使用位置唯一性光学信号的数字化仪制造技术

本发明专利技术提供使用触笔的系统和方法，所述触笔容纳光学元件和能够接收与显示的图像相结合的光学信号的检测器。触笔定位测定通过分析所接收的光学信号而进行。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用位置唯一性光学信号的数字化仪相关专利申请的交叉引用本申请要求2011年7月14日提交的美国临时专利申请No.61/507,669以及2011年7月14日提交的美国临时专利申请No.61/507,671的权益，这些专利的公开内容全文以引用方式并入本文。
技术介绍
如今，各种类型的定点装置用于几乎每一计算机应用。已开发并得以流行的一些定点装置包括：(1)鼠标；(2)轨迹球；(3)包括电阻式和电容式的覆盖显示器的透明触摸屏；(4)与显示器分离的压力式、电容式、电阻式或热敏感平板电脑；(5)围绕显示器的光束中断检测器；(6)基于对磷光体刷新光束的光栅扫描时间进行检测的光笔；(7)包含压力传感器的触笔；和(8)使用超声、立体定位或射频三角测量方法的笔。经开发用来定位计算机屏幕上的指针的各种装置使用合适的软件驱动程序结合计算机上的应用软件而运行。大多数此类驱动程序尝试模拟常规X/Y滚轮鼠标。通常，只将定位信息馈送给控制屏幕上的指针位置的应用软件。笔可以提供用户与计算机系统交互更高的保真性。然而，取决于具体实施，笔定位的分辨率测定可能限于触敏传感器的分辨率。通常，触摸屏和平板电脑的触摸分辨率比它们用作输入装置时对应的计算机的屏幕分辨率更低。
技术实现思路
本专利技术涉及数字化仪系统，其中用于电子显示器的背光源被构造为发射可被触笔感测的信号。触笔可通过发射的信号确定其靠近电子显示器的位置。在一个实施例中，发射的信号可包括人可见光，该光在人类用户不可检测或至少几乎不能注意到的频率下调制。在一个实施例中，触笔可确定其自身的位置并通过无线电将相关的坐标传回主机，主机然后可基于坐标信息更新显示器上的信息。多只触笔可结合如此描述的系统而使用，并且系统可相对容易地调整以适应另外的触笔。在一个实施例中，描述了数字化仪系统，该数字化仪系统包括：具有显示区域的显示装置，其中显示区域包含多个像素；耦合到显示装置的背光源；包括耦合到触笔主体的光学传感器的光学触笔；可通信地耦合到光学传感器的光学触笔处理器；其中背光源被构造为在第一位置和第二位置发射至少第一光学定位信号和第二光学定位信号；并且其中光学触笔接收光学定位信号，并且光学触笔处理器基于所接收的光学定位信号生成与位置相关的定位信号。在另一个实施例中，描述了显示系统，该显示系统包括：具有显示区域的显示装置，其中显示区域包含多个像素；耦合到显示装置的背光源；包括耦合到触笔主体的光学传感器的光学触笔；可通信地耦合到光学传感器的光学触笔处理器；其中背光源被构造为在第一位置和第二位置发射至少第一光学定位信号和第二光学定位信号；并且其中光学触笔接收光学定位信号，并且光学触笔处理器基于所接收的光学定位信号生成与位置相关的定位信号。本专利技术还讨论了相关方法、系统和制品。本专利申请的这些和其他方面从以下具体实施方式中将显而易见。然而，在任何情况下都不应将上述
技术实现思路
理解为是对要求保护的主题的限制，要求保护的主题仅由所附权利要求书限定，并且在审查期间可以进行修改。附图说明图1A是基于LCD的数字化仪系统的示意图；图1B是基于发射显示器的数字化仪系统的示意图；图1C是基于投影显示器的数字化仪系统的示意图；图2是光学触笔的横截面的示意图；图3是采用位置唯一性光学信号的背光源的简化图；图4是采用位置唯一性光学信号的背光源的简化图；图5A是时间轴图表，显示了在显示器上的各个点的位置唯一性光学信号的表示；图5B是另一时间轴图表，显示了在显示器上的各个点的位置唯一性光学信号的表示；图6是另一时间轴图表，显示了在显示器上的各个点的位置唯一性光学信号的表示；图7是采用位置唯一性光学信号的背光源的简化图；以及图8是采用位置唯一性光学信号的全阵列背光源的简化图。具体实施方式光学触笔相对于显示器的移动可通过感测例如由与显示器相关的背光源提供的位置唯一性光学信号而测量。例如，液晶显示器(LCD)式显示装置的发光元件可被构造为可能以时变（调制）方式从显示器的不同位置发射光的与位置相关的信号，使得在显示器上任何给定点的两个（或更多个）此类位置信号的组合可被触笔感测并用于确定触笔相对于显示装置或在显示装置上的位置。图1A是实施例A的数字化仪系统的示意图。显示器110是电子可寻址光快门显示器(lightshutteringdisplay)，诸如LCD。在LCD实施例中，显示器110包括背光源112，它通过LCD面板111提供人可见光。背光源112包括至少两个并可能更多个发射器，这些发射器将调制的光信号发射到显示器110的组件中。定位调制发射器还可通过LCD发射可见光，或者它们可发射不可见光。发射器的定位调制和光信号的相关调制最低限度地影响电子可寻址显示器显示的可见图像。光学触笔120包括耦合到触笔主体的光学传感器。光学传感器接收调制的光信号（由也可包括在光学触笔120内的光学触笔处理器处理）以确定光学传感器在显示器110上的位置。通信链路124将触笔120可通信地耦合到可以为笔记本或平板电脑的计算装置130，后者继而可通信地耦合到显示器110。通信链路124可包括多个导体，或诸如执行称为BluetoothTM的无线通信协议的无线电链路。光学触笔处理器包括向计算装置130提供指示感测信号的电信号所需的电子器件。通信链路135将显示装置110与计算装置130可通信地耦合。这种耦合可通过多个导体或可通过无线电实现。通信链路136将背光源112与计算装置130可通信地耦合，以实现控制背光源发射器的目的。虽然将计算装置130显示为与显示装置110分离，但是其他一体式组合也是可行的，其中显示装置和计算机均处于相同的机箱内（例如，平板式电脑、一体机和手提电脑就是这种情况）。图1B是实施例B的数字化仪系统140的示意图。发射显示器141是电子可寻址的可见光发射显示器，该显示器在一些光（例如红外光）波长下为至少部分透明的或半透明的。这种显示器的例子包括等离子显示器和透明的有机发光二极管(OLED)显示器。背光源142通过发射显示器面板141提供不可见光。背光源142包括至少两个并可能更多个发射器，这些发射器通过显示器141发射调制的光信号。发射器和相关光信号调制优选地为不可见的，这样它们将最低限度地影响发射显示器141显示的可见图像。图1C是实施例C的数字化仪系统150的示意图。显示表面151是在一些不可见光波长下为透明或半透明的并可在可见光波长下为半透明的光漫射表面。这种显示器的例子包括背投影显示器和前投影显示器。在前投影显示器中，可见光158从显示器表面151反射。在背投影显示器中，可见光159穿过背光源152并通过显示器表面151漫射。背光源152通过显示器表面151提供位置唯一性不可见光（例如红外光）。背光源152包括至少两个并可能更多个发射器，这些发射器通过显示器表面151发射调制的光信号。发射器和相关光信号调制最低限度地影响显示器表面上显示的可见图像。背光源152以平坦的横截面示出，然而背光照明也可从一定的距离投射到表面151上。图2示出了可用于本专利技术的光学触笔50的剖视图。透镜52通过孔53将来自显示器的光55聚焦到光学检测器54上，光学检测器优选地为光电二极管、光电晶体管，或例如可以为电荷耦合器件(CCD)阵列（这些感测组件统称为光学传本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种数字化仪系统，包括：具有显示区域的显示装置，所述显示区域包含多个像素；耦合到所述显示装置的背光源；包括耦合到触笔主体的光学传感器的光学触笔；可通信地耦合到所述光学传感器的光学触笔处理器；其中所述背光源被构造为在第一位置和第二位置发射至少第一光学定位信号和第二光学定位信号；并且其中所述光学触笔接收所述光学定位信号，并且所述光学触笔处理器基于所接收的光学定位信号生成与位置相关的定位信号。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.07.14 US 61/507,669;2011.07.14 US 61/507,6711.一种数字化仪系统，包括：具有显示区域的显示装置，所述显示区域包含多个像素；耦合到所述显示装置的背光源；包括耦合到触笔主体的光学传感器的光学触笔；可通信地耦合到所述光学传感器的光学触笔处理器；其中所述背光源被构造为在第一位置和第二位置发射至少第一光学定位信号和第二光学定位信号；并且其中所述光学触笔接收所述光学定位信号，并且所述光学触笔处理器基于所接收的光学定位信号的总和的相对振幅生成与位置相关的定位信号。2.根据权利要求1所述的数字化仪系统，其中所述与位置相关的定位信号包括指示所述显示区域上所述光学触笔的坐标的信号。3.根据权利要求1所述的数字化仪系统，其中所述光学触笔处理器位于个人计算装置内。4.根据权利要求1所述的数字化仪系统，其中所述光学触笔处理器位于所述触笔主体内。5.根据权利要求1所述的数字化仪系统，其中所述光学触笔处理器也是用于个人计算装置的通用处理器。6.根据权利要求1所述的数字化仪系统，还包括主处理器，所述主处理器接收与位置相关的定位信号并向所述显示装置提供信号，从而导致所述显示装置基于所述与位置相关的定位信号更新其显示区域。7.根据权利要求6所述的数字化仪系统，其中所述光学触笔还包括用于传递与位置相关的定位信号的触笔无线电。8.根据权利要求7所述的数字化仪系统，还包括可通信地耦合到所述触笔无线电的主无线电。9.根据权利要求8所述的数字化仪系统，其中所述主无线电和所述触笔无线电使用无线协议可通信地耦合。10.根据权利要求9所述的数字化仪系统，其中所述无线协议执行蓝牙标准。11.根据权利要求1所述的数字化仪系统，其中所述第一光学定位信号和第二光学定位信号分别具有第一调制和第二调制。12.根据权利要求1所述的数字化仪系统，其中所述第一光学定位信号和第二光学定位信号为红外信号。13.根据权利要求11所述的数字化仪系统，其中所述第一调制和第二调制的频率为30Hz或更高。14.根据权利要求11所述的数字化仪系统，其中所述第一调制和第二调制的频率为100Hz或更高。15.根据权利要求11所述的数字化仪系统，其中所述第一调制和第二调制的频率为500Hz或更高。16.根据权利要求1所述的数字化仪系统，其中所述第一光学定位信号和第二光学定位信号具有第一波形和第二波形。17.根据权利要求1所述的数字化仪系统，其中所述第一位置和第二位置沿着所述显示装置的边缘。18.根据权利要求1所述的数字化仪系统，其中所述背光源包括多个发光二极管。19.根据权利要求18所述的数字化仪系统，其中所述发光二极管布置成矩阵形式。20.根据权利要求1所述的数字化仪系统，其中所述光学定位信号人眼察觉不到。21.根据权利要求1所述的数字化仪系统，其中所述光学定位信号具有大于900纳米的波长。22.根据权利要求1所述的数字化仪系统，还包括含有耦合到触笔主体的光学传感器的第二光学触笔，所述第二光学触笔可通信地耦合到所述光学触笔处理器或第二光学触笔处理器，并且其中所述第二光学触笔接收所述光学定位信号，并且可通信地耦合到所述第二光学触笔的所述光学触笔处理器基于所接收的光学定位信号生成与位置相关的定位信号。23.根据权利要求22所述的数字化仪系统，...

【专利技术属性】
技术研发人员：伯纳德·O·吉恩，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：
国别省市：