CN102122218A

CN102122218A - 用于红外触摸装置多触摸点识别的光路系统

Info

Publication number: CN102122218A
Application number: CN2010100340170A
Authority: CN
Inventors: 肖衣鉴
Original assignee: SHENZHEN MOUNTAIN EAGLE SCIENCE AND TECHNOLOGY Ltd
Current assignee: Shenzhen Mountain Eagle Science & Technology Co., Ltd.
Priority date: 2010-01-11
Filing date: 2010-01-11
Publication date: 2011-07-13

Abstract

一种用于红外触摸装置多触摸点识别的光路系统，包含有分层安装的两组红外发射和接收管及发射驱动电路和光电信号接收处理电路；其中第一组红外发射和接收管之间一一对应，光通道构成正交的扫描网络；第二组红外发射和接收管之间的光通道构成斜向扫描网络，其中发射和接收管可以一一对应，也可以一只接收管对应多只发射管且接收管安装在边框的角部。与两组发射管相配合的驱动电路中，包含有两个频率不同的载波发生器；与红外接收管相配合的信号放大处理电路中，也分别包含有相对应的滤波器。本发明的技术方案既能够提高了触摸装置的抗干扰的能力，使得设计生产更为简单，又可以简化的斜向扫描光路结构，减少红外接收管的用量，降低产品的成本。

Description

用于红外触摸装置多触摸点识别的光路系统

技术领域

本发明涉及一种用于红外触摸屏识别多个触摸点的光路系统，属于计算机人机交互硬件技术领域，特别是用于红外触摸装置的触摸点检测扫描技术领域。

背景技术

现有的红外触摸屏，其主要结构和原理是在边框上安装若干对红外发射和接收对管，然后利用触摸屏内部的微控制器系统通过I/O端口，控制用于驱动红外发射管的驱动模块和用于选通红外接收管的选通模块，按照一定的顺序依次驱动和选通每一对红外发射接收对管，完成对被检测表面纵横方向的扫描检测。在此过程中，通过检测所否有发射和接收对管之间的红外线被阻断，以及哪一对发射和接收管之间的光线被阻断，从而得到是否有触摸物存在，以及触摸物的在显示表面的位置。但是这种常规的扫描检测结构不适用于多触摸点的检测。当有一个以上的触摸物存在时，比如说有两个触摸物存在，那么在一般情况下，将会分别有两条横向的扫描光线和两条纵向的扫描光线被阻断，这样纵横坐标的组合，就会有4个触摸点坐标被检测到，其中两个是实际触摸点，而另外两个则是这两实际存在的触摸点阻挡扫描光线形成的阴影构成的伪触摸点。因此现有的红外触摸屏的光路结构，从理论上无法实现对多个触摸物的位置检测。

号码为200710031082.6的中国专利申请，公开了一种分时复用的多点触摸定位方法，在至少一个检测方向上，红外发射扫描电路上的红外发射元件发出的光线除了能被一个与其在垂直正对位置上的红外线接收扫描电路上的红外接收元件接收外，还可以被至少一个偏离垂直正对位置即倾斜相对的红外线接收扫描电路上的红外接收元件接收。这样，在一个扫描周期内，一个红外发射元件发出的光线可以被两个不同位置的红外接收元件在不同的时刻来接收，通过验算触摸点可能坐标值与位置参数的关系，便可以确定各触摸点位置坐标。这种方案虽然解决了伪触摸点的问题，但是也有一些自身的缺陷难以克服。首先，就是同一组发射接收管先正交扫描再斜向扫描，将必然延长扫描时间，导致触摸屏响应的迟钝而影响使用；其次，当斜向偏离光轴时，红外触摸屏的发射管和接收管的发射功率和接收管的接收灵敏度都会降低不少，不容易兼顾正交扫描和斜向扫描的灵敏度。

号码为200910039047.8公开了一种分别使用正交和斜向扫描两层红外发射管和接收管同时扫描的技术方案，解决了分时复用正交和斜向扫描技术所存在的两个问题。这种系统设置了坐标检测单元和辅助检测单元，坐标检测单元包括两组正对设置的红外发射管和红外接收管，构成在水平和垂直方向上组成正交的扫描红外线阵列；辅助检测单元与坐标检测单元层叠设置在显示屏幕上，包括至少一组倾斜相对的红外发射管和红外接收管，组成斜向扫描的红外线阵列。辅助检测单元和坐标检测单元分别根据接收到的同步扫描信号对所述显示屏幕进行同步扫描检测。但是这种技术方案也有如下两个缺点：第一，在该方案中，为防止两组扫描单元的扫描光线相互干扰，正交扫描和斜向扫描单元的发射管和接收管要交替安装，即触摸屏上安装正交扫描单元的发射管的边框，要安装斜向扫描单元的接收管。这样虽然可以避免光干扰，但是红外发射管工作在大电流的脉冲状态，会散发很强的电磁干扰，不可避免地会对安装在同一条边上的红外接收管的小信号放大等电路产生干扰，解决起来很困难；第二，在某些情况下，尤其是为适应发射管发射效率和接收管接收灵敏度等的差异，而将光电信号接收放大电路的增益设置得较大时，触摸装置的边框、红外滤光条等产生的反射光，很容易产生组间的干扰而影响扫描检测的可靠性；第三，这种形式使用的红外发射管和接收管数量很多，增加了红外触摸屏的生产成本。

发明内容

本发明的目的有两个。

第一个是针对现有就是针对现有技术的容易产生干扰的缺点，公开了一种能够避免正交和斜向的发射管与接收管在电信号上互相干扰、能够识别多个触摸点的技术方案。

第二个是针对现有技术管子使用量较大成本较高的缺点，公开了一种能够降低红外发射和接收管使用数量、能够识别多个触摸点的技术方案。

针对本发明的第一个目的，本发明的技术方案包含有若干对安装在红外触摸装置的边框之内一一对应地安装的两组红外发射和接收管，以及与其配合的发射驱动电路和光电信号接收处理电路；其中第一组红外发射和接收管之间的扫描线构成正交的扫描网络；第二组红外发射和接收管之间的扫描线构成于边框成非90度角的斜向扫描网络，与所述两组红外发射管相配合的驱动电路中，还包含有两个频率不同的载波发生器，分别与所述第一组和第二组中红外发射管的驱动电路相连接；与所述与第一组和第二组中红外接收管相配合的信号放大处理电路中，也分别包含有与所述两个载波发生器的频率相对应的滤波器。

针对本发明的第一个目的，所述第二层中的每一对红外发射管和接收管还有另一种安装方式，即每一对发射和接收管直间的扫描线，均通过所述由边框构成的红外触摸装置的中心。这时发射和接收管对管应倾斜安装，使其间的各条扫描线通过相应对管的光轴。

上述技术方案还有一种简化方式，即一组采用带有载波的驱动而另一组不使用载波，或者说所述两个频率不同的载波发生器，其中的一个的频率为0。

针对本发明的第二个目的，本发明的技术方案包含有若干对安装在红外触摸装置的边框之内安装的两组红外发射和接收管，以及与其配合的发射驱动电路和光电信号接收处理电路；其中第一组红外发射和接收管之间一一对应，其间的光通道构成正交的扫描网络；第二组红外发射和接收管之间的光通道构成斜向扫描网络，所述第二组中的红外发射和接收管，一只接收管对应多只发射管；红外发射和接收管之间的扫描线构成斜向扫描网络，各扫描线与边框之间成已知的角度；与红外发射管相配合的驱动电路中，还包含有两个频率不同的载波发生器，分别与所述第一组和第二组中红外发射管的驱动电路相连接；与所述与第一组和第二组中红外接收管相配合的信号放大处理电路中，也分别包含有与所述两个载波发生器的频率相对应的滤波器。

针对本发明的第二个目的，所述第二组中的红外发射和接收管，多只发射管对应一只接收管；所述接收管安装在所述边框的角部，所述发射管安装在该角部所对应的所述边框的对边上。这种结构有两种可用结构：第一种的结构是所述接收管只有一只，所述发射管安装在该角部所对应的所述边框的对边上；第二种结构是所述接收管有两只，分别安装在所述边框相邻的两个角部；所述多只发射管，安装在所述边框上、除了安装接收管的两个相邻的角部之间的一边之外其余的三个边上。针对上述第二种结构，为实现每一只接收管都实现全屏幕的扫描，就需要安装在的两个相邻的角部之间的边框的对面的边框的红外发射管，共同与两只红外接收管之间的光通道构成斜向扫描线。为了保证扫描的通道的灵敏度的均衡，所述共用部分的发射管的光轴，向距离较远的接收管所在的方向倾斜。

发明的益处：通过上面对发明内容的描述，可知本发明的双层扫描结构的光路，首先让两层扫描电路使用不同的载波同时工作扫描触摸装置的表面，这样就在缩短了扫描周期的同时，提高了触摸装置的抗干扰的能力，设计、生产和调试都更为简单。其次，简化了的斜向扫描光路结构，又减少了红外接收管的使用数量，降低了产品的生产成本。

附图说明

图1：表现本发明光路系统原理的一种实施结构示意图；

图2：使用中心对称结构的斜向扫描的实施结构示意图；

图3：使用多只发射管对应一只接收管的实施结构示意图；

图4：使用多只发射管对应二只接收管的实施结构示意图。

图中，实线表示的是现有红外触摸装置常用的、纵横向正交结构的扫描线，虚线表示的是本发明所采用的斜向扫描线。

具体实施例

下面结合附图，来说明本发明的基本实施例。

因为本发明所涉及的是一种红外触摸装置的光路系统，而构成这种装置的光路系统不仅需要红外发射元件如红外发光管，还需要驱动红外发光管发光的驱动电路，因此图1中还给出了相应的驱动电路的基本驱动方案。

实施例1

在图1中，纵向和横向安装在红外触摸装置的边框101上的红外发射和接收管102，在控制红外触摸装置工作的微控制器系统104中所包含的驱动单元105及相对应的红外光电信号接收处理电路(图中未画出)共同构成了红外触摸装置的扫描检测系统。其中每只红外发射管和与其对应的红外接收管之间的纵向或横向光通路109，构成了正交的即纵横向光通道相互垂直的触摸物红外扫描检测网络。这部分的结构与一般红外触摸装置的结构相同。但是在本发明的红外触摸装置中，除了由安装在同一层面即第一层内的红外发射和接收管102构成一般结构的红外触摸屏以外，还包含有另外一层即第二层红外发射和接收管103，也安装在红外触摸装置的边框101上。在这层红外发射和接收管103中，红外发射管和接收管一一对应构成了发射接收对管，但是其扫描检测的扫描线，与第一层红外发射和接收管所构成的扫描检测扫描线成一已知的角度(图1中为45度)，构成了用于剔出伪触摸点的斜向扫描通道110。

从本发明的目的可知，为缩短扫描周期，需要两组红外发射和接收管要同时扫描检测触摸物。这是就必须要解决两组元件之间互相干扰的问题，以保证各自独立正常工作。在本实施例和后面的实施例中，使用了载波扫描的方式来解决这个问题。如图1所示，在微控制器系统104中，由频率为F1的载波发生器106和驱动单元105构成了第一组红外发射接收管中的红外发射光的驱动电路；由频率为F2的载波发生器108和驱动单元107构成了第二组红外发射接收管中的红外发射光的驱动电路。为了简便清晰的目的，在图1中假设给出了与微控制器系统104连接路径的一部分红外元件是红外发射管，即发射管安装在图中所示相邻的两个边框上；另外两个边框上安装的是红外接收管，没有给出与其相连接的红外光电信号接收处理电路、通带频率分别与两个载波发生器的频率F1、F2相同的滤波单元，以及该电路与微控制器系统104之间的连接关系。因为这部分内容与一般红外触摸装置所涉及技术内容相同，所以在实施过程中可参照背景技术所给出的专利文献。

这种结构的优点是很容易检测出多个触摸点，且不同的触摸点不会互相干扰。但是也有些缺点，就是各条斜向扫描光通道的长度差异悬殊，一般需要针对不同长度范围的光通道调整发射管的发射功率或者接收放大电路的增益等内容。

在这种结构中，如图所示可以将发射和接收管面对面地相对于触摸装置的边框倾斜安装，使其光轴位于同一直线上。

实施例2

图2是一种基本上使用中心对称结构的斜向扫描光路的结构示意图。这种结构也是采用了红外发射和接收管一一对应的配对结构。与图1的结构相比，光通道的长度比较接近，因此针对性能接近的发射管和接收管，基本上不需要针对每不同的光通道来调整发射管的发射功率或者接收电路的增益。为获得最大的灵敏度，可以在安装管子时倾斜安装，让每一对红外发射管和接收管之间的扫描线，均通过该对发射管和接收管的光轴。在这种结构下，第二组中光通道与第一组中的某对管子重合的发射和接收管可不安装，如图所示，如位于各条边框中心点的发射和接收管。

实施例3

图3主要以扫描线网络的形式给出了本发明的另一个实施例。尽管图中没有给出红外发射和接收管的轮廓图形，但不影响对光路的理解。在图中，由第一层的红外发射和接收管之间的光通道构成了正交的红外扫描检测网络109，与图1中所示的相同，而斜向的扫描通道，则由安装在框架101的一个角部的红外接收管301，与安装在该角部所对应的所述边框的对边上的发射管(图中未画出)构成，即一只接收管对应多只发射管的结构形式。这里之所以选择一只接收管对应多只发射管而非一只发射管对应多只接收管的方式，是因为发射管一般都处于大电流驱动的工作状态，如果连续工作容易出现老化现象而降低触摸装置的使用寿命；而接收管工作在小电流的被动状态，则基本不存在这样的问题。

实施例4

图4是图3所示实施例的进一步完善。因为在图3所示的结构中，如果有触摸物位于安装接收管的角部的位置，触摸物将会大面积阻挡到达接收管的红外光线，造成斜向扫描失效的问题。而在与安装接收管201的角部相邻的另一个角部再安装一只接收管401，即在边框101的某条边相邻的两个角部安装两只接收管，则可以避免这种情况，把前述被阻挡的概率降低。而这时的发射管，安装在红外触摸装置边框上、除了安装接收管的两个相邻的角部之间的一边之外其余的三个边上。

这两个实施例的优点是比较节省元件，有利于降低成本；缺点是要求接收管的接收角比较大。尤其对于图3的结构，由于两个接收管有一部分共用的发射管，这样就要求这部分发射管的红外线发射角也比较大。

在这两个实施例中，非共用的红外发射管可以相对于触摸装置的边框倾斜安装，使其光轴与接收管的光轴重合，以得到最大的发射光强度和接收灵敏度。而对于共用部分的发射管的光轴，向距离较远的接收管所在的方向倾斜，以得到比较均匀的检测灵敏度。

与实施例1相同，在这实施例2、3和4中，同样使用两个频率不同的载波发生器来调制两组红外发射管的驱动电路中，分别与所述第一组和第二组中红外发射管的驱动电路相连接。当然，与第一组和第二组中红外接收管相配合的信号放大处理电路中，也应该分别包含有与所述两个载波发生器的频率相对应的滤波器。

上述使用两个频率不同的载波发生器来调制两组红外发射管的驱动电路的技术方案，还有一种简化方式，即一组采用带有载波的驱动而另一组不使用载波，或者说所述两个频率不同的载波发生器，其中的一个的频率为0。

上面的实施例是本发明的几种基本实施方案。在具体实施时，可以根据本发明的基本技术方案构建多种可用的实施方案；如不同的电路结构、扫描方式，以及红外发射和接收管的安装结构等。

Claims

1.一种用于红外触摸装置多触摸点识别的光路系统，包含有若干对安装在红外触摸装置的边框之内一一对应的两组红外发射和接收管，以及与其配合的发射驱动电路和光电信号接收处理电路；其中第一组红外发射和接收管之间的光通道构成正交的扫描网络；第二组红外发射和接收管之间的光通道构成于边框成非90度角的斜向扫描网络，其特征在于：与所述两组红外发射管相配合的驱动电路中，还包含有两个频率不同的载波发生器，分别与所述第一组和第二组中红外发射管的驱动电路相连接；与所述与第一组和第二组中红外接收管相配合的信号放大处理电路中，也分别包含有与所述两个载波发生器的频率相对应的滤波器。

2.根据权利要求1所述的光路系统，其特征在于：所述第二层中的每一对红外发射管和接收管之间的扫描线，均通过所述由边框构成的红外触摸装置的中心。

3.根据权利要求2所述的光路系统，其特征在于：所述第二层中的红外发射管和接收管倾斜安装，每一对红外发射管和接收管之间的扫描线，均通过该对发射管和接收管的光轴。

4.根据权利要求1、2或3所述的光路系统，其特征在于：所述两个频率不同的载波发生器，其中的一个的频率为0。

5.一种用于红外触摸装置多触摸点识别的光路系统，包含有安装在红外触摸装置的边框之内的两组红外发射和接收管，以及与其配合的发射驱动电路和光电信号接收处理电路；其中第一组红外发射和接收管一一对应，之间的光通道构成正交的扫描网络；第二组红外发射和接收管之间的光通道构成斜向扫描网络，其特征在于：所述第二组中的红外发射和接收管，一只接收管对应多只发射管；红外发射和接收管之间的扫描线构成斜向扫描网络，各扫描线与边框之间成已知的角度；与红外发射管相配合的驱动电路中，还包含有两个频率不同的载波发生器，分别与所述第一组和第二组中红外发射管的驱动电路相连接；与所述与第一组和第二组中红外接收管相配合的信号放大处理电路中，也分别包含有与所述两个载波发生器的频率相对应的滤波器。

6.根据权利要求5所述的光路系统，其特征在于：所述第二组中的红外发射和接收管，所述接收管只有一只，多只发射管对应一只接收管；所述接收管安装在所述边框的角部，所述发射管安装在该角部所对应的所述边框的对边上。

7.根据权利要求5所述的光路系统，其特征在于：所述接收管有两只，分别安装在所述边框相邻的两个角部；所述多只发射管，安装在所述边框上、除了安装接收管的两个相邻的角部之间的一边之外其余的三个边上。

8.根据权利要求7所述的光路系统，其特征在于：安装在的两个相邻的角部之间的一边的对边的红外发射管，共同与两只红外接收管之间的光通道构成斜向扫描线。

9.根据权利要求8所述的光路系统，其特征在于：所述共用部分的发射管的光轴，向距离较远的接收管所在的方向倾斜。

10.根据权利要求5、6、7、8或9所述的光路系统，其特征在于：所述两个频率不同的载波发生器，其中的一个的频率为0。