[發明專利]光學觸控系統及光學觸控位置檢測方法

有效

• 申請號: 201210103737.7
• 申請日: 2012-04-10
• 公開（公告）號: CN103324356A
• 公開（公告）日: 2013-09-25
• 發明（設計）人: 梁次震;柳昀呈;林建宏
• 申請（專利權）人: 廣達電腦股份有限公司
• 主分類號: G06F3/042
• 分類號: G06F3/042
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 史新宏

技術領域

本發明涉及一種光學觸控系統及光學觸控位置檢測方法，特別是涉及一種使用單一鏡頭檢測觸控物距離及方向的光學觸控系統及光學觸控位置檢測方法。

背景技術

使用于顯示器的觸控技術除了將屏幕內建電容式或電感式觸控面板外，還包括外加具有影像感測器的鏡頭模塊于顯示器周邊，用以檢測觸控位置的光學觸控技術。

現有的光學觸控技術使用兩個鏡頭模塊，并配置于觸控平面的不同角落，使兩者的視野同時涵蓋整個觸控平面。而觸控平面上的觸控點位置則是藉由觸控物與兩個鏡頭的連線后的交點來決定。

如圖1所示，鏡頭模塊101、102配置于觸控區域103的兩個角落，使鏡頭模塊101與102的視野都能涵蓋整個觸控區域103。而觸控區域103的邊緣還配置了線性光源104及反向反射鏡(Retro-reflector)105，其中反向反射鏡105包圍觸控區域103的三個邊，并可將任意方向入射的光線以接近入射的方向反射回去。因此線性光源104可照亮整個觸控區域103并通過反向反射鏡105將光線反射回鏡頭模塊101與102。當有一觸控物碰觸觸控區域103產生一觸控點107時，因觸控物擋住了與鏡頭模塊101、102連線方向的反射光，因此鏡頭模塊101、102都會在其影像感測器的某一像素位置獲得暗點。最后，處理器106再根據鏡頭模塊101、102的影像感測器的暗點位置，判斷觸控點107相對于鏡頭模塊101、102的方向，并計算出觸控點107的實際位置。

除此之外，現有的光學觸控技術也有使用一個鏡頭模塊配置于觸控平面的角落，再搭配平面鏡的構造。

如圖2所示，鏡頭模塊201配置于觸控區域203的一個角落，使鏡頭模塊201的視野涵蓋整個觸控區域203。另外，觸控區域203的邊緣還配置了線性光源204及平面鏡(Mirror)205。因為平面鏡205可將鏡頭模塊201鏡像至對稱的位置，故此架構實質上仍等同于有兩個鏡頭模塊存在。而線性光源204通過平面鏡205照亮整個觸控區域203并將光線反射回鏡頭模塊201。當有一觸控物碰觸觸控區域203產生一觸控點207時，因觸控物擋住了兩個方向的光線經由平面鏡205反射至鏡頭模塊201，故鏡頭模塊201內的影像感測器會在某兩個像素位置產生暗點。最后，處理器206再根據鏡頭模塊201的影像感測器的兩個暗點位置對應的方向，計算出觸控點207的實際位置。

因此，現有技術的光學觸控系統無論是使用兩個鏡頭模塊搭配反向反射鏡或是一個鏡頭模塊搭配平面鏡的架構，都會導致制造成本提高。本發明有鑒于此，而提出一種僅使用一個鏡頭模塊來檢測觸控點位置的光學觸控系統及光學觸控位置檢測方法，因本發明的光學觸控系統不需要線性光源、平面鏡、反向反射鏡等組件，故可以降低整個光學觸控系統的制造成本。

發明內容

有鑒于上述降低制造成本的需求，本發明提供一種光學觸控系統，包括：一鏡頭模塊，具有一透鏡及一影像感測器，使至少一觸控物通過該透鏡成像于該影像感測器；一主動光源，用以照亮該觸控物；一處理器，根據該影像感測器的影像大小或影像亮度來判斷該觸控物與該鏡頭模塊的距離，并且根據在該影像感測器的影像位置來判斷該觸控物的方向，計算該觸控物的位置；以及一觸控面，提供該觸控物進行觸控操作，其中該鏡頭模塊配置于該觸控面的周邊，使該鏡頭模塊的視野可涵蓋該觸控面上的任意位置。

上述的光學觸控系統中，該主動光源設置于該鏡頭模塊上，并且提供足夠強度的光，使該觸控物可將來自該主動光源的光反射回該透鏡模塊。

根據本發明一個實施例，上述的光學觸控系統中的該主動光源為紅外光發光二極管或紅外光激光二極管，且該影像感測器的影像檢測范圍為紅外線影像。

根據本發明一個實施例，上述的光學觸控系統中，該影像感測器的影像大小是由該影像所占像素數目而定。且該處理器根據該影像感測器的影像大小來判斷該觸控物與該鏡頭模塊的距離時，依據以下公式計算：

W1/W2＝D2/D1，

其中，D1、D2為該觸控物與該鏡頭模塊的距離，W1、W2為該觸控物與該鏡頭模塊距離D1、D2時的影像寬度。

根據本發明一個實施例，上述的光學觸控系統中，該影像感測器的影像亮度是由該影像灰階值高低而定。且該處理器根據該影像感測器的影像亮暗來判斷該觸控物與該鏡頭模塊的距離時，依據以下公式計算：

L1/L2＝(D2/D1)²，

其中，D1、D2為該觸控物與該鏡頭模塊的距離，L1、L2為該觸控物與該鏡頭模塊距離D1、D2時的影像亮度。