專利名稱：一種觸摸屏及觸摸屏的機(jī)械波定位方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于觸摸屏領(lǐng)域，更具體地，涉及一種觸摸屏及觸摸屏的機(jī)械波定位方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在，我們隨處可見具有觸摸功能的電子顯示設(shè)備，雖然過去具有觸摸功能的電 子顯示設(shè)備僅僅局限電腦，筆記本，但隨著處理器的處理速度變快，電子顯示設(shè)備的應(yīng)用變 得更為廣泛了，例如手機(jī)，游戲機(jī)，超市中的收銀機(jī)，電子書等等。傳統(tǒng)的觸摸定位技術(shù)有電阻式、電容式、紅外/光學(xué)式等。電阻式觸摸屏目前是占 主導(dǎo)地位的觸摸技術(shù)，電阻式觸摸屏具有響應(yīng)速度快速，輸入靈活，重量輕等優(yōu)點(diǎn)，但由于 護(hù)板的不斷彎曲，以及環(huán)境變化，會(huì)造成定位精度的下降。而電容式觸摸屏反光嚴(yán)重，并且 當(dāng)戴手套的手以及非導(dǎo)體觸摸時(shí)，電容屏不工作。紅外/光學(xué)式觸摸屏則受光照影響比較 大。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)不盡理想之處，提供更佳方案，本發(fā)明基本原理是選用能夠傳 播機(jī)械波的介質(zhì)作為觸摸面板，例如玻璃或塑料等材質(zhì)。并在觸摸面板上預(yù)先設(shè)置傳感器， 例如壓電傳感器。當(dāng)手或筆等堅(jiān)硬物質(zhì)觸碰觸摸面板時(shí)，會(huì)產(chǎn)生機(jī)械波，壓電傳感器能夠 感知在觸摸面板上傳播的機(jī)械波，通過判斷機(jī)械波的變化從而得到觸摸位置。采用機(jī)械波 定位可以有效的防止以上傳統(tǒng)觸摸技術(shù)的弊病，其造價(jià)低，抗干擾強(qiáng)，對各種觸摸物質(zhì)都適 用。據(jù)此，本發(fā)明提供了一種觸摸屏的機(jī)械波定位方法，包括步驟如下
(1)預(yù)先將觸摸面板劃分為多個(gè)小格，通過設(shè)置在觸摸面板上的傳感器預(yù)先采集每個(gè) 小格因觸摸而生成的機(jī)械波，獲得各個(gè)小格的觸摸數(shù)據(jù)，且將觸摸面板劃分為多個(gè)子塊，建 立每個(gè)子塊內(nèi)小格的位置與觸摸數(shù)據(jù)的映射矩陣，同時(shí)建立所述多個(gè)子塊中心的特征向量 組；
(2)檢測使用者的觸摸所產(chǎn)生的機(jī)械波，并獲得觸摸點(diǎn)的波形特征；
(3)根據(jù)所述觸摸點(diǎn)的波形特征判斷所述觸摸點(diǎn)所對應(yīng)的子塊；以及
(4)取得所述觸摸點(diǎn)的特征向量和所述子塊所對應(yīng)的映射矩陣，并根據(jù)所述觸摸點(diǎn)的 特征向量和所處的所述子塊的映射矩陣匹配得到觸摸位置的坐標(biāo)。因此，本發(fā)明的主要目的是提供一種觸摸屏的機(jī)械波定位方法，利用機(jī)械波與傳 感器的原理進(jìn)行定位，可以精確定位出手指或筆等外物所觸摸或者點(diǎn)擊的位置，且觸摸屏 定位抗干擾性強(qiáng)，具有不易受光照和灰塵等外界環(huán)境變化而改變等特性。
本發(fā)明的又一目的是提供一種觸摸屏的機(jī)械波定位方法，使用波形的面積作為波 形特征，提取過程簡單，雖然建立模型過程較煩瑣和復(fù)雜，但在實(shí)際操作階段只需要計(jì)算一 個(gè)坐標(biāo)方程式便可以得到坐標(biāo)值，因此實(shí)現(xiàn)簡單而且快速，此外，可以將定位精度控制在 5mm之內(nèi)，隨著建立模型樣本的增多，其準(zhǔn)確度越高。此外，本發(fā)明進(jìn)一步提供一種觸摸屏，包含有一個(gè)能夠傳導(dǎo)機(jī)械波的觸摸面板、多 個(gè)傳感器與一個(gè)運(yùn)算模塊。傳感器設(shè)置于觸摸面板，用以接收觸摸面板上的機(jī)械波，運(yùn)算模 塊與傳感器連接，其中，運(yùn)算模塊能夠體現(xiàn)上述機(jī)械波定位方法。因此，本發(fā)明的再一目的是提供一種觸摸屏，利用機(jī)械波與傳感器的原理進(jìn)行定 位，可以精確定位出手指或筆等外物所觸摸或者點(diǎn)擊的位置，且具有抗干擾性強(qiáng)、不易受光 照和灰塵等外界環(huán)境變化而改變等特性。本發(fā)明的再一目的是提供一種觸摸屏，其運(yùn)算模塊的機(jī)械波定位方法使用波形的 面積作為波形特征，其優(yōu)點(diǎn)是提取過程簡單，雖然建立模型過程較煩瑣和復(fù)雜，但在實(shí)際操 作階段只需要計(jì)算一個(gè)坐標(biāo)方程式便可以得到坐標(biāo)值，因此實(shí)現(xiàn)簡單而且快速，此外，可以 將定位精度控制在5mm之內(nèi)，隨著建立模型樣本的增多，其準(zhǔn)確度越高。


讀者在參照附圖閱讀本發(fā)明的具體實(shí)施方式
以后，將會(huì)更清楚地了解本發(fā)明的各 個(gè)方面。其中
圖1是本發(fā)明所提出的觸摸屏及傳感器位置示意圖。圖2是本發(fā)明所提出的觸摸屏的機(jī)械波定位方法流程圖。圖3是本發(fā)明所提出的機(jī)械波波形與時(shí)間關(guān)系示意圖。圖4是本發(fā)明所提出的機(jī)械波波形與距離關(guān)系示意圖。圖5是本發(fā)明所提出的機(jī)械波波形隨時(shí)間衰減示意圖。圖6是本發(fā)明所提出的觸摸面板的子塊示意圖。
附圖中主要組件符號說明
觸摸屏100
觸摸面板101
傳感器102a、102b、102c、102d
運(yùn)算模塊103
中心點(diǎn)300
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。由于本發(fā)明公開了一種觸摸屏及 其機(jī)械波定位方法，其中所使用的觸摸屏的觸控相關(guān)原理已為本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所能明 了，故以下文中的說明，不再作完整描述。同時(shí)，以下文中所對照的附圖，意在表達(dá)與本發(fā)明 特征有關(guān)的結(jié)構(gòu)的含義，并未亦不需要依據(jù)實(shí)際尺寸完整繪制，在先聲明。第一實(shí)施例觸撙屏的機(jī)械波定位方法
請同時(shí)參考圖1與圖2，本發(fā)明首先提出第一實(shí)施例，為一種觸摸屏的機(jī)械波定位方 法，包含有以下步驟
步驟(1)預(yù)先將觸摸面板101劃分為多個(gè)小格，通過傳感器102a、102b、102c、102d預(yù) 先采集每個(gè)小格因觸摸而生成的機(jī)械波，獲得各個(gè)小格的觸摸數(shù)據(jù)，且將觸摸面板101劃 分為多個(gè)子塊，建立每個(gè)子塊內(nèi)小格的位置與觸摸數(shù)據(jù)的映射矩陣，同時(shí)還建立了子塊中 心的特征向量組；
步驟(2)檢測使用者的觸摸所產(chǎn)生的機(jī)械波，并獲得觸摸點(diǎn)的波形特征； 步驟(3)根據(jù)所述觸摸點(diǎn)的波形特征判斷所述觸摸點(diǎn)所對應(yīng)的子塊；以及 步驟(4)取得所述觸摸點(diǎn)的特征向量和所述子塊所對應(yīng)的映射矩陣，并根據(jù)所述觸 摸點(diǎn)的特征向量和所處的所述子塊的映射矩陣匹配得到觸摸位置的坐標(biāo)。為了能夠進(jìn)行機(jī)械波定位，觸摸面板101必須采用能夠傳播機(jī)械波的介質(zhì)，因此 其材質(zhì)可選擇使用玻璃或塑料等材料，而常用的材料就是玻璃。至于傳感器102a、102b、 102c、102d，可以是一種壓電傳感器，通常是預(yù)先設(shè)置于觸摸面板101的角落，本發(fā)明所提 供的較佳實(shí)施方式，是在觸摸面板101的四個(gè)角上，各放置一個(gè)可以感應(yīng)機(jī)械波的傳感器 102a、102b、102c、102d，如圖1所示，當(dāng)然使用至少三個(gè)傳感器，例如可選擇圖1中的102a、 102b、102c或102b、102c、102d，即可進(jìn)行觸摸位置的定位，因此本發(fā)明在此并不加以限定 傳感器之?dāng)?shù)量。此外，觸摸觸摸面板101的物體可為手指或筆等具有硬度之物質(zhì)，本發(fā)明在 此亦不加以限定。由于壓電傳感器體積小，造價(jià)低，通過振動(dòng)而產(chǎn)生電荷，因此當(dāng)物體觸摸觸摸面板 時(shí)，會(huì)產(chǎn)生震蕩的機(jī)械波信息，以壓電傳感器對檢測到的機(jī)械波信息分別進(jìn)行記錄，從而可 得到觸摸位置產(chǎn)生的波形，再根據(jù)檢測到的機(jī)械波波形提取機(jī)械波的波形特征，可以為面 積、波長、頻率等，本實(shí)施例提取面積作為波形特征之信息，通過計(jì)算出面積和坐標(biāo)的函數(shù) 關(guān)系得到觸摸位置，即可判斷物體觸摸所述觸摸面板101的位置，以完成定位。上述步驟(1)中，預(yù)先將觸摸面板101劃分為多個(gè)面積相同且互不重疊的小格，并 且預(yù)先設(shè)定一個(gè)電壓閾值(th)，對每個(gè)小格點(diǎn)擊至少一次，每個(gè)小格點(diǎn)擊產(chǎn)生的電壓必須 大于電壓閾值(th)，才通過多個(gè)傳感器102a、102b、102c、102d獲得各個(gè)小格因觸摸而生成 的機(jī)械波的波形，藉以預(yù)先采集每個(gè)小格的觸摸數(shù)據(jù)。計(jì)算各個(gè)小格的觸摸數(shù)據(jù)，觸摸數(shù)據(jù) 是傳感器102a、102b、102c、102d獲得的每個(gè)小格的機(jī)械波的波形曲線下的面積、和任意兩 個(gè)傳感器獲得的波形的面積比。將觸摸面板101劃分為多個(gè)子塊，并設(shè)定一個(gè)中心點(diǎn)300， 多個(gè)子塊為面積相同的子塊，每個(gè)子塊包含多個(gè)小格且其包含的小格數(shù)量相同，每個(gè)子塊 至少與其他相鄰的N個(gè)子塊交疊，N可以為0和正整數(shù)，N為0時(shí)定位效果略差，本例優(yōu)選N 為1或大于1的正整數(shù)，本例中N為3，即每個(gè)子塊至少與其相鄰的3個(gè)子塊有重疊區(qū)域，建 立每個(gè)子塊內(nèi)小格的位置與觸摸數(shù)據(jù)的映射矩陣，同時(shí)還建立了子塊中心的特征向量組和 小格特征向量矩陣。以任意兩個(gè)傳感器獲得的波形面積值計(jì)算面積比，所以可以得到一共 6個(gè)點(diǎn)特征向量。
權(quán)利要求
一種觸摸屏的機(jī)械波定位方法，其特征在于包括步驟 (1) 預(yù)先將所述觸摸面板劃分為多個(gè)小格，通過設(shè)置在觸摸面板上的傳感器預(yù)先采集每個(gè)小格因觸摸而生成的機(jī)械波，根據(jù)所采集的機(jī)械波獲得各個(gè)小格的觸摸數(shù)據(jù)，且將所述觸摸面板劃分為多個(gè)子塊，建立每個(gè)子塊內(nèi)小格的位置與觸摸數(shù)據(jù)的映射矩陣，同時(shí)建立所述多個(gè)子塊中心的特征向量組；(2) 檢測使用者的觸摸所產(chǎn)生的機(jī)械波，并獲得觸摸點(diǎn)的波形特征；(3) 根據(jù)所述觸摸點(diǎn)的波形特征判斷所述觸摸的點(diǎn)所對應(yīng)的子塊；以及(4) 取得所述觸摸點(diǎn)的特征向量和所述子塊所對應(yīng)的映射矩陣，并根據(jù)所述觸摸點(diǎn)的特征向量和所處的所述子塊的映射矩陣匹配得到觸摸位置的坐標(biāo)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的觸摸屏的機(jī)械波定位方法，其特征在于步驟(1)中，所述多 個(gè)小格為面積相同且互不重疊的小格。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的觸摸屏的機(jī)械波定位方法，其特征在于所述波形特征是波 形的面積。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的觸摸屏的機(jī)械波定位方法，其特征在于步驟(1)中預(yù)先將 所述觸摸面板劃分為多個(gè)小格，通過設(shè)置在觸摸面板上的傳感器預(yù)先采集每個(gè)小格因觸摸 而生成的機(jī)械波，根據(jù)所采集的機(jī)械波獲得各個(gè)小格的觸摸數(shù)據(jù)包括，對每個(gè)小格點(diǎn)擊至 少一次，通過所述多個(gè)傳感器獲得各個(gè)小格的機(jī)械波的波形，所述觸摸數(shù)據(jù)是傳感器獲得 的每個(gè)小格的機(jī)械波波形的面積和任意兩個(gè)傳感器獲得的機(jī)械波波形的面積比。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的觸摸屏的機(jī)械波定位方法，其特征在于步驟(1)中，預(yù)先設(shè) 定一個(gè)電壓閾值，對每個(gè)小格點(diǎn)擊產(chǎn)生的電壓必須大于所述電壓閾值，所述傳感器方能獲 得各個(gè)小格的機(jī)械波的波形。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的觸摸屏的機(jī)械波定位方法，其特征在于所述獲取各個(gè)小格 的觸摸數(shù)據(jù)包括將各個(gè)傳感器獲得的波形的面積進(jìn)行面積比得到各個(gè)小格的觸摸數(shù)據(jù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的觸摸屏的機(jī)械波定位方法，特征在于所述將各個(gè)傳感器獲 得的波形的面積進(jìn)行面積比得到各個(gè)小格的觸摸數(shù)據(jù)包括將任意一個(gè)傳感器獲得的波形 的面積分別與其他任意兩個(gè)傳感器獲得的波形的面積進(jìn)行面積比，并對其他任意兩個(gè)傳感 器獲得的波形的面積進(jìn)行面積比。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的觸摸屏的機(jī)械波定位方法，其特征在于步驟(1)中，所述多 個(gè)子塊為面積相同的子塊，且每個(gè)子塊包含相同數(shù)量的多個(gè)小格。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的觸摸屏的機(jī)械波定位方法，其特征在于每個(gè)子塊至少與其 他相鄰的N個(gè)子塊交疊，N可以為0和正整數(shù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的觸摸屏的機(jī)械波定位方法，其特征在于每個(gè)子塊與其相鄰 的子塊有重疊區(qū)域。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的觸摸屏的機(jī)械波定位方法，其特征在于每個(gè)子塊與其相鄰 的子塊無重疊區(qū)域。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的觸摸屏的機(jī)械波定位方法，其特征在于每個(gè)所述子塊有 一個(gè)中心點(diǎn)。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的觸摸屏的機(jī)械波定位方法，其特征在于步驟(3)中，根據(jù) 余弦距離選取與所述觸摸點(diǎn)最接近的子塊的中心點(diǎn)，并以所述中心點(diǎn)所對應(yīng)的子塊作為觸摸點(diǎn)對應(yīng)的子塊。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的觸摸屏的機(jī)械波定位方法，其特征在于所述傳感器為壓電 傳感器。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的觸摸屏的機(jī)械波定位方法，其特征在于所述傳感器的數(shù)量 至少為三個(gè)。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的觸摸屏的機(jī)械波定位方法，其特征在于將所述傳感器預(yù)先 設(shè)置于所述觸摸面板的角落。
17.一種觸摸屏，包含有 觸摸面板，用于傳導(dǎo)機(jī)械波；傳感器，設(shè)置于所述觸摸面板，用以檢測觸摸面板上的機(jī)械波；以及 運(yùn)算模塊，與所述傳感器連接；其特征在于所述運(yùn)算模塊具有權(quán)利要求1至16其中任一項(xiàng)所述的機(jī)械波定位方法。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的觸摸屏，其特征在于所述觸摸面板由玻璃或塑料制成。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的觸摸屏，其特征在于所述傳感器為壓電傳感器。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的觸摸屏，其特征在于所述傳感器的數(shù)量至少為三個(gè)。
21.根據(jù)權(quán)利要求17所述的觸摸屏，其特征在于所述傳感器設(shè)置在所述觸摸面板的 角落。
全文摘要
本發(fā)明屬于觸摸屏領(lǐng)域，公開一種觸摸屏及觸摸屏的機(jī)械波定位方法。觸摸屏的機(jī)械波定位方法，包括步驟如下預(yù)先將觸摸面板劃分為多個(gè)小格，通過設(shè)置在觸摸面板上的傳感器預(yù)先采集每個(gè)小格因觸摸而生成的機(jī)械波，計(jì)算各個(gè)小格的觸摸數(shù)據(jù)，且將觸摸面板劃分為多個(gè)子塊，建立每個(gè)子塊內(nèi)小格的位置與觸摸數(shù)據(jù)的映射矩陣，同時(shí)建立所述多個(gè)子塊中心的特征向量組；檢測使用者的觸摸所產(chǎn)生的機(jī)械波，并獲得觸摸點(diǎn)的波形特征；判斷觸摸的點(diǎn)所對應(yīng)的子塊；取得子塊所對應(yīng)的映射矩陣，根據(jù)所述點(diǎn)的特征向量和所處所述子塊的映射矩陣進(jìn)行匹配，以得到觸摸位置的坐標(biāo)。采用本發(fā)明方法，可以有效的防止傳統(tǒng)觸摸技術(shù)的弊病，其造價(jià)低，抗干擾強(qiáng)，對各種觸摸物質(zhì)都適用。
文檔編號G06F3/041GK101995996SQ201010566330
公開日2011年3月30日 申請日期2010年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月30日
發(fā)明者任智杰, 許力, 黃磊 申請人:漢王科技股份有限公司