CN1728070A

CN1728070A - 激光扫描测距式触摸屏

Info

Publication number: CN1728070A
Application number: CN 200510036124
Authority: CN
Inventors: 邢休东; 李瑞良
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-07-28
Filing date: 2005-07-28
Publication date: 2006-02-01

Abstract

一种激光扫描测距式触摸屏的解决方案，利用激光扫描装置产生一束激光，在控制系统的控制下，扫描用户可能触摸的区间，当用户没有触摸时，激光扫描光束只在周边产生反射或散射，扫描触摸区间所获得的距离数据是激光扫描装置到触摸区间边界再返回到测距装置的距离；当用户发生触摸时，激光扫描光束由触摸物反射或散射的激光，被测距装置接收，此时测距装置的距离数据是小于该扫描光束到边界再返回到测距装置的距离数据的，因此通过控制系统比较距离信息的变化情况，可以判断出是否有触摸发生，以及发生触摸时的坐标信息。

Description

激光扫描测距式触摸屏

技术领域

本发明涉及一种计算机输入设备，更具体地说，它涉及一种激光扫描测距式触摸屏。

背景技术

目前公知的触摸屏有电阻触摸屏、电容触摸屏、声表面波触摸屏和红外线触摸屏四大类型。

电阻触摸屏的技术原理是：电阻触摸屏的屏体由多层导电复合薄膜，各导电层由许多细小的透明隔离点隔开，当手指接触屏幕，两导电层出现一个接触点，控制器侦测到这个接触后，进行A/D转换，即可得触摸点的坐标。电阻式触摸屏不受尘埃、水、污物影响。电阻触摸屏的导电涂层比较薄且容易脆断，涂得太厚会降低透光率且形成内反射降低清晰度，容易被锐利物件所破坏；且由于经常被触动，使用一定时间后会出现细小裂纹，甚至变型，触摸屏的寿命并不长久。因此不适宜在公众场合使用。例如，中国专利公告号CN1121747，公告日是1996年5月1日，名称为‘透明触摸式面板’中公开了电阻触摸屏的技术。

电容触摸屏的技术原理是：电容式触摸屏是在玻璃表面贴上一层透明的特殊金属导电物质。当手指触摸在金属层上时，触点的电容就会发生变化，使得与之相连的振荡器频率发生变化，通过测量频率变化可以确定触摸位置获得信息。由于电容随温度、湿度或接地情况的不同而变化，故其稳定性较差，往往会产生漂移现象。

声表面波触摸屏的技术原理是：表面声波触摸屏由屏体、声波发生器、反射条纹、声波接受器和控制器组成，其中声波发生器发送声表面波跨越屏幕表面，当手指触及屏幕时，触点上的声波即被阻止，控制器通过分析接收到的声波确定坐标位置。因为屏体只是一块纯粹的强化玻璃，区别于其它触摸屏技术是没有任何贴膜和覆盖层。因此表面声波触摸屏不受温度、湿度等环境因素影响，分辨率极高，有极好的防刮性，寿命长(5000万次无故障)；透光率高(92％)，能保持清晰透亮的图像质量；没有漂移，只需安装时一次校正；有第三轴(即压力轴)响应；最适合公共场所使用。但表面声波会被水、灰尘等吸收，因此不能在户外使用，且需经常清洁维护。例如，中国专利公告号CN86102275，公告日是1986年12月3日，名称为‘声波接触板系统’中公开了声表面波触摸屏的技术，声波换能装置安装在屏体的表面。

红外线触摸屏的技术原理是：红外线触摸屏是在显示器四周排列了红外线发射管及接收管，在屏幕表面形成一个红外线网。用户以手指触摸屏幕某一点，便会挡住经过该位置的横竖两条红外线，计算机便可即时算出触摸点位置。因为红外触摸屏不受电流、电压和静电干扰，所以适宜某些恶劣的环境条件。但由于红外线发射管及接收管数量众多，系统的可靠性较低。例如，中国专利公告号CN1035733，公告日是1989年9月20日，名称为‘触摸控制装置’中公开了红外线触摸屏的技术。

现有的各类触摸屏均有其局限性，分别有如下缺点：1、电阻触摸屏的导电薄膜易损坏，抗暴力性能差，不适合在公众场合使用；2、水、灰尘等表面污物会吸收声表面波，声表面波触摸屏的使用环境要求较高，不能在户外场合使用，且需定期清洁；3、红外线触摸屏需要较多的电子元件，且易受到阳光等的干扰，可靠性较低；4、电容触摸屏稳定性较差，会产生漂移现象。5、由于现有的触摸屏所依赖的本身技术的缺陷，导致现有的触摸屏在生产大尺寸触摸屏时有障碍，像电阻屏由于导电薄膜的加工特性导致电阻屏的大尺寸受影响；而表面声波触摸屏由于声波在玻璃表面传递时的衰减也导致了大尺寸的声波触摸屏不能很好的满足市场的需求；红外屏则分辨率无法满足用户的要求。

上述的触摸屏产品都有一个共同的缺点，即产品的平面尺寸与其需要控制的触摸区间密切相关，不同尺寸的显示器需要不同规格的产品，不利于组织生产。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，公开一种新型的触摸屏即激光扫描测距式触摸屏的解决方案，利用激光扫描装置产生一束激光，在控制系统的控制下，扫描用户可能触摸的区间，当用户没有触摸时，激光扫描光束只在周边产生反射或散射，测距装置获取的距离数据是与触摸区间的边界到激光扫描装置的距离有关的，当触摸区间的边界上有激光反射/散射体时，扫描触摸区间所获得的距离数据是激光扫描装置到触摸区间边界再返回到测距装置的距离，当边界没有实体时，扫描触摸区间所获得的距离数据是大于该理论距离值的；当用户发生触摸时，激光扫描光束由触摸物反射或散射的激光，被测距装置接收，此时测距装置的距离数据是小于该扫描光束到边界再返回到测距装置的距离数据的，因此通过控制系统比较距离信息的变化情况，可以判断出是否有触摸发生，以及发生触摸时的坐标信息。

由于采用上述技术方案，本发明专利提供的激光扫描测距式触摸屏无需屏体，激光扫描装置、测距装置和控制系统之间没有硬性的机械限制，可以在安装时再根据需要进行调整，产品只需一种规格即可。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明采用反射式测距装置的原理示意图。

图2是本发明采用散射式测距装置的原理示意图。

图3是反射测距式触摸发生前后距离数据与激光束扫描角度之间的关系。

图4是散射测距式触摸发生前后距离数据与激光束扫描角度之间的关系。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

实施例1：在附图1中，激光扫描装置1、测距装置2安装在触摸区间的上方一角；扫描/测距单元分别通过电缆连接到控制系统3。

激光束在控制系统的控制下，产生激光扫描光束4扫描过待检测的触摸区间5，当没有触摸发生时，测距装置的距离数据将大于或等于激光扫描装置到触摸区间边界的距离，该距离值将取决于触摸区间的边界上是否有反射物，形成如附图3所示的无触摸的距离与扫描角度的关系曲线；当触摸发生时，由于触摸物6产生的反射光束7，测距装置的距离数据将与触摸点的坐标有关，从而小于在该角度上激光扫描装置到触摸区间的边界8的距离，形成如附图3中所示的有触摸的距离与扫描角度的关系；控制系统通过比较每次扫描的距离数据与触摸区间边界的理论距离数据，可以判别是否有触摸发生；以及发生触摸时，触摸点相对于激光扫描装置的角度A和距离L，通过简单的三角函数关系，即可准确得到触摸点的坐标值。

实施例2：在附图2中，激光扫描装置1、测距装置2分别安装在触摸区间的上方两侧；扫描/测距单元分别通过电缆连接到控制系统3。

激光束在控制系统的控制下，产生激光扫描光束4扫描过待检测的触摸区间5，当没有触摸发生时，测距装置的距离数据将大于激光扫描装置到触摸区间底部边界10的距离，该距离值将取决于触摸区间的底部边界上是否有反射物，形成如附图5所示的无触摸的距离与扫描角度的关系；当触摸发生时，由于触摸物6产生的散射光束9，测距装置的距离数据将与触摸点的坐标有关，从而小于在该角度上激光扫描装置到触摸区间边界再到测距装置的距离，形成如附图5中所示的有触摸的距离与扫描角度的关系；控制系统通过比较每次扫描的距离数据与触摸区间的边界的理论距离数据，可以判别是否有触摸发生，以及发生触摸时，触摸点相对于激光扫描装置的角度A、激光扫描装置到触摸点再到测距装置的距离和L1+L2，通过三角测量法，即可准确得到触摸点的坐标值。

在以上实施例中，如果在触摸区间的另一侧(或另一对角)再增加一个激光扫描装置和(或)一个测距装置，可以提高触摸屏的定位精度。

激光扫描装置、测距装置和控制系统可以设计成一体，以方便安装。

在以上实施例中，激光扫描装置的第一条扫描光束可能不平行与触摸区间的上端，此时可通过在触摸区间的两个预设点上读取相关原始数据进行校正，并记录在控制系统中，以校正触摸点的坐标。

在本发明的技术方案中，用户的触摸区间并不仅限于矩形，也可以是扇形，甚至于是圆形或其他有规律边界的区间。

Claims

1.一种激光扫描测距式触摸屏，由激光扫描装置、测距装置和控制系统组成，其特征在于，触摸屏有一个(或有两个或两个以上)激光扫描装置，用于产生一束激光，并在控制系统控制下扫描用户可能触摸的区间。

2.根据权利要求1所述的激光扫描测距式触摸屏，其特征在于，有一个(或有两个或两个以上)反射式(或散射式)测距装置，用于接收激光扫描光束在触摸区间由于用户触摸引起的反射(或散射)激光，从而获得与用户触摸相关的距离数据。

3.根据权利要求2所述的激光扫描测距式触摸屏，其特征在于，有一个控制系统，用于控制激光扫描装置产生激光束；对用户可能触摸的区间进行扫描，并相应读取测距装置的距离数据，通过比较各次扫描触摸区间所读取的距离数据与触摸区间的边界的理论距离值的差异，判断出有无触摸的发生，及计算触摸点的坐标信息。