本發(fā)明涉及觸摸屏領(lǐng)域，尤其涉及一種具有非接觸式手勢識別功能的紅外觸摸屏。

背景技術(shù)：

紅外觸摸屏在近十年得到了飛速的發(fā)展，由于觸摸顯示屏的供不應(yīng)求，紅外觸摸屏每年的需求量都在快速遞增，紅外觸摸屏的優(yōu)點(diǎn)在大尺寸顯示屏上得到淋漓盡致的體現(xiàn)，生產(chǎn)工藝簡單，成本相比較電容屏、電阻屏等更低廉。

紅外觸摸屏的性能在不斷發(fā)展，從最開始的單點(diǎn)、兩點(diǎn)，發(fā)展到十點(diǎn)，從單一觸摸識別發(fā)展到手勢識別，但是目前的紅外觸摸屏手勢識別均是需要觸摸到觸摸屏才能被識別，可以參見中國專利公開文獻(xiàn)CN103970360A，根據(jù)識別多點(diǎn)觸摸的軌跡判斷手勢，這種技術(shù)必須要用手指在顯示屏上滑動，快速和多次的滑動無疑對手指和顯示屏都會帶來傷害，在特殊場合，例如車載終端上，駕駛員不方便去觀看顯示屏的位置，盲目滑動還會容易傷及面板，因此，目前的紅外觸摸屏的手勢識別技術(shù)還存在較大缺陷，用戶體驗(yàn)很差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種具有非接觸式手勢識別功能的紅外觸摸屏。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種紅外觸摸屏，包括紅外發(fā)射元件、紅外接收元件、控制及數(shù)據(jù)處理電路，其中，所述紅外發(fā)射元件發(fā)射的光一部分朝向觸摸屏外部；所述控制及數(shù)據(jù)處理電路控制至少一個(gè)紅外接收單元接收從觸摸屏外部反射的光信號，以確定觸摸屏外部是否有物體經(jīng)過。

優(yōu)選地，至少一條邊上同時(shí)設(shè)置有紅外發(fā)射元件和紅外接收元件，所述控制及數(shù)據(jù)處理電路控制至少一個(gè)所述紅外接收元件接收同一條邊上的紅外發(fā)射元件發(fā)出的、從觸摸屏外部反射的光信號。

優(yōu)選地，所述控制及數(shù)據(jù)處理電路控制紅外接收元件接收非同一 條邊上的紅外發(fā)射元件發(fā)送的光信號，將接收信號強(qiáng)度大于預(yù)定閾值的紅外接收元件確定為其接收到從觸摸屏外部反射的光信號。

優(yōu)選地，所述控制及數(shù)據(jù)處理單元根據(jù)至少兩個(gè)紅外接收元件接收到從觸摸屏外部反射的光信號的時(shí)間確定手勢。

優(yōu)選地，所述紅外發(fā)射元件發(fā)出的光一部分直射到非同一邊上的紅外接收元件，形成掃描光線。

優(yōu)選地，所述紅外發(fā)射元件和/或所述紅外接收元件的光面中心軸傾斜朝向觸摸屏外部。

優(yōu)選地，所述紅外發(fā)射元件發(fā)出的光一部分通過全內(nèi)反射方式將光線發(fā)射到非同一邊上的紅外接收元件，一部分發(fā)射到觸摸屏外部。

優(yōu)選地，所述紅外發(fā)射元件發(fā)出的光一部分通過二次反射方式將光線發(fā)射到非同一邊上的紅外接收元件，一部分通過發(fā)射到觸摸屏外部。

本發(fā)明還提供一種紅外觸摸屏手勢識別方法，利用操作者的手將紅外發(fā)射元件發(fā)射的朝向觸摸屏外部的光線反射到紅外接收元件，根據(jù)紅外接收元件接收的信號強(qiáng)敵及時(shí)間關(guān)系確定手勢。

從本發(fā)明的上述方案可以看出，本發(fā)明利用傳統(tǒng)的觸摸屏成本就能增加非接觸式手勢識別功能，這種功能在車載終端上尤其重要，駕駛員不用眼睛去看，只需要揮揮手就能進(jìn)行翻頁或者進(jìn)行下一首歌等的選擇工作，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解，其應(yīng)用不局限于此，可以根據(jù)實(shí)際的應(yīng)用場景去設(shè)定各種功能。

附圖說明

圖1為紅外觸摸屏基本原理圖；

圖2為紅外發(fā)射元件有效輻射角度示意圖；

圖3為本發(fā)明第一實(shí)施例光路示意圖；

圖4為本發(fā)明第一實(shí)施例改進(jìn)后的示意圖；

圖5為全內(nèi)反射式紅外觸摸屏的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為二次反射式紅外觸摸屏的光路示意圖；

圖7為第四實(shí)施例光路示意圖；

圖8為第五實(shí)施例光路示意圖；

圖9為第六實(shí)施例光路示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合具體實(shí)施方式及附圖，對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。

在描述本申請的發(fā)明點(diǎn)之前，首選對紅外觸摸屏的基本光路圖做一個(gè)說明，如圖1所示，在觸摸屏的四周分布有紅外發(fā)射元件1和紅外接收元件2，控制及數(shù)據(jù)處理電路控制所述紅外發(fā)射元件的發(fā)射及紅外接收元件的接收，并對接收的信號進(jìn)行處理分析，確定觸摸點(diǎn)的位置坐標(biāo)。

從圖1中可以看出，紅外接收元件接收對邊上的紅外發(fā)射元件發(fā)射的光線進(jìn)行檢測，以此形成掃描光線，通過檢測多條光線的被阻斷來判斷觸摸點(diǎn)的位置，本申請的紅外觸摸屏中的部分紅外接收元件不僅能夠檢測對邊上的紅外發(fā)射元件發(fā)射的光信號，還能檢測同一條邊上的紅外發(fā)射元件發(fā)射的光信號，無論是紅外發(fā)射元件還是紅外接收元件，均具有一個(gè)輻射角，目前常用的大角度紅外發(fā)射管的有效輻射角度達(dá)到120度，如圖2所示，紅外發(fā)射元件的有效輻射角度為120度。

紅外觸摸屏在工作時(shí)，紅外發(fā)射元件和紅外接收元件并非所有元件同時(shí)工作，為了有效的區(qū)分光線，確定每條光線的發(fā)射端和接收端，通常采用在同一時(shí)刻只有一個(gè)紅外發(fā)射元件工作，接收時(shí)，可以同時(shí)采用幾個(gè)接收元件同時(shí)工作，這樣，在一個(gè)時(shí)間段能夠確定多條光線，提高紅外線掃描速度和密度。由于掃描光線是為了用于確定屏幕是否有觸摸而發(fā)生中斷，因此，用于確定觸摸位置的掃描光線必須位于觸摸屏區(qū)域中，換句話說，掃描光線的發(fā)射端和接收端不可能在一條邊上。

本發(fā)明的紅外觸摸屏，包括紅外發(fā)射元件、紅外接收元件、控制及數(shù)據(jù)處理電路，所述紅外發(fā)射元件發(fā)射的光一部分朝向觸摸屏外部；所述控制及數(shù)據(jù)處理電路控制至少一個(gè)紅外接收單元接收從觸摸屏外部反射的光信號，以確定觸摸屏外部是否有物體經(jīng)過。

本發(fā)明的實(shí)施例分兩類進(jìn)行說明，第一類，紅外接收元件接收同一條邊上的紅外發(fā)射元件發(fā)出的、被移動物體反射的光信號；第二類，紅外接收元件接收非同一條邊上的紅外發(fā)射元件發(fā)出的、被移動物體 反射的光信號。

下面首先利用第一類實(shí)施例闡述本發(fā)明的技術(shù)方案：

第一類實(shí)施例的核心思想是：至少一條邊上同時(shí)設(shè)置有紅外發(fā)射元件和紅外接收元件，所述控制及數(shù)據(jù)處理電路控制至少一個(gè)所述紅外接收元件接收同一條邊上的紅外發(fā)射元件發(fā)出的、從觸摸屏外部反射的光信號。

在紅外發(fā)射元件工作時(shí)，除了不同邊上(除了對邊的接收元件工作外，還可以有鄰邊上的接收元件工作)有紅外接收元件工作外，與紅外發(fā)射元件處于同一條邊上的紅外接收元件也可以選擇至少一個(gè)同時(shí)工作，可以選擇離紅外發(fā)射元件較近的紅外接收元件同時(shí)接收。

本發(fā)明第一實(shí)施例，以其中一種紅外觸摸屏為例進(jìn)行說明，紅外觸摸屏包括紅外發(fā)射元件1、紅外接收元件2、控制及數(shù)據(jù)處理電路，在至少相對的兩條邊上，每條邊同時(shí)設(shè)置有紅外發(fā)射元件1和紅外接收元件2，

光路原理如圖3所示，紅外發(fā)射元件1工作，由于紅外發(fā)射元件具有一定的輻射角度，因此在觸摸屏4的表面上方存在光線5，在斜向上的方向存在光線6，紅外發(fā)射元件1的對邊的紅外接收元件2接收紅外光線5，此時(shí)，如果在紅外觸摸屏上方有物體3經(jīng)過，則將紅外發(fā)射元件1發(fā)射的紅外光線6進(jìn)行反射，形成反射光線7，反射光線7被與所述紅外發(fā)射元件1處于同一邊的紅外接收元件2接收(圖中未示出)。同理，在觸摸屏的四個(gè)邊上均可以如此工作。

紅外觸摸屏的每條邊上只要有一個(gè)紅外接收元件2能夠檢測從屏幕前方反射的光信號，就能夠達(dá)到檢測目的，當(dāng)然，檢測用的紅外接收元件數(shù)目越多，就越準(zhǔn)確，可以根據(jù)實(shí)際情況設(shè)置合理數(shù)目。

所有的紅外接收元件將檢測的信號發(fā)送到控制及數(shù)據(jù)處理電路，所述控制及數(shù)據(jù)處理電路根據(jù)所述檢測的信號判斷是否有物體從觸摸屏前方按一定方向通過，并將判斷結(jié)果反饋到主機(jī)。

下面列舉控制及數(shù)據(jù)處理電路對檢測到反射光線的幾種判斷方法：

我們將觸摸屏的邊框分為上邊框、下邊框、左邊框和右邊框。如果控制及數(shù)據(jù)處理電路先檢測到上邊框前方有物體通過，然后檢測到 下邊框前方有物體通過，說明物體是從上到下，如果是操作者用手操作，可以看作是從上向下的滑動，主機(jī)可以將這個(gè)滑動過程定義為頁面向下滑動或退后一頁等，可以根據(jù)實(shí)際情況定義；如果控制及數(shù)據(jù)處理電路先檢測到左邊框前方有物體通過，然后檢測到又邊框前方有物體通過，說明物體是從左到右，如果是操作者用手操作，可以看作是從左到右的滑動，主機(jī)可以將這個(gè)滑動過程定義為翻頁或下一首歌曲等，同樣可以根據(jù)實(shí)際情況定義；具體的命令解析不是本發(fā)明的重點(diǎn)，這里就不作詳述。上述兩種滑動方向的反向滑動同樣可以定義成各種命令。由于各種應(yīng)用的需求千變?nèi)f化，因此本發(fā)明不僅僅用于判斷滑動過程，如果只有觸摸屏的一個(gè)邊檢測到屏幕前有物體，也可以解析成有用的命令，例如啟動某個(gè)軟件、暫停等。因此，整個(gè)觸摸屏哪怕只有一個(gè)邊上設(shè)有本發(fā)明的上述檢測方法，也會具有完全不同于現(xiàn)有技術(shù)的功能和效果。

紅外發(fā)射元件和與紅外接收元件不一定要按照圖1所示方法間隔排列，紅外發(fā)射元件和紅外接收元件的數(shù)目在同一邊不用完全相同。

作為一種優(yōu)化實(shí)施方案，圖3中的紅外發(fā)射元件1和紅外接收元件2的光面中心軸9可以傾斜朝向紅外觸摸屏的外部，如圖4所示，可以增強(qiáng)斜向上發(fā)射的光線強(qiáng)度。

第二實(shí)施例，紅外觸摸屏采用全內(nèi)反射式觸摸屏，全內(nèi)反射式紅外觸摸屏的結(jié)構(gòu)示意圖參見圖5。紅外發(fā)射元件1和紅外接收元件2位于觸摸屏透明平板介質(zhì)8的下方，紅外發(fā)射元件1一部分光進(jìn)入觸摸屏透明平板介質(zhì)8內(nèi)進(jìn)行全內(nèi)反射方式傳播，讓對邊的紅外接收元件2接收，同時(shí)，紅外發(fā)射元件1的一部分光透射出觸摸屏透明平板介質(zhì)8，如圖5中的光線6所示，此時(shí)，如果在紅外觸摸屏上方有物體3經(jīng)過，則將紅外發(fā)射元件1發(fā)射的紅外光線6進(jìn)行反射，形成反射光線7，反射光線7被與所述紅外發(fā)射元件1處于同一邊的紅外接收元件2接收。

第三實(shí)施例，是關(guān)于在二次反射式紅外觸摸屏中的應(yīng)用。二次反射式紅外觸摸屏參見圖6，與圖3所示紅外屏不同之處僅僅在于采用了導(dǎo)光部件10，將紅外發(fā)射元件發(fā)出的光分成兩個(gè)方向，一個(gè)方向是平行觸摸屏，另一個(gè)方向是朝向觸摸屏外部發(fā)射，使得觸摸屏前方有紅外發(fā)射元件發(fā)射的光，其經(jīng)反射后能夠被預(yù)定的紅外接收元件接收即可實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，這里就不在詳細(xì)說明。

上述第一類實(shí)施例由于是在紅外發(fā)射單元的同一條邊上進(jìn)行檢測，因此觸摸屏無論多大尺寸均能適用，下面闡述一下第二類實(shí)施例。

第四實(shí)施例，參加圖7，與圖3所示實(shí)施例不同之處在于，紅外發(fā)射元件1發(fā)射到觸摸屏前方的光線經(jīng)過物體3反射后，被與紅外發(fā)射元件1非同一邊上的紅外接收元件2所接收，這樣產(chǎn)生的結(jié)果是，紅外接收元件2除了接收紅外發(fā)射元件1直接發(fā)射過來的光線外，還接收了經(jīng)過觸摸物3反射的光線，因此接收到的信號強(qiáng)度要增強(qiáng)，控制及數(shù)據(jù)處理電路將信號強(qiáng)度超過一定閾值的紅外接收元件1確定為接收到了觸摸屏前方物體3反射的光線。由于每次掃描都有確定的紅外發(fā)射元件和紅外接收元件，因此，可以確定觸摸屏前方物體3的大概位置，在一個(gè)或幾個(gè)連續(xù)的掃描周期中能夠確定觸摸屏前方物體3的移動方向。因此，利用非同一邊的紅外接收元件接收反射光信號，同樣能夠確定物體在觸摸屏前方的移動方向，如果是物體3是操作者的手，則通過本發(fā)明的方法，可以識別出操作者的手勢。

第五實(shí)施例，同理，與圖5對應(yīng)的觸摸屏采用第二類實(shí)施例的示意圖參見圖8，紅外接收元件除了接收紅外發(fā)射元件發(fā)射的通過全內(nèi)反射傳播的光線外，還接收了經(jīng)過觸摸物3反射的光線，因此接收到的信號強(qiáng)度也會增強(qiáng)。判斷手勢的原理與第四實(shí)施例相同，這里就不再贅述。

第六實(shí)施例，參見圖9，與圖6的不同之處在于：紅外接收元件除了接收紅外發(fā)射元件發(fā)射的通過二次反射傳播的光線外，還接收了經(jīng)過觸摸物3反射的光線，因此接收到的信號強(qiáng)度也會增強(qiáng)。判斷手勢的原理與第四實(shí)施例相同，這里就不再贅述。

從本發(fā)明的上述實(shí)施例可以看出，本發(fā)明利用傳統(tǒng)的觸摸屏成本就能增加手勢識別功能，這種功能在車載終端上尤其重要，駕駛員不用眼睛去看，只需要揮揮手就能進(jìn)行翻頁或者進(jìn)行下一首歌等的選擇工作，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解，其應(yīng)用不局限于此，可以根據(jù)實(shí)際的應(yīng)用場景去設(shè)定各種功能。

顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進(jìn)行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其同等技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。