[发明专利]光学位置输入系统和方法

说明书

背景技术

目前，触摸屏用于自动取款机(ATM)和其它互动式设备。使用者一般通过笔或者手指与ATM的输入设备的屏幕互动，目前也可使用电脑的其它输入设备，例如手写板或输入板。例如，手写板广泛用于书写字符，例如语言单词。一些输入设备可能需要特殊的指示物(pointing object)例如特殊的笔，其可能不如手指方便。

大的触摸屏可能也需要输入设备，这种大触摸屏通常设置为会议室或教室里经常使用的白板。为了记录白板上的书写内容，可以使用线性传感器以扫描白板，进而记录书写内容。一段时间之后，传感器相对于板的运动可能不稳定且不可靠。在白板上进行读写的其它方法中包括使用带有非移动的压力传感器的触摸屏白板，并且在白板的边缘分别设置有红外发光二极管(LED)。然而，对于大的触摸屏来说，提供大量不移动的压力传感器及密集的LED，其成本极其高昂。

现有技术中公开了基于三角测量(triangulation)的单位置光学触摸屏，如名称为“Optical Touch Screen Arrangement”的美国专利7,355,594。然而，这种系统不能保证多个触摸(即多于一个的指示物)的分辨率，而且相对于三角测量的基线，其位置精度是随触摸而变化的。这种系统也受触摸区域外的运动的影响，可能报告错误的位置。

发明内容

根据本发明一实施方式，本发明提供了一种光学输入系统，用于在有效触摸区内检测一系列输入位置，其包括至少三个成像模块，该至少三个成像模块分布于有效触摸区的周边，每个成像模块在有效触摸区内获取至少一个指示物的图像。该系统进一步包括处理器，用于基于获取的图像确定相对于有效触摸区的一系列输入位置中的每一输入位置。

根据本发明另一实施方式，本发明提供了一种用于在有效触摸区内确定一个或多个指示物的位置的方法，其包括利用至少三个布置于有效触摸区周边的成像模块，同步获取指示物的图像。对于相邻成像模块所获取的每对图像，基于每一相邻成像模块所获取的图像，对该一个或多个指示物的可能位置进行三角测量，并将该一个或多个指示物的位置确定为每对所获取图像之可能位置的共同部分。

根据本发明又一实施方式，本发明提供了一种光学输入系统，其能在一矩形有效触摸区内检测一个或多个输入位置。该系统包括四个成像模块，该四个成像模块紧邻矩形有效触摸区的四个角布置，每一成像模块获取位于矩形有效触摸区内至少一个指示物的图像，其中，每两个相邻成像模块之间的连接形成基线，这样整个系统包括四条基线，每条基线与相邻的两条基线垂直、并与另外一条基线平行。该光学输入系统还进一步包括处理器，以基于至少一个指示物的获取图像对一个或多个输入位置进行三角测量，而且该一个或多个输入位置的确定是由来自每对相邻成像模块之共同部分来确定的。

根据本发明再一实施方式，本发明还提供了一种用于在有效触摸区内检测一个或多个指示物的方法。该方法包括使用四个成像模块同时获取一个或多个指示物的图像，该四个成像模块位于矩形有效触摸区的周边，且紧邻矩形有效触摸区的四个角布置。对于相邻成像模块所获取的每对图像，处理器基于每对获取的图像，对该一个或多个指示物的可能位置进行三角测量，而且该一个或多个指示物的位置的确定是由每对所获取图像之可能位置的共同部分来确定的。

本发明提供了用于输入及检测一个或多个指示物或设备之位置的光学系统和方法，以及包括至少三个成像模块的光学位置输入系统。光学位置输入系统的某些实施方式和相关方法提供了物体位置的基本上一致的分辨率。此外，某些实施方式是很有优点的，其能识别多个指示物，和/或能从背景的变化中区分出指示物。例如，触摸屏上的指示物的位置是从一对相邻的成像模块所获取的图像来确定的。指示物的最终位置是由从不同对的成像模块所获取图像计算出的两个、三个、或四个位置来确定的。指示物的位置从背景的变化中予以识别和区分。进一步地，利用某些光学位置输入系统的实施方式，可以同时识别多个指示物。

附图说明

图1A显示了一实施方式中一示例性的光学位置输入系统。

图1B-图1D显示了图1A所示光学位置输入系统的成像模块之示例性的图像。

图2A-图2C显示了示例性的三角测量，其根据图1A的光学位置输入系统的每对相邻成像模块所获取的图像，确定多个输入位置。

图2D显示了由两个成像模块所观察的物体的坐标P_M(A)和P_M(B)。