专利名称：测定物体位置的装置及方法
技术领域：
本发明是有关测定物体位置的装置及方法，尤其是有关提供触控装置使用测定触控位置的装置及方法。
背景技术：
有一些触控装置通过侦测一物体的坐标，作为对应的文字、图案、符号的输入信息，或作为交互式电子游戏机的输入信息。美国专利US 4，762，990，揭示一种测定物体位置的数据处理输入接口(Dataprocessing input interface determining position of object)包括:一物体位于一被反射单元围绕于边界周围的工作区；一扫描光线的光源，使扫描光线从起始扫描的位置扫描操工作区；一测定物体在工作区的位置的工具，测量扫描光线经由围绕于周围的反射单元照射到物体及扫描光线直接照射到物体时，扫描光线从起始位置算起的旋转角度，以测定物体在工作区的位置。中国台湾公开专利第201104533号，揭示一种具备多点触控功能的触控输入装置，提供一触控面板以供输入至少一触控点，至少一光源环绕触控面板以提供侦测光束，多个成像系统配置于触控面板的两相邻顶点以侦测触控点的遮蔽光束角度，并且这些多个成像系统具备一第一空间视角及一第二空间视角，并根据不同空间视角所侦测到的触控点的遮蔽光束角度进行计算判断这些遮蔽光束角度相对应的触控点，最后利用简单的三角函数即可计算获得触控点的触控坐标值。当两物体与扫描光线在同一直在线，一物体阻挡另一物体时，上述台湾专利及美国专利揭示的技术将无法侦测到被阻挡的另一物体的坐标。
发明内容
为了进一步改良现有测定物体位置的的技术，本发明的目的是提出一种测定物体位置的装置及方法。本发明的主要目的，在提供一种测定物体位置的装置及方法，用于侦测物体在一工作区的坐标；该工作区被一长条状呈“L”型的混合式反射单元及长条型的第一反射单元及第二反射单元围绕；混合式反射单元包括反射镜及回射器所组成；利用光侦测单元分别侦测发光模块由基准点的位置发出的光线分别被反射镜反射及被回射器回射而得到的第一信号及第二信号，第一信号包含多个对应于物体的第一弱信号，第二信号包含至少一个对应于该物体的第二弱信号；利用信号处理单元处理该第一信号及该第二信号，得到被物体阻挡直接或间接阻挡由基准点发出的光线分别与第一反射单元及第二反射单元之间的对应于第一弱信号的多个角度Al及对应于第二弱信号的多个角度A2 ;利用微处理器依据多个角度Al分别与每一个角度A2的组合分别转换得到多个坐标；然后比对该多个坐标，由该多个坐标中选出至少有两个坐标值相同的坐标，以确认物体在工作区的相对坐标，即使离基准点较远的物体被离基准点较近的物体阻挡时，也能测定离基准点较远的物体的坐标。本发明的另一目的，在提供一种测定物体位置的装置及方法，可以同时测定多个物体的位置，方便进行多点触控。
图1为本发明测定物体位置的装置第一实施例的示意图。图2为本发明第一信号及第二信号的示意图。图3为本发明测定物体位置的装置第二实施例的示意图。图4为本发明测定物体位置的方法的流程图。主要元件符号说明1、2测定物体位置的装置，11、51发光模块，12光侦测单兀，13混合式反射单元，131反射镜，132回射器，14 第一反射单元，15第二反射单元，16信号处理单元，17微处理器，20工作区，30 第一信号，31、311、312、313、321、322、323、33 第一弱信号，40第二信号，41、42第二弱信号，Lll、L12、L13、L14、L21、L22、L23、L31、L32、L33、L34 光线，穿透孔510，511扫描机构，512扫描镜，513具有穿透孔的反射镜或半反射镜，514 光源，P1、P2、P3 物体， O 基准点，(I)、⑵、(3)、(4)分别为本发明流程的步骤编号。
具体实施例方式本发明的其它目的、功效，请参阅图式及实施例，详细说明如下。如图1所示，本发明第一实施例的测定物体位置的装置1，包括一发光模块11、一光侦测单元12、一混合式反射单元13、第一反射单元14、第二反射单元15、信号处理单元16及微处理器17所组成。本实施例的发光模块11包括LED光源或激光光源。光侦测单兀12为一摄影机。混合式反射单元13包括分别为长条状呈“L”型的反射镜131及回射器(RetiOreflector) 132所组成，回射器132置于反射镜131的上方，如图2所示，回反射器132可将光线以接近入射方向反射回去。第一反射单元14、第二反射单元15分别为长条状的回射器；信号处理单元16具有影像处理功能，分别电气连接光侦测单元12及微处理器17。光侦测单元12位于发光模块11的上方或下方。混合式反射单元13、第一反射单元14及第二反射单元15围成一个接近矩形的工作区20 ;第一反射单元14及第二反射单元15分别位于混合式反射单元13的两侧端。第一反射单元14及第二反射单元15的接触点为工作区20 —角被设为基准点O。工作区20可以是一触控装置的触控区。发光模块11位于基准点O正下方或正下方接近基准点的位置；混合式反射单元13位于发光模块11的相对方；第一反射单兀14及第二反射单兀15分别位于发光模块11的两侧方。从基准点O分别到混合式反射单元13的两侧端的长度的两倍分别被设为长度Dl及长度D2 ;也就是长度Dl是第一反射单元14的长度的两倍；长度D2是第二反射单元15的长度的两倍。发光模块11照射于工作区20的光线，可被混合式反射单元13反射至光侦测单元
12。由于混合式反射单元13呈长条状，且具有上、下配置的反射镜131及回射器132，因此光侦测单元12将会侦测到分别对应于反射镜131及回射器132呈长条状的第一信号(影像)30及第二信号(影像)40。当工作区20没有物体阻挡射到工作区20的光线时，第一信号30及第二信号40全部呈较强(较亮)的状态。如图1、图2所示，若工作区20上同时有物体P1、P2及P3时，且物体P1、物体P2与发光模块11在同一直在线时，物体Pi阻挡发光模块11发光模块11射到物体Pi的光线Lll直接再射到物体P2。发光模块11射到工作区20的光线L11、L31将被物体Pl及物体P3直接阻挡无法射到反射镜131及回射器132，而在第一信号30上形成分别对应于物体Pl及物体P3的第一弱信号(暗点)31、33,在第二信号40上形成分别对应于物体Pl及物体P3的第二弱信号(暗点)41、42。物体Pl也会间接阻挡由发光模块11射到工作区20而被反射镜131反射的光线L12、L13及L14，而在第一信号30上形成对应于物体Pl的第一弱信号311、312及313。由于反射镜131呈“L”型，所以对于每一个间接阻挡光线的物体会得到对应于被反射镜131一次反射的弱信号，例如第一弱信号311、312及被反射镜131 二次反射的弱信号，例如第一弱信号313。同样的物体P2也会间接阻挡由发光模块11射到工作区20而被反射镜131反射的光线L21、L22及L23，而在第一信号30上形成对应于物体P2的第一弱信号321、322及323 ;物体P3也会间接阻挡由发光模块11射到工作区20而被反射镜131反射的光线L32、L33及L34，而在第一信号30上形成对应于物体P3的第一弱信号331、332及333。如图1、图2所示，第一信号30及第二信号40的范围分别为对应于角度90度的范围，或第一信号30及第二信号40出现的时间间隔对应于角度90度的范围；因此通过信号处理单元16分析处理第一弱信号及第二弱信号分别在第一信号30及第二信号40的位置或出现的时间，可以得到被物体P1、P2及P3直接或间接阻挡发光模块11由基准点O发出的光线分别与第一反射单元14及第二反射单元15之间的角度。因此由第一信号30可以得到被物体P1、P2及P3直接阻挡发光模块11由基准点O发出的光线分别与第一反射单元14及第二反射单元15之间的角度Al I及A12 ;由第二信号40可以得到被物体P1、P2及P3直接阻挡发光模块11由基准点O发出的光线分别与第一反射单元14及第二反射单元15之间的角度A21及A22 ;由第一信号30可以得到被物体P1、P2及P3间接阻挡发光模块11由基准点O发出的光线分别与第一反射单元14及第二反射单元15之间的角度A13及A14。角度All及A12分别等于角度A21及A22。如图1所示，由光线Lll与第一反射单元14之间的角度A21、光线L12、L14与第一反射单元14之间的角度A13及第一反射单元14长度的两倍长度D1，利用如上述美国专利揭示的三角方程式即可算出物体Pl在工作区20的相对坐标；并且由光线Lll与第二反射单元15之间的角度A22、光线L13与第二反射单元15之间的角度A14及第二反射单元15长度的两倍长度D2，利用如上述美国专利揭示的三角方程式也可算出物体Pl在工作区20的相对坐标。利用上述相同的计算也可得到物体P2、P3在工作区20的相对坐标，且每一个物体PU P2、P3可得到相同对应的三个相对坐标。因此可利用微处理器17由第二信号40得到被物体直接阻挡发光模块11由基准点O发出的光线分别与第一反射单元14及第二反射单元15之间的每一角度A21及A22，分别组合相对应的长度Dl及D2及组合由第一信号30得到被物体直接及间接阻挡发光模块11由基准点O发出的光线分别与第一反射单元14及第二反射单元15之间的每一角度A11、A12、A13及A14，利用如上述美国专利揭示的三角方程式转换得到多个坐标，然后比对该多个坐标，由该多个坐标中选出至少有两个坐标值相同的坐标，以确认物体在工作区20的相对坐标。虽然物体P1、物体P2与发光模块11在同一直在线时，物体Pl阻挡发光模块11发光模块11射到物体Pl的光线Lll直接再射到物体P2，而不能得到被物体P2直接阻挡由发光模块11发出的光线分别与第一反射单元14及第二反射单元15之间的角度。但本发明利用仍可侦测得P2的坐标，此为上述中国台湾专利及美国专利所无法侦测到。如图3所示，本发明第二实施例的测定物体位置的装置2，包括一发光模块51、一光侦测单元12、一混合式反射单元13、第一反射单元14、第二反射单元15、信号处理单元16及微处理器17所组成；除了发光模块的结构及光侦测单元的位置与上述第一实施例揭示的不同之外，其余的结构及坐标计算方法大致与上述第一实施例揭示的大致相同，相同的部分不再重复说明。本实施例的发光模块51包括一扫描机构511、扫描镜512、一具有穿透孔510的反射镜或半反射镜513及一光源514所组成。光源514发出的光源穿过反射镜的穿透孔510或半反射镜513至扫描镜512，在基准点O的位置被扫描镜512反射至工作区20 ;扫描机构511带动扫描镜512快速扫描整个工作区20，有如第一实施例中以LED光或激光光照射整个工作区一般；并将混合式反射单元13、第一反射单元14及第二反射单元15所反射的光线反射至半反射镜513，被反射镜或半反射镜513反射至光侦测单元12。光源514为LED光源或激光光源。如上述第一实施例中所揭示的，本实施例也可利用微处理器转换由第二信号得到被物体直接阻挡由发光模块发出的光线分别与第一反射单元及第二反射单元之间的每一角度，分别组合相对应的长度Dl及D2，及组合由第一信号得到被物体直接及间接阻挡由发光模块发出的光线分别与第一反射单元及第二反射单元之间的每一角度，得到多个坐标，然后比对该多个坐标，由该多个坐标中选出至少有两个坐标值相同的坐标，以确认物体在工作区的相对坐标。如图4所示，本发明测定物体位置的方法，是侦测物体在一工作区的坐标；该工作区被一长条状呈“L”型的混合式反射单元及长条型的第一反射单元及第二反射单元围绕；第一反射单元及第二反射单元分别位于混合式反射单元的两侧端；第一反射单元及第二反射单元的接触点为工作区的一角被设为基准点；混合式反射单元包括反射镜及回射器所组成，回射器置于反射镜的上方或下方其中之一；测定物体位置的方法，包括如下步骤:(I)使发光模块由基准点的位置发出光线照射整个工作区或扫描整个工作区其中之一;(2)使光侦测单元分别侦测发光模块由基准点的位置发出的光线被反射镜反射至光侦测单元的光线，及被物体直接阻挡及通过反射镜反射被物体间接阻挡而无法被反射镜反射至光侦测单元的光线而得到的第一信号，及被回射器回射至光侦测单元的光线及被物体直接阻挡而无法被回射器回射至光侦测单元的光线而得到的第二信号；其中该第一信号包含对应于该物体的多个第一弱信号；该第二信号包含对应于该物体的至少一个第二弱信号;(3)使信号处理单元处理该第一信号及该第二信号，依据第一弱信号及第二弱信号分别出现在第一信号中及第二信号中的位置或时间其中之一，得到被物体直接及间接阻挡由基准点发出的光线分别与第一反射单元及第二反射单元之间对应于第一弱信号的多个角度Al及对应于第二弱信号的多个角度A2 ；(4)使微处理器依据多个角度Al分别与每一个角度A2的组合分别转换得到多个坐标；然后比对该多个坐标，由该多个坐标中选出至少有两个坐标值相同的坐标，以确认物体在工作区的相对坐标。本发明测定物体位置的方法，包括上述本发明测定物体位置的装置所揭示的技术内容，不再重复说明。本发明测定物体位置的装置及方法，使工作区被一长条状呈“L”型的混合式反射单元及长条型的第一反射单元及第二反射单元围绕，混合式反射单元包括反射镜及回射器所组成；通过反射镜可侦测被物体直接及间接阻挡的光线与第一反射单元及第二反射单元之间的多个角度Al，通过回射器可侦测被物体直接阻挡的光线与第一反射单元及第二反射单元之间的角度A2，依据多个角度Al分别与每一个角度A2的组合分别转换得到多个坐标；然后比对该多个坐标，由该多个坐标中选出至少有两个坐标值相同的坐标，以确认物体在工作区的相对坐标，可以同时测定多个物体的位置，方便进行多点触控，并且可以测定被阻挡的物体的坐标。以上所记载的，仅为利用本发明技术内容的实施例，任何熟悉本项技艺者运用本发明所为的修饰、变化，皆属本创作所主张的专利范围。
权利要求
1.一种测定物体位置的装置，其特征在于包括: 一发光模块; 一第一反射单元，为长条状； 一第二反射单元，为长条状； 一混合式反射单元，包括分别为长条状呈“L”型的反射镜及回射器所组成，该回射器置于该反射镜的上方或下方其中之一；该混合式反射单元、该第一反射单元及第二反射单元围成一个接近矩形的工作区；该第一反射单元及该第二反射单元分别位于该混合式反射单元的两侧端；该第一反射单元及该第二反射单元的接触点为该工作区一角被设为基准点；该发光模块由该基准点的位置发出光线照射整个该工作区或扫描整个该工作区其中之 一光侦测单元，通过该反射镜侦测被至少一物体直接及间接阻挡的光线而得到的第一信号；并通过该回射器侦测被物体直接阻挡的光线而得到的第二信号；其中该第一信号包含对应于该物体的多个第一弱信号；该第二信号包含对应于该物体的至少一个第二弱信号; 一信号处理单元，电气连接该光侦测单元；该信号处理单元处理该第一信号及该第二信号，得到被该物体直接及间接 阻挡由基准点发出的光线分别与第一反射单元及第二反射单元之间对应于该第一弱信号的多个角度Al及对应于该第二弱信号的多个角度A2 ； 一微处理器，电气连接该信号处理单元；该微处理器依据该多个角度Al分别与每一个该角度A2的组合分别转换得到多个坐标；然后比对该多个坐标，由该多个坐标中选出至少有两个坐标值相同的坐标，以确认物体在工作区的相对坐标。
2.按权利要求1所述的测定物体位置的装置，其特征在于，该发光模块位于该基准点的正下方或正下方其中之一接近该基准点的位置；该发光模块包括LED光源或激光光源其中之一；该光侦测单位于该发光模块的上方或下方其中之一。
3.按权利要求4所述的测定物体位置的装置，其特征在于，该光侦测单位是一摄影机。
4.按权利要求3所述的测定物体位置的装置，其特征在于，该发光模块包括一扫描机构、一扫描镜、一具有穿透孔的反射镜或半反射镜其中之一及一 LED光源或激光光源其中之一的光源；该光源发出的光源穿过该反射镜的穿透孔或半反射镜其中之一至该扫描镜，在该基准点的位置被该镜反射至该工作区；该扫描机构带动该扫描镜快速扫描整个该工作区；该混合式反射单元反射的光线射至该反射镜或半反射镜其中之一，被该反射镜或半反射镜其中之一反射至该光侦测单元。
5.按权利要求1至4中任一项所述的测定物体位置的装置，其特征在于，该第一反射单元及该第二反射单元分别为长条状的回射器；该工作区是一触控区。
6.一种测定物体位置的方法，是侦测至少一物体在一工作区的坐标；该工作区被一长条状呈“L”型的混合式反射单元及长条型的第一反射单元及第二反射单元围绕；该第一反射单元及该第二反射单元分别位于该混合式反射单元的两侧端；该第一反射单元及该第二反射单元的接触点为该工作区的一角被设为一基准点；该混合式反射单元包括一反射镜及一回射器；该回射器置于该反射镜的上方或下方其中之一，包括如下步骤: (I)使一发光模块由该基准点的位置发出光线照射整个该工作区或扫描整个该工作区其中之一；(2)使一光侦测单元分别侦测该发光模块由该基准点的位置发出的光线被该反射镜反射至该光侦测单元的光线，及被该物体直接阻挡及通过该反射镜反射被该物体间接阻挡而无法被该反射镜反射至该光侦测单元的光线而得到的第一信号，及被该回射器回射至该光侦测单元的光线及被该物体直接阻挡而无法被该回射器回射至该光侦测单元的光线而得到的第二信号；其中该第一信号包含对应于该物体的多个第一弱信号；该第二信号包含对应于该物体的至少一个第二弱信号； (3)使一信号处理单元处理该第一信号及该第二信号，依据该第一弱信号及该第二弱信号分别出现在第一信号中及第二信号中的位置或时间其中之一，得到被该物体直接及间接阻挡由该基准点发出的光线分别与该第一反射单元及该第二反射单元之间对应于该第一弱信号的多个角度Al及对应于该第二弱信号的多个角度A2 ； (4)使一微处理器依据该多个角度Al分别与每一个角度A2的组合分别转换得到多个坐标；然后比对该多个坐标，由该多个坐标中选出至少有两个坐标值相同的坐标，以确认物体在工作区的相对坐标。
7.按权利要求6所述的测定物体位置的方法，其特征在于，该发光模块位于该基准点的正下方或正下方其中之一接近该基准点的位置；该发光模块包括LED光源或激光光源其中之一；该光侦测单位于该发光模块的上方或下方其中之一。
8.按权利要求7所述的测定物体位置的方法，其特征在于，该光侦测单位是一摄影机。
9.按权利要求8所述的测定物体位置的方法,其特征在于,该发光模块包括一扫描机构、一扫描镜、一具有穿透孔的反射镜或半反射镜其中之一及一 LED光源或激光光源其中之一的光源；该光源发出的光源穿过该反射镜的穿透孔或半反射镜其中之一至该扫描镜，在该基准点的位置被 该镜反射至该工作区；该扫描机构带动该扫描镜快速扫描整个该工作区；该混合式反射单元反射的光线射至该反射镜或半反射镜其中之一，被该反射镜或半反射镜其中之一反射至该光侦测单元。
10.按权利要求6至9中任一项所述的测定物体位置的方法，其特征在于，该第一反射单元及该第二反射单元分别为长条状的回射器；该工作区是一触控区。
全文摘要
本发明是一种测定物体位置的方法，包括分别侦测发光模块由基准点发出的光线分别被长条状呈“L”型的反射镜及回射器反射及回射而得到的第一信号及第二信号；处理该第一信号及该第二信号，得到被物体直接阻挡或间接阻挡由基准点发出的光线分别与第一反射单元及第二反射单元之间的多个角度A1及多个角度A2；依据多个角度A1分别与每一个角度A2的组合分别转换得到多个坐标；然后比对该多个坐标，由该多个坐标中选出至少有两个坐标值相同的坐标，以确认物体在工作区的相对坐标，可以同时测定多个物体的位置，方便进行多点触控，并且可以测定被阻挡的物体的坐标。
文档编号G06F3/042GK103092429SQ20111034178
公开日2013年5月8日 申请日期2011年11月2日 优先权日2011年11月2日
发明者林志雄 申请人:时代光电科技股份有限公司