專利名稱：確定射線發(fā)射單元位置的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種確定射線發(fā)射單元位置的方法和系統(tǒng)，并且具體涉及一種與有源或無源光發(fā)射器一起使用的接觸板(touch pad)。本發(fā)明提供堅(jiān)固、便宜且精確的接觸板，并且本發(fā)明的接觸板既可以用作標(biāo)準(zhǔn)接觸板，又可以用于確定系統(tǒng)外的光發(fā)射器的位置，比如用在黑板或商店櫥窗上。
背景技術(shù)：
在例如US4346376A、US4484179A、US4688933A、US5945981A、US6538644A、US5679930A、US4710760A、US4484179A、US5484966A、US6172667A、US5065185A和US6122394A、US2003/0048257和US2003/0052257以及JP63143862、JP08075659和JP08149515中對接觸板進(jìn)行了總體介紹。

發(fā)明內(nèi)容
按照第一方面，本發(fā)明涉及一種用于確定發(fā)射電磁射線的單元的位置的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括-至少一維的檢測器，具有一行多個(gè)獨(dú)立單元，這些獨(dú)立單元中的每一個(gè)適用于檢測射線并且適用于提供相應(yīng)的信號(hào)，-細(xì)長的射線轉(zhuǎn)換單元，適用于調(diào)制來自發(fā)射單元的電磁射線，以在檢測器的行上形成經(jīng)過調(diào)制的射線強(qiáng)度圖案，-用于在由檢測器檢測到的強(qiáng)度圖案的基礎(chǔ)上確定發(fā)射單元的位置的裝置。
按照這個(gè)方面，發(fā)射單元本身可以有源發(fā)射射線(比如從位于其上或其內(nèi)的發(fā)射器)，或者它可以通過反射、散射或漫射入射在其上的射線朝向轉(zhuǎn)換單元無源發(fā)射射線(比如從其外部的射線發(fā)射器)。
至少一維的檢測器是具有多個(gè)檢測單元的檢測器，各個(gè)檢測單元適用于提供獨(dú)立的射線測量結(jié)果，其中至少一部分檢測單元是至少總體上沿著一個(gè)方向或維定位的，一般是沿著一行或直線。二維檢測器一般來說具有檢測單元矩陣，這些檢測單元中的若干個(gè)單元將會(huì)構(gòu)成一維檢測器。這些檢測單元可用于本發(fā)明，并且其它的用于其它的用途，比如網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)等。
一般來說，檢測器具有所有檢測單元的視場組合起來的視場，從而所有的檢測單元能夠檢測來自檢測器視場內(nèi)的所有位置的射線。
最好，轉(zhuǎn)換單元和一維檢測器的縱向處于相同的平面內(nèi)。
按照本發(fā)明，最好，射線的調(diào)制是空間調(diào)制，其中來自發(fā)射器的射線獲得沿著轉(zhuǎn)換單元的長度方向的預(yù)定強(qiáng)度分布/圖案。
而且，細(xì)長單元可以由多個(gè)本身獨(dú)立或單獨(dú)的用于調(diào)制射線的裝置(透鏡、吸收體、針孔、縫隙、棱鏡、散射單元、反射鏡或它們的組合)形成，只要將它們定位成在所述行上提供最好包括多個(gè)強(qiáng)度波峰的射線的調(diào)制即可。
當(dāng)檢測器沿著一維的延伸小于由調(diào)制單元輸出或產(chǎn)生的強(qiáng)度圖案時(shí)，只有部分強(qiáng)度分布或圖案會(huì)入射到檢測器上，并且從而被檢測到。在這種情況下，確定裝置能夠根據(jù)例如由轉(zhuǎn)換單元產(chǎn)生的強(qiáng)度圖案的知識(shí)并且根據(jù)檢測器與轉(zhuǎn)換單元之間的相對位置確定發(fā)射器的位置。這樣，最好，確定裝置包括用于存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)換單元相關(guān)的信息的裝置，該信息用在位置確定當(dāng)中。
很清楚，由于一般來說在檢測器和轉(zhuǎn)換單元之間有預(yù)定的距離(和相對位置關(guān)系)，入射到檢測器上的強(qiáng)度圖案的部分越大，發(fā)射器離強(qiáng)度圖案越遠(yuǎn)。這可以用于，例如，其中確定裝置適用于確定與檢測器上至少兩個(gè)預(yù)定的強(qiáng)度圖案部分之間的距離相關(guān)的第一值，并且用于根據(jù)該第一值確定發(fā)射單元的位置。
而且或者作為替換，確定裝置適用于確定與檢測器上強(qiáng)度圖案的一個(gè)或多個(gè)預(yù)定部分的位置相關(guān)的一個(gè)或多個(gè)第二值，并且用于根據(jù)該第二值確定發(fā)射單元的位置。第二值可以在對轉(zhuǎn)換單元的了解的基礎(chǔ)上和在所檢測到的強(qiáng)度圖案的預(yù)定部分在檢測器上所確定的位置的基礎(chǔ)上確定。
在一種實(shí)施方式中，確定裝置適用于通過下述手段來確定檢測器上強(qiáng)度圖案的多個(gè)預(yù)定部分中的一個(gè)或多個(gè)部分的位置-識(shí)別強(qiáng)度圖案的多個(gè)預(yù)定部分，-從來自已經(jīng)檢測到強(qiáng)度圖案的各個(gè)部分的檢測器的單元的信號(hào)中得出與強(qiáng)度圖案的這些部分的形狀相關(guān)的信息，和-通過將形狀信息與強(qiáng)度圖案的所述部分相配(fit)來得出位置。
所檢測到的強(qiáng)度圖案的易于確定的部分是最大值點(diǎn)和最小值點(diǎn)，不過其它的部分可以通過比如將數(shù)學(xué)函數(shù)或曲線與所檢測到的圖案相配來確定，之后該函數(shù)/曲線中任意點(diǎn)都可以得到確定。
按照另一種實(shí)施方式，確定裝置適用于通過下述手段確定檢測器上強(qiáng)度圖案的多個(gè)預(yù)定部分中的一個(gè)或多個(gè)的位置-識(shí)別出強(qiáng)度圖案的多個(gè)預(yù)定位置，-預(yù)先確定強(qiáng)度圖案的各個(gè)部分的形狀，和-通過將預(yù)定形狀與強(qiáng)度圖案的這些部分相配來得出位置。
預(yù)定形狀可以是從給定類型的發(fā)射器(筆、觸針、手指等)經(jīng)過轉(zhuǎn)換裝置提供給檢測器的信號(hào)的特定形狀。例如，手指可以提供多少要比觸針定義得好一些的波峰。
最好，轉(zhuǎn)換單元包括沿著其縱向的、用于反射/減少/吸收/耗盡入射電磁信息并且用于朝向檢測器傳輸(transmit)具有強(qiáng)度圖案的電磁信息的多個(gè)裝置。
在一種實(shí)施方式中，反射/減少/吸收/耗盡裝置是以沿著縱向的周期性圖案的形式設(shè)置的。
即使可以使用任何提供圖案(比如具有任何數(shù)量的強(qiáng)度/系數(shù)等級(jí)的圖案)的方式，但是一般來說，反射/降低/吸收/耗盡裝置適用于至少基本上完全防止電磁射線從它那里透射。這在檢測器上給出了具有清晰邊緣的圖案，并且易于檢測和建模。
最好，轉(zhuǎn)換單元使其縱軸與檢測器的檢測單元的延伸軸線成一定角度。
在一種特殊的實(shí)施方式中，檢測器包括兩個(gè)或多個(gè)至少一維的檢測器，并且其中該系統(tǒng)包括另一個(gè)轉(zhuǎn)換單元，此時(shí)穿過第一轉(zhuǎn)換單元的電磁射線入射在一個(gè)檢測器上，并且穿過第二個(gè)轉(zhuǎn)換單元的電磁射線入射到另一個(gè)檢測器上。
最好，這兩個(gè)檢測器彼此相鄰定位且彼此置于頂部。兩個(gè)轉(zhuǎn)換裝置的情況也是如此。
在這種實(shí)施方式中，來自兩個(gè)轉(zhuǎn)換單元的信號(hào)可以由這兩個(gè)檢測器檢測到并且采用數(shù)學(xué)方法分開，或者，最好，第一轉(zhuǎn)換單元適用于提供經(jīng)過調(diào)制從而具有第一特性的射線，其中第二轉(zhuǎn)換單元適用于提供經(jīng)過調(diào)制從而具有第二特性的射線，此時(shí)第一個(gè)檢測器能夠檢測具有第一特性的射線而不能夠檢測具有第二特性的射線，并且其中第二個(gè)檢測器能夠檢測具有第二特性的射線而不能檢測具有第一特性的射線。
在一種特殊的實(shí)施方式中，檢測器包括多個(gè)同向延伸的獨(dú)立單元的行，并且其中細(xì)長單元包括用于跨越所述多個(gè)行提供多個(gè)射線線條(radiation line)或伸長的射線點(diǎn)/波峰的裝置，這些射線線條與所述行的方向成非垂直角度。這種類型的細(xì)長單元可以包括多個(gè)提供細(xì)長射線線條的細(xì)長縫隙(之類)。如果細(xì)長單元存在于例如一個(gè)平面內(nèi)，則細(xì)長縫隙的方向可以沿著該平面向外的方向-不是垂直于該平面的方向。
當(dāng)提供了不垂直于檢測器的行的線條時(shí)，各行的獨(dú)立單元將會(huì)不同地檢測到這些線條，這將會(huì)增加確定例如檢測器上射線線條的最大值點(diǎn)或位置的精度。
一種期望的實(shí)施方式包括定位在所述細(xì)長單元和發(fā)射單元之間的第二細(xì)長單元，并且該第二細(xì)長單元適用于在所述細(xì)長單元上形成經(jīng)過調(diào)制的強(qiáng)度圖案，所述細(xì)長單元對該射線進(jìn)行進(jìn)一步調(diào)制，并且將經(jīng)過進(jìn)一步調(diào)制的射線提供到檢測器上。
按照這種方式，可以在檢測器上產(chǎn)生莫爾條紋。莫爾條紋的性質(zhì)和較簡單的條形碼之類的性質(zhì)是很不同的。不過，這二者都適用于本發(fā)明的位置確定，因?yàn)槎叨茧S著檢測器和射線發(fā)射器之間的角度和距離變化。
在一種情況下，該系統(tǒng)適用于接收來自處于細(xì)長單元和第二細(xì)長單元之間的第一位置或區(qū)域和處于第二細(xì)長單元的相反一側(cè)上的第二位置或區(qū)域的射線發(fā)射器的射線。這樣，獲得了兩個(gè)有源區(qū)域，其中第一位置或區(qū)域中的射線僅由單獨(dú)一個(gè)細(xì)長單元調(diào)制，而在第二位置或區(qū)域中，是由兩個(gè)細(xì)長單元調(diào)制的。按照這種方式，來自兩個(gè)區(qū)域的射線之間可以是不同的，其次，這兩個(gè)區(qū)域可以用于不同類型的應(yīng)用，比如接觸板和外部畫圖板。
在這種實(shí)施方式中，細(xì)長單元和第二細(xì)長單元可以至少是基本上平直的單元，并且其中這兩個(gè)單元之間可以存在非零角度。在提供可靠的位置檢測方面，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這是很有用的。
在一種優(yōu)選實(shí)施方式中，細(xì)長單元是彎曲的。這提供了多種在位置確定中有趣的特征。一般來說，細(xì)長單元是沿著遠(yuǎn)離或朝向檢測器的方向彎曲的。如果從射線發(fā)射器朝向細(xì)長單元和檢測器的射線是在預(yù)定平面內(nèi)發(fā)射的，該曲線通常是在該平面內(nèi)。不過，應(yīng)當(dāng)注意，該平面可以是彎折的，比如使用反射鏡、棱鏡等，而不會(huì)影響功能。
實(shí)際上，細(xì)長單元和第二細(xì)長單元都可以是彎曲的，各自具有曲率中心。于是，當(dāng)兩個(gè)曲率中心不同時(shí)，可以獲得位置確定精度的增加。最好，這種曲率中心的位置的差是至少一個(gè)細(xì)長單元的曲率半徑的5％。
在這種實(shí)施方式中，當(dāng)它包括定位在細(xì)長單元和檢測器之間的透鏡裝置時(shí)，會(huì)提供多種有趣的特征。實(shí)際上，細(xì)長單元之一可以設(shè)置在透鏡裝置的表面上。按照這種方式，可以得到射線在檢測器上的聚焦和更好的三角測量可行性(見下文)。
存在著多種多樣的在本系統(tǒng)中設(shè)置細(xì)長單元的方式。一種方式是細(xì)長單元設(shè)置在射線透明材料的表面上，射線在該射線透明材料的內(nèi)部行進(jìn)從發(fā)射器到檢測器的至少其部分路徑。這樣，如果射線在例如透明材料板中行進(jìn)，則細(xì)長單元可以設(shè)置在該板的邊緣上。這樣，當(dāng)射線出或進(jìn)該板時(shí)，在提供給檢測器或其它光學(xué)單元之前得到調(diào)制。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，細(xì)長單元實(shí)際上可以簡單地通過在表面上印制預(yù)定圖案(比如條形碼或全息圖)來設(shè)置。這種印制可以使用散射、吸收、反射材料。而且，可以將材料或掩模(比如全息圖)設(shè)置在表面上或固定在表面上。另外，可以將表面(從普通的平坦形狀)改變成其它的形狀，以在其上形成例如透鏡、棱鏡或其它光學(xué)單元，以產(chǎn)生期望的細(xì)長單元的調(diào)制。
當(dāng)射線發(fā)射器適用于朝向細(xì)長單元反射來自射線提供裝置的射線時(shí)，可以得到更標(biāo)準(zhǔn)類型的莫爾條紋，此處射線提供裝置適用于朝向射線發(fā)射器提供經(jīng)過空間調(diào)制的射線。這樣，代替在射線發(fā)射器和檢測器之間對來自射線發(fā)射器的射線調(diào)制兩次，可以在射線到達(dá)射線發(fā)射器之前先行對其進(jìn)行調(diào)制，然后在發(fā)射器和檢測器之間僅對其再調(diào)制一次。
按照第二個(gè)方面，本發(fā)明涉及一種確定發(fā)射電磁射線的單元的位置的方法，該方法包括-在細(xì)長射線轉(zhuǎn)換單元中調(diào)制所發(fā)射的射線的一部分，以形成經(jīng)過調(diào)制的射線強(qiáng)度圖案，-使用至少一維的檢測器檢測經(jīng)過調(diào)制射線強(qiáng)度圖案，該檢測器具有有多個(gè)獨(dú)立單元的行，這些獨(dú)立單元各自檢測強(qiáng)度圖案的一個(gè)單獨(dú)的部分并且提供相應(yīng)的信號(hào)，-在由檢測器檢測到的強(qiáng)度圖案的基礎(chǔ)上確定發(fā)射單元的位置。
最好，確定步驟包括確定與檢測器上至少兩個(gè)預(yù)定的強(qiáng)度圖案部分之間的距離相關(guān)的第一值并且根據(jù)該第一值確定發(fā)射單元的位置的步驟。
額外地或可替換地，確定步驟包括確定與檢測器上強(qiáng)度圖案的一個(gè)或多個(gè)預(yù)定部分的位置相關(guān)的一個(gè)或多個(gè)第二值并且根據(jù)該第二值確定發(fā)射單元的位置的步驟。
在一種實(shí)施方式中，確定步驟包括通過下述手段來確定檢測器上強(qiáng)度圖案的多個(gè)預(yù)定部分中的一個(gè)或多個(gè)的位置的步驟-識(shí)別強(qiáng)度圖案的多個(gè)預(yù)定部分，-從來自已經(jīng)檢測到強(qiáng)度圖案的各個(gè)部分的檢測器的單元的信號(hào)中得出與強(qiáng)度圖案的部分的形狀相關(guān)的信息，和-通過將形狀信息與強(qiáng)度圖案的部分相配來得出位置。
在另一種實(shí)施方式中，確定步驟包括通過下述手段確定檢測器上強(qiáng)度圖案的多個(gè)預(yù)定部分中的一個(gè)或多個(gè)的位置的步驟-識(shí)別出強(qiáng)度圖案的多個(gè)預(yù)定位置，-預(yù)先確定強(qiáng)度圖案的各個(gè)部分的形狀，和-通過將預(yù)定形狀與強(qiáng)度圖案的部分相配來得出位置。
最好，轉(zhuǎn)換步驟包括反射/減少/吸收/耗盡入射在細(xì)長單元上的電磁射線并且朝向檢測器發(fā)送具有強(qiáng)度圖案的電磁信息的步驟。
在這種情況下，反射/減少/吸收/耗盡步驟可以包括使用沿著縱向的一個(gè)或多個(gè)反射/減少/吸收/耗盡材料的周期性圖案反射/減少/吸收/耗盡射線。
而且，反射/減少/吸收/耗盡步驟可以包括沿著細(xì)長單元的縱向在一個(gè)或多個(gè)位置上至少基本上完全防止電磁射線通過細(xì)長單元透射，并且轉(zhuǎn)換單元使其縱軸與檢測器的檢測單元的延伸軸線成一定角度。
作為射線的吸收/散射之類的另外的選擇，可以通過具有多個(gè)空間調(diào)制(但是也可能不是這樣，任何大程度的降低或改變)射線的強(qiáng)度的透鏡的細(xì)長單元改變射線。
在一種特殊的實(shí)施方式中，檢測器包括兩個(gè)或多個(gè)至少一維的檢測器，以及另一個(gè)轉(zhuǎn)換單元，此時(shí)調(diào)制步驟包括穿過第一轉(zhuǎn)換單元的調(diào)制的電磁射線入射在一個(gè)檢測器上，并且穿過第二個(gè)轉(zhuǎn)換單元的調(diào)制的電磁射線入射到另一個(gè)檢測器上。
在這種情況下，最好，第一轉(zhuǎn)換單元提供經(jīng)過調(diào)制從而具有第一特性的射線，其中第二轉(zhuǎn)換單元提供經(jīng)過調(diào)制從而具有第二特性的射線，此時(shí)第一個(gè)檢測器能夠檢測具有第一特性的射線而不能夠檢測具有第二特性的射線，并且其中第二個(gè)檢測器能夠檢測具有第二特性的射線而不能檢測具有第一特性的射線。
如上所述，檢測器可以包括多個(gè)同向延伸的獨(dú)立單元的行，并且其中調(diào)制步驟包括細(xì)長單元跨越所述多個(gè)行提供多個(gè)射線線條或射線點(diǎn)/波峰，這些射線線條與所述行的方向成非垂直角度。
而且，調(diào)制步驟此外還可以包括，第二細(xì)長單元調(diào)制來自射線發(fā)射器的射線并且將經(jīng)過調(diào)制的射線提供到所述細(xì)長單元上，所述細(xì)長單元對該射線進(jìn)行進(jìn)一步調(diào)制，并且將經(jīng)過進(jìn)一步調(diào)制的射線提供到檢測器上。按照這種方式，可以獲得莫爾條紋型的調(diào)制。
在這種情況下，該方法包括接收來自處于細(xì)長單元和第二細(xì)長單元之間的第一位置或區(qū)域的射線發(fā)射器的射線的步驟，和接收來自于處于第二細(xì)長單元的相反一側(cè)上的第二位置或區(qū)域的射線的步驟。這兩個(gè)區(qū)域可以是一次一個(gè)或同時(shí)有源發(fā)射的。來自第一區(qū)域的射線僅由單獨(dú)一個(gè)細(xì)長單元調(diào)制，而另一個(gè)由二者一起調(diào)制，從而可以在僅在這一基礎(chǔ)上接收的射線之間進(jìn)行區(qū)分。
于是，細(xì)長單元和第二細(xì)長單元可以是基本上平直的單元，并且這兩個(gè)單元之間存在非零角度。
一般來說，最好，細(xì)長單元是彎曲的。在通常情況下，細(xì)長單元是沿著遠(yuǎn)離或朝向檢測器的方向彎曲的。
在這種情況下，細(xì)長單元和第二細(xì)長單元是彎曲的，各自具有曲率中心。于是，當(dāng)這兩個(gè)曲率中心不同時(shí)，可以獲得位置確定精度的增加。最好，這種曲率中心的位置的差是一個(gè)細(xì)長單元的曲率半徑的至少5％。
而且，透鏡裝置能夠?qū)⒂杉?xì)長單元調(diào)制的射線提供給檢測器。這一透鏡可以具有多種功能，并且細(xì)長單元可以設(shè)置在透鏡裝置的表面上。
當(dāng)該方法包括射線在由細(xì)長單元調(diào)制之前或之后在射線透明材料的內(nèi)部行進(jìn)的步驟時(shí)，這個(gè)單元可以設(shè)置在射線透明材料的表面上。然后，該方法此外還包括通過在該表面上印制預(yù)定圖案來設(shè)置細(xì)長單元的步驟。另外，可以通過將表面形成為用來提供透鏡/縫隙/棱鏡/反射鏡之類的形狀來提供細(xì)長單元。
最后，可以預(yù)見其中射線發(fā)射器朝向細(xì)長單元反射來自射線提供裝置的射線的實(shí)施方式，其中射線提供裝置朝向射線發(fā)射器提供經(jīng)過空間調(diào)制的射線。于是，使用單獨(dú)一個(gè)細(xì)長單元可以獲得莫爾條紋圖案或調(diào)制。
總地來說，在本申請人的共有未決申請PCT/DK03/00155和同日提交的名稱為《確定射線發(fā)射單元的位置的系統(tǒng)和方法(A system anda method of determining a position of a radiation emitting element)》和《多功能2D檢測器(multifunctional 2D-detector)》的申請中，介紹了這些技術(shù)。


在下文中，將會(huì)參照附圖介紹優(yōu)選實(shí)施方式，其中附圖1表示優(yōu)選實(shí)施方式的總體功能，附圖2表示有源或無源光線提供裝置的應(yīng)用，附圖3表示粗略角度測量的應(yīng)用，附圖4表示不同的條形碼設(shè)計(jì)方案，附圖5表示內(nèi)部和外部發(fā)射器的不同實(shí)施方式，附圖6表示如何處理大的發(fā)射器，附圖7表示陣列在透鏡表面上的應(yīng)用，附圖8表示透鏡在透鏡表面上的應(yīng)用，附圖9表示線性、非平行陣列的效果，附圖10表示附圖11表示附圖12表示設(shè)置陣列單元的不同方式，和附圖13表示與進(jìn)入材料的反射相關(guān)的細(xì)節(jié)。
具體實(shí)施例方式
在附圖1中，系統(tǒng)10包括直線檢測器12(比如直線CCD)、條形碼單元14和圖示處于兩個(gè)不同的位置a和b上的光筆16。
條形碼單元14是具有若干個(gè)或多或少的光衰減元件的單元，以便它能夠提供強(qiáng)度分布模式(profile)。條形碼單元14可以適用于完全吸收/反射/耗盡其發(fā)射光線的各部分對之間的光，從而提供檢測器上的強(qiáng)度點(diǎn)，或者可以適用于提供檢測器上的光的更加平滑的光強(qiáng)度分布模式。
放大圖是來自位置a和b的光穿透條形碼單元14的圖示。
總體功能是，來自位置a或b的光將會(huì)獲得取決于剛好介于檢測器12和發(fā)射器16的位置a或b之間的位置上的單元14的條形碼的強(qiáng)度圖案(在兩個(gè)放大圖之間的兩個(gè)矩形中示出)。取決于條形碼14圖案的實(shí)際選擇情況，檢測器12上的強(qiáng)度分布本身就可以識(shí)別出檢測器12到位置a或b的方向。檢測器12和/或條形碼14到位置a或b的距離可以通過例如檢測器12上的強(qiáng)度點(diǎn)/最大點(diǎn)之間的距離來確定。到發(fā)射器16的距離越大，檢測器12上的強(qiáng)度圖案的預(yù)定部分之間的距離越小。
按照這種優(yōu)選實(shí)施方式，條形碼單元14是細(xì)長的，并且具有這樣一個(gè)高度(離開附圖1平面的方向)該高度足以在檢測器的整個(gè)高度(沿著相同的方向)范圍內(nèi)調(diào)制光線，并且光吸收/反射/耗盡部分18之間的光透射部分16具有相同的大小/尺寸。
按照一種實(shí)施方式，條形碼14實(shí)際上是周期性的。在其它實(shí)施方式中，條形碼14包括沿其長度方向的獨(dú)立部分，各個(gè)部分是可以單獨(dú)識(shí)別的。
如果將條形碼14定位在例如與CCD的直線成非零角度的直線上，則可以確定光線的方向。按照這種方式，強(qiáng)度分布圖案的各個(gè)部分的大小和/或形狀將會(huì)隨入射光與條形碼14所成的角度而不同。如果例如條形碼中的開口在整個(gè)長度范圍內(nèi)是相同的，則這尤其容易實(shí)現(xiàn)。這樣，通過強(qiáng)度峰值/最大值的形狀，就可以確定出角度。
強(qiáng)度圖案的各部分的大小和/或形狀可以通過假設(shè)所檢測到的強(qiáng)度圖案中的所有最大值或頂點(diǎn)都是相同的(或者以已知方式變化，從而可以對這種變化進(jìn)行補(bǔ)償)、然后將所有的頂點(diǎn)組合起來以確定頂點(diǎn)的總體形狀來確定。通過這種組合，可以確定所有頂點(diǎn)的實(shí)際例如最大值，即使檢測器的分辨能力非常低也能夠確定。頂點(diǎn)的位置可以用于按照不同的方案確定方向和距離。
按照另一種方案，預(yù)先定義光發(fā)射器(頂點(diǎn))的形狀，從而可以代替上述的通過組合所確定的頂點(diǎn)而確定的頂點(diǎn)形狀，使用這種預(yù)先定義的頂點(diǎn)形狀。
為了確定到光提供裝置的距離，至少兩個(gè)預(yù)定部分(比如最大值或最小值)之間的距離應(yīng)當(dāng)是可以確定的。
按照所圖解說明的實(shí)施方式，在檢測器直線和條形碼直線之間存在45°角。檢測器實(shí)際上看到了不同的開口寬度(如果條形碼中所有的寬度是相同的)，這一情況可以用來確定射線或光線入射的角度。
顯然，通過遠(yuǎn)離檢測器(向附圖1中的右邊)的縫隙(aperture)看到的給定光點(diǎn)與通過附圖1中比較靠左的縫隙看到的相同光點(diǎn)相比，將會(huì)在檢測器上給出更小的光點(diǎn)。
來自給定光提供裝置的實(shí)際光點(diǎn)大小的變化可以通過數(shù)學(xué)方法確定，并且與各個(gè)光點(diǎn)中入射射線功率或強(qiáng)度也存在的固有差異相比，這可以用于在一個(gè)光點(diǎn)的基礎(chǔ)上確定檢測器上另一個(gè)光點(diǎn)的強(qiáng)度形狀。
這可以用來簡化上述的涉及使用不同強(qiáng)度峰值的形狀以更好地確定強(qiáng)度最大值的位置的方法。這樣，通過一個(gè)峰值，可以得出所有其它峰值的預(yù)期形狀?，F(xiàn)在可以將這些峰值加起來以形成組合峰值，現(xiàn)在可以對該組合峰值進(jìn)行再次轉(zhuǎn)換，以便為所檢測到的各個(gè)峰值產(chǎn)生預(yù)期峰值。
現(xiàn)在，可以使用所有的確定位置的方法，比如使用檢測器上的兩個(gè)最大峰值點(diǎn)的簡單三角測量法。
在一種實(shí)施方式中，加入了廣角透鏡11來提供粗略角度指示。這個(gè)透鏡適用于接收射線并且將其提供到檢測器上。在正常情況下，這個(gè)透鏡能夠看到很寬的角度，但是僅僅將光提供到檢測器的一部分上，從而僅僅提供了粗略的、低分辨能力的角度估計(jì)。如果在檢測器上僅存在少量光點(diǎn)或者如果條形碼具有處于不同角度位置上的在檢測器上提供相同或近似相同的光點(diǎn)的區(qū)域的話，那么這種角度估計(jì)是很有用的。
這種廣角透鏡可以用相對于檢測器適當(dāng)定位的縫隙來代替。
在另一種實(shí)施方式中，條形碼單元14包括兩個(gè)條形碼，這兩個(gè)條形碼以預(yù)定的距離位于彼此前方，以便各個(gè)條形碼單獨(dú)調(diào)制射線(一個(gè)條形碼調(diào)制來自發(fā)射器的射線，另一個(gè)條形碼調(diào)制來自第一個(gè)條形碼的射線)。按照這種方式，可以更好地進(jìn)行位置確定。
在另一種實(shí)施方式中，在檢測器12中使用了兩個(gè)直線傳感器-或者可以在二維CCD中使用兩個(gè)直線或直線組。按照這種實(shí)施方式，可以更加自由地定位和選擇條形碼單元14，或者，實(shí)際上可以使用兩個(gè)不同的條形碼單元14，一個(gè)單元14在每個(gè)直線檢測器或直線組上提供強(qiáng)度圖案。
按照一種實(shí)施方式，一個(gè)條形碼單元14可以提供實(shí)現(xiàn)方向的粗略測量的強(qiáng)度圖案，另一個(gè)單元14于是可以配有實(shí)現(xiàn)角度和距離的更加精細(xì)確定的條形碼，但是它自己是不能確定角度的。
一般來說，和兩個(gè)或多個(gè)條形碼一樣，兩個(gè)直線檢測器可以在物理上彼此并排(一個(gè)位于另一個(gè)上方)地定位，并且為了容易地將信號(hào)分離開來，相對應(yīng)的條形碼和檢測器可以配有濾光器，確保其它檢測器不能夠檢測這種光/射線。
附圖3表示具有兩個(gè)條形碼14’和14”的系統(tǒng)，這兩個(gè)條形碼一個(gè)位于另一個(gè)上方地定位并且各自向兩個(gè)檢測直線(也是一個(gè)位于另一個(gè)上方地定位)提供光線。這些條形碼和檢測器可以配有濾光器，以便防止彼此干擾。
條形碼14”具有多個(gè)縫隙或透射部分，從而會(huì)由相關(guān)的檢測器檢測到具有多個(gè)峰值點(diǎn)的圖案。
條形碼14’只有單獨(dú)一個(gè)縫隙，并且該條形碼定位得非常接近檢測器12。這個(gè)縫隙提供單獨(dú)一個(gè)峰值點(diǎn)，該峰值點(diǎn)提供僅與光筆16發(fā)光角度有關(guān)的信號(hào)。
這樣，即使條形碼14”具有這樣的圖案當(dāng)光筆16處于多個(gè)位置之一上時(shí)，可以在檢測器上看到若干相同的圖案；只要這些位置具有不同的角度，就可以確定位置。
附圖2表明，就使用有源光筆b還是與光源c一起使用無源光筆a而言，本發(fā)明沒有什么不同。自然，光筆a不必要是個(gè)筆，而可以是任何其它的反射或散射單元或物體，比如手指。不過，可以將光源c與檢測器的相互作用做得更加智能化，因?yàn)?，顯然，光筆a和b實(shí)際上存在于系統(tǒng)之外，并且處于存在環(huán)境光的位置上，環(huán)境光可能會(huì)影響確定結(jié)果。這可以通過例如使光發(fā)射器(光筆b或發(fā)射器c)發(fā)生脈動(dòng)、以便能夠更好地確定所檢測到的射線束是來自于光筆還是來自于周圍環(huán)境。將光發(fā)射器c與系統(tǒng)和檢測器或控制檢測器的電子裝置連接起來(是優(yōu)選的，但并非必須的)，很容易實(shí)現(xiàn)檢測器和光發(fā)射器之間的同步。
一般來說，顯然，光/射線發(fā)射部分(比如射線提供裝置a或b的末端)越大，條形碼縫隙之間的距離就可以越大。如果使用了過小的縫隙間距，那么如果光提供裝置從很大的區(qū)域發(fā)射射線，則檢測器上的圖案會(huì)更加難以解碼。
自然，這些實(shí)施方式對于射線的波長而言是沒有什么不同的。一般來說，可以使用可見光、IR射線，或NIR射線，不過按照本發(fā)明，UV射線也是適用的。
而且，按照這些實(shí)施方式，很顯然，在光發(fā)射器和檢測器之間行進(jìn)的射線可以在自由空間中或在射線透射單元中完全或部分行進(jìn)?？赡芷谕ㄟ^將檢測器和條形碼設(shè)置在固體單元上或內(nèi)部來固定地定位它們。而且，可能期望使光線提供在接觸板中，在這種情況下，將來自于光線提供裝置的光線發(fā)射到朝向條形碼引導(dǎo)光線并且還有可能朝向檢測器引導(dǎo)光線的光透射單元中。
這種固體單元實(shí)際上可以用作監(jiān)視器或屏幕，以便實(shí)現(xiàn)與例如計(jì)算機(jī)等的交互。
光/射線提供裝置可以是光/射線發(fā)射單元(比如射線發(fā)射筆、觸針、標(biāo)記器、指針等)或朝向條形碼反射/散射/漫射來自于輻射源的射線的反射/散射/漫射單元(比如筆、觸針、標(biāo)記器、指針、手指等)。
可以將條形碼制作成能夠提供二進(jìn)制化(完全吸收或反射)的強(qiáng)度圖案并且盡可能透射的，或者可以選擇提供更加平緩變化的強(qiáng)度分布的圖案。
檢測器可以是具有一或多行檢測器的單獨(dú)一個(gè)芯片，或者也可以是通過將多個(gè)單獨(dú)的檢測器組合起來制成的。
確定裝置可以是任何類型的處理器，比如可編程軟件、硬件連接、PC或主機(jī)，并且它可以使用任何類型的存儲(chǔ)器(RAM、ROM、PROM、EPROM、EEPROM、硬盤、軟盤、光學(xué)存儲(chǔ)介質(zhì)或磁帶)，并且它可以與其它的處理器相連接(比如通過因特網(wǎng)或通過無線連接方式)，以便使計(jì)算等在其它地點(diǎn)進(jìn)行。
自然，確定裝置可以用于其它用途，比如用于在監(jiān)視器或屏幕(比如置于射線發(fā)射器所處的位置之下的監(jiān)視器或屏幕)上圖示由發(fā)射器畫出的符號(hào)、曲線、字符或者由發(fā)射器指向(選擇，例如)的圖標(biāo)、桌面等等(此處發(fā)射器適用于由操作者打開或關(guān)閉，從而來自發(fā)射器的光“反射脈沖”可以以信號(hào)的方式通知處理器應(yīng)當(dāng)激活與這個(gè)特定位置相關(guān)的預(yù)定動(dòng)作)。這樣，確定裝置可以用于跟蹤位置，以便畫出曲線，或者對于各個(gè)新確定的位置，評(píng)估該位置相對于所畫出的曲線的正確度(以便放棄明顯錯(cuò)誤的位置)。
本發(fā)明對于接觸板中的運(yùn)用和例如要跟蹤筆等的其它應(yīng)用是非常有用的。不過，這種功能在各種各樣的其它應(yīng)用中是非常有用的。
一個(gè)這樣的應(yīng)用是距離估計(jì)，在這種情況下，一個(gè)小的內(nèi)置激光LED(在UV/IR/NIR可見光譜內(nèi))向外部物體上投射顏色可由傳感器檢測到的亮點(diǎn)，該傳感器比如處于系統(tǒng)外部的區(qū)域中。于是，能夠確定出至該點(diǎn)的距離和角度。在屏幕上可以讀出距離和方向。這一特點(diǎn)可以用于幫助用戶粗略地獲取距離，而毋需勞累的測量過程。任何類型的物體，只要具有適當(dāng)?shù)姆瓷涮匦?，就都可以進(jìn)行測量，以小形態(tài)因數(shù)進(jìn)行的高精度測量使得本發(fā)明用途廣泛。一種應(yīng)用領(lǐng)域可以是交通領(lǐng)域，在這個(gè)領(lǐng)域中使用自動(dòng)距離測量可以增加安全。為了減少激光束傷害路人視力的風(fēng)險(xiǎn)，可以使內(nèi)置激光器以間隔時(shí)間很長的非常短的周期發(fā)射脈沖。這樣會(huì)提供足夠的光信息，而達(dá)不到具有可能造成傷害的強(qiáng)度的亮度級(jí)。其它的應(yīng)用領(lǐng)域可與工業(yè)加工、建筑、手工藝以及頻繁的距離測量非常重要的任何其它領(lǐng)域相關(guān)。
在下文中，將給出縫隙陣列2d定位系統(tǒng)的基本介紹。
來自單獨(dú)一個(gè)估計(jì)點(diǎn)的光線穿過縫隙并且在圖像傳感器上形成光點(diǎn)。這樣各個(gè)光點(diǎn)代表從稍稍不同的角度看到的并且稍有不同地分布在不同的像素上的同一個(gè)接觸點(diǎn)。這一冗余信息可用于微調(diào)圖像。
這是通過確定條形碼的哪一部分被繪制為傳感器上的光點(diǎn)和那個(gè)光點(diǎn)與哪個(gè)縫隙(該縫隙限定了從各個(gè)點(diǎn)到接觸點(diǎn)的角度)對應(yīng)來實(shí)現(xiàn)的。
這些光點(diǎn)將會(huì)構(gòu)成一根光強(qiáng)度曲線，該曲線具有中心峰值點(diǎn)，并且側(cè)壁具有下降的強(qiáng)度，因?yàn)楣恻c(diǎn)的中心將接收到來自接觸點(diǎn)的所有角度的光，而光點(diǎn)的左側(cè)是漸增地接收來自接觸點(diǎn)右側(cè)的光，反之右側(cè)是漸增地接收來自接觸點(diǎn)左側(cè)的光。
依據(jù)光的入射角度，這些光點(diǎn)會(huì)輕微變形。角度越大，光點(diǎn)就越被拉向與傳感器成最大角度的光點(diǎn)側(cè)。由于傳感器上的反射，成最大角度的光點(diǎn)會(huì)接收到較少的光。變形和光強(qiáng)度現(xiàn)象可以采用數(shù)學(xué)方法通過壓縮曲線和通過增加強(qiáng)度以使它們?nèi)慷寂c響應(yīng)入射角度為90度的接觸點(diǎn)時(shí)在傳感器的中心產(chǎn)生的光點(diǎn)相匹配來加以平均。
這個(gè)處理將會(huì)導(dǎo)致多個(gè)光點(diǎn)具有幾乎相同的曲線。不過描述光點(diǎn)曲線的像素將會(huì)得到壓縮，所以形成具有較高分辨率的光點(diǎn)圖像。
使用來自所有曲線的信息，清除使應(yīng)當(dāng)在傳感器上表現(xiàn)出來的理想高斯曲線發(fā)生變形的噪聲，可以形成理想化的曲線。
各個(gè)光點(diǎn)曲線的頂點(diǎn)可以通過識(shí)別例如高峰像素以及左右像素內(nèi)推出來，然后進(jìn)行17％/60％/23％的百分比分布，以便通過下述公式找出接觸點(diǎn)的實(shí)際中點(diǎn)。應(yīng)當(dāng)理解，峰值像素任意一側(cè)上的任何數(shù)量的像素都可以是該百分比分布的一部分。
(-1*(17-23/2))+50＝53意味著光點(diǎn)和縫隙的中心點(diǎn)和接觸點(diǎn)是對齊的。這樣，單獨(dú)一個(gè)像素可以再分為100倍多的分辨率。分辨率不確定性當(dāng)然與系統(tǒng)的S/N比相關(guān)聯(lián)。
傳感器上的所有光點(diǎn)指向接觸點(diǎn)，并且可以將它們結(jié)合到分析當(dāng)中，以找出接觸點(diǎn)的最可能的中心點(diǎn)。在傳感器末端上的兩個(gè)光點(diǎn)為三角測量提供了最好的基準(zhǔn)，并且能夠確定接觸點(diǎn)周圍的分辨點(diǎn)。這個(gè)分辨點(diǎn)將會(huì)隨著到傳感器的距離的增大而越來越長。
當(dāng)確定了分辨點(diǎn)時(shí)，可以作為近峰值像素強(qiáng)度分布的函數(shù)計(jì)算接觸點(diǎn)的寬度。處于距傳感器給定距離上的接觸點(diǎn)越寬，傳感器上的光點(diǎn)越寬。寬的接觸點(diǎn)或非常近的接觸點(diǎn)將會(huì)造成光點(diǎn)曲線重疊。在這種情況下，使用近波峰像素強(qiáng)度來模擬重疊區(qū)域內(nèi)經(jīng)過校準(zhǔn)的光點(diǎn)強(qiáng)度曲線。而且由于是條形碼調(diào)制，因此總是有兩個(gè)光點(diǎn)間隔得比其它任何光點(diǎn)間隔得遠(yuǎn)，因此具有最小重疊。對這個(gè)信息加以處理，以確定接觸點(diǎn)的寬度。
接觸點(diǎn)的寬度用于進(jìn)一步精細(xì)化位置檢測。接觸點(diǎn)不能寬于分辨點(diǎn)。這樣，較寬的接觸點(diǎn)將會(huì)產(chǎn)生數(shù)個(gè)分辨點(diǎn)的領(lǐng)域，直到它配合到中心。換句話說，只有很細(xì)小的接觸點(diǎn)很難在分辨點(diǎn)中確定。
即使接觸點(diǎn)小得能夠配合到一個(gè)分辨點(diǎn)中，通過產(chǎn)生接觸點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)向量也能夠得出高分辨能力。每次測量將會(huì)把接觸點(diǎn)放到一個(gè)分辨點(diǎn)中。所有這些分辨點(diǎn)是沿著反映出接觸點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的速度和方向的向量分布的。該向量是以所有測量結(jié)果的平均值的形式形成的，并且使用用戶典型運(yùn)動(dòng)類型的知識(shí)來除掉與該向量不配的多余(odd)測量結(jié)果。大量的更新將會(huì)提供用來形成向量的更多信息。
按照一種實(shí)施方式，軟件可以結(jié)合校正裝置，該校正裝置發(fā)現(xiàn)重新發(fā)生的多余測量結(jié)果并且確定多余測量結(jié)果與運(yùn)動(dòng)向量不協(xié)調(diào)到什么程度。這個(gè)差異存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中，從而系統(tǒng)能夠通過動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)提高其精度。這些缺陷是與光傳輸裝置、條形碼或傳感器中的缺陷相關(guān)聯(lián)的，但是在任何情況下，它們都可以通過動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)得到補(bǔ)償。動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)的原理類似于使用相關(guān)數(shù)據(jù)隨著系統(tǒng)學(xué)習(xí)的進(jìn)行一次次地進(jìn)行反復(fù)校正的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)原理。Matlab帶有基本神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具，并且能夠輸出編程FPGA、DSP或CPU的算法。
該向量可用于將過于接近傳感器的接觸點(diǎn)聯(lián)系起來，以便如果接觸點(diǎn)來自或持續(xù)到有足夠用來識(shí)別條形碼的光點(diǎn)的區(qū)域中，在傳感器上形成足以確定條形碼的光點(diǎn)。這是通過觀看保持在視野中或分別保持在視野中的足夠用的條形碼識(shí)別圖案的哪一部分被看作進(jìn)入視野的條形碼識(shí)別圖案的部分來實(shí)現(xiàn)的。
只要向量與先前的或重新確定的條形碼識(shí)別圖案相聯(lián)系，只需要至少兩個(gè)縫隙就能夠在傳感器上產(chǎn)生光點(diǎn)，以進(jìn)行三角測量。
無源/有源外部接觸條形碼附圖5A這里的說明涉及具有內(nèi)部和外部接觸功能的系統(tǒng)。例如，具有起到接觸屏作用的屏幕的電子裝置，該電子裝置還具有記錄來自于裝置外部的輸入的能力，這個(gè)輸入可以是例如所書寫的文本，或者僅僅是常規(guī)的接觸輸入，在這種情況下，系統(tǒng)記錄該事件和交互物體所接觸的位置。
為了實(shí)現(xiàn)能夠與無源反射、散射物體51以及有源發(fā)光物體52相互作用的系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中加入了光源50。而且，包括至少一個(gè)縫隙陣列53和至少一個(gè)1d光傳感器55，放置在透明材料501板的邊緣上，該透明材料板構(gòu)成內(nèi)部接觸屏。
無源反射、散射物體51可以是手指、筆、工具、指關(guān)節(jié)等。要理解，任何反射、散射物體都可以用于與系統(tǒng)進(jìn)行交互。
將集成光源50調(diào)節(jié)成以覆蓋外部無源接觸區(qū)域的橫向大開度的角度發(fā)出光線。光線以很窄的橫向角度分布在用來無源接觸的平面上方并且基本上平行于該平面。
當(dāng)無源、反射物體51進(jìn)入光場時(shí)，光線向所有方向反射。一部分光線54將會(huì)穿過外部縫隙陣列53，進(jìn)入屏幕覆蓋層，并且穿過屏幕覆蓋層向傳感器55傳播。穿過第一縫隙陣列53的光線將會(huì)依照縫隙陣列53的調(diào)制形式在橫向平面內(nèi)得到調(diào)制。
第一縫隙陣列53可以設(shè)置成二進(jìn)制條形碼形式，相對于傳感器對于各個(gè)角度有唯一的調(diào)制形式，從而該系統(tǒng)不僅能夠確定到物體的距離，而且能夠確定到交互物體51、52的角度。
也可以使用有源、發(fā)光物體52，因?yàn)樗褂玫氖遣恍枰到y(tǒng)集成光源的同樣的系統(tǒng)。
無源/有源外部內(nèi)部接觸附圖5B這里的說明介紹外部和內(nèi)部接觸系統(tǒng)使用兩種不同的作用原理的系統(tǒng)。外部系統(tǒng)使用由至少兩個(gè)縫隙陣列53、59產(chǎn)生的莫爾條紋效應(yīng)來確定交互物體51、52的位置，而內(nèi)部屏幕僅使用一個(gè)縫隙陣列53。
這樣的系統(tǒng)可以用小的電子裝置來實(shí)現(xiàn)，其中內(nèi)部屏幕501具有比外部接觸區(qū)小得多的大小，并且相應(yīng)地具有少得多的需要精確限定的接觸位置。由一個(gè)縫隙陣列調(diào)制的光所產(chǎn)生的信號(hào)分析起來要比由兩個(gè)縫隙陣列調(diào)制的簡單，這就是為什么該系統(tǒng)在僅使用內(nèi)部屏幕的時(shí)候，在所需的計(jì)算能力方面將會(huì)有較小的要求，同時(shí)仍然具有能夠?qū)崿F(xiàn)高分辨率外部接觸輸入的能力。
發(fā)光物體52在外部接觸區(qū)域中發(fā)光。光線56均勻分布并且沒有在橫向平面內(nèi)得到調(diào)制。從光筆發(fā)出的光線的一部分57穿過外部縫隙陣列53，進(jìn)入屏幕覆蓋層并且穿過屏幕覆蓋層向傳感器55傳播。
在穿過第一縫隙陣列53之后，光線將會(huì)依照第一縫隙陣列53的調(diào)制形式在橫向平面內(nèi)得到調(diào)制。經(jīng)過調(diào)制的光線將會(huì)在屏幕板501中傳播，該光線的一部分將朝向傳感器55行進(jìn)。
第二縫隙陣列59位于傳感器55的前面。當(dāng)已經(jīng)穿過了第一縫隙陣列而經(jīng)過調(diào)制的光線穿過第二縫隙陣列時(shí)，就會(huì)再次被調(diào)制。于是光線58被調(diào)制，從而莫爾條紋圖案將會(huì)投射到傳感器55上。
圖像的雙重調(diào)制將會(huì)產(chǎn)生具有高度角度和距離靈敏度的莫爾條紋圖案，使得系統(tǒng)能夠確定到發(fā)光物體51的方向和距離。
應(yīng)當(dāng)理解，可以與發(fā)光物體并行地或組合起來使用光反射、散射物體52和系統(tǒng)光源50。
不過，如果交互物體511接觸到了內(nèi)部屏幕，則光將會(huì)反射或發(fā)射到內(nèi)部屏幕板501上。該光線沒有在橫向平面內(nèi)得到調(diào)制。一部分光將會(huì)穿過該板向傳感器傳播。在光線到達(dá)傳感器之前，將會(huì)穿過第二縫隙陣列59。穿過第二縫隙陣列53的光線將會(huì)依照縫隙陣列53的調(diào)制形式在橫向平面內(nèi)得到調(diào)制。這樣調(diào)制的光線將會(huì)在傳感器上產(chǎn)生與其穿過的縫隙陣列的哪個(gè)部分、光線來自什么距離來和交互物體具有什么樣的大小相應(yīng)的圖案。
這樣，外部信號(hào)通過第一縫隙陣列53和第二縫隙陣列59調(diào)制了兩次，而內(nèi)部信號(hào)通過第二縫隙陣列59調(diào)制了單獨(dú)一次。
大物體輸入 附圖6這一說明涉及由縫隙陣列64、檢測器65和交互物體65構(gòu)成的系統(tǒng)的情況。本說明具體針對這樣一種情況交互物體發(fā)射或反射或散射在橫向平面內(nèi)相對于到縫隙陣列64和/或檢測器65的距離具有很大的范圍的、要依照縫隙的數(shù)量在傳感器上再現(xiàn)而不會(huì)產(chǎn)生重疊顯示的信號(hào)。
在附圖6中給出了這樣的情況。在這種情況下交互物體62是手指，但也可以是筆、指關(guān)節(jié)、手掌、手臂或任何類型的工具。一部分光線63從交互物體朝向檢測器65行進(jìn)。在它到達(dá)檢測器之前，該光線經(jīng)過第一縫隙陣列64。這個(gè)縫隙陣列在橫向平面內(nèi)調(diào)制光線。來自物體62的光線穿過縫隙，在檢測器上投射與物體大小和形狀以及系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和到物體的距離相應(yīng)的圖案。在附圖6中，光線是通過六個(gè)不同的縫隙64從物體62投射到檢測器65上的，因此在檢測器上再現(xiàn)了六個(gè)該物體的圖像。這些投影圖像在檢測器上彼此重疊。因此整個(gè)檢測器都由光線覆蓋。
檢測器的輸出66仍然會(huì)提供對位置來說唯一的圖案，該圖案將會(huì)表現(xiàn)出兩個(gè)或多個(gè)圖像重疊處的峰值點(diǎn)，從而使得測量重疊的數(shù)量和重疊的間隔69成為可能。重疊的間隔是由縫隙陣列64設(shè)定的。
而且，檢測器上的總的光分布會(huì)描述出高斯曲線69，最靠近交互物體62的部分的位置反射最大。
通過將已知的設(shè)計(jì)和縫隙陣列64的位置與輸出進(jìn)行比較，可以判定交互物體的大小和到交互物體的角度和距離。
透鏡效應(yīng)彎曲條形碼 附圖7這一說明涉及彎曲的并且置于具有彎曲表面的物體上的縫隙陣列76。更加具體地講，它涉及這樣一個(gè)系統(tǒng)第一部分75具有不同于第二部分74的折射率，這兩個(gè)部分光學(xué)接觸并且這兩個(gè)部分之間的界面給出了透鏡效應(yīng)。
在這兩個(gè)部分的界面內(nèi)，可以放置縫隙陣列75。這種結(jié)構(gòu)的用途是實(shí)現(xiàn)具有比不使用透鏡效應(yīng)的相應(yīng)系統(tǒng)更高的效率、可靠性和精度的光學(xué)2d定位檢測系統(tǒng)。透鏡效應(yīng)為具有縫隙陣列和檢測器的系統(tǒng)提供了這樣的效果使得交互物體與檢測器/縫隙陣列單元之間的距離實(shí)際上更小。
這種類型的光學(xué)定位檢測系統(tǒng)的分辨能力會(huì)隨著交互物體與傳感器之間的距離的減小而嚴(yán)重降低，透鏡設(shè)計(jì)方案將這種效應(yīng)減到最小。
在附圖7A中，第一部分73是由折射率高于第二部分74的折射率的材料制成的。第一部分是這樣制作和安裝的使得它與第二部分光學(xué)接觸。
第一部分是這樣形成的使其起到正透鏡的作用，例如聚焦透鏡。第一部分直接或間接與檢測器73相耦合。第一部分和第二部分之間的界面是彎曲的。如果交互物體71放在第二部分上/內(nèi)，則光從該物體71上反射、散射或發(fā)射。來自該物體的光在第二部分中朝向傳感器傳播。
該光將會(huì)在傳感器73上投射一個(gè)信號(hào)，該傳感器會(huì)產(chǎn)生與物體770的形狀相應(yīng)的輸出。輸出強(qiáng)度曲線反映出到物體的角度、距離以及物體的大小和形狀。
在附圖7B中，在第一和第二材料之間的界面上加上了縫隙陣列76。從交互物體71(比如手指或觸針)反射、散射或發(fā)射出來的一部分光線穿過第二材料朝向檢測器73傳播，當(dāng)光線穿過第一材料和第二材料之間的表面時(shí)，將會(huì)發(fā)生衍射，并且朝向第一和第二部分之間的交界面的焦點(diǎn)彎曲。
一部分光線將會(huì)穿過縫隙陣列76。穿過縫隙陣列76的光線將會(huì)依照縫隙陣列76的調(diào)制形式在橫向平面內(nèi)得到調(diào)制。這樣調(diào)制的光線將會(huì)在檢測器73上產(chǎn)生與它從縫隙陣列的哪一部分穿過、光線來自什么距離和交互物體具有什么樣的大小相應(yīng)的圖案。
檢測器的輸出將會(huì)顯示出一系列依照縫隙陣列的設(shè)計(jì)的峰值點(diǎn)。各個(gè)峰值點(diǎn)772與交互物體的大小和形狀以及距離相應(yīng)。合在一起，這些波峰將會(huì)描繪出一條與沒有縫隙陣列的系統(tǒng)的輸出曲線770相應(yīng)的曲線774。
總曲線的大小、峰值水平、幅度給出了描述交互物體的位置和交互物體的大小的多個(gè)數(shù)據(jù)。
在這樣的系統(tǒng)中，光入射角也得到了增大，因此變形較小。條形碼縫隙結(jié)構(gòu)放置在透鏡上。這增大了分辨能力，因?yàn)楣饩€所穿過的縫隙間隔得更遠(yuǎn)。由檢測器73測得的條形碼調(diào)制包含用于能夠以更好的深度分辨率完成的三角測量處理的來自間隔更大的縫隙的信息。
附圖7C和7D表示來自具有在不同位置上同時(shí)存在的第一和第二交互物體71、72的系統(tǒng)的檢測器輸出曲線。
附圖7C表示沒有多縫隙的系統(tǒng)。檢測器73的輸出780由疊加在一起的第一交互物體71和第二交互物體72的輸出曲線所描述的曲線構(gòu)成。
在附圖7D中，在第一部分75和第二部分74之間的交界面上安裝了縫隙陣列。檢測器的輸出781具有與縫隙陣列76和第一物體71和第二物體711相應(yīng)的經(jīng)過調(diào)制的兩串波峰。這些波峰描述了與沒有縫隙陣列的系統(tǒng)的曲線相對應(yīng)(例如附圖7C中描述的曲線780)的曲線782。
借助傳統(tǒng)的信號(hào)處理，可以將這兩串信號(hào)區(qū)分開來，并且用于以與針對與附圖7B相關(guān)的單獨(dú)一個(gè)交互物體介紹的相同的方式計(jì)算交互物體71、711的位置和大小。
微透鏡 附圖8作為附圖7中處于透鏡上的條形碼的替換方案，可將強(qiáng)度調(diào)制部件替換為透明透鏡部分之間插入微透鏡88，這些微透鏡將光和影會(huì)聚到檢測器85上，產(chǎn)生莫爾波紋輸出891，隨著非常輕微的接觸點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，莫爾輸出891會(huì)引發(fā)很大的改變。
這樣，除了由透鏡862造成的透鏡效應(yīng)(這種效應(yīng)是通過照射在透鏡或部分88之間的射線而實(shí)現(xiàn)的)之外，在同一界面上設(shè)置了其它的透鏡88，不過這些透鏡可以具有其它的特性。這樣，透鏡862可以例如具有定義在傳感器后面的焦點(diǎn)，以使進(jìn)入的射線具有相對較寬的強(qiáng)度波峰(這也可以是附圖7中的情況)，而透鏡88可以具有更接近于傳感器的焦點(diǎn)，以使它們提供更窄的波峰。這樣，這兩種類型的波峰可以很容易地彼此區(qū)分開。
透鏡88可以在傳感器上提供明顯不同于透鏡862所提供的強(qiáng)度圖案。另外，透鏡88在透鏡862上提供條形碼的效果。這樣，提供了兩種不同的、各自可用于確定位置和大小的圖案，從而得到了總體增大的精度。
在一種情況下，相鄰的透鏡88可以具有不同的焦點(diǎn)或焦距，以使如此在傳感器上產(chǎn)生的波峰具有不同的寬度。這樣，通過所確定的不同的寬度，可以估計(jì)出到發(fā)射器的距離，并且可以通過在傳感器上的位置確定出方向。
另外，如上面所述，由透鏡862產(chǎn)生的波峰或強(qiáng)度圖案將會(huì)提供發(fā)射器位置的估計(jì)。由透鏡88產(chǎn)生的額外的波峰可用于位置的更加精確的確定。
附圖8B表示另一種實(shí)施方式，其中只有透鏡88朝向傳感器透射射線。附圖8A中透鏡862的效果通過相接的透鏡88而消除了。
同樣，可以對透鏡使用不同的焦距來實(shí)現(xiàn)位置確定。
可以使用的另一種效果是，即使以預(yù)定的距離設(shè)置了兩個(gè)透鏡，如此在傳感器上提供的光點(diǎn)可能具有另一種距離。這樣，也可以使用透鏡之間距離的編碼來確定發(fā)射器的位置。
再另一種方法是為透鏡88提供不同的大小。這也可以用在位置確定中。
自然，透鏡可以具有光滑表面，或者可以加工成例如Fresnell透鏡。
微透鏡可以使用高折射率材料比如聚碳酸酯(n＝1.6)與低折射率材料比如透光屏幕表面材料(其可以是PMMA，n＝1.5)結(jié)合起來產(chǎn)生。透鏡88可以通過模制或通過相繼除掉透鏡862的部分材料來提供在透鏡862中。而且，可以通過在透鏡862上印制全息圖提供透鏡-或者通過加上具有全息圖的薄膜。
莫爾波紋附圖9條形碼可以包括莫爾條紋圖案，它能夠提高角度分辨能力、深度分辨能力和光靈敏度。
按照基本形式，莫爾條紋圖案由至少兩個(gè)重疊的縫隙陣列92在檢測器94上產(chǎn)生的調(diào)制強(qiáng)度圖案構(gòu)成。檢測器上的強(qiáng)度圖案隨著距離和角度二者變化，從而能夠確定發(fā)射器90的位置。
附圖9a表示使用相互距離為4mm、距離為10mm、間距為0.13mm并且縫隙大小為0.1mm的兩個(gè)平行的縫隙陣列92獲得的強(qiáng)度圖案。從傳感器94到發(fā)射器位置95的距離是350mm，并且到位置96的距離是351mm。
左邊的強(qiáng)度圖案與位置95有關(guān)，右邊的圖案是與位置95有關(guān)的圖案和與位置96有關(guān)的圖案加在一起時(shí)得到的圖案?？梢钥吹竭@兩個(gè)圖案相當(dāng)類似。
附圖9b涉及不同的實(shí)施方式，其中縫隙陣列92是不平行的。按照這種實(shí)施方式，與發(fā)射器最近的陣列設(shè)置成10度角。
現(xiàn)在在同樣是與位置95有關(guān)和與位置95及位置96有關(guān)的兩個(gè)圖案中，可以看到很大的差別。這樣，在傾斜或成角度的陣列的基礎(chǔ)上，更加容易進(jìn)行精確的位置確定。
所接收到的調(diào)制形式發(fā)生了變化，因此通過非平行縫隙陣列能夠增加角度分辨能力和深度分辨能力。
與此非常類似，兩個(gè)具有不一致曲率軸的彎曲陣列將會(huì)提供非常不同的響應(yīng)類型，這在位置確定中也是很有趣的。不管這些陣列是吸收器/反射器還是透鏡陣列，這都沒什么不同。
一般來說，使用兩個(gè)陣列具有既增加了位置確定的精度又在傳感器上提供了較高射線強(qiáng)度的優(yōu)點(diǎn)，這是由于當(dāng)使用兩個(gè)陣列來產(chǎn)生調(diào)制時(shí)，其中的縫隙可以更大。
調(diào)制光源分辨能力提高 附圖10附圖10表示在檢測器處僅僅使用單獨(dú)一個(gè)縫隙陣列來產(chǎn)生雙調(diào)制的另一種方式。
當(dāng)射線穿過縫隙陣列107時(shí)，對光源101進(jìn)行了調(diào)制，經(jīng)過調(diào)制的射線從縫隙陣列朝向發(fā)射器104傳輸。按照這種實(shí)施方式，發(fā)射器只是朝向位于傳感器106之前的另一縫隙陣列105反射射線。
這樣，所檢測到的射線已經(jīng)調(diào)制了兩次。
自然，希望來自陣列107的經(jīng)過調(diào)制的射線和發(fā)射器104的大小使得朝向陣列105反射多個(gè)射線光點(diǎn)成為可能。
多切口(slit) 附圖11附圖11表示在折射率變化界面上設(shè)置或不設(shè)置周期性或非周期性反射/吸收/偏轉(zhuǎn)/放大/縮小單元的直的/彎曲的陣列的大量不同的可行方案和組合。
所有這些組合都是可能的，并且具有自己的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。
產(chǎn)生縫隙的不同模式 附圖12附圖12表示產(chǎn)生縫隙的不同方式。這些陣列的各個(gè)單元可以是反射/吸收/偏轉(zhuǎn)/放大/縮小單元，并且在陣列中可以存在它們的組合。
這些單元可以以膜或印制的方式提供在材料的表面上，或者可以以除掉部分表面材料(比如形成透鏡)來提供。而且可以將這些單元設(shè)置在表面上。
接觸特性 附圖13手指124具有可改變的散射效果、光吸收、反射屬性和折射率，因?yàn)檫@些屬性是由存在于手指皮膚內(nèi)或上的數(shù)種不同材料的復(fù)雜混合形成的。
而且，這些屬性隨著與反射屬性有關(guān)的峰值大約為630nm到700nm的波長而變化，其中手指能夠反射90度入射光的接近1.7％。在不同膚色之間，反射變化非常小。在大約656nm波長下，手的上部的反射低于手掌和指紋。這種效應(yīng)可以用于將較弱的大面積接觸點(diǎn)與光強(qiáng)度較高的較小接觸點(diǎn)區(qū)分開。干的手指具有接近1.5的折射率。
手指上的污垢、油漬和/或潮濕能夠使得折射率在大約1.5到1.3之間變化。實(shí)驗(yàn)研究表明，從透光裝置內(nèi)部看去的接觸點(diǎn)的反射系數(shù)也取決于手指所施加的壓力，壓力增大了接觸面積并且排除了空氣，從而光接觸得到提高。
一般來說，從手指散射的光線以介于由空氣到屏幕表面的折射率差定義的臨界角之間的角度通過總內(nèi)部反射傳播，該臨界角度約為45度(折射率1.5的PMMA，656nm)到89度(由PMMA與折射率達(dá)到1.5的干手指的折射率差定義)。不過，在幾何結(jié)構(gòu)、折射率和Lambert反射方面，筆尖可以受到非常精確的控制。由具有Lambertain屬性并且折射率高于光透射屏幕表面的材料制成的精確倒圓的觸針尖將以處于空氣和PMMA之間的臨界角度范圍內(nèi)的角度將光線送入到光透射組件中，該范圍為接近45度到89度。
權(quán)利要求
1.一種用于確定發(fā)射電磁射線的單元的位置的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括-至少一維的檢測器，具有一行多個(gè)獨(dú)立單元，這些獨(dú)立單元各自適用于檢測射線并且適用于提供相應(yīng)的信號(hào)，-細(xì)長的射線轉(zhuǎn)換單元，適用于調(diào)制來自發(fā)射單元的電磁射線，以在檢測器行上形成經(jīng)過調(diào)制的射線強(qiáng)度圖案，-用于在由檢測器檢測到的強(qiáng)度圖案的基礎(chǔ)上確定發(fā)射單元的位置的裝置。
2.按照權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述確定裝置適用于確定與檢測器上強(qiáng)度圖案的至少兩個(gè)預(yù)定部分之間的距離相關(guān)的第一值，并且用于根據(jù)該第一值確定發(fā)射單元的位置。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的系統(tǒng)，其中確定裝置適用于確定與檢測器上強(qiáng)度圖案的一個(gè)或多個(gè)預(yù)定部分的位置相關(guān)的一個(gè)或多個(gè)第二值，并且用于根據(jù)該第二值確定發(fā)射單元的位置。
4.按照前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其中確定裝置適用于通過下述手段來確定檢測器上強(qiáng)度圖案的多個(gè)預(yù)定部分中的一個(gè)或多個(gè)的位置-識(shí)別強(qiáng)度圖案的多個(gè)預(yù)定部分，-從來自已經(jīng)檢測到強(qiáng)度圖案的各個(gè)部分的檢測器的單元的信號(hào)中得出與強(qiáng)度圖案的所述部分的形狀相關(guān)的信息，和-通過將形狀信息與強(qiáng)度圖案的所述部分相配來得出位置。
5.按照權(quán)利要求1-3中任何一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中確定裝置適用于通過下述手段確定檢測器上強(qiáng)度圖案的多個(gè)預(yù)定部分中的一個(gè)或多個(gè)的位置-識(shí)別強(qiáng)度圖案的多個(gè)預(yù)定部分，-預(yù)先確定強(qiáng)度圖案的各個(gè)部分的形狀，和-通過將預(yù)定形狀與強(qiáng)度圖案的所述部分相配來得出位置。
6.按照前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其中轉(zhuǎn)換單元包括沿著其縱向的用于反射/減少/吸收/耗盡入射電磁信息以及用于朝向檢測器傳輸具有強(qiáng)度圖案的電磁信息的裝置。
7.按照權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中反射/減少/吸收/耗盡裝置是以沿著縱向的周期性圖案的形式設(shè)置的。
8.按照權(quán)利要求6或7所述的系統(tǒng)，其中反射/減少/吸收/耗盡裝置適用于至少基本上完全防止電磁射線從它那里透過。
9.按照權(quán)利要求6-8中任何一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中轉(zhuǎn)換單元的縱軸與檢測器的檢測單元的延伸軸線成一定角度。
10.按照前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其中檢測器包括兩個(gè)或多個(gè)至少一維的檢測器，并且其中該系統(tǒng)包括另一個(gè)轉(zhuǎn)換單元，其中透過第一轉(zhuǎn)換單元的電磁射線入射在一個(gè)檢測器上，并且透過第二轉(zhuǎn)換單元的電磁射線入射到另一個(gè)檢測器上。
11.按照權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中第一轉(zhuǎn)換單元適用于提供利用第一特性調(diào)制的射線，其中第二轉(zhuǎn)換單元適用于提供利用第二特性調(diào)制的射線，其中第一個(gè)檢測器能夠檢測具有第一特性的射線而不能夠檢測具有第二特性的射線，并且其中第二個(gè)檢測器能夠檢測具有第二特性的射線而不能檢測具有第一特性的射線。
12.按照前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其中檢測器包括多個(gè)同向延伸的獨(dú)立單元的行，并且其中細(xì)長單元包括用于跨越所述多個(gè)行提供多個(gè)射線線條的裝置，這些射線線條與所述行的方向成非垂直角度。
13.按照前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，還包括，定位在所述細(xì)長單元和發(fā)射單元之間的第二細(xì)長單元，并且該第二細(xì)長單元適用于在所述細(xì)長單元上形成經(jīng)過調(diào)制的強(qiáng)度圖案，所述細(xì)長單元對該射線進(jìn)行進(jìn)一步調(diào)制，并且將經(jīng)過進(jìn)一步調(diào)制的射線提供到檢測器上。
14.按照權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中該系統(tǒng)適用于接收來自處于細(xì)長單元和第二細(xì)長單元之間的第一位置或區(qū)域和處于第二細(xì)長單元的相反一側(cè)上的第二位置或區(qū)域的射線發(fā)射器的射線。
15.按照權(quán)利要求13或14所述的系統(tǒng)，其中細(xì)長單元和第二細(xì)長單元是至少基本上平直的單元，并且其中這兩個(gè)單元之間存在非零角度。
16.按照前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其中細(xì)長單元是彎曲的。
17.按照權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中細(xì)長單元是沿著遠(yuǎn)離或朝向檢測器的方向彎曲的。
18.按照權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中細(xì)長單元和第二細(xì)長單元是彎曲的，各自具有曲率中心，并且其中這些曲率中心是不同的。
19.按照權(quán)利要求16-18中任何一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，此外還包括定位在細(xì)長單元和檢測器之間的透鏡裝置。
20.按照權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中細(xì)長單元設(shè)置在透鏡裝置的表面上。
21.按照前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其中細(xì)長單元設(shè)置在射線透明材料的表面上，射線在該射線透明材料的內(nèi)部行進(jìn)其從射線發(fā)射器到檢測器的路徑的至少一部分。
22.按照權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其中細(xì)長單元是通過在該表面上印制預(yù)定圖案來設(shè)置的。
23.按照前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其中射線發(fā)射器適用于朝向細(xì)長單元反射來自射線提供裝置的射線，其中射線提供裝置適用于朝向射線發(fā)射器提供經(jīng)過空間調(diào)制的射線。
24.一種確定發(fā)射電磁射線的單元的位置的方法，該方法包括-在細(xì)長射線轉(zhuǎn)換單元中調(diào)制所發(fā)射的射線的一部分，以形成經(jīng)過調(diào)制的射線強(qiáng)度圖案，-使用至少一維的檢測器檢測經(jīng)過調(diào)制的射線強(qiáng)度圖案，該檢測器具有有多個(gè)獨(dú)立單元的行，這些獨(dú)立單元各自檢測強(qiáng)度圖案的一個(gè)單獨(dú)的部分并且提供相應(yīng)的信號(hào)，-在由檢測器檢測到的強(qiáng)度圖案的基礎(chǔ)上確定發(fā)射單元的位置。
25.按照權(quán)利要求24所述的方法，其中確定步驟包括確定與檢測器上強(qiáng)度圖案的至少兩個(gè)預(yù)定部分之間的距離相關(guān)的第一值并且根據(jù)該第一值確定發(fā)射單元的位置的步驟。
26.按照權(quán)利要求24或25所述的方法，其中確定步驟包括確定與檢測器上強(qiáng)度圖案的一個(gè)或多個(gè)預(yù)定部分的位置相關(guān)的一個(gè)或多個(gè)第二值并且根據(jù)該第二值確定發(fā)射單元的位置的步驟。
27.按照權(quán)利要求24-26中任何一項(xiàng)所述的方法，其中確定步驟包括通過下述手段來確定檢測器上強(qiáng)度圖案的多個(gè)預(yù)定部分中的一個(gè)或多個(gè)的位置的步驟-識(shí)別強(qiáng)度圖案的多個(gè)預(yù)定部分，-從來自已經(jīng)檢測到強(qiáng)度圖案的各個(gè)部分的檢測器的單元的信號(hào)中得出與強(qiáng)度圖案的所述部分的形狀相關(guān)的信息，和-通過將形狀信息與強(qiáng)度圖案的所述部分相配來得出位置。
28.按照權(quán)利要求24-27中任何一項(xiàng)所述的方法，其中確定步驟包括通過下述手段確定檢測器上強(qiáng)度圖案的多個(gè)預(yù)定部分中的一個(gè)或多個(gè)的位置的步驟-識(shí)別強(qiáng)度圖案的多個(gè)預(yù)定部分，-預(yù)先確定強(qiáng)度圖案的所述部分的形狀，和-通過將預(yù)定形狀與強(qiáng)度圖案的所述部分相配來得出位置。
29.按照權(quán)利要求24-28中任何一項(xiàng)所述的方法，其中轉(zhuǎn)換步驟包括反射/減少/吸收/耗盡入射在細(xì)長單元上的電磁射線并且朝向檢測器傳輸具有強(qiáng)度圖案的電磁信息的步驟。
30.按照權(quán)利要求29所述的方法，其中反射/減少/吸收/耗盡步驟包括使用沿著縱向的一個(gè)或多個(gè)射線反射/減少/吸收/耗盡材料的周期性圖案來反射/減少/吸收/耗盡射線。
31.按照權(quán)利要求29或30所述的方法，其中反射/減少/吸收/耗盡步驟包括沿著細(xì)長單元的縱向在一個(gè)或多個(gè)位置上至少基本上完全防止電磁射線通過細(xì)長單元透射。
32.按照權(quán)利要求29-31中任何一項(xiàng)所述的方法，其中轉(zhuǎn)換單元的縱軸與檢測器的檢測單元的延伸軸線成一定角度。
33.按照權(quán)利要求24-32中任何一項(xiàng)所述的方法，其中檢測器包括兩個(gè)或多個(gè)至少一維的檢測器和另一個(gè)轉(zhuǎn)換單元，其中該調(diào)制步驟包括第一轉(zhuǎn)換單元將調(diào)制的電磁射線傳輸?shù)揭粋€(gè)檢測器上，并且第二個(gè)轉(zhuǎn)換單元將調(diào)制的電磁射線傳輸?shù)搅硪粋€(gè)檢測器上。
34.按照權(quán)利要求33所述的方法，其中第一轉(zhuǎn)換單元提供利用第一特性調(diào)制的射線，其中第二轉(zhuǎn)換單元適用于提供利用第二特性調(diào)制的射線，其中第一個(gè)檢測器檢測具有第一特性的射線而不檢測具有第二特性的射線，并且其中第二個(gè)檢測器檢測具有第二特性的射線而不檢測具有第一特性的射線。
35.按照權(quán)利要求24-34所述的方法，其中檢測器包括多個(gè)同向延伸的獨(dú)立單元的行，并且其中調(diào)制步驟包括細(xì)長單元跨越所述多個(gè)行提供多個(gè)射線線條，這些射線線條與所述行的方向成非垂直角度。
36.按照權(quán)利要求24-35中任何一項(xiàng)所述的方法，其中調(diào)制步驟還包括，第二細(xì)長單元調(diào)制來自射線發(fā)射器的射線并且將經(jīng)過調(diào)制的射線提供到所述細(xì)長單元上，所述細(xì)長單元對該射線進(jìn)行進(jìn)一步調(diào)制并且將經(jīng)過進(jìn)一步調(diào)制的射線提供到檢測器上。
37.按照權(quán)利要求24-36中任何一項(xiàng)所述的方法，包括接收來自處于細(xì)長單元和第二細(xì)長單元之間的第一位置或區(qū)域的射線發(fā)射器的射線的步驟，和接收來自于處于第二細(xì)長單元的相反一側(cè)上的第二位置或區(qū)域的射線的步驟。
38.按照權(quán)利要求36或37所述的方法，其中細(xì)長單元和第二細(xì)長單元是至少基本上平直的單元，并且其中這兩個(gè)單元之間存在非零角度。
39.按照權(quán)利要求24-38中任何一項(xiàng)所述的方法，其中細(xì)長單元是彎曲的。
40.按照權(quán)利要求39所述的方法，其中細(xì)長單元是沿著遠(yuǎn)離或朝向檢測器的方向彎曲的。
41.按照權(quán)利要求40所述的方法，其中細(xì)長單元和第二細(xì)長單元是彎曲的，各自具有曲率中心，并且其中這些曲率中心是不同的。
42.按照權(quán)利要求39或40所述的方法，還包括向檢測器提供由細(xì)長單元調(diào)制的射線的透鏡裝置。
43.按照權(quán)利要求42所述的方法，其中細(xì)長單元設(shè)置在透鏡裝置的表面上。
44.按照權(quán)利要求24-43中任何一項(xiàng)所述的方法，包括射線在由設(shè)置在射線透明材料表面上的細(xì)長單元調(diào)制之前或之后在該射線透明材料的內(nèi)部行進(jìn)的步驟。
45.按照權(quán)利要求44所述的方法，還包括通過在該表面上印制預(yù)定圖案來設(shè)置細(xì)長單元的步驟。
46.按照權(quán)利要求24-45中任何一項(xiàng)所述的方法，其中射線發(fā)射器朝向細(xì)長單元反射來自射線提供裝置的射線，其中射線提供裝置朝向射線發(fā)射器提供經(jīng)過空間調(diào)制的射線。
全文摘要
一種方法和系統(tǒng)，比如接觸板，用于確定射線發(fā)射器的位置，該射線發(fā)射器可以是進(jìn)行有源射線發(fā)射的觸針、筆、指針等，或者可以是無源的射線散射/反射/漫射單元，比如筆/指針或者操作者的手指。射線由條形碼單元調(diào)制并且提供到至少一維的檢測器上。從檢測器的輸出中，確定射線發(fā)射器的位置。這個(gè)系統(tǒng)可以用作標(biāo)準(zhǔn)接觸板，或者用于確定在其外部的發(fā)射器的位置，比如用在墻上或黑/白板上的標(biāo)牌，或者可以用于“內(nèi)部”位置，比如接觸板。
文檔編號(hào)G06F3/042GK1777859SQ200480010859
公開日2006年5月24日 申請日期2004年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月12日
發(fā)明者約那斯·歐文·菲力普·艾爾拉森, 延斯·瓦根布拉斯特·斯圖貝·斯特加爾德 申請人:O－筆公司