CN104834409A - 光学影像式触控系统与触控影像处理方法 - Google Patents

光学影像式触控系统与触控影像处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明的申公开一种光学影像式触控系统，其包含有一显示面板、一光源模块、一第一触控物件、一第二触控物件、一取像模块与一控制模块。该第一触控物件与该第二触控物件的一第一反光区与一第二反光区具有不同的反光率；该取像模块用来提取该第一反光区与第二反光区所反射传来的光线，藉以产生相对应该第一触控物件与该第二触控物件的一第一信号与一第二信号，其中该第一信号的波形相异于该第二信号的波形；该控制模块用来依据该第一信号与该第二信号分别计算出该第一触控物件与该第二触控物件的坐标值。本发明可大幅提升触控操作的实际应用性。

Description

光学影像式触控系统与触控影像处理方法
技术领域
本发明提供一种光学影像式触控系统与触控影像处理方法，尤指一种可同时辨识多个触控物件的光学影像式触控系统与触控影像处理方法。
背景技术
在现今各式消费性电子产品市场中，个人数位助理、移动电话，以及手机等便携式电子产品皆已广泛使用具有触控装置作为其数据沟通的界面工具。由于目前电子产品的设计皆以轻、薄、短、小为方向，因此在产品上无足够空间容纳如键盘、鼠标等传统输入装置，尤其在讲求人性化设计的平板电脑需求的带动下，搭配触控装置的显示器已逐渐成为各式电子产品的关键零组件之一。然而现今所发展出的触控技术众多，例如电阻式、电容式、超音波式、红外线感测式、光学影像式等触控技术，且由于技术层面与成本有所差异，因此这诸多种类的触控技术便运用在各种不同领域。
举例来说，光学影像式触控技术的作用原理为透过位于显示器两个角落的摄影机，检测触控物体所形成的阴影，经由三角定位找出触控的位置，故与传统电阻式或电容式触控技术比较起来，其具有准确、穿透率高、可靠度佳、损坏率低、成本低以及支援多点触控手势等优点，在中大尺寸显示器方面很容易切入市场。然而现有的光学影像式触控系统需要反光边框以提供物体于坐标检测区时的拍摄背景，藉以隔离坐标检测区以外的干扰源，而若坐标检测区上有触控物则会阻挡边框反光而使得传感器检测到黑影，进而利用黑影位置来推得触控位置。换言之，反光边框提供了阻挡外界干扰源与作为触控物与背景差异的功能。然而由于反光边框需与传感器共平面，而造成了组装上的困难，且也增加了制造成本。再者，公知光学影像式触控技术所遭遇的另一问题是当多手指或多触控笔同时使用时则无法有效地辨识出个别手指或触控笔，此乃因传感器所感测到不同触控物的遮断信号无法分别，因此在实际应用上若同时需要两支不同触控笔进行触控时，如应用于教育用途的不同颜色笔（学生作答用蓝笔，老师批阅用红笔），便无法有效地分辨出多种触控笔，而造成实际应用的限制。
发明内容
本发明提供一种可同时辨识多个触控物件的光学影像式触控系统与触控影像处理方法，以解决上述的问题。
本发明公开一种可辨识多个触控物件的光学影像式触控系统，其包含有一显示面板、一光源模块、一第一触控物件、一第二触控物件、一取像模块与一控制模块。该显示面板形成有一坐标检测区；该光源模块设置于该显示面板的外侧且用来发射光线；该第一触控物件包含有一第一反光区，其用来于该坐标检测区内移动时反射该光源模块所发出的光线；该第二触控物件包含有一第二反光区，其用来于该坐标检测区内移动时反射该光源模块所发出的光线，其中该第一反光区与该第二反光区具有不同的反光率；该取像模块安装于该显示面板的外侧，该取像模块用来提取该第一反光区所反射传来的光线，藉以产生相对应该第一触控物件的一第一信号，且该取像模块另用来提取该第二反光区所反射传来的光线，藉以产生相对应该第二触控物件的一第二信号，其中该第一信号的波形相异于该第二信号的波形；该控制模块耦合于该取像模块，该控制模块用来依据该第一信号与该第二信号分别计算出该第一触控物件与该第二触控物件于该坐标检测区的坐标值。
本发明另公开其中该第一触控物件的该第一反光区全部由反光材质所组成，且该第二触控物件的该第二反光区部分由反光材质所组成且部分由非反光材质所组成。
本发明另公开该第一触控物件的该第一反光区上形成有多个透明微珠结构，且该第二触控物件的该第二反光区上形成有多个带状透明微珠结构与多个带状无微珠结构，其中该透明微珠结构可反射该光源模块所发出的光线，且该带状无微珠结构不反射该光源模块所发出的光线。
本发明另公开该第一触控物件的该第一反光区上形成有多个微棱镜结构，且该第二触控物件的该第二反光区上形成有多个带状微棱镜结构与多个带状无微棱镜结构，其中该微棱镜结构可反射该光源模块所发出的光线，且该带状无微棱镜结构不反射该光源模块所发出的光线。
本发明另公开该第一反光区与该第二反光区上分别形成有不同密度或数量的反光物质。
本发明另公开该反光物质为一透明微珠结构或一微棱镜结构。
本发明另公开该第一触控物件与该第二触控物件分别为一触控笔。
本发明另公开该第一触控物件与该第二触控物件分别包含有一笔杆，且该第一反光区与该第二反光区是以可拆卸的方式分别连接于该笔杆。
本发明另公开该第一信号与该第二信号分别包含有一无凹陷突波与一具凹陷突波。
本发明另公开该光源模块包含有两发光二极管，其分别设置于该显示面板外侧的两角落，且该取像模块包含有两影像传感器，其分别设置于该显示面板外侧的两角落。
本发明另公开一种可辨识多个触控物件的触控影像处理方法，其包含有分别于一第一触控物件与一第二触控物件上形成有一第一反光区与一第二反光区，其中该第一反光区与该第二反光区具有不同的反光率；一光源模块对该第一触控物件与该第二触控物件发射光线；一取像模块分别提取该第一反光区与该第二反光区所反射传来的光线，藉以产生相对应该第一触控物件与该第二触控物件的一第一信号与一第二信号，其中该第一信号的波形相异于该第二信号的波形；以及一控制模块依据该第一信号与该第二信号分别计算出该第一触控物件与该第二触控物件的坐标值。
本发明另公开分别于该第一触控物件与该第二触控物件上形成有该第一反光区与该第二反光区包含有形成全部由反光材质所组成的该第一反光区与形成部分由反光材质所组成且部分由非反光材质所组成的该第二反光区。
本发明另公开分别于该第一触控物件与该第二触控物件上形成有该第一反光区与该第二反光区包含有于该第一反光区与该第二反光区上形成不同密度或数量的反光物质。
本发明另公开该控制模块依据该第一信号与该第二信号分别计算出该第一触控物件与该第二触控物件的坐标值包含有该控制模块依据包含有一无凹陷突波的该第一信号与包含有一具凹陷突波的该第二信号分别计算出该第一触控物件与该第二触控物件的坐标值。
本发明所提供的光学影像式触控系统与触控影像处理方法可同时辨识多个触控物件，意即通过采用具有不同反光率的多个触控物件可产生相对应不同波形的感测信号，故可依据各种不同波形的感测信号判别出相对应的触控物件，如此一来便可大幅提升触控操作的实际应用性。
附图说明
图1为本发明实施例光学影像式触控系统的功能方框示意图。
图2为本发明实施例光学影像式触控系统的正视示意图。
图3与图4分别为本发明实施例第一触控物件与第二触控物件的元件示意图。
图5为本发明实施例光学影像式触控系统执行触控影像处理方法的流程图。
图6为本发明实施例第一信号与第二信号的波形示意图。
其中，附图标记说明如下：
50  光学影像式触控系统
52   显示面板
521  坐标检测区
54   光源模块
54a、54b  发光二极管
56   第一触控物件
561  笔杆
563  第一反光区
58   第二触控物件
581  笔杆
583  第二反光区
5831 带状透明微珠结构
5833 带状无微珠结构
60   取像模块
60a、60b  发光二极管
62  控制模块
步骤  100、102、104、106、108
具体实施方式
请参阅图1与图2，图1为本发明实施例一光学影像式触控系统50的功能方框示意图，图2为本发明实施例光学影像式触控系统50的正视示意图。光学影像式触控系统50包含有一显示面板52、一光源模块54、一第一触控物件56、一第二触控物件58、一取像模块60，以及一控制模块62。显示面板52可为一触控面板，且其上形成有一坐标检测区521。光源模块54设置于显示面板52的外侧且用来发射光线，于此实施例中光源模块54可包含两发光二极管54a、54b，如激光发光二极管或红外线发光二极管等，发光二极管54a、54b分别设置于显示面板52外侧的两角落，发光二极管54a、54b用来发射光线，藉以照明第一触控物件56与第二触控物件58。取像模块60安装于显示面板52的外侧且用来提取第一触控物件56与第二触控物件58反射传来的光线，藉以产生相对应第一触控物件56的一第一信号与相对应第二触控物件52的一第二信号，于此实施例中取像模块60可包含有两影像传感器60a、60b，如摄影机等，其分别设置于显示面板52外侧的两角落，如邻近于发光二极管54a、54b的位置。控制模块62耦合于取像模块60，控制模块62可接收取像模块60所提取的影像数据，并依据该第一信号与该第二信号分别计算出第一触控物件56与第二触控物件58于坐标检测区521的坐标值。此外，本发明的显示面板52、光源模块54、取像模块60与控制模块62可整合于同一显示器内，例如于显示屏幕或一体式桌上型电脑(All InOne PC)之内；或是光源模块54、取像模块60与控制模块62可单独模块化，例如设置于用来外挂于显示面板52的一框架内，且坐标检测区521可为该框架上的透明面板，故可拆卸安装于不同的显示面板52上。
请参阅图3与图4，图3与图4分别为本发明实施例第一触控物件56与第二触控物件58的元件示意图。第一触控物件56与第二触控物件58可分别为一触控笔，第一触控物件56与第二触控物件58分别包含有一笔杆561、581，且第一触控物件56包含有一第一反光区563，第二触控物件58包含有一第二反光区583，其中第一反光区563与第二反光区583具有不同的反光率。举例来说，第一触控物件56的第一反光区563可全部由反光材质所组成，且第二触控物件58的第二反光区583部分由反光材质所组成且部分由非反光材质所组成，其中该反光物质可为一透明微珠结构或一微棱镜结构。虽然第二反光区583的部分由非反光材质所组成，但第二反光区583的其他部分仍由反光材质所组成，故第二反光区583整体仍可具有反光效果，如此一来便可使第二反光区583整体的反光率不同于第一反光区563整体的反光率。举例来说，第一触控物件56的第一反光区563上可形成有多个透明微珠结构，且第二触控物件58的第二反光区583上可形成有多个带状透明微珠结构5831与多个带状无微珠结构5833，其中多个带状透明微珠结构5831与多个带状无微珠结构5833可间隔配置，而透明微珠结构可反射光源模块54所发出的光线且其反射光可沿原入射光的路径返回，但带状无微珠结构5833不反射光源模块54所发出的光线。于另一实施例中，第一触控物件56的第一反光区563上可形成有多个微棱镜结构，且第二触控物件58的第二反光区583上可形成有多个带状微棱镜结构与多个带状无微棱镜结构，而该微棱镜结构可反射光源模块54所发出的光线且其出射光可沿原入射光的路径返回，但该带状无微棱镜结构不反射光源模块54所发出的光线。抑或是，第一反光区563与第二反光区583上可分别形成有不同密度或数量的反光物质。综上所述，只要是于第一触控物件56与第二触控物件58上设置不同反光率的第一反光区563与第二反光区583的机制皆属于本发明所保护的范畴。此外，本发明可设计第一反光区563与第二反光区583以可拆卸的方式分别连接于笔杆561、581，藉以可更有弹性地调整第一触控物件56与第二触控物件58反射光线的反光率。
请参阅图5，图5为本发明实施例光学影像式触控系统50执行触控影像处理方法的流程图，该方法包含有下列步骤：
步骤100：分别于第一触控物件56与第二触控物件58上形成有第一反光区563与第二反光区583，其中第一反光区563与第二反光区583具有不同的反光率。
步骤102：当第一触控物件56与第二触控物件58于坐标检测区521内进行触控操作时，光源模块54对第一触控物件56与第二触控物件58发射光线。
步骤104：取像模块60分别提取第一反光区563与第二反光区583所反射传来的光线，藉以产生相对应第一触控物件56与第二触控物件58的第一信号与第二信号，其中该第一信号的波形相异于该第二信号的波形。
步骤106：控制模块62依据该第一信号与该第二信号分别计算出第一触控物件56与第二触控物件56的坐标值，以执行相关触控操作。
步骤108：结束。
于此对上述步骤作更进一步说明，为了达到于光学影像式触控系统50实施触控的目的，使用者可使用第一触控物件56与第二触控物件58于坐标检测区521内进行触控操作。当第一触控物件56与第二触控物件58接近显示面板52的坐标检测区521时，光源模块54可对第一触控物件56与第二触控物件58发射光线，藉以照明第一触控物件56与第二触控物件58。此时，取像模块60可分别提取第一反光区563与第二反光区583所反射传来的光线，由于第一反光区563与第二反光区583具有不同的反光率，故取像模块60会接收到不同的光信号，藉以产生相对应第一触控物件56与第二触控物件58的第一信号与第二信号，其中该第一信号的波形相异于该第二信号的波形。请参阅图6，图6为本发明实施例该第一信号与该第二信号的波形示意图。举例来说，由于第一触控物件56的第一反光区563可布满透明微珠结构或微棱镜结构（可反光区块），其可将发光二极管54a、54b所照射到的光线几乎完全由原入射路径反射回相对应的影像传感器60a、60b，而使其产生明显的无凹陷突波信号；然而由于第二触控物件58的第二反光区583包含部分带状透明微珠结构5831或部分带状微棱镜结构与部分带状无微珠结构5833或部分带状无微棱镜结构，而部分带状无微珠结构5833或部分带状无微棱镜结构（非反光区块）无法将光线反射回相对应的影像传感器60a、60b，意即此部分无法感测到光信号，因而使其产生明显的具凹陷突波信号。
据此，控制模块62便可依据该第一信号与该第二信号的波形差异判别第一触控物件56与第二触控物件58，之后则可分别计算出第一触控物件56与第二触控物件56的坐标值。例如可先对取像模块60所提取的影像数据进行影像处理分析，例如去除噪声等，之后再对经影像处理过后的影像数据进行坐标转换计算，例如可依据影像传感器60a、60b所提取的影像与坐标轴的夹角以三角定位方式找出第一触控物件56与第二触控物件58的触控位置，最后再转换成相对应的坐标值以提供电脑主机执行相关触控操作的依据。举例来说第一触控物件56与第二触控物件58可应用于教育用途的不同颜色笔以进行触控，如学生作答用蓝笔，老师批阅用红笔等。除此之外，本发明亦可同时采用更多数量的触控物件，亦即不局限于第一触控物件56与第二触控物件58的使用，如可同时采用具有各种不同反光率的多个触控笔，其分别对应各种不同波形的感测信号，故控制模块62可依据各种不同波形的感测信号判别出相对应的触控物件，通过本发明可有效地分辨出多种触控物件的设计，则可大幅提升触控操作的实际应用性。再者，本发明所提供的光学影像式触控系统与触控影像处理方法由于利用感测反射光机制，故可无须使用反光边框，而可克服组装上的困难且降低制造成本，并同时兼具触控物件影像处理的判断精准性。
相较于现有技术，本发明所提供的光学影像式触控系统与触控影像处理方法可同时辨识多个触控物件，意即通过采用具有不同反光率的多个触控物件可产生相对应不同波形的感测信号，故可依据各种不同波形的感测信号判别出相对应的触控物件，如此一来便可大幅提升触控操作的实际应用性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明所做的均等变化与修饰，皆应属本发明所保护的范围内。

Claims (14)

1.一种可辨识多个触控物件的光学影像式触控系统，其包含有：
一显示面板，其上形成有一坐标检测区；
一光源模块，其设置于该显示面板的外侧且用来发射光线；
一第一触控物件，其包含有一第一反光区，其用来于该坐标检测区内移动时反射该光源模块所发出的光线；
一第二触控物件，其包含有一第二反光区，其用来于该坐标检测区内移动时反射该光源模块所发出的光线，其中该第一反光区与该第二反光区具有不同的反光率；
一取像模块，其安装于该显示面板的外侧，该取像模块用来提取该第一反光区所反射传来的光线，藉以产生相对应该第一触控物件的一第一信号，且该取像模块另用来提取该第二反光区所反射传来的光线，藉以产生相对应该第二触控物件的一第二信号，其中该第一信号的波形相异于该第二信号的波形；以及
一控制模块，其耦合于该取像模块，该控制模块用来依据该第一信号与该第二信号分别计算出该第一触控物件与该第二触控物件于该坐标检测区的坐标值。
2.如权利要求1所述的光学影像式触控系统，其中该第一触控物件的该第一反光区全部由反光材质所组成，且该第二触控物件的该第二反光区部分由反光材质所组成且部分由非反光材质所组成。
3.如权利要求1或2所述的光学影像式触控系统，其中该第一触控物件的该第一反光区上形成有多个透明微珠结构，且该第二触控物件的该第二反光区上形成有多个带状透明微珠结构与多个带状无微珠结构，其中该透明微珠结构可反射该光源模块所发出的光线，且该带状无微珠结构不反射该光源模块所发出的光线。
4.如权利要求1或2所述的光学影像式触控系统，其中该第一触控物件的该第一反光区上形成有多个微棱镜结构，且该第二触控物件的该第二反光区上形成有多个带状微棱镜结构与多个带状无微棱镜结构，其中该微棱镜结构系可反射该光源模块所发出的光线，且该带状无微棱镜结构系不反射该光源模块所发出的光线。
5.如权利要求1所述的光学影像式触控系统，其中该第一反光区与该第二反光区上分别形成有不同密度或数量的反光物质。
6.如权利要求5所述的光学影像式触控系统，其中该反光物质为一透明微珠结构或一微棱镜结构。
7.如权利要求1所述的光学影像式触控系统，其中该第一触控物件与该第二触控物件分别为一触控笔。
8.如权利要求1或7所述的光学影像式触控系统，其中该第一触控物件与该第二触控物件分别包含有一笔杆，且该第一反光区与该第二反光区以可拆卸的方式分别连接于该笔杆。
9.如权利要求1所述的光学影像式触控系统，其中该第一信号与该第二信号分别包含有一无凹陷突波与一具凹陷突波。
10.如权利要求1所述的光学影像式触控系统，其中该光源模块包含有两发光二极管，其分别设置于该显示面板外侧的两角落，且该取像模块包含有两影像传感器，其分别设置于该显示面板外侧的两角落。
11.一种可辨识多个触控物件的触控影像处理方法，其包含有：
分别于一第一触控物件与一第二触控物件上形成有一第一反光区与一第二反光区，其中该第一反光区与该第二反光区具有不同的反光率；
一光源模块对该第一触控物件与该第二触控物件发射光线；
一取像模块分别提取该第一反光区与该第二反光区所反射传来的光线，藉以产生相对应该第一触控物件与该第二触控物件的一第一信号与一第二信号，其中该第一信号的波形系相异于该第二信号的波形；以及
一控制模块依据该第一信号与该第二信号分别计算出该第一触控物件与该第二触控物件的坐标值。
12.如权利要求11所述的触控影像处理方法，其中分别于该第一触控物件与该第二触控物件上形成有该第一反光区与该第二反光区包含有形成全部由反光材质所组成的该第一反光区与形成部分由反光材质所组成且部分由非反光材质所组成的该第二反光区。
13.如权利要求11所述的触控影像处理方法，其中分别于该第一触控物件与该第二触控物件上形成有该第一反光区与该第二反光区包含有于该第一反光区与该第二反光区上形成不同密度或数量的反光物质。
14.如权利要求11所述的触控影像处理方法，其中该控制模块依据该第一信号与该第二信号分别计算出该第一触控物件与该第二触控物件的坐标值包含有该控制模块依据包含有一无凹陷突波的该第一信号与包含有一具凹陷突波的该第二信号分别计算出该第一触控物件与该第二触控物件的坐标值。
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