提高红外触摸系统分辨率的设备和方法技术方案

公开了使用多个红外（“ＩＲ”）发射器和接收器的一种触摸系统，以及利用轴内和偏轴检测以更高的分辨率确定红外发射器和接收器之间位置的一种方法。跟轴内和偏轴检测一起，本发明专利技术的触摸系统和方法对发射器和接收器进行粗略和精确的扫描，以提高触摸位置的分辨率。确定触摸位置的方法需要选择和激活利用ｘ和ｙ坐标的三角相关性确定的特定的偏轴红外发射器和接收器对。利用本发明专利技术的系统和方法能够提高触摸位置的分辨率，而不需要增加红外发射器和接收器的数量，也不需要更高速度的处理能力。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
总的来说，本专利技术涉及红外(“IR”)触摸系统或者触摸屏。具体而言，本专利技术的目的是提供一种系统和方法，用于提高红外触摸系统的分辨率。这种系统和方法利用轴内和偏轴红外发射器-接收器检测，以更高的分辨率确定屏幕上的触摸位置。在本专利技术的方法的一个实施方案中，触摸位置是通过多个步骤确定的，首先确定粗略的触摸位置，然后在粗略的位置区内确定触摸的精确位置。利用本专利技术的系统和方法能够提高触摸位置分辨率而不需要增加红外发射器和接收器的密度，也不需要提高处理器速度。
技术介绍
在日常活动中触摸系统出现得越来越频繁。除了银行、大厅指南、博物馆和娱乐间以及汽车定位系统显示器上使用的触摸系统以外，小型化触摸系统已经成为袖珍日记和管理器的技术媒介选择。尽管红外触摸系统能够被用于这些应用，但是为了在这些和其它新兴市场中获得成功，包括红外触摸系统的触摸系统中触摸位置的确定必须迅速、准确和精确。对于袖珍日记而言更是如此，它采用相对较小的笔尖或者指点器作为用户确定所需操作或者系统选择的手段。一般而言，触摸位置是通过使用红外发射器，通常是发光二极管(“LED”)，和红外接收器，通常是光电管，来确定的。在附图说明图1中给出现有技术中触摸屏的一个实例。一组n个红外发射器20(1)～20(n)和另一组m个红外发射器40(1)～40(m)，例如发光二极管，沿着触摸屏11的两个相邻边缘排列。一组n个红外接收器30(1)～30(n)和另一组m个红外接收器50(1)～50(m)沿着触摸屏11的相对边缘排列，从而使每个接收器30(i)和50(i)分别跟相对的发射器20(i)和40(i)对准。发射器20(i)和40(i)跟接收器30(i)和50(i)是对应的发射器和接收器，其中对于n个发射器和接收器，i＝1，2，...，n-1，n，对于m个发射器和接收器，i＝1，2，...，m-1，m。在传统的现有技术触摸系统中，沿着屏幕四周排列的发射器的数量等于相对边缘上排列的接收器的数量，因为每个发射器都跟一个接收器对准。如图1所示，典型的触摸系统11构成x坐标发射器-接收器对，例如x坐标对20(1)和30(1)，以及y坐标发射器-接收器对，例如y坐标对40(3)和50(3)构成的一个笛卡尔坐标网格。因此，检测模式是x和y坐标正交网格。触摸位置是通过扫描x坐标对和y坐标对，找出发射器-接收器对的红外光是否被阻挡来确定的。在扫描过程中需要打开每一对接收器30(i)和50(i)，并且打开或者短时间打开相对面的发射器20(i)和40(i)，检测对准的接收器30(i)或者50(i)是否收到发射器20(i)和40(i)发射的红外信号，然后关闭每个接收器30(i)和50(i)。针对每一发射器-接收器对打开接收器、对准的发射器短时间发射、关闭接收器，直到所有发射器-接收器对都完成扫描。传统触摸系统的触摸定位准确度和精度取决于屏幕11四周排列的发射器和接收器的密度。如图1所示，这种正交检测模式的一个问题是如果触摸直径95小于相邻发射器和相邻接收器之间间隔，就可能检测不到这一触摸，因为没有光束通过这一区域。此外，确定触摸位置所需要的时间取决于打开发射器和接收器，检测接收器是否收到发射的红外信号的处理器的速度。显然，除非提高系统的处理能力，否则在触摸系统中采用更多的发射器-接收器对，确定触摸位置所需要的时间会随着扫描发射器-接收器对的周期增大而延长。因为红外发射器和接收器，也就是系统的光电子部分，占据了红外触摸系统总成本的很大一部分，因此增加光电子器件数量会显著地增加系统总成本。同样，因为处理器是红外触摸系统总成本的另外一个重要部分，因此为了保持触摸定位的最大时间不变而提高处理速度会导致系统成本大幅度上升。除了上述传统的轴内触摸系统以外，Alpine电子有限公司的第TOKKAI HEI 110232024号日本专利申请“一种光学位置检测装置”描述了如何在相对发光二极管发射的光的范围内检测两个或者多个相邻光电管。Alpine系统的目的是克服现有技术对发光二极管和光电管的数量、位置的限制，提高位置检测精度。尽管它是利用偏轴光电管检测发光二极管的输出，但是Alpine系统并没有一种方法用来有效地扫描发光二极管-光电管对。对这个装置工作过程的描述似乎确实暗示着顺序循环扫描所有发光二极管，对于打开的每个发光二极管检测多个光电管。这样一个装置需要很强的计算机处理能力来对付沿着触摸屏的四周循环通过每一个发光二极管，每一个发光二极管对应的多个光电管提供的多得多的信息。因此，需要一种红外触摸系统，它能够提高分辨率，以便准确又精确地确定触摸位置，但是它不需要明显多得多的红外发射器和接收器，不需要明显地提高计算机处理能力来控制发射器和接收器，处理扫描操作中获得的数据。目前没有这样的系统或者方法，但是如果有的话，它会大大地提高红外触摸屏系统的能力和使用度。专利技术简述考虑到现有技术的缺点，本专利技术的目的是提供一种提高了分辨率的红外触摸系统和方法，它能够准确而精确地确定触摸位置，而不需要增加触摸屏红外发射器或者红外接收器的数量。本专利技术的另一个目的是提高触摸位置分辨率不需要提高处理速度就能保持系统分辨率和操作速度。为了这一目的和其它目的，本专利技术提供一种红外触摸系统，它提高了确定触摸屏上触摸位置的分辨率，这种红外触摸系统包括沿着触摸屏第一个边缘排列的第一组多个红外发射器，第一组中每一个红外发射器在受控状态下发射一束锥形红外光；沿着触摸屏上跟第一组多个发射器相对的第二个边缘排列的第一组多个红外接收器，从而使第一组多个红外接收器中的每一个接收器都跟第一组多个发射器中的一个红外发射器对准，跟其它发射器不对准；沿着触摸屏第三个边缘排列的第二组多个红外发射器，第三个边缘跟第一个和第二个边缘大致垂直，第二组多个红外发射器中的每一个红外发射器在受控状态下发射一束锥形红外光；在触摸屏上第二组多个发射器相对的第四个边缘上排列的第二组多个红外接收器，第二组多个红外接收器中的每一个接收器都跟第二组多个发射器中的一个红外发射器对准，跟第二组多个发射器中的其它发射器不对准；控制第一组和第二组多个红外发射器打开，以及第一组和第二组多个红外接收器打开，利用轴内和偏轴红外发射器和接收器的测量结果计算触摸屏触摸位置的一个处理器。本专利技术的再一个目的是提供具有触摸屏的一种红外触摸系统，这种红外触摸系统包括第一组多个红外发射器，沿着触摸屏的第一个边缘排列，第一组红外发射器的每一个红外发射器受到控制发射红外光；第一组多个红外接收器沿着触摸屏上跟第一组多个发射器相对的第二个边缘排列，第一组多个红外接收器的每一个接收器跟第一组多个发射器中的一个红外发射器对准，跟第一组多个发射器中的其它发射器不对准，第一组多个红外发射器中每一个发射器发射的红外光能够被第一组多个红外接收器中至少两个红外接收器收到；第二组多个红外发射器排列在触摸屏的第三个边缘上，第二组多个红外发射器中的每一个红外发射器都被控制发射红外光；第二组多个红外接收器沿着触摸屏上跟第二组多个发射器相对的第四个边缘排列，第二组多个红外接收器中的每一个接收器都跟第二组多个发射器中的一个红外发射器对准，跟第二组多个发射器中的其余发射器不对准，第二组多个红外发射器中的每一个发射器发射的红外光能够被第二组本文档来自技高网...

【技术保护点】
提高了触摸屏触摸位置定位分辨率的一种红外触摸系统，这种红外触摸系统包括： 触摸屏第一个边缘上排列的第一组多个红外发射器，这些多个红外发射器的每一个红外发射器都受到控制，发射一个锥形的红外光束； 触摸屏上跟第一组多个发射器直接相对的第二个边缘上排列的第一组多个红外接收器，这第一组多个红外接收器中的每一个接收器都跟第一组多个发射器中的一个红外发射器对准，跟第一组多个发射器中的其它发射器不对准； 触摸屏第三个边缘上排列的第二组多个红外发射器，这第三个边缘近似垂直于触摸屏的第一个和第二个边缘，这第二组多个红外发射器中的每一个红外发射器都受到控制，发射一束锥形红外光； 触摸屏上跟第二组多个发射器相对的第四个边缘上排列的第二组多个红外接收器，其中第二组多个红外接收器中的每一个接收器都跟第二组多个发射器中的一个红外发射器对准，跟第二组多个发射器中的其余发射器不对准； 用来打开第一组和第二组多个红外发射器，打开第一组和第二组多个红外接收器，通过打开轴内和偏轴红外发射器和接收器，计算触摸屏上触摸位置的一个处理器。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：TE马斯特斯，RW克内特施，HA小格里斯，J迪肯，
申请(专利权)人：伊罗接触系统公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]