无线电是指在自由空间（包括空气和真空）传播的电磁波是其中的一个有限频带，上限频率在300GHz（吉赫兹）下限频率較不统一，在各种射频规范书常见的有三3KHz~300GHz（ITU－国际电信联盟规定）,9KHz~300GHz,10KHz~300GHz。

无线电定位系统是通过直接或间接测定无线电信号在已知位置的固萣点（岸台）与船之间传播过程中的时间、相位差、振幅或频率的变化确定距离、距离差、方位等定位参数，进而用位置线确定待定点位置（如船位）的测量技术利方法

所用定位系统，按确定距离或距离差等定位参数的原理分为：①脉冲式无线电定位系统，是根据无線电信号传播时间与传播距离成正比原理测量船台发射脉冲信号和岸台回答脉冲信号所经历时间间隔，求取距离或距离差；②相位式无線电定位系统是根据无线电信号传播中的相位变化与传播距离成正比原理，通过测量两连续信号的相位差求取距离或距离差；③脉冲一楿位式无线电定位系统工作方式有多种，按位置线确定方式分为：双距离定位、双曲线定位、双方位定位、极坐标定位等

雷达来自英攵“无线电检测和测距”的略语RADAR，是利用电磁波探测目标并定位的设备它对目标发射电磁波并接收其回波，由此获得目标到雷达的距离、径向速度、方位和高度等信息利用雷达对地面或海上目标定位时，是测定目标相对于雷达的距离和方位>对空中目标进行定位时须同時测定距离、方位和高度，这种雷达称为三坐标雷达脉冲雷达测量目标距离时，实际是测发射脉冲间的时间差因为电磁波以光速传播，据此可算出目标的距离；目标的方位利用雷达天线的锐方位波束测量目标的仰角靠窄仰角波束测量；根据所测目标的仰角和距离。就鈳求得目标的高度雷达定位在军亊上用于搜索和引导、跟踪测量和火力控制；民用方面可用于机场和海港管理、交通管制、气象预报及忝文研究。

无线电导航是利用电磁波传播并结合运用天文、地理、海洋等有关知识通过测定运动载体位置的有关参数以实现对船舶、飞機等运动载体的定位和导航。导航和定位是密切相关的连续定位实质上就是导航。大多数无线电导航系统系协作式即依靠导航台发射導航信号，使运动中的载体根据每个导航台方位以及星辰、地貌以准确判定所处的位置而进行工作发射源大多设地面，也可装在卫星或飛机上赋予无线电波如何产生以导航信息的方法很多，且均以利用无线电波如何产生的恒速、直线传播为基础无线电导航技术的基本偠素是测角和测距，因此可以组成测角-测角、测距-测距、测角-测距和测距差（双曲线）等系统

（1）测角系统通过测定无线电波如何产生來向以确定运动载体与一条基准线（常用磁北基准线N）的夹角，实现定位

（2）测距系统利用测量用户到地面导航台间的距离来实现导航萣位。测距系统有转发、反射和测伪距三种方式采用测伪距方式时，用户与导航台站都配备精密时钟并按严格确定的时间辐射信号。鼡户收到信号后根据自己的时钟确定传播时延r，从而得到伪距ρ=cr式中c为光速。伪距ρ中含有用户与导航台站间的真实距离r利用4个或4個以上时钟相互同步的台站，测出4个或4个以上的伪距建立4个或4个以上的方程，解方程即得到用户的位置坐标

（3）测距差系统是测量用戶到两个地面台距离之差以进行，又称双曲线系统测一条双曲线位置需要使用两个地面台，进一步的定位要用两条位置线的交叉点需鼡三个以上地面台完成。多个地面台可组成台链

（4）测速系统是测量运动体的航速，这种系统以多普勒效应为基础按雷达方式工作，經过积分运算取得位置坐标用于飞行器上。

（5）多参量系统利用电磁辐射中几个参量和几何参量的关系进行导航定位其中罗兰C。系统昰既利用脉冲测距差方式取得粗测数据消除多值性，又利用连续波测相位差取得精测数据罗兰D导航系统和脉冲一8是其派生系统。塔康導航系统也是一种多参量导航系统它本身是询问应答式测距系统，又在辐射的脉冲信号上进行调幅产生调制包络，用包络相位测定用戶相对于地面台的方位塔康导航系统用求直线位置线与圆位置线交点进行定位。

为了单值地确定运动载体的位置必须找出运动载体相對于导航台的两条或两条以上的位置线，两条位置线的交点就是运动载体的位置所谓位置线，就是对运动载体测定的某个几何参量（如夾角、距离、距离差等）具有同样数值的点的轨迹最常见的位置线有直线、圆和双曲线等。如图所示

直线位置线，即等方位线它与通过导航台或运动载体的参考方向保持不变，对于导航台A运动载体M的方位为aM，对于运动载体M导航台的方位为aA，AM就是一条等方位的直线位置线如图1（a）所示。

与导航台保持恒定距离的位置线是一个以导航台为中心的圆位置线如图1（B）所示，R为常数从运动载体M测量到兩个导航台A、B的距离差Rd，Rd保持

A、B导航台M运动载体

恒值的等距离差线是一条双曲线位置线如图1（c）所示。

等方位位置线与等距离位置线相茭的定位法称为ρ―Θ定位法（如塔康导航系统）等距离位置线与等距离位置线相交的定位法称为ρ-ρ定位法。双曲线位置线与双曲线位置线相交的定位法称为双曲线定位法（如台卡、罗兰c和奥米加等导航系统）。

全球定位系统（GPS）

美国和苏联先后发展了类似的系统。全称為“导航星”授时和测距全球定位系统它可以实时和全天候地为全球范围从地面到9000km高空的任一物体提供高精度的三维位置、三维速度和時间信息。GPS系统由空间（卫星）、地面监控和用户接收机三大部分组成空间部分有18颗（或21颗）高度为2万公里的导航卫星，运转在6个倾角為55°的圆轨道平面上，每面相隔60°，轨道周期为12h保证在地球上任一地点任一时刻均能看到4颗以上仰角大于5°的卫星，每颗导航星上均载有稳定度为10-13/日的原子钟，这是GPS之所以能精确定位、授时的基础每个卫星以L频段的两个频率连续发送导航信号，并采用扩频技术来提高抗幹扰能力这两个信号分别称为粗测码（C/A码）和精测码（P码）。前者可供民用定位25m以内；后者专供军用，定位精度在1～10m内两种信号均含有可向用户接收机提供所需的卫星情况、系统时间、接收机正在跟踪的卫星的星历（目前和将来的位置）等信息。

控制部分由一个主控站和分布的五个监控站组成各监控站测出卫星位置、速度和时间数据以及各站的大气参数，送往主控站后者经数据处理后得到各星的煋历、星钟偏差和电离层延时等数据，然后每隔12h注入卫星一次更新星上的数据。

伪距与卫星和用户坐标及时钟差的关系为

式中c为光速；△tu为用户时钟误差、xiYiZi是第i颗卫星的坐标由导航信息提供。据此可求解×u、Yu、Zu和△tu（×uYuZu）是以地心为原点的用户直角唑标，可再转换成常用的经纬度和高度

GPS系统除广泛用于军事方面外，在航空、航海、勘探、测绘、地球物理及旅游等方面也有应用

：电磁波束投影的位置检测的制莋方法

本发明涉及电磁波束在表面上的投影的位置检测特别地，涉及 在显示屏上的光标控制投影的位置检测所述显示屏例如计算机或鍺 消费电子类显示屏。

可以通过例如激光笔来控制可以显示图形用户界面(GUI)的显示 屏上的光标该激光笔产生一激光束，其可以被指向显示屏以产生激 光光点作为该激光束在显示屏的表面上的投影。该激光光点对应于 光标控制其用来确定光标在所显示的GUI中的位置和运动。該激光 光点的位置可以由位于显示器边缘的光电二极管确定然而，这要求 该激光光点的辐射指向该光电二极管典型地，这可以通过显礻屏的附加光学系统而实现该光学系统通常由透明前板组成，前板^皮设i在显示屏之前并且其表面包括微小的压痕(micro indentation)， 这些压痕把激光辐射导向位于显示器边缘的光电二极管这种透明的 前板大大提高了成本，此外还降低了位于下面的显示屏的画面效果。 US专利US Al/>开了 一种连續的瞄准点跟踪系统 其具有位置检测设备(PDD)和激光指向设备(LPD) 。 LPD投射红外十 字准线其在整个显示器上延伸，并延伸到PDD上为形成框架，均 勻间隔的光电二极管被设置在PDD的边缘处以包围该显示器。光电 二极管连续地检测红外线十字准线因此，它们的信号允许提取十字 准线茬显示器上的中心位置坐标虽然不要求附加的光学系统，但这 个方案也是高成本的这是因为它要求很多的光电二极管或者四个带 状的位置检测设备。发明内容本发明的目的是提供用于检测电磁波束在表面(例如显示屏)上 的投影的位置的设备和方法其避免了上述缺点。为叻实现上述目的本发明提供一种用于检测电磁波束在表面上的投影的位置的设备，其中该设备包括下列技术特征-至少三个用于接收来洎电磁波束的投影的电磁辐射的接收器，其中该接收器位于表面边沿的不同位置处，-强度确定装置其适用于确定由接收器所接收的电磁辐射的强度，和-位置检测装置其适用于通过处理所确定的强度来确定电磁波 束在表面上的投影的中心位置Xc。为了实现上述目的本发奣还提供一种用于检测电磁波束在表面 上的投影的位置的方法，其中该方法包括下列技术特征-通过至少三个位于表面边沿的不同位置处嘚接收器来接收来自 电磁波束的投影的电磁辐射，-通过强度确定装置来确定该接收器所接收的电磁辐射的强度和-位置检测装置通过处理所确定的强度来确定电磁波束在表面上的投影的中心位置Xc。根据本发明的技术特征提供的优点是实现它们的成本要低于光 学附加系统、夶量的光电二极管或昂贵的位置检测设备。换句话说 本发明是低成本的实现，其并不要求昂贵的和性能下降的元件这可 以通过使用标准组件来实现，例如在激光束检测情况下使用一些光 电二极管，或者在无线电波如何产生束检测的情况下使用天线这简化了基于 本发奣的系统，改善了它们的稳固性并最终降低了成本应该注意，这里所使用的术语"电磁波束"包括宽频范围内的任意 电磁辐射束举例来说，电磁波束可以是激光笔所产生的激光束或 者是例如现有的基于红外线或射频(RF)的遥控(RC)设备所使用的 红外光束或无线电波如何产生束。这裏所使用的术语"波束"应被理解称为形状(电磁辐射的强度是 到光轴的横向距离的函数)是已知的波束这样，可以借助于在表面 的边沿的不同位置处的一些强度测定来确定或至少估计该束的中心。 因此波束意味着具有这样宽度的电磁波束，即使得表面的边缘区域 也至少被波束轻微照射典型地，由激光指向设备或上述RC设备所产 生的电磁波束可以用于本发明的目的术语"电磁波束的投影"意味着出现在波束所指姠的表面上的波束的点。这个点的中心点是该电磁辐射的强度最高点该中心点被邻近 较低强度的电磁辐射所围绕，其可以通过本发明而被分析以确定该 中心点的位置。典型地在这里，术语"强度轮廓"也指在该点处以及 波束所照射的区域的强度分布在表面的平面内的强喥轮廓取决于波 束的横截面轮廓(其可以是圆形的)和波束在表面上倾角。在圆形横截面的波束轮廓的情况下如果该倾角将近0°，则表面的平面内的强度轮廓几乎是圆对称的。此外，强度轮廓取决于离轴的强度减小量， 即，强度随着到波束光轴的距离的增加而减少。典型地，激咣束具有 高斯形状的强度轮廓，这意味着随着到波束光轴的距离的增加，强度以高斯曲线的形式下降由RC设备所产生的波束经常并不具囿类似 高斯形状的强度轮廓。然而为了本发明，这种强度轮廓可以被一阶 近似为高斯型根据上下文，术语"中心点Xe"将被理解为一维的和②维的几何结构因此，"中心点Xc"可以表示x坐标或x和y两个坐标术语"用于接收电磁辐射的接收器"包括任何接收设备，例如对 将要检测的电磁辐射敏感的光电探测器或光电二极管，或者RF敏感探 测器(在RFRC被用作波束产生设备的情况下)术语"强度确定装置"包括任何能够根据接收器所接收的信号或数 据来确定电磁辐射的强度的装置。 一个或多个接收器和强度确定装置 可以作为一个单元而实现例如，作为接收器的光电探测器包括电路 该电路适用于把由接收的电磁辐射所产生的电流或电压转变成强度输 出信号。优选地该强度确定装置可以是分立单元，该分立单元从接 收器接收信号(例如对应于接收的电磁辐射的电流或电压)并处理 该接收信号(将该信号转换成各自的强度)。优选地该强喥确定装 置以数字方式在内部处理信号或数据，并包括一些用于执行所实施的 算法的计算能力以执行从接收信号或数据到强度数据的转換。术语"位置检测装置"包括任何能够通过处理所确定的强度来确定 电磁波束在表面上的投影的中心位置Xc的装置特别地，位置检测装 置包括算法用于从所确定的强度来计算中心位置。优选地该算法 包括执行强度随到电磁波束光轴的横向距离变化的函数。该函数对应 于上媔所解释的波束的强度轮廓可用来计算到波束中心点(对应于 光轴)的位置的距离，其中该中心点处的强度是确定的。此外该算法可以適用于根据至少三个"已知位置距离中心点"的实测距离来确 定中心点位置，其通过处理所确定的强度来确定该至少三个已知位 置是用于电磁辐射的至少三个接收器的位置。考虑到这些数据可以 通过几何计算来确定该中心点，下面将详述之应该注意，所提到的 算法可以在軟件或硬件中实现本发明的基本思想是，通过借助于"来自投影的电磁辐射的强度测 定"确定表面上或接近表面的几个已知位置到投影中心點的距离来检 测电磁波束在表面上的投影的位置，并借助于所确定的距离来确定该 中心点的位置为了高精度地确定电磁波束在表面上嘚投影的中心位置，提供四 个或更多的用于接收来自电磁波束的投影的电磁辐射的接收器可能是 有利的位置检测装置可以适用于基于预萣的波束强度轮廓从所确定的强 度来计算波束在表面上的投影的中心位置Xe。为实现精确的位置检测 该强度轮廓应与波束的实际的强度轮廓相匹配，或至少近似于实际强 度轮廓举例来说，位置检测装置可以执行曲线拟合算法用于基于预定 的波束强度轮廓从所确定的强度來计算波束在表面上的投影的中心位置Xc。同时可以与内插装置一起提供具有多个预测量的值和对应位置 的查找表，而且位置检测装置鈳以适用于加载多个值用于计算波束 在表面上的投影的中心位置Xc，这些值对应于来自查找表的已确定强度典型地，该预定的波束强度轮廓是圆对称的相比于其它轮廓， 例如带角的轮廓这种轮廓的优点是可以更轻松地检测位置。为了能够确定波束在表面上的倾角位置檢测装置可以适用于 对所确定的强度确定波束强度轮廓，并从所确定的波束强度轮廓及其 与预定的波束强度轮廓的偏差来计算一维或二維空间中的倾角。举 例来说如果预定的强度轮廓为圓对称轮廓，则所确定的椭圆轮廓就 表明一定的倾角这个倾角可能是来源于所检测嘚强度轮廓与预定的 强度轮廓间的偏差，例如通过将所确定的强度轮廓与存储的轮廓以 及它们对应的倾角进行匹配。8优选地该预定的波束强度轮廓是高斯分布的。高斯分布的优点 是它与典型的波束(例如激光束)强度轮廓相匹配然而，也可以处 理不同的强度轮廓这是因為大多数轮廊都可以被近似为高斯分布。根据本发明的优选实施例预定的波束强度轮廓是低强度的高斯 分布，该高斯分布在轮廓中部具囿附加的小宽度高强度点其优点是， 如果波束是激光束或是可见光范围内的光束则用户可以轻松地识别 表面上的波束。根据本发明的叧一实施例接收器可以对所接收的电磁辐射的不 同波长敏感，而且强度确定装置可以适用于将具有不同波长的电磁 辐射的已确定强度汾配到不同电磁波束的位置。在与以不同视角显示 不同图像的多视点显示屏相结合时这是特别有用的，由此不同的用 户可以使用同一显礻屏而每一个用户使用他们自己的遥控装置来与 该多视点显示器交互。为了允许不同用户使用同一显示屏接收器也可以适用于接收来 洎强度调制电磁波束的投影的电磁辐射，而强度确定装置可以适用于 将具有不同强度调制的电磁辐射的已确定强度分配到不同电磁波束的 位置换句话说，每个使用电磁波束来控制显示屏上的光标的用户都 可以具有他/她自己特定的强度调制光束根据本发明的实施例，电磁波束可以是可见光束而接收器对可 见光敏感。其优点是用户看得见电磁波束在表面上的投影根据本发明的优选实施例，电磁波束是激咣束而接收器是光电 二极管。激光束通常被用于激光指向设备并因此实现了普通和便宜 的设备。那样的大的圆形泛光该激光束应具囿低强度，该强度对:的棵眼i 几乎不可见的可替换地或另外地，该激光束可以具有不可见波长特别是红外波长。或者该激光束可以使鼡不可见波长，优选地红外波长，以使 人的棵眼不可见然而，根据本发明的另一实施例电磁波束也可以是无线电波如何产生束， 而接收器为天线无线电波如何产生束的优点是，相对于激光束其不易被经 过该波束的目标所干扰，这是因为无线电波如何产生穿透许多目标另外，基于RF的遥控装置被广泛应用在实践中；因此本发明完全兼容这些类 型遥控装置的使用。优选地本发明被应用于显示屏，並且因此所述表面可以是显 示屏，而接收器可以位于该显示屏的边缘举例来说，显示屏可以是 计算机或者消费电子类显示屏它们显礻了用于控制计算机或者消费 电子类设备的GUI。接收器可以被集成到显示屏的框架中这样，它 们对用户就是不可见的典型地，显示屏为矩形并且各个接收器位于显示屏的不同角落。 其优点是可以实现精确的位置检测然而，应该注意显示屏也可以 为其它形状，例如圆形或椭圆形这并不偏离本发明的范围。本发明可以^L有利地应用到多^L点显示屏因此，显示屏可以是 多视点显示屏强度确定装置可以适鼡于确定由接收器从不同的电磁 波束接收的电磁辐射的强度，而位置检测装置可以适用于通过处理所 确定的强度来确定每个不同的电磁波束在多视点显示屏的投影的中心 位置Xc根据另一方面，本发明涉及一种显示屏单元例如，计算机监视 器或者电视屏其包括显示屏以及根据本发明前述任一实施例的、用 于检测电磁波束在该显示屏上投影的位置的设备。该显示屏单元还可以包括计算机其用于基于电磁波束在显示屏 上的投影的已检测位置来控制显示在显示屏单元的显示屏上的光标的 位置。因此为控制光标，创建一自主单元其不需要任哬外部的计 算设备。举例来说这种单元可以;故用于经由接口来控制几个计算或 消费电子类设备，其中该单元通过该接口从外部设备接收視频信号参照以下所描述的实施例，本发明的这些及其它其它方面将变得 显然且明白

下面将参照示例性的实施例更详细地描述本发明。然而本发明 并不限于这些示例性的实施例。图1是激光笔在例如显示器的平面上所产生的典型激光束的投影 的强度的简图表现为横向距离x的函数y;图2是本发明的实施例的示意图，在该实施例中四个光电二极管位于显示屏的角落，以及来自激光笔的激光束在显示屏上的投影的 等强度线以及由单光电二极管所测量的强度线；和图3是本发明的另一实施例的示意图该实施例包括四个位于显 示屏的边缘的光电二極管、用于处理由光电二极管所测量的强度的装 置以及用于控制显示在屏上的GUI的光标位置的装置。下面功能相似或相同的元件可以具有楿同的附图标记。

具体实施方式 图1分别显示了典型的电磁波束在例如平面显示器或屏幕上的投 影的电磁辐射强度的变化强度的变化是距離中心点x。的横向距离x 的函数y典型地，由激光笔所发射的波束具有近高斯型的形状这导 致具有近高斯分布的强度函数，如图1所示然洏，对本发明的目的 来说只要作为横向距离x的函数的强度变化是已知的并且可以拟合 到几个强度测定，也可以使用具有其它形状的电磁波束中心点x。是激光束的投影的中心其具有最高的强度。如果电磁 波束在平面显示器上的入射角大约为0°，则中心点Xc附近的强度的曲 線是圆对称的入射角偏离0°越多，则强度的曲线越不对称或越接近 椭圆对称。然而如果电磁波束的源的距离远大于波束所投影的那个 表面的尺寸，则对本发明的目的来说如图1所示的强度曲线的近似可 能是充分的在图1中，强度曲线上的黑点表示在三个不同的位置所测量嘚强 度下面在讨论图2时，将更详细进行解释图1还示出等强度线ILO、 IL1、 IL2、 IL3、 IL4、 IL5和IL6。在这些线上的强度是近似相等的 如图3所示，该线对应於绕中心点x的圆。根据所示的和已知的函数y 中心位置x。附近的电磁辐射的强度随着远离中心点Xe的距离x的增加 而降低因此，可以从中惢点x附近的不同的位置处的电磁辐射的强 度的测量来推导出表面上的电磁波束的投影的位置。下面将参考图2 来进行说明图2示出矩形平媔10，例如显示器或屏幕在矩形表面10的角落 中，设置有用于来自电磁波束投影的电磁辐射的接收器PUL、 PUR、 PLL 和PLR x。为该电磁波束投影的中心点如果将要检测的电磁辐射位于 光波的范围内，则接收器为光电二极管如果将要检测的电磁辐射在无线电波如何产生的范围内，则接收器也可以为射频天线应该注意，用于控 制显示器上的光标的电磁波束可以为激光束或无线电波如何产生束(具有类似 于激光束的聚焦束)電磁波束投影的电磁辐射的等强度线是多个围绕中心点X。的圆中心点Xe到每个接收器PUL、 PUR、 PLL和PLR的距离用从接收器到中 心点x。的虚直线来表示由于中心点x。不在显示器IO的表面的中点上 因此每个接收器PUL、 PUR、 PLL和PLR到中心点x。的距离是不同的 在显示器10的右上角中的接收器PUR最接近中惢点x"而在显示器10 的左下角中的接收器PLL到中心点x。的距离最远这样，每个接收器 PUL、 PUR、 PLL和PLR测量电磁波束投影的电磁辐射的不同强度在图2所礻情形下，所测量的强度表现为Ipu〈Im〈Im〈Im其中，Im意味着在接收器的位置XXX处所测量的强度如果已知中心点x。处的强度 以及作为到中心点x嘚横向距离x的函数的强度曲线(所述曲线如图1 所示)，则在某个接收器位置处测量的强度可以被转换为接收器到中 心点x的位置的相应距离。Φ心点Xc的位置依赖于圓CPUL、CPUR、CPLL 和CPLR的交点在图2中借助虚线圆弧部分地示出了这些圆。各个圆 的半径对应于从各个接收器所测量的强度推导出嘚距离因此，通过 把每个测量强度转换成对应于半径的距离并用该半径确定多个圆的 交点，可以确定中心点x的位置。在由于将要使鼡来自不同厂商或品牌的现有遥控装置而不知道作 为到波束光轴的横向距离x的函数的强度y即电磁波束的精确形状是 未知的情况下，仍然鈳以在"校准"位置检测后使用本发明可以使用下列算法来"校准"位置检测。电磁波束应被导向到接收器例如，被 导向到平面IO的左上角中的接收器PUL然后，电磁波束或平面10的 投影应在表面10上移动至另一个接收器例如，在表面10的右下角 中的接收器PLR在移动过程中，所有接收器PUL、 PUR、 PLL和PLR 的信号应被测量和记录从这些测量可以估计束的形状。接着可以 将这个估计用于确定单个接收器到电磁波束的中心点x。的距离因此， 本发明可以用于那些产生几乎任何电磁波束形状的指向设备这个校 准算法允许估计波束的形状，而对本发明的目的来说这就足夠了这 是因为指向装置所产生的大多数束的形状可以用高斯来近似，这样就 可以使用寻找中心位置的上述装置因此，电磁波束的水平囷垂直方向的形状半宽的粗略估计可以是足够的特别地，三个测量允许一维情况下中心点X的明确确定。如控制显示器上的光标所需為了精确地确定二维情况下中心点x。的位置应使用来自四个而不是三个不同位置的接收器的测量。该接收器可以 位于矩形显示器的四个鈈同的边缘或角落此外，应该考虑电磁波束 所投影的表面的尺寸和电磁辐射的强度来选择接收器的敏感度也就 是说，应当确保波束在表面一端上的投影能够在其相对端获得足够高 的电磁辐射强度以被接收器测量或检测。根据经验所投影波束的 电磁辐射强度应该足够高，以使距离波束中心点最远的接收器仍能接 收可以测量的电磁辐射可以通过波束的宽度来调整波束投影的电磁 辐射所覆盖的范围。因此使用可以调整的波束宽度的波束源是有帮 助的，其中该调整或者根据波束源到表面的距离自动进行，或者手动进行图3示出显示具囿几个窗口 12、 l4和16的GUI的计算才几显示屏 10。该GUI还包括箭头形式的光标18可以通过作为指向设备而使用 的激光笔20来控制光标18。激光笔20产生聚焦的噭光束22 (该波束 的光轴由简单的虚线表示)其可以指向显示屏IO,以在中心点x。处 产生激光束22的投影不仅在中心点x。处或中心点Xc附近而且在離 中心点x。较远距离处(如从激光笔20到屏幕10的外侧虚线所示) 激光束的投影都产生激光辐射。所产生的辐射由中心点x附近的等强 度圆ILO到IL6来表示。在显示器10的四个边缘中的每一个的中点处或中点附近设置光 电二极管24、 26、 28或30,作为用于来自激光束22的电磁辐射的接 收器。光电二极管24、 26、 28和30充当用于所投影的激光束的强度 测量装置并因此适用于将所接收的激光辐射转换成电流或电压，该 电流或电压表示所接收的激咣辐射的强度从每个光电二极管"、26、 28和30所测量的电流或电压被提供给距离确定装置32，其适用于借 助于各个光电二极管24、 26、 28或30所测量的强喥来确定光电二 极管24、 26、 28或30到激光束投影中心点x。的距离举例来说，利 用如图1所示的强度与距离x的函数y距离确定装置32可以执行用 于計算距离x的算法。因此函数y可以在距离确定装置32中执行。从距离确定装置32将所确定的每个光电二极管24、 26、 28和3013到中心点x的距离提供给位置检测装置34。位置检测装置34适用于 从所接收的距离来计算中心点x在显示屏IO上的位置。为了执行这个 任务位置检测装置34执行这样的算法，其适用于借助于平面上已知 的四个不同位置从某个点的四个已知距离来确定该点在例如显示器10的平面上的位置如参照图2所概述的那样，基于用于确定四个圆(四 个圆的半径对应于所接收的距离四个圆的中点在光电二极管24、 26、 28和30的位置上)的交点的方法，该算法执行计算接着，把所计算 的中心点x的位置提供给计算机36，其控制显示屏IO上的GUI计算 机36包括中央处理器CPU,其执行具有显示在显示屏10上的GUI的计 算机程序。此外计算机36包括图形处理单元GPU，其产生图形输出 信号用于控制显示在显示器10上的GUI。通过计算机程序来处理装 置32所计算的位置作为咣标18的实际位置，并通过计算机来处理 装置32所计算的位置以将光标18分别移动至显示屏10上或GUI上 的实际计算的光标位置。本发明的主要优点昰可以低成本的实现且不需要向显示器提供 任何降低画面效果的光学附件。本发明可以延伸至多视点显示配置、角度灵敏和其它特征鈳以通过硬件或软件从所测量的投影强度来执行本发明的功能， 特别是检测电磁波束在表面上的投影(点)的位置当在软件中实现 时，单个戓多个标准微处理器或者微控制器可以被用来处理单个或多 个实现本发明的算法应该注意，词"包括"并不排除其它元件或步骤而词"一"或"┅个 "也不排除多个。此外权利要求中的任何引用符号都不应视作对本发 明的限制。权利要求

1.一种用于检测电磁波束(22)在表面(10)上的投影的位置的设备包括-至少三个接收器(24，2628，30)用于接收来自电磁波束(22)的投影的电磁辐射，其中接收器位于表面(10)边沿的不同位置，-强度确定装置(32)适用于确定接收器所接收的电磁辐射的强度，和-位置检测装置(34)适用于通过处理所确定的强度来确定电磁波束(22)在表面(10)上的投影的中心位置xc。

2. 如权利要求l所述的设备其中设有四个或更多接收器(24、 26、 28和30)。

3. 如权利要求l所述的设备其中，位置检测装置(34)适用于 基于预定波束强喥轮廓从所确定的强度来计算波束(22)在表面(10) 上的投影的中心位置x。

4. 如权利要求3所述的设备其中，位置检测装置(34)执行曲 线拟合算法用于基于预定波束强度轮廓从所确定的强度来计算波束(22)在表面U0)上的投影的中心位置Xc。

5. 如权利要求3所述的设备其中，还设有内插装置和具有多個 预测量的值和相应位置的查找表而且其中，位置检测装置(")适用于从查找表加载多个对应于所确定强度的值用于计算波束(22) 在表面(10)上的投影的中心位置x。

6. 如权利要求3所述的设备，其中预定波束强度轮廓是圆对称的。

7. 如权利要求6所述的设备其中，位置检测装置(34)适用于 通过为所确定的强度来确定波束强度轮廓并通过从所确定的波束强 度轮廓及其与预定波束强度轮廓的偏差来计算一维或二维空间中的倾 角，来确定波束在表面上的倾角

8. 如权利要求3到6所述的设备，其中预定波束强度轮廓是高 斯分布的。

9. 如权利要求8所述的设备其中，预萣波束强度轮廓是低强度的高斯分布该低强度的高斯分布在轮廓中部具有附加的小宽度高强 度点。

10. 如上述任一权利要求所述的设备其Φ，接收器可以对所接 收的电磁辐射的不同波长敏感而且，强度确定装置(32)适用于将 具有不同波长的电磁辐射的已确定强度分配到不同电磁波束的位置

11. 如权利要求1到9中任一权利要求所述的设备，其中接收 器适用于接收来自强度调制电磁波束的投影的电磁辐射，而强度确萣 装置(32)适用于将具有不同强度调制的电磁辐射的已确定强度分配 到不同电磁波束的位置

12. 如上述任一权利要求所述的设备，其中电磁波束(22)是 可见光束，而接收器(24、 26、 28和30)对可见光敏感

13. 如权利要求12所述的设备，其中电磁波束(22)是激光束， 而接收器为光电二极管(2《26、 28和30)

14. 如权利要求13所述的设备，其中激光束具有这样的低强度，该强度对人的棵眼是几乎不可见的

15. 如权利要求12所述的设备，其中激光束使用不鈳见的波长，优选为红外波长

16. 如权利要求1到11中任一权利要求所述的设备，其中电磁 波束是无线电波如何产生束，而接收器为对无线电頻率敏感的天线

17. 如上述任一权利要求所述的设备，其中所述表面是显示屏， 而接收器(24、 26、 28和30)位于该显示屏(10)的边缘

18. 如权利要求17所述的設备，其中该显示屏(10)为矩形，而各个接收器位于显示屏的不同角落

19. 如权利要求17所述的设备，其中该显示屏是多视点显示屏， 强度确萣装置适用于确定接收器从不同的电磁波束接收的电磁辐射的 强度而位置检测装置适用于通过处理所确定的强度来确定每个不同 的电磁波束在多视点显示屏上的投影的中心位置x。

20. —种显示屏单元，包括显示屏以及根据前述任一权利要求的 用于检测电磁波束在该显示屏上嘚投影的位置的设备

21. 如权利要求20所述的显示屏单元，还包括计算机(36)用 于基于电磁波束(22)在显示屏上的投影的所检测位置来控制显示在 显礻屏单元的显示屏上的光标(18)的位置。

22. —种用于检测电磁波束(22)在表面(10)上的投影的位置 的方法其中-通过至少三个位于表面(IO)的边沿的不同位置處的接收器(24, 26, 28， 30)来接收来自电磁波束(22)的投影的电磁辐射-通过强度确定装置(32)来确定该接收器所接收的电磁辐射的 强度，和-位置检测装置(34)通过處理所确定的强度来确定电磁波束(22) 在表面(10)上的投影的中心位置x。

全文摘要 本发明涉及电磁波束在表面上的投影的位置检测例如在显示屏上的激光笔投影的位置检测。建议在表面的边沿的三个或更多不同位置处测量来自波束的投影的电磁辐射强度并处理所测量的强度，鉯确定表面上的电磁波束投影的中心位置可以只使用几个低成本接收器来测量该强度。因此不需要光学附件或具有多个光电二极管的昂贵的位置检测装置。

G·P·卡曼 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司