技术领域

本发明涉及一种触摸屏领域，尤其涉及一种用 于多点红外触摸屏 的光路系统及其收发红外信号的方法。 背景技术

目前各种包含有计算机或微处理器的—电子装 置、设备正加速朝结 合触控技术发展。 随着科技的进步， 触摸屏技术也经历了从低档向高 档逐步升级和发展的过程。 根据其工作原理， 其目前一般被分为四大 类： 电阻式触摸屏、 电容式触摸屏、 红外触摸屏、 光学触摸屏和表面 声波触摸屏。 红外触摸屏以其结构简单、 无漂移、 适应性强、 低成本

/面积比和免维护等特性， 越来越被广泛应用在信息查询、 工控、 金 融等各个领域。 一般红外触摸屏的四边排布了红外发射元件和 红外接收元件，它 们一一对应形成横竖交叉的正交的、 同轴发射接收的红外线矩阵。 用 户在触摸屏幕时， 手指会挡住经过该位置的横竖两条红外线， 控制器 通过计算即可判断出触摸点的位置。一般红外 触摸屏只能判断一个触 摸点， 当有两个以上触摸物被检测到时， 因为纵横坐标的排列组合关 系， 触摸屏系统会给出实际触摸点的平方个"触摸� � "的坐标， 会出现 很多个伪触摸点。也就是说，如果有 N个触摸物，那么就会有 N*( N-1 ) 个伪触摸点，触摸屏系统本身无法判断每个坐 标值所对应位置是否有 触摸物。

以申请号为 200710100010.2、200710117751.1和 200710031082.6、 200810025705.3、 200810044631.8、 200910058459.6、 201010224550.3、 200820042636.2、 200710021686.X、 200910039047.8、 200920079315.4、 201010270368.1、 200710029363.8、 200810065714.5、 200910038494.1、 200910038490.3、 200910040011.1为代表的的中国专利或专利申请， 给出了很多种不同的技术方案来实现多点触摸 ，全部或部分解决了伪 触摸点的问题。 总结这些技术方案， 可以^结为以下几个基本方案： 第一种， 釆用同轴 /离轴多重扫描的方式， 通过附加的斜向扫描方式， 形成多个¾摸点的第二套坐标集合，再与原来� ��交扫描的坐标值集合 求解交集， 从而剔除伪触摸点。 第二种， 增加更多的硬件结构， 如一 套发射单元对应两套不同的接收单元， 构成同时扫描的同轴 /离轴扫 描系统， 实现第一种方式的坐标值集合交集计算方案。 有的还包括扩 展发射元件发射角或接收元件接收角的光学透 镜。 第三种， 在触摸屏 的一个或者两个顶角增加摄像头，利用摄像头 拍摄的图像得到触摸点 另一组坐标值集合， 再与红外矩阵所得到的坐标值集合进行运算， 得 到触摸点的真实坐标； 或者增加与触摸屏表面所在的 X、 Y方向成一 定角度甚至垂直的第三方向的红外光源的方式 ，实现对多触摸点的检 虽然这些技术方案在实用中能取得一定的技术 效果，但是依旧存 在各种问题。 首先， 因为离轴扫描可用区域的局限， 部分技术方案只 能实现触摸屏局部的多点触摸检测， 是不完整的技术方案； 其次， 大 部分能实现全区域多点触摸的技术方案， 都需要增加硬件结构， 如增 加另外的一套发射或者接收电路，或者增加光 学元件来调整发射或接 收元件的辐射角， 这些都将增加产品硬成本， 同时还增加了控制系统 的复杂性和调试成本； 第三， 同轴 /离轴多重扫描的技术方案， 存在 扫描周期过长或者数据处理程序复杂的问题， 从而降低了触摸屏的响 应速度。 最后， 所有的这类技术方案， 都存在两个共同的问题， 就是 因为红外接收元件的数量众多， 第一是需要布设大量小信号走线， 而 红外发射部分又是强脉冲电路， 会产生很大的干扰， 所以接收元件很 难使用输出信号微弱、 但响应速度极快的光敏二极管来缩短扫描周 期、提高响应速度， 只能使用输出信号很强但频率特性很差的光敏 三 极管； 第二也是因为接收元件数量多、 暴露面积大， 因此很难通过结 构设计来降低环境光的干扰、 提升产品的抗光性。

申请号为 2009、10109665. 5的中国专利申请公开了一种在触摸屏 的角部安装有红外发射元件、边框四周安装有 红外接收元件的多点触 摸的解决方案。 这种方案虽让能部分克服上面其他技术方案的 缺点， 局部实现对两个以上的触摸点的检测， 但是依然存在如下缺点。

第一, 这种结构不能保证在任何时候都能排除伪触摸 点， 比如在屏幕中心附近， 对角射来的光线接近平行， 出现伪点的 情况与通常结构的红外触摸屏相类似， 不同之处只是通常结构 的红外触摸屏的光线是正交光线， 这里是斜交的光线。

第二， 在这个技术方案中， 一块红外触摸屏上只有四组红 外发光元件。 这种结构要求在扫描检测过程中红外发射元件 要 不停地发射红外光。 而半导体电致发光器件的工作寿命对平均 ¾流很敏感， 连续通电发光必须将电流控制在一定范围之内 ， 否则会因发光效率会快速衰减而失效。为保证 发射元件的寿命， 必须控制通过发射元件的电流， 降低其发光强度。 就要求四周 的红外接收管及其接收电路有足够的接收灵敏 度： 或者使用芯 片面积很大的红外接收管； 或者提高适配的放大电路的增益。 如果使用芯片面积很大的接收管 ,则意味着很高的元器件成本、 较大的边框尺寸和较低的分辨率， 难以生产出结构合理、 性能 优异、 成本适中的产品。 而增加放大电路的增益， 又意味着干 扰和噪声的增加、稳定性变差。如果接收元件 使用光电二极管， 电路就要增加屏蔽、 滤波、 降噪、 去耦等处理手段， 这样会导 致产品成本的进一步上升； 如果使用光电三极管， 虽然一般不 再需要屏蔽， 但光电三极管的频率特性不好， 不能使用很高的 扫描频率， 这将导致触摸屏的扫描周期延长， 对触摸的响应迟 钝， 产生延迟而影响操作使用。 将随着触摸屏尺寸的增加， 这 种延迟会更加明显。

第三， 四周布满红外接收管，就要有接收信号的切换 电路。 因为元器件参数固有的离散性， 使用模拟开关切换不同的接收 管会引入切换噪声， 其强度常常超过光电信号强度的若干倍。 为避免切换噪声的影响， 一般需要使用泻放、 暂停扫描等方式 来消除， 等切换噪声消失以后再釆集光电信号。 这样的处理方 式， 同样会延长触摸屏的扫描周期， 增加对响应触摸操作的响 应.时间。 发明内容

发明目的

针对上述缺陷，本发明的目的是提供一种能够 实现多点触摸的光 路系统及其收发红外信号的方法， 并在此基础上， 进一步实现更精密 的物理分辨率 （四角方案）、 更快的扫描速度 （使用光电二极管、 多 路并行接收） 等目的。

技术方案 为了解决上述技术问题，本发明提供一种用于 多点红外触摸屏的 光路系统，包括安装于触摸表面四个边缘的红 外发射元件和红外接收 元件， 其特征在于：

所述红外接收元件至少有四组，其中至少两组 安装于所述触摸表 面一个边缘两端的两个顶角处，至少两组与顶 角或者组间距离均匀地 安装在任意两个相对的边缘上， . 所述每组红外接收元件包括至少一个红外接收 元件；

所述红外发射元件是广角发射元件， 排列安装于所述触摸表面的 四个边缘上。 所述的一种用于多点红外触摸屏的光路系统， 其特征在于， 还包 括两组红外接收元件，分别安装于所述触摸表 面的较长边缘的另外的 两个顶角处。 所述的一种用于多点红外触摸屏的光路系统， 其特征在于， 还包 括两组红外接收元件，分别安装于在所述中部 安装有红外接收元件的 两个相对边缘的两个邻边上。 所述的一种用于多点红外触摸屏的光路系统， 其特征在于， 所述 的四个边缘上， 每个边缘上都安装有一组以上的红外接收元件 。 所述的一种用于多点红外触摸屏的光路系统， 其特征在于， 所述 每组安装于所述触摸表面的顶角的红外接收元 件，接收面面对该顶角. 所对应的两个对边； 位于所述触摸边缘上的红外接收元件，、接收 面面 对其所在边缘的对面的边缘。 所述的一种用于多点红外触摸屏的光路系统， 其特征在于， 所述 的红外接收元件是光电二极管或者光电池。 一种用于多点红外触摸屏的光路系统的收发红 外信号的方法,其 特征在于包括如下步驟：

A、 按照一定的次序选通所述安装在四个边缘的红 外发射元件并驱动 其发射红外线的步骤;

B、 依据被驱动发光的发射元件所在的位置和设定 的光路， 同时或分 别选通该位置所在的边缘所对应的红外接收元 件连接到接收电路的

所述的一种用于多点红外触摸屏的光路系统 收发红外信号的方 法， 其特征在于， 所述步骤 A与步骤 B的执行顺序可互换。 所述的一种用于多点红外触摸屏的光路系统收 发红外信号的方 法， 其特征在于还包括以下步骤： ，

C、 选通安装在一个边缘上及该边缘所在的顶角上 的所有红外接收元 件连接到接收电路的步骤；

D、 依次选通并驱动安装在上述红外接收元件所面 对的边缘上的红外 发射元件发光的步骤：

E、 根据设定的红外光路， 随着依次发射红外线的红外发射元件所在 位置的移动，依次选通相邻角部和边缘的红外 揍收元件， 连接到接收 电路， 完成一个对所有边缘的扫描检测周期。

所述的一种用于多点红外触摸屏的光路系统收 发红外信号的方 法， 其特征在于还包括以下步骤：

F、 选通安装在相邻的两个顶角上的红外接收元件 ， 以及安装在所述 两个之间的边缘上的至少一组红外接收元件连 接到接收电路的步骤；

G、 依次选通并驱动所述两个相邻的顶角所共同面 对的边缘上安装的 红外发射元件依次发光的步骤； H、 根据设定的接收光路， 随着依次发射红外线的红外发射元件所在 位置的移动，依次选通安装在所述两个顶角之 间的边缘上的每一组红 外接收元件连接到接收电路的步骤；

I、 完成步骤 G和 H以后， 按照设定的光路和扫描顺序， 断开步骤 F 中所选定的安装在两个顶角的接收元件中的一 组，选通安装在与未被 断开的另一组接收元件所在的顶角相邻另一个 顶角的接收元件的步

J、 重复步骤 G、 H, 完成一个对另边缘的扫描；

K、 重复步骤 I、 X, 完成对整个触摸屏所有边缘的扫描。

有益效果

本发明提供的用于多点红外触摸屏的光路系统 及其收发红外信 号的方法，解决了现有红外触摸屏在实现多触 摸点检测识别方面所存 在的问题和缺陷， 能够在基本不增加触摸屏硬件成本的前提下， 实现 全屏幕多触摸点的检测。同时，因为多重扫描 增加了扫描光线的数量， 因此提高了触摸屏的物理分辨率； 因为接收元件数量少， 所以容易利 用屏蔽提升增强抗电磁干扰的能力， 并且还可以使用抗饱和能力更 强、 频率特性更好的光电二极管或硅光电池作为接 收元件， 因此既能 够提升触摸屏的抗光性，又能够使用更高的扫 描频率以缩短扫描检测 周期， 缩短触摸屏的响应时间。 再有， 因为红外发射元件处于极低占 空比的脉冲工作状态，因此或者可以使用很大 的电流来大幅度提升发 光强度， 以降低对接收电路的元器件和性能各种要求而 降低设计、 生 产的成本，或者可以使用较小的发射电流而'� �幅度地延缓发射元件的 光衰速度， 从而大幅度地提升触摸屏的使用寿命。 附图说明

图 1 为根据本发明第一实施例的用于多点红外触摸 屏的光路系 统的触摸表面的示意图；

图 2 为根据本发明第二实施例的用于多点红外触摸 屏的光路系 统的另一种触摸表面的示意图。 具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的具体实施例。 实施例一 图 1 为根据本发明第一实施例的用于多点红外触摸 屏的光路系 统的触摸表面的示意图。 如图 1所示, 该用于多点红 '外触摸屏的光路 系统， 包括安装于触摸表面 1四个边缘的红外发射元件 11和红外接 收元件 12, 所述红外接收元件 12至少有四组， 其中至少两组红外接 收元件 121安装于所述触摸表面 1一个边缘两端的两个顶角处，至少 两组红外接收元件 122 与顶角或者组间距离均匀地安装在任意两个 相对的边缘上， 并且所述每组红外接收元件 12包括至少一个红外接 收元件。 本实施例中， 两组红外接收元件 121 及两组红外接收元件 122的设置位置本领域技术人员应当可以根据上 述描述及根据需求任 意选择， 因此不再具体举例。 所述红外发射元件 11是广角发射元件， 排列安装于所述触摸表面 1的四个边缘上。 实施例二 '

图 2 为根据本发明第二实施例的用于多点红外触摸 屏的光路系 统。 如图 2所示， 该红外平触摸检测系统与第一实施例不同的是 ， 还 包括两组红外接收元件 123, 分别安装于所述触摸表面 1的较长边缘 的另外的两个顶角处。

实施例三

根据本发明第三实施例的用于多点红外触摸屏 的光路系统，与第 一实施例不同的是、 还包括两组红外接收元件， 分别安装于在所述中 部安装有红外接收元件的两个相对边缘的两个 邻边上。 （未图示） 实施例四

根据本发明第三实施例的用于多点红外触摸屏 的光路系统，与第 一实施例不同的是， 还包括所述的四个边缘上， 每个边缘上都安装有 一组以上的红外接收元件。 （未图示） 在此需要具体说明的是，上述每组安装于所述 触摸表面的顶角的 红外接收元件， 接收面面对该顶角所对应的两个对边； 位于所述触摸 边缘上的红外接收元件， 接收面面对其所在边缘的对面的边缘。 并且 所述的红外接收元件是光电二极管或者光电池 。

' 综上所述，根据本发明的用于多点红外触摸屏 的光路系统具体结 构可以根据上述描述， 根据具体需求进行设计。 其具体收发红外信号 的方法如下：

A、 按照一定的次序选 A所述安装在四个边缘的红外发射元件并 驱动其发射红外线;

B、 依据被驱动发光的发射元件所在的位置和设定 的光路， 同时 或分别选通该位置所在的边缘所对应的红外接 收元件连接到接收电 路。 在此需要说明的是， 所述步骤 A与步骤 B的执行顺序可互换。 本发明提供的用于多点红外触摸屏的光路系统 收发红外信号的 方法， 还包括

C、 选通安装在一个边缘上及该边缘所在的顶角上 的所有红外接收元 件连接到接收电路；

D、 依次选通并驱动安装在上述红外接收元件所面 对的边缘上的红外 发射元件发光：

E、 根据设定的红外光路， 随着依次发射红外线的红外发射元件所在 位置的移动， 依次选通相邻角部和边缘的红外接收元件， 连接到接收 电路， 完成一个对所有边缘的扫描检测周期。 本发明提供的用于多点红外触摸屏的光路系统 收发红外信号的 方法， 还包括

F、 选通安装在相邻的两个顶角上的红外接收元件 ， 以及安装在所述 两个之间的边缘上的至少一组红外接收元件连 接到接收电路；

G、 依次选通并驱动所述两个相邻的顶角所共同面 对的边缘上安装的 红外发射元件依次发光；

H、 根据设定的接收光路, 随着依次发射红外线的红外发射元件所在 位置的移动，依次选通安装在所述两个顶角之 间的边缘上的每一组红 外接收元件连接到接收电路；

I、 完成步骤 G和 H以后， 按照设定的光路和扫描顺序， 断开步骤 F 中所选定的安装在两个顶角的接收元件中的一 组，选通安装在与未被 断开的另一组接收元件所在的顶角相邻另一个 顶角的接收元件；

J、 重复步骤0、 H, 完成一个对另边缘的扫描； K、 重复步骤 I、 J, 完成对整个触摸屏所有边缘的扫描。 在此需要说明的是， 上述收发红外信号的方法， 均可应用于本发 明挺供的用于多点红外触摸屏的光路系统。

本发明提供的用于多点红外触摸屏的光路系统 及其收发红外信 号的方法，解决了现有红外触摸屏在实现多触 摸点检测识别方面所存 在的问题和缺陷， 能够在基本不增加触摸屏硬件成本的前提下， 实现 全屏幕多触摸点的检测。同时，因为多重扫描 增加了扫描光线的数量， 因此提高了触摸屏的物理分辨率； 因为接收元件数量少， 所以容易利 用屏蔽提升增强抗电磁干扰的能力， 并且还可以使用抗饱和能力更 强、 频率特性更好的光电二极管或硅光电池作为接 收元件， 因此既能 够提升触摸屏的抗光性，又能够使用更高的扫 描频率以缩短扫描检测 周期， 缩短触摸屏的响应时间。 再有， 因为红外发射元件处于极低占 空比的脉冲工作状态，因此或者可以使用很大 的电流来大幅度提升发 光强度， 以降低对接收电路的元器件和性能各种要求而 降低设计、 生 产的成本，或者可以使用较小的发射电流而大 幅度地延缓发射元件的 光衰速度， 从而大幅度地提升触摸屏的使用寿命。

最后应说明本发明的技术方案不局限于本具体 实施例中说明的 光路系统及其收发红外信号的方法，应了解不 脱离本发明的技术思想 的范围内进行等同变换、代替均属于本发明要 求保护的范围。 本发明 的具体保护范围应以权利要求书中公开的范围 。