專(zhuān)利名稱：光學(xué)觸控屏幕的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種光學(xué)觸控屏幕，尤指一種利用圖像傳感器與特殊發(fā)光源求得對(duì)象觸控位置的光學(xué)觸控屏幕。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中的光學(xué)觸控屏幕的原理是利用遮斷光信號(hào)來(lái)判斷觸控點(diǎn)的方式來(lái)運(yùn)作，其在觸控面板周?chē)O(shè)置多個(gè)光信號(hào)接收器和多個(gè)光信號(hào)發(fā)射器，而排列在觸控面板四周的光信號(hào)接收器會(huì)同時(shí)或輪流發(fā)射光信號(hào)。當(dāng)物體遮斷光信號(hào)時(shí)，微控制器會(huì)對(duì)接收自多個(gè)光信號(hào)接收器的信號(hào)做解析，以定位觸控點(diǎn)，然后經(jīng)由控制電路將對(duì)應(yīng)于觸控點(diǎn)的信號(hào)傳送到控制觸控面板的裝置以及處理器，最后再經(jīng)由觸控面板顯示出物體觸碰的位置， 或者執(zhí)行對(duì)應(yīng)于觸控點(diǎn)的功能。由于現(xiàn)有技術(shù)是利用遮斷光信號(hào)路徑達(dá)到定位觸控點(diǎn)的目的，因此，可偵測(cè)的觸控點(diǎn)的數(shù)目是由觸控面板四周的光信號(hào)接收器和光信號(hào)發(fā)射器的數(shù)目所決定。所以如果觸控點(diǎn)能夠涵蓋觸控面板的大部分區(qū)域，則必須在觸控面板四周布滿光信號(hào)發(fā)射器和光信號(hào)接收器，如此會(huì)降低光學(xué)觸控屏幕上設(shè)計(jì)的彈性以及需要在觸控面板四周預(yù)留很多空間安裝光信號(hào)發(fā)射器和光信號(hào)接收器。另外，現(xiàn)有技術(shù)亦利用光信號(hào)發(fā)射器對(duì)多光信號(hào)接收器， 或是光信號(hào)接收器對(duì)多光信號(hào)發(fā)射器的操作原理，但會(huì)有無(wú)法有效率地使用觸控面板上空間的缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一實(shí)施例提供一種光學(xué)觸控屏幕。該光學(xué)觸控屏幕包括操作面板、至少一投影光源、至少一圖像傳感器、角度計(jì)算單元、距離計(jì)算單元及對(duì)象定位單元。該操作面板用以提供至少一對(duì)象接觸，該操作面板具有預(yù)定軸；該至少投影光源用以朝該操作面板投射包括至少一預(yù)定圖像的至少一預(yù)定影像，并在該對(duì)象表面形成至少一相似圖像；該至少一圖像傳感器用以獲取包括該對(duì)象的影像的至少一個(gè)反射影像，其中該至少一個(gè)反射影像包括該至少一相似圖像；該角度計(jì)算單元根據(jù)該對(duì)象在該至少一個(gè)反射影像中的反射影像的成像位置建立該至少一圖像傳感器中的圖像傳感器與該對(duì)象的聯(lián)機(jī)，用以計(jì)算該聯(lián)機(jī)與該預(yù)定軸的相差角度；該距離計(jì)算單元比較該至少一預(yù)定圖像中的預(yù)定圖像與該至少一相似圖像中的相似圖像的位置、尺寸及/或相位，用以計(jì)算該至少一圖像傳感器中的圖像傳感器與該對(duì)象的直線距離；及該對(duì)象定位單元根據(jù)該相差角度以及該直線距離定位該對(duì)象在該操作面板的位置坐標(biāo)。本發(fā)明的還一實(shí)施例提供一種光學(xué)觸控屏幕。該光學(xué)觸控屏幕包括操作面板、至少一投影光源、至少一圖像傳感器、角度計(jì)算單元、距離計(jì)算單元及對(duì)象定位單元。該操作面板用以提供至少一對(duì)象接觸；該至少一投影光源用以朝該操作面板投射包括圖像信息的預(yù)定影像，并在該對(duì)象表面形成該圖像信息；該至少一圖像傳感器用以獲取包括該對(duì)象的影像的至少一個(gè)反射影像，其中該至少一個(gè)反射影像包括該圖像信息；該角度計(jì)算單元根據(jù)該對(duì)象在該反射影像中的成像位置建立該圖像傳感器與該對(duì)象的聯(lián)機(jī)，用以計(jì)算該聯(lián)機(jī)與該預(yù)定軸相差角度；該距離計(jì)算單元比較發(fā)射包括該圖像信息的該預(yù)定影像的發(fā)射時(shí)間與接收包括該圖像信息的該反射影像的接收時(shí)間之間的時(shí)間差，用以計(jì)算該圖像傳感器與該對(duì)象的直線距離；及該對(duì)象定位單元，根據(jù)該相差角度以及該直線距離計(jì)算該對(duì)象在該操作面板的相對(duì)位置。本發(fā)明的還一實(shí)施例提供一種光學(xué)觸控屏幕。該光學(xué)觸控屏幕包括操作面板、至少一圖像傳感器、角度計(jì)算單元、距離計(jì)算單元及對(duì)象定位單元。該操作面板用以提供至少一對(duì)象接觸；該至少一圖像傳感器用以獲取從該對(duì)象表面反射的至少一反射影像；該角度計(jì)算單元根據(jù)該對(duì)象在該反射影像中的成像位置建立該圖像傳感器與該對(duì)象的聯(lián)機(jī)，用以計(jì)算該聯(lián)機(jī)與該預(yù)定軸相差角度；該距離計(jì)算單元根據(jù)該對(duì)象在該反射影像中的成像大小、成像位置、成像相似度及/或亮度計(jì)算該圖像傳感器與該對(duì)象的直線距離；及該對(duì)象定位單元根據(jù)該相差角度以及該直線距離計(jì)算該對(duì)象在該操作面板的相對(duì)位置。本發(fā)明的還一實(shí)施例提供一種光學(xué)觸控屏幕。該光學(xué)觸控屏幕包括操作面板、至少一圖像傳感器、超音波收發(fā)器、角度計(jì)算單元、距離計(jì)算單元及對(duì)象定位單元。該操作面板用以提供至少一對(duì)象接觸；該至少一圖像傳感器用以獲取從該對(duì)象表面反射的反射影像；該超音波收發(fā)器用以朝該操作面板投射超音波信號(hào)，并接收由該對(duì)象反射的反射超音波信號(hào)；該角度計(jì)算單元根據(jù)該對(duì)象在該反射影像中的成像位置建立該圖像傳感器與該對(duì)象的聯(lián)機(jī)，用以計(jì)算該聯(lián)機(jī)與該預(yù)定軸相差角度；該距離計(jì)算單元，比較發(fā)射該超音波信號(hào)的發(fā)射時(shí)間與接收該反射超音波信號(hào)的接收時(shí)間之間的時(shí)間差用以計(jì)算該超音波收發(fā)器與該對(duì)象的直線距離；及該對(duì)象定位單元根據(jù)該相差角度以及該直線距離計(jì)算該對(duì)象在該操作面板的相對(duì)位置。本發(fā)明的還一實(shí)施例提供一種光學(xué)觸控屏幕。該光學(xué)觸控屏幕包括操作面板、第一投影光源、第二投影光源、第一圖像傳感器、第二圖像傳感器、距離計(jì)算單元及對(duì)象定位單元。該操作面板是用以提供至少一對(duì)象接觸；該第一投影光源是用以朝該操作面板投射包括第一預(yù)定圖像的第一預(yù)定影像，且在該對(duì)象的表面形成第一相似圖像；該第二投影光源是用以朝該操作面板投射包括第二預(yù)定圖像的第二預(yù)定影像，且在該對(duì)象的表面形成第二相似圖像；該第一圖像傳感器是用以獲取包括該對(duì)象的該第一相似圖像的第一反射影像；該第二圖像傳感器是用以獲取包括該對(duì)象的該第二相似圖像的第二反射影像；該距離計(jì)算單元是比較該第一反射影像的該第一相似圖像、該第二反射影像的該第二相似圖像與該第一預(yù)定圖像、該第二預(yù)定圖像中的位置、尺寸及/或相位，用以計(jì)算該對(duì)象與該第一圖像傳感器、該第二圖像傳感器的直線距離；及該對(duì)象定位單元是根據(jù)該對(duì)象與該第一圖像傳感器、該第二圖像傳感器的直線距離，計(jì)算該對(duì)象在該操作面板的相對(duì)位置。本發(fā)明所提供的一種光學(xué)觸控屏幕通過(guò)第一投影光源、第一圖像傳感器以及角度計(jì)算單元計(jì)算出對(duì)象和該第一圖像傳感器之間的聯(lián)機(jī)與預(yù)定軸之間的角度；另外，通過(guò)第二投影光源、第二圖像傳感器以及距離計(jì)算單元計(jì)算出該第二圖像傳感器與該對(duì)象之間的直線距離，或是通過(guò)超音波收發(fā)器以及該距離計(jì)算單元計(jì)算出該對(duì)象與該超音波收發(fā)器之間的直線距離。如此，對(duì)象定位單元即可根據(jù)上述得到的該角度以及該直線距離定位該對(duì)象在操作面板的位置坐標(biāo)。因此，該光學(xué)觸控屏幕不僅觸控點(diǎn)能夠涵蓋觸控面板的全部，且該光學(xué)觸控屏幕具有設(shè)計(jì)彈性較大的優(yōu)點(diǎn)。


圖IA是本發(fā)明的ー實(shí)施例說(shuō)明光學(xué)觸控屏幕的示意圖。圖IB是本發(fā)明的還ー實(shí)施例說(shuō)明光學(xué)觸控屏幕的示意圖。圖2是說(shuō)明第一投影光源和第一圖像傳感器所在的位置，與第二投影光源和第二 圖像傳感器所在的位置相対。圖3A和圖3B是說(shuō)明投射在對(duì)象上的編碼圖像和對(duì)象與第二圖像傳感器之間的距 離的關(guān)聯(lián)性的示意圖。圖4A和圖4B是說(shuō)明投射在對(duì)象上的斑紋圖像和對(duì)象與第二圖像傳感器之間的距 離的關(guān)聯(lián)性的示意圖。圖5A和圖5B是說(shuō)明對(duì)象定位単元根據(jù)角度以及直線距離定位對(duì)象在操作面板的 位置坐標(biāo)的示意圖。圖6是本發(fā)明的還ー實(shí)施例說(shuō)明光學(xué)觸控屏幕的示意圖。圖7是說(shuō)明第一投影光源和第一圖像傳感器所在的位置，與第二投影光源和第二 圖像傳感器所在的位置相対。圖8是本發(fā)明的還ー實(shí)施例說(shuō)明光學(xué)觸控屏幕的示意圖。圖9A和圖9B是說(shuō)明在第二反射影像中的對(duì)象影像的大小和對(duì)象與第二圖像傳感 器之間的距離的關(guān)聯(lián)性的示意圖。圖10是說(shuō)明第一投影光源和第一圖像傳感器所在的位置，與第二投影光源和第 ニ圖像傳感器所在的位置相対。圖11是本發(fā)明的還ー實(shí)施例說(shuō)明光學(xué)觸控屏幕的示意圖。圖12是說(shuō)明投影光源和圖像傳感器所在操作面板的角落，與超音波收發(fā)器所在 操作面板的角落相対。
圖1:3是本發(fā)明的一ふ實(shí)施ノ例說(shuō)明光學(xué)觸控屏幕的示意圖
其中，附圖標(biāo)記說(shuō)明如下 #
100、600、,800,‘1100、,1300光學(xué)觸控屏幕
102、602、,802,‘1102、,1302操作面板
104、604、,804,‘1304第-一投影光源
106、606、,806,‘1306第:ニ投影光源
1104投影光源
1106圖像傳感器
1108超音波收發(fā)器
108、608、,808,‘1308第-ー圖像傳感器
109圖像傳感器組
110、610、,810,‘1310第:ニ圖像傳感器
112、612、,812,‘1110角度計(jì)算單兀
114、614、,814,‘1112、,1312距離計(jì)算單兀
116、616、,816,‘1114、,1314對(duì)象定位單兀
XAt占 ハ、、
Llθ 1D1、D2、D3、D4、D5、D6
聯(lián)機(jī)角度直線距離
具體實(shí)施例方式請(qǐng)參照?qǐng)D1A，圖IA是本發(fā)明的一實(shí)施例說(shuō)明光學(xué)觸控屏幕100的示意圖。光學(xué)觸控屏幕100包括操作面板102、第一投影光源104、第二投影光源106、第一圖像傳感器108、 第二圖像傳感器110、角度計(jì)算單元112、距離計(jì)算單元114和對(duì)象定位單元116。操作面板102是用來(lái)提供讓對(duì)象接觸，其具有平行操作面板102的上緣的預(yù)定軸，而預(yù)定軸是用以定義角度，但本發(fā)明的預(yù)定軸并不受限于平行操作面板102的上緣，預(yù)定軸亦可平行操作面板102的下緣、左緣及右緣。第一投影光源104是用以朝操作面板102投射紅外光線，第一投影光源104較佳為紅外光源，但本發(fā)明并不受限于紅外光源，其它如可見(jiàn)光源、紫外光源亦可。第一圖像傳感器108較佳為紅外光圖像傳感器，用以獲取紅外光線并濾除其它光源(像是可見(jiàn)光)對(duì)光學(xué)觸控屏幕100的影響；其中第一投影光源104朝操作面板102投射紅外光線時(shí)，第一圖像傳感器108獲取包括對(duì)象反射紅外光線的第一反射影像。第二投影光源106是為可發(fā)射單調(diào)且窄光譜頻寬的光源(例如雷射光)，用以朝作面板102投射包括預(yù)定圖像(pattern)的預(yù)定影像，并在對(duì)象表面形成相似圖像，其中預(yù)定圖像是為斑紋圖像(speckle pattern)或編碼圖像(coded pattern) 0第二圖像傳感器110是用以獲取包括第二投影光源106在對(duì)象表面所形成的相似圖像的第二反射影像。角度計(jì)算單元112 耦接于第一圖像傳感器108，用以根據(jù)對(duì)象在第一圖像傳感器108中的第一反射影像的成像位置建立第一圖像傳感器108或第二圖像傳感器110與對(duì)象的聯(lián)機(jī)Li，并計(jì)算聯(lián)機(jī)Ll與預(yù)定軸之間的角度Θ1。距離計(jì)算單元114耦接于第二圖像傳感器110，用以比較預(yù)定圖像與第二反射影像中的相似圖像的位置、尺寸及/或相位，以計(jì)算第二圖像傳感器110與對(duì)象之間的直線距離D1。對(duì)象定位單元116耦接于距離計(jì)算單元114和角度計(jì)算單元112，用以根據(jù)角度θ 1以及直線距離Dl定位對(duì)象在操作面板102的位置坐標(biāo)。其中第一投影光源104、第二投影光源106、第一圖像傳感器108和第二圖像傳感器110是在操作面板102 的同一角落。請(qǐng)參照?qǐng)D1Β，圖IB是本發(fā)明的還一實(shí)施例說(shuō)明光學(xué)觸控屏幕200的示意圖。光學(xué)觸控屏幕200和光學(xué)觸控屏幕100的差別在于第一圖像傳感器108和第二圖像傳感器110 整合成圖像傳感器組109，以及圖像傳感器組109耦接于角度計(jì)算單元112和距離計(jì)算單元 114。此外，光學(xué)觸控屏幕200的其余操作原理皆和光學(xué)觸控屏幕100相同，在此不再贅述。另外，圖IA的實(shí)施例并不受限于僅有二個(gè)投影光源104、106和二個(gè)圖像傳感器 108U10o而圖IA的實(shí)施例亦不受限于第一投影光源104、第二投影光源106、第一圖像傳感器108和第二圖像傳感器110皆在操作面板102的同一角落。請(qǐng)參照?qǐng)D2，圖2是說(shuō)明第一投影光源104和第一圖像傳感器108所在操作面板102的角落，與第二投影光源106和第二圖像傳感器110所在操作面板102的角落相對(duì)。請(qǐng)參照?qǐng)D3Α、圖3Β、圖4Α和圖4Β。圖3Α和圖是說(shuō)明投射在對(duì)象上的編碼圖像和對(duì)象與第二圖像傳感器Iio之間的距離的關(guān)聯(lián)性的示意圖。如圖3Α和圖:3Β所示，當(dāng)對(duì)象與第二圖像傳感器110之間的距離不同時(shí)，投射在對(duì)象上的編碼圖像之間的間隔亦會(huì)不同或成像位置會(huì)有所改變。因此，距離計(jì)算單元114可利用影像處理算法求得空間相位的信息，然后根據(jù)空間相位的信息即可計(jì)算出第二圖像傳感器110與對(duì)象之間的直線距離 D1。圖4A和圖4B是說(shuō)明投射在對(duì)象上的斑紋圖像和對(duì)象與第二圖像傳感器110之間的距離的關(guān)聯(lián)性的示意圖。如圖4A和第4B所示，當(dāng)對(duì)象與第二圖像傳感器110之間的距離不同時(shí)，投射在對(duì)象上的斑紋圖像的斑紋密度或位置會(huì)隨著對(duì)象與第二圖像傳感器110之間的距離不同而改變。因此，距離計(jì)算單元114可利用斑紋圖像空間統(tǒng)計(jì)特性分析算法求得第二圖像傳感器110與對(duì)象之間的直線距離D1。請(qǐng)參照?qǐng)D5A和圖5B，5A圖和圖5B是說(shuō)明對(duì)象定位單元116根據(jù)角度θ 1以及直線距離Dl定位對(duì)象在操作面板102的位置坐標(biāo)的示意圖。如5Α圖和圖5Β所示，以直線距離Dl為半徑，第二圖像傳感器110為圓心畫(huà)一圓的部分，而與預(yù)定軸決定角度θ 1的聯(lián)機(jī) Ll會(huì)和圓相交于一點(diǎn)X，對(duì)象定位單元116即可根據(jù)聯(lián)機(jī)Ll和圓的交點(diǎn)X定位對(duì)象在操作面板102的位置坐標(biāo)。請(qǐng)參照?qǐng)D6，圖6是本發(fā)明的還一實(shí)施例說(shuō)明光學(xué)觸控屏幕600的示意圖。光學(xué)觸控屏幕600包括操作面板602、第一投影光源604、第二投影光源606、第一圖像傳感器608、 第二圖像傳感器610、角度計(jì)算單元612、距離計(jì)算單元614和對(duì)象定位單元616。圖6的實(shí)施例和圖IA的實(shí)施例之間的差別在于圖6的實(shí)施例的距離計(jì)算單元614是記錄發(fā)射包括圖像信息的預(yù)定影像的發(fā)射時(shí)間TO與接收包括圖像信息的第二反射影像的接收時(shí)間Tl之間的時(shí)間差(Tl-TO)，然后距離計(jì)算單元614利用光速以及時(shí)間差(Tl-TO)計(jì)算出第二圖像傳感器610與對(duì)象的直線距離D2。除此之外，光學(xué)觸控屏幕600的其余操作原理皆和光學(xué)觸控屏幕100相同，在此不再贅述。另外，圖6的實(shí)施例并不受限于僅有二個(gè)投影光源604、606和二個(gè)圖像傳感器 608,610 ；而圖6的實(shí)施例亦不受限于第一投影光源604、第二投影光源606、第一圖像傳感器608和第二圖像傳感器610皆在操作面板602的同一角落。請(qǐng)參照?qǐng)D7，圖7是說(shuō)明第一投影光源604和第一圖像傳感器608所在操作面板602的角落，與第二投影光源606和第二圖像傳感器610所在操作面板602的角落相對(duì)。請(qǐng)參照?qǐng)D8，圖8是本發(fā)明的還一實(shí)施例說(shuō)明光學(xué)觸控屏幕800的示意圖。光學(xué)觸控屏幕800包括操作面板802、第一投影光源804、第二投影光源806、第一圖像傳感器808、 第二圖像傳感器810、角度計(jì)算單元812、距離計(jì)算單元814和對(duì)象定位單元816。圖8的實(shí)施例和圖IA的實(shí)施例之間的差別在于圖8的實(shí)施例的第二投影光源806和第一投影光源 804皆為紅外光源且第二圖像傳感器810為紅外光圖像傳感器。其中第二圖像傳感器810 是用以獲取包括對(duì)象影像信息的第二反射影像；而距離計(jì)算單元814耦接于第二圖像傳感器810，是利用第二反射影像中的對(duì)象影像的大小及/或第二反射影像中的對(duì)象影像的亮度或位置會(huì)隨著對(duì)象與第二圖像傳感器810之間的距離不同而改變的特性，以計(jì)算出第二圖像傳感器810與對(duì)象之間的直線距離D3。請(qǐng)參照?qǐng)D9Α和圖9Β，圖9Α和圖9Β是說(shuō)明在第二反射影像中的對(duì)象影像的大小和對(duì)象與第二圖像傳感器810之間的距離的關(guān)聯(lián)性的示意圖。如圖9Α和圖9Β所示，在第二反射影像中的對(duì)象影像的大小會(huì)隨著對(duì)象與第二圖像傳感器810之間的距離不同而改變。另外，當(dāng)對(duì)象與第二圖像傳感器810之間的距離比較近時(shí)，第二反射影像中的對(duì)象影像的亮度較亮；當(dāng)對(duì)象與第二圖像傳感器810之間的距離比較遠(yuǎn)時(shí)，第二反射影像中的對(duì)象影像的亮度較暗。因此，可通過(guò)上述特性計(jì)算出第二圖像傳感器810與對(duì)象之間的直線距離D3。除上述差異之外，光學(xué)觸控屏幕800的其余操作原理皆和光學(xué)觸控屏幕100相同，在此不再贅述。另外，圖8的實(shí)施例并不受限于僅有二個(gè)投影光源804、806和二個(gè)圖像傳感器 808,810 ；而圖8的實(shí)施例亦不受限于第一投影光源804、第二投影光源806、第一圖像傳感器808和第二圖像傳感器810皆在操作面板802的同一角落。請(qǐng)參照?qǐng)D10，圖10是說(shuō)明第一投影光源804和第一圖像傳感器808所在操作面板802的角落，與第二投影光源806和第二圖像傳感器810所在操作面板802的角落相對(duì)。請(qǐng)參照?qǐng)D11，圖11是本發(fā)明的還一實(shí)施例說(shuō)明光學(xué)觸控屏幕1100的示意圖。光學(xué)觸控屏幕1100包括操作面板1102、投影光源1104、圖像傳感器1106、超音波收發(fā)器1108、 角度計(jì)算單元1110、距離計(jì)算單元1112和對(duì)象定位單元1114。在圖11的實(shí)施例中，超音波收發(fā)器1108朝操作面板1102投射超音波信號(hào)，并接收由對(duì)象反射的反射超音波信號(hào)；而距離計(jì)算單元1112耦接于超音波收發(fā)器1108記錄發(fā)射超音波信號(hào)的發(fā)射時(shí)間UO與接收反射超音波信號(hào)的接收時(shí)間Ul之間的時(shí)間差(Ul-UO)，然后距離計(jì)算單元1112利用超音波速度以及時(shí)間差(Ul-UO)計(jì)算出超音波收發(fā)器1108與對(duì)象的直線距離D4。除此之外， 光學(xué)觸控屏幕1100的其余操作原理皆和光學(xué)觸控屏幕100相同，在此不再贅述。另外，圖 11的實(shí)施例并不受限于只有一個(gè)投影光源804、一個(gè)圖像傳感器1106和一個(gè)超音波收發(fā)器 1108。然而圖11的實(shí)施例亦不受限于投影光源1104、圖像傳感器1106和超音波收發(fā)器 1108在操作面板802的同一角落。請(qǐng)參照?qǐng)D12，圖12是說(shuō)明投影光源1104和圖像傳感器 1106所在操作面板1102的角落，與超音波收發(fā)器1108所在操作面板1102的角落相對(duì)。請(qǐng)參照?qǐng)D13，圖13是本發(fā)明的一實(shí)施例說(shuō)明光學(xué)觸控屏幕1300的示意圖。光學(xué)觸控屏幕1300包括操作面板1302、第一投影光源1304、第二投影光源1306、第一圖像傳感器1308、第二圖像傳感器1310、距離計(jì)算單元1312和對(duì)象定位單元1314。圖13的實(shí)施例和圖IA的實(shí)施例之間的差別在于圖13的實(shí)施例的第一投影光源1304和第二投影光源1306 是為可發(fā)射單調(diào)且窄光譜頻寬的光源(例如雷射光)，用以朝作面板1302投射包括第一預(yù)定圖像(pattern)的第一預(yù)定影像以及第二預(yù)定圖像的第二預(yù)定影像，并在對(duì)象表面形成第一相似圖像和第二相似圖像，其中第一預(yù)定圖像第二預(yù)定圖像是為斑紋圖像(speckle pattern)或編碼圖像(coded pattern) 0第一圖像傳感器1308是用以獲取包括第一投影光源1304在對(duì)象表面所形成的第一相似圖像的第一反射影像。第二圖像傳感器1310是用以獲取包括第二投影光源1306在對(duì)象表面所形成的第二相似圖像的第二反射影像。距離計(jì)算單元1312是耦接于第一圖像傳感器1308和第二圖像傳感器1310，比較第一反射影像的第一相似圖像、第二反射影像的第二相似圖像與第一預(yù)定圖像、第二預(yù)定圖像中的位置、 尺寸及/或相位，然后計(jì)算對(duì)象與第一圖像傳感器1308、第二圖像傳感器1310的直線距離 D5、D6。對(duì)象定位單元1314是耦接于距離計(jì)算單元1312，用以根據(jù)直線距離D5、D6定位對(duì)象在操作面板1302的位置坐標(biāo)。此外，光學(xué)觸控屏幕1300的其余操作原理皆和光學(xué)觸控屏幕100相同，在此不再贅述。其中第一投影光源1304和第一圖像傳感器1308所在操作面板1302的角落，與第二投影光源1306和第二圖像傳感器1310所在操作面板1302的角落相鄰。綜上所述，本發(fā)明所提供的光學(xué)觸控屏幕通過(guò)第一投影光源、第一圖像傳感器以及角度計(jì)算單元計(jì)算出對(duì)象和第一圖像傳感器之間的聯(lián)機(jī)與預(yù)定軸之間的角度。另外，本發(fā)明所提供的光學(xué)觸控屏幕通過(guò)第二投影光源、第二圖像傳感器以及距離計(jì)算單元計(jì)算出第二圖像傳感器與對(duì)象之間的直線距離，或是通過(guò)超音波收發(fā)器以及距離計(jì)算單元計(jì)算出對(duì)象與超音波收發(fā)器之間的直線距離。此外，本發(fā)明所提供的光學(xué)觸控屏幕亦可通過(guò)第一投影光源、第一圖像傳感器與第二投影光源、第二圖像傳感器以及距離計(jì)算單元計(jì)算出對(duì)象與第一圖像傳感器、第二圖像傳感器與之間的直線距離。如此，對(duì)象定位單元即可根據(jù)上述得到的角度以及直線距離，或是對(duì)象與第一圖像傳感器、第二圖像傳感器與之間的直線距離定位對(duì)象在操作面板的位置坐標(biāo)。因此，本發(fā)明所提供的光學(xué)觸控屏幕不僅觸控點(diǎn)能夠涵蓋觸控面板的全部，且該光學(xué)觸控屏幕具有較大設(shè)計(jì)彈性的優(yōu)點(diǎn)。另外，本發(fā)明所提供的光學(xué)觸控屏幕的成本也較現(xiàn)有技術(shù)大幅降低。 以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，凡依本發(fā)明權(quán)利要求所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)觸控屏幕，包括操作面板，用以提供至少對(duì)象接觸，該操作面板具有預(yù)定軸；該光學(xué)觸控屏幕的特征在于還包括至少一投影光源，用以朝該操作面板投射包括至少一預(yù)定圖像的至少一預(yù)定影像，并在該對(duì)象表面形成至少一相似圖像；至少一圖像傳感器，用以獲取包括該對(duì)象的影像的至少一個(gè)反射影像，其中該至少一個(gè)反射影像包括該至少一相似圖像；角度計(jì)算單元，根據(jù)該對(duì)象在該至少一個(gè)反射影像中的反射影像的成像位置建立該至少一圖像傳感器中的圖像傳感器與該對(duì)象的聯(lián)機(jī)，用以計(jì)算該聯(lián)機(jī)與該預(yù)定軸的相差角度；距離計(jì)算單元，比較該至少一預(yù)定圖像中的預(yù)定圖像與該至少一相似圖像中的相似圖像的位置、尺寸及/或相位，用以計(jì)算該至少一圖像傳感器中的圖像傳感器與該對(duì)象的直線距離；及對(duì)象定位單元，根據(jù)該相差角度以及該直線距離定位該對(duì)象在該操作面板的位置坐標(biāo)。
2.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)觸控屏幕，其特征在于，該預(yù)定圖像是為斑紋圖像或編碼圖像。
3.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)觸控屏幕，其特征在于，包括第一圖像傳感器與第二圖像傳感器，其中該第一圖像傳感器是獲取第一反射影像，用以配合該角度計(jì)算單元計(jì)算該相差角度，而該第二圖像傳感器是獲取第二反射影像，用以配合該距離計(jì)算單元計(jì)算該直線距離。
4.如權(quán)利要求3所述的光學(xué)觸控屏幕，其特征在于，該第一圖像傳感器是為紅外光圖像傳感器，用以獲取紅外光線，且該至少一投影光源中的投影光源是紅外光源，用以朝該操作面板投射紅外光線，使該第一圖像傳感器可獲取包括該對(duì)象的影像的該第一反射影像。
5.如權(quán)利要求3所述的光學(xué)觸控屏幕，其特征在于，該至少一投影光源中的投影光源是可發(fā)射單調(diào)且短波長(zhǎng)的光線，而該第二圖像傳感器即用于獲取包括該投影光源在該對(duì)象表面所形成的相似圖像的該第二反射影像。
6.一種光學(xué)觸控屏幕，包括操作面板，用以提供至少一對(duì)象接觸；該光學(xué)觸控屏幕的特征在于還包括至少一投影光源，用以朝該操作面板投射包括圖像信息的預(yù)定影像，并在該對(duì)象表面形成該圖像信息；至少一圖像傳感器，用以獲取包括該對(duì)象的影像的至少一個(gè)反射影像，其中該至少一個(gè)反射影像包括該圖像信息；角度計(jì)算單元，根據(jù)該對(duì)象在該反射影像中的成像位置建立該圖像傳感器與該對(duì)象的聯(lián)機(jī)，用以計(jì)算該聯(lián)機(jī)與該預(yù)定軸相差角度；距離計(jì)算單元，比較發(fā)射包括該圖像信息的該預(yù)定影像的發(fā)射時(shí)間與接收包括該圖像信息的該反射影像的接收時(shí)間之間的時(shí)間差，用以計(jì)算該圖像傳感器與該對(duì)象的直線距離；及對(duì)象定位單元，根據(jù)該相差角度以及該直線距離計(jì)算該對(duì)象在該操作面板的相對(duì)位置。
7.如權(quán)利要求6所述的光學(xué)觸控屏幕，其特征在于，包括第一圖像傳感器與第二圖像傳感器，其中該第一圖像傳感器是獲取第一反射影像，用以配合該角度計(jì)算單元計(jì)算該相差角度，而該第二圖像傳感器是獲取第二反射影像，用以配合該距離計(jì)算單元計(jì)算該直線距離。
8.如權(quán)利要求7所述的光學(xué)觸控屏幕，其特征在于，該第一圖像傳感器是為紅外光圖像傳感器用以獲取紅外光線，且進(jìn)一步提供紅外光源用以朝該操作面板投射紅外光線，使該第一圖像傳感器可獲取包括該對(duì)象成像信息的該第一反射影像。
9.如權(quán)利要求7所述的光學(xué)觸控屏幕，其特征在于，該投影光源是可發(fā)射單調(diào)且短波長(zhǎng)的光線，而該第二圖像傳感器即用于獲取包括該投影光源在該對(duì)象表面所形成包括該圖像信息的該第二反射影像。
10.一種光學(xué)觸控屏幕，包括操作面板，用以提供至少一對(duì)象接觸； 該光學(xué)觸控屏幕的特征在于還包括至少一圖像傳感器，用以獲取從該對(duì)象表面反射的至少一反射影像； 角度計(jì)算單元，根據(jù)該對(duì)象在該反射影像中的成像位置建立該圖像傳感器與該對(duì)象的聯(lián)機(jī)，用以計(jì)算該聯(lián)機(jī)與該預(yù)定軸相差角度；距離計(jì)算單元，根據(jù)該對(duì)象在該反射影像中的成像大小及/或亮度計(jì)算該圖像傳感器與該對(duì)象的直線距離；及對(duì)象定位單元，根據(jù)該相差角度以及該直線距離計(jì)算該對(duì)象在該操作面板的相對(duì)位置。
11.如權(quán)利要求10所述的光學(xué)觸控屏幕，其特征在于，包括第一圖像傳感器與第二圖像傳感器，其中該第一圖像傳感器是獲取第一反射影像，用以配合該角度計(jì)算單元計(jì)算該相差角度，而該第二圖像傳感器是獲取第二反射影像，用以配合該距離計(jì)算單元計(jì)算該直線距離。
12.如權(quán)利要求11所述的光學(xué)觸控屏幕，其特征在于，該第一圖像傳感器是為紅外光圖像傳感器用以獲取紅外光線，且進(jìn)一步提供紅外光源用以朝該操作面板投射紅外光線， 使該第一圖像傳感器可獲取包括該對(duì)象成像信息的該第一反射影像。
13.如權(quán)利要求11所述的光學(xué)觸控屏幕，其特征在于，該第二圖像傳感器是為紅外光圖像傳感器用以獲取紅外光線，且進(jìn)一步提供紅外光源用以朝該操作面板投射紅外光線， 使該第二圖像傳感器可獲取包括該對(duì)象成像信息的該第二反射影像。
14.一種光學(xué)觸控屏幕，包括操作面板，用以提供至少一對(duì)象接觸； 該光學(xué)觸控屏幕的特征在于還包括 至少一圖像傳感器，用以獲取從該對(duì)象表面反射的反射影像； 超音波收發(fā)器，用以朝該操作面板投射超音波信號(hào)，并接收由該對(duì)象反射的反射超音波信號(hào)；角度計(jì)算單元，根據(jù)該對(duì)象在該反射影像中的成像位置建立該圖像傳感器與該對(duì)象的聯(lián)機(jī)，用以計(jì)算該聯(lián)機(jī)與該預(yù)定軸相差角度；距離計(jì)算單元，比較發(fā)射該超音波信號(hào)的發(fā)射時(shí)間與接收該反射超音波信號(hào)的接收時(shí)間之間的時(shí)間差用以計(jì)算該超音波收發(fā)器與該對(duì)象的直線距離；及對(duì)象定位單元，根據(jù)該相差角度以及該直線距離計(jì)算該對(duì)象在該操作面板的相對(duì)位置。
15.如權(quán)利要求14所述的光學(xué)觸控屏幕，其特征在于，該圖像傳感器是為紅外光圖像傳感器用以獲取紅外光線，且進(jìn)一步提供紅外光源用以朝該操作面板投射紅外光線，使該圖像傳感器可獲取包括該對(duì)象成像信息的該反射影像。
16.一種光學(xué)觸控屏幕，包括操作面板，用以提供至少一對(duì)象接觸； 該光學(xué)觸控屏幕的特征在于還包括第一投影光源，用以朝該操作面板投射包括第一預(yù)定圖像的第一預(yù)定影像，且在該對(duì)象的表面形成第一相似圖像；第二投影光源，用以朝該操作面板投射包括第二預(yù)定圖像的第二預(yù)定影像，且在該對(duì)象的表面形成第二相似圖像；第一圖像傳感器，用以獲取包括該對(duì)象的該第一相似圖像的第一反射影像； 第二圖像傳感器，用以獲取包括該對(duì)象的該第二相似圖像的第二反射影像； 距離計(jì)算單元，比較該第一反射影像的該第一相似圖像、該第二反射影像的該第二相似圖像與該第一預(yù)定圖像、該第二預(yù)定圖像中的位置、尺寸及/或相位，用以計(jì)算該對(duì)象與該第一圖像傳感器、該第二圖像傳感器的直線距離；及對(duì)象定位單元，根據(jù)該對(duì)象與該第一圖像傳感器、該第二圖像傳感器的直線距離，計(jì)算該對(duì)象在該操作面板的相對(duì)位置。
17.如權(quán)利要求16所述的光學(xué)觸控屏幕，其特征在于，該第一預(yù)定圖像、該第二預(yù)定圖像是為斑紋圖像或編碼圖像。
18.如權(quán)利要求16所述的光學(xué)觸控屏幕，其特征在于，該第一投影光源、該第二投影光源是可發(fā)射單調(diào)且短波長(zhǎng)的光線。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種光學(xué)觸控屏幕。當(dāng)對(duì)象接觸操作面板時(shí)，投影光源所投射的包括圖像信息的預(yù)定影像會(huì)在該對(duì)象表面形成具有該圖像信息的對(duì)象影像，而圖像傳感器便會(huì)獲取具有該對(duì)象影像的反射影像。然后，通過(guò)根據(jù)該對(duì)象在該反射影像中的成像位置與預(yù)定軸的相對(duì)位置計(jì)算角度，并通過(guò)比較該預(yù)定影像與該反射影像之中該圖像信息的位置、尺寸及/或相位，計(jì)算該圖像傳感器與該對(duì)象的直線距離，如此便能定位該對(duì)象在該操作面板的位置坐標(biāo)。因此，本發(fā)明所提供的光學(xué)觸控屏幕不僅觸控點(diǎn)能夠涵蓋觸控面板的全部，且該光學(xué)觸控屏幕具有較大設(shè)計(jì)彈性的優(yōu)點(diǎn)。另外，本發(fā)明所提供的光學(xué)觸控屏幕的成本也較低。
文檔編號(hào)G06F3/042GK102314264SQ20101022644
公開(kāi)日2012年1月11日 申請(qǐng)日期2010年7月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月8日
發(fā)明者古人豪, 楊恕先, 林志新, 蘇宗敏, 陳信嘉, 黃昱豪 申請(qǐng)人:原相科技股份有限公司