專利名稱：一種識別紅外觸摸屏上多個觸摸點的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于紅外觸摸屏檢測觸摸點的方法，屬于微處理器控制技術(shù)領(lǐng)域， 尤其是用于計算機觸摸屏的觸摸點檢測技術(shù)領(lǐng)域。
技術(shù)背景作為計算機觸摸屏的一個分支，紅外觸摸屏以其安裝方便、免維護、高抗爆性、高 可靠性等優(yōu)點而逐漸被廣泛應用在各個領(lǐng)域。雖然經(jīng)過了 20多年的發(fā)展，有眾多的技 術(shù)改進，如號碼為95105303.5、 00121462. 4等的中國專利或申請所公布的內(nèi)容。但目 前紅外觸摸屏的基本技術(shù)方案，依然局限于美國專利3， 764， 813、 3， 775, 560、 3, 860， 754 等專利所公開的技術(shù)內(nèi)容。但是這些技術(shù)內(nèi)容，都遠沒有發(fā)揮出紅外觸摸屏所能達到的 技術(shù)水平，所有的觸摸檢測都只能檢測到單個觸摸點。隨著計算機軟硬件技術(shù)的進歩， 計算機已經(jīng)擁有了越來越強大的功能，也越來越應用于幾乎我們能想象得到的任何領(lǐng) 域，那么針對不同的應用領(lǐng)域，有時候多點觸摸技術(shù)更能方便使用者操作計算機，或者 針對特定的軟件，多點觸摸技術(shù)更有效率。但這就要求觸摸屏支持多點觸摸，能夠檢測 到超過一個的觸摸點。目前的紅外觸摸屏還不能實現(xiàn)針對多個觸摸點的檢測，在其他類 型的觸摸屏里，也只有申請?zhí)枮?2822048. X、 200580011740.4的中國專利和申請?zhí)枮?US20050257924的美國專利申請等幾種技術(shù)方案。但這些技術(shù)方案都不能應用于紅外觸 摸屏。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的，就是針對現(xiàn)有紅外觸摸屏的不足之處，公開了一種在紅外觸摸屏上 實現(xiàn)多點觸摸檢測的方法。本發(fā)明的方法，應用在由沿著觸摸區(qū)域四周排列的紅外發(fā)射 和接收對管陣列、接通所述紅外發(fā)射管和接收管的附屬電路以及控制所述電路并存儲、計算、傳輸檢測到的數(shù)據(jù)的微控制器系統(tǒng)所構(gòu)成的紅外觸摸屏之中，包含有如下歩驟A. 啟動紅外觸摸屏，按照順序依次選擇接通每對紅外發(fā)射和接收管，掃描整個觸摸區(qū)域；B. 分別記錄存貯每一次紅外線被隔斷時，所接通的發(fā)射和接收對管的內(nèi)部坐標值；C. 根據(jù)步驟B得到的數(shù)據(jù)，將縱橫向的坐標值組合，得到若干個可能的觸摸點的坐 標值并存貯；D. 選擇與被光線被隔斷的紅外發(fā)射接收對管在空間位置上相鄰或附近的、但是光軸3線不同軸的發(fā)射和接收管進行離軸掃描；E. 利用步驟D的掃描結(jié)果剔除虛假的觸摸點；F. 將真實觸摸點的內(nèi)部坐標值轉(zhuǎn)換為安裝所述觸摸屏的計算機系統(tǒng)所能接受的數(shù) 據(jù)，并通過所述觸摸屏的接口，傳輸?shù)剿鲇嬎銠C系統(tǒng)之中。進一歩，在上述方法中，還包含有一些更具體的實施歩驟，如下 在歩驟B所述的內(nèi)部坐標值，是發(fā)射接收對管在微控制器內(nèi)的序號或者地址值。 歩驟D中，所述被選擇的與被光線被隔斷的紅外發(fā)射接收對管在空間位置上相鄰或 附近的、但是光軸線不同軸的發(fā)射和接收管，其選擇方法可以是以所述被光線被隔斷的 紅外發(fā)射接收對管的為中心，選擇序號或者地址與其相鄰的紅外發(fā)射和接收管。在歩驟D中，所述被選擇的與被光線被隔斷的紅外發(fā)射接收對管在空間位置上相鄰 或附近的、但是光軸線不同軸的發(fā)射和接收管，其選擇方法還可以是以經(jīng)歩驟C組合而 得到的各個可能的觸摸點為中心，做至少一條不與其它可能的觸摸點交叉的直線，選擇 該直線所貫穿的、安裝在觸摸屏兩個對邊的、與被光線被隔斷的紅外發(fā)射接收對管在空 間位置上相鄰或附近的發(fā)射管和接收管。通過上面對于發(fā)明內(nèi)容的描述，可以看到本發(fā)明的優(yōu)點，在于在不改變現(xiàn)有紅外觸 摸屏任何結(jié)構(gòu)的條件下，僅僅通過改變控制觸摸屏工作的微控制器內(nèi)的執(zhí)行代碼，就可 以實現(xiàn)檢測多個觸摸點的目的。因此，本發(fā)明具有應用成本極低、適用性非常廣闊的優(yōu) 點。尤其對于一些特殊的應用，能夠非常容易地實現(xiàn)對多個觸摸點的檢測。


圖l:多個觸摸點檢測的一般原理示意圖； 圖2:多個觸摸點檢測的主程序流程圖； 圖3: —種離軸掃描檢測方法的程序流程圖； 圖4:另外一種離軸掃描檢測方法的程序流程圖； 具體實施方案圖1實質(zhì)上給出現(xiàn)在一般結(jié)構(gòu)的紅外觸摸屏的基本安裝結(jié)構(gòu)，也是本發(fā)明的方法所 適用的紅外觸摸屏的基本安裝結(jié)構(gòu)。如圖所示，所述觸摸屏由安裝在觸摸檢測區(qū)域(一 般是如計算機顯示器、投影機屏幕的顯示區(qū)域)101周圍的紅外發(fā)射管陣列102、紅外 接收管陣列103構(gòu)成的矩形觸摸屏，其中紅外發(fā)射和接收管一一對應而構(gòu)成紅外發(fā)射和 接收對管。假設在這種結(jié)構(gòu)的觸摸屏的掃描檢測區(qū)域內(nèi)有兩個觸摸物(圖中實線圓)106 和109，分別以字符B、 D來表示，則當紅外發(fā)射和接收對管掃描觸摸區(qū)域時，分別在橫向和縱向?qū)⒏饔兄辽賰蓪?視觸摸物尺寸的大小，如果更大可能會有更多對管，在 此為說明原理假設為兩對)之間的紅外光線將被阻斷。這樣，在如圖2所示的發(fā)射和接 收管陣列掃描的流程中假設在橫向，光線被阻斷的兩對管子的序號為a和b;在縱向， 光線被阻斷兩對管子的序號為C和d。這樣就相當于在以發(fā)射和接收對管的序號、或者 發(fā)射接收對管在微控制器中的掃描地址為坐標度量單位的內(nèi)部坐標系X0Y中，將會在橫向出現(xiàn)a和b兩個觸摸物的坐標值，在縱向?qū)霈F(xiàn)c和d兩個觸摸物的坐標值。將這 四個坐標值組合，就可以得到A(a， c)、 B(a, d) 、 C(b, c)和D(b， d)四個觸摸物可能 位置，即四個可能的觸摸點。但觸摸屏內(nèi)部的微控制器不能立刻判定這四個觸摸點中哪 個是因為坐標組合而產(chǎn)生的偽觸摸點，哪個是實際存在的觸摸點，因此還需要其他的方 法來剔出偽觸摸點，得到實際存在的觸摸點。在圖1中，偽觸摸點分別是虛線圓表示的 A點106和C點108。圖中，發(fā)射管發(fā)射的紅外線用箭頭線104表示，被觸摸物阻斷的 紅外線用箭頭虛線105來表示。這時，就可以啟動另外的一種掃描形式——離軸掃描。所謂離軸掃描，就是由一對 紅外發(fā)射接收對管中的發(fā)射管來發(fā)射紅外線；而由另外一對發(fā)射接收對管中的接收管來 接收紅外線。因為這兩對管子的光軸線相分離，不是同一條光軸線，因此在本發(fā)明中定 義為離軸掃描。因為觸摸屏中的紅外發(fā)射管一般都是紅外發(fā)光二極管，這種發(fā)光二極管 所發(fā)射的紅外線不是集中的一束，而是分布在以光軸線為中心的一個錐形的區(qū)域內(nèi)，因 此在一定范圍內(nèi)偏離發(fā)射管的光軸線的接收管，也能接收到足以被檢測得出的強度足夠 的光電信號，因此離軸檢測(或掃描)是可行的。當然，這種情況下對發(fā)射管和接收管之 間的距離、角度都有一定的要求，需要根據(jù)產(chǎn)品手冊、觸摸屏的尺寸等因素，或者通過 實驗來確定最大允許的偏離位置。但對于一般尺寸的觸摸物和觸摸屏而言， 一般偏離在 幾個管位(管子的安裝位置)的情況下，完全可以檢測得到離軸的光電信號。圖2給出了整個檢測的程序流程圖，對應上面的主要步驟。歩驟201是檢測的啟動 歩驟，進入檢測程序，然后進入掃描的歩驟202,通過檢測判斷歩驟203判定是否有對 關(guān)之間的紅外線被阻擋。如果沒有紅外線被阻擋，則在完成一個掃描周期之后返回掃描 控制部分，繼續(xù)控制各個發(fā)射接收對管掃描整個觸摸區(qū)域。當檢測到有物體阻擋了紅外 線時，進入判斷步驟204，判斷在縱向和橫向一共各自有幾對管子之間的紅外線被阻擋。 如果在某個方向上只有一對管子之間的紅外線被阻擋，則判定為單點觸摸，進入計算轉(zhuǎn) 換歩驟205，按照安裝觸摸屏的計算機系統(tǒng)要求，將觸摸點的內(nèi)部坐標計算轉(zhuǎn)換成為指 定格式的坐標值，通過連接端口輸出到所述計算機系統(tǒng)中，然后返回歩驟202;如果在某個方向上有超過一對的管子之間的光線被阻擋，則認為是多點觸摸，然后進入歩驟 206，存貯紅外線被阻擋的對管的地址或者序號，并組合得到觸摸點的若干個可能的坐 標值，例如圖1中的A、 B、 C、 D各點。然后，進入歩驟207，啟動離軸掃描功能。在得 到離軸掃描的結(jié)果以后，進入判斷計算步驟208，判定上述組合得到的觸摸點的內(nèi)部坐 標中，哪些是真實的觸摸點，剔出偽觸摸點。最后，再如步驟205所述的處理方式處理 真實觸摸點的坐標值，并通過連接端口輸出到所述計算機系統(tǒng)中。完成這些歩驟以后， 再返回到掃描控制歩驟202，開始下一次掃描檢測。因為紅外觸摸屏的工作原理已經(jīng)是公開技術(shù)，上述的檢測、判斷、計算等技術(shù)內(nèi)容 都是程序設計和數(shù)學計算的內(nèi)容，故在此無需再詳細說明。在本發(fā)明的實施方案中，離軸掃描可以有兩種方式。第一種如流程3所示，選 擇與被光線被隔斷的紅外發(fā)射接收對管在空間位置上相鄰或附近的、以所述被光線被隔 斷的紅外發(fā)射接收對管的為中心、序號或者地址與其相鄰，但是光軸線不同軸的發(fā)射和 接收管。以圖l中的組合得到的觸摸點D(b， c)為例假設在橫向上，紅外線被點D阻 斷的對管的序號或地址為i，這里i=d，則就可以分別選擇序號或地址為i-1、 i、 i+l 的發(fā)射管發(fā)射紅外線，在上述每只發(fā)射管發(fā)射紅外線時，再分別選擇序號或地址為i-2、 i-l、 i、 i+l、 i+2的接收管接收發(fā)射管發(fā)射的紅外線。從圖l中可以看到，因為觸摸點 D是真實存在的，因此從i-l —i+l、 i+l —i-1的紅外線被完全阻斷；i-l —i、 i+l —i、 和i i-1、 i —i+l的紅外線被部分阻斷。這時就可以判斷出D點是一個真實的觸摸點。 而C點，因為本該被C點阻斷的i—i-l、 i—i+l和i-1 —i+2、 i+l —i-2之間的紅外線 卻沒有被阻斷，則說明C點是一個偽觸摸點。這只是利用橫向排列的發(fā)射接收對管來檢 測的，還可以利用縱向排列的發(fā)射接收對管來再次檢測，進一歩確認哪個是真實哪個是 偽觸摸點。其它可能的觸摸點A、 B、 C，同樣用這種方法來判定真?zhèn)巍趫D3，就是圖2中的步驟207被更具體的步驟301替代，歩驟302和303合 二為一，替代圖2中的歩驟208，然后返回圖2中的掃描步驟202。另外一種方式如圖4中所說明的以經(jīng)步驟C組合而得到的各個可能的觸摸點為中 心，做至少一條直線，選擇該直線所貫穿的、安裝在觸摸屏兩個對邊的、與被光線被隔 斷的紅外發(fā)射接收對管在空間位置上相鄰或附近的發(fā)射管和接收管。當然，如前所述， 為保證足夠的離軸光線的強度，這條直線與光線被阻擋的對管的光軸之間的夾角越小越 好。仍以圖1中的點D為例，可以選擇直線110所貫穿的發(fā)射管i-l和接收管i+l來驗 證點D是真實的觸摸點還是偽觸摸點。與上面的第一種方法相比，這種方法原則上只要接收管掃描一次就可以證實真?zhèn)巍＿@種方法需事先計算得到這條 直線的方程，因此處理時間要稍長一些。但現(xiàn)在微處理器的速度都很快，且又是直線方 程，因此應該比第一種方式的掃描速度更快一些，能夠減少全區(qū)域掃描的周期，提高觸 摸屏的響應速度。對應于圖4，僅僅是用歩驟401替換了圖3中的301。但須注意的是 這條直線不能與其他組合得到的坐標點相交，否則就無法判斷哪個點阻擋了光線。上面實施例所給出的是兩個觸摸點的情況，但是多于兩個觸摸點的情況，依然可以 使用實施例中的同樣的方法來檢測處理，包括某些觸摸點之間的連線可能與橫向或者縱 向的紅外線相平行的情況(這種情況處理起來更簡單)，因此無需再舉例來說明。前面著重說明了實現(xiàn)本發(fā)明目的基本技術(shù)方案。但是作為完整的應用技術(shù)方案，上 述明確說明的實施結(jié)構(gòu)不是唯一的。比如，計算符合與觸摸屏相連接的計算機的接收格 式的坐標值的歩驟，也可以設置在剔除偽觸摸點之前，在證實某點是偽觸摸點之后，刪 除這個點所對應的坐標值即可。再比如在第一種離軸掃描方案中，還可以首先連通一只 選定的接收管，然后再依次連通各個被選定的發(fā)射管；在全部被選定的發(fā)射管都發(fā)射完 紅外線之后再連通第二只被選定的接收管，然后再依次連通各個被選定的發(fā)射管——這 種順序來實現(xiàn)，減少了瞬態(tài)過程，將能保證接收的光電信號更穩(wěn)定。因此在本發(fā)明所給 出的基本技術(shù)方案的基礎(chǔ)上的進行的改進、移植、變通、刪減、增補等方式的設計，都 屬于本發(fā)明的技術(shù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種識別紅外觸摸屏上多個觸摸點的方法，該方法應用在由沿著觸摸區(qū)域四周排列的紅外發(fā)射和接收對管陣列、接通所述紅外發(fā)射管和接收管的附屬電路以及控制所述電路并存儲、計算、傳輸檢測到的數(shù)據(jù)的微控制器系統(tǒng)所構(gòu)成的紅外觸摸屏之中，包含有如下步驟A.啟動紅外觸摸屏，按照順序依次選擇接通每對紅外發(fā)射和接收管，掃描整個觸摸區(qū)域；B.分別記錄存貯每一次紅外線被隔斷時，所接通的發(fā)射和接收對管的內(nèi)部坐標值；C.根據(jù)步驟B得到的數(shù)據(jù)，將縱橫向的坐標值組合，得到若干個可能的觸摸點的坐標值并存貯；D.選擇與被光線被隔斷的紅外發(fā)射接收對管在空間位置上相鄰或附近的、但是光軸線不同軸的發(fā)射和接收管進行離軸掃描；E.利用步驟D的掃描結(jié)果剔除虛假的觸摸點；F.將真實觸摸點的內(nèi)部坐標值轉(zhuǎn)換為安裝所述觸摸屏的計算機系統(tǒng)所能接受的數(shù)據(jù)，并通過所述觸摸屏的接口，傳輸?shù)剿鲇嬎銠C系統(tǒng)之中。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟B所述的內(nèi)部坐標值，是發(fā)射接收 對管在微控制器內(nèi)的序號或者地址值。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟D所述被選擇的與被光線被隔斷的 紅外發(fā)射接收對管在空間位置上相鄰或附近的、但是光軸線不同軸的發(fā)射和接收管， 其選擇方法是以所述被光線被隔斷的紅外發(fā)射接收對管的為中心，選擇序號或者地 址與其相鄰的紅外發(fā)射和接收管。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟D所述被選擇的與被光線被隔斷的 紅外發(fā)射接收對管在空間位置上相鄰或附近的、但是光軸線不同軸的發(fā)射和接收管， 其選擇方法是以經(jīng)步驟C組合而得到的各個可能的觸摸點為中心，做至少一條不 與其它可能的觸摸點交叉的直線，選擇該直線所貫穿的、安裝在觸摸屏兩個對邊的、 與被光線被隔斷的紅外發(fā)射接收對管在空間位置上相鄰或附近的發(fā)射管和接收管。
全文摘要
一種識別紅外觸摸屏上多個觸摸點的方法，該方法應用在由沿著觸摸區(qū)域四周安裝排列有紅外發(fā)射和接收對管陣列的紅外觸摸屏之中。該方法在觸摸屏掃描檢測到了橫向或縱向有超過一對發(fā)射個接收管之間的光線被阻斷以后，存貯被阻斷的對管的序號或地址，并將檢測得到的縱橫向的坐標值組合得到多個可能的觸摸點，然后再使用離軸掃描的方法，剔除偽觸摸點。本發(fā)明不改變現(xiàn)有紅外觸摸屏任何結(jié)構(gòu)，僅僅通過改變微控制器內(nèi)的執(zhí)行代碼，就可以實現(xiàn)檢測多個觸摸點的目的，因此具有應用成本極低、適用性非常廣闊的優(yōu)點。
文檔編號G06F3/041GK101320307SQ200710100010
公開日2008年12月10日 申請日期2007年6月4日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月4日
發(fā)明者劉建軍, 劉新斌, 葉新林 申請人:北京匯冠新技術(shù)有限公司