專利名稱：新型定位軸結(jié)構(gòu)的多點表面聲波觸摸系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種觸摸屏，尤其涉及一種新型定位軸結(jié)構(gòu)的多點表面聲波觸摸 系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
當(dāng)前觸摸屏主要有表面聲波、紅外、電阻、電容等類型。表面聲波觸摸屏具分辨率 高、響應(yīng)時間短、穩(wěn)定性很好、防暴性好、透光性好等特點；紅外屏觸摸屏分辨率一般、響應(yīng) 時間長、穩(wěn)定性一般、防暴性好、透光性好、容易被光干擾等特點；電阻觸摸屏具分辨率高、 響應(yīng)時間短、穩(wěn)定性好、透光性差、防暴性差等特點；電容觸摸屏具分辨率高、響應(yīng)時間短、 穩(wěn)定性一般、透光性一般、防暴性較好、容易漂移等特點。綜上所述，表面聲波觸摸屏由于其 具有性能指標(biāo)高、穩(wěn)定可靠、環(huán)境適應(yīng)強等優(yōu)點，并且表面聲波觸摸屏是幾種觸摸屏中性價 比最高的觸摸屏，是幾種主流觸摸屏中最具推廣使用價值的觸摸屏?，F(xiàn)有的普通表面聲波觸摸屏只有X軸和Y軸兩個相互垂直物理定位軸，基于軸線 相交原理能夠準(zhǔn)確識別一個觸摸點而得到唯一一組位置坐標(biāo)數(shù)據(jù)；但對于兩個或以上觸摸 點同時操作時，例如兩個觸摸點時可能出現(xiàn)三個或四個位置坐標(biāo)組合，其中一個或兩個位 置坐標(biāo)組合為虛假坐標(biāo)，導(dǎo)致報告的觸摸點不是實際觸摸的地點。由于上述原因，現(xiàn)有的表 面聲波觸摸屏技術(shù)在一些需要使用多點觸摸的場合就會失效，例如多人同時游戲，多人同 時書寫繪畫等，這樣極大的限制了表面聲波觸摸屏的使用領(lǐng)域?，F(xiàn)有聲波屏要實現(xiàn)雙點觸摸，一般采用普通單點觸摸屏基于軟件方式(基于多點 觸摸的時間或壓力不同加以區(qū)分Χ、γ軸)實現(xiàn)多點觸摸，專利申請?zhí)朇N200680042367.3公 開的用于識別多個不明確的觸碰事件的位置的方法和設(shè)備即為軟件方式；或是基于增加新 的軸向信號聯(lián)系X、Y軸的硬件方式。由于本專利是基于硬件方式實現(xiàn)多點觸摸，因此本文 僅對當(dāng)前硬件方式加以描述。在已有公開技術(shù)中，專利申請?zhí)朇N200880013408. 5公開的用于檢測多個觸摸的 觸摸屏，其申請日為2008年4月23日，
公開日為2010年3月10日，介紹了在已有聲波屏 上增加U軸的方法，它是基于現(xiàn)有聲波屏增加內(nèi)層分波條紋，將聲波分成兩個方向傳輸，從 而實現(xiàn)增加一個定位軸。由于內(nèi)層條紋同時要向兩個方向傳輸聲波，兩個方向的信號強度 相互影響很難兼顧，從而使得屏體的加工和調(diào)試難度大大增加，不利于屏體的量產(chǎn)。同時由 于該方式形成的兩個Z軸波形寬度的不對稱造成固件處理難度增加，不利于控制器對多點 的有效識別。另夕卜，申請人于2009年提出了 一種多點式表面聲波觸摸屏，其申請?zhí)枮?"200910265028. 7”，申請日為2009年12月29日，
公開日為2010年6月2日，該申請中包 括有Z軸定位裝置，但其Z軸定位裝置的設(shè)置方式形式較多，Z軸定位裝置中的條紋設(shè)計較 為復(fù)雜，從而導(dǎo)致信號處理也較為復(fù)雜。
實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有多點式表面聲波觸摸屏中的定位軸結(jié)構(gòu)存在的 上述問題，提供一種新型定位軸結(jié)構(gòu)的多點表面聲波觸摸系統(tǒng)，本實用新型在Z軸定位裝 置中采用了中心對稱設(shè)計，從而簡化了 Z軸定位裝置中的條紋設(shè)計，達到簡化信號處理，提 高觸摸屏的響應(yīng)速度，降低屏體干擾的目的。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案如下一種新型定位軸結(jié)構(gòu)的多點表面聲波觸摸系統(tǒng)，包括控制器、X軸定位裝置、Y軸 定位裝置和Z軸定位裝置，其特征在于所述Z軸定位裝置包括Zl軸定位裝置和Z2軸定位 裝置；且Zl軸定位裝置的發(fā)射條紋陣列和接收條紋陣列與Z2軸中的發(fā)射條紋陣列和接收 條紋陣列以屏體中心呈中心對稱。所述X、Y、ZU Z2軸定位裝置均包括一個發(fā)射換能器、一個接收換能器、一個發(fā)射 條紋陣列和一個接收條紋陣列。所述Zl和Z2軸定位裝置中的聲波傳輸方向與屏體的其中一條對角線平行，Zl和 Z2軸定位裝置形成的坐標(biāo)軸向與其聲波的傳輸方向垂直，且Zl坐標(biāo)軸向和Z2坐標(biāo)軸向相 互平行，Zl、Z2軸定位裝置共同形成Z軸。所述Z軸定位裝置中的Z1、Z2軸定位裝置中的發(fā)射條紋陣列和接收條紋陣列相互 垂直，發(fā)射條紋陣列或接收條紋陣列與對應(yīng)的屏體邊平行。所述X軸定位裝置和Y軸定位裝置中的發(fā)射條紋陣列和接收條紋陣列設(shè)置在Z軸 定位裝置形成的定位圍合區(qū)域內(nèi)或區(qū)域外。所述Z軸與X軸和Y軸相交，X軸與Y軸相互垂直。所述控制器包括CPU，CPU的輸出端連接有發(fā)射公共組合電路，X軸定位裝置中的 X軸發(fā)射換能器通過X軸發(fā)射單元與發(fā)射公共組合電路連接，Y軸定位裝置中的Y軸發(fā)射換 能器通過Y軸發(fā)射單元與發(fā)射公共組合電路連接，兩個Z軸發(fā)射換能器通過兩個Z軸發(fā)射 單元分別與發(fā)射公共組合電路連接，CPU的輸入端連接有接收信號處理公共電路，X軸定位 裝置中的X軸接收換能器通過X軸接收單元與接收信號處理公共電路連接，Y軸定位裝置 中的Y軸接收換能器通過Y軸接收單元與接收信號處理公共電路連接，兩個Z軸接收換能 器通過兩個Z軸接收單元分別與接收信號處理公共電路連接。采用本實用新型的優(yōu)點在于一、本實用新型中，Zl軸定位裝置的發(fā)射條紋陣列和接收條紋陣列與Z2軸中的 發(fā)射條紋陣列和接收條紋陣列以屏體中心呈中心對稱，使得Zl軸和Z2軸的響應(yīng)波形也為 對稱波形，從而簡化了 Z軸定位裝置中的條紋設(shè)計，達到簡化信號處理、提高觸摸屏的響應(yīng) 速度、降低屏體干擾的目的，也簡化了屏體調(diào)試生產(chǎn)流程，使得設(shè)計難度和調(diào)試難度大大降 低，有利于屏體的產(chǎn)品化。二、本實用新型中，Z軸定位裝置中的Z1、Z2軸定位裝置中的發(fā)射條紋陣列和接收 條紋陣列相互垂直，發(fā)射條紋陣列或接收條紋陣列與對應(yīng)的屏體邊平行，有利于Z軸接收 信號的簡化。三、本實用新型中，X軸定位裝置和Y軸定位裝置中的發(fā)射條紋陣列和接收條紋陣 列設(shè)置在Z軸定位裝置形成的定位圍合區(qū)域內(nèi)或區(qū)域外，區(qū)域內(nèi)能使得定位基本軸X軸、Y 軸的表面聲波不被衰減，有利于觸摸屏抗干擾性和屏體尺寸做大；區(qū)域外能使得定位基本軸X軸、Y軸的有效觸摸區(qū)域最大，減少觸摸邊緣盲區(qū)。四、本實用新型中，Z軸與X軸和Y軸相交，X軸與Y軸相互垂直，有利于簡化對多 點觸摸的處理及條紋設(shè)計簡化。五、本實用新型中，兩組條紋和換能器組合在屏體上形成定位圍合，與X軸和Y軸 結(jié)合，可以避免多點觸摸中的虛假定位。六、本實用新型中，控制器包括CPU，CPU的輸出端連接有發(fā)射公共組合電路，X軸 定位裝置中的X軸發(fā)射換能器、Y軸定位裝置中的Y軸發(fā)射換能器、Z軸發(fā)射換能器分別與 發(fā)射公共組合電路連接，CPU的輸入端連接有接收信號處理公共電路，X軸定位裝置中的X 軸接收換能器、Y軸定位裝置中的Y軸接收換能器、Z軸接收換能器分別與接收信號處理公 共電路連接，將Z軸的發(fā)射單元直接并聯(lián)到現(xiàn)有的發(fā)射公共組合電路中，Z軸的接收單元直 接并聯(lián)到現(xiàn)有的接收信號處理公共電路中，制造簡單，且成本較低。
圖1為本實用新型觸摸屏結(jié)構(gòu)示意圖圖2為圖1中的Z2軸定位裝置的發(fā)射換能器和接收換能器位置互換示意圖圖中標(biāo)記為1、Zl發(fā)射換能器，2、Y發(fā)射換能器，3、Z2接收換能器，4、Y接收換能 器，5、X接收換能器，6、Z2發(fā)射換能器，7、X發(fā)射換能器，8、Zl接收換能器，9、Y發(fā)射條紋陣 列，10、X接收條紋陣列，11、Y接收條紋陣列，12、Χ發(fā)射條紋陣列，13、Ζ2接收條紋陣列，14、 Ζ2發(fā)射條紋陣列，15、Zl接收條紋陣列，16、Zl發(fā)射條紋陣列，17、Ζ2定位裝置表面聲波傳 輸路徑，18,Zl定位裝置表面聲波傳輸路徑，19、Χ定位裝置表面聲波傳輸路徑，20、Υ定位裝 置表面聲波傳輸路徑，21、屏體對角線1，22、屏體對角線2，23、屏體中心點，24、觸摸點。
具體實施方式
一種新型定位軸結(jié)構(gòu)的多點表面聲波觸摸系統(tǒng)，包括控制器、X軸定位裝置、Y軸 定位裝置和Z軸定位裝置，Z軸定位裝置包括Zl軸定位裝置和Ζ2軸定位裝置；且Zl軸定 位裝置的發(fā)射條紋陣列和接收條紋陣列與Ζ2軸中的發(fā)射條紋陣列和接收條紋陣列以屏體 中心呈中心對稱，Zl與Ζ2條紋陣列中的條紋在數(shù)量與疏密組合形式上可以不同。Ζ1、Ζ2軸 定位裝置中發(fā)射換能器和接收換能器的位置可以互換。本實用新型中，X、Y、Ζ1、Ζ2軸定位裝置均包括一個發(fā)射換能器、一個接收換能器、 一個發(fā)射條紋陣列和一個接收條紋陣列。X軸定位裝置包括X發(fā)射換能器7、Χ接收換能器 5、X發(fā)射條紋陣列12和X接收條紋陣列10。Y軸定位裝置包括Y發(fā)射換能器2、Y接收換 能器4、Y發(fā)射條紋陣列9和Y接收條紋陣列11。Zl軸定位裝置包括Zl發(fā)射換能器1、Zl 接收換能器8、Zl發(fā)射條紋陣列16和Zl接收條紋陣列15。Ζ2軸定位裝置包括Ζ2發(fā)射換 能器6、Ζ2接收換能器3、Ζ2發(fā)射條紋陣列14和Ζ2接收條紋陣列13。Zl和Ζ2軸定位裝置中的聲波傳輸方向與屏體的其中一條對角線平行，Zl和Ζ2軸 定位裝置形成的坐標(biāo)軸向與其聲波的傳輸方向垂直，且Zl坐標(biāo)軸向和Ζ2坐標(biāo)軸向相互平 行，Zl、Ζ2軸定位裝置共同形成Z軸，且覆蓋全屏。Z軸定位裝置中的Zl、Ζ2軸定位裝置中的發(fā)射條紋陣列和接收條紋陣列相互垂 直，發(fā)射條紋陣列或接收條紋陣列與對應(yīng)的屏體邊平行。[0030]X軸定位裝置和Y軸定位裝置中的發(fā)射條紋陣列和接收條紋陣列設(shè)置在Z軸定位 裝置形成的定位圍合區(qū)域內(nèi)或區(qū)域外。Z軸與X軸和Y軸相交，X軸與Y軸相互垂直。控制器包括CPU，CPU的輸出端連接有發(fā)射公共組合電路，X軸定位裝置中的X軸 發(fā)射換能器通過X軸發(fā)射單元與發(fā)射公共組合電路連接，Y軸定位裝置中的Y軸發(fā)射換能 器通過Y軸發(fā)射單元與發(fā)射公共組合電路連接，兩個Z軸發(fā)射換能器通過兩個Z軸發(fā)射單 元分別與發(fā)射公共組合電路連接，CPU的輸入端連接有接收信號處理公共電路，X軸定位裝 置中的X軸接收換能器通過X軸接收單元與接收信號處理公共電路連接，Y軸定位裝置中 的Y軸接收換能器通過Y軸接收單元與接收信號處理公共電路連接，兩個Z軸接收換能器 通過兩個Z軸接收單元分別與接收信號處理公共電路連接。也可采用現(xiàn)有的控制器有及控 制電路。以下對本實用新型作展開說明Z軸的發(fā)射條紋陣列和接收條紋陣列一一對應(yīng)，分別形成Zl、Z2兩組條紋和換能 器組合，兩組條紋和換能器組合共同形成Z軸；其中Zl發(fā)射條紋陣列16和Zl接收條紋陣 列15相互垂直且相鄰放置在屏體的下邊和右邊處，Z2發(fā)射條紋陣列14和Z2接收條紋陣 列13相互垂直且相鄰放置在屏體的上邊和左邊處。Zl發(fā)射換能器1位于Zl發(fā)射條紋陣列16的一端，Zl接收換能器8位于Zl接收 條紋陣列15的一端，根據(jù)其發(fā)射條紋陣列和接收條紋陣列的設(shè)置方式和角度的不同其換 能器的位置可能在其條紋的任意一端。Zl發(fā)射條紋陣列16中的反射條紋角度根據(jù)屏體尺寸、比例以及Zl發(fā)射換能器1 的所擺放的位置不同可能和聲波的傳輸方向成鈍角或銳角。Z軸定位裝置在屏體觸摸區(qū)域內(nèi)的表面聲波傳輸路徑與屏體的一條對角線平行， 與另一條對角線相交，其軸向與表面聲波傳輸路徑垂直。如圖所示，屏體對角線21與屏體 對角線22相交的點為屏體中心點23，有觸摸點M時，Zl定位裝置表面聲波傳輸路徑18與 屏體對角線21相交，Z2定位裝置表面聲波傳輸路徑17與屏體對角線22平行。X定位裝置 表面聲波傳輸路徑19和Y定位裝置表面聲波傳輸路徑20分別與兩條對角線相交。Z軸定位裝置由Zl、Z2兩組獨立的條紋和換能器組合組成，X、Y、Zl、Z2軸定位裝 置分別由其相應(yīng)的發(fā)射和接收單元組成，共同完成對X、Y、Z軸的屏體掃描。本實用新型的控制處理方法如下控制器初始化后，主程序開始，啟動X軸發(fā)射、X軸接收得到X軸定位信號；啟動Y 軸發(fā)射、Y軸接收得到Y(jié)軸定位信號；然后根據(jù)X軸定位信號、Y軸定位信號計算觸摸，確定 是否有觸摸，如果沒有則轉(zhuǎn)為轉(zhuǎn)回主程序開始，如果有則判斷是否僅為一個觸摸點，如果僅 為一個觸摸點，則啟動向通訊接口電路的坐標(biāo)數(shù)據(jù)發(fā)送模塊。如果判斷為多于一個觸摸點， 則啟動ζ軸發(fā)射、Z軸接收；其中首先啟動Zl軸發(fā)射、Zl軸接收得到Z軸定位信號a，然后 啟動Z2軸發(fā)射、Z2軸接收、Zl軸接收分別得到Z軸定位信號b、Z軸定位信號C，并將Z軸 定位信號a、Z軸定位信號b、Z軸定位信號c按對應(yīng)屏體上的物理幾何關(guān)系依次組合成Z軸 定位信號；然后通過X軸定位信號、Y軸定位信號、Z軸定位信號計算多點觸摸，求得真實觸 摸點的位置信息，啟動向通訊接口電路的坐標(biāo)數(shù)據(jù)發(fā)送模塊，最后轉(zhuǎn)回主程序開始。
權(quán)利要求1.一種新型定位軸結(jié)構(gòu)的多點表面聲波觸摸系統(tǒng)，包括控制器、X軸定位裝置、Y軸定 位裝置和Z軸定位裝置，其特征在于所述Z軸定位裝置包括Zl軸定位裝置和Z2軸定位裝 置；且Zl軸定位裝置的發(fā)射條紋陣列和接收條紋陣列與Z2軸中的發(fā)射條紋陣列和接收條 紋陣列以屏體中心呈中心對稱。
2.權(quán)利要求1所述的新型定位軸結(jié)構(gòu)的多點表面聲波觸摸系統(tǒng)，其特征在于所述X、 Y、Z1、Z2軸定位裝置均包括一個發(fā)射換能器、一個接收換能器、一個發(fā)射條紋陣列和一個接 收條紋陣列。
3.權(quán)利要求1或2所述的新型定位軸結(jié)構(gòu)的多點表面聲波觸摸系統(tǒng)，其特征在于所 述ζ軸定位裝置中的Zl、Ζ2軸定位裝置中的發(fā)射條紋陣列和接收條紋陣列相互垂直，發(fā)射 條紋陣列或接收條紋陣列與對應(yīng)的屏體邊平行。
4.權(quán)利要求1或2所述的新型定位軸結(jié)構(gòu)的多點表面聲波觸摸系統(tǒng)，其特征在于所 述X軸定位裝置和Y軸定位裝置中的發(fā)射條紋陣列和接收條紋陣列設(shè)置在Z軸定位裝置形 成的定位圍合區(qū)域內(nèi)或區(qū)域外。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型定位軸結(jié)構(gòu)的多點表面聲波觸摸系統(tǒng)，其特征在于所 述控制器包括CPU，CPU的輸出端連接有發(fā)射公共組合電路，X軸定位裝置中的X軸發(fā)射換 能器通過X軸發(fā)射單元與發(fā)射公共組合電路連接，Y軸定位裝置中的Y軸發(fā)射換能器通過Y 軸發(fā)射單元與發(fā)射公共組合電路連接，兩個Z軸發(fā)射換能器通過兩個Z軸發(fā)射單元分別與 發(fā)射公共組合電路連接，CPU的輸入端連接有接收信號處理公共電路，X軸定位裝置中的X 軸接收換能器通過X軸接收單元與接收信號處理公共電路連接，Y軸定位裝置中的Y軸接 收換能器通過Y軸接收單元與接收信號處理公共電路連接，兩個Z軸接收換能器通過兩個 Z軸接收單元分別與接收信號處理公共電路連接。
專利摘要本實用新型公開了一種新型定位軸結(jié)構(gòu)的多點表面聲波觸摸系統(tǒng)，包括控制器、X軸定位裝置、Y軸定位裝置和Z軸定位裝置，Z軸定位裝置包括Z1軸定位裝置和Z2軸定位裝置；且Z1軸定位裝置的發(fā)射條紋陣列和接收條紋陣列與Z2軸中的發(fā)射條紋陣列和接收條紋陣列以屏體中心呈中心對稱。本實用新型在Z軸定位裝置中采用了中心對稱設(shè)計，從而簡化了Z軸定位裝置中的條紋設(shè)計，達到簡化信號處理，提高觸摸屏的響應(yīng)速度，降低屏體干擾的目的。
文檔編號G06F3/043GK201828895SQ20102050764
公開日2011年5月11日 申請日期2010年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月27日
發(fā)明者張萍, 蒲彩林 申請人:成都吉銳觸摸技術(shù)股份有限公司