CN102426500B

CN102426500B - 一种红外多点触摸系统

Info

Publication number: CN102426500B
Application number: CN201110362326.5A
Authority: CN
Inventors: 胡跃辉; 吴娟; 吕国强; 尹静
Original assignee: Hefei University of Technology
Current assignee: Hefei University of Technology
Priority date: 2011-11-16
Filing date: 2011-11-16
Publication date: 2014-01-01
Anticipated expiration: 2031-11-16
Also published as: CN102426500A

Abstract

本发明公开了一种红外多点触摸系统，包括触摸屏，触摸屏四边边缘中，两相邻的边缘处分别布置有多个红外发射二极管，另外两相邻的边缘处分别布置有多个红外接收二极管，每个红外发射二极管出光面前方分别设置有液晶光阀对，液晶光阀对由两个极性不同且开关互锁的液晶光阀构成，多个液晶光阀对中，在其中一种相同极性的液晶光阀前方还分别设置有光学透镜。本发明能够有效去除伪触摸点，可以解决多触摸点识别需要多次扫描次问题，而且具有响应快，无盲区等优点。

Description

一种红外多点触摸系统

技术领域

本发明涉及红外触摸屏领域，具体为一种红外多点触摸系统。

背景技术

红外触摸屏是一种自然的人机交互设备，以其自然性和方便性，正逐渐成为一种极富吸引力的全新多媒体交互设备。红外触摸屏具有高透光性、使用寿命长、不怕刮伤等特点，尤其在大尺寸显示方案中具有很高的性价比。早期红外触摸屏识别多个触摸点的方法有分时法和分区法两种。对于分时法，在总有两个手指同时触摸的情况下不能准确地进行判断；而对于分区法，当触摸坐标比较多时，就需要更多的分区，扫描次数也相应的增多，严重影响触摸屏的响应时间，限制了红外多点触摸的发展。专利号为CN200920079315.4的专利公开了一种横斜双层红外二极管排列的红外触摸屏，其双层红外二极管结构增加了触摸屏的厚度，并且需要排列的二极管个数过多，导致扫描周期过长，影响响应时间。专利号为CN201020256135.1的专利公开了一种单层红外二极管的多点触摸结构，它仅仅是在触摸屏的边角多加了几对红外二极管，存在触摸点识别盲区。

发明内容

本发明目的是提供一种红外多点触摸系统，以解决现有技术红外触摸屏对于多点触摸点需要多次扫描，且存在触摸点识别盲区的问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种红外多点触摸系统，包括触摸屏，其特征在于：触摸屏四边边缘中，两相邻的边缘处分别布置有多个红外发射二极管，另外两相邻的边缘处分别布置有多个红外接收二极管，触摸屏其中一个边缘处的红外发射二极管一一正对其对侧边缘处的红外接收二极管，每个红外发射二极管出光面前方分别设置有与红外发射二极管共中心轴的液晶光阀对，所述液晶光阀对由两个一字排列且横置在红外发射二极管出光面前方的液晶光阀构成，每个液晶光阀对中两个液晶光阀极性不同且开关互锁，多个红外发射二极管出光面前方的液晶光阀对中相同极性的液晶光阀所在位置分别对应，多个液晶光阀对中，在其中一种相同极性的液晶光阀前方还分别设置有光学透镜，而另外一种极性的液晶光阀前不放置光学透镜；当多个液晶光阀对中，前方未设有光学透镜的同极性的多个液晶光阀导通时，前方设有光学透镜的另一种极性的液晶光阀截止，每个红外发射二极管出射的激光穿过各自对应的前方未设有光学透镜的液晶光阀后入射至对侧正对位置的红外接收二极管，形成一个由红外光构成的红外光网格；当多个液晶光阀对中，前方设有光学透镜的同极性的多个液晶光阀导通时，前方未设有光学透镜的另一种极性的液晶光阀截止，每个红外发射二极管出射的激光穿过各自对应的前方设有光学透镜的液晶光阀，再穿过前方的光学透镜后入射至对侧正对位置同一侧错开一定距离的红外接收二极管，形成另一个由红外光构成的红外光网格。

所述的一种基于液晶光阀和光学透镜的红外触摸系统，其特征在于：所述红外发射二极管、红外接收二极管均为墓碑形的红外二极管。

所述的一种基于液晶光阀和光学透镜的红外触摸系统，其特征在于：每个红外发射二极管出光面前方的液晶光阀对中两个液晶光阀的宽度均小于红外发射二极管宽度一半。

所述的一种基于液晶光阀和光学透镜的红外触摸系统，其特征在于：光学透镜形状为柱状，且红外发射二极管位于光学透镜焦平面的下半轴。

所述一种基于液晶光阀和光学透镜的红外触摸系统，其特征在于：每八个液晶光阀对为一排，每个液晶光阀对包括两个极性互锁的液晶光阀，在不同的极性电压工作下，分别导通；排与排连接在一起，与红外发射对管的八个一组驱动相一致，以提高液晶光阀的重复利用性。

所述的一种基于液晶光阀和光学透镜的红外触摸系统，其特征在于：每个液晶光阀对中，两个液晶光阀连接处位于光学透镜、红外发射二极管的中心轴上，亦位于光学透镜焦平面主轴上，两个液晶光阀连接处用吸收发射光波长的材料遮挡。

本发明能够识别同时触摸的多个触摸点、对多用户同时触摸做出正确、快速的响应。能够有效去除伪触摸点，可以解决多触摸点识别需要多次扫描次问题，而且具有响应快，无盲区等优点。

附图说明

图1是本发明整体结构示意图。

图2是本发明的墓碑型红外二极管的示意图。

图3是本发明光学透镜的外形示意图。

图4 是本发明中光学透镜的传播光路图

图5是本发明光学透镜在焦平面上的斜向入射光情况下的仿真结果示意图。

图6是本发明液晶光阀的排列分布示意图。

图7是本发明中前方未设有光学透镜的液晶光阀开通时的光路传输图。

图8是本发明中前方设有光学透镜的液晶光阀开通时的光路传输图。

具体实施方式

如图1 所示。本发明包括布置在触摸屏两相邻边缘的红外发射二极管11，布置在触摸屏另外两相邻边缘的红外接收二极管13，每个红外发射二极管出光面前方分别设置有由两个不同极性开关互锁的液晶光阀构成的液晶光阀对，液晶光阀对由两个一字排列且横置在红外发射二极管出光面前方的液晶光阀12构成，多个液晶光阀对中，选择同极性的一个液晶光阀的前方分别设置光学透镜14。红外发射二极管与红外接收二极管分别在触摸屏上紧密排列，形成正交的红外网格。在红外发射二极管的前方放置有两个不同极性的液晶开关光阀12，在不同的时间控制红外光的导通与截止。选择同极性的一个液晶光阀的前方分别设置光学透镜14，使红外发射二极管处于光学透镜的焦平面的下半轴，令通过该极性的液晶光阀的红外光平行出射。

首先使多个液晶光阀对中，前方没有光学透镜的一组液晶光阀导通，使红外线被红外发射二极管对侧正对的红外接收二极管接收。如果经坐标解算只有一个触摸点，那么就对该触摸信息进行相应计算。如果检测到的触摸点多于一个，则使该组液晶光阀截止，另外一组液晶光阀导通，形成斜向的红外网格。根据这两种情况下所获得的触摸坐标，分析去除伪触摸点，实现真正的多点触摸。在大尺寸红外触摸屏下，需要的红外发射对管较多，使用该方法可以减少扫描时间，提高多点触摸的响应速度。

液晶光阀在无外加电压的情况下，液晶光阀内，膜间不能形成有规律的电场，液晶分子成无序状态，其有效折射率不与聚合物的折射率相匹配，入射光线被强烈反射。在施加外界电压的情况下，液晶微粒的光轴垂直于薄膜表面排列，即与电场的方向一致，微粒的寻常光折射率与聚合物的折射率基本匹配，构成了基本均匀的介质，所以入射光不会发生散射。本发明中每个红外发射二极管前方的两个液晶光阀处于不同的极性，在不同的时间分别导通，控制不同位置的光线通过。

如图2所示。墓碑型红外二极管的后方为长方体，前方为半球形的扁平二极管，它的宽度为3mm-5mm。

如图3所示。光学透镜它由许多结构和性能完全相同的小光学透镜单元平面线性排列而成，其中一面是平的，另一面则是周期性起伏变化的曲面。每个光学透镜单元在与排列方向相垂直的方向对光线不起汇聚作用，而在其排列方向上，每个光学透镜单元则相当于汇聚透镜，起聚光成像的作用。

如图4 所示。把通过液晶光阀的红外光看成是一个单元光，放置在光学透镜的焦平面上，即像处在焦平面上，可使得像平面上任意一点均可经柱透镜成为平行光束。如图所示，以O点为圆心，对于y=0点，其经柱镜折射后成为沿光轴oo’传播的光束。以光轴oo’为界，对于y大于0的点形成的细平行光束向下传输信息；y<0的点形成的细平行光束则向上传输信息，而细平行光束的宽度均为光学透镜单元的栅距p。其中平行光束偏离光轴yy的角度δ的计算公式如下，y为离原点纵轴的位置，r光栅板为曲率半径，n为光栅板的折射率：

Figure 2011103623265100002DEST_PATH_IMAGE002

如图5所示。该点光源位于焦平面主轴的上方，则其输出光线为向下偏转一定角度的平行光。

如图6所示。当八个共阳极的液晶光阀12和8个共阴极的液晶光阀61排列在一起，柱镜光栅14放置在某一极性液晶光阀的前方，与红外二极管的8个一组驱动相一致时，能够提高液晶光阀的可重复利用性，并且达到降低功耗的要求。

如图7所示。图7为前方无光学透镜的一组开关光阀导通时的光路传输图。根据红外发射、接收二极管的个数与触摸屏尺寸的对应关系，得到触摸点坐标。假设有两点触摸发生时，触摸信号可以组合得到四个点A(m,a),B(m,b),C(n,a),

D(n,b)；

如图8所示。图8是前方设有光学透镜的一组液晶光阀导通时的光路传输图。它形成了与水平轴有一定倾斜度的光路。当图7所示检测到A、B、C、D四点触摸坐标时，图8中可见阻挡了不同光路的光线，经坐标解算可以得到A,D,E,F四个点，其中两个与图7中的坐标相同，而另外两个不同。根据两组坐标的分析，可以排除伪触摸点，通过普通的触摸手势识别对控制界面进行多点触摸响应。

本发明工作流程如下：

a、逐个驱动红外发射二极管，并分别使前方没有光学透镜的液晶光阀导通，红外光通过该液晶光阀，另外一组液晶光阀截止。也即，分时控制红外发射二极管前方同极性的一组液晶光阀导通与截止。

b、前方无光学透镜的液晶光阀导通时，每个红外发射二极管所发射的红外光被其对侧正对的唯一的红外接收二极管接收。

c、根据红外接收二极管得到的红外信号，经坐标解算得到触摸坐标。

d、如果触摸坐标有且仅有一个，那么就可判断为单点触摸。

e、如果检测得到多个触摸点，则导通前方设有光学透镜的液晶光阀，使红外光向一定偏移角度的方向发射，被每个红外发射二极管对侧正对位置同一侧偏移一定角度的红外接收二极管接收。分析第一组和第二组的触摸坐标的组合，去除伪触摸点，得出真正触摸的点。

d、由上述得到的触摸点，根据手势识别，判断出多点触摸手势，实现对用户的手势响应，对触摸界面进行多点控制。

Claims

1.一种红外多点触摸系统，包括触摸屏，其特征在于：触摸屏四边边缘中，两相邻的边缘处分别布置有多个红外发射二极管，另外两相邻的边缘处分别布置有多个红外接收二极管，触摸屏其中一个边缘处的红外发射二极管一一正对其对侧边缘处的红外接收二极管，每个红外发射二极管出光面前方分别设置有与红外发射二极管共中心轴的液晶光阀对，所述液晶光阀对由两个一字排列且横置在红外发射二极管出光面前方的液晶光阀构成，每个液晶光阀对中两个液晶光阀极性不同且开关互锁，多个红外发射二极管出光面前方的液晶光阀对中相同极性的液晶光阀所在位置分别对应，多个液晶光阀对中，在其中一种相同极性的液晶光阀前方还分别设置有光学透镜，而另外一种极性的液晶光阀前未放置光学透镜；在多个液晶光阀对中，前方未设有光学透镜的同极性的多个液晶光阀导通时，前方设有光学透镜的另一种极性的液晶光阀截止，每个红外发射二极管出射的激光穿过各自对应的前方未设有光学透镜的液晶光阀后入射至对侧正对位置的红外接收二极管，形成一个由红外光构成的红外光网格；当多个液晶光阀对中，前方设有光学透镜的同极性的多个液晶光阀导通时，前方未设有光学透镜的另一种极性的液晶光阀截止，每个红外发射二极管出射的激光穿过各自对应的前方设有光学透镜的液晶光阀，再穿过前方的光学透镜后入射至对侧正对位置同一侧错开一定距离的红外接收二极管，形成另一个由红外光构成的红外光网格；其中，红外发射二极管、红外接收二极管均为墓碑形的红外二极管；每个红外发射二极管出光面前方的液晶光阀对中两个液晶光阀的宽度均小于红外发射二极管宽度一半；光学透镜形状为柱状，且红外发射二极管位于光学透镜焦平面的下半轴；每八个液晶光阀对为一排，每个液晶光阀对包括两个极性互锁的液晶光阀，在不同的极性电压工作下，分别导通；排与排连接在一起，与红外发射对管的八个一组驱动相一致，以提高液晶光阀的重复利用性。