[發(fā)明專利]利用光學干涉或衍射原理的觸摸裝置及其觸摸檢測方法

有效

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• 申請日: 2013-01-31
• 公開（公告）號: CN103970362A
• 公開（公告）日: 2014-08-06
• 發(fā)明（設計）人: 徐偉成
• 申請（專利權）人: 廣州三星通信技術研究有限公司;三星電子株式會社
• 主分類號: G06F3/042
• 分類號: G06F3/042
• 代理公司: 北京銘碩知識產權代理有限公司 11286
• 代理人: 韓明星;王彬

技術領域

本發(fā)明涉及一種觸摸裝置及其觸摸檢測方法，尤其涉及一種利用光學干涉或衍射原理的觸摸裝置及其觸摸檢測方法。

背景技術

當今手機等便攜式電子裝置的人機接口已不再是按鍵觸發(fā)中斷，而是由觸摸屏技術取代了。電容觸摸屏也是現(xiàn)在市場上使用最廣泛觸摸屏，其對應的檢測和驅動技術也越來越精準和成熟。電容式觸摸技術主要有自電容式觸摸技術和互電容式觸摸技術，其都是利用檢測人手指的電容來確定觸摸點。

參照圖1，電容觸摸屏的基本原理是：當用戶觸摸屏幕時，手指頭吸收走一個很小的電流，這個電流分從觸摸屏四個角或四條邊上的電極中流出，并且理論上流經這四個電極的電流與手指到四角的距離成比例，控制器通過對這四個電流比例的精密計算，得出觸摸點的位置。目前的透明導電材料氧化金屬非常脆弱，觸摸幾下就會損壞，還不能直接用來作為工作層，所以只能在外部增加一層非常薄的堅硬玻璃，而玻璃顯然是不能導電，因此無法使用直流電，改用高頻交流信號，靠人的手指頭(隔著薄玻璃)與工作面形成的耦合電容來吸走一個交流電流(參見圖2)。通過檢測該手指頭的寄生電容變化，來確定手指的觸摸位置，就是電容屏的原理。

電容觸摸屏唯一不足的是其透明導電材料氧化物制作成本相對較高，若同樣能檢測到觸摸定點且成本較之低，這無疑是個替代的方案。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于提供一種能夠利用光學波動特性來實現(xiàn)觸摸屏的裝置，以代替電容觸摸屏。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，提供一種觸摸裝置，包括：多個光源，每個光源均選用非可見光；多個擋板，所述多個擋板沿互相垂直的兩個方向成對設置，在所述多個擋板上設置有干涉或者衍射元件，光源通過干涉或者衍射元件能夠形成干涉或衍射條紋；多個光檢測器，所述多個光檢測器與所述多個光源對應，用于檢測干涉或衍射條紋的移動變化，其中，擋板設置在對應的光源與光檢測器之間，擋板能夠在外界的壓力作用下帶動擋板上設置的干涉或衍射元件向下發(fā)生位移或形變，從而使得相應的干涉或者衍射條紋發(fā)生移動變化。

所述裝置還包括：透明玻璃板，設置于所述多個擋板之上，用于實現(xiàn)觸碰振動的傳導。

光源設置有四個，光檢測器設置有四個，擋板設置有兩個。

所述多個擋板上設置的干涉或者衍射元件為雙縫單元，雙縫單元中的狹縫沿水平方向延伸。

光檢測器選用CCD。

所述光源采用單波長的紅外光源。

對觸摸過程中的狀態(tài)用比較器去實時對比獲得數(shù)字信號，對于亮條紋，采集并用比較器比較得到高電平1；對于暗條紋，采集并用比較器比較得到低電平0，每當?shù)玫降碾娖綇母唠娖阶優(yōu)榈碗娖交驈牡碗娖阶優(yōu)楦唠娖綍r，計數(shù)器增1，通過計數(shù)器最后得到計數(shù)值來獲得條紋的移動量。

采集觸摸過程中的光信號，將光信號轉換為電的模擬信號進行判斷，不僅對檢測點上移動的條紋進行計數(shù)，而且還檢測小于一個條紋數(shù)的移動量。

對采集的全部數(shù)據(jù)進行對比，將條紋移動量最大的點確定為觸摸點。

擋板沿x軸方向和y軸方向設置，x軸y軸形成的平面與觸摸裝置的觸摸平面平行，x軸、y軸互相垂直，一部分光檢測器平行于x軸，其余的光檢測器平行于y軸，根據(jù)平行于x軸的光檢測器檢測到的條紋位移最大的位置來確定觸摸點的x坐標，根據(jù)平行于y軸的光檢測器檢測到的條紋位移最大的位置來確定觸摸點的y坐標。

擋板沿互相垂直的x軸方向和y軸方向設置，x軸方向和y軸方向分別平行于觸摸屏的一個邊界。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，還一種使用如上所述的觸摸裝置的觸摸檢測方法，包括：當觸摸屏受到觸發(fā)而被激活時，啟動光源；周期性采集觸摸屏的條紋狀態(tài)數(shù)據(jù)D1，比較條紋狀態(tài)數(shù)據(jù)D1與存儲器中存儲的觸摸屏不振動的情況下的初始條紋狀態(tài)數(shù)據(jù)D0；如果比較的結果相同，仍繼續(xù)采集條紋狀態(tài)數(shù)據(jù)D1；如果比較的結果不同，執(zhí)行誤判算法，確定觸摸屏的振動是否為環(huán)境噪聲，在確定觸摸屏的振動是環(huán)境噪聲的情況下，仍繼續(xù)采集條紋狀態(tài)數(shù)據(jù)D1，在確定觸摸屏的振動不是條紋狀態(tài)數(shù)據(jù)，對比初始條紋狀態(tài)數(shù)據(jù)D0與所采集的條紋狀態(tài)數(shù)據(jù)D1以確定條紋的位移或變化，從而確定觸摸位置，并執(zhí)行根據(jù)觸摸的相應操作。

所述方法還包括：在啟動光源的步驟之后，根據(jù)用戶設置確定是否執(zhí)行初始化，在執(zhí)行初始化的情況下，采集屏幕不振動的情況下的初始條紋狀態(tài)數(shù)據(jù)D0，并將初始條紋狀態(tài)數(shù)據(jù)D0存儲于存儲器中。

所述初始化步驟在每次觸摸屏被激活之后都進行，或者定期執(zhí)行一次初始化步驟。