CN102203707B - 多触点光学触摸面板 - Google Patents

Abstract

一种多触点光学触摸面板，包含：矩形的位置探测表面，具有长度L和宽度W；第一组多个发光元件对，配置以发射多个光束，其中，第一组多个发光元件对沿位置探测表面的长度方向的第一侧成对布置于多个点；第二组多个发光元件沿第一侧布置于多个点，相对于第一侧呈90度；两个反射体，沿矩形的位置探测表面的W方向的两个相对侧布置；以及第一组多个光接收元件对，配置以接收第一组发光元件对发射的多个光束，其中第一组多个光接收元件对沿位置探测表面的长度方向的第二侧成对布置于多个点，该第二侧与第一侧相对；第二组多个光接收元件沿第二侧布置于多个点，相对于第二侧呈-90度，用于接收第二组发光元件发射的多个光束。控制电路被配置以使第一组多个发光元件对及第二组多个发光元件以预定顺序发射多个光束以扫描位置探测表面，并进一步配置以使第一组多个光接收元件对和第二组多个光接收元件以接收多个光束，从而在位置探测表面上形成栅格图案的光学路径。

Description

多触点光学触摸面板

技术领域

这里所述的各种实施例涉及一种光学触摸面板，更具体地，涉及多点光学（例如红外线）触摸面板。

背景技术

目前，已存在多种触摸面板技术，包括电阻技术、电容技术、表面声波（Surface Acoustical Wave,SAW）技术以及红外线（Infrared,IR）技术等。与其他触摸面板技术相比较，红外线技术具有许多优点，例如更好的耐久性、可靠度以及密封性，且无校准需求等等。

在红外线触摸面板技术的情况下，红外线发射体／收集体对用以投射不可见的（Invisible）光栅格（Grid of Light），该光栅格在面板的表面之上一小段距离处。当光束被中断时，收集体处信号的消失被探测，且被转换成触摸坐标（例如，X/Y直角坐标）。由于确定触摸的方法是光学的而不是电学的或机械的，因此IR触摸面板对损害不如某些技术（诸如电阻或电容技术）敏感。

传统的光学触摸面板的结构在美国专利第6,597,508号中被公开，该美国专利以引用方式结合于此。该美国专利的图1描绘了一种传统的光学触摸面板的结构。该光学触摸面板包括多个发光元件（例如LEDs）以及多个光接收元件（例如光晶体管，Photo Transistors），该多个发光元件沿矩形的位置探测表面的两个相邻侧布置，该多个光接收元件沿矩形的位置探测表面的其它两侧布置，使得发光元件110与各个光接收元件相对定位，且位置探测表面位于发光元件与光接收元件之间。然而，在光学触摸面板中发光元件和光接收元件必须沿位置探测表面的四侧布置，因此耗费大量时间以在元件之间建立布线连结。因此，光学触摸面板是复杂的，其组装困难且其尺寸难以缩小。

传统的光学触摸面板的另一结构在台湾专利申请第96151662号中被披露，该台湾专利申请以引用的方式结合于此。

参考图1A，提供台湾专利申请第96151662号中所示的光学触摸面板101的结构示意图。光学触摸面板101可包括矩形的位置探测表面150（具有特定的长度L和特定的宽度W，其中L可大于或等于W）、多个发光元件对（110a、110b）、两个反射体（例如反射镜）120以及多个光接收元件对（130a、130b）。每个光接收元件可被配置以接收反射体120反射的光束或接收由多个发光元件对直接发射的未被反射的光束。多个发光元件对（110a、110b）可包括发光二极管（LEDs）。多个光接收元件对（130a、130b）可包括光晶体管。

多个发光元件对（110a、110b）沿矩形的位置探测表面150的长度（L）方向的第一侧110可成对布置于多个点。更具体地，沿第一侧110可以有多个点（例如，点0、点1、……、点L），多个发光元件对（110a、110b）布置于所述多个点。除起点和终点之外（即，在第一侧110的边缘的点0、点L），在这些多个点的每个点可成对布置第一发光元件（110a）和第二发光元件（110b）[注意，在起点（即点0）可布置第二发光元件（110b），而在终点（即点L）可布置第一发光元件（110a）]。第一发光元件（110a）可布置于每个发光元件对（110a、110b）的左侧，相对于第一侧110呈角度（180-θ），而第二发光元件（110b）可布置于每个发光元件对（110a、110b）的右侧，相对于第一侧110呈角度θ。相对于第一侧110的角度θ可大于角度β，角度β是矩形的位置探测表面150的对角线相对于矩形的位置探测表面150的x轴的角度。根据台湾专利申请第96151662号的示范性实施例，角度θ可以为45度，在此情况下，每个发光元件对（110a、110b）的第一发光元件（110a）与第二发光元件（110b）之间的角度为90度。

类似地，多个光接收元件对（130a、130b）沿矩形的位置探测表面150的长度（L）方向的第二侧130成对布置于多个点，该第二侧130与第一侧110相对。更具体地，沿第二侧130可以有多个点（例如，点0、点1、……、点L），多个光接收元件对（130a、130b）布置于所述多个点。除起点和终点之外（即在第二侧130的边缘的点0、点L），在这些多个点的每个点上可成对布置第一光接收元件（130a）和第二光接收元件（130b）[注意，在起点（即点0）上可布置第二光接收元件（130b），而在终点（即点L）上可布置第一光接收元件（130a）]。第一光接收元件（130a）可布置于每个光接收元件对（130a、130b）的左侧，相对于第二侧130呈角度θ-180，而第二光接收元件（130b）可布置于每个光接收元件对（130a、130b）的右侧，相对于第二侧130呈角度-θ。相对于第二侧130的角度θ可大于角度β。根据示范性实施例，角度θ可以为45度，在此情况下，每个光接收元件对（130a、130b）的第一光接收元件（130a）与第二光接收元件（130b）之间的角度为90度。

两个反射体120可沿矩形的位置探测表面150的宽度（W）方向的两个相对侧布置，以反射多个发光元件对（110a、110b）发射的光束。

根据图1A所示的示范性实施例，假设L=23,W=19，在点0至点4的第二光接收元件（130b）的每个可分别接收在点19至点23的第一发光元件（110a）发射的光束。此外，在点19至点23的第一光接收元件（130a）的每个可分别接收在点0至点4的第二发光元件（110b）发射的光束。重要的是注意，尽管这样的光束传输没有清楚地显示在图1A中，然而对于图1A所示的光学触摸面板101这样的光束传输是可能的。

为了扫描位置探测表面150，可配置控制电路（未显示），使得发光元件对（110a、110b）以预定顺序发射光束。例如，发光元件对（110a、110b）可以从左至右以依次逐个发射光束，或多个交替的发光元件对可在给定时间同时发射光束。此外，可配置控制电路，使得多个光接收元件对（130a、130b）接收由多个发光元件对（110a、110b）发射的光束。因此，如图1A所示，栅格图案的光束路径可形成在位置探测表面150上。

当物体M₀（例如，指向装置，诸如触摸针或手指）置于图1A所示位置探测表面150上时，物体M阻挡由一个第一发光元件（110a）发射且由一个反射体120反射的光束140。此外，物体M也阻挡由另一第一发光元件（110a）直接发射的光束142。

由于光束140及光束142被阻挡，因此有两个光接收元件未接收到这些光束。这两个未接收到光束的光接收元件可位于两个点，这两个点分别在距矩形的位置探测表面150的第二侧130的左边缘（即点0）的距离m和n处。因此，两个未接收到光束的光接收元件中的一个可在第二侧130的“左部”且因此可位于距左边缘的距离“m”的点，而两个未接收到光束的光接收元件中的另一个可在第二侧130的“右部”且因此可位于距左边缘的距离“n”的点。类似地，对应于两个光接收元件的两个发光元件可位于两个点上，这两个点距矩形的位置探测表面150的第一侧110的左边缘（即点0）的距离分别为x和y。

因此，可配置控制电路以基于光接收元件由于光束140及光束142被阻挡而在扫描周期期间未能接收到光束而确定物体M₀的X/Y直角坐标（A，B）。

如果物体M₀阻挡两个以上的光束，通过对探测到的坐标信息取平均值可获得物体M₀的旨在中心位置的坐标。这样的取平均值可由控制电路或操作性耦合到该光学触摸面板101的另一装置完成。

根据台湾专利申请第96151662号的示范性实施例，如果物体M₀阻挡两个光束，为了确定位于位置探测表面150上的物体M₀的X/Y直角坐标，可配置控制电路以将位置探测表面150划分为4个区域I、II、III及IV。这四个区域I、II、III及IV可基于未接收到光束的两个光接收元件中的每个是多个光接收元件对（130a、130b）中的一对中的第一光接收元件（130a）还是第二光接收元件（130b）。由于可给定位置探测表面150的长度L和宽度W以及未接收到光束的两个光接收元件的位置，因此通过几何分析可获得分别对四个区域I、II、III及IV用以确定物体M₀的X/Y直角坐标的方程。

上述光学触摸面板101的问题将是仅能探测单一点。例如，当使用者同时触摸位置探测表面150上的两点M₂及点M₄时，控制电路不能确定点M₂及点M₄的实际X/Y直角坐标。点M₂及M₄阻挡四个光束，分别例如光束140、光束142、光束144及光束146。在这种情况下，基于被阻挡的光束140、142、144、146，通过计算上述方程，将获得六个潜在点（即M₀、M₁、M₂、M₃、M₄、M₅）。因此，存在阻挡相同的四个光束的其他两点的潜在组合，例如（M₁、M₅），（M₀、M₃）。因此，基于在扫描周期期间光接收元件由于光束（例如光束140、142、144、146）被阻挡而未能接收到光束，控制电路不能确定点M₂及M₄的实际X/Y直角坐标。除M₂及M₄之外的这些点不是实际触摸的点，因此被称为幻像点（phantom point）。

然而，有许多应用需要“多点（multi-point）”触摸，从而提供更友善的用户界面以及更好的人机互动。例如，其提供友善的“多点”触摸界面，或称为多触点（multi-touch）界面。此外，尽管多点触摸是非常吸引人的技术，但是仅有其他触摸面板以“多点”触摸技术被构造。在光学触摸面板技术领域中，还没有“多点”触摸的特征被整合到其上。因此，若能将“多点”触摸的特征与光学触摸面板整合，将是有利的。

发明内容

本发明的一方面公开了一种多触点光学触摸面板，其包括具有指定的长度和指定的宽度的位置探测表面。此外，多触点光学触摸面板包括配置以发射多个光束的第一组多个发光元件对，其中第一组多个发光元件对沿位置探测表面的长度方向的第一侧成对布置于多个点。第一发光元件可布置于每个发光元件对的左侧，相对于第一侧呈角度（180-θ₁），而第二发光元件可布置于每个发光元件对的右侧，相对于第一侧呈角度θ₁。

此外，第二组多个发光元件可沿第一侧布置于多个点，相对于第一侧呈90度。光学触摸面板可包括两个反射体（例如，反射镜），沿位置探测表面的宽度方向的两个相对侧布置，其中反射体被配置以反射第一组多个发光元件对发射的多个光束。

此外，光学触摸面板可包括第一组多个光接收元件对，配置以接收第一组多个发光元件对发射的多个光束，其中第一组多个光接收元件对沿位置探测表面的长度方向的第二侧成对布置于多个点，所述第二侧与所述第一侧相对。第一光接收元件布置于每个光接收元件对的左侧，相对于第二侧呈角度θ₁-180，而第二光接收元件布置于每个光接收元件对的右侧，相对于第二侧呈角度-θ₁。

第二组多个光接收元件沿第二侧布置于所述多个点，相对于第二侧呈-90度，用于接收第二组多个发光元件发射的多个光束。

光学触摸面板可包括控制电路，其被配置以使第一组多个发光元件对及第二组多个发光元件以预定顺序发射多个光束以扫描位置探测表面，且被进一步配置以使第一组多个光接收元件对及第二组多个光接收元件接收多个光束，由此在位置探测表面上形成栅格图案的光学路径。

多触点光学触摸面板被用于探测位于位置探测表面上的物体，且其中当物体位于位置探测表面上时，多个光束的至少一部分被物体阻挡，因此阻碍部分的多个光束到达第二组多个光接收元件中的一个以及至少一个第一组多个光接收元件对中的第一光接收元件或第二光接收元件的至少一个。

本发明的另一方面公开一种确定物体的实际坐标的方法，所述物体位于多触点光学触摸面板的位置探测表面上，包括：对角度θ_i，探测由于光束被物体阻挡而在扫描周期期间未接收到光束的所有光接收元件以及该光接收元件距矩形的位置探测表面的左边缘的距离；通过在所有未接收到光束的光接收元件中选择任意两个，获得所有潜在组合，从而确定物体的所有潜在位置，并分别计算物体的所有潜在位置的触摸坐标以产生物体的坐标集（set ofthe coordinates）；对下一个θ_i重复前述步骤；在对所有θ_i的所有计算完成之后，对不同角度θ_i产生的物体的所有潜在位置的所有坐标集取交集，从而获得物体的实际坐标。

本发明的又另一方面公开了一种在框架形状的电路板上布置第一组和第三组多个发光元件对以及第二组多个发光元件的方法，所述电路板围绕位置探测表面的周界，所述方法包括：在框架形状的电路板的第一表面上将第一组多个发光元件对沿位置探测表面的长度方向的第一侧成对布置于多个点，其中第一发光元件布置于每个第一组发光元件对的左侧，相对于第一侧呈角度180-θ₁，而第二发光元件布置于每个第一组发光元件对的右侧，相对于第一侧呈角度θ₁；在框架形状的电路板的第二表面上将第三组多个发光元件对沿位置探测表面的长度方向的第一侧成对布置于多个点，其中第一发光元件布置于每个第三组发光元件对的左侧，相对于第一侧呈角度180-θ₂，而第二发光元件布置于每个第三组发光元件对的右侧，相对于第一侧呈角度θ₂；以及在框架形状的电路板的第一表面上布置第二组多个发光元件，其中每个发光元件沿第一侧布置于所述多个点，相对于第一侧呈90度；其中角度θ₂、90度以及角度θ₁之间不存在倍数关系（multiple relationship）。

附图说明

以下将参考附图以示例方式描述本发明的实施例，其中：

图1是示出台湾专利申请第96151662号（对应的US专利申请US2009/0167724）中所示的光学触摸面板101的结构的示意图。

图1B示出多触点光学触摸面板的结构示意图，该多触点光学触摸面板通过改进图1A的光学触摸面板而形成以提供两点触摸的探测。

图2A和2B是示出解决图1B的问题的多触点光学触摸面板的结构示意图。

图3是对根据本发明的一个实施例的供探测四点触摸用的多触点光学触摸面板的结构布置增加的多个发光元件对（210c、210d）以及对应的多个光接收元件对（230c、230d）的示意图。

图4是根据本发明的供探测四点触摸用的多触点光学触摸面板的结构布置多个发光元件对（210a、210b）的俯视图。

图5是根据本发明的供探测四点触摸用的多触点光学触摸面板的结构的多个发光元件对（210c、210d、210e）的仰视图。

图6是根据本发明的供探测四点触摸用的多触点光学触摸面板的结构的多触点光学触摸面板的侧视图。

图7是确定物体或触摸的实际坐标的流程图，该物体或触摸位于供探测四点触摸用的多触点光学触摸面板的位置探测表面上。

具体实施方式

以下将描述各种示范性实施例。公开的实施例仅用于示例。因此本领域技术人员应明白在不偏离公开的精神和范围下，可以对这里描述的各个实施例作出多种变更。在所有的附图中，相似的特征由相似的参考标号表示。

参考图1B，提供多触点光学触摸面板的结构示意图，该多触点光学触摸面板通过改进图1A的光学触摸面板而形成以提供两点触摸的探测。如图所示，除了在沿矩形的位置探测表面150的长度（L）方向的第一侧110的多个点（例如，点0、点1、……、点L）以及在沿与第一侧110相对的第二侧130的多个点（例如，点0、点1、……、点L）可分别成对布置的多个发光元件对（110a、110b）及多个光接收元件对（130a、130b）之外，如图1A所示，还分别在第一侧110以及第二侧130布置多个发光元件110c及多个光接收元件130c。多个发光元件110c可沿第一侧110布置于多个点（例如，点0,点1、……、点L），相对第一侧110呈90度，而多个光接收元件130c可沿第二侧130布置于多个点（例如，点0,点1、……、点L），相对第二侧130呈（-90）度。

在此情况下，如图1B所示，图1A中所示的六个点（M₀、M₁、M₂、M₃、M₄、M₅）的每一点在扫描周期期间有三个光束通过。若使用者同时触摸位置探测表面150上的两个点M₂及M₄，如前所述，将会有选自六个点（M₀、M₁、M₂、M₃、M₄、M₅）的两个点的其它组合，该两个点阻挡相同的四个光束（分别例如140、142、144和146），例如上述点（M₁和M₅）或点（M₀和M₃），但是由于仅有位于点5和点6的发光元件110c发射的光束被阻挡，因此仅有位于点5和点6的光接收元件130c在扫描周期期间未接收到光束。因此，控制电路可被配置以进一步根据由于发光元件110c发射的光束被阻挡因此哪个光接收元件130c在扫描周期期间未接收到光束来确定物体M₂及M₄的实际X/Y直角坐标（A、B）。考虑到该特殊情况仅用于探测上述位置探测表面上的两个点触摸，如果位置探测表面150上的每个点在扫描周期期间有（n）条光束通过，本发明可被拓宽以确定同时触摸（n-1）个点的（n-1）个物体的实际坐标。

控制电路（未显示）可被配置以使发光元件（110a、110b、110c）以预定顺序发射光束从而扫描位置探测表面150，并也使得位于与各个发光元件相对的光接收元件（130a、130b、130c）接收发光元件对（110a、110b、110c）发射的光束。因此，在位置探测表面150上形成栅格图案的光学路径，以确定两个触点的X/Y直角坐标。

现在返回参考图1B，若使用者同时触摸位置探测表面150上的两个点M₀及M₅，在此情况下，两个点M₀及M₅都位于在点3的发光元件110c发射的光束形成的相同的光学路径上。控制电路不能确定是哪一个物体（M₀或M₅）阻挡了点3的发光元件110c发射的光束。因此，当在发光元件110c发射的光束形成的相同光学路径上存在“幻像”点时，图1B中所示的光学触摸面板的结构不能确定物体（或触摸）的实际X/Y直角坐标。在相同的光学路径上出现“幻像”点的原因是，图1A及图1B所示实施例中用于布置发光元件110c的角度θ（90度）与用于布置多个发光元件对（110a、110b）的角度θ（45度）之间存在倍数关系。

参考图2A及2B，提供解决图1B的问题的多触点光学触摸面板的结构示意图。如图2A所示，多个发光元件对（210a、210b）可沿第一侧成对布置于多个点（例如，点0,点1、……、点14），相对于矩形的位置探测表面250的长度（L）方向的第一侧分别呈角度（180-θ₁）及角度（θ₁），而多个发光元件210e可沿第一侧布置于多个点（例如，点0,点1、……、点14），相对于第一侧呈角度θ₃（即，90度）（如图1B所示）。类似地，多个光接收元件对（230a、230b）可沿与第一侧相对的第二侧成对布置于多个点（例如，点0,点1、……、点14），相对于矩形的位置探测表面250的长度（L）方向的第二侧分别呈角度（θ₁-180）和角度（-θ₁），而多个光接收元件230e沿第二侧布置于多个点（例如，点0,点1、……、点14），相对于第二侧呈角度-θ₃（即，-90度）。

图2A及图2B所示实施例中，由于用于布置发光元件210e的角度θ₃（90度）与用于布置多个发光元件对（210a、210b）的角度θ₁（其不为45度）之间不存在倍数关系。因此，在相同的光学路径上出现“幻像”点的问题被解决。

类似于前述台湾专利申请第96151662号的示范性实施例，当物体M位于如图2A所示光学触摸面板的位置探测表面250上时，物体M阻挡两个光束，因此阻碍两个光束到达与该发光元件相对定位的两个光接收元件。控制电路（未显示）可被配置以将位置探测表面250划分为四个区域I、II、III及IV。这四个区域I、II、III及IV可基于未接收到光束的两个光接收元件中的每个是多个光接收元件对（230a、230b）中的一对中的第一光接收元件（230a）还是第二光接收元件（230b）。

角度θ₁不再是如台湾专利申请第96151662号的示范性实施例所揭示的45度。然而，如前所述，由于物体M的阻挡，因此可存在未接收到光束的两个光接收元件，且这两个光接收元件可位于两个点，这两个点分别距长度为“L”且宽度为“W”的位置探测表面250的第二侧的左边缘为距离m和n。考虑到参数（L、W、m、n、θ₁）以及位置探测表面250的四个区域I、II、III及IV，控制电路可被配置以通过几何分析计算物体M的X/Y直角坐标（A、B）。这样的计算可通过使用四个公式被执行，其中，在给定情况下使用的公式取决于物体M位于四个区域中的哪一个。X/Y直角坐标（A、B）可通过以下方法计算：

若在扫描周期期间，未接收到光束的两个光接收元件都是第一光接收元件（230a），则物体M位于位置探测表面250的区域I内。当物体M位于区域I内时，确定X/Y直角坐标（A、B）的公式如下：

$(A,B)=\left(\right|\frac{n-m}{2}|,W-\frac{n+m}{2}\tan \mathrm{\θ}1)$

若在扫描周期期间，未接收到光束的两个光接收元件都是第二光接收元件（230b），则物体M位于位置探测表面250的区域II内。当物体M位于区域II内时，确定X/Y直角坐标（A、B）的公式如下：

$(A,B)=(L-|\frac{n-m}{2}|,(W-L\tan \mathrm{\θ}1)+\frac{n+m}{2}\tan \mathrm{\θ}1)$

若在扫描周期期间，在位置探测表面250的第二侧的左部的未接收到光束的光接收元件是第一光接收元件（230a），且在位置探测表面250的第二侧的右部未接收到光束的光接收元件是第二光接收元件（230b），则物体M位于位置探测表面250的区域III内。当物体M位于区域III内时，确定X/Y直角坐标（A、B）的公式如下：

$(A,B)=(L-\frac{n+m}{2},(W-L)+|\frac{n-m}{2}\left|\tan \mathrm{\θ}1\right)$

若在扫描周期期间，在位置探测表面250的第二侧的左部的未接收到光束的光接收元件是第二光接收元件（230b），且在位置探测表面250的第二侧的右部未接收到光束的光接收元件是第一光接收元件（230a），则物体M位于位置探测表面250的区域IV内。当物体M位于区域IV内时，确定X/Y直角坐标（A、B）的公式如下：

$(A,B)=(\frac{n+m}{2},W-|\frac{n-m}{2}\left|\tan \mathrm{\θ}1\right)$

通过上述计算，“单个”物体M的X/Y直角坐标可被唯一确定。图2A及2B是仅供两个点触摸用的多触点光学触摸面板的结构的示意图。如果使用者同时触摸如图2A所示的位置探测表面250上的两个点，这两个点将阻挡四个光束。在此情况下，将存在六个潜在点，这六个潜在点基于被阻挡的光束通过上述公式的计算获得。

根据上述规则，如果位置探测表面上的每个点在扫描周期期间都有（n）条光束通过，则同时触摸（n-1）个点的（n-1）个物体的实际坐标可被确定。因此，通过在图2A及2B中所示的位置探测表面250上另外增加其他发光元件和对应的光接收元件，可制造供探测四点触摸用的多触点光学触摸面板的结构，从而当需要四点探测时，基于被阻挡的光束通过上述公式的计算获得六个潜在点以提取实际的触摸点并确定物体或触摸的实际坐标。图3是在供探测四点触摸用的多触点光学触摸面板的结构的位置探测表面250上布置增加的多个发光元件对（210c、210d）及对应的多个光接收元件对（230c、230d）的示意图。如何布置多个发光元件对（210a、210b,210c、210d）及多个发光元件210e，或多个光接收元件对（230a、230b,230c、230d）及多个光接收元件230e的细节，将参考图4至图7在后面描述。

如图3所示，其显示在图2A及2B所示的位置探测表面250上增加具有不同于角度θ₁的角度θ₂的其他的发光元件及相对应的光接收元件，图2A及2B所示的结构为供两个点触摸用的多触点光学触摸面板结构。增加的多个发光元件对（210c、210d）可沿第一侧成对布置于多个点（例如，点0,点1、……、点14），并相对于矩形的位置探测表面250的长度（L）方向的第一侧分别呈角度（180-θ₂）及角度θ₂。类似地，对应的多个光接收元件对（230c、230d）沿第二侧（与第一侧相对）成对布置于多个点（例如，点0,点1、……、点14），并相对于矩形的位置探测表面250的长度（L）方向的第二侧分别呈角度（θ₂-180）及角度（-θ₂）。在图2A及2B所示的实施例中，角度θ₂、用以布置发光元件210e的角度θ₃（90度）以及用以布置多个发光元件对（210a、210b）的角度θ₁（不是45度）之间不存在倍数关系。即，θ₂也不是45度。因此，在相同的光学路径上不出现“幻像”点。在此情况下，通过结合图2A、图2B及图3的多触点光学触摸面板的结构可用以识别同时触摸四个点的四个物体，并确定其实际坐标。如何确定实际坐标的细节将参考图7在后面描述。

图4、图5及图6分别显示根据本发明的供探测四点触摸用的多触点光学触摸面板，如何布置多个发光元件对（210a、210b、210c、210d）及多个发光元件210e，或多个光接收元件对（230a、230b、230c、230d）及多个光接收元件230e的组装透视图，其中图4为布置多个发光元件对（210a、210b）的俯视图，图5为布置多个发光元件对和多个发光元件（210c、210d、210e）的仰视图，以及图6为多触点光学触摸面板的侧视图。如图6所示，多个发光元件对（210a、210b）与多个发光元件对（210c、210d）可分别布置于位置探测表面250的顶侧及底侧。多个发光元件对、多个发光元件、多个光接收元件对和多个光接收元件被固定到围绕位置探测表面250的周界的框架形状的电路板310。

图7是确定物体或触摸的实际坐标的流程图，该物体或触摸位于供探测四个点触摸用的多触点光学触摸的位置探测表面上。该程序从步骤704开始，其中对角度θ_i，面板探测由于光束被物体（触摸）阻挡而在扫描周期期间未接收到光束的所有光接收元件以及该光接收元件距矩形的位置探测表面的左边缘的距离（如图2A所示，未接收到光束的两个光接收元件可以位于分别距位置探测表面250的左边缘距离“m”和“n”的两个点处）。通过在所有的未接收到光束的光接收元件中选择任意两个，面板将获得所有潜在组合，从而确定物体的所有潜在位置，并且基于四个区域I、II、III及IV的四个公式分别计算物体的所有潜在位置的触摸坐标以产生物体（触摸）坐标的集（步骤706）。在步骤708中，物体（触摸）的坐标集和距离将被储存。此后，程序将重复对于下一个θ_i的前述步骤（步骤710）。根据示范性实施例，多触点光学触摸面板被设计用于探测四点触摸，面板上的每个点仅需要在扫描周期期间通过的五个光束以及三个角度θ_i。因此，当i=4时，程序将进行到步骤712，对不同角度θ_i产生的物体的所有潜在位置的坐标集取交集，从而获得物体的实际坐标。

在不偏离本公开的范围的情况下，可以对各个实施例做出各种变更和重新布置。例如，根据本发明的示范性实施例的公开内容，多触点光学触摸面板可被拓宽用于探测多于四点的触摸，当需要多于四点触摸时，通过在图2A和2B所示的位置探测表面250上进一步增加其它发光元件和对应的光接收元件，从而提取实际触摸点并确定物体或触摸的实际坐标。因此，本领域技术人员将了解在不实质偏离各种实施例的新颖性教导和优点的情况下，使用多点触摸的不同结构是可能的。

在此参考附图提供各种实施例的说明以更好地理解这些实施例的精神和特性。应理解各种实施例并不限于这里所述的具体示范性实施例而是可以在不偏离它们的范围的情况下做出各种变更和重新布置。因此，旨在伴随有详细描述给出最宽的解释的下面的权利要求不仅限定各种实施例的范围而且覆盖落入它们的真实精神和范围内的所有变更和改变。

Claims (8)

1.一种多触点光学触摸面板，包括：

位置探测表面，具有指定的长度和指定的宽度；

第一组多个发光元件对，配置以发射多个光束，其中所述第一组多个发光元件对沿所述位置探测表面的长度方向的第一侧成对布置于多个点；并且其中

第一发光元件布置于每个发光元件对的左侧，相对于所述第一侧呈角度180-θ₁；且

第二发光元件布置于每个发光元件对的右侧，相对于所述第一侧呈角度θ₁；

第二组多个发光元件，沿所述第一侧布置于所述多个点，相对于所述第一侧呈90度；

两个反射体，沿所述位置探测表面的宽度方向的两个相对侧布置，其中所述反射体被配置以反射所述第一组多个发光元件对发射的所述多个光束；

第一组多个光接收元件对，配置以接收所述第一组多个发光元件对发射的所述多个光束，其中所述第一组多个光接收元件对沿所述位置探测表面的长度方向的第二侧成对布置于多个点，所述第二侧与所述第一侧相对，且其中

第一光接收元件布置于每个光接收元件对的左侧，相对于所述第二侧呈角度θ₁-180，且

第二光接收元件布置于每个光接收元件对的右侧，相对于所述第二侧呈角度-θ₁；

第二组多个光接收元件，沿所述第二侧布置于所述多个点，相对于所述第二侧呈-90度，用于接收所述第二组多个发光元件发射的所述多个光束；

控制电路，被配置以使所述第一组多个发光元件对及所述第二组多个发光元件以预定顺序发射所述多个光束，以扫描所述位置探测表面，进一步配置所述控制电路以使所述第一组多个光接收元件对及所述第二组多个光接收元件接收所述多个光束，由此在所述位置探测表面上形成栅格图案的光学路径；

第三组多个发光元件对，配置以发射多个光束，其中所述第三组多个发 光元件对沿所述位置探测表面的长度方向的第一侧成对布置于多个点，且其中

第三发光元件布置于每个发光元件对的左侧，相对于所述第一侧呈角度180-θ₂，以及

第四发光元件布置于每个发光元件对的右侧，相对于所述第一侧呈角度θ₂，以及

第三组多个光接受元件对，配置以接收所述第三组多个发光元件对发射的所述多个光束，其中所述第三组多个光接收元件对沿所述位置探测表面的长度方向的第二侧成对布置于多个点，所述第二侧与所述第一侧相对，且其中

第三光接收元件，布置于每个光接收元件对的左侧，相对于所述第二侧呈角度θ₂-180；以及

第四光接收元件，布置于每个光接收元件对的右侧，相对于所述第二侧呈角度-θ₂；且

其中角度θ₂、90度以及角度θ₁之间不存在倍数关系，

其中，所述多触点光学触摸面板被用于探测位于所述位置探测表面上的物体，且其中当所述物体位于所述位置探测表面上时，所述多个光束的至少一部分被所述物体阻挡，因此阻碍所述多个光束的所述部分到达所述第二组多个光接收元件中的一个以及所述第一组多个光接收元件对的至少一对中的所述第一光接收元件或第二光接收元件的至少一个。

2.根据权利要求1所述的多触点光学触摸面板，其中所述控制电路进一步被配置以确定位于所述位置探测表面上的所述物体的坐标。

3.根据权利要求2所述的多触点光学触摸面板，其中：

所述控制电路被配置以将所述位置探测表面划分为四个区域I、II、III及IV，所述四个区域I、II、III及IV基于未接收到光束的两个光接收元件的每个是所述第一组多个光接收元件对中的一对的第一光接收元件或者第二光接收元件，其中所述位置探测表面的长度为“L”且宽度为“W”；以及

所述控制电路被进一步配置以通过以下方式计算位于所述位置探测表面上的所述物体的坐标：

若在扫描周期期间，未接收到光束的所述两个光接收元件都是第一光接 收元件，则所述物体位于所述位置探测表面的区域I内，且确定所述坐标的公式如下：

若在扫描周期期间，未接收到光束的所述两个光接收元件都是第二光接收元件，则所述物体位于所述位置探测表面的区域II内，且确定所述坐标的公式如下：

若在扫描周期期间，在所述位置探测表面的第二侧的左部的未接收到光束的所述光接收元件是第一光接收元件，且在所述位置探测表面的第二侧的右部的未接收到光束的所述光接收元件是第二光接收元件，则所述物体位于所述位置探测表面的区域III内，且确定所述坐标的公式如下：

若在扫描周期期间，在所述位置探测表面的第二侧的左部的未接收到光束的所述光接收元件是第二光接收元件，且在所述位置探测表面的第二侧的右部的未接收到光束的所述光接收元件是第一光接收元件，则所述物体位于所述位置探测表面的区域IV内，且确定所述坐标的公式如下：

其中，“(A，B)”对应于所述物体的坐标且“m”和“n”分别对应于在扫描周期期间未接收到光束的所述两个光接收元件距所述位置探测表面的所述第二侧的左边缘的距离，且“m”为在所述位置探测表面的第二侧的左部的未接收到光束的所述光接收元件距所述第二侧的左边缘的距离，而“n”为在所述位置探测表面的第二侧的右部的未接收到光束的所述光接收元件距所述第二侧的左边缘的距离。

4.根据权利要求1所述的多触点光学触摸面板，其中所述控制电路被配置使得所述发光元件对以从左至右的连续顺序逐个发射所述多个光束，或使得多个交替的发光元件对在给定时间内发射所述多个光束。

5.根据权利要求1所述的多触点光学触摸面板，其中所述多个发光元件包括发光二极管。

6.根据权利要求1所述的多触点光学触摸面板，其中所述多个光接收元 件包括光晶体管。

7.根据权利要求2所述的多触点光学触摸面板，其中所述控制电路进一步被配置为：

对角度θ_i，探测由于光束被物体阻挡而在扫描周期期间未接收到光束的所有光接收元件以及所述光接收元件距矩形的所述位置探测表面的左边缘的距离；

通过在所有的未接收到光束的光接收元件中选择任意两个，获得所有潜在组合，从而确定物体的所有潜在位置，并分别计算物体的所有潜在位置的触摸坐标，以产生物体的坐标集；

对下一个θ_i重复前述探测由于光束被物体阻挡而在扫描周期期间未接收到光束的所有光接收元件以及所述光接收元件距矩形的所述位置探测表面的左边缘的距离的步骤和通过在所有的未接收到光束的光接收元件中选择任意两个，获得所有潜在组合，从而确定物体的所有潜在位置，并分别计算物体的所有潜在位置的触摸坐标，以产生物体的坐标集的步骤；以及

在对所有θ_i的所有计算完成之后，对不同角度θ_i产生的物体的所有潜在位置的所有坐标集取交集，从而获得物体的实际坐标。

8.根据权利要求7的多触点光学触摸面板，其中所述控制电路进一步被配置为：

储存所述距离以及所述物体的所述坐标集。