CN102184062A - 一种红外线触摸系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种红外线触摸系统及其控制方法，所述红外线触摸系统包括至少三个红外发射边框；至少三个红外发射边框；至少两个红外接收器，每一所述红外接收器分别设置在两个相邻的红外发射边框的夹角的对角位置，接收所述两个相邻的红外发射边框发出的红外光；以及，分别连接各个所述红外线发射边框以及所述红外接收器的控制器；所述控制器控制各个所述红外发射边框依次发射红外光，同时控制与发射红外光的所述红外发射边框对应的红外接收器依次接收红外光，并根据各个所述红外接收器的红外光接收数据，定位触摸物的位置坐标。本发明提供的红外线触摸系统结构比较简单，可以节省成本，并且运算量较少。

Description

一种红外线触摸系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及触摸控制技术领域，尤其涉及一种红外线触摸系统，以及所述红外线触摸系统的控制方法。

背景技术

随着计算机技术的发展，人们越来越多地谈到触摸屏，因为触摸屏具有坚固耐用、反应速度快、节省空间、易于交流等许多优点。利用这种技术，我们用户只要用手指轻轻地碰计算机显示屏上的图符或文字就能实现对主机操作，从而使人机交互更为直截了当，这种技术大大方便了那些不懂电脑操作的用户。触摸控制技术作为一种最新的电脑输入设备，它是目前最简单、方便、自然的一种人机交互方式。

从技术原理来区别触摸屏，可分为电阻技术触摸屏、电容技术触摸屏、红外线技术触摸屏、表面声波技术触摸屏等。其中常用的红外线技术触摸屏主要包括以下几种实现方式：

1.红外对管触摸系统：由设置在触摸显示屏四边，两两相对的红外线发射器和红外接收器排布构成，亦即，触摸显示屏的一边设置红外线发射器，其相对边设置红外接收器，通过红外线发射器在X轴、Y轴上密布的横竖交叉红外线矩阵来检测用户的触摸，当任何物体遮挡住红外线的传播，位于红外发射器相对边的红外接收器在某个特定的时间里无法检测到相应的红外光线，因此，系统便会判断出在某一个区域有触摸点的存在，且该触摸点遮挡住了相应的红外光线，从而做出相应的反应。

2.红外成像触摸系统：利用两个或多个CMOS摄像头、红外光源，通过图像处理从CMOS摄像头拍摄的红外图像中检测触摸物，并计算触摸点在屏幕上的二维位置。

3.光笔成像触摸系统：利用两个或多个CMOS摄像头、一支配有红外发光源的笔，通过图像处理从CMOS摄像头拍摄的红外图像中检测光笔，并计算光笔在屏幕上的二维位置。

然而，上述红外触摸控制技术中，红外对管触摸系统因为是在平行于X、Y轴上发射红外光线，需要设置大量的红外发射器和接收器，结构比较复杂，成本高，而且只能对简单的触摸物进行定位，而无法应对多点触摸的场合。而红外成像触摸系统和光笔成像触摸系统因为需要对摄像头拍摄的图像进行处理，所以需要较大的运算，不够方便。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种结构简单、运算量较少的红外线触摸系统。

一种红外线触摸系统，包括至少三个红外发射边框；至少三个红外发射边框；至少两个红外接收器，每一所述红外接收器分别设置在两个相邻的红外发射边框的夹角的对角位置，接收所述两个相邻的红外发射边框发出的红外光；以及，分别连接各个所述红外线发射边框以及所述红外接收器的控制器；所述控制器控制各个所述红外发射边框依次发射红外光，同时控制与发射红外光的所述红外发射边框对应的红外接收器依次接收红外光，并根据各个所述红外接收器的红外光接收数据，定位触摸物的位置坐标。

与现有技术相比较，本发明的红外线触摸系统中，所述控制器控制红外发射边框发射红外光，并且通过所述红外接收器接收的红外光线数据判断触摸物的位置；因为将红外接收器只需要设置在触摸显示屏的各个角，而无需与所述红外发射边框，或者红外发射器一一对应，所以结构比较简单，节省成本。而且在设置多个红外接收器的情况下可以增强系统对多个触摸物的辨识能力，实现多点触摸功能，并且，由于未设置摄像头拍摄，无需对拍摄图像进行图像处理，减少了触摸定位过程的运算量，比较简便。

本发明要解决的技术问题还在于提供一种所述红外线触摸系统的控制方法，能够使所述红外线触摸系统的定位比较快速、准确。

所述控制器逐次控制两个相邻的所述红外发射边框依次发射红外光，并控制与所述两个相邻的红外发射边框对应的红外接收器依次接收红外光；所述控制器获取各个所述红外接收器的红外光接收数据，根据所述红外光接收数据计算相应的红外发射边框中的被遮挡发射器与对应的所述红外接收器的连线；根据各个所述连线的交点，定位触摸物的位置坐标。

与现有技术相比较，本发明的红外线触摸系统的控制方法中，分别控制所述各个红外发射边框中两两相邻的红外发射边框依次发射红外光，并控制对应的红外接收器接收。因此，可以对整个屏幕从至少两个不同的角度进行扫描，由于只需要处理所述至少两个所述红外接收器的红外光接收数据，因此处理速度比较快，对触摸物的触摸检测定位比较全面准确；而且通过上述控制方法获取的红外光接收数据，能够计算多个触摸物的位置坐标，实现多点触摸控制。

附图说明

图1是本发明红外线触摸系统的结构示意图；

图2是本发明红外线触摸系统一种优选实施方式的结构示意图；

图3是本实施方式的红外线触摸系统的工作流程图；

图4是本发明红外线触摸系统的控制方法的流程示意图；

图5是本发明红外线触摸系统的红外发射边框和红外接收器的结构示意图。

具体实施方式

请参阅图1，图1是本发明红外线触摸系统的结构示意图。

所述红外线触摸系统包括：至少三个红外发射边框11；至少两个红外接收器12，每一所述红外接收器12分别设置在两个相邻的红外发射边框11的夹角的对角位置，接收所述两个相邻的红外发射边框11发出的红外光；以及，分别连接各个所述红外线发射边框以及所述红外接收器的控制器13。

其中，所述红外线触摸系统包括下面几种实施方式，见图1(A)至(D)：

图1(A)中，所述红外线触摸系统包括三个所述红外发射边框11和两个所述红外接收器12，所述三个红外发射边框11分别设置在触摸显示屏的三边，所述两个红外接收器12分别设置在所述触摸显示屏的两个角，其中所述红外接收器12设置在两个相邻的红外发射边框11的夹角的对角位置。

所述红外线触摸系统的工作原理如下：所述控制器13控制各个所述红外发射边框11依次发射红外光，同时控制与发射红外光的所述红外发射边框11对应的红外接收器12依次接收红外光，并根据各个所述红外接收器12的红外光接收数据，定位触摸物的位置坐标。

图1(B)中，所述红外线触摸系统包括四个所述红外发射边框11和两个所述红外接收器12，所述四个红外发射边框11分别设置在触摸显示屏的四边，所述两个红外接收器12分别设置在所述触摸显示屏的两个角。其触摸检测原理与图1(A)的原理相似，在此不再赘述。

图1(C)中，所述红外线触摸系统包括四个所述红外发射边框11和三个所述红外接收器12，所述四个红外发射边框11分别设置在触摸显示屏的四边，所述三个红外接收器12分别设置在所述触摸显示屏的三个角。其触摸检测原理与图1(A)的原理大致相同，在此不再赘述。

图1(D)中，所述红外线触摸系统包括四个所述红外发射边框11和四个所述红外接收器12，所述四个红外发射边框11分别设置在触摸显示屏的四边，所述四个红外接收器12分别设置在所述触摸显示屏的四个角。其触摸检测原理与图1(A)的原理大致相同，在此不再赘述。

在上述的各种实施方式中，所述控制器13与所有的红外线发射边框11以及所述红外接收器12连接，而图1中仅示出所述控制器13与其中一个所述红外线发射边框11以及红外接收器12的连接作为示意。

其中，每一所述红外线发射边框11包括一组红外发射管，所述红外线发射管围绕而成的区域为触摸显示屏的触摸控制区域。所述红外接收器12为接收角度不少于90度的广角度红外接收器。各组所述红外发射管可以使用一个总驱动电路驱动，也可分别设置各自的驱动电路驱动，并通过所述驱动电路连接所述控制器13，接收所述控制器13的控制指令，开启或者关闭对应的红外发射管。

作为本发明的一种优选实施方式，每一所述红外线发射边框11的红外发射管包括沿所述红外发射边框长度方向排布的多个红外发射器，所述控制器13中记录有每一所述红外发射器的发射时间顺序和位置坐标。所述控制器13控制所述红外发射边框11发光时，即控制每一所述红外发射边框11中包含的多个红外发射器依次发射红外光，所述控制器13同时控制与发光的红外发射边框11对应的所述红外接收器12依次接收各个所述红外发射器发出的红外光，如果在某一时时刻，所述红外接收器12没有接收到某一所述红外发射器发出的红外光，则判断所述红外发射器与对应的所述红外接收器12之间有遮挡物，并根据所述红外发射器的坐标和对应的所述红外接收器12的坐标计算二者之间的连线，通过同一所述红外接收器12的所述连线为一组。所述控制器13控制不同的红外发射边框11发光，并切换至对应的所述红外接收器12中获取红外光接收数据，根据各个所述红外接收器12中获取多组红外光接收数据计算多个组连线，计算不同组的连线的交点的位置坐标，并判断所述位置坐标为遮挡物的位置坐标。当不同组的四条连线有共同的交点时，将这些交点的位置坐标判断为遮挡物的位置坐标；当不同组的四条连线没有共同的交点，将最多不同组的连线经过的点判断为遮挡物的位置坐标。在四个所述红外发射边框11和四个所述红外接收器12时，即使其中一个损坏，也不影响对触摸点的检测定位。

与现有技术相比较，本发明的红外线触摸系统中，所述控制器控制红外发射边框发射红外光，并且通过所述红外接收器接收的红外光线数据判断触摸物的位置；因为将红外接收器只需要设置在触摸显示屏的各个角，而无需与所述红外发射边框，或者红外发射器一一对应，所以结构比较简单，节省成本。而且在设置多个红外接收器的情况下可以增强系统对多个触摸物的辨识能力，实现多点触摸功能，并且，由于未设置摄像头拍摄，无需对拍摄图像进行图像处理，减少了触摸定位过程的运算量，比较简便。

请参阅图2，图2是本发明红外线触摸系统一种优选实施方式的结构示意图。

所述红外线触摸系统还包括输出所述控制器计算的遮挡物坐标的输出电路14，所述输出电路14连接所述控制器13。通过所述输出电路14，所述控制器13可以对外部的处理主机输出触摸物或遮挡物的坐标，从而使所述处理主机可以通过所述遮挡物的坐标判断用户的触摸操作类型，执行与所述触摸操作类型对应的数据处理或者数据、图像显示。其中，所述输出电路14可以通过USB等常用的数据传输方式实现。

请参阅图3，图3是本实施方式的红外线触摸系统的工作流程图。

步骤S1，系统上电；

步骤S2，系统初始化；

步骤S3，所述控制器13通过所述输出电路14与外部处理主机建立通信连接，例如通过USB连接实现；

步骤S4，所述控制器13控制所述红外发射边框11依次发光，并控制对应的红外接收器12红外光接收数据；

步骤S5，所述控制器13根据所述红外光接收数据判断是否有遮挡物；是则执行步骤S6，否则返回执行步骤S4；

步骤S6，有遮挡物时，根据各个红外接收器12的红外光接收数据计算遮挡物的位置坐标；

步骤S7，所述控制器13将所述遮挡物的位置坐标通过所述输出电路14输出至外部处理主机，由所述外部处理主机根据所述位置坐标判断用户的触摸操作，执行相应的处理。

在本实施方式中，所述红外线触摸系统还包括过滤环境光干扰信号的滤波电路15，所述滤波电路15连接在所述红外接收器12和所述控制器13之间。

所述红外接收器12对于不同波段的红外光生成不同的频段的电信号，所述滤波电路15可以根据预先的频段对所述红外接收器12的输出信号进行滤波，过滤由于其他干扰信号如阳光或者灯光中包含的红外光产生的电信号，减少环境光对所述红外线触摸系统的干扰。

本发明的红外线触摸系统中，使用至少两个广角红外接收器和至少个红外发射边框，得到至少两组红外光接收数据，不存在盲区，能够正确识别触摸点位置，可用任何挡光物体进行触摸。而使用三个以上红外接收器时，可以对多个触摸点正确识别，实现多点触摸。使用红外接收器再配合滤除干扰信号的硬件电路，可以有较强的抗光干扰的能力。另外，在个别红外发射管损坏时，也不影响整个红外线触摸系统的运行效果。

请参阅图4，图4是本发明红外线触摸系统的控制方法的流程示意图。

所述红外线触摸系统的控制方法包括以下步骤：

S301，所述控制器逐次控制两个相邻的所述红外发射边框依次发射红外光，并控制与所述两个相邻的红外发射边框对应的红外接收器依次接收红外光；

对各个所述红外发射边框和所述红外接收器以预定规则循环控制其依次发射和接收红外光，从各个红外接收器角度获取红外光接收数据。

S302，所述控制器获取各个所述红外接收器的红外光接收数据；

S303，所述控制器根据所述红外光接收数据计算相应的红外发射边框中的被遮挡发射器与对应的所述红外接收器的连线；

S304，所述控制器根据各个所述连线的交点，定位触摸物的位置坐标。

将由最多不同组的连线经过的点判断为遮挡物的位置坐标。

以图1(A)所示的红外线触摸系统为例，所述红外线触摸系统包括三个所述红外发射边框11和两个所述红外接收器12。

进行触摸检测时，所述控制器13先控制所述触摸显示屏左边和下边的红外发射边框11依次发射红外光，并同时控制右上角的红外接收器12接收红外光，获取右上角的所述红外接收器12的红外光接收数据；然后，再控制所述触摸显示屏下边和右边的红外发射边框11依次发射红外光，并同时控制左上角的红外接收器12接收红外光，获取所述左上角的红外接收器12的红外光接收数据。所述控制器13根据两个红外接收器12的红外光接收数据，分别计算相应的红外发射边框11中的被遮挡发射器与对应的所述红外接收器12的连线；根据各个所述连线的交点，定位触摸物的位置坐标。

与现有技术相比较，本发明的红外线触摸系统的控制方法中，分别控制所述各个红外发射边框中两两相邻的红外发射边框依次发射红外光，并控制对应的红外接收器接收。因此，可以对整个屏幕从至少两个不同的角度进行扫描，由于只需要处理所述至少两个所述红外接收器的红外光接收数据，因此处理速度比较快，对触摸物的触摸检测定位比较全面准确；而且通过上述控制方法获取的红外光接收数据，能够计算多个触摸物的位置坐标，实现多点触摸控制。

作为一个优选实施方式，所述红外线触摸系统的所述红外发射边框11包括分别设置与触摸显示屏四边、两两相邻的第一发射边框、第二发射边框、第三发射边框和第四发射边框。所述红外接收器12包括：位于所述第一发射边框和所述第二发射边框的夹角位置的第一接收器，位于所述第二发射边框和所述第三发射边框的夹角位置的第二接收器，位于所述第三发射边框和所述第四发射边框的夹角位置的第三接收器，以及，位于所述第四发射边框和所述第一发射边框的夹角位置的第四接收器。如图5所示。

则，在本实施方式中：

步骤S301和S302所述的控制红外发射边框依次发射红外光，并控制红外接收器接收红外光，获取红外光接收数据的步骤包括：

S401，所述控制器13控制所述第一发射边框和所述第二发射边框依次发射红外光，同时控制所述第三接收器接收红外光，获取第一组红外光接收数据；

S402，所述控制器13控制所述第二发射边框和所述第三发射边框依次发射红外光，同时控制所述第四接收器接收红外光，获取第二组红外光接收数据；

S403，所述控制器13控制所述第三发射边框和所述第四发射边框依次发射红外光，同时控制所述第一接收器接收红外光，获取第三组红外光接收数据；

S404，所述控制器13控制所述第四发射边框和所述第一发射边框依次发射红外光，同时控制所述第二接收器接收红外光，获取第四组红外光接收数据。

在本实施方式中，在获取各个红外接收器的红外光接收数据之后，进一步执行根据所述红外光接收数据判断是否有遮挡物的步骤。

当不存在触摸时，四组红外光接收数据中的所有数据均为“正常值”。当存在触摸时，各组红外光接收数据中将会出现“异常”数据，此异常标志着哪一个接收器或者发射器由于受到触摸物的遮挡，而接收/发射不到红外光，因此可以根据各组红外光接收数据判断是否有遮挡物。在本步骤中，可以根据预设的标准数据判断各组红外光接收数据是否“异常”。

步骤S303所述的计算相应的红外发射边框中的被遮挡发射器与对应的所述红外接收器的连线的步骤包括：

S601，根据所述第一组红外光接收数据，计算对应的红外发射边框中的被遮挡发射器与所述第三接收器的第一组连线；

S602，根据所述第二组红外光接收数据，计算对应的红外发射边框中的被遮挡发射器与所述第四接收器的第二组连线；

S603，根据所述第三组红外光接收数据，计算对应的红外发射边框中的被遮挡发射器与所述第一接收器的第三组连线；

S604，根据所述第四组红外光接收数据，计算对应的红外发射边框中的被遮挡发射器与所述第二接收器的第四组连线；

步骤S304定位触摸物的位置坐标的步骤包括：

计算不同组的四条连线的交点的位置坐标，并判断所述位置坐标为遮挡物的位置坐标。

通常情况下，只要有不同组的四条连线的交点，其余少于三条的不同组的连线的交点都判断为伪点。但当没有四条连线的交点，而只有三条或者两条连线的交点时，可能是部分红外发射器或者红外接收器顺坏，此时，可将这些三条或者两条连线的交点的位置坐标判断为遮挡物的位置坐标。

通过本发明的红外线触摸系统的控制方法，分别控制所述第一至第四红外发射边框中，两两相邻的两条依次发射红外光，并控制对应的红外接收器接收，因此，可以对整个屏幕从四个不同的角度进行全区域的扫描，对触摸物的触摸检测定位比较全面准确，通过上述控制方法获取的四组红外光接收数据，能够计算遮挡物的位置坐标，实现多点触摸控制。

以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种红外线触摸系统，其特征在于包括：

至少三个红外发射边框；

至少两个红外接收器，每一所述红外接收器分别设置在两个相邻的红外发射边框的夹角的对角位置，接收所述两个相邻的红外发射边框发出的红外光；

以及，分别连接各个所述红外线发射边框以及所述红外接收器的控制器；

所述控制器控制各个所述红外发射边框依次发射红外光，同时控制与发射红外光的所述红外发射边框对应的红外接收器依次接收红外光，并根据各个所述红外接收器的红外光接收数据，定位触摸物的位置坐标。

2.如权利要求1所述的红外线触摸系统，其特征在于，包括四个所述红外发射边框和三个所述红外接收器，所述四个红外发射边框分别设置在触摸显示屏的四边，所述三个红外接收器分别设置在所述触摸显示屏的三个角。

3.如权利要求1所述的红外线触摸系统，其特征在于，包括四个所述红外发射边框和四个所述红外接收器，所述四个红外发射边框分别设置在触摸显示屏的四边，所述四个红外接收器分别设置在所述触摸显示屏的四个角。

4.如权利要求1至3中任意一项所述的红外线触摸系统，其特征在于：还包括连接所述控制器，输出所述触摸物的位置坐标的输出电路。

5.如权利要求1至3中任意一项所述的红外线触摸系统，其特征在于：还包括过滤环境光干扰信号的滤波电路，所述滤波电路连接在所述红外接收器和所述控制器之间。

6.如权利要求1至3中任意一项所述的红外线触摸系统，其特征在于：所述红外接收器为接收角度不少于90度的广角度红外接收器。

7.如权利要求1至6中任意一项所述的红外线触摸系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

所述控制器逐次控制两个相邻的所述红外发射边框依次发射红外光，并控制与所述两个相邻的红外发射边框对应的红外接收器依次接收红外光；

所述控制器获取各个所述红外接收器的红外光接收数据，根据所述红外光接收数据计算相应的红外发射边框中的被遮挡发射器与对应的所述红外接收器的连线；

根据各个所述连线的交点，定位触摸物的位置坐标。

8.如权利要求7所述的红外线触摸系统的控制方法，其特征在于：

当所述红外线触摸系统包括两两相邻的第一发射边框、第二发射边框、第三发射边框和第四发射边框；所述红外接收器包括位于所述第一发射边框和所述第二发射边框的夹角位置的第一接收器，位于所述第二发射边框和所述第三发射边框的夹角位置的第二接收器，位于所述第三发射边框和所述第四发射边框的夹角位置的第三接收器，以及，位于所述第四发射边框和所述第一发射边框的夹角位置的第四接收器时，

所述控制器控制所述红外发射边框依次发射红外光，并控制对应的红外接收器接收红外光，获取红外光接收数据的步骤包括：

所述控制器控制所述第一发射边框和所述第二发射边框依次发射红外光，同时控制所述第三接收器接收红外光，获取第一组接收数据；

所述控制器控制所述第二发射边框和所述第三发射边框依次发射红外光，同时控制所述第四接收器接收红外光，获取第二组接收数据；

所述控制器控制所述第三发射边框和所述第四发射边框依次发射红外光，同时控制所述第一接收器接收红外光，获取第三组接收数据；

所述控制器控制所述第四发射边框和所述第一发射边框依次发射红外光，同时控制所述第二接收器接收红外光，获取第四组接收数据。

9.如权利要求8所述的红外线触摸系统的控制方法，其特征在于，根据所述红外光接收数据计算相应的红外发射边框中的被遮挡发射器与对应的所述红外接收器的连线的步骤包括：

根据所述第一组接收数据，计算所述第一发射边框和/或所述第二发射边框中的被遮挡发射器与所述第三接收器的第一组连线；

根据所述第二组接收数据，计算所述第二发射边框和/或所述第三发射边框中的被遮挡发射器与所述第四接收器的第二组连线；

根据所述第三组接收数据，计算所述第三发射边框和/或所述第四发射边框中的被遮挡发射器与所述第一接收器的第三组连线；

根据所述第四组接收数据，计算所述第四发射边框和/或所述第一发射边框中的被遮挡发射器与所述第二接收器的第四组连线；

10.如权利要求9所述的红外线触摸系统的控制方法，其特征在于，根据各个所述连线的交点，定位触摸物的位置坐标的步骤包括：

将不同组的四条所述连线的交点判断为触摸点，计算触摸点的位置坐标。

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