[發明專利]用于檢測和跟蹤表面上的輻射阻斷物體的系統和方法

有效

• 申請號: 201180052616.8
• 申請日: 2011-09-02
• 公開（公告）號: CN103189759B
• 公開（公告）日: 2018-07-03
• 發明（設計）人: A·尤圖庫里;J·克拉克;艾倫·瑞金;B·蘭德哈瓦
• 申請（專利權）人: 百安托國際有限公司
• 主分類號: G01V8/20
• 分類號: G01V8/20;G06F3/041;G06F3/042
• 代理公司: 北京派特恩知識產權代理有限公司 11270
• 代理人: 武晨燕;遲姍

本發明公開了幾種用于跟蹤表面上的一個或多個輻射阻斷物體的系統。至少三個輻射傳感器設置在該表面附近，多個輻射傳感器也提供在該表面附近。來自至少一些輻射源的輻射可到達每個傳感器。表面上的一個或多個輻射阻斷物體衰減了來自一個或多個輻射源的輻射，阻止其到達每個傳感器。基于衰減的輻射源以及傳感器的位置計算出一個或多個多邊形。基于該多邊形估計并且可以跟蹤該一個或多個輻射阻斷物體的位置。

技術領域

所公開的實施例涉及用于檢測和跟蹤表面上的一個或多個輻射阻斷物體的位置的系統、方法和傳感器。

背景技術

許多計算機輸入以及其他設備要求在一個或多個物體位于表面上或者從表面移開時跟蹤它們，這些物體例如手指、定位筆、鋼筆或其他物體。例如計算機監測器以及其他顯示屏可安裝有觸摸屏，使得用戶可以采用手指或者定位筆在它們在屏幕的顯示表面移動時提供計算機輸入。同樣，白板可安裝有鋼筆定位檢測系統，該系統在一個或多個鋼筆在白板的寫字表面移動時可跟蹤它們的位置。

現有的系統具有各種缺陷，包括過于復雜、成本過高、計算開銷高以及其他缺陷，其中計算開銷高既影響了其精度也影響了響應時間。

發明內容

本發明提供了幾種在輻射阻斷物體位于表面上或在表面上移動時檢測到一個或多個輻射阻斷物體的存在和位置的系統。該表面可以是任何類型的表面，諸如計算機監測器或其他顯示器的顯示表面，諸如白板、布告牌、紙板、壁的寫字表面，或者諸如玩具或游戲的一部分的其他表面。

根據本發明第一方面的各種實施例包括具有多個輻射源的框架或者外殼，多個輻射源和輻射傳感器安裝在其上。該框架典型地、但并非一定地安裝到下面系統的外殼、框架或支撐件上或與外殼、框架或支撐件組合，該下面的系統諸如白板、顯示監測器、布告牌、游戲、玩具或其他設備。在一些實施例中，該框架或外殼可與顯示監測器組合以形成觸摸屏。控制器依次啟動輻射源中的一些或者全部。該輻射源可以以掃描方式從框架的一側啟動到另一側，或者它們可以以不同的順序來啟動。在每個輻射源被啟動的同時，測量了入射在一些或全部輻射傳感器上的輻射。

出現在框架內的輻射阻斷物體典型地阻斷或者衰減一些輻射源和一些輻射傳感器之間的一條或多條路徑。通過連續測量來自這些阻斷的輻射衰減，可以估計出輻射阻斷物體的位置。

在根據本發明另一方面的實施例中，一個或多個擴散器用于將輻射源發出的輻射進行擴散。這些擴散器可以允許更加精確估計輻射阻斷物體的位置，尤其是在輻射阻斷物體阻斷了輻射源和輻射傳感器之間的兩條或多條路徑的時候。

在一些實施例中，由輻射源發出的輻射以調制頻率或者采用調制圖案進行調制。傳感器對調制頻率或調制圖案敏感并且忽略那些未根據該頻率或圖案調制的輻射，在輻射阻斷物體的位置估計中減小了環境和其他亂真輻射的影響。

在一方面，提供一種用于檢測表面上一個或多個輻射阻斷物體的位置的系統。該表面安裝到框架上或者安裝到框架內，并且在一些實施例中，該表面和框架通常為矩形。輻射源設置在框架上并發出穿過該表面的輻射。輻射傳感器設置在框架上的兩個或多個位置上。每個傳感器這樣進行定位：來自多個輻射源的輻射可入射在每個傳感器上。每個傳感器將與其上入射的輻射強度對應的輻射強度水平提供給控制器。該控制器耦合到輻射源上，并且依次啟動輻射源。當每個輻射源被啟動時，來自該輻射源的輻射可入射到輻射傳感器中的一些或全部傳感器上。該控制器從該輻射傳感器采樣輻射強度水平。當輻射阻斷物體出現在該表面時，該輻射阻斷物體典型地阻斷或衰減來自一個或多個該輻射源的輻射。該控制器識別出輻射源，與基線或閾值強度水平相比該輻射強度信號為該輻射源進行衰減。

該控制器根據從每個輻射傳感器測量的衰減的輻射源(即，由于輻射阻斷物體的出現而輻射強度水平出現衰減的輻射源)的位置來估計輻射阻斷物體的位置。該控制器首先確認輻射阻斷物體相對于至少兩個輻射傳感器的角度方向。組合該角度方向以估計該表面上輻射阻斷物體相對于參考位置的位置。