專利名稱：光學(xué)位置檢測設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光學(xué)位置檢測設(shè)備，且更具體地涉及利用圖像傳感器在由指示器指示的檢測區(qū)域上以光學(xué)方式檢測位置的光學(xué)位置檢測設(shè)備。
背景技術(shù)：
近年來，已經(jīng)研制了利用圖像傳感器的各種光學(xué)位置檢測設(shè)備和數(shù)字化儀。例如， 本發(fā)明人提交的專利文獻(xiàn)1公開了一種光學(xué)數(shù)字化儀，該光學(xué)數(shù)字化儀具有圍繞檢測區(qū)域布置以對指示器成像的圖像傳感器；用于對在圖像傳感器上的指示器圖像成像的成像透鏡；和用于擴大圖像傳感器的取景角度的曲面鏡。在這項技術(shù)中，利用曲面鏡從而防止以下缺點，即，在靠近檢測區(qū)域的相鄰角部設(shè)置圖像傳感器的情形中，圖像傳感器物理上沿著橫向方向處于檢測區(qū)域外側(cè)。通過利用曲面鏡，圖像傳感器和光源能夠設(shè)置在檢測區(qū)域的橫向尺度內(nèi)。引用列表專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1 日本專利申請Kokai公報第2001-142630號

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題然而，在專利文獻(xiàn)1的技術(shù)中，曲面鏡仍然靠近檢測區(qū)域的相鄰角部設(shè)置，從而存在對于曲面鏡的安設(shè)位置的限制。此外，曲面鏡、圖像傳感器和光源的布置位置需要被準(zhǔn)確地確定，并且難以以可選的方式單獨安設(shè)這些構(gòu)件。此外，當(dāng)位置檢測設(shè)備被應(yīng)用于黑板或者白板的板表面以構(gòu)造數(shù)字化儀時，難以安設(shè)能夠覆蓋相當(dāng)大的檢測區(qū)域的這種曲面鏡。 此外，能夠考慮將一對曲面鏡和一對圖像傳感器集成為一個單元以固定在它們之間的相對位置從而便于它們的定位。然而，在此情形中，單元尺寸相應(yīng)地增加，從而該單元覆蓋檢測區(qū)域的整側(cè)。因此，在檢測區(qū)域相當(dāng)大的情形中，整個設(shè)備的尺寸增加。此外，在專利文獻(xiàn)1中，利用單向透視玻璃(half mirror)等來使得光源和圖像傳感器的光軸相互一致，從而光量衰減，這導(dǎo)致低效率。此外，難以使得包括曲面鏡的各構(gòu)件的光軸相互一致。此外，一種光學(xué)位置檢測設(shè)備被設(shè)計成通過檢測當(dāng)平行于檢測區(qū)域的表面的光被阻擋時產(chǎn)生的陰影或者檢測反射光而計算指示位置。因此，可能發(fā)生以下情形，即如果靠近檢測區(qū)域并不存在平行于檢測區(qū)域的表面的光和照相機的視場，指示器在檢測區(qū)域上觸摸不能被檢測到。即，已經(jīng)存在以下情形，即，雖然指示器實際上未與檢測表面接觸，但光被阻擋從而引起錯誤觸摸檢測。然而，在等同于黑板或者白板的板表面的、大的檢測區(qū)域的情形中，當(dāng)使得平行于檢測區(qū)域的表面的光或者照相機的視場過于靠近檢測區(qū)域的表面時，由于板表面的翹曲或者不規(guī)則性，光或者視場被阻擋，這可能使得指示位置的檢測無法實現(xiàn)。 因此，存在對于將光以特定距離從檢測區(qū)域的表面分離、由此妨礙準(zhǔn)確觸摸檢測的需要。
鑒于以上狀況，本發(fā)明的目的在于提供一種具有緊湊的檢測單元并且能夠被容易地拆卸和附接的光學(xué)位置檢測設(shè)備，并且進(jìn)一步提供一種使得能夠?qū)崿F(xiàn)準(zhǔn)確的觸摸檢測的光學(xué)位置檢測設(shè)備。解決問題的手段為了實現(xiàn)本發(fā)明的以上目的，根據(jù)本發(fā)明，提供一種光學(xué)位置檢測設(shè)備，包括反向反射構(gòu)件，所述反向反射構(gòu)件設(shè)置在指示器中，或者設(shè)置為覆蓋檢測區(qū)域的周邊的兩個預(yù)定邊；和檢測單元，所述檢測單元鄰近于與檢測區(qū)域的周邊的兩個預(yù)定邊相對的角部設(shè)置，并通過利用從反向反射構(gòu)件反射的反射光來檢測指示器的指示位置，所述檢測單元包括至少兩個檢測部分，每一個檢測部分均具有發(fā)射沿著檢測區(qū)域的表面方向行進(jìn)的光的光源部分和對從光源部分發(fā)射的且被反向反射構(gòu)件反射的反射光成像的照相機部分，其中所述光源部分具有足夠?qū)捯岳霉庹丈錂z測區(qū)域的周邊的兩個預(yù)定邊的照射角度，并且所述照相機部分靠近光源部分設(shè)置，且具有足夠?qū)捯詫z測區(qū)域的周邊的兩個預(yù)定邊成像的取景角度。所述檢測單元可以鄰近于與檢測區(qū)域的周邊的兩個預(yù)定邊相對的角部以可拆卸方式附接。設(shè)置為覆蓋檢測區(qū)域的周邊的兩個預(yù)定邊的反向反射構(gòu)件鄰近于檢測區(qū)域的周邊的兩個預(yù)定邊以可拆卸方式附接。檢測單元和/或反向反射構(gòu)件可以具有用于以可拆卸方式附接到檢測區(qū)域的周邊的磁體。所述光學(xué)位置檢測設(shè)備可以進(jìn)一步包括在檢測區(qū)域的周邊中的定位基部構(gòu)件，所述定位基部構(gòu)件由鐵磁性材料制成，設(shè)置在檢測單元和/或反向反射構(gòu)件中的磁體能夠附著到所述定位基部構(gòu)件。根據(jù)本發(fā)明，還提供一種光學(xué)位置檢測設(shè)備，所述光學(xué)位置檢測設(shè)備能夠檢測將被輸入具有基本矩形形狀的檢測區(qū)域的指示器的指示位置，所述光學(xué)位置檢測設(shè)備包括: 指示器，所述指示器在所述指示器的尖端部分處具有光源；和檢測單元，所述檢測單元鄰近于與檢測區(qū)域的周邊的兩個預(yù)定邊相對的角部設(shè)置，并通過利用從指示器的光源發(fā)射的光來檢測指示器的指示位置，所述檢測單元包括對從指示器的光源發(fā)射的光成像的至少兩個照相機部分，其中照相機部分中的每一個均具有足夠?qū)捯詫z測區(qū)域的周邊的兩個預(yù)定邊成像的取景角度。根據(jù)本發(fā)明，進(jìn)一步提供一種光學(xué)位置檢測設(shè)備，所述光學(xué)位置檢測設(shè)備能夠檢測將被輸入具有基本矩形形狀的檢測區(qū)域的指示器的指示位置，所述光學(xué)位置檢測設(shè)備包括檢測單元，所述檢測單元鄰近于與檢測區(qū)域的周邊的兩個預(yù)定邊相對的角部設(shè)置，并檢測指示器的指示位置，所述檢測單元包括發(fā)射沿著檢測區(qū)域的表面方向行進(jìn)的光的光源部分和對從光源部分發(fā)射的且被指示器反射的反射光成像的至少兩個照相機部分，其中照相機部分中的每一個均具有足夠?qū)捯詫z測區(qū)域的周邊的兩個預(yù)定邊成像的取景角度，并且所述光源部分設(shè)置在所述至少兩個照相機部分之間并且具有足夠?qū)捯哉丈錂z測區(qū)域的周邊的兩個預(yù)定邊的照射角度。所述照相機部分中的每一個照相機部分均被設(shè)置成使得相對于所述檢測區(qū)域的周邊的所述兩個預(yù)定邊而言，所述照相機部分的成像表面的角度是約45度。
照相機部分中的每一個均可以具有區(qū)域圖像傳感器，所述檢測單元還可以檢測在檢測區(qū)域上鏡面反射的指示器的鏡面反射圖像，并且基于在指示器的圖像和指示器的鏡面反射圖像之間的距離檢測指示器到檢測區(qū)域上的觸摸?；谠趯⒈粰z測的指示器的指示位置和兩個照相機部分之間的距離，所述檢測單元可以通過利用離所述指示器比另一個照相機部分離指示器遠(yuǎn)的一個照相機部分來檢測指示器的鏡面反射圖像。照相機部分中的每一個均可以僅僅需要具有足夠?qū)捯詫z測區(qū)域的全部表面成像的取景角度。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明的光學(xué)位置檢測設(shè)備具有如此優(yōu)點，S卩，檢測單元被以緊湊的形狀構(gòu)造，光學(xué)位置檢測設(shè)備的拆卸和附接能夠被容易地執(zhí)行，并且觸摸檢測能夠被準(zhǔn)確執(zhí)行。附圖簡要說明[

圖1]圖1是用于解釋根據(jù)本發(fā)明第一實施例的光學(xué)位置檢測設(shè)備的示意構(gòu)造視圖。[圖2]圖2是用于解釋根據(jù)本發(fā)明第一實施例的光學(xué)位置檢測設(shè)備的檢測單元的檢測部分的構(gòu)造的示意側(cè)視圖。[圖3]圖3是用于解釋根據(jù)本發(fā)明第二實施例的光學(xué)位置檢測設(shè)備的示意構(gòu)造視圖。[圖4]圖4是用于解釋根據(jù)本發(fā)明第三實施例的光學(xué)位置檢測設(shè)備的示意構(gòu)造視圖。[圖5]圖5是用于解釋根據(jù)本發(fā)明第四實施例的光學(xué)位置檢測設(shè)備的示意構(gòu)造視圖。[圖6]圖6是用于解釋在本發(fā)明的光學(xué)位置檢測設(shè)備中能夠檢測鏡面反射圖像的檢測單元的示意視圖。
具體實施例方式將在下面參考附圖描述用于實現(xiàn)本發(fā)明的實施例。圖1是用于解釋根據(jù)本發(fā)明第一實施例的光學(xué)位置檢測設(shè)備的示意構(gòu)造視圖。第一實施例是由本身并不具有特殊功能的指示器諸如手指或者指示桿指示的位置得以檢測的實例。如在圖1中所示，能夠檢測指示器2在檢測區(qū)域1上的指示位置的光學(xué)位置檢測設(shè)備主要由反向反射構(gòu)件10和檢測單元 20構(gòu)成。檢測區(qū)域1具有基本矩形形狀并且對應(yīng)于檢測單元20的檢測部分21、21的視場相互交迭的部分，如后所述。反向反射構(gòu)件10設(shè)置為覆蓋基本矩形檢測區(qū)域1的周邊的兩個預(yù)定邊。更加具體地，在圖1所示實例中，反向反射構(gòu)件10設(shè)置為覆蓋檢測區(qū)域1的右側(cè)和底側(cè)。檢測單元20鄰近于與檢測區(qū)域的周邊的兩個預(yù)定邊相對的角部設(shè)置。更加具體地，檢測單元20鄰近于與設(shè)置反向反射構(gòu)件的兩個側(cè)相對的角部設(shè)置。在圖1的實例中， 檢測單元20靠近左上角部設(shè)置。檢測單元20通過利用來自反向反射構(gòu)件10的反射光檢測指示器2的指示位置。圖1所示檢測單元20包括兩個檢測部分21。圖2是用于解釋根據(jù)本發(fā)明第一實施例的光學(xué)位置檢測設(shè)備的檢測單元的檢測部分的構(gòu)造的示意側(cè)視圖。在圖2中，與在圖1中的那些附圖標(biāo)記相同的附圖標(biāo)記表示與在圖1中的那些部分相同的部分。如在圖2中所示，檢測部分21主要包括光源部分30和照相機部分40。光源部分30沿著檢測區(qū)域1的表面方向發(fā)射光。光源部分30具有使得能夠利用光照射檢測區(qū)域1的周邊的兩個預(yù)定邊的照射角度。即，光源部分30被構(gòu)造為具有覆蓋檢測區(qū)域1的設(shè)置反向反射構(gòu)件10的右側(cè)和底側(cè)的照射角度。光源部分30可以具有通過以扇形布置例如多個LED(發(fā)光二極管)而獲得的結(jié)構(gòu)。照相機部分40對從光源部分30發(fā)射的且被反向反射構(gòu)件10反射的反射光成像 (見圖1)。照相機部分40包括廣角透鏡41和圖像傳感器42，靠近光源部分30設(shè)置，并且具有足夠?qū)捯詫τ跈z測區(qū)域1的周邊的兩個預(yù)定邊成像的取景角度。即，照相機部分40被構(gòu)造為具有覆蓋檢測區(qū)域1的設(shè)置反向反射構(gòu)件10的右側(cè)和底側(cè)的取景角度。使得廣角透鏡41具有90度或者更大、優(yōu)選地100度或者更大的取景角度并且能夠?qū)z測區(qū)域的周邊的兩側(cè)成像是足夠的。當(dāng)然，廣角透鏡41具有比上述取景角度更寬的取景角度。圖像傳感器42是固態(tài)圖像傳感器件諸如CCD或者CMOS。圖像傳感器42可以是線性圖像傳感器或者區(qū)域圖像傳感器。在圖像傳感器42是區(qū)域圖像傳感器的情形中，圖像傳感器42能夠在位置檢測設(shè)備在高度檢測中的觸摸檢測之前和之后檢測指示器的運動，從而能夠?qū)崿F(xiàn)更高水平的檢測。在本發(fā)明的光學(xué)位置檢測設(shè)備中利用的照相機部分不限于在圖中所示實例，而是可以具有任何構(gòu)造，只要照相機部分具有足夠?qū)捯詫τ跈z測區(qū)域的周邊的兩側(cè)成像的取景角度。以上構(gòu)造的檢測部分21每一個均被連接到在檢測單元內(nèi)側(cè)或者外側(cè)設(shè)置的控制器或者計算機(未示出)。檢測單元和控制器等通過利用USB (通用串行總線)的導(dǎo)線或者通過利用Bluetooth (藍(lán)牙，注冊商標(biāo))的無線電相互連接。圖1所示檢測單元20具有三角形形狀。這是因為容易定位到黑板或者白板的板表面50的角部。例如，在本發(fā)明的光學(xué)位置檢測設(shè)備與黑板或者白板的板表面50 —起使用作為數(shù)字化儀的情形中，檢測單元以可拆卸方式附接到鄰近于與檢測區(qū)域的周邊的兩個預(yù)定邊相對的角部的部分。即，如在圖1中所示，檢測單元附接到黑板等的板表面50的角部。類似地，反向反射構(gòu)件10可以被以可拆卸方式附接到鄰近于檢測區(qū)域的周邊的兩個預(yù)定邊的部分。即，如在圖1中所示，反向反射構(gòu)件附接到黑板等的板表面50的右側(cè)和底側(cè)。 檢測單元和反向反射構(gòu)件可以每一個均在用作附接表面的后表面上具有磁體，用于從檢測區(qū)域的周邊拆卸/附接到檢測區(qū)域的周邊。磁體的利用使得易于將檢測單元和反向反射構(gòu)件附接到黑板或者白板的板表面50。更加具體地，準(zhǔn)備具有160cmX 120cm的尺寸的、在商業(yè)上可以獲得的白板，并且利用磁體將具有被以大約20cm相互分開設(shè)置的照相機部分的檢測單元附接到這個白板的板表面的左上角部。在檢測單元具有三角形形狀的情形中，能夠容易地進(jìn)行定位。照相機部分可以被設(shè)置成使得相對于所述檢測區(qū)域的周邊的所述兩個預(yù)定邊而言，所述照相機部分的成像表面的角度是約45度。例如，每一個均具有90度的取景角度的兩個照相機部分在白板的板表面的角部上以大約20cm到30cm相互分開設(shè)置。利用這種構(gòu)造，該兩個照相機部分的視場面向基本相同的方向，并且該兩個照相機部分的視場相互交迭的區(qū)域被設(shè)為檢測區(qū)域。如在以后所描述的，本發(fā)明的光學(xué)位置檢測設(shè)備被構(gòu)造為利用三角測量原理檢測指示器的指示位置，從而在兩個檢測部分21之間的距離影響檢測準(zhǔn)確度，并且在兩個檢測部分21之間的距離越小，則檢測準(zhǔn)確度越差。因此，通過在將檢測準(zhǔn)確度維持于可接受的水平時減小在兩個檢測部分21之間的距離，能夠減小檢測單元20的尺寸。在本發(fā)明的光學(xué)位置檢測設(shè)備中，檢測部分21的視場(照相機部分的成像區(qū)域和光源部分的照射區(qū)域)相互交迭的區(qū)域被設(shè)為檢測區(qū)域1。因此，當(dāng)檢測單元20設(shè)置在黑板或者白板的板表面50上時，在使得檢測區(qū)域的尺寸接近于黑板等的尺寸方面，檢測單元20的尺寸減小是有效的。此外，在本發(fā)明的光學(xué)位置檢測設(shè)備與液晶顯示器設(shè)備或者等離子體顯示器設(shè)備一起使用作為觸摸面板的情形中，可以利用雙面膠帶將磁體所能夠附著到的、由鐵磁性材料制成的定位基部構(gòu)件附接到顯示區(qū)域的玻璃框。定位基部構(gòu)件優(yōu)選地具有凹形部分，例如在檢測單元或者反向反射構(gòu)件中設(shè)置的磁體被裝配于所述凹形部分，從而便于檢測單元或者反向反射構(gòu)件的定位。作為定位基部構(gòu)件，可以利用具有類似玻璃框的框架形狀的定位基部構(gòu)件。在此情形中，檢測單元或者反向反射構(gòu)件的安設(shè)位置事先確定，從而能夠便于檢測單元或者反向反射構(gòu)件的布置。此外，替代框架狀定位基部構(gòu)件，可以利用在對應(yīng)于檢測單元或者反向反射構(gòu)件的磁體的位置的部分中設(shè)置的板狀定位基部構(gòu)件。還在此情形中，通過允許磁體被裝配到在定位基部構(gòu)件中形成的凹形部分，能夠容易地布置檢測單元和反向反射構(gòu)件。作為用于準(zhǔn)確的指示位置檢測的調(diào)節(jié)過程，可以在安設(shè)檢測單元和反向反射構(gòu)件之后執(zhí)行在檢測區(qū)域中的檢測位置的校準(zhǔn)。下面，將描述通過利用根據(jù)本發(fā)明第一實施例的、以上構(gòu)造的光學(xué)位置檢測設(shè)備執(zhí)行的、檢測指示器的指示位置的過程。本發(fā)明的第一實施例具有用于檢測本身并不具有特殊功能的指示器諸如手指或者指示桿的指示位置的構(gòu)造。在本實施例中，從檢測部分21 的光源部分30發(fā)射的光被反向反射構(gòu)件10反射，并且反向反射光被照相機部分40成像。 在本發(fā)明中，光源部分30具有足夠?qū)捯岳霉庹丈錂z測區(qū)域的周邊的兩個預(yù)定邊的照射角度并且照相機部分具有足夠?qū)捯詫z測區(qū)域的周邊的兩個預(yù)定邊成像的取景角度，從而在每一個檢測部分21的照相機部分40上形成在兩側(cè)上設(shè)置的反向反射構(gòu)件10的圖像。在指示器2諸如手指被輸入檢測區(qū)域1的情形中，來自反向反射構(gòu)件10的反射光被指示器2 阻擋，結(jié)果每一個檢測部分21檢測到對應(yīng)于陰影的圖像?；诶糜稍搩蓚€檢測部分21 檢測的陰影的位置和在該兩個檢測部分21之間的距離的三角測量原理，指示器的指示位置(二維坐標(biāo))能夠得以計算。這個計算可以由在檢測單元20內(nèi)部或者外部設(shè)置的計算機執(zhí)行。雖然在所示意的實例中檢測單元20包括兩個檢測部分21，但是本發(fā)明不限于此， 而是檢測單元20可以包括三個檢測部分。在此情形中，另一個檢測部分可以被設(shè)置在該兩個檢測部分之間。這種構(gòu)造減小了誤差。檢測部分的數(shù)目可以增加到四個或者更多。如上所述，根據(jù)本發(fā)明，提供了一種具有緊湊的檢測單元并且能夠被容易地拆卸和附接的光學(xué)位置檢測設(shè)備。下面，將參考圖3描述根據(jù)本發(fā)明第二實施例的光學(xué)位置檢測設(shè)備。圖3是用于解釋根據(jù)本發(fā)明第二實施例的光學(xué)位置檢測設(shè)備的示意構(gòu)造視圖。第二實施例是指示器具有反向反射構(gòu)件的情形。在圖3中，與在圖1中的那些附圖標(biāo)記相同的附圖標(biāo)記表示與在圖1中的那些部分相同的部分。如在圖3中所示，將被輸入檢測區(qū)域1的指示器3在其尖端部分處具有反向反射構(gòu)件13，而沒有設(shè)置如在第一實施例中利用的、覆蓋檢測區(qū)域的兩側(cè)的反向反射構(gòu)件。其它構(gòu)造與第一實施例的那些構(gòu)造相同，并且將省略其說明。將描述通過利用根據(jù)第二實施例的、以上構(gòu)造的光學(xué)位置檢測設(shè)備執(zhí)行的、檢測指示器的指示位置的過程。在指示器3未被輸入檢測區(qū)域1的情形中，檢測部分21的照相機部分40檢測不到任何物體。當(dāng)指示器3被輸入檢測區(qū)域1時，從檢測部分21的光源部分30發(fā)射的光被在指示器3的尖端部分處設(shè)置的反向反射構(gòu)件13反射，并且反向反射光被照相機部分40成像。因此，基于利用由兩個檢測部分21檢測到的反射光的位置和在兩個檢測部分21之間的距離的三角測量原理，指示器的指示位置(二維坐標(biāo))能夠得以計算。因為在第二實施例的光學(xué)位置檢測設(shè)備中沒有設(shè)置圍繞檢測區(qū)域的任何框架部件諸如反向反射構(gòu)件，所以檢測區(qū)域不需要被以等同于作為所示意實例的板表面的矩形形狀形成，而是具有檢測部分能夠檢測指示器的距離并且檢測部分的視場相互交迭的區(qū)域可以被設(shè)為檢測區(qū)域。此外，在其中在光學(xué)位置檢測設(shè)備中不能將環(huán)境光和反射光相互區(qū)別的情形中， 由于檢測區(qū)域的周邊的框架部件不存在而存在指示器被錯誤識別的可能性。為了防止這點，例如，利用非反射性框架部件來圍繞檢測區(qū)域的周邊從而阻擋環(huán)境光?？商娲?，可以采用一種構(gòu)造，其中使得光源部分發(fā)射脈沖光，并且執(zhí)行濾光從而僅僅檢測對應(yīng)于脈沖光的反射光。進(jìn)一步可替代地，可以采用一種構(gòu)造，其中紅外LED被用作光源部分的LED，紅外透射濾光器設(shè)置在照相機部分中，并且僅僅在從光源部分發(fā)射光期間執(zhí)行成像操作。其它構(gòu)造、應(yīng)用和效果與第一實施例的那些構(gòu)造、應(yīng)用和效果相同，并且將省略其說明。下面，將參考圖4描述根據(jù)本發(fā)明第三實施例的光學(xué)位置檢測設(shè)備。圖4是用于解釋根據(jù)本發(fā)明第三實施例的光學(xué)位置檢測設(shè)備的示意構(gòu)造視圖。第三實施例是指示器具有光源的情形。在圖4中，與在圖1和2中的那些附圖標(biāo)記相同的附圖標(biāo)記表示與在圖1 和2中的那些部分相同的部分。如在圖4中所示，將被輸入檢測區(qū)域1的指示器4在其尖端部分處具有光源33諸如LED，而沒有設(shè)置如在第一實施例中利用的、覆蓋檢測區(qū)域的周邊的兩側(cè)的反向反射構(gòu)件，或者如在第二實施例中利用的、在指示器的尖端部分處的反向反射構(gòu)件。此外，檢測單元20具有對從指示器4的光源部分33發(fā)射的光成像的至少兩個照相機部分40。即，在第一和第二實施例中，檢測單元20具有照相機部分和光源部分，而在第三實施例中，僅僅照相機部分40設(shè)置在檢測單元20中。照相機部分40具有足夠?qū)捯詫z測區(qū)域1的周邊的兩個預(yù)定邊成像的取景角度。在所示意的實例中，該兩個預(yù)定邊例如是右側(cè)和底側(cè)。將描述通過利用根據(jù)第三實施例的、以上構(gòu)造的光學(xué)位置檢測設(shè)備執(zhí)行的、檢測指示器的指示位置的過程。在指示器4未被輸入檢測區(qū)域1的情形中，檢測單元20的照相機部分40未對任何物體成像。當(dāng)指示器4被輸入檢測區(qū)域1時，從在指示器4的尖端部分處設(shè)置的光源部分33發(fā)射的光被每一個照相機部分40成像。因此，基于利用由兩個照相機部分40檢測到的光的位置和在兩個照相機部分40之間的距離的三角測量原理，指示器的指示位置(二維坐標(biāo))能夠得以計算。在第三實施例的光學(xué)位置檢測設(shè)備中也沒有設(shè)置圍繞檢測區(qū)域的任何框架部件， 從而在環(huán)境光和反射光不能被相互區(qū)別的情形中，存在指示器被錯誤識別的可能性。為了防止這點，例如，可以利用非反射性壁部件來圍繞檢測區(qū)域的周邊?？商娲?，可以采用一種構(gòu)造，其中使得在指示器的尖端部分處設(shè)置的光源發(fā)射脈沖光，并且執(zhí)行濾光從而僅僅檢測對應(yīng)于脈沖光的光。進(jìn)一步可替代地，可以采用一種構(gòu)造，其中紅外LED被用作在指示器的尖端部分處設(shè)置的LED，紅外透射濾光器設(shè)置在照相機部分中，并且僅僅在從紅外LED 發(fā)射光期間執(zhí)行成像操作。其它構(gòu)造、應(yīng)用和效果與第一和第二實施例的那些構(gòu)造、應(yīng)用和效果相同，并且將省略其說明。下面，將參考圖5描述根據(jù)本發(fā)明第四實施例的光學(xué)位置檢測設(shè)備。圖5是用于解釋根據(jù)本發(fā)明第四實施例的光學(xué)位置檢測設(shè)備的示意構(gòu)造視圖。第四實施例是本身并不具有特殊功能的指示器諸如手指或者指示桿的圖像被直接地成像以檢測由指示器指示的位置的情形。在圖5中，與在圖4中的那些附圖標(biāo)記相同的附圖標(biāo)記表示與在圖4中的那些部分相同的部分。如在圖5中所示，指示器2是手指等。檢測單元20具有至少兩個照相機部分40。 光源部分35被設(shè)置在兩個照相機部分之間并且被構(gòu)造為具有足夠?qū)捯岳霉庹丈錂z測區(qū)域1的周邊的兩個預(yù)定邊的照射角度。光源部分35由例如被布置成以輻射方式分布的多個紅外LED構(gòu)成。光源部分35可以具有如此構(gòu)造，其中每一個均被以預(yù)定角度傾斜從而允許來自LED的光沿著徑向分布的多個紅外LED如在圖5中所示被線性布置，或者其中多個紅外LED被以扇形布置。此外，漫射板可以被設(shè)置在LED前面從而使得來自LED的光是均勻的。例如，雙凸透鏡可以被用作漫射板從而利用平滑光沿著表面方向廣泛地照射檢測區(qū)域。此外，在第四實施例的光學(xué)位置檢測設(shè)備中，照相機部分直接對指示器的圖像成像，從而例如可以采用一種構(gòu)造，其中使得光源部分35以極短的時間間隔發(fā)射強光，并且在發(fā)射期間執(zhí)行成像操作?？梢曰谡障鄼C部分的快門速度和光圈和檢測區(qū)域的標(biāo)準(zhǔn)亮度確定光源部分的發(fā)射量。可以采用一種構(gòu)造，其中多個紅外LED被用作光源部分的LED，紅外透射濾光器設(shè)置在照相機部分的透鏡前面或者圖像傳感器前面，并且僅僅在從光源部分發(fā)射紅外光射線期間執(zhí)行成像操作。在此情形中，減小環(huán)境光的影響是可能的。將描述通過利用根據(jù)第四實施例的、以上構(gòu)造的光學(xué)位置檢測設(shè)備執(zhí)行的、檢測指示器的指示位置的過程。在指示器2未被輸入檢測區(qū)域1的情形中，檢測單元20的照相機部分40不對任何物體成像。當(dāng)指示器2被輸入檢測區(qū)域1時，利用從光源部分35發(fā)射的光照射指示器2，并且指示器2的圖像作為反射光被每一個照相機部分40成像。因此，基于利用由兩個照相機部分40檢測到的指示器2的圖像位置和在兩個照相機部分40之間的距離的三角測量原理，指示器的指示位置(二維坐標(biāo))能夠得以計算。其它構(gòu)造、應(yīng)用和效果與第一到第三實施例的那些構(gòu)造、應(yīng)用和效果相同，并且將省略其說明。在以上實施例中，照相機部分的圖像傳感器可以是線性圖像傳感器或者區(qū)域圖像傳感器。在利用區(qū)域圖像傳感器的情形中，通過還檢測在檢測區(qū)域的表面上鏡面反射的指示器的鏡面反射圖像，實現(xiàn)指示器的觸摸檢測是可能的。將參考圖6對此更加詳細(xì)地描述。圖6是用于解釋在本發(fā)明的光學(xué)位置檢測設(shè)備中能夠檢測鏡面反射圖像的檢測單元的示意視圖。圖6(a)是光學(xué)位置檢測設(shè)備的側(cè)視圖，并且圖6(b)是用于解釋如從檢測單元觀察的指示器圖像的示意視圖。在圖6中，與在圖1至5中的那些附圖標(biāo)記相同的附圖標(biāo)記表示與在圖1至5中的那些部分相同的部分。為了解釋方便起見，在圖6(b)中， 并非檢測單元的視場的實際范圍，而是更寬的區(qū)域得以示出。照相機部分40利用區(qū)域圖像傳感器作為圖像傳感器42。檢測單元被構(gòu)造為還檢測在檢測區(qū)域上鏡面反射的指示器的鏡面反射圖像，并且基于在指示器2的圖像和指示器 2的鏡面反射圖像之間的距離檢測指示器到檢測區(qū)域1上的觸摸。如在圖6(b)中所示，當(dāng)從檢測單元觀察時，指示器2的鏡面反射圖像在檢測區(qū)域的表面即白板等的板表面50上形成。當(dāng)指示器2在檢測區(qū)域1的表面上充分地觸摸時，指示器2的圖像和其鏡面反射圖像相互成為一體，并且在圖像之間的距離變成0。然而，在觸摸之前，在指示器2的圖像和其鏡面反射圖像之間存在間隙。因此，基于在指示器2的圖像和其鏡面反射圖像之間的距離，指示器2是否已經(jīng)在檢測表面上觸摸能夠得以檢測。優(yōu)選的是利用具有高反射效率的板表面諸如白板、等離子體顯示器屏幕、具有玻璃或者丙烯酸前表面的LCD屏幕等。如在圖6(a)中所示，照相機部分僅僅需要具有在平面方向方面足夠?qū)捯詫z測區(qū)域的周邊的兩個預(yù)定邊成像的取景角度和在豎直方向方面足夠?qū)捯詫泥徑诓⑶揖o接在照相機部分下面的檢測區(qū)域的周邊的兩個預(yù)定邊的范圍成像的取景角度。即，照相機部分僅僅需要具有足夠?qū)捯詫z測區(qū)域1的全部表面成像的取景角度。照相機部分被設(shè)置在距板表面50特定高度處從而能夠以向下的角度對檢測區(qū)域1的全部表面成像。在傳統(tǒng)的光學(xué)位置檢測設(shè)備中，在使得來自光源的光或者照相機部分的視場平行于并且盡可能靠近檢測區(qū)域的表面的狀態(tài)下執(zhí)行觸摸檢測。然而，如上文在現(xiàn)有技術(shù)的問題中所述，當(dāng)使得平行于檢測區(qū)域的表面的光過于靠近檢測區(qū)域的表面時，由于板表面的翹曲或者不規(guī)則性，光或者視場被阻擋，這可能使得指示位置的檢測無法進(jìn)行。然而，在本發(fā)明中，如在圖6(b)中所示，照相機部分被設(shè)置在距檢測區(qū)域的表面特定高度處，并且具有足夠?qū)捯詫z測區(qū)域的全部表面成像的取景角度，從而防止光或者視場由于板表面的翹曲或者不規(guī)則性而被阻擋。照相機部分的視場相對于板表面的入射角越小，S卩，視場沿著豎直方向越靠近板表面，則指示器的鏡面反射圖像的反射性變得越低，并且鏡面反射圖像越微弱(檢測鏡面反射圖像越困難)。在另一方面，鏡面反射圖像相對于板表面的入射角越大，即，視場相對于板表面沿著平行定向越靠近，則指示器的鏡面反射圖像的反射性變得越高，并且鏡面反射圖像越強(檢測鏡面反射圖像越容易)。因此，優(yōu)選的是，使得檢測單元執(zhí)行控制從而離所述指示器比另一個照相機部分離指示器遠(yuǎn)的照相機部分被用于指示器的鏡面反射圖像的檢測。在采用在指示器的指示位置檢測之后進(jìn)行觸摸檢測的構(gòu)造的情形中，在各照相機部分和指示器之間的位置關(guān)系能夠得以掌握，從而通過利用鏡面反射圖像利用遠(yuǎn)程照相機部分實現(xiàn)觸摸檢測是可能的。此外，可以通過利用接收較強鏡面反射圖像的照相機部分進(jìn)行觸摸檢測。關(guān)于觸摸檢測，不需要鄰近于檢測區(qū)域的一個角部設(shè)置檢測單元，而是可以分別在檢測區(qū)域的左角部和右角部附近設(shè)置照相機部分。
根據(jù)本發(fā)明第一實施例的光學(xué)位置檢測設(shè)備能夠檢測來自反向反射構(gòu)件的反射光和指示器的陰影的鏡面反射圖像，從而能夠?qū)崿F(xiàn)觸摸檢測。此外，在第二和第三實施例中，因為能夠檢測筆尖的鏡面反射圖像，所以能夠?qū)崿F(xiàn)觸摸檢測。本發(fā)明的光學(xué)位置檢測設(shè)備不限于以上示意的實例，而是可以在本發(fā)明的范圍內(nèi)進(jìn)行各種變型。附圖標(biāo)記說明1 檢測區(qū)域2、3、4 指示器10、13:反向反射構(gòu)件20 檢測單元21 檢測部分30,33,35 光源部分40 照相機部分41 廣角透鏡42:圖像傳感器50 板表面
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)位置檢測設(shè)備，所述光學(xué)位置檢測設(shè)備能夠檢測將被輸入到具有基本矩形形狀的檢測區(qū)域的指示器的指示位置，所述光學(xué)位置檢測設(shè)備包括反向反射構(gòu)件，所述反向反射構(gòu)件設(shè)置在所述指示器中，或者設(shè)置為覆蓋所述檢測區(qū)域的周邊的兩個預(yù)定邊；和檢測單元，所述檢測單元鄰近于與所述檢測區(qū)域的周邊的所述兩個預(yù)定邊相對的角部設(shè)置，并通過利用從所述反向反射構(gòu)件反射的反射光來檢測所述指示器的指示位置，所述檢測單元包括至少兩個檢測部分，每一個檢測部分均具有發(fā)射沿著所述檢測區(qū)域的表面方向行進(jìn)的光的光源部分和對從所述光源部分發(fā)射且被所述反向反射構(gòu)件反射的反射光進(jìn)行成像的照相機部分，所述光源部分具有足夠?qū)捯岳霉庹丈渌鰴z測區(qū)域的周邊的所述兩個預(yù)定邊的照射角度，并且所述照相機部分靠近所述光源部分設(shè)置，且具有足夠?qū)捯詫λ鰴z測區(qū)域的周邊的所述兩個預(yù)定邊進(jìn)行成像的取景角度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)位置檢測設(shè)備，其中所述檢測單元鄰近于與所述檢測區(qū)域的周邊的所述兩個預(yù)定邊相對的角部以可拆卸方式附接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的光學(xué)位置檢測設(shè)備，其中設(shè)置為覆蓋所述檢測區(qū)域的周邊的所述兩個預(yù)定邊的所述反向反射構(gòu)件鄰近于所述檢測區(qū)域的周邊的所述兩個預(yù)定邊以可拆卸方式附接。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3的光學(xué)位置檢測設(shè)備，其中所述檢測單元和/或所述反向反射構(gòu)件具有用于以可拆卸方式附接到所述檢測區(qū)域的周邊的磁體。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的光學(xué)位置檢測設(shè)備，進(jìn)一步在所述檢測區(qū)域的周邊中包括定位基部構(gòu)件，所述定位基部構(gòu)件由鐵磁性材料制成，設(shè)置在所述檢測單元和/或所述反向反射構(gòu)件中的所述磁體能夠附著到所述定位基部構(gòu)件。
6.一種光學(xué)位置檢測設(shè)備，所述光學(xué)位置檢測設(shè)備能夠檢測將被輸入到具有基本矩形形狀的檢測區(qū)域的指示器的指示位置，所述光學(xué)位置檢測設(shè)備包括指示器，所述指示器在所述指示器的尖端部分處具有光源；和檢測單元，所述檢測單元鄰近于與所述檢測區(qū)域的周邊的兩個預(yù)定邊相對的角部設(shè)置，并通過利用從所述指示器的所述光源發(fā)射的光來檢測所述指示器的指示位置，所述檢測單元包括對從所述指示器的所述光源發(fā)射的光進(jìn)行成像的至少兩個照相機部分，所述照相機部分中的每一個照相機部分均具有足夠?qū)捯詫λ鰴z測區(qū)域的周邊的所述兩個預(yù)定邊進(jìn)行成像的取景角度。
7.一種光學(xué)位置檢測設(shè)備，所述光學(xué)位置檢測設(shè)備能夠檢測將被輸入到具有基本矩形形狀的檢測區(qū)域的指示器的指示位置，所述光學(xué)位置檢測設(shè)備包括檢測單元，所述檢測單元鄰近于與所述檢測區(qū)域的周邊的兩個預(yù)定邊相對的角部設(shè)置，并檢測所述指示器的指示位置，所述檢測單元包括發(fā)射沿著所述檢測區(qū)域的表面方向行進(jìn)的光的光源部分和對從所述光源部分發(fā)射且被所述指示器反射的反射光進(jìn)行成像的至少兩個照相機部分，所述照相機部分中的每一個照相機部分均具有足夠?qū)捯詫λ鰴z測區(qū)域的周邊的所述兩個預(yù)定邊進(jìn)行成像的取景角度，并且所述光源部分設(shè)置在所述至少兩個照相機部分之間，且具有足夠?qū)捯哉丈渌鰴z測區(qū)域的周邊的所述兩個預(yù)定邊的照射角度。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中的任何一項的光學(xué)位置檢測設(shè)備，其中所述照相機部分中的每一個照相機部分均被設(shè)置成使得相對于所述檢測區(qū)域的周邊的所述兩個預(yù)定邊而言， 所述照相機部分的成像表面的角度是約45度。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中的任何一項的光學(xué)位置檢測設(shè)備，其中所述照相機部分中的每一個照相機部分均具有區(qū)域圖像傳感器，并且所述檢測單元還檢測在所述檢測區(qū)域上鏡面反射的所述指示器的鏡面反射圖像，并且基于在所述指示器的圖像和所述指示器的鏡面反射圖像之間的距離檢測所述指示器到所述檢測區(qū)域上的觸摸。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的光學(xué)位置檢測設(shè)備，其中，基于在將被檢測的所述指示器的指示位置和兩個照相機部分之間的距離，所述檢測單元通過利用離所述指示器比另一個照相機部分離所述指示器遠(yuǎn)的一個照相機部分來檢測所述指示器的鏡面反射圖像。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10的光學(xué)位置檢測設(shè)備，其中所述照相機部分中的每一個照相機部分均具有足夠?qū)捯詫λ鰴z測區(qū)域的全部表面進(jìn)行成像的取景角度。
全文摘要
一種光學(xué)位置檢測設(shè)備，包括反向反射構(gòu)件(10)和檢測單元(20)。反向反射構(gòu)件(10)設(shè)置為覆蓋檢測區(qū)域(1)的周邊的兩個預(yù)定邊。檢測單元(20)鄰近于與兩個預(yù)定邊相對的角部設(shè)置，并通過利用從反向反射構(gòu)件反射的反射光來檢測指示器的指示位置。檢測單元(20)包括兩個檢測部分(21)，每一個檢測部分均具有發(fā)射沿著檢測區(qū)域的表面方向行進(jìn)的光的光源部分和對從光源部分發(fā)射的且被反向反射構(gòu)件反射的反射光成像的照相機部分。所述光源部分具有足夠?qū)捯岳霉庹丈鋬蓚€預(yù)定邊的照射角度，并且照相機部分靠近光源部分設(shè)置，且具有足夠?qū)捯詫蓚€預(yù)定邊成像的取景角度。
文檔編號G06F3/042GK102449584SQ20108002280
公開日2012年5月9日 申請日期2010年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月26日
發(fā)明者小川保二 申請人:株式會社伊特, 株式會社施樂庫