專利名稱：新型紅外線觸摸裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型所涉及一種紅外線觸摸捕捉技術，尤指一種用作無線輸入設備的新型紅外線觸摸裝置。
背景技術：
現(xiàn)有的紅外線觸摸屏一般包括帶有四邊的矩形的框架，設置在框架上的紅外發(fā)射元件與紅外接收元件，與紅外線發(fā)射、紅外接收元件相連接的檢測電路，根據(jù)檢測電路輸出的檢測信號判斷計算觸摸點坐標位置以獲得檢測結果的計算裝置，在檢測電路、計算裝置以及利用該檢測結果的主控裝置之間傳送檢測信號和檢測結果等信息的通信電路。
對于紅外線觸摸屏來說，操作體可以是一只手指或一支鉛筆等，只需要深入到框架范圍內遮擋紅外線光線就可以進行輸入操作。檢測原理上并不要求操作體和任何屏面相接觸。
現(xiàn)有技術產品大多是將檢測電路和計算裝置都設置在框架內，應用該觸摸屏的計算機同時承擔主控裝置的角色，從框架到計算機主機之間，由RS232或USB通信電路傳遞檢測結果信息。
紅外線觸摸屏的結構和安裝，如圖1所示，101是觸摸屏框架，檢測操作體水平坐標位置的紅外發(fā)射元件陣列102和接收元件陣列103分別相對安裝在框架101的上和下邊框上，工作時在框架窗口內形成豎直線狀光柵106。檢測操作體豎直坐標位置的紅外發(fā)射元件陣列104和接收元件陣列105分別相對安裝在框架101的左和右邊框上，工作時在框架窗口內形成水平線狀光柵107?？蚣艿闹虚g窗口部分是全空的，只有紅外光線通過，無任何實體構件。
現(xiàn)有技術產品，其檢測操作體位置的發(fā)射元件集中在框架的同一側，與之對應的接收元件集中在另一側，此種布局方式可以簡化電路，整個裝置的體積可以控制在一個較小的數(shù)值。但這種正交式檢測模式的檢測精度受限于紅外元件的排布密度，由于紅外線元件物理分布的密度因素，導致一些死角問題，如圖2所示，安裝在框架201上的紅外發(fā)射管202與紅外接收管形成的紅外光柵205，當操作體204的直徑小于相鄰的發(fā)射元件與相鄰的接收元件之間的間隔且位于圖示位置時，不會遮擋紅外光柵，接收元件的信號數(shù)值不發(fā)生變化，計算裝置就無法識別判斷操作體的位置，系統(tǒng)就檢測不到觸摸，產生所謂的死角區(qū)域。另外，偏離發(fā)射軸心距離較遠的接收元件的閾值電壓的存在一致性問題，以及計算方法的復雜性會帶來一些誤差，而這種誤差可以導致現(xiàn)有產品的分辨率在檢測范圍內出現(xiàn)一致性問題以及目標捕捉的平滑性等問題。
同時，現(xiàn)有技術在紅外元件的排布方式上，采用發(fā)射元件及其驅動電路集中排布在一塊電路板上，接收元件集中及其驅動電路排布在另外的一塊電路板上，組裝成觸摸系統(tǒng)是必須使用兩種不同的電路板，如需要對檢測區(qū)域進行擴展，則需要同時改變上述兩種電路板的布線方式，極大地限制紅外觸摸技術的對檢測區(qū)域的擴展性能，同時給日后的生產和維護帶來諸多不便。
因此，對現(xiàn)有技術進行改進，提供一種高檢測精度、可消除或減少死角范圍的、整體分辨率一致、電路擴展簡便的新型紅外線觸摸裝置實為必要。

發(fā)明內容本實用新型的目的是提供一種高檢測精度、可消除或減少死角范圍的、整體分辨率一致、電路擴展簡便的新型紅外線觸摸裝置。
為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用如下技術方案提供一種新型紅外線觸摸裝置，包括紅外發(fā)射元件、紅外接收元件、包含有驅動電路和信號處理電路的電路板、計算裝置以及主控裝置。在紅外線觸摸裝置的檢測區(qū)域四周的至少兩個相對邊分別間隔排列有紅外發(fā)射元件和紅外接收元件?？梢允莾H有兩個相對邊分別有紅外發(fā)射元件和紅外接收元件采用交替排列的方式排列，也可以是檢測區(qū)域四邊均分別有紅外發(fā)射元件和紅外接收元件采用交替排列的方式排列。該計算裝置與電路板連接，主控裝置通過計算裝置與電路板連接。
該紅外發(fā)射元件和紅外接收元件可以是一對一間隔排列，也可以是兩個或三個或多個紅外發(fā)射元件與兩個或三個或多個紅外接收元件間隔排布。
電路板所包含的驅動電路既有作用于紅外發(fā)射元件的發(fā)射驅動電路，同時還包含有作用于紅外接收元件的接收驅動電路；而信號處理電路包括作用于發(fā)射元件發(fā)射信號處理電路和作用于接收元件的接收信號處理電路，其中發(fā)射信號處理電路至少須包含一高頻信號發(fā)生器，而接收信號處理電路須包含由一個或以上的運算放大器和電感、電容、電阻配置而成的信號處理器。
計算裝置可以采用一個或多個帶A/D轉換功能的單片機或其它類型的可編程處理芯片，可以依據(jù)實際需要將它安置在信號處理電路中，也可以將其單獨列出作為一個功能單元。計算裝置可以依據(jù)需要調用通過實驗確定的紅外接收元件輸出信號變化量與檢測位置關系對應表來判斷體積較小的操作體的位置。
主控裝置可以采用計算機，使用并處理計算裝置輸出的信息。主控裝置與計算裝置之間可以通過RS232串行口、并行接口、USB接口、網絡接口或各種無線接口連接，可以依據(jù)需要選用。
與現(xiàn)有技術相比，本實用新型有如下有益效果本實用新型的新型紅外線觸摸裝置通過交替排布紅外發(fā)射元件與紅外接收元件，以及使用通過實驗確定的紅外接收元件輸出信號變化量與檢測位置關系對應表來判斷體積較小的操作體的位置，可以大大減少現(xiàn)有紅外觸摸產品中的死角區(qū)域，提高檢測定位的精度。
同時，由于充分考慮并利用紅外元件的特點，降低了現(xiàn)有紅外觸摸裝置對紅外元件的高精度要求，從而可以使用普通紅外發(fā)射與接收元件就可以實現(xiàn)較高精度的定位檢測，一定程度上節(jié)約了成本。
另外，由于采用交替式排布紅外元件的排布方式，每塊電路板都成為獨立的觸摸系統(tǒng)組件，而不需要其它類別的電路組件與之配合來形成觸摸系統(tǒng)。組成觸摸系統(tǒng)只需使用同一類型的電路板安裝在檢測區(qū)域的四周就可以實現(xiàn)，而要實現(xiàn)檢測區(qū)域的擴展，只需的相應地擴展同一類型電路板組件就可以實現(xiàn)。因此使用本方案不但可以減少電路板的種類，利于大批量生產和日常的維護，而且極好的完善了紅外觸摸技術的檢測區(qū)域擴展功能。

圖1是現(xiàn)有紅外線觸摸裝置的結構示意圖；圖2是現(xiàn)有紅外線觸摸裝置出現(xiàn)死角的示意圖；圖3是本實用新型實施例的紅外發(fā)射元件和接收元件排布示意圖4是本實用新型紅外發(fā)射元件和接收元件有效范圍示意圖；圖5是本實用新型紅外發(fā)射元件和接收元件作用示意圖；圖6是本實用新型的新型紅外線觸摸裝置的結構示意圖。
具體實施方式請參照圖3，是本實用新型實施例的紅外發(fā)射元件和接收元件排布示意圖，檢測操作體水平坐標位置的紅外發(fā)射元件303與紅外接收元件302以交替排布的方式排列在電路板上并安裝在框架301內，檢測操作體豎直坐標位置的紅外發(fā)射元件304與紅外接收元件305也以交替排布的方式排列在框架內。通過控制信號處理電路以一定的方式點亮紅外發(fā)射元件并檢測相應位置的紅外接收元件的輸出信號即可實現(xiàn)對操作體位置及移動軌跡的檢測。
圖6為本實用新型的新型紅外線觸摸裝置的結構示意圖，601為框架組件，其中包括紅外發(fā)射元件與紅外接受元件以及含有驅動電路、信號處理電路的電路板；602為計算裝置，可以采用一個或多個單片機或其它類型的可編程處理芯片?？梢砸罁?jù)實際需要將它安置在信號處理電路中，也可以將其單獨列出作為一個功能單元。603為主控裝置，可以使用并處理計算裝置輸出的信息。主控裝置與計算裝置之間通過RS232串行口、并行接口、USB接口、網絡接口或各種無線接口連接，可以依據(jù)需要選用。
由于采用交替式排布紅外元件的排布方式，每塊電路板都成為獨立的觸摸系統(tǒng)組件，而不需要其它類別的電路組件與之配合來形成觸摸系統(tǒng)。組成觸摸系統(tǒng)只需使用同一類型的電路板安裝在檢測區(qū)域的四周就可以實現(xiàn)，而要實現(xiàn)檢測區(qū)域的擴展，只需的相應地擴展同一類型電路板組件就可以實現(xiàn)。因此使用本方案不但可以減少電路板的種類，方便批量生產和日常維護，而且極好的完善了紅外觸摸技術的檢測區(qū)域擴展功能。
紅外發(fā)射元件和接收元件的有效作用范圍如圖4所示，紅外發(fā)射元件401在工作時以一定的發(fā)射角度403向外發(fā)射紅外光線，而紅外接收元件402工作時，同樣以某一角度404接收外界光線。因此，本實用新型紅外觸摸裝置利用這一特性，對紅外發(fā)射元件與接收元件的排布上突破現(xiàn)有技術的理念，采用交替排布的方式來排布紅外發(fā)射元件與接收元件。
圖5是本實用新型紅外發(fā)射元件和接收元件作用示意圖。安裝在框架501上的紅外發(fā)射元件502，其作用范圍為505，如圖中實線標示的范圍；紅外接收元件503的作用范圍為506，如圖中虛線標示的范圍。兩個作用范圍在使用區(qū)域內存在著交叉重疊，可以完全覆蓋整個檢測區(qū)域。當操作體在檢測區(qū)域停留或移動時，會部分地或完全地遮擋紅外發(fā)射元件發(fā)出的錐形光束，從而使相應的接收元件的輸出信號發(fā)生變化，再根據(jù)通過實驗確定的輸出信號變化量與位置對應關系表，可以準確地確定操作體在檢測區(qū)域內的位置。因此當操作體在檢測區(qū)域內停留或移動時，不會出現(xiàn)因操作體體積太小而無法識別的問題，即較好的解決了死角問題。
輸出信號變化量與位置對應關系表是依據(jù)實驗測試結果繪制的，它依據(jù)接收元件的輸出信號隨著操作體位置的變化而變化，將輸出信號變化量細分并量化后與操作體的實際位置關聯(lián)，將這兩個關聯(lián)的變化量繪成一個二維數(shù)據(jù)表供計算裝置有需要時調用。
由于采用的紅外元件為普通紅外元件，不需要高精度性能要求，也不需要在紅外元件前附加透鏡或其它設備，因而可以較好的簡化結構，節(jié)約成本。
以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，對于紅外元件的交替排布方式不限于上述一種，該紅外發(fā)射元件和紅外接收元件可以一對一間隔排布，也可以是兩個或三個或多個紅外發(fā)射元件與兩個或三個或多個紅外接收元件間隔排布。因此，本實用新型的保護范圍并不局限于此，任何基于本實用新型技術方案上的非實質性變更均屬于本實用新型保護范圍之內。
權利要求1.一種新型紅外線觸摸裝置，其特征在于，其包括具有驅動電路和信號處理電路的電路板、與電路板連接的紅外發(fā)射元件和紅外接收元件，在紅外線觸摸裝置的檢測區(qū)域四周的至少兩個相對邊分別間隔排列有紅外發(fā)射元件和紅外接收元件。
2.如權利要求1所述的新型紅外線觸摸裝置，其特征在于，該紅外發(fā)射元件和紅外接收元件一對一間隔排列。
3.如權利要求1所述的新型紅外線觸摸裝置，其特征在于，其進一步包括與電路板及主控裝置連接的計算裝置。
4.如權利要求1所述的新型紅外線觸摸裝置，其特征在于，該驅動電路包括發(fā)射驅動電路和接收驅動電路。
5.如權利要求1所述的新型紅外線觸摸裝置，其特征在于，該信號處理電路包括發(fā)射信號處理電路和接收信號處理電路。
6.如權利要求5所述的新型紅外線觸摸裝置，其特征在于，該發(fā)射信號處理電路包括高頻信號發(fā)生器。
7.如權利要求5所述的新型紅外線觸摸裝置，其特征在于，該接收信號處理電路包括具有運算放大器的信號處理器。
8.如權利要求1所述的新型紅外線觸摸裝置，其特征在于，兩個或多個紅外發(fā)射元件與兩個或多個紅外接收元件間隔排布。
專利摘要本實用新型公開了一種新型紅外線觸摸裝置，包括紅外發(fā)射元件、紅外接收元件、包含有驅動電路和信號處理電路的電路板、計算裝置以及主控裝置，在紅外線觸摸裝置的檢測區(qū)域四周的至少兩個相對邊分別間隔排列有紅外發(fā)射元件和紅外接收元件，該計算裝置與電路板連接，主控裝置通過計算裝置與電路板連接。本實用新型的新型紅外線觸摸裝置檢測精度高、結構簡單擴展容易。
文檔編號G06F3/041GK2857099SQ20052012131
公開日2007年1月10日 申請日期2005年12月29日 優(yōu)先權日2005年12月29日
發(fā)明者盧如西, 李軍明 申請人:廣東威創(chuàng)日新電子有限公司