专利名称：红外触摸屏的抗强阳光干扰的方法
技术领域：
本发明涉及一种触摸屏技术，尤其是一种红外触摸屏的抗外界光线干扰的方法。 具体地说是一种应用于有强阳光直射及周围阳光散射环境下的红外触摸屏的抗强阳光干扰的方法。
背景技术：
目前，红外触摸屏已经应用于各种传媒、游戏、多媒体教学、飞机、车辆工程操作控制等。由于红外触摸屏是以一定波长的红外光为工作介质，发射和接收一一对应或一对多方式工作，在触摸时遮挡了部分红外光线后，X、Y纵横向红外接收管及其扫描电路能判别触摸点的位置，起到触摸屏的作用；一般红外发射管的主波长为850nm到1040nm，红外接收管的敏感范围770 nm到1200nm (S=10%SMX);由于阳光中含有非常强的红外光成分，波长范围包括了红外接收管的敏感波长，直接辐射强度(770 nm到1200nm波段约20 80W/m2)远超红外发射管辐射到在红外接收管位置的强度(特别是大尺寸触摸屏)，所以有很多专利方法降低强阳光干扰的问题，但都不能完全解决全角度阳光直射的问题。
发明内容
本发明的目的是针对现有的红外触摸屏抗干扰方法不能完全解决全角度阳光直射的问题，发明一种能满足强阳光直射及周围阳光散射环境下能使红外触摸屏正常工作的红外触摸屏的抗强阳光干扰的方法。本发明的技术方案是
一种红外触摸屏的抗强阳光干扰的方法，其特征是它包括以下步骤
a、在红外触摸屏的左右两侧或左右两侧及上下两侧同时排列多颗红外发射管和红外接收管，两者交错排列；
b、左右两侧或上下两侧的任何一侧红外发射管与对应对面的红外接收管作为一组触摸屏工作电路，同侧的红外接收管与对应对面的红外发射管作为另一组触摸屏工作电路分别工作检测触摸信号，判别触摸点的位置，结合触摸屏控制电路完成红外触摸屏的触摸检测功能；
C、根据正在工作的某一侧某一组的红外接收管检测到的强阳光干扰信号强度判定受到阳光干扰的程度，在认定阳光干扰影响触摸屏正常工作即判别出红外照射强度大于正常对面红外发射管强度20%以上时，自动切换到同方向另一组触摸屏工作电路，受到干扰一侧的红外接收管停止工作，改由对面的红外接收管工作，同时受到干扰一侧的红外发射管开始工作，原对面的红外发射管停止工作；
d、在判定红外触摸屏所处某一侧，如上侧不可能受到来自下侧及左右下侧的阳光直射时，触摸屏的上下侧可只排布一组红外发射和接收管，具体是下侧边布红外发射管，上侧边布红外接收管，此时触摸屏只具备抗来自上方的阳光直射干扰能力；
e、敏感角度在±30°内时，红外接收管采用满足敏感角度的封装形式，以减少环境杂散光干扰；
f、红外接收管在触摸屏电路板上的排布在外围一周，以增加红外接收管到触摸屏开口的距离，并且控制进入红外接收管光线开口的尺寸和位置，在保证对面红外发 射管光线进入红外接收管的直线光通道尺寸的情况下，尽可能减小进入红外接收管环境散射光线的角度；
g、在触摸屏开口处增加红外光谱波段滤色片，减少或消除红外发射管主峰波段外的环境散射光影响，提高触摸屏抗环境散射光的能力；
h、对红外触摸屏的结构边框进行涂覆或表面处理，以减小环境散射光的影响。对单点触摸屏而言，封装的敏感角度可以< ±10°。所述的红外触摸屏的结构边框所涂覆的材料不得对770 1200nm波段的红外光有强烈的反射或散射能力的。所述的在红外触摸屏的左右两侧或左右两侧及上下两侧同时排列的红外发射管和红外接收管分两列排列，两列中的红外发射管和红外接收管交错排列，即第二列的红外接收管应位于第一列的相邻的红外发射管之间。所述在触摸屏开口处设有红外光谱波段镀膜滤色片以减少或消除红外发射管主波峰波段外的环境散射光影响，提高触摸屏抗环境散射光的能力，镀膜滤色片波段通过范围为红外发射管主波波长值±20nm。所述的红外发射管扫描工作时的瞬间电流为额定电流的3 10倍，发光强度不小于300 1000mW/Sr，在照射到达红外接收管位置的光强为B/D2=1. 2 4W/m2 ;所述的红外接收管的敏感强度为O. 5 2W/m2。本发明的有益效果是
本发明具有方法简单、原材料来源广、不需复杂电路检测处理技术的优点，适合各种尺寸尤其是大尺寸的完全暴露在强阳光环境下的野外作业、航空机载等操作控制的红外触摸屏产品。本发明利用阳光直射具有单方向性(不可能同时直射到触摸屏的对面两侧)原理， 采用相反方向的两套红外发射和接收光路，解决全角度阳光直射的问题；由于绝大多数情况下强阳光导致的散射光线强度远小于直射光的辐射强度，配合本发明的方法或市场上已经采取的其他方法可以有效解决强阳光导致的散射光干扰问题。本发明具有原理简单，可以有效的在全角度接受强阳光的直射和直射阳光导致的环境光散射条件理正常工作而不会导致红外触摸屏的失效或误操作。
图I是本发明基本光路结构。图2是不同排列方式或电路排布结构形式图形。图2a方式是红外发射管和红外接收管交叉排列；图2b方式是红外发射管和红外接收管直线排列；图2c方式是用两层电路板分别排列红外发射管和红外接收管；
图3是确定阳光不可能从某一方向上直射时的一种简化设计方案，图示是阳光不可能从下侧进入触摸屏时的一种简化设计方案。图4是消除强阳光导致的散射光干扰影响的部分其他技术措施设计示意图。
图中1、红外发射管；2、红外接收管；3、触摸屏电路板；4、波段红外光滤色片； 5、触摸屏结构框架；
图5是本发明的触摸屏开口处红外光谱波段滤色片安装结构示意图5a为红外光谱波段滤色片安装结构示意图之一，图5b为红外光谱波段滤色片安装结构示意图之二。
具体实施例方式
下面就结构附图和实施例对本发明作进一步的说明。如图1-5所示。一种红外触摸屏的抗强阳光干扰的方法，它包括以下步骤
I、在红外触摸屏的电路板3的左右两侧或左右两侧及上下两侧同时都采用排布红外发射管I和红外接收管2，两者交错排列；如图I。从图I中可以看出，左右或上下两侧各有红外射管I和红外接收管2。为了提高抗环境光干扰的能力及触摸屏本身工作需要，每个发射管扫描工作时，红外发射管的瞬间电流比额定电流放大3 10倍，发光强度B可以达到300 1000mW/Sr强度，在照射到一定距离D后(如500mm)到达红外接收管位置的光强为B/D2=1. 2 4W/m2，即便如此，此光强相对阳光在770 nm到1200nm波段的总光强20 80W/m2要小很多倍，同时一般配对红外接收管的敏感强度为O. 5 2W/m2。所以红外接收管一旦受到阳光直射就会饱和，无法接收判别来自触摸屏红外发射管的红外扫描信号，也就无法完成触摸位置判断能力。2、使红外发射管I和红外接收管2按图2所示方式排列
图2a方式比图2b方式同样的位置空间排布的红外发射或接收管多，所以分辨率要高。 图2c方式是用两层电路板排列，相对触摸屏的某一侧一层电路板上布红外发射管，另一层电路板上布红外接收管；或相当于将两块普通单侧边只有红外发射管或红外接收管的设计方法反向组合成本发明的单侧既有红外发射管又有红外接收管的形式。3、在确定阳光只能从上侧方向照射触摸屏，而不可能从下侧方向直射进触摸屏时，触摸屏上侧边只布红外接收管2，下侧只边布红外发射管I即可；如图3红外触摸屏的左右两侧都排布了红外发射管I和红外接收管2，而上下两侧分别排布红外发射管I或红外接收管2 ；
4、消除强阳光导致的散射光干扰影响可通过以下措施加以实现
(1)减少阳光直射导致的散射光形成，减少环境杂散光线进入红外接收管的敏感角度红外光通道是消除阳光导致的散射光干扰影响的关键技术措施；
(2)红外触摸屏的结构边框涂覆材料不得对770 1200nm波段的红外光有强烈的反射或散射能力，尽量采用低反射率和散射率材料涂覆(如黑色氨基无光油漆等)，也可通过表面处理(如铝合金黑色氧化处理)的方法达到相同的效果，目的是减小环境散射光的形成。(3)采用一定角度范围内敏感的封装形式，以减少环境杂散光干扰，该敏感角度一般控制在±30°内(±30°表示上下或左右30度，沿红外接收管的轴线对称分布)。对单点触摸屏可选择更小的敏感角度，如≤ ±10°。这在设计中选择合适封装的红外接收管时充分考虑。
(4)红外接收管在触摸屏电路板上的排布在外围一周，以增加红外接收管到触摸屏开口的距离L，并且控制进入红外接收管光线开口的尺寸H和位置，在保证对面红外发射管光线进入红外接收管的直线光通道情况下，减小可能进入红外接收管环境散射光线的角度，如图4。(5)在触摸屏开口增加红外光谱波段滤色片，减少或消除红外发射管主波峰波段外的环境散射光影响，提高触摸屏抗环境散射光的能力。如触摸屏红外发射管主波波长为 940nm，设计镀膜滤色片波段通过范围为940±20nm，就可以消除770 920，960 1200 nm 波长红外波段环境杂散光对红外接收管的干扰。红外光谱波段滤色片的安装可有图5a、b 两种形式，如图5。根据 申请人:所知，目前采用上述发明内容中的红外触摸屏的左右两侧或左右两侧及上下两侧同时都采用多颗红外发射管和红外接收管，在上下、左右都配备两组红外发射和红外接收管，受到阳光直射时自动切换工作的方式解决强阳光直射干扰的技术尚未见报道。通过本发明的方法，可以在全角度接受强阳光的直射和直射阳光导致的环境光散射，而不会导致红外触摸屏的失效或误操作。详述如下
如图I所示，本发明在红外触摸屏的左右两侧或左右两侧及上下两侧同时都采用红外发射管和红外接收管，两者交错排列；以左右或上下一侧的红外发射管和对面红外接收管作为一组，与同侧的红外接收管及对面的红外发射管作为另一组电路，在触摸屏总控制电路板的驱动控制下可以分别进行触摸检测工作，并检测每一侧红外接收管感受的红外光强度，在判别红外照射强度远大于正常对面红外发射管强度的时(比正常强度增加20%以上)，就自动切换到对应的另一组电路；即受到干扰一侧的红外接收管停止工作，改由对面的红外接收管工作，同时受到干扰一侧的红外发射管开始工作，原对面的红外发射管停止工作。红外接收管光路开口高度H及红外发射管工作电流设计计算
红外接收管光路开口高度H应与红外接收管聚光透镜的直径或红外接收管的厚度相当，不宜太大，如图4。红外发射管工作电流应保证在最远的红外接收管位置红外辐射强度大于红外接收管的额定敏感强度，一般为I. 5到2倍
如OSRAM公司FSH3015FA红外接收管的950nm额定敏感强度为lW/m2，SFH4045V红外发射管瞬间电流为500mA时辐射强度为O. 40ff/Sr,距离D为O. 5m时红外辐射强度为
O.4/0. 52=1. 6 W/m2，在O. 5m的距离上可以作为FSH3015FA红外接收管的配对管；
红外接收管和红外发射管之排列间距的确定
根据触摸屏触摸分辨率的要求以及触摸屏检测细分电路的参数，确定每侧边红外接收管或红外发射管排列间距，如分辨率要求2. 5X2. 5mm。触摸屏检测细分电路的参数为4(细分4倍)，则排列间距最大为2. 5mmX4,即IOmm,如果设计排布间距为6mm,贝U分辨率约为 6mm/4=l. 5 mm。滤色片的设计选择
如触摸屏红外发射管主波波长为940nm，设计镀膜滤色片波段通过范围为940±20nm ； 或选择940nm附近透过率较高，而920nm以下、960nm以上透过率较低的吸收型滤色片。本发明未详述部分可参照已经公开的其他红外触摸屏设计技术设计解决。
权利要求
1.一种红外触摸屏的抗强阳光干扰的方法，其特征是它包括以下步骤 a、在红外触摸屏的左右两侧或左右两侧及上下两侧同时排列多颗红外发射管和红外接收管，两者交错排列； b、左右两侧或上下两侧的任何一侧红外发射管与对应对面的红外接收管作为一组触摸屏工作电路，同侧的红外接收管与对应对面的红外发射管作为另一组触摸屏工作电路分别工作检测触摸信号，判别触摸点的位置，结合触摸屏控制电路完成红外触摸屏的触摸检测功能； C、根据正在工作的某一侧某一组的红外接收管检测到的强阳光干扰信号强度判定受到阳光干扰的程度，在认定阳光干扰影响触摸屏正常工作即判别出红外照射强度大于正常对面红外发射管强度20%以上时，自动切换到同方向另一组触摸屏工作电路，受到干扰一侧的红外接收管停止工作，改由对面的红外接收管工作，同时受到干扰一侧的红外发射管开始工作，原对面的红外发射管停止工作； d、在判定红外触摸屏所处某一侧，如上侧不可能受到来自下侧及左右下侧的阳光直射时，触摸屏的上下侧可只排布一组红外发射和接收管，具体是下侧边布红外发射管，上侧边布红外接收管，此时触摸屏只具备抗来自上方的阳光直射干扰能力； e、敏感角度在±30°内时，红外接收管采用满足敏感角度的封装形式，以减少环境杂散光干扰； f、红外接收管在触摸屏电路板上的排布在外围一周，以增加红外接收管到触摸屏开口的距离，并且控制进入红外接收管光线开口的尺寸和位置，在保证对面红外发射管光线进入红外接收管的直线光通道尺寸的情况下，尽可能减小进入红外接收管环境散射光线的角度； g、在触摸屏开口处增加红外光谱波段滤色片，减少或消除红外发射管主峰波段外的环境散射光影响，提高触摸屏抗环境散射光的能力； h、对红外触摸屏的结构边框进行涂覆或表面处理，以减小环境散射光的影响。
2.根据利用权利要求I所述的方法，其特征是对单点触摸屏而言，封装的敏感角度(±10°。
3.根据利用权利要求I所述的方法，其特征是所述的红外触摸屏的结构边框所涂覆的材料不得对770 1200nm波段的红外光有强烈的反射或散射能力的。
4.根据利用权利要求I所述的方法，其特征是所述的在红外触摸屏的左右两侧或左右两侧及上下两侧同时排列的红外发射管和红外接收管分两列排列，两列中的红外发射管和红外接收管交错排列，即第二列的红外接收管应位于第一列的相邻的红外发射管之间。
5.根据利用权利要求I所述的方法，其特征是所述在触摸屏开口处设有红外光谱波段镀膜滤色片以减少或消除红外发射管主波峰波段外的环境散射光影响，提高触摸屏抗环境散射光的能力，镀膜滤色片波段通过范围为红外发射管主波波长值±20nm。
6.根据利用权利要求I所述的方法，其特征是所述的红外发射管扫描工作时的瞬间电流为额定电流的3 10倍，发光强度不小于300 1000mW/Sr，在照射到达红外接收管位置的光强为B/D2=1. 2 4W/m2 ;所述的红外接收管的敏感强度为O. 5 2W/m2。
全文摘要
一种红外触摸屏的抗强阳光干扰的方法，其特征是通过在红外触摸屏的左右两侧或左右两侧及上下两侧同时都排布红外发射管和红外接收管,两者交叉排列；左右或上下一侧的红外发射管和对面红外接收管作为一组,同侧的红外接收管及对面的红外发射管作为另一组电路；根据正在工作的某一侧的红外接收管检测到的强阳光干扰信号强度判定受到阳光干扰的程度，在认定阳光干扰影响触摸屏正常工作时，自动切换到另一组触摸屏工作电路以避开阳光的直射。本发明具有原理简单，不需复杂电路检测处理技术，可以有效的在全角度接受强阳光的直射和直射阳光导致的环境光散射，而不会导致红外触摸屏的失效或误操作。
文档编号G06F3/042GK102622139SQ20121005643
公开日2012年8月1日 申请日期2012年3月6日 优先权日2012年3月6日
发明者余雷, 吴金华, 张小芸, 曹允, 樊卫华, 洪乙又, 王绪丰, 铁斌, 陈建军 申请人:中国电子科技集团公司第五十五研究所