CN2857099Y

CN2857099Y - 新型红外线触摸装置

Info

Publication number: CN2857099Y
Application number: CN 200520121312
Authority: CN
Inventors: 卢如西; 李军明
Original assignee: WEICHUANGRIXIN ELECTRONIC CO Ltd GUANGDONG
Current assignee: Vtron Technologies Ltd
Priority date: 2005-12-29
Filing date: 2005-12-29
Publication date: 2007-01-10
Anticipated expiration: 2015-12-29

Abstract

本实用新型公开了一种新型红外线触摸装置，包括红外发射元件、红外接收元件、包含有驱动电路和信号处理电路的电路板、计算装置以及主控装置，在红外线触摸装置的检测区域四周的至少两个相对边分别间隔排列有红外发射元件和红外接收元件，该计算装置与电路板连接，主控装置通过计算装置与电路板连接。本实用新型的新型红外线触摸装置检测精度高、结构简单扩展容易。

Description

新型红外线触摸装置

【技术领域】

本实用新型所涉及一种红外线触摸捕捉技术，尤指一种用作无线输入设备的新型红外线触摸装置。

【背景技术】

现有的红外线触摸屏一般包括带有四边的矩形的框架，设置在框架上的红外发射元件与红外接收元件，与红外线发射、红外接收元件相连接的检测电路，根据检测电路输出的检测信号判断计算触摸点坐标位置以获得检测结果的计算装置，在检测电路、计算装置以及利用该检测结果的主控装置之间传送检测信号和检测结果等信息的通信电路。

对于红外线触摸屏来说，操作体可以是一只手指或一支铅笔等，只需要深入到框架范围内遮挡红外线光线就可以进行输入操作。检测原理上并不要求操作体和任何屏面相接触。

现有技术产品大多是将检测电路和计算装置都设置在框架内，应用该触摸屏的计算机同时承担主控装置的角色，从框架到计算机主机之间，由RS232或USB通信电路传递检测结果信息。

红外线触摸屏的结构和安装，如图1所示，101是触摸屏框架，检测操作体水平坐标位置的红外发射元件阵列102和接收元件阵列103分别相对安装在框架101的上和下边框上，工作时在框架窗口内形成竖直线状光栅106。检测操作体竖直坐标位置的红外发射元件阵列104和接收元件阵列105分别相对安装在框架101的左和右边框上，工作时在框架窗口内形成水平线状光栅107。框架的中间窗口部分是全空的，只有红外光线通过，无任何实体构件。

现有技术产品，其检测操作体位置的发射元件集中在框架的同一侧，与之对应的接收元件集中在另一侧，此种布局方式可以简化电路，整个装置的体积可以控制在一个较小的数值。但这种正交式检测模式的检测精度受限于红外元件的排布密度，由于红外线元件物理分布的密度因素，导致一些死角问题，如图2所示，安装在框架201上的红外发射管202与红外接收管形成的红外光栅205，当操作体204的直径小于相邻的发射元件与相邻的接收元件之间的间隔且位于图示位置时，不会遮挡红外光栅，接收元件的信号数值不发生变化，计算装置就无法识别判断操作体的位置，系统就检测不到触摸，产生所谓的死角区域。另外，偏离发射轴心距离较远的接收元件的阈值电压的存在一致性问题，以及计算方法的复杂性会带来一些误差，而这种误差可以导致现有产品的分辨率在检测范围内出现一致性问题以及目标捕捉的平滑性等问题。

同时，现有技术在红外元件的排布方式上，采用发射元件及其驱动电路集中排布在一块电路板上，接收元件集中及其驱动电路排布在另外的一块电路板上，组装成触摸系统是必须使用两种不同的电路板，如需要对检测区域进行扩展，则需要同时改变上述两种电路板的布线方式，极大地限制红外触摸技术的对检测区域的扩展性能，同时给日后的生产和维护带来诸多不便。

因此，对现有技术进行改进，提供一种高检测精度、可消除或减少死角范围的、整体分辨率一致、电路扩展简便的新型红外线触摸装置实为必要。

【发明内容】

本实用新型的目的是提供一种高检测精度、可消除或减少死角范围的、整体分辨率一致、电路扩展简便的新型红外线触摸装置。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

提供一种新型红外线触摸装置，包括红外发射元件、红外接收元件、包含有驱动电路和信号处理电路的电路板、计算装置以及主控装置。在红外线触摸装置的检测区域四周的至少两个相对边分别间隔排列有红外发射元件和红外接收元件。可以是仅有两个相对边分别有红外发射元件和红外接收元件采用交替排列的方式排列，也可以是检测区域四边均分别有红外发射元件和红外接收元件采用交替排列的方式排列。该计算装置与电路板连接，主控装置通过计算装置与电路板连接。

该红外发射元件和红外接收元件可以是一对一间隔排列，也可以是两个或三个或多个红外发射元件与两个或三个或多个红外接收元件间隔排布。

电路板所包含的驱动电路既有作用于红外发射元件的发射驱动电路，同时还包含有作用于红外接收元件的接收驱动电路；而信号处理电路包括作用于发射元件发射信号处理电路和作用于接收元件的接收信号处理电路，其中发射信号处理电路至少须包含一高频信号发生器，而接收信号处理电路须包含由一个或以上的运算放大器和电感、电容、电阻配置而成的信号处理器。

计算装置可以采用一个或多个带A/D转换功能的单片机或其它类型的可编程处理芯片，可以依据实际需要将它安置在信号处理电路中，也可以将其单独列出作为一个功能单元。计算装置可以依据需要调用通过实验确定的红外接收元件输出信号变化量与检测位置关系对应表来判断体积较小的操作体的位置。

主控装置可以采用计算机，使用并处理计算装置输出的信息。主控装置与计算装置之间可以通过RS232串行口、并行接口、USB接口、网络接口或各种无线接口连接，可以依据需要选用。

与现有技术相比，本实用新型有如下有益效果：

本实用新型的新型红外线触摸装置通过交替排布红外发射元件与红外接收元件，以及使用通过实验确定的红外接收元件输出信号变化量与检测位置关系对应表来判断体积较小的操作体的位置，可以大大减少现有红外触摸产品中的死角区域，提高检测定位的精度。

同时，由于充分考虑并利用红外元件的特点，降低了现有红外触摸装置对红外元件的高精度要求，从而可以使用普通红外发射与接收元件就可以实现较高精度的定位检测，一定程度上节约了成本。

另外，由于采用交替式排布红外元件的排布方式，每块电路板都成为独立的触摸系统组件，而不需要其它类别的电路组件与之配合来形成触摸系统。组成触摸系统只需使用同一类型的电路板安装在检测区域的四周就可以实现，而要实现检测区域的扩展，只需的相应地扩展同一类型电路板组件就可以实现。因此使用本方案不但可以减少电路板的种类，利于大批量生产和日常的维护，而且极好的完善了红外触摸技术的检测区域扩展功能。

【附图说明】

图1是现有红外线触摸装置的结构示意图；

图2是现有红外线触摸装置出现死角的示意图；

图3是本实用新型实施例的红外发射元件和接收元件排布示意图；

图4是本实用新型红外发射元件和接收元件有效范围示意图；

图5是本实用新型红外发射元件和接收元件作用示意图；

图6是本实用新型的新型红外线触摸装置的结构示意图。

【具体实施方式】

请参照图3，是本实用新型实施例的红外发射元件和接收元件排布示意图，检测操作体水平坐标位置的红外发射元件303与红外接收元件302以交替排布的方式排列在电路板上并安装在框架301内，检测操作体竖直坐标位置的红外发射元件304与红外接收元件305也以交替排布的方式排列在框架内。通过控制信号处理电路以一定的方式点亮红外发射元件并检测相应位置的红外接收元件的输出信号即可实现对操作体位置及移动轨迹的检测。

图6为本实用新型的新型红外线触摸装置的结构示意图，601为框架组件，其中包括红外发射元件与红外接受元件以及含有驱动电路、信号处理电路的电路板；602为计算装置，可以采用一个或多个单片机或其它类型的可编程处理芯片。可以依据实际需要将它安置在信号处理电路中，也可以将其单独列出作为一个功能单元。603为主控装置，可以使用并处理计算装置输出的信息。主控装置与计算装置之间通过RS232串行口、并行接口、USB接口、网络接口或各种无线接口连接，可以依据需要选用。

由于采用交替式排布红外元件的排布方式，每块电路板都成为独立的触摸系统组件，而不需要其它类别的电路组件与之配合来形成触摸系统。组成触摸系统只需使用同一类型的电路板安装在检测区域的四周就可以实现，而要实现检测区域的扩展，只需的相应地扩展同一类型电路板组件就可以实现。因此使用本方案不但可以减少电路板的种类，方便批量生产和日常维护，而且极好的完善了红外触摸技术的检测区域扩展功能。

红外发射元件和接收元件的有效作用范围如图4所示，红外发射元件401在工作时以一定的发射角度403向外发射红外光线，而红外接收元件402工作时，同样以某一角度404接收外界光线。因此，本实用新型红外触摸装置利用这一特性，对红外发射元件与接收元件的排布上突破现有技术的理念，采用交替排布的方式来排布红外发射元件与接收元件。

图5是本实用新型红外发射元件和接收元件作用示意图。安装在框架501上的红外发射元件502，其作用范围为505，如图中实线标示的范围；红外接收元件503的作用范围为506，如图中虚线标示的范围。两个作用范围在使用区域内存在着交叉重叠，可以完全覆盖整个检测区域。当操作体在检测区域停留或移动时，会部分地或完全地遮挡红外发射元件发出的锥形光束，从而使相应的接收元件的输出信号发生变化，再根据通过实验确定的输出信号变化量与位置对应关系表，可以准确地确定操作体在检测区域内的位置。因此当操作体在检测区域内停留或移动时，不会出现因操作体体积太小而无法识别的问题，即较好的解决了死角问题。

输出信号变化量与位置对应关系表是依据实验测试结果绘制的，它依据接收元件的输出信号随着操作体位置的变化而变化，将输出信号变化量细分并量化后与操作体的实际位置关联，将这两个关联的变化量绘成一个二维数据表供计算装置有需要时调用。

由于采用的红外元件为普通红外元件，不需要高精度性能要求，也不需要在红外元件前附加透镜或其它设备，因而可以较好的简化结构，节约成本。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，对于红外元件的交替排布方式不限于上述一种，该红外发射元件和红外接收元件可以一对一间隔排布，也可以是两个或三个或多个红外发射元件与两个或三个或多个红外接收元件间隔排布。因此，本实用新型的保护范围并不局限于此，任何基于本实用新型技术方案上的非实质性变更均属于本实用新型保护范围之内。

Claims

1、一种新型红外线触摸装置，其特征在于，其包括具有驱动电路和信号处理电路的电路板、与电路板连接的红外发射元件和红外接收元件，在红外线触摸装置的检测区域四周的至少两个相对边分别间隔排列有红外发射元件和红外接收元件。

2、如权利要求1所述的新型红外线触摸装置，其特征在于，该红外发射元件和红外接收元件一对一间隔排列。

3、如权利要求1所述的新型红外线触摸装置，其特征在于，其进一步包括与电路板及主控装置连接的计算装置。

4、如权利要求1所述的新型红外线触摸装置，其特征在于，该驱动电路包括发射驱动电路和接收驱动电路。

5、如权利要求1所述的新型红外线触摸装置，其特征在于，该信号处理电路包括发射信号处理电路和接收信号处理电路。

6、如权利要求5所述的新型红外线触摸装置，其特征在于，该发射信号处理电路包括高频信号发生器。

7、如权利要求5所述的新型红外线触摸装置，其特征在于，该接收信号处理电路包括具有运算放大器的信号处理器。

8、如权利要求1所述的新型红外线触摸装置，其特征在于，两个或多个红外发射元件与两个或多个红外接收元件间隔排布。