專利名稱：廣角圖像檢測電子白板信號(hào)接收器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種采用實(shí)時(shí)圖像檢測方法進(jìn)行筆定位的電子白板裝置，特別是一種大視場角的電子白板信號(hào)接收器。
背景技術(shù)：
在當(dāng)前的電子白板技術(shù)中，使用圖像檢測實(shí)現(xiàn)筆跡定位跟蹤是主流技術(shù)之一，主要原因是此類白板安裝使用靈活、響應(yīng)快、成本低、體積小等，且隨著傳感器和數(shù)字處理技術(shù)的發(fā)展，此類產(chǎn)品的發(fā)展空間很大。有關(guān)使用實(shí)時(shí)圖像檢測進(jìn)行筆定位的電子白板技術(shù)方案在大量專利文件中都有涉及，如專利號(hào)ZL011080477、發(fā)明專利公開號(hào)CN1305143A、名稱為“用于計(jì)算機(jī)坐標(biāo)與控制信息輸入的系統(tǒng)及方法”的中國發(fā)明專利，以及發(fā)明專利公開號(hào)CN1928799A、名稱為“觸摸屏定位裝置及其定位方法”的中國發(fā)明專利申請(qǐng)中有詳細(xì)描述。其基本工作原理是用主動(dòng)發(fā)光的光筆或被動(dòng)反射光的光筆(包括手指等)產(chǎn)生的光點(diǎn)·來標(biāo)示目標(biāo)點(diǎn)的位置，引入攝像裝置實(shí)時(shí)采集屏幕范圍的圖像，用信號(hào)處理電路實(shí)時(shí)分析圖像信號(hào)并提取亮點(diǎn)的位置信息，通過接口電路和相應(yīng)軟件輸入到計(jì)算機(jī)，用坐標(biāo)矯正算法進(jìn)行坐標(biāo)校準(zhǔn)使光標(biāo)的位置跟蹤光筆的物理位置，從而實(shí)現(xiàn)交互電子白板功能。在此類產(chǎn)品中，目前的圖像采集方法是將攝像頭直接對(duì)準(zhǔn)屏幕并覆蓋整個(gè)屏幕，但隨著短焦投影的日益普及，特別是考慮到避免遮擋的需要，攝像頭需要盡量接近屏幕。這帶來了一個(gè)問題，就是攝像頭的視場角需要非常大，例如當(dāng)攝像頭處于前上方40cm處采集80寸屏幕圖像時(shí)，要求鏡頭視場角大于120度。目前此類產(chǎn)品已經(jīng)在應(yīng)用中，但存在以下問題一、圖像邊緣衰減嚴(yán)重，造成邊緣靈敏度下降，而提高整體靈敏度又導(dǎo)致抗干擾能力下降。二、圖像邊緣畸變大，造成邊緣的分辨率迅速下降，造成白板整體分辨率下降。三、一般此類鏡頭需要多片透鏡構(gòu)成，成本高，體積大，典型的情況是魚眼鏡頭。四、根據(jù)物理光學(xué)原理，多層干涉濾光片的濾光特性隨光線入射角不同而改變，為了確保不同角度光線的透過，必須增加濾光片透光窗口寬度，這造成系統(tǒng)抗干擾能力下降。因?yàn)檫@個(gè)原因，在現(xiàn)有技術(shù)中，理論上無法實(shí)現(xiàn)高性能的帶通濾光。
發(fā)明內(nèi)容針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本實(shí)用新型的目的是提供一種廣角圖像檢測電子白板信號(hào)接收器，能夠在實(shí)現(xiàn)超大視角圖像接收的情況下，避免上述現(xiàn)有技術(shù)和產(chǎn)品中存在的問題。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的廣角圖像檢測電子白板信號(hào)接收器，主要包括攝像頭I、圖像處理電路2，它們安裝在一個(gè)外殼6內(nèi)，所述攝像頭I連到圖像處理電路2，圖像處理電路2上有計(jì)算機(jī)接口，所述攝像頭I的視場角小于45度，在攝像頭I前還有凸面鏡3或者凹面鏡3，，它位于攝像頭I的取景范圍內(nèi)，且其反射面可以從攝像頭觀察到，還有一個(gè)紅外接收模塊7連接到圖像處理電路2。其中凸面鏡3或者凹面鏡3'可以是球面反射鏡，橢球面反射鏡，或其他形狀的凸面反射鏡，其成像角度大于90度。由于凸面鏡可以將物體在其后形成虛像，且成像視場的角度由其形狀決定，在小面積大曲率半徑的情況下，可以形成大視場角的虛像，因此通過小視場角的攝像頭對(duì)此虛像拍攝即可達(dá)到大視場角攝像頭的拍攝效果。采用了本實(shí)用新型的方案后，可以達(dá)到這樣的有益效果一、由于凸面鏡成像沒有圖像邊緣衰減問題，而小視角攝像頭也沒有問題，因此成像亮度均勻，從非常有利于提高整體靈敏度和抗干擾能力。二、適當(dāng)設(shè)計(jì)的凸面鏡可以使大角度成像的圖像邊緣畸較小，有利于提高系統(tǒng)分辨率。三、凸面鏡和小視角攝像頭成本都較低，降低了整機(jī)成本。四、凸面鏡沒有光譜效應(yīng)，而小視角攝像頭光線入射角接近，因此有可以采用窄帶濾光片進(jìn)行高效率濾光，可以提高系統(tǒng)信噪比若干倍。根據(jù)同樣的思路，也可以采用凹面鏡代替上述的凸面鏡，從光學(xué)原理上是相似的，只是成像上下顛倒，經(jīng)過通常的坐標(biāo)校準(zhǔn)這種顛倒沒有影響。

圖I是本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)和光路示意圖。圖2是本實(shí)用新型第二個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)和光路示意圖。圖中，攝像頭1，圖像處理電路2，凸面鏡3或凹面鏡3’，激光器4，轉(zhuǎn)軸5，外殼6。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步說明。如圖I所示，本實(shí)施例的廣角圖像檢測電子白板信號(hào)接收器，其外殼6是一個(gè)塑料殼，攝像頭I是用1/4英寸的圖像傳感器和16_的普通鏡頭構(gòu)成，其成像視角僅為約13度，因此圖像的亮度非常均勻，畸變極小。攝像頭I連到圖像處理電路2，圖像處理電路2上有計(jì)算機(jī)接口，在與攝像頭I相對(duì)的另一側(cè)，有凸面鏡3，它是一個(gè)球面鏡，安裝在一個(gè)可以繞轉(zhuǎn)軸5進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的蓋板上。當(dāng)蓋板關(guān)上，則既減小了體積，又對(duì)攝像頭和鏡面進(jìn)行了保護(hù)。使用時(shí)，旋轉(zhuǎn)蓋板使攝像頭I可以采集到屏幕的圖像。使用時(shí)，僅需調(diào)整蓋板仰角，即可對(duì)攝像頭的接收范圍進(jìn)行調(diào)整。在攝像頭I的旁邊，設(shè)置了激光器4，它是一個(gè)紅色半導(dǎo)體激光器，照射在接收范圍的中心，但也可以照射到接收范圍上邊線或下邊線的中心，特別是在超廣角的應(yīng)用中，照射在邊線中心更加有實(shí)際意義，因?yàn)殡S著傾斜的增大，接收范圍的幾何中心偏離攝像頭視場的中心較遠(yuǎn)。為了調(diào)整接收仰角，凸面鏡3可以圍繞轉(zhuǎn)軸5進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。另外，引入的激光器4，是可見光半導(dǎo)體激光器，靠近攝像頭I安裝，其光束經(jīng)過凸面鏡3反射而照射到接收范圍的特定位置，比如屏幕中心或上下邊緣中心位置，用于指示攝像頭采集圖像的范圍。所述激光器4可以有兩個(gè)，分別照射到屏幕的兩個(gè)特定位置，比如兩下角，這樣可以更明確地指示圖像采集范圍。另外，為了實(shí)現(xiàn)非發(fā)光筆位置跟蹤，還可以引入照明用的紅外LED，其光線經(jīng)過凸面鏡3反射或直接照射到屏幕。攝像頭I采用了較長焦距的鏡頭，其視場角小于4 5度，甚至小于10度。在其前面或后面安裝有帶通濾光片，用于提高光信噪比。另外，還一個(gè)紅外接收模塊7也連接到圖像處理電路2，紅外接收模塊7是普通紅外遙控裝置中常用的一種可以接收紅外載波信號(hào)的通用電路模塊。利用紅外接收模塊并配合相應(yīng)的光筆可以實(shí)現(xiàn)多筆識(shí)別等功能，或者實(shí)現(xiàn)遙控信號(hào)的接收；利用紅外接收模塊并配合全局曝光的圖像傳感器可以實(shí)現(xiàn)高效的光筆信號(hào)接收；在此基礎(chǔ)上，還可以再引入一個(gè)紅外發(fā)射管，利用紅外發(fā)射管可以發(fā)射交變紅外信號(hào)，用于發(fā)送控制和同步信號(hào)到光筆，實(shí)現(xiàn)較高級(jí)的功能。圖2是本實(shí)用新型的第二個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)和光路示意圖。其中采用了凹面鏡(3’)。從圖中可以看到，成像與采用凸面鏡是顛倒的，其它方面沒有區(qū)別。雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例公開如上，但實(shí)施例和附圖并不是用來限定本發(fā)明，任何熟悉此技藝者，在不脫離本發(fā)明之精神和范圍內(nèi)，自當(dāng)可作各種變化或潤飾，同樣屬于本發(fā)明之保護(hù)范圍。因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以本申請(qǐng)的權(quán)利要求所界定的為準(zhǔn)。權(quán)利要求1.一種廣角圖像檢測電子白板信號(hào)接收器，它包括安裝于外殼(6)內(nèi)的攝像頭(I)和圖像處理電路(2)，所述攝像頭(I)連到圖像處理電路(2)，所述圖像處理電路(2)上設(shè)有計(jì)算機(jī)接口，其特征在于所述攝像頭(I)的視場角小于45度，在所述攝像頭(I)前還設(shè)有凸面鏡(3)，所述凸面鏡(3)位于攝像頭(I)的取景范圍內(nèi)，還有一個(gè)紅外接收模塊(7)連接到圖像處理電路(2)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的廣角圖像檢測電子白板信號(hào)接收器，其特征在于所述凸面鏡(3 )安裝于轉(zhuǎn)軸(5 )上，所述凸面鏡(3 )通過繞所述轉(zhuǎn)軸(5 )旋轉(zhuǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的廣角圖像檢測電子白板信號(hào)接收器，其特征在于有一個(gè)或兩個(gè)半導(dǎo)體可見光激光器(4)裝在所述攝像頭(I)附近，并且其光束照射到所述凸面鏡(3)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的廣角圖像檢測電子白板信號(hào)接收器，其特征在于在所述攝像頭(I)的光路上設(shè)有帶通濾光片。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的廣角圖像檢測電子白板信號(hào)接收器，其特征在于所述凸面鏡(3)是一個(gè)球面反射鏡，其成像角度大于90度。
6.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的廣角圖像檢測電子白板信號(hào)接收器，其特征在于所述凸面鏡(3)是一個(gè)橢球面反射鏡，其成像角度大于90度。
7.一種廣角圖像檢測電子白板信號(hào)接收器，它包括安裝于外殼(6)內(nèi)的攝像頭(I)和圖像處理電路(2)，所述攝像頭(I)連到圖像處理電路(2)，所述圖像處理電路(2)上設(shè)有計(jì)算機(jī)接口，其特征在于所述攝像頭(I)的視場角小于45度，在所述攝像頭(I)前還設(shè)有凹面鏡(3’)，所述凹面鏡位于攝像頭(I)的取景范圍內(nèi)，還有一個(gè)紅外接收模塊(7 )連接到圖像處理電路(2)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的廣角圖像檢測電子白板信號(hào)接收器，其特征在于所述凹面鏡(3')安裝于轉(zhuǎn)軸(5)上，所述凹面鏡(3')通過繞所述轉(zhuǎn)軸(5)旋轉(zhuǎn)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的廣角圖像檢測電子白板信號(hào)接收器，其特征在于有一個(gè)或兩個(gè)半導(dǎo)體可見光激光器(4)裝在所述攝像頭(I)附近，并且其光束照射到所述凹面鏡(3 ’)上；在所述攝像頭(I)的光路上設(shè)有帶通濾光片。
10.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的廣角圖像檢測電子白板信號(hào)接收器，其特征在于所述凹面鏡(3')是一個(gè)球面反射鏡或者橢球面反射鏡，其成像角度大于90度。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種廣角圖像檢測電子白板信號(hào)接收器，主要包括攝像頭(1)、圖像處理電路(2)，它們安裝在一個(gè)外殼(6)內(nèi)，所述攝像頭(1)連到圖像處理電路(2)，圖像處理電路(2)上有計(jì)算機(jī)接口，所述攝像頭(1)的視場角小于45度，在攝像頭(1)前還有凸面鏡(3)，它位于攝像頭(1)的取景范圍內(nèi)，且其反射面可以從攝像頭觀察到。其中凸面鏡可以是球面反射鏡，橢球面反射鏡，或其他形狀的凸面反射鏡。由于凸面鏡可以將物體在其后形成虛像，且成像視場的角度由其形狀決定，在小面積大曲率半徑的情況下，可以形成大視場角的虛像，因此通過小視場角的攝像頭對(duì)此虛像拍攝即可達(dá)到大視場角攝像頭的拍攝效果。
文檔編號(hào)G06F3/042GK202472608SQ20122002798
公開日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2012年1月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月22日
發(fā)明者鮑煒 申請(qǐng)人:南京先能光電科技有限公司