與檢測發(fā)光觸控筆的位置有關(guān)的方法和裝置制造方法
【專利摘要】顯示器包括具有側(cè)緣和相對(duì)表面的透光平坦元件。多個(gè)光傳感器沿著此平坦元件的至少兩個(gè)側(cè)緣布置。這些光傳感器被布置為檢測通過在上述相對(duì)表面上內(nèi)部反射而在透光平坦元件中移動(dòng)的光。控制電路通過使用多個(gè)光傳感器來檢測來自發(fā)光觸控筆的光,以檢測發(fā)光觸控筆相對(duì)于顯示器的位置,該光經(jīng)由上述內(nèi)部反射而在透光平坦元件中移動(dòng)。根據(jù)一個(gè)方案,將透光平坦元件的側(cè)緣相對(duì)于上述相對(duì)表面以除了直角之外的角度傾斜。
【專利說明】與檢測發(fā)光觸控筆的位置有關(guān)的方法和裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開涉及被配置為經(jīng)由觸控筆來接收輸入的顯示器。
【背景技術(shù)】
[0002]很多電子設(shè)備(包括便攜式電子設(shè)備)被配置為:至少部分經(jīng)由顯示器來接收用戶輸入。例如,為了表達(dá)選擇、輸入信息等,觸敏顯示器提供了讓用戶用手指輕擊或揮擊顯不器表面的方式。
[0003]在這些相同方面中,很多設(shè)備被配置為特別地利用手持觸控筆進(jìn)行工作(要么替代上文要么與其組合)。例如,一些顯示器包括沿顯示器的邊緣布置的多個(gè)發(fā)光發(fā)射機(jī)/接收機(jī)對(duì)。通過確定觸控筆在何處中斷對(duì)應(yīng)光束之一,設(shè)備可以確定觸控筆的當(dāng)前位置,并相應(yīng)利用此位置信息。
[0004]不幸的是,這種方案可以耗費(fèi)相當(dāng)多的用于給發(fā)光發(fā)射機(jī)供電的功率。進(jìn)而,此功耗可以導(dǎo)致便攜式電子設(shè)備的電池壽命縮短。為了避免此特定問題,已知在任意一個(gè)時(shí)間僅使用發(fā)射機(jī)中的一些(從而以順序方式有效地掃描觸控筆尖)。然而,此解決方案可以導(dǎo)致增加與確定當(dāng)前觸控筆位置和觸控筆移動(dòng)有關(guān)的處理延遲。進(jìn)而,此延遲可以導(dǎo)致電子墨水的遲延表示,導(dǎo)致所描繪對(duì)象的不完全呈現(xiàn)等等。
[0005]US2010/171717公開了光學(xué)交互面板,該光學(xué)交互面板包括:覆層、第一波導(dǎo)陣列、第二波導(dǎo)陣列、第一圖像傳感器集合以及第二圖像傳感器集合。該覆層具有第一折射率。該第一波導(dǎo)陣列具有在該覆層上形成的第一波導(dǎo)通道,其中,該第一波導(dǎo)通道具有比該第一折射率小的第二折射率,并且在第一方向上延伸。該第二波導(dǎo)陣列具有在該覆層上形成的并且在第二方問上延伸的第二波導(dǎo)通道。該第一圖像傳感器集合檢測來自第一波導(dǎo)通道的第一光信號(hào)集合,以確定第一方向位置。該第二圖像傳感器集合檢測來自第二波導(dǎo)通道的第二光信號(hào)集合,以確定第二方向位置。
[0006]U52009/322677公開了用于非接觸式坐標(biāo)輸入系統(tǒng)的導(dǎo)光板、包括該導(dǎo)光板的系統(tǒng)、以及使用該導(dǎo)光板的非接觸式坐標(biāo)輸入方法。更具體地,本發(fā)明涉及用于非接觸式坐標(biāo)輸入系統(tǒng)的導(dǎo)光板,該導(dǎo)光板消除了傳統(tǒng)接觸式坐標(biāo)輸入系統(tǒng)通過直接接觸來輸入坐標(biāo)的不便,并可以盡可能地減少傳感器的使用和光損耗。本發(fā)明還涉及:包括該導(dǎo)光板的系統(tǒng)以及使用該導(dǎo)光板的非接觸式坐標(biāo)輸入方法。
[0007]在獨(dú)立權(quán)利要求中闡述了本發(fā)明,并且在從屬于這些獨(dú)立權(quán)利要求的權(quán)利要求中闡述了一些可選特征。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0008]圖1是根據(jù)本公開的框圖。
[0009]圖2是根據(jù)本公開的斜視圖。
[0010]圖3是根據(jù)本公開的側(cè)面示意圖。
[0011]圖4是根據(jù)本公開的流程圖。[0012]圖5是根據(jù)本公開的側(cè)面示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下文描述與顯示器有關(guān)的裝置和方法,該顯示器具有透光平坦元件,該透光平坦元件具有側(cè)緣和相對(duì)表面(例如,相對(duì)的頂表面和底表面)。多個(gè)光傳感器沿著透光平坦元件的至少兩個(gè)側(cè)緣布置。這些光傳感器被布置為:對(duì)通過在上述相對(duì)表面上內(nèi)部反射而在透光平坦元件中移動(dòng)的光進(jìn)行檢測??刂齐娐酚糜谕ㄟ^以下方式檢測發(fā)光觸控筆相對(duì)于顯示器的位置:使用此多個(gè)光傳感器來檢測來自發(fā)光觸控筆的光,該光經(jīng)由上述內(nèi)部反射而在透光平坦元件中移動(dòng)。
[0014]根據(jù)一個(gè)方案,將具有多個(gè)光傳感器的至少兩個(gè)側(cè)緣布置為至少實(shí)質(zhì)上彼此正交。如果需要,透光平坦元件可以包括具有四個(gè)側(cè)緣的實(shí)質(zhì)矩形的組件。在這種情況下,且根據(jù)一個(gè)方案,四個(gè)側(cè)緣中每個(gè)側(cè)緣可以被配置為具有多個(gè)這種光傳感器。
[0015]根據(jù)一個(gè)方案,透光平坦元件的側(cè)緣相對(duì)于上述相對(duì)表面以除直角之外的角度傾斜。這種配置對(duì)避免由于來自透光平坦元件的相對(duì)側(cè)緣的光束的內(nèi)部反射而引起的干擾特別有用。
[0016]按照這種配置,可以容易地檢測并使用觸控筆的位置,而不需要顯示設(shè)備自身發(fā)出任何光來影響這種檢測。因此,這些教導(dǎo)允許以高度節(jié)約能量的方式實(shí)現(xiàn)可靠的觸控筆位置檢測。進(jìn)而,這些節(jié)約允許根據(jù)需要在所有時(shí)間使用全部光傳感器,這可以降低延遲問題。
[0017]在實(shí)踐中,這些教導(dǎo)是高度靈活的,并且將適用于例如各種顯示器外形尺寸以及由各種材料構(gòu)成的顯示器屏幕。這些教導(dǎo)還是相當(dāng)可擴(kuò)縮的,并將適于使用在大小方面各式各樣的顯示器。
[0018]為了說明的簡潔和清楚,可以在附圖中重復(fù)附圖標(biāo)記以指示對(duì)應(yīng)的或類似的元件。闡述很多細(xì)節(jié)以提供對(duì)本文所描述的實(shí)施例的理解??梢栽诓恍枰@些細(xì)節(jié)的情況下實(shí)現(xiàn)各實(shí)施例。在其他情況下,沒有詳細(xì)描述眾所周知的方法、過程和組件,以免使所描述的實(shí)施例不突出。說明書不被認(rèn)為是限制了本文描述的實(shí)施例的范圍。
[0019]圖1示出了至少部分與這些教導(dǎo)相符的裝置100的說明性示例。本裝置100 (其可以包括電子設(shè)備,例如(但不限于)便攜式電子設(shè)備(例如,所謂的智能電話、平板式計(jì)算機(jī)等))包括至少一個(gè)顯示器101。此顯示器101可以被配置為:如果需要,僅與對(duì)應(yīng)觸控筆共同工作。通常來說,觸控筆一般是手持書寫工具,通常(但非排他性的)具有類鉛筆的細(xì)長的外形尺寸,且包括至少一個(gè)尖端,該尖端被配置為與繪畫/書寫表面相交互。使用觸控筆作為顯示器的輸入機(jī)制提供了與指尖相比的各種優(yōu)點(diǎn),包括:提高精度的機(jī)會(huì)以及與用戶自己過去使用鉛筆或鋼筆的經(jīng)歷一致的表達(dá)形式。
[0020]然而,如果需要,這些教導(dǎo)還可以應(yīng)用于還被配置為檢測用戶的指尖或除觸控筆之外的對(duì)象的顯示器101。在這些方面中存在各種機(jī)制和方案,包括現(xiàn)有技術(shù)中眾所周知的領(lǐng)域。因此,為了簡潔,在這些方面中將不提供進(jìn)一步闡述。
[0021]此顯示器101至少部分包括透光平坦元件。根據(jù)需要,此透光平坦元件可以由各種任意材料構(gòu)成,例如(但不限于)玻璃以及任意各種塑料。通常來說,對(duì)于大多數(shù)應(yīng)用設(shè)置,此材料應(yīng)當(dāng)是高度透明的而不是僅半透明的。[0022]此透光平坦元件具有側(cè)緣102,側(cè)緣102形成透光平坦元件邊界的至少一部分。在此情況下,透光平坦元件具有矩形形狀,并因此具有四個(gè)側(cè)緣102。按照此配置,相鄰的側(cè)緣102被布置為實(shí)質(zhì)上彼此垂直。這雖然是有用的外形尺寸,將理解:透光平坦元件的其他形狀也可以用于滿足給定應(yīng)用設(shè)置的特定需求。
[0023]透光平坦元件還具有兩個(gè)相對(duì)表面,即,頂表面和底表面。在典型的應(yīng)用設(shè)置中,其將滿足這兩個(gè)相對(duì)表面至少實(shí)質(zhì)上彼此平行。即,可能存在另一定向可能合適的應(yīng)用設(shè)置,并且本教導(dǎo)在這些方面不特別受到限制。
[0024]此裝置100還包括多個(gè)光傳感器,該多個(gè)光傳感器沿著透光平坦元件的至少兩個(gè)側(cè)緣102布置。作為示例且不意在對(duì)這些方面進(jìn)行任何特定限制,在所示示例中,第一多個(gè)光傳感器103沿著透光平坦元件的第一側(cè)緣布置,并且第二多個(gè)光傳感器104沿著透光平坦元件的相鄰側(cè)緣布置。然而,如果需要,其他光傳感器可以沿著剩余側(cè)緣102(通常由附圖標(biāo)記105表不)之一或兩者布置。
[0025]沿著透光平坦元件的任意特定側(cè)緣102布置的光傳感器的數(shù)目可以因?yàn)橐韵赂黜?xiàng)而不同:側(cè)緣102的尺寸、期望觸控筆位置分辨率等等。通常來說,任意給定側(cè)緣102將具有至少十個(gè)這種光傳感器,并可能更多。
[0026]根據(jù)一個(gè)方案,這些光傳感器包括光敏有源組件,例如(但不限于)本領(lǐng)域已知的光敏晶體管。本領(lǐng)域技術(shù)人員將充分理解:這些組件很小,并且可以密集地排列為對(duì)應(yīng)陣列。如果需要,這些光傳感器中的至少一些可以包括紅外光傳感器(以及可見光傳感器或除了可見光之外)。根據(jù)一個(gè)方案,所選擇的紅外光傳感器對(duì)與日光不同頻率的紅外光敏感。這種方案可以有助于:即使當(dāng)在直射或非直射日光下使用裝置100時(shí),也確保根據(jù)這些教導(dǎo)的觸控筆檢測可行。
[0027]暫時(shí)參考圖2和3,這些教導(dǎo)假定使用發(fā)光觸控筆201。更具體地,發(fā)光觸控筆201在其筆尖處或在其筆尖中具有至少一個(gè)發(fā)光二極管,被布置和配置為發(fā)射對(duì)應(yīng)光束206。如果需要,此發(fā)光觸控筆201還可以包括處理器或其他選擇電路以及電源,包括(但不限于)一個(gè)或更多個(gè)電池或其他便攜式電源(例如,電感啟動(dòng)電源(inductively-enabled powersupplies)) 0這些元件在本領(lǐng)域中是常用的并是眾所周知的,因此在這里不需要進(jìn)一步闡述。
[0028]這種觸控筆201可以穩(wěn)定地發(fā)射此波束206 (要么在不中斷的情況下實(shí)際發(fā)射,要么作為周期脈沖序列),或僅響應(yīng)于特定用戶指令(例如,當(dāng)用戶在觸控筆201上觸動(dòng)按鈕(未示出)用于開/關(guān)波束和/或用于改變波束206的強(qiáng)度)。
[0029]在進(jìn)入顯示器101的透光平坦元件時(shí),這種波束206將分為一定數(shù)目的波束(為了簡潔,在附圖中未示出所有這些波束),該一定數(shù)目的波束包括第一波束202和第二波束204,可以由沿著透光平坦元件的一個(gè)側(cè)緣102的一個(gè)或多個(gè)光傳感器203檢測第一波束202,并且可以由沿著透光平坦元件的另一側(cè)緣102的一個(gè)或多個(gè)光傳感器205檢測第二波束 204。
[0030]然而,將理解:這些波束202和204在透光平坦元件中不以直線方式傳播。而是,如圖3所示并這里僅具體參考上述波束204之一,波束將通過在透光平坦元件的相對(duì)表面301和302上內(nèi)部來回反射,在透光平坦元件中移動(dòng)。
[0031]還將理解:每個(gè)這種波束(例如圖3中所示的特定波束204)通常將具有以相反方向在透光平坦元件移動(dòng)的對(duì)應(yīng)波束。這種相反移動(dòng)的波束可以進(jìn)而最終在透光平坦元件的側(cè)緣102上反射,并因此返回檢測所關(guān)注的波束204的光傳感器205。
[0032]取決于正在使用的光檢測方案,此反射光可以產(chǎn)生不需要的干涉結(jié)果。因此,如果需要,透光平坦元件的至少某些側(cè)緣102可以相對(duì)于上述相對(duì)表面301和302以除了直角之外的角度來傾斜。作為這些方面中的一個(gè)示例,這可以包括:將側(cè)緣102傾斜約六十度,雖然在給定的應(yīng)用設(shè)置中,各種其他傾斜角度也可以合適地工作。按照此配置,可以很大程度上或完全消除上述來自相對(duì)側(cè)緣102的反射問題。
[0033]上述光傳感器可以可操作地與控制電路106耦合,如圖1所示。這種控制電路106可以包括固定用途的硬接線平臺(tái)或可以包括部分或全部可編程平臺(tái)。這種構(gòu)架選項(xiàng)是在本領(lǐng)域中周知的并熟悉的,因此這里不需要進(jìn)一步描述。
[0034]根據(jù)一個(gè)方案,此控制電路106可以包括存儲(chǔ)器(或可以以其他方式與存儲(chǔ)器耦合)。此存儲(chǔ)器可以例如用于非瞬時(shí)地存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)指令,當(dāng)控制電路106執(zhí)行該計(jì)算機(jī)指令時(shí),該計(jì)算機(jī)指令使控制電路106像本文中所描述的一樣工作。(如本文所使用,此處對(duì)“非瞬時(shí)地”的引用將被理解為指代針對(duì)已存儲(chǔ)內(nèi)容的非短暫狀態(tài)(并因此排除當(dāng)已存儲(chǔ)的內(nèi)容僅構(gòu)成信號(hào)或波)而不是存儲(chǔ)介質(zhì)自身的易失性,因此包括非易失性存儲(chǔ)器(例如,只讀存儲(chǔ)器(ROM))以及易失性存儲(chǔ)器(例如,可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器(EPROM))。)
[0035]本控制電路106被配置為(例如,通過使用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟悉的對(duì)應(yīng)編程)實(shí)現(xiàn)本文所描述的一個(gè)或更多個(gè)步驟、動(dòng)作和/或功能。例如,此控制電路106可以被配置為方便圖4所示的過程400。
[0036]參考圖4和圖3,控制電路106使用上述光傳感器來檢測來自發(fā)光觸控筆201的光401,光401通過在透光平坦元件的相對(duì)表面301和302上內(nèi)部反射,花顯示器101的透光平坦元件中移動(dòng)。然后,控制電路106使用所檢測的光來檢測402發(fā)光觸控筆201相對(duì)于顯示器101的位置。例如,如圖2所示,控制電路106可以使用來自光傳感器203和205的檢測到的光信息,來確定觸控筆201相對(duì)于顯示器201的當(dāng)前位置的X/Y坐標(biāo)。
[0037]在觸控筆201移動(dòng)時(shí),隨著時(shí)間過去,可以反復(fù)使用上述過程400,以跟蹤觸控筆201的當(dāng)前位置。例如,如圖3所示,當(dāng)觸控筆201移動(dòng)到由附圖標(biāo)記201A表示的位置時(shí),對(duì)應(yīng)所得的光束204也將按照附圖標(biāo)記401A指示進(jìn)行移動(dòng)。在這種移動(dòng)影響了相對(duì)于X軸或Y軸的改變的情況下,控制電路106可以確定此改變,以保持了解觸控筆201的當(dāng)前位置。
[0038]如上所述,多于一個(gè)光傳感器103/104可以檢測到來自發(fā)光觸控筆201的給定光束。這種情況可能發(fā)生,因?yàn)槔绻馐陨淼南鄬?duì)寬度和/或光傳感器自身的密度。這種現(xiàn)象不會(huì)負(fù)面影響跟蹤精度。而是,這種光傳感器可以向控制電路106提供關(guān)于其檢測到的光的強(qiáng)度的信息??刂齐娐?06進(jìn)而可以使用此信息來確定所有部在接收光的多個(gè)給定光傳感器中的哪個(gè)正在接收最亮的光。接收最亮的光的光傳感器的位置進(jìn)而可以用于識(shí)別光束的中心,并還可以用于識(shí)別觸控筆201相對(duì)于特定坐標(biāo)系軸的特定位置。
[0039]按照這種配置,電子設(shè)備可以容易地、高效地并可靠地檢測與發(fā)光觸控筆相對(duì)于顯示器的當(dāng)前位置相對(duì)應(yīng)的光束的當(dāng)前位置。當(dāng)觸控筆尖物理接觸到上述顯示器101時(shí),上述內(nèi)容當(dāng)然適用。然而,這些教導(dǎo)還可用于:即使當(dāng)觸控筆與顯示器101未物理接觸時(shí)(例如,當(dāng)用戶握住觸控筆懸停于顯示器之上時(shí)),也檢測觸控筆位置和移動(dòng)。取決于給定應(yīng)用設(shè)置的特性,這種輸入形式是有用的。
[0040]再次參考圖1,利用上述位置信息,控制電路106然后可以采取任意數(shù)目的響應(yīng)動(dòng)作。作為這些方面中一個(gè)可選的和說明性的示例,控制電路106可以將檢測到的發(fā)光觸控筆201的位置用作針對(duì)給定激活應(yīng)用的輸入指令。
[0041]在不脫離其實(shí)質(zhì)特征的前提下,可以以其他特定形式實(shí)現(xiàn)本公開。作為這些方面的一個(gè)簡單示例并參考圖5,發(fā)光觸控筆201可以包括用于幫肋引導(dǎo)和/或校準(zhǔn)來自投光二極管501的光束的隧道502。在很多應(yīng)用設(shè)置中,將很可能通過提供包括至少實(shí)質(zhì)上平行光線的光束來增強(qiáng)本文所描述的功能。
[0042]作為在這些方面中的另一示例,可以修改上述顯示器101以還包括發(fā)光發(fā)射機(jī)(例如,在顯示器的每個(gè)角上放置發(fā)光二極管,并向內(nèi)朝向顯示器)。在這種情況下,上述安裝在邊緣的光傳感器還用于檢測并定位無源遮光物(例如,用戶的手指)。
[0043]并且作為這些方面中的另一示例,這些教導(dǎo)將容易地適用于使用極化光束。在某些應(yīng)用設(shè)置中,這種方案可以對(duì)例如避免由陽光引起的干擾有幫助。
[0044]所描述的實(shí)施例無論從哪一方面來看都僅被認(rèn)為是說明性的,而不是限制性的。因此,本公開的范圍是由所附權(quán)利要求而不是由上文所指示。在權(quán)利要求的等同意義和范圍中的所有改變都被包括在權(quán)利要求的范圍之中。
【權(quán)利要求】
1.一種裝置,包括: 控制電路(106); 顯示器(101),與所述控制電路可操作地耦合,其中,所述顯示器包括:具有側(cè)緣(102)和相對(duì)表面(301和302)的透光平坦元件; 多個(gè)光傳感器(103、104、105),沿著所述透光平坦元件的至少兩個(gè)所述側(cè)緣布置,并被配置為:對(duì)通過在所述相對(duì)表面上內(nèi)部反射而在所述透光平坦元件中移動(dòng)的光進(jìn)行檢測; 所述控制電路被配置為通過以下方式檢測發(fā)光觸控筆(201)相對(duì)于所述顯示器的位置:使用所述多個(gè)光傳感器來檢測來自所述發(fā)光觸控筆的光(202和204),所述光通過在所述相對(duì)表面上內(nèi)部反射而在所述透光平坦元件中移動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置,其中,所述透光平坦元件包括玻璃。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置,其中,將至少一些所述側(cè)緣相對(duì)于所述相對(duì)表面以除了直角之外的角度傾斜。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置,其中,所述透光平坦元件包括四個(gè)所述側(cè)緣,并且相鄰的所述側(cè)緣被布置為實(shí)質(zhì)上彼此垂直。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置,其中,沿著全部四個(gè)所述側(cè)緣布置所述多個(gè)光傳感器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置,其中,沿著每個(gè)所述側(cè)緣布置至少十個(gè)所述光傳感器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置,其中,所述多個(gè)光傳感器是紅外光傳感器。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置,其中,所述控制電路被配置為至少部分通過以下方式檢測發(fā)光觸控筆相對(duì)于所述顯示器的位置:使用沿著單一所述側(cè)緣布置的多個(gè)所述光傳感器,所述多個(gè)所述光傳感器中的每個(gè)所述光傳感器檢測所述光,以確定所述多個(gè)光傳感器中的哪個(gè)光傳感器接收到最亮的光。
9.一種方法,包括: 由與顯示器(101)和多個(gè)光傳感器(103、104、105)可操作地耦合的控制電路(106)來執(zhí)行以下操作,所述顯示器(101)包括具有側(cè)緣(102)和相對(duì)表面(301和302)的透光平坦元件,所述多個(gè)光傳感器(103、104、105)沿所述透光平坦元件的至少兩個(gè)所述側(cè)緣布置、并被配置為檢測(401)通過在所述相對(duì)表面上內(nèi)部反射而在所述透光平坦元件中移動(dòng)的光: 通過使用所述多個(gè)光傳感器來檢測來自發(fā)光觸控筆的光,檢測(402)所述發(fā)光觸控筆(201)相對(duì)于所述顯示器的位置,所述光通過在所述相對(duì)表面上內(nèi)部反射而在所述透光平坦元件中移動(dòng)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法,其中,所述光包括紅外光。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法,其中,所述光僅包括紅外光。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法,其中,通過使用所述多個(gè)光傳感器來檢測來自所述發(fā)光觸控筆的光以檢測所述發(fā)光觸控筆相對(duì)于所述顯示器的位置包括:使用沿著單一所述側(cè)緣布置的多個(gè)所述光傳感器,所述多個(gè)光傳感器中的每個(gè)光傳感器檢測所述光,以確定所述多個(gè)光傳感器中哪個(gè)光傳感器接收到最亮的光。
【文檔編號(hào)】G06F3/042GK103729094SQ201310373353
【公開日】2014年4月16日 申請(qǐng)日期:2013年8月23日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月24日
【發(fā)明者】康奈爾·梅爾西亞, 高余, 阿米特·帕爾·辛格 申請(qǐng)人:黑莓有限公司