专利名称：具有光学位置侦测的触碰面板装置的制作方法
技术领域：
本发明是有关于一种触碰面板技术。特别是关于一种具有光学位置侦测的触碰面板装置。
触碰式面板(touch panel)，是一种已为大众广泛接受的一工具，作为信息交流的界面工具。而其应用设计是，其具有一功能图像(icon)区域。当一功能图像经触碰激活，触碰式面板会随其功能显示另一画面，提供所需求的信息等等。使用者透过触碰面板上的功能方块或图像，直接操作既定的指令。
触碰式面板的特性，最主要是要侦测触碰点在面板上的位置，
图1绘示公知光学侦测触碰面板的设计原理，于一面板100上。此位置侦测装置包括至少二个影像摄取单元106，与一信号分析单元90连接。影像摄取单元106于面板100的边框处102，装设于面板四周不同点以摄取要侦测的区域，以一人造光源104照射侦测面板上方。影像摄取单元用以摄取面板的至少一表面，或近似平行于面板上方的一平面，以及在面板的表面上的一触碰指针108，并且将光信号转为电信号输出一视频信号。分析单元90接收此视频信号，分析摄取到触碰物两个角度得知触碰指针于触碰板的表面上的一位置。美国第6,100,538号专利，也公开一般光学式的触碰面板。
虽然一般光学式的触碰面板影像摄取有一侦测限制高度，然而周围的光源变化、光阴影、照射角度、侧面斜照射边框射入镜头的光源，周围光源照射边框比触碰指针的光源强烈时，经常造成误判。若设计触碰指针本身有一光源，且以此光源的强度为判断的惟一方式，其需要一具有相当高度的边框，且需要一高亮度的光源，以防止误判。
本发明提出可以一影像摄取光感应器的滤红外线光设计，以在一可见光源下以照射触碰指针，边框，镜头摄取边框影像，防止周围不可见光的干扰。
本发明提出一影像摄取彩色光感应器的应用下，以一设定颜色图案的边框，以一颜色的手触碰物，以一设定颜色图案的手或笔触碰物，侦测出一手或至少一笔触碰的位置，侦测出一手与至少一笔同在时，此至少一笔的位置，其可不需要边框而侦测出至少一设定颜色图案笔触碰的位置。对于彩色感应器，因为一侦测点需要三颜色的感应器，灵敏度因使用三颜色而降低时，而增加另一行单一颜色的光感应器的排列方式，或使用平行的三行单一不同颜色的光感应器的排列方式，以提高侦测的灵敏度。
本发明提出一光学位置侦测的边框设计方法，一条纹颜色图案的方法，以一透光的结构，以一反射光的结构，以增加边框发出的光亮度，以防止光噪声以致误判。
本发明提出一利用周围光源或装置一光源以照射触碰物，侦测触碰物一设定的颜色图案，分析其位置，以一触碰物透光的结构，以一触碰物反射光的结构设计方法，以增加触碰物发出的亮度，以防止光噪声以致误判。
本发明提出一方法，以防止光噪声，以提高灵敏度，以及手笔同时触碰时判断笔位置，装置至少三个摄取装置于三个角落。
一、去除无法侦测边框明显细密条纹或设定颜色的至少一摄取装置或去除无法侦测边框明显细密条纹或设定颜色的一摄取装置感应器的一区段，选择至少二摄取装置以光学侦测触碰动作。
二、触碰指针愈靠近摄取装置位置侦测分辨率愈佳，二摄取装置的中线区域其一方向的分辨率差，至少三个摄取装置可选择分辨率较佳的至少二摄取装置动作以提高灵敏度。
三、以分析摄取的触碰物的影像，判断去除一区段的影像为一背景影像，或去除笔被一手掌遮蔽手掌的影像以判断笔的触碰，选择至少二摄取装置以光学侦测触碰动作以下的方法以分析判断以一笔触碰物有一设定的图案，一笔触碰物有一设定的大小，一手指触碰物有一合理的大小，一手触碰物可有一使用前一学习记录颜色或使用者输入的设定颜色，以一触碰物存在面板上至少二个摄取装置可侦测到于面板上，以一笔触碰物的发光及可闪烁一频率，以上的分析方法可综合使用。
为让本发明的上述目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明。
210滤光单元212光感测胞700边框702，804摄影装置704滤光单元706触碰指针710单色光感应器802白炽灯光源本发明提出一种触碰面板装置，有一室内日光灯光下或使用触碰面板上LCD面板发出的光源照射边框及面板，或以一人造可见波长区段的光源装置面板一边框上方照射边框及面板。
图6绘示依照本发明的一种光学位置侦测触碰面板使用于可见光的光源照射。此时如图3A-3D所示，边框700可以是单一颜色深浅相间条纹，例黑白相间条纹或深绿浅绿相间条纹，例图3B或是彩色条纹，例图3C或是一与设定颜色的触碰物或与一手指不同颜色的单一设定颜色边框，例图3D，边框700可以是平行并列的一行黑一行白相间条纹，或是彩色条纹。一触碰物的图案也可如图3A-3D所示。
其选定方式为使触碰指针706在边框700背景下，易于分辨。例如选择一蓝色边框，一绿色笔，一黄色手指，此时以侦测对象反射一自然光的彩色对比来判断手指或笔或边框，可用R，G，B及其相对强度判断。侦测到一蓝色边框其强度例如为R＝1，G＝1，B＝15。一绿色笔其强度例如为R＝2，G＝15，B＝2。一黄色手指其强度例如为R＝8，G＝8，B＝1，分析得知为至少一笔的位置或手指的位置，其也可以是手与至少一笔同在时侦测至少一笔的位置，手指的颜色可因人而变化，可设定不同于手颜色的边框与笔颜色，以手会遮蔽蓝色边框，而且颜色与边框与笔不同来判断，或使用前的一学习记录输入一手指其颜色，以设定一手指其颜色，该一笔的设定颜色也可为一输入的资料，例摄影一笔为一颜色则面板写一线显示同一颜色， 可装置一滤除不可见光的光感应器，以避免不可见光的颜色分析干扰。
此一边框也可一条纹图案设计，分析单元可摄影记录储存此一边框条纹间隙的资料。例如图4A-4B所示，一边框为黑白对比的细密条纹，其细密程度为可被触碰指针208遮蔽。分析单元90可依设定的细密条纹的资料，判断条纹间隙不见处为一触碰指针208所遮蔽，或分析单元90可比较现在影像资料与之前边框一条纹图案摄影记录储存资料，判断两影像资料条纹间隙不同处为一触碰指针208所遮蔽，如此的应用可去除镜头灰尘等的噪声，如此一条纹边框设计，如果一区段的条纹为一强光照射，仍可辨识其黑白条纹间隙，此条纹也可是彩色的。
为了避免二影像摄取装置206的其一，因所处的环境，造成效率不佳，其可装置至少三个摄取装置206，去除无法侦测明显的黑白对比细密条纹的至少一摄取装置或去除无法侦测明显的黑白对比细密条纹的一摄取装置感应器的一区段，触碰指针愈靠近摄取装置分辨率愈佳，至少三个摄取装置可选择分辨率较佳的至少二摄取装置动作。
以上的边框图3A-3B设定的细密条纹，可做为一侦测的坐标标准，可做为一侦测摄取装置角度的校正图形，可做摄取装置自动校正镜头光学的偏差，以自动校正组装摄取装置于一面板时摄取角度的误差(引起x，y位置误差)，甚至摄取的平面高度误差(z误差，以致摄取不到边框的细密条纹，此时可装置复数条的感应器，选择摄取复数平面的一平面使用)以致位置判断误差。其可做为一侦测位置校正的图案，甚至可以其摄取装置与边框是分离，于组装时自动校正侦测位置。
如果面板侧面有一强烈白炽灯光或台灯，经过边框照射入光感应器时或日光直射照射边框时，此时摄取装置的光感应器可能因入射光过强而无法动作区分边框的颜色或笔的颜色，或边框的一条纹图案因白炽灯或一日光折射进入镜头，而无法辨识条纹图案。其情形例如图4B所示，强光处的条纹图案成为一亮区段。
为解决亮区段的现象，或是外界的干扰，本发明提出几种解决方法。
图5A-5B绘示依照本发明，黑白光感测胞数组。光感测胞212对应为一侦测点。对应于图4B中的强光区段，光感测胞数组有一饱和区段214。本发明利用分析单元90的控制，可针对此区段的放大率(gain)做一调整。如果，所处环境有多处强光，如图5B所示，其可能例如分成几个区段216-224，分别有不同的放大率。此放大率的调整也可适用于彩色的光感测胞数组，也可适用于红外线的光感测胞数组。
当背景强光情形严重，无法以调整放大率达成时，可改变侦测方式。此时，触碰指针强光在后面照射，比较背景的强光观测到的触碰指针是一黑物体，而边框的图案颜色已不可辨识，成为一明亮区域。此时侦测到一区段边框的亮度超过一限量，改变辨识机制，这区段以侦测黑物体取代之。这种操作模式，又简称为一黑物体侦测模式，将该触碰指针视为一黑色指针而这区段边框是白色。
而其一种方式为增光性机构设计。如图8A所示的情形下，当摄取装置804的光感应器摄取一笔时，可能因其背景一强烈的白炽灯光源802照射光过强，而无法区分笔的颜色时，例一笔放置于一100瓦的灯光前，一照相机摄取一笔的颜色因为背景强光无法区分。此时可设计成一设定绿色颜色透光的笔，则强烈的白炽灯光源802光芒可穿透过笔，使增加笔的绿色亮度，白炽灯光源802越强，则摄取的笔影像的绿色亮度越强，以减少强光背景光照射入镜头的干扰，这里称为透光性增光机构，另一方法也可笔内部加一光反射区，可使周围光进入笔内后反射使笔一区段绿色亮度提高，这里称为反射性增光机构，而且笔可有一光源一闪烁一频率设计，笔可有一设定的图案。如此可以在不需要边框或低边框高度的情形下辨识出至少一笔的触碰移动位置，笔可有一触碰开关，当触碰开关激活时视为一触碰，或侦测一笔影像于一非常接近面板的摄取平面视为一触碰，笔可有一设定的图如图3A-3D以摄影影像分析辨识为至少一触碰物，可以侦测到笔的发光及其频率，来分析判断为一笔触碰处。
又或其它设计方法，如图8A所示，利用与上述笔的设计原理，边框800也可设计成包括一透光区800a与一透光区800b，其可以是一彩色透光区800b。如此，当边框800在强光源802的照射下，彩色透光区800b仍可清楚被区分出来。又如图8B所示，边框800外侧有一反射区806，可使由边框800背景的光进入反射区806，经反射又照射于边框图案，背景的光源802越强，则摄取的边框图案的亮度越强，或反射区806反射一LCD面板本身发射的光源，使增加边框图案的亮度或一边框下方LCD面板本身发射的光源，照射一边框图案反射。如此使边框的光强度增加则周围光的影响则变小，这里称为反射性增光机构，上述黑白的选择有较佳的对比，可取其白色部分除了光源照射可反射其设定的白色颜色，也一透光的材料使其发出亮度可因背景光源照射提高，而黑色颜色处则可不要透光，提高黑白对比，这里称为透光性增光机构，然其组合颜色，透光与不要透光的组合或完整的一透光设计，其它光学上单方向透光反射光镀膜的设计也不脱离本发明的特征。例如其它蓝黑，绿白，红白，蓝红的组合也可，一单一颜色的边框也可用透光不透光反射光组合的设计，或以单一颜色的深浅形成条纹图案，透光性或反射光的目的在使边框的至少一颜色发光强度增加，使条纹的明暗对比提高。
以上的设计也可改为一红外线光源照射，摄影装置为一红外线感应器，而边框为一黑白条条纹设计。
上述，边框图案的设计，配合光感应器的设计，其可依实际欲使用的环境，进行组合设计。
综上所述，虽然本发明已以一较佳实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求书所界定为准。
权利要求
1.一种具有光学位置侦测的触碰面板装置，其特征在于包括一触碰面板；至少一触碰指针；一边框于该触碰面板周围，具有一设定图案；至少二影像摄取单元，位于该边框的二位置，以摄取触碰面板上的该触碰指针及该边框；一分析单元，接收并分析该至少二影像摄取单元所摄取的一资料，经分析得知该触碰指针的面板位置。
2.如权利要求1所述的具有光学位置侦测的触碰面板装置，其特征在于其中该边框的该设定图案包括一单一颜色深浅相间的条纹，一彩色相间的条纹，一复数条与该触碰面板平行而不同颜色的条纹，一复数条与该触碰面板平行而颜色深浅的条纹，与一单一设定颜色五者其一。
3.如权利要求1所述的具有光学位置侦测的触碰面板装置，其特征在于其中该设定图案包括一细密条纹，而该细密条纹也可用于该至少二影像摄取单元的一校正，该校正包括一摄取角度校正。
4.如权利要求1所述的具有光学位置侦测的触碰面板装置，其特征在于其中该至少二影像摄取单元包括至少二可见光影像摄取单元。
5.如权利要求4所述的具有光学位置侦测的触碰面板装置，其特征在于又包括至少二红外线滤光器，个别分置于该至少二可见光影像摄取单元前，以降低一环境红外线的强度。
6.如权利要求4所述的具有光学位置侦测的触碰面板装置，其特征在于其中每一该至少二可见光影像摄取单元包括一光感测胞数组，而该光感测胞数组可包括至少一区段，其一放大率可设定不同于其它区段。
7.如权利要求4所述的具有光学位置侦测的触碰面板装置，其特征在于其中该至少二可见光影像摄取单元包括三个影像摄取单元，依其工作情形，选取其中二个以侦测之用。
8.如权利要求4所述的具有光学位置侦测的触碰面板装置，其特征在于其中每一该至少二可见光影像摄取单元包括平行复数条的不同颜色的光感测胞数组，组合而成。
9.如权利要求4所述的具有光学位置侦测的触碰面板装置，其特征在于其中每一该至少二可见光影像摄取单元包括一光感测胞数组，其由复数个不同颜色的感测胞，相间组合而成。
10.如权利要求1所述的具有光学位置侦测的触碰面板装置，其特征在于其中该边框为一颜色可透光的材料，包括一完整的可透光区域，包括一复数个不透光区域，及复数个可透光区域，相间组合而成，二者其一。
11.如权利要求10所述的具有光学位置侦测的触碰面板装置，其特征在于其中该些不透光区域为暗色，而该些透光区域为亮色。
12.如权利要求1所述的具有光学位置侦测的触碰面板装置，其特征在于其中该边框包括至少一个反光区域，以增加该设定图案的明亮度。
13.如权利要求1所述的具有光学位置侦测的触碰面板装置，其特征在于其中该影像摄取单元包括一光感测胞数组，其又包括单一颜色的光感测胞数组。
14.如权利要求1所述的具有光学位置侦测的触碰面板装置，其特征在于其中该影像摄取单元包括一光感测胞数组，其又包括一第一条光感应器，由复数个不同颜色感测胞所组成，及一第二条光感应器，由复数个单一颜色感测胞所组成，其中该二条光感应器侦相互配合以增加侦测该触碰指针的灵敏准确能力。
15.如权利要求1所述的具有光学位置侦测的触碰面板装置，其特征在于其中当有一环境强光干扰时，该触碰面板装置采用一黑物体侦测模式，将该触碰指针视为一黑色指针。
16.如权利要求1所述的具有光学位置侦测的触碰面板装置，其特征在于其中该触碰指针有一设定图案包括一单一颜色深浅相间的条纹，一彩色相间的条纹，一两条平行不同颜色的条纹，一复数条与该触碰面板平行而颜色深浅的条纹，与一单一设定颜色五者其一。
17.如权利要求16所述的具有光学位置侦测的触碰面板装置，其特征在于其中该设定图案的触碰指针为一颜色可透光的材料，包括一完整的可透光区域，包括一复数个不透光区域，及复数个可透光区域，相间组合而成，二者其一。
18.如权利要求16所述的具有光学位置侦测的触碰面板装置，其特征在于其中该设定颜色的触碰指针的一区段为一反光的机构。
19.如权利要求1所述的具有光学位置侦测的触碰面板装置，其特征在于其中该触碰指针为一手指，该手指可选择性输入一设定颜色。
20.一种具有光学位置侦测的触碰面板装置，其特征在于包括一触碰面板；至少一触碰指针；一边框于该触碰面板周围，具有一增光性机构的一设定图案结构；至少二影像摄取单元，位于该边框的二位置，以摄取该触碰指针及该边框的该设定图案结构；一分析单元，接收并分析该至少二影像摄取单元所摄取的一资料，经分析得知该触碰指针的位置。
21.如权利要求20所述的具有光学位置侦测的触碰面板装置，其特征在于其中该边框的该设定图案结构包括一单一颜色深浅相间的条纹，一彩色相间的条纹一两条平行不同颜色的条纹，一复数条与该触碰面板平行而颜色深浅的条纹，与一单一设定颜色五者其一。
22.如权利要求21所述的具有光学位置侦测的触碰面板装置，其特征在于而该条纹也可用于该至少二影像摄取单元的一校正，该校正包括一摄取角度校正。
23.如权利要求20所述的具有光学位置侦测的触碰面板装置，其特征在于其中每一该至少二可见光影像摄取单元包括一光感测胞数组，而该光感测胞数组可包括一区段，其一放大率可设定不同于其它区段。
24.如权利要求20所述的具有光学位置侦测的触碰面板装置，其特征在于其中该边框增光性机构为一透光性增光机构，为一颜色可透光的材料，包括一完整的可透光区域，包括一复数个不透光区域，及复数个可透光区域，相间组合而成，二者其一。
25.如权利要求20所述的具有光学位置侦测的触碰面板装置，其特征在于其中该增光性机构，为一反射性增光机构，反射背景一光线，反射触碰面板本身发出一光线，二者之一。
26.一种具有光学位置侦测的触碰面板装置，其特征在于包括一触碰面板；一触碰指针，具有一增光性机构的一设定图案结构；选择性(optional)一边框，具有一设定图案；至少二影像摄取单元，位于该触碰面板的二位置，以摄取该触碰指针及该选择性(optional)一边框的该设定图案；一分析单元，接收并分析该至少二影像摄取单元所摄取的一资料，经分析得知该触碰指针的位置。
27.如权利要求26所述的具有光学位置侦测的触碰面板装置，其特征在于其中该触碰指针的该设定图案结构包括一单一颜色深浅相间的条纹，一彩色相间的条纹一两条平行不同颜色的条纹，一复数条与该触碰面板平行而颜色深浅的条纹，与一单一设定颜色五者其一。
28.如权利要求26所述的具有光学位置侦测的触碰面板装置，其特征在于其中该触碰指针能闪烁一设定频率发光，其中该触碰指针能发光，二者其一。
29.一种具有光学位置侦测的触碰面板装置，其特征在于包括一触碰面板；选择性一手触碰指针，具有一颜色，该颜色可选择性输入为一设定颜色；选择性至少一笔触碰指针，设定一与手不同的颜色；一边框，具有至少一颜色，其设定与该手触碰指针与该笔触碰指针不同；至少二彩色影像摄取单元，位于该边框的二位置，以摄取该触碰面板上方至少一平面与该边框与该至少一触碰指针；一分析单元，接收并分析该至少二彩色影像摄取单元所摄取的一资料，经分析得知至少一触碰位置。
30.如权利要求29所述的具有光学位置侦测的触碰面板装置，其特征在于其中该手触碰指针与至少一笔触碰指针可由摄取的颜色分析判断出至少一触碰位置，其中该手触碰指针与至少一笔触碰指针可同在该触碰面板装置上触碰。
全文摘要
一种具有光学位置侦测的触碰面板装置，包括至少一影像摄取单元与一信号分析单元。影像摄取单元用以摄取面板的一表面，以及在面板的表面上的一触碰指针，并且输出一视频信号。分析单元接收此视频信号，分析得知触碰指针于面板的表面上的一位置。其中，触碰指针可为一触碰笔或手指尖。面板可为一液晶面板或一平面屏幕显示器。
文档编号G06F3/02GK1445651SQ0210748
公开日2003年10月1日 申请日期2002年3月20日 优先权日2002年3月20日
发明者高启烈 申请人:高启烈