CN101963846A - 光学笔 - Google Patents

Abstract

公开了一种光学笔，该光学笔具有延伸的尖端。该尖端位于光学笔上，使得不阻挡至光学笔的输入光。在尖端接触观看表面时，该尖端还向用户提供触觉反馈。

Description

光学笔

相关申请的交叉引用

本申请要求2009年7月24日提交的美国临时申请61/228,488的优先权权益，其全部内容通过引用合并于此。

背景技术

本申请涉及光学笔，更具体地，涉及提供触觉书写体验的光学笔。

在各种环境中可能使用图像显示装置。例如，诸如投影仪、电视、监视器等的图像显示装置可以适用于显示包括文本、图形、视频图像、静止图像、演示等的图像。可以在教育环境、商业设施、会议室、会议设施等中发现这些图像显示装置。

可以在诸如教育场所(例如教室)、商业设施、会议室等的各种环境中使用图像显示装置。在诸如投影仪的图像显示装置的情况下，例如，通过图像显示装置将图像投影到可被一个或更多个观众成员观看的观看表面上来允许大幅面观看。利用这种图像显示装置进行演示的演示者需要能够在进行演示时对在观看表面上显示的文本和/或图像进行注释。因此，可以将输入装置配置为与该图像显示装置进行交互，以允许这种实时注释。例如，可以使用光学笔在观看表面上虚拟地进行“书写”，而该图像显示装置可以作为响应地在图像上显示“笔迹”。这样，可以将图像显示装置和观看表面可以共同用作电子白板，其中光学笔用作电子白板笔。

因为用户没有实际的表面以在其上进行书写，因此与传统的书写设备相比，利用这种光学笔进行书写、绘制等将更有挑战性。例如，当利用光学笔在空气中进行“书写”时，难以对笔划进行控制、对笔法和笔迹进行控制、保持对光学笔的先前位置的跟踪等。

发明内容

这里公开了与用于光学笔的尖端相关的各种实施例。一个公开的实施例包括一种用于光学笔的尖端，其中该尖端位于该光学笔上，以使得不阻挡朝向该光学笔的输入光，并且其中，在该尖端接触观看表面时，该尖端向用户提供触觉反馈。

本发明的一个实施例提供了一种光学笔。光学笔可以包括具有末端的细长的壳体。光学传感器可以位于壳体中，光学传感器被配置为通过在壳体的末端处的末端开口来接收来自观看表面的输入光。尖端可以从壳体的末端延伸，尖端可以被定位在末端开口附近。尖端可以被定位为当尖端的最末端部分与观看表面相接触时不阻挡至光学笔的输入光。

在光学笔的一个方面，在尖端接触观看表面时，尖端的最末端部分可以向用户提供触觉反馈。

在光学笔的另一个方面，尖端可以包括细长部件，尖端的最末端部分包括球形表面。

在光学笔的另一个方面，与细长部件相比，尖端的最末端部分可以具有更大的截面面积。

在光学笔的另一个方面，尖端可以包括具有朝向尖端的最末端部分减小的截面面积的楔形。

在光学笔的另一个方面，尖端可以包括通过与观看表面相接合来驱动的开关。

在光学笔的另一个方面，开关可以是按钮开关、推/拉开关、摇臂开关、旋转开关、拨动开关或可滑动开关。

在光学笔的另一个方面，开关可以被集成到尖端中，并且由尖端的按钮驱动。

在光学笔的另一个方面，开关可以是通过对着观看表面按下尖端来驱动的可按下按钮。

在光学笔的另一个方面，光学传感器可以是光检测器。

在光学笔的另一个方面，透镜可以被附着到壳体，并且被定位以使输入光聚焦到光检测器上。

在光学笔的另一个方面，无线发送器可以位于壳体中，并且被电连接到光学传感器。

本发明的另一个实施例提供了一种显示系统。该显示系统可以包括图像显示装置，该图像显示装置包括用于投影图像的图像生成装置。图像显示装置的处理器可以被配置为接收来自输入装置的光信号数据，并且计算表示图像上的输入装置正指向之处的位置数据。计算系统可以被配置为从图像显示装置接收位置数据，并且将图像数据发送到图像显示装置。图像数据可以基于位置数据。显示系统可以包括光学笔装置，光学笔装置包括具有末端的细长的壳体。光学传感器可以位于壳体中，并被配置为通过在壳体的末端处的末端开口来接收来自观看表面的输入光。无线发送器可以位于壳体中，并被电连接到光学传感器。无线发送器可以被配置为与图像显示装置进行无线通信。尖端可以从壳体的末端延伸，尖端可以被定位在末端开口附近。尖端可以被定位为当尖端的最末端部分与观看表面相接触时不阻挡至光学笔的输入光。

在显示系统的一个方面，尖端可以包括通过与观看表面相接合来驱动的开关。

在显示系统的另一个方面，开关的驱动可以使得将激活信号从无线发送器发送到图像显示装置。

在显示系统的另一个方面，激活信号可以包括发送到计算系统的左鼠标按钮信号。

在显示系统的另一个方面，激活信号可以调用由图像显示装置显示的来自计算系统的可选选项的上下文菜单。

在显示系统的另一个方面，尖端可以包括细长部件，尖端的最末端部分可以包括球形表面。

在显示系统的另一个方面，与细长部件相比，尖端的最末端部分可以具有更大的截面面积。

在显示系统的另一个方面，尖端可以包括具有朝向尖端的最末端部分减小的截面面积的楔形。

附图说明

图1示出了图像显示系统的实施例的框图。

图2示出了图像显示系统的实施例的示意图。

图3示出了包括尖端的实施例的示例光学笔的示意图。

图4示出了包括尖端的实施例的另一示例光学笔的示意图。

图5示出了包括尖端的实施例的又一示例光学笔的示意图。

具体实施方式

如这里所公开的，可以使用光学笔在观看表面上虚拟地进行“书写”，而图像显示装置可以作为响应地在图像上显示“笔迹”。这样，图像显示装置和观看表面可以共同用作电子白板，其中光学笔用作电子白板笔。以与书写、绘制和其它这种精确操控相一致的方式控制这种光学笔是有挑战性的。这些问题可以通过这里公开的在使用光学笔时提供触觉书写体验的用于光学笔的尖端的实施例来解决。能够理解，这里描述的示例是非限定性的，并且被提供以帮助示出用于光学笔的尖端的各种实施例。

图1示出了图像显示系统100的实施例。图像显示系统100可以包括被配置为将图像投影到观看表面104上的图像显示装置102。例如，图像显示系统100可以是被配置为用于以大显示幅面显示图像以用于进行组观看的系统。如这里描述并示出的，图像显示装置可以是诸如正投影装置之类的投影装置。然而，应当理解，图像显示装置可以是另一类型的显示装置，包括但不限于正投影系统、背投影系统等。在其它实施例中，显示装置可以是LCD系统、激光系统、大幅面显示装置等。作为示例，图像显示装置102可以是投影仪。因此，图像显示装置102可以使用诸如数字光处理之类的任何合适的技术以在观看表面104上显示图像。

图像显示装置102可以包括被配置用于将光导向图像生成装置108的光源106。在一些实施例中，光源106可以包括位于反射器内的灯，该反射器可以被配置为沿着系统的光路引导大部分的发射光。光源106可以包括任何合适的类型的灯或者光源，包括但不限于金属卤素灯和超高压(UHP)弧光灯、激光、发光二极管(LED)、有机发光二极管等。光源160还可以包括一个或更多个诸如红外线(IR)滤光器或者紫外线(UV)滤光器之类的滤光器，以滤除灯的发射光谱中的不想要的部分。

如上所述，图像生成装置108可以配置用于接收来自光源106的光，并作为响应地生成图像。图像生成装置可以包括光学引擎、图像产生元件、滤光器、色轮、透镜、反射镜、积分器(integrator)、聚光器和其它合适的光学元件。这种元件可以被配置用来生成图像。例如，图像生成装置可以包括例如但不限于数字微镜(DMD)、LCD面板或者任何其它合适的图像源的图像产生元件。在一些实施例中，图像产生元件可以被配置用于向可依次被配置用于向观看表面投影光的一个或更多个透镜、反射镜或者其它光学元件投影光。在一些实施例中，投影透镜110可以被配置为在观看表面104上显示图像。观看表面的非限定性示例可以包括屏幕、墙等。

图像显示装置102还可以包括存储器112。存储器112可以被可操作地耦合到处理器114，使得处理器114可以执行存储在存储器112上的指令。图像显示装置102可以被配置为从诸如光学笔116之类的输入装置接收数据。

光学笔116可以包括用于向图像显示装置102发送数据的发送器118。作为非限定性示例，发送器118可以是射频发送器。光学笔116还可以包括用于接收从观看表面104反射回的在观看表面104上显示的图像的光(即，反射图像光)的光学传感器120。作为反射图像光的示例，图1示出了光输入122。作为非限定性示例，被配置为接收光输入122的光学传感器120可以是光检测器。反射图像光可以在被光学传感器120接收到之前首先进入并经过透镜124。应当理解，光学笔116是光学笔的非限定性示例，可以使用其它这种光学笔作为在图像显示系统100中的输入装置。

在一些实施例中，图像显示装置102还可以被配置用于在图像内嵌入图案。相应地，光学笔116还可以被配置为在经由光学传感器120接收反射图像光时读取这些图案作为亮度级(1ight level)，以得出光信号数据。然后，光学笔116还可以被配置为例如作为无线发送或者有线发送而将光信号数据发送到图像显示装置102。图像显示装置102还可以被配置为通过一系列图案来计算光学笔116在被投影到观看表面104上的图像中的位置。在计算位置(即，投影的图像中的光学笔正指向之处)时，图像显示装置102还可以被配置用于将位置数据发送到诸如计算系统126之类的计算系统。

作为非限定性示例，可以将位置数据作为鼠标坐标发送到计算系统。响应于此，计算系统126可以与图像显示装置102进行交互，以显示在该位置处的图像数据。因此，光学笔116可以用来进行书写、绘制等，以使用图像显示系统100作为电子白板。应当理解，图像显示系统100是图像显示系统的非限定性示例，图像显示系统的其它实施例可以包括被配置用于以另一合适的方式与图像显示装置102进行交互的光学笔116。

光学笔116还可以被配置为具有从光学笔的前部末端伸出的支撑并突出的尖端，例如突出尖端128。突出尖端128可以被适配为与观看表面104相接触或相接合，以模仿在使用诸如传统的白板标记器之类的传统书写设备时所感到的表面接触和触觉反馈。这样，突出尖端128可以通过向用户提供控制和反馈来改善使用光学笔116创建的笔迹。此外，可以将突出尖端128定位在光学笔116的前端处，以不阻挡来自光输入122的光。如所示出的，当突出尖端128与观看表面相接触时，突出尖端128不阻挡光输入122。这是利用突出尖端128相对于观看表面104的接近于横切的布置而示出的。然而，突出尖端128可以在结构上被配置为当被以例如0至45度的相对于观看表面104的典型书写角度放置时不阻挡光输入光122。在一些实施例中，突出尖端128由相对透明的材料构成，和/或包括一个或更多个开口，以使得光输入光122能够通过突出尖端128。

在一些实施例中，突出尖端128还可以包括与可被计算系统解释的辅助选项相对应的开关130。光学笔116可以被配置为经由开关130的用户驱动向图像显示装置发送激活信号。激活信号最终被发送到计算系统126，以指示诸如鼠标点击、书写命令或者绘制命令之类的用户命令。可以由发送器118连同位置数据一起发送激活信号。在一些实施例中，开关130可以经由激活信号调用计算系统126和/或图像显示装置102的用户界面中的上下文菜单，该上下文菜单包含针对光学笔位于其上的接口元件而专门定制的选项。作为示例，当使用光学笔作为鼠标时，开关130可以作为左鼠标按钮来动作。

此外，开关130可以被配置为以任意合适的方式驱动。作为非限定性示例，开关130可以是按钮开关、推/拉开关、摇臂开关、旋转开关、拨动开关、可滑动开关、可按下开关等。作为示例，开关130可以被集成到突出尖端128中，并由突出尖端128上的按钮驱动。作为另一示例，开关130可以是通过按下突出尖端128来驱动的可按下按钮。

图2示出了被配置用于将图像202投影到观看表面204上的图像显示装置，即，投影仪200。然后，光学笔206可以被配置为与投影仪200进行交互，以如在208处所示地对图像202进行注释。

图3示出了具有细长(el0ngated)壳体301的光学笔300的实施例的示意图。作为示例，光学笔300可以包括用于接收从图像正被投影在其处的观看表面反射的输入光304的附着到壳体301的透镜302。在接收到输入光304时，透镜302可以将光导向诸如光检测器306之类的光学传感器。光学笔300还可以具有突出尖端308，该突出尖端308被配置为与观看表面相接触，以在与观看表面相接触时得到对光学笔300的用户的触觉反馈，从而模仿传统书写设备的触觉反馈。

突出尖端308可以被定位在透镜302附近，以使得不阻挡输入光304。在一些实施例中，突出尖端308可以包括开关，其中开关的驱动表示可由图像显示装置和/或计算系统解释的控制。光学笔300还可以包括按钮310，其中按钮310中的每个按钮可以与可被图像显示装置和/或计算系统解释的控制相关联，使得对该按钮的驱动经由各个激活信号将控制传送到该图像显示装置和/或计算系统。例如，按钮310可以是鼠标按钮。在一些实施例中，突出尖端308可以包括用于访问辅助选项的开关。例如，开关可以被配置为左鼠标按钮。此外，在一些实施例中，光学笔300可以是由电池装置312供电的电池操作装置。应当理解，光学笔300是光学笔的一个实施例，并且具有被适配为向用户提供触觉反馈的突出尖端的光学笔的其它实施例在本公开的范围之内。

图4示出了具有细长壳体401的光学笔400的另一实施例的示意图。所示出的壳体401是弯曲的，以提供舒适的握持区域。光学笔400可以包括用于接收从图像正被投影在其处的观看表面反射的输入的透镜402。透镜402可以将光导向光学传感器406。光学笔400还可以具有突出尖端408，该突出尖端408被配置为与观看表面相接触，以向光学笔400的用户提供模仿传统书写设备的触觉反馈的触觉反馈。突出尖端408可以被定位在透镜402附近，以使得不阻挡输入光。

如所示出的，突出尖端408具有向最末端部分逐渐减小的楔形截面区域。该楔形截面区域还沿着远离透镜402的方向减小。该楔形截面区域的非对称向下偏斜有助于防止突出尖端阻挡至透镜402的输入光。在一些实施例中，突出尖端408可以包括用于访问诸如与左鼠标按钮相对应的辅助选项之类的辅助选项的开关。此外，在一些实施例中，光学笔400可以是由电池装置412供电的电池操作装置。

图5示出了具有细长壳体501的光学笔500的另一实施例的示意图。所示出的壳体501是弯曲的，以提供舒适的握持区域。光学笔500可以包括用于接收从图像正被投影在其处的观看表面反射的输入的透镜502。光学笔500还可以具有突出尖端508，该突出尖端508被配置为与观看表面相接触，以得到模仿传统书写设备的触觉反馈的对光学笔500的用户的触觉反馈。突出尖端508可以被定位在透镜502附近，以使得不阻挡输入光。

如所示出的，突出尖端508具有耦合到具有球形表面的最末端部分的细长部件。最末端部分可以具有大于细长部件的截面面积的截面面积。光学笔500还可以包括按钮510，按钮510与可被图像显示装置和/或计算系统解释的控制相关联，使得该按钮的驱动经由各个激活信号将控制传送到该图像显示装置和/或计算系统。例如，按钮510可以被配置为鼠标按钮。在一些实施例中，突出尖端508可以包括用于访问诸如与左鼠标按钮相对应的辅助选项之类的辅助选项的开关。

相信上面描述的公开覆盖了具有独立用途的多个不同的发明。虽然以优选的形式公开了这些发明中的每一个，但是由于可以进行多种变化，因此不认为这里公开并示出的其具体实施例是限定性意图的。本发明的主题包括这里公开的各种要素、特征、功能和/或属性的所有新颖的且非显而易见的组合和子组合。

可以在相关申请中要求保护特征、功能、元素和/或属性的各种组合和子组合所实施的发明。无论这些权利要求针对不同的发明还是针对相同的发明，无论相对于任何原始权利要求而言在范围上不同、更宽、更窄还是相同，这种权利要求也都被视为被包括在本公开的发明的主题之内。

Claims (20)

1.一种光学笔，包括：

细长的壳体，所述细长的壳体具有末端；

位于所述壳体内的光学传感器，被配置用于通过在所述壳体的所述末端处的末端开口来接收来自观看表面的输入光；

从所述壳体的所述末端延伸的尖端，所述尖端被定位在所述末端开口附近，所述尖端被定位成当所述尖端的最末端部分与所述观看表面相接触时不阻挡至所述光学笔的所述输入光。

2.根据权利要求1所述的光学笔，其中，在所述尖端接触观看表面时，所述尖端的所述最末端部分向用户提供触觉反馈。

3.根据权利要求1所述的光学笔，其中，所述尖端包括细长部件，所述尖端的所述最末端部分包括球形表面。

4.根据权利要求3所述的光学笔，其中，与所述细长部件相比，所述尖端的所述最末端部分具有更大的截面面积。

5.根据权利要求1所述的光学笔，其中，所述尖端包括具有朝向所述尖端的所述最末端部分减小的截面面积的楔形。

6.根据权利要求1所述的光学笔，其中，所述尖端包括通过与所述观看表面相接合来驱动的开关。

7.根据权利要求6所述的光学笔，其中，所述开关是按钮开关、推/拉开关、摇臂开关、旋转开关、拨动开关或可滑动开关。

8.根据权利要求6所述的光学笔，其中，所述开关被集成到所述尖端中，并且由所述尖端上的按钮驱动。

9.根据权利要求6所述的光学笔，其中，所述开关是通过对着所述观看表面按下所述尖端来驱动的可按下按钮。

10.根据权利要求1所述的光学笔，其中，所述光学传感器是光检测器。

11.根据权利要求10所述的光学笔，还包括：

透镜，所述透镜附着到所述壳体，并被定位以使所述输入光聚焦到所述光检测器上。

12.根据权利要求1所述的光学笔，还包括：

位于所述壳体中的无线发送器，所述无线发送器被电连接到所述光学传感器。

13.一种显示系统，包括：

图像显示装置，包括：

图像生成装置，用于投影图像；

处理器，被配置用于接收来自输入装置的光信号数据，并且计算表示所述图像上的所述输入装置正指向之处的位置数据，

其中，计算系统被配置用于从所述图像显示装置接收所述位置数据，并且将基于所述位置数据的图像数据发送到所述图像显示装置；

光学笔装置，包括：

细长的壳体，所述细长的壳体具有末端；

位于所述壳体中的光学传感器，被配置用于通过在所述壳体的所述末端处的末端开口来接收来自观看表面的输入光；

位于所述壳体中的无线发送器，所述无线发送器电连接到所述光学传感器，所述无线发送器与所述图像显示装置进行无线通信；以及

从所述壳体的所述末端延伸的尖端，所述尖端被定位在所述末端开口附近，所述尖端被定位为当所述尖端的最末端部分与所述观看表面相接触时不阻挡至所述光学笔的所述输入光。

14.根据权利要求13所述的光学笔，其中，所述尖端包括通过与所述观看表面相接合来驱动的开关。

15.根据权利要求14所述的显示系统，其中，所述开关的驱动使得将激活信号从所述无线发送器发送到所述图像显示装置。

16.根据权利要求15所述的用于光学笔的尖端，其中，所述激活信号包括发送到所述计算系统的左鼠标按钮信号。

17.根据权利要求15所述的用于光学笔的尖端，其中，所述激活信号调用由所述图像显示装置显示的来自所述计算系统的可选选项的上下文菜单。

18.根据权利要求13所述的显示系统，其中，所述尖端包括细长部件，所述尖端的所述最末端部分包括球形表面。

19.根据权利要求18所述的光学笔，其中，与所述细长部件相比，所述尖端的所述最末端部分具有更大的截面面积。

20.根据权利要求13所述的光学笔，其中，所述尖端包括具有朝向所述尖端的所述最末端部分减小的截面面积的楔形。

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