CN103970358A - 用于多点红外触摸屏的光路系统和扫描检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于多点红外触摸屏的光路系统，尤其是可以识别4个以上触摸点的光路系统。本发明的接收点分为M个接收组，其中M≥N＋1，N≥4是要识别的触摸点数；第一至第四组接收点安装在触摸屏的4个顶角，其余每组内包含有2～4个接收点，安装在边框上，分别都与对应的发射点所构成多个覆盖整个触摸区域的扫描层。本发明给出了能识别触摸点的数量与构成光路的各组接收点之间的关系和具体结构，提供了触摸屏光路设计的基本方案。本发明的光路系统具有扫描线交织密度大、接收元件的数量少、暴露面积小的特点，在能够完全检测多个触摸点的同时，还具有能够降低设计和生产成本、缩短触摸屏的响应时间、提升抗光电抗干扰能力等优点。

Description

用于多点红外触摸屏的光路系统和扫描检测方法

技术领域

本发明涉及人机交互技术领域，尤其涉及一种用于可以识别多个触摸点尤其是4个以上触摸点的红外触摸屏的光路系统以及收发红外信号的方法。

背景技术

目前各种包含有计算机或微处理器的电子装置、设备正加速朝结合触控技术发展。随着科技的进步，红外触摸屏技术也经历了从单点向多点逐步升级和发展的过程。在这个过程中，出现了很多种能够识别一个以上触摸点的光路结构方案。

以号码为200710100010.2、200710117751.1和200710031082.6、200810025705.3、200810044631.8、200910058459.6、201010224550.3、200820042636.2、200710021686.X、200910039047.8、200920079315.4、201010270368.1、200710029363.8、200810065714.5、200910038494.1、200910038490.3、200910040011.1为代表的中国专利或专利申请，给出了很多种不同的技术方案来实现多点触摸，全部或部分解决了多点识别的问题。总结这些技术方案，可以归结为以下几个基本方案：第一种，在触摸表面（区域）的四个边缘排布了若干对红外发射和红外接收对管，采用同轴/离轴多重扫描的方式，通过附加的斜向扫描方式，形成多个触摸点的第二套坐标集合，再与原来正交扫描的坐标值集合求解交集，从而剔除伪触摸点。第二种，增加更多的硬件结构，如一套发射单元对应两套不同的接收单元，构成同时扫描的同轴/离轴扫描系统，实现第一种方式的坐标值集合交集计算方案。有的还包括扩展发射元件发射角或接收元件接收角的光学透镜。第三种，在触摸屏的一个或者两个顶角增加摄像头，利用摄像头拍摄的图像得到触摸点另一组坐标值集合，再与红外矩阵所得到的坐标值集合进行运算，得到触摸点的真实坐标；或者增加与触摸屏表面所在的X、Y方向成一定角度甚至垂直的第三方向的红外光源的方式，实现对多触摸点的检测。

虽然这些技术方案在实用中能取得一定的技术效果，但是依旧存在各种问题，除部分技术方案不完整，只能实现局部的多点触摸检测，以及增加另外的一套红外发射或者接收元件，增加产品硬成本外，还有两个比较突出的问题。首先，这些方案都没有给出扫描光线的方向或数量与可分辨的触摸点之间的关系，设计者只能设置较大的离轴扫描的范围以保证多个触摸点都能被侦测到，经常导致光路和电路设计很复杂，既超过了实际的需要，又增加了设计、调试和生产的难度而造成浪费；其次，同轴/离轴多重扫描的技术方案，存在扫描周期过长或者数据处理程序复杂的问题，或者需要使用高性能处理器而增加产品成本，或者使用低成本处理器但降低了触摸屏的响应速度，或者将数据上传到上位机上进行运算而不能实现免驱设计，同时占用很多上位机的资源。

号码为200910109665.5①、201110051012.3②、201110304458.2③的中国专利申请公开了三种几乎全部使用斜向扫描的红外触摸屏的光路系统。①号申请的基本结构是在触摸区域的三个或四个顶角安装红外发射元件、四个边缘安装红外接收元件阵列，目的是实现对多个触摸点的检测。但是这个方案依旧存在以下三个缺陷： 第一，存在原理上的缺陷。即便在四个顶角各安装一个或一组发射点这样最理想的情况下，在触摸屏内的大部分区域会存在4条不同方向的扫描光线，理论上在大部分区域能实现对3个触摸点的识别，但无法保证识别原申请文件所宣称的6个触摸点。图1给出了一种几率很大的情况就可说明这个问题——第四个触摸点D位于前三个触摸点A、B、C的阴影之中，只能阻挡接收元件组101所应该接收的光线（图中带箭头的粗虚线），没有第二条光线被阻挡而无法被检测定位。另一种情况是在中心区域，四条扫描光线接近两两平行于触摸屏的两条对角线，见图1，这时理论上只能识别一个触摸点，如果存在两个触摸点E、F，则会形成两个和真实触摸点形状、面积均相近的伪触摸点（俗称鬼点）G、H，增加了后期软件去除鬼点的难度。

第二，这个技术方案对红外发射元件和接收元件的规格要求很高，会增加产品的成本。因为安装在顶角的发射元件在在每个扫描周期内有1/4～1/2的时间在工作，不像对管正交扫描模式下发射管在每个扫描周期内只被选通一次，并且要求其有效发射角度不小于90度，因此为了使检测信号的达到一定强度以保证一定的信噪比、可靠地检测到触摸物，只能使用以下两个方式：其一，加大红外发射元件的发射功率，即增加其工作电流。众所周知，红外发射一般为红外发射二级管，其工作寿命随工作电流的增加会迅速缩短，因此必须使用大功率、大尺寸的红外发射管，既增加了成本又会限制红外触摸屏边框尺寸的小型化。其二，增加红外接收元件的检测灵敏度，也就是增加接收管芯片的面积。而增加芯片的面积，必然伴随元器件成本的上升，而这个方案中使用了大量的红外接收管，所以会对产品的成本影响很大。在大发射角度的情况下，红外信号的强度基本上与距离的平方成反比，因此尺寸越大的触摸屏越需要更强的发射信号或者更高的检测灵敏度，对成本的影响越严重。

第三，大量的接收管将会增加产品抗干扰性的设计和制造难度。在触摸屏尺寸较小时，可以使用光电三极管作为接收元件，但是红外三极管虽然抗电磁干扰的能力较好，但抗环境光的干扰能力却很差，四周都安装接收管，暴露面积大，抗光措施不容易实施，因此很容易在灯光或日光的照射下发生饱和现象而失去对小信号的检测能力。在触摸屏尺寸较大时，为提升触摸屏的响应速度而常需要使用频率特性比光电三极管好得多的光电二极管。虽然光电二极管抗环境光的能力较强，但是光电二极管输出的信号很微弱，很容易受到驱动红外发射管的大电流脉冲信号和显示面板所产生的电磁辐射的干扰，增加了设计和生产成本。另外，大量的红外接收元件需要使用切换开关来将其接入信号处理电路，会产生开关噪声，并且元件参数离散性所产生的电平跳变问题等都很难处理，常需要降低扫描速度给信号更长的稳定时间。关于开关噪声、电平跳变的问题，不仅申请①存在，几乎所有具有“一发多收”光路结构的设计，都存在这个问题。

申请②采用了与申请①相反的结构设计，即四角安装红外接收元件、四边安装红外发射原件。因为这种设计使用的接收元件少、暴露面积小，因此既可以使用成本较高的高灵敏度接收元件和常规的红外发射元件而对成本的影响很小，又因为红外接收元件的安装集中、暴露面积小，使得抗光电干扰的设计和产品的生产容易得多。因此，申请②基本上克服了申请①的第二个和第三个缺陷。但是这个申请的技术方案部分依旧没有克服申请①的技术缺陷；附加的技术方案虽然可以准确识别两个触摸点，但也没有给出可识别的触摸点的数量和和扫描光路的设置之间的关系。

申请③虽然因为少使用了大量红外发射管，所以具有成本上的优势。但是因为在没有安装红外发射管的边框附近存在着一个方向的分辨率过低、触摸物难以精确定位的问题，具有先天缺陷，因此不是一个非常实用的技术方案，故在此不再做过多介绍。

发明内容

技术方案

为叙述方便，除非涉及元件本身的结构或特定的安装结构，在本发明的一般情况下都将安装在触摸屏边框上确定位置的红外接收元件都定义为接收点，而不涉及这个确定位置安装有一只还是多只红外接收元件；每只红外发射元件也设定为一个发射点。这样就把光路系统简化为发射点和接收点之间的关系。

针对现有技术所存在的问题，本发明提供一种用于4点以上红外触摸屏的光路系统，包括有若干个接收点和排列安装于矩形触摸表面四个边缘的发射点，其中所述的红外接收点分为M个接收组，M不小于N＋1，其中N≥4为要识别的触摸点数；其中第1组至第4组包含至少一个接收点，分别安装于所述触摸表面边缘的4个顶角处，其接收组的有效接收角内包含该顶对面的两条邻边上安装的所有发射点；第5组包含有4个接收点，两两对应分别不全部关于触摸屏中心对称地安装在所述触摸表面4边缘中相对的两个边缘上，要求每一只接收点的有效接收角内至少包含其对边所有的发射点；其余各接收组包含有2或4个接收点；其中包含有4个接收点的组的安装方式和要求与所述第5组相同但不与其它接收点重合；包含有2个接收点的组，组内两个接收点分别不与其它接收点不重合地安装在所述触摸屏边缘的两个对边上，其有效接收角内包含安装在其对边和邻边上、靠近所述对边的一端、合计占红外发射点总数1/2的发射点；所述每只发射点的有效散射角，不小于该发射元件与被设定接收其发射的红外线的任一红外接元件之间的连线与其光轴线之间的夹角。

进一步，所述第4组以后包含有2个接收点的接收组，组内两个接收点与其他接收点不重合地分别安装在所述触摸屏边缘的两个长边上。

另一种方式，所述第4组包含有2个接收点的接收组，组内两个接收点也可以分别安装在所述触摸屏边缘的两个短边上。在这种结构中，如果红外发射元件的有效发射角不够大，那么所述安装在触摸屏两个长边上的发射点，在靠近一侧短边的部分发射元件的光轴向另一侧短边所在的方向倾斜，以保证所对应安装在两个短边上的接收点能够接收到强度足够的红外信号。

更进一步，构成所述的发射点的红外发射元件是广角红外发射二极管；构成所述接收点的红外接收元件是广角的光电二极管、光电三极管或者光电池中的一种。

在本发明中包含有多个接收点，如果每个接收点都与一路信号处理通道(电路)相连接，那么系统将会很臃肿复杂，成本也很高。由于本发明所述的发射点是按设定的次序分时发射红外线，所以只需要在某个接收点对应的发射点发光时接入电路即可，所以所述各个接收点的光电信号输出端，通过被触摸屏内部微控制器所控制的切换开关，被分时与触摸屏内部的信号处理电路的输入端相耦合连接。

一种用于4点以上红外触摸屏的检测方法，包含有如下步骤： A. 设定每个接收组内各接收点与每个发射点对应关系并存储到非易失性存储器的步骤； B. 读取步骤A中的设定值，选通切换每个接收点的输出端耦合连接到信号处理通道输入端的步骤； C. 依据步骤A的设定，按一定顺序驱动发射点发射红外线的步骤。

进一步，在步骤B和步骤C中，还可以包含有如下步骤：在驱动发射点依次发射红外线的不同帧内，根据步骤A的设定，切换不同的接收点的输出端到信号处理通道的输入端。

在上述用于多点红外触摸屏的光路系统收发红外信号的方法，被用于驱动所述设置在不同边缘的发射点的电信号，可以是被不同频率所调制的脉冲信号。

有益效果

本发明给出了要检测的触摸点的数量与能够实施检测的最简光路系统之间的关系，解决了现有红外触摸屏在实现多触摸点检测识别方面所存在的问题，为多点红外触摸屏的设计和生产提供了具体的结构方案。因为本发明光路系统所产生的扫描线的交织密度大，所以能够在不降低分辨率前提下实现低成本全屏幕多触摸点的完全检测，并能够提升扫描速度而缩短触摸屏的响应时间。同时，因为使用的接收元件的数量少，暴露面积小，因此还具有容易提升抗光电抗干扰能力等益处。

附图说明

图1为现有技术的光路和触摸点之间的关系示意图；

图2为第4组以后每组中包含有2个接收点的扫描光线覆盖示意图；

图3为第4组以后每组中包含有4个接收点的扫描光线覆盖示意图；

图4为检测4个触摸点的光路结构的示意图；

图5为检测5个触摸点的光路结构的示意图；

图6为检测6个触摸点的光路结构的示意图；

图7为图4所示光路的一种可用的信号切换电路的原理图；

图8为红外发射管在边框上倾斜安装的示意图；

图9为检测方法的基本流程图；

图10a～10d为本发明方法的一个实施例的扫描顺序图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的实施原理和实施例。

图1既是现有技术的光路和触摸点之间的关系示意图，又是本发明中安装在触摸屏105四个顶角的第1～第4个接收点组(接收点)101、102、103、104与安装在四个边框上的发射点阵列106所构成的光路的示意图。

根据数学和几何学的原理，同一平面内两条不平行的直线有且只有一个交点。如果这两条直线的方程是已知的，那么他们的交点的坐标就是可知的。这个原理应用在红外触摸屏上，如果要识别一个触摸物（有一定尺寸的物体而非一个无尺寸的点），该触摸物就要遮挡两条不平行的已知光线。因此如果在触摸区域内要可靠识别N个触摸物，在最坏的情况下——即N-1个触摸物阻挡了N-1条光线，还剩下一个触摸物，需要阻挡至少两条检测光线才能被检测到，那么就需要在整个触摸区域内有(N-1)+2=N+1条光线。

应用在使用图1所示光路的红外触摸屏上，在分辨率足够的条件下（即边框上发射点的密度很高），虽然这个光路在触摸屏内部的大部分区域内的任一点上都有4条不同方向的已知光线，在两条光线被两个触摸物所遮挡的情况下，依旧还有两条光线可以用于确定第三个触摸点的位置，因此理论上可以可靠识别3个触摸点；但是在屏幕中间区域，所有光线的方向只有两个，来自四个顶角的四条光线接近两两平行于触摸屏的对角线，直线方程基本相同，因此在这个区域只能可靠识别一个触摸物。如果要在这个区域可靠识别更多的触摸物，就要增加其他方向、直线方程不同的扫描光线。

在本发明中，之所以将接收点分为M组，M≥N+1，就是因为要在红外触摸屏中的任何位置都形成至少M组不同方程的已知光线，即要求每一组接收点的检测范围都能覆盖整个触摸区域，形成一个 “扫描层”。这样即使在最坏的情况下，任何一个触摸物也只可能阻挡“破坏”掉一个“扫描层”（仅会出现在第1～第4组当触摸物完全阻挡某组接收点时，一般情况下只是另外的触摸物位于这个触摸物的阴影中而无法被该层的光线照射到），这样依旧可以保证还剩下M-1层用于识别N-1个触摸物，即满足

M-1 = N+1-1 = N≥N-1 的条件，可以在任何情况下都能保证可靠地识别N个触摸物而不发生遗漏的现象。

为满足上述条件，在本发明中，除了第1～第4组接收点因安装位置特殊的缘故，可用一只有效接收角度不小于90°的广角接收元件（如光电二、三极管或光电池等光敏元件）同时对应对面两条边框上的发射点而覆盖整个触摸区域、形成一个扫描层以外，第5组以后的接收点组因为安装位置的缘故，都至少要包含至少两个接收点201、202，如图2所示分别安装在触摸屏相对的两个边框上，互相补充来接收从四个边框上发射的红外线，才能形成覆盖整个触摸区域的扫描层。这是因为一方受发射点和接收点的有效发射角和接收角的限制，任意一个接收点都难以形成180°的覆盖区域而有效地接收其余三个边框上发射点所发射的红外线、独立形成一个扫描层；另一方面即使不受发射和接收角度限制，也不希望在边框附近形成多条与边框平行、直线方程相近的扫描线，致使在边框附近的有效的扫描光线减少，大为降低对触摸物的识别率和分辨率。

另一个方案是每个接收组也可以包含4个接收点，如图3所示，构成另一种结构的扫描层。这样位于相对的边框上的两个接收点301、303与安装在另外两个边框上的两个接收点302、304的扫描光线互相交叉得更多，能够形成更多方向的扫描光线，减少光线被触摸物阻挡形成无扫描光线的区域。

如果要综合考虑元器件的使用数量、PCB布线和数学运算量等几个因素，交替使用每组包含2个和4个接收点的接收组是较佳的方案。

实施例1

如图4所示，是一个可以有效检测到4个触摸点，即图中用A、B、C、D四个圆表示的四个触摸物与扫描光线的示意图。图中除了安装在触摸屏四个顶角的四组接收点101～104以外，又增加了如图3所示的由接收点301～304构成的一组红外接收组，与顶角的接收组构成了5个扫描层。这样在整个触摸区域内的任何一点都有5条直线方程不同的扫描光线，保证了在任何情况下每个触摸物都能阻挡至少两条光线，实现能够有效识别4个触摸点(物)的目的。需要特别说明的是，安装在边框上的一组(第五组)接收点，不是完全对称地安装，这样能避免在触摸区域的中心附近的扫描线的直线方程趋于相同、致使可检测的触摸物减少的问题。

图4中包含了至少8个接收点，如果使用8个信号处理通道分别来处理各自接收到的红外光电信号，既复杂又浪费。这是因为每个红外接收点只负责接收其对面的边框上发射点的红外线，且发射点又是按照一定的顺序次序发光，因此只要在每个接收点所对应的发射点发光时，其光电信号输出端被耦合接通到信号处理电路的信号输入端即可实现对光电信号的放大处理。为此对应于图4，图7给出了一种可用的光电信号切换的原理图。图中，红外接收点101～104、301～304的输出端通过切换开关701中的多通道电子开关K0、K1、K2，在触摸屏内的微控制器703(MCU)控制下，被分别耦合输出到信号处理电路702的三个信号处理通道AMP0、AMP1、AMP2的输入端；被放大滤波整形或者A/D采样等处理后，通过MCU的I/O的输入到MCU内部。

在这里之所以说接收点的信号输出端被耦合输出，是因为在不同情况下，接收点的输出端与信号处理电路的输入端的连接方式不同，在连接的路径上很可能经过了预放大等中间电路，因此在此称为耦合输出或耦合连接。

实施例2

如图5所示，是一个可以有效检测到5个触摸点，即图中的A、B、C、D、E五个圆表示的触摸物与扫描光线的示意图。与图4类似，这里又增加一组由接收点501～504构成接收点组，保证了在触摸屏内任何区域内都分布有6条方向各不相同的扫描线。在这个实施例中，因为接收点的分布已经比较分散，所以即便是接收点关于触摸屏的X和Y方向对称，也不会导致某处扫描光线的方向少于6条的情况。与图4的实施例相似，这里也可以使用切换开关将各个接收点的输出端与信号处理通道的输入端耦合连接。

实施例3

如图6所示，是一个可以有效检测到6个触摸点的光路结构示意图，即图中的A、B、C、D、E、F六个圆表示的触摸物与扫描光线的示意图。这里增加了由两只红外接收点601、602构成接收点组。在这个实施例中，由接收点601、602与发射点构成的扫描层的光路类似于图2所示的结构。由于这里只有两个接收点，为了信号输出的一致性更好以方便后面电路的处理，可以安装在触摸屏边框的长边的中间位置。也可以将图2所示对应接收点的发射点的分界点设置在短边的中间位置。事实上图2所示对应两个接收点的发射点的分界，考虑了接收点接收到的红外线的接收角度、安装位置因素，尽可能使接收点产生的扫描检测光电流的大小一致。

对应于接收点601、602的信号切换电路，只要将图7所示的单刀四掷的切换开关更换为单刀双掷的电子开关即可。

实施例4

针对图6所示结构，由接收点601、602所构成的红外接收组还可以安装在触摸屏边框的短边，如图8所示。但是因为发射点的发射角很大时光线更分散，在发射功率一定的情况下也就意味着单位面积上的光功率减小，因此在图8中给出了一种发射元件在长边的端部附近倾斜安装的结构。这样，如果安装在触摸屏边框长边上的任一只个发射点801与接收点802之间的连线，与发射元件的光轴线之间的夹角θ小于红外发射元件的有效发射角的一半，即可保证接收点802能够接收到功率合适的红外线。

上述实施例所给出的是在任何正常触摸的情况下都能检测到设定数量的触摸点的光路结构。所述正常触摸情况，是指触摸物不是特别大，比如尺寸不很大，不会同时全部阻挡了几个接收点的光路。但是在实际应用中，上述的各个实施例通常可以检测到比设定的触摸物更多的触摸点。如在图4所示的光扫描层中，只有一条扫描光线的区域只占整个触摸区域的一小部分，很多地方都有不止一个方向的扫描光线，在扫描光线多的地方，能满足检测到更多触摸物的条件。再与其它“扫描层”的光线相叠加，就会出现很多超过光线的方向数比M多很多的区域。因此，能否检测到更多的触摸物是个概率问题。比如，触摸物位于只有一个方向扫描光线的区域的概率是多大(与操作和软件相关)；如果触摸物位于上述区域，那么其它触摸点把其余方向的光线遮挡几条的概率各是多大。因此能否检测到更多的触摸物，是这些概率的运算。当然，各个组中包含的接收点越多、发射点之间的间距越密、触摸物的等效直径越小(大于最低物理分辨力的情况下)，检测到比设定的数量更多的触摸物的概率就越大。例如在图6所示的光路结构中，在触摸区域的中部，可以检测到8～10个甚至更多的触摸点。但也正是因为这种应用是依靠概率的大小来实现更多触摸点的检测，所以可以说是对本发明的一种劣化应用。

可以与本发明的光路结构相配合的一种扫描检测的基本方法见图9。如图所示，所述方法包含有以下步骤：

1）初始化，读取发射点和接收点之间对应关系的步骤901。在这个步骤中，红外触摸屏中MCU的执行代码读取已经设定好的发射点和接收点之间的对应关系，如图1～图6所示的光路结构的要求。

2）在读取得到红外发射点和接收点之间的对应关系后，MCU依次选通安装在第一边～第四边的红外接收点接入信号处理电路，然后依次驱动每一边的对边安装的红外发射点发射红外线的步骤902。在这个步骤中，需要根据信号处理通道与接收点数量之间的关系来设定扫描方式，有三种方式可选择： 第一种，每一边上的红外接收点的数量与信号处理通道的数量相同，如图7的示例。这时每一边的红外接收点都被连接到信号处理通道，边框上的发射点发射一圈后完成一帧扫描，也就是完成一个扫描周期。这种方式适合绝大多数情况。 第二种，每一边上的红外接收点的数量多于信号处理通道的数量，这时需要通过另外的切换开关（未给出示意图）将接收点分时接入信号处理通道。这时发射点在第一帧扫描时，只有部分红外接收点检测红外线是否被阻挡；在第二、第三帧以至于第N帧扫描时，另外的红外接收点被接入电路，检测红外线是否被阻挡。当所有的接收点都被接入过一次后，才完成一次扫描检测。这种方式适合要求检测触摸点较多、触摸屏尺寸不很大的情况。因为这种方式每扫描一帧都需要一定的时间，多帧扫描合成一次扫描，需要较长的时间。如果触摸屏的尺寸比较大，每帧扫描时要驱动的发射点的数量较多，则必然会延长每次扫描的时间，这于移动触摸物（如书写绘画时）的检测容易出现误差；其次为克服上述问题则需要尽量缩短每帧扫描的时间，这就要缩短每只发射点被驱动发光的时间而导致接收点接收到的光电信号变弱。这时如果触摸屏的尺寸较大，发射接收点之间的距离增加，将会加剧光电信号的衰减。 第三种方式是不同的边框上的红外发射点的发射驱动信号被不同的载频所调制，信号处理通道的数量多于接收点的数量，一般情况下与相邻或者相对的两个边框上的红外接收点的数量相同，这样至少同时有两条相邻或相对边框上的接收点被同时选通接入信号处理通道。这时在信号处理通道中包含有与上述驱动发射点工作的载频相对应的滤波器，保证非对应的发射和接收点之间的光线所产生的光电信号能被滤波器过滤掉而不影响触摸屏正常检测触摸物。这种情况适用于触摸屏尺寸较大、需要提升扫描速度的情况。

3）在上述扫描的过程中还需要设置一个判断步骤903，以判断是否完成一次扫描检测，尤其是在使用步骤902中的第二种方法来实施扫描检测的情况下，以保证检测的完整性。在完成了一次扫描后进入计算步骤904，扫描检测的数据被MCU用于计算触摸物在参考坐标系内的坐标值，计算结果被数据输出步骤905通过输出端口传输给使用触摸屏的上位计算机，然后返回步骤二，进行下一次的扫描。扫描检测和坐标计算之间可以顺序进行，也可以在下次扫描的同时，利用MCU的空闲时间计算上次扫描的结果。

在这里，步骤904、905的内部结构和所使用的技术不属于本发明光路系统所直接涉及的范畴，在此加以描述，只是为了更清晰地说明本发明的光路系统和扫描检测方法与红外触摸屏其他部分之间的联系。

实施例5

图10a～10d给出了一个本发明方法的实施例——如图4所示检测4个触摸点的光路系统如何实时扫描的实施例。在本实施例中，因为顶角的四组红外接收点需要分别接收两个对边发射点所发射的红外线，因此这些接收点相当于同时安装在这个顶角的两个相邻的边框上，如接收点101既安装于边框a上也安装于边框d上，并且如图7所示，通过切换开关与信号处理通道相耦合连接。

按照本发明的方法，图10a～10d所示的光路结构在工作时包含以下步骤：

当边框a上的三个接收点101、302和102被切换选通接入信号处理通道后，边框c上的发射点按照设定的顺序发射红外线，接收点101、302、102接收边框c上每一个发射点所发射的红外线，检测是否被触摸物阻挡；

当边框b上的三个接收点102、303和103被切换选通接入信号处理通道后，边框d上的发射点按照设定的顺序发射红外线，接收点101、302、102接收边框d上每一个发射点所发射的红外线，检测是否被触摸物阻挡；

当边框c上的三个接收点103、304和104被切换选通接入信号处理通道后，边框a上的发射点按照设定的顺序发射红外线，接收点103、304、104接收边框a上每一个发射点所发射的红外线，检测是否被触摸物阻挡；

当边框d上的三个接收点104、301和101被切换选通接入信号处理通道后，边框b上的发射点按照设定的顺序发射红外线，接收点103、304、104接收边框不b上每一个发射点所发射的红外线，检测是否被触摸物阻挡。

最后应说明本发明的技术方案不局限于本具体实施例中说明的触摸屏及触摸屏的判断触摸点的方法，应了解不脱离本发明的技术思想的范围内进行等同变换、代替或者劣化均属于本发明要求保护的范围。本发明的具体保护范围应以权利要求书中公开的范围为准。

Claims (9)

1.一种用于多点红外触摸屏的光路系统，包括有若干个由红外接收元件构成的接收点和排列安装于矩形触摸表面四个边缘的由红外发射元件构成的发射点阵列，其特征在于：所述接收点分为M个接收组，M不小于N＋1，其中N≥4为要识别的触摸点数；其中第1组～第4组包含至少一个接收点，分别安装于所述触摸表面边缘的4个顶角处，其接收组的有效接收角内包含该顶对面的两条邻边上安装的所有发射点；第5组包含有4个接收点，两两对应分别不全部关于触摸屏中心对称地安装在所述触摸表面4边缘中相对的两个边缘上，要求每一只接收元件的有效接收角内至少包含其对边所有的发射点；其余各接收组包含有2或4个接收点；其中包含有4个接收点的组，接收点的安装方式与所述第5组相同但不与其它接收点重合；包含有2个接收点的组，组内2个接收点分别不与其它红外接收点不重合地安装在所述触摸屏边缘的两个对边上，其有效接收角内包含安装在其对边和邻边上、靠近所述对边的一端、合计占发射点总数1/2的发射点；所述每个发射点的有效散射角，不小于该发射元件与被设定接收其发射的红外线的任一红外元件之间的连线与其光轴线之间的夹角。

2.根据权利要求1所述的红外触摸屏的光路系统，其特征在于：所述第4组以后包含有2个接收点的接收组，组内两个接收点与其他接收点不重合地分别安装在所述触摸屏边缘的两个长边上。

3.根据权利要求1所述的红外触摸屏的光路系统，其特征在于：所述包含有2个接收点的接收组，组内两个接收点分别安装在所述触摸屏边缘的两个短边上。

4.根据权利要求3所述的红外触摸屏的光路系统，其特征在于：所述安装在触摸屏两个长边上的发射点，在靠近一侧短边的部分的发射元件的光轴向另一侧短边所在的方向倾斜。

5.根据权利要求1所述的红外触摸屏的光路系统，其特征在于：构成所述发射点的元件是广角红外发射二极管；构成所述接收点的元件，是广角的光电二、三极管或者光电池中的一种。

6.根据权利要求1所述的红外触摸屏的光路系统，其特征在于：所述各个接收点的光电信号输出端，通过被触摸屏内部微控制器所控制的切换开关，被分时与触摸屏内部的信号处理电路的输入端相耦合连接。

7.一种用于多点红外触摸屏的检测方法，包含有如下步骤： A. 设定每个接收组内各接收点与每个发射点对应关系并存储到非易失性存储器的步骤； B. 读取步骤A中的设定值，选通切换每个接收点的输出端耦合连接到信号处理通道输入端的步骤； C. 依据步骤A的设定，按一定顺序驱动发射点发射红外线的步骤。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：在步骤B和步骤C中，还可以包含有如下步骤：在驱动发射点依次发射红外线的不同帧内，根据步骤A的设定，切换不同的接收点的输出端到信号处理通道的输入端。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：在步骤C中，所述发射点被分组，不同的组采用被不同频率的载波所调制的电信号所驱动。