CN104636002B - 一种触摸屏及终端 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种触摸屏及终端，所述触摸屏包括：触摸板、至少三个拾音器、以及数据计算模块，其中：触摸板，覆盖在所述拾音器上，用于提供触摸操作平台；拾音器，用于拾取触摸操作产生的有效声音信号，并记录拾取时间；数据计算模块，用于基于记录的拾取时间，求取各拾音器拾取到有效声音信号的时间差，并利用各时间差以及触点到各拾音器的路径差，计算触点位置。本发明所述触摸屏不同于电容或电阻式触摸屏，其利用若干声音拾取装置，拾取触摸操作的声波来判断触点的坐标，完成了触点的精准定位。

Description

一种触摸屏及终端
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种触摸屏及终端。
背景技术
Samuel Hurst博士在1971年发明了一个触摸传感器，这个传感器就是触摸屏的雏形。三年后，他设计了第一款透明的触摸屏。1977年，触摸屏技术得到了很大的改善，一直到今天仍在被广泛使用并且飞速发展。
触摸屏在移动手持设备上的引入，颠覆了移动手持设备用户对于产品的定义。它作为一种最新的输入设备，是目前最简单、方便、自然的一种人机交互方式。它赋予了多媒体以崭新的面貌，是极富吸引力的全新多媒体交互设备。
目前用于智能手机的触摸屏主要有两种，电阻式触摸屏和电容式触摸屏。由于电容式触摸屏在精度、敏感度、多点触摸可行性、抗损性、价格等方面都优于电阻屏，所以在智能手机的触摸屏上可谓是电容式触摸屏独霸天下。
然而，尽管电容式触摸屏有以上诸多优点，它还是有一些自身无法克服的缺点，例如存在无法实现戴手套触摸操作、容易引起漂移、以及成本高等问题。所以，如何研制一种触摸屏，可以克服上述问题，成为目前研究的热点。
发明内容
本发明提供一种触摸屏及终端，用以解决现有的触摸屏技术存在操作受限的问题。
依据本发明的一个方面，提供一种触摸屏，包括：触摸板、至少三个拾音器、以及数据计算模块，其中：
触摸板，覆盖在所述拾音器上，用于提供触摸操作平台；
拾音器，用于拾取触摸操作产生的有效声音信号，并记录拾取时间；
数据计算模块，用于基于记录的拾取时间，求取各拾音器拾取到有效声音信号的时间差，并利用各时间差以及触点到各拾音器的路径差，计算触点位置。
可选地，本发明所述触摸屏中，所述拾音器，具体用于预先获取触摸所述触摸板所产生的特定频率信息，基于该特定频率信息对接收到的声音信号进行过滤，以拾取有效声音信号。
可选地，本发明所述触摸屏中，所述数据计算模块，具体包括：
时间差计算子模块，用于基于各拾音器记录的拾取时间，以最早拾取到有效声音信号的拾音器Mici的拾取时间为基准时间，求取各拾音器相对于拾音器Mici的拾取时间差；
路径差计算子模块，用于以触点位置为未知变量，计算触点到各拾音器的路径，并以所述拾音器Mici到触点的路径为基准路径，求取触点到各拾音器的路径相对于触点到拾音器Mici的路径差；
位置计算子模块，用于基于时间差与路径差之间的正比例关系，求取触点位置。
可选地，本发明所述触摸屏中，所述位置计算子模块，具体用于以声波传播速度v为已知变量，建立每个拾音器与拾音器Mici间的拾取时间差和路径差间的物理恒等式，得到以触点位置为未知变量的方程组，求解该方程组，得到触点位置。
依据本发明的另一个方面，提供一种终端，所述终端包括：中央处理器CPU、以及本发明所述的触摸屏；
所述触摸屏，用于将计算得到的触点位置信息上报至所述中央处理器；
所述CPU，用于根据接收到的触点位置信息进行触控操作。
可选地，本发明所述终端中，所述触摸屏的数据计算模块集成在所述CPU内。
可选地，本发明所述终端中，所述CPU通过I2C总线与所述触摸屏的各拾音器相连，以获取各拾音器记录的拾取时间信息。
可选地，本发明所述终端中，所述触摸屏的各拾音器以分布式的方式部署，且布设在非显示区域处。
本发明有益效果如下：
本发明所述触摸屏不同于电容或电阻式触摸屏，其利用若干声音拾取装置，拾取触摸操作的声波来判断触点的坐标，完成触点的精准定位，该触控方式不受触控端介质的限制，可以支持各类触控端的触控操作，大大提高了用户使用体验。另外，本发明所述触摸屏采用的器件成本较低，所以也极大的降低了触摸屏的成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的一种触摸屏的结构框图；
图2为采用本发明所述触摸屏的大屏幕显示器的应用示意图；
图3为本发明中拾音器部署示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供一种触摸屏，所述触摸屏利用声波来实现触点的精准判断，该触控方式无需对触控端的介质进行限制，可以支持各类触控端的触控操作，大大提高了用户使用体验。
如图1所示，本实施例所述触摸屏具体包括：触摸板110、至少三个拾音器120、以及数据计算模块130，其中：
触摸板110，覆盖在所述拾音器120上，用于提供触摸操作平台；
其中，触摸板110的材质可以但不限于为耐摔抗损的玻璃。触摸板110不需要特殊的功能，只要能保护安装有本发明所述触摸屏的终端本体的LCD屏且不影响其清晰度即可。
拾音器120，用于拾取触摸操作产生的有效声音信号，并记录拾取时间；
其中，拾音器120通过频率设置，滤掉噪音，达到拾取到有效声音信号的目的。确切地讲，本发明中，当用户触摸触摸板时，会产生一种特定频率的声波，该声波对应的频率被判定为有效频率。拾音器在具体工作时，设置有效频率，并基于该设置，启动滤波功能，将无用的干扰声波过滤，仅处理触摸发出的特定频率的声波，进而实现对有效声音信号的拾取。
进一步地，目前拾音器的类型很多，本发明并不对其类型做限制，只要满足如下三个条件本发明均可采用，具体为：条件1、可以接收到声音信号；条件2、能直接或者间接将接收到声音信号的时间传递给系统；条件3、可以计算收到的声音信号的频率。
数据计算模块130，用于基于记录的拾取时间，求取各拾音器拾取到有效声音信号的时间差，并利用各时间差及触点到各拾音器的路径差，计算触点位置。
优选地，数据计算模块130，具体包括：
时间差计算子模块131，用于基于各拾音器记录的拾取时间，以最早拾取到有效声音信号的拾音器Mici的拾取时间为基准时间，求取各拾音器相对于拾音器Mici的拾取时间差；
路径差计算子模块132，用于以触点位置为未知变量，计算触点到各拾音器的路径，并以所述拾音器Mici到触点的路径为基准路径，求取触点到各拾音器的路径相对于触点到拾音器Mici的路径差；
位置计算子模块133，用于基于时间差与路径差之间的正比例关系，求取触点位置。
具体地，所述位置计算子模块133，以声波传播速度v为已知变量，建立每个拾音器与拾音器Mici间的拾取时间差和路径差间的物理恒等式，得到以触点位置为未知变量的方程组，通过求解该方程组，得到触点位置。
综上所述，可知本发明通过将触摸板覆盖在各拾音器之上，配合数据计算模块一起来组成了一种新型的触摸屏。该触摸屏利用声波来判断触点的绝对坐标，并通过滤波来保证触点的准确性。由于利用声波来实现触点的判断，所以支持戴手套操作，大大提高了用户使用体验。另外，本发明所述触摸屏的主体架构由成本较低的拾音器和一块无特殊要求的触摸板组成，极大地降低了制作成本。可见，本发明提供了一种在价格和性能上都极具竞争力的触摸屏，该触摸屏可以但不限于应用于低端智能手机、可触摸的超大显示器（如图2），如：KTV点歌台、会议桌面、ATM取款机等等电子设备上。
基于上述实施过程，下面给出一具体的应用示例，该应用示例对本发明的更多实施细节进行披露，用以更清楚的阐述本发明，具体涉及如下内容：
1、本应用示例中触摸屏采用4个拾音器拾取有效声波信号，并将四个拾音器布设在方形触摸板的四个边角处，具体如图3所示。
本示例中，设触摸板的长和宽分别为a和b，并以左下角作为坐标中心圆点建立坐标系，向右延伸为X轴，向上延伸为Y轴。对四个拾音器件进行编号，编号规则为：左下角的拾音器件编号为Mic1，逆时针对另外三个拾音器件依次编号，它们分别被编号为Mic2、Mic3和Mic4，其中Mic1与Mic2之间的距离为a，Mic2与Mic3之间的距离为b。在此坐标系中，四个拾音器件的绝对坐标分别是（顺时针方向）：(0,0)、(0,b)、(a,b)和(a,0)。
2、分析触摸板正常使用过程中，拾音器拾取到的、触摸操作产生的声音信号频谱，并对拾音器进行设置，以便使拾音器对其他的无用噪音进行过滤。最终使四个拾音器件仅拾取实际使用过程中触摸屏上的有效操作声音信号。
3、当有触摸操作时，各拾音器按照设定的频率，拾取有效声音信号，并记录拾取时间；
4、扫描四个拾音器，设：扫描到拾音器Mic1第一个收到有效声音信号，记一个相对时间t1=0。继续轮询扫描，得出另外三个Mic收到声音信号的时间与Mic1收到声音信号的时间差，记为△t21、△t31、△t41。
其中，△t21代表Mic2与Mic1收到声波信号的时间差，△t31代表Mic3与Mic1收到声波信号的时间差，△t41代表Mic4与Mic1收到声波信号的时间差。
5，设触点的坐标为(x,y)，利用已知的数据（声速v、a,b,△t21、△t31和△t41）和未知的数据(x,y)建立方程组，具体如下：
求解上述方程组，最终求出触点的绝对坐标(x,y)。
本发明实施例还提供一种终端，该终端包括：中央处理器CPU、以及本发明实施例所述的触摸屏，其中：
触摸屏，用于将计算得到的触点位置信息上报至中央处理器CPU；
CPU，用于根据接收到的触点位置信息进行触控操作。
优选地，本实施例中，触摸屏的数据计算模块集成在CPU内，且CPU通过I2C总线与触摸屏的各拾音器相连，以获取各拾音器记录的拾取时间信息。
另外，本实施例中，为了避免触摸屏内拾音器对显示屏的视觉效果产生影响，优选地，将触摸屏的各拾音器以分布式的方式部署，且布设在非显示区域处，例如，将各拾音器放置在显示屏的边角处。
综上所述，由于本实施例所述终端集成有本发明提供的任一种触摸屏，所以，本实施例所述终端也能实现相应的技术效果，由于前文已经进行了详细的效果说明，所以此处不再赘述。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限制本发明的保护范围。应当理解的是，对本发明技术所在领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其构思进行相应的等同改变或替换，而所有这些改变或替换，都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种触摸屏，其特征在于，包括：触摸板、至少三个拾音器、以及数据计算模块，其中：
触摸板，覆盖在所述拾音器上，用于提供触摸操作平台；
拾音器，用于预先获取触摸所述触摸板所产生的特定频率信息，基于该特定频率信息对接收到的声音信号进行过滤，以拾取有效声音信号；
数据计算模块，用于基于记录的拾取时间，求取各拾音器拾取到有效声音信号的时间差，并利用各时间差以及触点到各拾音器的路径差，计算触点位置；
其中，所述数据计算模块，具体包括：
时间差计算子模块，用于基于各拾音器记录的拾取时间，以最早拾取到有效声音信号的拾音器Mici的拾取时间为基准时间，求取各拾音器相对于拾音器Mici的拾取时间差；
路径差计算子模块，用于以触点位置为未知变量，计算触点到各拾音器的路径，并以所述拾音器Mici到触点的路径为基准路径，求取触点到各拾音器的路径相对于触点到拾音器Mici的路径差；
位置计算子模块，用于基于时间差与路径差之间的正比例关系，求取触点位置。
2.如权利要求1所述的触摸屏，其特征在于，所述位置计算子模块，具体用于以声波传播速度v为已知变量，建立每个拾音器与拾音器Mici间的拾取时间差和路径差间的物理恒等式，得到以触点位置为未知变量的方程组，求解该方程组，得到触点位置。
3.一种终端，其特征在于，所述终端包括：中央处理器CPU、以及权利要求1至2任一项所述的触摸屏；
所述触摸屏，用于将计算得到的触点位置信息上报至所述CPU；
所述CPU，用于根据接收到的触点位置信息进行触控操作。
4.如权利要求3所述的终端，其特征在于，所述触摸屏的数据计算模块集成在所述CPU内。
5.如权利要求4所述的终端，其特征在于，所述CPU通过I2C总线与所述触摸屏的各拾音器相连，以获取各拾音器记录的拾取时间信息。
6.如权利要求3至5任一项所述的终端，其特征在于，所述触摸屏的各拾音器以分布式的方式部署，且布设在非显示区域处。
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