CN201828895U - 新型定位轴结构的多点表面声波触摸系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新型定位轴结构的多点表面声波触摸系统，包括控制器、X轴定位装置、Y轴定位装置和Z轴定位装置，Z轴定位装置包括Z1轴定位装置和Z2轴定位装置；且Z1轴定位装置的发射条纹阵列和接收条纹阵列与Z2轴中的发射条纹阵列和接收条纹阵列以屏体中心呈中心对称。本实用新型在Z轴定位装置中采用了中心对称设计，从而简化了Z轴定位装置中的条纹设计，达到简化信号处理，提高触摸屏的响应速度，降低屏体干扰的目的。

Description

新型定位轴结构的多点表面声波触摸系统

技术领域

本实用新型涉及一种触摸屏，尤其涉及一种新型定位轴结构的多点表面声波触摸系统。

背景技术

当前触摸屏主要有表面声波、红外、电阻、电容等类型。表面声波触摸屏具分辨率高、响应时间短、稳定性很好、防暴性好、透光性好等特点；红外屏触摸屏分辨率一般、响应时间长、稳定性一般、防暴性好、透光性好、容易被光干扰等特点；电阻触摸屏具分辨率高、响应时间短、稳定性好、透光性差、防暴性差等特点；电容触摸屏具分辨率高、响应时间短、稳定性一般、透光性一般、防暴性较好、容易漂移等特点。综上所述，表面声波触摸屏由于其具有性能指标高、稳定可靠、环境适应强等优点，并且表面声波触摸屏是几种触摸屏中性价比最高的触摸屏，是几种主流触摸屏中最具推广使用价值的触摸屏。

现有的普通表面声波触摸屏只有X轴和Y轴两个相互垂直物理定位轴，基于轴线相交原理能够准确识别一个触摸点而得到唯一一组位置坐标数据；但对于两个或以上触摸点同时操作时，例如两个触摸点时可能出现三个或四个位置坐标组合，其中一个或两个位置坐标组合为虚假坐标，导致报告的触摸点不是实际触摸的地点。由于上述原因，现有的表面声波触摸屏技术在一些需要使用多点触摸的场合就会失效，例如多人同时游戏，多人同时书写绘画等，这样极大的限制了表面声波触摸屏的使用领域。

现有声波屏要实现双点触摸，一般采用普通单点触摸屏基于软件方式(基于多点触摸的时间或压力不同加以区分X、Y轴)实现多点触摸，专利申请号CN200680042367.3公开的用于识别多个不明确的触碰事件的位置的方法和设备即为软件方式；或是基于增加新的轴向信号联系X、Y轴的硬件方式。由于本专利是基于硬件方式实现多点触摸，因此本文仅对当前硬件方式加以描述。

在已有公开技术中，专利申请号CN200880013408.5公开的用于检测多个触摸的触摸屏，其申请日为2008年4月23日，公开日为2010年3月10日，介绍了在已有声波屏上增加U轴的方法，它是基于现有声波屏增加内层分波条纹，将声波分成两个方向传输，从而实现增加一个定位轴。由于内层条纹同时要向两个方向传输声波，两个方向的信号强度相互影响很难兼顾，从而使得屏体的加工和调试难度大大增加，不利于屏体的量产。同时由于该方式形成的两个Z轴波形宽度的不对称造成固件处理难度增加，不利于控制器对多点的有效识别。

另外，申请人于2009年提出了一种多点式表面声波触摸屏，其申请号为“200910265028.7”，申请日为2009年12月29日，公开日为2010年6月2日，该申请中包括有Z轴定位装置，但其Z轴定位装置的设置方式形式较多，Z轴定位装置中的条纹设计较为复杂，从而导致信号处理也较为复杂。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有多点式表面声波触摸屏中的定位轴结构存在的上述问题，提供一种新型定位轴结构的多点表面声波触摸系统，本实用新型在Z轴定位装置中采用了中心对称设计，从而简化了Z轴定位装置中的条纹设计，达到简化信号处理，提高触摸屏的响应速度，降低屏体干扰的目的。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种新型定位轴结构的多点表面声波触摸系统，包括控制器、X轴定位装置、Y轴定位装置和Z轴定位装置，其特征在于：所述Z轴定位装置包括Z1轴定位装置和Z2轴定位装置；且Z1轴定位装置的发射条纹阵列和接收条纹阵列与Z2轴中的发射条纹阵列和接收条纹阵列以屏体中心呈中心对称。

所述X、Y、Z1、Z2轴定位装置均包括一个发射换能器、一个接收换能器、一个发射条纹阵列和一个接收条纹阵列。

所述Z1和Z2轴定位装置中的声波传输方向与屏体的其中一条对角线平行，Z1和Z2轴定位装置形成的坐标轴向与其声波的传输方向垂直，且Z1坐标轴向和Z2坐标轴向相互平行，Z1、Z2轴定位装置共同形成Z轴。

所述Z轴定位装置中的Z1、Z2轴定位装置中的发射条纹阵列和接收条纹阵列相互垂直，发射条纹阵列或接收条纹阵列与对应的屏体边平行。

所述X轴定位装置和Y轴定位装置中的发射条纹阵列和接收条纹阵列设置在Z轴定位装置形成的定位围合区域内或区域外。

所述Z轴与X轴和Y轴相交，X轴与Y轴相互垂直。

所述控制器包括CPU，CPU的输出端连接有发射公共组合电路，X轴定位装置中的X轴发射换能器通过X轴发射单元与发射公共组合电路连接，Y轴定位装置中的Y轴发射换能器通过Y轴发射单元与发射公共组合电路连接，两个Z轴发射换能器通过两个Z轴发射单元分别与发射公共组合电路连接，CPU的输入端连接有接收信号处理公共电路，X轴定位装置中的X轴接收换能器通过X轴接收单元与接收信号处理公共电路连接，Y轴定位装置中的Y轴接收换能器通过Y轴接收单元与接收信号处理公共电路连接，两个Z轴接收换能器通过两个Z轴接收单元分别与接收信号处理公共电路连接。

采用本实用新型的优点在于：

一、本实用新型中，Z1轴定位装置的发射条纹阵列和接收条纹阵列与Z2轴中的发射条纹阵列和接收条纹阵列以屏体中心呈中心对称，使得Z1轴和Z2轴的响应波形也为对称波形，从而简化了Z轴定位装置中的条纹设计，达到简化信号处理、提高触摸屏的响应速度、降低屏体干扰的目的，也简化了屏体调试生产流程，使得设计难度和调试难度大大降低，有利于屏体的产品化。

二、本实用新型中，Z轴定位装置中的Z1、Z2轴定位装置中的发射条纹阵列和接收条纹阵列相互垂直，发射条纹阵列或接收条纹阵列与对应的屏体边平行，有利于Z轴接收信号的简化。

三、本实用新型中，X轴定位装置和Y轴定位装置中的发射条纹阵列和接收条纹阵列设置在Z轴定位装置形成的定位围合区域内或区域外，区域内能使得定位基本轴X轴、Y轴的表面声波不被衰减，有利于触摸屏抗干扰性和屏体尺寸做大；区域外能使得定位基本轴X轴、Y轴的有效触摸区域最大，减少触摸边缘盲区。

四、本实用新型中，Z轴与X轴和Y轴相交，X轴与Y轴相互垂直，有利于简化对多点触摸的处理及条纹设计简化。

五、本实用新型中，两组条纹和换能器组合在屏体上形成定位围合，与X轴和Y轴结合，可以避免多点触摸中的虚假定位。

六、本实用新型中，控制器包括CPU，CPU的输出端连接有发射公共组合电路，X轴定位装置中的X轴发射换能器、Y轴定位装置中的Y轴发射换能器、Z轴发射换能器分别与发射公共组合电路连接，CPU的输入端连接有接收信号处理公共电路，X轴定位装置中的X轴接收换能器、Y轴定位装置中的Y轴接收换能器、Z轴接收换能器分别与接收信号处理公共电路连接，将Z轴的发射单元直接并联到现有的发射公共组合电路中，Z轴的接收单元直接并联到现有的接收信号处理公共电路中，制造简单，且成本较低。

附图说明

图1为本实用新型触摸屏结构示意图

图2为图1中的Z2轴定位装置的发射换能器和接收换能器位置互换示意图

图中标记为：1、Z1发射换能器，2、Y发射换能器，3、Z2接收换能器，4、Y接收换能器，5、X接收换能器，6、Z2发射换能器，7、X发射换能器，8、Z1接收换能器，9、Y发射条纹阵列，10、X接收条纹阵列，11、Y接收条纹阵列，12、X发射条纹阵列，13、Z2接收条纹阵列，14、Z2发射条纹阵列，15、Z1接收条纹阵列，16、Z1发射条纹阵列，17、Z2定位装置表面声波传输路径，18、Z1定位装置表面声波传输路径，19、X定位装置表面声波传输路径，20、Y定位装置表面声波传输路径，21、屏体对角线1，22、屏体对角线2，23、屏体中心点，24、触摸点。

具体实施方式

一种新型定位轴结构的多点表面声波触摸系统，包括控制器、X轴定位装置、Y轴定位装置和Z轴定位装置，Z轴定位装置包括Z1轴定位装置和Z2轴定位装置；且Z1轴定位装置的发射条纹阵列和接收条纹阵列与Z2轴中的发射条纹阵列和接收条纹阵列以屏体中心呈中心对称，Z1与Z2条纹阵列中的条纹在数量与疏密组合形式上可以不同。Z1、Z2轴定位装置中发射换能器和接收换能器的位置可以互换。

本实用新型中，X、Y、Z1、Z2轴定位装置均包括一个发射换能器、一个接收换能器、一个发射条纹阵列和一个接收条纹阵列。X轴定位装置包括X发射换能器7、X接收换能器5、X发射条纹阵列12和X接收条纹阵列10。Y轴定位装置包括Y发射换能器2、Y接收换能器4、Y发射条纹阵列9和Y接收条纹阵列11。Z1轴定位装置包括Z1发射换能器1、Z1接收换能器8、Z1发射条纹阵列16和Z1接收条纹阵列15。Z2轴定位装置包括Z2发射换能器6、Z2接收换能器3、Z2发射条纹阵列14和Z2接收条纹阵列13。

Z1和Z2轴定位装置中的声波传输方向与屏体的其中一条对角线平行，Z1和Z2轴定位装置形成的坐标轴向与其声波的传输方向垂直，且Z1坐标轴向和Z2坐标轴向相互平行，Z1、Z2轴定位装置共同形成Z轴，且覆盖全屏。

Z轴定位装置中的Z1、Z2轴定位装置中的发射条纹阵列和接收条纹阵列相互垂直，发射条纹阵列或接收条纹阵列与对应的屏体边平行。

X轴定位装置和Y轴定位装置中的发射条纹阵列和接收条纹阵列设置在Z轴定位装置形成的定位围合区域内或区域外。Z轴与X轴和Y轴相交，X轴与Y轴相互垂直。

控制器包括CPU，CPU的输出端连接有发射公共组合电路，X轴定位装置中的X轴发射换能器通过X轴发射单元与发射公共组合电路连接，Y轴定位装置中的Y轴发射换能器通过Y轴发射单元与发射公共组合电路连接，两个Z轴发射换能器通过两个Z轴发射单元分别与发射公共组合电路连接，CPU的输入端连接有接收信号处理公共电路，X轴定位装置中的X轴接收换能器通过X轴接收单元与接收信号处理公共电路连接，Y轴定位装置中的Y轴接收换能器通过Y轴接收单元与接收信号处理公共电路连接，两个Z轴接收换能器通过两个Z轴接收单元分别与接收信号处理公共电路连接。也可采用现有的控制器有及控制电路。

以下对本实用新型作展开说明：

Z轴的发射条纹阵列和接收条纹阵列一一对应，分别形成Z1、Z2两组条纹和换能器组合，两组条纹和换能器组合共同形成Z轴；其中Z1发射条纹阵列16和Z1接收条纹阵列15相互垂直且相邻放置在屏体的下边和右边处，Z2发射条纹阵列14和Z2接收条纹阵列13相互垂直且相邻放置在屏体的上边和左边处。

Z1发射换能器1位于Z1发射条纹阵列16的一端，Z1接收换能器8位于Z1接收条纹阵列15的一端，根据其发射条纹阵列和接收条纹阵列的设置方式和角度的不同其换能器的位置可能在其条纹的任意一端。

Z1发射条纹阵列16中的反射条纹角度根据屏体尺寸、比例以及Z1发射换能器1的所摆放的位置不同可能和声波的传输方向成钝角或锐角。

Z轴定位装置在屏体触摸区域内的表面声波传输路径与屏体的一条对角线平行，与另一条对角线相交，其轴向与表面声波传输路径垂直。如图所示，屏体对角线21与屏体对角线22相交的点为屏体中心点23，有触摸点24时，Z1定位装置表面声波传输路径18与屏体对角线21相交，Z2定位装置表面声波传输路径17与屏体对角线22平行。X定位装置表面声波传输路径19和Y定位装置表面声波传输路径20分别与两条对角线相交。

Z轴定位装置由Z1、Z2两组独立的条纹和换能器组合组成，X、Y、Z1、Z2轴定位装置分别由其相应的发射和接收单元组成，共同完成对X、Y、Z轴的屏体扫描。

本实用新型的控制处理方法如下：

控制器初始化后，主程序开始，启动X轴发射、X轴接收得到X轴定位信号；启动Y轴发射、Y轴接收得到Y轴定位信号；然后根据X轴定位信号、Y轴定位信号计算触摸，确定是否有触摸，如果没有则转为转回主程序开始，如果有则判断是否仅为一个触摸点，如果仅为一个触摸点，则启动向通讯接口电路的坐标数据发送模块。如果判断为多于一个触摸点，则启动Z轴发射、Z轴接收；其中首先启动Z1轴发射、Z1轴接收得到Z轴定位信号a，然后启动Z2轴发射、Z2轴接收、Z1轴接收分别得到Z轴定位信号b、Z轴定位信号c，并将Z轴定位信号a、Z轴定位信号b、Z轴定位信号c按对应屏体上的物理几何关系依次组合成Z轴定位信号；然后通过X轴定位信号、Y轴定位信号、Z轴定位信号计算多点触摸，求得真实触摸点的位置信息，启动向通讯接口电路的坐标数据发送模块，最后转回主程序开始。

Claims (5)

1.一种新型定位轴结构的多点表面声波触摸系统，包括控制器、X轴定位装置、Y轴定位装置和Z轴定位装置，其特征在于：所述Z轴定位装置包括Z1轴定位装置和Z2轴定位装置；且Z1轴定位装置的发射条纹阵列和接收条纹阵列与Z2轴中的发射条纹阵列和接收条纹阵列以屏体中心呈中心对称。

2.权利要求1所述的新型定位轴结构的多点表面声波触摸系统，其特征在于：所述X、Y、Z1、Z2轴定位装置均包括一个发射换能器、一个接收换能器、一个发射条纹阵列和一个接收条纹阵列。

3.权利要求1或2所述的新型定位轴结构的多点表面声波触摸系统，其特征在于：所述Z轴定位装置中的Z1、Z2轴定位装置中的发射条纹阵列和接收条纹阵列相互垂直，发射条纹阵列或接收条纹阵列与对应的屏体边平行。

4.权利要求1或2所述的新型定位轴结构的多点表面声波触摸系统，其特征在于：所述X轴定位装置和Y轴定位装置中的发射条纹阵列和接收条纹阵列设置在Z轴定位装置形成的定位围合区域内或区域外。

5.根据权利要求1所述的新型定位轴结构的多点表面声波触摸系统，其特征在于：所述控制器包括CPU，CPU的输出端连接有发射公共组合电路，X轴定位装置中的X轴发射换能器通过X轴发射单元与发射公共组合电路连接，Y轴定位装置中的Y轴发射换能器通过Y轴发射单元与发射公共组合电路连接，两个Z轴发射换能器通过两个Z轴发射单元分别与发射公共组合电路连接，CPU的输入端连接有接收信号处理公共电路，X轴定位装置中的X轴接收换能器通过X轴接收单元与接收信号处理公共电路连接，Y轴定位装置中的Y轴接收换能器通过Y轴接收单元与接收信号处理公共电路连接，两个Z轴接收换能器通过两个Z轴接收单元分别与接收信号处理公共电路连接。 

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