CN201673487U - 一种红外触摸屏、触摸系统及交互式显示器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种红外触摸屏、触摸系统及交互式显示器，包括触摸检测区域；红外单元，所述红外单元为既可以发射红外光又可以接收红外光的红外管；至少包括第一边缘和第二边缘的多个边缘，第一边缘与第二边缘彼此相对，在第一边缘和第三边缘上安装有红外单元；以及与红外单元相连的处理电路。本实用新型公开的这种红外触摸屏及基于这种触摸屏的触摸系统和交互式显示器通过结构上的改变及阶段管理机制的应用，有效的削弱或消除因变换的环境光所造成的光干扰。

Description

一种红外触摸屏、触摸系统及交互式显示器

技术领域

本实用新型涉及光电检测技术，尤其涉及一种红外触摸屏、触摸系统及交互式显示器。

背景技术

随着科技的发展，人机交互设备越来越广泛的出现在日常生活当中，如触摸屏、电子白板等，红外触摸屏就是其中的一种。由于环境光会因不同的场所、时间随时发生变化，这种变化的环境光会对红外触摸屏中的红外接收管接收与之相对应的红外发射管所发射的红外光造成光干扰，影响了红外触摸屏的检测精度，这个问题急待解决。

实用新型内容

针对现有技术中存在的问题，本实用新型提供了一种抗光干扰的红外触摸屏，该红外触摸屏包括：

触摸检测区域；

红外单元，所述红外单元为既可以发射红外光又可以接收红外光的红外管；

至少包括第一边缘和第二边缘的多个边缘，所述第一边缘与所述第二边缘彼此相对，在所述第一边缘和所述第二边缘上安装有所述红外单元；以及

与所述红外单元相连的处理电路。

可选的，所述红外触摸屏还包含有第三边缘和第四边缘，所述第三边缘与所述第四边缘相对，在所述第三边缘与所述第四边缘中的一条边缘上安装有红外发射管，在另一条边缘上安装有红外接收管。

可选的，每个所述红外发射管所发射的红外光穿过所述触摸检测区域被至少一个所述红外接收管所接收。

可选的，安装在所述第一边缘上的每个红外单元所发射出的红外光能被安装在所述第二边缘上的至少一个红外单元所接收；安装在所述第二边缘上的每个红外单元所发射出的红外光能被安装在所述第一边缘上的至少一个红外单元所接收。

可选的，所述红外触摸屏还具有阶段管理机制，所述阶段管理机制被配置成：控制所述红外触摸屏各个阶段的交替，所述红外触摸屏具有至少包括第一阶段和第二阶段的多个阶段；

当处于所述第一阶段时，安装在所述第一边缘上的红外单元发射的红外光穿过所述触摸检测区域被安装在所述第二边缘上的红外单元所接收；以及

当处于所述第二阶段时，安装在所述第二边缘上的红外单元发射的红外光穿过所述触摸检测区域被安装在所述第一边缘上的红外单元所接收。

可选的，在所述阶段管理机制中预设有一个标准环境光强，当所述红外单元所接收到的环境光的光强不大于所述标准环境光强时，此时的环境光不会影响所述红外单元接收与其相对应的红外单元所发射的红外光；

当处于所述第一阶段时，如安装在所述第二边缘上的红外单元所接收到的环境光的光强不大于所述标准环境光强，则所述阶段管理机制控制所述红外触摸屏继续运行第一阶段；如安装在所述第二边缘上的红外单元所接收到的环境光的光强大于所述标准环境光强，则所述阶段管理机制控制所述红外触摸屏终止所述第一阶段，进入所述第二阶段；以及

当处于所述第二阶段时，如安装在所述第一边缘上的红外单元所接收到的环境光的光强不大于所述标准环境光强，则所述阶段管理机制控制所述红外触摸屏继续运行第二阶段；如安装在所述第一边缘上的红外单元所接收到的环境光的光强大于所述标准环境光强，则所述阶段管理机制控制所述红外触摸屏终止所述第二阶段，进入所述第一阶段。

可选的，在所述阶段管理机制中预设有一个标准运行时间，所述标准运行时间被配置为限定所述红外触摸屏持续运行所述第一阶段或所述第二阶段的最长时间；

如所述红外触摸屏持续运行所述第一阶段的时间不大于所述标准运行时间，则继续运行所述第一阶段；如所述红外触摸屏持续运行所述第一阶段的时间大于所述标准运行时间，则终止所述第一阶段，进入所述第二阶段；以及

如所述红外触摸屏持续运行所述第二阶段的时间不大于所述标准运行时间，则继续运行所述第二阶段；如所述红外触摸屏持续运行所述第二阶段的时间大于所述标准运行时间，则终止所述第二阶段，进入所述第一阶段。

本实用新型还提供了一种红外触摸屏，包括：

触摸检测区域；

红外单元，所述红外单元为既可以发射红外光又可以接收红外光的红外管；

至少包括第一边缘、第二边缘、第三边缘与第四边缘的多个边缘，所述第一边缘与所述第二边缘彼此相对，所述第三边缘与所述第四边缘相对，在所述第一边缘、第二边缘、第三边缘和第四边缘上都安装有所述红外单元；以及

与所述红外单元相连的处理电路。

可选的，安装在所述第一边缘上的红外单元所发射出的红外光能被安装在所述第二边缘上的至少一个红外单元所接收；安装在所述第二边缘上的红外单元所发射出的红外光能被安装在所述第一边缘上的至少一个红外单元所接收。

可选的，安装在所述第三边缘上的红外单元所发射出的红外光能被安装在所述第四边缘上的至少一个红外单元所接收；安装在所述第四边缘上的红外单元所发射出的红外光能被安装在所述第三边缘上的至少一个红外单元所接收。

可选的，所述红外触摸屏还具有阶段管理机制，所述阶段管理机制被配置成：控制所述红外触摸屏各个阶段的交替，所述红外触摸屏具有至少包括第三阶段、第四阶段、第五阶段和第六阶段的多个阶段；

当处于第三阶段时，安装在所述第一边缘上的红外单元发射的红外光穿过所述触摸检测区域被安装在所述第二边缘上的红外单元所接收，安装在所述第三边缘上的红外单元发射的红外光穿过所述触摸检测区域被安装在所述第四边缘上的红外单元所接收；

当处于第四阶段时，安装在所述第一边缘上的红外单元发射的红外光穿过所述触摸检测区域被安装在所述第二边缘上的红外单元所接收，安装在所述第四边缘上的红外单元发射的红外光穿过所述触摸检测区域被安装在所述第三边缘上的红外单元所接收；

当处于第五阶段时，安装在所述第二边缘上的红外单元发射的红外光穿过所述触摸检测区域被安装在所述第一边缘上的红外单元所接收，安装在所述第四边缘上的红外单元发射的红外光穿过所述触摸检测区域被安装在所述第三边缘上的红外单元所接收；以及

当处于第六阶段时，安装在所述第二边缘上的红外单元发射的红外光穿过所述触摸检测区域被安装在所述第一边缘上的红外单元所接收，安装在所述第三边缘上的红外单元发射的红外光穿过所述触摸检测区域被安装在所述第四边缘上的红外单元所接收。

可选的，在所述阶段管理机制中预设有一个标准环境光强，当所述红外单元所接收到的环境光的光强不大于所述标准环境光强时，此时的环境光不会影响所述红外单元接收与其相对应的红外单元所发射的红外光；

当处于第三阶段时，如安装在第二边缘上的红外单元所接收到的环境光的光强不大于标准环境光强，安装在第四边缘上的红外单元所接收到的环境光的光强不大于标准环境光强，则继续运行第三阶段；如安装在第二边缘上的红外单元所接收到的环境光的光强大于标准环境光强，安装在第四边缘上的红外单元所接收到的环境光的光强不大于标准环境光强，则终止第三阶段，运行第六阶段；如安装在第二边缘上的红外单元所接收到的环境光的光强不大于标准环境光强，安装在第四边缘上的红外单元所接收到的环境光的光强大于标准环境光强，则终止第三阶段，运行第四阶段；如安装在第二边缘上的红外单元所接收到的环境光的光强大于标准环境光强，安装在第四边缘上的红外单元所接收到的环境光的光强大于标准环境光强，则终止第三阶段，运行第五阶段；

当处于第四阶段时，如安装在第二边缘上的红外单元所接收到的环境光的光强不大于标准环境光强，安装在第三边缘上的红外单元所接收到的环境光的光强不大于标准环境光强，则继续运行第四阶段；如安装在第二边缘上的红外单元所接收到的环境光的光强大于标准环境光强，安装在第三边缘上的红外单元所接收到的环境光的光强不大于标准环境光强，则终止第四阶段，运行第五阶段；如安装在第二边缘上的红外单元所接收到的环境光的光强不大于标准环境光强，安装在第三边缘上的红外单元所接收到的环境光的光强大于标准环境光强，则终止第四阶段，运行第三阶段；如安装在第二边缘上的红外单元所接收到的环境光的光强大于标准环境光强，安装在第三边缘上的红外单元所接收到的环境光的光强大于标准环境光强，则终止第四阶段，运行第六阶段；

当处于第五阶段时，如安装在第一边缘上的红外单元所接收到的环境光的光强不大于标准环境光强，安装在第三边缘上的红外单元所接收到的环境光的光强不大于标准环境光强，则继续运行第五阶段；如安装在第一边缘上的红外单元所接收到的环境光的光强大于标准环境光强，安装在第三边缘上的红外单元所接收到的环境光的光强不大于标准环境光强，则终止第五阶段，运行第四阶段；如安装在第一边缘上的红外单元所接收到的环境光的光强不大于标准环境光强，安装在第三边缘上的红外单元所接收到的环境光的光强大于标准环境光强，则终止第五阶段，运行第六阶段；如安装在第一边缘上的红外单元所接收到的环境光的光强大于标准环境光强，安装在第三边缘上的红外单元所接收到的环境光的光强大于标准环境光强，则终止第五阶段，运行第三阶段；以及

当处于第六阶段时，如安装在第一边缘上的红外单元所接收到的环境光的光强不大于标准环境光强，安装在第四边缘上的红外单元所接收到的环境光的光强不大于标准环境光强，则继续运行第六阶段；如安装在第一边缘上的红外单元所接收到的环境光的光强大于标准环境光强，安装在第四边缘上的红外单元所接收到的环境光的光强不大于标准环境光强，则终止第六阶段，运行第三阶段；如安装在第一边缘上的红外单元所接收到的环境光的光强不大于标准环境光强，安装在第四边缘上的红外单元所接收到的环境光的光强大于标准环境光强，则终止第六阶段，运行第五阶段；如安装在第一边缘上的红外单元所接收到的环境光的光强大于标准环境光强，安装在第四边缘上的红外单元所接收到的环境光的光强大于标准环境光强，则终止第六阶段，运行第四阶段。

可选的，在所述阶段管理机制中预设有一个标准运行时间，所述标准运行时间被配置为限定所述红外触摸屏持续运行所述第三阶段、所述第四阶段、所述第五阶段或所述第六阶段的最长时间；

如所述红外触摸屏持续运行所述第三阶段的时间不大于所述标准运行时间，则继续运行所述第三阶段；如所述红外触摸屏持续运行所述第三阶段的时间大于所述标准运行时间，则终止所述第三阶段，进入所述第五阶段；

如所述红外触摸屏持续运行所述第四阶段的时间不大于所述标准运行时间，则继续运行所述第四阶段；如所述红外触摸屏持续运行所述第四阶段的时间大于所述标准运行时间，则终止所述第四阶段，进入所述第六阶段；

如所述红外触摸屏持续运行所述第五阶段的时间不大于所述标准运行时间，则继续运行所述第五阶段；如所述红外触摸屏持续运行所述第五阶段的时间大于所述标准运行时间，则终止所述第五阶段，进入所述第三阶段；以及

如所述红外触摸屏持续运行所述第六阶段的时间不大于所述标准运行时间，则继续运行所述第六阶段；如所述红外触摸屏持续运行所述第六阶段的时间大于所述标准运行时间，则终止所述第六阶段，进入所述第三阶段。

本实用新型又提供了一种触摸系统，包括上述红外触摸屏。

本实用新型还提供了一种交互式显示器，包括上述红外触摸屏和用于显示图像的显示面板，所述红外触摸屏置于所述显示面板前方。

可选的，所述显示面板为液晶显示面板或有机光显示面板。

本实用新型的其它方面和/或优点将在下面的说明中部分描述，并且其中部分在该说明中是显而易见的，或者可以通过本实用新型的实践中学习到。

附图说明

通过参考以下附图阅读以下详细说明，能够更好地了解本实用新型。要注意，附图中的各个细节都不是按照比例画出来的。相反，为了清楚起见，各个细节被任意地扩大或者缩小，在这些附图中：

图1为根据本实用新型原理的一种红外触摸屏的结构简图；

图2为图1所示红外触摸屏的触摸定位方法的流程图；

图3为图2所示触摸定位方法中用计算触摸物位置坐标的公式的参照图

图4为图1所示红外触摸屏的一种优化方式的结构简图；

图5A为图4所示红外触摸屏的一种红外光路分布图；

图5B为图4所示红外触摸屏的另一种红外光路分布图；

图5C为图4所示红外触摸屏的第三种红外光路分布图；

图5D为图4所示红外触摸屏的第四种红外光路分布图；

图6为图1所示红外触摸屏内阶段管理机制控制红外触摸屏中的各个阶段的状态转换图；

图7为根据本实用新型原理的另一种红外触摸屏的结构简图；

图8为图7所示红外触摸屏内阶段管理机制控制红外触摸屏中的各个阶段的状态转换图；

图9为本实用新型所述红外触摸屏中红外单元的一种实施例的示意图；

图10为图9所示红外单元实施例的一种优选电路图；

图11为本实用新型所述红外触摸屏中红外单元的另一种实施例的电路图；

图12为本实用新型所述一种触摸系统的示意图；

图13为本实用新型所述一种交互式显示器的立体示意图；以及

图14为图13所示交互式显示器的简易剖面示意图。

具体实施方式

下面将开始本实用新型的实施例的详细说明，根据相应的附图说明其实施例，其中通篇相同的附图标记指代相同的元件。下面将通过参照附图说明实施例以解释本实用新型。

图1示出了根据本实用新型的一个实施例的红外触摸屏100，虽然可以有比所示的更多的边缘，但是红外触摸屏100被示为包括两个边缘：第一边缘101与第二边缘102且第一边缘101与第二边缘102相对，在第一边缘101和第二边缘102上安装有红外单元111，红外单元111为同时具有发射和接收红外光功能的红外管。其中，安装在第一边缘101上的每个红外单元111所发射出的红外光能被安装在第二边缘102上的至少一个红外单元111所接收。同样，安装在第二边缘101上的每个红外单元111所发射出的红外光能被安装在第一边缘102上的至少一个红外单元111所接收。这使得安装在第一边缘101和第二边缘102上的红外单元111之间的红外光路105在第一边缘101与第二边缘102之间的触摸检测区域106内形成了斜向交叉的红外光网格。当触摸物(如用户的手指、手写笔等)在触摸检测区域106内发生触击，就会阻断至少两条红外光路，而每条红外光路所对应的两个红外单元的位置是固定的，与红外单元111相连的处理电路108根据相似三角形定理，很容易就能计算出任意两条斜率不同的被阻断的红外光路的交点的位置，该交点的位置即为触摸物的位置，从而实现了对触摸物的定位。

如图2所示为红外触摸屏100的触摸定位方法的流程图，红外触摸屏100实现触摸定位的方法包括以下步骤：

进入步骤201，启动红外触摸屏，依次选通所有预设的红外光路。

在步骤201中，依次选通所有预设的红外单元之间的红外光路，在触摸检测区域内形成了交叉的红外光网格。

红外触摸屏100执行本步骤，其中安装在第一边缘101上的红外单元111的编号为i₁、i₂、i₃......i_n，安装在第二边缘上102上的红外单元111的编号为r₁、r₂、r₃......r_n，依次选通红外光路i_1rp、i_2rp+1、i_3rp+2......i_n+1-prn、i_qr1、i_q+1r2、i_q+2r3......i_nrn+1-q，在触摸检测区域内形成了交叉的红外光网格。其中，n、p、q为自然数且p＜n，q＜n。

进入步骤202，判断是否有红外光路被阻断，如无红外光路被阻断，则返回步骤201；如有红外光路被阻断，则记录该被阻断的红外光路。

在步骤202中，如无红外光路被阻断，则说明在触摸检测区域内未存有触摸物，则返回步骤201，重新依次选通所有红外光路，检测整个触摸检测区域；如有红外光路被阻断，则说明在触摸检测区域内存有触摸物，则记录被阻断的红外光路所对应的红外单元的坐标；

红外触摸屏100执行本步骤，如红外触摸屏在依次选通红外光路i_1rp、i_2rp+1、i_3rp+2......i_n+1-prn、i_qr1、i_q+1r2、i_q+2r3......i_nrn+1-q时没有红外光路被阻断，则返回步骤201；如红外光路i_3rp+2、i_q+4r5被阻断，则记录红外光路i_3rp+2、i_q+4r5所对应的红外发射管i₃、i_q+4、红外接收管r_p+2、r₅的坐标。

进入步骤203，计算被阻断的红外光路之间的交点的坐标，该交点的坐标即为触摸物的坐标，并把坐标数据送到计算机中进行处理。

参照图3，在步骤203中，从步骤201中所获取的被阻断的红外光路中选取任意两条被阻断的红外光路AC、BD，其中，被阻断的红外光路AC所对应的安装在第一边缘101上的红外单元A的内部坐标为(m，a)，所对应的安装在第二边缘102上的红外单元C的内部坐标为(n，c)；被阻断的红外光路BD所对应的安装在第一边缘101上的红外单元B的内部坐标为(m，b)，所对应的安装在第二边缘102上的红外单元D的内部坐标为(n，d)。同时需要满足c-a≠d-b，即AC与BD相交。将A(m，a)、C(n，c)、B(m，b)、D(n，d)带入公式将步骤中所得到的被阻挡的红外光路所对应的红外单元的坐标代入公式

$x=\frac{\mathrm{an}-\mathrm{bn}+\mathrm{md}-\mathrm{mc}}{a-b+d-c}$

$y=\frac{\mathrm{ad}-\mathrm{bc}}{a-b+d-c}$

就可以计算出被阻断的红外光路AC与BD之间的交点O的内部坐标(x，y)。为了减少计算量，提高响应速度，可令m＝0。即可将第一边缘101所在的直线被设置成y轴。同时令公式中的n＝h，h为第一边缘101与第二边缘102之间的间距。从而，此公式简化为

$x=\frac{a-b}{a-b+d-c}h$

$y=\frac{\mathrm{ad}-\mathrm{bc}}{a-b+d-c}$

然后将计算得到的交点O的坐标数据也就是触摸物的坐标数据(x，y)送到计算机中进行处理，并对触摸操作做出响应。

红外触摸屏100执行本步骤，将安装在第一边缘上的红外单元i₃(0，3)、i_q+4(0，q+4)与安装在第二边缘上的红外单元r_p+2(h，p+2)、r₅(h，5)的坐标带入公式

$x=\frac{a-b}{a-b+d-c}h$

$y=\frac{\mathrm{ad}-\mathrm{bc}}{a-b+d-c}$

计算得出

然后将该坐标

送到处理单元中进行处理，并对触摸操作做出响应。

在实际应用中，环境光对红外触摸屏所造成的光干扰主要为来自东西方向的太阳光的光干扰，所以可将红外触摸屏100的第一边缘101与第二边缘102东西朝向放置，进一步降低光干扰。同时为了进一步增加红外触摸屏100的检测精度，如图4所示，可令红外触摸屏100具有第三边缘103与第四边缘104，第三边缘103与第四边缘104相对，在第三边缘103上安装有红外发射管401，在第四边缘104上安装有红外接收管402。安装在第三边缘103上的任意一个红外发射管401所发射出的红外光能够安装在第四边缘104上的至少一个红外接收管402所接收。其中，安装在第三边缘103上的红外发射管401可全部换成红外接收管402，与此相对应，可将安装在第四边缘104上的所有红外接收管402全部换成红外发射管401。图4所示的红外触摸屏中的红外光路可被设置成如图5A、图5B、图5C、图5D中任意一种所示的红外光路分布图。

返回图1，在红外触摸屏100中还包括能够控制红外触摸屏100各个阶段的交替阶段管理机制107，阶段管理机制107可加载到处理电路108内。图6示出了红外触摸屏100中的阶段管理机制107的示例性操作的状态图。在状态601中，阶段管理机制107等待红外触摸屏下一阶段的改变，并且实际上当时机合适时控制下一阶段改变。虽然红外触摸屏100可以具有更多的阶段，但是在图6中被示为只具有第一阶段611与第二阶段612这两个阶段。当转换到第一阶段611时，阶段管理机制107控制安装在第一边缘101上的红外单元111发射红外光穿过触摸检测区域106被安装在第二边缘102上的至少一个红外单元111所接收；当转换到第二阶段612时，阶段管理机制107控制安装在第二边缘102上的红外单元111发射红外光穿过触摸检测区域106被安装在第一边缘101上的至少一个红外单元111所接收。

在红外触摸屏100中的阶段管理机制107中预设有一个标准环境光强m，当红外单元111所接收到的环境光的光强X不大于所述标准环境光强m(即X≤m)时，此时的环境光不会影响红外单元接收与其相对应的红外单元所发射的红外光。阶段管理机制107可以将时时检测得到的红外单元111所接收到的环境光的光强X与标准环境光强m进行比较来控制阶段交替。当处于第一阶段611时，如安装在第二边缘102上的红外单元111所接收到的环境光的光强X₁₀₂≤m，则阶段管理机制107控制红外触摸屏100继续运行第一阶段611。如安装在第二边缘102上的红外单元111所接收到的环境光的光强X₁₀₂＞m，则阶段管理机制107控制红外触摸屏100终止第一阶段611，进入第二阶段612；当处于第二阶段612时，如安装在第一边缘101上的红外单元111所接收到的环境光的光强X₁₀₁≤m，则阶段管理机制107控制红外触摸屏100继续运行第二阶段612。如安装在第一边缘101上的红外单元111所接收到的环境光的光强X₁₀₁＞m，则阶段管理机制107控制红外触摸屏100终止第二阶段612，进入第一阶段611。

同时，在上述阶段管理机制107中还可以预设有一个标准运行时间t，所述标准运行时间t被配置为限定所述红外触摸屏100持续运行所述第一阶段611或所述第二阶段612的最长时间。如所述红外触摸屏100持续运行所述第一阶段611的时间T1≤t，则继续运行所述第一阶段611；如所述红外触摸屏100持续运行所述第一阶段611的时间T1＞t，则终止所述第一阶段611，进入所述第二阶段612；如所述红外触摸屏100持续运行所述第二阶段612的时间T2≤t，则继续运行所述第二阶段612；如所述红外触摸屏100持续运行所述第二阶段612的时间T2＞t，则终止所述第二阶段612，进入所述第一阶段611。由于红外触摸屏100在实际应用中其可能在较长的一段时间内(如黑夜、阴天等)无论运行第一阶段还是运行第二阶段都不会因受到环境光的干扰而影响检测精度，通过在阶段管理机制107中预设标准运行时间可以均衡安装在相对两条边缘上上的红外单元实现发射红外光功能与实现接收红外光功能的时间。

在实际应用中，当阶段管理机制107为软件程序时，可直接将阶段管理机制107加载到与红外单元111相连的处理电路108中的微处理器内；当阶段管理机制107为逻辑器件或模拟电路时，可将阶段管理机制107结合到与红外单元111相连的处理电路108中。这种红外触摸屏通过这种结构上的改变及阶段管理机制的应用，有效的削弱或消除了因环境光(如太阳光)光照方向及强度随时间、环境随时发生变化对红外触摸屏所造成的光干扰。

图7示出了根据本实用新型的另一个实施例的红外触摸屏700，虽然可以有比所示的更多的边缘，但是红外触摸屏700被示为包括四条边缘：第一边缘101、第二边缘102、第三边缘103和第四边缘104，第一边缘101与第二边缘102相对，第三边缘103与第四边缘104相对，在每个边缘上都安装有红外单元111。其中，安装在任意一条边缘上的红外单元111所发射出的红外光能被安装在与该边缘相对边缘上的至少一个红外单元111所接收。这使得安装在四条边缘上的红外单元111之间的红外光路105在触摸检测区域106内形成了能够检测触摸物位置的红外光网格。作为一种优选，安装在任意一条边缘上的红外单元111所发射出的红外光在图3中被示为只能被安装在与该边缘相对边缘上的一个红外单元111所接收，安装在四条边缘上的红外单元111之间的红外光路105在触摸检测区域106内形成了能够检测触摸物位置的十字交叉的红外光网格，这种结构的红外触摸屏具有更高的检测精度。

红外触摸屏700中同样具有能够控制红外触摸屏700各个阶段的交替阶段管理机制107，阶段管理机制107可加载到处理电路108内。图8示出了红外触摸屏700中的阶段管理机制107的示例性操作的状态图。虽然红外触摸屏700可以具有更多的阶段，但是在图8中被示为只具有第三阶段613、第四阶段614、第五阶段615及第六阶段616这四个阶段。在状态801中，阶段管理机制107等待红外触摸屏700下一阶段的改变，并且实际上当时机合适时控制下一阶段改变。当转换到第三阶段613时，阶段管理机制107控制安装在第一边缘101上的红外单元111发射红外光穿过触摸检测区域106被安装在第二边缘102上的至少一个红外单元111所接收，控制安装在第三边缘103上的红外单元111发射红外光穿过触摸检测区域106被安装在第四边缘104上的至少一个红外单元111所接收；当处于第四阶段614时，控制安装在所述第一边缘上的红外单元发射红外光穿过所述触摸检测区域被安装在所述第二边缘上的红外单元所接收，控制安装在所述第四边缘上的红外单元发射红外光穿过所述触摸检测区域被安装在所述第三边缘上的红外单元所接收；当处于第五阶段时，阶段管理机制107控制安装在所述第二边缘102上的红外单元111发射红外光穿过所述触摸检测区域106被安装在所述第一边缘101上的红外单元111所接收，阶段管理机制107控制安装在所述第四边缘104上的红外单元111发射红外光穿过所述触摸检测区域106被安装在所述第三边缘103上的红外单元111所接收；当处于第六阶段时，阶段管理机制107控制安装在所述第二边缘102上的红外单元111发射红外光穿过所述触摸检测区域106被安装在所述第一边缘101上的红外单元111所接收，控制安装在所述第三边缘103上的红外单元111发射红外光穿过所述触摸检测区域106被安装在所述第四边缘104上的红外单元111所接收。

在红外触摸屏700中的阶段管理机制107中预设有一个标准环境光强m，当红外单元111所接收到的环境光的光强X不大于所述标准环境光强m(即X≤m)时，此时的环境光不会影响红外单元接收与其相对应的红外单元所发射的红外光。阶段管理机制107可以将时时检测得到的红外单元111所接收到的环境光的光强X与标准环境光强m进行比较来控制阶段交替。

当处于第三阶段613时，如安装在第二边缘102上的红外单元111所接收到的环境光的光强X₁₀₂≤m，安装在第四边缘104上的红外单元111所接收到的环境光的光强X₁₀₄≤m，则继续运行第三阶段613；如安装在第二边缘102上的红外单元111所接收到的环境光的光强X₁₀₂＞m，安装在第四边缘104上的红外单元111所接收到的环境光的光强X₁₀₄≤m，则终止第三阶段613，运行第六阶段616；如安装在第二边缘102上的红外单元111所接收到的环境光的光强X₁₀₂≤m，安装在第四边缘104上的红外单元111所接收到的环境光的光强X₁₀₄＞m，则终止第三阶段613，运行第四阶段614；如安装在第二边缘102上的红外单元111所接收到的环境光的光强X₁₀₂＞m，安装在第四边缘104上的红外单元111所接收到的环境光的光强X₁₀₄＞m，则终止第三阶段613，运行第五阶段615。

当处于第四阶段614时，如安装在第二边缘102上的红外单元111所接收到的环境光的光强X₁₀₂≤m，安装在第三边缘103上的红外单元111所接收到的环境光的光强X₁₀₃≤m，则继续运行第四阶段614；如安装在第二边缘102上的红外单元111所接收到的环境光的光强X₁₀₂＞m，安装在第三边缘103上的红外单元111所接收到的环境光的光强X₁₀₃≤m，则终止第四阶段614，运行第五阶段615；如安装在第二边缘102上的红外单元111所接收到的环境光的光强X₁₀₂≤m，安装在第三边缘103上的红外单元111所接收到的环境光的光强X₁₀₃＞m，则终止第四阶段614，运行第三阶段613；如安装在第二边缘102上的红外单元111所接收到的环境光的光强X₁₀₂＞m，安装在第三边缘103上的红外单元111所接收到的环境光的光强X₁₀₃＞m，则终止第四阶段614，运行第六阶段616。

当处于第五阶段615时，如安装在第一边缘101上的红外单元111所接收到的环境光的光强X₁₀₁≤m，安装在第三边缘103上的红外单元111所接收到的环境光的光强X₁₀₃≤m，则继续运行第五阶段615；如安装在第一边缘101上的红外单元111所接收到的环境光的光强X₁₀₁＞m，安装在第三边缘103上的红外单元111所接收到的环境光的光强X₁₀₃≤m，则终止第五阶段615，运行第四阶段614；如安装在第一边缘101上的红外单元111所接收到的环境光的光强X₁₀₁≤m，安装在第三边缘103上的红外单元111所接收到的环境光的光强X₁₀₃＞m，则终止第五阶段615，运行第六阶段616；如安装在第一边缘101上的红外单元111所接收到的环境光的光强X₁₀₁＞m，安装在第三边缘103上的红外单元111所接收到的环境光的光强X₁₀₃＞m，则终止第五阶段615，运行第三阶段613。

当处于第六阶段616时，如安装在第一边缘101上的红外单元111所接收到的环境光的光强X₁₀₁≤m，安装在第四边缘104上的红外单元111所接收到的环境光的光强X₁₀₄≤m，则继续运行第六阶段616；如安装在第一边缘101上的红外单元111所接收到的环境光的光强X₁₀₁＞m，安装在第四边缘104上的红外单元111所接收到的环境光的光强X₁₀₄≤m，则终止第六阶段616，运行第三阶段613；如安装在第一边缘101上的红外单元111所接收到的环境光的光强X₁₀₁≤m，安装在第四边缘104上的红外单元111所接收到的环境光的光强X₁₀₄＞m，则终止第六阶段616，运行第五阶段615；如安装在第一边缘101上的红外单元111所接收到的环境光的光强X₁₀₁＞m，安装在第四边缘214上的红外单元111所接收到的环境光的光强X₁₀₄＞m，则终止第六阶段616，运行第四阶段614。

同时，在上述阶段管理机制107中还可以预设有一个标准运行时间t，所述标准运行时间t被配置为限定所述红外触摸屏700持续运行所述第三阶段613、所述第四阶段614、所述第五阶段615或所述第六阶段616的最长时间。如所述红外触摸屏700持续运行所述第三阶段613的时间T3≤t，则继续运行所述第三阶段613；如所述红外触摸屏700持续运行所述第三阶段613的时间T3＞t，则终止所述第三阶段613，进入所述第五阶段615；如所述红外触摸屏700持续运行所述第四阶段614的时间T4≤t，则继续运行所述第四阶段614；如所述红外触摸屏700持续运行所述第四阶段614的时间T4＞t，则终止所述第四阶段614，进入所述第六阶段616；如所述红外触摸屏700持续运行所述第五阶段615的时间T5≤t，则继续运行所述第五阶段615；如所述红外触摸屏700持续运行所述第五阶段615的时间T5＞t，则终止所述第五阶段615，进入所述第三阶段613；如所述红外触摸屏700持续运行所述第六阶段616的时间T6≤t，则继续运行所述第六阶段616；如所述红外触摸屏700持续运行所述第六阶段616的时间T6＞t，则终止所述第六阶段616，进入所述第四阶段614。由于红外触摸屏700在实际应用中其可能在较长的一段时间内(如黑夜、阴天等)无论运行第一阶段还是运行第二阶段都不会因受到环境光的干扰而影响检测精度，通过在阶段管理机制107中预设标准运行时间可以均衡安装在相对两条边缘上上的红外单元实现发射红外光功能与实现接收红外光功能的时间。

在实际应用中，当阶段管理机制107为软件程序时，可直接将阶段管理机制107加载到与红外单元111相连的处理电路108中的微处理器内；当阶段管理机制107为逻辑器件或模拟电路时，可将阶段管理机制107结合到与红外单元111相连的处理电路108中。这种红外触摸屏通过这种结构上的改变及阶段管理机制的应用，有效的削弱或消除了因环境光(如太阳光)光照方向及强度随时间、环境随时发生变化对红外触摸屏所造成的光干扰。

如图9所示为上述红外触摸屏中红外单元111的一种实施例的示意图，该红外单元111包括用于红外信号和电信号转换的红外管模块901、用于对接收的信号进行放大的接收放大模块902和用于对发射信号进行放大的发射放大模块903，所述接收放大模块902具有接收输出端912和控制接收放大模块902是否工作的接收使能端922，所述发射放大模块903具有发射输入端913和控制发射放大模块903是否工作的发射使能端923。下面结合图10对图9所示红外单元如何实现发射接收红外光进行具体说明，图10为图9所示红外单元实施例的一种优选电路图。在图10中，红外发射管D₁和上拉电阻R₁构成了红外管模块901，PNP三极管Q₁和NPN三极管Q₂及其周边分立器件构成了接收放大模块902，NPN三极管Q₃和电阻R₃构成了发射放大模块903，receive pin端口为接收输出端912，enable pin端口为接收使能端922，remote pin端口为发射输入端913并兼做发射使能端923。在红外发射状态时，通过软件编程使enable pin端口输出高电平，三极管Q₁和Q₂不工作，然后remote pin端口输出红外发射信号，通过三极管Q₃放大后，红外发射管D₁发射出红外信号(如红外光)；在红外接收状态时，通过软件编程使remote pin端口输出低电平，enable pin端口输出低电平，此时三极管Q₃截止。当有红外光照射红外发射管D₁时，因为半导体的光电效应，使红外发射管D₁产生微弱的脉冲电流，经过三极管Q₁和Q₂放大后，在receive pin端口输出红外发射管D1所获取的红外接收信号。

如图11所示为上述红外触摸屏中红外单元111的另一种实施例的电路图，该红外单元111包括红外发射管D₁、双电源(正负电源)供电的比较器C₁、放大器A₁和相关电路组件(如电阻等)，比较器C₁的同向输入端(“+”端)为该红外单元的控制端control pin，比较器C₁的反向输入端(“-”端)接参考电位VREF，比较器C₁的输出端通向红外发射管D₁。当通过软件编程使control pin端口输出高于参考电位VREF的电平时，双电源供电的比较器C₁输出正电平，驱动红外发射管D₁发射出红外信号(如红外光)，此时该红外单元处于红外发射状态；当通过软件编程使control pin端口输出低于参考电位VREF的电平时，双电源供电的比较器C₁输出负电平，无法驱动红外发射管D₁发射出红外信号，此时该红外发射单管处于红外接收状态。如有红外光照射红外发射管D₁，因为半导体的光电效应，使红外发射管D₁产生微弱的脉冲电流，经放大器A₁放大后在接收输出端receive pin端口输出红外发射管D₁所获取的红外接收信号。

需要说明的是，上述红外单元实施例只是适用于本实用新型所述红外触摸屏的可行方案，本实用新型所述红外触摸屏中的红外单元的结构并不局限于图9至图11所示实施例。

同时，本实用新型还提供了一种触摸系统，包括上述红外触摸屏和用于将图像投影到所述红外触摸屏的投影器。在图12中示出了该触摸系统的一种实施例的示意图，所述触摸系统包括红外触摸屏1600、投影器1700和计算机1800，计算机1800分别与红外触摸屏1600和计算机1800相连接。计算机1800执行一个或多个应用程序，并通过投影器1700在红外触摸屏1600的触摸检测区域106上表现显示输出。红外触摸屏1600、投影器1700和计算机1800形成闭环结构，从而用户接触红外触摸屏1600的触摸检测区可作为写入或绘画被记录，或者用于控制计算机1800上所执行的应用程序的执行。其中，由于需要在触摸检测区域106上成像，所以触摸检测区域106最好为一不透光且表面粗糙(防止镜面反射)的平面，如幕布、木板、金属板等。

此外，本实用新型还提供了一种交互式显示器，包括上述红外触摸屏和用于显示图像的显示面板。在图13和图14中示出了该交互式显示器的一种实施例的简易示意图，所述交互式显示器包括红外触摸屏1600、显示面板1900和常规内置的PC 2000形式的通用计算设备，红外触摸屏1600位于显示面板1900的前方(面向用户的方向)，PC 2000分别与红外触摸屏1600和显示面板1900相连接，PC 2000还可以与其它计算机、视频输入设备(如VCD、DVD等)或外围设备(如扬声器、打印机等)相连接。这种交互式显示器具有视频输出和光学输入的功能，通过显示面板1900可以提供更为丰富的显示并就信息输入和软件程序的控制而与用户进行交互。其中，显示面板1900可为液晶显示面板(LCD)或有机光显示面板，红外触摸屏1600中的触摸检测区域106应为透明材料制成，如玻璃、亚克力等。

尽管已经对本实用新型的实施例作出了较为详细的说明和描述，但是本领域的技术人员应该明了在没有脱离本实用新型精神和原则的情况下可以对这些实施例进行改变，其范围定义在权利要求中。

Claims (16)

1.一种红外触摸屏，其特征在于，包括：

触摸检测区域；

红外单元，所述红外单元为既可以发射红外光又可以接收红外光的红外管；

至少包括第一边缘和第二边缘的多个边缘，所述第一边缘与所述第二边缘彼此相对，在所述第一边缘和所述第二边缘上安装有所述红外单元；以及

与所述红外单元相连的处理电路。

2.如权利要求1所述的红外触摸屏，其特征在于：所述红外触摸屏还包含有第三边缘和第四边缘，所述第三边缘与所述第四边缘相对，在所述第三边缘与所述第四边缘中的一条边缘上安装有红外发射管，在另一条边缘上安装有红外接收管。

3.如权利要求2所述的红外触摸屏，其特征在于：每个所述红外发射管所发射的红外光穿过所述触摸检测区域被至少一个所述红外接收管所接收。

4.如权利要求1所述的红外触摸屏，其特征在于：安装在所述第一边缘上的每个红外单元所发射出的红外光能被安装在所述第二边缘上的至少一个红外单元所接收；安装在所述第二边缘上的每个红外单元所发射出的红外光能被安装在所述第一边缘上的至少一个红外单元所接收。

5.如权利要求1至4之一所述的红外触摸屏，其特征在于：所述红外触摸屏还具有阶段管理机制，所述阶段管理机制被配置成：控制所述红外触摸屏各个阶段的交替，所述红外触摸屏具有至少包括第一阶段和第二阶段的多个阶段；

当处于所述第一阶段时，安装在所述第一边缘上的红外单元发射的红外光穿过所述触摸检测区域被安装在所述第二边缘上的红外单元所接收；以及

当处于所述第二阶段时，安装在所述第二边缘上的红外单元发射的红外光穿过所述触摸检测区域被安装在所述第一边缘上的红外单元所接收。

6.如权利要求5所述的红外触摸屏，其特征在于：在所述阶段管理机制中预设有一个标准环境光强，当所述红外单元所接收到的环境光的光强不大于所述标准环境光强时，此时的环境光不会影响所述红外单元接收与其相对应的红外单元所发射的红外光；

当处于所述第一阶段时，如安装在所述第二边缘上的红外单元所接收到的环境光的光强不大于所述标准环境光强，则所述阶段管理机制控制所述红外触摸屏继续运行第一阶段；如安装在所述第二边缘上的红外单元所接收到的环境光的光强大于所述标准环境光强，则所述阶段管理机制控制所述红外触摸屏终止所述第一阶段，进入所述第二阶段；以及

当处于所述第二阶段时，如安装在所述第一边缘上的红外单元所接收到的环境光的光强不大于所述标准环境光强，则所述阶段管理机制控制所述红外触摸屏继续运行第二阶段；如安装在所述第一边缘上的红外单元所接收到的环境光的光强大于所述标准环境光强，则所述阶段管理机制控制所述红外触摸屏终止所述第二阶段，进入所述第一阶段。

7.如权利要求6所述的红外触摸屏，其特征在于：在所述阶段管理机制中预设有一个标准运行时间，所述标准运行时间被配置为限定所述红外触摸屏持续运行所述第一阶段或所述第二阶段的最长时间；

如所述红外触摸屏持续运行所述第一阶段的时间不大于所述标准运行时间，则继续运行所述第一阶段；如所述红外触摸屏持续运行所述第一阶段的时间大于所述标准运行时间，则终止所述第一阶段，进入所述第二阶段；以及

如所述红外触摸屏持续运行所述第二阶段的时间不大于所述标准运行时间，则继续运行所述第二阶段；如所述红外触摸屏持续运行所述第二阶段的时间大于所述标准运行时间，则终止所述第二阶段，进入所述第一阶段。

8.一种红外触摸屏，其特征在于，包括：

触摸检测区域；

红外单元，所述红外单元为既可以发射红外光又可以接收红外光的红外管；

至少包括第一边缘、第二边缘、第三边缘与第四边缘的多个边缘，所述第一边缘与所述第二边缘彼此相对，所述第三边缘与所述第四边缘相对，在所述第一边缘、第二边缘、第三边缘和第四边缘上都安装有所述红外单元；以及

与所述红外单元相连的处理电路。

9.如权利要求8所述的红外触摸屏，其特征在于：安装在所述第一边缘上的红外单元所发射出的红外光能被安装在所述第二边缘上的至少一个红外单元所接收；安装在所述第二边缘上的红外单元所发射出的红外光能被安装在所述第一边缘上的至少一个红外单元所接收。

10.如权利要求9所述的红外触摸屏，其特征在于：安装在所述第三边缘上的红外单元所发射出的红外光能被安装在所述第四边缘上的至少一个红外单元所接收；安装在所述第四边缘上的红外单元所发射出的红外光能被安装在所述第三边缘上的至少一个红外单元所接收。

11.如权利要求8至10之一所述的红外触摸屏，其特征在于：所述红外触摸屏还具有阶段管理机制，所述阶段管理机制被配置成：控制所述红外触摸屏各个阶段的交替，所述红外触摸屏具有至少包括第三阶段、第四阶段、第五阶段和第六阶段的多个阶段；

当处于第三阶段时，安装在所述第一边缘上的红外单元发射的红外光穿过所述触摸检测区域被安装在所述第二边缘上的红外单元所接收，安装在所述第三边缘上的红外单元发射的红外光穿过所述触摸检测区域被安装在所述第四边缘上的红外单元所接收；

当处于第四阶段时，安装在所述第一边缘上的红外单元发射的红外光穿过所述触摸检测区域被安装在所述第二边缘上的红外单元所接收，安装在所述第四边缘上的红外单元发射的红外光穿过所述触摸检测区域被安装在所述第三边缘上的红外单元所接收；

当处于第五阶段时，安装在所述第二边缘上的红外单元发射的红外光穿过所述触摸检测区域被安装在所述第一边缘上的红外单元所接收，安装在所述第四边缘上的红外单元发射的红外光穿过所述触摸检测区域被安装在所述第三边缘上的红外单元所接收；以及

当处于第六阶段时，安装在所述第二边缘上的红外单元发射的红外光穿过所述触摸检测区域被安装在所述第一边缘上的红外单元所接收，安装在所述第三边缘上的红外单元发射的红外光穿过所述触摸检测区域被安装在所述第四边缘上的红外单元所接收。

12.如权利要求11所述的红外触摸屏，其特征在于：在所述阶段管理机制中预设有一个标准环境光强，当所述红外单元所接收到的环境光的光强不大于所述标准环境光强时，此时的环境光不会影响所述红外单元接收与其相对应的红外单元所发射的红外光；

当处于第三阶段时，如安装在第二边缘上的红外单元所接收到的环境光的光强不大于标准环境光强，安装在第四边缘上的红外单元所接收到的环境光的光强不大于标准环境光强，则继续运行第三阶段；如安装在第二边缘上的红外单元所接收到的环境光的光强大于标准环境光强，安装在第四边缘上的红外单元所接收到的环境光的光强不大于标准环境光强，则终止第三阶段，运行第六阶段；如安装在第二边缘上的红外单元所接收到的环境光的光强不大于标准环境光强，安装在第四边缘上的红外单元所接收到的环境光的光强大于标准环境光强，则终止第三阶段，运行第四阶段；如安装在第二边缘上的红外单元所接收到的环境光的光强大于标准环境光强，安装在第四边缘上的红外单元所接收到的环境光的光强大于标准环境光强，则终止第三阶段，运行第五阶段；

当处于第四阶段时，如安装在第二边缘上的红外单元所接收到的环境光的光强不大于标准环境光强，安装在第三边缘上的红外单元所接收到的环境光的光强不大于标准环境光强，则继续运行第四阶段；如安装在第二边缘上的红外单元所接收到的环境光的光强大于标准环境光强，安装在第三边缘上的红外单元所接收到的环境光的光强不大于标准环境光强，则终止第四阶段，运行第五阶段；如安装在第二边缘上的红外单元所接收到的环境光的光强不大于标准环境光强，安装在第三边缘上的红外单元所接收到的环境光的光强大于标准环境光强，则终止第四阶段，运行第三阶段；如安装在第二边缘上的红外单元所接收到的环境光的光强大于标准环境光强，安装在第三边缘上的红外单元所接收到的环境光的光强大于标准环境光强，则终止第四阶段，运行第六阶段；

当处于第五阶段时，如安装在第一边缘上的红外单元所接收到的环境光的光强不大于标准环境光强，安装在第三边缘上的红外单元所接收到的环境光的光强不大于标准环境光强，则继续运行第五阶段；如安装在第一边缘上的红外单元所接收到的环境光的光强大于标准环境光强，安装在第三边缘上的红外单元所接收到的环境光的光强不大于标准环境光强，则终止第五阶段，运行第四阶段；如安装在第一边缘上的红外单元所接收到的环境光的光强不大于标准环境光强，安装在第三边缘上的红外单元所接收到的环境光的光强大于标准环境光强，则终止第五阶段，运行第六阶段；如安装在第一边缘上的红外单元所接收到的环境光的光强大于标准环境光强，安装在第三边缘上的红外单元所接收到的环境光的光强大于标准环境光强，则终止第五阶段，运行第三阶段；以及

当处于第六阶段时，如安装在第一边缘上的红外单元所接收到的环境光的光强不大于标准环境光强，安装在第四边缘上的红外单元所接收到的环境光的光强不大于标准环境光强，则继续运行第六阶段；如安装在第一边缘上的红外单元所接收到的环境光的光强大于标准环境光强，安装在第四边缘上的红外单元所接收到的环境光的光强不大于标准环境光强，则终止第六阶段，运行第三阶段；如安装在第一边缘上的红外单元所接收到的环境光的光强不大于标准环境光强，安装在第四边缘上的红外单元所接收到的环境光的光强大于标准环境光强，则终止第六阶段，运行第五阶段；如安装在第一边缘上的红外单元所接收到的环境光的光强大于标准环境光强，安装在第四边缘上的红外单元所接收到的环境光的光强大于标准环境光强，则终止第六阶段，运行第四阶段。

13.如权利要求12所述的红外触摸屏，其特征在于：在所述阶段管理机制中预设有一个标准运行时间，所述标准运行时间被配置为限定所述红外触摸屏持续运行所述第三阶段、所述第四阶段、所述第五阶段或所述第六阶段的最长时间；

如所述红外触摸屏持续运行所述第三阶段的时间不大于所述标准运行时间，则继续运行所述第三阶段；如所述红外触摸屏持续运行所述第三阶段的时间大于所述标准运行时间，则终止所述第三阶段，进入所述第五阶段；

如所述红外触摸屏持续运行所述第四阶段的时间不大于所述标准运行时间，则继续运行所述第四阶段；如所述红外触摸屏持续运行所述第四阶段的时间大于所述标准运行时间，则终止所述第四阶段，进入所述第六阶段；

如所述红外触摸屏持续运行所述第五阶段的时间不大于所述标准运行时间，则继续运行所述第五阶段；如所述红外触摸屏持续运行所述第五阶段的时间大于所述标准运行时间，则终止所述第五阶段，进入所述第三阶段；以及

如所述红外触摸屏持续运行所述第六阶段的时间不大于所述标准运行时间，则继续运行所述第六阶段；如所述红外触摸屏持续运行所述第六阶段的时间大于所述标准运行时间，则终止所述第六阶段，进入所述第三阶段。

14.一种触摸系统，包括红外触摸屏，其特征在于：所述红外触摸屏为权利要求1至13中任一项所述的红外触摸屏。

15.一种交互式显示器，包括用于显示图像的显示面板和置于所述显示面板前方的红外触摸屏，其特征在于：所述红外触摸屏为权利要求1至13中任一项所述的红外触摸屏。

16.根据权利要求15所述的交互式显示器，其特征在于：所述显示面板为液晶显示面板或有机光显示面板。

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