專利名稱：紅外觸摸屏的抗強(qiáng)陽光干擾的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種觸摸屏技術(shù)，尤其是一種紅外觸摸屏的抗外界光線干擾的方法。 具體地說是一種應(yīng)用于有強(qiáng)陽光直射及周圍陽光散射環(huán)境下的紅外觸摸屏的抗強(qiáng)陽光干擾的方法。
背景技術(shù)：
目前，紅外觸摸屏已經(jīng)應(yīng)用于各種傳媒、游戲、多媒體教學(xué)、飛機(jī)、車輛工程操作控制等。由于紅外觸摸屏是以一定波長的紅外光為工作介質(zhì)，發(fā)射和接收一一對(duì)應(yīng)或一對(duì)多方式工作，在觸摸時(shí)遮擋了部分紅外光線后，X、Y縱橫向紅外接收管及其掃描電路能判別觸摸點(diǎn)的位置，起到觸摸屏的作用；一般紅外發(fā)射管的主波長為850nm到1040nm，紅外接收管的敏感范圍770 nm到1200nm (S=10%SMX);由于陽光中含有非常強(qiáng)的紅外光成分，波長范圍包括了紅外接收管的敏感波長，直接輻射強(qiáng)度(770 nm到1200nm波段約20 80W/m2)遠(yuǎn)超紅外發(fā)射管輻射到在紅外接收管位置的強(qiáng)度(特別是大尺寸觸摸屏)，所以有很多專利方法降低強(qiáng)陽光干擾的問題，但都不能完全解決全角度陽光直射的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有的紅外觸摸屏抗干擾方法不能完全解決全角度陽光直射的問題，發(fā)明一種能滿足強(qiáng)陽光直射及周圍陽光散射環(huán)境下能使紅外觸摸屏正常工作的紅外觸摸屏的抗強(qiáng)陽光干擾的方法。本發(fā)明的技術(shù)方案是
一種紅外觸摸屏的抗強(qiáng)陽光干擾的方法，其特征是它包括以下步驟
a、在紅外觸摸屏的左右兩側(cè)或左右兩側(cè)及上下兩側(cè)同時(shí)排列多顆紅外發(fā)射管和紅外接收管，兩者交錯(cuò)排列；
b、左右兩側(cè)或上下兩側(cè)的任何一側(cè)紅外發(fā)射管與對(duì)應(yīng)對(duì)面的紅外接收管作為一組觸摸屏工作電路，同側(cè)的紅外接收管與對(duì)應(yīng)對(duì)面的紅外發(fā)射管作為另一組觸摸屏工作電路分別工作檢測(cè)觸摸信號(hào)，判別觸摸點(diǎn)的位置，結(jié)合觸摸屏控制電路完成紅外觸摸屏的觸摸檢測(cè)功能；
C、根據(jù)正在工作的某一側(cè)某一組的紅外接收管檢測(cè)到的強(qiáng)陽光干擾信號(hào)強(qiáng)度判定受到陽光干擾的程度，在認(rèn)定陽光干擾影響觸摸屏正常工作即判別出紅外照射強(qiáng)度大于正常對(duì)面紅外發(fā)射管強(qiáng)度20%以上時(shí)，自動(dòng)切換到同方向另一組觸摸屏工作電路，受到干擾一側(cè)的紅外接收管停止工作，改由對(duì)面的紅外接收管工作，同時(shí)受到干擾一側(cè)的紅外發(fā)射管開始工作，原對(duì)面的紅外發(fā)射管停止工作；
d、在判定紅外觸摸屏所處某一側(cè)，如上側(cè)不可能受到來自下側(cè)及左右下側(cè)的陽光直射時(shí)，觸摸屏的上下側(cè)可只排布一組紅外發(fā)射和接收管，具體是下側(cè)邊布紅外發(fā)射管，上側(cè)邊布紅外接收管，此時(shí)觸摸屏只具備抗來自上方的陽光直射干擾能力；
e、敏感角度在±30°內(nèi)時(shí)，紅外接收管采用滿足敏感角度的封裝形式，以減少環(huán)境雜散光干擾；
f、紅外接收管在觸摸屏電路板上的排布在外圍一周，以增加紅外接收管到觸摸屏開口的距離，并且控制進(jìn)入紅外接收管光線開口的尺寸和位置，在保證對(duì)面紅外發(fā) 射管光線進(jìn)入紅外接收管的直線光通道尺寸的情況下，盡可能減小進(jìn)入紅外接收管環(huán)境散射光線的角度；
g、在觸摸屏開口處增加紅外光譜波段濾色片，減少或消除紅外發(fā)射管主峰波段外的環(huán)境散射光影響，提高觸摸屏抗環(huán)境散射光的能力；
h、對(duì)紅外觸摸屏的結(jié)構(gòu)邊框進(jìn)行涂覆或表面處理，以減小環(huán)境散射光的影響。對(duì)單點(diǎn)觸摸屏而言，封裝的敏感角度可以< ±10°。所述的紅外觸摸屏的結(jié)構(gòu)邊框所涂覆的材料不得對(duì)770 1200nm波段的紅外光有強(qiáng)烈的反射或散射能力的。所述的在紅外觸摸屏的左右兩側(cè)或左右兩側(cè)及上下兩側(cè)同時(shí)排列的紅外發(fā)射管和紅外接收管分兩列排列，兩列中的紅外發(fā)射管和紅外接收管交錯(cuò)排列，即第二列的紅外接收管應(yīng)位于第一列的相鄰的紅外發(fā)射管之間。所述在觸摸屏開口處設(shè)有紅外光譜波段鍍膜濾色片以減少或消除紅外發(fā)射管主波峰波段外的環(huán)境散射光影響，提高觸摸屏抗環(huán)境散射光的能力，鍍膜濾色片波段通過范圍為紅外發(fā)射管主波波長值±20nm。所述的紅外發(fā)射管掃描工作時(shí)的瞬間電流為額定電流的3 10倍，發(fā)光強(qiáng)度不小于300 1000mW/Sr，在照射到達(dá)紅外接收管位置的光強(qiáng)為B/D2=1. 2 4W/m2 ;所述的紅外接收管的敏感強(qiáng)度為O. 5 2W/m2。本發(fā)明的有益效果是
本發(fā)明具有方法簡(jiǎn)單、原材料來源廣、不需復(fù)雜電路檢測(cè)處理技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，適合各種尺寸尤其是大尺寸的完全暴露在強(qiáng)陽光環(huán)境下的野外作業(yè)、航空機(jī)載等操作控制的紅外觸摸屏產(chǎn)品。本發(fā)明利用陽光直射具有單方向性(不可能同時(shí)直射到觸摸屏的對(duì)面兩側(cè))原理， 采用相反方向的兩套紅外發(fā)射和接收光路，解決全角度陽光直射的問題；由于絕大多數(shù)情況下強(qiáng)陽光導(dǎo)致的散射光線強(qiáng)度遠(yuǎn)小于直射光的輻射強(qiáng)度，配合本發(fā)明的方法或市場(chǎng)上已經(jīng)采取的其他方法可以有效解決強(qiáng)陽光導(dǎo)致的散射光干擾問題。本發(fā)明具有原理簡(jiǎn)單，可以有效的在全角度接受強(qiáng)陽光的直射和直射陽光導(dǎo)致的環(huán)境光散射條件理正常工作而不會(huì)導(dǎo)致紅外觸摸屏的失效或誤操作。


圖I是本發(fā)明基本光路結(jié)構(gòu)。圖2是不同排列方式或電路排布結(jié)構(gòu)形式圖形。圖2a方式是紅外發(fā)射管和紅外接收管交叉排列；圖2b方式是紅外發(fā)射管和紅外接收管直線排列；圖2c方式是用兩層電路板分別排列紅外發(fā)射管和紅外接收管；
圖3是確定陽光不可能從某一方向上直射時(shí)的一種簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)方案，圖示是陽光不可能從下側(cè)進(jìn)入觸摸屏?xí)r的一種簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)方案。圖4是消除強(qiáng)陽光導(dǎo)致的散射光干擾影響的部分其他技術(shù)措施設(shè)計(jì)示意圖。
圖中1、紅外發(fā)射管；2、紅外接收管；3、觸摸屏電路板；4、波段紅外光濾色片； 5、觸摸屏結(jié)構(gòu)框架；
圖5是本發(fā)明的觸摸屏開口處紅外光譜波段濾色片安裝結(jié)構(gòu)示意圖5a為紅外光譜波段濾色片安裝結(jié)構(gòu)示意圖之一，圖5b為紅外光譜波段濾色片安裝結(jié)構(gòu)示意圖之二。
具體實(shí)施例方式
下面就結(jié)構(gòu)附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。如圖1-5所示。一種紅外觸摸屏的抗強(qiáng)陽光干擾的方法，它包括以下步驟
I、在紅外觸摸屏的電路板3的左右兩側(cè)或左右兩側(cè)及上下兩側(cè)同時(shí)都采用排布紅外發(fā)射管I和紅外接收管2，兩者交錯(cuò)排列；如圖I。從圖I中可以看出，左右或上下兩側(cè)各有紅外射管I和紅外接收管2。為了提高抗環(huán)境光干擾的能力及觸摸屏本身工作需要，每個(gè)發(fā)射管掃描工作時(shí)，紅外發(fā)射管的瞬間電流比額定電流放大3 10倍，發(fā)光強(qiáng)度B可以達(dá)到300 1000mW/Sr強(qiáng)度，在照射到一定距離D后(如500mm)到達(dá)紅外接收管位置的光強(qiáng)為B/D2=1. 2 4W/m2，即便如此，此光強(qiáng)相對(duì)陽光在770 nm到1200nm波段的總光強(qiáng)20 80W/m2要小很多倍，同時(shí)一般配對(duì)紅外接收管的敏感強(qiáng)度為O. 5 2W/m2。所以紅外接收管一旦受到陽光直射就會(huì)飽和，無法接收判別來自觸摸屏紅外發(fā)射管的紅外掃描信號(hào)，也就無法完成觸摸位置判斷能力。2、使紅外發(fā)射管I和紅外接收管2按圖2所示方式排列
圖2a方式比圖2b方式同樣的位置空間排布的紅外發(fā)射或接收管多，所以分辨率要高。 圖2c方式是用兩層電路板排列，相對(duì)觸摸屏的某一側(cè)一層電路板上布紅外發(fā)射管，另一層電路板上布紅外接收管；或相當(dāng)于將兩塊普通單側(cè)邊只有紅外發(fā)射管或紅外接收管的設(shè)計(jì)方法反向組合成本發(fā)明的單側(cè)既有紅外發(fā)射管又有紅外接收管的形式。3、在確定陽光只能從上側(cè)方向照射觸摸屏，而不可能從下側(cè)方向直射進(jìn)觸摸屏?xí)r，觸摸屏上側(cè)邊只布紅外接收管2，下側(cè)只邊布紅外發(fā)射管I即可；如圖3紅外觸摸屏的左右兩側(cè)都排布了紅外發(fā)射管I和紅外接收管2，而上下兩側(cè)分別排布紅外發(fā)射管I或紅外接收管2 ；
4、消除強(qiáng)陽光導(dǎo)致的散射光干擾影響可通過以下措施加以實(shí)現(xiàn)
(1)減少陽光直射導(dǎo)致的散射光形成，減少環(huán)境雜散光線進(jìn)入紅外接收管的敏感角度紅外光通道是消除陽光導(dǎo)致的散射光干擾影響的關(guān)鍵技術(shù)措施；
(2)紅外觸摸屏的結(jié)構(gòu)邊框涂覆材料不得對(duì)770 1200nm波段的紅外光有強(qiáng)烈的反射或散射能力，盡量采用低反射率和散射率材料涂覆(如黑色氨基無光油漆等)，也可通過表面處理(如鋁合金黑色氧化處理)的方法達(dá)到相同的效果，目的是減小環(huán)境散射光的形成。(3)采用一定角度范圍內(nèi)敏感的封裝形式，以減少環(huán)境雜散光干擾，該敏感角度一般控制在±30°內(nèi)(±30°表示上下或左右30度，沿紅外接收管的軸線對(duì)稱分布)。對(duì)單點(diǎn)觸摸屏可選擇更小的敏感角度，如≤ ±10°。這在設(shè)計(jì)中選擇合適封裝的紅外接收管時(shí)充分考慮。
(4)紅外接收管在觸摸屏電路板上的排布在外圍一周，以增加紅外接收管到觸摸屏開口的距離L，并且控制進(jìn)入紅外接收管光線開口的尺寸H和位置，在保證對(duì)面紅外發(fā)射管光線進(jìn)入紅外接收管的直線光通道情況下，減小可能進(jìn)入紅外接收管環(huán)境散射光線的角度，如圖4。(5)在觸摸屏開口增加紅外光譜波段濾色片，減少或消除紅外發(fā)射管主波峰波段外的環(huán)境散射光影響，提高觸摸屏抗環(huán)境散射光的能力。如觸摸屏紅外發(fā)射管主波波長為 940nm，設(shè)計(jì)鍍膜濾色片波段通過范圍為940±20nm，就可以消除770 920，960 1200 nm 波長紅外波段環(huán)境雜散光對(duì)紅外接收管的干擾。紅外光譜波段濾色片的安裝可有圖5a、b 兩種形式，如圖5。根據(jù) 申請(qǐng)人:所知，目前采用上述發(fā)明內(nèi)容中的紅外觸摸屏的左右兩側(cè)或左右兩側(cè)及上下兩側(cè)同時(shí)都采用多顆紅外發(fā)射管和紅外接收管，在上下、左右都配備兩組紅外發(fā)射和紅外接收管，受到陽光直射時(shí)自動(dòng)切換工作的方式解決強(qiáng)陽光直射干擾的技術(shù)尚未見報(bào)道。通過本發(fā)明的方法，可以在全角度接受強(qiáng)陽光的直射和直射陽光導(dǎo)致的環(huán)境光散射，而不會(huì)導(dǎo)致紅外觸摸屏的失效或誤操作。詳述如下
如圖I所示，本發(fā)明在紅外觸摸屏的左右兩側(cè)或左右兩側(cè)及上下兩側(cè)同時(shí)都采用紅外發(fā)射管和紅外接收管，兩者交錯(cuò)排列；以左右或上下一側(cè)的紅外發(fā)射管和對(duì)面紅外接收管作為一組，與同側(cè)的紅外接收管及對(duì)面的紅外發(fā)射管作為另一組電路，在觸摸屏總控制電路板的驅(qū)動(dòng)控制下可以分別進(jìn)行觸摸檢測(cè)工作，并檢測(cè)每一側(cè)紅外接收管感受的紅外光強(qiáng)度，在判別紅外照射強(qiáng)度遠(yuǎn)大于正常對(duì)面紅外發(fā)射管強(qiáng)度的時(shí)(比正常強(qiáng)度增加20%以上)，就自動(dòng)切換到對(duì)應(yīng)的另一組電路；即受到干擾一側(cè)的紅外接收管停止工作，改由對(duì)面的紅外接收管工作，同時(shí)受到干擾一側(cè)的紅外發(fā)射管開始工作，原對(duì)面的紅外發(fā)射管停止工作。紅外接收管光路開口高度H及紅外發(fā)射管工作電流設(shè)計(jì)計(jì)算
紅外接收管光路開口高度H應(yīng)與紅外接收管聚光透鏡的直徑或紅外接收管的厚度相當(dāng)，不宜太大，如圖4。紅外發(fā)射管工作電流應(yīng)保證在最遠(yuǎn)的紅外接收管位置紅外輻射強(qiáng)度大于紅外接收管的額定敏感強(qiáng)度，一般為I. 5到2倍
如OSRAM公司FSH3015FA紅外接收管的950nm額定敏感強(qiáng)度為lW/m2，SFH4045V紅外發(fā)射管瞬間電流為500mA時(shí)輻射強(qiáng)度為O. 40ff/Sr,距離D為O. 5m時(shí)紅外輻射強(qiáng)度為
O.4/0. 52=1. 6 W/m2，在O. 5m的距離上可以作為FSH3015FA紅外接收管的配對(duì)管；
紅外接收管和紅外發(fā)射管之排列間距的確定
根據(jù)觸摸屏觸摸分辨率的要求以及觸摸屏檢測(cè)細(xì)分電路的參數(shù)，確定每側(cè)邊紅外接收管或紅外發(fā)射管排列間距，如分辨率要求2. 5X2. 5mm。觸摸屏檢測(cè)細(xì)分電路的參數(shù)為4(細(xì)分4倍)，則排列間距最大為2. 5mmX4,即IOmm,如果設(shè)計(jì)排布間距為6mm,貝U分辨率約為 6mm/4=l. 5 mm。濾色片的設(shè)計(jì)選擇
如觸摸屏紅外發(fā)射管主波波長為940nm，設(shè)計(jì)鍍膜濾色片波段通過范圍為940±20nm ； 或選擇940nm附近透過率較高，而920nm以下、960nm以上透過率較低的吸收型濾色片。本發(fā)明未詳述部分可參照已經(jīng)公開的其他紅外觸摸屏設(shè)計(jì)技術(shù)設(shè)計(jì)解決。
權(quán)利要求
1.一種紅外觸摸屏的抗強(qiáng)陽光干擾的方法，其特征是它包括以下步驟 a、在紅外觸摸屏的左右兩側(cè)或左右兩側(cè)及上下兩側(cè)同時(shí)排列多顆紅外發(fā)射管和紅外接收管，兩者交錯(cuò)排列； b、左右兩側(cè)或上下兩側(cè)的任何一側(cè)紅外發(fā)射管與對(duì)應(yīng)對(duì)面的紅外接收管作為一組觸摸屏工作電路，同側(cè)的紅外接收管與對(duì)應(yīng)對(duì)面的紅外發(fā)射管作為另一組觸摸屏工作電路分別工作檢測(cè)觸摸信號(hào)，判別觸摸點(diǎn)的位置，結(jié)合觸摸屏控制電路完成紅外觸摸屏的觸摸檢測(cè)功能； C、根據(jù)正在工作的某一側(cè)某一組的紅外接收管檢測(cè)到的強(qiáng)陽光干擾信號(hào)強(qiáng)度判定受到陽光干擾的程度，在認(rèn)定陽光干擾影響觸摸屏正常工作即判別出紅外照射強(qiáng)度大于正常對(duì)面紅外發(fā)射管強(qiáng)度20%以上時(shí)，自動(dòng)切換到同方向另一組觸摸屏工作電路，受到干擾一側(cè)的紅外接收管停止工作，改由對(duì)面的紅外接收管工作，同時(shí)受到干擾一側(cè)的紅外發(fā)射管開始工作，原對(duì)面的紅外發(fā)射管停止工作； d、在判定紅外觸摸屏所處某一側(cè)，如上側(cè)不可能受到來自下側(cè)及左右下側(cè)的陽光直射時(shí)，觸摸屏的上下側(cè)可只排布一組紅外發(fā)射和接收管，具體是下側(cè)邊布紅外發(fā)射管，上側(cè)邊布紅外接收管，此時(shí)觸摸屏只具備抗來自上方的陽光直射干擾能力； e、敏感角度在±30°內(nèi)時(shí)，紅外接收管采用滿足敏感角度的封裝形式，以減少環(huán)境雜散光干擾； f、紅外接收管在觸摸屏電路板上的排布在外圍一周，以增加紅外接收管到觸摸屏開口的距離，并且控制進(jìn)入紅外接收管光線開口的尺寸和位置，在保證對(duì)面紅外發(fā)射管光線進(jìn)入紅外接收管的直線光通道尺寸的情況下，盡可能減小進(jìn)入紅外接收管環(huán)境散射光線的角度； g、在觸摸屏開口處增加紅外光譜波段濾色片，減少或消除紅外發(fā)射管主峰波段外的環(huán)境散射光影響，提高觸摸屏抗環(huán)境散射光的能力； h、對(duì)紅外觸摸屏的結(jié)構(gòu)邊框進(jìn)行涂覆或表面處理，以減小環(huán)境散射光的影響。
2.根據(jù)利用權(quán)利要求I所述的方法，其特征是對(duì)單點(diǎn)觸摸屏而言，封裝的敏感角度(±10°。
3.根據(jù)利用權(quán)利要求I所述的方法，其特征是所述的紅外觸摸屏的結(jié)構(gòu)邊框所涂覆的材料不得對(duì)770 1200nm波段的紅外光有強(qiáng)烈的反射或散射能力的。
4.根據(jù)利用權(quán)利要求I所述的方法，其特征是所述的在紅外觸摸屏的左右兩側(cè)或左右兩側(cè)及上下兩側(cè)同時(shí)排列的紅外發(fā)射管和紅外接收管分兩列排列，兩列中的紅外發(fā)射管和紅外接收管交錯(cuò)排列，即第二列的紅外接收管應(yīng)位于第一列的相鄰的紅外發(fā)射管之間。
5.根據(jù)利用權(quán)利要求I所述的方法，其特征是所述在觸摸屏開口處設(shè)有紅外光譜波段鍍膜濾色片以減少或消除紅外發(fā)射管主波峰波段外的環(huán)境散射光影響，提高觸摸屏抗環(huán)境散射光的能力，鍍膜濾色片波段通過范圍為紅外發(fā)射管主波波長值±20nm。
6.根據(jù)利用權(quán)利要求I所述的方法，其特征是所述的紅外發(fā)射管掃描工作時(shí)的瞬間電流為額定電流的3 10倍，發(fā)光強(qiáng)度不小于300 1000mW/Sr，在照射到達(dá)紅外接收管位置的光強(qiáng)為B/D2=1. 2 4W/m2 ;所述的紅外接收管的敏感強(qiáng)度為O. 5 2W/m2。
全文摘要
一種紅外觸摸屏的抗強(qiáng)陽光干擾的方法，其特征是通過在紅外觸摸屏的左右兩側(cè)或左右兩側(cè)及上下兩側(cè)同時(shí)都排布紅外發(fā)射管和紅外接收管,兩者交叉排列；左右或上下一側(cè)的紅外發(fā)射管和對(duì)面紅外接收管作為一組,同側(cè)的紅外接收管及對(duì)面的紅外發(fā)射管作為另一組電路；根據(jù)正在工作的某一側(cè)的紅外接收管檢測(cè)到的強(qiáng)陽光干擾信號(hào)強(qiáng)度判定受到陽光干擾的程度，在認(rèn)定陽光干擾影響觸摸屏正常工作時(shí)，自動(dòng)切換到另一組觸摸屏工作電路以避開陽光的直射。本發(fā)明具有原理簡(jiǎn)單，不需復(fù)雜電路檢測(cè)處理技術(shù)，可以有效的在全角度接受強(qiáng)陽光的直射和直射陽光導(dǎo)致的環(huán)境光散射，而不會(huì)導(dǎo)致紅外觸摸屏的失效或誤操作。
文檔編號(hào)G06F3/042GK102622139SQ20121005643
公開日2012年8月1日 申請(qǐng)日期2012年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月6日
發(fā)明者余雷, 吳金華, 張小蕓, 曹允, 樊衛(wèi)華, 洪乙又, 王緒豐, 鐵斌, 陳建軍 申請(qǐng)人:中國電子科技集團(tuán)公司第五十五研究所