CN1777859B - 确定射线发射单元位置的系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种方法和系统，比如接触板，用于确定射线发射器的位置，该射线发射器可以是进行有源射线发射的触针、笔、指针等，或者可以是无源的射线散射/反射/漫射单元，比如笔/指针或者操作者的手指。射线由条形码单元调制并且提供到至少一维的检测器上。从检测器的输出中，确定射线发射器的位置。这个系统可以用作标准接触板，或者用于确定在其外部的发射器的位置，比如用在墙上或黑/白板上的标牌，或者可以用于“内部”位置，比如接触板。

Description

确定射线发射单元位置的系统和方法

技术领域

本发明涉及一种确定射线发射单元位置的方法和系统，并且具体涉及一种与有源或无源光发射器一起使用的接触板(touch pad)。本发明提供坚固、便宜且精确的接触板，并且本发明的接触板既可以用作标准接触板，又可以用于确定系统外的光发射器的位置，比如用在黑板或商店橱窗上。

背景技术

在例如US4346376A、US4484179A、US4688933A、US6141104A、US5499098A、US5502568A、US5945981A、US6538644A、US5679930A、US4710760A、US4484179A、US5484966A、US6172667A、US5065185A和US6122394A、US2003/0048257和US2003/0052257以及JP63143862、JP08075659和JP08149515中对接触板进行了总体介绍，其中，在US6141104A中公开了一种用于确定发射电磁射线的单元的位置的系统，其采用标准的浮点数处理器确定发射单元在三维空间上的坐标，但是，当射线在空中行进时，可能会被其他物体阻挡而无法到达检测器，此时无法确定发射单元的具体位置。

发明内容

按照第一方面，本发明涉及一种用于确定发射或反射电磁射线的单元的位置的系统，该系统包括：

-至少一维的检测器，具有一行多个独立单元，这些独立单元中的每一个适用于检测射线并且适用于提供相应的信号，

-细长的射线转换单元，适用于调制来自发射/反射单元的电磁射线，以在检测器的行上形成经过调制的射线强度图案，

-用于在由检测器检测到的强度图案的基础上确定发射/反射单元的位置的装置。

其特征在于：

该系统还包括射线透射单元，所述细长的射线转换单元设置在该射线透射单元的表面上，其中所述发射/反射单元接触射线透射单元并且向射线透射单元发射/反射射线，射线在射线透射单元内部从射线发射器/反射器行进到该细长的射线转换单元，并且其中，确定装置适用于确定发射/反射单元接触射线透射单元的位置。

按照这个方面，发射单元本身可以有源发射射线(比如从位于其上或其内的发射器)，或者它可以通过反射、散射或漫射入射在其上的射线朝向转换单元无源发射射线(比如从其外部的射线发射器)。

至少一维的检测器是具有多个检测单元的检测器，各个检测单元适用于提供独立的射线测量结果，其中至少一部分检测单元是至少总体上沿着一个方向或维定位的，一般是沿着一行或直线。二维检测器一般来说具有检测单元矩阵，这些检测单元中的若干个单元将会构成一维检测器。这些检测单元可用于本发明，并且其它的用于其它的用途，比如网络摄像机等。

一般来说，检测器具有所有检测单元的视场组合起来的视场，从而所有的检测单元能够检测来自检测器视场内的所有位置的射线。

最好，转换单元和一维检测器的纵向处于相同的平面内。

按照本发明，最好，射线的调制是空间调制，其中来自发射器的射线获得沿着转换单元的长度方向的预定强度分布/图案。

而且，细长单元可以由多个本身独立或单独的用于调制射线的装置(透镜、吸收体、针孔、缝隙、棱镜、散射单元、反射镜或它们的组合)形成，只要将它们定位成在所述行上提供最好包括多个强度波峰的射线的调制即可。

当检测器沿着一维的延伸小于由调制单元输出或产生的强度图案时，只有部分强度分布或图案会入射到检测器上，并且从而被检测到。在这种情况下，确定装置能够根据例如由转换单元产生的强度图案的知识并且根据检测器与转换单元之间的相对位置确定发射器的位置。这样，最好，确定装置包括用于存储与转换单元相关的信息的装置，该信息用在位置确定当中。

很清楚，由于一般来说在检测器和转换单元之间有预定的距离(和相对位置关系)，入射到检测器上的强度图案的部分越大，发射器离强度图案越远。这可以用于，例如，其中确定装置适用于确定与检测器上至少两个预定的强度图案部分之间的距离相关的第一值，并且用于根据该第一值确定发射单元的位置。

而且或者作为替换，确定装置适用于确定与检测器上强度图案的一个或多个预定部分的位置相关的一个或多个第二值，并且用于根据该第二值确定发射单元的位置。第二值可以在对转换单元的了解的基础上和在所检测到的强度图案的预定部分在检测器上所确定的位置的基础上确定。

在一种实施方式中，确定装置适用于通过下述手段来确定检测器上强度图案的多个预定部分中的一个或多个部分的位置：

-识别强度图案的多个预定部分，

-从来自已经检测到强度图案的各个部分的检测器的单元的信号中得出与强度图案的这些部分的形状相关的信息，和

-通过将形状信息与强度图案的所述部分相配(fit)来得出位置。

所检测到的强度图案的易于确定的部分是最大值点和最小值点，不过其它的部分可以通过比如将数学函数或曲线与所检测到的图案相配来确定，之后该函数/曲线中任意点都可以得到确定。

按照另一种实施方式，确定装置适用于通过下述手段确定检测器上强度图案的多个预定部分中的一个或多个的位置：

-识别出强度图案的多个预定位置，

-预先确定强度图案的各个部分的形状，和

-通过将预定形状与强度图案的这些部分相配来得出位置。

预定形状可以是从给定类型的发射器(笔、触针、手指等)经过转换装置提供给检测器的信号的特定形状。例如，手指可以提供多少要比触针定义得好一些的波峰。

最好，转换单元包括沿着其纵向的、用于反射/减少/吸收/耗尽入射电磁信息并且用于朝向检测器传输(transmit)具有强度图案的电磁信息的多个装置。

在一种实施方式中，反射/减少/吸收/耗尽装置是以沿着纵向的周期性图案的形式设置的。

即使可以使用任何提供图案(比如具有任何数量的强度/系数等级的图案)的方式，但是一般来说，反射/降低/吸收/耗尽装置适用于至少基本上完全防止电磁射线从它那里透射。这在检测器上给出了具有清晰边缘的图案，并且易于检测和建模。

最好，转换单元使其纵轴与检测器的检测单元的延伸轴线成一定角度。

在一种特殊的实施方式中，检测器包括两个或多个至少一维的检测器，并且其中该系统包括另一个转换单元，此时穿过第一转换单元的电磁射线入射在一个检测器上，并且穿过第二个转换单元的电磁射线入射到另一个检测器上。

最好，这两个检测器彼此相邻定位且彼此置于顶部。两个转换装置的情况也是如此。

在这种实施方式中，来自两个转换单元的信号可以由这两个检测器检测到并且采用数学方法分开，或者，最好，第一转换单元适用于提供经过调制从而具有第一特性的射线，其中第二转换单元适用于提供经过调制从而具有第二特性的射线，此时第一个检测器能够检测具有第一特性的射线而不能够检测具有第二特性的射线，并且其中第二个检测器能够检测具有第二特性的射线而不能检测具有第一特性的射线。

在一种特殊的实施方式中，检测器包括多个同向延伸的独立单元的行，并且其中细长单元包括用于跨越所述多个行提供多个射线线条(radiation line)或伸长的射线点/波峰的装置，这些射线线条与所述行的方向成非垂直角度。这种类型的细长单元可以包括多个提供细长射线线条的细长缝隙(之类)。如果细长单元存在于例如一个平面内，则细长缝隙的方向可以沿着该平面向外的方向-不是垂直于该平面的方向。

当提供了不垂直于检测器的行的线条时，各行的独立单元将会不同地检测到这些线条，这将会增加确定例如检测器上射线线条的最大值点或位置的精度。

一种期望的实施方式包括定位在所述细长单元和发射单元之间的第二细长单元，并且该第二细长单元适用于在所述细长单元上形成经过调制的强度图案，所述细长单元对该射线进行进一步调制，并且将经过进一步调制的射线提供到检测器上。

按照这种方式，可以在检测器上产生莫尔条纹。莫尔条纹的性质和较简单的条形码之类的性质是很不同的。不过，这二者都适用于本发明的位置确定，因为二者都随着检测器和射线发射器之间的角度和距离变化。

在一种情况下，该系统适用于接收来自处于细长单元和第二细长单元之间的第一位置或区域和处于第二细长单元的相反一侧上的第二位置或区域的射线发射器的射线。这样，获得了两个有源区域，其中第一位置或区域中的射线仅由单独一个细长单元调制，而在第二位置或区域中，是由两个细长单元调制的。按照这种方式，来自两个区域的射线之间可以是不同的，其次，这两个区域可以用于不同类型的应用，比如接触板和外部画图板。

在这种实施方式中，细长单元和第二细长单元可以至少是基本上平直的单元，并且其中这两个单元之间可以存在非零角度。在提供可靠的位置检测方面，已经发现这是很有用的。

在一种优选实施方式中，细长单元是弯曲的。这提供了多种在位置确定中有趣的特征。一般来说，细长单元是沿着远离或朝向检测器的方向弯曲的。如果从射线发射器朝向细长单元和检测器的射线是在预定平面内发射的，该曲线通常是在该平面内。不过，应当注意，该平面可以是弯折的，比如使用反射镜、棱镜等，而不会影响功能。

实际上，细长单元和第二细长单元都可以是弯曲的，各自具有曲率中心。于是，当两个曲率中心不同时，可以获得位置确定精度的增加。最好，这种曲率中心的位置的差是至少一个细长单元的曲率半径的5％。

在这种实施方式中，当它包括定位在细长单元和检测器之间的透镜装置时，会提供多种有趣的特征。实际上，细长单元之一可以设置在透镜装置的表面上。按照这种方式，可以得到射线在检测器上的聚焦和更好的三角测量可行性(见下文)。

存在着多种多样的在本系统中设置细长单元的方式。一种方式是细长单元设置在射线透明材料的表面上，射线在该射线透明材料的内部行进从发射器到检测器的至少其部分路径。这样，如果射线在例如透明材料板中行进，则细长单元可以设置在该板的边缘上。这样，当射线出或进该板时，在提供给检测器或其它光学单元之前得到调制。

已经发现，细长单元实际上可以简单地通过在表面上印制预定图案(比如条形码或全息图)来设置。这种印制可以使用散射、吸收、反射材料。而且，可以将材料或掩模(比如全息图)设置在表面上或固定在表面上。另外，可以将表面(从普通的平坦形状)改变成其它的形状，以在其上形成例如透镜、棱镜或其它光学单元，以产生期望的细长单元的调制。

当射线发射器适用于朝向细长单元反射来自射线提供装置的射线时，可以得到更标准类型的莫尔条纹，此处射线提供装置适用于朝向射线发射器提供经过空间调制的射线。这样，代替在射线发射器和检测器之间对来自射线发射器的射线调制两次，可以在射线到达射线发射器之前先行对其进行调制，然后在发射器和检测器之间仅对其再调制一次。

按照第二个方面，本发明涉及一种确定发射/反射电磁射线的单元的位置的方法，该方法包括：

-发射/反射单元接触射线透射单元并且向射线透射单元内发射/反射射线，

-射线在射线透射单元内部行进到该单元的其上设置细长射线转换单元的一侧，

-在细长射线转换单元中调制所发射/反射的射线的一部分，以形成经过调制的射线强度图案，

-使用至少一维的检测器检测经过调制射线强度图案，该检测器具有有多个独立单元的行，这些独立单元各自检测强度图案的一个单独的部分并且提供相应的信号，

-在由检测器检测到的强度图案的基础上确定发射/反射单元接触射线透射单元的位置。

最好，确定步骤包括确定与检测器上至少两个预定的强度图案部分之间的距离相关的第一值并且根据该第一值确定发射单元的位置的步骤。

额外地或可替换地，确定步骤包括确定与检测器上强度图案的一个或多个预定部分的位置相关的一个或多个第二值并且根据该第二值确定发射单元的位置的步骤。

在一种实施方式中，确定步骤包括通过下述手段来确定检测器上强度图案的多个预定部分中的一个或多个的位置的步骤：

-识别强度图案的多个预定部分，

-从来自已经检测到强度图案的各个部分的检测器的单元的信号中得出与强度图案的部分的形状相关的信息，和

-通过将形状信息与强度图案的部分相配来得出位置。

在另一种实施方式中，确定步骤包括通过下述手段确定检测器上强度图案的多个预定部分中的一个或多个的位置的步骤：

-识别出强度图案的多个预定位置，

-预先确定强度图案的各个部分的形状，和

-通过将预定形状与强度图案的部分相配来得出位置。

最好，转换步骤包括反射/减少/吸收/耗尽入射在细长单元上的电磁射线并且朝向检测器发送具有强度图案的电磁信息的步骤。

在这种情况下，反射/减少/吸收/耗尽步骤可以包括使用沿着纵向的一个或多个反射/减少/吸收/耗尽材料的周期性图案反射/减少/吸收/耗尽射线。

而且，反射/减少/吸收/耗尽步骤可以包括沿着细长单元的纵向在一个或多个位置上至少基本上完全防止电磁射线通过细长单元透射，并且转换单元使其纵轴与检测器的检测单元的延伸轴线成一定角度。

作为射线的吸收/散射之类的另外的选择，可以通过具有多个空间调制(但是也可能不是这样，任何大程度的降低或改变)射线的强度的透镜的细长单元改变射线。

在一种特殊的实施方式中，检测器包括两个或多个至少一维的检测器，以及另一个转换单元，此时调制步骤包括穿过第一转换单元的调制的电磁射线入射在一个检测器上，并且穿过第二个转换单元的调制的电磁射线入射到另一个检测器上。

在这种情况下，最好，第一转换单元提供经过调制从而具有第一特性的射线，其中第二转换单元提供经过调制从而具有第二特性的射线，此时第一个检测器能够检测具有第一特性的射线而不能够检测具有第二特性的射线，并且其中第二个检测器能够检测具有第二特性的射线而不能检测具有第一特性的射线。

如上所述，检测器可以包括多个同向延伸的独立单元的行，并且其中调制步骤包括细长单元跨越所述多个行提供多个射线线条或射线点/波峰，这些射线线条与所述行的方向成非垂直角度。

而且，调制步骤此外还可以包括，第二细长单元调制来自射线发射器的射线并且将经过调制的射线提供到所述细长单元上，所述细长单元对该射线进行进一步调制，并且将经过进一步调制的射线提供到检测器上。按照这种方式，可以获得莫尔条纹型的调制。

在这种情况下，该方法包括接收来自处于细长单元和第二细长单元之间的第一位置或区域的射线发射器的射线的步骤，和接收来自于处于第二细长单元的相反一侧上的第二位置或区域的射线的步骤。这两个区域可以是一次一个或同时有源发射的。来自第一区域的射线仅由单独一个细长单元调制，而另一个由二者一起调制，从而可以在仅在这一基础上接收的射线之间进行区分。

于是，细长单元和第二细长单元可以是基本上平直的单元，并且这两个单元之间存在非零角度。

一般来说，最好，细长单元是弯曲的。在通常情况下，细长单元是沿着远离或朝向检测器的方向弯曲的。

在这种情况下，细长单元和第二细长单元是弯曲的，各自具有曲率中心。于是，当这两个曲率中心不同时，可以获得位置确定精度的增加。最好，这种曲率中心的位置的差是一个细长单元的曲率半径的至少5％。

而且，透镜装置能够将由细长单元调制的射线提供给检测器。这一透镜可以具有多种功能，并且细长单元可以设置在透镜装置的表面上。

当该方法包括射线在由细长单元调制之前或之后在射线透明材料的内部行进的步骤时，这个单元可以设置在射线透明材料的表面上。然后，该方法此外还包括通过在该表面上印制预定图案来设置细长单元的步骤。另外，可以通过将表面形成为用来提供透镜/缝隙/棱镜/反射镜之类的形状来提供细长单元。

最后，可以预见其中射线发射器朝向细长单元反射来自射线提供装置的射线的实施方式，其中射线提供装置朝向射线发射器提供经过空间调制的射线。于是，使用单独一个细长单元可以获得莫尔条纹图案或调制。

总地来说，在本申请人的共有未决申请PCT/DK03/00155和同日提交的名称为《确定射线发射单元的位置的系统和方法(A system anda method of determining a position of a radiation emitting element)》和《多功能2D检测器(multifunctional 2D-detector)》的申请中，介绍了这些技术。

附图说明

在下文中，将会参照附图介绍优选实施方式，其中：

附图1表示优选实施方式的总体功能，

附图2表示有源或无源光线提供装置的应用，

附图3表示粗略角度测量的应用，

附图4表示不同的条形码设计方案，

附图5表示内部和外部发射器的不同实施方式，

附图6表示如何处理大的发射器，

附图7表示阵列在透镜表面上的应用，

附图8表示透镜在透镜表面上的应用，

附图9表示线性、非平行阵列的效果，

附图10表示调制光源分辨能力提高，

附图11表示多个切口(slit)，

附图12表示设置阵列单元的不同方式，和

附图13表示与进入材料的反射相关的细节。

具体实施方式

在附图1中，系统10包括直线检测器12(比如直线CCD)、条形码单元14和图示处于两个不同的位置a和b上的光笔16。

条形码单元14是具有若干个或多或少的光衰减元件的单元，以便它能够提供强度分布模式(profile)。条形码单元14可以适用于完全吸收/反射/耗尽其发射光线的各部分对之间的光，从而提供检测器上的强度点，或者可以适用于提供检测器上的光的更加平滑的光强度分布模式。

放大图是来自位置a和b的光穿透条形码单元14的图示。

总体功能是，来自位置a或b的光将会获得取决于刚好介于检测器12和发射器16的位置a或b之间的位置上的单元14的条形码的强度图案(在两个放大图之间的两个矩形中示出)。取决于条形码14图案的实际选择情况，检测器12上的强度分布本身就可以识别出检测器12到位置a或b的方向。检测器12和/或条形码14到位置a或b的距离可以通过例如检测器12上的强度点/最大点之间的距离来确定。到发射器16的距离越大，检测器12上的强度图案的预定部分之间的距离越小。

按照这种优选实施方式，条形码单元14是细长的，并且具有这样一个高度(离开附图1平面的方向)：该高度足以在检测器的整个高度(沿着相同的方向)范围内调制光线，并且光吸收/反射/耗尽部分18之间的光透射部分16具有相同的大小/尺寸。

按照一种实施方式，条形码14实际上是周期性的。在其它实施方式中，条形码14包括沿其长度方向的独立部分，各个部分是可以单独识别的。

如果将条形码14定位在例如与CCD的直线成非零角度的直线上，则可以确定光线的方向。按照这种方式，强度分布图案的各个部分的大小和/或形状将会随入射光与条形码14所成的角度而不同。如果例如条形码中的开口在整个长度范围内是相同的，则这尤其容易实现。这样，通过强度峰值/最大值的形状，就可以确定出角度。

强度图案的各部分的大小和/或形状可以通过假设所检测到的强度图案中的所有最大值或顶点都是相同的(或者以已知方式变化，从而可以对这种变化进行补偿)、然后将所有的顶点组合起来以确定顶点的总体形状来确定。通过这种组合，可以确定所有顶点的实际例如最大值，即使检测器的分辨能力非常低也能够确定。顶点的位置可以用于按照不同的方案确定方向和距离。

按照另一种方案，预先定义光发射器(顶点)的形状，从而可以代替上述的通过组合所确定的顶点而确定的顶点形状，使用这种预先定义的顶点形状。

为了确定到光提供装置的距离，至少两个预定部分(比如最大值或最小值)之间的距离应当是可以确定的。

按照所图解说明的实施方式，在检测器直线和条形码直线之间存在45°角。检测器实际上看到了不同的开口宽度(如果条形码中所有的宽度是相同的)，这一情况可以用来确定射线或光线入射的角度。

显然，通过远离检测器(向附图1中的右边)的缝隙(aperture)看到的给定光点与通过附图1中比较靠左的缝隙看到的相同光点相比，将会在检测器上给出更小的光点。

来自给定光提供装置的实际光点大小的变化可以通过数学方法确定，并且与各个光点中入射射线功率或强度也存在的固有差异相比，这可以用于在一个光点的基础上确定检测器上另一个光点的强度形状。

这可以用来简化上述的涉及使用不同强度峰值的形状以更好地确定强度最大值的位置的方法。这样，通过一个峰值，可以得出所有其它峰值的预期形状。现在可以将这些峰值加起来以形成组合峰值，现在可以对该组合峰值进行再次转换，以便为所检测到的各个峰值产生预期峰值。

现在，可以使用所有的确定位置的方法，比如使用检测器上的两个最大峰值点的简单三角测量法。

在一种实施方式中，加入了广角透镜11来提供粗略角度指示。这个透镜适用于接收射线并且将其提供到检测器上。在正常情况下，这个透镜能够看到很宽的角度，但是仅仅将光提供到检测器的一部分上，从而仅仅提供了粗略的、低分辨能力的角度估计。如果在检测器上仅存在少量光点或者如果条形码具有处于不同角度位置上的在检测器上提供相同或近似相同的光点的区域的话，那么这种角度估计是很有用的。

这种广角透镜可以用相对于检测器适当定位的缝隙来代替。

在另一种实施方式中，条形码单元14包括两个条形码，这两个条形码以预定的距离位于彼此前方，以便各个条形码单独调制射线(一个条形码调制来自发射器的射线，另一个条形码调制来自第一个条形码的射线)。按照这种方式，可以更好地进行位置确定。

在另一种实施方式中，在检测器12中使用了两个直线传感器-或者可以在二维CCD中使用两个直线或直线组。按照这种实施方式，可以更加自由地定位和选择条形码单元14，或者，实际上可以使用两个不同的条形码单元14，一个单元14在每个直线检测器或直线组上提供强度图案。

按照一种实施方式，一个条形码单元14可以提供实现方向的粗略测量的强度图案，另一个单元14于是可以配有实现角度和距离的更加精细确定的条形码，但是它自己是不能确定角度的。

一般来说，和两个或多个条形码一样，两个直线检测器可以在物理上彼此并排(一个位于另一个上方)地定位，并且为了容易地将信号分离开来，相对应的条形码和检测器可以配有滤光器，确保其它检测器不能够检测这种光/射线。

附图3表示具有两个条形码14’和14”的系统，这两个条形码一个位于另一个上方地定位并且各自向两个检测直线(也是一个位于另一个上方地定位)提供光线。这些条形码和检测器可以配有滤光器，以便防止彼此干扰。

条形码14”具有多个缝隙或透射部分，从而会由相关的检测器检测到具有多个峰值点的图案。

条形码14’只有单独一个缝隙，并且该条形码定位得非常接近检测器12。这个缝隙提供单独一个峰值点，该峰值点提供仅与光笔16发光角度有关的信号。

这样，即使条形码14”具有这样的图案：当光笔16处于多个位置之一上时，可以在检测器上看到若干相同的图案；只要这些位置具有不同的角度，就可以确定位置。

附图2表明，就使用有源光笔b还是与光源c一起使用无源光笔a而言，本发明没有什么不同。自然，光笔a不必要是个笔，而可以是任何其它的反射或散射单元或物体，比如手指。不过，可以将光源c与检测器的相互作用做得更加智能化，因为，显然，光笔a和b实际上存在于系统之外，并且处于存在环境光的位置上，环境光可能会影响确定结果。这可以通过例如使光发射器(光笔b或发射器c)发生脉动、以便能够更好地确定所检测到的射线束是来自于光笔还是来自于周围环境。将光发射器c与系统和检测器或控制检测器的电子装置连接起来(是优选的，但并非必须的)，很容易实现检测器和光发射器之间的同步。

一般来说，显然，光/射线发射部分(比如射线提供装置a或b的末端)越大，条形码缝隙之间的距离就可以越大。如果使用了过小的缝隙间距，那么如果光提供装置从很大的区域发射射线，则检测器上的图案会更加难以解码。

自然，这些实施方式对于射线的波长而言是没有什么不同的。一般来说，可以使用可见光、IR射线，或NIR射线，不过按照本发明，UV射线也是适用的。

而且，按照这些实施方式，很显然，在光发射器和检测器之间行进的射线可以在自由空间中或在射线透射单元中完全或部分行进。可能期望通过将检测器和条形码设置在固体单元上或内部来固定地定位它们。而且，可能期望使光线提供在接触板中，在这种情况下，将来自于光线提供装置的光线发射到朝向条形码引导光线并且还有可能朝向检测器引导光线的光透射单元中。

这种固体单元实际上可以用作监视器或屏幕，以便实现与例如计算机等的交互。

光/射线提供装置可以是光/射线发射单元(比如射线发射笔、触针、标记器、指针等)或朝向条形码反射/散射/漫射来自于辐射源的射线的反射/散射/漫射单元(比如笔、触针、标记器、指针、手指等)。

可以将条形码制作成能够提供二进制化(完全吸收或反射)的强度图案并且尽可能透射的，或者可以选择提供更加平缓变化的强度分布的图案。

检测器可以是具有一或多行检测器的单独一个芯片，或者也可以是通过将多个单独的检测器组合起来制成的。

确定装置可以是任何类型的处理器，比如可编程软件、硬件连接、PC或主机，并且它可以使用任何类型的存储器(RAM、ROM、PROM、EPROM、EEPROM、硬盘、软盘、光学存储介质或磁带)，并且它可以与其它的处理器相连接(比如通过因特网或通过无线连接方式)，以便使计算等在其它地点进行。

自然，确定装置可以用于其它用途，比如用于在监视器或屏幕(比如置于射线发射器所处的位置之下的监视器或屏幕)上图示由发射器画出的符号、曲线、字符或者由发射器指向(选择，例如)的图标、桌面等等(此处发射器适用于由操作者打开或关闭，从而来自发射器的光“反射脉冲”可以以信号的方式通知处理器应当激活与这个特定位置相关的预定动作)。这样，确定装置可以用于跟踪位置，以便画出曲线，或者对于各个新确定的位置，评估该位置相对于所画出的曲线的正确度(以便放弃明显错误的位置)。

本发明对于接触板中的运用和例如要跟踪笔等的其它应用是非常有用的。不过，这种功能在各种各样的其它应用中是非常有用的。

一个这样的应用是距离估计，在这种情况下，一个小的内置激光LED(在UV/IR/NIR可见光谱内)向外部物体上投射颜色可由传感器检测到的亮点，该传感器比如处于系统外部的区域中。于是，能够确定出至该点的距离和角度。在屏幕上可以读出距离和方向。这一特点可以用于帮助用户粗略地获取距离，而毋需劳累的测量过程。任何类型的物体，只要具有适当的反射特性，就都可以进行测量，以小形态因数进行的高精度测量使得本发明用途广泛。一种应用领域可以是交通领域，在这个领域中使用自动距离测量可以增加安全。为了减少激光束伤害路人视力的风险，可以使内置激光器以间隔时间很长的非常短的周期发射脉冲。这样会提供足够的光信息，而达不到具有可能造成伤害的强度的亮度级。其它的应用领域可与工业加工、建筑、手工艺以及频繁的距离测量非常重要的任何其它领域相关。

在下文中，将给出缝隙阵列2d定位系统的基本介绍。

来自单独一个估计点的光线穿过缝隙并且在图像传感器上形成光点。这样各个光点代表从稍稍不同的角度看到的并且稍有不同地分布在不同的像素上的同一个接触点。这一冗余信息可用于微调图像。

这是通过确定条形码的哪一部分被绘制为传感器上的光点和那个光点与哪个缝隙(该缝隙限定了从各个点到接触点的角度)对应来实现的。

这些光点将会构成一根光强度曲线，该曲线具有中心峰值点，并且侧壁具有下降的强度，因为光点的中心将接收到来自接触点的所有角度的光，而光点的左侧是渐增地接收来自接触点右侧的光，反之右侧是渐增地接收来自接触点左侧的光。

依据光的入射角度，这些光点会轻微变形。角度越大，光点就越被拉向与传感器成最大角度的光点侧。由于传感器上的反射，成最大角度的光点会接收到较少的光。变形和光强度现象可以采用数学方法通过压缩曲线和通过增加强度以使它们全部都与响应入射角度为90度的接触点时在传感器的中心产生的光点相匹配来加以平均。

这个处理将会导致多个光点具有几乎相同的曲线。不过描述光点曲线的像素将会得到压缩，所以形成具有较高分辨率的光点图像。

使用来自所有曲线的信息，清除使应当在传感器上表现出来的理想高斯曲线发生变形的噪声，可以形成理想化的曲线。

各个光点曲线的顶点可以通过识别例如高峰像素以及左右像素内推出来，然后进行17％/60％/23％的百分比分布，以便通过下述公式找出接触点的实际中点。应当理解，峰值像素任意一侧上的任何数量的像素都可以是该百分比分布的一部分。

(-1＊(17-23/2))+50＝53意味着光点和缝隙的中心点和接触点是对齐的。这样，单独一个像素可以再分为100倍多的分辨率。分辨率不确定性当然与系统的S/N比相关联。

传感器上的所有光点指向接触点，并且可以将它们结合到分析当中，以找出接触点的最可能的中心点。在传感器末端上的两个光点为三角测量提供了最好的基准，并且能够确定接触点周围的分辨点。这个分辨点将会随着到传感器的距离的增大而越来越长。

当确定了分辨点时，可以作为近峰值像素强度分布的函数计算接触点的宽度。处于距传感器给定距离上的接触点越宽，传感器上的光点越宽。宽的接触点或非常近的接触点将会造成光点曲线重叠。在这种情况下，使用近波峰像素强度来模拟重叠区域内经过校准的光点强度曲线。而且由于是条形码调制，因此总是有两个光点间隔得比其它任何光点间隔得远，因此具有最小重叠。对这个信息加以处理，以确定接触点的宽度。

接触点的宽度用于进一步精细化位置检测。接触点不能宽于分辨点。这样，较宽的接触点将会产生数个分辨点的领域，直到它配合到中心。换句话说，只有很细小的接触点很难在分辨点中确定。

即使接触点小得能够配合到一个分辨点中，通过产生接触点的运动向量也能够得出高分辨能力。每次测量将会把接触点放到一个分辨点中。所有这些分辨点是沿着反映出接触点运动的速度和方向的向量分布的。该向量是以所有测量结果的平均值的形式形成的，并且使用用户典型运动类型的知识来除掉与该向量不配的多余(odd)测量结果。大量的更新将会提供用来形成向量的更多信息。

按照一种实施方式，软件可以结合校正装置，该校正装置发现重新发生的多余测量结果并且确定多余测量结果与运动向量不协调到什么程度。这个差异存储在存储器中，从而系统能够通过动态校准提高其精度。这些缺陷是与光传输装置、条形码或传感器中的缺陷相关联的，但是在任何情况下，它们都可以通过动态校准得到补偿。动态校准的原理类似于使用相关数据随着系统学习的进行一次次地进行反复校正的神经网络原理。Matlab带有基本神经网络工具，并且能够输出编程FPGA、DSP或CPU的算法。

该向量可用于将过于接近传感器的接触点联系起来，以便如果接触点来自或持续到有足够用来识别条形码的光点的区域中，在传感器上形成足以确定条形码的光点。这是通过观看保持在视野中或分别保持在视野中的足够用的条形码识别图案的哪一部分被看作进入视野的条形码识别图案的部分来实现的。

只要向量与先前的或重新确定的条形码识别图案相联系，只需要至少两个缝隙就能够在传感器上产生光点，以进行三角测量。

无源/有源外部接触条形码附图5A

这里的说明涉及具有内部和外部接触功能的系统。例如，具有起到接触屏作用的屏幕的电子装置，该电子装置还具有记录来自于装置外部的输入的能力，这个输入可以是例如所书写的文本，或者仅仅是常规的接触输入，在这种情况下，系统记录该事件和交互物体所接触的位置。

为了实现能够与无源反射、散射物体51以及有源发光物体52相互作用的系统，在该系统中加入了光源50。而且，包括至少一个缝隙阵列53和至少一个1d光传感器55，放置在透明材料501板的边缘上，该透明材料板构成内部接触屏。

无源反射、散射物体51可以是手指、笔、工具、指关节等。要理解，任何反射、散射物体都可以用于与系统进行交互。

将集成光源50调节成以覆盖外部无源接触区域的横向大开度的角度发出光线。光线以很窄的横向角度分布在用来无源接触的平面上方并且基本上平行于该平面。

当无源、反射物体51进入光场时，光线向所有方向反射。一部分光线54将会穿过外部缝隙阵列53，进入屏幕覆盖层，并且穿过屏幕覆盖层向传感器55传播。穿过第一缝隙阵列53的光线将会依照缝隙阵列53的调制形式在横向平面内得到调制。

第一缝隙阵列53可以设置成二进制条形码形式，相对于传感器对于各个角度有唯一的调制形式，从而该系统不仅能够确定到物体的距离，而且能够确定到交互物体51、52的角度。

也可以使用有源、发光物体52，因为它使用的是不需要系统集成光源的同样的系统。

无源/有源外部内部接触附图5B

这里的说明介绍外部和内部接触系统使用两种不同的作用原理的系统。外部系统使用由至少两个缝隙阵列53、59产生的莫尔条纹效应来确定交互物体51、52的位置，而内部屏幕仅使用一个缝隙阵列53。

这样的系统可以用小的电子装置来实现，其中内部屏幕501具有比外部接触区小得多的大小，并且相应地具有少得多的需要精确限定的接触位置。由一个缝隙阵列调制的光所产生的信号分析起来要比由两个缝隙阵列调制的简单，这就是为什么该系统在仅使用内部屏幕的时候，在所需的计算能力方面将会有较小的要求，同时仍然具有能够实现高分辨率外部接触输入的能力。

发光物体52在外部接触区域中发光。光线56均匀分布并且没有在横向平面内得到调制。从光笔发出的光线的一部分57穿过外部缝隙阵列53，进入屏幕覆盖层并且穿过屏幕覆盖层向传感器55传播。

在穿过第一缝隙阵列53之后，光线将会依照第一缝隙阵列53的调制形式在横向平面内得到调制。经过调制的光线将会在屏幕板501中传播，该光线的一部分将朝向传感器55行进。

第二缝隙阵列59位于传感器55的前面。当已经穿过了第一缝隙阵列而经过调制的光线穿过第二缝隙阵列时，就会再次被调制。于是光线58被调制，从而莫尔条纹图案将会投射到传感器55上。

图像的双重调制将会产生具有高度角度和距离灵敏度的莫尔条纹图案，使得系统能够确定到发光物体51的方向和距离。

应当理解，可以与发光物体并行地或组合起来使用光反射、散射物体52和系统光源50。

不过，如果交互物体511接触到了内部屏幕，则光将会反射或发射到内部屏幕板501上。该光线没有在横向平面内得到调制。一部分光将会穿过该板向传感器传播。在光线到达传感器之前，将会穿过第二缝隙阵列59。穿过第二缝隙阵列53的光线将会依照缝隙阵列53的调制形式在横向平面内得到调制。这样调制的光线将会在传感器上产生与其穿过的缝隙阵列的哪个部分、光线来自什么距离来和交互物体具有什么样的大小相应的图案。

这样，外部信号通过第一缝隙阵列53和第二缝隙阵列59调制了两次，而内部信号通过第二缝隙阵列59调制了单独一次。

大物体输入附图6

这一说明涉及由缝隙阵列64、检测器65和交互物体62构成的系统的情况。本说明具体针对这样一种情况：交互物体发射或反射或散射相对于到缝隙阵列64和/或检测器65的距离来说在横向平面内具有很大范围的、要依照缝隙的数量在传感器上再现的信号，而不会产生重叠显示。

在附图6中给出了这样的情况。在这种情况下交互物体62是手指，但也可以是笔、指关节、手掌、手臂或任何类型的工具。一部分光线63从交互物体朝向检测器65行进。在它到达检测器之前，该光线经过第一缝隙阵列64。这个缝隙阵列在横向平面内调制光线。来自物体62的光线穿过缝隙，在检测器上投射与物体大小和形状以及系统的设计和到物体的距离相应的图案。在附图6中，光线是通过六个不同的缝隙64从物体62投射到检测器65上的，因此在检测器上再现了六个该物体的图像。这些投影图像在检测器上彼此重叠。因此整个检测器都由光线覆盖。

检测器的输出66仍然会提供对位置来说唯一的图案，该图案将会表现出两个或多个图像重叠处的峰值点，从而使得测量重叠的数量和重叠的间隔69成为可能。重叠的间隔是由缝隙阵列64设定的。

而且，检测器上的总的光分布会描述出高斯曲线69，最靠近交互物体62的部分的位置反射最大。

通过将已知的设计和缝隙阵列64的位置与输出进行比较，可以判定交互物体的大小和到交互物体的角度和距离。

透镜效应弯曲条形码附图7

这一说明涉及弯曲的并且置于具有弯曲表面的物体上的缝隙阵列76。更加具体地讲，它涉及这样一个系统：第一部分75具有不同于第二部分74的折射率，这两个部分光学接触并且这两个部分之间的界面给出了透镜效应。

在这两个部分的界面内，可以放置缝隙阵列75。这种结构的用途是实现具有比不使用透镜效应的相应系统更高的效率、可靠性和精度的光学2d定位检测系统。透镜效应为具有缝隙阵列和检测器的系统提供了这样的效果：使得交互物体与检测器/缝隙阵列单元之间的距离实际上更小。

这种类型的光学定位检测系统的分辨能力会随着交互物体与传感器之间的距离的减小而严重降低，透镜设计方案将这种效应减到最小。

在附图7A中，第一部分73是由折射率高于第二部分74的折射率的材料制成的。第一部分是这样制作和安装的：使得它与第二部分光学接触。

第一部分是这样形成的：使其起到正透镜的作用，例如聚焦透镜。第一部分直接或间接与检测器73相耦合。第一部分和第二部分之间的界面是弯曲的。如果交互物体71放在第二部分上/内，则光从该物体71上反射、散射或发射。来自该物体的光在第二部分中朝向传感器传播。

该光将会在传感器73上投射一个信号，该传感器会产生与物体770的形状相应的输出。输出强度曲线反映出到物体的角度、距离以及物体的大小和形状。

在附图7B中，在第一和第二材料之间的界面上加上了缝隙阵列76。从交互物体71(比如手指或触针)反射、散射或发射出来的一部分光线穿过第二材料朝向检测器73传播，当光线穿过第一材料和第二材料之间的表面时，将会发生衍射，并且朝向第一和第二部分之间的交界面的焦点弯曲。

一部分光线将会穿过缝隙阵列76。穿过缝隙阵列76的光线将会依照缝隙阵列76的调制形式在横向平面内得到调制。这样调制的光线将会在检测器73上产生与它从缝隙阵列的哪一部分穿过、光线来自什么距离和交互物体具有什么样的大小相应的图案。

检测器的输出将会显示出一系列依照缝隙阵列的设计的峰值点。各个峰值点772与交互物体的大小和形状以及距离相应。合在一起，这些波峰将会描绘出一条与没有缝隙阵列的系统的输出曲线770相应的曲线774。

总曲线的大小、峰值水平、幅度给出了描述交互物体的位置和交互物体的大小的多个数据。

在这样的系统中，光入射角也得到了增大，因此变形较小。条形码缝隙结构放置在透镜上。这增大了分辨能力，因为光线所穿过的缝隙间隔得更远。由检测器73测得的条形码调制包含用于能够以更好的深度分辨率完成的三角测量处理的来自间隔更大的缝隙的信息。

附图7C和7D表示来自具有在不同位置上同时存在的第一和第二交互物体71、72的系统的检测器输出曲线。

附图7C表示没有多缝隙的系统。检测器73的输出780由叠加在一起的第一交互物体71和第二交互物体72的输出曲线所描述的曲线构成。

在附图7D中，在第一部分75和第二部分74之间的交界面上安装了缝隙阵列。检测器的输出781具有与缝隙阵列76和第一物体71和第二物体711相应的经过调制的两串波峰。这些波峰描述了与没有缝隙阵列的系统的曲线相对应(例如附图7C中描述的曲线780)的曲线782。

借助传统的信号处理，可以将这两串信号区分开来，并且用于以与针对与附图7B相关的单独一个交互物体介绍的相同的方式计算交互物体71、711的位置和大小。

微透镜附图8

作为附图7中处于透镜上的条形码的替换方案，可将强度调制部件替换为透明透镜部分之间插入微透镜88，这些微透镜将光和影会聚到检测器85上，产生莫尔波纹输出891，随着非常轻微的接触点运动，莫尔输出891会引发很大的改变。

这样，除了由透镜862造成的透镜效应(这种效应是通过照射在透镜或部分88之间的射线而实现的)之外，在同一界面上设置了其它的透镜88，不过这些透镜可以具有其它的特性。这样，透镜862可以例如具有定义在传感器后面的焦点，以使进入的射线具有相对较宽的强度波峰(这也可以是附图7中的情况)，而透镜88可以具有更接近于传感器的焦点，以使它们提供更窄的波峰。这样，这两种类型的波峰可以很容易地彼此区分开。

透镜88可以在传感器上提供明显不同于透镜862所提供的强度图案。另外，透镜88在透镜862上提供条形码的效果。这样，提供了两种不同的、各自可用于确定位置和大小的图案，从而得到了总体增大的精度。

在一种情况下，相邻的透镜88可以具有不同的焦点或焦距，以使如此在传感器上产生的波峰具有不同的宽度。这样，通过所确定的不同的宽度，可以估计出到发射器的距离，并且可以通过在传感器上的位置确定出方向。

另外，如上面所述，由透镜862产生的波峰或强度图案将会提供发射器位置的估计。由透镜88产生的额外的波峰可用于位置的更加精确的确定。

附图8B表示另一种实施方式，其中只有透镜88朝向传感器透射射线。附图8A中透镜862的效果通过相接的透镜88而消除了。

同样，可以对透镜使用不同的焦距来实现位置确定。

可以使用的另一种效果是，即使以预定的距离设置了两个透镜，如此在传感器上提供的光点可能具有另一种距离。这样，也可以使用透镜之间距离的编码来确定发射器的位置。

再另一种方法是为透镜88提供不同的大小。这也可以用在位置确定中。

自然，透镜可以具有光滑表面，或者可以加工成例如Fresnell透镜。

微透镜可以使用高折射率材料比如聚碳酸酯(n＝1.6)与低折射率材料比如透光屏幕表面材料(其可以是PMMA，n＝1.5)结合起来产生。透镜88可以通过模制或通过相继除掉透镜862的部分材料来提供在透镜862中。而且，可以通过在透镜862上印制全息图提供透镜-或者通过加上具有全息图的薄膜。

莫尔波纹附图9

条形码可以包括莫尔条纹图案，它能够提高角度分辨能力、深度分辨能力和光灵敏度。

按照基本形式，莫尔条纹图案由至少两个重叠的缝隙阵列92在检测器94上产生的调制强度图案构成。检测器上的强度图案随着距离和角度二者变化，从而能够确定发射器90的位置。

附图9a表示使用相互距离为4mm、距离为10mm、间距为0.13mm并且缝隙大小为0.1mm的两个平行的缝隙阵列92获得的强度图案。从传感器94到发射器位置95的距离是350mm，并且到位置96的距离是351mm。

左边的强度图案与位置95有关，右边的图案是与位置95有关的图案和与位置96有关的图案加在一起时得到的图案。可以看到这两个图案相当类似。

附图9b涉及不同的实施方式，其中缝隙阵列92是不平行的。按照这种实施方式，与发射器最近的阵列设置成10度角。

现在在同样是与位置95有关和与位置95及位置96有关的两个图案中，可以看到很大的差别。这样，在倾斜或成角度的阵列的基础上，更加容易进行精确的位置确定。

所接收到的调制形式发生了变化，因此通过非平行缝隙阵列能够增加角度分辨能力和深度分辨能力。

与此非常类似，两个具有不一致曲率轴的弯曲阵列将会提供非常不同的响应类型，这在位置确定中也是很有趣的。不管这些阵列是吸收器/反射器还是透镜阵列，这都没什么不同。

一般来说，使用两个阵列具有既增加了位置确定的精度又在传感器上提供了较高射线强度的优点，这是由于当使用两个阵列来产生调制时，其中的缝隙可以更大。

调制光源分辨能力提高附图10

附图10表示在检测器处仅仅使用单独一个缝隙阵列来产生双调制的另一种方式。

光源101穿过缝隙阵列105时被调制，经过调制的射线从缝隙阵列105朝向接触点104传输。在这种实施方式中，接触点只是朝向位于传感器106之前的另一缝隙阵列107反射射线。

这样，所检测到的射线已经调制了两次。

自然，希望来自阵列105的经过调制的射线和接触点104的大小使得朝向阵列107反射多个射线光点成为可能。

多切口(slit)附图11

附图11表示在折射率变化界面上设置或不设置周期性或非周期性反射/吸收/偏转/放大/缩小单元的直的/弯曲的阵列的大量不同的可行方案和组合。

所有这些组合都是可能的，并且具有自己的优点和缺点。

产生缝隙的不同模式附图12

附图12表示产生缝隙的不同方式。这些阵列的各个单元可以是反射/吸收/偏转/放大/缩小单元，并且在阵列中可以存在它们的组合。

这些单元可以以膜或印制的方式提供在材料的表面上，或者可以以除掉部分表面材料(比如形成透镜)来提供。而且可以将这些单元设置在表面上。

接触特性附图13

手指124具有可改变的散射效果、光吸收、反射属性和折射率，因为这些属性是由存在于手指皮肤内或上的数种不同材料的复杂混合形成的。

而且，这些属性随着与反射属性有关的峰值大约为630nm到700nm的波长而变化，其中手指能够反射90度入射光的接近1.7％。在不同肤色之间，反射变化非常小。在大约656nm波长下，手的上部的反射低于手掌和指纹。这种效应可以用于将较弱的大面积接触点与光强度较高的较小接触点区分开。干的手指具有接近1.5的折射率。

手指上的污垢、油渍和/或潮湿能够使得折射率在大约1.5到1.3之间变化。实验研究表明，从透光装置内部看去的接触点的反射系数也取决于手指所施加的压力，压力增大了接触面积并且排除了空气，从而光接触得到提高。

一般来说，从手指散射的光线以介于由空气到屏幕表面的折射率差定义的临界角之间的角度通过总内部反射传播，该临界角度约为45度(折射率1.5的PMMA，656nm)到89度(由PMMA与折射率达到1.5的干手指的折射率差定义)。不过，在几何结构、折射率和Lambert反射方面，笔尖可以受到非常精确的控制。由具有Lambertain属性并且折射率高于光透射屏幕表面的材料制成的精确倒圆的触针尖将以处于空气和PMMA之间的临界角度范围内的角度将光线送入到光透射组件中，该范围为接近45度到89度。

Claims (44)

1.一种用于确定发射或反射电磁射线(54，63，72)的发射/反射单元(16，51，52，61，71，81，104，134，136，511，711)的位置的系统，该系统包括：

-至少一维的检测器(12，55，65，73，85，94，106)，具有一行多个独立单元，这些独立单元各自适用于检测射线并且适用于提供相应的信号(66，67，69，772，774，782，891)，

-细长的射线转换单元(14，14’，14”，14”’，59，64，75，76，88，92，107，862)，适用于调制来自所述发射/反射单元(16，51，52，61，71，81，104，134，136，511，711)的电磁射线(54，63，72)，以在检测器行(12，55，65，73，85，94，106)上形成经过调制的射线强度图案(58)，

-用于在由检测器(12，55，65，73，85，94，106)检测到的强度图案的基础上确定所述发射/反射单元(16，51，52，61，71，81，104，134，136，511，711)的位置的装置，

其特征在于：

该系统还包括射线透射单元(74，501)，所述细长的射线转换单元(14，14’，14”，14”’，59，64，75，76，88，92，107，862)设置在该射线透射单元(74，501)的表面上，

其中所述发射/反射单元(16，51，52，61，71，81，104，134，136，511，711)接触射线透射单元(74，501)并且向射线透射单元(74，501)中发射/反射射线，射线在射线透射单元内部从发射/反射单元(16，51，52，61，71，81，104，134，136，511，711)行进到该细长的射线转换单元(14，14’，14”，14”’，59，64，75，76，88，92，107，862)，并且

其中，确定装置适用于确定所述发射/反射单元(16，51，52，61，71，81，104，134，136，511，711)接触射线透射单元(74，501)的位置。

2.按照权利要求1所述的系统，其中确定装置适用于确定与检测器上强度图案的至少两个预定部分之间的距离相关的第一值，并且用于根据该第一值确定所述发射/反射单元的位置。

3.按照权利要求1或2所述的系统，其中确定装置适用于确定与检测器上强度图案的一个或多个预定部分的位置相关的一个或多个第二值，并且用于根据该第二值确定所述发射/反射单元的位置。

4.按照权利要求1所述的系统，其中确定装置适用于通过下述手段来确定检测器上强度图案的多个预定部分中的一个或多个的位置：

-识别强度图案的多个预定部分，

-从来自已经检测到强度图案的各个部分的检测器的单元的信号中得出与强度图案的所述部分的形状相关的信息，和

-通过将形状信息与强度图案的所述部分相配来得出位置。

5.按照权利要求1所述的系统，其中确定装置适用于通过下述手段确定检测器上强度图案的多个预定部分中的一个或多个的位置：

-识别强度图案的多个预定部分，

-预先确定强度图案的各个部分的形状，和

-通过将预定形状与强度图案的所述部分相配来得出位置。

6.按照权利要求1所述的系统，其中所述细长的射线转换单元包括沿着其纵向的用于

反射/减少/吸收/耗尽入射电磁信息以及用于朝向检测器传输具有强度图案的电磁信息的装置。

7.按照权利要求6所述的系统，其中反射/减少/吸收/耗尽装置是以沿着纵向的周期性图案的形式设置的。

8.按照权利要求6或7所述的系统，其中反射/减少/吸收/耗尽装置适用于完全防止电磁射线从它那里透过。

9.按照权利要求6所述的系统，其中所述细长的射线转换单元的纵轴与检测器的检测单元的延伸轴线成一定角度。

10.按照权利要求1所述的系统，其中检测器包括两个或多个至少一维的检测器，并且其中该系统包括另一个第二射线转换单元，其中透过所述细长的射线转换单元的电磁射线入射在一个检测器上，并且透过所述第二射线转换单元的电磁射线入射到另一个检测器上。

11.按照权利要求10所述的系统，其中所述细长的射线转换单元适用于提供利用第一特性调制的射线，其中所述第二射线转换单元适用于提供利用第二特性调制的射线，其中第一个检测器能够检测具有第一特性的射线而不能够检测具有第二特性的射线，并且其中第二个检测器能够检测具有第二特性的射线而不能检测具有第一特性的射线。

12.按照权利要求1所述的系统，其中检测器包括多个同向延伸的独立单元的行，并且其中所述细长的射线转换单元包括用于跨越所述多个行提供多个射线线条的装置，这些射线线条与所述行的方向成非垂直角度。

13.按照权利要求1所述的系统，还包括，定位在所述细长的射线转换单元和所述发射/反射单元之间的第二细长单元，并且该第二细长单元适用于在所述细长的射线转换单元上形成经过调制的强度图案，所述细长的射线转换单元对该射线进行进一步调制，并且将经过进一步调制的射线提供到检测器上。

14.按照权利要求13所述的系统，其中该系统适用于接收来自处于所述细长的射线转换单元和所述第二细长单元之间的第一位置或区域和处于所述第二细长单元的相反一侧上的第二位置或区域的所述发射/反射单元的射线。

15.按照权利要求13或14所述的系统，其中所述细长的射线转换单元和所述第二细长单元是平直的单元，并且其中这两个单元之间存在非零角度。

16.按照权利要求1所述的系统，其中所述细长的射线转换单元是弯曲的。

17.按照权利要求16所述的系统，其中所述细长的射线转换单元是沿着远离或朝向检测器的方向弯曲的。

18.按照权利要求13或14所述的系统，其中所述细长的射线转换单元和所述第二细长单元是弯曲的，各自具有曲率中心，并且其中这些曲率中心是不同的。

19.按照权利要求16所述的系统，还包括定位在所述细长的射线转换单元和检测器之间的透镜装置。

20.按照权利要求19所述的系统，其中所述细长的射线转换单元设置在透镜装置的表面上。

21.按照权利要求1所述的系统，其中所述细长的射线转换单元是通过在该表面上印制预定图案来设置的。

22.按照权利要求1所述的系统，其中所述发射/反射单元适用于朝向所述细长的射线转换单元反射来自射线提供装置的射线，其中射线提供装置适用于朝向所述发射/反射单元提供经过空间调制的射线。

23.一种确定发射/反射电磁射线(54，63，72)的发射/反射单元(16，51，52，61，71，81，104，134，136，511，711)的位置的方法，该方法包括：

-所述发射/反射单元(16，51，52，61，71，81，104，134，136，511，711)接触射线透射单元(74，501)并且向射线透射单元(74，501)内发射/反射射线(54，63，72)，

-射线在射线透射单元(74，501)内部行进到该单元的其上设置细长的射线转换单元(14，14’，14”，14”’，59，64，75，76，88，92，107，862)的一侧，

-在所述细长的射线转换单元(14，14’，14”，14”’，59，64，75，76，88，92，107，862)中调制所发射/反射的射线(54，63，72)的一部分，以形成经过调制的射线强度图案(58)，

-使用至少一维的检测器(12，55，65，73，85，94，106)检测经过调制的射线强度图案(58)，该检测器具有有多个独立单元的行，这些独立单元各自检测强度图案(58)的一个单独的部分并且提供相应的信号(66，67，69，772，774，782，891)，

-在由检测器(12，55，65，73，85，94，106)检测到的强度图案的基础上确定所述发射/反射单元(16，51，52，61，71，81，104，134，136，511，711)接触射线透射单元(74，501)的位置。

24.按照权利要求23所述的方法，其中确定步骤包括确定与检测器上强度图案的至少两个预定部分之间的距离相关的第一值以及根据该第一值确定所述发射/反射单元的位置的步骤。

25.按照权利要求23或24所述的方法，其中确定步骤包括确定与检测器上强度图案的一个或多个预定部分的位置相关的一个或多个第二值以及根据该第二值确定发射单元的位置的步骤。

26.按照权利要求23所述的方法，其中确定步骤包括通过下述手段来确定检测器上强度图案的多个预定部分中的一个或多个的位置的步骤：

-识别强度图案的多个预定部分，

-从来自已经检测到强度图案的各个部分的检测器的单元的信号中得出与强度图案的所述部分的形状相关的信息，和

-通过将形状信息与强度图案的所述部分相配来得出位置。

27.按照权利要求23所述的方法，其中确定步骤包括通过下述手段确定检测器上强度图案的多个预定部分中的一个或多个的位置的步骤：

-识别强度图案的多个预定部分，

-预先确定强度图案的所述部分的形状，和

-通过将预定形状与强度图案的所述部分相配来得出位置。

28.按照权利要求23所述的方法，其中转换步骤包括反射/减少/吸收/耗尽入射在所述细长的射线转换单元上的电磁射线并且朝向检测器传输具有强度图案的电磁信息的步骤。

29.按照权利要求28所述的方法，其中反射/减少/吸收/耗尽步骤包括使用沿着纵向的一个或多个射线反射/减少/吸收/耗尽材料的周期性图案来反射/减少/吸收/耗尽射线。

30.按照权利要求28或29所述的方法，其中反射/减少/吸收/耗尽步骤包括沿着所述细长的射线转换单元的纵向在一个或多个位置上完全防止电磁射线通过所述细长的射线转换单元透射。

31.按照权利要求28所述的方法，其中所述细长的射线转换单元的纵轴与检测器的检测单元的延伸轴线成一定角度。

32.按照权利要求23所述的方法，其中检测器包括两个或多个至少一维的检测器和另一个第二射线转换单元，其中调制步骤包括所述细长的射线转换单元将调制的电磁射线传输到一个检测器上，并且所述第二射线转换单元将调制的电磁射线传输到另一个检测器上。

33.按照权利要求32所述的方法，其中所述细长的射线转换单元提供利用第一特性调制的射线，其中所述第二射线转换单元提供利用第二特性调制的射线，其中第一个检测器检测具有第一特性的射线而不检测具有第二特性的射线，并且其中第二个检测器检测具有第二特性的射线而不检测具有第一特性的射线。

34.按照权利要求23所述的方法，其中检测器包括多个同向延伸的独立单元的行，并且其中调制步骤包括所述细长的射线转换单元跨越所述多个行提供多个射线线条，这些射线线条与所述行的方向成非垂直角度。

35.按照权利要求23所述的方法，其中调制步骤还包括，第二细长单元调制来自所述发射/反射单元的射线并且将经过调制的射线提供到所述细长的射线转换单元上，所述细长的射线转换单元对该射线进行进一步调制，并且将经过进一步调制的射线提供到检测器上。

36.按照权利要求23所述的方法，包括接收来自处于所述细长的射线转换单元和所述第二细长单元之间的第一位置或区域的所述发射/反射单元的射线的步骤，和接收来自于处于所述第二细长单元的相反一侧上的第二位置或区域的射线的步骤。

37.按照权利要求35或36所述的方法，其中所述细长的射线转换单元和所述第二细长单元是平直的单元，并且其中这两个单元之间存在非零角度。

38.按照权利要求23所述的方法，其中所述细长的射线转换单元是弯曲的。

39.按照权利要求38所述的方法，其中所述细长的射线转换单元是沿着远离或朝向检测器的方向弯曲的。

40.按照权利要求35或36所述的方法，其中所述细长的射线转换单元和所述第二细长单元是弯曲的，各自具有曲率中心，并且其中这些曲率中心是不同的。

41.按照权利要求38或39所述的方法，还包括向检测器提供由所述细长的射线转换单元调制的射线的透镜装置。

42.按照权利要求41所述的方法，其中所述细长的射线转换单元设置在透镜装置的表面上。

43.按照权利要求23所述的方法，还包括通过在该表面上印制预定图案来设置所述细长的射线转换单元的步骤。

44.按照权利要求23所述的方法，其中所述发射/反射单元朝向所述细长的射线转换单元反射来自射线提供装置的射线，其中射线提供装置朝向所述发射/反射单元提供经过空间调制的射线。

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