CN202033736U - 一种红外触摸屏 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了一种红外触摸屏，涉及触摸技术领域，包括安装在扫描电路板上的红外发射元件和红外接收元件、触摸检测区域及信号处理电路，所述红外发射元件发射的红外光被至少一个红外接收元件接收；所述红外触摸屏还包括至少一个广角红外发射元件，安装在使所有所述红外接收元件都能够接收到所述至少一个广角红外发射元件发射的红外光的位置；所述信号处理电路用于处理所述红外发射元件和所述红外接收元件之间的光线信息数据及所述广角红外发射元件和红外接收元件之间的光线信息数据，本实用新型所述的红外触摸屏结构简单、可以识别多个触摸点。

Description

一种红外触摸屏

技术领域

本实用新型涉及触摸技术领域，尤其涉及一种使用广角红外发射元件来实现多点触摸的红外触摸屏。

背景技术

触摸屏作为一种简单、方便的人机交互设备得到了广泛的应用，目前市场上已经出现了多种触摸屏技术，包括电阻屏、电容屏、光学屏、红外屏、表面声波屏、投射电容屏等等，其中红外触摸屏因其结构简单、成本低等优点被应用于多种场合，现有的红外触摸屏的基本结构是在显示表面四周安装一系列红外发射元件和红外接收元件，其中红外发射元件与红外接收元件分别安装在不同的边上，且红外发射元件与红外接受元件一一对应，组成红外发射接收元件对，红外发射元件发射的红外光被与其相对应的接收元件接收，在触摸表面形成矩阵形的光网络，当有触摸事件发生时，红外发射元件与接收元件之间的光线就会被阻断，信号处理电路根据光线被阻断的红外发射与接收元件对来判断触摸事件是否发射并计算触摸位置，但是这种结构的触摸屏只能检测到一个触摸事件，如果应用在同时有多个触摸事件发生的场合(如多人游戏、多人同时书写等)，系统就会报告错误的触摸点，这样极大地限制了红外触摸屏的应用范围。

为了解决红外触摸屏只能应用于单点的问题，本领域的技术人员提出了一些识别红外触摸屏上多个触摸点的方法，申请号为200710100010.2、200710031082.6、200710117751.1的中国专利通过分别进行同轴和离轴两次扫描或者是同时扫描同轴和离轴两个方向的光线并根据同轴和离轴光线的遮挡情况来识别多个触摸点，这些方法对于识别较少的触摸点的情形比较有效，但是对于较多的触摸点的情况，由于触摸点的互相遮挡，信号处理电路不能根据同轴和离轴光线的遮挡情况准确识别出所有触摸点，会存在误判的现象；申请号为200710028616.X的中国专利在通过在触摸屏的检测方向上的一套红外发射扫描电路对应两套红外接收扫描电路，通过常规的触摸点检测方法和触摸点与检测方法来确定多个触摸点的位置，这种触摸屏能够有效识别处多点同时触摸时的触摸位置，但是需要两套红外接收扫描电路，结构比较复杂。

鉴于目前红外触摸屏存在的上述不足，需要提供一种结构简单、可以识别多个触摸点的红外触摸屏。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种结构简单、可以识别多个触摸点的红外触摸屏。

为达到上述目的，本实用新型的实施例采用如下技术方案：

一种红外触摸屏，包括安装在扫描电路板上的红外发射元件和红外接收元件、触摸检测区域及信号处理电路，所述红外发射元件发射的红外光被至少一个红外接收元件接收，所述红外触摸屏还包括至少一个广角红外发射元件，安装在使所有所述红外接收元件都能够接收到所述至少一个广角红外发射元件发射的红外光的位置，所述信号处理电路用于处理所述扫描电路板上所述红外发射元件和所述红外接收元件之间的光线信息数据及所述广角红外发射元件和红外接收元件之间的光线信息数据。

依照本实用新型的一个方面，所述至少一个广角红外发射元件安装在扫描电路板上的红外发射元件组成的拐角处。

依照本实用新型的一个方面，所述红外发射元件组成的拐角处安装一个广角红外发射元件。

依照本实用新型的一个方面，在所述广角红外发射元件前方安装有扩束透镜和/或扩束棱镜，用于扩大所述广角红外发射元件的发散角。

依照本实用新型的一个方面，所述红外发射元件组成的拐角处安装有多个广角红外发射元件，所述多个广角红外发射元件安装成弧形结构。

依照本实用新型的一个方面，在所述多个红外发射元件中至少一个红外发射元件的前方安装有扩束透镜和/或扩束棱镜，用于扩大所述广角红外发射元件的发散角。

依照本实用新型的一个方面，在位于所述多个广角红外发射元件中至少一个广角红外发射元件前方安装有至少一个棱镜，用于扩大位于所述棱镜后面的广角红外发射元件发射的红外光的发散角和/或改变位于所述棱镜后面的广角红外发射元件发射的光的方向。

本实用新型实施例提供的红外触摸屏，在现有红外触摸屏基本结构的基础上增加广角红外发射元件，除了能够利用安装在触摸检测区域四周的红外发射元件和红外接收元件之间的同轴光线的遮挡信息和离轴光线的遮挡信息之外，还可以结合广角红外发射元件和红外接收元件之间的光线的遮挡信息来达到识别多个触摸点的目的，这样可以提供更多的光线信息，能够识别出任意多个触摸点，且结构比较简单。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例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实用新型的一些实施例，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为本实用新型实施例一所述的红外触摸屏的结构示意图；

图2a-2d为本实用新型实施例一中识别多个触摸点的过程的解析图；

图3为本实用新型实施例二所述的红外触摸屏的结构示意图；

图4为本实用新型实施例二中多个广角红外发射元件的位置关系示意图；

图5为本实用新型实施例三所述的红外触摸屏上安装棱镜后的结构示意图；

图6为本实用新型实施例三中棱镜对广角红外发射元件发射红外光的作用的示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

实施例一

如图1所示，为本实用新型实施例一所述的红外触摸屏的结构示意图，包括安装在扫描电路板上的红外发射元件101和红外接收元件102、触摸检测区域103及信号处理电路(图中未示出)，红外发射元件101与红外接收元件102一一对应排列，且红外发射元件101发射的红外光被至少一个红外接收元件102接收，本实施例中的红外触摸屏还包括一个广角红外发射元件104，安装在能够使所有红外接收元件102都能够接收到该广角红外发射元件104发射的红外光的位置，也就是说，广角红外发射元件发射104的红外光能够照射到所有的红外接收元件102。

作为一种优选方式，本实施例中的广角红外发射元件104安装在扫描电路板上的红外发射元件组成的拐角处，也就是图1中右上角的位置，为了使广角红外发射元件104发射的红外光能够被所有红外接收元件接收，该广角红外发射元件104的发散角应不小于90°，这样在右上角的红外广角红外发射元件104和扫描电路板上的红外接收元件102之间形成发散形的光场105，当触摸检测区域有触摸事件发生时，红外广角红外发射元件104和红外接收元件102之间的一些光线被阻断，也就是红外接收元件102接收到的信号就会发生变化，可以为信号处理电路提供一组光线信息数据。信号处理电路根据扫描电路板上红外发射元件101和红外接收元件102之间的同轴光线信息数据、离轴光线信息数据及广角红外发射元件104和红外接收元件104之间的光线信息数据统计计算出触摸检测区域内的触摸点的个数及位置坐标；信号处理电路也可以根据扫描电路板上红外发射元件101和红外接收元件102之间的同轴光线信息数据及广角红外发射元件104和红外接收元件104之间的光线信息数据统计计算出触摸检测区域内的触摸点的个数及位置坐标；信号处理电路还可以根据扫描电路板上红外发射元件101和红外接收元件102之间的离轴光线信息数据及广角红外发射元件104和红外接收元件104之间的光线信息数据统计计算出触摸检测区域内的触摸点的个数及位置坐标。

要使一个广角红外发射元件发射的红外光能够被所有红外接收元件接收，那么该广角红外发射元件发射红外光的发散角要至少为90°，为了使发散角较小的广角红外元件也能应用于本实用新型实施例所述的红外触摸屏，可以在广角红外发射元件前方安装扩束透镜和扩束棱镜(图中未示出)，或者两者安装其一，用于扩大广角红外发射元件的发散角，使从扩束透镜或扩束棱镜出射的红外光能够照射到所有红外接收元件，也即能够被所有红外接收元件接收。

下面结合图2a-2d说明本实施例所述的红外触摸屏根据红外发射元件101和红外接收元件102之间的同轴光线信息数据、离轴光线信息数据及广角红外发射元件104和红外接收元件104之间的光线信息数据统计计算出触摸检测区域内的触摸点的个数及位置坐标。

为了描述方便，把光轴重合的红外发射元件和红外接收元件之间的光线称为同轴光线，红外发射元件与红外接收元件之间的偏离光轴的光线称为离轴光线，广角红外发射元件与红外接收元件之间的光线称为倾斜光线，并以广角红外发射元件所在的位置为坐标原点建立直角坐标系，X轴沿水平方向的红外发射管排列的方向向右，Y轴沿垂直方向的红外发射管排列的方向向下。

启动红外触摸屏，依次选通每对红外发射元件101和红外接收元件102，对红外发射元件101和红外接收元件102进行初始化，扫描红外发射元件101和红外接收元件102之间的同轴光线201，记录X方向和Y方向上光线被阻断的红外发射元件101和红外接收元件102的坐标值，据此得出X方向上和Y方向上被阻断的同轴光线201的直线方程(x_i＝a_i，y_j＝b_j)，将这些被遮挡的同轴光线201进行相交组合(如图2a)，得到第一组可能的触摸点204的坐标((x₁，y₁)、(x₂，y₂)......(x_n，y_n))，其中n为采用同轴光线的遮挡信息计算到的可能触摸点的个数。

扫描红外发射元件101和红外接收元件102之间的离轴光线202，记录X方向和Y方向离轴光线202被阻断的红外发射元件101和红外接收元件102的坐标值，分别根据光线被阻断的红外发射元件101和红外接收元件102的坐标计算出被阻断的离轴光线202的直线方程(y_i＝a_i·x_i+b_i，y_j＝a_j·x_j+b_j)，对X方向上的直线(y_i＝a_i·x_i+b_i)和Y方向上的直线(y_j＝a_j·x_j+b_j)进行相交组合(如图2b)，得到第二组可能的触摸点205的坐标((x₁，y₁)、(x₂，y₂)......(x_m，y_m))，其中m为采用离轴光线的遮挡信息计算到的可能触摸点的个数。

扫描广角红外发射元件104和所有红外接收元件102之间的倾斜光线203，记录被阻断的倾斜光线203所对应的红外接收元件的坐标，根据这些坐标计算出广角红外发射元件104和所有红外接收元件102之间被阻断的光线的直线方程(y_i＝a_i·x_i+b_i)，对X方向上的被遮挡的同轴光线201(x_i＝a_i)与广角红外发射元件和所有红外接收元件之间被阻断的倾斜光线203(y_i＝a_i·x_i+b_i)进行相交组合(如图2c)，得到第三组可能的触摸点206的坐标((x₁，y₁)、(x₂，y₂)......(x_p，y_p))，其中p为采用X方向同轴光线的遮挡信息与倾斜光线的遮挡信息计算到的可能触摸点的个数；对Y方向上的被遮挡的同轴光线201(y_j＝b_j)与广角红外发射元件104和红外接收元件102之间被阻断的倾斜光线203(y_i＝a_i·x_i+b_i)进行相交组合(如图2d)，得到第四组可能的触摸点207的坐标((x₁，y₁)、(x₂，y₂)......(x_q，y_q))，其中q为采用Y方向同轴光线的遮挡信息与倾斜光线的遮挡信息计算到的可能触摸点的个数。

同理，根据X方向上或Y方向上离轴光线的遮挡信息与广角红外发射元件和红外接收元件之间的倾斜光线的遮挡信息也可以得到一些可能的触摸点的坐标。

对上述得到的所有坐标进行综合统计分析即可得到真实触摸点的坐标。具体求取真实触摸点的坐标的方法有多种，其中一种是：对比分析上述计算的各组坐标，如果一组坐标中的某一个或几个坐标都与其余各组坐标中的一个或几个重合或接近重合，那么这一个或几个坐标即为真实触摸点的近似坐标，这是因为如果某一坐标或几个坐标为真实触摸点坐标，那么该一个或几个坐标都会存在于每一组坐标中，对这些重合或接近重合的坐标求平均值，就可以算出真实触摸点的精确坐标。

需要说明的是，上述计算每一组可能触摸点的顺序可以改变。

本实用新型实施例提供的红外触摸屏，在触摸检测区域的一个角上放置一个广角红外发射元件，通过广角红外发射元件发射的倾斜光线的遮挡信息结合位于触摸检测区域四周的红外发射元件和红外接收元件之间的同轴光线和离轴光线的遮挡信计算出多组可能的触摸点坐标，与只有同轴光线和离轴光线的遮挡信息计算出的可能触摸点坐标相比，这种结构的触摸屏能够运用更多的数据信息，能够减少误判，计算出更准确的触摸点坐标，且可以实现任意多点的触摸，同时本实用新型提供的触摸屏结构简单，只需在现有触摸屏的基础上添加一个广角红外发射元件即可，易于实现。

实施例二

本实施例是对实施例一的进一步改进，在实施例一中只安装一个广角红外发射元件，这样对广角红外发射元件的性能要求比较高，广角红外发射元件的发射功率要足够大，而且发射角至少要为90°，这种广角红外发射元件价格昂贵。为了减低成本，在红外触摸屏上安装有多个广角红外发射元件，如图3所示，是本实用新型实施例二所述的红外触摸屏结构图，多个广角红外发射元件104安装在红外发射元件101组成的拐角处，当然也可以安装在红外发射元件所在的边上；为了保证广角红外发射元件104发射的红外光能够被所有红外接收元件102接收，如图4所示，多个广角红外发射元件104安装成弧形结构，且多个广角红外发射元件104发射红外光的发散角之和至少为90°。与实施例一相同，也可以在多个红外发射元件中至少一个红外发射元件的前方安装有和扩束棱镜(图中未示出)，或者两者安装其一，用于扩大所述广角红外发射元件的发散角，这样可以使用发散角更小的广角红外发射元件。具体识别多个触摸点并进行定位的方法与实施例一所述的方法相同，本实用新型实施例所述的红外触摸屏，可以用功率较小、发射角较小的广角红外发射元件来实现多点触摸定位功能，能够减小成本。

实施例三

本实施例是对实施例一或实施例二的进一步改进。为了进一步提高触摸定位精度，减小误判的概率，如图5所示，图中共有三个广角红外发射元件104，在位于三个广角红外发射元件104两边的两个广角红外发射元件前方各安装有一个棱镜501，棱镜501有两方面的作用：一方面用于扩大位于棱镜后面的广角红外发射元件发射的红外光的发散角，另一方面用于改变位于棱镜后面的广角红外发射元件发射的光的方向，使三个广角红外发射元件中位于左上方的广角红外发射元件发射的红外光能够被位于触摸检测区域下侧的红外接收管接收，使三个广角红外发射元件中位于右下的广角红外发射元件发射的红外光能够被位于触摸检测区域左侧的红外接收管接收，而位于中间的广角红外发射元件发射的红外光能够被所有红外接收元件接收。使用时，位于两侧的两个广角红外发射元件与位于中间的广角红外发射元件不同时点亮，这样可以得到两组倾斜光线信息，能够为信号处理电路提供更多的光线信息数据，以更精确地实现多点触摸定位。

如图6所示，为本实用新型实施例中棱镜对广角红外发射元件发射红外光的作用的示意图，图中实线61所围的区域是广角红外发射元件104的前方没有棱镜501时光线的发散角范围及光线的出射方向，虚线62所围的区域为广角红外发射元件104前方安装有棱镜501后光线的发散角范围及光线的出射方向，广角红外发射元件发射的光线经过棱镜的折射、反射后发散角和出射方向都发生了改变。

需要说明的是，本实施例中广角红外发射元件不一定为三个，可以为更多个，每一个棱镜后面也可以有多个广角红外发射元件，前面没有棱镜的广角红外发射元件也可以是多个，只要通过棱镜和广角红外元件的某种组合能够为信号处理电路提供更多的光线信息都属于本实用新型的实施方式之一。

本实用新型实施例提供的红外触摸屏，通过在部分广角红外发射元件的前面安装棱镜来扩大广角红外发射元件的发射角并改变光线的出射方向，能够为信号处理电路提供更多的光线信息，这样，当触摸检测区域存在触摸物时，可以得到比实施例一和实施例二更多的光线遮挡信息，显然，光线遮挡信息越多，信号处理电路计算的触摸位置坐标越准确，触摸屏的精度也越高，具体识别多个触摸点并进行定位的方法与实施例一所述的方法相同。

需要说明的是，以上实施例中所述的广角红外发射元件也可以安装在红外发射元件所在的一个边上，为了减小广角红外发射元件的发散角，并减小触摸盲区的面积，可以把广角红外发射元件安装在红外发射元件所在的边上靠近红外发射元件所在的两个边组成的拐角的一端。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型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实用新型公开的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种红外触摸屏，包括安装在扫描电路板上的红外发射元件和红外接收元件、触摸检测区域及信号处理电路，所述红外发射元件发射的红外光被至少一个红外接收元件接收，其特征在于，

所述红外触摸屏还包括至少一个广角红外发射元件，安装在使所有所述红外接收元件都能够接收到所述至少一个广角红外发射元件发射的红外光的位置，

所述信号处理电路用于处理所述扫描电路板上的所述红外发射元件和所述红外接收元件之间的光线信息数据及所述广角红外发射元件和红外接收元件之间的光线信息数据。

2.按照权利要求1所述的红外触摸屏，其特征在于，所述至少一个广角红外发射元件安装在扫描电路板上的红外发射元件组成的拐角处。

3.按照权利要求2所述的红外触摸屏，其特征在于，所述红外发射元件组成的拐角处安装一个广角红外发射元件。

4.按照权利要求3所述的红外触摸屏，其特征在于，在所述广角红外发射元件前方安装有扩束透镜和/或扩束棱镜，用于扩大所述广角红外发射元件的发散角。

5.按照权利要求2所述的红外触摸屏，其特征在于，所述红外发射元件组成的拐角处安装有多个广角红外发射元件，所述多个广角红外发射元件安装成弧形结构。

6.按照权利要求5所述的红外触摸屏，其特征在于，在所述多个红外发射元件中至少一个红外发射元件的前方安装有扩束透镜和/或扩束棱镜，用于扩大所述广角红外发射元件的发散角。

7.按照权利要求5所述的红外触摸屏，其特征在于，在位于所述多个广角红外发射元件中至少一个广角红外发射元件前方安装有至少一个棱镜，用于扩大位于所述棱镜后面的广角红外发射元件发射的红外光的发散角和/或改变位于所述棱镜后面的广角红外发射元件发射的光的方向。

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