CN101751165A - 触控系统及其取得指示物的位置的方法 - Google Patents

Abstract

本发明是有关一种触控系统及其取得指示物的位置的方法。所述触控系统包括有一触控表面、至少三个影像感测装置及一处理电路。触控表面的形状为四边形。上述影像感测装置分别配置在触控表面的不同角落，且上述影像感测装置的感测范围共同涵盖触控表面。处理电路耦接上述每一影像感测装置，当有一指示物邻近触控表面时，处理电路便以每二个影像感测装置为一组的方式，来从每组影像感测装置所取得的影像去侦测出指示物的一座标值，并在侦测出至少二笔座标值后，依据侦测出的座标值来计算指示物的座标值的平均值。本发明可较准确地进行座标定位。

Description

触控系统及其取得指示物的位置的方法

技术领域

本发明涉及一种触控领域的技术，特别是涉及一种可较准确地进行座标定位的触控系统及其取得指示物的位置的方法。

背景技术

请参阅图1所示，是现有习知的一种触控系统(touch system)的示意图。现有习知的触控系统100除了包括有面板(panel)110，还包括有影像感测装置120与130，以及处理电路140。面板110具有一触控表面(touchsurface)112，其外型为一矩形。影像感测装置120与130皆位于触控表面112的同一边(boundary)，且分别配置在触控表面112的不同角落，以使得这二个影像感测装置的感测范围共同涵盖触控表面112。此外，影像感测装置120与130皆耦接至处理电路140。

当一指示物(pointer)150触碰(或邻近)触控表面112时，影像感测装置120与130便能分别沿着感测路线(sensing line)162与164而感测到指示物150，并分别将取得的影像传送给处理电路140。接着，处理电路140便会从接收到的影像中找出感测路线162与164，并根据这二条感测路线来计算出指示物150的座标值，以便完成指示物150的座标值的侦测。

然而，由于处理电路140只能从影像感测装置120与130所取得的影像来侦测出指示物150的座标值，因此侦测出来的座标值容易有很大的误差，导致这种触控系统的座标定位并非很准确。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新的触控系统，其可较准确地进行座标定位。

本发明的另一目的在于提供一种新的取得指示物的位置的方法，其适合应用于至少具有三个影像感测装置的触控系统。

本发明提出一种触控系统，其包括有一触控表面、至少三个影像感测装置及一处理电路。触控表面的形状为四边形。上述影像感测装置分别配置在触控表面的不同角落，且上述影像感测装置的感测范围共同涵盖触控表面。处理电路耦接上述每一影像感测装置，当有一指示物邻近触控表面时，处理电路便以每二个影像感测装置为一组的方式，来从每组影像感测装置所取得的影像去侦测出指示物的一座标值，并在侦测出至少二笔座标值后，依据侦测出的座标值来计算指示物的座标值的平均值。

本发明另提出了一种取得指示物的位置的方法，适用于一触控系统，其中此触控系统具有形状为四边形的一触控表面及至少三个影像感测装置，这些影像感测装置分别配置在触控表面的不同角落，且这些影像感测装置的感测范围共同涵盖触控表面。在所述方法中，当有一指示物邻近触控表面时，便以每二个影像感测装置为一组的方式，来从每组影像感测装置所取得的影像去侦测出上述指示物的一座标值。接着，在侦测出至少二笔座标值后，依据侦测出的座标值来计算指示物的座标值的平均值。

在本发明的一较佳实施例中，计算上述座标值的平均值的方式，包括是以算数平均、几何平均或调和平均的方式来进行计算。

在本发明的一较佳实施例中，计算上述座标值的平均值的时机，包括是在侦测出指示物的N笔座标值后，依据此N笔座标值来计算指示物的座标值的平均值，其中N为由上述所有影像感测装置取其中二个的所有可能组合的数量。

本发明是在触控系统中配置至少三个影像感测装置，并以每二个影像感测装置为一组的方式，来从每组影像感测装置所取得的影像去侦测出指示物的一座标值，且在侦测出至少二笔座标值后，依据侦测出的座标值来计算指示物的座标值的平均值。是以，相对于习知技术而言，本发明的触控系统可较准确地进行座标定位。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1是现有习知的一种触控系统的示意图。

图2是本发明一实施例的触控系统的示意图。

图3是指示物270位于触控表面212的对角线的情况的示意图。

图4是本发明另一实施例的触控系统的示意图。

图5是本发明再一实施例的触控系统的立体示意图。

图6是一种适合与图5的反射体502搭配使用的影像感测装置的示意图。

图7是图5的影像感测装置240所感测到的影像的示意图。

图8是本发明一实施例的取得指示物位置的方法的主要流程图。

图9是触控系统侦测指示物的座标值的一说明图。

图10是求取感测路线902的直线方程式的示意图。

图11是求取感测路线904的直线方程式的示意图。

100、200、400、500：触控系统

120、130、220、230、240、250、600：影像感测装置

162、164、282、284、902、904：感测路线

402、404、406、408：子处理电路

110、210：面板         112、212：触控表面

140、260：处理电路     150、270：指示物

502：反射体            504：反射材质

602：红外线照明装置    604：红外线滤光装置

606：光感测器          700：影像感测窗

702：亮区              704：暗纹

906、908：假想线       S802、S804：步骤

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的触控系统及其取得指示物的位置的方法其具体实施方式、结构、方法(制造方法、加工方法)、步骤、特征及其功效，详细说明如后。

请参阅图2所示，是本发明一实施例的触控系统的示意图。本发明的触控系统200除了包括有面板210，还包括有影像感测装置220、230、240与250，以及处理电路260。

上述的面板210具有一外型为四边形的触控表面212，在此例中为矩形。

上述的影像感测装置220、230、240及250分别配置在触控表面212的不同角落，以使得这四个影像感测装置的感测范围共同涵盖触控表面212。此外，影像感测装置220、230、240及250皆耦接至上述的处理电路260。

当一指示物270触碰(或邻近)触控表面212，使得影像感测装置220、230、240及250皆感测到指示物270时，这四个影像感测装置就会分别将取得的影像传送给处理电路260。接着，处理电路260便会以每二个影像感测装置为一组的方式，来从每组影像感测装置所取得的影像去侦测出指示物270的一座标值，并在侦测出六笔座标值后，依据侦测出的这六笔座标值来计算指示物270的座标值的平均值。而前述的数值-六，就是这四个影像感测装置取其中二个的所有可能组合的数量。详细说明如下。

假设处理电路260从影像感测装置220及230所取得的影像侦测出指示物270的座标值为(x1，y1)，从影像感测装置230及250所取得的影像侦测出指示物270的座标值为(x2，y2)，从影像感测装置250及240所取得的影像侦测出指示物270的座标值为(x3，y3)，从影像感测装置240及220所取得的影像侦测出指示物270的座标值为(x4，y4)，从影像感测装置220及250所取得的影像侦测出指示物270的座标值为(x5，y5)，而从影像感测装置230及240所取得的影像侦测出指示物270的座标值为(x6，y6)，那么处理电路260就会依据侦测出的这六笔座标值来计算指示物270的座标值的平均值。

上述的处理电路260可以是以算数平均(arithmetic mean)、几何平均(geometric mean)、调和平均(harmonic mean)或者其他的方式来计算指示物270的座标值的平均值。以算数平均方式而言，上述六笔座标值于x轴方向的平均值，以及在y轴方向的平均值分别如下列式(1)及式(2)所示：

x_e＝(x₁+x₂+x₃+x₄+x₅+x₆)/6……(1)

y_e＝(y₁+y₂+y₃+y₄+y₅+y₆)/6……(2)

其中x_e及y_e分别是x轴方向的平均值及y轴方向的平均值，是以指示物270的座标值的平均值为(x_e，y_e)。此外，以几何平均方式而言，上述六笔座标值于x轴方向的平均值，以及在y轴方向的平均值分别如下列式(3)及式(4)所示：

$x_g=\sqrt[6]{x_1\×x_2\×x_3\×x_4\×x_5\×x_6}...\left(3\right)$

$y_g=\sqrt[6]{y_1\×y_2\×y_3\×y_4\×y_5\×y_6}...\left(4\right)$

其中x_g及y_g分别是x轴方向的平均值及y轴方向的平均值，是以指示物270的座标值的平均值为(x_g，y_g)。另外，以调和平均方式而言，上述六笔座标值于x轴方向的平均值，以及在y轴方向的平均值分别如下列式(5)及式(6)所示：

x_h＝6/((1/x₁)+(1/x₂)+(1/x₃)

+(1/x₄)+(1/x₅)+(1/x₆))……(5)

y_h＝6/((1/y₁)+(1/y₂)+(1/y₃)

+(1/y₄)+(1/y₅)+(1/y₆))……(6)

其中x_h及y_h分别是x轴方向的平均值及y轴方向的平均值，是以指示物270的座标值的平均值为(x_h，y_h)。

据此，由于处理电路260能从六组影像感测装置所取得的影像来侦测出六笔指示物270的座标值，并计算出这六笔座标值的平均值，故在指示物270的定位上不易有很大的误差，使得这种触控系统的座标定位较习知技术的座标定位来得准确。

尽管在上述实施例中，是从六组影像感测装置所取得的影像来侦测出六笔指示物270的座标值，然后再计算出这六笔座标值的平均值，进而达到缩小定位误差的效果，然而扩展来说，只要能侦测出至少二笔指示物270的座标值，然后再计算出这几笔座标值的平均值，就能达到近似的效果。此外，影像感测装置的数量也并非限定为四个，只要触控系统200中具有至少三个影像感测装置，便能够计算出指示物270的座标值的平均值。

须注意的是，在图2所示的架构中，若处理电路260从一组影像感测装置所取得的影像来侦测出指示物270的座标值的方式，是以计算这组影像感测装置的二条感测路线的交点的方式来求得时，便须注意图3所示的情况。图3绘示指示物270位于触控表面212的对角线的情况。如图所示，在此情况下，影像感测装置220的感测路线282及影像感测装置250的感测路线284二者会没有交点，是以处理电路260在计算指示物270的座标值的平均值时，便不该利用到这组影像感测装置所取得的影像来计算指示物270的座标值的平均值。

类似地，若图3所示的指示物270不仅位于影像感测装置220及250之间的对角线上，还位于影像感测装置230及240之间的对角线上，那么处理电路260在计算指示物270的座标值的平均值时，便不该利用到这二组影像感测装置所取得的影像来计算指示物270的座标值的平均值。同理，即使触控系统200中仅具有三个影像感测装置，或是具有四个以上的影像感测装置，也应注意前述的情况。

请参阅图4所示，是本发明另一实施例的触控系统的示意图。本发明另一实施例的触控系统400，其与图2所示的触控系统200的不同的处在于，此触控系统400多了对应影像感测装置的数量的四个子处理电路，分别以402、404、406及408来标示。每一子处理电路耦接在其中一影像感测装置及处理电路260之间，用以对影像感测装置所取得的影像的资料进行预处理，以便处理电路260依据子处理电路处理过后的资料来侦测出指示物270的座标值。

请参阅图5所示，是本发明再一实施例的触控系统的立体示意图。本发明再一实施例的触控系统500主要是沿用图2所示的触控系统200的架构，并再增设反射体502而成。此反射体502配置在触控表面212上，并且围绕触控表面212，而这个反射体502的内缘具有反射材质504，例如是回复反射材质(retro-reflective material)。

请参阅图6所示，是一种适合与图5的反射体502搭配使用的影像感测装置的示意图。本发明的此影像感测装置600包括有红外线(infra-red，IR)照明装置602、只能让红外线通过的红外线滤光装置604以及光感测器(photosensor)606。其中光感测器606是透过红外线滤光装置604来取得触控表面的影像，并用以耦接至处理电路或子处理电路。此外，红外线照明装置602可以利用红外线发光二极管(IR LED)来实现，而红外线滤光装置604则可以利用红外线滤光片(IR-pass filter)来实现。

假设图5的影像感测装置240采用图6所示的影像感测装置600的架构，且其红外线照明装置正常工作，那么此影像感测装置240所感测到的影像便如图7所示。图7为图5的影像感测装置240所感测到的影像的示意图。于此图中，标示700表示为影像感测装置240的影像感测窗(imagesensing window)。而标示702即是藉由反射体502的反射材质504反射光线而在影像上形成亮度较高的亮区(bright zone)，此亮区702就是主要的感测区。至于标示704，则是指示物270所造成的暗纹。藉由上述可知，反射材质504是在影像感测装置240获取触控表面212的影像时，用来做为指示物270的主要背景，以利于突显指示物270的位置。

藉由上述各实施例的教示，还可以归纳出一种取得指示物的位置的方法，如图8所示。图8是本发明一实施例的取得指示物位置的方法的主要流程图。本发明的取得指示物位置的方法适用于一种触控系统，而所述触控系统具有形状为四边形的一触控表面及至少三个影像感测装置，这些影像感测装置分别配置在触控表面的不同角落，且这些影像感测装置的感测范围共同涵盖触控表面。在此方法中，当有一指示物邻近触控表面时，便以每二个影像感测装置为一组的方式，来从每组影像感测装置所取得的影像去侦测出上述指示物的一座标值(如步骤S802所示)。接着，在侦测出至少二笔座标值后，依据侦测出的座标值来计算指示物的座标值的平均值(如步骤S804所示)。

当然，如先前各实施例所述，计算上述座标值的平均值的方式，包括是以算数平均、几何平均或调和平均的方式来进行计算。此外，计算上述座标值的平均值的时机，包括是在侦测出指示物的N笔座标值后，依据此N笔座标值来计算指示物的座标值的平均值，其中N为由上述所有影像感测装置取其中二个的所有可能组合的数量。

值得一提的是，从二个影像感测装置所取得的影像去侦测出指示物的座标值，是可以采用多种不同的方法，例如可以采用美国第4,782,328号专利中所提出的方法。然而，以下将再提出另一种方法，以提供系统设计者多一种选择。请参阅图9所示，其是触控系统侦测指示物的座标值的一说明图。在图9中，标示220及230皆为影像感测装置，而标示212则是形状为矩形的触控表面。至于标示270，其表示为指示物。影像感测装置220及230会分别沿着感测路线902及904而感测到指示物270。是以，只要取得这二条感测路线的直线方程式，就可以求取这二条感测路线的交点，以作为指示物270的座标值。再以图10及图11来进一步说明。

图10为求取感测路线902的直线方程式的说明图。请参照图10，要求取感测路线902的直线方程式，就要先取得点A及点A′的座标值。由于触控表面212的大小固定，因此点A、B、C及D的座标值为已知，故只有点A′的X座标为未知。是以，可以在点B及点D之间再提供一条假想线906，使得感测路线902及假想线906的交点为点Z。如此一来，线段及

所组成的三角形，以及线段

及

所组成的三角形，这二个三角形会是相似三角形(similar triangles)而呈现出一比例关系。接下来，由于影像感测装置220的解析度亦为已知，故可藉由计算假想线906中，线段的画素数量及线段

的画素数量，而得知这二个线段的比例。由于线段

及线段

也是呈现出同样的比例关系，且线段

的长度为已知，故可求出线段

的长度而取得点A′的X座标。于是，接下来便可根据点A及点A′的座标值来求取感测路线902的直线方程式。

同理，感测路线904的直线方程式也可采用相似的方式来求取，如图11所示。图11是求取感测路线904的直线方程式的说明图。请参照图11，其中标示908亦为假想线，而点Z′即为感测路线904及假想线908的交点。是以，线段

及所组成的三角形，以及线段及

所组成的三角形，这二个三角形也会是相似三角形而呈现出一比例关系。接下来，便可取得

及

这二个线段的比例，并据以计算出线段

的长度而取得点B′的X座标。于是，接下来便可根据点B及点B′的座标值来求取感测路线904的直线方程式。在取得感测路线902及904的直线方程式的后，就可以进一步计算出感测路线902及904的交点。

综上所述，本发明系在触控系统中配置至少三个影像感测装置，并以每二个影像感测装置为一组的方式，来从每组影像感测装置所取得的影像去侦测出指示物的一座标值，且在侦测出至少二笔座标值后，依据侦测出的座标值来计算指示物的座标值的平均值。是以，相对于现有习知的技术而言，本发明的触控系统可较准确地进行座标定位。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的方法及技术内容作出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (12)

1.一种触控系统，其特征在于包括：

一触控表面，形状为一四边形；

至少三个影像感测装置，分别配置在该触控表面的不同角落，且所述影像感测装置的感测范围共同涵盖该触控表面；以及

一处理电路，耦接上述每一影像感测装置，当有一指示物邻近该触控表面时，该处理电路以每二个影像感测装置为一组的方式，从每组影像感测装置所取得的影像去侦测出该指示物的一座标值，并在侦测出至少二笔座标值后，依据侦测出的座标值来计算该指示物的座标值的平均值。

2.根据权利要求1所述的触控系统，其特征在于其中所述的处理电路包括是以算数平均、几何平均或调和平均的方式来计算该指示物的座标值的平均值。

3.根据权利要求1所述的触控系统，其特征在于其中所述的处理电路包括是在侦测出该指示物的N笔座标值后，依据该N笔座标值来计算该指示物的座标值的平均值，其中N为由所述影像感测装置取其中二个的所有可能组合的数量。

4.根据权利要求1所述的触控系统，其特征在于其还包括对应所述影像感测装置的数量的子处理电路，其中，每一子处理电路耦接于其中一影像感测装置及该处理电路之间，用以对影像感测装置所取得的影像的资料进行预处理，以便该处理电路依据子处理电路处理过后的资料来侦测出该指示物的座标值。

5.根据权利要求1所述的触控系统，其特征在于其还具有一反射体，该反射体配置在该触控表面上，并围绕该触控表面，该反射体的内缘具有反射材质。

6.根据权利要求1所述的触控系统，其特征在于其中所述的每一影像感测装置具有一红外线照明装置。

7.根据权利要求6所述的触控系统，其特征在于其中所述的红外线照明装置包括一红外线发光二极管。

8.根据权利要求6所述的触控系统，其特征在于其中所述的每一影像感测装置还具有只能让红外线通过的一红外线滤光装置，且每一影像感测装置是透过其红外线滤光装置来取得该触控表面的影像。

9.根据权利要求1所述的触控系统，其特征在于其中所述的触控表面的形状为一矩形。

10.一种取得指示物的位置的方法，适用于一触控系统，其特征在于其中该触控系统具有形状为四边形的一触控表面及至少三个影像感测装置，所述影像感测装置分别配置在该触控表面的不同角落，且所述影像感测装置的感测范围共同涵盖该触控表面，该方法包括以下步骤：

当有一指示物邻近该触控表面时，以每二个影像感测装置为一组的方式，从每组影像感测装置所取得的影像去侦测出该指示物的一座标值；以及

在侦测出至少二笔座标值后，依据侦测出的座标值来计算该指示物的座标值的平均值。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于其中所述的计算该指示物的座标值的平均值包括是以算数平均、几何平均或调和平均的方式来计算该指示物的座标值的平均值。

12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于其中包括是在侦测出该指示物的N笔座标值后，依据该N笔座标值来计算该指示物的座标值的平均值，其中N为由所述影像感测装置取其中二个的所有可能组合的数量。

Images