CN110442260A - 一种红外触摸屏的边框结构、红外触摸屏及红外触摸设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种红外触摸屏的边框结构，其包括具有四个侧边条的边框本体、设于所述边框本体的每个侧边条上的多个红外发射管及设于所述边框本体的每个侧边条上的多个红外接收管；所述边框本体的每个侧边条上的每个红外发射管，被配置为发出三束发射角度不同的红外线，用于向其余侧边条中的每个侧边条上的对应的一个红外接收管发出对应的一束红外线；所述边框本体的每个侧边条上的每个红外接收管，用于接收其余侧边条中的每个侧边条上的对应的一个红外发射管发出的红外线。本发明实施例公开的红外触摸屏的边框结构、红外触摸屏及红外触摸设备，通过红外收发器件发射并接收跨轴与对轴光线，极大的提升了光网密度与触摸精度。

Description

一种红外触摸屏的边框结构、红外触摸屏及红外触摸设备

技术领域

本发明涉及触控技术领域，尤其涉及一种红外触摸屏的边框结构、红外触摸屏及红外触摸设备。

背景技术

随着触控技术的不断发展，红外触摸屏以其生产成本低、安装方便、工作稳定等优点而被广泛应用于各个领域。红外触摸屏的原理是通过分别安装在触摸边框的相对两条边上的一一对应的红外发射管和红外接收管分别发射和接收探测光线，在触摸区域内形成X，Y方向上的网状光网，当有触摸物位于触摸区域内时，光网的某一部分光线被阻挡，再根据后续的信号采样由内部的处理器(如MCU)通过缺失的光线定位出触摸物在触摸区域内的详细坐标。

现有的红外触摸屏受成本限制，边框上设置的红外收发器件数量较少，形成的红外探测光网密度较低，触摸精度不高；且由于红外该触摸屏是通过一一对应的触摸边框上的红外收发器件发射和接收对轴光线，通过缺失的X，Y方向上光线计算触摸坐标的位置，当触摸物形体较小，且位于红外探测光网的网格内部时，此时X，Y方向上的光网并未有任何红外光线被阻挡，红外触摸设备内部的处理器无法根据缺失的红外探测光线定位出坐标的位置，导致触摸物无法被识别，红外触摸屏的触摸精度大大降低。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种通过跨轴传递红外光线提高红外触摸精度的红外触摸屏的边框结构、红外触摸屏及红外触摸设备。

为了实现上述目的，本发明一实施例提供了一种红外触摸屏的边框结构，其包括具有四个侧边条的边框本体、设于所述边框本体的每个侧边条上的多个红外发射管及设于所述边框本体的每个侧边条上的多个红外接收管。

其中，所述边框本体的每个侧边条上的每个红外发射管，被配置为发出三束发射角度不同的红外线，用于向其余侧边条中的每个侧边条上的对应的一个红外接收管发出对应的一束红外线；所述边框本体的每个侧边条上的每个红外接收管，用于接收其余侧边条中的每个侧边条上的对应的一个红外发射管发出的红外线。

作为上述方案的改进，设置于所述边框本体的每个侧边条上的多个所述红外发射管等间距排列。

作为上述方案的改进，设置于所述边框本体的每个侧边条上的多个所述红外接收管等间距排列。

作为上述方案的改进，设置于所述边框本体的每个侧边条上的所述红外发射管与所述红外接收管交替排列。

本发明另一实施例提供了一种红外触摸屏，其包括处理器、红外发射电路、红外接收电路及如上所述的红外触摸屏的边框结构。

其中，所述红外发射电路与设于所述边框本体的每个侧边条上的所述红外发射管电连接，并用于在所述处理器的控制下，控制所述红外发射管发出红外线；所述红外接收电路与设于所述边框本体的每个侧边条上的所述红外接收管电连接，并用于在所述处理器的控制下，对所述红外接收管经光电转换生成的电信号进行红外信号的处理。所述处理器还用于接收所述红外接收电路的处理结果，分析计算触摸点的坐标位置。

作为上述方案的改进，所述红外接收电路包括用于对所述电信号进行跨阻放大的跨阻放大电路和用于对信号进行保持以实现ADC采样的信号保持电路。

所述跨阻放大电路包括放大器、连接在所述放大器的输入端与输出端之间的电阻电路和与所述电阻电路并联的旁路电容；所述信号保持电路包括串联的储能电容和采样电阻。

作为上述方案的改进，所述电阻电路包括至少两个并联的电阻，且每个所述电阻均与一个控制开关相连；所述控制开关用于在所述处理器的控制下，对所述电阻电路进行导通与断开，以实现通过选择对应的电阻达到放大倍数的可调。

作为上述方案的改进，所述红外接收电路还包括滤波电路与多级放大电路。

其中，所述滤波电路与所述跨阻放大电路的输出端相连，用于对所述跨阻放大电路输出的电信号进行滤波处理以实现抗光；所述多级放大电路与所述滤波电路的输出端相连，用于对所述滤波电路输出的电信号进行多级放大处理。

作为上述方案的改进，所述滤波电路包括串联的滤波电容与滤波电阻；所述多级放大电路包括多个级联的用于对来自前级的输入信号进行放大且向下一级输出的放大器。

本发明又一实施例提供了一种红外触摸设备，其包括如上所述的红外触摸屏。

本发明实施例提供的红外触摸屏的边框结构、红外触摸屏及红外触摸设备，通过在四边形的边框本体的每个侧边条上均设置多个红外发射管与红外接收管，且每个侧边条上的红外发射管与红外接收管和其他三边均有红外光线的传输，在红外触摸区域内形成交错的、密集的光网，不仅可以在X，Y方向上进行红外光线的传递，还可以在各对角线方向上形成跨轴的光线传递，极大的提升了触摸区域内红外光网的密度，防止触摸物因形体较小落入对轴光线的网格内而导致无法被红外触摸设备识别，极大的提升了红外触摸屏的触摸精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种红外触摸屏的边框结构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种红外触摸屏的电路结构示意图；

图3是本发明实施例提供的一种多级放大电路的电路结构示意图；

图4是本发明实施例提供的一种信号保持电路的电路结构示意图；

图5是本发明实施例提供的一种红外触摸屏的电路流程示意图。

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。

本发明一实施例提供了一种红外触摸屏的边框结构，请参见图1，为所述红外触摸屏的边框结构示意图，在本实施例中，所述边框本体结构为矩形，每个侧边条上均设有多个红外发射管A与多个红外接收管B；其中，每个侧边条上的红外发射管A均可以发出三束角度不同的红外光线，各红外光线的角度由具体的红外触摸屏的参数决定，且每束红外光线均被所述边框本体的其他三边上的对应的一个红外接收管B接收；每个侧边条上的每个红外接收管B均用于接收所述边框本体的其他三边上对应的一个红外发射管A发出的红外线，以此方式在红外触摸屏的触摸区域内形成横竖交叉的红外光网。

在本发明实施例中，通过在矩形的边框本体的每个侧边条上均设置多个红外发射管与红外接收管，且每个侧边条上的红外发射管与红外接收管和其他三边上的对应的红外发射管与红外接收管均有红外光线的传输，在红外触摸区域内形成交错的、密集的光网，不仅在X，Y方向上具有红外光线的传递，在各对角线方向上还会形成跨轴的光线传递，整个触摸区域内形成的横竖交叉的红外光网，极大的提升了红外光网的密度，使得红外触摸设备的触摸精度大大提高。

优选地，在上述实施例中，在所述边框本体的每个侧边条上的多个所述红外发射管A等间距排列。各红外发射管等间距排列保证了每个侧边条上均发射出均匀的红外光线，使得各方向上的红外光线更加均匀，防止触摸物因形体较小而无法落入光网光线内而导致红外触摸设备无法识别位置，提升了红外触摸设备的触摸精度。

优选地，在上述实施例中，在所述边框本体的每个侧边条上的多个所述红外接收管B等间距排列。各红外接收管等间距排列保证了每个侧边条均匀地接收红外发射管发射的红外光线，使得触摸区域内各方向的红外光线跟更加均匀，极大的提升了红外触摸设备的触摸精度。需要说明的是，在触摸边框本体各侧边条上的红外发射管与红外接收管也可采用其他的排列方式，由具体的红外触摸屏的参数决定。

优选地，在上述实施例中，所述边框本体的每个侧边条上的所述红外发射管A与所述红外接收管B交替排列，形成均匀的跨轴光线与均匀的对轴光线，以尽量覆盖红外触摸屏的整个触摸区域，防止触摸物因形体较小而无法落入光网光线内而导致红外触摸设备无法识别位置，提升了红外触摸设备的触摸精度。

本发明另一实施例提供了一种红外触摸屏，其包括处理器、红外发射电路、红外接收电路及上所述的红外触摸屏的边框结构。

具体的，所述红外发射电路与设于所述边框本体的每个侧边条上的所述红外发射管A电连接，并用于在所述处理器的控制下，控制所述红外发射管A发出红外线；所述红外接收电路与设于所述边框本体的每个侧边条上的所述红外接收管B电连接，其中红外接收管B的功能是对接收到的红外光信号进行光电转换，生成对应的电信号，所述红外接收电路的作用是在所述处理器的控制下，对所述电信号进行红外信号的处理，并将处理结果发送至处理器，以完成对触摸位置坐标的计算。具体原理为：处理器(如单片机、MCU芯片)控制红外发射电路与红外接收电路，对应驱动红外发射管与红外接收管生成红外光网，当触摸物在触摸区域内触摸屏幕时，会挡住经过该位置的横竖交叉的红外线，光信号的改变导致红外接收电路输出的电信号发生变化，通过对电信号进行处理，并将结果发送至红外触摸屏的处理器(本实施例中采用Philips公司的ARM7芯片LPC2132为微处理器)进行预设程式的比对计算，分析得出具体触摸位置的坐标。

本发明实施例所述的红外触摸屏，通过采用如上所述的红外触摸屏的边框结构，结合处理器、红外发射电路与红外接收电路，完整的实现了红外光网的光信号由驱动到生成，再到形成交错的、密集的光网的具体过程，并且通过处理器和相关的电路对光信号进行处理，使得任何对红外光线不透明的触摸物体在触摸区域内都可以阻断红外线，实现了精准的触摸坐标定位，提升了红外触摸设备的触摸精度。

优选地，在上述实施例中，所述红外接收电路包括跨阻放大电路和信号保持电路。

具体的，请参见图2，图中C为所述跨阻放大电路的结构示意图，在本实施例中，由于红外接收管的光电二极管1经过光电转换生成的电信号幅度较弱，可能会导致因传输损耗使得信号失真，后续的红外接收电路难以获得准确地信号，故采用跨阻放大电路对信号进行跨阻放大，使得信号放大到所需要的幅度值且与原信号的变化规律保持一致；所述跨阻放大电路包括放大器2、连接在所述放大器的输入端与输出端之间的电阻电路和与所述电阻电路并联的旁路电容3，因为一般电路的布线都会产生一定的寄生电容，会导致信号的高频噪声增益提高，使得电路系统不稳定，旁路电容的引入可以有效的进行相位补偿，防止振荡，抑制高频噪声，以获得更加纯净的不失真信号。

当对电路的模拟信号进行A/D转换时，需要一定的转换时间，在这个转换时间内，模拟信号要保持基本不变，这样才能保证转换精度。在本实施例中，请参见图4，为所述信号保持电路的结构示意图。所述信号保持电路包括串联的储能电容17和采样电阻16，所述开关15在所述处理器的控制下，对信号保持电路进行控制，当储能电容17放电，通过对串联在电路中的采样电阻16进行测量比对，减小转换的误差，保证信号的稳定，以实现后续的ADC采样。

优选地，在上述实施例中，所述跨阻放大电路中的电阻电路包括至少两个并联的电阻，且每个所述电阻均与一个控制开关相连；通过并联的不同阻值的电阻，实现电路信号不同倍数的放大，处理器通过控制开关，对所述电阻电路进行导通与断开，以实现电路信号的调整放大。在本实施例中，电阻数量优选为三个，分别为与开关4连接的电阻7，与开关5连接的电阻8，与开关6连接的电阻9。

优选地，在上述实施例中，所述红外接收电路还包括滤波电路与多级放大电路。

具体的，在本实施例中，所述滤波电路与所述跨阻放大电路的输出端相连，用于滤去电路中信号的纹波，通过高通滤波实现抗光；由于单级放大电路的放大倍数一般有限，在本实施例中，请参见图3，为所述多级放大电路的机构示意图，其中为获得驱动电路工作的正常信号，把若干个单级放大器串接起来，组成多级放大器，对信号进行多次连续放大，从而得到所需的放大倍数；所述多级放大电路与所述滤波电路的输出端相连，用于对所述滤波电路输出的电信号进行多级放大处理，使得整个红外触摸屏的电路系统正常工作。

优选地，在上述实施例中，请参见图2，所述滤波电路包括串联的滤波电容10与滤波电阻11；所述滤波电路通过高通滤波，使得高频信号能正常通过，而低于设定临界值的低频信号则被阻隔、减弱(其中阻隔、减弱的幅度则会依据不同的红外信号的频率以及不同的红外触摸屏的滤波程序而改变)，保证红外触摸屏表面的亮度变化不会对光线信号造成过多的干扰，从而达到消除低频噪声，提高红外触摸屏的抗光性能。

所述多级放大电路包括多个级联的放大器，每个放大器用于对来自前级的输入信号进行放大且向下一级进行输出。在本实施例中，请参见图3，放大器的数量优选为3个，通过放大器12、放大器13和放大器14的耦合，对信号进行多次差分放大，从而得到所需的放大倍数。

本发明实施例所述的红外触摸屏，通过采用与边框本体每个侧边条上的红外收发器件电连接的红外发射电路与红外接收电路，同时处理器对电路进行驱动控制，得到相应的光强值，再通过分析比对接收到的被遮挡前后的光强信号，计算得到触摸点的位置坐标信息。具体的，请参见图5，为所述红外触摸屏的电路流程示意图，所述红外接收管对红外信号进行光电转换后，将信号输出至前置的跨阻放大电路进行跨阻可调，再经过滤波电路的高通滤波实现抗光，之后经过多级放大电路进行多级放大，最后输出至信号保持电路，依次等待ADC采样。其中，红外接收管对红外信号进行光电转换后，生成的电信号直接被发送至前置的跨阻放大电路进行处理，从而达到了对初始信号的跨阻放大，防止信号在复杂的拓扑结构系统中发生失真，提升了红外触摸屏的触摸精度。

本发明又一实施例提供了一种红外触摸设备(图未示)，其包括如上所述的红外触摸屏。

本发明实施例所述的红外触摸屏的边框结构、红外触摸屏及红外触摸设备，通过在四边形的边框本体的每个侧边条上均设置多个红外发射管与红外接收管，且每个侧边条上的红外发射管与红外接收管和其他三边均有红外光线的传输，在红外触摸区域内形成交错的、密集的光网，极大的提升了触摸区域内红外光网的密度，防止触摸物因形体较小落入对轴光线的网格内而导致无法被红外触摸设备识别；同时通过与红外收发器件电连接的相关红外信号处理电路，对触摸区域内的红外信号进行光电转换、前置的跨阻放大、抗光处理、多级差分放大、信号保持和ADC采样等处理，从而使得相关的处理器对信号进行准确的分析计算，实现了对触摸位置的精准定位，极大的提升了红外触摸屏与红外触摸设备的触摸精度。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域技术的技术人员在本发明公开的技术范围内，可轻易想到的等同变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种红外触摸屏的边框结构，其特征在于，包括具有四个侧边条的边框本体、设于所述边框本体的每个侧边条上的多个红外发射管及设于所述边框本体的每个侧边条上的多个红外接收管；

所述边框本体的每个侧边条上的每个红外发射管，被配置为发出三束发射角度不同的红外线，用于向其余侧边条中的每个侧边条上的对应的一个红外接收管发出对应的一束红外线；

所述边框本体的每个侧边条上的每个红外接收管，用于接收其余侧边条中的每个侧边条上的对应的一个红外发射管发出的红外线。

2.根据权利要求1所述的红外触摸屏的边框结构，其特征在于，设置于所述边框本体的每个侧边条上的多个所述红外发射管等间距排列。

3.根据权利要求1所述的红外触摸屏的边框结构，其特征在于，设置于所述边框本体的每个侧边条上的多个所述红外接收管等间距排列。

4.根据权利要求1所述的红外触摸屏的边框结构，其特征在于，设置于所述边框本体的每个侧边条上的所述红外发射管与所述红外接收管交替排列。

5.一种红外触摸屏，其特征在于，包括处理器、红外发射电路、红外接收电路及如权利要求1～4任一项所述的红外触摸屏的边框结构；

所述红外发射电路与设于所述边框本体的每个侧边条上的所述红外发射管电连接，并用于在所述处理器的控制下，控制所述红外发射管发出红外线；

所述红外接收电路与设于所述边框本体的每个侧边条上的所述红外接收管电连接，并用于在所述处理器的控制下，对所述红外接收管经光电转换生成的电信号进行红外信号的处理。

所述处理器还用于接收所述红外接收电路的处理结果，分析计算触摸点的坐标位置。

6.根据权利要求5所述的红外触摸屏，其特征在于，所述红外接收电路包括用于对所述电信号进行跨阻放大的跨阻放大电路和用于对信号进行保持以实现ADC采样的信号保持电路；

所述跨阻放大电路包括放大器、连接在所述放大器的输入端与输出端之间的电阻电路和与所述电阻电路并联的旁路电容；所述信号保持电路包括串联的储能电容和采样电阻。

7.根据权利要求6所述的红外触摸屏，其特征在于，所述电阻电路包括至少两个并联的电阻，且每个所述电阻均与一个控制开关相连；所述控制开关用于在所述处理器的控制下，对所述电阻电路进行导通与断开，以实现通过选择对应的电阻达到放大倍数的可调。

8.根据权利要求6所述的红外触摸屏，其特征在于，所述红外接收电路还包括滤波电路与多级放大电路；

所述滤波电路与所述跨阻放大电路的输出端相连，用于对所述跨阻放大电路输出的电信号进行滤波处理以实现抗光；

所述多级放大电路与所述滤波电路的输出端相连，用于对所述滤波电路输出的电信号进行多级放大处理。

9.根据权利要求8所述的红外触摸屏，其特征在于，所述滤波电路包括串联的滤波电容与滤波电阻；所述多级放大电路包括多个级联的用于对来自前级的输入信号进行放大且向下一级输出的放大器。

10.一种红外触摸设备，其特征在于，包括如权利要求5～9任一项所述的红外触摸屏。