声学脉冲波辨识触控技术的应用

一.概述 全球触摸屏技术的领导者- 美商易触控系统公司 （Elo TouchSystems Inc）的声学脉冲波辨识触控技术 （简称APR） 是一个全新并且独特的感觉触控技术。 美商易触控系统公司（简称易触控） 是全球最大的电气和电子组件制造商-泰科电子的一个子公司。 仅由一块可装置在显示器上面的玻璃覆盖物, 与一个小电子控制板组成, 易触控的APR技术拥有其它触控技术所有的优点。二.APR触控技术说明 APR触控技术综合了超音波触控技术（SAW）及红外线触控技术（IR）良好的光学性能及优秀的耐久性和稳定性的优点；还有电容触控技术（Capacity）优秀的拖曳及可用触控笔、手套、指甲触控的优点；而且它还有电阻式技术价格便宜的优点；另外, APR对水和其它污染物是有很好的抵御性， 它还可被分成不同尺寸的触摸屏，从适合PDA使用的小尺寸触摸屏到 42 英寸显示器用的大尺寸触摸屏, 并在签署字的应用时可很好地排除手掌导致的误触控问题。 与许多在历史上的最佳发明相比， APR是以一种简单和典雅的声音辨识方式来测量玻璃上被接触的点的位置。 其关键是在玻璃上每个位置接触时都会产生独特的声音。四个附在触摸屏边缘玻璃的微小收发器接收到接触的声音，这个声音由控制器数字化, 然后与事先所记录下的玻璃上每个位置声音的列表相比较, 光标位置立即被更新到触摸位置。 APR的设计可忽略外来和四周噪音，因为它们与事先记录的录音记不吻合。 APR与其它试图以收发器或麦克风来识别触摸位置的技术不同，它使用一个简单声音表查寻方式更胜于那种没有任何参考而且需要强有力又昂贵的信号处理硬件来试图计算触摸位置的方式。所以，APR是最有经济效益并且没有尺寸限制的触控技术。三.触控技术介绍 易触控的创始者在35 年前发明了触摸屏- 电 阻式触控技术。 到今天为止, 电阻式依旧仍然是全世界应用最普遍的触控技术, 可从PDA到工业控制设备到餐馆用的餐饮收银（POS） 终端机。 易触控的五线电阻式在电阻触摸屏上是最广泛受尊敬的品牌。 拥有最多项专利及全世界最大触摸显示器供应商,今天易触控可提供所有主要触控的技术，包括电阻, 电容，红外，和声波- 每个技术都是被优选为适合特定的应用和环境。现在，易触控提供的APR技术是达到以前任何一种触控技术都未达到的技术优点的组合。 虽然APR是一个新技术，它与易触控成功应用了20年的声波技术在某一些方面是非常相似。两个都是声原理, 并使用一块纯净的玻璃与附在其上的信号收发器。但是声波的信号收发器是发出并且接收信号，但APR只是用它来接收信号. 因为易触控在声学触控技术上是一个领导者， 关于APR科学家及工程师拥有在物理，材料，和制造的丰富经验. 易触控有效的将APR技术带进市场，它被稳固地放在一个很独特的位置。四.APR的动作原理 APR 的组成包括玻璃或其它坚硬的材质，与组装在背面四个信号接收器。信号接收器被镶嵌在可见区域的对角反面角落上, 并且跟通过电缆连接到控制卡。 当屏幕被触摸时产生碰撞或使用者用手指或触控笔在玻璃上扯拽时产生声波，声波从接触点四射到信号接收器, 使其产生成比例的电子信号。这些信号在控制卡被放大, 然后被转换成一条数字信息。这些数字信息与之前存放的数据库的做比较来判断触摸的位置。APR触控技术有防止四周和环境噪音的设计，原理是因为这些与之前存放的信息不相匹配。五.APR性能的特点 触摸显示器通常需要一个覆盖在LCD面板上的触摸屏来感觉触摸和防止LCD面板被触摸。显示器制造商制造的目标是使显示器更明亮和色彩更纯真，因此触摸屏应该尽可能的避免降低图像质量。不幸地，触摸屏有四个方面可能会降低图像质量: 会减少光透射率，会增加面反射，会降低清晰，会改变原来的色彩。从光学原因及坚硬和耐久性来选择触摸屏材质, 玻璃是最理想的选择。 纯净的玻璃最高可达大约92% 光透射率（per ASTM D1003）。这样即使使用便宜的LCD 显示面板, 也可很好的保持LCD原有的亮度。 使用在电阻和电容触控技术上的薄膜层和涂层不仅会减少光传导，而且会改变显示面板原始的颜色。许多普遍的触控应用，譬如医疗仪器和数字照片导览机，纯净的玻璃是唯一可接受的。 纯净的玻璃可使反射减到最低，因为它没有薄膜层或金属涂层覆盖。反射会令长期使用者的眼睛容易疲劳，譬如出纳员或赌博娱乐场的游戏玩家，显示器通常会对天花板的灯光反射, 这会干扰使用者使其分心。 因为用玻璃材质的覆盖物,反射已经是一个极小值，反反射或反炫的涂层技术是不需要的，而且也能保持最大清晰度。 玻璃是不易刮伤的，比较电阻式的触摸屏3H 或4H 的硬度，玻璃的硬度刻达到7H，而玻璃对多数化学制品是有抵抗性，不像容易穿破的塑料材质。玻璃是比较稳定，不会变型，不会膨胀，也不会因为温度变化而收缩的材质。 也可用特殊的防暴型玻璃材质在高破坏的环境里应用。 加厚的、高温及化学处理过得坚硬玻璃，可以用来替代普通玻璃。 因为这些原因，易触控的声波技术成为了在公共场所使用的显示机器或自助机器里最佳的选择，并且也被其它应用如包括赌博及医疗成像所偏好。 APR技术因使用玻璃这种材质, 而拥有很好地光学和耐久性的优点。 触控笔的选择——如果光学质量和恶劣环境是唯一的问题，那声波触控技术可被应用到所有触控领域。但对于一些特殊的应用，触控笔的选择可胜过于视觉效果。例如出纳员或侍者在餐馆的使用。当在显示一份菜单, 完美的图片质量及纯净颜色并不是必要的。更重要的是当侍者有盘子在另一手时能用笔，信用卡，或员工卡来触摸显示器, 或者用指甲或笔能触摸显示器。基于以上这些原因，仅管电阻触控技术会降低光学，并且会随时间而让电阻触摸屏的外面塑料层磨损，电阻触摸屏还是目前在零售、餐馆、和POS应用上最普遍应用的技术。 除了有声波技术优异的光学质量及不易被磨损的特质外，APR技术还有其电阻技术可用手指、指甲、笔或触控笔、或信用卡来触控的特质。 抗污染物——有一些应用的最主要的问题不是在光学、耐久性、或触控笔的选择上，而是污染物。电阻及电容技术在这方面有优势，当遇到液体和其它污染物在屏幕上时还能正常动作，并且也可以很容易地密封。然而电阻技术仍然在餐馆、工业和医疗应用上领先于电容技术，因为即使戴手套也可以触控。 APR技术对在屏幕上的污染物是有抵抗性的, 譬如液体、土、西红柿酱、油脂，和超声波胶凝体，并且还防刮伤。可以用工业密封标准来以不透水的方式密封APR触摸屏，也有玻璃的光学特性及对清洁和消炎的化学制品有抵抗性，并且也可用手套及任一种触控笔来触控。 稳定性——触摸屏与位于下方的显示器各有一个独立坐标系统。对应触控及显示器的位置需要从一个坐标系到另一个坐标系以规则运算来转换。这转换准确性取决于稳定的触控及稳定的图像坐标系。LCD显示器不同于CRT显示器, 它有一个固有的显示位置。像一些触控技术，譬如声波及红外线技术，都有一个固定的坐标系统。其它的像电容和一些便宜的电阻技术, 都会要求重新校正, 或是过一段时间需要周期性的校正, 这就是所谓的偏移. 在所有事例里，最好的触控技术是从不需要校准的。 APR有一个固定的坐标系统，不随时间、位置、或环境变动的而改变。如果显示器的大小和位置是固定的,用APR触控技术, 传统触摸屏所需的校正会在应用里被消除。 迅速和敏感——触控技术应该容易被触摸并对轻拍也迅速反应。APR不会如同其它技术会不能识别短暂的触摸，因为短暂的轻拍也会产生可辨识的声音。多数的触控应用是需要简单和迅速的触摸, 为公共场合的使用者及只有一点点训练的雇员而设计的。常见的个人计算机技法如移动，下拉菜单，和扯拽通常很少被使用在触控应用上，因为这些不是所有使用者都可以靠直觉得知的。但是，有一些技术应用上, 还是会使用这些，并且赌博有时要求扯拽。电容通常是触控技术里的最佳的拖曳的选择。 APR可以辨认速度快的轻拍, 也可如电容一样可以拖拽。不同于电容技术，APR还可以准许用手指和触控笔扯拽。 APR当前在“触摸和停住”或 “扯拽和停住”的动作上是不可能的，因为在停住的位置不发出声音。 简单的结构, 可密封, 以及狭窄的边框——设备制造商（OEMs）正在寻找容易集成的触控技术元件，此外对于他们的应用需要符合像先前提到的基本触控特性。触摸屏需要有不被周围的金属材质影响，而且可以在粗劣的环境里正常动作的特点。它们应该可以用各样的材料，包括垫圈、胶浆，或RTV 以NEMA 4/ IP 65 的标准来密封，并且必须有最小可能的边框。理想触摸屏的大小应该比LCD显示面板还小。LCD显示面板制造商一直不断的努力让外部边宽变窄，触控屏的制造商将面临了窄小边宽的挑战。 APR是声学技术，所以不受周围金属或粗劣环境的影响。另外，它可被任何材料来防水密封，并且它有任何触控技术里所不及的超窄边框, 包括密封区仅仅只有5毫米的最狭窄的外框区。因为狭窄的边框, 所以允许多个LCD面板一起直接地被装置一起, 这在医疗，财政贸易，和博彩上的应用里变得越来越普遍。 其它APR的特点——APR的触控技术在扫描寻找触控位置时, 根据先前记录的声音列表来将屏幕的某些区域轻易的跳过或忽略。这个特点可以允许譬如在应用屏幕署名时不会把靠在屏幕上的手掌当做触摸位置，这个特性是其它触控技术不容易达到或不可能达到的。 不论从非常小的PDA到大的显示屏如42”, APR是成本效益上最经济的技术。就PDA而言，价格是最关键的地方，APR技术基本上是由一片玻璃与信号接收器组成，加上硬件和软件为声音数字化及其辨识- 这样的配置在今日的手机应用中已经实现。 在许多应用里, 暴露玻璃是不能接受的，譬如在食品加工或病人床边的应用, 因此, 红外线触控技术是其最佳技术的选择。如同红外线触控技术，APR的技术也可以应用不是玻璃的材质，譬如像是丙烯酸酯（如压克力） 的材质。六.APR的未来 过些时间，所有触控技术会被改良和完美化并且降低成本; 这些已经在现在的APR成真。美商易触控系统公司针对在零售和餐馆POS 市场应用上, 最先提出APR技术，因为它明确地的特性适合这些重要的触控应用。 在提出APR技术后，易触控的几个受欢迎的POS触控显示器机种会加上APR触摸屏做为另一个触控技术的选择，并预定于2006年末端开始大量生产。这先导入APR的机种, 包括易触控的1515L和1529L，这些机种并会被 以Nema4/IP 65 的工业标准来做防水密封。这些触控显示器机种将在Windows XP之下与易触控的驱动程序运行。其它的驱动程序，包括Linux 已在发展中。 综合APR的特点- 结合了电阻技术的可用触控笔和可密封防水飞溅及抗污物的特点，加上红外线技术及声波技术的纯净玻璃的光学及抗磨损的特点， 将所有特点集成在完全密封，引人注目的POS 触控显示器里-触控技术的革命正刚开始。