觸摸屏原理介紹二

　　一、觸摸屏的幾個概念 所謂觸摸屏，從市場概念來講，就是一種人人都會使用的計算機輸入設備，或者說是人人都會使用的與計算機溝通的設備。不用學習，人人都會使用，是觸摸屏最大的魔力，這一點無論是鍵盤還是鼠標，都無法與其相比。人人都會使用，也就標志著計算機應用普及時代的真正到來。這也是我們發展觸摸屏，發展KIOSK，發展KIOSK網絡，努力形成中國觸摸產業的原因。 從技術原理角度講，觸摸屏是一套透明的絕對定位系統，首先它必須保證是透明的，因此它必須通過材料科技來解決透明問題，像數字化儀、寫字板、電梯開關，它們都不是觸摸屏;其次它是絕對坐標，手指摸哪就是哪，不需要第二個動作，不像鼠標，是相對定位的一套系統，我們可以注意到，觸摸屏軟件都不需要光標，有光標反倒影響用戶的注意力，因為光標是給相對定位的設備用的，相對定位的設備要移動到一個地方首先要知道現在在何處，往哪個方向去，每時每刻還需要不停的給用戶反饋當前的位置才不致于出現偏差。這些對采取絕對坐標定位的觸摸屏來說都不需要;再其次就是能檢測手指的觸摸動作并且判斷手指位置，各類觸摸屏技術就是圍繞“檢測手指觸摸”而八仙過海各顯神通的。

　　1、觸摸屏的第一個特征： 透明，它直接影響到觸摸屏的視覺效果。 透明有透明的程度問題，紅外線技術觸摸屏和表面聲波觸摸屏只隔一層純玻璃，透明可算佼佼者，其它觸摸屏這點就要好好推敲一番，“透明”，在觸摸屏行業里，只是個非常泛泛的概念，我們知道，很多觸摸屏是多層的復合薄膜，僅用透明一點來概括它的視覺效果是不夠的，它應該至少包括四個特性：透明度、色彩失真度、反光性和清晰度，還能再分，比如反光程度包括鏡面反光程度和衍射反光程度，只不過我們的觸摸屏表面衍射反光還沒到達CD盤的程度，對用戶而言，這四個度量已經基本夠了。今天我盡量不結合具體的觸摸屏去“排隊”，技術是在前進的，今天也許是聲波屏最理想，明天也許又是另一種，環星公司通過觸摸屏的技術本質引申出一些觸摸屏的概念，目的是讓用戶自己學會思考、學會判斷，選購適用的觸摸屏。先說透明度和色彩失真度，首先提醒大家，我們大家看到的彩色世界包含了可見光波段中的各種波長色，在沒有完全解決透明材料科技之前，或者說還沒有低成本的很好解決透明材料科技之前，多層復合薄膜的觸摸屏在各波長下的透光性還不能達到理想的一致狀態，下面是一個示意圖： 由于透光性與波長曲線圖的存在，通過觸摸屏看到的圖象不可避免的與原圖象產生了色彩失真，靜態的圖象感覺還只是色彩的失真，動態的多媒體圖象感覺就不是很舒服了，色彩失真度也就是圖中的最大色彩失真度自然是越小越好。平常所說的透明度也只能是圖中的平均透明度，當然是越高越好。 反光性，主要是指由于鏡面反射造成圖象上重疊身后的光影，例如人影、窗戶、燈光等。反光是觸摸屏帶來的負面效果，越小越好，它影響用戶的瀏覽速度，嚴重時甚至無法辨認圖象字符，反光性強的觸摸屏使用環境受到限制，現場的燈光布置也被迫需要調整。大多數存在反光問題的觸摸屏都提供另外一種經過表面處理的型號：磨砂面觸摸屏，也叫防眩型，價格略高一些，防眩型反光性明顯下降，適用于采光非常充足的大廳或展覽場所，不過，防眩型的透光性和清晰度也隨之有較大幅度的下降。 清晰度，有些觸摸屏加裝之后，字跡模糊，圖象細節模糊，整個屏幕顯得模模糊糊，看不太清楚，這就是清晰度太差。清晰度的問題主要是多層薄膜結構的觸摸屏，由于薄膜層之間光反復反射折射而造成的，此外防眩型觸摸屏由于表面磨砂也會造成清晰度下降。清晰度不好，眼睛容易疲勞，對眼睛也有一定傷害，選購觸摸屏時要注意判別。

　　2、觸摸屏的第二個特性： 觸摸屏是絕對坐標系統，要選哪就直接點那，與鼠標這類相對定位系統的本質區別是一次到位的直觀性。絕對坐標系的特點是每一次定位坐標與上一次定位坐標沒有關系，觸摸屏在物理上是一套獨立的坐標定位系統，每次觸摸的數據通過校準數據轉為屏幕上的坐標，這樣，就要求觸摸屏這套坐標不管在什么情況下，同一點的輸出數據是穩定的，如果不穩定，那么這觸摸屏就不能保證絕對坐標定位，點不準，這就是觸摸屏最怕的問題：漂移。技術原理上凡是不能保證同一點觸摸每一次采樣數據相同的觸摸屏都免不了漂移這個問題，目前有漂移現象的只有電容觸摸屏。

　　3、觸摸屏的第三個特性： 檢測觸摸并定位， 各種觸摸屏技術都是依靠各自的傳感器來工作的，甚至有的觸摸屏本身就是一套傳感器。各自的定位原理和各自所用的傳感器決定了觸摸屏的反應速度、可靠性、穩定性和壽命。觸摸屏的傳感器方式還決定了觸摸屏如何識別多點觸摸的問題，也就是超過一點的同時觸摸怎么辦?有人觸摸時接著旁邊又有人觸摸怎么辦?這是觸摸屏使用過程中經常出現的問題，我認為最理想的方式是：超過一點的同時觸摸誰也不判斷，一直等到多點觸摸移走，有人觸摸接著又有人觸摸應該是分先后都判斷，當然是技術上可能的話。 紅外觸摸屏靠多對紅外發射和接收對管來工作，紅外對管性能和壽命都比較可靠，任何阻擋光線的物體都可用來作觸摸物，不過紅外觸摸屏使用傳感器數目將近100對， 并且共用外圍電路，這就要求傳感器不僅本身性能好，還要求將近100對的紅外二極管“光-電阻特性”和“結電容”都保持一致。實際應用中，萬一有哪一對出現故障，可以在上電自檢過程中發現并在此后加以忽略，靠鄰近的紅外線代替，由于每一對紅外線只“監管”約6mm左右的窄帶，而手指通常在15mm左右粗細，用戶是察覺不到的。但如果生產過程沒有對紅外發射管進行老化測試，沒有很好的質量管理體系，將近100對的傳感器， 很快就不是一對兩對“掉隊”的問題了，總體壽命也就難以保證。因此，購買紅外屏的用戶應該了解廠家有沒有嚴格的質量檢測辦法或是否通過ISO9000認證。 紅外屏賴以工作的是紅外線矩陣，矩陣上多點的x、y坐標能組合出平方倍多的觸摸點， 見下圖，A、B兩點和C、D兩點對紅外屏來說是相同的效果，無法分辨，怎么處理呢?目前市場上的紅外屏對多點觸摸常見的處理不管連續否，要么不判斷，要么判為左上角，即下圖中不管是A、B還是C、D都判為C點。真正技術過得硬的紅外屏應該是對坐標連續的多點觸摸判斷取中點，即判斷為大物體(比如粗手指)的觸摸，而對不連續的多點觸摸不予判斷，所以說它技術過硬是這種算法對產品的品質要求更嚴，不允許出現各種各樣的故障情況。這種紅外屏現在市場有，價格非常高。 電容觸摸屏本身實際上是一套精密的漏電傳感器，帶手套的手不能觸摸，由于使用電容方式，導致有漂移現象，在下節電容觸摸屏有詳細的介紹。超聲波觸摸屏有表面聲波觸摸屏和體波聲波觸摸屏，利用的都是電-聲壓電換能器作傳感器，接收傳感器和發射傳感器所用的壓電晶體不是一種型號，在制造時的摻雜材料略有不同，發射換能器功率大，接收換能器更加靈敏。壓電換能器的壽命長，工作穩定，正常工作可以保證10年不出問題。觸摸屏安裝后，換能器是隱藏起來的，但是在運輸和安裝過程中需要小心謹慎，裸露的換能器晶體不能碰撞擠壓。表面聲波觸摸屏有X、Y軸兩對傳感器，利用屏幕表面的聲表面波來檢測手指觸摸，可以說，工作面是一層看不見、打不壞的聲能，不怕暴力使用，最適合公共信息查詢，是目前市場上最受歡迎的觸摸屏產品。 以上談了一些觸摸屏技術領域的概念，當然，只是是純技術原理的一些探討，評判一種觸摸屏，光是技術原理還只是其中的一部分，觸摸屏要應用到各個領域，還要抵受千觸萬摸，選用材料的耐用性如何，反應速度如何 (使用要感覺順暢反應速度須小于20ms)，控制卡、驅動程序和校準程序怎么樣，卡的設計水平和工藝水平，驅動程序跨操作系統平臺、跨機種的通用性、計算機接口與技術趨勢的緊跟程度，廠商的技術實力和服務承諾的可信任度，這些都是理性的評判一種觸摸屏，更準確的說：一種產品的重要因素