本發(fā)明涉及觸摸屏領(lǐng)域，尤其涉及一種具有非接觸式手勢(shì)識(shí)別功能的紅外觸摸屏。

背景技術(shù)：

紅外觸摸屏在近十年得到了飛速的發(fā)展，由于觸摸顯示屏的供不應(yīng)求，紅外觸摸屏每年的需求量都在快速遞增，紅外觸摸屏的優(yōu)點(diǎn)在大尺寸顯示屏上得到淋漓盡致的體現(xiàn)，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，成本相比較電容屏、電阻屏等更低廉。

紅外觸摸屏的性能在不斷發(fā)展，從最開(kāi)始的單點(diǎn)、兩點(diǎn)，發(fā)展到十點(diǎn)，從單一觸摸識(shí)別發(fā)展到手勢(shì)識(shí)別，但是目前的紅外觸摸屏手勢(shì)識(shí)別均是需要觸摸到觸摸屏才能被識(shí)別，可以參見(jiàn)中國(guó)專利公開(kāi)文獻(xiàn)CN103970360A，根據(jù)識(shí)別多點(diǎn)觸摸的軌跡判斷手勢(shì)，這種技術(shù)必須要用手指在顯示屏上滑動(dòng)，快速和多次的滑動(dòng)無(wú)疑對(duì)手指和顯示屏都會(huì)帶來(lái)傷害，在特殊場(chǎng)合，例如車(chē)載終端上，駕駛員不方便去觀看顯示屏的位置，盲目滑動(dòng)還會(huì)容易傷及面板，因此，目前的紅外觸摸屏的手勢(shì)識(shí)別技術(shù)還存在較大缺陷，用戶體驗(yàn)很差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種具有非接觸式手勢(shì)識(shí)別功能的紅外觸摸屏。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種紅外觸摸屏，包括紅外發(fā)射元件、紅外接收元件、控制及數(shù)據(jù)處理電路，其中，所述紅外發(fā)射元件發(fā)射的光一部分朝向觸摸屏外部；所述控制及數(shù)據(jù)處理電路控制至少一個(gè)紅外接收單元接收從觸摸屏外部反射的光信號(hào)，以確定觸摸屏外部是否有物體經(jīng)過(guò)。

優(yōu)選地，至少一條邊上同時(shí)設(shè)置有紅外發(fā)射元件和紅外接收元件，所述控制及數(shù)據(jù)處理電路控制至少一個(gè)所述紅外接收元件接收同一條邊上的紅外發(fā)射元件發(fā)出的、從觸摸屏外部反射的光信號(hào)。

優(yōu)選地，所述控制及數(shù)據(jù)處理電路控制紅外接收元件接收非同一 條邊上的紅外發(fā)射元件發(fā)送的光信號(hào)，將接收信號(hào)強(qiáng)度大于預(yù)定閾值的紅外接收元件確定為其接收到從觸摸屏外部反射的光信號(hào)。

優(yōu)選地，所述控制及數(shù)據(jù)處理單元根據(jù)至少兩個(gè)紅外接收元件接收到從觸摸屏外部反射的光信號(hào)的時(shí)間確定手勢(shì)。

優(yōu)選地，所述紅外發(fā)射元件發(fā)出的光一部分直射到非同一邊上的紅外接收元件，形成掃描光線。

優(yōu)選地，所述紅外發(fā)射元件和/或所述紅外接收元件的光面中心軸傾斜朝向觸摸屏外部。

優(yōu)選地，所述紅外發(fā)射元件發(fā)出的光一部分通過(guò)全內(nèi)反射方式將光線發(fā)射到非同一邊上的紅外接收元件，一部分發(fā)射到觸摸屏外部。

優(yōu)選地，所述紅外發(fā)射元件發(fā)出的光一部分通過(guò)二次反射方式將光線發(fā)射到非同一邊上的紅外接收元件，一部分通過(guò)發(fā)射到觸摸屏外部。

本發(fā)明還提供一種紅外觸摸屏手勢(shì)識(shí)別方法，利用操作者的手將紅外發(fā)射元件發(fā)射的朝向觸摸屏外部的光線反射到紅外接收元件，根據(jù)紅外接收元件接收的信號(hào)強(qiáng)敵及時(shí)間關(guān)系確定手勢(shì)。

從本發(fā)明的上述方案可以看出，本發(fā)明利用傳統(tǒng)的觸摸屏成本就能增加非接觸式手勢(shì)識(shí)別功能，這種功能在車(chē)載終端上尤其重要，駕駛員不用眼睛去看，只需要揮揮手就能進(jìn)行翻頁(yè)或者進(jìn)行下一首歌等的選擇工作，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解，其應(yīng)用不局限于此，可以根據(jù)實(shí)際的應(yīng)用場(chǎng)景去設(shè)定各種功能。

附圖說(shuō)明

圖1為紅外觸摸屏基本原理圖；

圖2為紅外發(fā)射元件有效輻射角度示意圖；

圖3為本發(fā)明第一實(shí)施例光路示意圖；

圖4為本發(fā)明第一實(shí)施例改進(jìn)后的示意圖；

圖5為全內(nèi)反射式紅外觸摸屏的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為二次反射式紅外觸摸屏的光路示意圖；

圖7為第四實(shí)施例光路示意圖；

圖8為第五實(shí)施例光路示意圖；

圖9為第六實(shí)施例光路示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合具體實(shí)施方式及附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。

在描述本申請(qǐng)的發(fā)明點(diǎn)之前，首選對(duì)紅外觸摸屏的基本光路圖做一個(gè)說(shuō)明，如圖1所示，在觸摸屏的四周分布有紅外發(fā)射元件1和紅外接收元件2，控制及數(shù)據(jù)處理電路控制所述紅外發(fā)射元件的發(fā)射及紅外接收元件的接收，并對(duì)接收的信號(hào)進(jìn)行處理分析，確定觸摸點(diǎn)的位置坐標(biāo)。

從圖1中可以看出，紅外接收元件接收對(duì)邊上的紅外發(fā)射元件發(fā)射的光線進(jìn)行檢測(cè)，以此形成掃描光線，通過(guò)檢測(cè)多條光線的被阻斷來(lái)判斷觸摸點(diǎn)的位置，本申請(qǐng)的紅外觸摸屏中的部分紅外接收元件不僅能夠檢測(cè)對(duì)邊上的紅外發(fā)射元件發(fā)射的光信號(hào)，還能檢測(cè)同一條邊上的紅外發(fā)射元件發(fā)射的光信號(hào)，無(wú)論是紅外發(fā)射元件還是紅外接收元件，均具有一個(gè)輻射角，目前常用的大角度紅外發(fā)射管的有效輻射角度達(dá)到120度，如圖2所示，紅外發(fā)射元件的有效輻射角度為120度。

紅外觸摸屏在工作時(shí)，紅外發(fā)射元件和紅外接收元件并非所有元件同時(shí)工作，為了有效的區(qū)分光線，確定每條光線的發(fā)射端和接收端，通常采用在同一時(shí)刻只有一個(gè)紅外發(fā)射元件工作，接收時(shí)，可以同時(shí)采用幾個(gè)接收元件同時(shí)工作，這樣，在一個(gè)時(shí)間段能夠確定多條光線，提高紅外線掃描速度和密度。由于掃描光線是為了用于確定屏幕是否有觸摸而發(fā)生中斷，因此，用于確定觸摸位置的掃描光線必須位于觸摸屏區(qū)域中，換句話說(shuō)，掃描光線的發(fā)射端和接收端不可能在一條邊上。

本發(fā)明的紅外觸摸屏，包括紅外發(fā)射元件、紅外接收元件、控制及數(shù)據(jù)處理電路，所述紅外發(fā)射元件發(fā)射的光一部分朝向觸摸屏外部；所述控制及數(shù)據(jù)處理電路控制至少一個(gè)紅外接收單元接收從觸摸屏外部反射的光信號(hào)，以確定觸摸屏外部是否有物體經(jīng)過(guò)。

本發(fā)明的實(shí)施例分兩類進(jìn)行說(shuō)明，第一類，紅外接收元件接收同一條邊上的紅外發(fā)射元件發(fā)出的、被移動(dòng)物體反射的光信號(hào)；第二類，紅外接收元件接收非同一條邊上的紅外發(fā)射元件發(fā)出的、被移動(dòng)物體 反射的光信號(hào)。

下面首先利用第一類實(shí)施例闡述本發(fā)明的技術(shù)方案：

第一類實(shí)施例的核心思想是：至少一條邊上同時(shí)設(shè)置有紅外發(fā)射元件和紅外接收元件，所述控制及數(shù)據(jù)處理電路控制至少一個(gè)所述紅外接收元件接收同一條邊上的紅外發(fā)射元件發(fā)出的、從觸摸屏外部反射的光信號(hào)。

在紅外發(fā)射元件工作時(shí)，除了不同邊上(除了對(duì)邊的接收元件工作外，還可以有鄰邊上的接收元件工作)有紅外接收元件工作外，與紅外發(fā)射元件處于同一條邊上的紅外接收元件也可以選擇至少一個(gè)同時(shí)工作，可以選擇離紅外發(fā)射元件較近的紅外接收元件同時(shí)接收。

本發(fā)明第一實(shí)施例，以其中一種紅外觸摸屏為例進(jìn)行說(shuō)明，紅外觸摸屏包括紅外發(fā)射元件1、紅外接收元件2、控制及數(shù)據(jù)處理電路，在至少相對(duì)的兩條邊上，每條邊同時(shí)設(shè)置有紅外發(fā)射元件1和紅外接收元件2，

光路原理如圖3所示，紅外發(fā)射元件1工作，由于紅外發(fā)射元件具有一定的輻射角度，因此在觸摸屏4的表面上方存在光線5，在斜向上的方向存在光線6，紅外發(fā)射元件1的對(duì)邊的紅外接收元件2接收紅外光線5，此時(shí)，如果在紅外觸摸屏上方有物體3經(jīng)過(guò)，則將紅外發(fā)射元件1發(fā)射的紅外光線6進(jìn)行反射，形成反射光線7，反射光線7被與所述紅外發(fā)射元件1處于同一邊的紅外接收元件2接收(圖中未示出)。同理，在觸摸屏的四個(gè)邊上均可以如此工作。

紅外觸摸屏的每條邊上只要有一個(gè)紅外接收元件2能夠檢測(cè)從屏幕前方反射的光信號(hào)，就能夠達(dá)到檢測(cè)目的，當(dāng)然，檢測(cè)用的紅外接收元件數(shù)目越多，就越準(zhǔn)確，可以根據(jù)實(shí)際情況設(shè)置合理數(shù)目。

所有的紅外接收元件將檢測(cè)的信號(hào)發(fā)送到控制及數(shù)據(jù)處理電路，所述控制及數(shù)據(jù)處理電路根據(jù)所述檢測(cè)的信號(hào)判斷是否有物體從觸摸屏前方按一定方向通過(guò)，并將判斷結(jié)果反饋到主機(jī)。

下面列舉控制及數(shù)據(jù)處理電路對(duì)檢測(cè)到反射光線的幾種判斷方法：

我們將觸摸屏的邊框分為上邊框、下邊框、左邊框和右邊框。如果控制及數(shù)據(jù)處理電路先檢測(cè)到上邊框前方有物體通過(guò)，然后檢測(cè)到 下邊框前方有物體通過(guò)，說(shuō)明物體是從上到下，如果是操作者用手操作，可以看作是從上向下的滑動(dòng)，主機(jī)可以將這個(gè)滑動(dòng)過(guò)程定義為頁(yè)面向下滑動(dòng)或退后一頁(yè)等，可以根據(jù)實(shí)際情況定義；如果控制及數(shù)據(jù)處理電路先檢測(cè)到左邊框前方有物體通過(guò)，然后檢測(cè)到又邊框前方有物體通過(guò)，說(shuō)明物體是從左到右，如果是操作者用手操作，可以看作是從左到右的滑動(dòng)，主機(jī)可以將這個(gè)滑動(dòng)過(guò)程定義為翻頁(yè)或下一首歌曲等，同樣可以根據(jù)實(shí)際情況定義；具體的命令解析不是本發(fā)明的重點(diǎn)，這里就不作詳述。上述兩種滑動(dòng)方向的反向滑動(dòng)同樣可以定義成各種命令。由于各種應(yīng)用的需求千變?nèi)f化，因此本發(fā)明不僅僅用于判斷滑動(dòng)過(guò)程，如果只有觸摸屏的一個(gè)邊檢測(cè)到屏幕前有物體，也可以解析成有用的命令，例如啟動(dòng)某個(gè)軟件、暫停等。因此，整個(gè)觸摸屏哪怕只有一個(gè)邊上設(shè)有本發(fā)明的上述檢測(cè)方法，也會(huì)具有完全不同于現(xiàn)有技術(shù)的功能和效果。

紅外發(fā)射元件和與紅外接收元件不一定要按照?qǐng)D1所示方法間隔排列，紅外發(fā)射元件和紅外接收元件的數(shù)目在同一邊不用完全相同。

作為一種優(yōu)化實(shí)施方案，圖3中的紅外發(fā)射元件1和紅外接收元件2的光面中心軸9可以傾斜朝向紅外觸摸屏的外部，如圖4所示，可以增強(qiáng)斜向上發(fā)射的光線強(qiáng)度。

第二實(shí)施例，紅外觸摸屏采用全內(nèi)反射式觸摸屏，全內(nèi)反射式紅外觸摸屏的結(jié)構(gòu)示意圖參見(jiàn)圖5。紅外發(fā)射元件1和紅外接收元件2位于觸摸屏透明平板介質(zhì)8的下方，紅外發(fā)射元件1一部分光進(jìn)入觸摸屏透明平板介質(zhì)8內(nèi)進(jìn)行全內(nèi)反射方式傳播，讓對(duì)邊的紅外接收元件2接收，同時(shí)，紅外發(fā)射元件1的一部分光透射出觸摸屏透明平板介質(zhì)8，如圖5中的光線6所示，此時(shí)，如果在紅外觸摸屏上方有物體3經(jīng)過(guò)，則將紅外發(fā)射元件1發(fā)射的紅外光線6進(jìn)行反射，形成反射光線7，反射光線7被與所述紅外發(fā)射元件1處于同一邊的紅外接收元件2接收。

第三實(shí)施例，是關(guān)于在二次反射式紅外觸摸屏中的應(yīng)用。二次反射式紅外觸摸屏參見(jiàn)圖6，與圖3所示紅外屏不同之處僅僅在于采用了導(dǎo)光部件10，將紅外發(fā)射元件發(fā)出的光分成兩個(gè)方向，一個(gè)方向是平行觸摸屏，另一個(gè)方向是朝向觸摸屏外部發(fā)射，使得觸摸屏前方有紅外發(fā)射元件發(fā)射的光，其經(jīng)反射后能夠被預(yù)定的紅外接收元件接收即可實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，這里就不在詳細(xì)說(shuō)明。

上述第一類實(shí)施例由于是在紅外發(fā)射單元的同一條邊上進(jìn)行檢測(cè)，因此觸摸屏無(wú)論多大尺寸均能適用，下面闡述一下第二類實(shí)施例。

第四實(shí)施例，參加圖7，與圖3所示實(shí)施例不同之處在于，紅外發(fā)射元件1發(fā)射到觸摸屏前方的光線經(jīng)過(guò)物體3反射后，被與紅外發(fā)射元件1非同一邊上的紅外接收元件2所接收，這樣產(chǎn)生的結(jié)果是，紅外接收元件2除了接收紅外發(fā)射元件1直接發(fā)射過(guò)來(lái)的光線外，還接收了經(jīng)過(guò)觸摸物3反射的光線，因此接收到的信號(hào)強(qiáng)度要增強(qiáng)，控制及數(shù)據(jù)處理電路將信號(hào)強(qiáng)度超過(guò)一定閾值的紅外接收元件1確定為接收到了觸摸屏前方物體3反射的光線。由于每次掃描都有確定的紅外發(fā)射元件和紅外接收元件，因此，可以確定觸摸屏前方物體3的大概位置，在一個(gè)或幾個(gè)連續(xù)的掃描周期中能夠確定觸摸屏前方物體3的移動(dòng)方向。因此，利用非同一邊的紅外接收元件接收反射光信號(hào)，同樣能夠確定物體在觸摸屏前方的移動(dòng)方向，如果是物體3是操作者的手，則通過(guò)本發(fā)明的方法，可以識(shí)別出操作者的手勢(shì)。

第五實(shí)施例，同理，與圖5對(duì)應(yīng)的觸摸屏采用第二類實(shí)施例的示意圖參見(jiàn)圖8，紅外接收元件除了接收紅外發(fā)射元件發(fā)射的通過(guò)全內(nèi)反射傳播的光線外，還接收了經(jīng)過(guò)觸摸物3反射的光線，因此接收到的信號(hào)強(qiáng)度也會(huì)增強(qiáng)。判斷手勢(shì)的原理與第四實(shí)施例相同，這里就不再贅述。

第六實(shí)施例，參見(jiàn)圖9，與圖6的不同之處在于：紅外接收元件除了接收紅外發(fā)射元件發(fā)射的通過(guò)二次反射傳播的光線外，還接收了經(jīng)過(guò)觸摸物3反射的光線，因此接收到的信號(hào)強(qiáng)度也會(huì)增強(qiáng)。判斷手勢(shì)的原理與第四實(shí)施例相同，這里就不再贅述。

從本發(fā)明的上述實(shí)施例可以看出，本發(fā)明利用傳統(tǒng)的觸摸屏成本就能增加手勢(shì)識(shí)別功能，這種功能在車(chē)載終端上尤其重要，駕駛員不用眼睛去看，只需要揮揮手就能進(jìn)行翻頁(yè)或者進(jìn)行下一首歌等的選擇工作，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解，其應(yīng)用不局限于此，可以根據(jù)實(shí)際的應(yīng)用場(chǎng)景去設(shè)定各種功能。

顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其同等技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。