CN101719043B - 多点式表面声波触摸屏 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多点式表面声波触摸屏，包括控制器、X轴定位装置和Y轴定位装置，还包括独立的Z轴定位装置，Z轴定位装置包括设置在屏体上的二个Z轴发射换能器、二个Z轴接收换能器、二组Z轴发射条纹阵列和二组Z轴接收条纹阵列，二组Z轴发射条纹阵列和二组Z轴接收条纹阵列分布在屏体四边形成定位围合，且屏体边与对应的Z轴发射条纹阵列或Z轴接收条纹阵列平行，Z轴定位装置形成Z轴，X轴定位装置形成X轴，Y轴定位装置形成Y轴，Z轴与X轴和Y轴相交。本发明通过硬件的方式增加了Z轴，表面声波可分别完全覆盖整个屏体区域，可以避免多点触摸中的虚假定位，准确实现两点触摸。
Description
技术领域
本发明涉及一种触摸屏，尤其涉及一种可检测多个触摸点的表面声波触摸屏。
背景技术
当前触摸屏主要有表面声波、红外、电阻、电容等类型。表面声波触摸屏具分辨率高、响应时间短、稳定性很好、防暴性好、透光性好等特点；红外屏触摸屏分辨率一般、响应时间长、稳定性一般、防暴性好、透光性好、容易被光干扰等特点；电阻触摸屏具分辨率高、响应时间短、稳定性好、透光性差、防暴性差等特点；电容触摸屏具分辨率高、响应时间短、稳定性一般、透光性一般、防暴性较好、容易漂移等特点。综上所述，表面声波触摸屏由于其具有性能指标高、稳定可靠、环境适应强等优点，并且表面声波触摸屏是几种触摸屏中性价比最高的触摸屏，是几种主流触摸屏中最具推广使用价值的触摸屏。
现有表面声波触摸屏一般由2个发射换能器、2个接收换能器、2组发射条纹阵列、2组接收条纹阵列组成围合区域。换能器按规则设置在屏体角上，屏体四个周边分布45度或135度由疏到密间隔精密的4组反射条纹阵列；其中1个发射换能器、1个接收换能器、1组发射条纹阵列、1组接收条纹阵列组成X轴定位装置，另1个发射换能器、1个接收换能器、1组发射条纹阵列、1组接收条纹阵列组成Y轴定位装置。表面声波触摸屏控制器通过发射电路向发射换能器发送驱动信号，产生表面声波，表面声波通过反射阵列分布于整个触摸屏体触摸区域内，接收电路通过接收换能器获得接收信号，控制处理电路分析接收信号确定触摸坐标。
基于以上触摸技术能可靠实现单点触摸，能较好满足中小尺寸具有排他性的个人单点触摸应用。随着显示技术的发展显示器尺寸已能做得更大，例如当前主流26“-63”，一个人或多个人的两点或两点以上触摸需求越来越多。
现有的表面声波触摸屏只有X轴和Y轴两个相互垂直物理定位轴，基于轴线相交原理能够准确识别一个触摸点而得到唯一一组位置坐标数据；但对于两个或以上触摸点同时操作时，例如两个触摸点时可能出现三个或四个位置坐标组合，其中一个或两个位置坐标组合为虚假坐标，导致报告的触摸点不是实际触摸的地点。由于上述原因，现有的表面声波触摸屏技术在一些需要使用多点触摸的场合就会失效，例如多人同时游戏，多人同时书写绘画等，这样极大的限制了表面声波触摸屏的使用领域。
基于现有的表面声波触摸屏，有的试图应用软件的方法来达到识别两个或以上触摸点，但是其只能实现相对两点触摸；即一方面必须建立在多个触摸点有前后顺序而间隔至少不低于表面声波触摸屏的响应时间(例如10毫秒)、以便能够分辨出多点、然后根据触摸移动趋势分别进行各点的轨迹跟踪，另一方面两个触摸点轨迹有交叉情形下很难准确识别两点的继续轨迹。因此基于应用纯软件算法不能形成具实际应用价值的表面声波多点触摸屏。
在已有公开技术中，专利申请号200910058459.6公开了一种红外触摸屏识别多个真实触摸点的方法，其申请日为2009年2月28日，公开日为2009年7月29日，介绍了在已有红外屏上增加Z轴的方法，它是采用的基于已有红外管物理空间继续向空间延伸增加红外管的方法，由于表面声波依附载体表面传输的表面特性以及需传输载体表面的延续性而不能传输通过断裂区域，因此空间传输叠加的方法显然不能引用，并且红外触摸屏和声波触摸屏由于在原理上具有本质的不同，因而并不能将红外触摸屏中增加Z轴的方法直接应用到声波触摸屏中。
如何基于表面声波触摸屏上，实现多点一直是业界努力之处，这一点一直困扰着大家，因而未能探索出合适的方法。
本发明内容
本发明的目的在于克服现有表面声波触摸屏识别多点时存在的上述问题，提供一种多点式表面声波触摸屏，本发明通过硬件的方式增加了Z轴，X轴、Y轴、Z轴的表面声波可分别完全覆盖整个屏体区域，可以避免多点触摸中的虚假定位，准确实现两点触摸，且不用增加屏体厚度方便于安装，具有高分辨率、防暴性好等特点。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种多点式表面声波触摸屏，包括控制器、X轴定位装置和Y轴定位装置，其特征在于：还包括Z轴定位装置，所述Z轴定位装置包括设置在屏体上的二个Z轴发射换能器、二个Z轴接收换能器、二组Z轴发射条纹阵列和二组Z轴接收条纹阵列，二组Z轴发射条纹阵列和二组Z轴接收条纹阵列分布在屏体四边形成定位围合，且屏体边与对应的Z轴发射条纹阵列或Z轴接收条纹阵列平行，Z轴定位装置形成Z轴，X轴定位装置形成X轴，Y轴定位装置形成Y轴，Z轴与X轴和Y轴相交。
所述一组Z轴发射条纹阵列与X轴定位装置中的X轴发射条纹阵列平行设置，另一组Z轴发射条纹阵列与Y轴定位装置中的Y轴发射条纹阵列平行设置，一组Z轴接收条纹阵列与X轴定位装置中的X轴接收条纹阵列平行设置，另一组Z轴接收条纹阵列与Y轴定位装置中的Y轴接收条纹阵列平行设置。
所述一组Z轴发射条纹阵列与X轴定位装置中的X轴接收条纹阵列平行设置，另一组Z轴发射条纹阵列与Y轴定位装置中的Y轴接收条纹阵列平行设置，一组Z轴接收条纹阵列与X轴定位装置中的X轴发射条纹阵列平行设置，另一组Z轴接收条纹阵列与Y轴定位装置中的Y轴发射条纹阵列平行设置。
所述X轴定位装置和Y轴定位装置中的发射条纹阵列和接收条纹阵列位于Z轴定位装置形成的定位围合区域内。
所述X轴定位装置和Y轴定位装置中的发射条纹阵列和接收条纹阵列位于Z轴定位装置形成的定位围合区域外。
所述Z轴与X轴和Y轴成45度或135度相交，X轴与Y轴相互垂直。
所述Z轴定位装置在屏体触摸区域内的表面声波传输路径与触摸屏体的一条对角线平行，与另一条对角线相交。
所述X轴定位装置、Y轴定位装置和Z轴定位装置中的接收换能器和发射换能器设置在屏体的屏体角处。
所述控制器包括CPU，CPU的输出端连接有发射公共组合电路，X轴定位装置中的X轴发射换能器通过X轴发射单元与发射公共组合电路连接，Y轴定位装置中的Y轴发射换能器通过Y轴发射单元与发射公共组合电路连接，两个Z轴发射换能器通过两个Z轴发射单元分别与发射公共组合电路连接，CPU的输入端连接有接收信号处理公共电路，X轴定位装置中的X轴接收换能器通过X轴接收单元与接收信号处理公共电路连接，Y轴定位装置中的Y轴接收换能器通过Y轴接收单元与接收信号处理公共电路连接，两个Z轴接收换能器通过两个Z轴接收单元分别与接收信号处理公共电路连接。
所述发射条纹阵列中的发射条纹根据传输路径的增加而变宽，接收条纹阵列中的接收条纹根据传输路径增加而变宽。
采用本发明的优点在于：
一、本发明在屏体上设置有X轴定位装置和Y轴定位装置，并通过硬件的方式增加轴定位装置，可以将虚假点排除掉，真正实现对多点的正确识别。
二、本发明中，X轴定位装置和Y轴定位装置中的发射条纹阵列和接收条纹阵列位于Z轴定位装置形成的定位围合区域内，能使得定位基本轴X轴、Y轴的表面声波不被衰减，有利于触摸屏抗干扰性和屏体尺寸做大。
三、本发明中，X轴定位装置和Y轴定位装置中的发射条纹阵列和接收条纹阵列位于Z轴定位装置形成的定位围合区域外，能使得定位基本轴X轴、Y轴的有效触摸区域最大，减少触摸边缘盲区。
四、本发明中，Z轴与X轴和Y轴成45度或135度相交，X轴与Y轴相互垂直，有利于简化对多点触摸的处理及条纹设计简化。
五、本发明中，Z轴与屏体的一条对角线平行，与另一条对角线相交，有利于Z轴接收信号的简化。
六、本发明中，发射条纹阵列中的发射条纹根据传输路径的增加而变宽，接收条纹阵列中的接收条纹根据传输路径增加而变宽，可以根据离换能器的距离的远近而选择性设计反射条纹的宽度，有利于提高整组反射条纹阵列表面声波均匀性，减少实施工艺而节约成本。
七、本发明中，二组Z轴发射条纹阵列和二组Z轴接收条纹阵列在屏体上形成定位围合，与X轴和Y轴结合，可以避免多点触摸中的虚假定位。
八、本发明中，控制器包括CPU，CPU的输出端连接有发射公共组合电路，X轴定位装置中的X轴发射换能器、Y轴定位装置中的Y轴发射换能器、Z轴发射换能器分别与发射公共组合电路连接，CPU的输入端连接有接收信号处理公共电路，X轴定位装置中的X轴接收换能器、Y轴定位装置中的Y轴接收换能器、Z轴接收换能器分别与接收信号处理公共电路连接，将Z轴的发射单元直接并联到现有的发射公共组合电路中，Z轴的接收单元直接并联到现有的接收信号处理公共电路中，制造简单，且成本较低。
九、采用本发明的触摸屏透光度高、防暴性好、分辨率高，成本低，有利于推广，并且不增加触摸屏厚度，便于安装。
附图说明
图1为实施例1结构示意图
图1中的附图标记为：1、接收换能器X，2、接收换能器Y，3、发射换能器Y，4、发射换能器Z1，5、接收换能器Z1，6、接收换能器Z2，7、发射换能器Z2，8、发射换能器X，9、接收条纹阵列X，10、接收条纹阵列Z1，11、发射条纹阵列Y，12、发射条纹阵列Z1，13、发射条纹阵列X，14、发射条纹阵列Z2，15、接收条纹阵列Y，16、接收条纹阵列Z2，17、触摸屏体，18、表面声波传输路径a，19、表面声波传输路径b，20、表面声波传输路径c，21、表面声波传输路径d。
图2为实施例2结构示意图
图2中的附图标记为：22、接收换能器X，23、接收换能器Y，24、发射换能器Y，25、发射换能器Z1，26、接收换能器Z1，27、接收换能器Z2，28、发射换能器Z2，29、发射换能器X，30、接收条纹阵列X，31、接收条纹阵列Z1，32、发射条纹阵列Y，33、发射条纹阵列Z1，34、发射条纹阵列X，35、发射条纹阵列Z2，36、接收条纹阵列Y，37、接收条纹阵列Z2，38、触摸屏体，39、表面声波传输路径e，40、表面声波传输路径f，41、表面声波传输路径g，42、表面声波传输路径h。
图3为实施例3结构示意图
图3中的附图标记为：43、接收换能器X，44、接收换能器Y，45、发射换能器Y，46、发射换能器Z1，47、接收换能器Z1，48、接收换能器Z2，49、发射换能器Z2，50、发射换能器X，51、接收条纹阵列X，52、接收条纹阵列Z1，53、发射条纹阵列Y，54、发射条纹阵列Z1，55、发射条纹阵列X，56、发射条纹阵列Z2，57、接收条纹阵列Y，58、接收条纹阵列Z2，59、触摸屏体，60、表面声波传输路径i，61、表面声波传输路径j。
图4为实施例4结构示意图
图4中的附图标记为：62、接收换能器X，63、接收换能器Y，64、发射换能器Y，65、发射换能器Z1，66、接收换能器Z1，67、接收换能器Z2，68、发射换能器Z2，69、发射换能器X，70、接收条纹阵列X，71、接收条纹阵列Z1，72、发射条纹阵列Y，73、发射条纹阵列Z1，74、发射条纹阵列X，75、发射条纹阵列Z2，76、接收条纹阵列Y，77、接收条纹阵列Z2，78、触摸屏体，79、表面声波传输路径k，80、表面声波传输路径1。
图5为控制器结构示意图
图6为工作流程示意图
具体实施方式
实施例1
如图1所示，独立设置的Z轴的反射条纹阵列位于X轴、Y轴反射条纹阵列平行外缘，Z轴与X轴呈135度。
一种多点式表面声波触摸屏，包括设置在触摸屏体(17)上的按规则设置的1个发射换能器、1个接收换能器、1组发射条纹阵列、1组接收条纹阵列组成的X轴定位装置，1个发射换能器、1个接收换能器、1组发射条纹阵列、1组接收条纹阵列组成的Y轴定位装置。一组Z轴发射条纹阵列与X轴定位装置中的X轴发射条纹阵列平行设置，且Z轴发射条纹阵列位于X轴发射条纹阵列外的屏体上，另一组Z轴发射条纹阵列与Y轴定位装置中的Y轴发射条纹阵列平行设置，且Z轴发射条纹阵列位于Y轴发射条纹阵列外的屏体上，一组Z轴接收条纹阵列与X轴定位装置中的X轴接收条纹阵列平行设置，且Z轴接收条纹阵列位于X轴接收条纹阵列外的屏体上，另一组Z轴接收条纹阵列与Y轴定位装置中的Y轴接收条纹阵列平行设置，且Z轴接收条纹阵列位于Y轴接收条纹阵列外的屏体上。
在X轴发射换能器处设置有一个Z轴发射换能器和一个Z轴接收换能器，在Y轴发射换能器处设置有一个Z轴发射换能器和一个Z轴接收换能器。
二组Z轴发射条纹阵列和二组Z轴接收条纹阵列在屏体上形成定位围合。定位围合是指Z轴对应的二组Z轴发射条纹阵列和二组Z轴接收条纹阵列在屏体上形成的围合区域。在本实施例中，X轴定位装置和Y轴定位装置中的发射条纹阵列和接收条纹阵列位于Z轴定位装置形成的定位围合区域内。Z轴表面声波传输路径由Z轴发射换能器、Z轴接收换能器、Z轴发射条纹阵列的条纹、Z轴接收条纹阵列的条纹决定，X轴或Y轴的发射条纹阵列或接收条纹阵列中的条纹不改变Z轴表面声波传输路径。
控制器包括CPU，CPU的输出端连接有发射公共组合电路，X轴定位装置中的X轴发射换能器通过X轴发射单元与发射公共组合电路连接，Y轴定位装置中的Y轴发射换能器通过Y轴发射单元与发射公共组合电路连接，两个Z轴发射换能器通过两个Z轴发射单元分别与发射公共组合电路连接，CPU的输入端连接有接收信号处理公共电路，X轴定位装置中的X轴接收换能器通过X轴接收单元与接收信号处理公共电路连接，Y轴定位装置中的Y轴接收换能器通过Y轴接收单元与接收信号处理公共电路连接，两个Z轴接收换能器通过两个Z轴接收单元分别与接收信号处理公共电路连接。接收信号处理公共电路包括信号增益可调放大电路、滤波、检波、AD转换等。
X轴定位装置、Y轴定位装置和Z轴定位装置中的发射换能器和接收换能器位置可以互换，发射条纹阵列和接收条纹阵列位置可以互换。
本实施例中，由发射换能器X(8)、接收换能器X(1)、发射条纹阵列X(13)、接收条纹阵列X(9)组成X轴定位装置，发射条纹阵列X(13)中的发射条纹呈135度以发射换能器X(8)为始端由疏至密规则布局，接收条纹阵列X(9)中的接收条纹呈45度以接收换能器X(1)为始端由疏至密规则布局；控制器通过发射换能器X(8)产生表面声波信号，表面声波通过发射条纹阵列X(13)、接收条纹阵列X(9)覆盖屏体整个触摸表面，由接收换能器X(1)接收后产生X轴定位信号。由发射换能器Y(3)、接收换能器Y(2)、发射条纹阵列Y(11)、接收条纹阵列Y(15)组成Y轴定位装置，发射条纹阵列Y(11)中的发射条纹呈135度以发射换能器Y(3)为始端由疏至密规则布局，接收条纹阵列Y(15)中的接收条纹呈45度以接收换能器Y(2)为始端由疏至密规则布局；控制器通过发射换能器Y(3)产生表面声波信号，表面声波通过发射条纹阵列Y(11)、接收条纹阵列Y(15)覆盖屏体整个触摸表面，由接收换能器Y(2)接收后产生Y轴定位信号。X轴与Y轴呈90度(相互垂直)。
由发射换能器Z1(4)、接收换能器Z1(5)、发射条纹阵列Z1(12)、接收条纹阵列Z1(10)、发射换能器Z2(7)、接收换能器Z2(6)、发射条纹阵列Z2(14)、接收条纹阵列Z2(16)组成Z轴定位装置。
发射条纹阵列Z1(12)中的发射条纹呈157.5度以发射换能器Z1(4)为始端由疏至密规则布局，接收条纹阵列Z1(10)中的接收条纹呈112.5度以接收换能器Z1(5)为始端由疏至密规则布局；发射条纹阵列Z2(14)中的发射条纹呈112.5度以发射换能器Z2(7)为始端由疏至密规则布局，接收条纹阵列Z2(16)中的接收条纹呈157.5度以接收换能器Z2(6)为始端由疏至密规则布局。控制器通过发射换能器Z1(4)产生表面声波信号，表面声波通过发射条纹阵列Z1(12)、部分接收条纹阵列Z1(10)覆盖屏体部分触摸表面，表面声波传输路径如表面声波传输路径c(20)，由接收换能器在Z1(5)接收后产生Z轴定位信号1；控制器通过发射换能器Z2(7)产生表面声波信号，表面声波通过发射条纹阵列Z2(14)、接收条纹阵列Z2(16)、部分接收条纹阵列Z1(10)覆盖屏体部分触摸表面，由接收换能器在Z2(6)接收后产生Z轴定位信号2、表面声波传输路径如表面声波传输路径d(21)，由接收换能器在Z1(5)接收后产生Z轴定位信号3、表面声波传输路径如表面声波传输路径a(18)或表面声波传输路径b(19)。通过这三种表面声波传输路径表面声波覆盖整个屏体，由Z轴定位信号1、Z轴定位信号2、Z轴定位信号3组成完整Z轴定位信号，Z轴与X轴呈135度；表面声波在屏体触摸区域的传输路径与X轴呈45度。本发明中，角度是以X轴为参照。
在控制器的处理单元CPU的作用下通过X轴、Y轴、Z轴的发射单元即发射换能器、接收单元即接收换能器分别对屏体内X轴、Y轴、Z轴方向进行触摸检测。如果当前屏体上存在A、B两个触摸点，通过对X轴定位信号、Y轴定位信号、Z轴定位信号进行分析，则会在X、Y、Z轴定位信号中分别产生Xa、Xb；Ya、Yb；Za、Zb六个坐标值。
控制器的处理单元CPU依据轴定位信号计算出的X轴、Y轴、Z轴坐标的数据进行排列组合，将所有的组合模式分别进行判断，得到A(Xa、Ya、Za、)，B(Xb、Yb、Zb、)两点的真实坐标。
本发明的控制处理方法如下：
控制器初始化后，主程序开始，启动X轴发射、X轴接收得到X轴定位信号；启动Y轴发射、Y轴接收得到Y轴定位信号；然后根据X轴定位信号、Y轴定位信号计算触摸，确定是否有触摸，如果没有则转为转回主程序开始，如果有则判断是否仅为一个触摸点，如果仅为一个触摸点，则启动向通讯接口电路的坐标数据发送模块。如果判断为多于一个触摸点，则启动Z轴发射、Z轴接收；其中首先启动Z轴发射换能器Z1(4)、通过Z轴接收换能器Z1(5)得到Z轴定位信号1，然后启动Z轴发射换能器Z2(7)、通过Z轴接收换能器Z2(6)、Z轴接收换能器Z1(5)分别得到Z轴定位信号2、Z轴定位信号3，并将Z轴定位信号1、Z轴定位信号2、Z轴定位信号3按对应屏体上的物理几何关系依次组合成Z轴定位信号；然后通过X轴定位信号、Y轴定位信号、Z轴定位信号计算多点触摸，求得真实触摸点的位置信息，得到实际触摸点A和实际触摸点B，去除虚假触摸点A’和虚假触摸点B’，启动向通讯接口电路的坐标数据发送模块，最后转回主程序开始。
实施例2
如图2所示，独立设置的Z轴的反射条纹阵列位于X轴、Y轴反射条纹阵列平行内缘，Z轴与X轴呈135度。
一种多点式表面声波触摸屏，包括设置在触摸屏体(38)上的按规则设置的1个发射换能器、1个接收换能器、1组发射条纹阵列、1组接收条纹阵列组成的X轴定位装置，1个发射换能器、1个接收换能器、1组发射条纹阵列、1组接收条纹阵列组成的Y轴定位装置。一组Z轴发射条纹阵列与X轴定位装置中的X轴发射条纹阵列平行设置，且Z轴发射条纹阵列位于X轴发射条纹阵列内的屏体上，另一组Z轴发射条纹阵列与Y轴定位装置中的Y轴发射条纹阵列平行设置，且Z轴发射条纹阵列位于Y轴发射条纹阵列内的屏体上，一组Z轴接收条纹阵列与X轴定位装置中的X轴接收条纹阵列平行设置，且Z轴接收条纹阵列位于X轴接收条纹阵列内的屏体上，另一组Z轴接收条纹阵列与Y轴定位装置中的Y轴接收条纹阵列平行设置，且Z轴接收条纹阵列位于Y轴接收条纹阵列内的屏体上。
在X轴发射换能器处设置有一个Z轴发射换能器和一个Z轴接收换能器，在Y轴发射换能器处设置有一个Z轴发射换能器和一个Z轴接收换能器。
二组Z轴发射条纹阵列和二组Z轴接收条纹阵列在屏体上形成定位围合。定位围合是指Z轴对应的二组Z轴发射条纹阵列和二组Z轴接收条纹阵列在屏体上形成的围合区域。在本实施例中，X轴定位装置和Y轴定位装置中的发射条纹阵列和接收条纹阵列位于Z轴定位装置形成的定位围合区域外。Z轴表面声波传输路径由Z轴发射换能器、Z轴接收换能器、Z轴发射条纹阵列的条纹、Z轴接收条纹阵列的条纹决定，X轴或Y轴的发射条纹阵列或接收条纹阵列中的条纹不改变Z轴表面声波传输路径。
本实施例中，由发射换能器X(28)、接收换能器X(22)、发射条纹阵列X(34)、接收条纹阵列X(30)组成X轴定位装置，发射条纹阵列X(34)中的发射条纹呈135度以发射换能器X(28)为始端由疏至密规则布局，接收条纹阵列X(30)中的接收条纹呈45度以接收换能X(22)为始端由疏至密规则布局；控制器通过发射换能器X(28)产生表面声波信号，表面声波通过发射条纹阵列X(34)、接收条纹阵列X(30)覆盖屏体整个触摸表面，由接收换能器X(22)接收后产生X轴定位信号。由发射换能器Y(25)、接收换能器Y(23)、发射条纹阵列Y(32)、接收条纹阵列Y(36)组成Y轴定位装置，发射条纹阵列Y(32)中的发射条纹呈135度以发射换能器Y(25)为始端由疏至密规则布局，接收条纹阵列Y(36)中的接收条纹呈45度以接收换能器Y(23)为始端由疏至密规则布局；控制器通过发射换能器Y(25)产生表面声波信号，表面声波通过发射条纹阵列Y(32)、接收条纹阵列Y(36)覆盖屏体整个触摸表面，由接收换能器Y(23)接收后产生Y轴定位信号。X轴与Y轴呈90度(相互垂直)。
由发射换能器Z1(24)、接收换能器Z1(26)、发射条纹阵列Z1(33)、接收条纹阵列Z1(31)、发射换能Z2(29)、接收换能器Z2(27)、发射条纹阵列Z2(35)、接收条纹阵列Z2(37)组成Z轴定位装置。
发射条纹阵列Z1(33)中的发射条纹呈157.5度以发射换能器Z1(24)为始端由疏至密规则布局，接收条纹阵列Z1(31)中的接收条纹呈112.5度以接收换能器Z1(26)为始端由疏至密规则布局；发射条纹阵列Z2(35)中的发射条纹呈112.5度以发射换能器Z2(29)为始端由疏至密规则布局，接收条纹阵列Z2(37)中的接收条纹呈157.5度以接收换能器Z2(27)为始端由疏至密规则布局。控制器通过发射换能器Z1(24)产生表面声波信号，表面声波通过发射条纹阵列Z1(33)、部分接收条纹阵列Z1(31)覆盖屏体部分触摸表面，表面声波传输路径如表面声波传输路径g(41)，由接收换能器在Z1(26)接收后产生Z轴定位信号1；控制器通过发射换能器Z2(29)产生表面声波信号，表面声波通过发射条纹阵列Z2(35)、接收条纹阵列Z2(37)、部分接收条纹阵列Z1(31)覆盖屏体部分触摸表面，由接收换能器在Z2(27)接收后产生Z轴定位信号2、表面声波如表面声波传输路径h(42)，由接收换能器在Z1(26)接收后产生Z轴定位信号3、表面声波传输路径如表面声波传输路径e(39)或表面声波传输路径f(40)。通过这三种表面声波传输路径表面声波覆盖整个屏体，由Z轴定位信号1、Z轴定位信号2、Z轴定位信号3组成完整Z轴定位信号，Z轴与X轴呈135度；表面声波在屏体触摸区域的传输路径与X轴呈45度。
在控制器的处理单元CPU的作用下通过X轴、Y轴、Z轴的发射单元、接收单元分别对屏体内X轴、Y轴、Z轴方向进行触摸检测。如果当前屏体上存在A、B两个触摸点，通过对X轴定位信号、Y轴定位信号、Z轴定位信号进行分析，则会在X、Y、Z轴定位信号中分别产生Xa、Xb；Ya、Yb；Za、Zb六个坐标值。
控制器处理单元CPU依据轴定位信号计算出的X轴、Y轴、Z轴坐标的数据进行排列组合，将所有的组合模式分别进行判断，得到A(Xa、Ya、Za、)，B(Xb、Yb、Zb、)两点的真实坐标。
本发明的控制处理方法如下：
控制器初始化后，主程序开始，启动X轴发射、X轴接收得到X轴定位信号；启动Y轴发射、Y轴接收得到Y轴定位信号；然后根据X轴定位信号、Y轴定位信号计算触摸，确定是否有触摸，如果没有则转为转回主程序开始，如果有则判断是否仅为一个触摸点，如果仅为一个触摸点，则启动向通讯接口电路的坐标数据发送模块。如果为判断为多于一个触摸点，则启动Z轴发射、Z轴接收；其中首先启动Z轴发射换能器Z1(25)、通过Z轴接收换能器Z1(26)得到Z轴定位信号1，然后启动Z轴发射换能器Z2(28)、通过Z轴接收换能器Z2(27)、Z轴接收换能器Z1(26)分别得到Z轴定位信号2、Z轴定位信号3，并将Z轴定位信号1、Z轴定位信号2、Z轴定位信号3按对应屏体上的物理几何关系依次组合成Z轴定位信号；然后通过X轴定位信号、Y轴定位信号、Z轴定位信号计算多点触摸，求得真实触摸点的位置信息，得到实际触摸点A和实际触摸点B，去除虚假触摸点A’和虚假触摸点B’，启动向通讯接口电路的坐标数据发送模块，最后转回主程序开始。
实施例3
如图3，独立设置的Z轴的反射条纹阵列位于X轴、Y轴反射条纹阵列平行内，Z轴定位装置在屏体触摸区域内的表面声波传输路径与屏体对角线之一平行。
一种多点式表面声波触摸屏，包括设置在触摸屏体(59)上的按规则设置的1个发射换能器、1个接收换能器、1组发射条纹阵列、1组接收条纹阵列组成的X轴定位装置，1个发射换能器、1个接收换能器、1组发射条纹阵列、1组接收条纹阵列组成的Y轴定位装置。一组Z轴发射条纹阵列与X轴定位装置中的X轴发射条纹阵列平行设置，且Z轴发射条纹阵列位于X轴发射条纹阵列内的屏体上，另一组Z轴发射条纹阵列与Y轴定位装置中的Y轴发射条纹阵列平行设置，且Z轴发射条纹阵列位于Y轴发射条纹阵列内的屏体上，一组Z轴接收条纹阵列与X轴定位装置中的X轴接收条纹阵列平行设置，且Z轴接收条纹阵列位于X轴接收条纹阵列内的屏体上，另一组Z轴接收条纹阵列与Y轴定位装置中的Y轴接收条纹阵列平行设置，且Z轴接收条纹阵列位于Y轴接收条纹阵列内的屏体上。
在X轴发射换能器处设置有一个Z轴发射换能器和一个Z轴接收换能器，在Y轴发射换能器处设置有一个Z轴发射换能器和一个Z轴接收换能器。
二组Z轴发射条纹阵列和二组Z轴接收条纹阵列在屏体上形成定位围合。定位围合是指Z轴对应的二组Z轴发射条纹阵列和二组Z轴接收条纹阵列在屏体上形成的围合区域。在本实施例中，X轴定位装置和Y轴定位装置中的发射条纹阵列和接收条纹阵列位于Z轴定位装置形成的定位围合区域外。Z轴表面声波传输路径由Z轴发射换能器、Z轴接收换能器、Z轴发射条纹阵列的条纹、Z轴接收条纹阵列的条纹决定，X轴或Y轴的发射条纹阵列或接收条纹阵列中的条纹不改变Z轴表面声波传输路径。
本实例中，由发射换能器X(49)、接收换能器X(43)、发射条纹阵列X(55)、接收条纹阵列X(51)组成X轴定位装置，发射条纹阵列X(55)中的发射条纹呈135度以发射换能器X(49)为始端由疏至密规则布局，接收条纹阵列X(51)中的接收条纹呈45度以接收换能器X(43)为始端由疏至密规则布局；控制器通过发射换能器X(49)产生表面声波信号，表面声波通过发射条纹阵列X(55)、接收条纹阵列X(51)覆盖屏体整个触摸表面，由接收换能器X(43)接收后产生X轴定位信号。由发射换能器Y(46)、接收换能器Y(44)、发射条纹阵列Y(53)、接收条纹阵列Y(57)组成Y轴定位装置，发射条纹阵列Y(53)中的发射条纹呈135度以发射换能器Y(46)为始端由疏至密规则布局，接收条纹阵列Y(57)中的接收条纹呈45度以接收换能器Y(44)为始端由疏至密规则布局；控制器通过发射换能器Y(46)产生表面声波信号，表面声波通过发射条纹阵列Y(53)、接收条纹阵列Y(57)覆盖屏体整个触摸表面，由接收换能器Y(44)接收后产生Y轴定位信号。X轴与Y轴呈90度(相互垂直)。
设置Z轴的轴向与屏体的发射换能器X(49)、发射换能器Y(46)所在的对角线平行，该对角线与X轴夹角α；表面声波在屏体触摸区域的传输路径与屏体的另一对角线平行，与X轴夹角为(180-α)度。
由发射换能器Z1(45)、接收换能器Z1(47)、发射条纹阵列Z1(54)、接收条纹阵列Z1(52)、发射换能器Z2(50)、接收换能器Z2(48)、发射条纹阵列Z2(56)、接收条纹阵列Z2(58)组成Z轴定位装置。
发射条纹阵列Z1(54)中的发射条纹呈(225-α/2)度以发射换能器Z1(45)为始端由疏至密规则布局，接收条纹阵列Z1(52)中的接收条纹呈(180-α/2)度以接收换能器Z1(47)为始端由疏至密规则布局；发射条纹阵列Z2(56)中的发射条纹呈(180-α/2)度以发射换能器Z2(50)为始端由疏至密规则布局，接收条纹阵列Z2(58)中的接收条纹呈(225-α/2)度以接收换能器Z2(48)为始端由疏至密规则布局。控制器通过发射换能器Z1(45)产生表面声波信号，表面声波通过发射条纹阵列Z1(54)、接收条纹阵列Z1(52)覆盖屏体一半触摸表面，表面声波传输路径如表面声波传输路径i(60)，由接收换能器在Z1(47)接收后产生Z轴定位信号1；控制器通过发射换能器Z2(50)产生表面声波信号，表面声波通过发射条纹阵列Z2(56)、接收条纹阵列Z2(58)覆盖屏体一半触摸表面，由接收换能器在Z2(48)接收后产生Z轴定位信号2、表面声波如表面声波传输路径j(61)。通过这两种表面声波传输路径表面声波覆盖整个屏体，由Z轴定位信号1、Z轴定位信号2组成完整Z轴定位信号。
在控制器处理单元CPU的作用下通过X轴、Y轴、Z轴的发射单元、接收单元分别对屏体内X轴、Y轴、Z轴方向进行触摸检测。如果当前屏体上存在A、B两个触摸点，通过对X轴定位信号、Y轴定位信号、Z轴定位信号进行分析，则会在X、Y、Z轴定位信号中分别产生Xa、Xb；Ya、Yb；Za、Zb六个坐标值。
控制器处理单元CPU依据轴定位信号计算出的X轴、Y轴、Z轴坐标的数据进行排列组合，将所有的组合模式分别代入条件关系式进行判断，得到A(Xa、Ya、Za、)，B(Xb、Yb、Zb、)两点的真实坐标。
本发明的控制处理方法如下：
控制器初始化后，主程序开始，启动X轴发射、X轴接收得到X轴定位信号；启动Y轴发射、Y轴接收得到Y轴定位信号；然后根据X轴定位信号、Y轴定位信号计算触摸，确定是否有触摸，如果没有则转为转回主程序开始，如果有则判断是否仅为一个触摸点，如果仅为一个触摸点，则启动向通讯接口电路的坐标数据发送模块。如果为判断为多于一个触摸点，则启动Z轴发射、Z轴接收；其中首先启动Z轴发射换能器Z1(46)、通过Z轴接收换能器Z1(47)得到Z轴定位信号1，然后启动Z轴发射换能器Z2(49)、通过Z轴接收换能器Z2(48)得到Z轴定位信号2，并将Z轴定位信号1、Z轴定位信号2按对应屏体上的物理几何关系依次组合成Z轴定位信号；然后通过X轴定位信号、Y轴定位信号、Z轴定位信号计算多点触摸，求得真实触摸点的位置信息，得到实际触摸点A和实际触摸点B，去除虚假触摸点A’和虚假触摸点B’，启动向通讯接口电路的坐标数据发送模块，最后转回主程序开始。
实施例4
如图4，独立设置的Z轴的反射条纹阵列位于X轴、Y轴反射条纹阵列平行外缘，Z轴定位装置在屏体触摸区域内的表面声波传输路径与屏体对角线之一平行。
一种多点式表面声波触摸屏，包括设置在触摸屏体(78)上的按规则设置的1个发射换能器、1个接收换能器、1组发射条纹阵列、1组接收条纹阵列组成的X轴定位装置，1个发射换能器、1个接收换能器、1组发射条纹阵列、1组接收条纹阵列组成的Y轴定位装置。一组Z轴发射条纹阵列与X轴定位装置中的X轴发射条纹阵列平行设置，且Z轴发射条纹阵列位于X轴发射条纹阵列外的屏体上，另一组Z轴发射条纹阵列与Y轴定位装置中的Y轴发射条纹阵列平行设置，且Z轴发射条纹阵列位于Y轴发射条纹阵列外的屏体上，一组Z轴接收条纹阵列与X轴定位装置中的X轴接收条纹阵列平行设置，且Z轴接收条纹阵列位于X轴接收条纹阵列外的屏体上，另一组Z轴接收条纹阵列与Y轴定位装置中的Y轴接收条纹阵列平行设置，且Z轴接收条纹阵列位于Y轴接收条纹阵列外的屏体上。
在X轴发射换能器处设置有一个Z轴发射换能器和一个Z轴接收换能器，在Y轴发射换能器处设置有一个Z轴发射换能器和一个Z轴接收换能器。
二组Z轴发射条纹阵列和二组Z轴接收条纹阵列在屏体上形成定位围合。定位围合是指Z轴对应的二组Z轴发射条纹阵列和二组Z轴接收条纹阵列在屏体上形成的围合区域。在本实施例中，X轴定位装置和Y轴定位装置中的发射条纹阵列和接收条纹阵列位于Z轴定位装置形成的定位围合区域内。Z轴表面声波传输路径由Z轴发射换能器、Z轴接收换能器、Z轴发射条纹阵列的条纹、Z轴接收条纹阵列的条纹决定，X轴或Y轴的发射条纹阵列或接收条纹阵列中的条纹不改变Z轴表面声波传输路径。
本实施例中，由发射换能器X(69)、接收换能器X(62)、发射条纹阵列X(74)、接收条纹阵列X(70)组成X轴定位装置，发射条纹阵列X(74)中的发射条纹呈135度以发射换能器X(69)为始端由疏至密规则布局，接收条纹阵列X(70)中的接收条纹呈45度以接收换能器X(62)为始端由疏至密规则布局；控制器通过发射换能器X(69)产生表面声波信号，表面声波通过发射条纹阵列X(74)、接收条纹阵列X(70)覆盖屏体整个触摸表面，由接收换能器X(62)接收后产生X轴定位信号。由发射换能器Y(64)、接收换能器Y(63)、发射条纹阵列Y(72)、接收条纹阵列Y(76)组成Y轴定位装置，发射条纹阵列Y(72)中的发射条纹呈135度以发射换能器Y(64)为始端由疏至密规则布局，接收条纹阵列Y(76)中的接收条纹呈45度以接收换能器Y(63)为始端由疏至密规则布局；控制器通过发射换能器Y(64)产生表面声波信号，表面声波通过发射条纹阵列Y(72)、接收条纹阵列Y(76)覆盖屏体整个触摸表面，由接收换能器Y(63)接收后产生Y轴定位信号。X轴与Y轴呈90度(相互垂直)。
设置Z轴的轴向与屏体的发射换能器X(69)、发射换能器Y(64)所在的对角线平行，该对角线与X轴夹角α；表面声波在屏体触摸区域的传输路径与屏体的另一对角线平行，与X轴夹角为(180-α)度。
由发射换能器Z1(65)、接收换能器Z1(66)、发射条纹阵列Z1(73)、接收条纹阵列Z1(71)、发射换能器Z2(68)、接收换能器Z2(67)、发射条纹阵列Z2(75)、接收条纹阵列Z2(77)组成Z轴定位装置。
发射条纹阵列Z1(73)中的发射条纹呈(225-α/2)度以发射换能器Z1(65)为始端由疏至密规则布局，接收条纹阵列Z1(71)中的接收条纹呈(180-α/2)度以接收换能器Z1(66)为始端由疏至密规则布局；发射条纹阵列Z2(75)中的发射条纹呈(180-α/2)度以发射换能器Z2(68)为始端由疏至密规则布局，接收条纹阵列Z2(77)中的接收条纹呈(225-α/2)度以接收换能器Z2(67)为始端由疏至密规则布局。控制器通过发射换能器Z1(65)产生表面声波信号，表面声波通过发射条纹阵列Z1(73)、接收条纹阵列Z1(71)覆盖屏体一半触摸表面，表面声波传输路径如表面声波传输路径k(79)，由接收换能器在Z1(66)接收后产生Z轴定位信号1；控制器通过发射换能器Z2(68)产生表面声波信号，面声波通过发射条纹阵列Z2(75)、接收条纹阵列Z2(77)覆盖屏体一半触摸表面，由接收换能器在Z2(67)接收后产生Z轴定位信号2、表面声波传输路径如表面声波传输路径1(80)。通过这两种表面声波传输路径表面声波覆盖整个屏体，由Z轴定位信号1、Z轴定位信号2组成完整Z轴定位信号。
在控制器处理单元CPU的作用下通过X轴、Y轴、Z轴的发射单元、接收单元分别对屏体内X轴、Y轴、Z轴方向进行触摸检测。如果当前屏体上存在A、B两个触摸点，通过对X轴定位信号、Y轴定位信号、Z轴定位信号进行分析，则会在X、Y、Z轴定位信号中分别产生Xa、Xb；Ya、Yb；Za、Zb六个坐标值。
控制器处理单元CPU依据轴定位信号计算出的X轴、Y轴、Z轴坐标的数据进行排列组合，将所有的组合模式分别代入条件关系式进行判断，得到A(Xa、Ya、Za、)，B(Xb、Yb、Zb、)两点的真实坐标。
本发明的控制处理方法如下：
控制器初始化后，主程序开始，启动X轴发射、X轴接收得到X轴定位信号；启动Y轴发射、Y轴接收得到Y轴定位信号；然后根据X轴定位信号、Y轴定位信号计算触摸，确定是否有触摸，如果没有则转为转回主程序开始，如果有则判断是否仅为一个触摸点，如果仅为一个触摸点，则启动向通讯接口电路的坐标数据发送模块。如果为判断为多于一个触摸点，则启动Z轴发射、Z轴接收；其中首先启动Z轴发射换能器Z1(65)、通过Z轴接收换能器Z1(66)得到Z轴定位信号1，然后启动Z轴发射换能器Z2(68)、通过Z轴接收换能器Z2(67)得到Z轴定位信号2，并将Z轴定位信号1、Z轴定位信号2按对应屏体上的物理几何关系依次组合成Z轴定位信号；然后通过X轴定位信号、Y轴定位信号、Z轴定位信号计算多点触摸，求得真实触摸点的位置信息，得到实际触摸点A和实际触摸点B，去除虚假触摸点A’和虚假触摸点B’，启动向通讯接口电路的坐标数据发送模块，最后转回主程序开始。
实施例5
一种多点式表面声波触摸屏，包括控制器、X轴定位装置和Y轴定位装置，还包括独立设置的Z轴定位装置，Z轴定位装置包括设置在屏体上的二个Z轴发射换能器、二个Z轴接收换能器、二组Z轴发射条纹阵列和二组Z轴接收条纹阵列，二组Z轴发射条纹阵列和二组Z轴接收条纹阵列分布在屏体四边形成定位围合，且屏体边与对应的Z轴发射条纹阵列或Z轴接收条纹阵列平行，Z轴定位装置形成Z轴，X轴定位装置形成X轴，Y轴定位装置形成Y轴，Z轴与X轴和Y轴相交，Z轴与X轴的相交角以及Z轴与Y轴的相交角在上述实施例中例举了几种典型的应用，其它角度与上述已列举的相交角度类似。
本发明中，一组Z轴发射条纹阵列与X轴定位装置中的X轴接收条纹阵列平行设置，另一组Z轴发射条纹阵列与Y轴定位装置中的Y轴接收条纹阵列平行设置，一组Z轴接收条纹阵列与X轴定位装置中的X轴发射条纹阵列平行设置，另一组Z轴接收条纹阵列与Y轴定位装置中的Y轴发射条纹阵列平行设置。Z轴的发射换能器和接收换能器根据Z轴发射条纹和Z轴接收条纹的位置改变作适应性的调整，Z轴的发射换能器和接收换能器可设置在屏体边上。其它参数可参见实施例1-4。
显然，本领域的普通技术人员根据所掌握的技术知识和惯用手段，根据以上所述内容，还可以作出不脱离本发明基本技术思想的多种形式，这些形式上的变换均在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种多点式表面声波触摸屏，包括控制器、X轴定位装置和Y轴定位装置，其特征在于：还包括Z轴定位装置，所述Z轴定位装置包括设置在屏体上的二个Z轴发射换能器、二个Z轴接收换能器、二组Z轴发射条纹阵列和二组Z轴接收条纹阵列，二组Z轴发射条纹阵列和二组Z轴接收条纹阵列分布在屏体四边形成定位围合，且屏体边与对应的Z轴发射条纹阵列或Z轴接收条纹阵列平行，Z轴定位装置形成Z轴，X轴定位装置形成X轴，Y轴定位装置形成Y轴，Z轴与X轴和Y轴相交；所述定位围合为Z轴对应的二组Z轴发射条纹阵列和二组Z轴接收条纹阵列在屏体上形成的围合区域。
2.根据权利要求1所述的多点式表面声波触摸屏，其特征在于：所述一组Z轴发射条纹阵列与X轴定位装置中的X轴发射条纹阵列平行设置，另一组Z轴发射条纹阵列与Y轴定位装置中的Y轴发射条纹阵列平行设置，一组Z轴接收条纹阵列与X轴定位装置中的X轴接收条纹阵列平行设置，另一组Z轴接收条纹阵列与Y轴定位装置中的Y轴接收条纹阵列平行设置。
3.根据权利要求1所述的多点式表面声波触摸屏，其特征在于：所述一组Z轴发射条纹阵列与X轴定位装置中的X轴接收条纹阵列平行设置，另一组Z轴发射条纹阵列与Y轴定位装置中的Y轴接收条纹阵列平行设置，一组Z轴接收条纹阵列与X轴定位装置中的X轴发射条纹阵列平行设置，另一组Z轴接收条纹阵列与Y轴定位装置中的Y轴发射条纹阵列平行设置。
4.根据权利要求1、2或3所述的多点式表面声波触摸屏，其特征在于：所述X轴定位装置和Y轴定位装置中的发射条纹阵列和接收条纹阵列位于Z轴定位装置形成的定位围合区域内。
5.根据权利要求1、2或3所述的多点式表面声波触摸屏，其特征在于：所述X轴定位装置和Y轴定位装置中的发射条纹阵列和接收条纹阵列位于Z轴定位装置形成的定位围合区域外。
6.根据权利要求1、2或3所述的多点式表面声波触摸屏，其特征在于：所述Z轴与X轴和Y轴成45度或135度相交，X轴与Y轴相互垂直。
7.根据权利要求1、2或3所述的多点式表面声波触摸屏，其特征在于：所述Z轴定位装置在屏体触摸区域内的表面声波传输路径与屏体的一条对角线平行，与另一条对角线相交。
8.根据权利要求1、2或3所述的多点式表面声波触摸屏，其特征在于：所述X轴定位装置、Y轴定位装置和Z轴定位装置中的接收换能器和发射换能器设置在屏体的屏体角处。
9.根据权利要求1、2或3所述的多点式表面声波触摸屏，其特征在于：所述控制器包括CPU，CPU的输出端连接有发射公共组合电路，X轴定位装置中的X轴发射换能器通过X轴发射单元与发射公共组合电路连接，Y轴定位装置中的Y轴发射换能器通过Y轴发射单元与发射公共组合电路连接，两个Z轴发射换能器通过两个Z轴发射单元分别与发射公共组合电路连接，CPU的输入端连接有接收信号处理公共电路，X轴定位装置中的X轴接收换能器通过X轴接收单元与接收信号处理公共电路连接，Y轴定位装置中的Y轴接收换能器通过Y轴接收单元与接收信号处理公共电路连接，两个Z轴接收换能器通过两个Z轴接收单元分别与接收信号处理公共电路连接。
10.根据权利要求1、2或3所述的多点式表面声波触摸屏，其特征在于：所述发射条纹阵列中的发射条纹根据传输路径的增加而变宽，接收条纹阵列中的接收条纹根据传输路径增加而变宽。
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