CN102722292A

CN102722292A - 基于振镜的多点触摸系统

Info

Publication number: CN102722292A
Application number: CN2012101800626A
Authority: CN
Inventors: 吕国强; 胡跃辉; 李小哲; 吴娟; 尹静; 施承佩
Original assignee: Hefei University of Technology
Current assignee: Hefei University of Technology
Priority date: 2012-06-01
Filing date: 2012-06-01
Publication date: 2012-10-10
Anticipated expiration: 2032-06-01
Also published as: CN102722292B

Abstract

本发明公开了一种基于振镜的多点触摸系统，包括有触摸面板，触摸面板上两个相邻的拐角位置有激光发射器，另外两个相邻的拐角位置有单面振镜，每个激光发射器出射光射向与其处于触摸面板上同一边沿上的单面振镜反射面，两激光发射器之间还设置有第三个激光发射器，两单面振镜之间还设置有多面振镜，第三个激光发射器的出射光射向多面振镜，除两单面振镜、多面振镜所在的触摸面板边沿外，触摸面板上还分别沿其他三个边沿布置有多个光敏接收管。本发明具有响应速度快的特点，适用于传统红外触摸屏的波长干扰较强的场合，有效的解决了红外触摸屏抗干扰能力弱的缺点。

Description

基于振镜的多点触摸系统

技术领域

本发明涉及触摸屏领域，具体为一种基于振镜的多点触摸系统。

背景技术

随着科技的发展，触摸屏也从传统的单点触摸向多点触摸发展，目前出现的多点触摸屏大多数为电容式触摸屏和基于计算机视觉的，这类触摸屏存在成本较高、抗干扰性较弱、寿命较高等缺点。红外触摸屏不但克服了上述缺点具有安装方便、使用寿命长、透光性高等优点，尤其是在大尺寸的应用上，更具有优势。现有的大尺寸红外触摸屏大多数是基于红外对管的，根据光路的阻断判断触摸发生的位置。为了避免“鬼点”的出现，有的在传统的x，y方向定位的基础上增加了z方向，即在原有的垂直方向的红外发射对管基础上增加了斜向的红外发射对管；有的假设在横轴上触摸手指较宽的，在纵轴也应比较宽；有的是分时处理的，假设两个触摸点不是同时发生触摸的，一个触摸点发生在另一个触摸点之前；还有一些是根据数据拟合的，假设触摸坐标是成一定曲线的。这些方法在一定程度上能够解决问题，但是都是在一定的假设下才成立，而增加Z轴的又会随着尺寸的增大，红外对管个数的增多而影响响应速度等缺点。除此之外，红外发射管的波长一般是940nm或者是850nm，在这两种红外光干扰较强的场合，红外接收管接收到的杂波就比较明显，严重干扰了触摸坐标的准确计算。

发明内容

本发明目的是提供一种基于振镜的多点触摸系统，以解决现有技术大尺寸红外触摸屏存在的响应速度慢，易受干扰的问题。。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种基于振镜的多点触摸系统，包括有矩形或方形的触摸面板，其特征在于：所述触摸面板上两个相邻的拐角位置分别设置有激光发射器，触摸面板上另外两个相邻的拐角位置分别设置有单面振镜，每个激光发射器出射光射向与其处于触摸面板上同一边沿上的单面振镜反射面，位于两激光发射器所在的触摸面板边沿上任意位置还设置有第三个激光发射器，位于两单面振镜所在的触摸面板边沿上任意位置还设置有多面振镜，第三个激光发射器的出射光射向多面振镜，除两单面振镜、多面振镜所在的触摸面板边沿外，触摸面板上还分别沿其他三个边沿布置有多个光敏接收管；触摸面板启动后，控制激光发射器有序发射单色光，通过调节单面振镜及多面振镜的输入电流改变单、多面振镜的偏转角度，使得单、多面振镜反射的单色光被布置在触摸面板三侧边沿上的光敏接收管接收，通过光敏接收管接收到的光通量判断触摸点的位置。

所述的一种基于振镜的多点触摸系统，其特征在于：根据不同工作环境下存在的干扰光线波长，选择不同出射光波长的激光发生器，三个激光发射器出射光波长一致，光敏接收管的响应波长与选用的激光发生器出射光波长一致。

所述的一种基于振镜的多点触摸系统，其特征在于：所述多面振镜采用两面振镜，第三个激光发射器处于触摸面板两拐角处激光发射器所在边沿中心，两面振镜处于触摸面板两拐角处单面振镜所在边沿中心，第三个激光发射器的出光口对准两面振镜的顶角。

所述的一种基于振镜的多点触摸系统，其特征在于：触摸面板启动后，控制激光发射器有序发光，每次只驱动一个激光发射器和与其处于触摸面板上同一边沿上的单面振镜工作，控制单面振镜的电流，使单面振镜偏转后反射的红外光线依次被光敏接收管接收；其中光敏接收管也是分时工作的，在理论上有光通过时才工作，以提高光敏接收管的寿命；通过两拐角处单面振镜的反射光线和两线交叉于一点的原理，即可得到单点触摸的坐标值和多点触摸时所有可能的触摸坐标；如果仅仅检测到一个触摸点则直接对触摸屏进行响应，如果有多个触摸点，则驱动第三个激光发射器和多面振镜工作，排除伪触摸点，实现真多点触摸。

本发明通过控制振镜的输入电流来改变振镜的角度，进而改变反射光的方向，与传统的红外发射管具有一定的上升时间比，具有响应速度快的特点。而激光发生器可以根据不同的环境要求发射各种波长的单色光，适用于传统红外触摸屏的波长干扰较强的场合，并且激光发射器的激光强度较大，有效的解决了红外触摸屏抗干扰能力弱的缺点。

附图说明

图1 是本发明的一种整体结构示意图及相应的光路示意图，其中：

图1(a)为整体结构示意图，图1（b）为系统光路示意图。

图2 是本发明触摸电路板两拐角处振镜极限转角与反射光路示意图。

图3 是本发明触摸电路板下侧中间多面振镜极限转角与反射光路示意图。

图4 是本发明触摸坐标定位原理图，其中：

图4（a）为两拐角处振镜反射光路定位坐标原理图，图4（b）为中央振镜反射光路定位坐标原理图。

具体实施方式

如图1（a）所示。在触摸电路板上侧的两拐角处安装激光发射器11，分别对应下侧相同拐角处的单面振镜12，即左上拐角处的激光发射器对准左下拐角的单面振镜，右上拐角的激光发射器对准右下拐角的单面振镜。将第三个激光发射器14安装在上侧中央位置，多面振镜15安装在下侧中央位置为例进行介绍。其中多面振镜15选用两个镜面互成一定角度的振镜，如图3所示，使激光发射器14对准多面振镜15的顶角，多面振镜15的两面的反射光线布满整个红外触摸屏。触摸面板的上侧与左右两侧分别布满光敏接收管13，光敏接收管13的响应波长与激光发射器11、14发射的单色波长一致。如图1（b）所示，激光发射器将单色光打在各自对应的振镜上，通过对振镜输入电流的控制来改变其角度，进而改变单色光的传播方向，使单色光布满整个触摸平面，通过采集光敏接收管的光通量判断触摸点的位置；其中实线的反射光线是由左下拐角处的单面振镜反射得到，虚线的反射光线是由右下拐角处的单面振镜反射得到，点画线的反射光线是由中间位置处的多面振镜反射得到。

如图2所示。驱动触摸面板上侧两拐角处的激光发射器，并控制下侧两拐角处单面振镜的输入电流，为了使单面振镜反射的光布满整个触摸平面，则所要求的单面振镜的极限转角

，反射的光路如图中所示；当有一个触摸点时，通过采集光敏接收管的光通量可精确得到触摸点的位置坐标；当检测到不只一个触摸点时，如图2所示，当AB、BC、CD、AD光路被阻挡后无法判断真正的触摸点是AC、BD、ABC、ACD、ABCD中的哪个组合，这时就需要驱动触摸面板另一个激光发射器与振镜工作。

如图3所示。当有多个点同时触摸时，就要驱动两拐角之外的多面振镜进行工作。如果这个多面振镜为平面振镜，那么要使反射光线布满整个触摸面板，那么多面振镜就需要旋转90°。为了减少多面振镜的旋转角度，降低振镜的制作难度，这里选择互成一定角度的两个镜面的振镜。考虑到两边的对称性，和尽量减少振镜的偏转角度，选择两个镜面互成90°。当改变多面振镜的输入电流时，左半面振镜偏转使激光光线向左发射，右半边的反射镜面使反射光线向右半边的光敏接收管射去。为了使经过多面振镜发射的单色光布满整个触摸面板，则振镜需转到极限位置b、c，极限转角

；

在触摸面板工作时首先分别驱动触摸电路板上侧拐角的两个激光发射器工作，发射一定波长的单色光，控制其对应的下侧拐角处两单面振镜的输入电流，使单面振镜反射的单色光的方向依次指向光敏接收管，被相对应的光敏接收管接收。

光敏接收管接收到的光强经过滤波、A/D转换器转换后进行坐标解算。当有触摸发生时，光敏接收管接收到的光强变弱，经A/D转换的数值较小，由此可得到相应的被遮挡的光敏接收管的坐标值（0,k_i），(u_i,0)，(m_i,0)，(a,n_i)，如图4（a）所示。根据现有触摸屏的特点，坐标原点选在触摸屏的左上角处，当右下角单面振镜反射的光被左侧光敏接收管接收，由几何关系可得到：

，被上侧光敏接收管接收，可得到

；当左下角单面振镜反射的光被上侧光敏接收管接收时，可得到

，被右侧光敏接收管接收时，可得到

，分别解方程组l₁p₁,，l₁p₂，l₂p₁，l₂p₂可得到多个触摸坐标值(x_i,y_i)。

若检测到只有一个触摸点时，由单面振镜的坐标解算可唯一确定触摸点的位置，对触摸屏进行响应；当检测到不只有一个触摸点时，可得到多组可能被触摸的(x_i,y_i)坐标值，如图4（b）所示，其中包括真实触摸点K₁、K₂、K₃，也包括一些伪触摸点，这时需要驱动触摸面板上侧中央的激光发射器并控制下侧中央振镜的输入电流。

在驱动多面振镜工作时，多面振镜反射的光可被未安装振镜的其余三侧的光敏接收管接收，通过对光敏接收管光通量的采集可得到多个位置坐标(0,z_i)，(z_i,0)，(a,z_i)，由几何关系可建立三个方程，分别将(0,z_i)，(x_i,y_i)中的x_i与z_i带入方程

，将(z′_i,0)，(x_i,y_i)中的x_i与z′_i带入方程

，将(a,z″_i)，(x_i,y_i)中的x_i与z′_i带入方程

，运算后的y_i若与检测到的y_i相同，则说明该点为真实触摸点，若不同，则说明该坐标值所对应的点为伪触摸点。

最后根据触摸屏与显示器分辨率的对应关系即可得到触摸坐标，实现对触摸屏的响应。

Claims

1.一种基于振镜的多点触摸系统，包括有矩形或方形的触摸面板，其特征在于：所述触摸面板上两个相邻的拐角位置分别设置有激光发射器，触摸面板上另外两个相邻的拐角位置分别设置有单面振镜，每个激光发射器出射光射向与其处于触摸面板上同一边沿上的单面振镜反射面，位于两激光发射器所在的触摸面板边沿上任意位置还设置有第三个激光发射器，位于两单面振镜所在的触摸面板边沿上任意位置还设置有多面振镜，第三个激光发射器的出射光射向多面振镜，除两单面振镜、多面振镜所在的触摸面板边沿外，触摸面板上还分别沿其他三个边沿布置有多个光敏接收管；触摸面板启动后，控制激光发射器有序发射单色光，通过调节单面振镜及多面振镜的输入电流改变单、多面振镜的偏转角度，使得单、多面振镜反射的单色光被布置在触摸面板三侧边沿上的光敏接收管接收，通过光敏接收管接收到的光通量判断触摸点的位置。

2.根据权利要求1所述的一种基于振镜的多点触摸系统，其特征在于：根据不同工作环境下存在的干扰光线波长，选择不同出射光波长的激光发生器，三个激光发射器出射光波长一致，光敏接收管的响应波长与选用的激光发生器出射光波长一致。

3.根据权利要求1所述的一种基于振镜的多点触摸系统，其特征在于：所述多面振镜采用两面振镜，第三个激光发射器处于触摸面板两拐角处激光发射器所在边沿中心，两面振镜处于触摸面板两拐角处单面振镜所在边沿中心，第三个激光发射器的出光口对准两面振镜的顶角。

4.根据权利要求1所述的一种基于振镜的多点触摸系统，其特征在于：触摸面板启动后，控制激光发射器有序发光，每次只驱动一个激光发射器和与其处于触摸面板上同一边沿上的单面振镜工作，控制单面振镜的电流，使单面振镜偏转后反射的红外光线依次被光敏接收管接收；其中光敏接收管也是分时工作的，在理论上有光通过时才工作，以提高光敏接收管的寿命；通过两拐角处单面振镜的反射光线和两线交叉于一点的原理，即可得到单点触摸的坐标值和多点触摸时所有可能的触摸坐标；如果仅仅检测到一个触摸点则直接对触摸屏进行响应，如果有多个触摸点，则驱动第三个激光发射器和多面振镜工作，排除伪触摸点，实现真多点触摸。