专利名称：一种光学触控系统及其计算目标座标方法
技术领域：
本发明涉及光学触控技术领域，且特别涉及一种光学触控系统及其计算目标座标的方法。
背景技术：
触控荧幕装置是一种可让使用者在荧幕上直接与应用程序互动的装置。触控荧幕装置的种类繁多，其中光学触控荧幕是常见的一种。图I显示一种现有的光学式触控荧幕系统1，其发明于美国专利公告号第4，782，328号。如图I所示，光学式触控荧幕系统I包括两传感器11，两传感器11用于获
取在触控荧幕区域12上的目标13的影像。处理器14耦接两传感器11，通过分析两传感器11所产生的影像，以决定出分别连接目标13与两传感器11的传感路线(sensing path) 15。处理器14再根据传感路线15计算出目标13的位置座标。光学式触控荧幕系统I需使用两个传感器11，使得光学式触控荧幕系统I的成本较高。图2显示另一种现有的光学式触控荧幕系统2。为降低成本，中国台湾发明专利公开号第201003477号(相应案美国专利第7689381B2号)揭示一种光学式触控荧幕系统2，其包括一反射镜21、两光源22、一影像传感器23与一处理器24。反射镜21和两光源22设置在触控区域周边，反射镜21用于产生目标25的一镜像26。影像传感器23用于产生目标25的影像与镜像26的影像。处理器24分析通过目标25的影像的传感路线27与通过镜像26的影像的传感路线27，以及根据两传感路线27计算出目标25的座标。光学式触控荧幕系统2仅需要使用一个影像传感器23，因此可具较低成本。在光学式触控荧幕系统2中，当两传感路线27太过相近时，目标25的影像与镜像26的影像会重叠，因而无法计算出目标25的位置。为解决当目标25的影像与镜像26的影像因重叠而无法计算出目标位置的问题，中国台湾发明专利公开号第201101131号(相应案美国专利申请案第2010/0090950A1号)发明一种计算方法，该计算方法在目标25的影像与镜像26的影像重叠时，会依据影像传感器23所传感到的目标25的影像及目标25的一预定大小来计算出目标25的座标值。在此方法中，目标25在传感区域上形成的一假想正投影会被假想成一圆形投影，而此圆形投影的半径即为上述的预定大小。然而，使用者可能会使用手指或其他软性目标来操作光学式触控荧幕系统，此类目标不易产生固定的预定大小，从而造成座标计算误差。
发明内容
本发明的目的在于为解决上述技术问题而提供一种光学触控系统及其计算目标座标的方法。本发明提供了一种计算目标座标方法。该方法包括下列步骤提供一镜面，以产生一目标的一镜像；提供一影像传感器，获取该目标的一目标影像和该镜像的一镜像影像；当分析出该目标影像与该镜像影像构成一重叠影像时，取得该目标产生的一单独影像；以及根据该重叠影像与该单独影像，计算该目标的一座标。本发明还提供了一种计算目标座标方法。该方法包括下列步骤提供一投光装置于一触控表面上，该投光装置包括一镜面和一非镜面，该镜面产生一目标的一镜像，其中该镜面和该非镜面于垂直该触控表面的一方向上排列；提供一影像传感器，获取该目标的一目标影像和该镜像的一镜像影像；以及当分析出该目标影像与该镜像影像构成一重叠影像时，取得该目标影像中未被该镜像影像遮盖的一部分边缘。
本发明还提供了一种计算目标座标方法。该方法包括下列步骤提供一投光装置，该投光装置包括一镜面和一滤光兀件，该镜面产生一目标的一镜像，该滤光兀件设置于该镜面上，使该投光装置反射出一第一频谱光；提供一影像传感器，获取该目标的一目标影像和该镜像的一镜像影像；提供一滤光装置，遮盖部分的该影像传感器的一入光面上，该滤光装置过滤该第一频谱光光；以及当检测出该目标影像与该镜像影像构成一重叠影像时，取得该目标影像中未被该镜像影像遮盖的一部分边缘。本发明还提供了一种光学式触控系统，其包括一投光装置、一影像传感器以及一处理器。投光装置包括一镜面。镜面产生一目标的一镜像。影像传感器获取该目标的一目标影像及/或该镜像的一镜像影像。处理器用于当检测出该目标影像与该镜像影像构成一重叠影像时，根据该重叠影像与由该目标产生的一单独影像的一中心点或一重心；或处理器用于根据该重叠影像的两边缘与该目标影像中未被该镜像影像遮盖的一部分边缘，以计算该目标的一座标。上文已经概略地叙述本发明发明的技术特征及优点，以使下文的本发明的详细描述得以获得较佳了解。构成本发明申请专利范围标的的其它技术特征及优点将描述于下文。本发明所属技术领域中具有通常知识者应可了解，下文揭示的概念与特定实施例可作为基础而相当轻易地予以修改或设计其它结构或工艺而实现与本发明相同的目的。本发明所属技术领域中具有通常知识者也应可了解，这类等效的建构并无法脱离后附的申请专利范围所提出的本发明的精神和范围。
图I显示一种现有的光学式触控荧幕系统；图2显示另一种现有的光学式触控荧幕系统；图3显示本发明一实施例的光学式触控系统的示意图；图4显示本发明一实施例的光学式触控系统的结构示意图；图5显示本发明一实施例的目标影像与镜像影像重叠示意图；图6显示本发明一实施例的目标单独影像示意图；图7显示本发明一实施例的投光装置的示意图；图8显示本发明另一实施例的投光装置的示意图；图9显示本发明另一实施例的光学式触控系统的示意图；图10显示本发明一实施例的由图9的光学式触控系统产生的图像示意图；图11显示本发明另一实施例的光学式触控系统的示意图；图12显示本发明一实施例的由图11的光学式触控系统产生的图像；图13显示本发明一实施例的计算目标座标方法的流程图14显示本发明一实施例的光学式触控系统的示意图；图15显示本发明一实施例的由图14的光学式触控系统产生的图像；图16显示本发明一实施例的由图14的光学式触控系统产生的另一图像；图17显示本发明一实施例的通过目标的其他观测线的示意图。其中，附图标记说明如下
光学式触控荧幕系统I;光学式触控荧幕系统2;
光学式触控系统3;面板4;
图像5；图像6；
光学式触控系统9;图像10;
传感器11;触控荧幕区域12;
目标13;处理器14;
传感路线15;反射镜21;
光源22;影像传感器23;
处理器24;目标25;
镜像26;传感路线27;
触控表面30;投光装置31;
投光装置31a;投光装置31b;
投光装置31c;投光装置31d;
第一投光装置32;第二投光装置33;
影像传感器34;处理器35;
目标36;目标36’；
镜像37;控制装置38;
滤光装置39;第一区域41;
第二区域42;重叠影像50;
目标影像51;镜像影像52;
边缘53;边缘54;
单独影像61;边缘62;
单独影像71;光源81;
中心点91;重心92;
图像110;镜面311;
镜面涂层312;导光元件313;
反光层314;光源315;
镜面316;非镜面317;
滤光元件318;重叠影像1000;
目标影像1001;镜像影像1002;
部分边缘1003;重叠影像1100;
目标影像1101;镜像影像1102;
部分边缘1103;第一影像1501;
第二影像1502;中心点EC;
重心EGC;左边界位置EM;
左边界位置EL;右边界位置ER;
投光装置的厚度H;荧幕的高度Y;
观测线Lc、Lgc、Lr、Lm、LI；
流程步骤S1301 S1307。
具体实施例方式本发明一实施例揭示一种计算目标座标方法，该计算目标座标方法在一目标产生的一目标影像与该目标的镜像产生的一镜像影像构成一重叠影像时，获取该目标产生的一单独影像，然后利用该重叠影像与该单独影像计算该目标的座标。当目标影像与目标镜像产生的镜像影像重叠时，获取单独影像的方法有许多，该些方法均可运用在本发明。举例如下，改变触控荧幕系统中的照明系统的照明模式，使得在获取图像时不产生镜像影像；或是隔离产生镜像影像的光，仅让产生目标影像的光投射在影像传感器上；或是缩短目标的镜像的高度，将部分目标影像的不与镜像影像重叠作为单独影像。图3显示本发明一实施例的光学式触控系统3的示意图。图4显示本发明一实施例的光学式触控系统3的结构示意图。参照图3与图4所示，光学式触控系统3包括一投光装置(light projecting device) 31、一影像传感器34和一处理器35。投光装置31旁设在触控表面30，且包括一镜面311。镜面311面向触控表面30，以产生在触控表面30上进行操作的一目标36的一镜像37。影像传感器34获取在触控表面30上一范围内的图像5 (如图5所示)，该图像5可包括由目标36产生的一目标影像51及由镜像37产生的一镜像影像52。影像传感器34也可能获取一图像6 (图6)，图像6包括在触控表面30上的目标36的一单独影像61。在一实施例中，目标影像51可为较图像5的背景亮度值为低的一遮蔽影像。在另一实施例中，目标影像51可为较图像5的背景亮度值为高的一反光影像。处理器35耦接影像传感器34，并通过分析目标影像51和镜像影像52，计算目标36的座标。处理器35对图像5进行分析时，当处理器35分析出目标影像51与镜像影像52连接一起或重叠形成一重叠影像50，或无法分析出分离的目标影像51与镜像影像52时，处理器35会分析目标36产生的单独影像61和重叠影像50，由此计算目标36的座标。计算目标36的座标的步骤如下所述。参照图3、图5与图6所示，处理器35分析重叠影像50，以决定出重叠影像50的边缘53与边缘54。根据边缘53与边缘54，可决定出自计算原点延伸，且分别通过边缘53与边缘54的观测线L与Lm，其中观测线L与Lm可以下列方程式表示Lm y = rnmx+bm (I)Lr y = mrx+br (2)再者，处理器35分析图像6，确定出在重叠影像50中被遮蔽的单独影像61的边缘62。然后，根据边缘62决定出自计算原点延伸，且通过边缘62的观测线L1，其中观测线L1可以下列方程式表示L1 y =(3)之后，根据观测线的参数值、荧幕的高度(Y)和投光装置31的厚度(H)，以下列方程式可计算目标36的座标(X。，y0)和目标36的半径(r)。
权利要求
1.一种计算目标座标方法，其特征在于，包括下列步骤 提供一镜面，以产生一目标的一镜像； 提供一影像传感器，获取该目标的一目标影像和该镜像的一镜像影像； 当分析出该目标影像与该镜像影像构成一重叠影像时，取得该目标产生的一单独影像；以及 根据该重叠影像与该单独影像，计算该目标的一座标。
2.根据权利要求I所述的计算目标座标方法，其特征在于，取得该目标产生的一单独影像的步骤包括下列步骤 提供一投光装置，包括该镜面，其中该投光装置用于产生光线或利用该镜面产生该目标的该镜像；以及 当检测出该目标影像与该镜像影像构成该重叠影像时，则驱动该发光装置发光，以获取该目标产生的该单独影像。
3.根据权利要求2所述的计算目标座标方法，其特征在于，该投光装置包括一导光条和一光源，该光源设置于该导光条的一端，该光源的发光自该镜面向外投射。
4.根据权利要求I所述的计算目标座标方法，其特征在于，计算该目标的一座标的步骤包括下列步骤 根据该重叠影像的两边缘计算出两第一观测线； 根据该单独影像的一重心、该单独影像的一中心点或该单独影像中在该重叠影像上被遮蔽的一边缘计算出一第二观测线；以及 根据该两第一观测线与该第二观测线计算该目标的该座标。
5.根据权利要求4所述的计算目标座标方法，其特征在于，还包括根据该两第一观测线与该第二观测线计算该目标的一尺寸的步骤。
6.一种计算目标座标方法，其特征在于，包括下列步骤 提供一投光装置，该投光装置包括一镜面，该镜面产生一目标的一镜像； 提供一影像传感器，获取该目标的一目标影像和该镜像的一镜像影像，其中该镜像影像的高度小于该目标影像的高度；以及 当分析出该目标影像与该镜像影像构成一重叠影像时，决定出该目标影像中未被该镜像影像遮盖的一部分边缘。
7.根据权利要求6所述的计算目标座标方法，其特征在于，该投光装置另包括一非镜面，其中该镜面和该非镜面于垂直一触控表面的一方向上排列。
8.根据权利要求7所述的计算目标座标方法，其特征在于，该投光装置包括一光源，其中该光源的发光自该非镜面射出。
9.根据权利要求6所述的计算目标座标方法，其特征在于，还包括提供一滤光装置，遮盖部分的该影像传感器的一入光面上，该滤光装置过滤一第一频谱光，其中该投光装置包括该镜面和一滤光元件，该滤光元件设置于该镜面上，使该投光装置反射出该第一频谱光。
10.根据权利要求6所述的计算目标座标方法，其特征在于，还包括下列步骤 根据该重叠影像的两边缘计算出两第一观测线； 根据该部分边缘、该目标影像的一重心或该目标影像的一中心点计算出一第二观测线；以及根据该两第一观测线与该第二观测线计算该目标的该座标。
11.根据权利要求10所述的计算目标座标方法，其特征在于，还包括根据该两第一观测线与该第二观测线计算该目标的一尺寸的步骤。
12.一种光学式触控系统，其特征在于，包括 一投光装置，包括一镜面，该镜面产生一目标的一镜像； 一影像传感器，获取该目标的一目标影像及该镜像的一镜像影像或获取该目标的一单独影像；以及 一处理器，用于当检测出该目标影像与该镜像影像构成一重叠影像时，根据该重叠影像与该单独影像的一中心点或一重心，或根据该重叠影像的两边缘与该目标影像中未被该镜像影像遮盖的一部分边缘，计算该目标的一座标。
13.根据权利要求12所述的光学式触控系统，其特征在于，该处理器用于根据该重叠影像的两边缘计算出两第一观测线；根据该单独影像中在该重叠影像上被遮蔽的一边缘或该部分边缘、该单独影像的一中心点或该单独影像的一重心计算出一第二观测线；以及根据该两第一观测线与该第二观测线计算该目标的该座标。
14.根据权利要求12所述的光学式触控系统，其特征在于，该投光装置包括一光源，其中该光源的发光自该镜面向外投光。
15.根据权利要求14所述的光学式触控系统，其特征在于，还包括一控制装置，其中该控制装置耦接该光源，该处理器在该目标影像与该镜像影像重叠时，驱动该控制装置，使该光源发光。
16.根据权利要求12所述的光学式触控系统，其特征在于，该处理器根据该两第一观测线与该第二观测线计算该目标的一尺寸。
17.根据权利要求12所述的光学式触控系统,其特征在于,还包括一触控表面,其中该投光装置包括该镜面和一非镜面，该镜面和该非镜面于垂直该触控表面的一方向上排列。
18.根据权利要求12所述的光学式触控系统，其特征在于，还包括一滤光装置，用于过滤一第一频谱光，其中该投光装置包括该镜面和一滤光元件，该滤光元件设置于该镜面上，使该投光装置反射具该第一频谱光；以及该滤光装置遮盖部分的该影像传感器的一入光面上。
全文摘要
本发明公开了一种光学触控系统及其计算目标座标方法，所述方法包括提供一镜面，以产生一目标的一镜像；提供一影像传感器，获取该目标的一目标影像和该镜像的一镜像影像；当分析出该目标影像与该镜像影像构成一重叠影像时，取得该目标产生的一单独影像；以及根据该重叠影像与该单独影像，计算该目标的座标。
文档编号G06F3/042GK102855024SQ20111018251
公开日2013年1月2日 申请日期2011年7月1日 优先权日2011年7月1日
发明者苏宗敏, 陈信嘉, 林志新, 林卓毅 申请人:原相科技股份有限公司