触摸点位置参数信息检测传感装置制造方法及图纸

本发明专利技术属传感技术领域，尤其是平面或空间内及投影显示屏幕、挂图上点的位置的传感技术，应用于计算机多媒体的触摸输入方面。本发明专利技术使用了多点主动定位技术，即被标的触摸点是主动的超声波发射器，再由多个位置已知的超声波接收器转换成为电信号，输出到后续处理系统，而得到标的点与每个接收器之间的距离，通过计算而得到该标的点的坐标。在这里，不同接收器输出电信号的时间差，就包含了触摸点的位置参数信息。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是一种利用超声技术，使用多点检测主动式定位方法，来实现对指定区域内的某一标的点位置，进行检测并输出相关电信号的超声点源式触摸点位置参数信息检测传感装置。本专利技术属于传感
，主要应用于计算机多媒体技术中信息“触摸”式输入方面，尤其是对于大屏幕、可变屏幕尺寸或需要空间定位的场合应用。一台计算机通常为用户提供一个这样的显示屏幕，在该屏幕上显示用户可以作出各种选择的说明或图形、图像。在许多情况中，用户作出响应最快捷方便、直观的方式是用某种设备或部件所提供的方法，实际触及屏幕上显示所要求的选择区域，如使用触摸屏或鼠标。在另外的情况下，如对挂图、投影屏幕的解释，最快捷方便、直观的方式是使用一根类似于课堂上使用的教鞭，来直接指示所要求选择的区域。在特殊的情况下，例如对具有一定的空间结构的物体的各个部分的解释、说明，用一根教鞭来指示，同样是最佳的选择方案。这就需要这样一个系统，这个系统的软、硬件能够确认被“触摸”或“指示”的事件的位置。为了实现这一目的，这个系统中应该包含有一套能够传感被“触摸”或“指示”的事件的位置的数据、信息传感装置或部件。这套装置或部件应该具有费用低廉、可视性好、可靠性高的特点，并且具有一定的通用性。现在通用的触摸输入技术，最常见的是触摸屏，包括大型的触摸板，是可以选择的部件之一。这类部件或装置使用的技术大致分为两类。一类使用电路的方法，其特点是触摸屏是电路的一部分。常用的是电阻式电位检测技术、电容式高频漏电流检测技术用的触摸屏技术。这类方案需要在屏幕前面放置一或两层透明的导电薄膜，当手指触压某点后，导致触摸点的电位值，或高频漏电流变化，被检测出用于确定该点的坐标。实例可以在申请号码为96220275的中国专利和美国专利US5283558中或其它有关的资料中得到。另外一类使用在一定条件下可以转变成为电信号的连续介质，来实现触摸点的定位检测。常用的有光学技术、力平衡技术、声表面波技术，以及最新的体波技术。使用光学的方法，基本上都是使用光敏元件，根据被检测的手指或物体对特定的光线的阻挡情况，来检测出触摸点的位置参数，通常使用红外线或可见光来实施。95110541、95105303号中国专利申请和4,891,508、5,317,140号美国专利及其所涉及的先有技术中给出了实施方案。力平衡的方法是在一块用做触摸板的下面安装有数个力敏传感器，施加在触摸板上的力被分散到各个传感器上。因为作用力与反作用力及力矩是平衡的，所以根据各个力传感器的输出信号，就能够计算出施力点的坐标。93106780.4号中国专利申请和美国专利4,121,049、4,355,202和5,541,372号中的先有技术给出了实施例。声表面波定位技术，是利用在弹性硬质表面传播的声波或超声波，来检测与触摸点位置有关的电信号，而实现触摸点定位。目前这种技术的应用非常广泛，RD382019、US4,644,100、US4,357,672、US4,144,519、US4,126,047、US4,870,623、US5,243,148、US5,334,805和US5,591,945等号码的外国专利及其涉及的相关技术，给出了多种用于屏幕表面触摸点定位、距离测量、作用力测量和信号处理的多种先有技术和实施方案。其中，US4,357,672号专利公布了通过在声表面波在从一个物体向参考点传播的时间内，对微处理器的指令周期进行计数的方案，来测量物体到参考点的距离US4,870,623号专利公布了一个使用多个接收器，通过对声表面波接收器所接收到的幅度和相位进行处理，而确定一个知物体的位置、方向和形状的方案；US5,591,945号专利公布了利用两个位于被检测表面两端的反射器阵列，把声表面波从发射器分布到被检测表面，而后再把声表面波汇集到接收器的方案，通过比较收集到的脉冲序列有无被吸收或/和扰动来检测触摸点位置的方案。以上各种技术，虽然各有其优点，但也有其不足之处。如有的分辨率低、有的生产和安装费用昂贵，有的可靠性较低，有的对外界的光、电、灰尘、杂物的干扰敏感等。除了这些缺点之外，上面的这些触摸屏还有三个共同的缺点，即1、不能实现立体空间内的定位；2、必须有一块固定的触摸板，或一个固定的框架，尺寸是生产时定死的，不能实现随意尺寸时的触摸定位；3、对于已有的普通计算机显示器，需专业人员才能安装，生产和安装的费用高昂；4、对于制造大屏幕，尤其是当长宽的尺寸达到以米为单位的触摸屏时，不仅工艺上更为困难，而且生产安装的费用更加昂贵。对于触摸屏的大屏幕应用，还有一种遥控鼠标的实施方案，即通过一个遥控系统，来控制屏幕上鼠标指针的移动、选择。但是这种方案只能用在投影屏幕上，而不能用于其它场合，同样也不能实现三维空间定位。况且，在公共场所使用时，既不够直观，又比较麻烦。目前专利查新检索还没有发现与本专利技术类似的技术。本专利技术就是为了克服上面所述的缺点，而设计的对于“触摸”输入点的位置进行检测，并输出相关信息的传感装置，其目的有五个1、低成本、直观地实现对大显示屏幕或平面内的触摸点的位置信息的检测；2、空间情况下的触摸点定位；3、使“触摸屏”与显示屏，以及相关的板、框等脱离，成为便于携带和安装的部件，以适用于不同的屏幕或空间尺寸；4、以低的制造和安装费用，实现对于普通的阴极射线管或LCD显示器的表面的触摸位置的信息检测；5、实现对于简单的弹性硬质曲面表面的触摸位置信息检测。为了叙述方便，在本专利技术文件中，仍然使用触摸一词，尽管操作方面已经有所区别，不是用手指进行触摸定位。本专利技术的基本原理，是使用多点定位的方法，根据触摸点与某个参照坐标系内多个已知点之间的距离，通过计算来得到该点在该参照坐标系内的坐标。通过一般的数学分析可知，在一个二维平面内，如果能够得到某点与三个不在同一直线上的、位置已知的点的距离，则该点的坐标可以在整个平面内被唯一确定；如果能够得到某点与三个处在同一直线上的、位置已知的点的距离，则该点的坐标可以在以这条直线为分界线的某半个平面内被唯一确定(因为在另半个平面内还有一个对称点)。同理，在三维空间内，如果能够得到某点与四个不在同一平面内、位置已知的点的距离，则该点的坐标可以在整个空间内被唯一确定；如果能够得到某点与三个不在同一直线上的位置已知的点的离，则该点的坐标可以在以这三个点所在的平面为分界面的某半个空间内被唯一确定(在另外半个空间内也有一个对称点)。在这里，上面所指明的接收器的数量，是能够在上述每种情况下，相应地检测到完整的位置信息所需的最小值，在实际应用中完全可以更多些。本传感装置就是根据这个原理，通过测量被定位点与多个已知点之间的距离，来得到并输出与被定位点的位置相关的参数，提供给以本装置为一种输入设备的系统，进行处理、计算，最终得到被定位点在某个参照坐标系内的位置坐标。这里的二维平面可以是理论上的平面，也可以是小曲率的曲面，或可以展开为平面的圆锥、柱面；二维空间可以是立体的自然空间，又可以是球面等封闭的旋转体的表面。在本专利技术中，使用超声波技术，来实现上述距离的测量。具体方法是这样的根据需上述要检测的区域的种类，可检测区域内放置最少为上述数量、位置已知超声波接收器来接收特定的超声波；被传感、定位的触摸点是一个安装在手持触摸柄上的超本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于平面区域内某点的位置检测的触摸点位置参数信息检测传感装置，该装置包含有超声波发射器和安装在可检测区域内的超声波接收器，其特征在于：在平面的可检测区域内，至少分布安装有三个位置已知的超声波接收传感器；被传感的触摸点就是超声波发射器所在的位置，该发射器被安装在一个由手柄、定位头和连接在它们之间的连接杆所构成的手持触摸柄的定位头上。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶新林，刘中华，
申请(专利权)人：北京青谷科技有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]