CN103064560A

CN103064560A - 一种多点触摸屏

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Publication number: CN103064560A
Application number: CN2013100154255A
Authority: CN
Inventors: 胡辉
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-01-15
Filing date: 2013-01-15
Publication date: 2013-04-24
Anticipated expiration: 2033-01-15
Also published as: CN103064560B

Abstract

本发明公开一种多点触摸屏，包括触摸感应面、光源、图像传感器和运算处理单元，所述光源为至少三个点光源，设置于触摸感应面的至少一侧，至少三个点光源被设置为依次分别点亮；每个点光源被点亮时，所述图像传感器被设置为采集所述点光源与触摸体形成的明暗图像信号；所述运算处理单元根据所述图像传感器采集到的结果，计算并输出触摸点位置信息。本发明的有益效果是：准确识别多个触摸点。通过图像传感器采集的至少三个明暗图像信号可精确识别多个触摸点，避免了将鬼点误识别为触摸点；设置一个或两个图像传感器，即可采集多个点光源与触摸体形成的明暗图像信号，从而识别多个触摸点，采用的点光源的数量也比现有的红外框触控结构使用的发光二极管少，器件成本低。

Description

一种多点触摸屏

技术领域

本发明涉及触控技术领域，具体地涉及一种多点触摸屏。

背景技术

现有触摸技术主要包括红外框式和光学式触控结构。红外框式触控结构由红外发光二极管与红外接收二极管组成。发光二极管发出的红外光，被触摸体阻挡，接收二极管便接收不到光信号，从而判断触摸体位置。红外框式触摸技术的缺点是：1.硬件复杂，需要将两种器件在触摸面四周密集排列，需要的元器件数量多；2.扫描方式复杂，早期的红外框触控结构采用纵横扫描方式，只能判断单点位置，改进的扫描方式采用一个发光管对应多个接收管，从而判断多个点位置，其信号传输通常使用并入串出，不仅多了并入串出芯片，而且控制软件复杂；3.对于不同尺寸的红外框触控结构，需要不同的硬件设计，尺寸越大，需要的元器件越多，硬件，软件，算法越复杂；4.精度低，发光管和接收管有一定的器件尺寸，器件之间的尺寸影响了触摸精度。目前最常见的光学式触控结构为如下模式，将2个线阵CMOS（Complementary Metal-OxideSemiconductor，金属氧化物半导体元件），置于触摸面一边的2个顶角处，其余三边采用线光源发出红外光，或者，在2个CMOS处放置光源，其余三边采用回归反射条，则其余三边发出光，在CMOS处感应到亮条，若有触摸体触摸，则触摸体阻挡了射到CMOS的光线，CMOS探测到暗区。通过2个CMOS信号，可判断出触摸体位置。光学式触摸技术的缺点是：无法准确识别多个触摸点，2个CMOS，只能判断一个触摸点，尽管依靠上一帧或前期的数据能判断出2个点，但是最多也只能判断出2个点；虽然可以通过增加CMOS数量，来达到判断更多的点，如采用4个CMOS，分别放在4个顶角的结构，但是器件成本高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多点触摸屏，实现准确识别多个触摸点，并且器件成本低。

为了实现上述目的，本发明提供了一种多点触摸屏，包括触摸感应面、光源、图像传感器和所述运算处理单元，其关键在于：所述光源为至少三个点光源，设置于所述触摸感应面的至少一侧，所述至少三个点光源被设置为依次分别点亮；每个点光源被点亮时，所述图像传感器被设置为采集所述点光源与触摸体形成的明暗图像信号；所述运算处理单元根据所述图像传感器采集到的结果，计算并输出触摸点位置信息。

较佳地，所述触摸感应面的至少一侧设置有成像屏，每个点光源被点亮时，所述成像屏对所述点光源发射的光进行漫反射，所述图像传感器被设置为采集漫反射形成的明暗图像信号。

较佳地，所述图像传感器可以采用面阵或线阵CCD（Charge Coupled Device，电荷耦合元件），面阵或线阵CMOS（Complementary Metal-Oxide Semiconductor，金属氧化物半导体元件）。所述面阵或线阵CCD，面阵或线阵CMOS设置于与所述触摸感应面平行的下平面，并设置有光学部件将所述明暗图像信号折射到所述下平面，由所述面阵或线阵CCD，面阵或线阵CMOS接收。所述光学部件为反射镜、折射镜等。

较佳地，当所述触摸感应面的四侧设置的成像屏均对所述至少三个点光源发射的光进行漫反射时，在所述触摸感应面的两个相对的顶角上或在所述两个相对的顶角各自相邻的侧边上设置两个所述图像传感器。也可以在所述触摸感应面的顶角或四侧设置两个以上的图像传感器。

较佳地，当所述触摸感应面只有一侧设置的成像屏不对所述至少三个点光源发射的光进行漫反射时，在该侧设置一个所述图像传感器。也可以在所述触摸感应面的该侧设置一个以上的图像传感器。

较佳地，所述图像传感器可以也可以采用CIS(Contact Image Sensor，接触式图像传感器)。所述CIS接触式图像传感器设置于所述触摸感应面的至少一侧，所述CIS接触式图像传感器被设置为接收所述点光源发射的光，并采集明暗图像信号。

进一步较佳地，在所述CIS接触式图像传感器前设置有可透射的漫反射层。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.准确识别多个触摸点。通过设置至少三个点光源，并且所述至少三个点光源被设置为依次分别点亮，每个点光源被点亮时，所述图像传感器均采集点光源与触摸体形成的明暗图像信号，通过采集的至少三个明暗图像信号可精确识别多个触摸点，避免了将鬼点误识别为触摸点；

2.器件成本低。设置一个或两个图像传感器，即可采集多个点光源与触摸体形成的明暗图像信号，从而识别多个触摸点，采用的点光源的数量也比现有的红外框触控结构使用的发光二极管数量少。

附图说明

图1是本发明中的采用两个点光源识别触摸点的触摸屏示意图；

图2是本发明中的采用三个点光源识别触摸点的多点触摸屏示意图；

图3是本发明的实施例1的多点触摸屏示意图；

图4、5是本发明的实施例2的多点触摸屏示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。

实施例1

本发明提供的多点触摸屏，包括触摸感应面1、光源3和图像传感器4，所述光源3为至少三个点光源31、32、33……3N，设置于所述触摸感应面1的至少一侧，所述至少三个点光源被设置为依次分别点亮；每个点光源被点亮时，所述图像传感器4被设置为采集所述点光源与触摸体形成的明暗图像信号。所述运算处理单元根据所述图像传感器采集到的结果，计算并输出触摸点位置信息。

在本实施例中，所述触摸感应面1是在LCD液晶面板前设置的透明平面，用于感应触摸操作，或直接利用液晶面板平面。所述触摸感应面1包括四个侧边11、12、13、14。

触摸体为任意可阻挡光传播的物体。

如图1、2所示，所述光源3之所以为至少三个点光源，是为了避免误将鬼点23、24识别为触摸点。

所述光源可以是普通可见光源，或红外光源。光源器件可以是发光二极管、LED、激光器等。为提高亮度，可以在光源前添加透镜或其他光学部件。为了识别触摸点，至少有三个点光源的光源照射区域均覆盖触摸点所在的触摸区域。光源的发射面通常为一定角度的锥体。可以采用锥体发光，但较好的效果是，发光面为扇形面，且扇形面平行于触摸面，并尽可能贴近触摸面，例如，采用一字激光器件达到发射的光平面为扇形平面的效果。

采用图像传感器采集所述点光源与触摸体形成的明暗图像信号，如CCD、CMOS，包括面阵或线阵CCD，面阵或线阵CMOS。

对于CCD或CMOS，光从光源发出，到达所述触摸感应面的侧边，CCD或CMOS是无法直接接收的，必须使用“成像屏”，其实就是漫反射层，例如在侧边放置纸张作为成像屏。每个点光源被点亮时，所述成像屏对所述点光源发射的光进行漫反射，图像传感器CCD或CMOS被设置为采集漫反射形成的明暗图像信号。

由于触摸体的遮挡，所述面阵或线阵CCD，面阵或线阵CMOS设置于与所述触摸感应面平行的下平面，并设置有光学部件将所述明暗图像信号折射到所述下平面，由所述面阵或线阵CCD，面阵或线阵CMOS接收。所述光学部件为反射镜、折射镜等。

所述运算处理单元根据所述图像传感器采集到的结果，计算并输出触摸点的坐标。运算处理单元可以是芯片和软件，也可以仅为软件。图像传感器采集的结果可以直接输出到上位机，然后在上位机上通过软件来计算，或者，将图像传感器的采集结果输出到一个集中控制器，然后在集中控制器中用软件计算，集中控制器把计算的结果以上位机能识别的方式，发送给上位机。上位机可以是电脑，也可以是安卓系统，或各种其他的系统。

所述运算处理单元的具体运行过程为：每个光源点亮时，根据光源的位置和明暗图像信号确定触摸点相对于光源的方位，多个方位叠加即能确定触摸点的坐标信息。运算处理单元，也可事先将图像传感器的采集结果收集起来，计算出触摸点的坐标信息，并把图像传感器的采集结果与坐标信息列成对应表，在此之后，只要根据图像传感器的采集结果，通过查表，找到对应的坐标信息，直接输出，从而获得较快的反应速度。

参考图3，在本发明的一个具体实施例中，所述光源为三个点光源31、32、33，设置于所述触摸感应面1的一侧11，在该侧11设置一个CCD或CMOS4。也可以在所述触摸感应面的该侧设置一个以上的图像传感器。此时，只有该侧设置的成像屏不对点光源发射的光进行漫反射。设置在该侧的CCD或CMOS采集其余三侧12、13、14漫反射形成的明暗图像信号。设置三个点光源的上述触控结构可准确识别两个触摸点，配置更多的点光源可识别更多的触摸点。比如，可设置更多的点光源识别五个触摸点，实现五个手指的触摸操作。

实施例2

本实施例与实施例1的不同仅在于，所述触摸感应面的四侧设置的成像屏均对所述点光源发射的光进行漫反射，如通过在所述触摸感应面的至少两侧设置至少三个点光源来实现，具体地，参考图4、5，比如所述触摸感应面的四侧均设置有点光源，每侧至少设置一个点光源。在这种情况下，如图4、5所示，在所述触摸感应面的两个相对的顶角上或在两个侧边上设置两个图像传感器CCD或CMOS41、42。设置在两个相对的顶角上的CCD或CMOS41、42采集所述顶角相对的两侧漫反射形成的明暗图像信号，如CCD或CMOS41采集触摸感应面的侧边12、13漫反射形成的明暗图像信号，CCD或CMOS42采集触摸感应面的侧边11、14漫反射形成的明暗图像信号；设置在两个侧边上的每个CCD或CMOS采集除所述CCD或CMOS所在的侧边以外的三个侧边漫反射形成的明暗图像信号，如CCD或CMOS41采集触摸感应面的侧边12、13、14漫反射形成的明暗图像信号，CCD或CMOS42采集触摸感应面的侧边11、13、14漫反射形成的明暗图像信号。也可以在所述触摸感应面的顶角或四侧设置两个以上的图像传感器。所设置图像传感器数量和位置，以能充分满足获取到各光源与触摸体所产生的明暗图像信号为依据。配置更多的点光源可识别更多的触摸点。比如，可设置更多的点光源识别五个触摸点，实现五个手指的触摸操作。

实施例3

在本实施例中，本发明提供的多点触摸屏，包括触摸感应面、光源和图像传感器，所述光源为至少三个点光源，设置于所述触摸感应面的至少一侧，所述至少三个点光源被设置为依次分别点亮；每个点光源被点亮时，所述图像传感器被设置为采集所述点光源与触摸体形成的明暗图像信号。

本实施例与实施例1、2的不同在于，采用CIS接触式图像传感器采集所述点光源与触摸体形成的明暗图像信号，还可以采用其他能接收光信号的图像传感器。

在本实施例中，采用CIS接触式图像传感器时，所述CIS接触式图像传感器设置于所述触摸感应面的可接收所述点光源发射的光的侧边，从而采集所述点光源与触摸体形成的明暗图像信号。

CIS主要使用在传真机、扫描仪上，使用时的常规组合结构包含光源，本发明中特指感光元件，也可将本发明所述光源与所述CIS接触式图像传感器组合成整体部件。

在CIS的原始架构中，采用的是柱状透镜，对于超过角度的斜向照射光无法接收，对于此类情况，可以采用在CIS接触式图像传感器前放置一个能透射的漫反射层解决。此时类似于，光源很远，照射到拍摄物体，拍摄物体透射光信号到CIS接触式图像传感器接收。

CIS，类似于CCD、CMOS，但是CCD、CMOS需要镜头成像，CIS不需要镜头。CIS贴近拍摄区域，接收发射光，根据光信号输出成像图像。CIS对光线照射信号做出响应，并输出。所以当光源在一侧，CIS在相对另一侧，CIS就能接收到对侧发射的光信号。CIS也可以看作是很长长度的线阵CCD或CMOS。

本发明的上述实施例提供的多点触摸屏工作过程为：依次分别点亮所述至少三个点光源，每个点光源被点亮时，所述图像传感器均采集所述点光源与触摸体形成的明暗图像信号，当同时有多个触摸体触摸时，通过采集的至少三个明暗图像信号、当前光源的位置，确定触摸体相对点光源的方位，从而获取多个触摸点的位置，避免了将鬼点误识别为触摸点，达到准确识别触摸点的效果。

以上所述是本发明的优选实施方式而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，还可以做出若干改进和变动，这些改进和变动也视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种多点触摸屏，包括触摸感应面、光源、图像传感器和运算处理单元，其特征在于：

所述光源为至少三个点光源，设置于所述触摸感应面的至少一侧，所述至少三个点光源被设置为依次分别点亮；每个点光源被点亮时，所述图像传感器被设置为采集所述点光源与触摸体形成的明暗图像信号；所述运算处理单元根据所述图像传感器采集到的结果，计算并输出触摸点位置信息。

2.如权利要求1所述的多点触摸屏，其特征在于：所述触摸感应面的至少一侧设置有成像屏，每个点光源被点亮时，所述成像屏对所述点光源发射的光进行漫反射，所述图像传感器被设置为采集漫反射形成的明暗图像信号。

3.如权利要求2所述的多点触摸屏，其特征在于：所述图像传感器为面阵或线阵CCD，面阵或线阵CMOS。

4.如权利要求3所述的多点触摸屏，其特征在于：所述面阵或线阵CCD，面阵或线阵CMOS设置于与所述触摸感应面平行的下平面，并设置有光学部件将所述明暗图像信号折射到所述下平面，由所述面阵或线阵CCD，面阵或线阵CMOS接收。

5.如权利要求1所述的多点触摸屏，其特征在于：所述图像传感器为CIS接触式图像传感器。

6.如权利要求5所述的多点触摸屏，其特征在于：所述CIS接触式图像传感器设置于所述触摸感应面的至少一侧，所述CIS接触式图像传感器被设置为接收所述点光源发射的光，并采集明暗图像信号。

7.如权利要求6所述的多点触摸屏，其特征在于：在所述CIS接触式图像传感器前设置有可透射的漫反射层。

8.如权利要求2至4中任一项所述的多点触摸屏，其特征在于：当所述触摸感应面的四侧设置的成像屏均对所述至少三个点光源发射的光进行漫反射时，在所述触摸感应面的两个相对的顶角上或在两个侧边上设置两个所述图像传感器。

9.如权利要求2至4中任一项所述的多点触摸屏，其特征在于：当所述触摸感应面只有一侧设置的成像屏不对所述至少三个点光源发射的光进行漫反射时，在该侧设置一个所述图像传感器。