CN102087562B - 用于红外触摸屏的光路结构 - Google Patents

Abstract

一种用于红外触摸屏的光路结构，在该红外触摸屏的两条相对的边框内，一光学元件和一红外线发射源共同安装在一条边框上，至少一个红外线接收管安装在另一条边框上。光学元件呈条形阶梯状，向每条边框的长度方向延伸，并设置多个阶梯面，阶梯面过渡处的斜面与红外线接收管相对，并与每条边框成一倾角。光学元件相邻红外线发射源的一端形成曲面，其弧面向该红外线发射源的方向凸出。该曲面将红外线发射源发出的红外光线汇聚成多束大致平行的光线，斜面反射光线被与该斜面对应的红外线接收管接收，实现触摸对象的位置侦测。使用本发明提供的红外触摸屏的光路结构，能够减少红外线发射源或红外线接收管的数量，有效降低成本。

Description

用于红外触摸屏的光路结构

技术领域

本发明涉及光学和光电检测技术领域，更具体地，涉及一种应用光电检测技术的红外触摸屏。

背景技术

典型的红外触摸屏的光电检测系统的光学部分是在显示器前部的框架结构内，四边布置了一一对应的红外发射接收对管，构成两个方向的光通道。红外触摸屏工作时，红外发射和接收管依次点亮，在无触摸屏的情况下，每一条红外光线是通畅的。当有触摸物接触屏幕时，触摸物阻挡相应位置的水平和垂直方向的红外线，单片机判断位置并将坐标传送给主机。虽然这种光学系统的结构很简单，就是红外发射管发射的光线直接照射到对应的红外接收管上，但是因为要使用大量的红外发射和接收管，导致触摸屏的造价一直居高不下，可靠性也不容易保证。尽管后来又有多种改进的光路系统或结构，如使用反光镜的红外触摸屏光路系统，大量减少了红外接收管的使用，但是光线经过多次的反射后，会使得反射光不均匀或强度不足，影响侦测的准确性，同时不同管子所对应的反光镜都各不相同，所以制造工艺相应复杂了很多，因此可靠性和造价的问题依然存在。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种新的光路结构应用于红外触摸屏，达到降低造价、提高可靠性目的。

一种用于红外触摸屏的光路结构，由安装在该红外触摸屏边框内的光学元件、红外线发射源和红外线接收管构成。在该红外触摸屏相对的两条边框内，安装有一个光学元件、一个红外线发射源及至少一个红外线接收管。该光学元件和该红外线发射源共同安装在其中一条边框上，至少一个红外线接收管安装在另一条边框上。该光学元件呈条形阶梯状，其延伸方向与每条边框的长度方向相同，并设置多个阶梯面，该阶梯面过渡处形成一斜面，该斜面的反射面与红外线接收管相对，并且与安装光学元件与红外线发射源的边框均成一倾角。该光学元件与该红外线发射源相邻的一端形成一曲面，该曲面的弧面向红外线发射源的方向凸出。该曲面用于将该红外线发射源发出的红外光线汇聚成多束大致平行的红外光线，每个斜面用于将每束红外光线反射，从而被与该斜面对应的红外线接收管接收，实现触摸对象的位置侦测。

一种用于红外触摸屏的光路结构，由安装在该红外触摸屏边框内的光学元件、红外线发射源和红外线接收管构成。在该红外触摸屏的相对的两条边框内，安装有一个光学元件、至少一个红外线发射源及一个红外线接收管。该光学元件和该红外线接收管共同安装在该其中一条边框上，至少一个红外线发射源安装在另一条边框上。该光学元件呈条形阶梯状，其延伸方向与每条边框的长度方向相同，并设置多个阶梯面，该阶梯面过渡处形成一斜面，该斜面的反射面与该红外线发射源相对，并且与安装光学元件与红外线接收管的边框均成一倾角。该光学元件与红外线接收管相邻的一端形成一曲面，该曲面的弧面向红外线接收管的方向凸出。每个斜面用于反射每个对应的红外线发射源发出的红外光线，形成多束大致平行的红外光线入射该曲面，并被该曲面汇聚从而被与曲面相对的红外线接收管接收，实现触摸对象的位置侦测。

一种用于红外触摸屏的光路结构，由安装在该红外触摸屏边框内的光学元件、红外线发射源和红外线接收管构成。在该红外触摸屏的相对的两条边框内，安装有一个光学元件、一个红外线发射源及至少一个红外线接收管，该光学元件安装在其中一条边框上，红外线发射源和至少一个红外线接收管共同安装在另一条边框上。该光学元件呈条形阶梯状，其延伸方向与该每条边框的长度方向相同，并设置多个阶梯面，该阶梯面过渡处形成一第一斜面，与该红外线接收管相对，并且第一斜面的反射面与安装光学元件的边框成第一倾角。该光学元件还设置一第二斜面，该第二斜面的反射面与该红外线发射源和该第一斜面的反射面分别相对，并与该红外线发射源的光轴方向形成第二倾角。该光学元件靠近该红外线发射源的一侧形成一曲面，该曲面与第二斜面相对应，并且该曲面的弧面向该红外线发射源的方向凸出。该曲面将该红外线发射源发出的红外光线汇聚成多束大致平行的红外光线，由第二斜面反射至对应的第一斜面，每个第一斜面用于将入射的红外光线反射而被与该第一斜面对应的红外线接收管接收，实现触摸对象的位置侦测。

一种用于红外触摸屏的光路结构，由安装在该红外触摸屏边框内的光学元件、红外线发射源和红外线接收管构成。在该红外触摸屏的相对的两条边框内，安装有一个光学元件、至少一个红外线发射源及一个红外线接收管，该光学元件安装在该其中一条边框上，至少一个红外线发射源和红外线接收管共同安装在该另一条边框上。该光学元件呈条形阶梯状，其延伸方向与该每条边框的长度方向相同，并设置多个阶梯面，该阶梯面过渡处形成一第一斜面，与红外线发射源相对，并且该第一斜面的反射面与安装光学元件的边框成第一倾角。该光学元件还设置一第二斜面，该第二斜面的反射面与红外线接收管和第一斜面的反射面分别相对，并与红外线接收管的光轴方向形成第二倾角。该光学元件靠近该红外线接收管的一侧形成一曲面，该曲面与该第二斜面相对应，并且该曲面的弧面向该红外线接收管的方向凸出。每个第一斜面用于将该每个对应的红外线发射源发出的红外光线反射至第二斜面，并被该第二斜面反射而入射曲面，该曲面用于将入射的红外光线汇聚而被相对的红外线接收管接收，实现触摸对象的位置侦测。

相对于现有技术，本发明提供的红外触摸屏的光路结构，使用导光柱这样的光学元件进行红外光线的传输，能够减少红外线发射源或红外线接收管的数量，在可靠性增加的基础上，也有效的降低了整个触摸屏的成本。

附图说明

图1为本发明一种实施方式中的光路结构的示意图。

图2为本发明另一实施方式中的光路结构的示意图。

图3为本发明横纵两个方向上的基本光路结构所形成的矩阵光路结构。

图4为本发明另一实施方式中的横纵两个方向上的基本光路结构所形成的矩阵光路结构。

主要元件符号说明

红外触摸屏                  10

侦测区域                            100

边框                                101、102

红外线发射源                        11

光学元件                            12

导光柱                              12’

红外线接收管                        13

光线                                14、15

阶梯面                              120

平面                                121

斜面                                122、124

曲面                                123、123’

倾角                                α、β

弧度                                θ、θ’

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明作进一步的详细说明。

请参阅图1，为本发明光路结构的示意图，图1仅示出了红外触摸屏纵横两个方向的光通道中的一个，另一个未示出的光通道与此已示出的光通道完全相同，二者在侦测区域100内大致垂直。该光路结构由围绕安装在红外触摸屏四个边框内的光学元件、红外线发射源和红外线接收管构成。

其中，侦测区域100对应一个使用红外触摸屏10的显示器的显示表面，在侦测区域100的一侧，一个红外线发射源11与一个光学元件12共同安装在红外触摸屏10的一条边框101上。光学元件沿该边框101延伸，红外线发射源11与光学元件12沿其延伸方向的一端相对，红外线发射源11所发出的红外光线从光学元件12的该端进入光学元件12并在光学元件12中传输。红外线接收管13安装在边框102上，该边框102与边框101相对，该边框102上的红外线接收管13与边框101上的红外线发射源11、光学元件12共同构成一个方向的红外光通道。光线14和15表示了这个方向光通道上光线的传播方向。其中，该红外线接收管13可以是一只红外接收管，也可以使用多只红外接收管，视屏幕的大小、屏幕上座标的精确度等因素而定。

在本实施方式中，该光学元件12为一导光柱12’，该光学元件12还可以是其他能够传输红外光线的元件。其中，该导光柱12’呈条形阶梯状，安装时其延伸方向与对应边框的长度的方向相同。导光柱12’上设置多个阶梯面120，导光柱12’上另还设置有一个与边框101平行的平面121，阶梯面120过渡处形成一斜面122，所述斜面122的数量与红外线接收管13的数量相同，并且与红外线接收管13一一对应设置。该斜面122的反射面与光线14形成一个倾角α。导光柱12’与红外线发射源11相对的一端形成一曲面123，该曲面123的弧面向相对的红外线发射源11的方向凸出，形成一弧度θ。当红外线发射源11发出的扩散的红外光束经过该曲面123时被汇聚成多束均匀的平行光线，而每束红外光线能够分别被其对应的斜面122反射，从而被与该斜面122对应的红外线接收管13接收。该倾角α及弧度θ的大小，以被汇聚形成的每束红外光线经过斜面122的反射能够被其对应的红外线接收管13接收为准。

由于，红外线发射源11所发射的红外光线中心最强，并向周围递减。因此，在本实施方式中，每个斜面122的长度，以位于红外线发射源11的光轴上的斜面长度最小，而其余斜面的长度则以上述位于光轴上的斜面为中心向两边递增。在其他实施方式中，相应地，每个斜面122的长度可根据需要进行设置。

同样，基于光路可逆的原理，可以将一个红外线接收管13与该导光柱12’共同安装在边框101上，至少一个的红外线发射源11安装在与边框101相对的边框102上。这样，当每个红外线发射源11发出的红外光线被对应的斜面122反射时形成多束平行的红外光线，经过该曲面123时将该多束平行的红外光线汇聚而能够被该红外线接收管13接收。

请参阅图2，在另一实施方式中，该导光柱12’安装在边框101上，红外线发射源11还可以同红外线接收管13共同安装在与边框101相对的边框102上。其中，该导光柱12’在与红外线发射源11相对的一端还形成一斜面124，该斜面124的反射面与斜面122的反射面相对，并且该斜面124的反射面与红外线发射源11的光轴方向形成一个小的倾角β。而斜面124的前端，靠近红外线发射源11的一侧形成一曲面123’，并且该曲面123’的弧面向相对的红外线发射源11的方向凸出，形成一弧度θ’。当红外线发射源11发出的发散的红外光线经过曲面123’被汇聚成多束均匀的平行的红外光线，该多束平行的红外光线被斜面124反射后，每束红外光线被对应的斜面122均匀地反射并被其对应的红外线接收管13接收。其中，上述的倾角α、倾角β以及弧度θ’的大小，以相互配合使得红外线发射源11所发射出的红外光线能够被斜面124均匀地反射到斜面122上，而后被该斜面122反射被其对应的红外线接收管13接收为准。

同样，基于光路可逆的原理，可以将至少一个的红外线发射源11与该导光柱12’上设置的斜面122相对应地安装在边框102上，一个红外线接收管13与曲面123’相对应地安装在边框102上。这样，当每个红外线发射源11发出的红外光线被对应的斜面122反射时形成多束平行的红外光线，该多束平行的红外光线被斜面124反射后，经过该曲面123’时将该多束平行的红外光线汇聚而能够被该红外线接收管13接收。

请同时参阅图3及图4，为横纵两个方向上的基本光路结构所形成的矩阵光路结构，从而能够实现确定侦测区域100上的触摸对象位置的功能。

使用具有上述光路结构的红外触摸屏10，使用导光柱12’这样的光学元件12进行红外光线的传输，能够减少红外线发射源11或红外线接收管13的数量，在可靠性增加的基础上，也有效的降低了整个触摸屏的成本。

可以理解的是，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术构思做出其它各种相应的改变与变形，而所有这些改变与变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种用于红外触摸屏的光路结构，由安装在所述红外触摸屏边框内的光学元件、红外线发射源和红外线接收管构成，其特征在于，

在所述红外触摸屏的相对的两条边框内，安装有一个光学元件、一个红外线发射源及多个红外线接收管；所述光学元件和所述红外线发射源共同安装在所述其中一条边框上，所述多个红外线接收管安装在所述另一条边框上；

所述光学元件呈条形阶梯状，其延伸方向与所述每条边框的长度方向相同，并设置多个阶梯面，所述阶梯面过渡处形成一斜面，所述斜面的反射面与所述红外线接收管一一对应，并且与所述安装光学元件与红外线发射源的边框均成一倾角，所述每个斜面的长度，以位于所述红外线发射源光轴上的斜面长度最小，所述其余斜面的长度以所述位于红外线发射源光轴上的斜面为中心向两边递增；所述光学元件与所述红外线发射源相邻的一端形成一曲面，所述曲面的弧面向所述红外线发射源的方向凸出；

所述曲面用于将所述红外线发射源发出的红外光线汇聚成多束大致平行的红外光线，所述每个斜面用于将每束红外光线反射，从而被与所述斜面对应的红外线接收管接收，实现触摸对象的位置侦测。

2.如权利要求1所述的光路结构，其特征在于，所述斜面的数量与所述红外线接收管的数量相同。

3.如权利要求1所述的光路结构，其特征在于，所述光学元件上，与所述阶梯面相对的一侧还设置有一个平面，与所述相对的两条边框平行。

4.一种用于红外触摸屏的光路结构，由安装在所述红外触摸屏边框内的光学元件、红外线发射源和红外线接收管构成，其特征在于，

在所述红外触摸屏的相对的两条边框内，安装有一个光学元件、一个红外线发射源及多个红外线接收管，所述光学元件安装在所述其中一条边框上，所述红外线发射源和多个红外线接收管共同安装在所述另一条边框上；

所述光学元件呈条形阶梯状，其延伸方向与所述每条边框的长度方向相同，并设置多个阶梯面，所述阶梯面过渡处形成一第一斜面，与所述红外线接收管一一对应，并且所述第一斜面的反射面与所述安装光学元件的边框成第一倾角，所述每个第一斜面的长度，以位于所述红外线发射源光轴上的第一斜面长度最小，所述其余第一斜面的长度以所述位于红外线发射源光轴上的第一斜面为中心向两边递增；所述光学元件还设置一第二斜面，所述第二斜面的反射面与所述红外线发射源和所述第一斜面的反射面分别相对，并与所述红外线发射源的光轴方向形成第二倾角；所述光学元件靠近所述红外线发射源的一侧形成一曲面，所述曲面与所述第二斜面相对应，并且所述曲面的弧面向所述红外线发射源的方向凸出；

所述曲面将所述红外线发射源发出的红外光线汇聚成多束大致平行的红外光线，由所述第二斜面反射至对应的第一斜面，所述每个第一斜面用于将入射的红外光线反射而被与所述第一斜面对应的红外线接收管接收，实现触摸对象的位置侦测。

5.如权利要求4所述的光路结构，其特征在于，所述斜面的数量与所述红外线接收管的数量相同。

6.如权利要求4所述的光路结构，其特征在于，所述光学元件上，与所述阶梯面相对的一侧还设置有一个平面，与所述相对的两条边框平行。

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