专利名称：光学触控屏幕系统、光学距离判断装置及其方法
技术领域：
本发明是有关于一种光学触控屏幕系统、光学距离判断装置及其方法，尤指一种可辨别鬼影的多点光学触控屏幕系统、光学距离判断装置及其方法。
背景技术：
现今触控屏幕技术已广泛应用于各式电子产品中，例如自动柜员机、手持式电子装置以及显示器。一般说来，触控屏幕技术可分为电阻式、电容式以及光学式三种。其中电阻式和电容式触控屏幕技术是利用物体接触感测装置时，造成触控屏幕表面的电场变化而定位对象。光学式触控屏幕技术则是利用对象在触控屏幕表面上移动时，造成光路径阻断或是光影变化而定位对象。由于光学式触控屏幕技术在显示装置的生产流程上不须特别的制程与组件，因此光学式触控屏幕的生产成本较电阻式和电容式触控屏幕为低。但是光学式触控屏幕在多点触控的情况下，容易因为多条光路径被阻断而形成的共构交点导致触控点的误判。虽然，现有技术可用不同时间点的图像，判断真实的触控点，但是如果待测对象静止时，仍然无法判断真实的触控点。请参照图1，图1是说明光学式触控屏幕在多点触控的情况下，因为多条光路径被阻断所形成的鬼影(ghost point)触控点的示意图。如图1所示，光源101、102 所发射的光路径被待测对象01、02阻断后，现有技术的光学式触控屏幕因为仅判断光路径是否被阻断(没有判断待测对象的距离)，所以除了决定出待测对象01、02之外，另外亦会因被阻断的光路径的共构交点产生鬼影触控点G1、G2。
发明内容
本发明的一实施例提供一种光学距离判断装置。该光学距离判断装置包括第一影像感测组件、辅助影像感测组件及距离判断单元。该第一影像感测组件是用以获取包括对象的影像信息的第一图像；该辅助影像感测组件是用以获取包括该对象的影像信息的辅助图像，且该第一影像感测组件与该辅助影像感测组件相距预设的实体距离；及该距离判断单元是用以计算该对象在该第一图像与该辅助图像的成像位置的像素距离，并根据该像素距离、该实体距离、以及该第一影像感测组件的焦距与该辅助影像感测组件的焦距计算该对象与该第一影像感测组件之间的近似距离。本发明的还一实施例提供一种光学触控屏幕系统。该光学触控屏幕系统包括操作面板、第一影像感测组件、第二影像感测组件、辅助影像感测组件、坐标计算单元及实影判断单元。该操作面板是用以提供多个对象接触；该第一影像感测组件是用以获取该操作面板上包括该等对象的影像信息的第一图像；该第二影像感测组件是用以获取该操作面板上包括该等对象的影像信息的第二图像；该辅助影像感测组件是用以获取该操作面板上包括该等对象中至少一目标对象的影像信息的辅助图像，且该第一影像感测组件与该辅助影像感测组件相距预设的实体距离；该坐标计算单元是用以根据该等对象在该第一图像以及该第二图像上的成像位置，计算包括该目标对象的该等对象的多个候选坐标；及该实影判断
5单兀是用以计算该目标对象在该第一图像与该辅助图像的成像位置的像素距离，井根据该 像素距离、该实体距离、以及该第一影像感测组件的焦距与该辅助影像感测组件的焦距从 该等候选坐标中选定ー个坐标为该目标对象的坐标。本发明的还ー实施例提供ー种光学触控测距的方法。该方法包括在操作面板中不 同角落的第一位置与第二位置分别获取包括多个对象的影像信息的第一图像以及第ニ图 像；在与该第一位置相距实体距离的辅助位置获取包括该等对象中至少一目标对象的影像 信息的辅助图像，其中是以该第一影像感测组件的焦距与该辅助影像感测组件的焦距获取 该第一图像以及该辅助图像；根据该等对象在该第一图像以及该第二图像中的成像位置计 算包括该目标对象的该等对象的多个候选坐标；根据该目标对象在该第一图像以及该辅助 图像中的成像位置、该第一位置与该辅助位置相距的该实体距离、以及该第一影像感测组 件的焦距与该辅助影像感测组件的焦距从该等候选坐标中选择ー个坐标作为该目标对象 的坐标。本发明所提供的ー种光学距离判断装置、光学触控屏幕系统及光学触控测距的方 法，利用辅助影像感测组件搭配影像感测组件，根据三角形相似形原理判断待测对象与该 影像感测组件之间的近似距离。根据该待测对象与该影像感测组件之间的该近似距离，可 解决在多个待测对象触控的情况下，因为多条光路径被阻断而形成的多个共构交点导致多 个触控点误判的问题。
图1是说明光学式触控屏幕在多点触控的情况下，因为多条光路径被阻断所形成 的鬼影触控点的示意图。图2是本发明的ー实施例说明光学距离判断装置的示意图。图3是说明距离判断単元根据待测对象在第一图像的成像位置与在辅助图像的 成像位置，決定的像素距离的示意图。图4A和图4B是说明第一影像感测组件、辅助影像感测组件与待测对象之间的三 角关系的示意图。图5是本发明的还ー实施例说明光学触控屏幕系统的示意图。图6是本发明的还ー实施例说明光学触控屏幕系统的示意图。图7是本发明还ー实施例说明ー种光学触控测距的方法的流程图。其中，附图标记说明如下101,102光源200光学距离判断装置206距离判断单元302第一图像3022、3042成像位置304辅助图像500、600光学触控屏幕系统502、602操作面板202、504、604 第一影像感测组件
506、606204、508、608510,610512、612614b、blfdn、nlw、wlZt01、02G1、G270-80
第二影像感测组件辅助影像感测组件坐标计算单元实影判断单元第三影像感测组件实体距离焦距
像素距离
像素矩阵的字段的个数像素矩阵的字段的宽度近似距离待测物件鬼影触控点步骤
具体实施例方式请参照图2，图2是本发明的一实施例说明光学距离判断装置200的示意图。光学距离判断装置200包括第一影像感测组件202、辅助影像感测组件204及距离判断单元 206。第一影像感测组件202是用以获取包括待测对象的影像的第一图像。辅助影像感测组件204是用以获取包括待测对象的影像的辅助图像，其中第一影像感测组件202与辅助影像感测组件204相距预设的实体距离b，且而第一影像感测组件202的焦距与辅助影像感测组件204的焦距相同，皆为f。另外，第一影像感测组件202与辅助影像感测组件204的视角相同，且第一影像感测组件202与辅助影像感测组件204的像素矩阵的字段数目相同以及每一字段的字段宽度皆相同。距离判断单元206是耦接于第一影像感测组件202与辅助影像感测组件204，用以计算待测对象208在第一图像与辅助图像的成像位置之间的像素距离d (显示于图3)，并根据像素距离d、实体距离b以及焦距f计算待测对象与第一影像感测组件202之间的近似距离。该第一影像感测组件202与该辅助影像感测组件204可直接输出所获取的第一图像以及辅助图像，而该距离判断单元206则直接根据该第一图像以及该辅助图像计算待测对象208在第一图像与辅助图像的成像位置，进而计算该待测对象208在该第一图像与该辅助图像的成像的像素距离d。而该第一影像感测组件202与该辅助影像感测组件204亦可处理所获取该第一图像以及该辅助图像用以计算待测对象208在第一图像与辅助图像的成像位置，该距离判断单元206则接收该等成像位置用以计算该像素距离d。而利用该第一影像感测组件202与该辅助影像感测组件204直接计算该待测对象208的成像位置可大幅减少该第一影像感测组件202与该辅助影像感测组件204所需输出的数据量。请参照图3，图3是说明距离判断单元206根据待测对象208在第一图像302的成像位置3022与待测对象208在辅助图像304的成像位置3042，决定的像素距离d的示意图。如图3所示，像素距离d是为第一影像感测组件202与辅助影像感测组件204感测该待测对象208的成像位置之间的差距。当该第一影像感测组件202与该辅助影像感测组件204的视角相同，且第一影像感测组件202与辅助影像感测组件204的像素矩阵的字段数目相同以及每一字段的字段宽度皆相同，则该像素距离d等于待测对象208在第一图像 302的成像位置与辅助图像304的成像位置之间像素矩阵的字段的个数η乘上字段宽度W。在本发明的其它实施例中，该第一影像感测组件202与辅助影像感测组件204的焦距亦可不必相同，例如当该第一影像感测组件202的焦距为fl而该辅助影像感测组件 204的焦距为f2时，则可根据f2与fl之间的比例修正该待测对象208在该辅助图像的成像位置，例如根据f2与fl之间的比例而等比例的增加或减少该待测对象208在该辅助图像的成像位置，如此即可根据该待测对象208在该第一图像的成像位置以及前述修正后该待测对象208在该辅助图像的成像位置计算该像素距离d。而若该第一影像感测组件202与该辅助影像感测组件204的视角不相同时，亦可根据该第一影像感测组件202与该辅助影像感测组件204的视角的比例修正该待测对象 208在该辅助图像的成像位置，例如根据该第一影像感测组件202与该辅助影像感测组件 204的视角的比例而等比例的增加或减少该待测对象208在该辅助图像的成像位置，如此即可根据该待测对象208在该第一图像的成像位置以及前述修正后该待测对象208在该辅助图像的成像位置计算该像素距离d。另外当第一影像感测组件202与辅助影像感测组件204的像素矩阵的字段宽度不同时，则直接计算该待测对象208在该第一图像以及该辅助图像的成像位置之后，将二个成像位置相减即可计算该像素距离d。当第一影像感测组件202与辅助影像感测组件204之间的焦距、视角、像素宽度等参数不同时，仅需先行以该第一影像感测组件202为标准校正该辅助影像感测组件204所取得数据，或以该辅助影像感测组件204为标准校正该第一影像感测组件202所取得数据， 如此即可进行后续像素距离d的计算，而此等校正方法亦属熟知本发明技术领域者所广泛知悉，因此在此即不多加赘述。请参照图4A和图4B，图4A和图4B是说明第一影像感测组件202、辅助影像感测组件204与待测对象208之间的三角关系的示意图。如图4A所示，第一影像感测组件202 与辅助影像感测组件204相距预设实体距离b，第一影像感测组件202与待测对象208相距 Z1，辅助影像感测组件204与待测对象208相距Z2。如果近似距离Z远大于实体距离b，则 Zl和Z2将会近似于近似距离Z。将图4A中的Z2平移至Zl的左边，以使Zl与Z2相交于第一影像感测组件202的位置，则图4A将转变成图4B。如图4B所示，根据三角形相似形原理可推出式(1)。因此，可由像素距离d、实体距离b以及焦距f得到近似距离Z。
权利要求
1.一种光学距离判断装置，包括第一影像感测组件，用以获取包括对象的影像信息的第一图像； 该光学距离判断装置的特征在于还包括辅助影像感测组件，用以获取包括该对象的影像信息的辅助图像，且该第一影像感测组件与该辅助影像感测组件相距预设的实体距离；及距离判断单元，计算该对象在该第一图像与该辅助图像的成像位置的像素距离，并根据该像素距离、该实体距离、以及该第一影像感测组件的焦距与该辅助影像感测组件的焦距计算该对象与该第一影像感测组件之间的近似距离。
2.如权利要求1所述的光学距离判断装置，其特征在于，该第一影像感测组件与该辅助影像感测组件的视角相同，且该第一影像感测组件与该辅助影像感测组件的像素矩阵的字段数目相同以及每一字段的字段宽度皆相同，而该像素距离即表示该对象在该第一图像与该辅助图像中所处的字段相距的个数乘上该字段宽度所取得的距离。
3.如权利要求1所述的光学距离判断装置，其特征在于，该第一影像感测组件的焦距与该辅助影像感测组件的焦距相同，且该焦距与该像素距离的比例是约略近似该实体距离以及该近似距离的比例，而该距离判断单元即以该焦距与该像素距离的比例通过该实体距离计算该对象与该第一影像感测组件之间的该近似距离。
4.如权利要求1所述的光学距离判断装置，其特征在于，当该第一影像感测组件与该辅助影像感测组件的视角或焦距不同时，则以该第一影像感测组件为标准校正该辅助影像感测组件所取得该对象的成像位置，或以该辅助影像感测组件为标准校正该第一影像感测组件所取得该对象的成像位置。
5.一种光学触控屏幕系统，包括 操作面板，用以提供多个对象接触；第一影像感测组件，用以获取该操作面板上包括该等对象的影像信息的第一图像； 第二影像感测组件，用以获取该操作面板上包括该等对象的影像信息的第二图像； 该光学触控屏幕系统的特征在于还包括辅助影像感测组件，用以获取该操作面板上包括该等对象中至少一目标对象的影像信息的辅助图像，且该第一影像感测组件与该辅助影像感测组件相距预设的实体距离；坐标计算单元，用以根据该等对象在该第一图像以及该第二图像上的成像位置，计算包括该目标对象的该等对象的多个候选坐标；及实影判断单元，计算该目标对象在该第一图像与该辅助图像的成像位置的像素距离， 并根据该像素距离、该实体距离、以及该第一影像感测组件的焦距与该辅助影像感测组件的焦距从该等候选坐标中选定一个坐标为该目标对象的坐标。
6.如权利要求5所述的光学触控屏幕系统，其特征在于，该第一影像感测组件与该辅助影像感测组件的视角相同，且该第一影像感测组件与该辅助影像感测组件的像素矩阵的字段数目相同以及每一字段的字段宽度皆相同，而该像素距离即表示该目标对象在该第一图像与该辅助图像中所处的字段相距的个数乘上该字段宽度所取得的距离。
7.如权利要求5所述的光学触控屏幕系统，其特征在于，该第一影像感测组件的焦距与该辅助影像感测组件的焦距相同，且该焦距与该像素距离的比例是约略近似该实体距离以及该目标对象与该第一影像感测组件之间的距离的比例，而该实影判断单元即以该焦距与该像素距离的比例通过该实体距离计算该目标对象与该第一影像感测组件之间的近似距离，并根据该近似距离从该等候选坐标中选定一个坐标为该目标对象的坐标。
8.如权利要求5所述的光学触控屏幕系统，其特征在于，该第一影像感测组件与该第二影像感测组件的位置在该操作面板的二个不同角落，且该坐标计算单元是以三角定位方式由该等对象在该第一图像以及该第二图像上的成像位置，计算该等对象的多个候选坐标。
9.如权利要求5所述的光学触控屏幕系统，其特征在于，还包括第三影像感测组件，用以获取该操作面板上包括该等对象的影像信息的第三图像，而该坐标计算单元则根据该等对象在该第一图像、该第二图像以及该第三图像上的成像位置，利用三角定位方式计算该等对象的该等候选坐标。
10.如权利要求5所述的光学触控屏幕系统，其特征在于，当该第一影像感测组件与该辅助影像感测组件的视角或焦距不同时，则以该第一影像感测组件为标准校正该辅助影像感测组件所取得该对象的成像位置，或以该辅助影像感测组件为标准校正该第一影像感测组件所取得该对象的成像位置。
11.一种光学触控测距的方法，包括在操作面板中不同角落的第一位置与第二位置分别获取包括多个对象的影像信息的第一图像以及第二图像；该光学触控测距的方法的特征在于还包括在与该第一位置相距实体距离的辅助位置获取包括该等对象中至少一目标对象的影像信息的辅助图像，其中是以该第一影像感测组件的焦距以及该辅助影像感测组件的焦距分别获取该第一图像以及该辅助图像；根据该等对象在该第一图像以及该第二图像中的成像位置计算包括该目标对象的该等对象的多个候选坐标；根据该目标对象在该第一图像以及该辅助图像中的成像位置、该第一位置与该辅助位置相距的该实体距离、以及该第一影像感测组件的焦距与该辅助影像感测组件的焦距从该等候选坐标中选择一个坐标作为该目标对象的坐标。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，是以相同视角获取该第一图像以及该辅助图像，且该第一图像与该辅助图像横向的像素数目是相同，以及每一像素的宽度皆相同。
13.如权利要求11所述的方法，其特征在于，是以下列方程式计算该目标对象与该第一位置的距离，该第一影像感测组件的焦距与该辅助影像感测组件的焦距相同，并藉此从该等候选坐标中选定一个坐标作为该目标对象的坐标Z =鸟似及d = nw ； α其中Z是为该目标对象和该第一位置之间的距离；f是为获取该第一图像以及该辅助图像所使用的该第一影像感测组件以及该辅助影像感测组件的焦距；b是为该第一位置以及该辅助位置之间的实体距离；η是为该目标对象在该第一图像与该辅助图像中成像位置相距的像素的个数；及w是为每一个像素的单位宽度。
14.如权利要求11所述的方法，其特征在于，是以三角定位方式由该等对象在该第一图像以及该第二图像上的成像位置，计算该等对象的多个候选坐标。
全文摘要
本发明公开了一种光学触控屏幕系统、光学距离判断装置及其方法。通过第一影像感测组件获取操作面板上包括对象的影像的第一图像；辅助影像感测组件获取该操作面板上包括该对象的影像的辅助图像；然后，距离判断单元计算该对象在该第一图像与该辅助图像的成像位置之间的像素距离，且该距离判断单元根据该像素距离、该第一影像感测组件和该辅助影像感测组件之间的实体距离以及该第一影像感测组件的焦距计算该对象与该第一影像感测组件之间的近似距离。因此，本发明通过辅助影像感测组件，可解决在多个待测对象触控的情况下，因为多条光路径被阻断而形成的多个共构交点导致多个触控点误判的问题。
文档编号G06F3/042GK102314263SQ20101022643
公开日2012年1月11日 申请日期2010年7月8日 优先权日2010年7月8日
发明者陈之悠, 高铭璨 申请人:原相科技股份有限公司