二維位置感測(cè)系統(tǒng)及其傳感器的制造方法
【專利說(shuō)明】
[0001] 本申請(qǐng)是申請(qǐng)?zhí)枮?01080036257. 2、申請(qǐng)日為2010年6月16日、發(fā)明名稱為"二 維位置感測(cè)系統(tǒng)及其傳感器"的PCT國(guó)際發(fā)明專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 所述的實(shí)施例涉及用于感測(cè)二維中的輻射源或輻射阻擋對(duì)象的位置的系統(tǒng)和方 法。實(shí)施例也涉及用于這樣的系統(tǒng)和方法中的傳感器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的一些實(shí)施例提供了傳感器，所述傳感器用于估計(jì)對(duì)象相對(duì)于所述傳感器 的方向。輻射源朝著所述傳感器發(fā)射生成的或反射的輻射。所述傳感器具有在孔板之后的 線性光學(xué)傳感器陣列。所述傳感器陣列具有線性布置的多個(gè)傳感器元件。所述孔板具有孔， 從而當(dāng)所述系統(tǒng)在使用時(shí)允許來(lái)自所述輻射源的輻射僅僅到達(dá)所述傳感器元件中的一些。 來(lái)自所述傳感器的強(qiáng)度信號(hào)耦合到處理器，所述處理器被配置成識(shí)別所述輻射入射在其上 的傳感器元件。中心傳感器元件從被照射的傳感器元件當(dāng)中選擇并且用于估計(jì)所述輻射源 相對(duì)于所述傳感器的方向。
[0004] 其它實(shí)施例提供了一種具有線性陣列傳感器的傳感器。提供多個(gè)輻射源以照射線 性陣列傳感器中的傳感器元件的范圍。來(lái)自每個(gè)輻射源的輻射通過(guò)孔板中的孔并且僅僅照 射傳感器元件中的一些。輻射阻擋元件用于阻擋來(lái)自輻射源中的一些的輻射到達(dá)傳感器元 件中的一些。到達(dá)傳感器元件的輻射的缺失被測(cè)量并且用于估計(jì)輻射阻擋元件相對(duì)于傳感 器的方向。
[0005] 在另一個(gè)方面中，提供了一對(duì)傳感器。所述傳感器相對(duì)于彼此以已知間隔定位。每 個(gè)傳感器確定輻射源（在一些實(shí)施例中）或輻射阻擋對(duì)象（在其它實(shí)施例中）相對(duì)于傳感 器的方向?；谠椿?qū)ο笙鄬?duì)于每個(gè)傳感器的方向和傳感器的已知相對(duì)定位估計(jì)輻射源或 輻射阻擋對(duì)象的位置。
[0006] 另一個(gè)方面提供了一種估計(jì)定位在感測(cè)區(qū)域中的輻射源的方向的方法，所述方法 包括：提供輻射傳感器，所述輻射傳感器包括：具有多個(gè)傳感器元件的線性陣列傳感器，所 述傳感器元件面對(duì)所述感測(cè)區(qū)域；孔板，所述孔板定位在所述線性陣列傳感器和所述感測(cè) 區(qū)域之間以阻擋來(lái)自所述感測(cè)區(qū)域的輻射到達(dá)所述線性陣列傳感器；以及孔，所述孔形成 于所述孔板中以允許來(lái)自所述輻射源的輻射到達(dá)所述傳感器元件中的一些；接收來(lái)自所述 線性陣列傳感器的強(qiáng)度信號(hào)，其中所述強(qiáng)度信號(hào)包括對(duì)應(yīng)于通過(guò)所述孔入射在所述傳感器 元件上的輻射的強(qiáng)度值；以及基于所述強(qiáng)度信號(hào)確定所述方向。
[0007] 在一些實(shí)施例中，所述輻射強(qiáng)度信號(hào)包括超過(guò)閾值的至少一個(gè)高強(qiáng)度值，并且其 中基于所述至少一個(gè)高強(qiáng)度值確定所述方向。
[0008] 在一些實(shí)施例中，所述輻射強(qiáng)度信號(hào)包括超過(guò)閾值的高強(qiáng)度值的范圍，并且其中 確定所述方向包括：基于所述高強(qiáng)度值的范圍選擇中心傳感器元件；以及基于所述中心傳 感器兀件確定方向。
[0009] 在一些實(shí)施例中，所述輻射強(qiáng)度信號(hào)包括低于閾值的至少一個(gè)低強(qiáng)度值，并且其 中基于所述至少一個(gè)低強(qiáng)度值確定所述方向。
[0010] 在一些實(shí)施例中，所述輻射強(qiáng)度信號(hào)包括低于閾值的低強(qiáng)度值的范圍，并且其中 確定所述方向包括：基于所述低強(qiáng)度值的范圍選擇中心傳感器元件；以及基于所述中心傳 感器兀件確定方向。
[0011] 在一些實(shí)施例中，所述輻射強(qiáng)度信號(hào)是模擬信號(hào)并且其中確定所述方向包括：將 所述模擬輻射強(qiáng)度信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的最終輻射強(qiáng)度；以及基于所述最終輻射強(qiáng)度信號(hào)確定 方向。
[0012] 在一些實(shí)施例中，所述輻射強(qiáng)度信號(hào)是數(shù)字信號(hào)，所述數(shù)字信號(hào)具有分別對(duì)應(yīng)于 所述傳感器元件的每一個(gè)的高值或低值，并且其中確定所述方向包括：基于高強(qiáng)度值的范 圍選擇中心傳感器元件；以及基于所述中心傳感器元件確定方向。
[0013] 在一些實(shí)施例中，所述輻射強(qiáng)度信號(hào)是數(shù)字信號(hào)，所述數(shù)字信號(hào)具有分別對(duì)應(yīng)于 所述傳感器元件的每一個(gè)的高值或低值，并且其中確定所述方向包括：基于低強(qiáng)度值的范 圍選擇中心傳感器元件；以及基于所述中心傳感器元件確定方向。
[0014] 在一些實(shí)施例中，可以在確定所述方向之前濾波所述輻射強(qiáng)度信號(hào)以去除虛假 值。
[0015] 在一些實(shí)施例中，確定所述方向包括在查找表中查找角。
[0016] 在一些實(shí)施例中，確定所述方向包括計(jì)算角。
[0017] 另一個(gè)方面提供了一種估計(jì)輻射源相對(duì)于感測(cè)區(qū)域的位置的方法，所述方法包 括：相對(duì)于所述感測(cè)區(qū)域?qū)⒌谝晃恢脗鞲衅鞫ㄎ辉诘谝晃恢?；相?duì)于平面將第二位置傳感 器定位在第二位置，其中所述第一和第二位置傳感器分離一定距離；相對(duì)于所述第一位置 傳感器確定第一線；相對(duì)于所述第二位置傳感器確定第二線；以及估計(jì)所述輻射源的位置 在所述第一和第二線的交叉點(diǎn)。
[0018] 在一些實(shí)施例中，所述感測(cè)區(qū)域是顯示屏的表面。
[0019] 在一些實(shí)施例中，所述感測(cè)區(qū)域是書寫表面的表面。
[0020] 在一些實(shí)施例中，所述輻射源是發(fā)射所述第一和第二位置傳感器可檢測(cè)的輻射的 有源輻射源。
[0021] 在一些實(shí)施例中，所述輻射源是無(wú)源反射輻射，并且還包括在固定位置提供一個(gè) 或多個(gè)有源輻射源，并且其中所述無(wú)源輻射源將來(lái)自所述有源輻射源的輻射反射到所述第 一和第二位置傳感器上。
[0022] 在一些實(shí)施例中，所述感測(cè)區(qū)域是顯示屏的表面。
[0023] 在一些實(shí)施例中，所述感測(cè)區(qū)域是書寫表面的表面。
[0024] 另一個(gè)方面提供了一種估計(jì)輻射源相對(duì)于感測(cè)區(qū)域的位置的方法，所述方法包 括：鄰近所述感測(cè)區(qū)域提供多個(gè)有源輻射源；相對(duì)于所述感測(cè)區(qū)域?qū)⒌谝晃恢脗鞲衅鞫ㄎ?在第一位置，其中由所述輻射源中的至少一些發(fā)射的輻射入射在所述第一輻射傳感器上； 相對(duì)于平面將第二位置傳感器定位在第二位置，其中由所述輻射源中的至少一些發(fā)射的輻 射入射在所述第二輻射傳感器上，并且其中所述第一和第二位置傳感器分離一定距離；相 對(duì)于所述第一位置傳感器確定第一線；相對(duì)于所述第二位置傳感器確定第二線；以及估計(jì) 所述輻射源的位置在所述第一和第二線的交叉點(diǎn)。
[0025] 在一些實(shí)施例中，阻止來(lái)自第一組有源輻射源的輻射到達(dá)所述第一位置傳感器并 且阻止來(lái)自第二組輻射源的輻射到達(dá)所述第二輻射傳感器，并且其中所述第一線對(duì)應(yīng)于所 述第一組并且所述第二線對(duì)應(yīng)于所述第二組。
[0026] 另一個(gè)方面提供了一種位置傳感器，包括：具有線性布置的多個(gè)傳感器元件的線 性陣列傳感器，所述傳感器元件面對(duì)感測(cè)區(qū)域；孔板，所述孔板定位在所述線性陣列傳感器 和所述感測(cè)區(qū)域之間以阻擋來(lái)自所述感測(cè)區(qū)域的輻射到達(dá)所述線性陣列傳感器；以及孔， 所述孔形成于所述孔板中以允許來(lái)自所述感測(cè)區(qū)域的輻射到達(dá)所述傳感器元件中的一些。 [0027] 在一些實(shí)施例中，所述傳感器包括處理器，所述處理器耦合到所述線性陣列傳感 器以接收來(lái)自所述線性陣列傳感器的輻射強(qiáng)度信號(hào)，其中所述輻射強(qiáng)度信號(hào)對(duì)應(yīng)于通過(guò)所 述孔入射在傳感器元件的范圍上的輻射的強(qiáng)度。
[0028] 在一些實(shí)施例中，所述傳感器包括濾波到達(dá)所述傳感器元件的輻射的光學(xué)濾波 器。
[0029] 在一些實(shí)施例中，所述傳感器元件對(duì)所述感測(cè)區(qū)域中的輻射源所發(fā)射的輻射敏 感，并且其中所述光學(xué)濾波器被選擇成允許所述輻射源所發(fā)射的輻射到達(dá)所述傳感器元 件。
[0030] 在一些實(shí)施例中，所述感測(cè)區(qū)域是大體平面的，并且其中所述傳感器元件大體平 行于所述感測(cè)區(qū)域線性地布置。
[0031] 在一些實(shí)施例中，所述處理器被配置成響應(yīng)所述輻射強(qiáng)度信號(hào)估計(jì)相對(duì)于所述位 置傳感器的方向。
[0032] 下面在本發(fā)明的一些示例性實(shí)施例的描述中描述了本發(fā)明的這些和其它方面。
【附圖說(shuō)明】
[0033] 現(xiàn)在將參考附圖描述本發(fā)明的各種實(shí)施例，其中：
[0034]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的傳感器；
[0035] 圖2是圖1的傳感器的部分剖視前視圖；
[0036] 圖3是圖1的傳感器的橫截面俯視圖；
[0037] 圖4示出了來(lái)自圖1的傳感器的強(qiáng)度信號(hào)；
[0038] 圖5和6示出了其它示例性強(qiáng)度信號(hào)；
[0039] 圖7示出了基于圖4的信號(hào)的最終強(qiáng)度信號(hào)；
[0040] 圖8示出了用于估計(jì)輻射源的位置的系統(tǒng)；
[0041] 圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的第一白板系統(tǒng)；
[0042] 圖10示出了用于圖9的白板系統(tǒng)的輻射源；
[0043] 圖11示出了根據(jù)本發(fā)明的第二白板系統(tǒng)；
[0044] 圖12示出了用于本發(fā)明的反射輻射源；
[0045]