RU2573245C2 - Способ бесконтактного управления с помощью поляризационного маркера и комплекс его реализующий - Google Patents
Способ бесконтактного управления с помощью поляризационного маркера и комплекс его реализующий Download PDFInfo
- Publication number
- RU2573245C2 RU2573245C2 RU2013119124/08A RU2013119124A RU2573245C2 RU 2573245 C2 RU2573245 C2 RU 2573245C2 RU 2013119124/08 A RU2013119124/08 A RU 2013119124/08A RU 2013119124 A RU2013119124 A RU 2013119124A RU 2573245 C2 RU2573245 C2 RU 2573245C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- marker
- polarization
- receiver
- polarimeters
- complex
- Prior art date
Links
- 239000003550 marker Substances 0.000 title claims abstract description 57
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 12
- 239000013598 vector Substances 0.000 claims abstract description 15
- 230000010287 polarization Effects 0.000 claims description 56
- 230000005499 meniscus Effects 0.000 claims description 8
- 241000251468 Actinopterygii Species 0.000 claims 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 5
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 4
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- PFNQVRZLDWYSCW-UHFFFAOYSA-N (fluoren-9-ylideneamino) n-naphthalen-1-ylcarbamate Chemical compound C12=CC=CC=C2C2=CC=CC=C2C1=NOC(=O)NC1=CC=CC2=CC=CC=C12 PFNQVRZLDWYSCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 1
- 229920002313 fluoropolymer Polymers 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920006254 polymer film Polymers 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J4/00—Measuring polarisation of light
- G01J4/04—Polarimeters using electric detection means
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
- G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
- G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
- G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
- G06F3/042—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by opto-electronic means
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
- G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
- G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
- G06F3/0304—Detection arrangements using opto-electronic means
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
- G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
- G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
- G06F3/0304—Detection arrangements using opto-electronic means
- G06F3/0325—Detection arrangements using opto-electronic means using a plurality of light emitters or reflectors or a plurality of detectors forming a reference frame from which to derive the orientation of the object, e.g. by triangulation or on the basis of reference deformation in the picked up image
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
- G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
- G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
- G06F3/033—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor
- G06F3/0354—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor with detection of 2D relative movements between the device, or an operating part thereof, and a plane or surface, e.g. 2D mice, trackballs, pens or pucks
- G06F3/03545—Pens or stylus
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
- H04N23/20—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof for generating image signals from infrared radiation only
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
- H04N23/50—Constructional details
- H04N23/55—Optical parts specially adapted for electronic image sensors; Mounting thereof
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
- H04N23/90—Arrangement of cameras or camera modules, e.g. multiple cameras in TV studios or sports stadiums
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N5/00—Details of television systems
- H04N5/30—Transforming light or analogous information into electric information
- H04N5/33—Transforming infrared radiation
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B3/00—Simple or compound lenses
- G02B3/02—Simple or compound lenses with non-spherical faces
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/08—Mirrors
- G02B5/10—Mirrors with curved faces
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/30—Polarising elements
- G02B5/3025—Polarisers, i.e. arrangements capable of producing a definite output polarisation state from an unpolarised input state
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Human Computer Interaction (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Polarising Elements (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Position Input By Displaying (AREA)
Abstract
Настоящее изобретения относится к оптико-электронной промышленности. Технический результат заключается в повышении надежности устройства. В поляризационном маркере лучи поляризуются с помощью специального цилиндрического поляризатора, проходят через систему линз и отражателей и выводятся в пространство, причем направление векторов поляризации имеет осевую симметрию вокруг воображаемой оси поляризационного маркера. Приемное устройство, размещенное в рабочей плоскости, определяет направление и пространственное положение поляризационного маркера относительно приемника, которые с помощью микропроцессора интерпретируются в управляющие команды. Приемное устройство состоит из поляриметров, разнесенных на заранее определенном расстоянии друг от друга. Поляриметры определяют направление векторов поляризации падающих лучей со стороны поляризационного маркера. На основании полученных данных с каждого поляриметра микропроцессор вычисляет направление и углы положения поляризационного маркера. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 11 ил.
Description
Изобретение относится к оптико-электронной промышленности, а именно к способу и устройству для бесконтактного управления и ввода информации.
Известны различные способы и устройства дистанционного ввода информации в виде так называемых презентаторов и маркеров. С их помощью реализуется альтернативный ввод информации в персональный компьютер посредством привычных движений рукой. Также существует технология распознавания жестов с видеокамеры для бесконтактного управления компьютерными программами.
Недостатком презентаторов и маркеров для бесконтактного управления и ввода информации является низкая точность позиционирования и большой размер самих устройств. Недостатком технологии распознавания жестов с видеокамеры являются низкая точность позиционирования и низкая скорость реакции из-за сложности обработки видеоданных.
За прототип взято изобретение «Laser-based user input device for electronic projection displays)) - номер американской заявки US 2003/0222849 A1. Данный прототип для бесконтактного управления и ввода информации состоит из лазерной указки, мульти-мегапиксельного сенсора света или камеры и контроллера, который подключается к компьютеру. Мульти-мегапиксельный сенсор света или камеры размещают за проекционным экраном и с его помощью определяют точку на проекционном экране, в которую направляется луч лазерной указки. Контроллер получает от нескольких пикселей датчика света сигнал от соответствующего узкого пучка видимого света, направленного на экран дисплея. Контроллер коррелирует узкий пучок видимого света с точки на экране дисплея и генерирует сигнал управления на основе местоположения экрана. Полученные координаты точки интерпретируются в управляющие команды, в частности для управления курсором на проекционном экране.
Недостатком данного прототипа в том, что он работает только с проекционными экранами, причем за либо перед проекционным экраном должно быть пространство для размещения мультисенсорного приемника. Кроме того, мультисенсорный приемник является дорогостоящим, так как состоит из матрицы фотодиодов. Кроме того, указанный прототип не может определять пространственные координаты лазерной указки.
Задачей настоящего изобретения является создание принципиально нового устройства, состоящего из поляризационного маркера и приемника, основанного на других оптических явлениях, что позволит удешевить устройство и сделать его более надежным за счет избавления от механических узлов.
Указанные задачи достигаются тем, что на приемнике 1 (фиг.1), размещенном в рабочей плоскости 2 монитора компьютера или телевизора, или экрана проектора, или иного устройства, размещают поляриметры 3, связанные с микропроцессором 4, в котором производится обработка поступающих с них сигналов. Сигналы формируются из световых импульсов, посылаемых с поляризационного маркера 5. А сам поляризационный маркер состоит из пустотелого цилиндрического поляризатора 6 (фиг.2), источника света 7, излучающего в инфракрасной области спектра, отражателя 8, линз 9 и 10 и прозрачного корпуса 11. Пустотелый цилиндрический поляризатор 6 выполнен из полимерной поляризующей пленки. Такая пленка может быть изготовлена путем нанесения на нее решетки, являющейся разновидностью дифракционной решетки. В частности, решетка представляет собой набор штрихов треугольной формы. На одну из граней каждого штриха напыляется алюминиевое покрытие. Такая решетка на полимерной пленке с количеством штрихов в несколько сотен или тысяч на миллиметр, обладает поляризующими свойствами для инфракрасной области света. Кроме того, такую поляризующую пленку можно изогнуть и при этом она не потеряет своих поляризующих свойств. В поляризационном маркере пленка свернута в цилиндр в виде пустотелого цилиндрического поляризатора 6. Если теперь его изнутри осветить источником света 7, то часть лучей пройдет сквозь стенки цилиндрического поляризатора 6 и выходящие из него лучи станут поляризованными, причем направления векторов поляризации радиально выходящих лучей будут иметь осевую симметрию относительно воображаемой оси поляризационного маркера 5. При этом штрихи решетки могут располагаться как вдоль оси цилиндра, так и поперек - вокруг цилиндра. В зависимости от направлений штрихов на цилиндре направления векторов поляризации будут иметь осевую симметрию либо по кругу (фиг.3) вокруг воображаемой оси поляризационного маркера, либо вектора поляризации будут лежать в плоскостях, пересекающихся вдоль данной оси. А для того чтобы поляризованные лучи выходили не только по бокам поляризационного маркера, но и спереди с максимальным охватом пространства, предлагается использовать компоновку из различных линз и отражателей. Для этого лучи выходящие из источника света 7 (фиг.4) условно разделяются на два сектора: центральный сектор 12 вдоль воображаемой оси цилиндрического поляризатора с апертурным углом около 30 градусов и боковой сектор 13. Источник света 7 (фиг.5) расположен в задней части пустотелого цилиндрического поляризатора 6. Излучение от источника света 7 направляется на вогнутую конусную линзу 9. При этом пучок лучей центрального сектора превращается в бесселевой пучок, и апертурный угол обоих секторов увеличивается. Преломленные лучи направляются на стенки цилиндрического поляризатора 6, поверх которого надет цилиндрический отражатель 8 с внутренней зеркальной поверхностью. Вследствие этого лучи, пройдя через поляризатор, попадают на отражатель 8 и отражаются в направлении торцевой части поляризационного маркера, на котором находится отрицательная линза 10. Лучи из центрального сектора попадают на линзу 10. Данная линза 10 выполнена в виде выпукло конусной линзы. Такая форма линзы преломляет лучи таким образом, чтобы крайние лучи пересеклись с воображаемой осью цилиндрического поляризатора 6. А лучи из бокового сектора выводятся наружу через прозрачный корпус 11.
Для того чтобы увеличить апертурный угол выходящих лучей из обоих секторов и уменьшить «мертвые зоны» между соседними лучами выходящих пучков 12 и 13, прозрачному корпусу 11 (фиг.6) придается поперечная кривизна, а линза 10 выполнена в виде плоско-выпуклой конусной линзы с вогнутой конусной поверхностью - вариант А. Вогнутость можно придать и обратной стороне линзы 10, в этом случае отрицательная линза 10 выполнена в виде вогнуто-выпуклой конусной линзы - вариант Б.
В другом варианте лучи, прошедшие через цилиндрический поляризатор 6, далее преломляются с помощью вытянутой отрицательной конусной торпедообразной линзы 14 (фиг.7), которая размещается над цилиндрическим поляризатором 6. В этом случае цилиндрический отражатель не используется. Для увеличения апертурного угла выходящих пучков из вогнуто конусной линзы 9 - ее плоская сторона может быть выполнена выпуклой.
Поляризационный маркер предназначен в качестве манипулятора, которым управляет пользователь. Но для того чтобы интерпретировать движения поляризационного маркера в управляющие команды, необходимо определять направление и пространственное положение поляризационного маркера. Эту задачу выполняет приемник 1 и подключенный к нему микропроцессор 4. Приемник 1 состоит из нескольких поляриметров 3, размещаемых в рабочей плоскости 2 и разнесенных на заранее определенном расстоянии друг от друга. В случае если в качестве рабочей плоскости используется монитор, то поляриметры целесообразно размещать по ширине монитора. Минимальное количество поляриметров в приемнике - два. В качестве поляриметров могут использоваться неохлаждаемые болометры 15 (фиг.8), состоящие из двух, трех или четырех перекрещивающихся решеток. Каждая решетка болометра состоит из нескольких параллельных металлических проволок диаметром в несколько микрон. Проволока может быть, например, из никеля или платины. Излучение света нагревает проволоки и они меняют свое электрическое сопротивление. Причем известно, что направление электрического вектора линейно поляризованной падающей световой волны относительно направления проволоки болометра влияет на изменение ее электрического сопротивления. Таким образом, измеряя соотношения изменений электрического сопротивления на всех решетках, можно вычислить направление поляризации падающего света. Чем больше решеток в поляриметре, тем выше точность измерения. Каждая болометрическая решетка подключается к быстродействующему высокочувствительному аналого-цифровому преобразователю, который в свою очередь подключается к микропроцессору 4.
Другим вариантом поляриметров является использование группы анализаторов с линейной поляризаций. Каждый такой анализатор представляет собой дихроичный линейный поляризатор. Анализаторы размещаются рядом, в общей плоскости, но при этом направление линейной поляризации каждого анализатора повернуты относительно друг друга, например азимут первого анализатора 16 (фиг.9) равен 0 градусов, азимут второго анализатора 17 равен 45 градусов, азимут третьего анализатора 18 равен 90 градусов и азимут четвертого анализатора 19 равен 135 градусов. Под каждый анализатор помещается фотодатчик. Каждый фотодатчик подключается к быстродействующему высокочувствительному аналого-цифровому преобразователю, который в свою очередь подключается к микропроцессору 4.
Дополнительно над поляриметрами могут быть установлены светофильтры для пропускания узкого спектра, излучающего источником света 7. Для того чтобы поляриметры могли ловить свет от поляризационного маркера, когда тот находится вблизи рабочей плоскости, над поляриметрами 3, в частности, устанавливаются менисковые линзы 20 типа «рыбий глаз» (фиг.10) с углом обзора не менее 180 градусов. Если поляриметр 3 состоит из группы анализаторов, то менисковую линзу 20 целесообразно устанавливать отдельно над каждым анализатором, чтобы исключить искажения, вызванные фокусировкой и смещением пятна.
Дополнительно в приемнике могут быть установлены, по меньшей мере, две скоростные цифровые фотокамеры, разнесенные на заранее определенном расстоянии друг от друга и связанные с микропроцессором. Над цифровыми фотокамерами также установлены менисковые линзы типа «рыбий глаз». Кроме менисковых линз возможно использование дополнительных линз для фокусировки излучения.
Способ бесконтактного управления с помощью поляризационного маркера 5 реализуется следующим образом. В поляризационном маркере 5 включается источник света 7 и начинает светить в импульсном режиме, посылая импульсы с заранее известной частотой. Инфракрасный свет, испускаемый источником света 7, проходит через стенки пустотелого цилиндрического поляризатора и систему из линз, и отражателей в поляризационном маркере 5, описанных выше, и далее лучи выходят в пространство линейно поляризованные. Причем направления векторов поляризации радиально выходящих из поляризационного маркера лучей имеют осевую симметрию вокруг воображаемой оси поляризационного маркера 5. Для того чтобы охватить поляризованными лучами пространство впереди поляризационного маркера, лучи от источника света 7 пропускают изнутри пустотелого цилиндрического поляризатора 6 и при этом часть выходящих лучей преломляют через отрицательную линзу 10.
Далее пользователь для управления перемещает поляризационный маркер 5 в пространстве перед рабочей плоскостью 2, на которой закреплен приемник 1. В приемнике 1 установлено, по меньшей мере, два поляриметра 3, разнесенных по сторонам приемника 1. Излучение из поляризационного маркера 5 попадает на поляриметры 3. В поляриметрах 3 применяется известный дифференциальный метод измерения линейной поляризации. Поляриметры 3 расположены так, что позволяют определить направление поляризации вдоль рабочей плоскости 2. Сигналы с поляриметров поступают в аналого-цифровой преобразователь и затем в микропроцессор 4, где происходит окончательная обработка сигналов. Для того чтобы отфильтровать шумы и помехи, используются светофильтры, пропускающие узкий спектр излучения, на котором работает источник света 7, и частотная модуляция полученных сигналов по известной частоте импульсов источника света 7. Поляриметрами 3 фиксируют направления векторов поляризации в рабочей плоскости 2 и далее с помощью микропроцессора 4 и необходимого программного обеспечения строят воображаемые линии вдоль направлений векторов и по их пересечению определяют координаты точки пересечения данных воображаемых линий в рабочей плоскости 2, которая указывает на направление поляризационного маркера 5. Полученная информация далее с помощью микропроцессора 4 интерпретируется в управляющие команды.
Если для управления требуется определять углы наклона поляризационного маркера 5 относительно рабочей плоскости 2, то в приемнике размещают дополнительные поляриметры в разных взаимно перпендикулярных плоскостях, например: дополнительные поляриметры размещают перпендикулярно рабочей плоскости. Это дает возможность определять углы наклона поляризационного маркера относительно рабочей плоскости. Однако такой способ работает, если поляризационный маркер 5 находится вблизи рабочей плоскости 2.
Чтобы определять углы наклона поляризационного маркера 5, когда тот находится на удалении от рабочей плоскости 2, на приемнике дополнительно с поляриметрами 3 предлагается установить две скоростные цифровые фотокамеры, размещаемые рядом с поляриметрами и также подключаемые к микропроцессору 4 через аналого-цифровой преобразователь. Их задача - определять координаты источника света 7 поляризационного маркера в пространстве методом фототриангуляции. Получив с помощью поляриметров 3 координаты точки на рабочей плоскости 2, в которую направлен поляризационный маркер 5 и получив с помощью цифровых фотокамер координаты источника света 7 поляризационного маркера 5 в пространстве, несложно вычислить углы положения поляризационного маркера относительно рабочей плоскости 2. Кроме того, определив координаты источника света 7 в пространстве, можно узнать расстояние от поляризационного маркера до рабочей плоскости. Для увеличения угла обзора, цифровые фотокамеры помещаются в частности под менисковые линзы типа «рыбий глаз» с углом обзора не менее 180 градусов. А на поляризационном маркере 5 может быть установлен дополнительный источник света, координаты которого будут фиксировать цифровые фотокамеры, причем дополнительный источник света может излучать в другом спектре и может размещаться на тыльной стороне поляризационного маркера 5. В случае применения болометров 15 в качестве поляриметров - каждая цифровая фотокамера может быть размещена под болометром 15 и под общей менисковой линзой 20.
В целом поляризационный маркер может быть изготовлен с использованием полупроводникового светодиода в ИК диапазоне, пустотелый поляризационный цилиндр может быть сделан на основе фторопластовой подложки, на которую наносятся штрихи нужной конфигурации методом фотолитографии. Для преломления и отражения инфракрасных лучей используются известные материалы для инфракрасной оптики, например селенид цинка и т.д. Оптоэлектроника приемника изготавливается либо на основе полупроводниковых фотодиодов и ПЗС матриц, либо с использованием неохлаждаемых решетчатых болометров, решетки которых могут быть выполнены из микронной никелевой проволоки. Микропроцессор и аналого-цифровой преобразователь изготавливается на существующей элементной базе с возможностью подключения к персональному компьютеру, например по протоколу USB. Для питания поляризационного маркера могут использоваться обычные батарейки или аккумуляторы.
Claims (18)
1. Способ бесконтактного управления с помощью поляризационного маркера заключается в том, что для управления используют поляризационный маркер, состоящий из пустотелого цилиндрического поляризатора, источника света, лучи которого проходят сквозь стенки цилиндрического поляризатора, отражателей и линз, выполненный таким образом, чтобы направления векторов поляризации радиально выходящих лучей из поляризационного маркера имели осевую симметрию относительно воображаемой оси поляризационного маркера, а на стороне приемника, состоящего из нескольких поляриметров, разнесенных на заранее определенном расстоянии друг от друга, фиксируют поляризованный свет, поступающий от поляризационного маркера, определяют поляриметрами направления векторов поляризации и на основании полученных данных вычисляют с помощью микропроцессора направление и пространственное положение поляризационного маркера относительно приемника, которые интерпретируют в управляющие команды.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что лучи от источника света пропускают изнутри пустотелого цилиндрического поляризатора, при этом часть выходящих лучей преломляют через отрицательную линзу, так чтобы охватить поляризованными лучами пространство впереди поляризационного маркера.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в приемнике поляриметры устанавливают в рабочей плоскости, фиксируют ими направления векторов поляризации в указанной плоскости и далее по пересечению двух воображаемых линий, проходящих через полученные направления векторов поляризации, определяют координаты точки пересечения данных воображаемых линий, которая и указывает на направление поляризационного маркера.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что на стороне приемника размещают поляриметры в разных взаимно перпендикулярных плоскостях и определяют направления векторов поляризации в данных плоскостях.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что источник света работает в импульсном режиме с заранее заданной частотой, значение которой используются в приемнике для фильтрации шумов.
6. Способ по п.1, отличающийся тем, что на стороне приемника дополнительно используют по меньшей мере две цифровые фотокамеры, связанные с микропроцессором, с помощью которых методом фототриангуляции фиксируют координаты источника света, находящегося на поляризационном маркере и затем сопоставляя их с координатами точки на рабочей плоскости, в которую направлен поляризационный маркер, вычисляют углы положения поляризационного маркера относительно рабочей плоскости.
7. Комплекс для бесконтактного управления, включающий в себя:
поляризационный маркер, состоящий из пустотелого цилиндрического поляризатора, источника света, лучи которого проходят сквозь стенки цилиндрического поляризатора, отражателей и линз, выполненных с возможностью вывода поляризованных лучей с наибольшим покрытием пространства спереди и вокруг поляризационного маркера,
приемник, состоящий из нескольких поляриметров, разнесенных на заранее определенном расстоянии друг от друга с возможностью определять направление векторов поляризации лучей от поляризационного маркера,
и микропроцессор, связанный с поляриметрами приемника.
поляризационный маркер, состоящий из пустотелого цилиндрического поляризатора, источника света, лучи которого проходят сквозь стенки цилиндрического поляризатора, отражателей и линз, выполненных с возможностью вывода поляризованных лучей с наибольшим покрытием пространства спереди и вокруг поляризационного маркера,
приемник, состоящий из нескольких поляриметров, разнесенных на заранее определенном расстоянии друг от друга с возможностью определять направление векторов поляризации лучей от поляризационного маркера,
и микропроцессор, связанный с поляриметрами приемника.
8. Комплекс для бесконтактного управления по п.7, отличающийся тем, что в поляризационном маркере в качестве источника света используют инфракрасный светодиод.
9. Комплекс для бесконтактного управления по п.7, отличающийся тем, что в поляризационном маркере в качестве пустотелого цилиндрического поляризатора используют пленочный, решетчатый поляризатор, свернутый в цилиндр.
10. Комплекс для бесконтактного управления по п.7, отличающийся тем, что в поляризационном маркере источник света расположен внутри задней части пустотелого цилиндрического поляризатора, перед источником света размещается вогнутая конусная линза, а поверх пустотелого цилиндрического поляризатора надет отражатель в виде цилиндра с внутренней зеркальной поверхностью, на переднем торце пустотелого цилиндрического поляризатора находится отрицательная линза.
11. Комплекс для бесконтактного управления по п.10, отличающийся тем, что отрицательная линза на переднем торце пустотелого цилиндрического поляризатора выполнена в виде плоско-выпуклой конусной линзы с вогнутой конусной поверхностью.
12. Комплекс для бесконтактного управления по п.10, отличающийся тем, что отрицательная линза на переднем торце пустотелого цилиндрического поляризатора выполнена в виде вогнуто-выпуклой конусной линзы.
13. Комплекс для бесконтактного управления по п.7, отличающийся тем, что поверх пустотелого цилиндрического поляризатора надета вытянутая отрицательная конусная торпедообразная линза.
14. Комплекс для бесконтактного управления по п.7, отличающийся тем, что в приемнике в качестве поляриметров используют неохлаждаемые болометры с перекрещивающимися приемными решетками.
15. Комплекс для бесконтактного управления по п.7, отличающийся тем, что в приемнике в качестве поляриметров используют группу анализаторов с линейной поляризацией, расположенных в общей плоскости и повернутых относительно друг друга направлениями пропускания поляризованного света на заранее заданный угол, и под каждым анализатором находится фотодатчик.
16. Комплекс для бесконтактного управления по п.7, отличающийся тем, что в приемнике над поляриметрами установлены менисковые линзы типа «рыбий глаз».
17. Комплекс для бесконтактного управления по п.7, отличающийся тем, что в приемнике дополнительно установлены по меньшей мере две скоростные цифровые фотокамеры, разнесенные на заранее определенном расстоянии друг от друга и связанные с микропроцессором.
18. Комплекс для бесконтактного управления по п.17, отличающийся тем, что в приемнике над цифровыми фотокамерами установлены менисковые линзы типа «рыбий глаз».
Priority Applications (9)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013119124/08A RU2573245C2 (ru) | 2013-04-24 | 2013-04-24 | Способ бесконтактного управления с помощью поляризационного маркера и комплекс его реализующий |
| CA2910282A CA2910282A1 (en) | 2013-04-24 | 2014-04-14 | Method of non-contact control using a polarizing pen and system incorporating same |
| KR1020157033481A KR101832044B1 (ko) | 2013-04-24 | 2014-04-14 | 편광 펜을 사용하여 비-접촉 제어하는 방법 |
| PCT/RU2014/000270 WO2014175779A2 (ru) | 2013-04-24 | 2014-04-14 | Способ бесконтактного управления с помощью поляризационного маркера и комплекс его реализующий |
| CN201480023756.6A CN105144055A (zh) | 2013-04-24 | 2014-04-14 | 借助于偏振笔的非接触式控制的方法 |
| JP2016510646A JP6323731B2 (ja) | 2013-04-24 | 2014-04-14 | 偏光マーカーを使った非接触制御方法およびそれを実現するための複合体 |
| BR112015027105A BR112015027105A2 (pt) | 2013-04-24 | 2014-04-14 | método para controle sem contato usando marcador de polarização e complexo para implementação respectiva. |
| EP14788140.3A EP2990918A4 (en) | 2013-04-24 | 2014-04-14 | Non-contact control method using a polarizing pen, and system for the implementation thereof |
| US14/921,262 US20160041036A1 (en) | 2013-04-24 | 2015-10-23 | Method of non-contact control using a polarizing pen and system incorporating same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013119124/08A RU2573245C2 (ru) | 2013-04-24 | 2013-04-24 | Способ бесконтактного управления с помощью поляризационного маркера и комплекс его реализующий |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2013119124A RU2013119124A (ru) | 2014-10-27 |
| RU2573245C2 true RU2573245C2 (ru) | 2016-01-20 |
Family
ID=51792474
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013119124/08A RU2573245C2 (ru) | 2013-04-24 | 2013-04-24 | Способ бесконтактного управления с помощью поляризационного маркера и комплекс его реализующий |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20160041036A1 (ru) |
| EP (1) | EP2990918A4 (ru) |
| JP (1) | JP6323731B2 (ru) |
| KR (1) | KR101832044B1 (ru) |
| CN (1) | CN105144055A (ru) |
| BR (1) | BR112015027105A2 (ru) |
| CA (1) | CA2910282A1 (ru) |
| RU (1) | RU2573245C2 (ru) |
| WO (1) | WO2014175779A2 (ru) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104635960B (zh) * | 2015-02-27 | 2017-10-13 | 深圳市掌网科技股份有限公司 | 一种可定位的红外书画笔及其定位方法 |
| TWI614657B (zh) * | 2016-12-16 | 2018-02-11 | 奇象光學有限公司 | 光學膜片以及使用者輸入系統 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000206445A (ja) * | 1999-01-19 | 2000-07-28 | Asahi Optical Co Ltd | 走査光学系 |
| US6498860B1 (en) * | 1998-06-01 | 2002-12-24 | Sony Computer Entertainment, Inc. | Input position detection device and entertainment system using the same |
Family Cites Families (23)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60119155U (ja) * | 1984-01-20 | 1985-08-12 | 旭光学工業株式会社 | 光学式リモ−トコントロ−ラの受信装置 |
| US5009501A (en) * | 1986-11-27 | 1991-04-23 | Fenner David F | A remotely controllable position indicator system |
| JP3134322B2 (ja) * | 1991-03-05 | 2001-02-13 | ソニー株式会社 | 遠隔制御装置及び遠隔制御方法 |
| US5926168A (en) * | 1994-09-30 | 1999-07-20 | Fan; Nong-Qiang | Remote pointers for interactive televisions |
| JP2000347806A (ja) * | 1999-06-03 | 2000-12-15 | Canon Inc | 座標入力ペン |
| JP2002032188A (ja) | 2000-07-19 | 2002-01-31 | Newcom:Kk | 光方式座標入力装置 |
| US20030222849A1 (en) * | 2002-05-31 | 2003-12-04 | Starkweather Gary K. | Laser-based user input device for electronic projection displays |
| US9229540B2 (en) * | 2004-01-30 | 2016-01-05 | Electronic Scripting Products, Inc. | Deriving input from six degrees of freedom interfaces |
| JP2007523383A (ja) * | 2004-02-18 | 2007-08-16 | コーニング インコーポレイテッド | 深紫外光による大開口数結像のための反射屈折結像光学系 |
| CN1645040A (zh) * | 2005-01-20 | 2005-07-27 | 上海交通大学 | 微位移的平面光波导测量装置 |
| FR2883417B1 (fr) * | 2005-03-16 | 2007-05-11 | Ulis Soc Par Actions Simplifie | Detecteur bolometrique, dispositif de detection infrarouge mettant en oeuvre un tel detecteur et procede de fabrication de ce detecteur |
| JP2006260487A (ja) * | 2005-03-18 | 2006-09-28 | Fuji Xerox Co Ltd | ポインタシステム |
| WO2007141826A1 (ja) * | 2006-05-26 | 2007-12-13 | Nalux Co., Ltd. | 赤外光源 |
| US8291346B2 (en) | 2006-11-07 | 2012-10-16 | Apple Inc. | 3D remote control system employing absolute and relative position detection |
| US8272749B2 (en) * | 2007-04-25 | 2012-09-25 | Thomson Licensing | High resolution segmented 3D projection system |
| CN102047651B (zh) * | 2008-06-02 | 2013-03-13 | 松下电器产业株式会社 | 生成法线信息的图像处理装置、方法及视点变换图像生成装置 |
| KR101589163B1 (ko) * | 2008-12-11 | 2016-01-28 | 삼성전자주식회사 | 단말기의 입력 방법 및 시스템 |
| US9244525B2 (en) * | 2009-02-19 | 2016-01-26 | Disney Enterprises, Inc. | System and method for providing user interaction with projected three-dimensional environments |
| JP5541653B2 (ja) * | 2009-04-23 | 2014-07-09 | キヤノン株式会社 | 撮像装置及びその制御方法 |
| CN103189823B (zh) * | 2010-11-12 | 2016-03-09 | 3M创新有限公司 | 交互式偏振保持投影显示器 |
| GB201022138D0 (en) * | 2010-12-31 | 2011-02-02 | Barco Nv | Display device and means to measure and isolate the ambient light |
| US8670021B2 (en) * | 2011-07-19 | 2014-03-11 | Apstec Systems Ltd | Method for stand off inspection of target in monitored space |
| RU2012102208A (ru) | 2012-01-23 | 2013-07-27 | Дмитрий Александрович Гертнер | Способ бесконтактного управления с помощью лазерного маркера и комплекс лазерный маркер, его реализующий |
-
2013
- 2013-04-24 RU RU2013119124/08A patent/RU2573245C2/ru not_active IP Right Cessation
-
2014
- 2014-04-14 CA CA2910282A patent/CA2910282A1/en not_active Abandoned
- 2014-04-14 WO PCT/RU2014/000270 patent/WO2014175779A2/ru active Application Filing
- 2014-04-14 JP JP2016510646A patent/JP6323731B2/ja active Active
- 2014-04-14 KR KR1020157033481A patent/KR101832044B1/ko active IP Right Grant
- 2014-04-14 BR BR112015027105A patent/BR112015027105A2/pt not_active IP Right Cessation
- 2014-04-14 CN CN201480023756.6A patent/CN105144055A/zh active Pending
- 2014-04-14 EP EP14788140.3A patent/EP2990918A4/en not_active Withdrawn
-
2015
- 2015-10-23 US US14/921,262 patent/US20160041036A1/en not_active Abandoned
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6498860B1 (en) * | 1998-06-01 | 2002-12-24 | Sony Computer Entertainment, Inc. | Input position detection device and entertainment system using the same |
| JP2000206445A (ja) * | 1999-01-19 | 2000-07-28 | Asahi Optical Co Ltd | 走査光学系 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP6323731B2 (ja) | 2018-05-16 |
| WO2014175779A2 (ru) | 2014-10-30 |
| KR20160006184A (ko) | 2016-01-18 |
| US20160041036A1 (en) | 2016-02-11 |
| EP2990918A4 (en) | 2017-01-11 |
| WO2014175779A3 (ru) | 2015-04-09 |
| KR101832044B1 (ko) | 2018-02-23 |
| RU2013119124A (ru) | 2014-10-27 |
| EP2990918A2 (en) | 2016-03-02 |
| JP2016529571A (ja) | 2016-09-23 |
| CN105144055A (zh) | 2015-12-09 |
| BR112015027105A2 (pt) | 2018-07-24 |
| CA2910282A1 (en) | 2014-10-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102706360B1 (ko) | 휘도 향상된 광학 이미징 송신기 | |
| US10571668B2 (en) | Catadioptric projector systems, devices, and methods | |
| TWI649578B (zh) | 用於遠端感測接收器之中程光學系統 | |
| US11940263B2 (en) | Detector for determining a position of at least one object | |
| CN104330172B (zh) | 一种基于电控液晶汇聚微透镜的波前测量芯片 | |
| JP2017525221A5 (ru) | ||
| US9549102B2 (en) | Method and apparauts for implementing active imaging system | |
| CN103471820A (zh) | 便携式多光谱光电设备实时标校测试仪 | |
| JP6525786B2 (ja) | 改良された光学検知及び測距 | |
| JP2022534950A (ja) | 画角に伴って照射波長を変更するアクティブ照射システム | |
| US20210364610A1 (en) | A measurement head for determining a position of at least one object | |
| US20190154885A1 (en) | Panoramic imaging system | |
| CN104748720A (zh) | 空间测角装置及测角方法 | |
| RU2573245C2 (ru) | Способ бесконтактного управления с помощью поляризационного маркера и комплекс его реализующий | |
| WO2020062256A1 (zh) | 一种光束扫描系统、距离探测装置及电子设备 | |
| US10070080B2 (en) | Multi-directional, multi-spectral star tracker with a common aperture and common camera | |
| JP2015232506A (ja) | アレイミラー系及び赤外線検知装置 | |
| CN108844629B (zh) | 一种光谱成像系统 | |
| CN209783873U (zh) | Tof相机杂散光检测装置 | |
| CN203503659U (zh) | 一种基于单眼套叠的全色复眼成像探测芯片 | |
| CN104198038B (zh) | 内置光源的亮度检测方法 | |
| CN204188272U (zh) | 一种基于电控液晶汇聚微透镜的波前测量芯片 | |
| RU2277250C2 (ru) | Пассивное несканирующее телевизионное устройство для определения азимута и (или) координат объекта | |
| JP2017173771A (ja) | レンズユニット及び撮像装置 | |
| Majorel et al. | Bio-inspired flat optics for directional 3D light detection and ranging |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160425 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20170421 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190425 |