聲學(xué)脈沖波辨識(shí)觸摸屏控制技術(shù)

聲學(xué)脈沖波辨識(shí)觸控技術(shù)(簡(jiǎn)稱APR)是一個(gè)全新并且獨(dú)特的感覺(jué)觸控技術(shù)。APR觸控技術(shù)綜合了超音波觸控技術(shù)(SAW)及紅外線觸控技術(shù)(IR)良好的光學(xué)性能及優(yōu)秀的耐久性和穩(wěn)定性的優(yōu)點(diǎn)；還有電容觸控技術(shù)(Capacity)優(yōu)秀的拖曳及可用觸控筆、手套、指甲觸控的優(yōu)點(diǎn)；而且還有電阻式技術(shù)價(jià)格便宜的優(yōu)點(diǎn)；另外，APR對(duì)水和其他污染物是有很好的抵御性，它還可被分成不同尺寸的觸摸屏，從適合PDA使用的小尺寸觸摸屏到42英寸顯示器用的大尺寸觸摸屏，并在簽署字的應(yīng)用時(shí)可很好地排除手掌導(dǎo)致的誤觸控問(wèn)題。


和與許多在歷史上的最佳發(fā)明相比，APR是以一種簡(jiǎn)單和典雅的聲音辨識(shí)方式來(lái)測(cè)量玻璃上被接觸的點(diǎn)的位置。其關(guān)鍵是在玻璃上每個(gè)位置接觸時(shí)都會(huì)產(chǎn)生獨(dú)特的聲音。四個(gè)附在觸摸屏邊緣玻璃的微小收發(fā)器接收到接觸的聲音，這個(gè)聲音由控制器數(shù)字化，然后與事先所記錄下的玻璃上每個(gè)位置聲音的列表相比較，光標(biāo)位置立即被更新到觸摸位置。APR的設(shè)計(jì)可忽略外來(lái)和四周噪聲，因?yàn)樗鼈兣c事先記錄的錄音記不吻合。

APR與其他試圖以收發(fā)器或麥克風(fēng)來(lái)識(shí)別觸摸位置的技術(shù)不同，它使用一個(gè)簡(jiǎn)單聲音表查尋方式更勝于那種沒(méi)有任何參考而且需要強(qiáng)有力又昂貴的信號(hào)處理硬件來(lái)試圖計(jì)算觸摸位置的方式。APR沒(méi)有尺寸限制的觸控技術(shù)。易觸控的創(chuàng)始者在35年前發(fā)明了觸摸屏-電阻式觸控技術(shù)。到今天為止，電阻式依舊仍然是全世界應(yīng)用最普遍的觸控技術(shù)，可從PDA到工業(yè)控制設(shè)備到餐館用的餐飲收銀(POS)終端機(jī)。目前世界上觸摸顯示器供應(yīng)商可提供所有主要觸控的技術(shù)包括電阻、電容、紅外、和聲波。每個(gè)技術(shù)都適合特定的應(yīng)用和環(huán)境。雖然APR是一個(gè)新技術(shù)，它與易觸控應(yīng)用了20年的聲波技術(shù)在某一些方面是非常相似的。兩個(gè)都是聲原理，并使用一塊純凈的玻璃與附在其上的信號(hào)收發(fā)器。但是聲波的信號(hào)收發(fā)器是發(fā)出并且接收信號(hào)的，但APR只是用它來(lái)接收信號(hào)的。

APR的動(dòng)作原理


APR的組成包括玻璃或其他堅(jiān)硬的材質(zhì)，與組裝在背面四個(gè)信號(hào)接收器。信號(hào)接收器被鑲嵌在可見(jiàn)區(qū)域的對(duì)角反面角落上，并且跟通過(guò)電纜連接到控制卡。當(dāng)屏幕被觸摸時(shí)產(chǎn)生碰撞或使用者用手指或觸控筆在玻璃上扯拽時(shí)產(chǎn)生聲波，聲波從接觸點(diǎn)四射到信號(hào)接收器，使其產(chǎn)生成比例的電子信號(hào)。這些信號(hào)在控制卡被放大，然后被轉(zhuǎn)換成一條數(shù)字信息。這些數(shù)字信息與之前存放在數(shù)據(jù)庫(kù)的做比較來(lái)判斷觸摸的位置。APR觸控技術(shù)有防止四周和環(huán)境噪聲的設(shè)計(jì)，原理是因?yàn)檫@些與之前存放的信息不相匹配。

APR性能的特點(diǎn)
觸摸顯示器通常需要一個(gè)覆蓋在LCD面板上的觸摸屏來(lái)感覺(jué)觸摸和防止LCD面板被觸摸。顯示器制造商制造的目標(biāo)是使顯示器更明亮和色彩更純真，因此觸摸屏應(yīng)該盡可能的避免降低圖像質(zhì)量。不幸地是，觸摸屏有四個(gè)方面可能會(huì)降低圖像質(zhì)量：會(huì)減少光透射率，會(huì)增加面反射，會(huì)降低清晰，會(huì)改變?cè)瓉?lái)的色彩。從光學(xué)原因及堅(jiān)硬和耐久性來(lái)選擇觸摸屏材質(zhì)，玻璃是最理想的選擇。


純凈的玻璃光透射率(perASTMD1003)最高大約可達(dá)92%。這樣即使使用便宜的LCD顯示面板，也可很好地保持LCD原有的亮度。


使用在電阻和電容觸控技術(shù)上的薄膜層和涂層不僅會(huì)減少光傳導(dǎo)，而且會(huì)改變顯示面板原始的顏色。許多普遍的觸控應(yīng)用，如醫(yī)療儀器和數(shù)字照片導(dǎo)覽機(jī)，純凈的玻璃是唯一可接受的。


純凈的玻璃可使反射減到最低，因?yàn)樗鼪](méi)有薄膜層或金屬涂層覆蓋。反射會(huì)令長(zhǎng)期使用者的眼睛容易疲勞，譬如出納員或賭博娛樂(lè)場(chǎng)的游戲玩家，顯示器通常會(huì)對(duì)天花板的燈光反射，這會(huì)干擾使用者使其分心。


因?yàn)橛貌ＡР馁|(zhì)的覆蓋物，反射已經(jīng)是一個(gè)極小值，反反射或反炫的涂層技術(shù)是不需要的，而且也能保持最大清晰度。玻璃是不易刮傷的，比較電阻式的觸摸屏3H或4H的硬度，玻璃的硬度刻達(dá)到7H，而玻璃對(duì)多數(shù)化學(xué)制品是有抵抗性，不像容易穿破的塑料材質(zhì)。玻璃是比較穩(wěn)定，不會(huì)變型，不會(huì)膨脹，也不會(huì)因?yàn)闇囟茸兓湛s的材質(zhì)。


也可用特殊的防暴型玻璃材質(zhì)在高破壞的環(huán)境里應(yīng)用。加厚的、高溫及化學(xué)處理過(guò)得堅(jiān)硬玻璃，可以用來(lái)替代普通玻璃。因?yàn)檫@些原因，易觸控的聲波技術(shù)成為了在公共場(chǎng)所使用的顯示機(jī)器或自助機(jī)器里最佳的選擇，并且也被其他應(yīng)用如包括賭博及醫(yī)療成像所偏好。APR技術(shù)因使用玻璃這種材質(zhì)，而擁有很好地光學(xué)和耐久性的優(yōu)點(diǎn)。


如果光學(xué)質(zhì)量和惡劣環(huán)境是唯一的問(wèn)題，那聲波觸控技術(shù)可被應(yīng)用到所有觸控領(lǐng)域。但對(duì)于一些特殊的應(yīng)用，觸控筆的選擇可勝過(guò)于視覺(jué)效果。例如出納員或侍者在餐館的使用。當(dāng)在顯示一份菜單時(shí)，完美的圖片質(zhì)量及純凈顏色并不是必要的。更重要的是當(dāng)侍者有盤(pán)子在另一手時(shí)能用筆、信用卡或員工卡來(lái)觸摸顯示器，或者用指甲或筆觸摸顯示器?；谝陨线@些原因，僅管電阻觸控技術(shù)會(huì)降低光學(xué)，并且會(huì)隨時(shí)間而讓電阻觸摸屏的外面塑料層磨損，電阻觸摸屏還是目前在零售、餐館和POS上最普遍應(yīng)用的技術(shù)。
除了有聲波技術(shù)優(yōu)異的光學(xué)質(zhì)量及不易被磨損的特質(zhì)外，APR技術(shù)還有其電阻技術(shù)可用手指、指甲、筆或觸控筆、或信用卡來(lái)觸控的特質(zhì)。


抗污染物―有一些應(yīng)用的最主要的問(wèn)題不是在光學(xué)、耐久性或觸控筆的選擇上，而是污染物。電阻及電容技術(shù)在這方面有優(yōu)勢(shì)，當(dāng)遇到液體和其他污染物在屏幕上時(shí)還能正常動(dòng)作，并且也可以很容易地密封。然而電阻技術(shù)仍然在餐館、工業(yè)和醫(yī)療應(yīng)用上領(lǐng)先于電容技術(shù)，因?yàn)榧词勾魇痔滓部梢杂|控。


APR技術(shù)對(duì)在屏幕上的污染物是有抵抗性的，如液體、土、西紅柿醬、油脂和超聲波膠凝體，并且還防刮傷?？梢杂霉I(yè)密封標(biāo)準(zhǔn)，以不透水的方式密封APR觸摸屏，也有玻璃的光學(xué)特性及對(duì)清潔和消炎的化學(xué)制品有抵抗性，并且也可用手套及任一種觸控筆來(lái)觸控。


另外，觸摸屏與位于下方的顯示器各有一個(gè)獨(dú)立坐標(biāo)系統(tǒng)。對(duì)應(yīng)觸控及顯示器的位置需要從一個(gè)坐標(biāo)系到另一個(gè)坐標(biāo)系以規(guī)則運(yùn)算來(lái)轉(zhuǎn)換。這轉(zhuǎn)換準(zhǔn)確性取決于穩(wěn)定的觸控及穩(wěn)定的圖像坐標(biāo)系。LCD顯示器不同于CRT顯示器，它有一個(gè)固有的顯示位置。像一些觸控技術(shù)，如聲波及紅外線技術(shù)，都有一個(gè)固定的坐標(biāo)系統(tǒng)。其他的像電容和一些便宜的電阻技術(shù)，都會(huì)要求重新校正，或者過(guò)一段時(shí)間需要周期性的校正，這就是所謂的偏移。


在所有事例里，最好的觸控技術(shù)是從不需要校準(zhǔn)的。APR有一個(gè)固定的坐標(biāo)系統(tǒng)，不隨時(shí)間、位置或環(huán)境變動(dòng)的而改變。如果顯示器的大小和位置是固定的，用APR觸控技術(shù)，傳統(tǒng)觸摸屏所需的校正會(huì)在應(yīng)用里被消除。


觸控技術(shù)應(yīng)該容易被觸摸并對(duì)輕拍也迅速反應(yīng)。APR不會(huì)如同其他技術(shù)會(huì)不能識(shí)別短暫的觸摸，因?yàn)槎虝旱妮p拍也會(huì)產(chǎn)生可辨識(shí)的聲音。多數(shù)的觸控應(yīng)用是需要簡(jiǎn)單和迅速的觸摸，為公共場(chǎng)合的使用者及只有一點(diǎn)點(diǎn)訓(xùn)練的雇員而設(shè)計(jì)的。常見(jiàn)的個(gè)人計(jì)算機(jī)技法如移動(dòng)，下拉菜單和扯拽通常很少被使用在觸控應(yīng)用上，因?yàn)檫@些不是所有使用者都可以靠直覺(jué)得知的。但是，有一些技術(shù)應(yīng)用上，還是會(huì)使用這些，并且賭博有時(shí)要求扯拽。電容通常是觸控技術(shù)里的最佳的拖曳的選擇。


APR可以辨認(rèn)速度快的輕拍，也可如電容一樣可以拖拽。不同于電容技術(shù)，APR還可以準(zhǔn)許用手指和觸控筆扯拽。APR當(dāng)前在“觸摸和停住”或“扯拽和停住”的動(dòng)作上是不可能的，因?yàn)樵谕Ｗ〉奈恢貌话l(fā)出聲音。
設(shè)備制造商正在尋找容易集成的觸控技術(shù)元件，此外對(duì)于他們的應(yīng)用需要符合像先前提到的基本觸控特性。觸摸屏需要有不被周圍的金屬材質(zhì)影響，而且可以在粗劣的環(huán)境里正常動(dòng)作的特點(diǎn)。它們應(yīng)該可以用各樣的材料，包括墊圈、膠漿或RTV以NEMA4/IP65的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)密封，并且必須有最小可能的邊框。理想觸摸屏的大小應(yīng)該比LCD顯示面板還小。LCD顯示面板制造商一直不斷的努力讓外部邊寬變窄，觸控屏的制造商將面臨了窄小邊寬的挑戰(zhàn)。


APR是聲學(xué)技術(shù)，所以不受周圍金屬或粗劣環(huán)境的影響。另外，它可被任何材料來(lái)防水密封，并且它有任何觸控技術(shù)里所不及的超窄邊框，包括密封區(qū)僅僅只有5mm的最狹窄的外框區(qū)。因?yàn)楠M窄的邊框，所以允許多個(gè)LCD面板一起直接地被裝置一起，這在醫(yī)療、財(cái)政貿(mào)易和博彩上的應(yīng)用里變得越來(lái)越普遍。
不論從非常小的PDA到大的顯示屏如42英寸APR是成本效益上最經(jīng)濟(jì)的技術(shù)。就PDA而言，價(jià)格是最關(guān)鍵的地方，APR技術(shù)基本上是由一片玻璃與信號(hào)接收器組成的，加上硬件和軟件為聲音數(shù)字化及其辨識(shí)，這樣的配置在今日的手機(jī)應(yīng)用中已經(jīng)實(shí)現(xiàn)。


在許多應(yīng)用里，暴露玻璃是不能接受的，例如在食品加工或病人床邊的應(yīng)用，因此，紅外線觸控技術(shù)是其最佳技術(shù)的選擇。如同紅外線觸控技術(shù)，APR的技術(shù)也可以應(yīng)用不是玻璃的材質(zhì)，例如像是丙烯酸酯的材質(zhì)。

結(jié)語(yǔ)


綜合APR的特點(diǎn)，結(jié)合了電阻技術(shù)的可用觸控筆和可密封防水飛濺及抗污物的特點(diǎn)，加上紅外線技術(shù)及聲波技術(shù)的純凈玻璃的光學(xué)及抗磨損的特點(diǎn)，將所有特點(diǎn)集成在完全密封，引人注目的POS觸控顯示器里――觸控技術(shù)的革命已經(jīng)開(kāi)始。