利用曲面镜的数字化仪制造技术

一种用于检测放置在坐标面表面（１）上的指示装置（２，２０）的位置指向坐标的光学数字化仪，包括：用于发射光线的光源（２４，３１）；图象摄取装置（１３），设置在所述坐标面表面的边缘，以便利用所述光源的光线摄取所述指示装置的图象，并把图象转换为电信号；和计算装置（７），用于处理来自图象摄取装置的换转的电信号和用于计算指向位置的坐标。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于在坐标面上检测手指、笔尖或指示棒(后面将称为指示装置)所指向的指向位置坐标的数字化仪。具体地，本专利技术涉及通过图象传感器从坐标面的一侧光学检测指示装置的位置、并把检测的位置信息输入到计算机或类似装置的光学数字化仪。近年来，移动型笔输入计算机诸如PDA已经很普遍。它们中的许多具有设置在液晶显示器(LCD)上部的压敏电阻膜系统的接触板。这样允许手指或笔接触或图画以便操作计算机，或通过图形输入，以便使用者可以象利用笔和本子使用计算机一样使用它。然而，在输入签名以便确认签名的情况下，或者该系统用于患者的临床图表，所述患者的临床图表严重依赖于笔体时，如果使用者用笔进行输入时手接触到接触板，这通常在写字时发生，这样由于接触板的固有特性导致错误输入。这称为手触问题。为了避免这一问题，提出提供光学系统数字化仪代替压敏电阻膜系统的接触板。附图说明图1示出传统数字化仪的一个例子。笔2在它的尖端具有红外LED24。然后笔尖的发光点的图象被坐标面1上的一对检测单元3从两个角度摄取。检测单元3由透镜9和线型图象传感器13构成。然后摄取的图象转换为电信号，而且这些信号在坐标处理装置7中被利用三角测量原理处理以便检测笔尖的坐标。在这种情况下，只要手不挡住笔尖和图象摄取装置之间的路径，板上允许手触。在本专利技术的实施例中，光学数字化仪进一步连接到个人计算机5上。计算机具有显示装置6，用于显示计算机的输出，其中显示装置6以如下方式设置，即使得坐标面1和显示装置6的显示面相重合。传统光学数字化仪的其他例子在图2的平面图和图3的侧视图中示出。检测单元3设计成在线型图象传感器13的成象透镜9的前面增加隧道透镜14。它们以如下方式设置，即LED光源31的光轴与线型图象传感器13的光轴重合。在该特定的现有技术中，反射性材料22制成的带缠绕在笔2的尖部周围。当LED光源31发射的光线照射到笔2的尖部上的反射性带22时，根据反射特性，光线沿着入射方向直线返回。通过利用线型图象传感器13摄取该反射光的图象，能够检测笔的位置指向坐标。在现有技术的该例子中，当与图1所示的笔本身具有光源的其他现有技术相比，笔不需要电子部分，诸如光源和电源，因此笔的结构变得简单。在图1所示的传统光学数字化仪中，图象摄取装置设置在靠近顶角的位置，所以坐标面和图象摄取装置彼此相邻。这样使得该部分在实际固定中物理上从边上向外突出。在使用反射性装置的光学数字化仪的情况下，如图3所示，它需要图象摄取装置13与光源31的光轴在宽视场角内对准的结构，所述图象摄取装置13的视场角接近90度，这样导致实际安装拥挤的问题。这对于要求尺寸小巧的便携式计算机是一个严重问题。考虑到现有技术的前面所述的安装问题，本专利技术提出了一种能够在小巧尺寸中实际安装图象摄取装置的光学数字化仪。本专利技术的进一步目的是减少检测单元中的图象传感器的数目，这是光学数字化仪的昂贵部件，从而提供足够经济的光学数字化仪。为了实现上述目的，为了检测指示装置在坐标面上指示的指向位置的坐标，光学数字化仪包括发射光线的光源，图象摄取装置，设置在坐标面的边缘，以便利用光源的光线摄取指示装置的图象并把它转换为电信号；计算装置，以便根据图象摄取装置转换的电信号计算指向位置的坐标；以及曲面镜，放置在光源和图象摄取装置之间，以便扩展图象摄取装置的图象的视场角。曲面镜可以使用椭球面镜、椭圆柱面镜、双曲面镜、双曲柱面镜或类似的曲面镜。光源或者设置在指示装置本身上或者在图象摄取装置与曲面镜之间，并使得从光源发射的光线被曲面镜反射，图象摄取装置的视场角被扩展。反射性材料或者设置在指示装置本身上或者在坐标面的框架上。利用曲面镜反射来自反射性材料的反射光并传播到图象摄取装置，检测到指示装置的指向位置的坐标。一对曲面镜或者一对曲面镜和图象摄取装置可以如下方式设置，即来自各个曲面镜的反射光的方向彼此相对。上述指示装置的图象被从不同方向摄取，然后指示装置可以被一个图象摄取装置或被两个图象摄取装置检测。本专利技术的光学数字化仪还可以具有显示装置，以便显示输出，其中显示装置以如下方式设置，即上述坐标面和显示装置的显示面重合。通过下面参考附图对本专利技术的最佳实施例的详细描述，本专利技术的上述和其他目的、特征以及优点将变得更清楚。图1是示出传统光学数字化仪的一个例子的图，该数字化仪使用发光笔；图2是示出传统光学数字化仪的一个例子的图，该数字化仪使用反光笔；图3是示出图2所示的传统光学数字化仪的一个例子的侧视图，该数字化仪使用反光笔；图4是根据本专利技术的第一实施例的光学数字化仪的平面图；图5是示出双曲柱面镜的特性的曲线图，该双曲柱面镜用于图4所示的根据本专利技术的第一实施例中；图6是示出用于如图4所示的根据本专利技术的第一实施例的光学数字化仪中的成象透镜的结构的图；图7是示出根据本专利技术的第二实施例的光学数字化仪的平面图；图8是示出根据本专利技术的第二实施例的光学数字化仪的侧视图；图9是示出椭圆柱面镜的特性的图，该椭圆柱面镜用于图7所示的根据本专利技术的第二实施例中；图10是示出用于如图7所示的根据本专利技术的第二实施例的光学数字化仪中的成象透镜的结构的图；图11是示出根据本专利技术的第三实施例的光学数字化仪的平面图；图12是示出根据本专利技术的第四实施例的光学数字化仪的平面图；图13是示出根据本专利技术的第五实施例的光学数字化仪的平面图；图14是示出根据本专利技术的第六实施例的光学数字化仪的平面图；图15是描述组合镜的截面图，该组合镜用于图4所示的根据本专利技术的第六实施例的光学数字化仪中。现在详细参考本专利技术的最佳实施例，本专利技术的最佳实施例的例子在附图中示出了。图4是简要示出根据本专利技术的第一实施例的光学数字化仪的平面图。曲面镜26以如下方式设置在坐标面1中心的右边和左边，即从曲面镜26反射的光的方向彼此相对，如图所示。对于本实施例，双曲柱面镜用作曲面镜。在坐标面1上从笔2的尖部的发光部分发射的光在本例中是红外光，被双曲柱面镜26反射，并入射在包括透镜9和线型图象传感器13的图象摄取部分上。这里，利用双曲柱面镜26的反射特性，线型图象传感器13的视场角被扩展。笔2的图象被各个线型图象传感器13从两个方向上摄取，笔2的尖部的发光部分24的被透镜9所成的各个图象分别被线型图象传感器13转换为电信号，而且根据这些来自两个方向上的图象信号，笔2的两个二维坐标(X，Y)通过坐标计算装置7中的微处理器利用三角测量原理计算而确定。这样，通过利用曲面镜，它能够扩展线型图象传感器的视场角，允许线型图象传感器在内部向后折叠，因此图象摄取部分可以安装在小巧尺寸内而不需要从边上向外突出，与现有技术不同。而且，在图4的例子中，坐标计算装置7连接到个人计算机5上，个人计算机5具有显示装置6以便显示计算机的输出，而且显示装置6以如下方式设置，即坐标面1和显示装置6的显示面重合。这样，能够使用光学数字化仪直接在显示面上书写文字，以便医生能够用来在显示屏幕上显示患者的医疗记录而且用笔进行笔迹输入。图5是示出用于图4所示的根据本专利技术的光学数字化仪第一实施例中的双曲面镜26的反射特性的曲线图。如图5所示双曲面镜的特性是入射向焦点P的光束被曲面反射并传播向另一焦点Q，以便通过在焦点Q处放置一个透镜使得成象在图象传感器上，这样能够检测向焦本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学数字化仪，用于检测放置在坐标面表面（１）上的指示装置（２，２０）的位置指向坐标，所述光学数字化仪的特征在于包括：用于发射光线的光源（２４，３１）；图象摄取装置（１３），设置在所述坐标面表面的边缘，用于利用所述光源的光线摄取所 述指示装置的图象，并把图象转换为电信号；成象透镜（９），用于在所述图象摄取装置上形成图象；计算装置（７），用于通过处理所述图象摄取装置转换的所述电信号计算位置指向坐标；以及曲面镜（２６，２７），放置在所述光源和所述图象摄取装置之 间的光路上，用于扩展所述图象摄取装置拾取图象的视场角。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：小川保二，
申请(专利权)人：株式会社纽科姆，
类型：发明
国别省市：JP[日本]