专利名称：具有反射器的光学触摸屏的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及光学触摸面板。
背景技术：
以下美国专利公开相信代表了本领域的目前状态美国专利6，954，197。
发明内容
本发明寻求提供改进的光学触摸面板。因此，根据本发明的优选实施例提供了一种触摸面板，其包括大体平坦的表面；至少两个照明器，用于照亮大体平行于所述大体平坦的表面的感测平面；至少一个可选择驱动的反射器，当被驱动时，其操作为反射来自所述至少两个照明器中的至少一个的光；至少一个传感器，用于基于感测所述感测平面中的光生成输出；以及处理器，其接收来自所述至少一个传感器的所述输出，并且提供触摸位置输出指示。优选地，来自所述至少一个传感器的所述输出指示所述感测平面的角区域，在所述感测平面的角区域中，由所述感测平面中的至少一个对象的存在阻挡来自所述至少一个照明器的光；并且所述处理器所包括的功能操作为使至少一个二维形状与所述角区域的交叉相关联；选择足以表示所有所述角区域的所述至少一个二维形状的最小数量；以及基于所述至少一个二维形状的所述最小数量，计算所述至少一个对象的所述存在相对于所述大体平坦的表面的至少一个位置。此外，所述至少一个对象包括至少两个对象；所述至少一个二维形状包括至少两个二维形状；所述至少一个二维形状的所述最小数量包括所述至少一个二维形状中的至少两个；并且所述至少一个位置包括至少两个位置。根据本发明的优选实施例，所述功能操作为选择所述至少一个可选择驱动的反射器的多个驱动模式，以提供所述触摸位置输出指示。此外，所述至少两个照明器中的至少一个是可选择驱动的；并且对象碰撞阴影处理功能操作为选择所述至少一个可选择驱动的照明器的对应的多个驱动模式。此外，所述对象碰撞阴影处理功能操作为处理来自与所述至少一个可选择驱动的照明器的所述多个驱动模式相对应的所述至少一个传感器中所选择的传感器的输出，以提供所述触摸位置输出指示。优选地，所述触摸位置输出指示包括至少两个对象的位置。根据本发明的另一优选实施例，还提供了一种触摸面板，其包括大体平坦的表面；至少一个照明器，用于照亮大体平行于所述大体平坦的表面的感测平面；至少一个传感器，用于感测来自所述至少一个照明器的光并指示所述感测平面中的至少一个对象的存·在；以及处理器，包括的功能操作为接收来自指示所述感测平面的角区域的所述至少一个传感器的输入，在所述感测平面的角区域中，由所述感测平面中的所述至少一个对象的存在阻挡来自所述至少一个照明器的光；使至少一个二维形状与所述角区域的交叉相关联；选择足以表示所有的所述角区域的所述至少一个二维形状的最小数量；并且基于所述至少一个二维形状的所述最小数量，计算所述至少一个对象的存在相对于所述大体平坦的表面的至少一个位置。优选地，所述触摸面板还包括至少一个反射器，其配置为反射来自所述至少一个照明器的光。此外，所述至少一个反射器包括一维后向反射器。根据本发明的优选实施例，所述至少一个照明器包括边发射光学光波导。根据本发明的优选实施例，所述至少一个对象包括至少两个对象；所述至少一个二维形状包括至少两个二维形状；所述至少一个二维形状的所述最小数量包括所述至少一个二维形状中的至少两个；并且所述至少一个位置包括至少两个位置。根据本发明的又一优选实施例，还提供了一种用于计算位于与触摸面板相关联的感测平面中的至少一个对象的至少一个位置的方法，所述方法包括采用至少一个照明器照亮所述感测平面；感测由指示所述感测平面的角区域的传感器接收的光，在所述感测平面的角区域中，由所述感测平面中的所述至少一个对象的存在阻挡来自所述至少一个照明器的光；使至少一个二维形状与所述角区域的交叉相关联；选择足以重建所有所述角区域的所述至少一个二维形状的最小数量；使所述感测平面中的对象位置与所述至少一个二维形状的所述最小数量中的每个二维形状相关联；以及提供触摸位置输出指示，其包括所述每个二维形状的所述对象位置。优选地，所述至少一个对象包括至少两个对象；所述至少一个二维形状包括至少两个二维形状；所述至少一个二维形状的所述最小数量包括所述至少一个二维形状中的至少两个；并且所述触摸位置对象指示包括所述至少两个对象的所述至少两个位置。根据本发明的又一优选实施例，还提供了一种触摸面板，其包括大体平坦的表面；至少一个照明器，用于照亮大体平行于所述大体平坦的表面的感测平面；至少一个反射器，操作为反射来自所述至少一个照明器的光；至少一个二维后向反射器，操作为后向反射来自所述至少一个照明器和所述至少一个反射器中的至少一个的光；至少一个传感器，用于基于感测所述感测平面中的光生成输出；以及处理器，其接收来自所述至少一个传感器的所述输出，并且提供触摸位置输出指示。优选地，所述至少一个照明器包括两个照明器；所述至少一个二维后向反射器包括三个二维后向反射器；并且所述至少一个传感器包括两个传感器。可替换地，所述至少一个反射器包括两个反射器；并且所述至少一个二维后向反射器包括两个二维后向反射器。
根据本发明的优选实施例，所述至少一个反射器包括一维后向反射器。优选地，来自所述至少一个传感器的所述输出指示所述感测平面的角区域，在所述感测平面的角区域中，由所述感测平面中的至少一个对象的存在阻挡来自所述至少一个照明器的光；并且所述处理器所包括的功能操作为使至少一个二维形状与所述角区域的交叉相关联；选择足以表示所有所述角区域的所述至少一个二维形状的最小数量；以及基于所述至少一个二维形状的所述最小数量，计算所述至少一个对象的存在相对于所述大体平坦的表面的至少一个位置。
根据本发明的优选实施例，所述至少一个对象包括至少两个对象；所述至少一个二维形状包括至少两个二维形状；所述至少一个二维形状的所述最小数量包括所述至少一个二维形状中的至少两个；并且所述触摸位置对象指示包括所述至少两个对象的所述至少两个位置。
根据结合附图的以下详细描述将会更加充分地理解和领会本发明，在附图中图I是根据本发明的优选实施例构造和操作的光学触摸面板的简化顶视图；图2是两根手指与图I的光学触摸面板接触的简化透视图；图3是示出触摸面板构造的其它细节的图I和图2的光学触摸面板的简化分解透视图；图4是示出根据本发明的优选实施例的对象碰撞阴影处理(OISP)功能的操作的简化流程图；图5是示出在根据本发明的优选实施例的一个操作模式中的对象碰撞阴影处理功能的操作的光学触摸面板的简化顶视图；图6是示出触摸面板构造的其它细节的图5的光学触摸面板的简化分解透视图；图7是示出在根据本发明的优选实施例的另一操作模式中的对象碰撞阴影处理功能的操作的光学触摸面板的简化顶视图；图8是示出在根据本发明的优选实施例的多级OISP功能的操作的简化流程图；图9是根据本发明的另一优选实施例构造和操作的光学触摸面板的简化顶视图；以及图10是根据本发明的又一优选实施例构造和操作的光学触摸面板的简化顶视图。
具体实施例方式现在参照作为根据本发明的优选实施例构造和操作的光学触摸面板的简化顶视图的图I、作为两根手指与图I的光学触摸面板接触的简化透视图的图2以及作为示出触摸面板构造的其它细节的图I和图2的触摸面板的简化分解透视图的图3。
如图I-图3中所不，提供了一种光学触摸面板100,其包括大体平坦的表面102和至少两个照明器，并且优选为四个照明器(在这里由附图标记104、106、108和110表示)，所述四个照明器中优选于至少一个，并且优选于全部是可选择驱动的，以用于照亮大体上平行于大体平坦的表面102的感测平面112。照明器优选包括含有至少一个边发射光学光波导120的组件。根据本发明的优选实施例，至少一个边发射光学光波导120从诸如LED或二极管激光器(优选为红外激光器或红外LED)的光源122接收照明。如图3中所示，光源122优选位于组件124中，该组件124位于沿大体平坦的表面102的外围。根据本发明的优选实施例，至少一个光波导120包括塑料杆，所述塑料杆优选于在至少一个沿其的位置具有至少一个光散射体126，所述光散射体126优选地与光波导120的至少一个光透射区域128相对，光波导120在所述区域128处具有光功率。光波导120在透射区域128的表面优选地具有位于邻近光散射体126的焦点。在所示实施例中，优选于由沿照明器 108的整个长度的至少基本部分的塑料杆延伸的白漆的窄条来定义光散射体126。在可替换的优选实施例中(未图示)，光波导120和光散射体126集成在一起形成为单个元件，例如，通过挤压与嵌入塑料材料的颜料一起的透明塑料材料，以在沿光波导120的适当位置形成薄光散射区域126。根据本发明的优选实施例，所述至少一个光散射体126操作为散射从光源122接收并沿所述至少一个光波导120穿过的光。使在所述至少一个光透射区域128处的光波导120的光功率准直，并且如由附图标记130大体指示的，在大体上远离散射体126的方向上引导散射光。应当理解，大体上每个感测平面112中的位置通常从沿至少一个光透射区域128的每个位置接收光。根据本发明的优选实施例，至少一个光波导120大体上连续地沿由平坦表面102定义的光幕区的外围延伸，并且至少一个光散射体126大体上连续地沿外围延伸，大体上在平面中引导光，填充外围的内部并从而在其中定义光幕。提供至少一个光传感器组件140以及优选地三个附加的物理光传感器组件142、144以及146，来感测感测平面112中的至少一个对象的存在。将这四个传感器组件140、142、144和146分别表示为A、B、C和D。优选地，传感器组件140、142、144和146均采用线性 CMOS 传感器,诸如可从 Panavision SVI, LLC of One Technology Place, Homer, NewYork商用获得的RPLIS-2048线性图像传感器。诸如手指150或152或指示笔等对象在触摸表面102上的碰撞优选地由一个或多个光传感器组件140、142、144和146感测，所述一个或多个光传感器组件140、142、144和146优选地设置在平坦表面102的角处。传感器组件检测从照明器104、106、108和110接收的光的变化，所述变化由感测平面112中手指150和152的存在所产生。优选地，传感器组件140、142、144和146位于与照明器104、106、108和110相同的平面中，并具有至少90度覆盖的视场。根据本发明的优选实施例，提供至少一个，并且优选于四个部分透射的反射器，诸如镜子162、164、166和168，所述部分透射的反射器设置在至少一个，优选于所有四个可选择驱动的照明器104、106、108和110与感测平面112中间。在本发明的优选实施例中，至少一个，并最优选于全部四个反射器是可选择驱动的。以下参照图5和图6进一步描述，提供至少一个镜子使得传感器感测直接到达传感器的来自照明器的生成光以及另外由照明器生成并由感测平面中的反射器反射的光。应当理解，可替换地，一个或多个镜子162、164、166和168可以是完全反射的。在这种情况下，排除了位于这种镜子之后的照明器。在另一可替换实施例中，可以排除所有的镜子 162、164、166 和 168。根据本发明的优选实施例，提供接收来自所述至少一个传感器的输入并提供触摸位置输出指示的处理器170。具体回到图I和2，可以看到在驱动所有的照明器104、106、108和110而不驱动所有的镜子162、164、166和168的操作模式下手指与触摸面板接触的视图，其中。在这种操作模式下，四个传感器组件140、142、144和146以及四个照明器104、106、108和110是可
操作的。应当理解，这相当于未设置镜子的实施例。 图I和2示出了优选于由处理器170执行的对象碰撞阴影处理(OISP)功能的操作。OISP功能操作为在实际对象接触与由传感器组件140、142、144和146感测的阴影所产生的虚假对象接触之间进行区分。下文具体参照图I和图2描述OISP功能，图I和2示出了分别标记为A、B、C和D的四个传感器组件140、142、144和146。如图所示，诸如手指150和152的两个对象在这里还分别表示为用户接触触摸面板100的手指I和II。手指150和152的存在使得阴影出现在每个传感器组件140、142、144和146的视场的角区域中。由参照传感器组件和手指两者的标记表不在每个传感器组件140、142、144和146的相应视场中由每根手指150和I52的接触产生的角区域。因此，例如，角区域CII是指由传感器组件C所看到的由手指II接触产生的角区域。应当理解，所有四个传感器组件140、142、144和146的角区域的交叉定义了多边形阴影交叉区域，其构成可能的对象接触位置。这些多边形阴影交叉区域由定义它们的相交的角位置的标记来标识。因此，多边形阴影交叉区域表示为如下AIBICIDI ；AIIBIICIIDII和AIBIICIDII，并且也分别标识为区域P1、P2和P3。还应当理解，可能具有比实际对象接触位置更多的对应于可能的对象接触位置的多边形阴影交叉区域。因此，在图I和图2所示的示例中，具有对应于三个潜在对象接触位置的三个多边形阴影交叉区域，但只有两个实际对象接触位置。本发明的OISP功能操作为从更大数量的潜在对象接触位置之中识别实际对象接触位置。优选地，OISP功能操作为从所有潜在的多边形阴影交叉区域的集合之中查找可能的对象碰撞位置的最小子集，所述子集是充足的，使得如果对象碰撞仅发生在那些区域中，则生成所有潜在的多边形阴影交叉区域的整个集合。在所示实施例中，OISP功能通常操作如下对潜在的多边形阴影交叉区域P1、P2和P3中的两个或更多个的每一组合进行调查，以确定在那里的对象碰撞是否会导致产生所有潜在的多边形阴影交叉区域P1、P2和P3。可以利用常规射线追踪算法来进行该调查。在所示实施例中，调查表明，在潜在的多边形阴影交叉区域Pl和P2这两者处的对象碰撞不产生潜在的多边形阴影交叉区域P3。类似地，调查表明，在潜在的多边形阴影交叉区域P2和P3这两者处的对象碰撞不产生潜在的多边形阴影区域Pl。调查表明，在潜在的多边形阴影交叉区域Pl和P2这两者处的对象碰撞产生潜在的多边形阴影区域P3。因此，得出的结论是潜在的多边形阴影区域P3并不对应于实际对象碰撞位置。尽管如此，应当理解潜在的多边形阴影区域P3对应于实际对象碰撞位置是可能的。应当理解，另外的对象存在于精确的位置使得其完全由虚假多边形阴影区域中的一个围绕的可能性通常是相当小的，从而OISP功能可以在高置信水平的情况下忽略这种可能性。还应当理解，通常优选于错失记录事件而不是错误地输出不存在的事件。应当理解，上述以及下文参照图4进一步描述的OISP功能操作为处理多达任意所期望数量的同时对象碰撞。还应当理解，可选择驱动的镜子的去驱动(de-actuation)可通过激活镜子后面的具有充足强度的照明器来完成，使得可以忽略或过滤掉由部分反射的镜子反射的额外的光。还应当理解，镜子的去驱动可以通过使镜子充分地倾斜或移动以将反射光引导出感测 平面使其不碰撞传感器的机械装置来完成。现在参照图4，图4是本发明的OISP功能的简化流程图。如图4中所示，在步骤200中，诸如处理器170的处理器操作为接收来自诸如传感器组件140、142、144和146的一个或多个传感器组件的输入。在步骤202中，处理器使用传感器组件140、142、144和146中的每一个的输出，以确定与每个传感器组件相关联的角阴影区域。随后，在步骤204中，处理器操作为计算诸如区域PU P2和P3的多边形阴影交叉区域。随后，在步骤206中，处理器操作为确定多边形阴影交叉区域的总数(Np)。应当理解，单个对象将产生单个多边形阴影交叉区域，并且两个多边形阴影交叉区域仅能够由两个对象在这两个多边形阴影交叉区域处的碰撞来产生。因此，在步骤207，处理器测试多边形阴影交叉区域的总数Np是否等于I或2。当Np为I时，在步骤208中，处理器操作为输出对应的区域作为单个对象碰撞位置。当Np为2时，在步骤208中，处理器操作为输出对应的交叉区域作为两个对象碰撞位置。当Np大于2时，随后在步骤210中，处理器操作为将计数器初始化成碰撞区域的最小数量(Nt)为2。在步骤中212，处理器计算多边形阴影交叉区域的数量Nt的所有可能的子集。应当理解,数量为Nt的可能子集的数量由组合函数Np! (Np-Nt) / Nt!给出。随后，处理器操作为测试数量为Nt的可能的对象接触位置的每个子集以查找子集，使得如果对象碰撞仅发生在该子集中的区域内，则生成所有潜在的多边形阴影交叉区域的全部集合。因此，在步骤214中，选择第一子集。应当理解，处理器可以操作为基于Nt个最大多边形区域选择第一子集。可替换地，处理器可以选择第一 Nt个多边形作为第一子集。可替换地，处理器可以选择任意子集作为第一子集。随后，在步骤216测试当前子集，以查看在当前子集中的交叉区域处的碰撞是否生成在步骤202中所生成的所有角阴影区域。如果在步骤202中生成的所有角阴影区域由当前子集生成，则在步骤218中，处理器操作为输出由当前子集识别的交叉区域作为Nt个对象碰撞位置。如果在步骤202中生成的所有角阴影区域并未由当前子集生成，则在步骤220中处理器操作为检查当前子集是否是数量为Nt的最后子集。如果具有剩余待测试的数量为Nt的子集，则在步骤222中选择数量为Nt的下一子集，并且过程返回到步骤216以测试下一子集。如果不再剩余有数量为Nt的子集，则在步骤224处理器操作为递增Nt。
随后在步骤226，处理器测试Nt是否等于Np。如果Nt等于Np，则在步骤228中处理器操作为输出所有识别的交叉区域作为Np个对象碰撞位置。如果Nt不等于Np，则处理器操作为返回到步骤212，以随后测试数量为Nt的所有子集。现在参照图5和图6，图5是示出根据本发明的另一优选实施例构造和操作的光学触摸面板的简化顶视图，图6是示出触摸面板构造的其它细节的图5的光学触摸面板的简化分解透视图。如图5和图6中所示，提供了包括大体平坦的表面302和三个照明器304、306以及308的光学触摸面板300，所述三个照明器304、306以及308用于照亮大体上平行于大体平坦的表面302的感测平面310。光学触摸面板300还包括镜子314以及两个传感器组件316和318。光学触摸面板300还包括类似于图1_图3的触摸面板100的处理器170的处理器(未图示)，该处理器接收来自传感器组件316和318的输入并利用对象碰撞阴影处理功能提供触摸位置输出指示。
应当理解，图5的光学触摸面板300在功能上相当于图I-图3的在未驱动照明器108而驱动镜子166的操作模式下的触控面板100，并且处理器采用传感器组件140和142的输出来提供触摸位置输出指示。如图6中所不,照明器304、306和308优选为边发射光学光波导320。边发射光学光波导320优选于接收来自诸如LED或二极管激光器(优选为红外激光器或红外LED)的光源322的照明。如图6中所示，光源322优选地位于与传感器组件316和318相邻的大体平坦的表面302的角处。如图6中进一步所示,镜子314优选为一维后向反射器(retro-reflector) 330,该一维后向反射器330用作感测平面内的普通镜子，但是经由反向反射行为沿垂直轴将反射光限制到感测平面。具体回到图5，可以看出手指与触摸面板300接触的视图，该触摸面板300包括照明器304、306和308、镜子314、以及传感器组件316和318。图5示出了优选于由处理器执行的对象碰撞阴影处理(OISP)功能的操作。OISP功能操作为在实际对象接触与由传感器组件316和318感测的阴影所产生的虚假对象接触之间进行区分。应当理解，传感器组件316和318操作为感测来自照明器304、306和308的直射光以及来自镜子314的反射光这两者。下文具体参照图5描述OISP功能，该图5中示出了分别标识为A和B的两个传感器组件316和318。如图所示，诸如用户的手指350和352的两个对象接触触摸面板300。手指350和352的存在使得阴影出现在每个传感器组件316和318的视场的角区域中。在每个传感器组件316和318的相应视场中由每根手指350和352的接触产生的角区域基于传感器组件而数值表示。因此，例如，角区域A1、A2、A3是指如由传感器组件A所看到的由手指350和352的接触产生的角区域，而角区域BI、B2、B3和B4是指如由传感器组件B所看到的由手指350和352的接触产生的角区域。应当理解，传感器组件316和318的角区域的交叉定义了表示为PU P2、P3、P4、P5、P6、P7和P8的多边形阴影交叉区域，这些多边形阴影交叉区域构成了可能的对象接触位置。如图5中所示，多边形阴影交叉区域Pl由角区域A1、A2、B2和B4的交叉来定义。还应当理解，可能具有比实际对象接触位置更多的对应于可能的对象接触位置的多边形阴影交叉区域。因此，在图5所示的示例中，具有对应于八个潜在的对象接触位置的八个多边形阴影交叉区域，但只有两个实际对象接触位置。本发明的OISP功能操作为从更大数量的潜在对象接触位置之中识别实际对象接触位置。优选地，OISP功能操作为从所有潜在的多边形阴影交叉区域的集合之中查找可能的对象接触位置的最小子集，所述子集是充足的，使得如果对象碰撞仅发生在那些区域中，则生成所有潜在的多边形阴影交叉区域的整个集合。在所示实施例中，OISP功能通常如下操作对于潜在的多边形阴影交叉区域P1、P2、P3、P4、P5、P6、P7和P8中的两个或更多 个的每一个组合进行调查，以确定在那里的对象碰撞是否会导致产生所有潜在的多边形阴影交叉区域PU P2、P3、P4、P5、P6、P7和P8。可以利用常规射线追踪算法来进行该调查。在所示实施例中，调查表明，在潜在的多边形阴影交叉区域Pl和P2这两者处的对象碰撞不产生潜在的多边形阴影交叉区域P3、P4、P5、P6、P7和P8。类似地，调查表明，在潜在的多边形阴影交叉区域Pl和P3这两者处的对象碰撞不产生潜在的多边形阴影区域P2、P4、P5、P6、P7和P8。调查表明，在潜在的多边形阴影交叉区域Pl和P5这两者处的对象碰撞产生潜在的多边形阴影区域P2、P3、P4、P6、P7和P8。因此，得出的结论是潜在的多边形阴影区域Pl和P5对应于实际对象碰撞位置，并且多边形阴影区域P2、P3、P4、P6、P7和P8不对应于实际对象碰撞位置。尽管如此，应当理解潜在的多边形阴影区域P2、P3、P4、P6、P7和P8对应于实际对象碰撞位置是可能的。应当理解，另外的对象存在于精确的位置使得其完全由虚假的多边形阴影区域中的一个围绕的可能性通常是相当小的，从而OISP功能可以在高置信水平的情况下忽略这种可能性。还应当理解，通常优选于错失记录事件而不是错误地输出不存在的事件。应当理解，上述以及参照图4所描述的OISP功能操作为处理多达任意期望数量的同时对象碰撞。现在参照图7，图7示出根据本发明的另一优选实施例构造和操作的光学触摸面板的简化顶视图。如图7中所示，提供了包括大体平坦的表面402和两个照明器404和406的光学触摸面板400，所述两个照明器404和406用于照亮大体上平行于大体平坦的表面402的感测平面410。光学触摸面板400还包括两个镜子412和414以及单个传感器组件416。光学触摸面板400还包括类似于图I-图3的触摸面板100的处理器170的处理器(未图示)，该处理器接收来自传感器组件416的输入并提供触摸位置输出指示。应当理解，图7的光学触摸面板400在功能上相当于图I-图3中的在未驱动照明器106和108而驱动镜子164和166的操作模式下的触控面板100，并且处理器采用传感器组件140的输出来提供触摸位置输出指示。具体回到图7，可以看到手指与触摸面板400接触的视图，该触摸面板400包括照明器404和406、镜子412和414以及传感器组件416。图7示出了优选于由处理器执行的对象碰撞阴影处理(OISP)功能的操作。OISP功能操作为在实际对象接触与由传感器组件416感测的阴影产生的虚假对象接触之间进行区分。应当理解，传感器组件416操作为感测来自照明器404和406的直射光以及来自镜子412和414的反射光这两者。
下文具体参照图7描述OISP功能，该图7示出了标识为A的单个传感器组件416。如图所示，诸如用户的手指450和452的两个对象接触触摸面板400。手指450和452的存在使得阴影出现在传感器组件416的视场的角区域中。在传感器组件416的相应视场中由每根手指450和452的接触产生的角区域数值地表示为A1、A2、A3、A4、A5和A6。应当理解，传感器组件416的角区域的交叉定义了表示为卩1、？2、？3、？4、？5、卩6、P7、P8、P9、P10、P11、P12、P13和P14的多边形阴影交叉区域，这些多边形阴影交叉区域构成了可能的对象接触位置。如图6中所示，多边形阴影交叉区域Pl由角区域Al和A6的交叉来定义，而位于手指I下的多边形阴影交叉区域P4由角区域A1、A2和A6的交叉来定义。还应当理解，可能具有比实际对象接触位置更多的对应于可能的对象接触位置的多边形阴影交叉区域。因此，在图7所示的示例中，具有对应于14个潜在的对象接触位置的14个多边形阴影交叉区域，但只有两个实际对象接触位置。本发明的OISP功能操作为从更大数量的潜在的对象接触位置之中识别实际对象 接触位置。优选地，OISP功能操作为从所有潜在的多边形阴影交叉区域的集合之中查找可能的对象接触位置的最小子集，所述子集是充足的，使得如果对象碰撞仅发生在那些区域中，则生成所有潜在的多边形阴影交叉区域的整个集合。在所示实施例中，OISP功能通常操作如下对于潜在的多边形阴影交叉区域Pl至P14中的两个或更多的每一个组合进行调查，以确定在那里的对象碰撞是否会导致产生所有潜在的多边形阴影交叉区域Pl至P14。可以利用常规射线追踪算法来进行该调查。在所示实施例中，调查表明，在潜在的多边形阴影交叉区域Pl和P2这两者处的对象碰撞不产生所有潜在的多边形阴影交叉区域P3至P14。类似地，调查表明，在潜在的多边形阴影交叉区域Pl和P3这两者处的对象碰撞不产生潜在的多边形阴影区域P2和P4至P14。调查表明，在潜在的多边形阴影交叉区域P4和P8这两者处的对象碰撞产生潜在的多边形阴影区域P1-P3、P5-P7和P9-P14。因此，得出的结论是潜在的多边形阴影区域P1-P3、P5_P7和P9-P14并不对应于实际对象碰撞位置。尽管如此，应当理解潜在的多边形阴影区域P1-P3、P5-P7和P9-P14对应于实际对象碰撞位置是可能的。应当理解，另外的对象存在于精确的位置使得其完全由虚假的多边形阴影区域中的一个围绕的可能性通常是相当小的，从而OISP可以在高置信水平的情况下忽略这种可能性。还应当理解，通常优选于错失记录事件而不是错误地输出不存在的事件。应当理解，以上参照图4所描述的OISP功能操作为处理多达任意期望数量的同时对象碰撞。现在参照图8，图8是本发明的OISP功能的另一实施例的简化流程图，该OISP功能优选用于与图1-3的光学触摸屏100 —起使用。在图8的实施例中，处理器170操作为利用多个照明器/镜子/传感器配置来提供触摸位置输出指示。如图8中所示，在步骤500中，诸如处理器170的处理器操作为选择第一照明器/镜子/传感器配置。应当理解，如参照图I-图3所述，照明器/镜子/传感器配置可以包括驱动所有照明器104、106、108和110、不驱动任一个镜子162、164、166和168、以及驱动所有传感器组件140、142、144和146。可替换地，照明器/镜子/传感器配置可以仅包括驱动照明器104、106和110、镜子166以及传感器组件140和142，所述配置在功能上相当于图5-图6的触摸屏；或者可以仅包括驱动照明器104和110、镜子I 64和166以及传感器组件140，所述配置在功能上相当于图7的触摸屏。作为另一替代，可以由处理器选择任意适合的照明器/镜子/传感器配置。在步骤502中，处理器操作为接收来 自选择的传感器组件的输入，并随后在步骤504中，使用选择的每个传感器组件的输出，以确定与其相关联的角阴影区域。随后在步骤505中，处理器操作为计算诸如图I的Pl、P2和P3的多边形阴影交叉区域，并且，在步骤506中，操作为确定该照明器/镜子/传感器配置的多边形阴影交叉区域的总数(Np)。如上文参照图4所述，当多边形阴影交叉区域的总数Np是一个或两个时，一个或两个多边形阴影区域分别对应于一个或两个对象碰撞位置。因此，在步骤507中，处理器测试多边形阴影交叉区域的总数Np是否等于一个或两个。如果多边形阴影交叉区域的总数Np为1，则在步骤508中处理器操作为输出对应的区域作为对象碰撞位置，而如果Np为2，则在步骤508中处理器操作为输出对应的交叉区域作为两个对象碰撞位置。当Np大于2时，随后在步骤510中，处理器操作为将计数器初始化成碰撞区域的最小数量(Nt)为2。在步骤512中，处理器计算多边形阴影交叉区域的数量为Nt的所有可能的子集。随后，处理器操作为测试数量为Nt的可能的对象接触位置的每个子集以查找子集，使得如果对象碰撞仅发生在所述子集中的区域中，则生成所有潜在的多边形阴影交叉区域的整个集合。因此，在步骤514中，选择第一子集作为当前子集。随后，在步骤516测试当前子集，以查看在当前子集中的交叉区域的碰撞是否生成在步骤504中所生成的所有角阴影区域。如果在步骤504中所生成的所有角阴影区域均由当前子集生成，则在步骤518中，处理器操作为记录由当前子集所识别的交叉区域作对于Nt个对象碰撞位置的可能解。随后在步骤520中，处理器检查是否存在更多待测试的数量为Nt的子集。如果存在更多待测试的数量为Nt的子集，则随后在步骤522中处理器选择下一子集来测试，并继续步骤516。如果已经测试了数量为Nt的所有子集，则随后在步骤524，处理器检查是否已经找到任何可能解。如果没有发现解，则随后在步骤526处理器递增Nt，并随后在步骤528测试Nt是否等于Np。如果Nt等于Np，则在步骤530中，处理器操作为输出所有识别的交叉区域作为Np个对象碰撞位置。如果Nt不等于Np，则处理器操作为返回到步骤512，随后测试数量为Nt的所有子集。如果在步骤524已经找到可能解，则随后在步骤532中处理器检查是否已经找到单个解。如果已经找到单个解，则随后在步骤534中处理器输出识别为可能解的交叉区域作为Nt个对象碰撞位置。如果在步骤532中已经找到一个以上的解，则随后处理器操作为选择另一照明器/镜子/传感器配置，并使用所选择的照明器/镜子/传感器配置返回到步骤502。随后比较解集合，并且输出两种配置所共有的解集合作为正确解。应当理解，如果两种配置共有多个解集合，则可以尝试另外的照明器/镜子/传感器配置，直到确定唯一的解。
应当理解，随着实际碰撞事件的数量的增大，具有最小数量的驱动事件的多个解集合的可能性也增大。通过可选择地开启和关闭照明器改变配置使得传感器组件的每个构架均能够考虑不同的配置。因此，可重新配置的OISP功能使得触摸面板在触摸面板响应速度具有非常小的整体下降情况下，可以准确地响应更大数量的碰撞事件。现在参照图9，图9是示出根据本发明的另一优选实施例构造和操作的光学触摸面板的简化顶视图。如图9中所不,提供了包括大体平坦的表面602和两个照明器604和606的光学触摸面板600，所述两个照明器604和606用于照亮大体上平行于大体平坦的表面602的感测平面610。照明器604和606均优选为LED或二极管激光器，优选为红外激光器或红外LED。提供分别表示为A和B的两个光传感器组件620和622，以用于感测感测平面610中的至少一个对象的存在。优选地，传感器组件620和622均采用线性CMOS传感器，诸如可 从PanavisionSVI, LLC of One TechnologyPlace, Homer, New York商用获得的 RPLIS-2048线性图像传感器。根据本发明的优选实施例，优选于提供镜子640，并且优选于提供沿大体平坦的表面602的边缘设置的三个二维后向反射器642、644和646。根据本发明的优选实施例，镜子640是一维后向反射器，其用作感测平面内的普通镜子，但是经由后向反射行为沿垂直轴将反射光限制到感测平面。应当理解,来自照明器604和606的直接射在二维后向反射器642或646中任一个的光朝向与相应的照明器604或606相邻的传感器组件620或622直接反射回来。还应当理解，射在镜子640的光将朝向二维后向反射器642、644或646之一向前反射,并且随后经由镜子640朝向与相应的照明器604或606相邻的传感器组件620或622后向反射回来。诸如手指630或指示笔等对象在触摸表面602上的碰撞优选为由光传感器组件620和622感测，该光传感器组件620和622优选于设置在平坦表面602的相邻角处。传感器组件可能通过镜子640的方式来检测由照明器604和606发射的光以及经由反射器642、644或646后向反射的光的变化，所述变化是由感测平面610中手指630的存在所产生的。优选地，传感器组件620和622位于与照明器604和606相同的平面中，并且具有至少90度覆盖的视场。如上文参照图5-图7所述的，提供至少一个镜子使得传感器组件感测来自照明器的生成光和另外从反射器反射的光这两者。根据本发明的优选实施例，提供了接收来自传感器组件620和622的输入并提供触摸位置输出指示的处理器(未图示)。具体回到图9，可以看到手指与触摸面板600接触的视图。应当理解，尽管在图9所示的实施例中，为了简化起见示出了单个手指接触，然而OISP功能可操作为处理多达任意期望数量的同时对象碰撞。图9示出了优选于由处理器执行的对象碰撞阴影处理(OISP)功能的操作。OISP功能操作为在实际对象接触与由传感器组件620和622感测的阴影所产生的虚假对象接触之间进行区分。如图9中所示，OISP功能操作为接收来自传感器组件620和622的输入并且利用每一传感器组件620和622的相应视场中由手指630的接触产生的角区域A1、A2、B1和B2，以定义构成可能的对象接触位置的多边形阴影交叉区域。应当理解，可能具有比实际对象接触位置更多的对应于可能的对象接触位置的多边形阴影交叉区域。本发明的OISP功能操作为从更大数量的潜在的对象接触位置之中识别实际对象接触位置。优选地，OISP功能操作为从所有潜在的多边形阴影交叉区域的集合之中查找可能的对象接触位置的最小子集，所述子集是充足的，使得如果对象碰撞仅发生在那些区域中，则生成所有潜在的多边形阴影交叉区域的整个集合。应当理解，上述的以及下文参照图4进一步描述的OISP功能操作为处理多达任意期望数量的同时对象碰撞。 现在参照图10，图10是示出根据本发明的另一优选实施例构造和操作的光学触摸面板的简化顶视图。如图10中所示，提供了包括大体平坦的表面702和照明器704的光学触摸面板700，所述照明器704用于照亮大体上平行于大体平坦的表面702的感测平面710。照明器704优选为LED或二极管激光器，优选为红外激光器或红外LED。提供表示为A的光传感器组件720，用于感测感测平面710中的至少一个对象的存在。优选地，传感器组件720采用线性CMOS传感器，诸如可从Panavision SVI，LLC of OneTechnology Place, Homer, New York 商用获得的 RPLIS-2048 线性图像传感器。根据本发明的优选实施例，优选于提供两个镜子740和742，并优选于提供沿大体平坦的表面702的边缘设置的两个二维后向反射器744和746。根据本发明的优选实施例，镜子740和742是一维后向反射器，该镜子740和742用作感测平面内的普通镜子，但是经由后向反射行为沿垂直轴将反射光限制到感测平面。应当理解，来自照明器704的射在镜子740和742的光将会直接或经由另一镜子朝向二维后向反射器744或746之一向前反射，并且随后经由镜子740和/或742朝向传感器组件720后向反射回来。诸如手指730或指示笔的对象在触摸表面702上的碰撞优选于由光传感器组件720感测，该光传感器组件720优选于设置在平坦表面702的角处。传感器组件720通过镜子740和742的方式来检测由照明器704发射的光和经由反射器744或746后向反射的光的变化，所述变化是由感测平面710中手指730的存在所产生的。优选地，传感器组件720位于与照明器704相同的平面中，并具有至少90度覆盖的视场。如上文参照图5-图7所述，提供至少一个镜子使得传感器组件感测来自照明器的生成光以及另外从反射器反射的光这两者。根据本发明的优选实施例，提供接收来自传感器组件720的输入并提供触摸位置输出指示的处理器(未图示)。具体回到图10，可以看到手指与触摸面板700接触的视图。应当理解，尽管在图10所示的实施例中，为了简化起见而示出了单个手指接触，然而OISP功能可操作为处理多达任意期望数量的同时对象碰撞。图10示出了优选于由处理器执行的对象碰撞阴影处理(OISP)功能的操作。OISP功能操作为在实际对象接触与由传感器组件720感测的阴影所产生的虚假对象接触之间进行区分。如图10中所示，OISP功能操作为接收来自传感器组件720的输入并且利用传感器组件720的相应视场中由手指730的接触产生的角区域Al、A2、A3和A4，以定义构成可能的对象接触位置的多边形阴影交叉区域。应当理解，可能具有比实际对象接触位置更多的对应于可能的对象接触位置的多边形阴影交叉区域。本发明的OISP功能操作为从更大数量的潜在的对象接触位置之中识别实际对象接触位置。优选地，OISP功能操作为从所有潜在的多边形阴影交叉区域的集合之中查找可能的对象接触位置的最小子集，所述子集是充足的，使得如果对象碰撞仅发生在那些区域中， 则生成所有潜在的多边形阴影交叉区域的整个集合。应当理解，上述的以及下文参照图4进一步描述的OISP功能操作为处理多达任意期望数量的同时对象碰撞。本领域技术人员应当理解本发明不限于下文所具体请求保护的内容。相反，本发明的范围包括本领域技术人员在参照附图阅读前述描述后会想到的上文所描述的特征的各种组合和子组合及其修改和变型，并且这些并非现有技术。
权利要求
1.一种触摸面板，包括 大体平坦的表面； 至少两个照明器，用于照亮大体平行于所述大体平坦的表面的感测平面； 至少一个可选择驱动的反射器，当被驱动时操作为反射来自所述至少两个照明器中的至少一个的光； 至少一个传感器，用于基于感测所述感测平面中的光生成输出；以及 处理器，接收来自所述至少一个传感器的所述输出，并且提供触摸位置输出指示。
2.根据权利要求I所述的触摸面板，其中 来自所述至少一个传感器的所述输出指示所述感测平面的角区域，在所述感测平面的角区域中，由所述感测平面中的至少一个对象的存在阻挡来自所述至少一个照明器的光；并且 所述处理器所包括的功能操作为 使至少一个二维形状与所述角区域的交叉相关联； 选择足以表示所有所述角区域的所述至少一个二维形状的最小数量；以及基于所述至少一个二维形状的所述最小数量，计算所述至少一个对象的存在相对于所述大体平坦的表面的至少一个位置。
3.根据权利要求2所述的触摸面板，其中 所述至少一个对象包括至少两个对象； 所述至少一个二维形状包括至少两个二维形状； 所述至少一个二维形状的所述最小数量包括所述至少一个二维形状中的至少两个；并且 所述至少一个位置包括至少两个位置。
4.根据权利要求2所述的触摸面板，其中，所述功能操作为选择所述至少一个可选择驱动的反射器的多个驱动模式，以提供所述触摸位置输出指示。
5.根据权利要求4所述的触摸面板，其中 所述至少两个照明器中的至少一个是可选择驱动的；并且 所述功能操作为选择所述至少一个可选择驱动的照明器的相对应的多个驱动模式。
6.根据权利要求5所述的触摸面板，其中，所述功能操作为处理来自与所述至少一个可选择驱动的照明器的所述多个驱动模式相对应的所述至少一个传感器中所选择的传感器的输出，以提供所述触摸位置输出指示。
7.根据权利要求I所述的触摸面板，其中，所述触摸位置输出指示包括至少两个对象的位置。
8.一种触摸面板，包括 大体平坦的表面； 至少一个照明器，用于照亮大体平行于所述大体平坦的表面的感测平面； 至少一个传感器，用于感测来自所述至少一个照明器的光并指示所述感测平面中的至少一个对象的存在；以及 处理器，包括的功能操作为 接收来自指示所述感测平面的角区域的所述至少一个传感器的输入，在所述感测平面的角区域中，由所述感测平面中的所述至少一个对象的存在阻挡来自所述至少一个照明器的光； 使至少一个二维形状与所述角区域的交叉相关联； 选择足以表示所有所述角区域的所述至少一个二维形状的最小数量；以及基于所述至少一个二维形状的所述最小数量，计算所述至少一个对象的存在相对于所述大体平坦的表面的至少一个位置。
9.根据权利要求8所述的触摸面板，还包括至少一个反射器，所述至少一个反射器配置为反射来自所述至少一个照明器的光。
10.根据权利要求9所述的触摸面板，其中，所述至少一个反射器包括一维后向反射器。
11.根据权利要求8所述的触摸面板，其中，所述至少一个照明器包括边发射光学光波导。
12.根据权利要求8所述的触摸面板，其中 所述至少一个对象包括至少两个对象； 所述至少一个二维形状包括至少两个二维形状； 所述至少一个二维形状的所述最小数量包括所述至少一个二维形状中的至少两个；并且 所述至少一个位置包括至少两个位置。
13.一种用于计算位于与触摸面板相关联的感测平面中的至少一个对象的至少一个位置的方法，所述方法包括 采用至少一个照明器照亮所述感测平面； 感测由指示所述感测平面的角区域的传感器接收的光，在所述感测平面的角区域中，由所述感测平面中的所述至少一个对象的存在阻挡来自所述至少一个照明器的光； 使至少一个二维形状与所述角区域的交叉相关联； 选择足以重建所有所述角区域的所述至少一个二维形状的最小数量； 使所述感测平面中的对象位置与所述至少一个二维形状的所述最小数量中的每个二维形状相关联；以及 提供触摸位置输出指示，所述触摸位置输出指示包括所述每个二维形状的所述对象位置。
14.根据权利要求13所述的方法，其中 所述至少一个对象包括至少两个对象； 所述至少一个二维形状包括至少两个二维形状； 所述至少一个二维形状的所述最小数量包括所述至少一个二维形状中的至少两个；并且 所述触摸位置对象指示包括所述至少两个对象的所述至少两个位置。
15.—种触摸面板,包括 大体平坦的表面； 至少一个照明器，用于照亮大体平行于所述大体平坦的表面的感测平面； 至少一个反射器，操作为反射来自所述至少一个照明器的光；至少一个二维后向反射器，操作为后向反射来自所述至少一个照明器和所述至少一个反射器中的至少一个的光； 至少一个传感器，用于基于感测所述感测平面中的光生成输出；以及 处理器，接收来自所述至少一个传感器的所述输出，并且提供触摸位置输出指示。
16.根据权利要求15所述的触摸面板，其中 所述至少一个照明器包括两个照明器； 所述至少一个二维后向反射器包括三个二维后向反射器；并且 所述至少一个传感器包括两个传感器。
17.根据权利要求15所述的触摸面板，其中 所述至少一个反射器包括两个反射器；并且 所述至少一个二维后向反射器包括两个二维后向反射器。
18.根据权利要求15所述的触摸面板，其中，所述至少一个反射器包括一维后向反射器。
19.根据权利要求15所述的触摸面板，其中 来自所述至少一个传感器的所述输出指示所述感测平面的角区域，在所述感测平面的角区域中，由所述感测平面中的至少一个对象的存在阻挡来自所述至少一个照明器的光；并且 所述处理器所包括的功能操作为 使至少一个二维形状与所述角区域的交叉相关联； 选择足以表示所有所述角区域的所述至少一个二维形状的最小数量；以及基于所述至少一个二维形状的所述最小数量，计算所述至少一个对象的存在相对于所述大体平坦的表面的至少一个位置。
20.根据权利要求19所述的触摸面板，其中 所述至少一个对象包括至少两个对象； 所述至少一个二维形状包括至少两个二维形状； 所述至少一个二维形状的所述最小数量包括所述至少一个二维形状中的至少两个；并且 所述触摸位置对象指示包括所述至少两个对象的所述至少两个位置。
全文摘要
一种触摸面板，包括大体平坦的表面；至少两个照明器，用于照亮大体平行于所述大体平坦的表面的感测平面；至少一个可选择驱动的反射器，操作为当被驱动时反射来自所述至少两个照明器中的至少一个的光；至少一个传感器，用于基于感测所述感测平面中的光生成输出；以及处理器，其接收来自所述至少一个传感器的所述输出，并且提供触摸位置输出指示。
文档编号G06F3/042GK102870077SQ201080066571
公开日2013年1月9日 申请日期2010年11月30日 优先权日2010年3月8日
发明者K·利伯曼, D·贡德斯 申请人:卢米奥有限公司