專利名稱：抗強(qiáng)光干擾的高分辨率紅外觸摸屏的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種紅外觸摸屏，尤其是一種能夠抗強(qiáng)光干擾，并且具有高分辨率的紅外觸摸屏。
背景技術(shù)：
紅外屏觸摸屏就是在顯示屏幕的四周安裝紅外發(fā)送管和紅外接收管，形成紅外光矩陣，然后利用控制軟件在行、列的兩個(gè)方向進(jìn)行掃描，一旦手指或不透明物體在框架內(nèi)移動(dòng)時(shí)，就會(huì)阻隔X，Y方向的紅外光路，從而導(dǎo)致接收電路的電信號(hào)發(fā)生變化，通過對(duì)電信號(hào)變化的處理得到觸摸位置從而進(jìn)行觸摸定位。現(xiàn)有的紅外觸摸屏防強(qiáng)光是靠不讓或少讓外界光照射在紅外管上來實(shí)現(xiàn)防光的目的，存在著以下缺陷1、生產(chǎn)工藝流程復(fù)雜不利于量產(chǎn)；2、由于裝配結(jié)構(gòu)復(fù)雜而導(dǎo)致不能實(shí)現(xiàn)防水；3、不能在太陽強(qiáng)光下應(yīng)用而達(dá)不到真正抗強(qiáng)光的效果；4、由于是物理防光而尺寸有限不能應(yīng)用在大尺寸屏上。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型即是針對(duì)目前紅外觸摸屏存在的上述缺陷，提供一種抗強(qiáng)光干擾的高分辨率紅外觸摸屏。本實(shí)用新型考慮到紅外觸摸屏是根據(jù)接收管有無數(shù)接收到的光信號(hào)源來判定是否被觸摸的，其分辯率由紅外管的對(duì)數(shù)來決定的，因此他的分辯率就等于屏的分辯率。即當(dāng)紅外觸摸屏X的方向上有80對(duì)管，Y方向有50對(duì)對(duì)管，它的分辨率為80*50，這樣觸摸屏的分辯率就比較低。實(shí)際上，當(dāng)物理觸摸后，不同的觸摸位置不僅會(huì)影響到紅外接收管是否能接收到信號(hào)，也會(huì)影響到其接收信號(hào)的強(qiáng)度有所不同。即觸摸物的位置與接收紅外光強(qiáng)度有直接的關(guān)系，因此如果將紅外光接收信號(hào)的強(qiáng)度進(jìn)行量化分級(jí)處理，對(duì)于接收管不僅要判斷是否有接收到信號(hào)，還要判斷接收信號(hào)具體的強(qiáng)度，這樣即使觸摸物移動(dòng)非常小的距離，由于接收到的信號(hào)強(qiáng)度發(fā)生改變，也可探測(cè)到觸摸物的位置，從而可以得到極高的分辯率，此時(shí)紅外管的分辯率主要由紅外管的對(duì)數(shù)和每對(duì)接收管的光強(qiáng)量化級(jí)數(shù)來決定的。觸摸屏坐標(biāo)則由紅外管的物理坐標(biāo)和觸摸點(diǎn)在相應(yīng)管中的坐標(biāo)共同決定，另外紅外觸摸屏主要依靠紅外光工作，對(duì)環(huán)境光照因素變化比較敏感。太陽光中紅外光占50%，在有太陽光的環(huán)境，使用紅外觸摸屏?xí)艿綐O大的干擾，在光照變化較大時(shí)，會(huì)引起誤動(dòng)作。因此，本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)思路是不讓或少讓外界光照射在紅外管，即物理防光。具體來說，本實(shí)用新型所述的抗強(qiáng)光干擾的高分辨率紅外觸摸屏，包括顯示屏和安裝在顯示屏四周的呈矩陣排布的多個(gè)成對(duì)的紅外發(fā)射管和紅外接收管，其特征在于在所述的紅外發(fā)射管前端加裝有凸透鏡。在紅外發(fā)射管前端加裝有凸透鏡有利于增加接收光的強(qiáng)度，從而增加各等級(jí)信號(hào)間強(qiáng)度的差值，減弱接收信號(hào)對(duì)干擾信號(hào)的敏感度，提高抗光干擾能力。[0010]進(jìn)一步的，所述的紅外觸摸屏還包括在紅外接收管上加裝紅外濾光片。也可以進(jìn)行環(huán)氣氧封裝，以濾除部分光干擾。進(jìn)一步的，所述的紅外觸摸屏通過USB接口或RS232接口連接電腦。本實(shí)用新型所述的紅外觸摸屏也同時(shí)采用脈沖方式來進(jìn)行抗干擾，紅外探測(cè)采用脈沖方式，即紅外發(fā)射管發(fā)射一個(gè)固定頻率的信號(hào)，接收方只對(duì)這一頻率進(jìn)行檢測(cè)，為提高抗干擾能力，對(duì)發(fā)射管和接收管均采用相同的固定頻率掃描，發(fā)射管發(fā)射固定頻率的信號(hào)， 同時(shí)以同樣頻率對(duì)相對(duì)應(yīng)的接收管進(jìn)行信號(hào)的采集，然后對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行量化處理。本實(shí)用新型所述的抗強(qiáng)光干擾的高分辨率紅外觸摸屏，設(shè)計(jì)合理，具有良好的抗強(qiáng)光干擾和高分辨率的優(yōu)點(diǎn)，使用范圍廣泛。

圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例的紅外發(fā)射管和紅外接收管的矩陣分布示意圖；圖2是本實(shí)用新型中紅外接收管的紅外光信號(hào)變化曲線；其中，1為顯示屏、21為縱列紅外發(fā)射管、22為縱列紅外接收管、31為橫列紅外發(fā)射管、32為橫列紅外接收管。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型所述的抗強(qiáng)光干擾的高分辨率紅外觸摸屏進(jìn)行描述和說明，目的是為了公眾更好的理解本實(shí)用新型的技術(shù)內(nèi)容，而不是對(duì)所述技術(shù)內(nèi)容的限制，事實(shí)上，在以相同或近似的原理對(duì)所述觸摸屏進(jìn)行的改進(jìn)，包括觸摸屏的形狀、尺寸，紅外發(fā)射和接收對(duì)管的數(shù)目的改變，都在本實(shí)用新型所要求保護(hù)的技術(shù)方案之內(nèi)。如圖1，本實(shí)用新型所述的抗強(qiáng)光干擾的高分辨率紅外觸摸屏，包括顯示屏1和安裝在顯示屏1四周的呈矩陣排布的多個(gè)成對(duì)的紅外發(fā)射管和紅外接收管，在“Y”軸上，縱列紅外發(fā)射管21和縱列紅外接收管22 ；在“X”軸上，橫列紅外發(fā)射管31和橫列紅外接收管 32，其中，在所述的縱列紅外發(fā)射管21和橫列紅外發(fā)射管31前端加裝有凸透鏡，有利于增加接收光的強(qiáng)度，從而增加各等級(jí)信號(hào)間強(qiáng)度的差值，減弱接收信號(hào)對(duì)干擾信號(hào)的敏感度， 提高抗光干擾能力；進(jìn)一步的，還可以在縱列紅外接收管22和橫列紅外接收管32上加裝紅外濾光片，有利于紅外光的濾過。紅外接收管的Vce變化范圍為0. 3v-5. 0v，實(shí)際上接收管是一個(gè)光控基極的NPN三極管，所以有三個(gè)區(qū)域，即截止區(qū)，放大區(qū)，飽和區(qū)，其曲線如圖2所示。由圖可知，本實(shí)用新型所述的紅外觸摸屏，計(jì)時(shí)必須把接收管工作于放大狀態(tài)，在檢測(cè)時(shí)主要是檢測(cè)接收電路中單個(gè)的VirRecv信號(hào)，也就是放大區(qū)的信號(hào)，這樣就可以采用下述方法來實(shí)現(xiàn)抗強(qiáng)光干擾和高分辨率。 具體來說，采用的方法包括1、抗干擾軟件處理在檢測(cè)VirRecv信號(hào)，不能采用簡(jiǎn)單的高低電平來區(qū)分，在這里采用模擬變成數(shù)字的方法，即模數(shù)轉(zhuǎn)換，在PIC18LF1XK50芯片中集成了高性能的AD轉(zhuǎn)換模塊，可將模擬輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為信號(hào)的10位二進(jìn)制表示。該模塊使用模擬輸入，這些輸入通過多路開關(guān)連接到同一個(gè)采樣和保持電路。采樣保持電路的輸出與轉(zhuǎn)換器的輸入相連接。轉(zhuǎn)換器通過逐次逼近法產(chǎn)生10位二進(jìn)制結(jié)果，并將轉(zhuǎn)換結(jié)果存儲(chǔ)在ADC結(jié)果寄存器(ADRESI^PADRESH)中。 可通過軟件方式選擇VDD或施加在外部參考引腳上的電壓作為ADC參考電壓。ADC可在轉(zhuǎn)換完成時(shí)產(chǎn)生中斷。因?yàn)橥饨缰械年柟庠诓煌５淖兓缤砩虾桶滋於叩耐饨绻饩屯耆灰粯?，所以檢測(cè)系統(tǒng)就應(yīng)動(dòng)態(tài)的隨著變化，這個(gè)使用OEH信號(hào)來適應(yīng)動(dòng)態(tài)的變化，工作狀態(tài)如下把發(fā)送接收對(duì)管通電，首先控制OEH為高(以下簡(jiǎn)稱OFF狀態(tài))，這樣發(fā)送沒有電流，這時(shí)候讀出VirRecv的值為外界光的光值保存為VirRecvOrgVol，然后控制OEH為低 (以下簡(jiǎn)稱ON狀態(tài))，讀出VirRecv的值為對(duì)管完全工作時(shí)候的值保存為VirRecvIrOnVol， 當(dāng) VirRecvOrgVol = VirRecvIrOnVol 表示完全阻隔，VirRecvIrOnVol > VirRecvOrgVol 時(shí)，表示部分阻隔或者沒有阻隔，通過這個(gè)函數(shù)的返回值可以得出被觸摸的詳細(xì)情況。系統(tǒng)每隔IOOms檢測(cè)一次，而外界光的變化速度通常是每分鐘級(jí)變化的，所以可以完全的解決外界光動(dòng)態(tài)變化的影響。2、高分辨率軟件處理保持紅外發(fā)射管和接收管對(duì)齊，相鄰紅外管的距離為5-10mm，記錄對(duì)應(yīng)不同的遮擋程度的輸出電壓，得到遮擋位置與輸出電壓的關(guān)系?？梢钥闯稣趽跷恢门c輸出電壓是一種近似的線性關(guān)系，因此觸摸點(diǎn)的位置與接收紅外信號(hào)強(qiáng)度建立起了一種線應(yīng)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。基于以上的原理，在“OFF”的狀態(tài)下采集紅外接收管的光強(qiáng)信號(hào)做為零點(diǎn)值，在“0N” 的狀態(tài)下采集紅外接收管的光強(qiáng)信號(hào)做為滿度值，這樣將兩次采集到的紅外接收管的光強(qiáng)歸一化，進(jìn)行1 級(jí)量化(允許誤差，最大量化等級(jí)為10M)，即接收到的光強(qiáng)信的值的取值范圍[0,128]。這樣得到的最小分辯率為5. 1/128 = 0. 0398，即在0. 0398mm的距離上即可探測(cè)到一個(gè)點(diǎn)。本設(shè)計(jì)中的42寸觸摸屏實(shí)際物理尺寸使用行對(duì)管數(shù)為182，列對(duì)管數(shù)為 102，這樣我們可以得到處理過后的分辨率為182*102*128 = 519792，這樣一來就可以把實(shí)際物理屏在長(zhǎng)和管的基礎(chǔ)上各自放大了 1 倍。
權(quán)利要求1.一種抗強(qiáng)光干擾的高分辨率紅外觸摸屏，包括顯示屏和安裝在顯示屏四周的呈矩陣排布的多個(gè)成對(duì)的紅外發(fā)射管和紅外接收管，其特征在于在所述的紅外發(fā)射管前端加裝有凸透鏡。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紅外觸摸屏，其特征在于所述的紅外觸摸屏還包括在紅外接收管上加裝紅外濾光片。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紅外觸摸屏，其特征在于所述的紅外觸摸屏通過USB接口或RS232接口連接電腦。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種抗強(qiáng)光干擾的高分辨率紅外觸摸屏，包括顯示屏和安裝在顯示屏四周的呈矩陣排布的多個(gè)成對(duì)的紅外發(fā)射管和紅外接收管，其中，在所述的紅外發(fā)射管前端加裝有凸透鏡，有利于增加接收光的強(qiáng)度，從而增加各等級(jí)信號(hào)間強(qiáng)度的差值，減弱接收信號(hào)對(duì)干擾信號(hào)的敏感度，提高抗光干擾能力，進(jìn)一步的，所述的紅外觸摸屏還包括在紅外接收管上加裝紅外濾光片或進(jìn)行環(huán)氣氧封裝，以濾除部分光干擾。所述的抗強(qiáng)光干擾的高分辨率紅外觸摸屏，設(shè)計(jì)合理，具有良好的抗強(qiáng)光干擾和高分辨率的優(yōu)點(diǎn)，使用范圍廣泛。
文檔編號(hào)G06F3/042GK202275387SQ20112037079
公開日2012年6月13日 申請(qǐng)日期2011年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月30日
發(fā)明者涂曉峰 申請(qǐng)人:深圳市奧邁和電子有限公司