CN106293282A - 一种具有手势识别功能的红外触摸屏 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种红外触摸屏，包括红外发射元件、红外接收元件、控制及数据处理电路，其中，所述红外发射元件发射的光一部分朝向触摸屏外部；所述控制及数据处理电路控制至少一个红外接收单元接收从触摸屏外部反射的光信号，以确定触摸屏外部是否有物体经过。本发明还公开了一种红外触摸屏手势识别方法，利用操作者的手将红外发射元件发射的朝向触摸屏外部的光线反射到红外接收元件，根据红外接收元件接收的信号强敌及时间关系确定手势。本发明利用传统的触摸屏成本就能增加非接触式手势识别功能，这种功能在车载终端上尤其重要，驾驶员不用眼睛去看，只需要挥挥手就能进行翻页或者进行下一首歌等的选择工作。

Description

一种具有手势识别功能的红外触摸屏

技术领域

本发明涉及触摸屏领域，尤其涉及一种具有非接触式手势识别功能的红外触摸屏。

背景技术

红外触摸屏在近十年得到了飞速的发展，由于触摸显示屏的供不应求，红外触摸屏每年的需求量都在快速递增，红外触摸屏的优点在大尺寸显示屏上得到淋漓尽致的体现，生产工艺简单，成本相比较电容屏、电阻屏等更低廉。

红外触摸屏的性能在不断发展，从最开始的单点、两点，发展到十点，从单一触摸识别发展到手势识别，但是目前的红外触摸屏手势识别均是需要触摸到触摸屏才能被识别，可以参见中国专利公开文献CN103970360A，根据识别多点触摸的轨迹判断手势，这种技术必须要用手指在显示屏上滑动，快速和多次的滑动无疑对手指和显示屏都会带来伤害，在特殊场合，例如车载终端上，驾驶员不方便去观看显示屏的位置，盲目滑动还会容易伤及面板，因此，目前的红外触摸屏的手势识别技术还存在较大缺陷，用户体验很差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种具有非接触式手势识别功能的红外触摸屏。

为解决上述技术问题，本发明提供一种红外触摸屏，包括红外发射元件、红外接收元件、控制及数据处理电路，其中，所述红外发射元件发射的光一部分朝向触摸屏外部；所述控制及数据处理电路控制至少一个红外接收单元接收从触摸屏外部反射的光信号，以确定触摸屏外部是否有物体经过。

优选地，至少一条边上同时设置有红外发射元件和红外接收元件，所述控制及数据处理电路控制至少一个所述红外接收元件接收同一条边上的红外发射元件发出的、从触摸屏外部反射的光信号。

优选地，所述控制及数据处理电路控制红外接收元件接收非同一条边上的红外发射元件发送的光信号，将接收信号强度大于预定阈值的红外接收元件确定为其接收到从触摸屏外部反射的光信号。

优选地，所述控制及数据处理单元根据至少两个红外接收元件接收到从触摸屏外部反射的光信号的时间确定手势。

优选地，所述红外发射元件发出的光一部分直射到非同一边上的红外接收元件，形成扫描光线。

优选地，所述红外发射元件和/或所述红外接收元件的光面中心轴倾斜朝向触摸屏外部。

优选地，所述红外发射元件发出的光一部分通过全内反射方式将光线发射到非同一边上的红外接收元件，一部分发射到触摸屏外部。

优选地，所述红外发射元件发出的光一部分通过二次反射方式将光线发射到非同一边上的红外接收元件，一部分通过发射到触摸屏外部。

本发明还提供一种红外触摸屏手势识别方法，利用操作者的手将红外发射元件发射的朝向触摸屏外部的光线反射到红外接收元件，根据红外接收元件接收的信号强敌及时间关系确定手势。

从本发明的上述方案可以看出，本发明利用传统的触摸屏成本就能增加非接触式手势识别功能，这种功能在车载终端上尤其重要，驾驶员不用眼睛去看，只需要挥挥手就能进行翻页或者进行下一首歌等的选择工作，本领域技术人员能够理解，其应用不局限于此，可以根据实际的应用场景去设定各种功能。

附图说明

图1为红外触摸屏基本原理图；

图2为红外发射元件有效辐射角度示意图；

图3为本发明第一实施例光路示意图；

图4为本发明第一实施例改进后的示意图；

图5为全内反射式红外触摸屏的结构示意图；

图6为二次反射式红外触摸屏的光路示意图；

图7为第四实施例光路示意图；

图8为第五实施例光路示意图；

图9为第六实施例光路示意图。

具体实施方式

下面将结合具体实施方式及附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。

在描述本申请的发明点之前，首选对红外触摸屏的基本光路图做一个说明，如图1所示，在触摸屏的四周分布有红外发射元件1和红外接收元件2，控制及数据处理电路控制所述红外发射元件的发射及红外接收元件的接收，并对接收的信号进行处理分析，确定触摸点的位置坐标。

从图1中可以看出，红外接收元件接收对边上的红外发射元件发射的光线进行检测，以此形成扫描光线，通过检测多条光线的被阻断来判断触摸点的位置，本申请的红外触摸屏中的部分红外接收元件不仅能够检测对边上的红外发射元件发射的光信号，还能检测同一条边上的红外发射元件发射的光信号，无论是红外发射元件还是红外接收元件，均具有一个辐射角，目前常用的大角度红外发射管的有效辐射角度达到120度，如图2所示，红外发射元件的有效辐射角度为120度。

红外触摸屏在工作时，红外发射元件和红外接收元件并非所有元件同时工作，为了有效的区分光线，确定每条光线的发射端和接收端，通常采用在同一时刻只有一个红外发射元件工作，接收时，可以同时采用几个接收元件同时工作，这样，在一个时间段能够确定多条光线，提高红外线扫描速度和密度。由于扫描光线是为了用于确定屏幕是否有触摸而发生中断，因此，用于确定触摸位置的扫描光线必须位于触摸屏区域中，换句话说，扫描光线的发射端和接收端不可能在一条边上。

本发明的红外触摸屏，包括红外发射元件、红外接收元件、控制及数据处理电路，所述红外发射元件发射的光一部分朝向触摸屏外部；所述控制及数据处理电路控制至少一个红外接收单元接收从触摸屏外部反射的光信号，以确定触摸屏外部是否有物体经过。

本发明的实施例分两类进行说明，第一类，红外接收元件接收同一条边上的红外发射元件发出的、被移动物体反射的光信号；第二类，红外接收元件接收非同一条边上的红外发射元件发出的、被移动物体反射的光信号。

下面首先利用第一类实施例阐述本发明的技术方案：

第一类实施例的核心思想是：至少一条边上同时设置有红外发射元件和红外接收元件，所述控制及数据处理电路控制至少一个所述红外接收元件接收同一条边上的红外发射元件发出的、从触摸屏外部反射的光信号。

在红外发射元件工作时，除了不同边上(除了对边的接收元件工作外，还可以有邻边上的接收元件工作)有红外接收元件工作外，与红外发射元件处于同一条边上的红外接收元件也可以选择至少一个同时工作，可以选择离红外发射元件较近的红外接收元件同时接收。

本发明第一实施例，以其中一种红外触摸屏为例进行说明，红外触摸屏包括红外发射元件1、红外接收元件2、控制及数据处理电路，在至少相对的两条边上，每条边同时设置有红外发射元件1和红外接收元件2，

光路原理如图3所示，红外发射元件1工作，由于红外发射元件具有一定的辐射角度，因此在触摸屏4的表面上方存在光线5，在斜向上的方向存在光线6，红外发射元件1的对边的红外接收元件2接收红外光线5，此时，如果在红外触摸屏上方有物体3经过，则将红外发射元件1发射的红外光线6进行反射，形成反射光线7，反射光线7被与所述红外发射元件1处于同一边的红外接收元件2接收(图中未示出)。同理，在触摸屏的四个边上均可以如此工作。

红外触摸屏的每条边上只要有一个红外接收元件2能够检测从屏幕前方反射的光信号，就能够达到检测目的，当然，检测用的红外接收元件数目越多，就越准确，可以根据实际情况设置合理数目。

所有的红外接收元件将检测的信号发送到控制及数据处理电路，所述控制及数据处理电路根据所述检测的信号判断是否有物体从触摸屏前方按一定方向通过，并将判断结果反馈到主机。

下面列举控制及数据处理电路对检测到反射光线的几种判断方法：

我们将触摸屏的边框分为上边框、下边框、左边框和右边框。如果控制及数据处理电路先检测到上边框前方有物体通过，然后检测到下边框前方有物体通过，说明物体是从上到下，如果是操作者用手操作，可以看作是从上向下的滑动，主机可以将这个滑动过程定义为页面向下滑动或退后一页等，可以根据实际情况定义；如果控制及数据处理电路先检测到左边框前方有物体通过，然后检测到又边框前方有物体通过，说明物体是从左到右，如果是操作者用手操作，可以看作是从左到右的滑动，主机可以将这个滑动过程定义为翻页或下一首歌曲等，同样可以根据实际情况定义；具体的命令解析不是本发明的重点，这里就不作详述。上述两种滑动方向的反向滑动同样可以定义成各种命令。由于各种应用的需求千变万化，因此本发明不仅仅用于判断滑动过程，如果只有触摸屏的一个边检测到屏幕前有物体，也可以解析成有用的命令，例如启动某个软件、暂停等。因此，整个触摸屏哪怕只有一个边上设有本发明的上述检测方法，也会具有完全不同于现有技术的功能和效果。

红外发射元件和与红外接收元件不一定要按照图1所示方法间隔排列，红外发射元件和红外接收元件的数目在同一边不用完全相同。

作为一种优化实施方案，图3中的红外发射元件1和红外接收元件2的光面中心轴9可以倾斜朝向红外触摸屏的外部，如图4所示，可以增强斜向上发射的光线强度。

第二实施例，红外触摸屏采用全内反射式触摸屏，全内反射式红外触摸屏的结构示意图参见图5。红外发射元件1和红外接收元件2位于触摸屏透明平板介质8的下方，红外发射元件1一部分光进入触摸屏透明平板介质8内进行全内反射方式传播，让对边的红外接收元件2接收，同时，红外发射元件1的一部分光透射出触摸屏透明平板介质8，如图5中的光线6所示，此时，如果在红外触摸屏上方有物体3经过，则将红外发射元件1发射的红外光线6进行反射，形成反射光线7，反射光线7被与所述红外发射元件1处于同一边的红外接收元件2接收。

第三实施例，是关于在二次反射式红外触摸屏中的应用。二次反射式红外触摸屏参见图6，与图3所示红外屏不同之处仅仅在于采用了导光部件10，将红外发射元件发出的光分成两个方向，一个方向是平行触摸屏，另一个方向是朝向触摸屏外部发射，使得触摸屏前方有红外发射元件发射的光，其经反射后能够被预定的红外接收元件接收即可实现本发明的目的，这里就不在详细说明。

上述第一类实施例由于是在红外发射单元的同一条边上进行检测，因此触摸屏无论多大尺寸均能适用，下面阐述一下第二类实施例。

第四实施例，参加图7，与图3所示实施例不同之处在于，红外发射元件1发射到触摸屏前方的光线经过物体3反射后，被与红外发射元件1非同一边上的红外接收元件2所接收，这样产生的结果是，红外接收元件2除了接收红外发射元件1直接发射过来的光线外，还接收了经过触摸物3反射的光线，因此接收到的信号强度要增强，控制及数据处理电路将信号强度超过一定阈值的红外接收元件1确定为接收到了触摸屏前方物体3反射的光线。由于每次扫描都有确定的红外发射元件和红外接收元件，因此，可以确定触摸屏前方物体3的大概位置，在一个或几个连续的扫描周期中能够确定触摸屏前方物体3的移动方向。因此，利用非同一边的红外接收元件接收反射光信号，同样能够确定物体在触摸屏前方的移动方向，如果是物体3是操作者的手，则通过本发明的方法，可以识别出操作者的手势。

第五实施例，同理，与图5对应的触摸屏采用第二类实施例的示意图参见图8，红外接收元件除了接收红外发射元件发射的通过全内反射传播的光线外，还接收了经过触摸物3反射的光线，因此接收到的信号强度也会增强。判断手势的原理与第四实施例相同，这里就不再赘述。

第六实施例，参见图9，与图6的不同之处在于：红外接收元件除了接收红外发射元件发射的通过二次反射传播的光线外，还接收了经过触摸物3反射的光线，因此接收到的信号强度也会增强。判断手势的原理与第四实施例相同，这里就不再赘述。

从本发明的上述实施例可以看出，本发明利用传统的触摸屏成本就能增加手势识别功能，这种功能在车载终端上尤其重要，驾驶员不用眼睛去看，只需要挥挥手就能进行翻页或者进行下一首歌等的选择工作，本领域技术人员能够理解，其应用不局限于此，可以根据实际的应用场景去设定各种功能。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其同等技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种红外触摸屏，包括红外发射元件、红外接收元件、控制及数据处理电路，其中，所述红外发射元件发射的光一部分朝向触摸屏外部；其特征在于，所述控制及数据处理电路控制至少一个红外接收单元接收从触摸屏外部反射的光信号，以确定触摸屏外部是否有物体经过。

2.根据权利要求1所述的一种红外触摸屏，其特征在于，至少一条边上同时设置有红外发射元件和红外接收元件，所述控制及数据处理电路控制至少一个所述红外接收元件接收同一条边上的红外发射元件发出的、从触摸屏外部反射的光信号。

3.根据权利要求1所述的一种红外触摸屏，其特征在于，所述控制及数据处理电路控制红外接收元件接收非同一条边上的红外发射元件发送的光信号，将接收信号强度大于预定阈值的红外接收元件确定为其接收到从触摸屏外部反射的光信号。

4.根据权利要求2或3所述的一种红外触摸屏，其特征在于，所述控制及数据处理单元根据至少两个红外接收元件接收到从触摸屏外部反射的光信号的时间确定手势。

5.根据权利要求2或3所述的一种红外触摸屏，其特征在于，所述红外发射元件发出的光一部分直射到非同一边上的红外接收元件，形成扫描光线。

6.根据权利要求5所述的一种红外触摸屏，其特征在于，所述红外发射元件和/或所述红外接收元件的光面中心轴倾斜朝向触摸屏外部。

7.根据权利要求2或3所述的一种红外触摸屏，其特征在于，所述红外发射元件发出的光一部分通过全内反射方式将光线发射到非同一边上的红外接收元件，一部分发射到触摸屏外部。

8.根据权利要求2或3所述的一种红外触摸屏，其特征在于，所述红外发射元件发出的光一部分通过二次反射方式将光线发射到非同一边上的红外接收元件，一部分通过发射到触摸屏外部。

9.一种红外触摸屏手势识别方法，其特征在于，利用操作者的手将红外发射元件发射的朝向触摸屏外部的光线反射到红外接收元件，根据红外接收元件接收的信号强敌及时间关系确定手势。