CN103092430B - 光学触控系统及其定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种光学触控系统及其定位方法，该光学触控系统定位存在于一触控区域的一对象，其包含：至少一个反射元件，设于该触控区域的一侧边；至少一个光导模块，设于该触控区域中与该反射元件相邻或面对的一侧边，及产生光线；一影像传感器，撷取该对象的影像；多个第一光侦测器，排列于该触控区域中与该影像传感器相邻的一侧边，及侦测该对象以得到一第一遮光信息；以及一处理器，根据该对象的影像及该第一遮光信息以计算该对象的一坐标。

Description

光学触控系统及其定位方法

技术领域

本发明涉及一种光学触控系统及其定位方法，特别是指一种使用多个光侦测器(photo-detector)以解决盲区(blindzone)问题的光学触控系统及其定位方法。

背景技术

触控屏幕装置是一种可让使用者在屏幕上直接与应用程序互动的装置。触控屏幕装置的种类繁多，其中光学触控屏幕是常见的一种。

图1显示一种现有的光学式触控屏幕系统1，其公开于美国专利公告号第4,782,328号。如图1所示，光学式触控屏幕系统1包括两传感器11，两传感器11用于撷取在触控区域12上的对象13的影像。处理器14耦接两传感器11，通过分析两传感器11所产生的影像，以决定出分别连接对象13与两传感器11的感测路线(sensingpath)15。处理器14再根据感测路线15计算出对象13的位置坐标。当对象13位于触控区域12中和两传感器11相同侧边的中间区带16，因对象13落于该两传感器11的视角外侧，故对象13成像于两传感器11的影像的质量较差或无法辨识，即该中间区带16称为盲区。

图2显示另一种现有的光学式触控屏幕系统2。TW发明专利公开号第201003477号(相应案：美国专利第7689381B2号)揭示一种光学式触控屏幕系统2，其包括一反射镜21、两光源22、一影像传感器23与一处理器24。反射镜21和两光源22设置在触控区域28周边，反射镜21用于产生对象25的一镜像26。影像传感器23用于产生对象25的影像与镜像26的影像。处理器24分析通过对象25的影像的感测路线27与通过镜像26的影像的感测路线27，以及根据两感测路线27计算出对象25的坐标。

在光学式触控屏幕系统2中，当两感测路线27太过相近时，对象25的影像与镜像26的影像会重迭，因而无法计算出对象25的位置。如第2图所示，于触控区域28中靠近影像传感器23且未设有光源22侧的局部区域，因对象的影像与镜像的影像会重迭，从而造成无法侦测出对象的位置，故此局部区域称为盲区。

为解决前述盲区的问题，TW发明专利申请号第098131423号(又美国专利公开第20100309169号的FIG.10亦公开类似装置)揭露一种光学式触控装置，如图3所示。光学式触控装置100a包含一发光元件120、一影像侦测模块130、二导光条(112a、112b)以及二条状镜(114a、114b)。导光条112a、112b相邻设置，且条状镜114a、114b亦相邻设置，并且导光条112a、112b与条状镜114a、114b沿一矩形的四个边排列，而矩形内的区域为一感测区116。导光模块110a包括二条状镜(114a、114b)，使得位于感测区116的每一触控点会相应地产生三个镜像，影像侦测模块130会撷取对象B的影像与三个镜像B1～B3的影像，并根据这些影像计算出对象B的位置。虽然光学式触控装置100a的盲区150a的面积大幅减少，但是盲区的问题仍然存在，亦即B及B1的暗点影像和B2及B3的暗点影像会有部分重迭。

有鉴于此，本发明即针对上述现有技术的不足，提出一种使用多个光侦测器的光学触控系统及其定位方法，可以有效解决盲区的问题，以增进对象定位的精确性。

发明内容

本发明目的之一在于克服现有技术的不足与缺陷，提出一种可以解决盲区问题的光学触控系统。

本发明另一目的在于，提出一种用于光学触控系统的定位方法。

为达上述目的，就其中一个观点言，本发明提供了一种一种光学触控系统，定位存在于一触控区域的一对象，包含：至少一个反射元件，设于该触控区域的一侧边；至少一个光导模块，设于该触控区域中与该反射元件相邻或面对的一侧边，及产生光线；一影像传感器，撷取该对象的影像；多个第一光侦测器，排列于该触控区域中与该影像传感器相邻的一侧边，及侦测该对象以得到一第一遮光信息；以及一处理器，根据该对象的影像及该第一遮光信息以计算该对象的一坐标。

在其中一种实施型态中，该影像传感器设于该触控区域中与该反射元件面对的一侧边的一端。

在其中一种实施型态中，该光学触控系统另包含设于该触控区域中与该多个第一光侦测器面对一侧边的对应区段的多个发光单元。

在其中一种实施型态中，该光导模块包括一导光条及设于该导光条的一端面的至少一个发光元件。

在其中一种实施型态中，该光导模块的数量为二，并分别设于该触控区域中与该反射元件相邻及面对的一侧边。

在其中一种实施型态中，该光学触控系统另包含设于该触控区域中与该反射元件相同侧边的多个第二光侦测器，其中该多个第二光侦测器与该多个第一光侦测器相邻，又该多个第二光侦测器侦测该对象以得到一第二遮光信息，用以提供该处理器计算该对象的坐标。

在其中一种实施型态中，该光学触控系统另包含设于该触控区域中与该反射元件面对侧边的多个第二光侦测器，其中该多个第二光侦测器与该影像传感器相邻，又该多个第二光侦测器侦测该对象以得到一第二遮光信息，用以提供该处理器计算该对象的坐标。

在其中一种实施型态中，该第一光侦测器为光电二极管或光电晶体管。

在其中一种实施型态中，该反射元件为一回溯型反射片。

在其中一种实施型态中，该影像传感器及该多个第一光侦测器于不同时段依序接受光线。

就另一个观点言，本发明提供了一种光学触控系统，定位存在于一触控区域的一对象，其包含：两影像传感器，设于该触控区域的一侧边的两端，撷取该对象的影像；多个光侦测器，排列于该触控区域中与该两影像传感器相同侧边的中间区段，及侦测该对象以得到一遮光信息；以及一处理器，根据该对象的影像及该遮光信息以计算该对象的一坐标。

在其中一种实施型态中，其中该光学触控系统另包含至少一个反射元件，其设于该触控区域中与该两影像传感器不同的侧边。

在其中一种实施型态中，其该光学触控系统另包含至少一个光导模块，其设于该触控区域中与该两影像传感器不同的侧边。

就另一个观点言，本发明提供了一种用于光学触控系统的定位方法，包含：通过至少一个影像传感器撷取存在于一触控区域内一对象的影像；通过多个第一光侦测器侦测该对象以得到一第一遮光信息；以及根据该影像及该第一遮光信息计算该对象的位置坐标。

下面通过具体实施例详加说明，当更容易了解本发明的目的、技术内容、特点及其所达成的功效。

附图说明

图1显示一种现有的光学式触控屏幕系统；

图2显示另一种现有的光学式触控屏幕系统；

图3显示另一种现有的光学式触控屏幕系统；

图4显示本发明一实施例的光学触控系统的示意图；

图5显示本发明另一实施例的光学触控系统的示意图；

图6显示本发明另一实施例的光学触控系统的示意图；

图7显示本发明另一实施例的光学触控系统的示意图；

图8显示本发明另一实施例的光学触控系统的示意图。

图中符号说明

1光学式触控屏幕系统

11传感器

12触控区域

13物件

14处理器

15感测路线

16中间区带

116感测区

1111第一反射元件

1112第二反射元件

120发光元件

130影像侦测模块

100a光学式触控装置

110a导光模块

112a、112b导光条

114a、114b条状镜

150a盲区

2光学式触控屏幕系统

21反射镜

22光源

23影像传感器

24处理器

25物件

26镜像

27感测路线

28触控区域

4～8光学触控系统

43影像传感器

44处理器

45物件

48触控区域

49、49’光侦测器

411、411’反射元件

421、421’第一光导模块

422、422’第二光导模块

423、423’、425、425’导光条

424、424’、426发光元件

427发光单元

481第一侧边

482第二侧边

483第三侧边

484第四侧边

B1～B3镜像

具体实施方式

图4显示本发明一实施例的光学触控系统的示意图。当一对象45(例如：手指或触控笔(styluspen))接触光学触控系统4的触控区域48，该系统会计算而定位对象45所在的坐标。光学触控系统4包含反射元件411、一第一光导模块421、一第二光导模块422、一影像传感器43、多个光侦测器49及一处理器44。反射元件411设于触控区域48中的第一侧边481，又第一光导模块421和第二光导模块422系分别设于触控区域48中相邻的第二侧边482及第三侧边483。第一光导模块421可以是一导光条423及至少一个发光元件424的组合，且第二光导模块422亦可是一导光条425及至少一个发光元件426的组合，但不以此例为限定。发光元件424位于导光条423的两个相对的端面，导光条423将发光元件424发出的光线导引至面向触控区域48的表面，光线穿出导光条423而投射至触控区域48内。发光元件424及426可以是发出不可见光(invisiblelight)的线性光源，又影像传感器43具有一影像感测窗口(image-sensingwindow)与一滤波器(filter)。

如图所示，当对象45位在触控区域48中盲区时，位于第四侧边484的多个光侦测器49会接受来自对面第一光导模块421的光线，但对象45会遮蔽部分的光线。因此有至少一个光侦测器49会无法接受到足够的光线，而其它光侦测器49会接受到光线。故能通过所述光侦测器49得到的遮蔽信息，将位于盲区中对象45的位置清楚定义。光侦测器49为一光电二极管(photodiode)或光电晶体管(phototransistor)，或其它可接受光线以作为开关的光电半导体元件。

第一光导模块421和第二光导模块422可以其它发光元件取代，只要能产生光线照明触控区域48中对象45，又影像传感器43及光侦测器49亦接受所述光线。再者，为使光侦测器49得到的遮蔽信息的质量较佳，可以将第一光导模块421和第二光导模块422采用两个阶段方式照明。意即，当于第一阶段时，影像传感器43撷取影像，则第一光导模块421和第二光导模块422共同发出光线；又当于第二阶段时，所述光侦测器49开始侦测对象45，则仅第一光导模块421发出光线，而第二光导模块422关闭，以避免其所产生的光线由侧向进入光侦测器49内。若第一光导模块421和第二光导模块422同时发光时，光侦测器49仍可清楚侦测到对象45的遮蔽信息，则不需分为多阶段方式照明。其中在第二阶段中，仅由光侦测器49受光，为避免多于光源干扰光侦测器49的感测，亦可仅开启面对光侦测器49的光源，例如：仅开启第一光导模块421的发光元件424’。如此，可避免其被其它干扰，亦可达到省电的功能。

处理器44分析光侦测器49所得的遮蔽信息中对象位置信息，与分析影像传感器43撷取的全域影像中对象位置信息，然后合并该两位置信息，以得到对象的位置坐标。

图5显示本发明另一实施例的光学触控系统的示意图。于光学触控系统4’的第二侧边482设有多个发光单元427，例如：发光二极管。又各发光单元427和位于第四侧边484的各光侦测器49形成一光发射及接收对，因此可以有更佳的遮蔽信息。第一光导模块421’和多个发光单元427相邻接，其发光元件424位于导光条423’的两个相对的端面。

图6显示本发明另一实施例的光学触控系统的示意图。相较于图4，本实施例的光学触控系统6包含两个影像传感器43。因该两影像传感器43同侧(第三侧边483)的中间区带为盲区，故多个光侦测器49设于第三侧边483的中间区段。此外，两第一光导模块421分设于相对的第二侧边482及第四侧边484，又第一反射元件411设于第一侧边481。第一侧边481、第二侧边482及第四侧边484可以选择设置光导模块及反射元件中任一者，并不受此实施例所限制。处理器44会根据两个影像传感器43所撷取的影像(包括实像及镜像的虚像)，及光侦测器49所得的遮蔽信息，可以计算出对象45的位置坐标。

图7显示本发明另一实施例的光学触控系统的示意图。相较于图4，本实施例的光学触控系统7另包含设于第一侧边481的多个光侦测器49’。又第一反射元件411’和该多个光侦测器49’相邻接。再者，为使光侦测器49得到的遮蔽信息的质量较佳，可以将第一光导模块421和第二光导模块422采用三个阶段方式照明。意即，当于第一阶段时，影像传感器43撷取影像，则第一光导模块421和第二光导模块422共同发出光线；当于第二阶段时，所述光侦测器49开始侦测对象45，则仅第一光导模块421发出光线，而第二光导模块422关闭，以避免其所产生的光线由侧向进入光侦测器49内；又当于第三阶段时，所述光侦测器49’开始侦测对象45，则仅第二光导模块422发出光线，而第一光导模块421关闭，以避免其所产生的光线由侧向进入光侦测器49’内。

图8显示本发明另一实施例的光学触控系统的示意图。于此实施例中，多个光侦测器49’设于第三侧边483。第二光导模块422’的导光条425’和所述光侦测器49’相邻接。相似地，第一光导模块421和第二光导模块422’可采用三个阶段方式照明。

以上已针对较佳实施例来说明本发明，只是以上所述，仅为使本领域技术人员易于了解本发明的内容，并非用来限定本发明的权利范围。在本发明的相同精神下，本领域技术人员可以思及各种等效变化。例如，光侦测器的设置位置及数量，可以不同于前述实施例的例示。反射元件可以是回溯型反射片(retro-reflector)，并可设置于图6的实施例中两个影像传感器43面对的三个侧边(481、482、484)，亦为本发明保护的范畴。本发明的范围应涵盖上述及其它所有等效变化。

Claims (19)

1.一种光学触控系统，定位存在于一触控区域的一对象，其特征在于，包含：

至少一个反射元件，设于该触控区域的一侧边；

至少一个光导模块，设于该触控区域中与该反射元件相邻或面对的一侧边，及根据一光源而产生光线；

一影像传感器，根据该同一光源而撷取该对象的影像；

多个第一光侦测器，排列于该触控区域中与该影像传感器相邻的一侧边，及根据该同一光源而侦测该对象以得到一第一遮光信息，其中，该影像传感器及该多个第一光侦测器于不同时段依序接受光线；以及

一处理器，根据该对象的影像及该第一遮光信息以计算该对象的一坐标。

2.如权利要求1所述的光学触控系统，其中，该影像传感器设于该触控区域中与该反射元件面对的一侧边的一端。

3.如权利要求1所述的光学触控系统，其中，还包含设于该触控区域中与该多个第一光侦测器面对一侧边的对应区段的多个发光单元。

4.如权利要求1所述的光学触控系统，其中，该光导模块包括一导光条及设于该导光条的一端面的至少一个发光元件，该至少一个发光元件为所述光源。

5.如权利要求1所述的光学触控系统，其中，该光导模块的数量为二，并分别设于该触控区域中与该反射元件相邻及面对的一侧边。

6.如权利要求1所述的光学触控系统，其中，还包含设于该触控区域中与该反射元件相同侧边的多个第二光侦测器，其中该多个第二光侦测器与该多个第一光侦测器相邻，又该多个第二光侦测器侦测该对象以得到一第二遮光信息，用以提供该处理器计算该对象的坐标。

7.如权利要求1所述的光学触控系统，其中，还包含设于该触控区域中与该反射元件面对侧边的多个第二光侦测器，其中该多个第二光侦测器与该影像传感器相邻，又该多个第二光侦测器侦测该对象以得到一第二遮光信息，用以提供该处理器计算该对象的坐标。

8.如权利要求1所述的光学触控系统，其中，该第一光侦测器为光电二极管或光电晶体管。

9.如权利要求1所述的光学触控系统，其中，该反射元件为一回溯型反射片。

10.一种光学触控系统，定位存在于一触控区域的一对象，其特征在于，包含：

两影像传感器，设于该触控区域的一侧边的两端，根据一光源而撷取该对象的影像；

多个光侦测器，排列于该触控区域中与该两影像传感器相同侧边的中间区段，及根据该同一光源而侦测该对象以得到一遮光信息，其中，该影像传感器及该多个第一光侦测器于不同时段依序接受光线；以及

一处理器，根据该对象的影像及该遮光信息以计算该对象的一坐标。

11.如权利要求10所述的光学触控系统，其中，还包含至少一个反射元件，其设于该触控区域中与该两影像传感器不同的侧边。

12.如权利要求11所述的光学触控系统，其中，该反射元件为一回溯型反射片。

13.如权利要求10所述的光学触控系统，其中，还包含至少一个光导模块，其设于该触控区域中与该两影像传感器不同的侧边。

14.如权利要求13所述的光学触控系统，其中，该光导模块包括一导光条及设于该导光条的一端面的至少一个发光元件，该至少一个发光元件为所述光源。

15.如权利要求10所述的光学触控系统，其中，该光侦测器为光电二极管或光电晶体管。

16.一种用于光学触控系统的定位方法，其特征在于，包含：

通过至少一个影像传感器根据一光源而撷取存在于一触控区域内一对象的影像；

通过多个第一光侦测器根据该同一光源而侦测该对象以得到一第一遮光信息，其中，该影像传感器及该多个第一光侦测器于不同时段依序接受光线；以及

根据该影像及该第一遮光信息计算该对象的位置坐标。

17.如权利要求16所述的用于光学触控系统的定位方法，其中，该影像包括该对象的实像及虚像。

18.如权利要求16所述的用于光学触控系统的定位方法，其中，还包含通过多个第二光侦测器侦测该对象以得到一第二遮光信息，其中该多个第二光侦测器接受光线的方向和该多个第一光侦测器接受光线的方向互相垂直。

19.如权利要求18所述的光学触控系统的定位方法，其中，该对象的位置坐标根据该第二遮光信息计算而得。