位置檢測裝置和位置檢測方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種位置檢測裝置和位置檢測方法，所述位置檢測裝置包括至少一個(gè)光接收器和處理器。所述光接收器接收從掃描光源組件的多個(gè)光射出位置發(fā)出并掃描預(yù)定區(qū)域，且通過位于所述預(yù)定區(qū)域內(nèi)的檢測對(duì)象反射的光。所述處理器控制所述掃描光源組件，并基于所述光接收器的光接收信號(hào)檢測所述檢測對(duì)象的位置。所述處理器進(jìn)一步確定從哪個(gè)光獲得所述光接收信號(hào)，并基于所述掃描光的光路檢測所述檢測對(duì)象的位置。
【專利說明】位置檢測裝置和位置檢測方法
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請要求2015年4月10日提出的申請?zhí)枮?015-081199的日本專利申請的優(yōu)先權(quán)。在此全部引用日本專利申請2015-081199作為參考。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明涉及位置檢測裝置。更具體地，本發(fā)明涉及一種用測試光掃描檢測區(qū)域，并且通過對(duì)來自于位于檢測區(qū)域內(nèi)的檢測對(duì)象的反射光和/或散射光加以監(jiān)測從而檢測檢測對(duì)象的位置的位置檢測裝置。另外，本發(fā)明還涉及檢測對(duì)在空間內(nèi)形成的空間圖像進(jìn)行輸入的空間輸入裝置和處理器。
【背景技術(shù)】
[0004]—般地，位置檢測裝置已經(jīng)被提出，其中，在特定區(qū)域進(jìn)行掃描，檢測位于該特定區(qū)域內(nèi)的手、手指或相似物體的移動(dòng)(參見，例如，日本公開的專利申請公開號(hào)2013-80516(專利文獻(xiàn)I)和2014-154063(專利文獻(xiàn)2))。
[0005]對(duì)于專利文獻(xiàn)I，在兩個(gè)位置設(shè)置發(fā)射掃描坐標(biāo)輸入面的照明光的光源單元，從連接到坐標(biāo)支撐物(諸如手指或電子筆)的遞歸反射構(gòu)件接收遞歸反射(r e c u r s i V ereflect1n)，所述坐標(biāo)支撐物插入坐標(biāo)輸入面，坐標(biāo)支撐物的位置(坐標(biāo))從接收反射光的定時(shí)(t im i ng)就被檢測到。
[0006]對(duì)于專利文獻(xiàn)2，用檢測波(例如波長780nm的紅外光)掃描特定的掃描區(qū)域，輸入裝置連接到用戶的手指，提供給輸入裝置的光接收元件檢測到紅外光，從而檢測到該輸入裝置是在操作區(qū)域內(nèi)，并且壓電元件振動(dòng)以通知用戶該輸入裝置位于掃描區(qū)域內(nèi)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]在專利文獻(xiàn)I所討論的結(jié)構(gòu)中，然而，可以檢測到坐標(biāo)輸入面內(nèi)的二維坐標(biāo)，但不能在三維空間檢測到位置(坐標(biāo))。
[0008]此外，如在專利文獻(xiàn)2中所討論的結(jié)構(gòu)，可以確認(rèn)在三維空間中輸入裝置是否在假設(shè)的掃描區(qū)域內(nèi)，但是在特定區(qū)域內(nèi)的給定點(diǎn)的三維位置(坐標(biāo))不能被檢測到。另外，由于檢測到在掃描區(qū)域中的輸入裝置的位置，該輸入裝置是必需的。
[0009]鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種位置檢測裝置，其中，可以以更大的自由度對(duì)部件進(jìn)行布局，位于檢測區(qū)的檢測對(duì)象的位置可以精確地被檢測到檢測。
[0010]本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種空間輸入裝置，其能夠以簡單的結(jié)構(gòu)可靠地檢測到從用戶的手指到空間圖像的輸入。
[0011]鑒于公知的技術(shù)狀態(tài)和優(yōu)選的實(shí)施方案，提供了一種位置檢測裝置，其包括至少一個(gè)光接收器和處理器。光接收器被配置為:接收從掃描光源組件的多個(gè)光射出位置發(fā)射以掃描預(yù)定區(qū)域，并被位于預(yù)定區(qū)域內(nèi)的檢測對(duì)象反射的光。處理器被配置為控制所述掃描光源組件。所述處理器被配置為基于所述光接收器的光接收信號(hào)檢測檢測對(duì)象的位置。所述處理器被進(jìn)一步配置為確定從哪里的光獲得光接收信號(hào)。所述處理器被進(jìn)一步配置為基于光的光路檢測所述檢測對(duì)象的位置。
[0012]根據(jù)如上所述的位置檢測裝置的另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式，該掃描光源組件包括被配置為發(fā)射光的至少一個(gè)光源，被配置為在第一方向和與第一方向相交的第二方向上移動(dòng)來自光源的光的光路的至少一個(gè)掃描光發(fā)生器，以及被配置為控制所述光源和所述掃描光發(fā)生器的處理器。
[0013]根據(jù)任何一個(gè)如上所述的位置檢測裝置的另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式，掃描光源組件包括設(shè)置在至少一個(gè)光射出位置的反射器，并被配置為從掃描光發(fā)生器向所述預(yù)定區(qū)域反射光。
[0014]根據(jù)任何一個(gè)如上所述的位置檢測裝置的另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式，掃描光源組件包括與光射出位置數(shù)量相同的光源和掃描光發(fā)生器。
[0015]根據(jù)任何一個(gè)如上所述的位置檢測裝置的另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式，所述處理器被配置為:當(dāng)光從光射出位置中的某一個(gè)位置發(fā)射時(shí)，停止從另一個(gè)光射出位置發(fā)射光，并且被配置為獲得光接收器何時(shí)接收到反射光的時(shí)間信息。
[0016]根據(jù)任何一個(gè)如上所述的位置檢測裝置的另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式，使用來自光射出位置中的一個(gè)位置的光完全掃描預(yù)定區(qū)域后，所述處理器被配置為使用來自光射出位置中的另一個(gè)位置的光開始掃描預(yù)定區(qū)域。
[0017]根據(jù)任何一個(gè)如上所述的位置檢測裝置的另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式，來自光射出位置的光的返回周期相互抵消，來自光射出位置的光的發(fā)射每掃描一行就被輪換，以及當(dāng)來自光射出位置中的一個(gè)位置的光在返回周期中，預(yù)定區(qū)域用來自光射出位置中的另一個(gè)位置的光往復(fù)掃描。
[0018]根據(jù)任何一個(gè)如上所述的位置檢測裝置的另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式，所述至少一個(gè)光接收器具有與光射出位置相同數(shù)目的光接收器，來自光射出位置的光相對(duì)于彼此具有不同的波長，并且光接收器分別具有接收來自相應(yīng)的光射出位置的光的波段特性。
[0019]根據(jù)任何一個(gè)如上所述的位置檢測裝置的另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式，所述掃描光源組件包括與光射出位置相同數(shù)量的光源，光源的數(shù)量比至少一個(gè)掃描光發(fā)生器的數(shù)量多，來自光源的光以不同的角度入射到至少一個(gè)掃描光發(fā)生器，并分別引導(dǎo)朝向相應(yīng)的光射出位置。
[0020]根據(jù)任何一個(gè)如上所述的位置檢測裝置的另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式，所述掃描光源組件還包括光路切換組件，其被配置為交替地將光的光路引導(dǎo)至光射出位置。
[0021]根據(jù)任何一個(gè)如上所述的位置檢測裝置的另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式，所述掃描光源組件還包括偏振轉(zhuǎn)換組件，其被設(shè)置在所述光源和所述掃描光發(fā)生器之間，以及被配置為轉(zhuǎn)換光的偏振方向；光路切換組件包括偏振分束器(beam splitter)，所述偏振分束器被設(shè)置在掃描光發(fā)生器和光射出位置之間，并被配置為根據(jù)光的偏振方向通過反射或透過光選擇性地引導(dǎo)光的光路到光射出位置。
[0022]根據(jù)任何一個(gè)如上所述的位置檢測裝置的另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式，所述光路切換組件包括反射構(gòu)件，其包括一反射面，所述反射面被配置為根據(jù)在第一方向上的光在所述反射面上的入射位置選擇性地反射所述光到多個(gè)反射器。
[0023]根據(jù)任何一個(gè)如上所述的位置檢測裝置的另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式，所述反射面在第一方向上分離。
[0024]根據(jù)任何一個(gè)如上所述的位置檢測裝置的另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式，所述處理器被配置為當(dāng)切換光射出位置時(shí)，控制所述光源停止發(fā)射光。
[0025]根據(jù)任何一個(gè)如上所述的位置檢測裝置的另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式，所述反射面具有使得在預(yù)定區(qū)域內(nèi)光的掃描速率是恒定的形狀。
[0026]鑒于公知的技術(shù)狀態(tài)和優(yōu)選的實(shí)施方案，提供了一種空間輸入裝置，其包括上面提到的位置檢測裝置中的任何一個(gè)，以及成像組件，所述成像組件被配置為在預(yù)定區(qū)域內(nèi)形成圖像。
[0027]鑒于公知的技術(shù)狀態(tài)和優(yōu)選的實(shí)施方案，提供了一種位置檢測方法，該方法包括:接收從掃描光源組件的多個(gè)光射出位置發(fā)出的、以掃描預(yù)定區(qū)域并被位于預(yù)定區(qū)域的檢測對(duì)象反射的光，控制掃描光源組件，以及根據(jù)對(duì)光的接收反應(yīng)的光接收信號(hào)檢測檢測對(duì)象的位置。位置的檢測進(jìn)一步包括確定從哪個(gè)光獲得光接收信號(hào)，以及基于所述光的光路檢測檢測對(duì)象的位置。
[0028]根據(jù)任何一個(gè)如上所述的位置檢測方法的另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式，所述掃描光源組件的控制包括控制發(fā)射光的至少一個(gè)光源，以及控制至少一個(gè)掃描光發(fā)生器，使所述掃描光發(fā)生器在第一方向和與第一方向相交的第二方向上移動(dòng)來自光源的光的光路。
[0029]根據(jù)任何一個(gè)如上所述的位置檢測方法的另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式，所述掃描光源組件的控制包括:當(dāng)光從另外的光射出位置發(fā)射時(shí)，停止從其中一個(gè)光射出位置發(fā)射光。位置的檢測包括獲得何時(shí)接收到反射光的時(shí)間信息。
[0030]根據(jù)任何一個(gè)如上所述的位置檢測方法的另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式，來自光射出位置的光的返回周期相互抵消。來自光射出位置的光的發(fā)射每掃描一行就被輪換。以及當(dāng)來自光射出位置中的一個(gè)位置的光在返回周期中時(shí)，預(yù)定區(qū)域用來自光射出位置中的另一個(gè)位置的光往復(fù)掃描。
【附圖說明】
[0031 ]現(xiàn)在敘述構(gòu)成本原始公開的一部分的附圖:
[0032]圖1是根據(jù)實(shí)施例1的空間輸入裝置的簡化圖；
[0033]圖2是位置檢測裝置的簡化結(jié)構(gòu)圖；
[0034]圖3是圖2中所示的位置檢測裝置的電連接框圖；
[0035]圖4是配備有壓電致動(dòng)器的MEMS的簡化俯視圖；
[0036]圖5A是位置檢測裝置的第一測試光發(fā)生器的操作圖；
[0037]圖5B是位置檢測裝置的第二測試光發(fā)生器的操作圖；
[0038]圖6是掃描光源組件的操作時(shí)序圖；
[0039]圖7A是位置檢測裝置的操作流程圖的第一部分；
[0040]圖7B是位置檢測裝置的操作流程圖的第二部分；
[0041]圖7C是位置檢測裝置的操作流程圖的第三部分；
[0042]圖8A是從第一光射出位置發(fā)射的被檢測對(duì)象散射或反射的測試光被接收的位置的不意圖；
[0043]圖SB是從第二光射出位置發(fā)射的被檢測對(duì)象散射或反射的測試光被接收的位置的不意圖；
[0044]圖9A不出了與測試光的光路相關(guān)的坐標(biāo)的表；
[0045]圖9B示出了根據(jù)關(guān)于光路的信息計(jì)算出的三維坐標(biāo)圖；
[0046]圖10是當(dāng)檢測對(duì)象是根據(jù)實(shí)施例2移動(dòng)的坐標(biāo)圖；
[0047]圖11是根據(jù)實(shí)施例3的位置感應(yīng)裝置的另一個(gè)例子的操作時(shí)序圖；
[0048]圖12是根據(jù)實(shí)施例4的位置檢測裝置的一個(gè)例子的簡化結(jié)構(gòu)圖；
[0049]圖13是根據(jù)實(shí)施例5的位置檢測裝置的一個(gè)例子的簡化結(jié)構(gòu)圖；
[0050]圖14A是來源于第一光射出位置的測試光的二維掃描示意圖；
[0051 ]圖14B是來源于第二光射出位置的測試光的二維掃描示意圖；
[0052]圖15是根據(jù)實(shí)施例6的位置檢測裝置的另一個(gè)例子的簡化布局圖；
[0053]圖16是圖15中所示的位置檢測裝置的操作時(shí)序圖；
[0054]圖17是根據(jù)實(shí)施例7的位置檢測裝置的另一個(gè)例子的簡化布局圖；
[0055]圖18是圖17中所示的位置檢測裝置的操作時(shí)序圖；
[0056]圖19是根據(jù)實(shí)施例8的位置檢測裝置的又一個(gè)例子的簡化布局圖；
[0057]圖20是圖19中所示的位置檢測裝置的操作時(shí)序圖；
[0058]圖21是測試光發(fā)生器的反射面如何樞轉(zhuǎn)的圖，以及測試光如何照射改變鏡子的光路；
[0059]圖22是位置檢測裝置的光路的俯視圖；
[0060]圖23是其中一個(gè)測試區(qū)域用測試光掃描的狀態(tài)簡圖；
[0061 ]圖24是根據(jù)實(shí)施例9的位置檢測裝置的又一個(gè)例子的操作的時(shí)序圖；
[0062]圖25是用于根據(jù)實(shí)施例10的位置檢測裝置中的光路改變鏡子的俯視圖；
[0063]圖26是根據(jù)實(shí)施例11的位置檢測裝置的又一個(gè)例子的簡化布局圖；
[0064]圖27是在圖26中所示的位置檢測裝置如何連接的方框圖；
[0065]圖28是提供給圖26中所示的位置檢測裝置的光接收器的濾波器的透過波長的曲線圖；
[0066]圖29是根據(jù)實(shí)施例12的位置檢測裝置的簡化結(jié)構(gòu)圖；和
[0067]圖30是圖29中所示的位置檢測裝置的電連接框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0068]現(xiàn)在將參照附圖對(duì)選擇的實(shí)施例進(jìn)行說明。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，顯而易見的是，本說明書中所提供的實(shí)施例的以下描述僅用于說明、而不是為了限制由所附請求保護(hù)范圍及其等同物所限定的本發(fā)明的目的。
[0069]實(shí)施例1
[0070]圖1是根據(jù)實(shí)施例1的空間輸入裝置的簡化圖。如圖1所示，空間輸入裝置Ip檢測由操作對(duì)象(用戶的手指Fg)生成的、在操作輸入空間Ia內(nèi)由空間成像板Pt(例如，圖像形成組件)顯示的空間圖像IV的操作輸入。在本實(shí)施例中，空間輸入裝置Ip包括基于本實(shí)施例的位置檢測裝置A和控制裝置Cnt。由空間輸入裝置Ip檢測的操作輸入被發(fā)送到個(gè)人計(jì)算機(jī)、游戲裝置、或其它這樣的主機(jī)裝置Ht。
[0071]一旦檢測到用戶的手指Fg已經(jīng)插入到操作輸入空間Ia，位置檢測裝置A計(jì)算用戶的手指Fg的三維坐標(biāo)，并將其傳送到控制裝置Cnt(外部裝置)?？刂蒲b置Cnt包括操作識(shí)別組件Op，其被用來從傳送的三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)識(shí)別用戶的手指Fg的操作。操作識(shí)別組件Op執(zhí)行，例如，通過使用在坐標(biāo)中的變化和隨時(shí)間的位置變化進(jìn)行手勢識(shí)別，通過檢測基準(zhǔn)面通路或其類似的通路進(jìn)行觸摸識(shí)別，以及產(chǎn)生輸入操作信息，所述輸入操作信息是三維坐標(biāo)和關(guān)于何種操作輸入在執(zhí)行的信息的輸入事件的組合數(shù)據(jù)。然后操作識(shí)別組件Op將輸入操作信息移交給主機(jī)裝置Ht。
[0072]主機(jī)裝置Ht的操作輸入可以通過使用空間輸入裝置Ip，以顯示在空間中的虛擬操作裝置(空間圖像Iv)執(zhí)行。對(duì)于空間輸入裝置Ip，位置檢測裝置A和控制裝置Cnt(主要是操作識(shí)別組件Op)是按照分體進(jìn)行的描述，但它們也可以為一體化的。
[0073]現(xiàn)在將通過參照附圖描述本實(shí)施例中的位置檢測裝置。圖2是位置檢測裝置的簡化結(jié)構(gòu)圖。圖3是圖2中所示的位置檢測裝置的電連接框圖。圖2和3中所示的位置檢測裝置A包括光接收器300和處理器400。在示出的實(shí)施例中，位置檢測裝置A包括掃描光源組件100。
[0074]位置檢測裝置A使用來自掃描光源組件100發(fā)出的測試光(例如，掃描光)掃描檢測區(qū)域Sa。當(dāng)測試光照射已經(jīng)進(jìn)入檢測區(qū)域Sa的物體(例如用戶的手指Fg)時(shí)，被用戶的手指Fg反射或散射的光由光接收器300接收。光接收器300將光接收信號(hào)發(fā)送給處理器400，表明已經(jīng)接收到了反射或散射光，處理器400基于光接收信號(hào)獲得位置信息(相對(duì)于參照物，例如光接收器300的坐標(biāo)信息)。各種組件將在下面詳細(xì)說明。
[0075]掃描光源組件100發(fā)射二維掃描覆蓋檢測區(qū)域Sa的測試光。掃描光源組件100包括兩個(gè)光射出位置，從那兒射出測試光(例如，掃描光)。在圖1中不出的掃描光源組件100，光射出位置被描述為位于左側(cè)的第一光射出位置101和位于右側(cè)的第二光射出位置102。
[0076]掃描光源組件100具有從第一光射出位置101向檢測區(qū)域Sa發(fā)射測試光的第一光學(xué)系統(tǒng)10，和從第二光射出位置102向檢測區(qū)域Sa發(fā)射測試光的第二光學(xué)系統(tǒng)20。
[0077]第一光學(xué)系統(tǒng)10包括第一光源組件11和第一測試光發(fā)生器12(例如，掃描光發(fā)生器)。第一光源組件11包括發(fā)射具有位于紅外波段波長的紅外光(激光)的光源。由于紅外光是不能被用戶看到的波長的光，用戶的手指Fg的位置可以在不被用戶注意到的情況下被檢測。如圖2和3，第一光源組件11包括激光發(fā)射元件(LD;激光二極管)111、驅(qū)動(dòng)器112、第一透鏡13、第一分束器14和第一監(jiān)控用光接收器15(monitor-use light receiver)。
[0078]這里的第一光源組件11配備了激光發(fā)射元件111，但并不限于此，任何可在特定或更高的輸出發(fā)射具有特定波長的紅外光的、的配置均可以采用。
[0079]第一光源組件11由掃描光源控制器41的光源控制器411(下面將討論)控制。激光發(fā)射元件111由來自驅(qū)動(dòng)器112的信號(hào)(功率)驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)器112基于光源控制器411的控制信號(hào)(發(fā)射信號(hào))，產(chǎn)生用于驅(qū)動(dòng)激光發(fā)射元件111的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。從激光發(fā)射元件111發(fā)出的紅外光的強(qiáng)度、定時(shí)等等均可以以這種方式調(diào)節(jié)。
[0080]激光發(fā)射元件111是點(diǎn)光源，并且所發(fā)射的紅外光是散射光。因此，在第一光源組件11中，從激光發(fā)射元件111射出的紅外光由第一透鏡13透過(傳送)，并轉(zhuǎn)換成平行或大致平行的光。第一透鏡13是準(zhǔn)直透鏡。
[0081]來自第一透鏡13發(fā)出的紅外光入射在第一分束器14上。第一分束器14反射入射的紅外光的一部分，并且透過剩余部分。由第一分束器14反射的光入射到第一監(jiān)控用光接收器15。第一監(jiān)控用光接收器15基于入射到掃描光源控制器41的光源控制器411的光發(fā)送監(jiān)控信號(hào)。
[0082]透過第一分束器14的光入射在第一測試光發(fā)生器12。第一測試光發(fā)生器12反射入射光，在第一方向(圖2中的水平方向H)，和在垂直于第一方向的第二方向(圖2中的垂直方向V)上移動(dòng)反射光的光軸，從而產(chǎn)生測試光。測試光的光軸在第一方向和第二方向上移動(dòng)，以及檢測區(qū)域Sa由測試光進(jìn)行二維掃描。用測試光對(duì)檢測區(qū)域Sa的掃描將在下面討論。
[0083]第一測試光發(fā)生器12通過在第一方向和第二方向上搖動(dòng)反射入射光的反射面120產(chǎn)生測試光。第一測試光發(fā)生器12包括樞轉(zhuǎn)反射面120的元件121(MEMS:微機(jī)電系統(tǒng))、驅(qū)動(dòng)器122和信號(hào)處理器123?，F(xiàn)在將通過參考附圖描述MEMS。圖4是配備有壓電致動(dòng)器的MEMS的簡化俯視圖。
[0084]如圖4所示，元件121在第一方向(H方向)和第二方向(V方向)上樞轉(zhuǎn)配備有反射面120的鏡子1200，由此偏斜(deflect)反射光的光軸。MEMS 121包括鏡子1200、第一彈性變形部1211、樞軸支撐1212、第二彈性變形部1213、框架1214、第一致動(dòng)器1215以及第二致動(dòng)器1216。在圖4中，橫向方向是第一方向(H方向)，垂直方向?yàn)榈诙较?V方向)。
[0085]鏡子1200是盤形構(gòu)件，反射面120形成在其中的一個(gè)主面上(這里指圖中朝向觀察者的一側(cè))。第一彈性變形部1211在第二方向上的兩個(gè)末端連接到鏡子1200上。即，鏡子1200連接到第一彈性變形部1211的在第二方向上的中心部分。樞軸支撐1212被配置為能夠彈性地扭轉(zhuǎn)，鏡子1200和樞軸支撐1212能夠圍繞在第二方向延伸的第一軸Cl樞轉(zhuǎn)。在俯視圖中，垂直于第一軸線Cl的第二軸線C2，位于沿著鏡子1200的重心。鏡子1200和第一彈性變形部1211被配置為與第一軸線Cl和第二軸線C2線對(duì)稱。
[0086]樞軸支撐1212是在第二方向上延伸的平構(gòu)件，并提供一對(duì)夾著鏡子1200，并相對(duì)于第一軸線Cl和第二軸C2對(duì)稱。第二方向上的樞軸支撐1212的兩端和第二方向上的第一彈性變形部1211的兩端由第一致動(dòng)器1215連接。設(shè)置四個(gè)第一致動(dòng)器1215，以便相對(duì)于第一軸線Cl和第二軸線C2對(duì)稱。
[0087]第一致動(dòng)器1215設(shè)置有壓電元件，并且當(dāng)電力提供給它們時(shí)變形。四個(gè)第一致動(dòng)器1215在需要時(shí)驅(qū)動(dòng)以施加力給第一彈性變形部1211，所述力施加在圍繞第一軸線Cl扭轉(zhuǎn)(twist)的方向上。所述力傳遞到鏡子1200，并使得鏡子1200圍繞第一軸線Cl旋轉(zhuǎn)。當(dāng)鏡子1200旋轉(zhuǎn)時(shí)，與鏡子1200連接的第一彈性變形部1211彈性扭轉(zhuǎn)。來自第一致動(dòng)器1215的力和第一彈性變形部1211的彈性力引起鏡子1200圍繞第一軸線Cl樞轉(zhuǎn)。
[0088]在第一方向上向外延伸的第二彈性變形部1213，連接到樞軸支撐1212在第二方向上的中心部。框架1214具有在其中心的矩形開窗，第二彈性變形部1213的末端部分連接到框架1214的矩形開窗的內(nèi)面。在第二方向上延伸的第二致動(dòng)器1216，連接到第二彈性變形部的中間部分。第二致動(dòng)器1216在第二方向上延伸到相對(duì)側(cè)，夾著(側(cè)面相接于)第二彈性變形部1213。第二致動(dòng)器1216與第二彈性變形部分1213和框架1214連接。四個(gè)第二致動(dòng)器1216被設(shè)置成相對(duì)于第一軸線Cl和第二軸線C2對(duì)稱。
[0089]第二致動(dòng)器1216使用與第一致動(dòng)器1215相同的壓電組件，并且當(dāng)電力提供給它們時(shí)變形。四個(gè)第二致動(dòng)器1216在需要時(shí)驅(qū)動(dòng)以施加力給第二彈性變形部1213，所述力施加在圍繞第二軸線C2扭轉(zhuǎn)的方向上。所述力被傳遞到樞軸支撐1212，并使樞軸支撐1212繞第二軸線C2旋轉(zhuǎn)。當(dāng)繞著第二軸線C2旋轉(zhuǎn)時(shí)，鏡子1200、第一彈性變形部1211、樞軸支撐1212和第一致動(dòng)器1215—體地旋轉(zhuǎn)。
[0090]當(dāng)鏡子1200、第一彈性變形部1211、樞軸支撐1212和第一致動(dòng)器1215旋轉(zhuǎn)時(shí)，第二彈性變形部分1213彈性扭轉(zhuǎn)。來自第二致動(dòng)器1216的力和第二彈性變形部1213的彈性力引起鏡子1200圍繞第二軸線C2樞轉(zhuǎn)。
[0091]MEMS 121具有如上所述的結(jié)構(gòu)，并且可以在第一方向和第二方向上樞轉(zhuǎn)鏡子1200的反射面120。這里描述了使用壓電致動(dòng)器的MEMS 121的一個(gè)例子，但不同的結(jié)構(gòu)也可以使用，諸如靜電或磁性致動(dòng)器。另外，這里的MEMS 121以24kHz的頻率圍繞第一軸線Cl操作和以60kHz的頻率圍繞第二軸線C2操作，但并不限于此。
[0092]驅(qū)動(dòng)反射面120的元件不限于MEMS，具有允許反射光的光軸圍繞兩個(gè)相交的軸移動(dòng)的結(jié)構(gòu)，例如檢流計(jì)鏡子(galvanometer mirrors)或多邊形的鏡子的組合也可以。所述第一方向和第二方向是垂直的，但不一定是這樣，只需要相交即可。然而，優(yōu)選垂直或基本垂直，以使測試光能準(zhǔn)確地二維掃描檢測區(qū)域Sa。
[0093]第一測試光發(fā)生器12的MEMS 121的驅(qū)動(dòng)是通過掃描光源控制器41的掃描控制器412(下面討論)來加以控制，來自掃描控制器412的控制信號(hào)(掃描信號(hào))輸入到驅(qū)動(dòng)器122。驅(qū)動(dòng)器122根據(jù)來自掃描控制器412的控制信號(hào)生成用來驅(qū)動(dòng)MEMS 121的致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，并由此驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器。驅(qū)動(dòng)器122的驅(qū)動(dòng)信號(hào)使所述MEMS 121在第一方向H和第二方向V上以特定的頻率和扭轉(zhuǎn)角度樞轉(zhuǎn)。另外，基于從MEMS 121輸出的檢測信號(hào)(sensor signal),信號(hào)處理器123產(chǎn)生位移信號(hào)，所述位移信號(hào)包括關(guān)于反射面120的位移(角度)的信息，并將該位移信號(hào)發(fā)送到掃描光源控制器41的掃描控制器412。
[0094]第二光學(xué)系統(tǒng)20具有與第一光學(xué)系統(tǒng)10相同的結(jié)構(gòu)。也即，第二光學(xué)系統(tǒng)20包括第二光源組件21和第二測試光發(fā)生器22(例如，掃描光發(fā)生器)。第二光源組件21包括激光發(fā)射元件211、驅(qū)動(dòng)器212、第二透鏡23、第二分束器24和第二監(jiān)控用光接收器25。因?yàn)榈诙鈱W(xué)系統(tǒng)20的組件具有與第一光學(xué)系統(tǒng)10相同的結(jié)構(gòu)，對(duì)基本上相同的部分不會(huì)再次描述。第一光源組件11和第二光源組件21可以配置為發(fā)射相同波長的紅外光，或發(fā)射不同波長的紅外光。
[0095]第一光學(xué)系統(tǒng)10和第二光學(xué)系統(tǒng)20分別從第一光射出位置101和第二光射出位置102發(fā)射測試光。對(duì)于位置檢測裝置A，當(dāng)測試光照亮位于檢測區(qū)域Sa內(nèi)的檢測對(duì)象時(shí)，產(chǎn)生的反射或散射光由光接收器300接收?，F(xiàn)在將描述光接收器300。
[0096]一旦接收到在紅外波段的反射紅外光，光接收器300輸出光接收信號(hào)，所述紅外光是從第一光射出位置101和/或第二光射出位置102發(fā)出的測試光。光接收器300包括光接收元件31、濾波器32和透鏡33。接收器300被設(shè)置成:以便使來自第一光射出位置101和第二光射出位置102的測試光入射在傳感區(qū)域Sa的相反一側(cè)。然而，這不是唯一的選擇，并且可以使用寬范圍的位置，所述寬范圍的位置為當(dāng)?shù)谝还馍涑鑫恢?01和第二光射出位置102射出的測試光被檢測對(duì)象反射時(shí)產(chǎn)生的反射和/或散射光被檢測到的位置。將光接收器300設(shè)置于第一光射出位置101和第二光射出位置102之間的區(qū)域允許光接收器300更加緊湊，并且也使得掃描光源組件100和光接收器300更容易包含在同一殼體內(nèi)，因此位置檢測裝置A可以更加緊湊。
[0097]光接收元件31是接收特定波長帶的光的光電元件(這里，波長帶包括來自掃描光源組件100發(fā)射的紅外光)，然后發(fā)出光接收信號(hào)(電信號(hào))。由光接收元件31接收的光的強(qiáng)度越高，發(fā)射的信號(hào)越強(qiáng)。對(duì)于光接收器300，布局使得由用戶的手指Fg反射或散射的檢測光穿過透鏡33。當(dāng)檢測光由透鏡33透過時(shí)，它被會(huì)聚使得它更準(zhǔn)確地照射在光接收元件31上。這意味著，高強(qiáng)度的光入射到光接收元件31上，并輸出高強(qiáng)度的光接收信號(hào)。
[0098]光接收器300包括相比于光接收元件31位于透鏡33的相反側(cè)的濾波器32。濾波器32是帶通濾波器(band pass filter)，其限制除了包含檢測光的波長帶之外的波長的光。使用濾波器32使得環(huán)境光入射在光接收元件31上變得不太可能，因此光接收信號(hào)包括較少的由環(huán)境光產(chǎn)生的干擾。因此，光接收元件31可以輸出精確和高強(qiáng)度的光接收信號(hào)。
[0099]本實(shí)施例中的光接收器300具有設(shè)置在濾波器32和光接收元件31之間的透鏡33，但這不是唯一的選擇，并且該結(jié)構(gòu)可以替代地使得過濾器32位于透鏡33和光接收元件31之間。各種配置均可以使用，只要不需要的光，即，包含檢測光的波長帶之外的其他波長的光可以從入射到光接收元件31的光中移除。
[0100]現(xiàn)在將描述處理器400。處理器400控制掃描光源組件100的各個(gè)部分，并基于來自光接收器300的光接收信號(hào)計(jì)算位于檢測區(qū)域Sa內(nèi)的用戶的手指Fg的位置。
[0101 ]處理器400包括CPU、MPU或者其他這樣的運(yùn)算處理電路，如圖3所示，其包括掃描光源控制器41(例如，控制單元)、算術(shù)處理器42(例如，計(jì)算單元)、存儲(chǔ)器43、同步信號(hào)發(fā)生器44和外部輸出組件45。
[0102]優(yōu)選地，處理器400包括帶有控制掃描光源組件100的控制程序的微型計(jì)算機(jī)。處理器400還可以包括其它常規(guī)組件，如輸入接口電路、輸出接口電路和例如ROM(只讀存儲(chǔ)器)裝置和RAM(隨機(jī)存取存儲(chǔ)器)裝置的存儲(chǔ)裝置。處理器400的微型計(jì)算機(jī)被編程，以控制掃描光源組件100。存儲(chǔ)電路存儲(chǔ)處理結(jié)果和控制程序。處理器400以傳統(tǒng)方式可操作地耦合到位置檢測裝置A的各個(gè)部分或空間輸入裝置Ip的各個(gè)部分。處理器400的內(nèi)部RAM可以存儲(chǔ)操作標(biāo)志的狀態(tài)和各種控制數(shù)據(jù)。處理器400的內(nèi)部ROM可以存儲(chǔ)用于各種操作的程序。處理器400能夠按照控制程序選擇性地控制位置檢測裝置A或控制空間輸入裝置Ip的任意組件。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，在本公開中，顯而易見的是，處理器400的精確結(jié)構(gòu)和算法可以是能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明的功能的硬件和軟件的任意組合。
[0103]掃描光源控制器41是控制來自掃描光源組件100的光輸出的，測試光的移動(dòng)速度和范圍等等的控制器。掃描光源控制器41包括光源控制器411和掃描控制器412。
[0104]光源控制器411是控制驅(qū)動(dòng)第一光學(xué)系統(tǒng)10的第一光源組件11和第二光學(xué)系統(tǒng)20的第二光源組件21的控制電路。光源控制器411接收來自第一光學(xué)系統(tǒng)10的第一監(jiān)控用光接收器15的監(jiān)控信號(hào)。光源控制器411根據(jù)監(jiān)控信號(hào)產(chǎn)生控制第一光源組件11的激光發(fā)射元件111的輸出、光射出定時(shí)(the light exit timing)、光射出持續(xù)時(shí)間等等的控制信號(hào)，并將這些發(fā)送到驅(qū)動(dòng)器112。光源控制器411還接收來自第二光學(xué)系統(tǒng)20的第二監(jiān)控用光接收器25的監(jiān)控信號(hào)。光源控制器411根據(jù)監(jiān)控信號(hào)產(chǎn)生控制第二光源組件21的激光發(fā)射元件211的輸出、光射出定時(shí)、光射出持續(xù)時(shí)間等等的控制信號(hào)，并將這些發(fā)送到驅(qū)動(dòng)器212。
[0105]另外，光源控制器411控制第一光源組件11和第二光源組件21，使得來自第一光源組件11的激光發(fā)射元件111的紅外光的射出不會(huì)與來自第二光源組件21的激光發(fā)射元件211的紅外光的射出同時(shí)發(fā)生。驅(qū)動(dòng)的定時(shí)將在下面詳細(xì)討論。
[0106]掃描控制器412是控制第一光學(xué)系統(tǒng)10的第一測試光發(fā)生器12和第二光學(xué)系統(tǒng)20的第二測試光發(fā)生器22的驅(qū)動(dòng)的控制電路。掃描控制器412從第一測試光發(fā)生器12的信號(hào)處理器123接收位移信號(hào)。然后，基于這個(gè)位移信號(hào)，生成用于適當(dāng)?shù)貥修D(zhuǎn)反射面120的控制信號(hào)，并將其發(fā)送到驅(qū)動(dòng)器122。掃描控制器412接收來自第二測試光發(fā)生器22的信號(hào)處理器223的位移信號(hào)，然后，基于這個(gè)位移信號(hào)，生成用于適當(dāng)?shù)貥修D(zhuǎn)反射面220的控制信號(hào)，并將其發(fā)送到驅(qū)動(dòng)器222。
[0107]光源控制器411和掃描控制器412同步地驅(qū)動(dòng)第一光源組件11、第一測試光發(fā)生器12、第二光源組件21和第二測試光發(fā)生器22，從而使用測試光二維掃描檢測區(qū)域Sa。掃描光源控制器41能夠訪問存儲(chǔ)器43。掃描光源控制器41基于存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器43的光學(xué)掃描圖案信息驅(qū)動(dòng)第一光學(xué)系統(tǒng)10和第二光學(xué)系統(tǒng)20。
[0108]存儲(chǔ)器43包括存儲(chǔ)單元，例如ROM(只讀)、RAM(可寫)，或閃存(flash memory)。存儲(chǔ)器43配備有控制表，其中關(guān)于第一光源組件11的光射出的定時(shí)，第一測試光發(fā)生器12的反射面120的樞轉(zhuǎn)角度，第二光源組件21的光射出的定時(shí)，第二測試光發(fā)生器22的反射面220的樞轉(zhuǎn)角度的信息以時(shí)間順序列出。這個(gè)控制表還可以處理其它數(shù)據(jù)。光是否從第一光源組件11射出，反射面120 (MEMS 121)的樞轉(zhuǎn)角度，光是否從第二光源組件21射出，以及反射面220(MEMS 221)的樞轉(zhuǎn)角度，均在一定的時(shí)間內(nèi)，均是光學(xué)掃描圖案信息。
[0109]算術(shù)處理器42包括接收器421和運(yùn)算單元422。接收器421是從光接收器300的光接收元件31接收光接收信號(hào)的電路。接收器421還接收來自同步信號(hào)發(fā)生器44的同步信號(hào)。接收器421將同步信號(hào)和來自光接收元件31的光接收信號(hào)相關(guān)聯(lián)，并且將它們發(fā)送到運(yùn)算單元422。
[0110]運(yùn)算單元422是從光接收信號(hào)和同步信號(hào)計(jì)算位于檢測區(qū)域Sa內(nèi)的用戶的手指Fg的位置數(shù)據(jù)(坐標(biāo)數(shù)據(jù))的電路。運(yùn)算單元422訪問存儲(chǔ)器43，并根據(jù)控制表以及光接收信號(hào)和同步信號(hào)選定用戶的手指Fg反射或散射的測試光的光路。然后，用戶的手指Fg的三維坐標(biāo)從測試光的指定光路計(jì)算。用于計(jì)算三維坐標(biāo)的方法將在下面討論。
[0111]同步信號(hào)發(fā)生器44包括用于產(chǎn)生同步信號(hào)的信號(hào)發(fā)生電路。因?yàn)椴僮魇腔谕叫盘?hào)的，光源控制器411和掃描控制器412被同步驅(qū)動(dòng)。同步信號(hào)也被發(fā)送到算術(shù)處理器(運(yùn)算處理部)42，以及來自掃描光源組件100的測試光的射出持續(xù)時(shí)間和由光接收器300接收測試光的持續(xù)時(shí)間，可以從與光接收信號(hào)相關(guān)聯(lián)的同步信號(hào)獲取。
[0112]外部輸出組件45連接到外部裝置，并且包括用于為用戶的手指Fg發(fā)送位置信息(三維坐標(biāo))到外部設(shè)備的通信電路。外部輸出組件45可以配置為通過有線進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，或以無線方式進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。
[0113]現(xiàn)在將通過參照附圖描述位置檢測裝置A的操作。圖5A是位置檢測裝置的第一測試光發(fā)生器的操作圖，圖5B是位置檢測裝置的第二測試光發(fā)生器的操作圖。
[0114]圖5A示出了第一測試光發(fā)生器12的MEMS121的操作。圖5A中的矩形表示檢測區(qū)域Sa。檢測區(qū)域Sa用測試光的光斑Spt二維掃描。圖5A示出了第一測試光發(fā)生器12的反射面120圍繞第一軸線Cl的樞轉(zhuǎn)，S卩，在第一方向的樞轉(zhuǎn)Osl，和繞第二軸線C2的樞轉(zhuǎn)，S卩，在第二方向的樞轉(zhuǎn)0s2。圖5A中的第一和第二方向?qū)?yīng)于圖2中的第一方向(水平方向)和第二方向(垂直方向)。
[0115]在圖5A中，在第一方向上的樞轉(zhuǎn)Osl以水平軸上為反射面120的樞轉(zhuǎn)角度(pivotangle)(正垂線(normal line)位置)和垂直軸為時(shí)間的方式加以繪制，以及，在第二方向上的樞轉(zhuǎn)0s2以水平軸為時(shí)間和垂直軸為反射面220的樞轉(zhuǎn)角度(正垂線位置)的方式加以繪制。對(duì)于位置檢測裝置A，第一光源組件11、第一測試光發(fā)生器12、第二光源組件21和第二測試光發(fā)生器22基于光源控制器411和掃描控制器412產(chǎn)生的控制信號(hào)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。反射面120在第一方向上以恒定的頻率樞轉(zhuǎn)，并且以恒定的頻率在第二方向上樞轉(zhuǎn)。
[0116]關(guān)于位置檢測裝置A，對(duì)檢測區(qū)域Sa的二維掃描通過重復(fù)執(zhí)行從第一方向上的一側(cè)到第二方向上轉(zhuǎn)換光斑Spt的運(yùn)動(dòng)來執(zhí)行。當(dāng)執(zhí)行這樣的掃描時(shí)，掃描光源控制器41進(jìn)行如下所述的控制。如圖5A所示，當(dāng)反射面120的角度移動(dòng)到第一方向的一側(cè)(這里是從左到右)時(shí)，掃描光源控制器41使激光發(fā)射元件111發(fā)射紅外光。當(dāng)反射面120的角度移動(dòng)到第一方向的另一邊(從右到左)時(shí)，激光發(fā)射元件111停止發(fā)射紅外光。激光發(fā)射元件111停止發(fā)射紅外光的期間是第一方向返回周期(水平返回周期)。在圖5A中，第一方向上樞軸Osl的返回周期用虛線表不。在本實(shí)施例中，只有當(dāng)光斑Spt掃描到第一方向的一側(cè)時(shí)，激光發(fā)射元件111發(fā)光，但這不是唯一的選擇。激光發(fā)射元件111可以發(fā)光，使得光斑Spt在第一方向上來回移動(dòng)。
[0117]反射面120也在第二方向上以比在第一方向上的樞轉(zhuǎn)頻率更低的頻率樞轉(zhuǎn)。對(duì)于位置檢測裝置A，掃描光源控制器41控制來自激光發(fā)射元件111的紅外光在第一方向上運(yùn)動(dòng)到一側(cè)(左到右)，而反射面120的角度移動(dòng)到在第二方向上的一側(cè)(在此為從上到下)期間的發(fā)射。因此，實(shí)際上照射檢測區(qū)域Sa的測試光的光斑Spt在第一和第二方向都移動(dòng)檢測，也就是，它以一角度移動(dòng)。
[0118]掃描光源控制器41調(diào)節(jié)第一方向和第二方向的頻率，以使反射面120的角度在第一方向(等于一行)的一個(gè)往返行程期間，在第二方向上以等于或略小于測試光的光斑Spt的直徑的寬度下移動(dòng)。因此，在第二方向上移動(dòng)一個(gè)線的時(shí)間內(nèi)，重復(fù)進(jìn)行測試光的光斑Spt在第一方向上運(yùn)動(dòng)到一側(cè)的運(yùn)動(dòng)，以及檢測區(qū)域Sa均勻地被測試光的光斑Spt掃描。光斑Spt的運(yùn)動(dòng)稱為掃描，在第一方向上的移動(dòng)有時(shí)被稱為第一方向掃描，在第二方向上的移動(dòng)稱為第二方向掃描。
[0119]當(dāng)反射面120的角度移動(dòng)到第二方向的另一側(cè)(從下到上)時(shí)，激光發(fā)射元件111的紅外光的發(fā)射停止。反射面120的角度移動(dòng)到第二方向的另一側(cè)的期間為第二方向返回周期(垂直返回周期)。在圖5A中，在第一方向上的樞轉(zhuǎn)Osl的返回周期由虛線表示。
[0120]掃描光源控制器41控制如上所述的掃描光源組件100的第一光學(xué)系統(tǒng)10，所以，掃描重復(fù)進(jìn)行，其中從第一光射出位置101射出的測試光的光斑Spt—次一行地從左側(cè)到右側(cè)以及從頂部向底部移動(dòng)。
[0121]此外，如圖5B所示，第二光學(xué)系統(tǒng)20的操作與第一光學(xué)系統(tǒng)10相同，使用測試光的光斑Spt對(duì)檢測區(qū)域Sa的二維掃描以與從第二光學(xué)系統(tǒng)20的測試光相同的方式進(jìn)行。
[0122]對(duì)于位置檢測裝置A，掃描光源控制器41控制掃描光源組件100，以使從第一光射出位置101射出的測試光和與從第二光射出位置102射出的測試光將不會(huì)在檢測區(qū)域Sa同時(shí)發(fā)出?，F(xiàn)在將通過參照附圖來說明由掃描光源控制器41對(duì)掃描光源組件100的控制。圖6是掃描光源組件的操作時(shí)序圖。
[0123]在圖6中，橫軸是時(shí)間，最上面的水平表示在第一和第二方向的第一測試光發(fā)生器12的反射面120的樞轉(zhuǎn)角度。低于這個(gè)水平示出了在第一和第二方向的第二測試光發(fā)生器22的反射面220的樞轉(zhuǎn)角度。低于該水平示出了從第一光源組件11的激光發(fā)射元件111進(jìn)行的紅外光發(fā)射。低于該水平示出了從第二光源組件21的激光發(fā)射元件211進(jìn)行的紅外光發(fā)射。最低的水平是來自光接收器300的光接收元件31的光接收信號(hào)。還示出了由光接收元件31接收的部分的詳圖。
[0124]如圖6所示，運(yùn)算單元422樞轉(zhuǎn)反射面120(MEMS 121)，從而使反射光(測試光)超過在第一方向上的照明范圍。然后，光源控制器411控制從第一光源組件11發(fā)出光的定時(shí)，使測試光在檢測區(qū)域Sa的照明范圍內(nèi)照射。
[0125]然后，運(yùn)算單元422樞轉(zhuǎn)反射面120，以使反射光(測試光)超過在第二方向上的照明范圍。光源控制器411然后控制從第一光源組件11發(fā)出光的定時(shí)，使測試光在檢測區(qū)域Sa的照明范圍內(nèi)照射。在第一光學(xué)系統(tǒng)10中，表示反射面120在第一方向上的運(yùn)動(dòng)的線上升到右側(cè)的期間(Tm2期間)為返回周期(垂直返回周期)，在掃描期間激光發(fā)射元件111發(fā)出紅外光，所述掃描期間為線下落到右側(cè)的期間(Tml期間)。更精確地說，對(duì)于第一光學(xué)系統(tǒng)10，在Tml期間，當(dāng)反射面120移動(dòng)到第一方向的一側(cè)(從左到右)，紅外光從第一光源組件11的激光發(fā)射元件111發(fā)射。
[0126]掃描光源控制器41控制掃描光源組件100，以便第一光學(xué)系統(tǒng)10的第一測試光發(fā)生器12和第二光學(xué)系統(tǒng)20的第二測試光發(fā)生器22交替地抑制在第二方向上的返回周期。如圖5所示，在Tml期間，第二測試光發(fā)生器22位于返回周期(垂直返回周期)，在Tm2期間，第一測試光發(fā)生器12位于返回周期(垂直返回周期)。對(duì)于位置檢測裝置A，在Tml期間，用第一光射出位置101發(fā)出的測試光二維掃描檢測區(qū)域Sa，在Tm2期間，用第二光射出位置102發(fā)出的測試光二維掃描檢測區(qū)域Sa。因此，來自第一光射出位置101的測試光和來自第二光射出位置102的測試光不會(huì)同時(shí)照射檢測區(qū)域Sa。
[0127]現(xiàn)在將通過參照附圖對(duì)用位置檢測設(shè)備A檢測檢測對(duì)象(用戶的手指Fg)的過程進(jìn)行說明。圖7A是位置檢測裝置的操作流程圖的第一部分。圖7B是位置檢測裝置的操作流程圖的第二部分。圖7C是位置檢測裝置的操作流程圖的第三部分。圖8A是從第一光射出位置發(fā)射的被檢測對(duì)象散射或反射的測試光被接收的位置示意圖。圖SB是從第二光射出位置發(fā)射的被檢測對(duì)象散射或反射的測試光被接收的位置示意圖。圖9A示出了與測試光的光路相關(guān)的坐標(biāo)的表。圖9B示出了從關(guān)于光路信息計(jì)算三維坐標(biāo)的圖。
[0128]如圖7A所示，掃描光源控制器41從存儲(chǔ)器43(步驟S101)的控制表中獲取關(guān)于第一光學(xué)系統(tǒng)10和第二光學(xué)系統(tǒng)20的驅(qū)動(dòng)的定時(shí)信息。掃描光源控制器41的掃描控制器412基于驅(qū)動(dòng)定時(shí)信息和來自同步信號(hào)發(fā)生器44的同步信號(hào)生成掃描信號(hào)(控制信號(hào))，并將其提供給驅(qū)動(dòng)器122 ;所述掃描信號(hào)表不在第一和第二方向上的第一測試光發(fā)生器12的MEMS121的樞轉(zhuǎn)定時(shí)。光源控制器411發(fā)送給驅(qū)動(dòng)器112發(fā)射信號(hào)(控制信號(hào))，使得當(dāng)MEMS 121樞轉(zhuǎn)以產(chǎn)生測試光的一定的照明角度時(shí)，第一光源組件11的激光發(fā)射元件111發(fā)射光。因此，當(dāng)控制信號(hào)發(fā)送到第一光學(xué)系統(tǒng)10時(shí)，測試光從第一光射出位置101射出(步驟S102)。
[0129]光接收器300的光接收元件31以有規(guī)律的間隔發(fā)送接收信號(hào)到處理器400，算術(shù)處理器42的接收器421從光接收元件31獲得光接收信號(hào)(步驟S103)。算術(shù)處理器42確定用戶的手指Fg是否已被檢測到(步驟S104)。當(dāng)獲取處于或高于預(yù)定閾值的光接收信號(hào)時(shí)，算術(shù)處理器42確定用戶的手指Fg已被檢測到。當(dāng)算術(shù)處理器42確定用戶的手指Fg已被檢測到時(shí)(步驟S104中的“是”)，則接收器421接收來自同步信號(hào)發(fā)生器44的同步信號(hào)，將該同步信號(hào)與光接收信號(hào)相關(guān)聯(lián)，并將它們發(fā)送到運(yùn)算單元422。運(yùn)算單元422將包括在光接收信號(hào)中的接收信息以及同步信號(hào)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器43中，并基于光接收信號(hào)和同步信號(hào)的定時(shí)采集，獲取用戶的手指Fg相對(duì)于第一光射出位置101的坐標(biāo)(步驟S105)。當(dāng)算術(shù)處理器42確定用戶的手指Fg沒有被檢測到(步驟S104中的“否”)，則過程前進(jìn)到步驟S106。
[0130]掃描光源控制器41檢查掃描是否結(jié)束(步驟S106)。掃描是否已經(jīng)結(jié)束是基于來自第一測試光發(fā)生器12的信號(hào)處理器123的位移信號(hào)，通過確定反射面120(MEMS 121)是否在返回周期來確定。
[0131]如果掃描尚未結(jié)束(步驟S106中的“否”)，來自第一光射出位置101的測試光繼續(xù)發(fā)射(返回到步驟S102)。如果掃描已結(jié)束(步驟S106中的“是”)，則算術(shù)處理器42檢查用戶的手指Fg是否已在步驟S104中在檢測區(qū)域Sa中被檢測到(圖7B中的步驟S107)。
[0132]如上所述，在步驟S104中，檢測用戶的手指Fg是否在檢測區(qū)域Sa內(nèi)的例子是確定光接收元件31是否處于或高于預(yù)定閾值，這是并不是唯一的選擇。
[0133]此外，如上所述，如在步驟S105中，如果用戶的手指Fg已在檢測區(qū)域Sa內(nèi)被檢測到(步驟S104中的“是”)，則運(yùn)算單元422召集光接收信息，取得用戶的手指Fg相對(duì)于第一光射出位置101的檢測信息(坐標(biāo))，并且將此信息存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器43中(步驟S105)。
[0134]由運(yùn)算單元422獲取相對(duì)于第一光射出位置101的檢測位置的坐標(biāo)包括獲取與光接收信號(hào)相關(guān)聯(lián)的同步信號(hào)。基于同步信號(hào)和控制表獲得從第一光源組件11的激光發(fā)射元件111發(fā)射光開始的時(shí)間tl(參照圖6的細(xì)節(jié)部分)。激光發(fā)射元件111與反射面120的樞轉(zhuǎn)同步發(fā)射光，相對(duì)于第一光射出位置101的第一方向上用戶的手指Fg的位置xl，可以通過獲得從激光發(fā)射元件111的發(fā)射開始的時(shí)間11來確認(rèn)。
[0135]類似地，運(yùn)算單元422基于第一測試光發(fā)生器12的信號(hào)處理器123的位移信號(hào)，獲取反射面120的在第二方向上的樞轉(zhuǎn)角Ll(參照圖6的細(xì)節(jié)部分。相對(duì)于第一光射出位置101的第二方向上用戶的手指Fg的位置yl，可以通過第二方向上的樞轉(zhuǎn)角LI來確認(rèn)。正因?yàn)槿绱?，如同在第一光射出位?01看到的位于檢測區(qū)域Sa的用戶的手指Fg的坐標(biāo)(xl，yl)可以獲取(參照圖8A)。
[0136]如果用戶的手指Fg未在檢測區(qū)域Sa內(nèi)由來自第一光射出位置101的測試光檢測到(步驟S107中的“否”)，位置檢測裝置確認(rèn)用戶的手指Fg是否位于檢測區(qū)域Sa內(nèi)的檢測結(jié)束(步驟S117中圖7C)。檢測結(jié)束的例子是，當(dāng)從外部裝置接收到結(jié)束信號(hào)，以及當(dāng)檢測到用戶操作了控制組件(如開關(guān)，在圖中未示出)，但這些只是舉例。
[0137]如果處理器400確認(rèn)對(duì)位于檢測區(qū)域Sa內(nèi)的用戶的手指Fg的檢測結(jié)束(圖7C中步驟S117中的“是”)，則對(duì)位于檢測區(qū)域Sa內(nèi)的用戶的手指的檢測結(jié)束。如果處理器400確認(rèn)檢測區(qū)域Sa中的檢測繼續(xù)(圖7C中步驟S117中的“否”)，則對(duì)位于檢測區(qū)域Sa中的用戶的手指Fg的檢測用來自第一光射出位置101的測試光執(zhí)行(返回圖7A中所示的步驟S101)。如上所討論的，如果用戶的手指Fg沒有被來自第一光射出位置101的測試光檢測到，來自第一光射出位置101的測試光的發(fā)射將重復(fù)。因此，來自第二光射出位置102的測試光的發(fā)射被停止，這降低了功耗。另外，由于第一光射出位置101設(shè)置在測試光以不會(huì)直接照射到用戶的一定的角度照亮(i I Iuminate)檢測區(qū)域Sa的位置，在故障等中的安全加強(qiáng)。
[0138]如果用戶的手指Fg被通過來自第一光射出位置101的測試光掃描檢測區(qū)域Sa檢測至IJ(圖7B中步驟S107中的“是”)，掃描光源控制器41使第二光射出位置102發(fā)射測試光(步驟S108)。更具體地，將出現(xiàn)以下情況?；谂c驅(qū)動(dòng)定時(shí)有關(guān)的信息和來自同步信號(hào)發(fā)生器44的同步信號(hào)，掃描控制器412產(chǎn)生掃描信號(hào)(控制信號(hào))，該掃描信號(hào)指示第二測試光發(fā)生器的MEMS 221在第一方向或所述第二方向上樞轉(zhuǎn)的定時(shí)，并發(fā)送該信號(hào)到驅(qū)動(dòng)器222。當(dāng)MEMS221樞轉(zhuǎn)以便產(chǎn)生用于測試的光的一定照明角度時(shí)，光源控制器411發(fā)送光發(fā)射信號(hào)(控制信號(hào))給驅(qū)動(dòng)器212，使得第二光源組件21的激光發(fā)射元件211發(fā)出光。
[0139]光接收器300的光接收元件31以規(guī)律的間隔發(fā)送接收信號(hào)到處理器400，算術(shù)處理器42的接收器421獲取光接收元件31的光接收信號(hào)(步驟S109)。如上所討論的，可以從同步信號(hào)來確認(rèn)光(連同光一起接收到了光接收信號(hào))是從第一光射出位置101射出還是從第二光射出位置102射出。
[0140]算術(shù)處理器42確定用戶的手指Fg是否已被檢測到(步驟S110)。當(dāng)獲取處于或高于預(yù)定閾值的光接收信號(hào)時(shí)，算術(shù)處理器42確定用戶的手指Fg已被檢測到。當(dāng)該算術(shù)處理器42確定用戶的手指Fg已被檢測到(步驟S110)，則接收器421接收來自同步信號(hào)發(fā)生器44的同步信號(hào)，將同步信號(hào)和光接收信號(hào)相關(guān)聯(lián)，并將它們發(fā)送到運(yùn)算單元422。運(yùn)算單元422將包括在光接收信號(hào)中的接收信息和同步信號(hào)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器43中，并基于光接收信號(hào)和同步信號(hào)的采集定時(shí)，獲取相對(duì)于第二光射出位置102的用戶的手指Fg的坐標(biāo)(步驟S111)。當(dāng)算術(shù)處理器42確定用戶的手指Fg沒有被檢測到(步驟SllO中的“否”)，則處理前進(jìn)到步驟S112o
[0141]掃描光源控制器41隨后確認(rèn)掃描是否已結(jié)束(步驟S112)?；趤碜缘诙y試光發(fā)生器22的信號(hào)處理器223的位移信號(hào)，通過確定反射面220(MEMS221)是否是在其返回周期期間來確定掃描的結(jié)束。
[0142]如果掃描尚未結(jié)束(步驟S112中的“否”)，繼續(xù)從第二光射出位置102發(fā)射測試光(返回到步驟S108)。如果掃描已結(jié)束(步驟S112中的“是”)，算術(shù)處理器42確認(rèn)用戶的手指Fg是否在步驟SI 10中的檢測區(qū)域Sa中被檢測到(步驟SI 13)。
[0143]如上所述，在步驟SllO中，確認(rèn)用戶的手指Fg是否在檢測區(qū)域Sa內(nèi)與如上所討論的相同。確認(rèn)用戶的手指Fg是否在檢測區(qū)域Sa內(nèi)的一個(gè)例子是確定光接收元件31是否處于或高于預(yù)定閾值，但這不是唯一的選擇。
[0144]此外，如上所述，在步驟Slll中，如果已經(jīng)檢測到用戶的手指Fg在檢測區(qū)域Sa中(步驟SI 10中的“是”)，則運(yùn)算單元422召集光接收信息，獲取有關(guān)相對(duì)于第二光射出位置102的用戶的手指Fg的檢測位置的信息(坐標(biāo))，并且將此信息存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器43中(步驟SiiDo
[0145]通過運(yùn)算單元422獲取相對(duì)于第二光射出位置102的檢測位置的坐標(biāo)包括獲取與光接收信號(hào)相關(guān)聯(lián)的同步信號(hào)?；谕叫盘?hào)和控制表獲得從第二光源組件21的激光發(fā)射元件211開始發(fā)射光的時(shí)間t2(參照圖6的細(xì)節(jié)部分)。激光發(fā)射元件211與反射面220的樞轉(zhuǎn)同步發(fā)出光，因此用戶的手指Fg在第一方向上相對(duì)于第二光射出位置102的位置x2，可以通過獲得從激光發(fā)射元件211開始發(fā)射起的時(shí)間t2來確認(rèn)。
[0146]類似地，運(yùn)算單元422基于第二測試光發(fā)生器22的信號(hào)處理器223的位移信號(hào)獲取反射面220在第二方向上的樞轉(zhuǎn)角L2(參照圖6的細(xì)節(jié)部分)。在相對(duì)于第二光射出位置102的第二方向上的用戶的手指Fg的位置y2，可以通過第二方向上的樞轉(zhuǎn)角L2來確認(rèn)。正因?yàn)槿绱?，位于如同從第二光射出位?02看到的檢測區(qū)域Sa內(nèi)的用戶的手指Fg的坐標(biāo)(x2，y2)可以獲取(參照圖8B)。
[0147]如果用戶的手指Fg沒有在檢測區(qū)域Sa內(nèi)由來自第二光射出位置102的測試光檢測至IJ(步驟S113中的“否”)，位置檢測裝置A確認(rèn)對(duì)于用戶的手指Fg位于檢測區(qū)域Sa的檢測是否結(jié)束(圖7C中步驟S117)。自步驟S117起的操作是相同的，因此將不再次說明。
[0148]根據(jù)從第一光射出位置101所見的用戶的手指Fg的坐標(biāo)和從第二光射出位置102所見的用戶的手指Fg的坐標(biāo)，運(yùn)算單元422選定從第一光射出位置101和第二光射出位置102射出的測試光的光路，這兩者都存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器43中(圖7C中的步驟S114)。以下是用于選定測試光的方法的一個(gè)例子。運(yùn)算單元422基于檢測到的相對(duì)于第一光射出位置101的用戶的手指Fg的坐標(biāo)信息，以及相對(duì)于第二光射出位置102的坐標(biāo)信息選定測試光的光路。
[0149]對(duì)于位置檢測裝置A，由于檢測區(qū)域Sa在第一和第二方向上由第一光射出位置101和第二光射出位置102的測試光掃描，測試光的光路可以從相對(duì)于第一光射出位置101和第二光射出位置102的用戶的手指Fg的坐標(biāo)選定。如圖9A所示，運(yùn)算單元422參考與測試光的光路相關(guān)聯(lián)的光路表，并獲取關(guān)于來自第一光射出位置101的照亮用戶的手指Fg的測試光的光路Bll的信息，以及來自第二光射出位置102的照亮用戶的手指Fg的測試光的光路B22的信息。
[0150]如圖9B所示，用戶的手指Fg的三維坐標(biāo)是基于光路交叉點(diǎn)獲得的。如果光路不相交，將執(zhí)行近似計(jì)算，例如使用最接近點(diǎn)之間的中間點(diǎn)。另外，反射面120和反射面220的角度可以通過與光接收信號(hào)和控制表相關(guān)聯(lián)的同步信號(hào)獲取，并且測試光的光路可以從反射面120和反射面220的這些角度選定。
[0151]然后，位于檢測區(qū)域Sa內(nèi)的用戶的手指Fg的三維坐標(biāo)，從來自第一光射出位置101的測試光的光路和來自第二光射出位置102的測試光的光路計(jì)算(步驟S115)。運(yùn)算單元422將計(jì)算出的用戶的手指Fg的三維坐標(biāo)發(fā)送到外部輸出組件45，外部輸出組件45發(fā)送用戶的手指Fg的三維坐標(biāo)到外部裝置(步驟S116)。當(dāng)三維坐標(biāo)已發(fā)送之后，確認(rèn)是否繼續(xù)在檢測區(qū)域Sa內(nèi)檢測(步驟S117)。從步驟S117起的操作是相同的，因此將不再次說明。
[0152]如上所討論的，對(duì)于本實(shí)施例中的位置檢測裝置A，光接收器300檢測被檢測對(duì)象反射和/或散射的光，該光來源于自第一光射出位置101和第二光射出位置102在檢測區(qū)域Sa發(fā)射的測試光，第一光射出位置101和第二光射出位置102被彼此分離地設(shè)置在不同的位置。然后，從第一光射出位置101發(fā)射的測試光的光路和從第二光射出位置102發(fā)射的測試光的光路，基于由光接收器300檢測到的反射光和/或散射光指定，并計(jì)算檢測對(duì)象的三維坐標(biāo)。因?yàn)檫@樣的結(jié)構(gòu)，光接收器300僅需要接收由檢測對(duì)象反射和/或散射的光，該光來源于從第一光射出位置101發(fā)射的測試光和從第二光射出位置102發(fā)射測試光，所以光接收器300的位置有更大的自由度。這使得能夠提高位置檢測裝置A的檢測精度。
[0153]此外，光接收器300僅需要檢測反射光或散射光，所以配置可以是簡單的。
[0154]此外，本實(shí)施例中，用戶的手指Fg被用作檢測對(duì)象的一個(gè)例子，但這并非是唯一的選擇，任何具有能夠反射測試光的表面的物體均可以使用。這同樣適用于以下實(shí)施例中的檢測對(duì)象。
[0155]在示出的實(shí)施例中，位置檢測裝置A包括光接收器300(例如，至少一個(gè)光接收器)和處理器400。在示出的實(shí)施例中，位置檢測裝置A還包括掃描光源組件100。掃描光源組件100被配置為從第一和第二光射出位置101和102(例如，不同的多個(gè)光射出位置)分別發(fā)射測試光(如光或掃描光)，以用測試光掃描檢測區(qū)域Sa(例如，預(yù)定區(qū)域)。光接收器300被配置成接收從第一和第二光射出位置101和102發(fā)射并由位于檢測區(qū)域Sa內(nèi)的用戶的手指Fg(例如，檢測對(duì)象)反射的紅外光或測試光。處理器400被配置成控制掃描光源組件100，并被配置為基于光接收器300的光接收信號(hào)檢測或計(jì)算用戶的手指Fg的位置。處理器400被進(jìn)一步配置為確定從哪個(gè)測試光獲得光接收信號(hào)，并被配置為基于測試光的光路檢測或計(jì)算用戶的手指Fg的位置。
[0156]在示出的實(shí)施例中，對(duì)于如上所述的位置檢測裝置A，掃描光源組件100包括被配置為發(fā)射光(紅外光、激光等等)的第一和第二光源組件11和21(例如，至少一個(gè)光源)，以及被配置為在第一方向(或水平方向H)和在與第一方向相交的的第二方向(或垂直方向V)上移動(dòng)來自第一和第二移動(dòng)光源組件11和21的光的光路的第一和第二測試光發(fā)生器12和22(例如，至少一個(gè)掃描光發(fā)生器)。處理器400被配置為控制第一和第二光源組件11和21以及第一和第二測試光發(fā)生器12和22。
[0157]在示出的實(shí)施例中，如圖2所示，對(duì)于如上所述的位置檢測裝置A，掃描光源組件100包括與第一和第二光射出位置101和102相同數(shù)量的(兩個(gè))光源(第一和第二光源組件11和21)和(兩個(gè))掃描光發(fā)生器(第一和第二測試光發(fā)生器12和22)。
[0158]在示出的實(shí)施例中，對(duì)于如上所述的位置檢測裝置A，當(dāng)測試光正從第一和第二光射出位置101和102中的一個(gè)發(fā)射時(shí)，處理器400被配置為停止從第一和第二光射出位置101和102中的另一個(gè)發(fā)射測試光，并且被配置為獲取關(guān)于光接收器300何時(shí)接收到測試光的反射的接收信息和同步信號(hào)(例如，時(shí)間信息)。
[0159]在示出的實(shí)施例中，如圖6所示，對(duì)于如上所述的位置檢測裝置A，用來自第一和第二光射出位置101和102中的一個(gè)的測試光完全掃描檢測區(qū)域Sa后，處理器400被配置為用來自第一和第二光射出位置101和102中的另一個(gè)的測試光開始掃描檢測區(qū)域Sa。
[0160]在示出的實(shí)施例中，如圖9A所示，對(duì)于如上所述的位置檢測裝置A，處理器400被配置為基于指示坐標(biāo)和光路Bll和B22之間的關(guān)系的表，檢測或計(jì)算用戶的手指Fg的位置。
[0161]在示出的實(shí)施例中，對(duì)于如上所述的位置檢測裝置A，光接收器300被配置為基于預(yù)定的閾值，檢測用戶的手指Fg。更具體地，由光接收器300檢測到的光接收信號(hào)的幅度處于或高于預(yù)定閾值時(shí)，處理器400可確定在檢測區(qū)域Sa內(nèi)檢測到的用戶的手指Fg。
[0162]在示出的實(shí)施例中，對(duì)于如上所述的位置檢測裝置A，如圖7A、7B、7C所示，當(dāng)光接收器300沒有接收由位于檢測區(qū)域Sa內(nèi)的用戶的手指Fg反射的、來自第一和第二光射出位置101和102中的一個(gè)的測試光(圖7B中S107中的“否”)，來自第一和第二光射出位置101和102中的一個(gè)(圖7A中的第一光射出位置101)的測試光重復(fù)地發(fā)射(S102)，而不從第一和第二光射出位置101和102的另一個(gè)發(fā)射測試光(圖7A中的第二光射出位置102)。檢測更確定地說，如果已經(jīng)確定用來自第一光射出位置101的測試光沒有檢測到用戶的手指Fg這一事實(shí)(圖7B中步驟S107)，則處理反復(fù)回到圖7A中的步驟S102，來自第一光射出位置101的測試光的發(fā)射反復(fù)進(jìn)行而來自第二光射出位置102的測試光的發(fā)射停止。
[0163]在示出的實(shí)施例中，對(duì)于如上所述的位置檢測裝置A，如圖9B所示，處理器400被配置成檢測或計(jì)算作為測試光的光路Bll和B22的交點(diǎn)的用戶的手指Fg的位置。
[0164]在示出的實(shí)施例中，如圖1所示，空間輸入裝置Ip包括如上所述的位置檢測裝置A，和被配置為在檢測區(qū)域Sa中形成圖像的空間成像板Pt(例如，圖像形成組件)。
[0165]在示出的實(shí)施例中，位置檢測方法包括:接收反射的紅外光或測試光，所述紅外光或測試光從掃描光源組件100的第一和第二光射出位置101和102射出以掃描檢測區(qū)域Sa，并由位于檢測區(qū)域Sa中的用戶的手指Fg反射;控制掃描光源組件100;和基于光接收信號(hào)檢測用戶的手指Fg的位置，所述光接收信號(hào)響應(yīng)于反射的紅外光或測試光的接收。位置的檢測進(jìn)一步包括確定獲得的光接收信號(hào)來自哪個(gè)測試光，以及基于測試光的光路檢測用戶的手指Fg的位置。
[0166]在示出的實(shí)施例中，對(duì)于如上所述的位置檢測方法，掃描光源組件100的控制包括控制被配置為發(fā)射光(紅外光、激光等等)的第一和第二光源組件11和21(例如，至少一個(gè)光源)，以及被配置為在第一方向(或水平方向H)和在與第一方向相交的第二方向(或垂直方向V)上移動(dòng)來自第一和第二光源組件11和21的光的光路的第一和第二測試光發(fā)生器12和22(例如，至少一個(gè)掃描光發(fā)生器)。
[0167]在示出的實(shí)施例中，對(duì)于如上所述的位置檢測方法，掃描光源組件100的控制包括當(dāng)測試光已經(jīng)從第一和第二光射出位置101和102中的另一個(gè)發(fā)射時(shí)，停止從第一和第二光射出位置101和102中的一個(gè)發(fā)射測試光。位置的檢測包括獲取關(guān)于光接收器300何時(shí)接收到測試光的反射的接收信息和同步信號(hào)(例如，時(shí)間信息)。
[0168]在示出的實(shí)施例中，如圖3所示，處理器400包括掃描光源控制器41 (例如，控制單元)，和算術(shù)處理器42(例如，計(jì)算單元)。掃描光源控制器41被配置為分別控制從第一和第二光發(fā)射裝置101和102(例如，不同的多個(gè)光射出位置)射出的測試光(例如，掃描光)的發(fā)射，以用測試光掃描檢測區(qū)域Sa。算術(shù)處理器42被配置為基于響應(yīng)于由用戶的手指Fg反射的測試光而獲得的光接收信號(hào)，計(jì)算用戶的手指Fg(例如，檢測對(duì)象)的位置。算術(shù)處理器42進(jìn)一步被配置為確定從哪個(gè)測試光獲得的光接收信號(hào)，并被配置為基于測試光的光路計(jì)算用戶的手指Fg的位置。
[0169]在示出的實(shí)施例中，提供了一種位置檢測裝置A，其部件可以以更大的自由度進(jìn)行布局檢測，位于檢測區(qū)域Sa內(nèi)的用戶的手指Fg(例如，檢測對(duì)象)的位置可以準(zhǔn)確地檢測到。對(duì)于位置檢測裝置A，檢測區(qū)域Sa用從多個(gè)不同的光射出位置101和102射出的測試光掃描，由位于檢測區(qū)域Sa內(nèi)的檢測對(duì)象Fg反射或散射的檢測光被接收到，檢測對(duì)象Fg的位置被計(jì)算，通過接收基于發(fā)射的測試光的檢測光，處理器400確定來自哪個(gè)光射出位置的光接收信號(hào)被接收。
[0170]實(shí)施例2
[0171]用戶的手指Fg(檢測對(duì)象)有時(shí)會(huì)移動(dòng)。現(xiàn)在將通過參照附圖對(duì)此方案進(jìn)行說明。圖10是當(dāng)檢測對(duì)象移動(dòng)時(shí)的坐標(biāo)圖。圖10中的橫軸是幀(frame)，上排是相對(duì)于第一光射出位置101的檢測對(duì)象的檢測坐標(biāo)，下排是相對(duì)于第二光射出位置102的檢測對(duì)象的檢測坐標(biāo)。位置檢測裝置A交替地執(zhí)行用來自第一光射出位置101的測試光對(duì)檢測區(qū)域Sa的整體掃描和用來自第二光射出位置102的測試光對(duì)檢測區(qū)域Sa的整體掃描。那些與上面描述的組件基本相同的組件做同樣的編號(hào)，并且不再再次詳細(xì)描述。
[0172]如圖10所示，在幀F(xiàn)1、F3和F5中，當(dāng)用來自第一光射出位置101的測試光執(zhí)行二維掃描時(shí)，運(yùn)算單元422獲取測定的相對(duì)于第一光射出位置101的用戶的手指Fg的位置坐標(biāo)Pfl、Pf3和Pf5。在幀F(xiàn)2和F4中，當(dāng)用來自第二光射出位置102的測試光執(zhí)行二維掃描時(shí)，運(yùn)算單元422獲取測定的相對(duì)于第二光射出位置102的用戶的手指Fg的位置坐標(biāo)Pf2和Pf4。[ΟΙ73]另外，運(yùn)算單元422計(jì)算幀F(xiàn)2的推測坐標(biāo)Pv2，其從測量的幀F(xiàn)l的坐標(biāo)Pf I和測量的幀F(xiàn)3的坐標(biāo)Pf 3推測。計(jì)算的推測的坐標(biāo)Pv2位于測量的坐標(biāo)Pf I和測量的坐標(biāo)Pf 3中間點(diǎn)之間。推測的坐標(biāo)Pv4，其從測量的幀F(xiàn)3的坐標(biāo)Pf3和測量的幀F(xiàn)5的坐標(biāo)Pf5推測，被類似地計(jì)算。另外，運(yùn)算單元422計(jì)算幀F(xiàn)3的推測的坐標(biāo)Pv3，其從測量的幀F(xiàn)2的坐標(biāo)Pf 2和測量的幀F(xiàn)4的坐標(biāo)Pf 4推測。
[0174]然后，運(yùn)算單元422從測量坐標(biāo)和推測坐標(biāo)計(jì)算每個(gè)幀中用戶的手指Fg的三維坐標(biāo)。例如，幀F(xiàn)2中用戶的手指Fg的三維坐標(biāo)是從相對(duì)于第一光射出位置101的、位于幀F(xiàn)2中的用戶的手指Fg的推測的坐標(biāo)Pv2，以及相對(duì)于第二光射出位置102的測量的坐標(biāo)Pf2獲得。因此，使用測量的坐標(biāo)和推測的坐標(biāo)，能夠精確地獲得在用戶的手指Fg移動(dòng)時(shí)的三維坐標(biāo)。
[0175]實(shí)施例3
[0176]現(xiàn)在將通過參照附圖描述根據(jù)實(shí)施例3的位置檢測裝置的另一個(gè)例子。圖11是根據(jù)實(shí)施例3的位置檢測裝置的另一個(gè)例子的操作時(shí)序圖。除了掃描光源控制器41由掃描光源部件100控制不同之外，本實(shí)施例中的位置檢測裝置A與實(shí)施例1中的位置檢測裝置A相同。具體地說，基本配置與實(shí)施例1中的位置檢測裝置A相同，所以相同的元件的編號(hào)相同，并且將不再對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0177]如圖11所示，第一光學(xué)系統(tǒng)10的第一測試光發(fā)生器12的反射面120(MEMS121)在第二方向上從底部到頂部(返回周期/返程周期)樞轉(zhuǎn)期間的樞轉(zhuǎn)速率比在從頂部至底部(掃描周期)的樞轉(zhuǎn)期間快。同樣地，第二光學(xué)系統(tǒng)20的第二測試光發(fā)生器22的反射面220(MEMS221)在第二方向上從底部到頂部(返回周期)樞轉(zhuǎn)期間的樞轉(zhuǎn)速率比在從頂部至底部(掃描周期)的樞轉(zhuǎn)期間快。
[0178]在第一測試光發(fā)生器12的反射面120(MEMS 121)和第二測試光發(fā)生器22的反射面220(MEMS 221)在切換至第二方向上樞轉(zhuǎn)的定時(shí)偏移。例如，掃描光源控制器41驅(qū)動(dòng)第一光學(xué)系統(tǒng)10和第二光學(xué)系統(tǒng)20，以使第二測試光發(fā)生器22的反射面220(MEMS 221)位于返回周期，而第一測試光發(fā)生器12的反射面120(MEMS 121)位于掃描周期的中間部分。
[0179]如圖11所示，然后，掃描光源控制器41控制第一光學(xué)系統(tǒng)10和第二光學(xué)系統(tǒng)20，以便一次一行地轉(zhuǎn)換用來自第一光射出位置101的測試光掃描檢測區(qū)域Sa和用來自第二光射出位置102的測試光掃描檢測區(qū)域Sa。
[0180]如圖11所示，掃描光源控制器41控制第一光學(xué)系統(tǒng)10和第二光學(xué)系統(tǒng)20，以使第二測試光發(fā)生器22的反射面220(MEMS 221)位于返回周期，而第一測試光發(fā)生器12的反射面120(MEMS 121)位于掃描周期的大致中間部分。此時(shí)，掃描檢測區(qū)域Sa的位于第二方向的檢測中間區(qū)域時(shí)，反射面120(MEMS 121)用測試光來回掃描。通過使用第一方向上的測試光來回掃描可以增強(qiáng)掃描的分辨率。
[0181]如圖11所示，掃描光源控制器41控制第一光學(xué)系統(tǒng)10和第二光學(xué)系統(tǒng)20，以使第一測試光發(fā)生器12的反射面120(MEMS 121)位于返回周期，而第二測試光發(fā)生器22的反射面220(MEMS 121)位于掃描周期的近似中間部分。此時(shí)，掃描檢測區(qū)域Sa的位于第二方向的檢測中間區(qū)域時(shí)，反射面220(MEMS 221)用測試光來回掃描。通過使用第一方向上的測試光來回掃描可以增強(qiáng)掃描的分辨率。
[0182]如圖11所示，當(dāng)掃描光源控制器41控制第一光學(xué)系統(tǒng)10和第二光學(xué)系統(tǒng)20時(shí)，測試光來回掃描檢測區(qū)域Sa的位于第二方向上的中間區(qū)域，因此，提高了在檢測區(qū)域Sa的第二方向上的中間區(qū)域的檢測分辨率，這提供了更精確的檢測。
[0183]對(duì)于本實(shí)施例中的位置檢測裝置A，第一測試光發(fā)生器12的反射面120(MEMS121)與第二測試光發(fā)生器22的反射面220(MEMS 221)偏移，但頻率是相同的。然而，頻率不需要是相同的。
[0184]在示出的實(shí)施例中，如圖11所示，對(duì)于位置檢測裝置A或如上述的位置檢測方法，來自第一和第二光射出位置101和102 (例如，光射出位置)的測試光(如光或掃描光)的返回周期相對(duì)于彼此偏移。如在圖11中所示，來自第一和第二光射出位置101和102(或第一和第二光源組件11和21)的測試光的發(fā)射在每掃描一行時(shí)就被交替。雖然來自第一和第二光射出位置101和102之一(例如，圖11中所示的放大的時(shí)序中的第二光射出位置102)的測試光位于返回周期，檢測區(qū)域Sa(例如，預(yù)定區(qū)域)用來自第一和第二光射出位置101和102中的另一個(gè)(例如，圖11中所示的放大的時(shí)序中的第一光射出位置101)的測試光往復(fù)掃描。
[0185]實(shí)施例4
[0186]現(xiàn)在將通過參照附圖描述根據(jù)實(shí)施例4的位置檢測裝置的另一個(gè)例子。圖12是根據(jù)實(shí)施例4的位置檢測裝置的一個(gè)例子的簡化配置圖。圖12中所示的光源位置檢測裝置Al包括掃描光源組件10a和光接收器300。除了第一光射出位置101和第二光射出位置102的相對(duì)位置不同外，光源位置檢測裝置Al配置為與檢測裝置A相同。那些與上面描述的組件基本相同的組件做同樣的編號(hào)，并且不再再次詳細(xì)描述。雖然沒有在該圖中描述，但設(shè)置了與處理器400相同的處理器。
[0187]如上所討論的，在第一方向上用測試光掃描的頻率比在第二方向上的掃描頻率高。因此，在二維掃描中，第一方向(H方向)是主掃描方向，并且第二方向(V方向)為副掃描方向。位置檢測裝置A在測試光的掃描方向的第一方向(H方向)上，具有在第一光射出位置101和第二光射出位置102彼此分開的配置。因此，在位置檢測裝置A中，第一光射出位置101和第二光射出位置102在主掃描方向排列(對(duì)齊)。
[0188]然而，對(duì)于位置檢測裝置Al，第一光射出位置101和第二光射出位置102排列(對(duì)齊)在副掃描方向上，即第二方向(V方向)。這種布局使得在如何將第一光射出位置101和第二光射出位置102設(shè)置在位置檢測裝置Al上具有更大的自由度。
[0189]對(duì)于位置檢測裝置Al，為比較起見，在位置檢測裝置A中的主掃描方向和副掃描方向是相同的，即，主掃描方向是第一方向(水平方向)和副掃描方向是第二方向(垂直方向)，但這不是唯一的選擇。如果第一方向(水平方向)為副掃描方向以及第二方向(垂直方向)是主掃描方向，則有可能在位置檢測裝置A中的第一光射出位置101和第二光射出位置102具有相同的配置，其中，它們被布置在第一方向(水平方向)。
[0190]實(shí)施例5
[0191]現(xiàn)在將通過參照附圖描述按照實(shí)施例5的位置檢測裝置的另一個(gè)例子。圖13是根據(jù)實(shí)施例5的位置檢測裝置的一個(gè)例子的簡化配置圖。圖14A是來源于第一光射出位置的測試光的二維掃描示意圖。圖14B是來源于第二光射出位置的測試光的二維掃描示意圖。圖13中所示的位置檢測裝置A2包括掃描光源組件10b和光接收器300。除了第一光射出位置101和第二光射出位置102的相對(duì)位置不同外，光源位置檢測裝置A2配置為與光源檢測裝置A相同。那些與上面描述的組件基本相同的組件做同樣的編號(hào)，并且不再再次詳細(xì)描述。雖然沒有在該圖中描述，但設(shè)置了與處理器400相同的處理器。
[0192]對(duì)于位置檢測裝置A和位置檢測裝置Al，光射出位置在掃描方向上排列對(duì)齊(主掃描方向和副掃描方向)，其中，用測試光二維掃描檢測區(qū)域Sa ο對(duì)于如圖13中所示的位置檢測裝置A2，從檢測區(qū)域Sa觀察，第一光射出位置101和第二光射出位置102在第一和第二方向上偏移。
[0193]圖14A示出了檢測區(qū)域Sa用來自第一光射出位置101的測試光進(jìn)行二維掃描的狀態(tài)。第一方向(水平方向)是具有較高頻率的主掃描方向，第二方向(垂直方向)是具有較低頻率的副掃描方向。
[0194]圖14B示出了檢測區(qū)域Sa用來自第二光射出位置102的測試光進(jìn)行二維掃描的狀態(tài)。第一方向(水平方向)是具有較低頻率的副掃描方向，第二方向(垂直方向)是具有較高頻率的主掃描方向。
[0195]因此，配置可以是這樣的:第一光射出位置101的測試光的掃描方向與第二光射出位置102的測試光的掃描方向不同。
[0196]通過主掃描方向和副掃描方向不垂直的配置，用來自第一光射出位置101的測試光掃描的區(qū)域，和用來自第二光射出位置102的測試光掃描的區(qū)域在檢測區(qū)域Sa內(nèi)重疊。
[0197]實(shí)施例6
[0198]現(xiàn)在將通過參照附圖描述根據(jù)實(shí)施例6的位置檢測裝置的另一個(gè)例子。圖15是根據(jù)實(shí)施例6的位置檢測裝置的一個(gè)例子的簡化布局圖。圖16是圖15中所示的位置檢測裝置的操作時(shí)序圖。那些與上面描述的組件基本相同的組件做同樣的編號(hào)，并且不再再次詳細(xì)描述。
[0199]如圖15所示，位置檢測裝置B包括掃描光源組件500和光接收器300。雖然在圖中未示出，設(shè)置有與處理器400相同的處理器。掃描光源組件500包括與位置傳感器A同樣地配置的第一光源組件11和第二光源組件21，以及包含反射面510的測試光發(fā)生器51。掃描光源組件500的第一光射出位置1I和第二光射出位置102配置有第一反射器61和第二反射器62，反射由測試光發(fā)生器51產(chǎn)生的測試光至檢測區(qū)域Sa。圖16的時(shí)序圖的頂行示出了在測試光發(fā)生器的反射面在第二方向上的樞轉(zhuǎn)角，其下面示出了第一光源組件和第二光源組件的光發(fā)射定時(shí)。
[0200]如圖15所示，位置檢測裝置B從第一光源組件11和第二光源組件21向測試光發(fā)生器51發(fā)射光。如圖16所示，當(dāng)測試光發(fā)生器51的反射面510從第二方向上的中間位置向上擺動(dòng)時(shí)，第一光源組件11發(fā)射光。從第一光源組件11發(fā)出的光入射并由第一反射器61反射作為在第一和第二方向上掃描的測試光。由第一反射器61反射的測試光照射檢測區(qū)域Sa和掃描檢測區(qū)域Sa。
[0201]同樣地，如圖16所示，當(dāng)測試光發(fā)生器51的反射面510從第二方向上的中間位置向下擺動(dòng)時(shí)，第二光源組件21發(fā)射光。從第二光源組件21發(fā)出的光入射并由第二反射器62反射作為在第一和第二方向上掃描的測試光。由第二反射器62反射的測試光照射檢測區(qū)域Sa和掃描檢測區(qū)域Sa。
[0202]也就是，對(duì)于位置檢測裝置B，第一反射器61設(shè)置于第一光射出位置101，通過第一反射器61反射的光發(fā)射作為來自第一光射出位置101的測試光。同樣，第二反射器62設(shè)置于第二光射出位置102，通過第二反射器62反射的光發(fā)射作為來自第二光射出位置102的測試光。
[0203]如上所討論的，對(duì)于位置檢測裝置B，掃描光源控制器41控制上述的掃描光源組件500，測試光可以由單個(gè)測試光發(fā)生器51從兩個(gè)光射出位置發(fā)射。因此，由于需要較少的測試光發(fā)生器51，可以簡化位置檢測裝置B的結(jié)構(gòu)配置。
[0204]配置是這樣的:取決于第二方向上的測試光發(fā)生器51的反射面510的樞轉(zhuǎn)角度，來自第一光源組件11的光入射到第一反射器61，來自第二光源組件21的光入射到第二反射器62。因此，在第一反射器61布置處的第一光射出位置101，以及在第二反射器62布置處的第二光射出位置102至少在第二方向上是分開的。取決于第一光源組件11和第二光源組件21的角度，第一光射出位置101和第二光射出位置102在第一方向和第二方向上偏移也是可能的。
[0205]在此實(shí)施例中，配置是這樣的:通過分割在第二方向上的測試光發(fā)生器51的反射面510的樞轉(zhuǎn)角度為兩個(gè)，從兩個(gè)光射出位置射出測試光，但這并不是唯一的選擇，并且該配置可以替代地通過分割樞轉(zhuǎn)角度為三個(gè)或更多以使得從三個(gè)或更多個(gè)光射出位置發(fā)射測試光。
[0206]在此實(shí)施例中，以在多個(gè)光射出位置的每一個(gè)位置處設(shè)置反射器的方式，在第一光射出位置101設(shè)置第一反射器61和在第二光射出位置102設(shè)置第二反射器62，但這不是唯一的選擇。有可能的是，光射出位置處布置有反射器或者沒有反射器，以及有可能是，光射出位置處由反射器反射的測試光被發(fā)射出去，或者光射出位置處測試光由光學(xué)系統(tǒng)直接發(fā)射。
[0207]此外，反射器可以設(shè)置在每一個(gè)光射出位置，制成可動(dòng)反射器(例如能夠滑動(dòng)或具有可變角)，以及來自光學(xué)系統(tǒng)的測試光直接從某些光射出位置射出。或者，反射器可以移動(dòng)以調(diào)節(jié)測試光照射角度并改變檢測區(qū)域。
[0208]在示出的實(shí)施例中，對(duì)于如上所述的位置檢測裝置B，掃描光源組件500包括分別設(shè)置在第一和第二光射出位置101和102(例如，光射出位置中的至少一個(gè))的第一和第二反射器61和62(例如，反射器)。第一和第二反射器61和62配置成將來自測試光發(fā)生器51 (例如，掃描光發(fā)生器)的測試光(例如，光)反射到檢測區(qū)域Sa(例如，預(yù)定區(qū)域)。
[0209]在示出的實(shí)施例中，對(duì)于如上所述的位置檢測裝置B，掃描光源組件500包括與第一和第二光射出位置101和102 (光射出的位置)相同數(shù)量(兩個(gè))的第一和第二光源組件11和21(例如，光源)。第一和第二光源組件11和21的數(shù)量(兩個(gè))比測試光發(fā)生器51(例如，至少一個(gè)掃描光發(fā)生器)的數(shù)目(一個(gè))多。如圖15所示，來自第一和第二光源組件11和21的測試光(光)以不同的角度分別入射在測試光發(fā)生器51的反射面510上，并且被引導(dǎo)到相應(yīng)的光射出位置101和102(相應(yīng)的反射器61和62)。
[0210]在所示實(shí)施例中，如圖15所示，測試光可用單個(gè)測試光發(fā)生器51從兩個(gè)光射出位置射出。但是，位置檢測裝置B可進(jìn)一步包括另一個(gè)測試光發(fā)生器，該配置可以使得來自第一光源組件11和第二光源組件21的光分別入射到測試光發(fā)生器，以及由測試光發(fā)生器反射的光進(jìn)一步分別入射到第一和第二反射器61和62并加以反射，以掃描檢測區(qū)Sa。對(duì)于這種配置的位置檢測裝置B，掃描光源組件500包括與第一和第二光射出位置101和102相同數(shù)量(兩個(gè))的第一和第二光源組件11和21(例如，光源)，以及與第一和第二光射出位置101和102相同數(shù)量(兩個(gè))的測試光發(fā)生器(掃描光發(fā)生器)。
[0211]實(shí)施例7
[0212]現(xiàn)在將通過參照附圖描述根據(jù)實(shí)施例7的位置檢測裝置的另一個(gè)例子。圖17是根據(jù)實(shí)施例7的位置檢測裝置的另一示例的簡化布局圖。圖18是圖17中所示的位置檢測裝置的操作時(shí)序圖。如圖17所示，位置檢測裝置C包括掃描光源組件600和光接收器300。盡管沒有在圖中示出，但設(shè)置了與處理器400相同的處理器。第一反射器61提供給掃描光源組件600的第一光射出位置101，第二反射器62提供給第二光射出位置102。掃描光源組件600包括光源組件601、包括在光源組件601中的偏振器602(偏振開關(guān)元件)、測試光發(fā)生器603和偏振分束器604(光路切換組件)。除了包括偏振器602之外，光源組件601具有與位置檢測裝置A的第一光源組件11相同的配置，因此，相同的元件的編號(hào)相同，并且將不再對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)說明。另外，測試光發(fā)生器603具有與第一測試光發(fā)生器12相同的配置，并因此將不再對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0213]光源組件601發(fā)射已線性偏振的紅外光。從光源組件601發(fā)射的紅外光為p-偏振光。從光源組件601發(fā)射的激光入射到偏振器602 ο偏振器602是轉(zhuǎn)換透射光的偏振方向的7Π件。這里使用的偏振器602是偏振濾波器6021和液晶元件6022的組合，也可以是別的部件(something)，并且可以使用寬范圍的能夠改變偏振方向的組件。
[0214]通過偏振器602透射的紅外光入射到測試光發(fā)生器603。測試光發(fā)生器603包括在第一和第二方向樞轉(zhuǎn)的反射面630，并產(chǎn)生測試光，其中入射在反射面630中的紅外光在第一和第二方向上掃描。由測試光發(fā)生器603產(chǎn)生的測試光入射到偏振光分束器604。偏振光分束器604具有透過p-偏振光并反射S-偏振光的反射面。如果入射到偏振光分束器604的測試光是p-偏振光，它穿過偏振光分束器604，并入射在第一反射器61，并通過第一反射器61反射的測試光掃描檢測區(qū)域Sa。如果入射到偏振光分束器6 O 4的測試光是s -偏振光，它被偏振光分束器604的反射面反射，并入射在第二反射器62，通過第二反射器62反射的測試光掃描檢測區(qū)域Sa。
[0215]對(duì)于位置檢測裝置C，處理器400控制偏振器602，使得所透過的光的偏振在P-偏振和S-偏振之間進(jìn)行切換。在反射面630的第二方向上從返回周期向掃描周期切換的點(diǎn)上，由偏振器602透過的光被轉(zhuǎn)換到P-偏振，其結(jié)果是檢測區(qū)域Sa用來自第一光射出位置101的測試光掃描，在第一光射出位置101配置有第一反射器61。類似地，在反射面630的第二方向上從返回周期向掃描周期切換的點(diǎn)上，由偏振器602透過的光被轉(zhuǎn)換為S-偏振，其結(jié)果是檢測區(qū)域Sa用來自第二光射出位置102的測試光掃描，第二光射出位置102配置有第二反射器
62ο
[0216]位置檢測裝置C配置為包括一個(gè)光源組件601和一個(gè)測試光發(fā)生器603，這簡化了配置，并允許位置檢測裝置C可以制造得更緊湊。
[0217]在示出的實(shí)施例中，如圖17所示，對(duì)于位置檢測裝置C，掃描光源組件600還包括偏振光分束器604(例如，光路切換組件)，其被配置為交替地引導(dǎo)來自測試光發(fā)生器603的測試光(例如，光)的光路到第一和第二光射出位置1I和102。
[0218]在示出的實(shí)施例中，對(duì)于位置檢測裝置C，掃描光源組件600還包括設(shè)置在光發(fā)射兀件111 (例如，光源)和測試光發(fā)生器603 (例如，掃描光發(fā)生器)之間的偏振器602 (例如，偏振交換部件)，并且被配置為切換來自光發(fā)射元件111的光的偏振方向。光路切換組件包括被布置在測試光發(fā)生器603和第一和第二光射出位置101和102之間的偏振光分束器604，并且被配置為通過根據(jù)測試光的偏振方向反射或透過測試光，選擇性地引導(dǎo)來自測試光發(fā)生器603的測試光(例如，光)的光路至第一和第二光射出位置101和102。
[0219]實(shí)施例8
[0220]現(xiàn)在將通過參照附圖描述根據(jù)實(shí)施例8的位置檢測裝置的另一個(gè)例子。圖19是根據(jù)實(shí)施例8的位置檢測裝置的又一個(gè)例子的簡化布局圖。圖20是圖19中所示的位置檢測裝置的操作時(shí)序圖。
[0221]除了提供有掃描光源組件700之外，圖19中所示的位置檢測裝置D與位置檢測裝置B具有相同的配置。因此，與位置檢測裝置B中的部件基本相同的位置檢測裝置D的部件編號(hào)相同，并且將不再對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0222]如圖19所示，位置檢測裝置D包括掃描光源組件700和光接收器300。雖然在圖中未示出，設(shè)置有與處理器400相同的處理器。第一反射器61設(shè)置在掃描光源組件700的第一光射出位置101，第二反射器62設(shè)置在第二光射出位置102。掃描光源組件700包括光源組件71、測試光發(fā)生器72和光路改變鏡73(光路切換組件)。光源組件71和測試光發(fā)生器72與位置檢測裝置A中的第一光源組件11和檢測第一測試光發(fā)生器12配置為相同，并且將不再對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0223]如圖19所示，光路改變鏡73具有第一反射鏡731和第二反射鏡732。第一反射鏡731和第二反射鏡732在第一方向上排列。由測試光發(fā)生器72所產(chǎn)生的測試光通過第一方向上掃描入射到第一反射鏡731或第二反射鏡732。
[0224]當(dāng)測試光發(fā)生器72的反射面720樞轉(zhuǎn)以及測試光入射到第一反射鏡731時(shí)，所述測試光由第一反射鏡731反射(其光路被改變)，并且入射到第一反射器61。測試光由第一反射器61反射并從第一光射出位置101發(fā)射，并二維掃描檢測區(qū)域Sa。
[0225]此外，當(dāng)測試光發(fā)生器72的反射面720樞轉(zhuǎn)以及測試光入射到第二反射鏡732時(shí)，其由第二反射鏡732反射(其光路被改變)，并入射到第二反射器62。測試光由第二反射鏡62反射并從第二光射出位置102發(fā)射，并二維掃描檢測區(qū)域Sa。
[0226]現(xiàn)在將通過參照附圖描述本實(shí)施例中的位置檢測裝置的操作。圖21是測試光發(fā)生器的反射面如何樞轉(zhuǎn)的圖，以及測試光如何照射光路改變鏡的光路。圖22是位置檢測裝置的光路的俯視圖。圖23是其中一個(gè)測試區(qū)域用測試光掃描的狀態(tài)簡圖。
[0227]圖21類似于圖5A，它示出了在頂部第一方向上的樞轉(zhuǎn)角隨時(shí)間的變化，以及在左側(cè)第二方向上的樞轉(zhuǎn)角隨時(shí)間的變化。矩形示出了從測試光發(fā)生器72的一側(cè)看到的光路改變鏡73，中部邊界左側(cè)是第一反射鏡731，右側(cè)為第二反射鏡732。
[0228]如圖22所示，測試光發(fā)生器72在第一和第二方向上掃描來自樞轉(zhuǎn)的光源組件71的光，使光入射到光路改變鏡73。光路改變鏡73在第一方向的中間分割為第一反射鏡731和第二反射鏡732，在圖22中，當(dāng)反射面720逆時(shí)針樞轉(zhuǎn)時(shí)，測試光掃描第一反射鏡731。
[0229]如圖21所示，當(dāng)光路改變鏡73從左邊向中心樞轉(zhuǎn)測試光，測試光從左端k0到中間部kl向第一反射器61反射。由于反射左右反轉(zhuǎn)，檢測區(qū)域Sa用來自第一光射出位置101的測試光從右向左掃描。
[0230]然后，當(dāng)反射面720從中心向右端樞轉(zhuǎn)時(shí)，測試光從中間部k2到右端k3朝向第二反射器62反射。由于反射的左右反轉(zhuǎn)，傳感區(qū)域Sa被來自第二光射出位置102的測試光從左至右掃描。具體地，由于光路改變鏡73的第一反射鏡731和第二反射鏡732布置在第一方向上，也就是主掃描方向上，使得用來自第一光射出位置101的測試光和來自第二光射出位置102的測試光每次一行地對(duì)檢測區(qū)域Sa的掃描來回進(jìn)行。
[0231]如圖23所示，掃描控制器412樞轉(zhuǎn)測試光發(fā)生器72的反射面，使得測試光超越光路改變鏡73在第一和第二方向上的照射范圍。光源控制器411接著控制光源組件71，以便當(dāng)測試光離開光路變換鏡73的范圍時(shí)，光的發(fā)射停止。
[0232]掃描光源控制器41僅需要控制光源組件71和測試光發(fā)生器72，使測試光落在光路改變鏡73內(nèi)，所以控制簡單。另外，由于只提供了一個(gè)光源組件71和一個(gè)測試光發(fā)生器72，配置可被簡化，設(shè)備可以做得更加緊湊。
[0233]在該實(shí)施例中，描述了如下的示例:光路改變鏡73包括兩個(gè)反射鏡，即，第一反射鏡731和第二反射鏡732，但這不是唯一的選擇。也可以使用三個(gè)或更多個(gè)反射鏡排列在掃描方向的光路改變鏡，這將允許從三個(gè)或更多個(gè)光射出位置射出測試光。
[0234]另外，在本實(shí)施例中，光路改變鏡73配置為使得所述兩個(gè)反射鏡(第一反射鏡731和第二反射鏡732)排列在第一方向(主掃描方向)上，但這不是唯一的選擇，并且它們可以代替地排列在第二方向(副掃描方向)上。如果多個(gè)反射鏡排列在副掃描方向上，每當(dāng)檢測區(qū)域Sa用一個(gè)反射鏡反射的測試光已完成兩次掃描時(shí)，鏡子將被轉(zhuǎn)換。例如，整個(gè)檢測區(qū)域Sa已經(jīng)用來自第一光射出位置101的測試光掃描兩次后，整個(gè)檢測區(qū)域Sa用來自第二光射出位置102的測試光掃描兩次。掃描用這種方式重復(fù)進(jìn)行。
[0235]用戶的手指Fg相對(duì)于第一光射出位置101的坐標(biāo)和相對(duì)于第二光射出位置102用與實(shí)施例1中相同的方法確定。因?yàn)榕渲檬枪饴吩诠饴犯淖冪R73的中間變化的，坐標(biāo)和從光源組件71的發(fā)射開始的時(shí)間的關(guān)系與實(shí)施例1不同。
[0236]在示出的實(shí)施例中，如圖19和22所示，對(duì)于如上所述的位置檢測裝置D，掃描光源組件700還包括光路改變鏡73(例如，光路切換部分)，其被配置為交替地引導(dǎo)來自測試光發(fā)生器72的測試光(例如，光)的光路至第一和第二光射出位置101和102。
[0237]在示出的實(shí)施例中，對(duì)于如上所述的位置檢測裝置D，光路切換組件包括具有第一和第二反射鏡731和732(例如，反光面)的光路改變鏡73(例如，反射構(gòu)件)，其被配置為根據(jù)位于第一方向上的第一和第二反射鏡731和732的測試光的入射位置選擇性地反射測試光(例如，光)到第一和第二反射器61、62。
[0238]在示出的實(shí)施例中，對(duì)于如上所述的位置檢測裝置D，第一和第二反射鏡731和732在第一方向上分割。
[0239]實(shí)施例9
[0240]現(xiàn)在將通過參照附圖描述根據(jù)實(shí)施例9的位置檢測裝置的另一個(gè)例子。圖24是根據(jù)實(shí)施例9的位置檢測裝置的又一個(gè)例子的操作時(shí)序圖。本實(shí)施例中的位置檢測裝置D的配置與在實(shí)施例8中的相同，所以不會(huì)再次描述該配置。
[0241]對(duì)于位置檢測裝置D，存在照射光路改變鏡73的由測試光發(fā)生器72產(chǎn)生的測試光的光斑同時(shí)照射位于中間邊界部分的第一反射鏡731和第二反射鏡732的期間。因此，如圖24所示，當(dāng)測試光斑越過第一反射鏡731和第二反射鏡732的邊界時(shí)，光源控制器411停止從光源組件71發(fā)射紅外光。這抑制同時(shí)從第一光射出位置101和第二光射出位置102發(fā)射測試光，并可以提尚檢測精度。
[0242]在示出的實(shí)施例中，如圖24所示，對(duì)于如上所述的位置檢測裝置D，處理器400被配置為控制光源組件71 (例如，光源)停止發(fā)射測試光(例如，光)，同時(shí)切換第一和第二光射出位置101和102。
[0243]實(shí)施例10
[0244]現(xiàn)在將通過參照附圖描述根據(jù)實(shí)施例10的位置檢測裝置的另一個(gè)例子。圖25是用于根據(jù)實(shí)施例10的位置檢測裝置中的光路改變鏡的俯視圖。本實(shí)施例中的位置檢測裝置D的配置與在實(shí)施例8中的相同，所不同的是光路改變鏡73具有不同的形狀，所以不會(huì)再次描述該配置。
[0245]對(duì)于本實(shí)施例中的位置檢測裝置D，使用MEMS來樞轉(zhuǎn)測試光發(fā)生器72的反射面720。如上所討論的，MEMS通過致動(dòng)器的力和彈性支撐件的彈性力樞轉(zhuǎn)。彈性力樞轉(zhuǎn)時(shí)，所產(chǎn)生的力隨著扭轉(zhuǎn)角變化，并且這會(huì)影響樞轉(zhuǎn)的速率。因此，測試光斑的移動(dòng)速度最終為不均勻的，檢測區(qū)域Sa內(nèi)的檢測對(duì)象不被準(zhǔn)確地檢測。鑒于此，如圖25所示，第一反射鏡731和第二反射鏡732被賦予凸形，從而使反射光的光路以規(guī)則的時(shí)間間隔等距離地排列。
[0246]利用這種配置，來自第一光射出位置101和第二光射出位置102發(fā)射的測試光在主掃描方向上的移動(dòng)將是恒定的或基本上恒定的速度，從而檢測對(duì)象可以更準(zhǔn)確地被檢測至IJ。雖然第一反射鏡731和第二反射鏡732在這里給出了凸形，但這不是唯一的選擇。
[0247]在示出的實(shí)施例中，對(duì)于如上所述的位置檢測裝置D，第一和第二反射鏡731和732(例如，反射面)具有使得測試光(例如，掃描光)在檢測區(qū)域Sa(例如，預(yù)定區(qū)域)內(nèi)的掃描速率是一個(gè)常數(shù)的的形狀。
[0248]實(shí)施例11
[0249]現(xiàn)在將通過參照附圖描述根據(jù)實(shí)施例11的位置檢測裝置的另一個(gè)例子。圖26是根據(jù)實(shí)施例11的位置檢測裝置的又一個(gè)例子的簡化布局圖。圖27是在圖26中所示的位置檢測裝置如何連接的方框圖。圖28是配置給圖26中所示的位置檢測裝置的光接收器的濾波器的傳輸波長(通過波長)的曲線圖。除了包括掃描光源組件10e和光接收器300A，圖26中所示的位置檢測裝置A3與位置檢測裝置A具有相同的配置。因此，與位置檢測裝置A中的組件基本相同的位置檢測裝置A3的組件將用相同的編號(hào)，并且將不再對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0250]掃描光源組件10e包括第一光學(xué)系統(tǒng)1e和第二光學(xué)系統(tǒng)20e。第一光學(xué)系統(tǒng)1e包括第一光源組件Ile和第一測試光發(fā)生器12，所述第一光源組件lie包括發(fā)射具有波長Rl的紅外光的激光發(fā)射元件llle。第一光源組件lie被優(yōu)化以發(fā)射波長為Rl的紅外光，但基本配置與第一光源組件11相同，所以相同的組件編號(hào)相同，并且將不再次詳細(xì)描述。
[0251]同時(shí)，第二光學(xué)系統(tǒng)20e包括第二光源組件21e和第二測試光發(fā)生器22，所述第二光源組件21e包括發(fā)射具有波長R2的紅外光的激光發(fā)射元件211e。第二光源組件21e被優(yōu)化以發(fā)射波長為R2的紅外光，但基本配置與第二光源組件21相同，所以相同的組件編號(hào)相同，并且將不再次詳細(xì)描述。
[0252]更具體地，對(duì)于位置檢測裝置A3，掃描光源組件10e從第一光射出位置101發(fā)射波長Rl的測試光，并從第二光射出位置102發(fā)射波長R2的紅外光。
[0253]光接收器300a具有對(duì)準(zhǔn)設(shè)置的第一光接收元件3Ia和第二光接收元件3 lb。透鏡33a設(shè)置在臨近第一光接收元件31a的光接收面，以及透鏡33b臨近第二光接收元件31b。此夕卜，用于透過波長為Rl的紅外光以及阻斷波長為R2的紅外光的第一濾波器32a相比于第一光接收元件31a配置于第一透鏡33a的相反側(cè)附近。另外，用于阻斷波長為Rl的紅外光以及透過波長為R2的紅外光的第二濾光器32b相比于第二光接收元件31b配置于第二透鏡33b的相反側(cè)附近。
[0254]圖28中的垂直軸是透射率(透過率)，橫軸是波長。如果我們假設(shè)波長Rl〈波長R2，則如圖28所示，那么第一濾波器32a可以是截?cái)?cut out)R3或更高(R1〈R3〈R2)波長的低通濾波器。第二濾波器32b可以是截?cái)郣3或更低的波長的高通濾波器。但這不是唯一的選擇，也可以設(shè)置為透過各個(gè)光接收波長的帶通濾波器。
[0255]如圖27所示，第一光接收元件31a和第二光接收元件31b各自分別發(fā)送光接收信號(hào)給接收器421。接收器421將來自第一光接收元件31a的光接收信號(hào)和來自第二光接收元件31b的光接收信號(hào)與同步信號(hào)相關(guān)聯(lián)，并將結(jié)果發(fā)送到運(yùn)算單元422。
[0256]第一光源組件lie和第二光源組件21e發(fā)射不同波長的光，并且由于各波長的光被選擇性地由第一光接收元件31a和第二光接收元件31b接收，因此很容易確定光是從第一光射出位置1I或第二光射出位置102射出。
[0257]此外，由于光束具有不同的波長，即使從第一光源組件lie和第二光源組件21e發(fā)射的光束同時(shí)照射檢測區(qū)域Sa，仍然可以確定射出的光從哪個(gè)光源(光射出位置)射出。檢測因此，就位置檢測裝置A3來說，對(duì)于來自第一光射出位置101的測試光和來自第二光射出位置102的測試光，發(fā)射的定時(shí)不必同步。例如來自第一光射出位置101的測試光和來自第二光射出位置102的測試光可以同時(shí)照射檢測區(qū)域Sa。
[0258]在該實(shí)施方式中，發(fā)射不同波長的測試光以便確定測試光，但這不是唯一的選擇。例如，檢測該配置可包括使得不同偏振方向的光入射到檢測區(qū)域的掃描光源組件，和除了帶通濾波器之外還有的或代替帶通濾波器的根據(jù)偏振方向加以透過或阻斷的偏振濾光器。
[0259]在示出的實(shí)施例中，對(duì)于如上所述的位置檢測裝置A3，光接收器300a(例如，至少一個(gè)光接收器)具有與第一和第二光射出位置101和102(例如，光射出位置)相同數(shù)量(兩個(gè))的第一和第二光接收元件31a和31b連同第一和第二濾波器32a和32b(例如，光接收器)。來自第一和第二光射出位置101和102的測試光(例如，光或掃描光)具有相對(duì)于彼此不同的波長Rl和R2。第一和第二光接收元件31a和31b連同第一和第二濾波器32a和32b分別具有從相應(yīng)的光射出位置101和102接收測試光(例如，光或掃描光)的帶屬性。
[0260]實(shí)施例12
[0261]圖29是根據(jù)實(shí)施例12的位置檢測裝置的簡化配置圖。圖30是圖29中所示的位置檢測裝置的電連接框圖。示于圖29和30中的位置檢測裝置A4包括掃描光源組件10f、光接收器300和光接收器310。雖然在圖中未示出，還設(shè)置有與處理器400相同的處理器。除了包括三個(gè)光射出位置和兩個(gè)光接收器300和310，光源位置檢測裝置A4具有與位置檢測裝置A基本相同的配置，因此基本相同的組件編號(hào)相同并將不再詳細(xì)說明。
[0262]示于圖29和30中的位置檢測裝置A4的掃描光源組件10f包括第一光射出位置101、第二光射出位置102和第三光射出位置103。第一光射出位置101、第二光射出位置102和第三光射出位置103分別配置有第一光學(xué)系統(tǒng)10、第二光學(xué)系統(tǒng)20和第三光學(xué)系統(tǒng)30。第一光學(xué)系統(tǒng)10、第二光學(xué)系統(tǒng)20和第三光學(xué)系統(tǒng)30具有基本上相同的配置，因此，將不再詳細(xì)說明。
[0263]對(duì)于位置檢測裝置A，檢測區(qū)域Sa用來自第一光射出位置101和第二光射出位置102的測試光二維掃描，檢測對(duì)象的三維坐標(biāo)使用第一光射出位置101和第二光射出位置102作為基準(zhǔn)來計(jì)算。只有兩個(gè)光射出位置時(shí)，檢測對(duì)象的變形或運(yùn)動(dòng)可能使得無法獲得檢測對(duì)象的三維坐標(biāo)。因此，設(shè)置了第三光射出位置103，以使得在僅用來自第一光射出位置101和第二光射出位置102的測試光難以照亮的位置發(fā)射測試光。此外，除了光接收器300，還配置有光接收器310。光接收器310具有與光接收器300相同的配置(結(jié)構(gòu))，其被設(shè)置在可以接收不被光接收器300接收的反射光和/或散射光的位置。
[0264]光接收器300和光接收器310都連接到接收器421，以及來自光接收器300和光接收器310的光接收信號(hào)由接收器421接收。掃描光源組件41控制第一光學(xué)系統(tǒng)10、第二光學(xué)系統(tǒng)20和第三光學(xué)系統(tǒng)30，從而使得第一光射出位置101、第二光射出位置102和第三光射出位置103發(fā)射的測試光以時(shí)間順序掃描檢測區(qū)域Sa。因此，運(yùn)算單元422可以從同步信號(hào)和光接收信號(hào)確認(rèn)測試光是否由第一光學(xué)系統(tǒng)10、第二光學(xué)系統(tǒng)20或第三光學(xué)系統(tǒng)30發(fā)射。
[0265]此外，提供三個(gè)光射出位置還使得有可能檢測獲得在檢測區(qū)域Sa內(nèi)的檢測對(duì)象的形狀。
[0266]對(duì)于本實(shí)施例中的位置檢測裝置A4，設(shè)置有三個(gè)光射出位置和兩個(gè)光接收器，但這不是唯一的選擇，并可能有三個(gè)以上的光射出位置。此外，有可能只是一個(gè)光接收器，或兩個(gè)或更多。
[0267]上面描述了本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明并不限于或由這些實(shí)施方式中的內(nèi)容限定。另外，各種不脫離本發(fā)明的主旨的范圍的變型也是可能的。另外，根據(jù)需要，上述實(shí)施例的例子可以組合。
[0268]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種位置檢測裝置，其具有:掃描光源組件，從多個(gè)不同的光射出位置發(fā)射測試光并用來自各個(gè)光射出位置發(fā)射的測試光掃描檢測區(qū)域；光接收器，接收由位于檢測區(qū)域的檢測對(duì)象反射或散射的檢測光并輸出光接收信號(hào);處理器，基于光接收信號(hào)控制掃描光源組件和計(jì)算檢測對(duì)象的位置;其中，處理器通過基于發(fā)射的測試光接收檢測光，確定自哪個(gè)光射出位置獲得光接收信號(hào)，以及通過基于如此確定的測試光的光路而進(jìn)行的計(jì)算檢測檢測對(duì)象的位置。
[0269]通過該配置，檢測對(duì)象的位置可以通過如下方式計(jì)算出來:用從多個(gè)光射出位置發(fā)射的測試光掃描檢測區(qū)域，檢測由位于檢測區(qū)域內(nèi)的檢測對(duì)象反射或散射的光，所以，在光接收器的安裝位置上具有更多的自由度(latitude，活動(dòng)范圍)。因此，對(duì)位置檢測裝置的形狀和安裝位置的限制較少，并且該裝置可被制作得更緊湊。
[0270]上述的配置可以是這樣的:掃描光源組件包括發(fā)射光的光源，通過在第一方向和與第一方向相交的第二方向上移動(dòng)光的光路而生成測試光的測試光發(fā)生器，以及控制光源和測試光發(fā)生器的驅(qū)動(dòng)的處理器。對(duì)于這樣的配置，很容易同步驅(qū)動(dòng)光源和測試光發(fā)生器。因此，檢測對(duì)象的位置可以精確地檢測到。
[0271]上述的配置可以是這樣的:反射由測試光發(fā)生器產(chǎn)生的測試光到檢測區(qū)域的反射器配置給光射出位置中的至少一個(gè)。對(duì)于這樣的配置，由于測試光的光路可以通過反射器來改變，位置檢測裝置的部件(members)的布局具有更大的自由度。部件(members)的實(shí)例包括光源和測試光發(fā)生器，但不限于這些。
[0272]上述的配置可以是這樣的:對(duì)于掃描光源組件，可以配置與光射出位置數(shù)量相同數(shù)目的光源和測試光發(fā)生器。提供相同數(shù)量的光源和測試光發(fā)生器，允許測試光準(zhǔn)確地照射檢測區(qū)域，并且允許測試光沒有任何間隙地掃描檢測區(qū)域。
[0273]上述的配置可以是這樣的:當(dāng)測試光已經(jīng)從一個(gè)光射出位置射出時(shí)，處理器停止從另一個(gè)光射出位置發(fā)射測試光，以及處理器獲得與光接收器收到檢測光時(shí)的時(shí)間有關(guān)的信息。對(duì)于這樣的配置，由于測試光的發(fā)射按照時(shí)間序列專門執(zhí)行，盡管只有少量的光接收器，也可以鑒定發(fā)出檢測光的光射出位置。因此，該配置可以簡化，并且在檢測區(qū)域內(nèi)的檢測對(duì)象可以被準(zhǔn)確地檢測到。
[0274]上述的配置可以是這樣的:在用從一個(gè)光射出位置射出的測試光對(duì)整個(gè)檢測區(qū)域的掃描結(jié)束后，處理器啟動(dòng)從下一個(gè)光射出位置射出的測試光掃描檢測區(qū)域。對(duì)于這樣的配置，很容易同步掃描，并且控制可被簡化。
[0275]上述的配置可以是這樣的:設(shè)置有兩個(gè)光射出位置，處理器控制掃描光源組件，使得從各個(gè)光射出位置射出的測試光的掃描返回周期移位，發(fā)射測試光的光射出位置在用測試光每掃描一行時(shí)加以轉(zhuǎn)換；由此，當(dāng)一個(gè)光射出位置位于其返回周期時(shí)，用來自另一個(gè)光射出位置的測試光執(zhí)行往復(fù)掃描。對(duì)于這樣的配置，兩個(gè)測試光發(fā)生器沒有必要同步操作，且檢測對(duì)象可以簡單且準(zhǔn)確地檢測。另外，由于控制是如此簡單，控制器可以被簡化，從而降低了制造成本。此外，可以使用不同驅(qū)動(dòng)頻率的測試光發(fā)生器。這允許使用具有較低的驅(qū)動(dòng)頻率準(zhǔn)確性的測試光發(fā)生器。
[0276]上述的配置可以是這樣的:有與光射出位置相同數(shù)目的光接收器，掃描光源組件被形成為從各個(gè)光射出位置發(fā)射不同波長的測試光，并且光接收器接收與從相應(yīng)的光射出位置發(fā)射的光相同波長的光。對(duì)于這樣的配置，即使測試光從兩個(gè)或更多的地方同時(shí)發(fā)射，也可以確定測試光從哪個(gè)光射出位置發(fā)射。因此，當(dāng)使用來自多個(gè)光射出位置的測試光掃描時(shí)只有很小的偏差，檢測對(duì)象可以更精確地被檢測到。另外，由于多個(gè)測試光束是同時(shí)發(fā)射的，沒有必要同步多個(gè)光源和多個(gè)測試光發(fā)生器，所以掃描光源控制器可被簡化。這允許在降低制造成本而不降低檢測對(duì)象被檢測到的檢測精度。
[0277]上述的配置可以是這樣的:與光射出位置同樣數(shù)量的光源被配置給掃描光源組件，配置比光源的數(shù)量更少的測試光發(fā)生器，光源被設(shè)置為使得它們的光以不同的角度入射在測試光發(fā)生器上，并設(shè)置為使得測試光將入射在相應(yīng)的光射出位置。
[0278]上述的配置可以是這樣的:掃描光源組件包括一個(gè)光源，一個(gè)測試光發(fā)生器，以及用以交替地切換測試光的光路到任何光射出位置的光路切換組件。對(duì)于這樣的配置，能夠減少光源和測試光發(fā)生器的數(shù)量，制造成本將更低。此外，光源和測試光發(fā)生器的布局有更大的自由度，這取決于變換測試光的光路的部件的布局。
[0279]上述的配置可以是這樣的:光路切換組件包括布置在光源和測試光發(fā)生器之間轉(zhuǎn)換光的偏振方向的偏振切換組件，以及沿著測試光的光路設(shè)置在測試光發(fā)生器和光射出位置之間的的偏振光束分離器，其通過基于偏振方向使光反射或者透過而切換測試光的光路。
[0280]上述的配置可以是這樣的:光路切換組件包括反射構(gòu)件，其包括根據(jù)測試光在第一方向上的入射位置，選擇性地反射測試光到多個(gè)反射器中的一個(gè)的反射面。
[0281]上述的配置可以是這樣的:反射面具有在第一方向上分割的分割面。
[0282]上述的配置可以是這樣的:反射面的形狀使得在檢測區(qū)域中的測試光的掃描速度是恒定的速度。
[0283]上述的配置可以是這樣的:掃描光源控制器可控制光源的射出光，使光的發(fā)射在對(duì)測試光入射到的光射出位置進(jìn)行切換之前或之后停止。
[0284]本發(fā)明提供了位置檢測裝置，其構(gòu)件可以更大的自由度來布置，并且在檢測區(qū)域中的檢測對(duì)象的位置可以精確地被檢測到。
[0285]本發(fā)明還提供了一種空間輸入裝置，通過它，自用戶的手指對(duì)空間圖像的輸入能夠以簡單的配置可靠地檢測到。
[0286]在理解本發(fā)明的范圍時(shí)，術(shù)語“包括(compri s i ng)”和它的衍生詞，如本文所用，意在指定所陳述的特征、元件、組件、組、整體、和/或步驟存在的開放術(shù)語，但并不排除其它未陳述的特征、元件、組件、組、整體和/或步驟的存在。前述內(nèi)容也適用于具有類似含義的詞語，諸如術(shù)語“包含(including)”，“具有(having)”和它們的衍生詞。而且，除非另有說明時(shí)，術(shù)語“組件(part)”，“部(sect1n)”，“部分(port1n)”，“構(gòu)件(member)” 或“元件(element)”以單數(shù)使用時(shí)可以具有單個(gè)零件或多個(gè)零件的雙重含義。
[0287]雖然只有選定的實(shí)施例來說明本發(fā)明，顯而易見的是，不脫離在所附的請求保護(hù)范圍中定義的本發(fā)明的范圍內(nèi)，本領(lǐng)域技術(shù)人員從本公開可以對(duì)本文進(jìn)行各種改變和修改。例如，除非另外具體說明，否則，各種組件的大小，形狀，位置或取向可以根據(jù)需要和/或希望變化，只要該變化基本上不影響它們的預(yù)期的功能。除非特別聲明，否則，直接顯示彼此連接或接觸的組件可具有設(shè)置在它們之間的中間結(jié)構(gòu)，只要該變化基本上不影響它們的預(yù)期功能。除非特別說明，否則一個(gè)元件的功能可以由兩個(gè)執(zhí)行，反之亦然。一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)和功能可以在另一個(gè)實(shí)施例中被采用。沒有必要在一個(gè)特定的實(shí)施例中同時(shí)存在所有的優(yōu)點(diǎn)。每個(gè)區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)的獨(dú)特特征，單獨(dú)或與其它特征的組合，也應(yīng)被視為
【申請人】的進(jìn)一步發(fā)明的獨(dú)立描述，包括由這些特征所體現(xiàn)的結(jié)構(gòu)和/或功能概念。因此，提供根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的前述說明僅用于說明，而不是為了限制由所附請求保護(hù)范圍及其等同物所限定的本發(fā)明的目的。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種位置檢測裝置，包括: 至少一個(gè)光接收器，所述至少一個(gè)光接收器被配置成接收光，所述光從掃描光源組件的多個(gè)光射出位置發(fā)出并掃描預(yù)定區(qū)域，并被位于所述預(yù)定區(qū)域內(nèi)的檢測對(duì)象反射;和處理器，所述處理器被配置成:控制所述掃描光源組件，并基于所述光接收器的光接收信號(hào)檢測所述檢測對(duì)象的位置， 所述處理器還被配置成確定從哪個(gè)所述光獲得所述光接收信號(hào)，并基于所述光的光路檢測所述檢測對(duì)象的所述位置。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的位置檢測裝置，其特征在于， 所述掃描光源組件包括被配置為發(fā)射光的至少一個(gè)光源，以及 至少一個(gè)掃描光發(fā)生器，所述掃描光發(fā)生器配置為在第一方向和在與所述第一方向相交的第二方向上移動(dòng)來自所述光源的所述光的光路，并且所述處理器配置為控制所述光源和所述掃描光發(fā)生器。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的位置檢測裝置，其特征在于， 所述掃描光源組件包括設(shè)置在所述光射出位置中的至少一個(gè)位置處的反射器，并且所述反射器被配置為將來自所述掃描光發(fā)生器的所述光反射至所述預(yù)定區(qū)域。4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的位置檢測裝置，其特征在于， 所述掃描光源組件包括與所述光射出位置相同數(shù)量的光源和掃描光發(fā)生器。5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的位置檢測裝置，其特征在于， 當(dāng)所述光從所述光射出位置中的一個(gè)位置發(fā)射，所述處理器被配置為停止從所述光射出位置中的另一個(gè)位置發(fā)射所述光，并被配置為獲取與所述光接收器何時(shí)接收到所述光的反射有關(guān)的時(shí)間信息。6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的位置檢測裝置，其特征在于， 當(dāng)使用來自所述光射出位置中的一個(gè)位置的所述光完全掃描所述預(yù)定區(qū)域后，所述處理器配置為開始使用來自所述光射出位置中的另一個(gè)位置的所述光掃描所述預(yù)定區(qū)域。7.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的位置檢測裝置，其特征在于， 來自所述光射出位置的所述光的返回周期相對(duì)于彼此偏移， 每掃描一行就輪換來自所述光射出位置的所述光的發(fā)射， 當(dāng)來自所述光射出位置中的一個(gè)位置的所述光位于返回周期時(shí)，所述預(yù)定區(qū)域被來自所述光射出位置中的另一個(gè)位置的所述光往復(fù)掃描。8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的位置檢測裝置，其特征在于， 所述至少一個(gè)光接收器具有與所述光射出位置相同數(shù)量的光接收器， 來自所述光射出位置的所述光相對(duì)于彼此具有不同的波長， 所述光接收器分別具有接收來自相應(yīng)光射出位置的所述光的波段屬性。9.根據(jù)權(quán)利要求2-4中任一個(gè)所述的位置檢測裝置，其特征在于， 所述掃描光源組件包括與所述光射出位置相同數(shù)量的光源，所述光源的數(shù)量比所述至少一個(gè)掃描光發(fā)生器的數(shù)量多，和 來自所述光源的光以不同的角度入射到所述至少一個(gè)掃描光發(fā)生器，并分別被引導(dǎo)朝向相應(yīng)的光射出位置。10.根據(jù)權(quán)利要求2-4中任一項(xiàng)所述的位置檢測裝置，其特征在于， 所述掃描光源組件還包括被配置為交替地引導(dǎo)所述光的光路至所述光射出位置的光路切換組件。11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的位置檢測裝置，其特征在于， 所述掃描光源組件還包括設(shè)置在所述光源和所述掃描光發(fā)生器之間、并且配置為切換所述光的偏振方向的偏振開關(guān)組件，和 所述光路切換組件包括設(shè)置在所述掃描光發(fā)生器和所述光射出位置之間的偏振光分束器，并且所述偏振光分束器被配置為通過根據(jù)所述光的所述偏振方向使所述光反射或透過而選擇性地弓I導(dǎo)所述光的光路至所述光射出位置。12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的位置檢測裝置，其特征在于， 所述光路切換組件包括反射構(gòu)件，所述反射構(gòu)件具有反射面，所述反射面被配置為根據(jù)所述第一方向上所述光在所述反射面的入射位置選擇性地反射所述光至多個(gè)反射器。13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的位置檢測裝置，其特征在于， 所述反射面在所述第一方向上分割。14.根據(jù)權(quán)利要求12或13的位置檢測裝置，其特征在于， 所述處理器被配置為當(dāng)切換所述光射出位置時(shí)，控制所述光源以停止發(fā)射所述光。15.根據(jù)權(quán)利要求12至14中任一個(gè)所述的位置檢測裝置，其特征在于， 所述反射面具有使得所述光在所述預(yù)定區(qū)域內(nèi)掃描的速率是恒定的形狀。16.—種空間輸入設(shè)備，包括: 根據(jù)權(quán)利要求1至15中的任一個(gè)所述的位置檢測裝置;和 圖像形成組件，所述圖像形成組件被配置為在所述預(yù)定區(qū)域形成圖像。17.一種位置檢測方法，包括以下步驟: 接收從掃描光源組件的多個(gè)光射出位置發(fā)出的、掃描預(yù)定區(qū)域并由位于所述預(yù)定區(qū)域的檢測對(duì)象反射的光； 控制所述掃描光源組件； 基于響應(yīng)所述光的接收的光接收信號(hào)檢測所述檢測對(duì)象的位置， 所述位置的檢測進(jìn)一步包括:確定所述光接收信號(hào)從哪個(gè)所述光獲得，基于所述光的光路檢測所述檢測對(duì)象的所述位置。18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的位置檢測方法，其特征在于， 所述掃描光源組件的控制包括控制至少一個(gè)發(fā)射光的光源，以及至少一個(gè)掃描光發(fā)生器，所述掃描光發(fā)生器在第一方向和與所述第一方向相交的第二方向上移動(dòng)來自所述光源的所述光的光路。19.根據(jù)權(quán)利要求17或18所述的位置檢測方法，其特征在于， 所述掃描光源組件的控制包括:當(dāng)所述光已經(jīng)從所述光射出位置中的另一個(gè)位置發(fā)射時(shí)，停止來自所述光射出位置中的一個(gè)位置的光的發(fā)射， 所述位置的檢測包括獲取與所述光的反射何時(shí)收到有關(guān)的時(shí)間信息。20.根據(jù)權(quán)利要求17至19中的任一個(gè)所述的位置檢測方法，其特征在于，來自所述光射出位置的所述光的返回周期相對(duì)于彼此偏移， 每掃描一行就輪換來自所述光射出位置的所述光的發(fā)射， 當(dāng)來自所述光射出位置中的一個(gè)位置的光在返回周期中，所述預(yù)定區(qū)域用來自所述光射出位置中的另一個(gè)位置的光往復(fù)掃描。
【文檔編號(hào)】G06F3/01GK106055087SQ201610221890
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年4月11日 公開號(hào)201610221890.8, CN 106055087 A, CN 106055087A, CN 201610221890, CN-A-106055087, CN106055087 A, CN106055087A, CN201610221890, CN201610221890.8
【發(fā)明人】近岡篤彥, 西岡謙, 長島賢治, 高橋和浩
【申請人】船井電機(jī)株式會(huì)社