專利名稱：光學觸控屏幕系統(tǒng)、光學距離判斷裝置及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種光學觸控屏幕系統(tǒng)、光學距離判斷裝置及其方法，尤指一種可辨別鬼影的多點光學觸控屏幕系統(tǒng)、光學距離判斷裝置及其方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)今觸控屏幕技術(shù)已廣泛應(yīng)用于各式電子產(chǎn)品中，例如自動柜員機、手持式電子裝置以及顯示器。一般說來，觸控屏幕技術(shù)可分為電阻式、電容式以及光學式三種。其中電阻式和電容式觸控屏幕技術(shù)是利用物體接觸感測裝置時，造成觸控屏幕表面的電場變化而定位對象。光學式觸控屏幕技術(shù)則是利用對象在觸控屏幕表面上移動時，造成光路徑阻斷或是光影變化而定位對象。由于光學式觸控屏幕技術(shù)在顯示裝置的生產(chǎn)流程上不須特別的制程與組件，因此光學式觸控屏幕的生產(chǎn)成本較電阻式和電容式觸控屏幕為低。但是光學式觸控屏幕在多點觸控的情況下，容易因為多條光路徑被阻斷而形成的共構(gòu)交點導(dǎo)致觸控點的誤判。雖然，現(xiàn)有技術(shù)可用不同時間點的圖像，判斷真實的觸控點，但是如果待測對象靜止時，仍然無法判斷真實的觸控點。請參照圖1，圖1是說明光學式觸控屏幕在多點觸控的情況下，因為多條光路徑被阻斷所形成的鬼影(ghost point)觸控點的示意圖。如圖1所示，光源101、102 所發(fā)射的光路徑被待測對象01、02阻斷后，現(xiàn)有技術(shù)的光學式觸控屏幕因為僅判斷光路徑是否被阻斷(沒有判斷待測對象的距離)，所以除了決定出待測對象01、02之外，另外亦會因被阻斷的光路徑的共構(gòu)交點產(chǎn)生鬼影觸控點G1、G2。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一實施例提供一種光學距離判斷裝置。該光學距離判斷裝置包括第一影像感測組件、輔助影像感測組件及距離判斷單元。該第一影像感測組件是用以獲取包括對象的影像信息的第一圖像；該輔助影像感測組件是用以獲取包括該對象的影像信息的輔助圖像，且該第一影像感測組件與該輔助影像感測組件相距預(yù)設(shè)的實體距離；及該距離判斷單元是用以計算該對象在該第一圖像與該輔助圖像的成像位置的像素距離，并根據(jù)該像素距離、該實體距離、以及該第一影像感測組件的焦距與該輔助影像感測組件的焦距計算該對象與該第一影像感測組件之間的近似距離。本發(fā)明的還一實施例提供一種光學觸控屏幕系統(tǒng)。該光學觸控屏幕系統(tǒng)包括操作面板、第一影像感測組件、第二影像感測組件、輔助影像感測組件、坐標計算單元及實影判斷單元。該操作面板是用以提供多個對象接觸；該第一影像感測組件是用以獲取該操作面板上包括該等對象的影像信息的第一圖像；該第二影像感測組件是用以獲取該操作面板上包括該等對象的影像信息的第二圖像；該輔助影像感測組件是用以獲取該操作面板上包括該等對象中至少一目標對象的影像信息的輔助圖像，且該第一影像感測組件與該輔助影像感測組件相距預(yù)設(shè)的實體距離；該坐標計算單元是用以根據(jù)該等對象在該第一圖像以及該第二圖像上的成像位置，計算包括該目標對象的該等對象的多個候選坐標；及該實影判斷
5單兀是用以計算該目標對象在該第一圖像與該輔助圖像的成像位置的像素距離，井根據(jù)該 像素距離、該實體距離、以及該第一影像感測組件的焦距與該輔助影像感測組件的焦距從 該等候選坐標中選定ー個坐標為該目標對象的坐標。本發(fā)明的還ー實施例提供ー種光學觸控測距的方法。該方法包括在操作面板中不 同角落的第一位置與第二位置分別獲取包括多個對象的影像信息的第一圖像以及第ニ圖 像；在與該第一位置相距實體距離的輔助位置獲取包括該等對象中至少一目標對象的影像 信息的輔助圖像，其中是以該第一影像感測組件的焦距與該輔助影像感測組件的焦距獲取 該第一圖像以及該輔助圖像；根據(jù)該等對象在該第一圖像以及該第二圖像中的成像位置計 算包括該目標對象的該等對象的多個候選坐標；根據(jù)該目標對象在該第一圖像以及該輔助 圖像中的成像位置、該第一位置與該輔助位置相距的該實體距離、以及該第一影像感測組 件的焦距與該輔助影像感測組件的焦距從該等候選坐標中選擇ー個坐標作為該目標對象 的坐標。本發(fā)明所提供的ー種光學距離判斷裝置、光學觸控屏幕系統(tǒng)及光學觸控測距的方 法，利用輔助影像感測組件搭配影像感測組件，根據(jù)三角形相似形原理判斷待測對象與該 影像感測組件之間的近似距離。根據(jù)該待測對象與該影像感測組件之間的該近似距離，可 解決在多個待測對象觸控的情況下，因為多條光路徑被阻斷而形成的多個共構(gòu)交點導(dǎo)致多 個觸控點誤判的問題。


圖1是說明光學式觸控屏幕在多點觸控的情況下，因為多條光路徑被阻斷所形成 的鬼影觸控點的示意圖。圖2是本發(fā)明的ー實施例說明光學距離判斷裝置的示意圖。圖3是說明距離判斷単元根據(jù)待測對象在第一圖像的成像位置與在輔助圖像的 成像位置，決定的像素距離的示意圖。圖4A和圖4B是說明第一影像感測組件、輔助影像感測組件與待測對象之間的三 角關(guān)系的示意圖。圖5是本發(fā)明的還ー實施例說明光學觸控屏幕系統(tǒng)的示意圖。圖6是本發(fā)明的還ー實施例說明光學觸控屏幕系統(tǒng)的示意圖。圖7是本發(fā)明還ー實施例說明ー種光學觸控測距的方法的流程圖。其中，附圖標記說明如下101,102光源200光學距離判斷裝置206距離判斷單元302第一圖像3022、3042成像位置304輔助圖像500、600光學觸控屏幕系統(tǒng)502、602操作面板202、504、604 第一影像感測組件
506、606204、508、608510,610512、612614b、blfdn、nlw、wlZt01、02G1、G270-80
第二影像感測組件輔助影像感測組件坐標計算單元實影判斷單元第三影像感測組件實體距離焦距
像素距離
像素矩陣的字段的個數(shù)像素矩陣的字段的寬度近似距離待測物件鬼影觸控點步驟
具體實施例方式請參照圖2，圖2是本發(fā)明的一實施例說明光學距離判斷裝置200的示意圖。光學距離判斷裝置200包括第一影像感測組件202、輔助影像感測組件204及距離判斷單元 206。第一影像感測組件202是用以獲取包括待測對象的影像的第一圖像。輔助影像感測組件204是用以獲取包括待測對象的影像的輔助圖像，其中第一影像感測組件202與輔助影像感測組件204相距預(yù)設(shè)的實體距離b，且而第一影像感測組件202的焦距與輔助影像感測組件204的焦距相同，皆為f。另外，第一影像感測組件202與輔助影像感測組件204的視角相同，且第一影像感測組件202與輔助影像感測組件204的像素矩陣的字段數(shù)目相同以及每一字段的字段寬度皆相同。距離判斷單元206是耦接于第一影像感測組件202與輔助影像感測組件204，用以計算待測對象208在第一圖像與輔助圖像的成像位置之間的像素距離d (顯示于圖3)，并根據(jù)像素距離d、實體距離b以及焦距f計算待測對象與第一影像感測組件202之間的近似距離。該第一影像感測組件202與該輔助影像感測組件204可直接輸出所獲取的第一圖像以及輔助圖像，而該距離判斷單元206則直接根據(jù)該第一圖像以及該輔助圖像計算待測對象208在第一圖像與輔助圖像的成像位置，進而計算該待測對象208在該第一圖像與該輔助圖像的成像的像素距離d。而該第一影像感測組件202與該輔助影像感測組件204亦可處理所獲取該第一圖像以及該輔助圖像用以計算待測對象208在第一圖像與輔助圖像的成像位置，該距離判斷單元206則接收該等成像位置用以計算該像素距離d。而利用該第一影像感測組件202與該輔助影像感測組件204直接計算該待測對象208的成像位置可大幅減少該第一影像感測組件202與該輔助影像感測組件204所需輸出的數(shù)據(jù)量。請參照圖3，圖3是說明距離判斷單元206根據(jù)待測對象208在第一圖像302的成像位置3022與待測對象208在輔助圖像304的成像位置3042，決定的像素距離d的示意圖。如圖3所示，像素距離d是為第一影像感測組件202與輔助影像感測組件204感測該待測對象208的成像位置之間的差距。當該第一影像感測組件202與該輔助影像感測組件204的視角相同，且第一影像感測組件202與輔助影像感測組件204的像素矩陣的字段數(shù)目相同以及每一字段的字段寬度皆相同，則該像素距離d等于待測對象208在第一圖像 302的成像位置與輔助圖像304的成像位置之間像素矩陣的字段的個數(shù)η乘上字段寬度W。在本發(fā)明的其它實施例中，該第一影像感測組件202與輔助影像感測組件204的焦距亦可不必相同，例如當該第一影像感測組件202的焦距為fl而該輔助影像感測組件 204的焦距為f2時，則可根據(jù)f2與fl之間的比例修正該待測對象208在該輔助圖像的成像位置，例如根據(jù)f2與fl之間的比例而等比例的增加或減少該待測對象208在該輔助圖像的成像位置，如此即可根據(jù)該待測對象208在該第一圖像的成像位置以及前述修正后該待測對象208在該輔助圖像的成像位置計算該像素距離d。而若該第一影像感測組件202與該輔助影像感測組件204的視角不相同時，亦可根據(jù)該第一影像感測組件202與該輔助影像感測組件204的視角的比例修正該待測對象 208在該輔助圖像的成像位置，例如根據(jù)該第一影像感測組件202與該輔助影像感測組件 204的視角的比例而等比例的增加或減少該待測對象208在該輔助圖像的成像位置，如此即可根據(jù)該待測對象208在該第一圖像的成像位置以及前述修正后該待測對象208在該輔助圖像的成像位置計算該像素距離d。另外當?shù)谝挥跋窀袦y組件202與輔助影像感測組件204的像素矩陣的字段寬度不同時，則直接計算該待測對象208在該第一圖像以及該輔助圖像的成像位置之后，將二個成像位置相減即可計算該像素距離d。當?shù)谝挥跋窀袦y組件202與輔助影像感測組件204之間的焦距、視角、像素寬度等參數(shù)不同時，僅需先行以該第一影像感測組件202為標準校正該輔助影像感測組件204所取得數(shù)據(jù)，或以該輔助影像感測組件204為標準校正該第一影像感測組件202所取得數(shù)據(jù)， 如此即可進行后續(xù)像素距離d的計算，而此等校正方法亦屬熟知本發(fā)明技術(shù)領(lǐng)域者所廣泛知悉，因此在此即不多加贅述。請參照圖4A和圖4B，圖4A和圖4B是說明第一影像感測組件202、輔助影像感測組件204與待測對象208之間的三角關(guān)系的示意圖。如圖4A所示，第一影像感測組件202 與輔助影像感測組件204相距預(yù)設(shè)實體距離b，第一影像感測組件202與待測對象208相距 Z1，輔助影像感測組件204與待測對象208相距Z2。如果近似距離Z遠大于實體距離b，則 Zl和Z2將會近似于近似距離Z。將圖4A中的Z2平移至Zl的左邊，以使Zl與Z2相交于第一影像感測組件202的位置，則圖4A將轉(zhuǎn)變成圖4B。如圖4B所示，根據(jù)三角形相似形原理可推出式(1)。因此，可由像素距離d、實體距離b以及焦距f得到近似距離Z。
權(quán)利要求
1.一種光學距離判斷裝置，包括第一影像感測組件，用以獲取包括對象的影像信息的第一圖像； 該光學距離判斷裝置的特征在于還包括輔助影像感測組件，用以獲取包括該對象的影像信息的輔助圖像，且該第一影像感測組件與該輔助影像感測組件相距預(yù)設(shè)的實體距離；及距離判斷單元，計算該對象在該第一圖像與該輔助圖像的成像位置的像素距離，并根據(jù)該像素距離、該實體距離、以及該第一影像感測組件的焦距與該輔助影像感測組件的焦距計算該對象與該第一影像感測組件之間的近似距離。
2.如權(quán)利要求1所述的光學距離判斷裝置，其特征在于，該第一影像感測組件與該輔助影像感測組件的視角相同，且該第一影像感測組件與該輔助影像感測組件的像素矩陣的字段數(shù)目相同以及每一字段的字段寬度皆相同，而該像素距離即表示該對象在該第一圖像與該輔助圖像中所處的字段相距的個數(shù)乘上該字段寬度所取得的距離。
3.如權(quán)利要求1所述的光學距離判斷裝置，其特征在于，該第一影像感測組件的焦距與該輔助影像感測組件的焦距相同，且該焦距與該像素距離的比例是約略近似該實體距離以及該近似距離的比例，而該距離判斷單元即以該焦距與該像素距離的比例通過該實體距離計算該對象與該第一影像感測組件之間的該近似距離。
4.如權(quán)利要求1所述的光學距離判斷裝置，其特征在于，當該第一影像感測組件與該輔助影像感測組件的視角或焦距不同時，則以該第一影像感測組件為標準校正該輔助影像感測組件所取得該對象的成像位置，或以該輔助影像感測組件為標準校正該第一影像感測組件所取得該對象的成像位置。
5.一種光學觸控屏幕系統(tǒng)，包括 操作面板，用以提供多個對象接觸；第一影像感測組件，用以獲取該操作面板上包括該等對象的影像信息的第一圖像； 第二影像感測組件，用以獲取該操作面板上包括該等對象的影像信息的第二圖像； 該光學觸控屏幕系統(tǒng)的特征在于還包括輔助影像感測組件，用以獲取該操作面板上包括該等對象中至少一目標對象的影像信息的輔助圖像，且該第一影像感測組件與該輔助影像感測組件相距預(yù)設(shè)的實體距離；坐標計算單元，用以根據(jù)該等對象在該第一圖像以及該第二圖像上的成像位置，計算包括該目標對象的該等對象的多個候選坐標；及實影判斷單元，計算該目標對象在該第一圖像與該輔助圖像的成像位置的像素距離， 并根據(jù)該像素距離、該實體距離、以及該第一影像感測組件的焦距與該輔助影像感測組件的焦距從該等候選坐標中選定一個坐標為該目標對象的坐標。
6.如權(quán)利要求5所述的光學觸控屏幕系統(tǒng)，其特征在于，該第一影像感測組件與該輔助影像感測組件的視角相同，且該第一影像感測組件與該輔助影像感測組件的像素矩陣的字段數(shù)目相同以及每一字段的字段寬度皆相同，而該像素距離即表示該目標對象在該第一圖像與該輔助圖像中所處的字段相距的個數(shù)乘上該字段寬度所取得的距離。
7.如權(quán)利要求5所述的光學觸控屏幕系統(tǒng)，其特征在于，該第一影像感測組件的焦距與該輔助影像感測組件的焦距相同，且該焦距與該像素距離的比例是約略近似該實體距離以及該目標對象與該第一影像感測組件之間的距離的比例，而該實影判斷單元即以該焦距與該像素距離的比例通過該實體距離計算該目標對象與該第一影像感測組件之間的近似距離，并根據(jù)該近似距離從該等候選坐標中選定一個坐標為該目標對象的坐標。
8.如權(quán)利要求5所述的光學觸控屏幕系統(tǒng)，其特征在于，該第一影像感測組件與該第二影像感測組件的位置在該操作面板的二個不同角落，且該坐標計算單元是以三角定位方式由該等對象在該第一圖像以及該第二圖像上的成像位置，計算該等對象的多個候選坐標。
9.如權(quán)利要求5所述的光學觸控屏幕系統(tǒng)，其特征在于，還包括第三影像感測組件，用以獲取該操作面板上包括該等對象的影像信息的第三圖像，而該坐標計算單元則根據(jù)該等對象在該第一圖像、該第二圖像以及該第三圖像上的成像位置，利用三角定位方式計算該等對象的該等候選坐標。
10.如權(quán)利要求5所述的光學觸控屏幕系統(tǒng)，其特征在于，當該第一影像感測組件與該輔助影像感測組件的視角或焦距不同時，則以該第一影像感測組件為標準校正該輔助影像感測組件所取得該對象的成像位置，或以該輔助影像感測組件為標準校正該第一影像感測組件所取得該對象的成像位置。
11.一種光學觸控測距的方法，包括在操作面板中不同角落的第一位置與第二位置分別獲取包括多個對象的影像信息的第一圖像以及第二圖像；該光學觸控測距的方法的特征在于還包括在與該第一位置相距實體距離的輔助位置獲取包括該等對象中至少一目標對象的影像信息的輔助圖像，其中是以該第一影像感測組件的焦距以及該輔助影像感測組件的焦距分別獲取該第一圖像以及該輔助圖像；根據(jù)該等對象在該第一圖像以及該第二圖像中的成像位置計算包括該目標對象的該等對象的多個候選坐標；根據(jù)該目標對象在該第一圖像以及該輔助圖像中的成像位置、該第一位置與該輔助位置相距的該實體距離、以及該第一影像感測組件的焦距與該輔助影像感測組件的焦距從該等候選坐標中選擇一個坐標作為該目標對象的坐標。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，是以相同視角獲取該第一圖像以及該輔助圖像，且該第一圖像與該輔助圖像橫向的像素數(shù)目是相同，以及每一像素的寬度皆相同。
13.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，是以下列方程式計算該目標對象與該第一位置的距離，該第一影像感測組件的焦距與該輔助影像感測組件的焦距相同，并藉此從該等候選坐標中選定一個坐標作為該目標對象的坐標Z =鳥似及d = nw ； α其中Z是為該目標對象和該第一位置之間的距離；f是為獲取該第一圖像以及該輔助圖像所使用的該第一影像感測組件以及該輔助影像感測組件的焦距；b是為該第一位置以及該輔助位置之間的實體距離；η是為該目標對象在該第一圖像與該輔助圖像中成像位置相距的像素的個數(shù)；及w是為每一個像素的單位寬度。
14.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，是以三角定位方式由該等對象在該第一圖像以及該第二圖像上的成像位置，計算該等對象的多個候選坐標。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種光學觸控屏幕系統(tǒng)、光學距離判斷裝置及其方法。通過第一影像感測組件獲取操作面板上包括對象的影像的第一圖像；輔助影像感測組件獲取該操作面板上包括該對象的影像的輔助圖像；然后，距離判斷單元計算該對象在該第一圖像與該輔助圖像的成像位置之間的像素距離，且該距離判斷單元根據(jù)該像素距離、該第一影像感測組件和該輔助影像感測組件之間的實體距離以及該第一影像感測組件的焦距計算該對象與該第一影像感測組件之間的近似距離。因此，本發(fā)明通過輔助影像感測組件，可解決在多個待測對象觸控的情況下，因為多條光路徑被阻斷而形成的多個共構(gòu)交點導(dǎo)致多個觸控點誤判的問題。
文檔編號G06F3/042GK102314263SQ20101022643
公開日2012年1月11日 申請日期2010年7月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月8日
發(fā)明者陳之悠, 高銘璨 申請人:原相科技股份有限公司