[发明专利]光学式触摸屏及其触摸定位方法、以及光学畸变标定方法

权利要求书

1.一种光学式触摸屏，其特征在于，包括主控屏(100)、线状连续红外背景光源、第一层传感结构、第二层传感结构和主控板，

所述线状连续红外背景光源内置于光学式触摸框结构(130)内，且连续围绕于主控屏(100)四周设置；

第一层传感结构，由位于主控屏(100)四角的四个第一类光学传感器(300)构成，所述第一类光学传感器(300)的光学传感平面与主控屏(100)四周的线状连续红外背景光源构成的光幕平面重合；

所述第二层传感结构，由位于主控屏(100)四边的多个第二类光学传感器(400)构成，所述第二层传感结构的光学传感平面高于主控屏(100)四周的线状连续红外背景光源构成的光幕平面；

主控板，用于产生线阵传感器的驱动逻辑及光源驱动电流，接收第一层传感结构及第二层传感结构采集的光学传感数据并解算触摸坐标发回主机。

2.根据权利要求1所述光学式触摸屏，其特征在于，所述线状连续红外背景光源包括侧导光光纤(220)以及设置于侧导光光纤(220)两入光端的管状红外光源(210)，所述管状红外光源(210)包括焊接在与主控板电连接的铝基板上的LED(211)；一端套装在LED(211)外部、另一端设有出光孔的管状壳体(212)，所述侧导光光纤(220)的入光端自出光孔伸入管状壳体(212)内，所述LED(211)与侧导光光纤(220)之间设有聚光透镜(213)。

3.根据权利要求2所述光学式触摸屏，其特征在于，所述侧导光光纤(220)安装在光学式触摸框结构(130)内，且朝向主控屏(100)一侧设有长条形出光面(221)。

4.根据权利要求1所述光学式触摸屏，其特征在于，第一类光学传感器(300)包括，

设有入光端的第一金属成像结构(301)；

设置在第一金属成像结构(301)入光端、且凸透面朝向第一金属成像结构(301)底端设置的第一平凸柱面透镜(302)，与凸透面相对设置的一侧水平端面依次粘贴有中间开有窄缝的第一光阑(303)和第一红外滤光片(304)；

设置于第一金属成像结构(301)底端的第一传感器AD采样板(305)，所述第一传感器AD采样板(305)朝向第一金属成像结构(301)入光端的一侧焊接有第一线阵传感器(306)，所述第一传感器AD采样板(305)与主控板电连接；

第二类光学传感器(400)的结构与第一类光学传感器(300)的结构一致。

5.根据权利要求2所述光学式触摸屏，其特征在于，所述第一类光学传感器(300)的入光端与侧导光光纤(220)的出光面(221)位于同一水平高度。

6.根据权利要求2所述光学式触摸屏，其特征在于，所述光学式触摸框结构(130)为一端设有透光窗口的矩形框，所述第二类光学传感器(400)内置于光学式触摸框结构(130)内，且金属成像结构前端朝向矩形框的透光窗口设置，所述第二类光学传感器(400)的金属成像结构前端下侧设有一内凹槽(131)，所述侧导光光纤(220)容置在所述内凹槽(131)中。

7.根据权利要求1所述光学式触摸屏，其特征在于，所述主控板包括现场可编程门阵列模块、单片机模块、升降压电路以及周边电路。

8.一种对权利要求1所述光学式触摸屏的光学畸变标定方法，其特征在于，

S1、制作四条长度分别和主控屏(100)四边的长度相等的标定棒，所述标定棒上每隔一段距离设置一条透光窄缝；

S2、将所述标定棒设置在对应外缘的线状连续红外背景光源之前；

S3、红外光透过所述透光狭缝在线阵传感器的感应线形成亮点尖峰，求取尖峰的像素位置，并将尖峰的像素位置和与对应的透光狭缝的几何坐标做四阶数学拟合；

S4、再利用五个四阶拟合参数求取主控屏(100)四边每隔很短距离的点和线阵传感器的像素间的对应关系表，即为标定表。

9.一种权利要求1所述光学式触摸屏的光学式触摸屏的触摸定位方法，其特征在于：

S1、主控板接收来自两组光学传感器的10个周期的亮度信号并进行比对，如果平均每个周期内变化幅度超过3的像素不超过5个，则将第1个周期内的像素亮度数据记下，作为各传感器的背景数组；

S2、正常工作并接收一个周期内光学传感器的亮度信号，称为实时数组；

S3、将各传感器的背景数组减去实时数组，得到暗斑数组，并对暗斑数组进行边缘检测和质心法处理，得到各传感器暗斑边缘及中心位置；

S4、查标定表并进行比例插值运算确定各暗斑边缘对应的线状连续红外背景光源在触摸框上的位置；

S5、根据第一类光学传感器(300)的暗斑边缘在触摸框上的位置以扫描画线算法确定所有可能含有单个或多个触摸点区域的连通域；

S6、根据第二类光学传感器(400)的暗斑边缘在触摸框上的位置以扫描画线算法对步骤S5中的区域进行细分，得到一系列只含有单个触摸点的连通域，舍去其中面积明显小于触摸点面积的连通域，剩下的即为各只含有单触摸点的连通域；

S7、计算各单触摸点连通域重心坐标，即为触摸点坐标。