專利名稱：一種紅外線觸摸屏及其多點(diǎn)觸摸定位方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種紅外觸摸屏，特別涉及一種可以區(qū)分多個(gè)觸摸點(diǎn)并同時(shí)操作的紅外線觸摸屏及其多點(diǎn)觸摸定位方法。
背景技術(shù)：
紅外觸摸屏作為一種生產(chǎn)工藝簡單、生產(chǎn)成本較低的交互設(shè)備得到了較快的發(fā)展，現(xiàn)已在許多領(lǐng)域得到了廣泛使用。紅外觸摸屏的基本結(jié)構(gòu)，是在一個(gè)適合安裝的顯示表面四周邊緣按照一定的順序安裝若干對紅外發(fā)射和紅外接收元件。這些發(fā)射和紅外接收元件按照一一對應(yīng)的方式組成發(fā)射接收對，沿著顯示表面的邊緣構(gòu)成一個(gè)互相垂直的發(fā)射接收陣列，在微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的控制下按照一定的順序分別接通每一對發(fā)射和紅外接收元件，檢測每一對紅外發(fā)射與紅外接收元件之間的紅外光線是否被阻斷，以此來判定是否有觸摸事件發(fā)生。詳細(xì)的原理在美國專利US5162783以及國內(nèi)許多專利中都有描述。
現(xiàn)有的紅外觸摸屏系統(tǒng)，光線在顯示表面構(gòu)成柵格結(jié)構(gòu)，檢測到觸摸時(shí)，確定觸摸發(fā)生的柵格節(jié)點(diǎn)位置就可以算出觸摸事件發(fā)生的位置坐標(biāo)。這種觸摸檢測模式使得現(xiàn)有的紅外觸摸屏在給定的時(shí)段內(nèi)，檢測系統(tǒng)只接收唯一一組位置坐標(biāo)數(shù)據(jù)，因此當(dāng)只有一個(gè)觸摸點(diǎn)時(shí)，觸摸屏可以正常工作，對于兩個(gè)或以上觸摸點(diǎn)同時(shí)操作時(shí)，系統(tǒng)將計(jì)算錯(cuò)誤的位置坐標(biāo)，導(dǎo)致報(bào)告的觸摸地點(diǎn)不是實(shí)際觸摸的地點(diǎn)。
由于上述原因，現(xiàn)有的紅外觸摸屏技術(shù)在一些需要使用多點(diǎn)觸摸的場合就會失效，例如多人同時(shí)游戲，多人同時(shí)書寫繪畫等，這樣極大的限制了紅外觸摸屏的使用領(lǐng)域。目前已經(jīng)有一些解決方法例如通過檢測觸摸事件發(fā)生的先后順序來識別多個(gè)觸摸點(diǎn)，但對于多個(gè)觸摸點(diǎn)之間無相對移動(dòng)，也沒有觸摸點(diǎn)的形狀大小值可以參照的情況下，容易發(fā)生誤判。
鑒于目前紅外觸摸屏系統(tǒng)存在的上述不足，提供一種可以實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)觸摸定位并減少誤判的結(jié)構(gòu)和方法實(shí)為必要。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種用于紅外觸摸屏系統(tǒng)，可以識別兩個(gè)或兩個(gè)以上的觸摸操作，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)同時(shí)觸摸也能報(bào)告有效觸摸位置的電路結(jié)構(gòu)和方法。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案一種用于紅外觸摸屏系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)，相對于普通的紅外觸摸屏電路，其電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上存在如下變化在觸摸屏的至少一個(gè)檢測方向上，有一套紅外發(fā)射掃描電路對應(yīng)兩套紅外接收掃描電路；在局部小范圍區(qū)域，一套紅外發(fā)射掃描電路對應(yīng)一套紅外接收掃描電路。這樣，一套接收掃描電路可以被兩套發(fā)射掃描電路在不同時(shí)刻相對應(yīng)。其掃描檢測辦法是一套紅外發(fā)射掃描電路中的一個(gè)紅外發(fā)射元件發(fā)出的光線被一套紅外接收掃描電路中的一個(gè)紅外接收元件接收檢測的同時(shí)，有另外一套紅外接收掃描電路中的一個(gè)紅外接收元件接收檢測。一套紅外發(fā)射掃描電路中包含有若干個(gè)紅外發(fā)射元件，一套紅外接收掃描電路中包含有相同數(shù)量的紅外接收元件。工作時(shí)，同一套掃描電路的紅外發(fā)射元件逐個(gè)接通點(diǎn)亮，相對應(yīng)的一套掃描電路的紅外接收元件保持對應(yīng)關(guān)系也逐個(gè)接通來接收。
采用這種方式原因在于若采用一套紅外接收掃描電路中的多個(gè)接收元件同時(shí)接收方式，則需要增加較多的模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，同時(shí)要求單片機(jī)同時(shí)采集多個(gè)模擬信號，這樣使得觸摸屏電路系統(tǒng)復(fù)雜化，增加了電路實(shí)現(xiàn)的難度。不利于觸摸屏向小型化、輕便化的方向發(fā)展。
本發(fā)明所指的一套紅外發(fā)射/接收掃描電路，可以是通過硬件劃分而成的獨(dú)立的電路板，也可以是同一電路板上通過邏輯劃分的電路單元或掃描單元。
與電路結(jié)構(gòu)相對應(yīng)，本發(fā)明的觸摸屏算法程序包括用于提前確定觸摸點(diǎn)范圍的觸摸點(diǎn)預(yù)檢測算法模塊，能夠通過檢測對應(yīng)紅外接收元件輸出數(shù)值的變化，根據(jù)計(jì)算公式預(yù)先判斷觸摸點(diǎn)的位置，從而實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)觸摸定位。
本發(fā)明的電路結(jié)構(gòu)可以采用如下形式紅外發(fā)射電路板與接收電路板的總長度相同，單個(gè)紅外線發(fā)射電路板的長度是單個(gè)接收電路板的兩倍，這樣有一個(gè)或者兩個(gè)接收電路板與一個(gè)發(fā)射電路板對應(yīng)；紅外發(fā)射元件與紅外接收元件的對應(yīng)關(guān)系由原來的一一對應(yīng)變更為一個(gè)紅外發(fā)射元件對應(yīng)一個(gè)或兩個(gè)紅外接收元件，紅外發(fā)射元件與紅外接收元件的對應(yīng)關(guān)系包括正對應(yīng)和成一定夾角的非正對應(yīng)，該夾角的大小可以根據(jù)實(shí)際需要來確定。
本發(fā)明的電路結(jié)構(gòu)也可以采用另一種形式紅外發(fā)射電路板與紅外接收電路板數(shù)量與長度均相等，紅外發(fā)射電路板被劃分為若干個(gè)發(fā)射掃描單元，每個(gè)發(fā)射掃描單元包含一定數(shù)量的紅外發(fā)射元件，紅外接收電路板同樣被劃分為若干接收掃描單元，所劃分的接收掃描單元數(shù)是發(fā)射掃描單元的兩倍，一個(gè)發(fā)射掃描單元對應(yīng)一個(gè)或兩個(gè)接收掃描單元。這樣，紅外發(fā)射元件與紅外接收元件的對應(yīng)關(guān)系也是一個(gè)紅外發(fā)射元件對應(yīng)一個(gè)或兩個(gè)紅外接收元件，紅外發(fā)射元件與紅外接收元件的對應(yīng)關(guān)系包括正對應(yīng)和成一定夾角的非對應(yīng)，該夾角的大小可以根據(jù)實(shí)際需要來確定。
本發(fā)明的電路結(jié)構(gòu)還可以采用另一種形式紅外發(fā)射電路板與紅外接收電路板數(shù)量與長度均相等，紅外發(fā)射電路板被劃分為若干個(gè)發(fā)射掃描單元，每個(gè)發(fā)射掃描單元包含一定數(shù)量的紅外發(fā)射元件，紅外接收電路板同樣被劃分為相同數(shù)量接收掃描單元，一個(gè)發(fā)射掃描單元對應(yīng)一個(gè)或兩個(gè)接收掃描單元。這樣，紅外發(fā)射元件與紅外接收元件的對應(yīng)關(guān)系也是一個(gè)紅外發(fā)射元件對應(yīng)一個(gè)或兩個(gè)紅外接收元件，紅外發(fā)射元件與紅外接收元件的對應(yīng)關(guān)系包括正對應(yīng)和成一定夾角的非對應(yīng)，該夾角的大小可以根據(jù)實(shí)際需要來確定。
如前文所述，紅外發(fā)射元件與紅外接收元件之間的對應(yīng)關(guān)系，包括正對應(yīng)關(guān)系和非正對應(yīng)關(guān)系，可以采用全部或大部分的紅外發(fā)射元件和/或紅外接收元件偏轉(zhuǎn)一定的角度安裝的方式來實(shí)現(xiàn)，采用這種安裝方法，可以避免紅外發(fā)射元件的信號干擾到與對應(yīng)元件成對稱位置的其它紅外接收元件，以免干擾系統(tǒng)的正常工作，引起誤判。這種對應(yīng)關(guān)系也可以通過選用發(fā)射角度比普通紅外元件更大的元件來實(shí)現(xiàn)，這是由于用在紅外觸摸屏的紅外元件通常具有較小的發(fā)射角度，這樣可以使紅外能量較好的集中在相對的接收元件上，有利于觸摸屏系統(tǒng)穩(wěn)定工作，而要實(shí)現(xiàn)上述的對應(yīng)關(guān)系，則需采用發(fā)射角度較大的紅外元件。
裝有紅外發(fā)射元件的電路板與裝有紅外接收元件的電路板分別按照各自的時(shí)序工作，時(shí)序之間的對應(yīng)關(guān)系可根據(jù)需要調(diào)整；發(fā)射板與接收板之間的時(shí)序?qū)?yīng)關(guān)系包括但不限于以下兩種
一、相鄰的發(fā)射板時(shí)序不同，相隔的發(fā)射板時(shí)序相同。在這種情況下，只有一半數(shù)量的接收板的時(shí)序與發(fā)射板的時(shí)序相同，時(shí)序相同的接收板可以是編號為奇數(shù)的接收板，也可以是編號為偶數(shù)的接收板，取決于電路結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)需要；而另一半接收板的時(shí)序需要隨著發(fā)射板對應(yīng)關(guān)系的改變而變化，與該時(shí)刻對應(yīng)的發(fā)射板時(shí)序保持一致。
二、發(fā)射板的時(shí)序分段變化，接收板的時(shí)序依照對應(yīng)關(guān)系與相對應(yīng)的發(fā)射板時(shí)序保持一致。
本發(fā)明采取上述時(shí)序設(shè)計(jì)的目的在于防止相鄰的紅外元件干擾，使本發(fā)明的方法能順利實(shí)施，有關(guān)時(shí)序的設(shè)計(jì)原則，在申請?zhí)枮?00610126079.8抗干擾型紅外觸摸裝置及定位方法的專利文件中有詳細(xì)描述，此處不再展開論述。
為提高本發(fā)明的抗干擾性能，在紅外線觸摸屏的紅外線發(fā)射接收陣列中，橫向陣列中的紅外發(fā)射接收元件與縱向陣列中的紅外發(fā)射接收元件的頻率不同，以避免紅外發(fā)射紅外接收元件之間的干擾。例如在橫向陣列中使用940nm的紅外發(fā)射接收元件，在縱向陣列中則使用850nm的紅外發(fā)射接收元件，這樣，在邊角的檢測區(qū)域，不會出現(xiàn)相鄰的紅外發(fā)射接收元件相互干擾的情況，具體的方法可以參見申請?zhí)枮?00610037391.X相鄰紅外掃描單元不同頻率紅外管的紅外觸摸裝置。
采用上述的電路結(jié)構(gòu)，本發(fā)明觸摸屏系統(tǒng)的觸摸檢測算法中，除了有用于計(jì)算觸摸事件發(fā)生位置的位置坐標(biāo)計(jì)算程序外，還有觸摸點(diǎn)預(yù)檢測算法模塊，能夠通過檢測對應(yīng)紅外接收元件輸出數(shù)值的變化，根據(jù)計(jì)算公式預(yù)先判斷觸摸點(diǎn)的位置。這樣，對于同時(shí)發(fā)生的多點(diǎn)觸摸事件，觸摸屏系統(tǒng)可以在確定一個(gè)觸摸事件的發(fā)生的同時(shí)預(yù)先判斷出附近一定區(qū)域內(nèi)是否存在另外的觸摸點(diǎn)并做好標(biāo)記，結(jié)合進(jìn)一步的檢測數(shù)據(jù)可以計(jì)算出多個(gè)觸摸點(diǎn)的位置坐標(biāo)。
對應(yīng)上述電路結(jié)構(gòu)變化，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)觸摸的定位方法主要包括以下步驟1.啟動(dòng)掃描發(fā)生器，完成各紅外接收元件的歸一化和/或初始化；2.在一個(gè)掃描周期內(nèi)，依次接通紅外發(fā)射元件，同時(shí)按照一定的時(shí)序?qū)?yīng)關(guān)系接通與之對應(yīng)的紅外接收元件；
3.讀取與紅外發(fā)射元件第一次對應(yīng)的紅外接收元件輸出值，并與歸一化值和/或初始化值比較；若紅外接收元件輸出值與歸一化值和/或初始化值不一致，則判斷有觸摸事件發(fā)生，標(biāo)記該位置；4.讀取下一次與同一紅外發(fā)射元件對應(yīng)的另一紅外接收元件的輸出值，并與歸一化值和/或初始化值比較；若此另一紅外接收元件輸出值與歸一化值和/或初始化值不一致，則判斷同一紅外發(fā)射元件分別與上述兩個(gè)紅外接收元件連線所成夾角的區(qū)域內(nèi)有觸摸事件發(fā)生，啟動(dòng)觸摸點(diǎn)預(yù)檢測算法，標(biāo)記觸摸事件發(fā)生的區(qū)域，留待進(jìn)一步判斷；5.根據(jù)掃描周期內(nèi)記錄下來的輸出值發(fā)生變化的、與紅外發(fā)射元件第一次對應(yīng)的紅外接收元件的位置以及預(yù)檢測算法標(biāo)記的區(qū)域位置，判斷并計(jì)算出各觸摸點(diǎn)的位置坐標(biāo)，并將坐標(biāo)數(shù)據(jù)送至計(jì)算機(jī)處理；6.按照步驟2至步驟5的方法，開始新的循環(huán)。
在步驟3中，在判斷有觸摸事件發(fā)生后，可以先使用通常的觸摸位置檢測算法計(jì)算觸摸位置坐標(biāo)。步驟4中，觸摸點(diǎn)預(yù)檢測算法用來預(yù)先確定觸摸事件發(fā)生的區(qū)域并計(jì)算可能的觸摸點(diǎn)位置，實(shí)現(xiàn)這一目的主要包括如下步驟(1)根據(jù)紅外接收元件的工作時(shí)序，讀取與紅外發(fā)射元件相對應(yīng)的另一個(gè)紅外接收元件的輸出值。
(2)判斷輸出值有變化時(shí)，標(biāo)記觸摸事件發(fā)生的區(qū)域，此區(qū)域即為該時(shí)刻接通的紅外發(fā)射元件所對應(yīng)的紅外接收元件之間的區(qū)域。
(3)使用公式計(jì)算出觸摸事件發(fā)生可能位置Y＝X[sinα·sin(α+β)]/sinβ，其中，X表示紅外發(fā)射元件對應(yīng)的兩個(gè)紅外接收元件之間的距離，α表示紅外發(fā)射元件對應(yīng)的紅外接收元件連線與水平線之間的夾角，β表示紅外發(fā)射元件與對應(yīng)的兩個(gè)紅外接收元件之間連線的夾角。
當(dāng)與紅外發(fā)射元件第一次對應(yīng)的紅外接收元件的位置與紅外發(fā)射元件正對應(yīng)，另一與紅外發(fā)射元件對應(yīng)的紅外接收元件的位置是與紅外發(fā)射元件成一定夾角時(shí)，上述公式可以簡化為Y＝X·ctgθ，
其中，X表示與紅外發(fā)射元件正對應(yīng)的紅外接收元件到與紅外發(fā)射元件成一定夾角、非正對應(yīng)的紅外接收元件之間的距離，θ表示紅外發(fā)射元件與正對應(yīng)紅外接收元件之間連線和紅外發(fā)射元件與非正對應(yīng)紅外接收元件之間連線的夾角。
(4)根據(jù)進(jìn)一步的掃描檢測，得到在標(biāo)記區(qū)域內(nèi)的觸摸事件真實(shí)位置，使用上述公式算出可能的觸摸點(diǎn)的坐標(biāo)值。
使用本發(fā)明的結(jié)構(gòu)和方法，在某些場合，只需要一個(gè)方向的檢測判斷就可以實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)觸摸定位。當(dāng)使用一個(gè)方向觸摸檢測難以計(jì)算觸摸點(diǎn)的位置坐標(biāo)時(shí)，可以使用兩個(gè)方向檢測數(shù)據(jù)綜合判斷。例如，當(dāng)觸摸點(diǎn)靠近邊角區(qū)域不能使用預(yù)檢測算法或當(dāng)多個(gè)觸摸點(diǎn)靠近在一個(gè)小區(qū)域時(shí)發(fā)生標(biāo)記區(qū)域重疊現(xiàn)象時(shí)，結(jié)合兩個(gè)方向的檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合判斷是必要的。
經(jīng)過上述的電路結(jié)構(gòu)變更并使用相應(yīng)的多點(diǎn)定位算法，紅外觸摸屏系統(tǒng)就可以區(qū)分出同時(shí)觸摸的多個(gè)觸摸點(diǎn)，使多點(diǎn)觸摸定位在紅外觸摸屏上得以實(shí)現(xiàn)。在此基礎(chǔ)之上，更進(jìn)一步，根據(jù)位置坐標(biāo)的變化情況可以確定各個(gè)觸摸點(diǎn)的移動(dòng)趨勢，據(jù)此可以定義不同的觸摸操作功能，比如兩個(gè)觸摸點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方向相反表示進(jìn)行放大或縮小操作；一個(gè)觸摸點(diǎn)不動(dòng)，另外一個(gè)觸摸點(diǎn)作弧線運(yùn)動(dòng)，表示進(jìn)行旋轉(zhuǎn)操作等等，完成單點(diǎn)觸摸系統(tǒng)所無法完成的功能，所有這些功能可以通過相應(yīng)的應(yīng)用軟件來靈活定義。
與現(xiàn)有單點(diǎn)觸摸技術(shù)相比，本發(fā)明有如下有益效果一、不需要增加硬件成本，可以實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)觸摸定位。
二、應(yīng)用范圍更廣泛。既能實(shí)現(xiàn)單點(diǎn)觸摸，又可以實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)觸摸，完成現(xiàn)有觸摸屏較難實(shí)現(xiàn)的多人同時(shí)操作功能，可以應(yīng)用于更多的領(lǐng)域和場合。
三、實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)定位的算法較簡單，觸摸點(diǎn)位置坐標(biāo)計(jì)算方便、準(zhǔn)確、可靠。
四、電路板種類少，形狀規(guī)則，易于實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。

圖1是本發(fā)明實(shí)施例電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例電路時(shí)序圖；圖3是本發(fā)明實(shí)施例另一種電路時(shí)序圖4是本發(fā)明實(shí)施例兩個(gè)點(diǎn)觸摸定位示意圖；圖5是本發(fā)明實(shí)施例觸摸點(diǎn)預(yù)檢測計(jì)算示意圖；圖6是本發(fā)明實(shí)施例紅外元件非正對應(yīng)計(jì)算示意圖；圖7本發(fā)明實(shí)施例兩個(gè)方向檢測觸摸點(diǎn)示意圖；圖8是是本發(fā)明實(shí)施例多點(diǎn)觸摸定位方法流程示意圖；圖9是本發(fā)明實(shí)施例另一種電路結(jié)構(gòu)示意圖。
圖10是本發(fā)明實(shí)施例又一種電路結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式圖1是本發(fā)明一個(gè)具體實(shí)施例的電路結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，111，112是安裝有紅外發(fā)射元件的發(fā)射電路板，101，103是安裝在電路板111上不同位置的紅外發(fā)射元件，102，104是安裝在電路板112上的紅外發(fā)射元件，其中101在111上的安裝位置與102在112上的安裝位置相同，103在111上的安裝位置與104在112上的安裝位置相同。115，116，117，118是接收電路板。從圖中可以看出，在安裝位置的對應(yīng)關(guān)系上接收電路板115和116與發(fā)射電路板111相對應(yīng)，117和118則與112相對應(yīng)。具體到紅外發(fā)射元件與紅外接收元件的對應(yīng)關(guān)系上可以看出，紅外發(fā)射元件101除了和與之正對的紅外接收元件105對應(yīng)之外，同時(shí)還對應(yīng)紅外接收元件106，101與106的連線與元件的中心軸線成一定夾角，這種對應(yīng)關(guān)系可以通過選用發(fā)射角度比普通紅外元件更大的元件來實(shí)現(xiàn)，由于用在紅外觸摸屏的紅外元件通常具有較小的發(fā)射角度，這樣使得紅外能量較好的集中在相對的接收元件上，而要實(shí)現(xiàn)上述的對應(yīng)關(guān)系，則需采用發(fā)射角度較大的紅外元件。這種對應(yīng)關(guān)系也可以采取在安裝的過程中使元件偏轉(zhuǎn)一定的角度的方法來實(shí)現(xiàn)，該夾角的大小可以根據(jù)實(shí)際需要來確定。同樣，紅外發(fā)射元件102同時(shí)對應(yīng)紅外接收元件107和108，103則同時(shí)對應(yīng)106和107，另一個(gè)方向的發(fā)射與紅外接收元件的對應(yīng)關(guān)系相同，此處不在重復(fù)敘述。
經(jīng)過上述結(jié)構(gòu)變更，發(fā)射板111，112與接收板115，116，117，118的對應(yīng)關(guān)系已經(jīng)不同于以往紅外觸摸屏電路的一一對應(yīng)關(guān)系，為協(xié)調(diào)各元件正常工作，裝有紅外發(fā)射元件的電路板與裝有紅外接收元件的電路板必須分別按照各自的時(shí)序工作。如圖2是本實(shí)例時(shí)序圖，發(fā)射電路板111和112上面的紅外發(fā)射元件分別按照201和202所示的時(shí)序工作，相對應(yīng)的接收電路板116，118分別按照206，208所示的時(shí)序工作，按照圖1所示的對應(yīng)關(guān)系，接收板116只對應(yīng)發(fā)射板111，接收板118只對應(yīng)發(fā)射板112，因此，圖2中201和206時(shí)序相同，202與208時(shí)序也相同。而對于接收電路板115和117，其對應(yīng)的發(fā)射板不止一塊，因此，其工作的時(shí)序也會隨發(fā)射板對應(yīng)情況的變化而改變，如圖205，207所示。
圖3是本實(shí)例另一種時(shí)序圖，當(dāng)檢測系統(tǒng)從紅外發(fā)射元件101開始掃描時(shí)，101按照301所示的時(shí)序工作，同時(shí)，與101成對應(yīng)關(guān)系的紅外接收元件105，106也按照301所示的時(shí)序工作。此時(shí)，紅外發(fā)射元件102與紅外接收元件107，108按照302所示的時(shí)序工作。當(dāng)檢測系統(tǒng)繼續(xù)掃描到紅外發(fā)射元件103和104時(shí)，某些電路板的時(shí)序需要做出適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，如303所示，紅外發(fā)射元件103和對應(yīng)的紅外接收元件106，107工作時(shí)序已發(fā)生改變。304表示紅外發(fā)射元件104和對應(yīng)的紅外接收元件108的時(shí)序。
圖2和圖3中所示的紅外發(fā)射元件與紅外接收元件的時(shí)序之間的對應(yīng)關(guān)系只是諸多對應(yīng)關(guān)系中的兩種，實(shí)際的對應(yīng)關(guān)系并不局限于所列舉的兩種，而是可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整。
為提高觸摸屏系統(tǒng)抗干擾的性能，對本實(shí)施例還可以采取一些措施，例如，在不同的檢測方向的紅外發(fā)射接收陣列中安裝不同頻率的紅外元件，在橫檢測方向使用940nm的紅外元件，在縱方向則使用850nm的紅外元件，這樣，在邊角的檢測區(qū)域，不會出現(xiàn)相鄰的紅外元件相互干擾的情況。
采用上述的電路結(jié)構(gòu)，對于同時(shí)發(fā)生的多點(diǎn)觸摸事件，觸摸屏系統(tǒng)可以在確定一個(gè)觸摸事件的發(fā)生的同時(shí)預(yù)先判斷出附近一定區(qū)域內(nèi)是否存在另外的觸摸點(diǎn)并做好標(biāo)記，結(jié)合進(jìn)一步的檢測數(shù)據(jù)可以計(jì)算出多個(gè)觸摸點(diǎn)的位置坐標(biāo)。對于如何識別多個(gè)觸摸點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)觸摸定位的方法將結(jié)合圖4進(jìn)行描述。為減少篇幅，下面只就一個(gè)方向的檢測過程進(jìn)行描述，事實(shí)上另一個(gè)方向的檢測過程與之完全類似。
如圖4所示，觸摸點(diǎn)410和411同時(shí)在觸摸屏上操作，401表示發(fā)射板，404表示接收板。在開始觸摸檢測之前，掃描發(fā)生器開始工作，完成各紅外接收元件的歸一化。之后開始依次接通各紅外發(fā)射元件和與之對應(yīng)的紅外接收元件，當(dāng)接通紅外發(fā)射元件402時(shí)，與之正對的紅外接收元件405輸出值沒有變化，檢測系統(tǒng)認(rèn)為該處沒有觸摸事件發(fā)生；但與402成一定夾角對應(yīng)的紅外接收元件407輸出有變化，系統(tǒng)判定此夾角區(qū)域有觸摸事件發(fā)生，啟動(dòng)觸摸點(diǎn)預(yù)檢測算法，標(biāo)記該區(qū)域，留待進(jìn)一步判斷。當(dāng)進(jìn)一步掃描到紅外發(fā)射元件403時(shí)，與之正對應(yīng)的紅外接收元件406輸出發(fā)生變化，由此判定該處有觸摸事件發(fā)生，結(jié)合之前預(yù)檢測算法的判斷，該處在標(biāo)示的區(qū)域內(nèi)，可以確定該處有觸摸點(diǎn)411，且可以算出該觸摸點(diǎn)的位置坐標(biāo)。繼續(xù)掃描紅外發(fā)射元件以及與之對應(yīng)的紅外接收元件，可以確定觸摸點(diǎn)410的坐標(biāo)位置。
綜合以上內(nèi)容，參照圖8，可以得出本發(fā)明實(shí)施例多點(diǎn)觸摸實(shí)現(xiàn)方法的過程，其主要包括如下步驟1.啟動(dòng)掃描發(fā)生器，完成各紅外接收元件的歸一化和/或初始化。
2.在一個(gè)掃描周期內(nèi)，依次接通紅外發(fā)射元件，同時(shí)按照一定的時(shí)序?qū)?yīng)關(guān)系接通與之對應(yīng)的紅外接收元件，包括與紅外發(fā)射元件正對應(yīng)的紅外接收元件以及與紅外發(fā)射元件成一定夾角對應(yīng)的紅外接收元件。
3.讀取與紅外發(fā)射元件正對的紅外接收元件輸出值，并與歸一化值比較，判斷是否有觸摸事件發(fā)生，若有，使用觸摸位置檢測算法計(jì)算觸摸位置坐標(biāo)。
4.讀取與紅外發(fā)射元件成一定夾角對應(yīng)的紅外接收元件的輸出值，并與歸一化值比較，判斷這個(gè)夾角區(qū)域內(nèi)是否有觸摸事件發(fā)生，若有，啟動(dòng)觸摸點(diǎn)預(yù)檢測算法，標(biāo)記觸摸事件發(fā)生的區(qū)域，留待進(jìn)一步判斷。
5.根據(jù)掃描周期內(nèi)記錄下來的輸出值發(fā)生變化的、與紅外發(fā)射元件第一次對應(yīng)的紅外接收元件的位置以及預(yù)檢測算法標(biāo)記的區(qū)域位置，判斷并計(jì)算出各觸摸點(diǎn)的位置坐標(biāo)，并將坐標(biāo)數(shù)據(jù)送至計(jì)算機(jī)處理。
6.按照步驟2至步驟5的方法，開始新的循環(huán)。
步驟3中，當(dāng)檢測到該位置有觸摸事件發(fā)生時(shí)，可以使用觸摸位置檢測算法計(jì)算觸摸位置坐標(biāo)，也可以暫時(shí)不計(jì)算坐標(biāo)，而是先標(biāo)記該位置，到整個(gè)掃描周期結(jié)束后，綜合所有檢測的數(shù)據(jù)再計(jì)算坐標(biāo)。
圖5是本發(fā)明實(shí)施例觸摸點(diǎn)預(yù)檢測計(jì)算示意圖。如圖示，當(dāng)掃描到紅外發(fā)射元件501時(shí)，檢測到與501成一定夾角對應(yīng)的紅外接收元件505輸出值有變化，觸摸點(diǎn)預(yù)檢測算法判定此夾角有觸摸事件發(fā)生，使用公式Y(jié)＝X·ctgθ， -----------------------------------(1)即可以計(jì)算出觸摸事件發(fā)生可能位置。其中X表示與發(fā)射管正對的紅外接收元件503到與紅外發(fā)射元件成一定夾角對應(yīng)的紅外接收元件505之間的距離，θ表示紅外發(fā)射元件與非正對紅外接收元件之間的夾角508。根據(jù)進(jìn)一步的掃描檢測，得到在標(biāo)記區(qū)域內(nèi)的觸摸事件真實(shí)位置在紅外發(fā)射元件502與紅外接收元件504之間，使用上述公式算出可能的觸摸點(diǎn)506的坐標(biāo)值。使用同樣的方法可以得到觸摸點(diǎn)507的位置坐標(biāo)。
本實(shí)施例中紅外發(fā)射元件與一個(gè)紅外接收元件的對應(yīng)關(guān)系為正對應(yīng)關(guān)系，與另外一個(gè)紅外接收元件為非正對應(yīng)關(guān)系，采用前面的計(jì)算公式即可。實(shí)際上，紅外發(fā)射元件與紅外接收元件的關(guān)系可以全為非正對關(guān)系，如圖6所示，此時(shí)，上面的公式就需要作適當(dāng)?shù)男薷?。圖6中，601，601為紅外發(fā)射元件，603，604是與601對應(yīng)的紅外接收元件，605，606是與602對應(yīng)的接受元件，607是觸摸點(diǎn)。608表示601與604連線的夾角，用α表示，609表示601和603連線與601和604連線之間的夾角，用β表示，則這種情況下，觸摸點(diǎn)607的可能位置可以用下列公式表示Y＝X[sinα·sin(α+β)]/sinβ， -------------------(2)X表示603與604之間的距離，公式(1)與公式(2)雖然形式上不同，其實(shí)質(zhì)相同，公式(1)可以看作是公式(2)的一個(gè)較簡單的實(shí)例，當(dāng)公式(2)中α+β＝90°時(shí)，公式(1)與公式(2)完全相同。
經(jīng)過上述的計(jì)算，可以正確找到各個(gè)觸摸點(diǎn)位置，在識別各個(gè)觸摸點(diǎn)的位置坐標(biāo)之后，就可以依據(jù)各個(gè)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)趨勢，定義各種操作功能，識別用戶操作意圖。比如，在某個(gè)應(yīng)用場合，兩個(gè)觸摸點(diǎn)反向運(yùn)動(dòng)，表示進(jìn)行放大操作；一個(gè)觸摸點(diǎn)不動(dòng)，另外一個(gè)觸摸點(diǎn)作弧線運(yùn)動(dòng)，表示進(jìn)行旋轉(zhuǎn)操作等等。這些操作功能可以由相應(yīng)的應(yīng)用軟件來靈活定義。
本實(shí)施例中為簡化描述，只涉及一個(gè)方向的檢測判斷，事實(shí)上，另外一個(gè)方向的檢測判斷過程與上文描述的完全相同，當(dāng)使用一個(gè)方向觸摸檢測難以計(jì)算觸摸點(diǎn)的位置坐標(biāo)時(shí)，可以使用兩個(gè)方向檢測數(shù)據(jù)來綜合判斷。如圖7所示，當(dāng)兩個(gè)觸摸點(diǎn)701，702比較靠近并且在同一條水平線上時(shí)，預(yù)檢測算法將先后標(biāo)記兩個(gè)觸摸事件發(fā)生的區(qū)域，從圖中可以看出，這兩個(gè)區(qū)域產(chǎn)生較多重疊，此時(shí)如果僅使用一個(gè)方向的觸摸檢測數(shù)據(jù)，預(yù)檢測算法計(jì)算出的觸摸點(diǎn)可能位置為701，702，703，704，不能準(zhǔn)確判斷觸摸的實(shí)際位置，存在誤判的可能，在此種情況下此必須使用另一個(gè)檢測方向的檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，才能準(zhǔn)確確定觸摸點(diǎn)701，702的實(shí)際位置。此外，當(dāng)觸摸點(diǎn)在觸摸屏邊角的較小區(qū)域內(nèi)操作時(shí)，由于預(yù)檢測算法不能啟用，也需要使用兩個(gè)方向檢測數(shù)據(jù)來計(jì)算觸摸點(diǎn)的位置坐標(biāo)。
圖9是本發(fā)明實(shí)施例的另一種電路結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，921，922分別是安裝有紅外發(fā)射元件的發(fā)射電路板和裝有紅外接收元件的接收電路板，911，912是發(fā)射電路板921上的按照8個(gè)、16個(gè)或其它數(shù)量的紅外發(fā)射元件來劃分的兩個(gè)發(fā)射掃描單元，913，914，915，916是接收電路板922上的接收掃描單元，901，902，903，904，905，906是各掃描單元上的紅外元件。從圖中的對應(yīng)關(guān)系可以看出，發(fā)射掃描單元所對應(yīng)兩個(gè)接收掃描單元，紅外發(fā)射元件與紅外接收元件的對應(yīng)關(guān)系與前文描述相同，各掃描單元工作的時(shí)序圖與附圖2和附圖3類似，只需依據(jù)實(shí)際情況做少量改動(dòng)，此處不再展開論述。
圖10是本發(fā)明實(shí)施例的又一種電路結(jié)構(gòu)示意圖。如圖中實(shí)線分隔所示，1021，1022分別表示紅外發(fā)射電路板和紅外接收電路板，1011，1012，1013，1014表示各電路板上邏輯劃分的包含一定數(shù)量紅外元件的掃描單元，1001表示紅外發(fā)射元件，1002、1003表示紅外接收元件。1011發(fā)射掃描單元從1001開始，逐個(gè)接通點(diǎn)亮各個(gè)發(fā)射元件，對應(yīng)地，1013接收掃描單元從1002開始逐個(gè)接通各個(gè)接收元件來接收，同時(shí)，與1011相對應(yīng)1014接收掃描單元從1003開始逐個(gè)接通各個(gè)接收元件來接收。各掃描單元工作的時(shí)序圖與附圖2和附圖3類似，只需依據(jù)實(shí)際情況做少量改動(dòng)，此處不再展開論述。
以上所述僅為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例，事實(shí)上采用多個(gè)獨(dú)立的較短電路板(每個(gè)電路板上包含較少紅外元件)也可以較好的實(shí)施本發(fā)明，紅外發(fā)射元件與紅外接收元件的對應(yīng)關(guān)系可以有多種變化，紅外發(fā)射元件與紅外接收元件的工作時(shí)序也可以根據(jù)實(shí)際調(diào)整，多點(diǎn)定位方法的步驟順序可以調(diào)換；實(shí)施例中列舉的觸摸點(diǎn)只有兩個(gè)，而依據(jù)本發(fā)明方法可以實(shí)現(xiàn)的觸摸點(diǎn)可以是兩個(gè)或者更多，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，本領(lǐng)域中的技術(shù)人員任何基于本發(fā)明技術(shù)方案上非實(shí)質(zhì)性變更均包括在本發(fā)明保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種紅外線觸摸屏，其特征在于在觸摸屏的至少一個(gè)檢測方向上，有一套紅外發(fā)射掃描電路對應(yīng)兩套紅外接收掃描電路；一套紅外發(fā)射掃描電路中的一個(gè)紅外發(fā)射元件發(fā)出的光線被一套紅外接收掃描電路中的一個(gè)紅外接收元件接收檢測的同時(shí)，在接收范圍內(nèi)還被另外一套紅外接收掃描電路中的一個(gè)紅外接收元件接收檢測。
2.如權(quán)利要求1所述的一種紅外線觸摸屏，其特征在于單個(gè)紅外發(fā)射電路板的長度是單個(gè)紅外接收電路板的兩倍，這樣有兩個(gè)的紅外接收電路板與一個(gè)紅外發(fā)射電路板對應(yīng)；或者紅外發(fā)射電路板與紅外接收電路板數(shù)量相等，紅外發(fā)射電路板被劃分為若干個(gè)發(fā)射掃描單元，每個(gè)發(fā)射掃描單元包含一定數(shù)量的紅外發(fā)射元件，紅外接收電路板同樣被劃分為若干接收掃描單元，一個(gè)發(fā)射掃描單元對應(yīng)兩個(gè)接收掃描單元。
3.如權(quán)利要求1或2所述的一種紅外線觸摸屏，其特征在于紅外發(fā)射元件與紅外接收元件的對應(yīng)關(guān)系包括正對應(yīng)和非正對應(yīng)；可以采用使全部或大部分的紅外發(fā)射元件和/或紅外接收元件偏轉(zhuǎn)一定的角度安裝的方式來實(shí)現(xiàn)，也可以通過選用發(fā)射角度比普通紅外元件更大的元件來實(shí)現(xiàn)。
4.如權(quán)利要求2所述的一種紅外線觸摸屏，其特征在于發(fā)射電路板/掃描單元的時(shí)序均不相同或者有部分相鄰的發(fā)射電路板/掃描單元時(shí)序不同，接收電路板的時(shí)序與相對應(yīng)的發(fā)射電路板時(shí)序保持一致。
5.如權(quán)利要求1或2所述的一種紅外線觸摸屏，其特征在于在紅外線觸摸屏的紅外線發(fā)射接收陣列中，橫向陣列中的紅外發(fā)射接收元件與縱向陣列中的紅外發(fā)射接收元件的頻率不同，以避免紅外發(fā)射紅外接收元件之間的干擾。
6.一種如權(quán)利要求1所述紅外線觸摸屏的多點(diǎn)觸摸定位方法，其特征在于包括以下步驟1)啟動(dòng)掃描發(fā)生器，完成各紅外接收元件的歸一化和/或初始化；2)在一個(gè)掃描周期內(nèi)，依次接通紅外發(fā)射元件，同時(shí)按照一定的時(shí)序?qū)?yīng)關(guān)系接通與之對應(yīng)的紅外接收元件；3)讀取與紅外發(fā)射元件第一次對應(yīng)的紅外接收元件輸出值，并與歸一化值和/或初始化值比較；若紅外接收元件輸出值與歸一化值和/或初始化值不一致，則判斷有觸摸事件發(fā)生，標(biāo)記該位置或使用通常的觸摸位置檢測算法計(jì)算一個(gè)觸摸點(diǎn)的位置坐標(biāo)；4)讀取下一次與同一紅外發(fā)射元件對應(yīng)的另一紅外接收元件的輸出值，并與歸一化值和/或初始化值比較；若此另一紅外接收元件輸出值與歸一化值和/或初始化值不一致，則判斷同一紅外發(fā)射元件分別與上述兩個(gè)紅外接收元件連線所成夾角的區(qū)域內(nèi)有觸摸事件發(fā)生，啟動(dòng)觸摸點(diǎn)預(yù)檢測算法，標(biāo)記觸摸事件發(fā)生的區(qū)域，留待進(jìn)一步判斷；5)根據(jù)掃描周期內(nèi)記錄下來的輸出值發(fā)生變化的與紅外發(fā)射元件第一次對應(yīng)的紅外接收元件的位置以及預(yù)檢測算法標(biāo)記的區(qū)域位置，判斷并計(jì)算出各觸摸點(diǎn)的位置坐標(biāo)，并將坐標(biāo)數(shù)據(jù)送至計(jì)算機(jī)處理；6)按照步驟2)至步驟5)的方法，開始新的循環(huán)。
7.如權(quán)利要求6所述的一種紅外線觸摸屏的多點(diǎn)觸摸定位方法，其特征在于，在所述步驟4)中，用來預(yù)先確定觸摸事件發(fā)生的區(qū)域并計(jì)算可能的觸摸點(diǎn)位置的觸摸點(diǎn)預(yù)檢測算法包括如下步驟a、根據(jù)紅外接收元件的工作時(shí)序，讀取與紅外發(fā)射元件相對應(yīng)的另一個(gè)紅外接收元件的輸出值；b、判斷輸出值有變化時(shí)，標(biāo)記觸摸事件發(fā)生的區(qū)域，此區(qū)域即為該時(shí)刻接通的紅外發(fā)射元件所對應(yīng)的兩個(gè)紅外接收元件之間的區(qū)域；c、使用公式計(jì)算出觸摸事件發(fā)生可能位置Y＝X[sinα·sin(α+β)]/sinβ，其中，X表示紅外發(fā)射元件對應(yīng)的兩個(gè)紅外接收元件之間的距離，α表示紅外發(fā)射元件對應(yīng)的紅外接收元件連線與水平線之間的夾角，β表示紅外發(fā)射元件與對應(yīng)的兩個(gè)紅外接收元件之間連線的夾角。
8.如權(quán)利要求7所述紅外線觸摸屏的多點(diǎn)觸摸定位方法，其特征在于與紅外發(fā)射元件第一次對應(yīng)的紅外接收元件的位置與紅外發(fā)射元件正對應(yīng)，另一與紅外發(fā)射元件對應(yīng)的紅外接收元件的位置是與紅外發(fā)射元件成一定夾角；觸摸點(diǎn)預(yù)檢測算法中計(jì)算出觸摸事件發(fā)生可能位置的公式為Y＝X·ctgθ，其中，X表示與紅外發(fā)射元件正對應(yīng)的紅外接收元件到與紅外發(fā)射元件成一定夾角、非正對應(yīng)的紅外接收元件之間的距離，θ表示紅外發(fā)射元件與正對應(yīng)紅外接收元件之間連線和紅外發(fā)射元件與非正對應(yīng)紅外接收元件之間連線的夾角。
9.權(quán)利要求6或7或8所述的一種紅外線觸摸屏的多點(diǎn)觸摸定位方法，其特征在于所述定位方法的掃描檢測是在紅外線觸摸屏的紅外線發(fā)射接收陣列的兩個(gè)方向上進(jìn)行，并將兩個(gè)方向得到的檢測數(shù)據(jù)綜合成一個(gè)坐標(biāo)或分別傳送至計(jì)算機(jī)處理。
10.如權(quán)利要求9所述的一種紅外線觸摸屏的多點(diǎn)觸摸定位方法，其特征在于在紅外線觸摸屏的紅外線發(fā)射接收陣列中，橫向陣列中的紅外發(fā)射接收元件與縱向陣列中的紅外發(fā)射接收元件的頻率不同，以避免紅外發(fā)射紅外接收元件之間的干擾。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種紅外線觸摸屏及其多點(diǎn)觸摸定位方法，即在觸摸屏的至少一個(gè)檢測方向上，一套紅外發(fā)射掃描電路對應(yīng)兩套紅外接收掃描電路；一套紅外發(fā)射掃描電路中的一個(gè)紅外發(fā)射元件發(fā)出的光線被一套紅外接收掃描電路中的一個(gè)紅外接收元件接收檢測的同時(shí)，在接收范圍內(nèi)還被另一套紅外接收掃描電路中的一個(gè)紅外接收元件接收檢測；在紅外線觸摸屏的算法程序中有可用于提前確定觸摸點(diǎn)范圍的觸摸點(diǎn)預(yù)檢測算法模塊。本發(fā)明用通常的觸摸位置檢測算法得到一個(gè)觸摸點(diǎn)位置坐標(biāo)之后，以觸摸點(diǎn)預(yù)檢測算法確定另一觸摸點(diǎn)所在區(qū)域，再結(jié)合通常檢測算法得到該觸摸點(diǎn)位置坐標(biāo)。本發(fā)明可以識別兩個(gè)或兩個(gè)以上的觸摸操作，多點(diǎn)同時(shí)觸摸也能有效識別觸摸位置。
文檔編號G06F3/042GK101071356SQ20071002861
公開日2007年11月14日 申請日期2007年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月15日
發(fā)明者盧如西, 周春景, 李軍明 申請人:廣東威創(chuàng)日新電子有限公司