RU2548923C2 - Coordinate measuring device - Google Patents

Coordinate measuring device Download PDF

Info

Publication number
RU2548923C2
RU2548923C2 RU2013105132/28A RU2013105132A RU2548923C2 RU 2548923 C2 RU2548923 C2 RU 2548923C2 RU 2013105132/28 A RU2013105132/28 A RU 2013105132/28A RU 2013105132 A RU2013105132 A RU 2013105132A RU 2548923 C2 RU2548923 C2 RU 2548923C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
photodetector
pixels
emitters
coordinates
finger
Prior art date
Application number
RU2013105132/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2013105132A (en
Inventor
Андрей Михайлович Литманович
Михаил Герцевич Литманович
Александр Владимирович Никифоров
Дмитрий Константинович Румянцев
Александр Алексеевич Закрытной
Владимир Александрович Соколенко
Original Assignee
Открытое акционерное общество "АНГСТРЕМ"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "АНГСТРЕМ" filed Critical Открытое акционерное общество "АНГСТРЕМ"
Priority to RU2013105132/28A priority Critical patent/RU2548923C2/en
Publication of RU2013105132A publication Critical patent/RU2013105132A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2548923C2 publication Critical patent/RU2548923C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Position Input By Displaying (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: coordinate measurement device contains the first and the second radiators, the photodetector optically interfaced to them and covering a part of perimeter of sensing surface and the specialized calculator the outputs of which are connected to the first and second radiators, and the input is connected to the photodetector output. And the coordinate measurement device in addition contains the third radiator, optically interfaced to a photodetector, meanwhile the photodetector is designed in the form of two linear sets of pixels - upper and lower. The first and second radiators are in the plane of the upper set, and the third - in the plane of the lower set of pixels. The specialized calculator that is a part of the device performs alternate actuation of each radiator, input of values of illumination of pixels and measurement of a period between a shading of the upper and lower sets of pixels. Using these data the specialized calculator determines the coordinates and speed of a finger or a stylus which has toughed the sensing panel.
EFFECT: expansion of functionality, namely in addition to coordinates of a finger-tip or a sticker, determination and its speeds.
2 cl, 8 dwg

Description

Изобретение относится к технике оптико-электронных систем и, в частности, к оптическим сенсорным панелям. Предлагаемое устройство отличается от устройств аналогичного назначения расширенными функциональными возможностями, а именно измерением скорости, с которой производится соприкосновение пальца или стилуса с сенсорной панелью. Скорость соприкосновения с сенсорной панелью фактически отображает силу удара по графическим изображениям, например на экране монитора, что в свою очередь расширяет возможности интерактивного взаимодействия. Механическим аналогом такого взаимодействия может служить фортепианная клавиатура, сила удара в которой определяет громкость звучания соответствующих клавиш.The invention relates to techniques for optoelectronic systems and, in particular, to optical touch panels. The proposed device differs from devices of a similar purpose by its expanded functional capabilities, namely, by measuring the speed at which a finger or stylus touches the touch panel. The speed of contact with the touch panel actually displays the force of impact on graphic images, for example, on a monitor screen, which in turn expands the possibilities of interactive interaction. A mechanical analogue of this interaction can be a piano keyboard, the impact force in which determines the sound volume of the corresponding keys.

В общем случае, измерение скорости касания требует высокой скорости обновления информации о положении кончика пальца или стилуса как минимум в двух точках, прилегающих к поверхности сенсорной панели.In general, measuring the speed of touch requires a high speed of updating information about the position of the fingertip or stylus at least at two points adjacent to the surface of the touch panel.

Известен ряд сенсорных панелей, основанных на оптических способах определения координат.A number of touch panels are known based on optical methods for determining coordinates.

Так, например, большую группу таких устройств образуют те, в которых используется триангуляционный метод. В устройствах, предложенных в патентах США №6480187 от 12.11.2002 г.[1], №6492633 от 10.12.2002 г.[2], №6844539 от 18.01.2005 г.[3], №7522156 от 21.04.2009 г.[4], используется регулярная отражающая структура, расположенная на трех сторонах четырехугольного экрана. Далее, при помощи 2-х сканирующих приемопередающих оптических модулей, расположенных на краях четвертой стороны, анализируется уровень отраженных от этой структуры излучений. При появлении на их пути пальца (стилуса) специализированный вычислитель, входящий в состав этих устройств, регистрирует угловые координаты затененной области. Наличие в этих устройствах механических оптико-электронных сканеров не позволяет получить быстродействие, требуемое для определения скорости касания.So, for example, a large group of such devices is formed by those that use the triangulation method. In the devices proposed in US patent No. 6480187 dated 12/12/2002 [1], No. 6492633 dated 12/10/2002 [2], No. 6844539 dated January 18, 2005 [3], No. 7522156 dated April 21, 2009 . [4], a regular reflective structure located on three sides of the quadrangular screen is used. Further, using 2 scanning optical transceiver modules located on the edges of the fourth side, the level of radiation reflected from this structure is analyzed. When a finger (stylus) appears on their way, a specialized computer, which is part of these devices, registers the angular coordinates of the shaded area. The presence of mechanical optoelectronic scanners in these devices does not allow us to obtain the speed required to determine the speed of touch.

Предложен также ряд устройств, в которых триангуляционный метод реализован на 2-х конвергентных и расположенных в углах сенсорного экрана телевизионных камерах. Так, в патенте США №8164581 от 24.04.2012 г.[5], кроме этого используются 2 источника инфракрасного (ИК) излучения, которые в свою очередь подсвечивают отражатели, расположенные вдоль сторон экрана и отражающие падающие на них световые потоки в сторону телевизионных камер. Далее, с помощью специализированного вычислительного устройства, связанного с телевизионными камерами, рассчитываются координаты объекта (пальца, стилуса), пересекающего путь распространения отраженного излучения. В патентах США №7333094 от 19.02.2008 г.[6], №7333095 от 19.02.2008 г.[7], №7477241 от 13.01.2009 г.[8], №7573465 от 11.08.2011 г.[9] используется ИК-излучатель, выполненный в виде оптического элемента специальной пространственной геометрии, позволяющей направить излучение, подводимое к его торцу от источника света, в сторону телевизионных камер. Недостатком данного типа устройств является необходимость предварительной геометрической юстировки входящих в их состав телевизионных камер, использование при изготовлении подобных устройств большого количества монтажных и котировочных элементов. Применение во всех этих устройствах телевизионных камер ограничивает скорость обновления информации как минимум частотой их кадровой развертки, что является недостаточным для измерения динамических характеристик движения пальца.A number of devices have also been proposed in which the triangulation method is implemented on 2 convergent television cameras located at the corners of the touch screen. So, in US patent No. 8164581 dated 04/24/2012 [5], in addition, 2 sources of infrared (IR) radiation are used, which in turn illuminate the reflectors located along the sides of the screen and reflecting the light flux incident on them towards the television cameras . Further, using a specialized computing device associated with television cameras, the coordinates of the object (finger, stylus) crossing the propagation path of the reflected radiation are calculated. In US patents No. 7333094 dated February 19, 2008 [6], No. 7333095 dated February 19, 2008 [7], No. 7477241 dated January 13, 2009 [8], No. 7573465 dated August 11, 2011 [9] An infrared emitter is used, made in the form of an optical element with a special spatial geometry, which allows directing the radiation supplied to its end from the light source towards television cameras. The disadvantage of this type of device is the need for preliminary geometric alignment of the television cameras included in their composition, the use in the manufacture of such devices a large number of mounting and quotation elements. The use of television cameras in all of these devices limits the speed of updating information to at least the frequency of their frame scan, which is insufficient to measure the dynamic characteristics of finger movement.

Большую группу оптических сенсорных панелей образуют устройства, использующие в своем составе оптические световоды. Это устройства, описанные, например, в патентах США №7477816 от 13.01.2009 г.[10], №7627209 от 1.12.2009 г.[11], №7496265 от 24.02.2009 г.[12], №7805036 от 28.09.2010 г.[13], №7817886 от 19.10.2010 г.[14], №7957615 от 7.06.2011 г.[15], №8111958 от 7.02.2012 г.[16]. Все они содержат по одному набору приемных и передающих световодов, причем выходные торцы передающих световодов оптически сопряжены с входными торцами приемных, а к их входным торцам подводится ИК-излучение лазера или светодиода. Выходные торцы приемных световодов оптически связаны с фотоприемниками или, как предложено в патенте США №7809221 от 5.10.2010 г.[17] - фотодиодный массив. Однако все эти решения не позволяют в принципе решить задачу измерения скорости касания пальцем оператора или стилусом сенсорной поверхности.A large group of optical touch panels is formed by devices that use optical fibers in their composition. These are devices described, for example, in US Pat. No. 7,477,816 dated January 13, 2009 [10], No. 7627209 dated December 1, 2009 [11], No. 7496265 dated February 24, 2009 [12], No. 7805036 dated September 28, 2009 .2010 [13], No. 7817886 dated 10/19/2010 [14], No. 7957615 dated June 7, 2011 [15], No. 8111958 dated February 7, 2012 [16]. All of them contain one set of receiving and transmitting optical fibers, and the output ends of the transmitting optical fibers are optically coupled to the input ends of the receiving optical fibers, and IR radiation from a laser or LED is supplied to their input ends. The output ends of the receiving optical fibers are optically coupled to photodetectors or, as proposed in US patent No. 7809221 from 10.10.2010, [17] - photodiode array. However, all these solutions do not allow, in principle, to solve the problem of measuring the speed of touch with the finger of the operator or the stylus of the touch surface.

Известно также устройство, предложенное в патенте РФ №2278423 от 15.10.2004 г.[18] и являющееся прототипом предлагаемого изобретения, содержащее два ИК-излучателя, связанных с выходами специализированного вычислителя и оптически сопряженных с фотоприемниками, подключенными к этому же вычислителю, линия расположения фоточувствительной поверхности которых охватывает часть периметра контролируемой поверхности. При этом в результате функционирования этого устройства образуется так называемое сенсорное поле, образуемое пересечением потоков первого и второго излучателей на фоточувствительной поверхности фотоприемников. Осуществляя поочередное включение ИК-излучателей, специализированный вычислитель вводит координаты затененных фотоприемников и определяет координаты пальца (стилуса), пересекшего путь распространения излучений, т.е. вошедшего в сенсорное поле.Also known is the device proposed in the patent of the Russian Federation No. 2278423 dated 10/15/2004 [18] and which is the prototype of the present invention, containing two IR emitters connected to the outputs of a specialized computer and optically coupled to photodetectors connected to the same computer, the location of the photosensitive surface of which covers part of the perimeter of the controlled surface. Moreover, as a result of the functioning of this device, a so-called sensor field is formed, formed by the intersection of the flows of the first and second emitters on the photosensitive surface of the photodetectors. By alternately turning on the IR emitters, a specialized calculator enters the coordinates of the shaded photodetectors and determines the coordinates of the finger (stylus) that crossed the path of radiation propagation, i.e. entered the sensory field.

Целью предлагаемого изобретения является расширение функциональных возможностей, а именно в дополнение к координатам кончика пальца или стикера, определение и его скорости.The aim of the invention is to expand the functionality, namely, in addition to the coordinates of the fingertip or sticker, the definition and its speed.

Для этого в известное устройство, содержащее первый и второй излучатели, фотоприемник, оптически сопряженный с ними и охватывающий часть периметра сенсорной поверхности и специализированный вычислитель, выходы которого подключены к первому и второму излучателям, а вход которого подключен к выходу фотоприемника, введен третий излучатель, оптически сопряженный с фотоприемником, причем оптический фотоприемник содержит два ряда пикселей - верхний и нижний, при этом верхний ряд находится в плоскости расположения первого излучателя, а нижний - в плоскости расположения третьего излучателя, кроме того, пиксели верхнего и нижнего рядов могут быть смещены относительно друг друга, а образуемое в результате функционирования данного устройства сенсорное поле заключено между этими двумя плоскостями. Специализированный вычислитель, входящий в состав устройства, осуществляет поочередное включение одного из излучателей, ввод значений сигналов освещенности пикселей фотоприемника для каждого из них и расчет координат и скорости точки касания пальцем или стикером нижней поверхности сенсорного поля.To do this, in the known device containing the first and second emitters, a photodetector optically coupled to them and covering part of the perimeter of the sensor surface and a specialized computer, the outputs of which are connected to the first and second emitters, and the input of which is connected to the output of the photodetector, a third emitter is introduced, optically paired with a photodetector, the optical photodetector containing two rows of pixels - the upper and lower, while the upper row is in the plane of the first emitter, and the bottom d - in a third emitter to the plane, in addition, the pixels of the upper and lower rows may be shifted relative to each other and formed by a result of operation of the sensor unit is enclosed between these two planes. A specialized calculator, which is part of the device, turns on one of the emitters in turn, enters the values of the light signals of the photodetector pixels for each of them, and calculates the coordinates and speed of the touch point with a finger or a sticker on the bottom surface of the sensor field.

На фиг.1 приведена функциональная схема предлагаемого устройства,Figure 1 shows the functional diagram of the proposed device,

где:Where:

1,2,3 - источники ИК-подсветки, с телесными углами1,2,3 - IR sources, with solid angles

распространения излучения, Ψ1, Ψ2, Ψ3 соответственно;radiation propagation, Ψ 1 , Ψ 2 , Ψ 3, respectively;

4 - фотоприемник;4 - photodetector;

5 - специализированный вычислитель.5 - specialized computer.

На фиг.2 приведен пример выполнения фотоприемника 4, где:Figure 2 shows an example implementation of the photodetector 4, where:

6 - печатная плата;6 - printed circuit board;

7 - фототранзисторы или фотодиоды, образующие чувствительные элементы - пиксели, фотоприемника 4.7 - phototransistors or photodiodes forming sensitive elements - pixels, photodetector 4.

На фиг.3 приведена геометрическая схема расположения пикселей фотоприемника, 2-х излучателей и пространственного фрагмента пальца, где:Figure 3 shows the geometric arrangement of the pixels of the photodetector, 2 emitters and the spatial fragment of the finger, where:

Pn, Pn+2, Pn+4, Pn+6… - пиксели верхнего ряда, нечетные;P n , P n + 2 , P n + 4 , P n + 6 ... - pixels of the upper row, odd;

Pn+1, Pn+3, Pn+5, Pn+7…- пиксели нижнего ряда, четные;P n + 1 , P n + 3 , P n + 5 , P n + 7 ... - pixels of the lower row, even;

П - пространственный фрагмент пальца оператора;P - spatial fragment of the finger of the operator;

V - вектор скорости точки а;V is the velocity vector of the point a;

T П 1

Figure 00000001
- тень фрагмента П, формируемая действием 1-го излучателя; T P one
Figure 00000001
- shadow of fragment P formed by the action of the 1st emitter;

T П 3

Figure 00000002
- тень фрагмента П, формируемая действием 3-го излучателя; T P 3
Figure 00000002
- shadow of fragment P formed by the action of the 3rd emitter;

l - расстояние между верхним и нижним рядами пикселей и между оптическими центрами 1-го и 3-го излучателей.l is the distance between the upper and lower rows of pixels and between the optical centers of the 1st and 3rd emitters.

На фиг.4 приведена геометрическая схема образования плоскостей, ограничивающих сверху и снизу сенсорное поле, где:Figure 4 shows a geometric diagram of the formation of planes, limiting above and below the sensor field, where:

S - верхняя плоскость;S is the upper plane;

T - нижняя плоскость.T is the lower plane.

На фиг.5 приведен общий случай взаимного расположения 1, 2 и 3-го излучателей, где:Figure 5 shows the General case of the relative positions of the 1st, 2nd and 3rd emitters, where:

m - расстояние между оптическими центрами 1 и 3 излучателей;m is the distance between the optical centers 1 and 3 of the emitters;

c, d, e - оптические оси 1, 2 и 3 излучателей;c, d, e - optical axis 1, 2 and 3 of the emitters;

a - линия, по которой выравнены оптические центры верхнего ряда пикселей;a is the line along which the optical centers of the upper row of pixels are aligned;

b - линия, по которой выравнены оптические центры нижнего ряда пикселей;b is the line along which the optical centers of the lower row of pixels are aligned;

R - прямая, перпендикулярная линиям a, b и с.R is a straight line perpendicular to lines a, b and c.

На фиг.6 приведена геометрическая схема расчета координат относительно системы OXY.Figure 6 shows the geometric diagram of the calculation of coordinates relative to the OXY system.

На фиг.7 приведен второй вариант выполнения фотоприемника 4, со смещенным, на половину межпиксельного расстояния относительно верхнего, нижним рядом пикселей, где:Figure 7 shows the second embodiment of the photodetector 4, with offset half the inter-pixel distance relative to the upper, lower row of pixels, where:

d - межпиксельное расстояние.d is the inter-pixel distance.

Предлагаемое устройство (фиг.1) функционирует следующим образом.The proposed device (figure 1) operates as follows.

Специализированный вычислитель 5 последовательно, с интервалом времени Δt, включает один из излучателей 1, 2 или 3. Эти излучатели представляют собой ИК-диоды, потоки излучения которых распространяются в телесных углах Ψ1, Ψ2 и Ψ3 соответственно и распространяются в сторону фоточувствительной поверхности фотоприемника 4 (оптически сопряжены с ним). Фотоприемник 4 представляет собой двухрядный набор фотодиодов или фототранзисторов (пикселей), расположенных, например, на ленточной печатной плате с определенным шагом, так как это изображено на фиг.2. Сигнал с выхода фотоприемника 4, для каждого включенного излучателя 1, 2, 3, вводится в память специализированного вычислителя, который осуществляет определение координат и скорости пальца, прошедшего через рабочую зону устройства.Specialized computer 5 sequentially, with a time interval Δt, includes one of the emitters 1, 2 or 3. These emitters are infrared diodes, the radiation flux of which propagate in solid angles Ψ 1 , Ψ 2 and Ψ 3, respectively, and propagate towards the photosensitive surface photodetector 4 (optically coupled to it). The photodetector 4 is a two-row set of photodiodes or phototransistors (pixels) located, for example, on a ribbon circuit board with a certain step, as it is shown in figure 2. The signal from the output of the photodetector 4, for each switched-on emitter 1, 2, 3, is entered into the memory of a specialized computer that determines the coordinates and speed of the finger that passed through the working area of the device.

На фиг.3 изображен пример образования теней T П 1

Figure 00000003
и T П 3
Figure 00000004
от действия излучателей 1 и 3, расстояние между оптическими центрами которых l равно расстоянию между верхним и нижним рядами пикселей фотоприемника 6. На фиг.4 изображено образование плоскостей S T, прохождение через которые пальца оператора вызывает затенение соответствующих пикселей фотоприемника 4.Figure 3 shows an example of the formation of shadows T P one
Figure 00000003
and T P 3
Figure 00000004
from the action of emitters 1 and 3, the distance between the optical centers of which l is equal to the distance between the upper and lower rows of pixels of the photodetector 6. Figure 4 shows the formation of planes ST, passing through which the operator’s fingers obscure the corresponding pixels of the photodetector 4.

Примем, что значения сигналов (после пороговой обработки) с засвеченных пикселей равно 1, с затененных - 0, а состояния пикселей PN…PN+15, изображенных на фиг.3 - в виде набора - {un, un+1,… un+l4, un+l5}. При движении фрагмента пальца П с некоторой скоростью V, в направлении плоскости S, а после ее пересечения в направлении плоскости T(фиг.4) значения сигналов с этих пикселей, в моменты времени t0 - t10, могут иметь например следующие значения -We assume that the signal values (after threshold processing) from the illuminated pixels are 1, from the shaded ones - 0, and the pixel states P N ... P N + 15 shown in Fig. 3 are in the form of a set - {u n , u n + 1 , ... u n + l4 , u n + l5 }. When a finger fragment P moves at a certain speed V, in the direction of the plane S, and after it intersects in the direction of the plane T (Fig. 4), the values of the signals from these pixels at times t 0 - t 10 can have, for example, the following values -

t0 → {1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1},t0 → {1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1},

t1 → {1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1},t1 → {1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1},

t2 → {1,1,1,1,1,1,1,1,0,1,1,1,1,1,1,1},t2 → {1,1,1,1,1,1,1,1,1,0,1,1,1,1,1,1,1,1},

t3 → {1,1,1,1,1,1,1,1,0,1,1,1,1,1,1,1},t3 → {1,1,1,1,1,1,1,1,1,0,1,1,1,1,1,1,1,1},

t4 → {1,1,1,1,1,1,0,1,0,1,0,1,1,1,1,1},t4 → {1,1,1,1,1,1,0,0,0,0,0,0,0,1,1,1,1,1},

t5 → {1,1,1,1,1,1,0,1,0,1,0,1,1,1,1,1},t5 → {1,1,1,1,1,1,0,0,0,0,0,0,0,1,1,1,1,1},

t6 → {1,1,1,1,1,1,0,1,0,1,0,1,1,1,1,1},t6 → {1,1,1,1,1,1,0,0,0,0,0,0,0,1,1,1,1,1},

t7 → {1,1,1,1,1,1,0,1,0,0,0,1,1,1,1,1},t7 → {1,1,1,1,1,1,0,0,0,0,0,0,1,1,1,1,1,1},

t8 → {1,1,1,1,1,1,0,1,0,0,0,1,1,1,1,1},t8 → {1,1,1,1,1,1,0,0,0,0,0,0,1,1,1,1,1}}

t9 → {1,1,1,1,1,1,0,0,0,0,0,0,1,1,1,1},t9 → {1,1,1,1,1,1,0,0,0,0,0,0,0,1,1,1,1},

t10 → {1,1,1,1,1,1,0,0,0,0,0,0,1,1,1,1}.t10 → {1,1,1,1,1,1,0,0,0,0,0,0,0,1,1,1,1,1}.

Т.е. в данном примере, тень достигла верхней линии пикселей в момент времени t2 и переместилась от верхней линии пикселей к нижней в момент времени t7. В связи с тем что размер тени перекрывает несколько пикселей, видно, что сначала тень (нижний кончик пальца) перекрывала один пиксель верхнего ряда в моменты времени t2, t3, а затем по мере продвижения фрагмента П к нижней плоскости T происходило затенение соседних пикселей верхнего ряда в моменты времени t4, t5, t6. После затенения одного пикселя нижнего ряда в момент времени t7, при дальнейшем движении пальца (если отсутствует этому препятствие), будет происходить затенение соседних пикселей нижнего ряда в моменты времени t8, t9, t10.Those. in this example, the shadow reached the top line of pixels at time t 2 and moved from the top line of pixels to the bottom at time t 7 . Due to the fact that the shadow size overlaps several pixels, it is clear that first the shadow (lower fingertip) overlapped one pixel of the upper row at time t 2 , t 3 , and then, as fragment P moves to the lower plane T, neighboring pixels were obscured top row at time t 4 , t 5 , t 6 . After the shading of one pixel of the lower row at time t 7 , with further movement of the finger (if there is no obstacle to this), the neighboring pixels of the lower row will be shaded at times t 8 , t 9 , t 10 .

Таким образом, перемещение фрагмента П на расстояние I, между верхней и нижней линиями размещения пикселей на фотоприемнике 4, произошло за время, равное t7 - t2- Учитывая, что излучатели 1,2,3 включаются через интервалы времени Δt, интервал времени между включениями 1 и 3-го излучателей равен 2Δt, скорость движения фрагмента П равна:Thus, the movement of the fragment П by the distance I, between the upper and lower lines of the pixels on the photodetector 4, occurred during a time equal to t 7 - t 2 - Given that the emitters 1,2,3 are turned on at time intervals Δt, the time interval between inclusions of the 1st and 3rd emitters is equal to 2Δt, the speed of the fragment F is equal to:

V П = l 5 2 Δ t

Figure 00000005
V P = l 5 2 Δ t
Figure 00000005

В общем виде скорость касания равна:In general, the speed of contact is:

1)one)

V П = l π

Figure 00000006
; V P = l π
Figure 00000006
;

где l - расстояние между верхним и нижним рядами пикселей фотоприемника 4;where l is the distance between the upper and lower rows of pixels of the photodetector 4;

τ - интервал времени между первым появлением тени на верхнем ряду пикселей и первым появлением тени на нижнем ряду пикселей.τ is the time interval between the first appearance of a shadow on the upper row of pixels and the first appearance of a shadow on the lower row of pixels.

В общем случае расположения фотоприемника и излучателей, изображенном на фиг.5, излучатель 3 может располагаться так, чтобы проекция линии m на прямую линию R, перпендикулярную линиям a, b и c, равнялась величине l. Оптические оси c и d при этом падают на линию а, а оптическая ось e, падает на линию b.In the General case, the location of the photodetector and emitters, shown in figure 5, the emitter 3 can be located so that the projection of the line m on a straight line R, perpendicular to lines a , b and c, is equal to the value l. The optical axes c and d fall on line a , while the optical axis e falls on line b.

Расчет координат (X, Y) фрагмента П выполняется, согласно геометрической схеме, представленной на фиг.6. Формулы их расчета [18] имеют вид:The calculation of the coordinates (X, Y) of the fragment P is performed according to the geometric diagram shown in Fig.6. The formulas for their calculation [18] have the form:

2)2)

{ Y Y 1 Y 1 e m Y 1 = X X 1 X 1 e m X 1 ; Y Y 2 Y 2 e m Y 2 = X X 2 X 2 e m X 2 .

Figure 00000007
{ Y - Y one Y one e m - Y one = X - X one X one e m - X one ; Y - Y 2 Y 2 e m - Y 2 = X - X 2 X 2 e m - X 2 .
Figure 00000007

где: (X1, Y1) - координаты центров теней, сформированных от действия первого излучателя;where: (X 1 , Y 1 ) - the coordinates of the centers of the shadows formed from the action of the first emitter;

(X2,Y2) - координаты центров теней, сформированных от действия второго излучателя;(X 2 , Y 2 ) - the coordinates of the centers of the shadows formed from the action of the second emitter;

( X 1 e m , Y 1 e m

Figure 00000008
) - координаты первого излучателя;( X one e m , Y one e m
Figure 00000008
) are the coordinates of the first emitter;

( X 2 e m , Y 2 e m

Figure 00000009
) - координаты второго излучателя.( X 2 e m , Y 2 e m
Figure 00000009
) are the coordinates of the second emitter.

Специализированный вычислитель 5 осуществляет: Specialized calculator 5 performs:

- ввод значений сигналов, соответствующих значениям освещенности пикселей первого и второго рядов фотоприемника 4;- input signal values corresponding to the illumination values of the pixels of the first and second rows of the photodetector 4;

- пороговую обработку этих сигналов, т.е. принятие решения - "пиксель затенен" / "пиксель освещен" (0/1);- threshold processing of these signals, i.e. decision making - “pixel shaded” / “pixel lit” (0/1);

- измерение времени τ;- time measurement τ;

- определение значений (X1, Y1) и (X2, Y2);- determination of the values (X 1 , Y 1 ) and (X 2 , Y 2 );

- расчеты координат и скорости, согласно формулам 1 и 2;- calculations of coordinates and speed, according to formulas 1 and 2;

- выдачу результатов.- the issuance of results.

Для повышения точности определения координат, нижний ряд пикселей фотоприемника должен быть смещен относительно пикселей верхнего ряда на половину дискреты d, как показано на фиг.7. Точность измерения координат тени на поверхности фотоприемника возрастает при этом в 2 раза, при росте погрешности измерения скорости.To improve the accuracy of determining the coordinates, the bottom row of pixels of the photodetector should be offset relative to the pixels of the top row by half a sample of d, as shown in Fig.7. The accuracy of measuring the coordinates of the shadow on the surface of the photodetector increases by a factor of 2, with an increase in the error in measuring speed.

На фиг.8 приведена фотография фотоприемника 4, выполненного для использования в экспериментальном образце данного устройства. Для расширения рабочей зоны фотоприемник содержит четыре ряда фототранзисторов (типа КР3216Р3С фирмы Kingbright). В качестве специализированного вычислителя в данном устройстве используется система на кристалле (SoC), выполненная на ПЛИС типа XC6SLX150-CSG484 фирмы Xilinx.On Fig shows a photograph of the photodetector 4, made for use in an experimental sample of this device. To expand the working area, the photodetector contains four rows of phototransistors (type КР3216Р3С from Kingbright). As a specialized calculator, this device uses a system on a chip (SoC), made on a FPGA type XC6SLX150-CSG484 from Xilinx.

Источники информацииInformation sources

1. Патент США №6480187 от 12.11.2002 г.1. US patent No. 6480187 from 12/12/2002

2. Патент США №6492633 от 10.12.2002 г.2. US patent No. 6492633 from 12/10/2002

3. Патент США №6844539 от 18.01.2005 г.3. US patent No. 6844539 from 01/18/2005

4. Патент США №7522156 от 21.04.2009 г.4. US Patent No. 7522156 of 04/21/2009

5. Патент США №8164581 от 24.04.2012 г.5. US patent No. 8164581 from 04.24.2012

6. Патент США №7333094 от 19.02.2008 г.6. US patent No. 7333094 of 02.19.2008.

7. Патент США №7333095 от 19.02.2008 г.7. US patent No. 7333095 of 02/19/2008.

8. Патент США №7477241 от 13.01.2009 г.8. US patent No. 7477241 from 01/13/2009

9. Патент США №7573465 от 11.08.2011 г.9. US patent No. 7573465 from 08/11/2011

10. Патент США №7477816 от 13.01.2009 г.10. US patent No. 7477816 from 01/13/2009

11. Патент США №7627209 от 1.12.2009 г.11. US Patent No. 7627209 of December 1, 2009.

12. Патент США №7496265 от 24.02.2009 г.12. US Patent No. 7496265 of 02.24.2009

13. Патент США №7805036 от 28.09.2010 г.13. US patent No. 7805036 from 09/28/2010.

14. Патент США №7817886 от 19.10.2010 г.14. US patent No. 7817886 from 10.19.2010.

15. Патент США №7957615 от 7.06.2011 г.15. US patent No. 7957615 from 06/07/2011

16. Патент США №8111958 от 7.02.2012 г.16. US Patent No. 8111958 of February 7, 2012.

17. Патент США №7809221 от 5.10.2010 г.17. US patent No. 7809221 from 10.10.2010

18. Патент РФ №2278423 от 15.10.2004 г.18. RF patent No. 2278423 of 10/15/2004

Claims (2)

1. Устройство измерения координат, содержащее первый и второй излучатели, фотоприемник, оптически сопряженный с ними и охватывающий часть периметра сенсорной поверхности и специализированный вычислитель, выходы которого подключены к первому и второму излучателям, а вход подключен к выходу фотоприемника, отличающееся тем, что дополнительно содержит третий излучатель, подключенный к выходу специализированного вычислителя и оптически сопряженный с фотоприемником, кроме того, оптический фотоприемник содержит два ряда пикселей - верхний и нижний, при этом верхний ряд находится в плоскости расположения первого и второго излучателей, а нижний - в плоскости расположения третьего излучателя, а образуемое в результате функционирования данного устройства сенсорное поле заключено между этими плоскостями, причем специализированный вычислитель осуществляет поочередное включение одного из излучателей, ввод значений сигналов освещенности пикселей фотоприемника для каждого из них и расчет координат и скорости точки касания пальцем нижней поверхности сенсорного поля.1. The coordinate measurement device containing the first and second emitters, a photodetector optically coupled to them and covering part of the perimeter of the sensor surface and a specialized computer, the outputs of which are connected to the first and second emitters, and the input is connected to the output of the photodetector, characterized in that it further comprises the third emitter connected to the output of a specialized computer and optically coupled to a photodetector, in addition, the optical photodetector contains two rows of pixels - the top the lower one, while the upper row is in the plane of the first and second emitters, and the lower one is in the plane of the third emitter, and the sensor field generated as a result of the operation of this device is enclosed between these planes, and a specialized calculator turns on one of the emitters in turn and enters light signals of the pixels of the photodetector for each of them and the calculation of the coordinates and speed of the point of contact with the finger of the bottom surface of the sensor field. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что нижний ряд пикселей смещен относительно верхнего ряда на половину межпиксельного расстояния. 2. The device according to claim 1, characterized in that the lower row of pixels is offset relative to the upper row by half the inter-pixel distance.
RU2013105132/28A 2013-02-07 2013-02-07 Coordinate measuring device RU2548923C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013105132/28A RU2548923C2 (en) 2013-02-07 2013-02-07 Coordinate measuring device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013105132/28A RU2548923C2 (en) 2013-02-07 2013-02-07 Coordinate measuring device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2013105132A RU2013105132A (en) 2014-08-20
RU2548923C2 true RU2548923C2 (en) 2015-04-20

Family

ID=51384067

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013105132/28A RU2548923C2 (en) 2013-02-07 2013-02-07 Coordinate measuring device

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2548923C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2712930C2 (en) * 2015-07-28 2020-02-03 Дженерал Электрик Компани Control of non-destructive testing devices

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2347183C2 (en) * 2007-04-03 2009-02-20 Общество с ограниченной ответственностью ООО "Юник Ай Сиз" Optical sensor control of measuring of coordinates
RU2368959C2 (en) * 2002-12-30 2009-09-27 Моторола, Инк. Compact optical coordinate-indicating device and method
RU2456659C2 (en) * 2008-10-21 2012-07-20 Сони Корпорейшн Image capturing device, image display and capturing device and electronic device
US8259309B2 (en) * 2009-07-31 2012-09-04 Seiko Epson Corporation Optical position detection apparatus and display apparatus having position detection function

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2368959C2 (en) * 2002-12-30 2009-09-27 Моторола, Инк. Compact optical coordinate-indicating device and method
RU2347183C2 (en) * 2007-04-03 2009-02-20 Общество с ограниченной ответственностью ООО "Юник Ай Сиз" Optical sensor control of measuring of coordinates
RU2456659C2 (en) * 2008-10-21 2012-07-20 Сони Корпорейшн Image capturing device, image display and capturing device and electronic device
US8259309B2 (en) * 2009-07-31 2012-09-04 Seiko Epson Corporation Optical position detection apparatus and display apparatus having position detection function

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2712930C2 (en) * 2015-07-28 2020-02-03 Дженерал Электрик Компани Control of non-destructive testing devices

Also Published As

Publication number Publication date
RU2013105132A (en) 2014-08-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2353069B1 (en) Stereo optical sensors for resolving multi-touch in a touch detection system
CN102073418B (en) Coordinate locating method and apparatus
US8704804B2 (en) Display apparatus and display method
US8115753B2 (en) Touch screen system with hover and click input methods
US8451235B2 (en) Optical touch panel
JP5459689B2 (en) Optical touch screen
JP5308359B2 (en) Optical touch control system and method
KR101657216B1 (en) Touch panel and touch position detection method of touch panel
CN102067075A (en) Detecting the locations of a plurality of objects on a touch surface
TWI498785B (en) Touch sensor apparatus and touch point detection method
JP5837580B2 (en) Infrared light emitting diode and touch screen
US9292134B2 (en) Method and device for touch identification, and touch screen
KR20010051563A (en) Optical digitizer using curved mirror
US20160092032A1 (en) Optical touch screen system and computing method thereof
JP2016021229A (en) Input device
RU2548923C2 (en) Coordinate measuring device
CN105308548A (en) Optical touch screens
TWI521413B (en) Optical touch screen
US8912482B2 (en) Position determining device and method for objects on a touch device having a stripped L-shaped reflecting mirror and a stripped retroreflector
CN102117153A (en) Coordinate locating method, coordinate locating device, and display apparatus comprising the coordinate locating device
RU2541849C2 (en) Light waveguide-based touch panel
RU2542947C2 (en) Optical sensor
JP2009301250A (en) Device, method and recording medium for controlling multiple pointed positions on input device
JP2015032156A (en) Touch panel unit and display device
JP2011096834A (en) Optical type reflecting object detector and touch panel

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20190208