发射器，所述多个光脉冲发射器安装在所述壳体中并位于所述显示器下方；多个光脉冲接收器，所述多个光脉冲接收器安装在所述壳体中并位于所述显示器下方；光导框架，所述光导框架安装在所述壳体中并围绕所述显示器，并具有沿着各边缘的大致抛物面反射表面和大致椭圆折射表面，分别用于将由所述发射器发射在所述显示器上方的光脉冲反射和折射到所述接收器；以及计算单元，其安装在所述壳体中并连接至所述接收器，用于基于所述接收器的输出，确定部分阻挡了由所述发射器发射的光脉冲的指示器在所述显示器上的位置。根据本发明的一个实施方式，还提供了一种触摸系统，其包括位于屏幕表面下方的多个光发射器和光接收器，并且通过分别具有至少两个单元的光导将光引导至屏幕表面上方并跨越屏幕表面，该至少两个单元即为在一端具有准直透镜并在另一端沿表面具有多个微透镜的第一单元；和重新引导所述屏幕表面上方的光的第二单元。此外，该第二单元包括至少两个作用表面，S卩，作为将入射光束折叠到焦点位置的抛物面或准抛物面反射表面的第一表面；以及作为具有相同焦点位置的互补椭圆或准椭圆表面的第二表面，其中所述第二表面将被折叠的光束引导在所述屏幕表面上方。此外，根据本发明的一个实施方式，提供了一种触摸屏系统，其包括位于显示屏下方的多个光发射器和光接收器；以及沿着该屏幕的至少一个边缘的、用于将来自发射器的光反射在所述屏幕上方的第一光导。该光导包括至少包括两个作用表面，即，作为将入射光束折叠到焦点位置的抛物面或准抛物面反射表面的第一表面；以及作为具有相同焦点位 置的互补椭圆或准椭圆表面的第二表面该第二表面将被折叠的光束引导在所述屏幕表面上方。此外，第二光导位于屏幕另一边与第一光导相对的位置，用于将来自第一光导的光束引导至屏幕下方的光接收器。第二光导可以与第一光导大致类似。使用长且薄光导的触摸屏根据本发明的一个实施方式，提供了一种触摸屏，其包括壳体；安装在所述壳体中的显示器；多个准直透镜，所述多个准直透镜安装在所述壳体内并沿着所述显示器的第一边缘布置；多个光脉冲发射器，所述多个光脉冲发射器彼此间隔开地安装在所述壳体中并通过所述准直透镜顺次地将光脉冲发射在所述显示器上方；光导，其沿着所述显示器的与所述第一边缘相对的边缘安装在所述壳体内并用于接收所述光脉冲，所述光导包括用于将沿着该光导的长度接收到的光脉冲反射到该光导的一端的反射条带；光脉冲接收器，其安装在所述壳体内位于所述光导的所述一端附近，用于接收所反射的光脉冲；以及计算单元，其安装在所述壳体中并连接至所述接收器，用于基于所述接收器的输出而确定部分地阻挡了由所述发射器发出的光脉冲的指示器在所述显示器上的位置。根据本发明的一个实施方式，还提供了一种触摸屏，其包括壳体；安装在所述壳体中的显示器；光导，其沿着所述显示器的第一边缘安装在所述壳体内，所述光导包括用于将沿着该光导的长度接收到的光脉冲反射到该光导的两端的反射条带；多个光脉冲接收器，所述多个光脉冲接收器安装在所述壳体内位于所述光导的各端附近，用于接收所反射的光脉冲；多个准直透镜，所述多个准直透镜沿着所述显示器的与所述第一边缘相对的边缘安装在所述壳体内；多个光脉冲发射器，所述多个光脉冲发射器彼此间隔开地安装在所述壳体中并通过所述准直透镜将光脉冲发射在所述显示器上方；以及计算单元，其安装在所述壳体中并连接至所述接收器，用于基于所述接收器的输出而确定部分地阻挡了由所述发射器发出的光脉冲的指示器在所述显示器上的位置。根据本发明的一个实施方式，还提供了一种触摸屏，其包括壳体；安装在所述壳体中的显示器；光导，其沿着所述显示器的第一边缘安装在所述壳体内，所述光导包括用于反射被接收在所述光导的一端的光脉冲的反射条带；光脉冲发射器，所述光脉冲发射器安装在所述壳体中，并位于所述光导的所述一端附近，用于通过所述准直透镜发射光脉冲，其中所述反射条带将光脉冲反射在所述显示器上方；多个准直透镜，所述多个准直透镜沿着所述显示器的与所述第一边缘相对的边缘安装在所述壳体内；安装在所述壳体内的多个光脉冲接收器，所述多个光脉冲接收器与所述准直透镜间隔开并并通过所述准直透镜接收光脉冲；以及计算单元，其安装在所述壳体中并连接至所述接收器，用于基于所述接收器的输出而确定部分地阻挡了由所述发射器发出的光脉冲的指示器在所述显示器上的位置。根据本发明的一个实施方式，还提供了一种触摸屏，其包括壳体；安装在所述壳体中的显示器；光导，其沿着所述显示器的第一边缘安装在所述壳体内，所述光导包括用于反射被接收在该光导的任一端光脉冲的反射条带；多个光脉冲发射器，所述多个光脉冲发射器安装在所述壳体中，并位于所述光导的各端附近，用于通过所述光导发射光脉冲，其中所述反射条带将光脉冲反射在显示器上方；多个准直透镜，所述多个准直透镜沿着显示器的与所述第一边缘相对的边缘安装在所述壳体内；安装在所述壳体内的多个光脉冲接收器，所述多个光脉冲接收器与所述准直透镜间隔开并通过所述准直透镜接收光脉冲；以及计算单元，其安装在所述壳体中并连接至所述接收器，用于基于所述接收器的输出而确定部分地阻挡了由所述发射器发出的光脉冲的指示器在所述显示器上的位置。
使用反射图像确定指示器在触摸屏上方的高度的触摸屏根据本发明的一个实施方式，提供了一种触摸屏系统，其包括反射显示器表面；摄像机，其被安装成捕捉(i )所述反射显示器表面的图像、(ii )接近所述反射显示器表面的指示器的图像、以及(iii)所述指示器在所述反射显示器表面上的映像的图像；以及处理器，其与所述摄像机联接，并基于所述指示器的位置以及所述指示器在由所述摄像机拍摄的图像中的映像的位置，来确定所述指示器相对于所述反射显示器表面的三维位置。压敏的基于光的触摸屏根据本发明的一个实施方式，提供了一种对重按压触摸与轻柔触摸进行区分的基于光的触摸屏。在一个实施方式中，刚性地安装的屏幕被发射器和接收器围绕。通过在多个接收器处检测到的光的增加而将重按压触摸与轻柔触摸区分开，该增加来自于由于重按压触摸导致的刚性地安装的屏幕的弯曲。在另一个实施方式中，屏幕被柔性安装在被刚性地安装的发射器和接收器围绕的壳体中。触摸的压力使得屏幕向壳体内部下降，从而导致在多个接收器处检测到的光增加。不同的压力量对应于检测到的光的增加量的变化。触摸检测方法根据本发明的一个实施方式，提供了一种确定触摸屏上的触摸坐标的方法，该方法包括提供显示器、用于在所述显示器上方发射光脉冲的一行光脉冲发射器、以及一行光脉冲接收器，所述光脉冲接收器用于接收所述光脉冲并输出代表所接收的光脉冲的值，其中所述发射器与相应接收器错位排列；基于所述接收器输出而检测所述显示器上的部分地阻挡了光脉冲的触摸；选择最大触摸检测接收器输出；识别与所述最大触摸检测接收器输出相对应的发射器-接收器对；针对至少三个发射器-接收器对中的每一个，选择位于所述最大触摸检测发射器对左侧的至少一个发射器-接收器对以及位于所述最大触摸检测发射器-接收器对右侧的至少一个发射器-接收器对；针对所述至少三个发射器一接收器对识别各自对应的触摸屏坐标；计算所述发射器-接收器对坐标与其相应触摸检测输出信号之积；计算所述积的第一求和；计算接收器输出的第二求和；通过将所述第一求和除以所述第二求和而计算空间滤波的触摸坐标；基于先前的触摸检测信号而提供参考触摸坐标；基于所述空间滤波的触摸坐标和所述参考触摸坐标而计算时间滤波的触摸坐标；以及将(i )时间滤波的触摸坐标值，或者(ii )组合了该时间滤波触摸坐标与该参考触摸坐标的值，赋予该参考触摸坐标。。根据本发明的一个实施方式，还提供了一种触摸屏系统，其包括多个光发射器和光接收器，其中来自各个发射器的光被多于一个的接收器检测到，并且各个接收器检测来自多于一个的发射器的光。此外，基于(a)在对来自同一发射器的光进行检测的两个接收器的信号差，和/或(b)对来自两个发射器的光进行检测的接收器的信号差，确定触摸位置。另选地，基于(a)对来自同一同发射器的光进行检测的三个或更多个接收器的信号差，和/或(b)对来自三个或更多个发射器的光进行检测的接收器的信号差，确定触摸位置。另外，除了位于或接近屏幕各角的发射器和接收器以外，各个发射器位于与两个接收器之间的中点相对的位置处，并且各个接收器位于与两个发射器之间的中点相对的位置处。另外，根据本发明的一个实施方式，还提供了一种可以操作用于对多点触摸操作进行区分的触摸屏系统。特定的多点触摸操作生成了两个或更多个触摸X坐标和两个或更多个触摸y坐标。在这种情况下，必须解决的问题是哪个X坐标与哪个y坐标相关联。例 如，当同时执行的两个触摸竖直或水平不对齐时，这两个触摸生成两个触摸X坐标和两个触摸y坐标。类似地，响应于两个手指触摸屏幕并围绕一个轴以圆形图案滑动的旋转手势，屏幕显示器或者屏幕元件显示器根据对旋转手势的感测而顺时针或者逆时针旋转。为此，必须解决的问题是旋转手势的感测是顺时针还是逆时针。本发明的多个方面提供了一种触摸屏系统，其使用触摸检测的强度解决多点触摸位置，并解决旋转手势的感测是顺时针还是逆时针。对触摸屏部件进行校准的方法根据本发明的一个实施方式，提供了一种在基于光的触摸屏中对光学部件进行校准的方法，其包括提供显示器、用于根据脉冲电流和脉冲时长控制在所述显示器上方发射光脉冲的一行光脉冲发射器、以及一行光脉冲接收器，所述光脉冲接收器用于接收所述光脉冲并输出代表所接收的光脉冲的信号；基于所述接收器输出而确定在所述显示器上是否发生了部分地阻挡所述光脉冲的触摸事件；如果所述确定步骤确定未发生触摸事件，则进一步确定所述接收器输出是否稳定；如果所述进一步确定步骤确定所述接收器输出是稳定的，则另外确定各个接收器输出是否位于相对于所述接收器的相应参考值的相应指定偏差内；如果该另外确定步骤确定至少一个接收器输出不在相对于其参考值的指定偏差内，则修改至少一个发射器脉冲电流和脉冲时长；如果所述另外确定步骤确定所有的接收器输出位于相对于其相应参考值的相应指定偏差内，则将相应接收器输出指派给其相应的参考值。根据本发明的一个实施方式，还提供了一种在基于光的触摸屏中对光学部件进行校准的方法，其包括提供显示器、在所述显示器上方发射光脉冲一行光脉冲发射器，以及一行光脉冲接收器，用于接收所述光脉冲并输出代表所接收的光脉冲的信号；基于所述接收器输出中的一些输出而确定在所述显示器上是否发生了部分地阻挡所述光脉冲的触摸事件；如果所述确定步骤确定发生了触摸事件，则进一步确定其余接收器输出是否稳定；如果所述进一步确定步骤确定所述其余接收器输出是稳定的，则另外确定其余接收器输出是否位于相对于所述接收器的相应参考值的相应指定偏差内；如果该另外确定步骤确定所述其余接收器输出位于相对于其参考值的指定偏差内，则将相应的其余接收器输出指派给其相应的参考值。内部装配的透镜模块根据本发明的一个实施方式，提供了一种由预先制造的透镜模块组装的触摸屏。各个模块由红外线透射塑料构成，并被形成为准直透镜或多向准直透镜。各个块包括相对于准直透镜精确定位的嵌入式发射器或接收器。这些模块形成有彼此配合到其中的弯曲边缘，由此来自各个模块的光进入相邻的模块。利用毛细效应的元件精确放置根据本发明的一个实施方式，提供了一种在设备中对具体包括发射器、接收器和透镜的部件进行装配的方法，其中部件被置于设备基板或导向模具的空腔内，而焊垫被置于该空腔附近。当将设备放入炉中时，焊垫融化，并且位于空腔附近的融化焊料的毛细效应 将元件深入导向空腔内。
根据以下结合附图的详细说明，将更充分地理解和认识本发明，在附图中图I是常规的触摸屏系统的现有技术示例图；图2是常规的电阻触摸屏的现有技术示例图；图3是常规的表面电容触摸屏的现有技术示例图；图4是常规的投射电容触摸屏的现有技术示例图；图5例示了根据本发明的一个实施方式的包括靠近地布置在一起的多个发射器的触摸屏的一部分，其中光纤光导将光导向沿着第一屏幕边缘的位置；图6是根据本发明的一个实施方式的具有16个发射器和16个接收器的触摸屏的图；图7-9是根据本发明的一个实施方式的示出了对同时触摸屏幕的两个指示器进行检测的图6的触摸屏的图；图10和11是根据本发明的一个实施方式的对两个手指的滑动运动进行检测的触摸屏的图；图12是根据本发明的一个实施方式的图6的触摸屏的电路图；图13是根据本发明的一个实施方式的基于光的触摸屏系统的简化图；图14是根据本发明的一个实施方式的图13的触摸屏系统的简化截面图；图15是根据本发明的一个实施方式的使得触摸屏系统能够对比传感器元件小的指示器进行读取的发射器、接收器和光学元件的布置的简化示例图；图16是根据本发明的一个实施方式的使得触摸屏系统能够对比传感器元件小的指示器进行检测的发射器、接收器和光学元件的布置的简化示例图；图17是根据本发明的一个实施方式的在宽光束覆盖屏幕的情况下触摸屏的简化示例图；图18是根据本发明的一个实施方式的准直透镜的简化示例图；图19是根据本发明的一个实施方式的与光接收器协作的准直透镜的简化示例图20是根据本发明的一个实施方式的具有面向发射器的微透镜表面的准直透镜的简化示例图；图21是根据本发明的一个实施方式的具有面向接收器的微透镜表面的准直透镜的简化示例图；图22是根据本发明的一个实施方式的具有宽光束触摸屏的电子设备的简化图；图23是根据本发明的一个实施方式的图22的电子设备的图，其示出了由两个接收器检测到的来自一个发射器的重叠光束；图24是根据本发明的一个实施方式的图22的电子设备的图，其示出了由一个接收器检测到的来自两个发射器的重叠光束；图25是根据本发明的一个实施方式的图22的电子设备的图，其示出了由至少两个发射器-接收器对检测屏幕上的点； 图26是根据本发明的一个实施方式的宽光束触摸屏的简化图，其示出了光信号的强度分布；图27是根据本发明的一个实施方式的宽光束触摸屏的简化图，其示出了来自两个发射器的重叠光信号的强度分布；图28是根据本发明的一个实施方式的宽光束触摸屏的简化图，其示出了来自一个发射器的两组重叠光信号的强度分布；图29是根据本发明的一个实施方式的具有不带有微透镜图案的发射器和接收器透镜的宽光束触摸屏的简化图；图30和31是根据本发明的一个实施方式的具有带有微透镜图案的发射器和接收器透镜的宽光束触摸屏的简化图；图32是根据本发明的一个实施方式的具有不带有微透镜图案的发射器和接收器透镜的宽光束触摸屏的简化图；图33是根据本发明的一个实施方式的具有带微透镜图案的发射器和接收器透镜的宽光束触摸屏的简化图；图34是根据本发明的一个实施方式的具有内部集成了微透镜图案的透镜的两个发射器的简化图；图35是根据本发明的一个实施方式的具有内部集成了微透镜图案的透镜的两个接收器的简化图；图36是根据本发明的一个实施方式的在电子设备具有显示器和外壳的情况下的单一单元(single-unit)光导的侧视图的简化图；图37是根据本发明的一个实施方式的在一个表面上施加有羽毛状图案的透镜的两个不同角度的侧视图的简化图；图38是根据本发明的一个实施方式的宽光束触摸屏的一部分的简化图；图39是根据本发明的一个实施方式的光束进入和离开刻蚀在透镜上的微透镜的简化图的顶视图；图40是根据本发明的一个实施方式的在电子设备具有显示器和外壳的情况下双单元光导的侧视图的简化图；图41是根据本发明的一个实施方式的具有PCB和外壳的设备中的光导单元的图片;图42是根据本发明的一个实施方式的图41的光导单元的顶视图；图43是根据本发明的一个实施方式的电子设备内的光导的侧面剖视图的简化图；图44是根据本发明的一个实施方式的电子设备的一部分以及具有用于使光束折叠的至少两个作用表面(active surface)的光导的上部的侧面剖视图的简化图；图45是根据本发明的一个实施方式的形成为覆盖显示器的保护玻璃的一体部分的透明光学触摸光导的截面的简化图；图46是根据本发明的一个实施方式的适合于隐藏屏幕边缘的图44的电子设备和光导的简化图；
图47是根据本发明的一个实施方式的作为从发射器相对的位置延伸到显示器上方的单一单元的光导的简化图；图48是根据本发明的一个实施方式的双单元光导的简化图；图49例示了根据本发明的一个实施方式的由塑性材料制成并透射红外光的光学部件；图50是根据本发明的一个实施方式的具有光导的触摸屏的侧视图的简化图；图51例示了根据本发明的一个实施方式的每侧具有一组三个光学部件的触摸屏；图52是根据本发明的一个实施方式的图51的发射器组中的一组的放大图；图53例示了根据本发明的一个实施方式的具有长且薄的光导和光接收器阵列的触摸屏，该长且薄的光导沿着屏幕的第一边缘，用于将光引导到屏幕上方，该光接收器阵列沿屏幕的相对边缘设置，用于检测被引导的光，并将检测到的光值传送到计算单元；图54例示了根据本发明的一个实施方式的具有光发射器阵列和长且薄的光导的触摸屏，该光发射器阵列沿着屏幕的第一边缘，用于将光束引导到屏幕上方，该长且薄的光导用于接收被弓I导的光束并进一步将该光束引导到位于光导两端的光接收器；图55例示了根据本发明的一个实施方式的两个光发射器，各发射器联接至长且薄的光导的各端；图56-59例示了根据本发明的一个实施方式的对重按压的出现进行检测的触摸屏；图60和61是根据本发明的一个实施方式的示出了当向刚性安装的7寸LCD屏幕施加压力时检测到的光增加的条形图；图62是根据本发明的一个实施方式的位于屏幕玻璃显示器下方用于捕捉屏幕玻璃下面的图像和对玻璃屏幕的触摸的图像传感器的简化图；图63是根据本发明的一个实施方式的被划分为像素的显示器以及三个触摸检测的简化图；图64是根据本发明的一个实施方式的位于膝上型计算机的铰链上并指向屏幕的摄像机传感器的简化图；图65是根据本发明的一个实施方式的示出了对触摸区域进行观看的摄像机的简化侧视图66是根据本发明的一个实施方式的示出了对触摸区域进行观看的摄像机的简化顶视图；图67是根据本发明的一个实施方式的对触摸区域进行观看的摄像机以及基于由该摄像机捕捉的图像对触摸指示器进行定位的两个图像轴(图像X轴和图像I轴)的简化图；图68是根据本发明的一个实施方式的对触摸区域进行观看的摄像机以及基于由该摄像机捕捉的图像对触摸指示器进行定位的两个屏幕轴(屏幕X轴和屏幕I轴)的简化图；图69和70是根据本发明的一个实施方式的两个摄像机的简化图，各摄像机从不同角度捕捉触摸区域；图71是根据本发明的一个实施方式的四个摄像机的简化图，各摄像机从不同角度捕捉触摸区域； 图72是根据本发明的一个实施方式的示出了对完整触摸区域进行观看的摄像机的简化图(从摄像机视角观看);图73是根据本发明的一个实施方式的触摸区域的一部分的简化图，其示出了彼此相切的触笔和该触笔的镜像图像；图74是根据本发明的一个实施方式的示出了与图73相比更靠近触摸区域中心移动的触笔和该触笔的镜像图像的简化图；图75是根据本发明的一个实施方式的示出了与图73相比更靠近触摸区域底部移动的触笔和该触笔的镜像图像的简化图；图76是根据本发明的一个实施方式的示出了彼此分离开的触笔和该触笔的镜像图像的简化图；图77是根据本发明的一个实施方式的用于确定三维指示器位置的方法的简化流程图；图78是根据本发明的一个实施方式的显示了用于确定摄像机方位的六个触摸图标的触摸区域的简化图；图79和80是根据本发明的一个实施方式的触摸屏系统中的相对的行发射器和接收器透镜的示例图；图81是根据本发明的一个实施方式的由触摸屏系统中的多个发射器-接收器对确定触摸位置的技术的简化示例图；图82是根据本发明的一个实施方式的用于图79和80的构造的光导框架的示例图；图83是根据本发明的一个实施方式的光学触摸屏的触摸检测方法的简化流程图；图84-86是旋转手势的示例图，其中用户将两个手指置于屏幕上并围绕一个轴旋转手指；图87-90是根据本发明的一个实施方式的在触摸屏上不同位置处的触摸事件的示例图；图91-94是根据本发明的一个实施方式的在图87-90所示的触摸事件期间的光饱和度的相应条形图；图95是根据本发明的一个实施方式的用于确定同时的对角相对触摸的位置的方法的简化流程图；图96是根据本发明的一个实施方式的对顺时针和逆时针手势进行区分的方法的简化流程图；图97是根据本发明的一个实施方式的光学触摸屏的校准和触摸检测方法的简化流程图；图98是根据本发明的一个实施方式的示出了由触摸产生的信号与由机械效应产生的信号之间的区别的图；图99是根据本发明的一个实施方式的用于在对光学触摸屏进行校准时设定脉冲 强度的控制电路的简化图；图100是根据本发明的一个实施方式的用于对光学触摸屏进行校准的脉冲强度范围从最小电流到最大电流的校准脉冲的曲线图；图101是根据本发明的一个实施方式的用于对光学触摸屏进行校准的简化脉冲图和相应的输出信号曲线图；图102是根据本发明的一个实施方式的示出了如何利用毛细效应来提高对印刷电路板上的诸如发射器或接收器的部件的定位精度的示例图；以及图103是根据本发明的一个实施方式的图102的印刷电路板通过加热箱后的示例图。为了便于参照附图，以下提供元件的索引及其编号。编号以100开头的元件通常涉及光束，编号以200开头的元件通常涉及光源，编号以300开头的元件通常涉及光接收器，编号以400和500开头的元件通常涉及光导，编号以600开头的元件通常涉及显示器，编号以700开头的元件通常涉及电路元件，编号以800开头的元件通常涉及电子设备，编号以900开头的元件通常涉及用户界面。编号以1000开头的元件是流程图的操作。类似编号的元件表示相同类型的元件，但它们不一定是相同的元件。__通常涉及光束的元件_
元*__4 _元停描途_
100 - 102 一般光束174 从I个发射器到第一接收器
的光束
105,106 反射光束 175 从I个发射器到第二接收器___的光束_
142从光源输出的光的光弧 176 从发射器到第一接收器的光___^_
143输入到光接收器的光孤 177 从发射器到第二接收器的光
束
144宽光束 178 从I个发射器到第一接收器___的光束_
145— 148宽光束的边缘179 从I个发射器到第二接收器
___的光束_
151 — 154光束182 从I个发射器到2个接收器
___的光束_
158宽光束183 光孤的爭间
____ 188 _—
167 - 169宽光束_190 从光源输出的光束_
170 - 1 72光接收器接收的信号 191_输入到光接收器的光束173 从I个发射器到2个接收器192 光孤_I的光束___
__通常涉及光源的元件__
元件描迷__元件描述_
200 - 203 I一般光发射器丨235-241光发射器_ 通常涉及光接收器的元件 __
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300 — 305 一般光接收器398 光接收器/光发
射器
394光接收器
_ 通常涉及光导的元件__
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400__一般透镜_ 479光导
401, 402 光纤光导_480内反射表面
407__Pf起的反射器边框_481_光导表面_
408___482_黑塑料透射元件
437, 438 反射器&透镜_48_^_
439 - 443 透镜 484 具有扇形微透镜___________的表面____
444微透镜485光导的上部
445__具有扇形微透镜的表面 486_光导的下部
450光导487具有平行的行微
___透镜的表面_
451，452 内反射表面丨488, 489丨光学部件
权利要求
1.一种触摸屏，该触摸屏包括 壳体； 安装在所述壳体中的显示器； 多个准直透镜，所述多个准直透镜沿着所述显示器的两个相对边缘安装在所述壳体中并沿着所述两个边缘布置成相对于彼此错位排列； 安装在所述壳体中的多个光脉冲发射器，所述多个光脉冲发射器与所述两个边缘中的一个边缘的所述准直透镜间隔开并通过所述一个边缘的所述准直透镜将光脉冲发射在所述显示器上方； 安装在所述壳体中的多个光脉冲接收器，所述多个光脉冲接收器与所述两个边缘中的相对边缘的所述准直透镜间隔开并通过所述相对边缘的所述准直透镜接收所述光脉冲； 计算单元，该计算单元安装在所述壳体中并连接至所述接收器，用于基于所述接收器的输出而确定部分地阻挡了由所述发射器发出的光脉冲的指示器在所述显示器上的位置。
2.根据权利要求I所述的触摸屏，其中所述发射器和所述接收器布置成相对的行，并且其中所述发射器相对于所述接收器错位排列。
3.根据权利要求I所述的触摸屏，其中所述准直透镜包括围绕所述显示器的塑料框架。
4.根据权利要求I所述的触摸屏，该触摸屏进一步包括用于对光脉冲进行引导的光导，所述光导包括用于对光脉冲进行多向准直的微透镜，并且其中所述准直透镜包括所述光导的一部分。
5.根据权利要求4所述的触摸屏，其中所述微透镜包括在所述准直透镜中。
6.根据权利要求4所述的触摸屏，其中所述微透镜不包括在所述准直透镜中。
7.根据权利要求I所述的触摸屏，该触摸屏进一步包括 用于对光脉冲进行引导的第一光导，该第一光导包括 用于反射由所述发射器发出的光脉冲的第一大致抛物面反射表面；和第一大致椭圆折射表面，该第一大致椭圆折射表面大致位于所述第一大致抛物面反射表面上方，用于将反射光脉冲在所述显示器上方折射到第二光导；以及用于对光脉冲进行引导的第二光导，该第二光导包括 用于进一步对所折射的光脉冲进行折射的第二大致椭圆折射表面；和第二大致抛物面反射表面，该第二大致抛物面反射表面大致位于所述第二大致椭圆折射表面下方，用于将该进一步折射的光脉冲反射到所述接收器上， 其中所述发射器和所述接收器位于所述显示器下方，并且其中所述准直透镜包括所述第一和所述第二光导的一部分。
8.根据权利要求7所述的触摸屏，其中所述第一大致抛物面反射表面和所述第一大致椭圆表面具有相同的焦点位置，并且其中所述第二大致抛物面反射表面和所述第二大致椭圆表面具有相同的焦点位置。
9.根据权利要求I所述的触摸屏，其中所述准直透镜刚性地安装在所述壳体中，其中所述显示器柔性地安装在所述壳体中，并且其中所述计算单元基于所述接收器输出的增加而进一步确定所述指示器正在执行重按压触摸。
10.根据权利要求I所述的触摸屏，该触摸屏进一步包括安装在所述壳体中的多个内部安装的可透射红外线的塑料发射器单元，每个所述单元包括 所述准直透镜中的至少一个准直透镜；以及 所述发射器中的至少一个发射器，该至少一个发射器用于通过所述准直透镜中的所述至少一个准直透镜发射光脉冲。
11.根据权利要求10所述的触摸屏，其中所述各个所述单元中的所述至少一个准直透镜从所述单元的至少一个发射器并从相邻单元的至少一个发射器接收光脉冲。
12.根据权利要求10所述的触摸屏，其中所述单元是在被装配到所述触摸屏中之前预先制造的。
13.根据权利要求10所述的触摸屏，其中各个所述单元进一步包括用于对光脉冲进行多向准直的微透镜。
14.根据权利要求I所述的触摸屏，该触摸屏进一步包括安装在所述壳体中的多个内部安装的可透射红外线的塑料接收器单元，每个所述单元包括 所述准直透镜中的至少一个准直透镜；以及 所述接收器中的至少一个接收器，该至少一个接收器用于通过所述准直透镜中的所述至少一个准直透镜接收光脉冲。
15.根据权利要求14所述的触摸屏，其中各个所述单元中的所述至少一个接收器通过所述单元的至少一个准直透镜接收光脉冲，并且还通过相邻单元的至少一个准直透镜接收光脉冲。
16.根据权利要求14所述的触摸屏，其中所述单元是在装配到所述触摸屏中之前预先制造的。
17.根据权利要求14所述的触摸屏，其中各个所述单元进一步包括用于对光脉冲进行多向准直的微透镜。
18.—种触摸屏,该触摸屏包括 壳体； 安装在所述壳体中的显示器； 安装在所述壳体中并沿着所述显示器的两个相对边缘布置的两个光导，每个光导包括用于使入射光在多个方向发生折射的微透镜； 安装在所述壳体中的多个光脉冲发射器，所述多个光脉冲发射器通过所述光导中的第一光导在所述显不器上方发射光脉冲； 安装在所述壳体中的多个光脉冲接收器，所述多个光脉冲接收器用于通过所述光导中的另一个光导接收光脉冲；以及 计算单元，该计算单元安装在所述壳体中并连接至所述接收器，以基于与所述第二光导中的所述微透镜折射的光脉冲相对应的所述接收器的输出，来确定部分阻挡了由所述发射器发出并被所述第一光导中的所述微透镜折射的光脉冲的指示器在所述显示器上的位置。
19.根据权利要求18所述的触摸屏，该触摸屏进一步包括两个附加光导，这两个附加光导安装在所述壳体中并沿着所述显示器的其余两个边缘布置，这四个光导构成围绕所述显示器的单一单元。
20.一种触摸屏,该触摸屏包括壳体； 安装在所述壳体中的显示器； 多个光脉冲发射器，所述多个光脉冲发射器安装在所述壳体中并位于所述显示器下方； 多个光脉冲接收器，所述多个光脉冲接收器安装在所述壳体中并位于所述显示器下方； 第一光导，所述第一光导安装在所述壳体中并沿着所述显示器的第一边缘，其包括用于反射由所述发射器发出的光脉冲的第一大致抛物面反射表面；和第一大致椭圆折射表面，所述第一大致椭圆折射表面大致位于所述第一大致抛物面反射表面上方，用于将所反射的光脉冲折射到所述显示器上方； 第二光导，所述第二光导安装在所述壳体中并沿着所述显示器的相对边缘，其包括 第二大致椭圆折射表面，该第二大致椭圆折射表面用于进一步折射由所述第一大致椭圆折射表面折射的光脉冲；和 第二大致抛物面反射表面，该第二大致抛物面反射表面大致位于所述第二大致椭圆折射表面下方，用于将该进一步折射的光脉冲反射到所述接收器上， 计算单元，该计算单元安装在所述壳体中并连接至所述接收器，以基于与所述第二光导折射的光脉冲相对应的所述接收器的输出，确定部分阻挡了由所述第一光导折射的光脉冲的指示器在所述显示器上的位置。
21.根据权利要求20所述的触摸屏，其中所述第一大致抛物面反射表面和所述第一大致椭圆折射表面具有相同的焦点位置，并且其中所述第二大致抛物面反射表面和所述第二大致椭圆折射表面具有相同的焦点位置。
22.根据权利要求20所述的触摸屏，该触摸屏进一步包括两个附加光导，这两个附加光导安装在所述壳体中并沿所述显示器的其余两个边缘布置，这四个光导构成围绕所述显示器的单一单元。
23.根据权利要求20所述的触摸屏，其中所述第一和第二光导包括覆盖所述显示器的屏幕玻璃的一部分。
24.根据权利要求20所述的触摸屏，该触摸屏进一步包括覆盖所述显示器的屏幕玻璃，所述屏幕玻璃包括位于所述屏幕玻璃内表面上并围绕矩形观察窗的上色框架，并且其中所述第一和第二光导均包括与所述上色框架对齐的日光过滤板。
25.根据权利要求20所述的触摸屏，该触摸屏进一步包括覆盖所述显示器的屏幕玻璃，所述屏幕玻璃包括位于所述屏幕玻璃内表面上并围绕矩形观察窗的上色框架，并且其中所述第一和第二光导均包括红外透射部分，该红外透射部分具有与所述上色框架一样的颜色并与所述上色框架对齐。
26.—种确定触摸屏上的触摸坐标的方法,该方法包括 提供(i)显示器，(ii)沿着所述显示器的两个相对边缘的多个准直透镜，所述准直透镜沿着这两个边缘布置成相对于彼此错位排列，(iii)通过这两个边缘中的第一边缘的准直透镜在所述显示器上方发射光脉冲的多个光脉冲发射器，以及(iv)多个光脉冲接收器，所述多个光脉冲接收器通过这两个边缘中的另一相对边缘的准直透镜接收所述光脉冲，并输出代表所接收的光脉冲的值，其中由各个发射器发出的光脉冲被所述接收器中的至少两个检测到，其中各个接收器检测由至少两个发射器发出的光脉冲，并且其中各个接收器具有当光脉冲未被阻挡时的用于发射器-接收器对的期望值； 选择显著偏离了相应的接收器期望值的用于发射器-接收器对的接收器输出值， 其中所选择的值至少表示(i)由两个发射器发出的光脉冲被阻挡而不能到达一个接收器，或者(ii)由一个发射器发出的光脉冲被阻挡而不能到达两个接收器； 将沿着第一屏幕轴的屏幕坐标与各个所选择的接收器输出关联起来；以及根据所选择的接收器的输出值与相应期望值之间的相应偏差通过对所关联的屏幕坐标进行插值来计算触摸坐标。
27.根据权利要求26所述的方法，该方法包括进一步提供(V)沿着所述显示器的另外两个相对边缘的第二多个准直透镜，所述第二多个准直透镜沿着该另外两个相对边缘布置成相对于彼此错位排列，(vi )通过所述另外边缘中的第一边缘的准直透镜在所述显示器上方发射光脉冲的第二多个光脉冲发射器，以及(vii)第二多个光脉冲接收器，所述第二多个光脉冲接收器通过所述另外边缘中的相对边缘的准直透镜接收所述光脉冲并输出代表所接收的光脉冲的值，其中由各个发射器发出的光脉冲被所述接收器中的至少两个接收器检测到，其中各个接收器检测由至少两个发射器发出的光脉冲，并且其中各个接收器具有当光脉冲未被阻挡时的用于发射器-接收器对的期望值； 针对所述第二多个接收器中的接收器，进一步选择显著偏离相应接收器期望值的接收器-发射器对的接收器输出值； 进一步将沿着第二屏幕轴的屏幕坐标与该进一步选择的接收器输出值关联起来；以及根据连接与所选择的接收器输出关联的发射器-接收器对的直线与所述第二屏幕轴坐标的交点，针对各个所选择的接收器输出值，进一步计算沿所述第一屏幕轴的各屏幕坐标。
28.根据权利要求26所述的方法，其中所述的选择接收器输出值包括选择用于发射器-接收器对的三个接收器输出值，这三个接收器输出值表示由两个发射器发出的光脉冲被阻挡到达两个接收器。
29.根据权利要求28所述的方法，其中所述的选择接收器输出值包括 识别并选择用于发射器-接收器对的接收器输出值，该接收器输出值与其他发射器-接收器对的接收器输出值偏离其相应期望值相比，偏离其相应期望值更多；以及 进一步选择与所识别出的接收器输出值相对应的发射器-接收器对左侧的发射器-接收器对的接收器输出值，并选择与所识别出的接收器输出值相对应的发射器-接收器对右侧的发射器-接收器对的接收器输出值。
30.根据权利要求29所述的方法，其中所述插值操作包括根据各个所选择的接收器输出值与其相应期望值的偏离，计算所述屏幕坐标的加权平均。
31.根据权利要求30所述的方法，其中所述计算进一步包括 提供参考触摸坐标；以及 基于计算出的加权平均和所述参考触摸坐标，计算时间滤波触摸坐标。
32.根据权利要求31所述的方法，该方法进一步包括利用(i)所述时间滤波触摸坐标，或者(ii)所述时间滤波触摸坐标与所述参考触摸坐标的组合，更新所述参考触摸坐标。
33.一种确定触摸屏上的触摸坐标的方法,该方法包括提供显示器、与所述显示器相关联的触摸检测器，所述触摸检测器可操作用于响应于所述显示器上的单一触摸而寄存多个触摸位置以及相应的屏幕坐标，各个寄存的触摸位置具有介于O和I之间的归一化触摸值；以及 计算触摸坐标，包括根据所寄存的触摸位置的归一化触摸值对所寄存的触摸位置的屏幕坐标进行插值。
34.根据权利要求33所述的方法，该方法进一步包括以下步骤 识别并选择归一化值比其他寄存的触摸位置的归一化值大的第一寄存触摸位置；以及进一步选择所述第一触摸位置周围的寄存触摸位置，该周围的触摸位置的归一化值显著地大于O， 其中所述插值包括根据所述周围的寄存触摸位置的归一化触摸值，对所述周围的寄存触摸位置的屏幕坐标进行插值。
35.根据权利要求33所述的方法，其中所述插值包括计算所述屏幕坐标的加权平均。
36.根据权利要求33所述的方法，其中所述计算进一步包括 提供参考触摸坐标；以及 基于计算出的触摸坐标和所述参考触摸坐标，计算时间滤波触摸坐标。
37.根据权利要求36所述的方法，该方法进一步包括利用(i)所述时间滤波触摸坐标，或者(ii)所述时间滤波触摸坐标与所述参考触摸坐标的组合，更新所述参考触摸坐标。
38.一种响应于两个同时触摸在触摸屏系统中将X坐标和y坐标配对的方法，该方法包括 提供(i)显示器，(ii)沿着所述显示器的两个相对边缘的多个准直透镜，所述准直透镜沿着这两个边缘布置成相对于彼此错位排列，(iii)通过这两个边缘中的一个边缘的准直透镜在所述显示器上方发射光脉冲的多个光脉冲发射器，以及(iv)多个光脉冲接收器，所述多个光脉冲接收器通过这两个边缘中的另一相对边缘的准直透镜接收所述光脉冲，并输出代表所接收的光脉冲的值，其中由各个发射器发出的光脉冲被至少两个接收器检测到；其中各个接收器检测由至少两个发射器发出的光脉冲，并且其中各个接收器具有当光脉冲未被阻挡时的用于发射器-接收器对的期望值； 基于沿着这两个相对的显示器边缘的接收器-发射器对的接收器输出值与相应的接收器期望值之间的显著偏差，检测与两个同时触摸相对应的两个不同的X坐标和两个不同的I坐标； 对与x坐标相对应的偏差进行比较； 基于所述比较，将所述X坐标中的一个与所述I坐标中的一个适当的I坐标配对。
39.根据权利要求38所述的方法，其中所述比较包括对相对偏差进行比较。
40.根据权利要求38所述的方法，其中所述比较包括对绝对偏差进行比较。
41.根据权利要求38所述的方法，其中所述比较包括针对各个坐标对表示触摸的发射器-接收器对的图案进行比较。
42.根据权利要求38所述的方法，该方法进一步包括 对与I坐标相对应的偏差进行进一步比较；以及 基于所述比较和所述进一步比较，将所述I坐标中的一个与所述X坐标中的一个适当的X坐标配对。
43.一种在触摸屏系统中对顺时针手势与逆时针手势进行区分的方法，包括 提供(i)显示器，( )沿着所述显示器的两个相对边缘的多个准直透镜，所述准直透镜沿着这两个边缘布置成相对于彼此错位排列，(iii)通过这两个边缘中的第一边缘的准直透镜在所述显示器上方发射光脉冲的多个光脉冲发射器，以及(iv)多个光脉冲接收器，所述多个光脉冲接收器通过这两个边缘中的另一个相对边缘的准直透镜接收所述光脉冲并输出代表所接收的光脉冲的值，其中由各个发射器发出的光脉冲被至少两个接收器检测至IJ，其中各个接收器检测由至少两个发射器发出的光脉冲，并且其中各个接收器具有当光脉冲未被阻挡时的用于发射器-接收器对的期望值； 执行随时间的一系列触摸检测，各个触摸检测对与两个触摸相对应的两个不同的X坐标和两个不同的y坐标进行检测，该触摸检测基于沿着这两个相对的显示器边缘的接收器-发射器对的接收器输出值与相应的接收器期望值之间的显著偏差； 分别评估随时间的用于X坐标的各系列偏差；以及 对一个手势是顺时针还是逆时针进行区分包括基于所述分别评估，将所述系列X坐标中的一个X坐标与所述系列I坐标中的适当的一个I坐标进行配对。
44.根据权利要求43所述的方法，其中所述分别评估包括对随时间的相对偏差进行比较。
45.根据权利要求43所述的方法，其中所述分别评估包括对随时间的绝对偏差进行比较。
46.根据权利要求43所述的方法，其中所述分别评估包括对表示随时间的触摸的发射器-接收器对的图案进行比较。
47.根据权利要求46所述的方法，该方法进一步包括分别评估用于y坐标的随时间的各系列偏差，其中所述区分一个手势是顺时针还是逆时针进一步包括基于所述进一步的分别评估，将所述系列I坐标中的一个I坐标与所述系列X坐标中适当的一个X坐标进行配对。
48.一种对基于光的触摸屏中的光学部件进行校准的方法，该方法包括 提供(i )显示器，(ii )一行光脉冲发射器，所述光脉冲发射器根据校准的脉冲电流和脉冲时长控制顺序地在所述显示器上方发射光脉冲，以及(iii)一行光脉冲接收器，所述光脉冲接收器接收所述光脉冲并输出代表所接收的光脉冲的值，各个接收器具有当光脉冲未被阻挡时的用于发射器-接收器对的期望值； 确定各个用于接收器-发射器对的接收器输出值是否位于相应接收器期望值的对应的指定范围内；以及 当用于接收器-发射器对的接收器输出值位于该指定范围以外时，包括 对所述发射器进行重新对准，包括调节所述发射器脉冲电流和脉冲时长中的至少一个，使得后续的接收器输出值位于该指定范围内；以及 基于所述接收器的后续输出值，更新用于所述接收器-发射器对的接收器期望值。
49.根据权利要求48所述的方法，该方法进一步包括在进行所述重新对准之前，基于所述接收器输出值与期望值之间的偏差，确定光脉冲未被阻挡。
50.根据权利要求49所述的方法，其中所述确定光脉冲未被阻挡包括对相邻发射器-接收器对的接收器输出值与相应接收器期望值之间的偏差进行比较。
51.根据权利要求48所述的方法，该方法进一步包括在进行所述重新校准之前，确定用于所述发射器-接收器对的接收器输出值在一段时长上是稳定的。
52.一种在基于光的触摸屏中对接收器期望值进行更新的方法，该方法包括 提供(i)显示器，(ii)一行光脉冲发射器，所述光脉冲发射器在所述显示器上方顺序地发射校准后的光脉冲，以及(iii)一行光脉冲接收器，所述光脉冲接收器接收所述光脉冲并输出代表所接收的光脉冲的值，各个接收器具有当光脉冲未被阻挡时的用于发射器-接收器对的期望值； 基于用于一些接收器-发射器对的接收器输出值与相应的接收器期望值之间的偏差，确定哪些接收器检测到所述显示器上的部分阻挡了光脉冲的触摸事件；以及 基于相应的接收器输出值，对用于其余接收器-发射器对的接收器期望值进行更新。
53.根据权利要求52所述的方法，该方法进一步包括在进行所述更新之前，确定用于 其余接收器-发射器对的接收器输出值在一段时长上是稳定的。
54.根据权利要求52所述的方法，该方法进一步包括在进行所述更新之前，确定用于其余接收器-发射器对的接收器输出值在其期望值的指定范围内。
55.根据权利要求52所述的方法，其中所述确定包括对用于相邻发射器-接收器对的接收器输出值与相应接收器期望值之间的偏差进行比较。
56.一种压敏触摸屏，该压敏触摸屏包括 壳体； 刚性地安装在所述壳体内的至少一个光接收器； 柔性地安装在所述壳体内并大致位于所述至少一个接收器上方的显示器，该显示器响应于触摸的压力而压下； 计算单元，其连接至所述至少一个光接收器，用于接收表示被所述至少一个光接收器接收的光量的输出，并基于所述至少一个光接收器的输出的增加而确定所述显示器被压下。
57.根据权利要求56所述的压敏触摸屏，该压敏触摸屏进一步包括连接至所述计算单元的触摸检测器，其中仅当所述触摸检测器检测到所述显示器上的触摸时，所述计算单元才确定所述显示器正在被压下。
58.根据权利要求57所述的压敏触摸屏，其中所述至少一个接收器的输出(i)基于与所述显示器未被触摸时的接收器期望值显著偏离的接收器输出值而指示在所述显示器上存在触摸，以及(ii)基于与所述显示器未被压下时的接收器期望值显著偏离的接收器输出值而指示所述显示器正在被压下。
59.根据权利要求58所述的压敏触摸屏，其中所述至少一个接收器的输出基于显著小于所述显示器未被触摸时的接收器的接收器期望值的接收器输出值而指示在所述显示器上存在触摸。
60.根据权利要求59所述的压敏触摸屏，其中所述至少一个接收器的输出基于显著大于所述显示器未被压下时的接收器期望值的接收器输出值而指示所述显示器正在被压下。
61.根据权利要求56所述的压敏触摸屏，其中所述计算单元基于接收器输出值与所述显示器未被压下时的接收器期望值之间的偏差，确定施加至所述显示器的压力的量。
62.一种将部件附接至基板的方法，该方法包括提供附接至基板的部件导向部，该部件导向部具有与部件的一部分的轮廓大致共形的空腔； 将第一焊垫附接至所述部件； 将所述部件插入所述导向空腔； 提供从所述第一焊垫偏移并位于所述空腔附近的第二焊垫； 将所述部件、所述部件导向部和所述基板放入对这些焊垫进行加热的炉中，其中借助所述被加热的焊垫的毛细效应将所述部件进一步吸入所述导向空腔。
63.根据权利要求62所述的方法，该方法进一步包括在所述部件导向部内所述空腔外部提供多个槽口，用于在所述毛细效应期间将所述部件导入所述空腔中。
64.根据权利要求62所述的方法，其中所述部件导向部以可移除方式附接至所述基板，并且当所述基板从所述炉中移出时将所述部件导向部拆下以供后续使用。
65.根据权利要求62所述的方法，其中所述部件包括光发射器，所述部件导向部包括用于对所述发射器发射的光进行引导的透镜。
66.根据权利要求62所述的方法，其中所述部件包括光接收器，所述部件导向部包括用于将光引导至所述接收器的透镜。
67.一种触摸屏，该触摸屏包括 壳体； 安装在所述壳体中的显示器； 多个准直透镜，所述多个准直透镜安装在所述壳体内并沿着所述显示器的第一边缘布置； 安装在所述壳体中的多个光脉冲发射器，所述多个光脉冲发射器与所述准直透镜间隔开并通过所述准直透镜顺次地在所述显示器上方发射光脉冲； 光导，所述光导沿着所述显示器的与所述第一边缘相对的边缘安装在所述壳体内，用于接收所述光脉冲，所述光导包括用于将光脉冲反射到该光导一端的反射条带； 光脉冲接收器，所述光脉冲接收器安装在所述壳体内，并位于所述光导的所述一端附近，用于接收所反射的光脉冲；以及 计算单元，该计算单元安装在所述壳体中并连接至所述接收器，用于基于所述接收器的输出而确定部分地阻挡了由所述发射器发出的光脉冲的指示器在所述显示器上的位置。
68.根据权利要求67所述的触摸屏，其中所述光导进一步包括用于将所接收的光脉冲准直到所述接收器条带上的准直透镜。
69.根据权利要求68所述的触摸屏，其中所述光导进一步包括用于将所接收的光脉冲多向准直到所述接收器条带上的多个微透镜。
70.根据权利要求67所述的触摸屏，其中所述反射条带将所接收的光脉冲反射到所述光导的两端，所述触摸屏进一步包括第二光脉冲接收器，该第二光脉冲接收器安装在所述壳体内，并位于所述第二光导的第二端附近，用于接收所反射的光脉冲，并且其中所述计算单元还连接至所述第二光脉冲接收器，并基于所述第一和第二接收器的输出确定所述指示器在所述显示器上的位置。
71.根据权利要求70所述的触摸屏，其中所述第一和第二光脉冲接收器被顺次地激活。
72.根据权利要求70所述的触摸屏，其中所述第一和第二光脉冲接收器被并行地激活。
73.—种触摸屏,该触摸屏包括 壳体； 安装在所述壳体中的显示器； 沿着所述显示器的第一边缘安装在所述壳体中的光导，所述光导包括对在所述光导的一端接收到的光脉冲进行反射的反射条带； 安装在所述壳体中所述光导的一端附近的光脉冲发射器，用于通过所述光导发射光脉冲，其中所述反射条带将所述光脉冲反射在所述显示器上方； 多个准直透镜，所述多个准直透镜沿着所述显示器的与所述第一边缘相对的边缘安装在所述壳体中； 安装在所述壳体中的多个光脉冲接收器，所述多个光脉冲接收器与所述准直透镜间隔开并通过所述准直透镜接收光脉冲；以及 计算单元，该计算单元安装在所述壳体中并连接至所述接收器，用于基于所述接收器的输出而确定部分地阻挡了由所述发射器发出的光脉冲的指示器在所述显示器上的位置。
74.—种触摸屏,该触摸屏包括 壳体； 安装在所述壳体中的显示器； 沿着所述显示器的第一边缘安装在所述壳体中的光导，所述光导包括对在所述光导的任一端接收到的光脉冲进行反射的反射条带； 安装在所述壳体中所述光导的各端附近的多个光脉冲发射器，用于通过所述光导发射光脉冲，其中所述反射条带将所述光脉冲反射在所述显示器上方； 多个准直透镜，所述多个准直透镜沿着所述显示器的与所述第一边缘相对的边缘安装在所述壳体中； 安装在所述壳体中的多个光脉冲接收器，所述多个光脉冲接收器与所述准直透镜间隔开地并通过所述准直透镜接收光脉冲；以及 计算单元，该计算单元安装在所述壳体中并连接至所述接收器，用于基于所述接收器的输出而确定部分地阻挡了由所述发射器发出的光脉冲的指示器在所述显示器上的位置。
75.根据权利要求74所述的触摸屏，其中所述光脉冲发射器被顺次地激活。
76.根据权利要求75所述的触摸屏，其中所述计算单元计算各个所述接收器的输出值与光脉冲未被阻挡时各所述接收器的期望值之间的偏差，并且其中第一期望值对应于被激活的所述光导的第一端处的发射器，第二期望值对应于被激活的所述光导的另一端处的发射器。
77.根据权利要求76所述的触摸屏，其中用于所述接收器中至少一个接收器的所述第一和第二期望值不同。
78.根据权利要求74所述的触摸屏，其中所述光脉冲接收器被并行地激活。
79.根据权利要求74所述的触摸屏，其中所述光脉冲接收器被顺次和并行地激活。
80.根据权利要求74所述的触摸屏，其中所述光导进一步包括用于在所述显示器上方对所反射的光脉冲进行准直的准直透镜。
81.根据权利要求74所述的触摸屏，其中所述光导进一步包括用于在所述显示器上方对所反射的光脉冲进行多向准直的多个微透镜。
82.—种触摸屏系统,该触摸屏系统包括 反射显不器表面； 摄像机，该摄像机被安装成捕捉(i)所述反射显示器表面的图像、(ii)接近所述反射显示器表面的指示器的图像；以及(iii)所述指示器在所述反射显示器表面上的映像的图像；以及 处理器，该处理器与所述摄像机联接，并用于基于所述指示器的位置以及所述指示器在由所述摄像机拍摄的图像中的映像的位置，确定所述指示器相对于所述反射显示器表面的三维位置。
83.根据权利要求82所述的触摸屏系统，其中所述处理器基于所述指示器与该指示器在由所述摄像机拍摄的图像中的映像之间的中点，确定所述指示器沿着至少一维相对于所述反射显示器表面的位置。
84.根据权利要求82所述的触摸屏系统，其中所述处理器基于连接所述指示器与该指示器在由所述摄像机拍摄的图像中的映像之间的直线，确定所述指示器沿着至少一维相对于所述反射显示器表面的位置。
85.根据权利要求82所述的触摸屏系统，其中所述处理器基于所述指示器与该指示器在由所述摄像机拍摄的图像中的映像之间的距离，确定所述指示器与所述反射显示器表面之间的距离。
全文摘要
一种触摸屏系统，该触摸屏系统包括近红外透视屏幕，该屏幕包括嵌入其中的多个反射元件；电路板，该电路板包括用于对其所连接的电子部件进行受控的选择性激活的电路；至少一个光源，所述至少一个光源连接至所述电路板，并用于发出光；以及至少一个光检测器，该至少一个光检测器连接至所述电路板，并用于检测由所述至少一个光源发出并被所述反射元件反射的光。
文档编号G06F3/041GK102812424SQ201180015587
公开日2012年12月5日 申请日期2011年3月21日 优先权日2010年3月24日
发明者芒努斯·格尔茨, 托马斯·埃里克松, 约瑟夫·沙因, 安德斯·杨松, 尼克拉斯·奎斯特, 彼得松·罗伯特, 拉尔斯·斯帕尔夫, 约翰·卡尔松 申请人:内奥诺德公司