触碰侦测装置及侦测触碰位置的方法

专利名称：触碰侦测装置及侦测触碰位置的方法
技术领域：
本发明概括说来是涉及一种触碰侦测的装置与方法，且特别是关于一种使用至少一成像元件于光学触碰侦测的装置与方法。
背景技术：
触控感测技术能够提供电子系统与使用者之间一自然界面，此技术已经广泛应用在一多样化的领域中，举例来说，在移动电话、个人数字助理(PDA)、自动提款机(ATM)、游戏机、医疗装置、液晶显示器(LCD)、发光二极管装置(LED)、等离子体显示器(PDP)、电脑装置等等，使用者可通过触碰感测元件结合电子系统将想要的信息输入此电子系统或是操作此电子系统。触碰感测元件典型地包含控制器、感应电路以及结合多个触碰感测器的触控面板，其中感应电路具有多个感测器与控制线网络，且控制线网络将上述触碰感测器连接到前述控制器。有不同类型的触碰感测元件可侦测触碰位置，一种是使用模拟电阻、电磁、电容、 声学或是机器视觉技术以识别指标触碰于触控面板。另一种则是以成像元件为主的触碰侦测系统，此系统使用光学记录装置(例如光学影像感测器，(XD)获得接触面影像并处理影像数据，来决定与触控面板相关的指标位置。一般而言，以成像元件为主的触碰侦测系统包含一触控面板与多个连接此触控面板的成像元件。上述成像元件从不同的位置获得触控面板的影像并产生出影像数据。处理电路接收并处理照相机产生的影像数据，以决定在与触碰表面相关的影像内被撷取的指标位置。然而，使用多个成像元件可能会增加制造成本与复杂度。

发明内容
因此，本发明的一目的是在于提供一种关于触碰侦测的装置。在本发明的一实施例中，触碰侦测装置包含触控面板、成像元件与处理器。前述的触控面板具有X-Y坐标轴特性。前述的成像元件连接前述触控面板，用以获得触控面板的影像，并将已获得的影像转换为信号阵列，此信号阵列是一角度的函数。前述处理器与前述成像元件进行通信，以从成像元件接收前述信号阵列，处理器并将信号阵列的一波峰信号与一预定临界值做比较，若信号阵列的波峰信号大于预定临界值，处理器获得与触控面板相关的波峰的带宽W与角度θ，用以决定位于触控面板上的指标的位置(X，Y)，前述指标的位置(X，Y)以下列形式表达X = RXcos( θ ),Y = RXsin( θ ),其中R为指标至成像元件的距离，且满足以下关系W = AXRB+C,其中A、B与C是常数。
在本发明一实施例中，更包含一光源连接于前述成像元件，以及一逆向反射镜，配置于触控面板周围的一位置，此位置是相对于该成像元件的一预先选定的安装位置，以便能够将光源的光反射回到成像元件。在本发明一实施例中，其中成像元件的校正是通过前述指标触碰触控面板的第一、第二与第三预先选定位置R1、R2与R3以分别获得第一、第二与第三影像，来建立出以下的关系W1=AXR1B+C,W2=AXR2B+c,W3=AXR,B+c,其中Wl，W2与W3分别为前述第一影像、前述第二影像与前述第三影像的带宽，其中常数A、B与C通过求解以上方程式获得。为了定义触控屏幕四个转角边缘，制造商可能需要在触控显示面板组装完成后做至少一次的转角校正。此方法类似前述提及，尽管校正位置位于四个转角。此目的是为了在一次触碰与显示器面板间做位置映射。在本发明一实施例中，其中前述成像元件安装于触控面板的预先选定的安装位置上，致使成像元件具有一围绕该触控面板的视野。在本发明一实施例中，成像元件包含照相机、电荷耦合元件与互补式金属氧化物半导体元件。在本发明另一实施例中，前述成像元件包含红外线发光二极管成像元件。上述成像元件是经设定在一预先决定的频率下取得触控面板的影像。在本发明一实施例中，前述处理器包含电脑、数字信号处理器，与微处理器。在其他方面，本发明涉及一光学侦测位于触控面板上触碰位置的方法。在本发明一实施例中，此方法包含以下的步骤(a)提供一成像元件连接触控面板；(b)获得触控面板的一影像；(c)将已获得的影像转换为信号阵列，前述信号阵列是一角度的函数；(d)将信号阵列的波峰信号与预定临界值做比较；(e)若信号阵列的波峰信号没有大于预定临界值，重复步骤(b)到(d)，否则获得与触控面板相关的波峰的带宽W与角度θ，用以决定位于触控面板上的一指标的位置(X，Y)，指标的位置(Χ，Υ)以下列形式表达X = RXcos( θ ),Y = RXsin( θ ),其中R为指标至该成像元件的距离，且满足以下关系W = AXRb+C,其中A、B与C是常数。在本发明一实施例中，其中前述获得步骤执行于一预先决定的频率下。前述方法更包含对成像元件的校正步骤以获得常数A、B与C。在本发明一实施例中，校正步骤包含(a)开始触碰于触控面板上的第一预先选定位置R1 ;(b)获得一经由指标触碰触控面板上的第一预先选定位置所得到的影像，其中已获得的前述影像会被转换为一信号阵列，此信号阵列是一角度的函数；(c)将信号阵列的一波峰信号与一预定临界值比较，(d)若信号阵列的波峰信号没有大于预定临界值，重复步骤(a)到(c)，否则获得与触控面板相关的波峰的带宽W1与角度θ工；(e)重复步骤(a)到(d)于第二与第三预先选定的位置&与R3以分别获得W2与θ 2及W3与θ 3，以及解以下方程式
W1 = AXR1^C,W2 = AXI 2B+C，以及W3 = AXR3b+C,以获得常数A、B与C。在本发明一实施例中，前述成像元件安装于触控面板的一预先选定的安装位置上，致使成像元件具有一围绕触控面板的视野，其中前述预先被选定的安装位置位于触控面板周围。在本发明一实施例中，其中前述成像元件包含照相机、电荷耦合元件与互补式金属氧化物半导体元件。在本发明另一实施例中，前述成像元件包含一红外线发光二极管成像元件。在其他方面，本发明关系到一种用以侦测在触控面板上第一指标与第二指标的触碰位置的装置，在本发明一实施例中，这装置包含至少第一与第二成像元件，安装在触控面板上，每一成像元件用以获得该触控面板的一影像，并将已获得的影像转换为一相应的信号阵列，此信号阵列为一角度的函数。在本发明一实施例中，其中第一成像元件与第二成像元件都经设定而在一预先决定的频率下取得该触控面板的影像。在本发明一实施例中，其中第一成像元件与第二成像元件的每一者的校正是通过一指标触碰该触控面板的第一、第二与第三预先选定位置1^ 与民以分别获得第一、第二与第三影像，来建立出以下的关系W1 = AjXR1b^Cj,W2 = AjXR2b^Cj,W3 = AjXR3b^Cj,其中W1, W2与W3分别为第一影像、第二影像与第三影像的带宽，其中常数A」、Bj与 Cj通过解以上方程式获得，其中j = 1表示第一成像元件，而j = 2表示第二成像元件。在本发明一实施例中，其中第一与第二成像元件分别安装于触控面板的预先选定的第一与第二安装位置上，致使第一与第二成像元件具有一围绕触控面板的部分重叠视野，其中预先选定的第一与预先选定的第二安装位置位于触控面板的周围。在本发明一实施例中，前述第一成像元件与前述第二成像元件包含照相机。在本发明另一实施例中，前述第一成像元件与前述第二成像元件包含一红外线发光二极管成像元件。本装置更包含一处理器与每一成像元件进行通信，以从每一成像元件接收相应的信号阵列，处理器并将每一信号阵列的波峰信号与预定临界值做比较，若信号阵列中的波峰信号大于预定临界值，处理器获得分别被成像元件撷取的影像所相应的信号阵列的最大带宽Wl与W2与最大带宽相应的角度9工与θ 2，用以分别决定位于触控面板上的第一与第二指标的触碰位置(Χ1，Υ1)与(Χ2，Υ2)，指标的位置(Χ1，Υ1)与(Χ2，Υ2)以下列形式表达Xl = R1Xcos(Q1),Yl = R1Xsin(Q1),Χ2 = D_[R2Xcos( θ 2)]，Υ2 = R2X sin ( θ 2),其中D是一在第一成像元件与第二成像元件间的距离，且其中Rj为一在第j指标与第j成像元件间的距离，j = 1与2，并满足下列关系式
Wj = AjXR/J+CJ,其中A」，Bj与Cj是常数。 在本发明一实施例中，其中上述处理器包含电脑。在本发明一实施例中，其中更包含第一光源与第二光源，分别连接第一成像元件与第二成像元件，与一逆向反射镜，配置于触控面板周围的一位置，此位置相对于成像元件的预先选定的第一安装位置与预先选定的第二安装位置，以便能够将第一光源与第二光源的光反射回到第一成像元件与第二成像元件。更进一步方面，本发明有关一种以光学侦测位于触控面板上一或多个触碰位置的方法。在本发明一实施例中包含以下步骤(a)提供第一成像元件与第二成像元件安装于触控面板上；(b)前述第一成像元件与前述第二成像元件分别获得该触控面板上的第一影像与第二影像；(c)将已获得的第一影像转换为第一信号阵列，此第一信号阵列为一角度的函数；(d)将第一信号阵列的波峰信号与预定临界值做比较；(e)若第一信号阵列的波峰信号大于预定临界值，分析第一信号阵列的波峰数目并获得最大带宽％与其相应角度θ j ； (f)决定位于触控面板上的第一指标的位置(Xj，Yj)，第一指标的位置(Xj，Yj)以下列形式表达Xj = Rj X cos ( θ j),Yj = RjXsin(Qj),其中Rj为第j指标至第j成像元件的距离，且满足以下关系Wj = AjXR/J+CJ,其中A^Bj与Cj为常数，其中j = 1 ；(g)报告第一指标的触碰位置；以及(h)对第二影像重复步骤(C)到(g)，其中j =2。在本发明一实施例中，其中获得影像的步骤执行于一预先决定的频率下。这方法更包含分别校正第一与第二成像元件的步骤以获得常数ApBj与Cjtl在本发明一实施例中， 校正步骤包含通过前述指标分别触碰触控面板的第一、第二与第三预先选定位置礼、R2与 R3以从第j成像元件获得第一、第二与第三影像的步骤，其中.j = 1或2 ；分别获得第一、 第二与第三影像的带宽Wp W2与W3的步骤，并满足以下方程式W1=Aj X R,Bj
W2=Aj X R,Bj
W3=A1XR.Bj解上述方程式以得到Aj、Bj与Cj的步骤。在本发明一实施例中，上述方法更包含提供第一光源与第二光源，分别连接该第一成像元件与该第二成像元件的步骤，以及提供逆向反射镜，配置于该触控面板周围的一位置的步骤，此位置相对于该成像元件的预先选定的第一安装位置与预先选定的第二安装位置，以便第一光源与第二光源分别向后发射反射光到第一成像元件与第二成像元件。在本发明一实施例中，其中前述第一与第二成像元件分别安装于触控面板的预先选定的第一与预先选定的第二安装位置上，致使第一与第二成像元件具有一围绕触控面板的部分重叠视野，前述预先选定的第一与预先选定的第二安装位置位于触控面板周围。在本发明一实施例中，第一成像元件与第二成像元件包含照相机、电荷耦合元件与互补式金
10属氧化物半导体元件。在本发明另一实施例中，前述成像元件包含一红外线发光二极管成像元件。本发明可以达成使用单一照相机即可达到侦测触控的效果以达到降低成本的目的，同时若以两个照相机来侦测触控可进一步降低鬼影以达到准确侦测触控的效果为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例， 并配合所附附图，作详细说明如下。


为让本发明的上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附附图的说明如下图1绘示依照本发明的一实施例的一种触控侦测装置；图2绘示依照本发明一实施例的一种触控侦测流程图；图3绘示依照本发明在图1的一实施例的一种触控侦测装置模拟结果图；图4绘示依照本发明在图1的一实施例的一种指标对触控侦测装置上的成像元件的校正示意图；图5绘示依照本发明在图1的一实施例的一种指标对触控侦测装置上的成像元件的校正流程图；图6绘示依照本发明的另一实施例的一种触控侦测装置；图7绘示依照本发明的又一实施例的一种触控侦测装置；图8绘示依照本发明的又一实施例的一种触控侦测流程图。其中，附图标记100 触碰侦测装置111 边113:边115:边117:边120 成像元件140 指标310、320:曲线600 触控侦测装置620 成像元件710 触控面板712 第一转角714:转角716 转角718 第二转角722 第二成像元件741 第一指标751 假性触控点
11
110 触控面板 112 转角 114 转角 116 转角 118 转角 130 逆向反射镜 210 270 步骤 510 570 步骤 610 触控面板 700 触碰侦测装置 711 边 713 边 715 边 717 边
721 第一成像元件 730 逆向反射镜 742 第二指标 752 假性触控点
810 826 步骤
具体实施例方式本发明所公开的实施例请一并参照所附的图1到图8。根据本发明的目的，本发明的一实施例关于一种触控侦测的装置与方法。图1依照本发明一实施例绘示一种触碰侦测装置100。在本实施例中，触碰侦测装置100包含一触控面板110、一成像元件120与一处理器(未绘示)。通常，触控面板110是一长方形或是正方形面板，有四边111、113、115与117以定义出四个转角112、114、116与118。触控面板110具有X-Y坐标轴特性并包含一坐标原点 (0,0)位于转角112处，其他几何形状的触控面板110也可以被用来实行在本发明上。成像元件120安装在触控面板110的一预先选定的安装位置上，致使该成像元件 120具有一环绕该触控面板110的视野。在本示范实施例中，成像元件120安装在转角112， 即触控面板110的X-Y坐标轴的原点(0，0)。成像元件120是用来在一预先决定的频率(例如60Hz)下获得触控面板的影像 (剖面视图)，并将成像元件已获得的影像转换(或映射)为一信号阵列，此信号阵列为一与触控面板110相关的角度的函数。通常角度从0度到100度，以至少大于90度为佳。成像元件120撷取二维信息，例如X是水平方向，Y是垂直方向，一旦影像被撷取，一预定的Y 位置对应的X方向阵列便被选定作为触控位置的分析。上述影像是被接收光强度的二维阵列，一水平阵列被选定在一预定的垂直位置，且影像到原始数据阵列的转变可以只被执行在选定的水平阵列，以得到较快速的响应时间。处理器与成像元件120进行通信以从成像元件120接收信号阵列，处理器并将该信号阵列的一波峰信号与一预定临界值做比较。在一实施例中，一基准线(baseline)阵列需要被应用于此过程。举例来说，当图框被视为非触碰状态时，基准线阵列是原始数据阵列的移动平均数的计算结果，而在触碰状况时，基准线则不会更新。差分阵列是通过目前原始数据与基准线相减获得。然后，差分阵列的波峰被找出并与预先定义的临界值比较。对这样的设计来说，当物体触碰到面板，成像元件120 可以看到的是在相对应的位置(或角度)的一递减信号，而差值则是被用来找到波峰。对每一角度而言，差值是通过成像元件120把基准线减去目前原始值而得，当每个角度的所有差值小于预定值时，目前原始值将被视为背景值且成为移动平均数的一更新数据，而成为基准线。上述基准线的作用是用来降低环境干扰。如果波峰信号大于预定临界值的话， 则获得波峰的带宽W与角度θ，其中波峰带宽W是半高全宽，或是最大值的Ι/e倍，以便决定触控面板110上指标140的位置(X，Y)，(X，Y)以下列形式表达X = RXcos( θ ),Y = RXsin( θ ),其中R是指标140与成像元件120之间的距离，且满足以下关系W = AXRb+C,其中A、B与C是常数。此外，以上W与R之间关系式也可以用其他形式表达，例如R = aXWb+c,其中常数a、b与c可通过校正装置获得。
成像元件120包含照相机、电荷耦合元件与互补式金属氧化物半导体元件；较佳地，成像元件可包含或为一红外线发光二极管成像元件。其他形式的成像元件120也可以用来实行本发明。另外，指标140可以是手指或任何其他具有可以隔绝、消散或吸收红外光的表面或材质的物体。在本实施例中，处理器可包含电脑或是控制器。进一步地，触碰侦测装置100可以具有一光源(未绘示)以及一逆向反射镜130， 光源连接或整合到成像元件120，逆向反射镜130配置于触控面板110周围的一位置。举例来说，成像元件120安装在与边115及边117相对的一预先选定的安装位置(即触控面板 110的转角120)。逆向反射镜130将光源的光反射回成像元件120，以便于指标触碰到触控面板110时撷取指标的影像，并且把指标的影像与基准影像做比较以找出触碰物体。所有从成像元件120发射的光都浮在触控面板110之上，对于这样的一个构造来说，当光源发出的光被指标(例如手指或其他物体)遮蔽的时候，在相对于X轴的一特定角度θ被成像元件120所接收的光会减少；此角度相对应于触控面板110上的触碰位置。因此，被撷取的影像包含触控面板110上指标140触碰位置的信息。图2为依照本发明的一实施例绘示一种由触碰侦测装置100来侦测指标的触碰位置的流程图。根据本发明，对触碰位置作计算是开始于对波峰信号与预先定义的临界值进行比较。触碰感测元件的影像在一预先定义的频率(例如60Hz)下被成像元件120转换为已获得的影像。当影像被成像元件120获得时，此影像就会被转换(或映射)为一信号阵列，且此信号阵列为角度的函数。接着，信号阵列的波峰信号会被检验，如果波峰信号大于预先定义的临界值，处理器就开始处理信号阵列，以得到信号阵列的带宽与角度，然后决定出触碰位置。具体而言，在步骤210中，触碰侦测装置100设定开始启动，接着照相机(成像元件)在步骤220撷取触控面板的影像，此已获得的影像会被转换(或映射)为一角度函数的信号阵列。上述撷取到的影像包含指标触碰位置在触控面板上的信息，例如角度θ以及成像元件120与指标触碰位置之间的距离R，其中角度θ被成像元件位置(即坐标原点(0， 0))到触碰位置的方向与X轴所定义。上述所撷取的影像可以是任何格式，例如JPG、BMP、 TIFF等等。成像元件经设定而在一频率下撷取触控面板的影像。在步骤230，处理器将信号阵列的波峰信号与一预定临界值做比较，若波峰信号并没有大于预定临界值，处理器将会处理下一影像(或信号阵列)，否则处理器处理影像以获得与该触控面板相关的该波峰的带宽W与角度θ。接着在步骤250，处理器将波峰带宽W 转换为介于成像元件与指标触碰位置之间的距离R，并以下列形式表示W = AXRb+C,其中A、B与C为常数，这些常数由如下所述的指标对成像元件的校正来决定。在步骤260中，处理器通过以下关系式将指标在触碰位置的极坐标(R，θ )转换为直角坐标(X，Y)X = RXcos( θ ),Y = RXsin( θ ),因此于步骤270把侦测到位于触控面板上的指标触碰位置(X，Y)报告或显示出来，接着触碰侦测装置准备好要在下一触碰事件发生时侦测下一位置。
图3绘示对两不同尺寸的指标作触碰位置侦测得到的W与R关系的模拟结果。曲线310、320是两条拟合(fitting)曲线，分别对应到直径Φ = Ilmm与13mm的两个指标。 一旦获得相对应指标其被撷取影像的波峰宽度W时，相对应指标到成像元件120间的距离 R也可以从相对应的拟合曲线310或320获得。图4与图5绘示图1的触碰侦测装置100中指标对成像元件120进行校正的示意图。先前公开的内容中，提到成像元件120在一预先决定的频率(例如60Hz)，将撷取自显示面板上的一影像转换为成像元件120已获得的影像，接着成像元件120已获得的影像又被转换为信号阵列，且信号阵列为与触控面板相关的角度函数。在这示范的实施例中，校正过程是经由下列步骤完成。在步骤510，指标触碰于触控面板110上第一预先选定位置R1，同时在步骤520，成像元件120撷取指标的第一影像。 在步骤530中，处理器将信号阵列的波峰信号与预定临界值做比较，若波峰信号没有大于预定临界值，使用者会被要求重新触碰面板，且处理器再以相同方式处理成像元件120已获得的影像。在步骤540中，假如波峰信号大于预定临界值的话，处理器就会分析影像以获得与该触控面板相关的波峰带宽W1与角度θ 1()接着，指标在第二预先选定位置&进行第二次触碰，且在第三预先选定位置R3进行第三次触碰，并重复上述步骤510到530，以分别得到相应的W2与θ2以及化与θ3。在步骤550中，处理器确认是否所有预先选定位置队、 R2与R3都已被测试过。如果否的话，重复步骤510到540直到所有三个预先选定的位置礼、 R2与R3都被测试过；如果是的话，则处理器于步骤560计算礼、&及R3与Wp W2及W3的关系式，其关系式表示如下W1 = AXR1^C,W2 = AXR2b+C,W3 = AXR3b+C ；经过解方程式以获得常数A、B与C之后，接着在步骤570中报告或记录校正结果。另外，可以通过指标分别触碰在触控面板的第一、第二与第三预先选定的位置札、 R2与民，获得到第一、第二与第三影像，处理每一成像元件已获得的影像以得到相应波峰带宽^与角度θ ρ其中j = 1、2与3 ；Rj与Wj满足以下方程式Wj = AXR/+C,并且解方程式(j = 1、2与3)以得到常数A、B与C等步骤，来执行校正的程序。图6绘示依照本发明的另一实施例的触控侦测装置600。在此实施例中，成像元件 620设置于触控面板610底边的中间，借着应用上述公开的演算法，触控面板610上指标的触碰位置可由成像元件620所侦测。更进一步而言，成像元件620在触控面板610底部的配置，可以增进触控面板610 的有效触碰区，因为触控面板610的底部通常保留给电子控制元件，所以成像元件620的配置不需要使用到触控面板610的额外位置。图7根据本发明又一实施例绘示一种用来在触控面板710上侦测第一与第二指标的触碰位置的触碰侦测装置700的示意图。一般而言，触控面板710是一长方形或是正方形的面板，有四个边711、713、715与717定义出四个转角712、714、716与718。触控面板 710具有X-Y坐标轴特性，并包含一坐标原点(0，0)于转角712处，其他几何形状的触控面板也可以实行在本发明上。
在本实施例中，触碰侦测装置700包含第一与第二成像元件721与722以及一处理器(未绘示)。第一成像元件721安装在第一转角712，即触控面板710的X-Y坐标轴的坐标原点(0，0)，而第二成像元件722安装在触控面板710的第二转角718，因此第一成像元件721与第二成像元件722之间相隔距离D，其中D是触控面板710的宽度。更进一步而言，触碰侦测装置700可能有一或多个光源(未绘示)连接或整合到第一成像元件721与第二成像元件722，以及一逆向反射镜730配置在触控面板710周围。 举例来说，逆向反射镜730配置在触控面板710上相对于第一成像元件721与第二成像元件722所在的第一转角712与第二转角718的边713、715与717。逆向反射镜730调整到能够分别将一或多个光源所发射的光反射回第一成像元件721与第二成像元件722，以便撷取第一与(或)第二指标触碰触控面板710时的影像。所有从一或多个光源发射的光都浮在触控面板710上。对这样的构造来说，当从光源发射的光被第一指标741与(或)第二指标742(例如手指或其他物体)遮蔽的时候，在特定角度Q1与θ 2被第一成像元件 721接收的光会减少，且在特定角度93与θ 4被第二成像元件722接收的光亦会减少。因此，被撷取的影像包含触控面板710上第一指标741与第二指标742触碰位置的信息。第一成像元件721与第二成像元件722都用来在一预先决定的频率(例如60Hz) 上撷取触控面板711的影像，并将成像元件已获得的影像转换成为本身是角度函数的相对应信号阵列，因此当第一指标741与(或)第二指标742触碰到触控面板711时，被第一成像元件721撷取的影像的其中一者包含了第一指标741与(或)第二指标742的位置信息，而被第二成像元件722撷取的影像的其中一者也包含了第一指标741与(或)第二指标742的位置信息。借着处理第一成像元件721与第二成像元件722所撷取到的影像，第一指标与第二指标的位置便可以被确定。处理器与成像元件进行通信，以接收并处理获得自触控面板711上已获得(已撷取)的影像，以便决定出第一指标741与(或)第二指标742的触碰位置。具体而言，处理器分析被第一成像元件721获得到的每一影像。若没有波峰信号大于预先定义的临界值的话，处理器便处理下一个第一成像元件721已获得的影像，否则处理器分析影像数据的波峰数目，并取得波峰宽度与《2以及相对应的角度9工与θ2。两波峰宽度wl与w2中最大的波峰宽度将会被用来决定第一成像元件721与第一指标741间的距离。例如图7中的图(a)所示，最大宽度是wl，相对应的角度是G1，接着处理器将指标触碰位置的极坐标 (rl，θ J转换为直角坐标(X，Y)，并报告出第一指标741的触碰位置R1 = H15此外，对被第二成像元件722撷取到的影像重复以上步骤，可借此决定第二指标742的触碰位置&。举例而言，如图7中的图(a)所示，被第一成像元件721撷取到的影像有两个具wl 宽度与《2宽度的波峰，其分别相对应第一指标741与第二指标742，其中较大的宽度Wl = Max{wl, w2} = wl是用来获得第一指标741的触碰位置。如图7中的图(b)所示，被第二成像元件722撷取到的影像有两个具w3宽度与w4宽度的波峰，其分别相对应第一指标741 与第二指标742，其中较大的宽度wl (大于W)是用来获得第一指标741的触碰位置，较大的宽度w4(大于旧)是用来获得第二指标742的触碰位置。以图7中两成像元件721与722这样的排列方式而言，关于现有技术中存在假性触控点751与752的问题便可以获得解决。图8为依照本发明的一实施例绘示一种由图7的触碰侦测装置来侦测指标的触碰位置的流程图。在步骤810，触碰侦测装置设定开始启动以侦测触控面板上的第一指标与(或)第二指标的触碰位置。举例而言，在步骤811中，第一与第二成像元件撷取触控面板的影像， 接着将已获得的影像转换为映射在触控面板上的相对应信号阵列。当第一指标与(或)第二指标触碰触控面板时，由第一成像元件所获得的至少一影像与由第二成像元件所获得的至少一影像包含了触控面板上第一指标与(或)第二指标的触碰位置的信息。在步骤812中，处理器将由第一成像元件获得的影像所转换而成的信号阵列的波峰信号与一预先定义临界值做比较，若波峰信号没有大于预先定义的临界值，处理器将会处理自下一影像转换而得的信号阵列。否则在步骤813中处理器将分析影像数据的波峰数，并且在步骤814获得波峰宽度wl与w2以及相对应的角度91与θ2。在步骤815中，两波峰宽度wl与w2中最大波峰宽度W用来决定第一成像元件与第一指标间的距离R = rl， 并以下列形式表示W = AXRb+C,其中1 = ]\&^{ 1，《2}，而八、8与(是常数。在步骤816中，处理器通过以下关系式将指标在触碰位置的极坐标(R，θ )转换为直角坐标(X，Y)X = RXcos( θ ),Y = RXsin( θ ),其中θ具有最大带宽W的波峰信号对应的角度。举例而言，对于图7中的图(a) 的带宽，W = wl、e = O1，且R = rl。因此在步骤817中把侦测到位于触控面板上一指标触碰位置(X，Y)报告或显示出来，若最大波峰宽度W = wl，则距离R相当于第一成像元件与第一指标之间的距离rl，且经报告的第一触碰位置相当于第一指标的触碰位置。另外，当W = w2，距离R相当于第一成像元件与第二指标之间的距离r2，且经报告的第一触碰位置相当于第二指标的触碰位置。在步骤821中，对被第二成像元件撷取的影像重复上述步骤812到816，以获得第一与第二指标其中另一者的触碰位置。举例而言，处理器首先分析第二成像元件已获得的影像以得到波峰宽度w3、w4与相对应的角度θ 3、θ 4;接着处理器将第二影像的最大宽度W =max{w3,w4}转换成为第二成像元件与第一指标和第二指标其中一者之间的距离R，上述过程可以用以下形式表达W = AXRb+C;假如最大波峰宽度W = w3，则距离R相当于第二成像元件与第一指标之间的距离r3，且报告的第二触碰位置符合第一指标的触碰位置；另外，当W = w4,则距离R相当于第二成像元件与第二指标之间的距离r4，且报告的第二触碰位置相当于第二指标的触碰位置。处理器通过以下关系式将指标触碰位置的极坐标(R，θ )转换为直角坐标(Χ，Υ)X = D-[RXcos( θ )]，Y = RXsin( θ ),其中θ相当于具有最大带宽W的波峰信号的角度。举例而言，对于第7图中的图 (b)所示的带宽，W = w4、θ = θ 4，且R = r4，因此在步骤822中把得到的触碰位置报告出
16来，接着在步骤823处理器比较这些结果。如果第一次报告的位置与第二次报告的位置是同一个，或是两者差异小于一预先定义的距离(例如小于Imm)，则在步骤824中只有一个位置被报告出来，否则在步骤825中第一位置与第二位置都会被报告出来，前者相当于单一触碰，后者相当于双重触碰，在步骤826中此触碰侦测装置将会执行相应的动作。第一与第二指标对第一与第二成像元件的校正过程如同先前所揭露。当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
权利要求
1.一种触碰侦测装置，其特征在于，包含 一触控面板，具有X-Y坐标；一成像元件，连接该触控面板，用以获得该触控面板的一影像，并将影像转换为一信号阵列，该信号阵列为一角度的函数；以及一处理器，与该成像元件进行通信，以从该成像元件接收该信号阵列，该处理器并将该信号阵列的一波峰信号与一预定临界值做比较，若该信号阵列的该波峰信号大于该预定临界值，该处理器获得与该触控面板相关的该波峰的带宽W与角度θ，用以决定位于该触控面板上的一指标的位置(X，Y)，该指标的位置(x，Y)以下列形式表达X = RXcos( θ )， Y = RXsin( θ )，其中R为该指标至该成像元件的距离，且满足以下关系 W = AXRB+C，其中A、B与C为常数。
2.根据权利要求1所述的触碰侦测装置，其特征在于，该指标对该成像元件的校正通过该指标分别触碰该触控面板的第一、第二与第三预先选定位置R1A2与民以获得第一、第二与第三影像，来建立出以下的关系W1 = AXR/+C， W2 = AXR2b+C, W3 = AXR3b+C,其中W1, W2与化分别为该第一影像、该第二影像与该第三影像的带宽，其中这些常数A、 B与C由解以上方程式获得。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，该成像元件安装于该触控面板的一预先选定的安装位置上，致使该成像元件具有一围绕该触控面板的视野。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，更包含 一光源，连接该成像元件。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，更包含一逆向反射镜，配置于该触控面板周围的一位置，该位置相对于该成像元件的该预先选定的安装位置，以便能够将该光源的光反射回到该成像元件。
6.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，该成像元件包含照相机、电荷耦合元件与互补式金属氧化物半导体元件。
7.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，该成像元件包含一红外线发光二极管成像元件。
8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，该成像元件经设定而在一预先决定的频率下获得该触控面板的影像。
9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，该处理器包含电脑。
10.一种以光学侦测位于触控面板上触碰位置的方法，其特征在于，包含以下步骤(a)提供一成像元件连接该触控面板；(b)获得该触控面板的一影像；(c)将已获得的该影像转换为一信号阵列，该信号阵列为一角度的函数；(d)将该信号阵列的一波峰信号与一预定临界值做比较；(e)若该信号阵列的该波峰信号没有大于该预定临界值，重复步骤(b)到(d)，否则获得与该触控面板相关的该波峰的带宽W与角度θ，用以决定位于该触控面板上的一指标的位置(X，Y)，该指标的位置(X，Y)以下列形式表达X = RXcos( θ )， Y = RXsin( θ )，其中R为该指标至该成像元件的距离，且满足以下关系 W = AXRB+C，其中A、B与C为常数。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，更包含该指标对该成像元件的校正步骤以获得这些常数A、B与C。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，该校正步骤包含(a)开始触碰于该触控面板上一第一预先选定位置Rl；(b)获得经由该指标触碰该触控面板上的该第一预先选定位置所得到的一影像，其中已获得的该影像会被转换为一信号阵列，该信号阵列为一角度的函数；(c)将该信号阵列的一波峰信号与一预定临界值比较；(d)若该信号阵列的该波峰信号没有大于该预定临界值，重复步骤(a)到(c)，否则获得与该触控面板相关的该波峰的带宽W1与角度Q1 ;(e)于第二与第三预先选定的位置民与R3重复步骤(a)到(d)以分别获得W2与θ2 及化与θ3，以及(f)解以下方程式 W1 = AXR/+C，W2 = AXR/+C,以及 W3 = AXR3b+C, 以获得这些常数A、B与C。
13.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，该成像元件安装于该触控面板的一预先选定的安装位置上，致使该成像元件具有一围绕该触控面板的视野。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，该预先被选定的安装位置位于该触控面板周围。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，更包含 提供一光源连接该成像元件的步骤。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，更包含提供一逆向反射镜，配置于该触控面板周围的一位置，该位置相对于该成像元件的该预先选定的安装位置，以便能够将该光源的光反射回到该成像元件的步骤。
17.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，该成像元件包含照相机、电荷耦合元件与互补式金属氧化物半导体元件。
18.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，该成像元件包含一红外线发光二极管成像元件。
19.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，该获得步骤执行于一预先决定的频率下。
20.一种用以侦测于触控面板上第一指标与第二指标的触碰位置的装置，其特征在于， 包含至少一第一与一第二成像元件，安装在该触控面板上，每一这些成像元件用以获得该触控面板的一影像，并将已获得的该影像转换为一相应的信号阵列，该信号阵列为一角度的函数；以及一处理器，与每一这些成像元件进行通信，以从每一这些成像元件接收相应的这些信号阵列，该处理器并将每一这些信号阵列的一波峰信号与一预定临界值做比较，若这些信号阵列中的这些波峰信号大于该预定临界值，该处理器获得分别被这些成像元件撷取的这些影像所相应的信号阵列的最大带宽Wl与W2与相应的角度9工与θ2，用以分别决定位于该触控面板上的该第一与该第二指标的触碰位置(XI，Yl)与(Χ2，Υ2)，这些指标的位置 (XI，Yl)与(Χ2，Υ2)以下列形式表达 Xl = RlXcos( θ J， Yl = RlXsin( θ J， Χ2 = D-[R2Xcos( θ 2)]， Y2 = R2Xsin( θ 2)，其中D在该第一成像元件与该第二成像元件间的一距离，且其中Rj为一在第j指标与第j成像元件间的距离，j = 1与2，并满足下列关系式 Wj = AjXRjbjKj, 其中Aj，Bj与Cj为常数。
21.根据权利要求20所述的装置，其特征在于，该第一指标与该第二指标对相对应的该第一成像元件与该第二成像元件的校正通过一指标分别触碰该触控面板的第一、第二与第三预先选定位置礼、&与民以获得第一、第二与第三影像，来建立出以下的关系W1=AjXR]BJ+Cj，W2=AjXRi ，W3=A1XR.^+C1.,其中W1, W2与W3分别为该第一影像、该第二影像与该第三影像的带宽，其中这些常数 Aj, Bj与Cj由解以上方程式获得，其中j = 1表第一成像元件，而j = 2表第二成像元件。
22.根据权利要求21所述的装置，其特征在于，该第一与该第二成像元件分别安装于该触控面板的预先选定的第一与第二安装位置上，致使该第一与该第二成像元件具有一围绕该触控面板的部分重叠视野。
23.根据权利要求22所述的装置，其特征在于，该预先选定的第一安装位置与该预先选定的第二安装位置位于该触控面板的周围。
24.根据权利要求23所述的装置，其特征在于，更包含一第一光源与一第二光源，分别连接该第一成像元件与该第二成像元件。
25.根据权利要求M所述的装置，其特征在于，更包含一逆向反射镜，配置于该触控面板周围的一位置，该位置相对于该成像元件的该预先选定的第一安装位置与该预先选定的第二安装位置，以便能够将该第一光源与该第二光源的光分别反射回到该第一成像元件与该第二成像元件。
26.根据权利要求20所述的装置，其特征在于，该第一成像元件与该第二成像元件各包含照相机、电荷耦合元件与互补式金属氧化物半导体元件。
27.根据权利要求20所述的装置，其特征在于，该第一成像元件与该第二成像元件各包含一红外线发光二极管成像元件。
28.根据权利要求20所述的装置，其特征在于，该第一成像元件与该第二成像元件经设定而在一预先决定的频率下取得该触控面板的影像。
29.根据权利要求20所述的装置，其特征在于，该处理器包含电脑。
30.一种以光学侦测位于触控面板上一或多个触碰位置的方法，其特征在于，包含以下步骤(a)提供一第一成像元件与一第二成像元件安装于该触控面板上；(b)该第一成像元件与该第二成像元件分别获得该触控面板上的一第一影像与一第二影像；(c)将已获得的该第一影像转换为一第一信号阵列，该第一信号阵列为一角度的函数；(d)将该第一信号阵列的波峰信号与一预定临界值做比较；(e)若该第一信号阵列的波峰信号大于该预定临界值，分析该第一信号阵列的波峰数目并获得最大带宽Wj与其相应角度θ j ；(f)决定位于该触控面板上的第一指标的位置(Xj，Yj)，该指标的位置(Xj，Yj)以下列形式表达Xj = Rj X cos ( θ ρ,Yj = Rj X sin ( θ ρ,其中Rj为第j指标至第j成像元件的距离，且满足以下关系Wj = AjXRjbjKj,其中Α」、Β」％ _为常数，其中j = l;(g)报告该第一指标的触碰位置；以及(h)对第二影像重复步骤(c)到(g)，其中j= 2。
31.根据权利要求30所述的方法，其特征在于，更包含该第一指标与该第二指标分别对该第一成像元件与该第二成像元件校正的步骤以获得这些常数ApBj与 _。
32.根据权利要求30所述的方法，其特征在于，该第一成像元件与该第二成像元件分别安装于该触控面板的预先选定的第一安装位置与预先选定的第二安装位置上，致使该第一成像元件与该第二成像元件具有一围绕该触控面板的部分重叠视野。
33.根据权利要求32所述的方法，其特征在于，该预先选定的第一安装位置与该预先选定的第二安装位置位于该触控面板周围。
34.根据权利要求32所述的方法，其特征在于，更包含提供一第一光源与一第二光源，分别连接该第一成像元件与该第二成像元件之步骤。
35.根据权利要求34所述的方法，其特征在于，更包含提供将逆向反射镜，配置于该触控面板周围的一位置，该位置位于该成像元件的该预先选定的第一与该预先选定的第二安装位置的对面，以便能够将该第一光源与该第二光源的光分别反射回到该第一成像元件与该第二成像元件的步骤。
36.根据权利要求35所述的方法，其特征在于，该第一成像元件与该第二成像元件各包含照相机、电荷耦合元件与互补式金属氧化物半导体元件。
37.根据权利要求35所述的方法，其特征在于，该第一成像元件与该第二成像元件各包含一红外线发光二极管成像元件。
38.根据权利要求30所述的方法，其特征在于，该获得步骤执行于一预先决定的频率下。
全文摘要
本发明公开一种触碰侦测装置及侦测触碰位置的方法。在一实施例中，触碰侦测装置包含触控面板、安装于触控面板的成像元件以及处理器；其中成像元件用以在指标触碰触控面板时获得经由指标触碰触控面板所产生的影像；而处理器用以与成像元件进行通信以接收并处理上述获得到的影像，以得到与触控面板相关的带宽与相应的角度，并以这带宽与角度来决定指标在触控面板上的位置。
文档编号G06F3/042GK102184057SQ201110125590
公开日2011年9月14日 申请日期2011年4月29日 优先权日2010年4月29日
发明者范富诚, 陈志彦 申请人:友达光电股份有限公司