专利名称：提高定位精度的多点光学反射式触摸屏的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及精确定位的多点光学反射式触摸屏，特别是一种提高定位精度的多点光学反射式触摸屏，其原理为利用光学反射特性实现光学触摸屏的多点精确定位。
背景技术：
触摸屏，从技术原理来区别，可分为五个基本种类1)电阻技术触摸屏、2)电容技术触摸屏、3)红外线技术触摸屏、4)表面声波技术触摸屏和5)光学触摸屏。其中电阻技术触摸屏的定位准确，但怕刮，易损。电容技术触摸屏设计构思合理，但其图像失真问题很难得到根本解决。红外线技术触摸屏技术实现成本较高并且分辨率不高。表面声波触摸屏清晰不容易被损坏，缺点是屏幕表面如果有水滴和尘土会使触摸屏变的迟钝，甚至不工作。光学触摸屏的面世满足了人们对多点触摸屏的需求，但仍处于发展之中，其发展潜力不可小觑。随着触摸屏的发展，人们对触摸的要求也越来越高，不再满足于单点触摸，而提出更 高的多点触摸的需求，如图片的放大缩小、旋转等功能。本发明人注意到，光学触摸屏的结构是直接在光学框架的左上角和右上角各自安装一个CCD摄像头和红外LED光源，同时在光学框架的四面安装反射条。LED光源经过反射条反射后返回到摄像头中，密布的光线在触摸区域内形成一张光线网。当触摸一点时，发射到该点的光线和反射条发射回去的光线都被遮住，触摸点位置形成一个阴影，这样两端的(XD/CM0S摄像头与这两条光线以及两个摄像头之间的直线形成两个夹角，由此，控制器记录下该触摸点的坐标，实现触摸动作。但是，当两点或多点触摸动作同时发生时，红外LED光源发射出来的光线会交叉，在整个光纤网内形成一个或多个虚拟触摸点(即鬼点)，故控制器无法准确分辨出实际触摸点和虚拟触摸点，从而降低了触摸屏的精确度。另外，目前的光学触摸屏因其技术特点，导致了成本高，不易维护，而无法在市场上广泛推广。由此，本发明人提出了涉及光学触摸屏的新的技术方案。
实用新型内容本实用新型针对现有技术中存在的缺陷或不足，提供一种提高定位精度的多点光学反射式触摸屏，其原理为利用光学反射特性实现光学触摸屏的多点精确定位，有利于满足了人们对多点触摸屏精确定位的需求。本实用新型的技术方案如下提高定位精度的多点光学反射式触摸屏，包括边框和被边框环绕的触摸区域，其特征在于，所述触摸区域位于触摸板上，所述触摸板的周边设置有光源反射装置，三个图像采集装置设置在所述触摸板的周边，且所述三个图像采集装置依次位于一个三角形的三个顶点。所述三角形中两个顶点的连线内有一点为第三个顶点的垂足。所述三角形中第三个顶点位于另外两个顶点连线的垂直平分线上。所述边框呈矩形，所述三个图像采集装置中的一个位于底边中部，另外两个依次位于左上角和右上角。所述边框上设置有控制卡，所述三个图像采集装置分别连接所述控制卡。所述图像采集装置是由CMOS镜头及线性图像传感器与单一光源设备组成的集成
>J-U ρ α装直。所述光源反射装置采用无源材料，光源采用激光光源或红外光源，所述单一光源设备将点光源转化为线性光源。所述触摸板采用普通玻璃、光学玻璃、防爆玻璃或有机玻璃。所述光源反射装置为光源反射条。 所述边框的顶边中部设置有控制卡，所述三个图像采集装置分别连接所述控制卡，所述控制卡连接电脑主机。本实用新型的技术效果如下提高定位精度的多点光学反射式触摸屏，通过采用三个图像采集装置来采集与触摸相关的图像信息，并将所采集到的信息反馈给控制卡。所述控制卡接收并分析相关图像信息，将相关的触摸信息发送给控制设备，如电脑主机，以实现相应的控制动作，完成触摸动作，实现人机互动。本实用新型的图像采集装置，通过将点光源转化为线性光源后，发射到触摸板上，而设置在触摸板四周的光源反射装置确保光源均匀分布在触摸板上。控制卡读取并记录三个图像采集装置所捕获的初始化数据。每隔一段时间，控制卡读取三个图像采集装置的影像变化而判断是否有触摸，若有，判断触摸类型(单点或多点)，并精确定位真正的触摸点，最后将该信息反馈给控制设备，如电脑主机，以实现相应的控制动作，完成该触摸动作，实现人机互动。
图I是实施本实用新型的正面结构图。图2是实施本实用新型的内部整体结构示意图。图3是实施本实用新型的图像采集装置图。图4是实施本实用新型的多点触摸示意图。图5是实施本实用新型的工作原理图。图中附图标记列示如下1_边框；2_触摸区域；3-触摸板；4-光源反射装置；5-图像采集装置；6_CM0S镜头及线性图像传感器；7_单一光源设备；8_控制卡。
具体实施方式
以下结合附图(图I-图5)对本实用新型进行说明。如图I所示，本实用新型提高定位精度的多点光学反射式触摸屏，包括边框I和被边框I环绕的触摸区域2。如图2所示，提高定位精度的多点光学反射式触摸屏，包括边框I和被边框I环绕的触摸区域2，所述触摸区域2位于触摸板3上，所述触摸板3的周边设置有光源反射装置4，三个图像采集装置5设置在所述触摸板3的周边，且所述三个图像采集装置5依次位于一个三角形的三个顶点。所述三角形中两个顶点的连线内有一点为第三个顶点的垂足。所述三角形中第三个顶点位于另外两个顶点连线的垂直平分线上。所述边框I呈矩形，所述三个图像采集装置5中的一个位于底边中部，另外两个依次位于左上角和右上角。所述边框I上设置有控制卡8，所述三个图像采集装置8分别连接所述控制卡8。所述图像采集装置5是由CMOS镜头及线性图像传感器6与单一光源设备7组成的集成装置，如图3所示。所述光源反射装置4采用无源材料，光源采用激光光源或红外光源，所述单一光源设备将点光源转化为线性光源。所述触摸板3采用普通玻璃、光学玻璃、防爆玻璃或有机玻璃。所述光源反射装置4为光源反射条。所述边框I的顶边中部设置有控制卡8，所述三个图像采集装置5分别连接所述控制卡8，所述控制卡8连接电脑主机。对现有光学触摸屏技术的不足，如精度不准确、长期使用导致的误判断、成本高、不易维护、无法实现精确的多点触摸功能等问题，本实用新型通过优化实施都能够解决。本实用新型提供了一种结构简单、并能真正提高定位精度的多点光学反射式触摸屏，降低生产成本、维护成本与难度、延长触摸屏的使用寿命，加快触摸屏的推广应用。本实用新型具体特点如下1)本实用新型的硬件结构设计简单，布局合理，方便制造及维护。2)本实用新型的核心部件之一是采用三个集成化的图像采集装置5，其内置的CMOS镜头及线性图像传感器6与单一光源设备7，抗干扰能力强，稳定性高，触摸定位精度大大提高，保证了触摸的准确性，尤其是多点触摸时。3)CMOS工艺，低功耗，比普通红外发光要 节省至少500%的能耗，节能，环保。4)集成化的图像采集装置，结构简单，不仅节省生产成 本，而且提高了生产及使用过程的可靠性、稳定性。5)本实用新型采用的核心部件之二是控制卡，通过独有的算法来真正实现多点触摸的准确性，可极大的降低成本，从而为推广大规格尺寸的触摸屏提供了保障。6)本实用新型可应用于任何尺寸，无需更改设计。总之，本实用新型结构简单、成本低、稳定性高、维护方便，并能精确定位触摸点，有效祛除触摸区域内的虚拟触摸点，真正实现光学触摸屏的多点触摸功能。所述图像采集装置分别设在触摸板的左上角、右上角、底边中部，通过导线与控制卡相连接。三个图像采集装置保证了采集的图像数据的准确性，尤其是在多点触摸同时发生时。所述图像采集装置由CMOS镜头及线性图像传感器与单一光源设备组成的集成装置，CMOS镜头及线性图像传感器与单一光源设备置于密封的空腔内。所述的单一光源设备为激光光源或红外光源。所述的单一光源设备，将点光源转化为线性光源，并发射到触摸板上，并在光源反射装置的反射作用下，线性单一光源均匀分布在触摸板上，形成触摸区域。所述的控制卡，用于处理图像采集装置所采集到的数据，并反馈给主机。以上所述边框、触摸板、无源材料、图像采集装置处于同一水平面上。如图4、图5所示，本实用新型提高定位精度的多点光学反射式触摸屏的实现与工作原理如下1.首先启动图像采集装置5，由其发出来的光线经无源材料即光源反射装置4反射后均匀的散布到整个触摸板3上，从而在边框I内部的触摸板3上形成触摸区域2。2.控制卡8读取并记录三个图像采集装置5的初始化影像数据作为初始化数据。即所述的控制卡8分别读取位于边框I左上角处的图像采集装置5的初始化影像数据、位于边框I右上角处的图像采集装置5的初始化影像数据和位于边框I底边中部的图像采集装置5的初始化影像数据，并将这些初始化的影像数据作为触摸时所产生数据的参照数据而记录在控制卡8中。3.所述的控制卡每隔一段时间At便自动检测一次三个图像采集装置5中的影像数据，再将每次所检测到的影像数据与记录在控制卡8中的初始化数据相减，从而得到每个图像采集装置5的差值数据Λ S。边框I左上角的图像采集装置5生成差值数据Δ S左上，边框I右上角的图像采集装置5生成差值数据Λ S右上，边框I下侧中间处的图像采集装置5生成差值数据Λ S下。若触摸区域内无触摸动作，则每个差值数据均接近零；若发生触摸动作，则根据触摸点位置的不同而每个差值数据也均不相同。4.当触摸区域内发生触摸动作时，由控制卡8来判断是单点触摸还是多点触摸。控制卡8判断单点或多点触摸的判断原理如下当触摸区域内产生触摸时，便会在光学触摸区域内产生一个相应的触摸点。同时，三个图像采集装置5均会产生一个新的影像数据，进而在每个图像采集装置5的差值数据中产生一个峰值区域。如果每个图像采集装置5的差值数据中均只有一个峰值区域，则可以判断该触摸动作为单点触摸；如果在这三个图像采集装置5的任意一个差值数据中产生有两个或两个以上的峰值区域，则可以判断该触摸动作为多点触摸。5.如果是单点触摸，则控制卡8仅采集边框I左上角和右上角的图像采集装置5的差值数据而计算得出该触摸点的位置信息，即，I)控制卡8采集边框I左上角的图像采集装置5的差值数据Λ S左上和边框I左上角的图像采集装置5的差值数据Λ S右上后，再计算这两组差值数据而取得峰值区域中心点的位置信息。2)控制卡8将该峰值区域中心点的位置信息转换成与矩形边框I的上边框的夹角角度。3)而边框I的长度是固定的，故可通过峰值区域中心点位置相对于左上角和右上角的两个夹角数据和边框I的长度数据，根据三角形顶点的原理来确定触摸点的实际位置。6.如果是多点触摸，则控制卡8首先采集边框I左上角和右上角处的图像采集装置5的差值数据(即差值数据Λ S左上和差值数据Λ S右上)， 并按照上述单点触摸时的计算方式计算出所有触摸点的位置信息。但此时所获取的所有触摸点中，还存在虚拟触摸点，为了确保所获取的触摸信息数据的准确性，本实用新型还需要判定该触摸点是否是有效触摸。如图4所示，如果同时产生Α、Β两点触摸时，由于光线的交叉，因此在触摸区域内还产生了两个虚拟触摸点C、D0本实用新型判断所产生的触摸点是否是有效触摸时，其原理如下控制卡8将所获取的所有的触摸点位置信息与边框I下侧中间的图像采集装置5的差值数据Λ S下进行比较，如某一触摸点的位置信息在触摸板下侧的图像采集装置5的投影位置上并不存在峰值，则可判断该触摸点为无效触摸，即虚拟触摸点；如某一触摸点的位置信息在触摸板下侧的图像采集装置5的差值数据的投影位置出现峰值，则可判断该触摸点为有效触摸点。7.控制卡8将所采集到的所有的有效触摸点的位置信息发送给主机，并接收、处理、执行及反馈主机发送回来的指令，完成触摸动作，实现人机互动。如上所述，便可较好的实施本实用新型。在此指明，以上叙述有助于本领域技术人员理解本发明创造，但并非限制本发明创造的保护范围。任何没有脱离本发明创造实质内容的对以上叙述的等同替换、修饰改进和/或删繁从简而进行的实施，均落入本发明创造的保护范围。
权利要求1.提高定位精度的多点光学反射式触摸屏，包括边框和被边框环绕的触摸区域，其特征在于，所述触摸区域位于触摸板上，所述触摸板的周边设置有光源反射装置，三个图像采集装置设置在所述触摸板的周边，且所述三个图像采集装置依次位于ー个三角形的三个顶点。
2.根据权利要求I所述的提高定位精度的多点光学反射式触摸屏，其特征在于，所述三角形中两个顶点的连线内有一点为第三个顶点的垂足。
3.根据权利要求I所述的提高定位精度的多点光学反射式触摸屏，其特征在于，所述三角形中第三个顶点位于另外两个顶点连线的垂直平分线上。
4.根据权利要求I所述的提高定位精度的多点光学反射式触摸屏，其特征在于，所述边框呈矩形，所述三个图像采集装置中的ー个位于底边中部，另外两个依次位于左上角和右上角。
5.根据权利要求I所述的提高定位精度的多点光学反射式触摸屏，其特征在于，所述边框上设置有控制卡，所述三个图像采集装置分别连接所述控制卡。
6.根据权利要求I所述的提高定位精度的多点光学反射式触摸屏，其特征在于，所述图像采集装置是由CMOS镜头及线性图像传感器与単一光源设备组成的集成装置。
7.根据权利要求6所述的提高定位精度的多点光学反射式触摸屏，其特征在于，所述光源反射装置采用无源材料，光源采用激光光源或红外光源，所述单一光源设备将点光源转化为线性光源。
8.根据权利要求I所述的提高定位精度的多点光学反射式触摸屏，其特征在于，所述触摸板采用普通玻璃、光学玻璃、防爆玻璃或有机玻璃。
9.根据权利要求I所述的提高定位精度的多点光学反射式触摸屏，其特征在于，所述光源反射装置采用无源材料，为光源反射条。
10.根据权利要求I所述的提高定位精度的多点光学反射式触摸屏，其特征在于，所述边框的顶边中部设置有控制卡，所述三个图像采集装置分别连接所述控制卡，所述控制卡连接电脑主机。
专利摘要提高定位精度的多点光学反射式触摸屏，其原理为利用光学反射特性实现光学触摸屏的多点精确定位，有利于满足了人们对多点触摸屏精确定位的需求，包括边框和被边框环绕的触摸区域，其特征在于，所述触摸区域位于触摸板上，所述触摸板的周边设置有光源反射装置，三个图像采集装置设置在所述触摸板的周边，且所述三个图像采集装置依次位于一个三角形的三个顶点。
文档编号G06F3/042GK202615351SQ20122012708
公开日2012年12月19日 申请日期2012年3月29日 优先权日2012年3月29日
发明者许志敏 申请人:北京美佳合众网络科技有限公司