光学触控系统及其物件分析方法_2

文档序号:8487533阅读:来源:国知局
ointer)的触控位置。在本实施例中,所述指示物为 使用者2的手指21,但在其他实施方式中,所述指示物可例如为触控笔(stylus)或触控杆 等触控物件,但本发明并不限制。
[0090] 光学触控系统1包括面板11、影像感测装置12、发光元件120、反光镜130、第一反 光单元140、第二反光单元150、处理单元13、存储单元14、传输单元15以及影像显示设备 16。发光元件120、影像感测装置12、存储单元14、传输单元15以及影像显示设备16分别 耦接于处理单元13。
[0091] 简单来说,在光学触控系统运行时,处理单元13会对应控制发光元件120、影像感 测装置12、存储单元14以及传输单元15的运行。处理单元13并会根据影像感测装置12 的感测结果,对应控制影像显示设备16上光标161的动作。
[0092] 影像感测装置12、发光元件120、反光镜130、第一反光单元140以及第二反光单元 150皆配置在面板11上。所述面板11可例如为一白板(whiteboard)、透明板(例如玻璃 板或塑料板)或一触控屏幕(touch screen)。
[0093] 在本实施例中,所述面板11为一反光镜或一反光面。所述面板11实质上为一块 矩形板。所述面板11具有一触控面110,且触控面110的形状也为矩形。具体地说,触控 面110具四条直线边缘,也即第一边缘111、第二边缘113、相对于第一边缘111的第三边 缘115以及相对于第二边缘113的第四边缘117。第一边缘111与第二边缘113相交,形 成第一角落(first corner);第一边缘111与第四边缘117相交,形成第二角落(second corner);第二边缘113与第三边缘115相交,形成第三角落(third corner);第三边缘115 与第四边缘117相交,形成第四角落(fourth corner)。
[0094] 触控面110、发光元件120、反光镜130、第一反光单元140以及第二反光单元150 所包围的区域为光学触控系统1的触控感测区TR。所述触控感测区TR具有一高度H,其中 高度H是依据光学触控系统1的实际结构与操作需求来设置。
[0095] 发光元件120是设置在触控面110的第一边缘111。发光元件120用以提供光学 触控系统1运作时所需光源。发光元件120用以发出不可见光(invisible light),例如红 外光(infrared light)或紫外光(ultraviolet light),照亮整个触控面110。
[0096] 在一实施方式中,发光兀件120可包括多个发光体,且该多个发光体是沿触控面 110的第一边缘111排列。在另一实施方式中,发光元件120也可包括一发光体与一导光 兀件(light guide),例如导光板。发光体将产生光线以散射方式散布至整个导光兀件,并 由导光元件将光线均匀射出至触控面110上。所述发光体可例如为红外光发光二极管(IR LED)或紫外光二极管(UV LED)。值得一提的是,发光元件120所发出的光线也可以是可 见光(visible light)。要说明的是,发光元件120的实际实施方式可依据光学触控系统1 的实际操作需求来设置,本实施例并不限制。
[0097] 反光镜130是设置于触控面110的第四边缘117上,且反光镜130是凸出于触控 面110上。具体地说,反光镜130在本实施例中是由触控面110往触控面110的上方延伸 高度H。反光镜130包含一反光镜面,且反光镜面面向触控面110,以反射发光兀件120发 出的不可见光至触控面110。
[0098]反光镜130同时用以形成对应触控感测区TR的镜像(mirror image),并产生在触 控面110上进行操作的指示物的镜像(未显示于图1)。反光镜130可以是利用一平面反射 镜(plane mirror)来实现,且反光镜130的镜面朝向触控感测区TR。
[0099] 第一反光单元140是设置于触控面110的第三边缘115上。
[0100] 第二反光单元150是设置于触控面110的第二边缘113。第一反光单元140与第 二反光单元150分别凸出于触控面110上。第一反光单元140与第二反光单元150可例如 为一反光布,且分别朝向触控感测区TR,以反射发光元件120所发出的光线。第一反光单元 140与第二反光单元150分别是由触控面110往触控面110的上方延伸高度H。
[0101] 在本实施例中,反光镜130、第一与第二反光单元140、150的高度皆为H,但应了解 反光镜130、第一、第二反光单元140、150的高度也可依据光学触控系统1的实际操作需求 而不相同。
[0102] 第一反光单元140以及第二反光单元150可以采用回复反射材质 (retro-reflective material)来达到反光效果,但本实施例并不以此为限,只要第一反光 单元140以及第二反光单元150可将发光元件120的光线反射至触控面110,且优选不会形 成触控感测区TR的镜像即可。也可以是由三个发光元件来替代,只要使这三个发光元件皆 朝向并照射触控面110即可。
[0103] 影像感测装置12是设置在触控面110上的第一角落。影像感测装置12也可以是 设置触控面110上的第二角落或是触控面110的第一边缘111上,只要使影像感测装置12 相对于与反光镜130的设置位置即可。
[0104] 影像感测装置12用以检测指示物(即使用者2的手指21)在触控感测区TR内的 触控操作。具体地说,影像感测装置12用以撷取横跨触控面110,并包含触控面110、反光 镜130、第一反光单元140以及第二反光单元150所包围的触控感测区TR的多张影像。该 多个影像至少包含背景影像以及具有指示物的物件影像的影像。所述背景影像是在指示物 未靠近面板11时,且影像感测装置12所撷取横跨触控面110会包含触控感测区TR的影 像。
[0105] 影像感测装置12可进一步设置有滤光模块,(例如红外线滤光片(IR-pass filter)),以使影像感测装置12可仅接受特定波长的光线,例如红外线。
[0106] 影像感测装置12视野可设置成朝向触控面110倾斜,其倾斜角度可依据实际设置 需求与影像撷取范围来设置,只要可使影像感测装置12撷取到横跨触控面110的触控感测 区TR的影像即可。影像感测装置12的纵向视野优选可大于或等于触控感测区TR的高度 H〇
[0107] 影像感测装置12可例如为互补式金属氧化物半导体(CMOS)或电荷耦合元件 (CCD),且于所属技术领域具有通常知识者可以依据实际使用情况来设计,本实施例在此不 加以限制。
[0108] 处理单元13用以根据影像感测装置12所产生对应触控面110的影像,判断指示 物(即手指21)是否触碰(或接触)触控面110或是指示物悬浮于(hovering)触控面110 上。处理单元13根据判断结果,决定是否计算该指示物(即手指21)相对于该触控面110 的一触控坐标。处理单元13并利用传输单元15将具有对应指示物的触控坐标的相关信息 传送至影像显示设备16,以操控影像显示设备16画面上光标161的动作。
[0109] 处理单元13可以是依据默认的影像撷取频率,驱动影像感测装置12撷取横跨触 控面110的该多个影像,并根据该多个影像判断是否有指示物接近触控感测区TR以及判断 指示物(即手指21)是否触碰或悬浮于触控面110。所述影像撷取频率可以是依据光学触 控系统1的实际操作以及工作环境(例如光学触控系统周遭的环境亮度)来设置,本实施 例并不限制。此外,在其他实施方式中,处理单元13也可以驱动影像感测装置12连续不 断地撷取横跨触控面110的该多个影像,并根据该多个影像持续不断地或是每隔一段时间 (例如每3张影像或每2秒)中,检测指示物在触控感测区TR的触控操作。
[0110] 存储单元14用以储存影像感测装置12所撷取的该多个影像以及判断指示物是触 碰触控面110或是悬浮于触控面110的相关参数。存储单元14并可用以储存所计算指示 物相对于触控面110的触控坐标。
[0111] 简单来说,当处理单元13根据影像感测装置12所撷取的该多个影像之一,检测到 一指示物(例如手指21)靠近触控面110时,处理单元13会主动在所撷取的该影像中定义 相对于该指示物的物件影像的一影像区域。处理单元13根据该影像区域中多个像素之间 的亮度差异,判断该指示物(例如手指21)是否触碰(或是接触)触控面110或是悬浮于 该触控面110。
[0112] 当处理单元13判断指示物(例如手指21)触碰触控面110时,当处理单元13根据 指示物在所撷取的影像的成像位置以及对应该指示物的镜像(由反光镜130镜射的影像) 于影像的成像位置,计算该指示物相对于触控面110的触控坐标。特别说明的是,本发明技 术领域具通常知识者应知,接触(contact)触控面110或是触碰(touch)触控面110在本 文中皆具相同意义,故可交替使用。
[0113] 更进一步地说,请参照图2A~2B并同时参照图1。图2A与图2B分别显示本发明 提供的影像感测装置所撷取的具有物件影像的二维影像的示意图。图2A为指示物(例如 手指21)悬浮于触控面110的二维影像,而图2B为指示物(例如手指21)触碰触控面110 的二维影像。
[0114] 由于影像感测装置12的纵向视野(也即影像感测装置12的纵向感测范围)大于 触控感测区域TR的高度H,故如图2A所示,影像感测装置12所撷取的影像F1包含背景区 域DR以及强光区域(bright region) BR。
[0115] 所述强光区域BR的纵向高度是由触控面110、反光镜130、第一反光单元140以及 第二反光单兀150所决定。具体地说,由于发光兀件120、反光镜130、第一反光单兀140与 第二反光单元150会发射或反射光线,故会于影像感测装置12所撷取的影像形成亮度较高 的亮区BR。所述背景区域DR则为触控面110、反光镜130、第一反光单元140以及第二反光 单元150以外的区域,其中所述背景区域因并不具有用以反射发光元件120所发出的光线, 故呈现暗色。另外,强光区域BR的界定方式会详述于后,故不在此赘述。
[0116] 当使用者2的手指21接近或靠近触控面110,但未接触触控面110时,影像感测装 置12所撷取的影像F1会包含对应手指21的物件影像121、121'以及由反光镜130镜射出 对应手指21的镜像(未显示于图2A以及图2B)。
[0117] 进一步地说,当使用者2的手指21遮蔽发光元件120以及反光镜130直射或反射 的部分光线时,会于影像F1形成灰暗的物件影像121 (又称为物件光学信息、遮蔽点或暗 点)以及由反光镜130镜射产生的对应手指21的镜像(又称为镜像光学信息、遮蔽点或暗 点)。此外,由于本实施例中,触控面110为一反光镜,故影像感测装置12所撷取的影像F1 也会同时包含由触控面110反射产生对应手指21的镜像,即物件影像121'。所述影像F1 具有MXN个像素,其中M、N为正整数。
[0118] 如图2A所示,当使用者2的手指21未接
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