一种红外线触控装置及方法
【专利摘要】本发明公开了一种红外线触控装置及方法。该红外线触控装置包括设置在触摸屏第一边上的红外发射器线阵、设置在第二边上的红外接收器线阵、以及设置在剩余边上的反射镜，所述红外发射器线阵发射的红外线与红外发射器线阵所在的触摸屏的边呈锐角。本发明只需要在触控屏边框的一对相对边上设置红外发射器线阵和红外接收器线阵，另外两条边上需要设置体积非常小的反射镜，从而可以大大减少触控元件所占用的边框面积，实现窄边框。同时，本发明可以将触控分辨率提高一倍以上。
【专利说明】一种红外线触控装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及触控输入【技术领域】，具体地说，是一种红外线触控装置及方法。
【背景技术】
[0002]触控输入因为有着操作直观、简单方便等优点被越来越多的设备使用。目前主流的触控技术有电阻触控技术、电容触控技术和红外线触控技术。大尺寸显示设备的触控操作多采用红外线触控技术，例如多媒体信息查询机、银行柜员机、地铁售票机等。而部分小型设备上也使用了红外线触控技术，例如亚马逊公司出品的使用了电子墨水屏的Kindle阅读器。
[0003]红外线触控技术是紧贴屏幕前密布X、Y方向上的红外线发射和接收矩阵，在屏幕表面上形成红外线探测网，通过不停的扫描是否有红外线被物体阻挡检测并定位用户的触摸，其原理如图1所示，在触控屏的两条相邻的边上分别设置有红外发射器1’，在触控屏另外两条相邻的边上分别设置有红外接收器2’，红外发射器I’垂直地向外发射红外线，红外线到达对边，被位于对边的红外接收器2’接收。当有触控动作时，触控点3’处的红外线被遮挡，红外线无法到达对边的红外接收器2’，根据X方向和Y方向上被遮挡的红外线即可计算出触控点3’的坐标，但需要在四边上设置红外接发射器I’和红外接收器2’，无法实现窄边框，且触控分辨率低。
[0004]红外线触控技术相比其它触控技术有着结构简单、成本低等优势。但现有的红外线触控技术需要在显示屏的四个边框上布置红外发射器和接收器，所以采用这种触控技术无法实现显示窄边框，并且触控分辨率也受到限制。
【发明内容】
[0005]本发明要解决的技术问题是提供一种占用边框面积小，从而可以实现窄边框，且触控分辨率高的红外线触控装置及方法。
[0006]为了解决上述技术问题，本发明提供了一种红外线触控装置，包括触摸屏，所述触摸屏包括第一边、以及与所述第一边相对应的第二边，还包括设置在所述触摸屏第一边上的红外发射器线阵、设置在所述第二边上的红外接收器线阵、以及设置在所述触摸屏剩余边上的反射镜，所述红外发射器线阵发射的红外线与所述第一边的夹角为非直角。
[0007]进一步地，所述触摸屏为矩形，所述红外发射器线阵设置在所述触摸屏的第一边上，所述红外接收器线阵与所述触摸屏第一边相对的第二边上，所述反射镜设置在与所述触摸屏第一边垂直的第三边及第四边上，所述红外发射器线阵发射的红外线与所述触摸屏第一边的夹角为45度角。
[0008]进一步地，所述红外发射器线阵分别朝向对称的两个方向发射红外线，且两个方向的红外线之间的对称轴与所述触摸屏第一边垂直；所述红外接收器线阵分别接收对称的两个方向的红外线，两个方向的红外线之间的对称轴与所述触摸屏第二边垂直。
[0009]进一步地，所述红外发射器线阵由多组红外发射器构成，每组红外发射器包括两个红外发射器，两个红外发射器分别朝向对称的两个方向发射红外线；所述红外接收器线阵由多组红外接收器构成，每组红外接收器包括两个红外接收器，两个红外接收器分别接收对称的两个方向的红外线。
[0010]进一步地，所述红外发射器线阵由多个红外发射器构成，每个红外发射器通过分光装置分别朝向对称的两个方向发射红外线；所述红外接收器线阵由多个红外发射器构成，每个红外接收器通过聚光装置分别接收对称的两个方向的红外线。
[0011 ] 进一步地，所述反射镜为一整块反射镜。
[0012]进一步地，所述反射镜为由多块子反射镜组成的反射镜线阵。
[0013]进一步地，每块所述子反射镜对应一条红外线。
[0014]本发明还提供了一种红外线触控装置的触控方法，包括:
利用所述红外发射器线阵发射多条红外线，红外线的发射方向与红外发射器线阵所在的触摸屏的边的夹角为非直角；
所述红外发射器线阵发射出的红外线直接到达所述红外接收器线阵，或者经过所述反射镜反射后到达所述红外接收器线阵；
所述红外接收器线阵检测是否可以接收到红外线，并根据可以接收到的红外线和不能接收到的红外线计算出触摸点的坐标。
[0015]进一步地，所述红外发射器线阵以分时方式向不同方向发射红外线。
[0016]本发明通过与触控屏的边框呈一定夹角发射红外线，并配合反射镜来形成红外线网以实现触控点识别，只需要在触控屏边框的一对相对边上设置红外发射器线阵和红外接收器线阵，另外两条边上需要设置体积非常小的反射镜，从而可以大大减少触控元件所占用的边框面积，实现窄边框。同时，与现有的红外线触控技术相比，本发明可以将触控分辨率提高一倍以上。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1是现有技术中红外线触控技术的原理图。
[0018]图2是本发明的红外线触控装置的结构示意图。
[0019]图3是图2中A处的局部放大结构示意图。
[0020]图4是图2中B处的局部放大结构示意图。
[0021]图5是本发明的红外线触控装置的触控原理图。
[0022]图6是本发明的红外线触控装置分时发射红外线时第一时段的红外线示意图。
[0023]图7是本发明的红外线触控装置分时发射红外线时第二时段的红外线示意图。
[0024]图8是本发明的红外线触控装置的另一实施例的结构示意图。
[0025]图中:1.红外发射器，2.红外接收器，3.触控点，4.子反射镜。
【具体实施方式】
[0026]下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
[0027]本发明的核心思想是，在触摸屏其中至少一边上设置红外发射器线阵，在至少另一边上设置红外接收器线阵，在设置在剩余边上的反射镜，红外发射器线阵发射的红外线与红外发射器线阵所在的触摸屏的边呈锐角，使红外发射器线阵发射的至少一部分红外线经反射镜反射后到达红外接收器线阵，各红外线交织成网，以实现对触摸的检测。本发明既可适用于矩形触摸屏，也可用于五边形、六边形等多边形的触摸屏。下面以矩形触摸屏为例详细说明本发明，本领域的技术人员根据该矩形触摸屏的实施例及本发明所记载的原理，可以容易得知其它多边形的触摸屏的实施方式。
[0028]如图2所示，同时参见图3和图4所示，本发明的红外线触控装置，包括设置在触摸屏第一边上的红外发射器线阵、设置在与触摸屏第一边相对的第二边上的红外接收器线阵、以及设置在与触摸屏第一边垂直的第三边及第四边上的反射镜，其中，红外发射器线阵的红外线发射方向与触摸屏第一边呈一第一倾角a，红外接收器线阵的红外线接收方向与触摸屏第二边呈一第二倾角b，第一倾角a与第二倾角b的值相同。该第一倾角与第二倾角优选为45度。当然，在其它实施例中，第一倾角与第二倾角也可以不同，只要能保障红外发射器线阵发射的红外线经反射镜反射后能被红外接收器线阵接收即可。
[0029]其中，红外发射器线阵分别朝向对称的两个方向发射红外线，且两个方向的红外线之间的对称轴与触摸屏第一边垂直；相应地，红外接收器线阵分别接收对称的两个方向的红外线，两个方向的红外线之间的对称轴与触摸屏第二边垂直。
[0030]作为一种优选的实施例，红外发射器线阵由多组红外发射器I构成，每组红外发射器I包括两个红外发射器1，两个红外发射器I分别朝向对称的两个方向发射红外线；相应地，红外接收器线阵由多组红外接收器2构成，每组红外接收器2包括两个红外接收器2，两个红外接收器2分别接收对称的两个方向的红外线。
[0031]作为另一种优选的实施例，红外发射器线阵由多个红外发射器I构成，每个红外发射器I通过分光装置分别朝向对称的两个方向发射红外线；相应地，红外接收器线阵由多个红外接收器2构成，每个红外接收器2通过聚光装置分别接收对称的两个方向的红外线。
[0032]参见图2所示，红外发射器线阵发射红外线，一部分直接到达红外接收器线阵，另一部分经过反射镜反射后到达红外接收器线阵，从而形成了红外线网。而直接到达红外接收器线阵的红外线与经过反射镜反射后到达红外接收器线阵的红外线的比例和触控屏的长宽比相关。如果触控屏为正方形，其长、宽一致，则除了两端角点位置的红外发射器I发出的红外线会直接到达红外接收器2外，其它红外发射器I发出的红外线均经过反射镜反射后到达红外接收器2。触控屏的长宽比越大，直接到达红外接收器线阵的红外线占的比例就越多。
[0033]如图5所示，本发明的红外线触控装置的触控方法是:利用红外发射器线阵发射红外线；红外发射器线阵发射出的红外线直接到达红外接收器线阵，或者经过反射镜反射后到达红外接收器线阵，形成红外线网；红外接收器线阵的各红外接收器2检测是否可以接收到红外线；当有触控动操作时，触控物(如手指或触摸笔等)将触控点3处的红外线遮挡，则被遮挡的线外线无法到达相应的红外接收器2，该红外接收器2不能接收到红外线，便可通知处理器，处理器根据不同方向上被遮挡的红外线进行计算得到触控点3的坐标。
[0034]本发明中，触控屏第三边和第四边上的反射镜可以分别为一整块反射镜。如果采用整块反射镜，需要反射镜完全平直，否则部分红外线可能无法被正确地反射到相应的红外接收器2。当然，可以通过调整相应红外接收器2的位置使其可以接收到反射镜反射的红外线。但是，由于本发明中红外接收器2可能需要同时接收第三边和第四边上的反射镜反射来的线外线，可调整范围受到限制。
[0035]因此，更为优选地，触控屏第三边和第四边上的反射镜分别采用由多块子反射镜4组成的反射镜线阵，每块子反射镜4对应一条红外线。采用由多块子反射镜4组成的反射镜线阵，可以针对每条红外线调整子反射镜4的角度，使其反射的红外线准确到达相应的红外接收器2。因此，采用反射镜线阵的优点是对反射镜的加工工艺要求低，调整方便，可以大大提尚广品的合格率。
[0036]继续参见图2，本发明通过与触控屏的边框呈一定夹角发射红外线，并配合反射镜来形成红外线网以实现触控点3识别，只需要在触控屏边框的一对相对边上设置红外发射器线阵和红外接收器线阵，另外两条边上需要设置体积非常小的反射镜，从而可以大大减少触控元件所占用的边框面积，实现窄边框。同时，与现有的红外线触控技术中垂直于边框发射红外线(参见图2中的虚线所示)相比，本发明可以将触控分辨率提高一倍以上。
[0037]如图6和图7所示，本发明优选采用分时触控方式，即红外发射器线阵以分时方式向不同方向发射红外线。
[0038]具体地，红外发射器线阵分两个方向进行同步分时发射，并利用分布在显示屏幕上下侧的反射镜线阵，使其发射光被对应的红外接收器线阵接收，这样在屏幕表面形成红外线探测网，通过不停的扫描是否有红外线被物体阻挡检测并定位用户的触摸，红外线接收器线阵扫描频率是红外发射器线阵交替发射频率的2倍。
[0039]如图6所示，红外发射器线阵在第一时段向第一方向发射红外线可确定的触点位置，这些触点位置分布在矩形显示屏的上三角区域，主要是利用红外接收器线阵探测被遮挡的光线，并计算出被遮挡光线的相交位置点，即触控点3位置。同理，图7给出了红外发射器线阵在第二时段向第二方向发射红外线可确定的触点位置，这些触点位置分布在矩形显示屏的下三角区域。
[0040]图6和图7分别确定可以探测矩形显示屏幕上三角和下三角区域内的触控点3，矩形显示屏幕左右侧三角区域内的触控点3可以通过红外发射器线阵两次不同方向分时发射进行合成探测，以形成对整个显示屏幕完全覆盖的探测网。
[0041]当然，本发明中红外线的发射和接收方向不限于与触控屏边框呈45度角。当该夹角不为45度时，如图8所示，同样可以形成红外线网，从而检测触控操作。从图8中可以看出，其形成的红外线网呈平行四边形，因此其在水平方向和垂直方向上的触控分辨率不同。
[0042]本发明可以对整个显示屏幕实现完美的单点触控，且触控分辨率比传统的触控方式提高一倍。本发明由反射镜替代了现有技术中一条边框的红外发射器I和一条边框的红外接收器2，因此红外发射器I和红外接收器2的数量也可减少一半，可以在显示屏幕的一组对侧形成窄边框。当多点触控时，如果触控的两点跨上下三角区域，由于上下三角区域的触控点3位置探测可以独立分时进行，不会形成干扰，因此本发明还可以实现一些简单的多点触控操作。
[0043]以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本【技术领域】的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。
【权利要求】
1.一种红外线触控装置，包括触摸屏，所述触摸屏包括第一边、以及与所述第一边相对应的第二边，其特征在于，所述红外线触控装置还包括设置在所述触摸屏第一边上的红外发射器线阵、设置在所述第二边上的红外接收器线阵、以及设置在所述触摸屏剩余边上的反射镜，所述红外发射器线阵发射的红外线与所述第一边的夹角为非直角。
2.根据权利要求1所述的红外线触控装置，其特征在于，所述触摸屏为矩形，所述红外发射器线阵设置在所述触摸屏的第一边上，所述红外接收器线阵与所述触摸屏第一边相对的第二边上，所述反射镜设置在与所述触摸屏第一边垂直的第三边及第四边上，所述红外发射器线阵发射的红外线与所述触摸屏第一边的夹角为45度角。
3.根据权利要求1所述的红外线触控装置，其特征在于，所述红外发射器线阵分别朝向对称的两个方向发射红外线，且两个方向的红外线之间的对称轴与所述触摸屏第一边垂直；所述红外接收器线阵分别接收对称的两个方向的红外线，两个方向的红外线之间的对称轴与所述触摸屏第二边垂直。
4.根据权利要求1所述的红外线触控装置，其特征在于，所述红外发射器线阵由多组红外发射器构成，每组红外发射器包括两个红外发射器，两个红外发射器分别朝向对称的两个方向发射红外线；所述红外接收器线阵由多组红外接收器构成，每组红外接收器包括两个红外接收器，两个红外接收器分别接收对称的两个方向的红外线。
5.根据权利要求1所述的红外线触控装置，其特征在于，所述红外发射器线阵由多个红外发射器构成，每个红外发射器通过分光装置分别朝向对称的两个方向发射红外线；所述红外接收器线阵由多个红外发射器构成，每个红外接收器通过聚光装置分别接收对称的两个方向的红外线。
6.根据权利要求1所述的红外线触控装置，其特征在于，所述反射镜为一整块反射镜。
7.根据权利要求1所述的红外线触控装置，其特征在于，所述反射镜为由多块子反射镜组成的反射镜线阵。
8.根据权利要求7所述的红外线触控装置，其特征在于，每块所述子反射镜对应一条红外线。
9.一种利用权利要求1-8中任意一项所述红外线触控装置的触控方法，其特征在于，包括: 利用所述红外发射器线阵发射多条红外线，红外线的发射方向与红外发射器线阵所在的触摸屏的边的夹角为非直角； 所述红外发射器线阵发射出的红外线直接到达所述红外接收器线阵，或者经过所述反射镜反射后到达所述红外接收器线阵； 所述红外接收器线阵检测是否可以接收到红外线，并根据可以接收到的红外线和不能接收到的红外线计算出触摸点的坐标。
10.根据权利要求9所述的触控方法，其特征在于，所述红外发射器线阵以分时方式向不同方向发射红外线。
【文档编号】G06F3/042GK104503634SQ201410716233
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年12月2日 优先权日:2014年12月2日
【发明者】刘将, 魏朝纲 申请人:昆山国显光电有限公司