专利名称：一种红外激光触摸装置及触摸检测方法
技术领域：
本发明属于触摸感应技术领域，尤其涉及一种红外激光触摸装置及触摸检测方法。
背景技术：
现有的红外触摸技术大多在触摸面板的四周安装红外LED发射管和红外接收管，LED发射管和接收管按照一一对应的映射关系组成红外发射和接收阵列，通过判断红外LED发射管和红外接收管之间的红外光束是否被阻断，判断是否发生触摸事件。这种红外触摸屏存在如下的技术缺陷首先，需要使用大量的红外发射管和红外接收管，且需要复杂的红外滤波电路，随着尺寸的增大，生产成本越来越高，且抗干扰能力差；另外，若同时发生两点或多点触摸，很难快速辨别真实的触摸点。现有的红外触摸技术极少采用红外激光光源，因为激光光源的发散角过小，激光照射面积过小，需要的红外发射管和接收管的数量也较多。目前存在一种采用红外激光光源并设有反射镜的红外触摸屏，位于触摸屏一侧的红外激光发射管发出的红外光经过对侧的平面反射镜反射后被红外接收管接收，通过判断红外接收管是否被遮挡，判断是否发生触摸事件。由于红外激光的发散角很小，采用普通的平面反射镜也只能覆盖较小的区域，这种触摸屏依然需要大量的红外激光发射管和接收管，成本依然较高。另外，上述传统的红外触摸屏多数是通过逐个点亮发射管并扫描接收管来检测触摸点，使得传统的红外触摸屏的反应速度较慢。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种红外激光触摸装置，旨在解决传统红外触摸屏成本高、抗干扰能力差及响应速度慢的问题。本发明实施例是这样实现的，一种红外激光触摸装置，包括触摸面板，所述触摸面板的周围设有一矩形的边框，在所述边框的两个相邻的拐角处各设有一旋转反射镜，在两个旋转反射镜之间设有两个与所述旋转反射镜一一对应且朝向所述旋转反射镜发射红外光的红外激光器；所述旋转反射镜为正八边形且可轴向转动，使被反射的红外光对所述触摸面板进行摆动扫描；在所述边框未设有所述红外激光器的三条边上设有红外接收管阵列。本发明实施例的另一目的在于提供一种电子触摸设备，包括所述的红外激光触摸
>J-U装直。本发明实施例的另一目的在于提供一种采用所述的红外激光触摸装置进行触摸检测的方法，包括下述步骤A、通过两组红外激光器及旋转反射镜对触摸面板交替进行摆动扫描，并在每次扫描过程中对红外接收管进行检测，确定并记录被遮挡的红外接收管，并根据所述被遮挡的红外接收管确定被阻断的红外激光束与两个旋转反射镜之间的连线的夹角；
B、根据所述夹角确定触摸点的位置。本发明实施例提供的红外激光触摸装置通过正八边形的旋转反射镜对红外激光进行反射，通过其高速转动使反射光束对触摸面板进行摆动式扫描，采用两个红外激光器和两个旋转反射镜取代了传统触摸屏中大量采用的红外发射管或激光器，一方面，大量节约了红外发射管或激光器的用量，大幅度的节约了成本；另一方面，结构和电路设计简单，与传统的采用大量红外发射管的结构相比，便于制造且抗干扰性强；再一方面，通过旋转反射镜的转动进行快速斜扫，与传统的逐一点亮发射管的扫描方式相比，响应速度大大加快，使得相应的电子设备可以更快的识别触摸点，使操作更加流畅。
图I是本发明第一实施例提供的红外激光触摸装置的结构示意图；图2是本发明第一实施例提供的红外激光触摸装置的工作原理图；
图3是本发明第一实施例提供的红外激光触摸装置的局部结构示意图；图4是本发明第二实施例提供的触摸检测方法的流程图；图5是本发明第二实施例提供的触摸检测方法的单点触摸检测原理图；图6是本发明第二实施例提供的触摸检测方法的多点触摸检测原理图。
具体实施例方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述实施例一:图I示出了本发明第一实施例提供的红外激光触摸装置的结构示意图，为了便于说明，仅不出了与本实施例相关的部分。该红外激光触摸装置包括触摸面板101，在触摸面板101的周围设有一矩形的边框102，在边框的两个相邻的拐角处各设有一旋转反射镜，即第一旋转反射镜103和第二旋转反射镜104，这两个旋转反射镜优选设置于边框102的水平上边的两端，当然也可以设置于左侧边或右侧边的两端，还可以设置于水平下边的两端，以下内容均针对旋转反射镜设置于边框102的水平上边的情况进行说明。在第一、第二旋转反射镜之间设有两个红外激光器，即第一红外激光器105、第二红外激光器106。这两个红外激光器处于同一水平位置且朝向相反，第一红外激光器105朝向第一旋转反射镜103发射红外光，第二红外激光器106朝向第二旋转反射镜104发射红外光。第一、第二旋转反射镜为正八边形，且可绕其自身的中心轴高速转动，使得被旋转反射镜反射的红外光可以在0 90°范围内摆动，以扫描整个触摸面板101。该边框102的其他三条边上设有红外接收管107，用于接收扫描光信号。参考附图2，该红外激光触摸装置的工作原理为在第一时段，第一红外激光器105向第一旋转反射镜103发射红外光，第一旋转反射镜103在外力的驱动作用下轴向高速转动，快速改变反射光的传播方向，使反射光在0 90°的范围内摆动以扫描整个触摸面板101，在扫描的过程中，红外光束在扫过触摸点时会被触摸点阻断，无法被相应的红外接收管107接收，在其他区域则不会被阻断，相应的红外接收管107也不会被遮挡。在扫描的过程中，将对红外接收管107进行检测，根据检测值判断相应的红外接收管是否被遮挡，若判断相应的红外接收管107被遮挡，则证明触摸点位于该红外接收管107和第一旋转反射镜103的连线上，此时记录该红外接收管107。并且根据该红外接收管107计算出被阻断的红外光束与水平方向的夹角。在第二时段，第二红外激光器106向第二旋转反射镜104发射红外光，同上所述，第二旋转反射镜104轴向高速转动，使反射光扫描整个触摸面板101，在扫描的过程中，检测并记录被遮挡的红外接收管107，并且根据该红外接收管107计算出被阻断的红外光束与水平方向的夹角。进一步的，根据上述的夹角可以确定触摸点的位置，具体的处理过程将在后续内容中详细阐述。本发明实施例提供的红外激光触摸装置通过正八边形的旋转反射镜对红外激光 进行反射，通过其高速转动使反射光束对触摸面板进行摆动式扫描，采用两个红外激光器和两个旋转反射镜取代了传统触摸屏中大量采用的红外发射管或激光器，一方面，大量节约了红外发射管或激光器的用量，大幅度的节约了成本；另一方面，结构和电路设计简单，与传统的采用大量红外发射管的结构相比，便于制造且抗干扰性强，并且降低了损坏的概率，同时便于后期的维护；再一方面，通过旋转反射镜的转动进行快速斜扫，与传统的逐一点亮发射管的扫描方式相比，响应速度大大加快，使得相应的电子设备可以更快的识别触摸点，使操作更加流畅。可以理解，本实施例中的第一旋转反射镜103和第二旋转反射镜104的镜面是与其中心轴平行的，其中心轴则与触摸面板101的表面垂直，以保证反射光线可以平行于触摸面板101的表面进行扫描。在本发明实施例中，为了保证红外激光器发出的红外激光被旋转反射镜反射后恰好能在0 90°范围内摆动，可以按照如下方式对红外激光器的位置进行设置。如图3，以第一红外激光器105为例，当第一旋转反射镜103的任意两条平行对边处于水平时，调整第一红外激光器105的位置，使其发出的红外激光恰好水平打到第一旋转反射镜103的顶点A处，这时，当第一旋转反射镜103顺时针转动时，红外激光自边LI的下端扫至上端，反射角从O。逐渐增大到45°，反射光的方向从平行于水平方向变化到垂直于水平方向，对整个触摸面板101进行了扫描。随着第一旋转反射镜103的继续转动，红外激光的照射点自边LI的上端跃变到边L2的下端，反射光的方向自垂直方向突变到水平方向，继续按照顺时针的方向扫描触摸面板101，依此类推。当然，第一红外激光器105的位置可以基于以上设计存在一定的误差，误差范围以不影响实际应用为准。第二红外激光器106的位置设计原理同上。在本发明实施例中，可以在第一红外激光器105与第一旋转反射镜103之间以及第二红外激光器106与第二旋转反射镜104之间各设一个准直光学系统108，对相应的红外激光器发出的红外激光束进行准直后向对应的旋转反射镜输出，以保证扫描光束的准直度。可以理解，本发明实施例为了便于说明，主要针对第一、第二旋转反射镜处于水平上边的情况进行说明，且该结构设计仅为本发明的优选方案，本发明并不限于第一、第二旋转反射镜处于边框的水平上边，当其处于水平下边、左侧边或右侧边时，上述的结构设计方式和工作原理同样适用，其技术效果亦同上所述。进一步的，第一、第二旋转反射镜可由直流无刷驱动电机驱动旋转。进一步的，本实施例可以通过一控制器控制该直流无刷驱动电机转动，进而驱动旋转反射镜转动。该控制器还可用于控制红外激光器的工作状态，控制红外接收管接收扫描信号，对红外接收管接收的信号进行处理并最终定位触摸点等。进一步的，通过该控制器确定的触摸点信息可以通过相应的通信接口输出，通信接口可包括 RS232，RS485，SPI，USB 等接口。
本发明实施例提供的触摸装置以简洁的结构设计提高了装置的抗干扰性及响应速度，同时极大的降低了成本，适合用于各种电子触摸设备中，如电视、平板电脑、ATM机、电子白板、点唱机等等。实施例二 :图4示出了本发明第二实施例提供的采用上述红外激光触摸装置进行触摸检测的方法。该方法具体包括以下步骤在步骤S201中，通过两组红外激光器及旋转反射镜对触摸面板交替进行摆动扫描，在每次扫描过程中对红外接收管进行检测，确定并记录被遮挡的红外接收管，并根据所述被遮挡的红外接收管确定被阻断的红外激光束与两个旋转反射镜之间的连线的夹角；在步骤S202中，根据所述夹角确定触摸点的位置。在本发明实施例中，可以通过控制器控制第一、第二红外激光器交替发光，然后通过准直系统入射到第一、第二旋转反射镜，通过旋转反射镜的转动实现摆动扫描。在每次扫描的过程中，通过控制器对红外接收管进行实时检测，其检测的内容由技术人员预先设计，同时针对其检测内容设定一预设的阈值，在实际的触摸检测过程中，将红外接收管的检测值与其在初始化数组中的初始值进行比较，如果二者之差超过预先设定的阈值，则判断为有触摸点遮挡，记录该被遮挡的红外接收管。并通过该红外接收管计算出被遮挡的激光光束与第一、第二旋转反射镜之间的连线的夹角，因为第一、第二旋转反射镜优选设于边框的水平上边的两端，此时该夹角也是被遮挡的激光光束与水平方向的夹角。进一步结合附图5，当触摸点为单点P时，通过第一旋转反射镜103反射的红外激光束对触摸面板101进行扫描，此时可根据被遮挡的红外接收管107计算出红外激光束LI I与水平方向的夹角a，然后通过第二旋转反射镜104反射的红外激光束对触摸面板101进行扫描，计算出红外激光束L21与水平方向的夹角P，此夹角a和P可唯一确定，已知两个旋转反射镜的距离为D，可以通过以下关系式计算出位置坐标(x，y)x=y/tan a ；y= (Dtan a tan ^ ) / (tan a +tan ^ )；通过上述表达式可唯一确定触摸点P的位置(x, y)0进一步结合附图6，当触摸点为多点时(以两点为例)，在通过第一旋转反射镜103反射的红外激光束对触摸面板101进行扫描时，可根据被遮挡的红外接收管107计算出红外激光束L12、L13与水平方向的两个夹角，然后通过第二旋转反射镜104反射的红外激光束对触摸面板101进行扫描，计算出红外激光束L22、L23与水平方向的两个夹角。通过计算可以得到两组数据(xO，xl)和(y0，yl)，这两组数据可以组成四个待确定的触摸点，即PO (xO, yO)、Pl(xl，yl)、P2(xO，yl)和P3(xl，yO)。然后，根据预先检测的红外接收管107的数据，查询与上述四个坐标点相对应的红外接收管107的检测值，可以很容易的确定点P2所在的扫描光束所对应的红外接收管107并没有被遮挡过，同理，也可以确定点P3所在的扫描光束所对应的红外接收管107也没有被遮挡过，从而可以剔除掉虚假点P2和P3，保留真实点PO和P1。本发明实施例正是基于摆动激光斜扫的原理，才可以快速的排出虚假点，实现快速的多点触摸检测。本发明实施例提供的检测方法与传统方法相比，由于其扫描方式为红外激光摆动斜扫，极大的提闻了响应速度，提闻了抗干扰能力，进而提闻了检测效率和精度，同时比传统方法更容易实现多点检测，使操作更加灵活顺畅。 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种红外激光触摸装置，包括触摸面板，所述触摸面板的周围设有一矩形的边框，其特征在于，在所述边框的两个相邻的拐角处各设有一旋转反射镜，在两个旋转反射镜之间设有两个与所述旋转反射镜一一对应且朝向所述旋转反射镜发射红外光的红外激光器； 所述旋转反射镜为正八边形且可轴向转动，使被反射的红外光对所述触摸面板进行摆动扫描； 在所述边框未设有所述红外激光器的三条边上设有红外接收管阵列。
2.如权利要求I所述的红外激光触摸装置，其特征在于，在所述红外激光器与相对应的旋转反射镜之间设有准直光学系统。
3.如权利要求I所述的红外激光触摸装置，其特征在于，还包括用于驱动所述旋转反射镜轴向转动的直流无刷驱动电机。
4.如权利要求3所述的红外激光触摸装置，其特征在于，还包括用于控制所述直流无刷驱动电机旋转、控制所述红外激光器发光、控制红外接收管接收信号并定位触摸点的控制器。
5.如权利要求I所述的红外激光触摸装置，其特征在于，还包括用于向外部设备输出触摸点信息的通信接口。
6.一种电子触摸设备，其特征在于，包括权利要求I 5任一项所述的红外激光触摸装置。
7.采用权利要求I至5任一项所述的红外激光触摸装置进行触摸检测的方法，其特征在于，包括下述步骤 A、通过两组红外激光器及旋转反射镜对触摸面板交替进行摆动扫描，并在每次扫描过程中对红外接收管进行检测，确定并记录被遮挡的红外接收管，并根据所述被遮挡的红外接收管确定被阻断的红外激光束与两个旋转反射镜之间的连线的夹角； B、根据所述夹角确定触摸点的位置。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，在所述步骤A中，确定并记录被遮挡的红外接收管的方法为 当红外接收管的检测值与初始值之差大于预设的阈值时，确定相应的红外接收管被遮挡，并记录所述红外接收管。
9.如权利要求7或8所述的方法，其特征在于，当所述触摸点为单点时，在所述步骤A中，在每次扫描过程中确定的所述夹角有且仅有一个； 所述步骤B具体为 根据所述夹角及预设的算法获得一位置坐标，确定所述位置坐标为所述触摸点的位置坐标。
10.如权利要求7或8所述的方法，其特征在于，当所述触摸点为多点时，在所述步骤A中，在每次扫描过程中确定的所述夹角有多个； 所述步骤B具体为 根据所述多个夹角及预设的算法获得多个待确定的触摸点； 判断每个待确定的触摸点对应的红外接收管是否被遮挡，是则确定为真实的触摸点，否则确定为虚假点予以排除。
全文摘要
本发明适用于触控技术领域，提供了一种红外激光触摸装置及触摸检测方法，该装置包括触摸面板，触摸面板的周围设有一矩形的边框，在边框的两个相邻的拐角处各设有一旋转反射镜，在两个旋转反射镜之间设有两个与旋转反射镜一一对应且朝向旋转反射镜发射红外光的红外激光器；旋转反射镜为正八边形且可轴向转动，使被反射的红外光对触摸面板进行摆动扫描；在边框未设有红外激光器的三条边上设有红外接收管阵列。本发明采用两个红外激光器和旋转反射镜取代了传统触摸屏中的红外发射管，一方面节约了红外发射管的用量，进而节约了成本；另一方面，结构和电路设计简单，抗干扰性强；再一方面，通过旋转反射镜的转动进行快速斜扫，响应速度大大加快。
文档编号G06F3/042GK102789341SQ201210252250
公开日2012年11月21日 申请日期2012年7月20日 优先权日2012年7月20日
发明者姜新华, 王维 申请人:创维光电科技(深圳)有限公司