[发明专利]用于多点红外触摸屏的光路系统和扫描检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及人机交互技术领域，尤其涉及一种用于可以识别多个触摸点尤其是4个以上触摸点的红外触摸屏的光路系统以及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，红外触摸屏技术也经历了从单点向多点逐步升级和发展的过程。在这个过程中，出现了很多种能够识别一个以上触摸点的光路结构方案。

以号码为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，全部或部分解决了多点识别的问题。总结这些技术方案，可以归结为以下几个基本方案：第一种，在触摸表面（区域）的四个边缘排布了若干对红外发射和红外接收对管，采用同轴/离轴多重扫描的方式，通过附加的斜向扫描方式，形成多个触摸点的第二套坐标集合，再与原来正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测。

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，除部分技术方案不完整，只能实现局部的多点触摸检测，以及增加另外的一套红外发射或者接收元件，增加产品硬成本外，还有两个比较突出的问题。首先，这些方案都没有给出扫描光线的方向或数量与可分辨的触摸点之间的关系，设计者只能设置较大的离轴扫描的范围以保证多个触摸点都能被侦测到，经常导致光路和电路设计很复杂，既超过了实际的需要，又增加了设计、调试和生产的难度而造成浪费；其次，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，或者需要使用高性能处理器而增加产品成本，或者使用低成本处理器但降低了触摸屏的响应速度，或者将数据上传到上位机上进行运算而不能实现免驱设计，同时占用很多上位机的资源。

号码为200910109665.5①、201110051012.3②、201110304458.2③的中国专利申请公开了三种几乎全部使用斜向扫描的红外触摸屏的光路系统。①号申请的基本结构是在触摸区域的三个或四个顶角安装红外发射元件、四个边缘安装红外接收元件阵列，目的是实现对多个触摸点的检测。但是这个方案依旧存在以下三个缺陷： 第一，存在原理上的缺陷。即便在四个顶角各安装一个或一组发射点这样最理想的情况下，在触摸屏内的大部分区域会存在4条不同方向的扫描光线，理论上在大部分区域能实现对3个触摸点的识别，但无法保证识别原申请文件所宣称的6个触摸点。图1给出了一种几率很大的情况就可说明这个问题——第四个触摸点D位于前三个触摸点A、B、C的阴影之中，只能阻挡接收元件组101所应该接收的光线（图中带箭头的粗虚线），没有第二条光线被阻挡而无法被检测定位。另一种情况是在中心区域，四条扫描光线接近两两平行于触摸屏的两条对角线，见图1，这时理论上只能识别一个触摸点，如果存在两个触摸点E、F，则会形成两个和真实触摸点形状、面积均相近的伪触摸点（俗称鬼点）G、H，增加了后期软件去除鬼点的难度。