專利名稱：激光測距識別觸摸屏觸摸點的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種觸摸屏檢測識別觸摸點的方法，尤其涉及一種激光測距識別觸摸 屏觸摸點的方法。
背景技術(shù)：
在紅外觸摸系統(tǒng)中，其工作方式是通過由沿著觸摸區(qū)域四周安裝在X、 Y方向排 布均勻的紅外發(fā)射管和紅外接收管，這些紅外發(fā)射管和紅外接收管根據(jù)一一對應的方 式組成發(fā)射接收對，沿著顯示表面的邊緣構(gòu)成一個互相垂直的發(fā)射接收陣列，控制和 驅(qū)動電路在MCU執(zhí)行代碼的控制下驅(qū)動紅外發(fā)射管和紅外接收管，對應掃描形成X方 向和Y方向橫豎交叉的紅外線光網(wǎng)矩陣。當有物體觸摸物體進入紅外光網(wǎng)阻擋住某處 的紅外線發(fā)射接收時，此點的橫豎兩個方向的接收紅外管接收到的紅外線的強弱就會 發(fā)生變化，設(shè)備通過了解紅外線的接收情況的變化就能知道何處進行了觸摸。采用上 述紅外觸摸系統(tǒng)主要存在以下不足1、紅外觸摸屏的物理分辨率由框架中能容納的紅 外管數(shù)目決定，因此分辨率較低；2、紅外觸摸屏在對應掃描形成X方向和Y方向橫豎 交叉的紅外線光網(wǎng)矩陣時采用一一對應，按時間順序掃描方式，隨著屏體尺寸的增加， 掃描時間將同時增加，紅外觸摸屏響應時間慢；3、紅外觸摸屏隨著屏體尺寸的加大， 紅外發(fā)射管和紅外接收管的個數(shù)也會成倍的增加，例如85英寸的紅外觸摸屏有500 對左右的紅外發(fā)射管和紅外接收管，如果某一支或幾支管子出現(xiàn)異常，都會影響整個 觸摸屏的性能，因此目前通用的紅外觸摸屏系統(tǒng)穩(wěn)定性不高、系統(tǒng)調(diào)試復雜、硬件成 本高。
為了解決現(xiàn)有紅外觸摸系統(tǒng)存在的上述問題，中國專利申請?zhí)枮?"200510036124. 6"提出了一種"激光掃描測距式觸摸屏"，在該激光掃描測距式觸摸 屏中，利用激光掃描裝置產(chǎn)生一束激光，在控制系統(tǒng)的控制下，掃描用戶可能觸摸的 區(qū)間，當用戶沒有觸摸時，激光掃描光束只在周邊產(chǎn)生反射或散射，掃描觸摸區(qū)間所 獲得的距離數(shù)據(jù)是激光掃描裝置到觸摸區(qū)間邊界再返回到測距裝置的距離；當用戶發(fā) 生觸摸時，激光掃描光束由觸摸物反射或散射的激光，被測距裝置接收，此時測距裝 置的距離數(shù)據(jù)是小于該掃描光束到邊界再返回到測距裝置的距離數(shù)據(jù)的，因此通過控 制系統(tǒng)比較距離信息的變化情況，可以判斷出是否有觸摸發(fā)生，以及發(fā)生觸摸時的坐 標信息。但該激光掃描測距式觸摸屏也存在如下問題1、觸摸坐標是通過激光掃描裝 置的角度A和距離L，應用三角函數(shù)計算得到的(見該專利具體實施方式
)，因現(xiàn)有技 術(shù)對角度A控制(如紅外條碼掃描)裝置的精度約為0.5度，因此在遠離發(fā)射接收輸 入裝置的觸摸區(qū)域內(nèi)，觸摸屏的物理分辨率較低(如對42英寸16: 9的觸摸屏，對角處觸摸區(qū)域的物理分辨率大于9rmn)，并且物理分辨率較低將隨著屏體尺寸的增加而降 低；2、對角度A控制(如紅外條碼掃描)裝置就目前技術(shù)通常為機械機構(gòu)；3、掃描 時按時間順序通過角度掃描方式，檢測各角度上的距離情況實現(xiàn)觸摸檢測，因此觸摸 響應時間較慢。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有紅外觸摸屏在識別多個觸摸點時存在的上述問題，提 供一種激光測距識別觸摸屏觸摸點的方法，本發(fā)明克服了現(xiàn)有紅外觸摸屏紅外發(fā)光管 和紅外接收管多、系統(tǒng)穩(wěn)定性不高、系統(tǒng)調(diào)試復雜、硬件成本高等技術(shù)問題，激光發(fā) 射裝置和激光接收輸入裝置之間沒有硬性的機械限制，應用環(huán)境、安裝環(huán)境靈活，更 能適用于有大尺寸觸摸要求的觸摸系統(tǒng)中。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下
一種激光測距識別觸摸屏觸摸點的方法，其特征在于在觸摸區(qū)域上設(shè)置至少三 個接收輸入裝置后，按如下步驟操作a、發(fā)射裝置觸摸通過定位校準確定的至少三個 坐標點；b、接收輸入裝置將發(fā)射裝置發(fā)出的光信號轉(zhuǎn)化為電信號；C、放大單元對接 收輸入裝置輸入的電信號的幅值放大后輸入信號混頻單元；d、信號混頻單元將輸入信 號同與接收輸入裝置配合的信號發(fā)生器產(chǎn)生的信號源混頻為電信號后輸入鑒相單元； e、鑒相單元將輸入電信號同頻率相等的基礎(chǔ)信號源鑒相和比較處理，輸出相位信息后 轉(zhuǎn)化為脈沖信號或電壓信號；f、將脈沖信號或電壓信號輸入MCU計算得到發(fā)射裝置與 該接收輸入裝置的發(fā)射距離；g、重復上述步驟，得出發(fā)射裝置到每個接收輸入裝置的 發(fā)射距離；h、計算得到各個接收輸入裝置坐標，存儲完成定位后轉(zhuǎn)入正常觸摸狀態(tài)； i、當發(fā)射裝置在觸摸區(qū)域識別到有觸摸確認要求時，重復步驟b—f; j、通過各個接 收輸入裝置得出發(fā)射裝置到觸摸點再到各個接收輸入裝置的空間距離，計算出觸摸點 的坐標后，將得出的該觸摸點坐標傳輸?shù)接嬎銠C系統(tǒng)中完成觸摸點識別。
所述a步驟中，發(fā)射裝置觸摸通過運行定位校準程序確定的至少三個坐標點。 所述b步驟中，接收輸入裝置將發(fā)射裝置發(fā)出的帶有距離信息的，調(diào)制頻率大于或 等于15MHz的光信號轉(zhuǎn)化為電信號。
所述c步驟中，放大單元將接收輸入裝置輸入的電信號的幅值放大到1-4V。 所述d步驟中，信號混頻單元將輸入信號同與接收輸入裝置配合的信號發(fā)生器產(chǎn)生 的信號源混頻，發(fā)射裝置的電信號頻率與接收輸入裝置配合的信號發(fā)生器產(chǎn)生的頻率 差后，輸出帶有輸入信號初始相位角的頻率小于或等于10KHz的電信號。
所述e步驟中，發(fā)射裝置配合的信號發(fā)生器產(chǎn)生的工作頻率減去與接收輸入裝置配 合的信號發(fā)生器產(chǎn)生的工作頻率得到基礎(chǔ)信號源，數(shù)字或模擬鑒相單元將信號混頻單 元的輸入信號同基礎(chǔ)信號源鑒相和比較處理，輸出相位信息后轉(zhuǎn)化為脈沖信號或電壓 信號。
所述f步驟中，將d步驟中的電信號輸入信號處理單元MCU，通過固件距離計算?？?距離-0,T襯低/f高(c:光在空氣中的速度；N:輸出的相位轉(zhuǎn)化為脈沖信號后MCU
在周期為T的方波信號時的插值個數(shù)；T: MCU設(shè)定的方波信號周期值；f低發(fā)射單元
正弦信號發(fā)生器工作頻率與接收單元正弦信號發(fā)生器工作頻率差；f高發(fā)射單元正弦
信號發(fā)生器工作頻率)，得出發(fā)射裝置到該接收輸入裝置的紅外線經(jīng)過的空間距離，根
據(jù)已知的到各個接收輸入裝置的空間距離計算出需要觸摸位置的坐標值。 所述h步驟中，MCU根據(jù)數(shù)學方程組V廣[(xl-xb)2 + (y卜yb)2 ]'/廣Sabl=0'/廣[(xl-xb)2 + (yl-yb)2 ]'/「Scbl=0 '/r [ (x2-xb)2 + (y2-yb)2 ] '/廣Sab2=0 '/廠[(x2-xb)2 + (y2-yb)2 ]/廣Scb2=0 '/2- [ (x3-xb)2 + (y3-yb)2 ] '/rSab3:0 '/廠[(x3-xb)2 + (y3-yb)2 ] '/2-Scb3=0
Sal-Sbl二Sabl
Scl-Sbl:Scbl
Sa2-Sb2=Sab2
Sc2-Sb2=Scb2
Sa3-Sb3二Sab3
Sc3-Sb3二Scb3
其中，Pl (xl， yl)， P2 (x2， y2)、 P3 (x3， y3)分別為定位校準程序在觸摸 區(qū)域內(nèi)的已確定的坐標點坐標；A (xa， ya)， B (xb， yb)， C (xc， yc)分別為接 收輸入裝置坐標點；Sal、 Sbl、 Scl分別為發(fā)射裝置到Pl點再到接收輸入裝置a、 接收輸入裝置b、接收輸入裝置c的紅外線經(jīng)過的空間距離；Sa2、 Sb2、 Sc2分別 為發(fā)射裝置到P2點再到接收輸入裝置a、接收輸入裝置b、接收輸入裝置c的紅外 線經(jīng)過的空間距離；Sa3、 Sb3、 Sc3分別為發(fā)射裝置到P3點再到接收輸入裝置a、 接收輸入裝置b、接收輸入裝置c的紅外線經(jīng)過的空間距離；
通過上述數(shù)學方程組計算出接收輸入裝置a (xa， ya)、接收輸入裝置b (xb， yb)、接收輸入裝置c (xc， yc)坐標，并將坐標值存儲，完成定位校準并退出定 位校準程序，轉(zhuǎn)入正常觸摸環(huán)境。
所述j步驟中，MCU根據(jù)數(shù)學方程組<formula>formula see original document page 6</formula>其中，坐標點(x， y)為觸摸點坐標；A (xa， ya)， B (xb， yb)， C (xc， yc) 分別為接收輸入裝置坐標點；Sa、 Sb、 Sc分別為發(fā)射裝置到觸摸點再到接收輸入 裝置a、接收輸入裝置b、接收輸入裝置c的紅外線經(jīng)過的空間距離；
通過上述數(shù)學方程組計算出觸摸點坐標(x， y)，將得出的該觸摸點坐標傳輸 到計算機系統(tǒng)中。
所述觸摸區(qū)域上的接收輸入裝置在0.5相對輻射強度時角位移大于或等于土 45度。
所述接收輸入裝置包括雪崩光電二極管ADP、光電轉(zhuǎn)換器件和紅外線廣角單元。
所述發(fā)射裝置為紅外線光筆。
采用本發(fā)明的有益效果在于-.
一、 本發(fā)明繼承了紅外觸摸屏不受電流、電壓和靜電干擾，使用壽命長、穩(wěn)定 無漂移、防油污、防刮、防水、抗干擾及高抗爆性和安裝好紅外觸摸屏后無需日常 繁瑣的維護工作，為系統(tǒng)集成商節(jié)省了大量的售后服務的人力和費用等優(yōu)點。
二、 本發(fā)明通過激光測距識別觸摸屏上的觸摸點，克服了現(xiàn)有紅外觸摸屏紅外 發(fā)光管、紅外接收管太多、系統(tǒng)穩(wěn)定性不高、系統(tǒng)調(diào)試復雜、硬件成本高等技術(shù)問 題。 三、 本發(fā)明激光發(fā)射裝置、激光接收輸入裝置之間沒有硬性的機械限制，應用 環(huán)境、安裝環(huán)境極其靈活；如只需重新放置三個接收輸入裝置位置，重新運行定位 校準程序及可用于不同尺寸的觸摸環(huán)境。
四、 本發(fā)明激光發(fā)射裝置物理上可同三個接收輸入裝置分離，觸摸方式采用激 光觸摸檢測識別，應用方式更能適用于有大尺寸觸摸要求的觸摸系統(tǒng)中，如大于 52英寸16: 9，特別適用于各種有超大尺寸觸摸要求的觸摸系統(tǒng)中，如大于70英 寸16: 9或各種投影，且安裝環(huán)境靈活。
五、 本發(fā)明與專利申請?zhí)?200510036124.6"名稱為"一種激光掃描測距式觸 摸屏"的專利技術(shù)相比，本發(fā)明在觸摸區(qū)域內(nèi)，觸摸屏的物理分辨率可設(shè)計為3ram， 克服了該專利技術(shù)中觸摸屏的物理分辨率較低(如對42英寸16: 9的觸摸屏，對 角處觸摸區(qū)域的物理分辨率大于9ram)，并且克服了物理分辨率較低將隨著屏體尺 寸的增加而降低的這一技術(shù)問題。
六、 本發(fā)明與專利申請?zhí)?200510036124.6"名稱為"一種激光掃描測距式觸 摸屏"的專利技術(shù)相比，采用本方案設(shè)計的產(chǎn)品在工作過程中無機械運動機構(gòu)，故 障率低。
七、 本發(fā)明與專利申請?zhí)?200510036124.6"名稱為"一種激光掃描測距式觸 摸屏"的專利技術(shù)相比，由于該專利技術(shù)中按時間順序通過角度掃描方式，檢測各 角度上的距離情況實現(xiàn)觸摸檢測，而掃描方式采用機械運動機構(gòu)，觸摸響應時間較 慢，采用本發(fā)明實現(xiàn)的產(chǎn)品，三個接收單元同時監(jiān)測全部觸摸區(qū)域，無掃描時間開 銷，觸摸響應時間大幅提升。
八、 本發(fā)明除能實現(xiàn)單點觸摸功能外，也能方便地實現(xiàn)多點觸摸的目的。以本 發(fā)明實現(xiàn)的觸摸產(chǎn)品安裝極其方便，適用性非常廣闊，特別是各種投影、演講系統(tǒng)， 對大尺寸觸摸系統(tǒng)的適用性非常高的優(yōu)點。


圖l為本發(fā)明工作原理示意框圖 圖2為本發(fā)明電路邏輯框圖 圖3為本發(fā)明觸摸檢測校驗流程結(jié)構(gòu)示意圖 圖4為本發(fā)明觸摸檢測流程結(jié)構(gòu)示意圖
圖中標記為1、發(fā)射裝置，2、接收輸入裝置a ， 3、接收輸入裝置b， 4、接收輸 入裝置c。
具體實施例方式
一種激光測距識別觸摸屏觸摸點的方法，本方法采用相位式光電測距的工作原 理，在觸摸區(qū)域上設(shè)置至少三個接收輸入裝置后，按如下步驟操作a、發(fā)射裝置1 觸摸通過定位校準確定的至少三個坐標點；b、接收輸入裝置將發(fā)射裝置1發(fā)出的光信 號轉(zhuǎn)化為電信號；c、放大單元將接收輸入裝置輸入的電信號的幅值放大到1-4V; d、 信號混頻單元將放大后的輸入信號同與接收輸入裝置配合的信號發(fā)生器產(chǎn)生的、頻率
為(發(fā)射裝置的電信號頻率-接收輸入裝置對應的信號發(fā)生器產(chǎn)生的頻率《10KHz)的 正弦波混頻為頻率《10KHz電信號后輸入數(shù)字或模擬鑒相單元；e、數(shù)字或模擬鑒相單 元將輸入的頻率電信號同頻率相等的基礎(chǔ)信號源(基礎(chǔ)信號源頻率為發(fā)射單元正弦信 號發(fā)生器工作頻率與接收單元正弦信號發(fā)生器工作頻率差的正弦波)鑒相和比較處理， 輸出相位信息后轉(zhuǎn)化為脈沖信號或電壓信號；f、將脈沖信號或電壓信號輸入MCU計算 得到發(fā)射裝置與該接收輸入裝置的發(fā)射距離；g、重復上述步驟，得出發(fā)射裝置到每個 接收輸入裝置的發(fā)射距離；h、計算得到各個接收輸入裝置坐標，存儲完成定位后轉(zhuǎn)入 正常觸摸狀態(tài)；i、當發(fā)射裝置1在觸摸區(qū)域識別到有觸摸確認要求時，重復步驟b— f; j、通過各個接收輸入裝置得出發(fā)射裝置到觸摸點再到各個接收輸入裝置的空間距 離，計算出觸摸點的坐標后，將得出的該觸摸點坐標傳輸?shù)接嬎銠C系統(tǒng)中完成觸摸點 的識別。
所述a步驟中，發(fā)射裝置l觸摸通過運行定位校準程序確定的至少三個坐標點。 所述b步驟中，接收輸入裝置將發(fā)射裝置l發(fā)出的帶有距離信息的，調(diào)制頻率大于 或等于15MHz的光信號轉(zhuǎn)化為電信號。
所述c步驟中，放大單元將接收輸入裝置輸入的電信號的幅值放大到1-4V。 所述d步驟中，信號混頻單元將輸入信號同與接收輸入裝置配合的信號發(fā)生器產(chǎn)生 的信號源混頻，發(fā)射裝置l的電信號頻率與接收輸入裝置配合的信號發(fā)生器產(chǎn)生的頻率 差后，輸出帶有輸入信號初始相位角的頻率小于或等于10KHz的電信號。
所述e步驟中，發(fā)射裝置配合的信號發(fā)生器產(chǎn)生的工作頻率減去與接收輸入裝置配 合的信號發(fā)生器產(chǎn)生的工作頻率得到基礎(chǔ)信號源，數(shù)字或模擬鑒相單元將信號混頻單 元的輸入信號同基礎(chǔ)信號源鑒相和比較處理，輸出相位信息后轉(zhuǎn)化為脈沖信號或電壓 信號。
所述f步驟中，將d步驟中的電信號輸入MCU，通過固件距離計算?？?距離^0酔T傘f
低/f高；其中C:光在空氣中的速度；N:輸出的相位轉(zhuǎn)化為脈沖信號后MCU在周期為
T的方波信號時的插值個數(shù)；T: MCU設(shè)定的方波信號周期值；f低發(fā)射單元正弦信號
發(fā)生器工作頻率與接收單元正弦信號發(fā)生器工作頻率差；f高發(fā)射單元正弦信號發(fā)生
器工作頻率，得出發(fā)射裝置l到該接收輸入裝置的紅外線經(jīng)過的空間距離，根據(jù)已知的
到各個接收輸入裝置的空間距離計算出需要觸摸位置的坐標值。 所述h步驟中，MCU根據(jù)數(shù)學方程組 'A- [ (xl-xb)2 + (y 1-yb)2 ] '/廣Sabl:0'/「 [ (xl-xb)2 + (yl-yb)2 ]'/2-Scbl=0 '/廠[(x2-xb)2 + (y2-yb)2 ] '/2_Sab2=0 '/「 [ (x2-xb)2 + (y2-yb)2 ] '/rScb2=0 'A- [ (x3-xb)2 + (y3-yb)2 ] 'A-Sab3:01/2- [ (x3-xb)2 + (y3-yb)2 ]'/「Scb3=0
Sal-Sbl=Sabl
Scl-Sbl=Scbl
Sa2-Sb2=Sab2
Sc2-Sb2=Scb2
Sa3-Sb3=Sab3
Sc3-Sb3=Scb3
其中，PI (xl， yl—)， P2 (x2， y2)、 P3 (x3， y3)分別為定位校準程序在觸摸 區(qū)域內(nèi)的已確定的坐標點坐標；A (xa， ya)， B (xb， yb)， C (xc， yc)分別為三 個接收輸入裝置坐標點；Sal、 Sbl、 Scl分別為發(fā)射裝置到PI點再到接收輸入裝 置a2、接收輸入裝置b3、接收輸入裝置c4的紅外線經(jīng)過的空間距離；Sa2、 Sb2、 Sc2分別為發(fā)射裝置到P2點再到接收輸入裝置a 2、接收輸入裝置b 3、接收輸入裝置c 4的紅外線經(jīng)過的空間距離；Sa3、 Sb3、 Sc3分別為發(fā)射裝置到P3點再到 接收輸入裝置a 2、接收輸入裝置b 3、接收輸入裝置c 4的紅外線經(jīng)過的空間距 無；
'通過h所述數(shù)學方程組計算出接收輸入裝置a (xa，ya)、接收輸入裝置b(xb， yb)、接收輸入裝置c (xc， yc)坐標，并將坐標值存儲，完成定位校準并退出定 位校準程序，轉(zhuǎn)入正常觸摸環(huán)境。
所述j步驟中，MCU根據(jù)數(shù)學方程組 '/廣[(x-xb)2 + (y-yb)2 ] '/廣Sab=0 '/2- [ (x-xb)2 + (y-yb)2 ] '/廣Scb=0
Sa-Sb=Sab
Sc-Sb=Scb
其中，坐標點(x， y)為觸摸點坐標；A (xa， ya), B (xb， yb)， C (xc， yc) 分別為接收輸入裝置坐標點；Sa、 Sb、 Sc分別為發(fā)射裝置到觸摸點再到接收輸入 裝置a、接收輸入裝置b、接收輸入裝置c的紅外線經(jīng)過的空間距離；
通過j所述數(shù)學方程組計算出觸摸點坐標(x， y)，將得出的該觸摸點坐標傳 輸?shù)接嬎銠C系統(tǒng)中。
所述觸摸區(qū)域上的接收輸入裝置在0.5相對輻射強度時角位移大于或等于土 45度。
所述接收輸入裝置由雪崩光電二極管ADP或其他光電轉(zhuǎn)換器件以及紅外線廣 角單元組成。
所述發(fā)射裝置為紅外線光筆或其他光筆。 展開說明如下
本發(fā)明是通過由沿著觸摸區(qū)域四周角位置和或角、邊位置或邊位置安裝總共3 個或大于3個視角度(要求在0. 5相對輻射強度角位移0大于等于士45度)的 主要由雪崩光電二極管ADP以及紅外線廣角單元構(gòu)成的紅外接收輸入裝置，發(fā)射裝 置則為操作員手中使用的紅外線光筆，紅外光筆發(fā)射的是一組調(diào)制的、頻率大于或 等于15MHz的紅外信號，當操作員的紅外線光筆發(fā)出的紅外線信號對準需要觸摸的 位置時，操作員只需按動紅外線光筆上的確認鍵，此時安裝在觸摸區(qū)域四周角位置 和或角、邊位置或邊位置的紅外接收輸入裝置首先將接收到的帶有距離信息的紅外 信號通過雪崩光電二極管ADP轉(zhuǎn)化為電信號，通過可調(diào)增益放大單元和信號混頻單 元處理后，將帶有距離信息的，頻率大于或等于15MHz的電信號轉(zhuǎn)變?yōu)閹в邢嗤?離信息的、頻率小于或等于10KHz的電信號，再將該信號同頻率相等的基礎(chǔ)信號進 行數(shù)字鑒相或進行模擬鑒相，后將結(jié)果輸入給MCU處理，分別計算出紅外線光筆到 各個接收輸入裝置的紅外線走過的空間距離，再根據(jù)各已知的空間距離計算出需要 觸摸的位置的X坐標值和Y坐標值，并通過接口 (如USB或RS232)將該坐標位置
傳輸?shù)脚c本觸摸系統(tǒng)連接的計算機中進行操作。 本發(fā)明具體包含如下內(nèi)容
1、 啟動新型紅外線觸摸系統(tǒng)，初始化系統(tǒng)；
2、 運行定位校準程序，通過紅外線光筆如紅外線激光筆按定位校準程序要求 觸摸已確定的至少3個坐標點，(首先對第一點的內(nèi)部工作描述)；
3、 觸摸區(qū)域四周角位置和或角、邊位置或邊位置的紅外接收輸入裝置(視角 度要求在0. 5相對輻射強度角位移e大于等于士45度)將紅外光線光筆發(fā)出的 帶有距離信息的，調(diào)制頻率大于或等于15MHz的紅外線光或激光轉(zhuǎn)化為電信號；
4、 前置信號放大單元和可調(diào)增益放大單元將其輸入信號放大到要求幅值；
5、 信號混頻單元將其輸入信號同基礎(chǔ)信號源混頻，輸出帶有相同距離信息的、 頻率小于或等于10KHz的電信號；
6、 數(shù)字或模擬鑒相單元將其輸入信號同基礎(chǔ)信號源鑒相和比較處理，輸出相 位信息轉(zhuǎn)化為對應的脈沖信號或電壓信號；
7、 將步驟5中的輸出信號輸入MCU，通過固件距離計算?？欤贸黾t外線光 筆到該接收輸入裝置的、紅外線走過的空間距離Sai (該接收輸入裝置定義為a);
8、 重復步驟2—7，分別得出紅外線光筆到接收輸入裝置b和接收輸入裝置c 的、紅外線走過的空間距離Sbi和Sci;
9、 MCU根據(jù)數(shù)學方程組'/廣[(xl-xb)2+(yl-yb)2 ]'/2-Sabl=0 .........(1)1/2- [ (xl-xb)2屮(yl-yb)2 ]'/2-Scbl=0 .........(2)1/4- [ (x2-xb)2 + (y2-yb)2 ]'/廣Sab2=0 .........(3)'/廣[(x2-xb)2 + (y2-yb)2 ]'/「Scb2:0 .........(4)1 [ (x3-xb)2 + (y3-yb)2 ]'/「Sab3=0 .........(5)1/「 [ (x3-xb)2 + (y3-yb)2 ]'/廣Scb3:0 .........(6)
Sal-Sbl:Sabl.......... (7)
Scl-Sbl=Scbl .........(8)
Sa2-Sb2:Sab2 .........(9)
Sc2-Sb2:Scb2 .........(10)
Sa3-Sb3《ab3.......... (11)
Sc3-Sb3二Scb3.......... (12)
注
1、 Pl (xl， yl)， P2 (x2， y2)、 P3 (x3， y3)分別為定位校準程序已確定的 坐標點；
2、 A (xa， ya)， B (xb, yb)， C (xc， yc)分別為接收輸入裝置坐標點；
3、 Sal、 Sbl、 Scl分別為紅外線光筆到Pl點到接收輸入裝置(a、 b、 c)的、 紅外線走過的空間距離；
4、 Sa2、 Sb2、 Sc2分別為紅外線光筆到P2點到接收輸入裝置(a、 b、 c)的、
紅外線走過的空間距離；
5、 Sa3、 Sb3、 Sc3分別為紅外線光筆到P3點到接收輸入裝置(a、 b、 c)的、 紅外線走過的空間距離；
通過數(shù)學計算?？煊嬎愠鼋邮蛰斎胙b置a(xa， ya)、接收輸入裝置b(xb， yb)、 接收輸入裝置c (xc， yc)坐標；并將該值存儲，完成定位校準并退出定位校準程 序；轉(zhuǎn)入正常觸摸環(huán)境；
10、 當有紅外線光筆在觸摸坐標網(wǎng)有觸摸確認要求時，重復步驟3-7;
11、 接收輸入裝置a接收輸入裝置b和接收輸入裝置c分別得出紅外線光筆到 觸摸點再到接收輸入裝置的紅外線走過的空間距離Sa、 Sb和Sc;
12、 ICU根據(jù)數(shù)學方程組1/2- [ (x-xb)2 + (y-yb)2 ]'/廣Sab=0 .........(1)'/廣[(x-xb)2 + (y-yb)2 ]'/廣Scb:0 .........(2)
Sa-Sb二Sab.......... (3)
Sc-Sb=Scb .........(4)
其中坐標點(x， y)即為觸摸點坐標；
通過數(shù)學計算?？煊嬎愠鲇|摸點坐標(x， y)，通過觸摸系統(tǒng)接口，將得出的 該觸摸點坐標傳輸?shù)接嬎銠C系統(tǒng)中；
13、 當有下次觸摸時，重復步驟10—12。
本發(fā)明中，紅外線廣角單元為紅外線光學聚焦單元，主要組成部分為紅外線光學
折射透鏡，功能是通過光學反射、折射的原理，將o. 5相對輻射強度角位移e大于等
于士45度的紅外線入射信號聚焦到輸出角位移Pl小于等于士5度的范圍內(nèi)，滿足雪 崩光電二極管ADP對輸入信號角位移的要求。
權(quán)利要求
1、一種激光測距識別觸摸屏觸摸點的方法，其特征在于在觸摸區(qū)域上設(shè)置至少三個接收輸入裝置后，按如下步驟操作a、發(fā)射裝置觸摸通過定位校準確定的至少三個坐標點；b、接收輸入裝置將發(fā)射裝置發(fā)出的光信號轉(zhuǎn)化為電信號；c、放大單元對接收輸入裝置輸入的電信號的幅值放大后輸入信號混頻單元；d、信號混頻單元將輸入信號同與接收輸入裝置配合的信號發(fā)生器產(chǎn)生的信號源混頻為電信號后輸入鑒相單元；e、鑒相單元將輸入電信號同頻率相等的基礎(chǔ)信號源鑒相和比較處理，輸出相位信息后轉(zhuǎn)化為脈沖信號或電壓信號；f、將脈沖信號或電壓信號輸入MCU計算得到發(fā)射裝置與該接收輸入裝置的發(fā)射距離；g、重復上述步驟，得出發(fā)射裝置到每個接收輸入裝置的發(fā)射距離；h、計算得到各個接收輸入裝置坐標，存儲完成定位后轉(zhuǎn)入正常觸摸狀態(tài)；i、當發(fā)射裝置在觸摸區(qū)域識別到有觸摸確認要求時，重復步驟b-f；j、通過各個接收輸入裝置得出發(fā)射裝置到觸摸點再到各個接收輸入裝置的空間距離，計算出觸摸點的坐標后，將得出的該觸摸點坐標傳輸?shù)接嬎銠C系統(tǒng)中完成觸摸點識別。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的激光測距識別觸摸屏觸摸點的方法，其特征在于所述a 步驟中，發(fā)射裝置觸摸通過運行定位校準程序確定的至少三個坐標點。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的激光測距識別觸摸屏觸摸點的方法，其特征在于所述b步驟中，接收輸入裝置將發(fā)射裝置發(fā)出的帶有距離信息的，調(diào)制頻率大于或等于15MHz 的光信號轉(zhuǎn)化為電信號。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的激光測距識別觸摸屏觸摸點的方法，其特征在于所述c 步驟中，放大單元將接收輸入裝置輸入的電信號的幅值放大到1-4V。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的激光測距識別觸摸屏觸摸點的方法，其特征在于所述d步驟中，信號混頻單元將輸入信號同與接收輸入裝置配合的信號發(fā)生器產(chǎn)生的信號源 混頻，發(fā)射裝置的電信號頻率與接收輸入裝置配合的信號發(fā)生器產(chǎn)生的頻率差后，輸出帶有輸入信號初始相位角的頻率小于或等于10KHz的電信號。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的激光測距識別觸摸屏觸摸點的方法，其特征在于所述e 步驟中，發(fā)射裝置配合的信號發(fā)生器產(chǎn)生的工作頻率減去與接收輸入裝置配合的信號 發(fā)生器產(chǎn)生的工作頻率得到基礎(chǔ)信號源，數(shù)字或模擬鑒相單元將信號混頻單元的輸入 信號同基礎(chǔ)信號源鑒相和比較處理，輸出相位信息后轉(zhuǎn)化為脈沖信號或電壓信號。
7、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的激光測距識別觸摸屏觸摸點的方法，其特征在于所述f 步驟中，將d步驟中的電信號輸入信號處理單元MCU，通過固件距離計算?？炀嚯x《承,T襯低/f高，其中C為光在空氣中的速度，N為輸出的相位轉(zhuǎn)化為脈沖信號后MCU 在周期為T的方波信號時的插值個數(shù)，T為MCU設(shè)定的方波信號周期值，f低為發(fā)射單元 正弦信號發(fā)生器工作頻率與接收單元正弦信號發(fā)生器工作頻率差，f高為發(fā)射單元正弦 信號發(fā)生器工作頻率，得出發(fā)射裝置到該接收輸入裝置的紅外線經(jīng)過的空間距離，根據(jù)已知的到各個接收輸入裝置的空間距離計算出需要觸摸位置的坐標值。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光測距識別觸摸屏觸摸點的方法，其特征在于 所述h步驟中，MCU根據(jù)數(shù)學方程組[(xl-xa)2 + (yl-ya)2 ]'/廣[(xl-xb)2 + (yl-yb)2 ]'/廠Sabl二0 [(x l-xc)2 + (y 1-yc)2 ] 14- [ (x 1 -xb)2 + (y 1 -yb)2 ] 7廠Scb 1 =0 [(x2-xa)2 + (y2-ya)2 ] '/廣[(x2-xb)2 + (y2-yb)2 ] '/廣Sab2=0 [(x2-xc)2 + (y2-yc)2 ] '/r [ (x2-xb)2 + (y2-yb)2 ] y廣Scb2:0 [(x3-xa)2 + (y3-ya)2 ] [ (x3-xb)2 + (y3-yb)2 ] 'A-Sab3-0 [(x3-xc)2 + (y3-yc)2 ] '/廣[(x3-xb)2 + (y3-yb)2 ] !/2-Scb3:0 Sal-Sbl=Sabl Scl_Sbl=Scbl Sa2-Sb2=Sab2 Sc2-Sb2=Scb2 Sa3-Sb3=Sab3 Sc3-Sb3=Scb3其中，PI (xl， yl)， P2 (x2， y2)、 P3 (x3， y3)分別為定位校準程序在觸摸 區(qū)域內(nèi)的己確定的坐標點坐標；A (xa， ya)， B (xb， yb)， C (xc, yc)分別為接 收輸入裝置坐標點；Sal、 Sbl、， Scl分別為發(fā)射裝置到Pl點再到接收輸入裝置a、 接收輸入裝置b、接收輸入裝置c的紅外線經(jīng)過的空間距離；Sa2、 Sb2、 Sc2分別 為發(fā)射裝置到P2點再到接收輸入裝置a、接收輸入裝置b、接收輸入裝置c的紅外 線經(jīng)過的空間距離；Sa3、 Sb3、 Sc3分別為發(fā)射裝置到P3點再到接收輸入裝置a、 接收輸入裝置b、接收輸入裝置c的紅外線經(jīng)過的空間距離；通過上述數(shù)學方程組計算出接收輸入裝置a (xa， ya)、接收輸入裝置b (xb， yb)、接收輸入裝置c (xc， yc)坐標，并將坐標值存儲，完成定位校準并退出定 位校準程序，轉(zhuǎn)入正常觸摸環(huán)境。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光測距識別觸摸屏觸摸點的方法，其特征在于 所述j步驟中，MCU根據(jù)數(shù)學方程組[(x-xa)2 + (y-ya)2 ] '/「 [ (x-xb)2 + (y-yb)2 ] '/廣Sab二0 [(x-xc)2 + (y-yc)2 ] '/「 [ (x-xb)2 + (y-yb)2 ] 'A-Scb-OSc-Sb=Scb其中，坐標點(x， y)為觸摸點坐標；A (xa， ya)， B (xb， yb)， C (xc， yc) 分別為接收輸入裝置坐標點；Sa、 Sb、 Sc分別為發(fā)射裝置到觸摸點再到接收輸入 裝置a、接收輸入裝置b、接收輸入裝置c的紅外線經(jīng)過的空間距離；通過上述數(shù)學方程組計算出觸摸點坐標(x， y)，將得出的該觸摸點坐標傳輸 到計算機系統(tǒng)中。
10、 根據(jù)權(quán)利要求l一9中任一項所述的激光測距識別觸摸屏觸摸點的方法， 其特征在于所述觸摸區(qū)域上的接收輸入裝置在0. 5相對輻射強度時角位移大于或 等于士45度。
11、 根據(jù)權(quán)利要求l一9中任一項所述的激光測距識別觸摸屏觸摸點的方法， 其特征在于所述接收輸入裝置包括雪崩光電二極管ADP和光電轉(zhuǎn)換器件以及紅外 線廣角單元。
12、 根據(jù)權(quán)利要求l一9中任一項所述的激光測距識別觸摸屏觸摸點的方法，其特 征在于所述發(fā)射裝置為紅外線光筆。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種激光測距識別觸摸屏觸摸點的方法，本發(fā)明中，采用相位式光電測距的工作原理，首先得出發(fā)射裝置到每個接收輸入裝置的發(fā)射距離，再計算得到各個接收輸入裝置坐標，存儲完成定位后轉(zhuǎn)入正常觸摸狀態(tài)，并通過各個接收輸入裝置得出發(fā)射裝置到觸摸點再到各個接收輸入裝置的空間距離，計算出觸摸點的坐標后，將得出的該觸摸點坐標傳輸?shù)接嬎銠C系統(tǒng)中完成觸摸點識別。本發(fā)明克服了現(xiàn)有紅外觸摸屏紅外發(fā)光管和紅外接收管多、系統(tǒng)穩(wěn)定性不高、系統(tǒng)調(diào)試復雜、硬件成本高等技術(shù)問題，激光發(fā)射裝置和激光接收輸入裝置之間沒有硬性的機械限制，應用環(huán)境、安裝環(huán)境靈活，更能適用于有大尺寸觸摸要求的觸摸系統(tǒng)中。
文檔編號G06F3/042GK101339476SQ20081004581
公開日2009年1月7日 申請日期2008年8月14日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月14日
發(fā)明者輝 周, 沈力納, 沈海洋, 峰 石, 蒲彩林 申請人:成都吉銳觸摸技術(shù)股份有限公司