CN102778978A - 基于红外光识别的触摸系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出基于红外光识别的触摸系统，第一部分红外发射器、第二部分红外发射器分别设置在触摸屏外的相邻两条边框上；在触摸屏外，第一部分反射镜设置在第一部分红外发射器的信号发射方向上，第二部分反射镜设置在第二部分红外发射器的信号发射方向上，第三部分反射镜与第一部分反射镜对称设置，第四部分反射镜与第二部分反射镜对称设置；第一部分红外摄像头设置在第三部分反射镜的反射方向上，第二部分红外摄像头设置在第四部分反射镜的反射方向上；控制器控制红外发射器发射红外光，控制红外摄像头拍摄红外光；根据红外摄像头拍摄的红外光确定触摸点位置。可以减少红外管的数量、减少触摸系统占用的空间，降低成本，提高触摸系统的分辨率。

Description

基于红外光识别的触摸系统

技术领域

本发明涉及触摸屏领域，特别是涉及基于红外光识别的触摸系统。

背景技术

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。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点，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。

现有的红外光识别的触摸系统，是通过一圈成对的红外发射、红外接收器件，检测两管中间是否有遮挡物遮挡光线，依此来识别触摸位置。

现有的红外光识别的触摸系统有如下不足：需要使用大量的红外发射器和红外接收器，导致电路复杂，成本高；电路板及红外器件占用较多的空间，外观结构较大；分辨率低。

发明内容

本发明的目的在于提出基于红外光识别的触摸系统，可以减少触摸系统中红外管的数量、减少电路板数量，减少触摸系统占用的空间，降低成本，提高触摸系统的分辨率。

为达到上述目的采用的技术方案是：

基于红外光识别的触摸系统，包括：第一部分红外发射器、第二部分红外发射器、第一部分反射镜、第二部分反射镜、第三部分反射镜、第四部分反射镜、第一部分红外摄像头、第二部分红摄像头以及控制器；

其中，所述第一部分红外发射器、所述第二部分红外发射器分别设置在触摸屏外的相邻两条边框上；所述第一部分红外发射器向触摸屏的其中一个角度发射红外光，所述第二部分发射器向另一角度发射红外光；

在所述触摸屏外，所述第一部分反射镜设置在所述第一部分红外发射器的信号发射方向上，所述第二部分反射镜设置在所述第二部分红外发射器的信号发射方向上，所述第三部分反射镜与所述第一部分反射镜相对于所述触摸屏对称设置，所述第四部分反射镜与所述第二部分反射镜相对于所述触摸屏对称设置；各部分反射镜中，反射镜的空间位置依次错开；

在所述触摸屏外，所述第一部分红外摄像头设置在所述第三部分反射镜的反射方向上，所述第二部分红外摄像头设置在所述第四部分反射镜的反射方向上；

所述控制器控制所述第一部分红外发射器、所述第二部分红外发射器发射红外光，同时控制所述第一部分红外摄像头拍摄所述第三部分反射镜反射的、所述第一部分红外发射器发射的红外光；以及控制所述第二部分红外摄像头拍摄所述第四部分反射镜镜反射的、所述第二部分红外发射器发射的红外光；以及根据所述第一部分红外摄像头和所述第二红外摄像头拍摄的红外光确定触摸点位置。

本发明方法中，通过在2个不同的角度上发射红外光，在触摸屏外，红外光的发射方向上设置反射镜，各反射镜的空间位置相互错开，以便让各个反射镜都能接收到发射或者反射的红外光；反射镜相对于触摸屏对称设置，使得红外光贯穿触摸屏，并且便于将贯穿触摸屏的红外光无重叠的反射到红外摄像头的拍摄区域；通过在不同红外光发射方向上，设置的反射镜的反射，形成有交叉的红外光贯穿触摸屏；然后反射镜将经过触摸屏的红外光，反射到红外摄像头的拍摄区域；这样控制器通过对比前后拍摄的图像数据，即可识别是否存在触摸以及存在触摸时触摸点的具体位置；可以减少触摸系统中红外管的数量、减少电路板数量，减少触摸系统占用的空间，降低成本，提高触摸系统的分辨率。

附图说明

图1为本发明的提出的触摸系统的一个结构示意图；

图2为本发明的提出的触摸系统的另一个结构示意图；

图3为本发明的提出的触摸系统的另一个结构示意图；

图4为本发明的提出的触摸系统的另一个结构示意图；

图5为本发明中利用红外摄像头拍摄的图像进行分析触摸点的一个示意图。

具体实施方式

为便于理解本发明，下面将结合附图进行阐述。

本发明提出基于红外光识别的触摸系统，请参考图1，包括：第一部分红外发射器101、第二部分红外发射器102、第一部分反射镜103、第二部分反射镜104、第三部分反射镜105、第四部分反射镜106、第一部分红外摄像头108、第二部分红摄像头107以及控制器110；

其中，第一部分红外发射器101、第二部分红外发射器102分别设置在触摸屏109外的相邻两条边框上；第一部分红外发射器101向触摸屏109的其中一个角度发射红外光，第二部分发射器102向触摸屏109的另一角度发射红外光；

在触摸屏109外，第一部分反射镜103设置在第一部分红外发射器101的信号发射方向上，第二部分反射镜104设置在第二部分红外发射器102的信号发射方向上，第三部分反射镜105与第一部分反射镜103相对于触摸屏109对称设置，第四部分反射镜106与第二部分反射镜104相对于触摸屏109设置；各部分反射镜中，反射镜的空间位置依次错开；

如图1所示，第一部分反射镜103的第一个反射镜至最后一个反射镜之间，依次错开一定的空间位置，第二部分反射镜104的第一个反射镜至最后一个反射镜之间，依次错开一定的空间位置；第三部分反射镜105的第一个反射镜至最后一个反射镜之间，依次错开一定的空间位置；第四部分反射镜106的第一个反射镜至最后一个反射镜之间，依次错开一定的空间位置；第三部分反射镜105的第一个反射镜，与第一部分反射镜103的第一个反射镜相对于触摸屏109对称；第三部分反射镜105的第二个反射镜，与第一部分反射镜103的第二个反射镜相对于触摸屏109对称，……

第二部分反射镜104的第一个反射镜，与第四部分反射镜106的第一个反射镜相对于触摸屏109对称；第二部分反射镜104的第二个反射镜，与第四部分反射镜106的第二个反射镜相对于触摸屏109对称，……

在触摸屏109外，第一部分红外摄像头108设置在第三部分反射镜105的反射方向上，第二部分红外摄像头107设置在第四部分反射镜106的反射方向上；

控制器110控制第一部分红外发射器101、第二部分红外发射器102发射红外光，同时控制第一部分红外摄像头108拍摄第三部分反射镜105反射的、第一部分红外发射器101发射的红外光；以及控制第二部分红外摄像头107拍摄第四部分反射镜106反射的、第二部分红外发射器102发射的红外光；以及根据第一部分红外摄像头108和第二红外摄像头拍摄107的红外光确定触摸点位置。

本发明方法中，通过在2个不同的角度上发射红外光，在触摸屏外，红外光的发射方向上设置反射镜，各反射镜的空间位置相互错开，以便让各个反射镜都能接收到发射或者反射的红外光；反射镜相对于触摸屏对称设置，使得红外光贯穿触摸屏，并且便于将贯穿触摸屏的红外光无重叠的反射到红外摄像头的拍摄区域；通过在不同红外光发射方向上，设置的反射镜的反射，形成有交叉的红外光贯穿触摸屏；然后反射镜将经过触摸屏的红外光，反射到红外摄像头的拍摄区域；这样控制器通过对比前后拍摄的图像数据，即可识别是否存在触摸以及存在触摸时触摸点的具体位置；可以减少触摸系统中红外管的数量、减少电路板数量，减少触摸系统占用的空间，降低成本，提高触摸系统的分辨率。

如图1，第一部分反射镜103中，从第一个反射镜到最后一个反射镜，按照预定的第一间隔依次错开设置；第三部分反射镜105中，从第一个反射镜到最后一个反射镜，按照预定的第一间隔依次错开设置；第三部分反射镜105中，从第一反射镜到最后一个反射镜，逐个接收第一部分反射镜103中第一个反射镜到最后一个反射镜反射的红外光；

第二部分反射镜104中，从第一个反射镜到最后一个反射镜，按照预定的第二间隔依次错开设置；第四部分反射镜106中，从第一个反射镜到最后一个反射镜，按照预定的第二间隔依次错开设置；第四部分反射镜106中，从第一反射镜到最后一个反射镜，逐个接收第二部分反射镜104中第一个反射镜到最后一个反射镜反射的红外光。其中，预定的第一间隔、预定的第二间隔可根据触摸系统的分辨率进行设置。

在其中一个实施方式中，请参考图2，在触摸系统中，设置一个红外摄像头为第一部分红外摄像头，以及设置另一个红外接收器为第二部分红外摄像头。第一部分红外发射器101由多个红外发射器集成；第二部分红外发射器102由多个红外发射器集成；第一部分红外发射器101和第二部分红外发射器102发散发射红外光，在第一部分红外发射器101的红外光发射方向上，第一部分反射镜103中，各个反射镜依次交错设置，以使各个反射镜都能接收到第一部分红外发射器101发射的红外光；与第一部分反射镜103对称设置的第三部分反射镜105中，各个反射镜依次交错设置，以使各个反射镜都能接收到第一部分反射镜103反射的红外光；

在第二部分红外发射器102的红外光发射方向上，第二部分反射镜104中各个反射镜依次交错设置，以使各个反射镜都能接收到第二部分红外发射器102发射的红外光；与第二部分反射镜104对称设置的第四部分反射镜106中，各个反射镜依次交错设置，以使各个反射镜都能接收到第二部分反射镜104反射的红外光；

根据红外发射器发射的红外光、红外摄像头的位置来进行各反射镜的镜面设置；反射镜的镜面角度设置灵活，并不限于某种特定方式，只要满足以下条件即可：使得第一部分反射镜103能够接收第一部分红外发射器101的发射光，第一部分反射镜103反射至第三部分反射镜105红外光能够贯穿触摸屏；使得第三部分反射镜105反射来自第一部分反射镜103的光，能进入第一部分红外摄像头108；

使得第二部分反射镜104能够接收第二部分红外发射器102的发射光，第二部分反射镜104反射至第四部分反射镜106红外光能够贯穿触摸屏；使得第四部分反射镜106反射来自第二部分反射镜104的光，能进入第二部分红外摄像头107；

第一部分反射镜103反射至第三部分反射镜105红外光，第二部分反射镜104反射至第四部分反射镜106红外光，在触摸屏中光线交叉。

采用图2实施方式，使得本发明提出的触摸系统结构更加精简，成本得到进一步的缩减。

在其中一个实施方式中，请参考图3，第一部分红外发射器101在水平方向上发射红外光，第二部分红外发射器102在竖直方向上发射红外光；

第一部分反射镜103与竖直方向的夹角，与第三部分反射镜105与竖直方向的夹角相等；第二部分反射镜104与水平方向的夹角，与第四部分反射106镜与水平方向的夹角相等。可以将第一部分反射镜103与竖直方向的夹角、第三部分反射镜105与竖直方向的夹角、第二部分反射镜104与水平方向的夹角和第四部分反射106镜与水平方向的夹角都设置45°；这样方便触摸屏系统的整体布局；

由此，通过反射镜的反射光在贯穿触摸屏109时，在触摸屏109中形成横竖交错的网格状光路；

在触摸系统中增加了图像处理电路111，可以消除环境光的干扰影响，图像处理电路111连接在第一部分红外摄像头108和控制器110之间，以及连接在第二部分红外摄像头107和控制器110之间。该触摸系统还包括：连接控制器110、输出触摸点的位置坐标的输出电路112。

利用本实施方式可以更加精确地识别触摸点。

在本发明提出的触摸系统中，第一部分反射镜的数目、第二部分反射镜的数目、第三部分反射镜的数目以及第四部分反射镜的数目，随着触摸屏分辨率的增加而增加。

本发明提出的触摸系统，其控制方法是：

控制器110控制第一部分红外发射器101、第二部分红外发射器102发射红外光；

控制第一部分红外摄像头108拍摄经过第一部分反射镜103和第三部分反射镜105反射的、第一部分红外发射器101发射的红外光；

以及控制第二部分红外摄像头107拍摄经过第二部分反射镜104和第四部分反射镜106反射的、第二部分红外发射器102发射的红外光；

根据第一部分红外摄像头108拍摄的数据，判断是否存在红外光被遮挡；根据第二部分红外摄像头拍摄107的数据，判断是否存在红外光被遮挡；若两个判断都为是，则根据红外光被遮挡位置确定触摸点位置；若两个判断不全为是，则判定无触摸点。

下面介绍利用本发明提出的触摸系统识别触摸点的一个具体例子，请参考图4，触摸点113出现在如图所示位置，则第一部分反射镜103中的第5个反射镜反射给第三部分反射镜105的第5个反射镜的光线被阻挡；第二部分反射镜104中的第3个反射镜反射给第四部分反射镜106的第3个反射镜的光线被阻挡；这样被第一部分红外摄像头108和第二部分摄像头107拍摄后，得到如图5所示的效果图，分析效果图，即可得到触摸点位置。

本发明方法不限于平行四边形触摸屏，还可以为圆形、椭圆形，或者不规则的触摸屏。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.基于红外光识别的触摸系统，其特征在于，包括：第一部分红外发射器、第二部分红外发射器、第一部分反射镜、第二部分反射镜、第三部分反射镜、第四部分反射镜、第一部分红外摄像头、第二部分红摄像头以及控制器；

其中，所述第一部分红外发射器、所述第二部分红外发射器分别设置在触摸屏外的相邻两条边框上；所述第一部分红外发射器向所述触摸屏的其中一个角度发射红外光，所述第二部分发射器向另一角度发射红外光；

在所述触摸屏外，所述第一部分反射镜设置在所述第一部分红外发射器的信号发射方向上，所述第二部分反射镜设置在所述第二部分红外发射器的信号发射方向上，所述第三部分反射镜与所述第一部分反射镜相对于所述触摸屏对称设置，所述第四部分反射镜与所述第二部分反射镜相对于所述触摸屏对称设置；各部分反射镜中，反射镜的空间位置依次错开；

在所述触摸屏外，所述第一部分红外摄像头设置在所述第三部分反射镜的反射方向上，所述第二部分红外摄像头设置在所述第四部分反射镜的反射方向上；

所述控制器控制所述第一部分红外发射器、所述第二部分红外发射器发射红外光，同时控制所述第一部分红外摄像头拍摄所述第三部分反射镜反射的、所述第一部分红外发射器发射的红外光；以及控制所述第二部分红外摄像头拍摄所述第四部分反射镜反射的、所述第二部分红外发射器发射的红外光；以及根据所述第一部分红外摄像头和所述第二红外摄像头拍摄的红外光确定触摸点位置。

2.根据权利要求1所述的基于红外光识别的触摸系统，其特征在于，

所述第一部分红外发射器在水平方向上发射红外光，所述第二部分红外发射器在竖直方向上发射红外光；

所述第一部分反射镜与竖直方向的夹角，与所述第三部分反射镜与竖直方向的夹角相等；

所述第二部分反射镜与水平方向的夹角，与所述第四部分反射镜与水平方向的夹角相等。

3.根据权利要求1所述的基于红外光识别的触摸系统，其特征在于，

所述第一部分红外发射器由多个红外发射器集成；所述第二部分红外发射器由多个红外发射器集成；

设置一个红外摄像头为所述第一部分红外摄像头，以及设置另一个红外接收器为所述第二部分红外摄像头。

4.根据权利要求1所述的基于红外光识别的触摸系统，其特征在于，

所述第一部分反射镜的数目、所述第二部分反射镜的数目、所述第三部分反射镜的数目以及所述第四部分反射镜的数目，随着所述触摸屏分辨率的增加而增加。

5.根据权利要求1所述的基于红外光识别的触摸系统，其特征在于，

所述第一部分反射镜中，从第一个反射镜到最后一个反射镜，按照预定的第一间隔依次错开设置；所述第三部分反射镜中，从第一个反射镜到最后一个反射镜，按照预定的第一间隔依次错开设置；所述第三部分反射镜中，从第一反射镜到最后一个反射镜，逐个接收所述第一部分反射镜中第一个反射镜到最后一个反射镜反射的红外光；

所述第二部分反射镜中，从第一个反射镜到最后一个反射镜，按照预定的第二间隔依次错开设置；所述第四部分反射镜中，从第一个反射镜到最后一个反射镜，按照预定的第二间隔依次错开设置；所述第四部分反射镜中，从第一反射镜到最后一个反射镜，逐个接收所述第二部分反射镜中第一个反射镜到最后一个反射镜反射的红外光。

6.根据权利要求1所述的基于红外光识别的触摸系统，其特征在于，

所述根据所述第一部分红外摄像头和所述第二红外摄像头拍摄的红外光确定触摸点位置的步骤具体为：

根据所述第一部分红外摄像头拍摄的数据，判断是否存在红外光被遮挡；

根据所述第二部分红外摄像头拍摄的数据，判断是否存在红外光被遮挡；

若两个判断都为是，则根据红外光被遮挡位置确定触摸点位置；若两个判断不全为是，则判定无触摸点。

7.根据权利要求2所述的基于红外光识别的触摸系统，其特征在于，

所述第一部分反射镜与竖直方向的夹角，与所述第三部分反射镜与竖直方向的夹角、所述第二部分反射镜与水平方向的夹角，以及所述第四部分反射镜与水平方向的夹角都设置为45°。

8.根据权利要求1至7中任意一项所述的基于红外光识别的触摸系统，其特征在于，所述基于红外光识别的触摸系统还包括：消除环境光的干扰影响的图像处理电路；其中，所述图像处理电路连接在所述第一部分红外摄像头和所述控制器之间，以及连接在所述第二部分红外摄像头和所述控制器之间。

9.根据权利要求1至7中任意一项所述的基于红外光识别的触摸系统，其特征在于，所述基于红外光识别的触摸系统还包括：输出所述触摸点的位置坐标的输出电路，所述输出电路连接所述控制器。

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