CN102422251A - 光学位置检测设备 - Google Patents

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CN102422251A CN2010800182512A CN201080018251A CN102422251A CN 102422251 A CN102422251 A CN 102422251A CN 2010800182512 A CN2010800182512 A CN 2010800182512A CN 201080018251 A CN201080018251 A CN 201080018251A CN 102422251 A CN102422251 A CN 102422251A
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Eit Kk
Xiroku Inc
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Abstract

本发明提供了光学位置检测设备，所述光学位置检测设备包括反向反射构件(10)和检测单元(20)。反向反射构件设置为覆盖检测区域的周边。检测单元设置在检测区域的周边的一个部分处，并通过利用从反向反射构件发射的反射光来检测指示器的指示位置。检测单元包括两个检测部分(21)，每个检测部分(21)具有光源部分和照相机部分。光源部分具有足够宽以利用光照射整个检测区域的照射角度。照相机部分包括超宽角度透镜和图像传感器，所述照相机部分设置为靠近光源部分，并具有足够宽以将整个检测区域成像的观察角度。两个检测部分布置为使得所述两个检测部分之间的距离小于检测区域的在从检测单元向检测区域的方向上观察的宽度。

Description

光学位置检测设备
技术领域
本发明涉及光学位置检测设备，且更具体地涉及利用图像传感器在由指示器指示的检测区域上以光学方式检测位置的光学位置检测设备。
背景技术
近年来，已开发了多种利用图像传感器的光学位置检测设备和数字化仪。本发明人提交的例如专利文献1公开了一种光学数字化仪，所述数字化仪具有：图像传感器，所述图像传感器围绕检测区域布置以将指示器成像；用于将指示器在图像传感器上成像的成像透镜；和用于将图像传感器的观察角度扩张的曲面镜。在此技术中，曲面镜被利用以防止如下缺点，即在图像传感器靠近检测区域的相邻角部设置的情况中，图像传感器物理上位于检测区域的在侧向方向上的外侧。通过利用曲面镜，图像传感器和光源能设置在检测区域的侧向尺寸内。
引用列表
专利文献
专利文献1：日本专利申请Kokai公开第2001-142630号
然而，在专利文献1的技术中，曲面镜仍设置在检测区域的相邻角部附近，使得存在对于曲面镜的安装位置的限制。此外，曲面镜、图像传感器和光源的设置位置需要精确地确定，且难于将这些部件单独地以选择方式安装。此外，当位置检测功能应用于黑板或白板以构造数字化仪时，难于安装可覆盖极大检测区域的此曲面镜。此外，可考虑到将一对曲面镜和一对图像传感器一体形成为单元以固定它们之间的相对位置，以便于其定位。然而，在此情况中，单元尺寸相应地增加，使得单元覆盖了检测区域的整个侧，使得在其中检测区域极大的情况中，整个设备的尺寸增加。
此外，在专利文献1中，半镜等用于使得光源和图像传感器的光轴相互重合，使得光量衰减从而导致低效率。此外，难于使得包括曲面镜的各部件的光轴相互重合。
发明内容
技术问题
考虑到以上所述的情况，本发明的目的是提供光学位置检测设备，所述光学位置检测设备具有紧凑的检测单元且可容易地拆卸和附接。
为实现本发明的上述的目的，根据本发明的第一方面提供了光学位置检测设备，所述光学位置检测设备包括：反向反射构件，所述反向反射构件设置在所述指示器上，或设置为覆盖检测区域的周边的至少一部分；和检测单元，所述检测单元设置在所述检测区域的周边的一个部分处，并通过利用从所述反向反射构件反射的反射光来检测所述指示器的指示位置，所述检测单元包括至少两个检测部分，每个检测部分具有发出沿所述检测区域的表面方向行进的光的光源部分和将从所述光源部分发出的且被所述反向反射构件反射的光成像的照相机部分。光源部分具有足够宽以利用光照射整个检测区域的照射角度。照相机部分包括超宽角度透镜和图像传感器，所述照相机部分设置为靠近光源部分，并具有足够宽以将整个检测区域成像的观察角度。所述两个检测部分设置为使得所述两个检测部分之间的距离小于所述检测区域的在从所述检测单元向所述检测区域的方向上观察的宽度。
光源部分可包括复曲面透镜和多个LED。
超宽角度透镜和/或复曲面透镜可由透镜树脂模制。
超宽角度透镜可形成为薄形透镜，所述薄形透镜的上平面表面和下平面表面沿所述检测区域的所述表面方向延伸，且所述超宽角度透镜与所述光源部分堆叠。
所述检测单元可包括三个检测部分，所述三个检测部分设置为使得在所述三个检测部分中的在两侧的两个检测部分之间的距离小于所述检测区域的在从所述检测单元向所述检测区域的方向上观察的宽度，且剩余的一个检测部分设置在所述两个检测部分之间。
检测单元可以可拆卸地附接到检测区域的周边的一个部分。
设置为覆盖检测区域的周边的至少一部分的反向反射构件可以可拆卸地附接到检测区域的周边。
检测单元和/或反向反射构件可具有磁体以可拆卸地附接到检测区域的周边。
光学位置检测设备可进一步包括在检测区域的周边内的定位基部构件，所述定位基部构件由铁磁材料制成，设置在检测单元和/或反向反射构件内的磁体能附着到所述定位基部构件。
检测单元可同时检测多个指示器的指示位置。
根据本发明的第二方面提供了光学位置检测设备，包括：指示器，所述指示器在所述指示器的尖端部具有光源，和检测单元，所述检测单元设置在所述检测区域的周边的一个部分处，并通过利用从所述指示器的所述光源发出的光来检测所述指示器的指示位置，所述检测单元包括至少两个照相机部分，所述至少两个照相机部分将从所述指示器的所述光源发出的光成像。照相机部分中的每个照相机部分包括超宽角度透镜和图像传感器，并具有足够宽以将整个检测区域成像的观察角度。所述两个照相机部分布置为使得所述两个照相机部分之间的距离小于所述检测区域的在从所述检测单元向所述检测区域的方向上观察的宽度。
根据本发明的第三方面提供了光学位置检测设备，包括：检测单元，所述检测单元设置在检测区域的周边的一个部分处，并检测所述指示器的指示位置，所述检测单元包括发出沿所述检测区域的表面方向行进的光的光源部分和将从所述光源部分发出的且被所述指示器反射的光成像的至少两个照相机部分。照相机部分中的每个照相机部分包括超宽角度透镜和图像传感器，并具有足够宽以将整个检测区域成像的观察角度。光源部分设置在至少两个照相机部分之间，并具有足够宽以利用光照射整个检测区域的照射角度。所述两个照相机部分布置为使得所述两个照相机部分之间的距离小于所述检测区域的在从所述检测单元向所述检测区域的方向上观察的宽度。
光源部分可包括多个红外LED，并且照相机部分中的每个照相机部分可包括红外线透射滤光器且仅在从光源部分发光期间执行成像操作。
本发明的有益效果
本发明的光学位置检测设备具有如下优点，即检测单元构造为形状紧凑，且光学位置检测设备的拆卸和附接可容易地进行。
附图说明
图1是用于解释根据本发明的第一实施例的光学位置检测设备的示意性构造视图。
图2是用于解释根据本发明的第一实施例的光学位置检测设备的检测单元的构造的透视图。
图3是用于解释在根据本发明的第一实施例的光学位置检测设备中使用的光源部分的视图。
图4是用于解释在根据本发明的第一实施例的光学位置检测设备中使用的照相机部分的构造的视图。
图5是用于解释根据本发明的第二实施例的光学位置检测设备的示意性构造视图。
图6是用于解释根据本发明的第三实施例的光学位置检测设备的示意性构造视图。
图7是用于解释根据本发明的第四实施例的光学位置检测设备的示意性构造视图。
具体实施方式
用于实现本发明的实施例将在下文中参考附图描述。图1是用于解释根据本发明的第一实施例的光学位置检测设备的示意性构造视图。第一实施例是其中检测通过例如手指或指示条的指示器的位置的示例，所述指示器自身不具有特殊的功能。如在图1中示出，能检测指示器2在检测区域1上的指示位置的光学位置检测设备主要通过反向反射构件10和检测单元20构成。
反向反射构件10设置为覆盖检测区域1的至少一部分。更具体地，反向反射构件10设置为覆盖围绕检测区域1的三个边。
检测单元20设置在检测区域1的周边的一个部分处。更具体地，检测单元20设置在检测区域1的未设置反向反射构件10的一个边上。检测单元20通过利用来自反向反射构件10的反射光来检测指示器2的指示位置。图1中示出的检测单元20包括两个检测部分21。两个检测部分21设置为使得两个检测部分21之间的距离小于检测区域1的在从检测单元20向检测区域的方向上观察的宽度。更具体地，两个检测部分21设置在检测区域1的两个垂直侧内，使得在图1的图中两个检测部分21之间的距离小于检测区域1的上侧向边的长度。如在后文中详述，本发明的光学位置检测设备构造为利用三角测量原理检测指示器的指示位置，使得两个检测部分21之间的距离影响检测精度，且两个检测部分21之间的距离越小则检测精度越差。因此，两个检测部分21可设置为使得两个检测部分21间的间隔例如为检测区域1的上侧向边的长度的1/2，而检测精度维持在可接受的水平。只要检测精度处在可接受的范围内，两个检测部分之间的距离可形成为更小。因此，检测单元的侧向长度可形成为更短，使得整个检测单元可构造为紧凑的形状。
图2是用于解释根据本发明的第一实施例的光学位置检测设备的检测单元的检测部分的构造的透视图。在图2中，与图1中相同的附图标号指示了与图1相同的部分。如在图2中示出，检测部分21主要包括光源部分30和照相机部分40。
光源部分30构造为具有使得整个检测区域(见图1)能被光照射的照射角度。即，光源部分30构造为具有在表面方向上覆盖了整个检测区域1的照射角度。光源部分30通过利用例如多个以扇形设置的LED(发光二极管)实现了大约120度至180度的照射角度。
照相机部分40将从光源部分30发出的且被反向反射构件10(见图1)反射的光成像。照相机部分40包括超宽角度透镜和图像传感器，所述照相机部分40设置为靠近光源部分30，并具有足够宽以对整个检测区域1成像的观察角度。即，照相机部分40构造为具有在表面方向上覆盖了整个检测区域1的观察角度。照相机部分通过利用超宽角度透镜实现了大约120度至180度的观察角度。在本发明中，照相机部分的超宽角度透镜包括不修正扭曲的鱼眼透镜。透镜不需要总是在透镜侧上修正，且在扭曲不在透镜侧被修正的情况中，图像传感器用于按需要修正所成像的数据。
希望的是具有包括光源部分30和照相机部分40的检测部分的检测单元相对于检测区域1设置得越靠近，则光源部分30的照射角度和照相机部分40的观察角度越大，以覆盖整个检测区域1。
每个具有以上构造的检测部分21具有柔性基板25，所述柔性基板25连接到设置在检测单元内侧或外侧的控制器或计算机(未示出)。检测单元和控制器等可通过利用USB(通用串行总线)的有线连接而相互连接，或通过利用蓝牙(注册商标)的无线连接而相互连接。
如下将参考图3描述光源部分30的具体构造。图3是用于解释根据本发明的第一实施例的光学位置检测设备中利用的光源部分的构造的视图。图3(a)是光源部分的顶视图，且图3(b)是沿线b-b截取的横截面视图。在图3中，与图2中相同的附图标号指示了与图2相同的部分。如图中所示，光源部分30例如包括复曲面透镜31和多个LED32。
如在图3中示出，复曲面透镜31是具有反射表面的透镜，所述反射表面的形状通过将作为平面凸透镜的具有圆柱形反射表面的圆柱透镜弯曲而获得。复曲面透镜31构造为从LED32辐射光，使得辐射角度在水平方向上至少为120度，且将光在垂直方向上聚集。即，复曲面透镜31可平行于检测区域1的表面辐射光且具有相对于检测区域1的表面方向的宽辐射模式。复曲面透镜31的反射表面或弯曲可设定为使得从复曲面透镜31辐射的光沿检测区域1的表面方向行进，且光均匀地在整个检测区域1上辐射。此外，复曲面透镜31可由例如透镜树脂制成。透镜树脂是例如塑料、丙烯酸或聚碳酸酯的树脂。当透镜由透镜树脂模制时，可消除进行抛光过程的需要，从而使透镜制造成本降低。
多个LED32布置为扇形，如在图3(a)中示出，且通过复曲面透镜31发出沿检测区域1的表面方向行进的光。例如，LED32可以是红外LED。此外，LED32可以直接设置在柔性基板25上。
在本发明的光学位置检测设备中利用的光源部分不限制于图中所示的示例，而是只要光源部分具有足够宽以利用光照射整个检测区域的照射角度，所述光源部分可具有任何构造。例如，可采用以下构造：每个LED具有宽照射角度的数个LED用于在表面方向上发出覆盖整个检测区域的光。
然后将参考图4描述照相机部分40的特定构造。图4是用于解释根据本发明的第一实施例的光学位置检测设备中利用的照相机部分4的构造的视图。图4(a)是照相机部分的顶视图，且图4(b)是沿线b-b截取的横截面视图。在图4中，与图2中相同的附图标号指示了与图2中相同的或相应的部分。如所示出，照相机部分40包括例如超宽角度透镜41和图像传感器42。
如在图4中示出，超宽角度透镜41例如由两组四元件透镜构成。更具体地，超宽角度透镜41包括第一透镜411、第二透镜412、第三透镜413和第四透镜414，所述四个透镜以此次序从检测区域向图像传感器42的成像表面布置。在第三透镜413和第四透镜414之间设置了光圈415。第一透镜411是负弯月透镜，具有面向检测区域侧的凸出表面，第二透镜412是负透镜，具有面向成像表面侧的小弯曲表面，第三透镜413是正透镜，具有面向检测区域侧的凸出表面，且第四透镜414是正透镜，具有面向成像表面侧的凸出表面。
以上透镜形成为薄片透镜组，所述薄片透镜组具有沿检测区域1的表面方向延伸的上表面和下表面。然后，此超宽角度透镜41与光源部分30堆叠，如在图2中示出。更具体地，超宽角度透镜41和复曲面透镜31垂直布置。此构造允许减小检测部分21的厚度，且允许光源部分30和照相机部分40的光轴相互接近。
此外，超宽角度透镜41可例如由透镜树脂制成。当透镜由透镜树脂模制时，可消除进行抛光过程的需要，从而使透镜制造成本降低。
图像传感器42是固态图像感测装置，例如CCD或CMOS。图像传感器42仅需是线性图像传感器或面型图像传感器。在图像传感器42是面型图像传感器的情况中，图像传感器42可检测指示器在被位置检测设备接触检测之前和之后在高度方向上的运动，使得可实现高水平检测。图像传感器42可直接设置在柔性基板25上。在图3中示出的光源部分30的柔性基板25和在图4中示出的照相机部分40的柔性基板25可通过单个共同基板形成。
在本发明的光学位置检测设备中利用的照相机部分不限制于附图中示出的示例，而是只要照相机部分有具有足够宽以对整个检测区域1成像的观察角度的透镜构造，所述照相机部分可具有任何构造。例如，只要整个检测区域在表面方向上可被观察角度覆盖，可利用任何透镜构造。此外，可利用不修正扭曲的鱼眼透镜，且观察角度可超过180度。
根据本发明的第一实施例的光学位置检测设备通过具有以上所述构造的检测单元和反向反射构件形成。检测单元和反向反射构件可以可拆卸地附接到检测区域的周边。例如，在本发明的光学位置检测设备与黑板或白板一起利用作为数字化仪的情况中，检测单元附接到一个部分，例如附接到作为检测区域的黑板的周边的上侧向边，且反向反射构件附接为覆盖周边，例如黑板的两个垂直边和下侧向边，如在图1中示出。检测单元和反向反射构件可各在用作附接表面的后表面上具有磁体，以附接到检测区域的周边/从所述周边拆卸。磁体的利用使得易于将检测单元和反向反射构件附接到黑板或白板。
此外，在其中本发明的光学位置检测设备与液晶显示装置或等离子显示装置一起使用作为触摸面板的情况中，由磁体可附着的铁磁材料制成的定位基部构件可利用双面胶带附接到显示区的边框。定位基部构件优选地具有例如凹入部分，设置在检测单元或反向反射构件内的磁体配合到所述凹入部分，以便于检测单元或反向反射构件的定位。作为定位基部构件，可利用具有类似于边框的框架形状的定位基部构件。在此情况中，检测单元或反向反射构件的安装位置被事先确定，使得检测单元或反向反射构件的布置可以是方便的。此外，作为框架状定位基部构件的替代，可利用设置在对应于检测单元或反向反射构件的磁体的位置处的板状定位基部构件。也在此情况中，通过允许磁体配合到形成在定位基部构件内的凹入部分，检测单元和反向反射构件可容易地布置。
检测区域内的检测位置的标定可在将检测单元和反向反射构件安装之后作为检测精确指示位置的调整过程执行。
然后，将描述通过利用根据本发明的第一实施例的具有以上构造的光学位置检测设备进行的检测指示器的指示位置的过程。本发明的第一实施例具有用于检测例如手指或指示条的指示器的指示位置的构造，所述指示器自身不具有特殊功能。在本实施例中，从检测部分21的光源部分30发出的光被反向反射构件10反射，且被反向反射且返回到初始位置的反射光被照相机部分40成像。在本发明中，光源部分30具有足够宽以利用光照射整个检测区域的照射角度，且超宽角度透镜具有足够宽以对于整个检测区域成像的观察角度，使得所有设置在检测区域的三个边上的反向反射构件10的图像在每个检测部分21的照相机部分40中被捕获。在例如手指的指示器2输入到检测区域1内的情况中，来自反向反射构件10的反射光被指示器2中断，结果是通过每个检测部分21检测到对应于阴影的图像。基于三角测量原理，利用被两个检测部分21检测到的阴影的位置和两个检测部分21之间的距离，可计算出指示器的指示位置(二维坐标)。此计算可通过设置在检测单元20内部或外部的计算机执行。
此外，在根据本发明的第一实施例的光学位置检测设备中，图像传感器可检测多个阴影的位置，这允许同时检测多个指示器的指示位置。即，可在位置检测设备中实现所谓的多接触检测。
在本发明的光学位置检测设备中，两个检测部分可设置为相互靠近，使得两个检测部分之间的距离小于检测区域的宽度，从而产生对于多接触检测的优点。即，在本发明的两个检测部分设置为在检测区域的中央部分附近相互靠近情况中，当两个指示器输入到检测区域的左侧部分和右侧部分时，每个检测部分可检测一个指示器，而具有与另一个指示器更小的干涉。另一方面，在检测部分设置在检测区域的两个角部附近的情况中，如在现有技术中的情况，则输入到例如左侧的指示器将中断处在左侧角部的检测部分的视场，使得更可能使得输入到右侧的指示器进入到输入到左侧的指示器的盲点。如从以上比较显见，可理解的是本发明的光学位置检测设备在多接触检测中是有利的。
虽然在以上的描述中检测单元20包括两个检测部分21，但本发明不限制于此，而是检测单元20可包括三个检测部分。在此情况中，三个检测部分可设置为使得在三个检测部分中的在两侧的两个检测部分之间的距离小于检测区域的在从检测单元向检测区域的方向上观察的宽度，且剩余的一个检测部分设置在所述两个检测部分之间。特别地，在采用了可检测多个指示器的指示位置的构造的情况中，可降低由于输入到给定的检测部分前方的指示器所导致的盲点。检测部分的数量可增加到四个或更多个。
如上所述，根据本发明提供了具有紧凑的检测单元且可容易地拆卸和附接的光学位置检测设备。此外，对于检测部分的布置位置的限制小，使得可增加检测部分的数量以降低伪识别。
然后，将参考图5描述根据本发明的第二实施例的光学位置检测设备。图5是用于解释根据本发明的第二实施例的光学位置检测设备的示意性构造视图。第二实施例是指示器具有反向反射构件的情况。在图5中，与图1中相同的附图标号指示与图1相同的部分。如在图5中示出，将被输入到检测区域1的指示器3在指示器3的尖端部分处具有反向反射构件13，而未设置在第一实施例中利用的覆盖了检测区域的三个边的反向反射构件。其他构造与第一实施例中的构造相同，且将省略其描述。
将描述通过利用根据第二实施例的具有以上构造的光学位置检测设备执行的指示器的指示位置检测过程。在指示器3不输入到检测区域1的情况中，通过检测部分21的照相机部分40检测不到任何对象。当指示器3输入到检测区域1时，从检测部分21的光源部分30发出的光被设置在指示器3的尖端处的反向反射构件13反射，且反向反射的光被照相机部分40成像。因此，基于利用由两个检测部分21检测到的反射光的位置和两个检测部分21之间距离进行的三角测量的原理，可计算出指示器的指示位置(二维坐标)。
因为在第二实施例的光学位置检测设备内未设置围绕检测区域的例如反向反射构件的框架构件，所以检测区域不需要形成为矩形，而是具有照相机部分可检测指示器的距离的区域可设定为检测区域。
另外，在环境光和反射光相互不可区分的情况中，由于不存在围绕检测区域的框架构件而存在指示器被伪识别的可能性。为防止此情况，例如将不反射的框架构件用于围绕检测区域的周边，以阻挡环境光。替代地，可采用光源部分形成为发出脉冲光且滤光合适地执行以仅检测对应于脉冲光的反射光的构造。另外，替代地，可采用如下构造：将红外LED用作光源部分的LED，红外线透射滤光器设置在照相机部分中，且成像操作仅在从光源部分发出光期间执行。
与第一实施例相同的其他构造、应用和效果及其描述将被省略。
然后，将参考图6描述根据本发明的第三实施例的光学位置检测设备。图6是用于解释根据本发明的第三实施例的光学位置检测设备的示意性构造视图。第三实施例是指示器具有光源的情况。在图6中，与图1和图2相同的附图标号指示了与图1和图2中相同的部分。如在图6中示出，将输入到检测区域1内的指示器4在指示器4的尖端处具有例如LED的光源33，而未设置在第一实施例中利用的覆盖了检测区域的三个边的反向反射构件或在第二实施例中利用的处在指示器尖端部分处的反向反射构件。
此外，检测单元20具有至少两个将从指示器4的光源33发出的光成像的照相机部分40。即，照相机部分和光源部分整体地堆叠来形成第一和第二实施例中的检测部分，而在第三实施例中，在检测单元内仅设置照相机部分40。
将描述通过利用根据本发明的第三实施例的具有以上构造的光学位置检测设备执行的指示器的指示位置检测过程。在指示器4不输入到检测区域1的情况中，通过检测单元20的照相机部分40检测不到任何对象。当指示器4输入到检测区域1时，从设置在指示器4的尖端处的光源33发出的光被每个照相机部分40成像。因此，基于利用由两个照相机部分40检测到的光的位置和两个照相机部分40之间距离进行的三角测量的原理，可计算出指示器的指示位置(二维坐标)。
在第三实施例的光学位置检测设备中也不设置围绕检测区域的框架构件，使得在环境光和反射光相互不可区分的情况中，存在伪识别指示器的可能性。为防止此情况，例如将不反射的壁构件用于围绕检测区域的周边。替代地，可采用如下构造：设置在指示器的尖端处的光源形成为发射脉冲光，且滤光合适地执行以仅检测对应于脉冲光的反射光。另外，替代地，可采用如下构造：将红外LED用作设置在指示器的尖端处的光源部分，红外线透射滤光器设置在照相机部分中，且成像操作仅在从红外LED发光期间执行。
与第一和第二实施例相同的其他构造、应用和效果及其描述将被省略。
然后，将参考图7描述根据本发明的第四实施例的光学位置检测设备。图7是用于解释根据本发明的第四实施例的光学位置检测设备的示意性构造视图。第四实施例是自身不具有特殊功能的例如手指或指示条指示器的图像被直接成像以检测指示器所指示的位置的情况。在图7中，与图6相同的附图标号指示了与图6中相同的部分。
如在图7中示出，指示器2是手指等。检测单元20具有至少两个照相机部分40。光源部分35设置在两个照相机部分之间，且构造为具有足够宽以利用光照射整个检测区域1的照射角度。光源部分35例如通过多个红外LED形成，所述红外LED布置为以径向方式展开。光源部分35可具有如下构造：多个红外LED每个以预先确定的角度倾斜以允许来自径向展开的LED的光线性布置，如在图7中示出，或多个红外LED以扇形布置。此外，散射板可设置在LED前方以使得来自LED的光均匀。例如，双凸透镜(lenticular lens)可用作散射板以使得平滑的光在检测区域的表面方向上宽范围照射。
此外，在第四实施例的光学位置检测设备中，照相机部分直接将指示器的图像成像，使得例如可采用如下构造：光源部分35形成为以极短的时间间隔发出强光且成像操作在发光期间执行。光源部分的发光量可基于快门速度、照相机部分的光圈和检测区域的标准照明来确定。可采用如下构造：多个红外LED用作光源部分的LED，红外线透射滤光器设置在照相机部分的透镜前方或图像传感器前方，且成像操作仅在从光源部分发光期间执行。在此情况中，可降低环境光的影响。
将描述通过利用根据第四实施例的具有以上构造的光学位置检测设备执行的指示器的指示位置检测过程。在指示器2不输入到检测区域1的情况中，通过检测单元20的照相机部分40不将任何对象成像。当指示器2输入到检测区域1时，指示器2被从光源部分35发出的光照射，且通过每个照相机部分40成像作为反射光的指示器2的图像。因此，基于利用由两个照相机部分40检测到的指示器2的图像的位置和两个照相机部分40之间距离进行的三角测量的原理，可计算出指示器的指示位置(二维坐标)。
与第一至第三实施例相同的其他构造、应用和效果及其描述将被省略。
本发明的光学位置检测设备不限制于以上阐述的示例，而是可不偏离本发明的范围而作出各种变型。

Claims (13)

1.一种光学位置检测设备，所述光学位置检测设备能检测将输入到检测区域的指示器的指示位置，所述光学位置检测设备包括：
反向反射构件，所述反向反射构件设置在所述指示器上，或设置为覆盖所述检测区域的周边的至少一部分；和
检测单元，所述检测单元设置在所述检测区域的周边的一个部分处，并通过利用从所述反向反射构件反射的反射光来检测所述指示器的指示位置，所述检测单元包括至少两个检测部分，每个检测部分具有发出沿所述检测区域的表面方向行进的光的光源部分和将从所述光源部分发出的且被所述反向反射构件反射的光成像的照相机部分，其中
所述光源部分具有足够宽以用光照射整个检测区域的照射角度，
所述照相机部分包括超宽角度透镜和图像传感器，所述照相机部分设置为靠近所述光源部分，且具有足够宽以将整个检测区域成像的观察角度，并且
所述两个检测部分布置为使得所述两个检测部分之间的距离小于所述检测区域的在从所述检测单元向所述检测区域的方向上观察的宽度。
2.根据权利要求1所述的光学位置检测设备，其中所述光源部分包括复曲面透镜和多个LED。
3.根据权利要求2所述的光学位置检测设备，其中所述超宽角度透镜和/或所述复曲面透镜由透镜树脂模制。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的光学位置检测设备，其中所述超宽角度透镜形成为薄形透镜，所述薄形透镜的上平面表面和下平面表面沿所述检测区域的所述表面方向延伸，且所述超宽角度透镜与所述光源部分堆叠。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的光学位置检测设备，其中所述检测单元包括三个检测部分，所述三个检测部分设置为使得在所述三个检测部分中的在两侧的两个检测部分之间的距离小于所述检测区域的在从所述检测单元向所述检测区域的方向上观察的宽度，且剩余的一个检测部分设置在所述两个检测部分之间。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的光学位置检测设备，其中所述检测单元可拆卸地附接到所述检测区域的周边的一个部分。
7.根据权利要求1至6中的任一项所述的光学位置检测设备，其中设置为覆盖所述检测区域的周边的至少一部分的所述反向反射构件可拆卸地附接到所述检测区域的周边。
8.根据权利要求6或7所述的光学位置检测设备，其中所述检测单元和/或所述反向反射构件具有磁体，用于可拆卸地附接到所述检测区域的周边。
9.根据权利要求8所述的光学位置检测设备，进一步包括在所述检测区域的周边内的定位基部构件，所述定位基部构件由铁磁材料制成，设置在所述检测单元和/或所述反向反射构件内的所述磁体能附着到所述定位基部构件。
10.根据权利要求1至9中的任一项所述的光学位置检测设备，其中所述检测单元同时检测多个指示器的指示位置。
11.一种光学位置检测设备，所述光学位置检测设备能检测指示在检测区域上的指示位置，所述光学位置检测设备包括：
指示器，所述指示器在所述指示器的尖端部处具有光源；和
检测单元，所述检测单元设置在所述检测区域的周边的一个部分处，并通过利用从所述指示器的所述光源发出的光来检测所述指示器的指示位置，所述检测单元包括至少两个照相机部分，所述至少两个照相机部分将从所述指示器的所述光源发出的光成像，其中
所述照相机部分中的每个照相机部分包括超宽角度透镜和图像传感器，并具有足够宽以将整个检测区域成像的观察角度，并且
所述两个照相机部分布置为使得所述两个照相机部分之间的距离小于所述检测区域的在从所述检测单元向所述检测区域的方向上观察的宽度。
12.一种光学位置检测设备，所述光学位置检测设备能检测将输入到检测区域的指示器的指示位置，所述光学位置检测设备包括：
检测单元，所述检测单元设置在所述检测区域的周边的一个部分处，并检测所述指示器的指示位置，所述检测单元包括发出沿所述检测区域的表面方向行进的光的光源部分和将从所述光源部分发出的且被所述指示器反射的光成像的至少两个照相机部分，
所述照相机部分中的每个照相机部分包括超宽角度透镜和图像传感器，并具有足够宽以将整个检测区域成像的观察角度，
所述光源部分设置在所述至少两个照相机部分之间，并具有足够宽以用光照射整个检测区域的照射角度，并且
所述两个照相机部分布置为使得所述两个照相机部分之间的距离小于所述检测区域的在从所述检测单元向所述检测区域的方向上观察的宽度。
13.根据权利要求12所述的光学位置检测设备，其中所述光源部分包括多个LED，并且所述照相机部分中的每个照相机部分包括红外线透射滤光器且仅在从所述光源部分发光期间执行成像操作。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103464527A (zh) * 2013-09-27 2013-12-25 东南大学 一种管材位置检测装置及方法

Families Citing this family (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014197404A2 (en) * 2013-06-04 2014-12-11 Neonode Inc. Optical touch screens
JP5530809B2 (ja) * 2010-06-01 2014-06-25 株式会社日立ソリューションズ 位置検出装置、及び画像処理システム
JP2012133452A (ja) * 2010-12-20 2012-07-12 Hitachi Solutions Ltd 反射板及び反射フレーム
JP5672018B2 (ja) * 2011-01-19 2015-02-18 セイコーエプソン株式会社 位置検出システム、表示システム及び情報処理システム
JP5629595B2 (ja) * 2011-02-10 2014-11-19 キヤノン株式会社 座標入力装置
TWI437476B (zh) * 2011-02-24 2014-05-11 Au Optronics Corp 互動式立體顯示系統及計算三維座標的方法
JP5741088B2 (ja) * 2011-03-14 2015-07-01 セイコーエプソン株式会社 位置検出システム及び投射型表示システム
TWM443861U (en) * 2012-06-26 2012-12-21 Wistron Corp Touch display module and positioner thereof
JP5686123B2 (ja) * 2012-09-18 2015-03-18 株式会社デンソー 車両検出装置および警報装置
US9164625B2 (en) 2012-10-14 2015-10-20 Neonode Inc. Proximity sensor for determining two-dimensional coordinates of a proximal object
US10585530B2 (en) 2014-09-23 2020-03-10 Neonode Inc. Optical proximity sensor
US9921661B2 (en) 2012-10-14 2018-03-20 Neonode Inc. Optical proximity sensor and associated user interface
DE102012223924A1 (de) * 2012-12-20 2014-06-26 Hilti Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zum Bestimmen der Ortskoordinaten eines Zielobjektes
JP2014127929A (ja) * 2012-12-27 2014-07-07 Japan Display Inc 立体表示装置
JP5947999B2 (ja) * 2014-02-10 2016-07-06 レノボ・シンガポール・プライベート・リミテッド タッチスクリーンに対する操作精度を向上する方法、電子機器およびコンピュータ・プログラム
JP6542904B2 (ja) 2015-03-25 2019-07-10 アップル インコーポレイテッドＡｐｐｌｅ Ｉｎｃ． 光学画像センサの上方にピンホールアレイマスクを備える電子デバイス及び関連する方法
US10282582B2 (en) 2015-09-30 2019-05-07 Apple Inc. Finger biometric sensor for generating three dimensional fingerprint ridge data and related methods
JP6538871B2 (ja) 2015-11-13 2019-07-03 マクセル株式会社 操作検出装置、操作検出方法、及び映像表示システム
US10885299B2 (en) 2016-05-23 2021-01-05 Apple Inc. Electronic device including pin hole array mask above optical image sensor and laterally adjacent light source and related methods
CN109074474B (zh) 2016-05-23 2022-06-28 苹果公司 包括用于感测来自间隔开的子阵列的图像的处理电路的电子设备及相关方法
US11275920B1 (en) 2017-09-27 2022-03-15 Apple Inc. Elongated fingerprint sensor
WO2019094003A1 (en) * 2017-11-08 2019-05-16 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Determining locations of electro-optical pens
JP7099173B2 (ja) * 2018-08-24 2022-07-12 セイコーエプソン株式会社 光射出装置および画像表示システム
JP7251095B2 (ja) * 2018-10-22 2023-04-04 セイコーエプソン株式会社 位置検出装置、表示装置、表示システム、及び、位置検出方法
JP7251094B2 (ja) 2018-10-22 2023-04-04 セイコーエプソン株式会社 位置検出装置、表示システム、及び、位置検出方法
KR20220098024A (ko) 2019-12-31 2022-07-08 네오노드, 인크. 비 접촉식 터치 입력 시스템
US11783629B2 (en) * 2021-03-02 2023-10-10 Apple Inc. Handheld electronic device

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2350176A (en) * 1999-05-18 2000-11-22 John Clayton Ruddick A beacon producing light with a wide horizontal angular spread
WO2001031570A2 (en) * 1999-10-27 2001-05-03 Digital Ink, Inc. Tracking motion of a writing instrument
CN1296241A (zh) * 1999-11-11 2001-05-23 株式会社纽科姆 利用曲面镜的数字化仪
US20010014165A1 (en) * 1999-12-27 2001-08-16 Ricoh Company, Ltd. Information-inputting device inputting contact point of object on recording surface as information
US6335724B1 (en) * 1999-01-29 2002-01-01 Ricoh Company, Ltd. Method and device for inputting coordinate-position and a display board system
EP1329839A2 (en) * 1997-03-21 2003-07-23 Takenaka Corporation Pointing device using the image of the hand
WO2005054745A1 (en) * 2003-12-05 2005-06-16 Auto Concepts Australia Pty Ltd A lamp assembly

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4856088A (en) * 1988-01-14 1989-08-08 Motorola, Inc. Radio with removable display
JP2808811B2 (ja) * 1990-04-04 1998-10-08 株式会社ニコン 後置絞りの広角レンズ
JPH0736603A (ja) * 1993-07-16 1995-02-07 Wacom Co Ltd 二次元位置検出装置
JP3876942B2 (ja) * 1997-06-13 2007-02-07 株式会社ワコム 光デジタイザ
JP2001111101A (ja) * 1999-10-07 2001-04-20 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体光入射方向検出装置及び半導体位置検出装置ならびにこれを利用したコンピュータ入力装置
JP2001243003A (ja) * 2000-02-25 2001-09-07 Ricoh Elemex Corp 座標入力装置
JP2002062979A (ja) * 2000-08-23 2002-02-28 Newcom:Kk 位置検出装置及び位置検出方法
JP2003162375A (ja) * 2001-11-27 2003-06-06 Hitachi Ltd タッチパネル付き液晶表示装置
JP2003202958A (ja) * 2001-12-28 2003-07-18 Ricoh Co Ltd 大画面用タッチパネルシステム
JP4118665B2 (ja) * 2002-12-06 2008-07-16 リコーエレメックス株式会社 座標検知装置
JP2005182423A (ja) * 2003-12-19 2005-07-07 Totoku Electric Co Ltd 座標入力装置
JP2005215860A (ja) * 2004-01-28 2005-08-11 Canon Inc 遮光型座標入力装置
JP2006065654A (ja) * 2004-08-27 2006-03-09 Canon Inc 座標入力装置、座標入力装置の制御方法、制御プログラム及び記憶媒体
JP2006099273A (ja) * 2004-09-28 2006-04-13 Canon Inc 座標入力装置及びその方法
US7585167B2 (en) * 2004-12-30 2009-09-08 Bausch + Lomb Incorporated Core locking assembly and method for orientation of asymmetric tooling
CN100443954C (zh) * 2006-03-17 2008-12-17 郎欢标 光学输入方法、设备及该设备的分光式镜头模组
WO2007126286A1 (en) * 2006-04-28 2007-11-08 Mtekvision Co., Ltd. Non-contact selection device
JP4637884B2 (ja) * 2007-08-27 2011-02-23 株式会社イーアイティー 光デジタイザ
KR20100055516A (ko) * 2007-08-30 2010-05-26 넥스트 홀딩스 인코포레이티드 개선된 조광을 가진 광학 터치 스크린
TWI339808B (en) * 2007-09-07 2011-04-01 Quanta Comp Inc Method and system for distinguishing multiple touch points
US8576501B2 (en) * 2007-09-28 2013-11-05 Konica Minolta Opto, Inc. Wide-angle optical system, image pickup lens device, monitor camera, and digital apparatus
WO2009091681A2 (en) * 2008-01-14 2009-07-23 Avery Dennison Corporation Retroreflector for use in touch screen applications and position sensing systems
US8508488B2 (en) * 2008-06-12 2013-08-13 Samsung Sdi Co., Ltd. Display apparatus having touch screen function
JP2010277122A (ja) * 2009-05-26 2010-12-09 Xiroku:Kk 光学式位置検出装置

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1329839A2 (en) * 1997-03-21 2003-07-23 Takenaka Corporation Pointing device using the image of the hand
US6335724B1 (en) * 1999-01-29 2002-01-01 Ricoh Company, Ltd. Method and device for inputting coordinate-position and a display board system
GB2350176A (en) * 1999-05-18 2000-11-22 John Clayton Ruddick A beacon producing light with a wide horizontal angular spread
WO2001031570A2 (en) * 1999-10-27 2001-05-03 Digital Ink, Inc. Tracking motion of a writing instrument
CN1296241A (zh) * 1999-11-11 2001-05-23 株式会社纽科姆 利用曲面镜的数字化仪
US20010014165A1 (en) * 1999-12-27 2001-08-16 Ricoh Company, Ltd. Information-inputting device inputting contact point of object on recording surface as information
WO2005054745A1 (en) * 2003-12-05 2005-06-16 Auto Concepts Australia Pty Ltd A lamp assembly

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103464527A (zh) * 2013-09-27 2013-12-25 东南大学 一种管材位置检测装置及方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20120098746A1 (en) 2012-04-26
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