CN103026321A - 利用编码图案的显示器 - Google Patents

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CN103026321A CN2011800361004A CN201180036100A CN103026321A CN 103026321 A CN103026321 A CN 103026321A CN 2011800361004 A CN2011800361004 A CN 2011800361004A CN 201180036100 A CN201180036100 A CN 201180036100A CN 103026321 A CN103026321 A CN 103026321A
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Abstract

显示器(20)包括第一表面，所述第一表面包括像素(22)的阵列，对所述阵列内的像素(22)进行排列以定义阵列x轴和阵列y轴。所述显示器(20)还包括叠加在所述第一表面上的第二表面(32)，所述第二表面(32)配置有编码图案(40)，所述编码图案(40)包括根据网格配置的标记(46)，其中所述网格用于定义网格x轴和网格y轴。所述网格x轴以所述网格x轴相对于所述阵列x轴成角度偏移的方式叠加在所述阵列x轴上。

Description

利用编码图案的显示器
技术领域
本发明涉及与显示器的用户交互。特别地，本发明涉及一种要放置在显示器上的产品，其中该产品配置有用于允许对显示器上编码后的信息进行记录的编码图案。
背景技术
数字装置应用于生活的各个方面。数字装置日益普遍地具有用于向用户呈现信息的某种显示器。这种显示器可以是TV屏幕、计算机监视器、平板PC、移动电话或者诸如自助服务亭等的终端。这些数字装置还允许用户输入信息从而与装置进行交互。在这方面，存在诸如键盘、鼠标、操纵杆和数字笔等的不同的输入装置。
当与具有显示器的数字装置交互时，能够在显示器自身上输入信息往往会非常方便。这使得用户能够一直关注显示器并且用户无需使他的眼睛在显示器和输入装置之间移动。
在这方面，已经开发了触摸屏。触摸屏随着传感器技术变得更加廉价且更加精确而日益普及。然而，触感技术的成本在很大程度上依赖于显示器的大小。这意味着在要使用大型显示器的情况下，使用触感技术变得非常昂贵。因此，需要使感测显示器上的位置所用的技术变得廉价。
在电子捕获纸张上的笔迹的领域，已知可使用无源位置编码图案来对位置进行编码。这里，传感器配置在数字笔内。这意味着在表面中并没有设置先进技术。因而，向表面配置位置编码图案的成本相对较低并且实际上不依赖于表面的大小。作为代替，传感器配置在数字笔内，因此传感器大小总是相同并且无需配置在整个表面内。
在WO 01/48591中，提出了将位置编码图案集成于计算机屏幕内或配置在计算机屏幕上。可选地，可以将位置编码图案以电子方式显示在计算机屏幕或某些其它显示屏幕上。然而，第一个解决方案需要制造具有位置编码图案的显示器。这意味着该技术无法应用于已生产的没有位置编码图案的旧显示器。第二个解决方案由于需要非常精确地生成位置编码图案以被准确检测因而难以实现。
如JP 2001-243006所公开的，还提出了在可配置于显示器上的透明板上配置位置编码图案。如用户所体验的，在显示器上配置位置编码图案应当优选不影响所显示的图像的可视性。根据JP 2001-243006，这通过利用不可见元件形成位置编码图案来实现。对此，位置编码图案可被配置成反射红外或紫外辐射。
根据JP 2002-149331，透明板上的位置编码图案可以由间隔地配置成对x坐标和y坐标进行编码的点阵列来构成。以与显示器像素的像素间距几乎相同的间距来交替排列和形成对x坐标值进行编码的点阵列和对y坐标值进行编码的点阵列。此外，相邻排列的点阵列之间的间距较大，由此这些点所覆盖的总面积相对于配置有位置编码图案的板的整个面积而言非常小。因此，根据JP 2002-149331，这些点阵列几乎不会对所显示图像产生任何不利影响。
发明内容
本发明的目的是提供一种适合应用于各种显示器的具有编码图案的产品。本发明的另一目的是编码图案不会干涉所显示图像。
根据本发明的第一方面，涉及一种产品，包括：表面(32)，所述表面(32)包括用于定义表面x轴和表面y轴的边(34,36)，所述表面(32)还配置有编码图案(40)，所述编码图案(40)包括根据网格配置的标记(46)，其中所述网格用于定义网格x轴和网格y轴，其中，所述网格x轴相对于所述表面x轴成角度偏移。
该产品提供了在任意显示器上配置编码图案的可能性。该产品可以为便携型并且以能够移除的方式安装至显示器，由此可以使该产品在不同显示器之间切换。
显示器包括像素的阵列，其中对这些像素进行控制以在该显示器上形成图像。对该阵列内的像素进行排列以定义阵列x轴和阵列y轴。通常，阵列x轴和阵列y轴将会平行于显示器的各边。当产品要安装至显示器时，可以将表面的边缘配置成与显示器的各边平行。这意味着表面x轴将与阵列x轴对准。由于网格x轴相对于表面x轴成角度偏移，因此网格x轴相对于安装有产品的显示器的阵列x轴也成角度偏移。根据本发明，已实现了将网格x轴配置成与阵列x轴形成角度，可以避免编码图案的网格和显示器的像素间距之间的干涉问题。特别地，可以与显示器像素相关地配置编码图案，由此摩尔纹干涉效应(moiréinterference effect)对于用户而言不可见。因而，该产品可适合应用于任意显示器，而与该显示器的特性无关。因而，可以在无需考虑显示器的像素间距的情况下使同一产品在不同的显示器之间切换。此外，无需生产专用于不同像素间距的产品。
可选地，该产品可以固定地安装至特定显示器。在这种实施例中，可以预先获知与该产品相关联的显示器的像素间距。因而，至少理论上可以使网格大小适合于显示器的像素间距。然而，在网格大小和像素间距不是紧密匹配、即网格大小等于像素间距的整数倍或者像素间距等于网格大小的整数倍的情况下，可能会发生干涉问题。因此，通过确保网格x轴相对于表面x轴成角度偏移，可以降低在产品上配置编码图案时的精度要求。这意味着产品的制造成本可以下降。
此外，由于无需使编码图案的网格大小适合于显示器的像素间距，因此要用于不同类型的显示器的不同产品可以全部配置有网格大小相同的编码图案。这意味着可以使读取编码图案用的读取器最优化以用来读取具有预定网格大小的编码图案。然后，该读取器可用于读取任意产品的编码图案，而与该产品所关联的显示器的类型无关。
该产品应使可见辐射透过。这意味着该产品在应用于显示器时不会影响所显示图像的可视性。然而，编码图案无需是透明的。编码图案例如可以包括白色标记，其中这些白色标记可使红外辐射发生漫反射。该编码图案对于用户而言几乎不可见并且可能主要是降低所显示图像的对比度。此外，如上所述，由于网格x轴相对于显示器的阵列x轴成角度偏移，因此可以避免编码图案的网格和显示器的像素间距之间的干涉问题。
可以对编码图案的标记进行光学检测。这些标记可被配置为与入射辐射相互作用，由此可以通过使用了光学感测编码图案所用的图像传感器的读取器来检测该编码图案。对此，编码图案可以包括使红外辐射发生漫反射的标记。然而，可选地，编码图案可以包括被配置为提供对入射辐射的镜面反射、衍射、折射、吸收、全内反射或布拉格(Bragg)反射的标记，从而使得能够在表面的图像中检测到这些标记。
优选地，这些标记应当在所获取的产品图像中提供大的信噪比，由此可以将这些标记与提供这些标记的表面区分开。为了在所获取图像中提供足够的信噪比所需的标记的大小可能依赖于这些标记与入射辐射如何相互作用。例如，在使用漫反射标记的情况下，这些标记可以是直径在80μm~100μm的范围内的点。
在一个实施例中，编码图案的标记的大小可以显著小于显示器的子像素。该子像素是提供像素的通常为红色、绿色或蓝色中的一种颜色的元件。由于标记显著小于子像素，因此标记无法完全覆盖子像素。这样确保了各标记不会影响显示器的各像素的呈现颜色。因而，显示器的呈现颜色中的噪声将会减少或消除。
编码图案的标记可以是直径小于100μm的点。这样使得可以避免在将产品应用于大型显示器上时该显示器的呈现颜色中的噪声。在实施例中，编码图案的标记可以是直径小于80μm的点。例如，在使用漫反射标记的情况下，这些标记可以是直径在60μm~80μm的范围内的点。这样便于将产品应用于像素大小较小的更多类型的显示器。在其它实施例中，这些标记可以是直径小于40μm的点。
在实施例中，编码图案的标记可以是直径大于10μm的点。点的直径越大，越容易在产品的图像中检测到该点。因而，在点过小的情况下，将难以进行检测。在一个实施例中，编码图案的标记可以是直径在10μm~40μm的范围内的点。在这种实施例中，这些标记可被配置成提供对入射辐射的镜面反射。
在实施例中，编码图案的标记配置为不对称形状。编码图案的标记例如可以是椭圆形或矩形的点。这些标记可以配置在表面上，由此在产品配置在显示器上的情况下，该标记在与阵列x轴平行的方向上的延伸大于该标记在与阵列y轴平行的方向上的延伸。在将该产品应用于如下显示器的情况下，这可能是有利的，其中该显示器具有沿着阵列x轴方向的子像素、即子像素是短边在阵列x轴方向上延伸的矩形。在这种配置中，标记尽管具有大的总面积但与显示器的子像素的重叠可能较小。这可能意味着显示器的呈现颜色中的噪声将会减少或消除。例如，这些标记可以是短轴为70μm且长轴为140μm的椭圆点。
在实施例中，在生产产品之前确定该产品要应用于的显示器的像素间距。使用已知的像素间距，针对具有固定网格大小的编码图案与不同像素间距之间的不同偏移角度分析摩尔纹干涉效应。该分析可用于确定合适的偏移角度。
例如，一个产品可期望应用于大型TV屏幕，而其它产品可期望应用于小型笔记本显示器或移动电话显示屏。这些不同类型屏幕的像素间距可能完全不同。因而，可以进行分析以针对特定产品确定合适的偏移角度。之后，使用所确定的合适的偏移角度来在该特定产品上设置编码图案。
在另一实施例中，可以准备产品以应用于几种不同类型的显示器。对此，网格x轴相对于表面x轴可以成角度偏移，其中选择所成的该角度，以使得针对编码图案的网格大小和显示器的像素间距之间的不同关系均可以避免可见摩尔纹干涉。在一个实施例中，网格x轴偏移了约10°~15°、25°~35°或者约45°的角度。合适的偏移角度依赖于网格大小和像素间距之间的关系。使用约10°~15°或25°~35°的偏移角度，使得能够在不会发生任何可见摩尔纹干涉效应的情况下将表面应用于像素间距不同的显示器。对于至少部分设置，已观察到诸如40°~50°等的大致为45°的角度将是合适的。然而，其它偏移角度可能是更加合适的。
编码图案可以包括彼此交叉以形成网格交叉点的虚拟网格线，其中标记中的至少一部分偏离于网格交叉点以对信息进行编码并且标记偏离网格交叉点的方向确定了利用该标记进行编码的值。可以利用放置在网格交叉点中的标记来表示部分网格线。这可以便于检测网格线。
标记相对于网格交叉点的偏移可能会在该标记的位置处对显示器产生局部干涉效应。因此，标记相对于网格交叉点的偏移应当在维持用以检测标记在哪个方向上发生了偏移的能力的同时尽可能小。在一个实施例中，标记相对于网格交叉点的偏移约为50μm。然而，在另一实施例中，标记相对于网格交叉点的偏移小于50μm，优选在10μm~30μm的范围内。在一个实施例中，标记相对于网格交叉点的偏移约为该标记的直径的50%。
在另一实施例中，编码图案可以包括呈规则配置以定义网格的标记。在本实施例中，各标记可以配置在虚拟网格线的网格交叉点中。然后，这些标记可以具有不同的形状或颜色从而对信息进行编码。
编码图案的网格大小可以对应于编码图案的重复特征之间的距离。在编码图案由虚拟网格线构成的情况下，编码图案的网格大小对应于相邻网格线之间的距离。
网格可以具有矩形图案。对于具有矩形像素的显示器，这意味着网格y轴将以网格x轴与阵列x轴相关相同的方式与阵列y轴相关。然而，该网格还可以具有其它结构。例如，网格可以为三角形。在这种情况下，网格y轴并未以网格x轴与阵列x轴相关的方式与阵列y轴相关。然而，仍可以通过将网格x轴配置成相对于阵列x轴成角度偏移来避免可见摩尔纹干涉，只要网格y轴相对于阵列y轴也成角度偏移即可。这意味着可行的角度范围针对三角形结构可能有所不同。
编码图案可被配置成对位置进行编码。因而，表面可以配置有位置编码图案，其中该位置编码图案对表面上的位置进行编码，以使得在从表面的特定部分读取位置编码图案时，可以对该特定部分在表面上的位置进行解码。可以针对配置有该表面的显示器来校准该位置编码图案。这意味着可以使表面上的检测位置与显示器上的相应位置相关。
位置编码图案可以提供表示为沿着网格x轴和网格y轴的坐标的位置。为了将这些坐标转换为相应的显示器坐标，需要针对网格x轴和显示器的阵列x轴之间的偏移角度来调整以进行校准。因而，该校准可以提供用于将所记录的网格坐标转换成相应的显示器坐标的二维变换函数。
在使用诸如电子笔等的可移动式读取器的情况下，可以将表面上的位置读取并输入至数字装置以控制该数字装置。例如，来自电子笔的输入可被解释为仿效鼠标，并且通过指向显示器上的各位置，可以实现与利用鼠标光标指向和点击检测到的位置相对应的动作。
根据本发明的第二方面，涉及一种显示器，包括：第一表面，其包括像素(22)的阵列，其中对所述阵列中的像素(22)进行排列以定义阵列x轴和阵列y轴；第二表面(32)，其叠加在所述第一表面上，所述第二表面(32)配置有编码图案(40)，所述编码图案(40)包括根据网格配置的标记(46)，其中所述网格用于定义网格x轴和网格y轴；其中，所述网格x轴以所述网格x轴相对于所述阵列x轴成角度偏移的方式叠加在所述阵列x轴上。
根据本发明的第二方面，编码图案被配置成叠加在像素的阵列上，其中网格x轴相对于阵列x轴成角度偏移。如以上针对本发明的第一方面所述，这意味着可以避免编码图案的网格和显示器的像素间距之间的干涉问题。因而，无需使用专门适用于显示器的像素间距的编码图案。
在一个实施例中，第二表面可以配置在以能够移除的方式安装至显示器的产品上。所述显示器还可以包括保持件(60)，所述保持件(60)安装至所述显示器(20)并且用于容纳所述产品(30)以将所述第二表面(32)安装在所述第一表面的前方，其中所述保持件(60)控制所述第二表面(32)相对于所述第一表面的安装以使得所述网格x轴相对于所述阵列x轴成角度偏移。
由于网格x轴相对于阵列x轴成角度偏移，因此编码图案相对于像素阵列的配置对于避免干涉问题而言并不重要。因而，无需非常精确地控制保持件相对于显示器的安装和产品相对于保持件的安装。这意味着保持件无需包括用于控制产品相对于显示器的放置位置的大型引导面而可以具有简单结构。在一个实施例中，保持件可以简单地由两个夹具构成，其中这两个夹具被安装至显示器并且用于容纳并牢固地使产品保持不动。此外，用户无需非常谨慎地将产品正确安装至显示器，这样方便了产品的安装。在一个实施例中，保持件可被配置为使产品相对于显示器以如下方式进行配置：网格x轴相对于阵列x轴偏移约10°~15°、25°~35°或者大致为45°的角度。此外，可以针对显示器校准编码图案，从而一旦已牢固地安装了产品就能够确定所安装的产品和显示器之间的关系。
根据本发明的第三方面，涉及一种用于处理装置(12)的方法，所述处理装置(12)连接至用户交互所用的显示器(20)，所述显示器(20)包括：第一表面，其包括像素(22)的阵列，其中对所述阵列中的像素(22)进行排列以定义阵列x轴和阵列y轴；第二表面(32)，其叠加在所述第一表面上，所述第二表面(32)配置有位置编码图案(40)，所述位置编码图案(40)包括根据网格配置的标记(46)，其中所述网格用于定义网格x轴和网格y轴；其中，所述网格x轴以所述网格x轴相对于所述阵列x轴成角度偏移的方式叠加在所述阵列x轴上，所述方法包括：对所述显示器(20)进行控制，从而以所述处理装置(12)所确定的显示器坐标在所述显示器(20)上表示至少两个校准标记(100,102,104,106)；接收表示所述位置编码图案(40)中与所显示的所述至少两个校准标记(100,102,104,106)相对应的位置的网格坐标；基于接收到的网格坐标和所述至少两个校准标记(100,102,104,106)的已知显示器坐标，来确定用于使网格坐标与相应的显示器坐标相关的转换函数；接收表示所述显示器(20)上的用户输入的后续网格坐标；使用所确定出的所述转换函数，将所述后续网格坐标转换成相应的显示器坐标；以及进行与同所述显示器坐标的用户交互有关的动作。
根据本发明的第三方面，可以以网格x轴相对于显示器的阵列x轴成角度偏移的方式配置位置编码图案，从而避免干涉问题。考虑到位置编码图案相对于显示器成角度，因而进行校准。因而，处理装置仍能够正确地处理利用相对于显示器成角度的位置编码图案所记录的位置。
在配置有位置编码图案的第二表面被配置成与包括像素的阵列的第一表面平行的情况下，可以仅使用两个校准标记来获得正确的坐标转换函数。然而，在第一表面和第二表面不平行的情况下，在这些表面之间存在三维关系。因而，在还可能考虑到第一表面和第二表面未被安装成处于平行关系的情况下，为了获得更加精确的校准，可以使用四个或更多个校准标记。
在一个实施例中，处理装置运行可以向显示器输出信息并且可以接收作为显示器上的位置的输入的一个或多个应用程序。然后，进行与同显示器坐标的用户交互相关联的动作的步骤可以包括将该显示器坐标发送至运行在该处理装置上的激活的应用程序。该激活的应用程序可以将显示器坐标解释为显示器的该位置处的鼠标交互。这意味着用户可以使用例如以电子笔的形式的用于读取位置编码图案的读取器来替代用于与处理装置交互的鼠标。
附图说明
现在将参考附图来更加详细地说明本发明的实施例。
图1是用于提供与电子装置的用户交互的系统的示意图。
图2是示出像素的阵列的显示器的示意图。
图3是配置有编码图案的产品的示意图。
图4是示出能够移除地安装至显示器的产品的示意图。
图5A~5F是编码图案的示意图。
图6是示意性示出电子笔的纵截面。
图7是示出经由显示器与电子装置的用户交互的示意图。
具体实施方式
参考图1，将简要说明用于提供与电子装置10的用户交互的系统。电子装置10包括连接至显示器20的处理器12，其中显示器20用于向用户提供输出并且呈现处理器12处理后的信息的结果。产品30固定地或者能够移除地安装至显示器20。产品30包括配置有编码图案40的表面32。编码图案40对表面32上的信息进行编码。用户可以使用能够读取编码图案40的读取器50来与处理器12交互。因而，用户可以将读取器50指向显示器的不同部位，由此触发读取器50读取编码图案40的不同部位。这样，读取器50能够记录利用编码图案40编码后的信息并将所记录信息作为输入发送至处理器12。处理器12可以处理所记录信息并且通过更新显示器20上的图像来向用户呈现结果。
配置有编码图案40的表面32可以应用于用于允许经由编码图案40与电子装置10进行用户交互的任意类型的显示器。因而，电子装置10例如可以是：诸如台式计算机、笔记本电脑、平板PC或手提PC等的个人计算机(PC)；移动电话；视频游戏控制台；智能TV(电视)；或者诸如自助服务亭或街机等的终端。处理器12通常配置在电子装置10内。处理器12可以包括显示控制器，其中该显示控制器可以创建显示器20可正确解释的信号以在显示器20上输出图像。
显示器20可以是可连接至电子装置10和处理器12的单独单元。显示器20可以经由线缆或者经由使用例如无线电信号的无线连接来连接至电子装置10。这种显示器20还可连接至不同种类的电子装置10以向当前连接至显示器20的电子装置10提供用户界面。这些显示器20的示例是诸如阴极射线管屏幕、液晶显示器或等离子显示面板等的使用用以显示图像的任意类型的技术的TV屏幕或计算机监视器。可选地，显示器20可以与电子装置10集成在一个物理单元内。这种显示器20的示例是笔记本电脑屏幕，或者是平板PC、手提PC、移动电话、视频游戏控制台、智能TV、或诸如自助服务亭或街机等的终端的显示器。
如图2所示，显示器20包括像素22，其中通过激活像素22以在显示器20上创建图像。在彩色显示器中，各像素22可以包括颜色为红色、绿色和蓝色的三个点。像素22被排列成以形成像素22的阵列的方式覆盖显示器20的整个表面。像素22的大小和相邻的像素22之间的间隔定义了显示器20的像素间距，其中像素22可以包括分别提供例如红色、绿色和蓝色的子像素。该阵列形式的像素22构成了在显示器表面上呈周期性的结构。因而，该像素间距还定义了显示器20上的像素22的空间频率。
像素22通常呈水平和/或垂直线排列在显示器表面上。因此，像素22的阵列可以定义沿着显示器表面的水平方向和垂直方向分别配置的阵列x轴和阵列y轴。子像素通常具有沿着阵列y轴的延长较大的矩形形状。这些子像素还可以沿着阵列x轴并排排列，由此像素22整体具有正方形形状。
有时还被称为点间距、线间距、条纹间距或荧光点间距的像素间距可以在不同的显示器20之间有所不同。通过设置较小的像素间距，显示器20能够产生更清晰的图像。此外，用户通常可能从不同的距离观看不同类型的显示器20。例如，与计算机屏幕相比，用户通常更靠近移动电话的显示屏。这意味着计算机屏幕可以具有比移动电话显示屏更大的像素间距，而不会使用户体验到计算机屏幕的图像质量比移动电话显示器的图像质量差。因而，像素间距在不同类型的显示器20之间有相当明显的不同，并且还根据显示器20的质量而在同一类型的显示器20之间有相当明显的不同。
现在参考图3，将进一步说明配置有编码图案40的产品30。在显示器20的制造期间，产品30可以与显示器20一体化并且可以安装至显示器20。根据替代例，产品30可以单独实现并且可以安装至显示器20。产品30可以以能够移除的方式安装至显示器20，由此产品30可以在不同的显示器20之间移动。
产品30可以由使可见光透过的片材或膜构成。这意味着在将产品30应用于显示器20的情况下该产品30不会影响所显示图像的可视性。片材或膜的厚度可以根据产品30要应用于哪种类型的显示器20而改变。产品30可以由诸如适当的塑料或玻璃材料等的具有合适的光学和物理特性的适当材料所构成。
可以将显示器20制备成允许或不允许与显示器表面进行触摸交互。在将显示器20制备成允许进行触摸交互的情况下，显示器20可以配置有保护片材，其中该保护片材可以使所施加压力分散由此触摸该显示器时的所施加压力不会对显示器20造成损坏。然而，在显示器20被制备成不允许进行触摸交互的情况下，产品30可能需要被设计成保护显示器20免于因触摸产品30而遭损坏。在这些情况下，产品30可以由相对厚的片材构成，这样可以使所施加压力分散到较大的表面上。因而，为了保护显示器20，产品30可以由厚度通常为几毫米(mm)的片材构成。
产品30相对于显示器20可以保持处于固定关系。这意味着编码图案40和显示器位置之间的关系不会随着时间而改变。使产品30相对于显示器20保持处于固定关系的能力依赖于几个因素。例如，通过设置厚的刚性产品30，该产品30一旦安装在显示器20上就可以保持不动。例如，在产品30要应用于大型TV屏幕的情况下，可能需要大尺寸的产品30。因而，产品30可以由厚度为毫米量级的片材构成从而提供刚性产品30。厚片材的产品30使得大尺寸的产品30相对于显示器20能够牢固地保持处于固定关系。
另一方面，小尺寸的产品30可以由厚度远小于1mm(通常为0.1mm~0.5mm)的薄膜构成。这种薄膜可适合于使产品30相对于例如移动电话显示屏或笔记本电脑屏幕配置成固定关系。薄膜产品30还可以具有足够的弹性以被卷起从而便于运输产品30。这意味着在用户想要能够与显示器20交互的情况下，产品30可以由该用户携带并且安装至任何显示器20。
产品30可被期望安装于特定尺寸的显示器20。对此，产品30可以具有与该产品30要应用于的显示器20大致相同的尺寸。这意味着产品30可被配置成与显示器20成边对边关系从而紧贴地安装于显示器20。然而，可选地，可能期望将产品30应用于不同尺寸的显示器20。这样一来，安装至显示器20的产品30可能突出到显示器20的各边中的至少一个边的外部。还可以考虑使产品30仅覆盖显示器20的一部分从而提供与显示器20的该特定部分的交互。产品30可以为矩形从而适合大多数显示器20的形状。
产品30的一个或多个部分可以配置有粘合材料从而允许将产品30安装至显示器20。可选地，产品30可以具有粘性表面，由此使该产品在应用于显示器20时被粘附至显示器表面。作为另一替代例，产品30和显示器20可以配置有相对应的一片或多片诸如
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紧固件等的钩环型紧固件。作为又一替代例，产品30可以配置有用于容纳显示器20的边缘的夹具。当然，显示器20可以作为代替或者还配置有诸如粘合材料或夹具等的使产品30安装至显示器20所用的部件。
作为又一实施例，可以设置用于将产品30安装至显示器20的单独紧固件。这可以通过双面胶带来实现，该双面胶带在将产品30应用于显示器20之前贴附至产品30或显示器20其中之一。在图4所示的一个实施例中，设置有保持件组件60。保持件组件60可以包括框62，其中框62可以例如通过螺丝牢固地安装至显示器20。保持件组件60还可以包括可安装在框62上的一个或多个夹具或者协作臂(cooperating arm)对64。在将产品30安装至显示器20时，产品30装配至夹具或协作臂对64中，从而使产品30的位置相对于显示器20固定。
产品30设置有可以配置有编码图案40的表面32。产品30可被配置成以表面32面向显示器20配置的方式安装至显示器20。可选地，表面32可以被保护层所覆盖。这意味着用户无法与配置有编码图案40的表面32直接交互。因而，表面32受到保护，由此通过例如使用读取器50接触产品的用户交互不会对编码图案40造成磨损。
产品30的表面32可能受到定义表面x轴和表面y轴的边34、36的限制。如上所述，产品30可以为矩形，从而与显示器20的最通用形状相对应。在这种情况下，边34、36可以彼此垂直，因而表面x轴和表面y轴也将彼此垂直。
编码图案40可以提供信息的图形编码。对此，编码图案40可以包括根据网格所配置的标记，其中这些标记的放置和/或形态用来对信息进行编码。
在一个实施例中，如图5A所示，编码图案40包括虚拟网格线42，其中这些虚拟网格线42由于实际可能不存在于表面32上而被称为虚拟的。因此，利用图5A的虚线来标记网格线42。虚拟网格线42可以彼此垂直从而形成正交网格。虚拟网格线42相交于网格交叉点44，其中网格交叉点44形成标称点。可以利用相对于编码图案40的标称点44存在偏移的标记46来对编码图案40的信息进行编码。标记46相对于标称点44的偏移方向确定了利用标记46进行编码的值。例如，如图5B~5E所示，可以允许标记46在四个不同方向的其中一个方向上偏移。然后，各标记46对信息进行两位编码。如图5B~5E所示，标记46可以沿着虚拟网格线42的其中一个进行偏移。在US 6,663,008中进一步描述了这种编码图案40，该文献通过引用包含于此。
标记还可以设置在网格交叉点44中或网格交叉点44中的一部分中。这可能有助于检测虚拟网格线42，因此便于对编码图案40进行解码。此外，各网格交叉44点无需与用于对信息进行编码的标记46相关联。在一个实施例中，配置有用于表示网格线42的标记的网格交叉点44不具有用于对信息进行编码的相关标记46，而没有配置用于表示网格线的标记的网格交叉点44与用于对信息进行编码的标记46相关联。
部分标称点44或各标称点44可以与用于对信息进行编码的多个标记46相关联。这可用于对与一个标称点44相关的更多信息进行编码。在一个实施例中，如图5F所示，标称点44与配置在标称点44的相对侧上的一对标记46相关联，以使得这一对标记46的重心处于标称点44。这便于检测虚拟网格线42。
标记46可以由正方形、三角形或任何其它简单形状构成。在一个实施例中，标记46由可以容易印刷的圆点构成。在另一实施例中，标记46由具有不对称形状的点构成。这些点例如可以是椭圆形或矩形。可选地，标记46可以具有不同的形状，其中标记46的形状可有助于对编码图案40的信息进行编码。
标记46可被配置为使红外辐射发生漫反射。由于很多显示器20都包括红外滤波器而使得从显示器20没有发出红外辐射，因而这样可便于检测标记46。读取器50可被配置为检测红外辐射，并且在与发出红外辐射的光源相组合的情况下，红外反射标记46将作为亮点出现在读取器50的暗背景上。
然而，标记46可以可选地被配置为提供对入射辐射的镜面反射、衍射、折射、吸收、全内反射或布拉格(Bragg)反射，从而使得能够在表面的图像中检测到标记46。
为了确保来自显示器20的辐射不会干涉编码图案40的检测，产品30可以配置有红外滤波层。该红外滤波层被配置为以并非位于编码图案40和读取器50之间的方式面向显示器20。
红外反射标记46可以容易地实现为使红外辐射和可见辐射发生漫反射的白色标记。这意味着编码图案40对于用户而言是可见的。然而，编码图案40也可以由小标记构成，以使得编码图案40仅被体验为所显示图像的对比度的略微下降。
编码图案40可以是被配置为对位置进行编码的位置编码图案。在一个实施例中，可以使用一组多个标记46来对一个位置进行编码并且可能地还对标识符进行编码，其中该标识符可用于将产品30与其它产品区分开。这些组可以横跨表面32并排配置以对横跨表面32的各位置进行编码。在另一实施例中，例如US 6,663,008中所述，位置编码图案具有窗口化属性，这意味着位置编码图案中预定大小的各部分的位置编码是唯一的，由此对明确位置进行编码。可以利用如同点那样的多个简单符号来对各位置进行编码，并且用于对第一位置进行编码的多个符号中的至少部分符号还可用于对相邻的第二位置进行编码。
位置编码图案例如可以使用6×6个标记46来对一个位置进行编码。这样使得能够对非常大的区域内的位置进行编码，由此位置编码图案的不同部分可以配置在不同的产品30上。由于各产品30可被配置为对不同范围的位置进行编码，因此代替使用用于识别产品30的编码后的标识符，可以通过所记录位置来识别该产品30。这意味着产品30上的位置编码图案40可以对较大区域内的绝对位置进行编码。因而，无需在产品30自身上对该区域的坐标的原点进行编码。可以将绝对位置转换成利用位置编码图案编码后的较大区域的子集内的局部位置。该子集可以对与产品表面32相对应的区域内的位置进行编码。这样可以便于将绝对位置解释为产品表面32上的局部位置。
然而，可以无需使用这种较大的位置编码图案。在另一实施例中，使用较少的标记46来对一个位置进行编码。这样可以更快地对位置进行解码。
在另一实施例中，标记46横跨表面32呈规则配置。标记46可以具有不同的形状或颜色从而对信息进行编码。各标记46可以具有复合结构从而使得能够对大量信息进行编码。由此，可以利用一个标记46对表面32上的位置进行编码。
编码图案40可以形成在表面32上呈周期性的结构。编码图案40可以包括根据网格所配置的标记46，其中该网格定义了标记46在表面上的周期。可以将编码图案40的网格大小定义为编码图案40中的相邻两个网格线42之间的距离。编码图案40的网格大小还定义标记46在表面32上的空间频率。即使各标记46相对于网格交叉点44在不同方向上偏移，标记46的空间频率也由网格大小来确定。该网格还可以定义与编码图案40的虚拟网格线42一致的网格x轴和网格y轴。
如上所述，像素间距定义了像素22在显示器20上的空间频率。此外，显示器20被根据网格所配置的标记46所覆盖，其中该网格的网格大小定义了标记46在表面32上的空间频率。这意味着存在以叠加方式配置的两种周期性结构，其中这两种周期性结构包含多个空间频率。因而，这两种周期性结构的空间频率的卷积可以形成其它的生成频率。在生成频率处于人类可感知的频率内、即该频率很小的情况下，用户可以看见显示器20上的摩尔纹（moiré）图案。该摩尔纹图案可能非常明显并且会严重影响所显示图像的可视性。
因此，期望确保不在显示器20上形成可见的摩尔纹图案。确保不形成摩尔纹图案的一种方式是确保编码图案40的网格大小适合于显示器20的像素间距。然而，可选地，编码图案40可以相对于显示器20进行转动，以使得网格x轴相对于阵列x轴成角度偏移。编码图案40的转动可以使编码图案40的网格和像素22的阵列之间具有使得可见摩尔纹图案不太可能出现的关系。
由于编码图案40的转动，因而可以在无需考虑显示器20的像素间距与编码图案40的网格大小是否匹配的情况下将同一产品30应用于不同的显示器20。这样便于制造可用于不同的显示器20的便携型的产品30。
此外，可以总是使用相同网格大小的编码图案40。这意味着可以调整并优化用于读取编码图案40的读取器50以读取具有特定网格大小的编码图案40。此外，可以使用同一读取器50来读取该编码图案40，而与编码图案40要应用于哪种类型的显示器20无关。
此外，即使在显示器20的制造期间在固定地安装至显示器20的产品30上配置编码图案40，使用相对于显示器20转动的编码图案40也可以是有利的。在这种情形下，要叠加编码图案40的显示器20的像素间距是已知的，因此可以使编码图案40的网格大小适合于该像素间距。例如，可以将网格大小设置为等于像素间距的整数倍。然而，网格大小需要非常严格地满足期望值以使得不会产生摩尔纹效应。因此，使编码图案40的网格大小适合于显示器20的像素间距，这可能会对制造精度造成严格要求。因而，可以通过使编码图案40相对于显示器20转动来提高产量。
使编码图案40相对于显示器20转动以使得网格x轴相对于阵列x轴成角度偏移，这可以通过使编码图案40相对于产品表面32的表面x轴转动来实现。如上所述，产品30可被配置成与显示器20对准。因此，在将产品30安装至显示器20时，在网格x轴相对于产品30的表面x轴成角度偏移的情况下，网格x轴相对于显示器20的阵列x轴同样成角度偏移。
虚拟网格线42无需被配置为形成正交网格。在一个替代例中，可以由以彼此成60°的角度配置的虚拟网格线42形成菱形网格。在其它替代例中，虚拟网格线42可以形成三角形或六角形网格。在这种情况下，网格y轴和阵列y轴的相关方式与网格x轴和阵列x轴的相关方式不同。然而，仍可以通过将网格x轴配置成相对于阵列x轴成角度偏移来避免可见摩尔纹干涉，只要网格y轴相对于阵列y轴也成适当角度偏移即可。这意味着可行的角度范围对于虚拟网格线42的非正交结构而言有所不同。
产品30可预定应用于特定类型的显示器20。在制造产品30之前，可以确定产品30要应用于的显示器20的不同像素间距的范围。此外，可以设置要使用的编码图案40的网格大小。在一个实施例中，网格大小约为300μm。当然，还可以使用其它的网格大小。例如，网格大小可以在100μm~2mm的范围内。使用所设置的网格大小和已知范围的像素间距，可以分析网格x轴和阵列x轴之间的不同角度的影响。如Isaac Amidror所著的Chapter 3 of The Theory of the MoiréPhenomenon,Volume I:Perio dic Layers所述，可以分析两个叠加频率之间的关系从而识别将会产生可见摩尔纹干涉的角度。
在已分析了网格x轴和阵列x轴之间的不同角度的影响的情况下，可以确定出不会产生摩尔纹问题的角度。因而，可以找到摩尔纹效应不可见的角度的容许范围。然后，可以将编码图案40以网格x轴相对于表面x轴所成的角度处于该容许范围内的方式应用于产品30。这意味着由于网格x轴相对于阵列x轴的角度的较小变化不会引起摩尔纹效应，因此在将产品30安装至显示器20时可以接受一定的公差。
例如，产品30可被期望应用于计算机监视器。屏幕大小为19英寸且分辨率为1280×1024个像素的计算机监视器具有0.208mm的像素间距。在网格大小为0.300mm的产品30要应用于该计算机屏幕的情况下，网格x轴相对于阵列x轴可以成10°~35°范围内的角度偏移，从而避免可见摩尔纹干涉。另一产品30可被期望应用于TV屏幕。屏幕大小为42英寸且分辨率为1920×1080个像素的TV屏幕具有0.342mm的像素间距。在该示例中，在网格大小为0.300mm的产品30要应用于该TV屏幕的情况下，网格x轴相对于阵列x轴可以成30°~40°范围内的角度偏移，从而避免可见摩尔纹干涉。
根据另一替代例，可以在无需针对要使用的像素间距特别分析网格大小的情况下选择网格x轴和表面x轴之间的适当角度。在一个实施例中，网格x轴可被配置成相对于产品30的表面x轴成10°~15°的角度偏移。在另一实施例中，网格x轴可被配置成相对于产品30的表面x轴成25°~35°的角度偏移。在这两个实施例中，可以设置编码图案40的网格和显示器20的像素22的阵列之间的关系以使得摩尔纹效应不可见。在又一实施例中，网格x轴可被配置成相对于产品的表面x轴成诸如40°~50°等的大致为45°的角度偏移。还发现通过编码图案40的网格和显示器20的像素22的阵列之间的这种关系能够得到可避免可见的摩尔纹干涉的系统。
应当意识到，编码图案40在产品表面32上的配置还可以考虑到显示器20的阵列x轴和产品30的表面x轴之间的关系。在某些情况下，可以很精确地获知产品30相对于显示器20应如何安装。这可以例如为在显示器20的制造期间使产品30与显示器20一体化的情况或者利用保持件60来精确地控制产品30相对于显示器20的安装的情况。在这些情况下，可以准确地知道网格x轴和阵列x轴之间的最终关系。因而，可以将编码图案40以网格x轴相对于阵列x轴所成的角度处于容许范围内的方式应用于产品30。
标记46的大小可以显著地小于显示器20的子像素。这意味着标记46没有覆盖整个子像素，否则可能会导致显示器20上的颜色发生干扰偏移。因此，标记46的大小应当尽可能大到便于检测标记46，同时尽可能小到避免干涉显示器20的颜色。
对于给定产品，优选所有标记46具有相同或几乎相同的大小。在标记46的直径小于10μm的情况下，难以检测这些标记，而在标记46的直径大于110μm的情况下，这些标记46可能会干涉显示器20的颜色。检测标记46的难度可能依赖于标记46如何与入射辐射相互作用。例如，在标记46被配置为使辐射发生漫反射的情况下，标记46的直径可以在60μm~80μm或者80μm~110μm的范围内。在标记46被配置为使辐射发生镜面反射的情况下，标记46可被配置成具有10μm~40μm的范围内的直径。通过将标记46配置成具有较小的直径，可以在不会干涉显示器20的颜色的情况下将产品30应用于更多不同类型的显示器20。
可以根据产品30期望应用于的显示器20的类型来选择标记46的大小。
在一个实施例中，标记46被配置成具有不对称形状。标记46可以相对于显示器的子像素被配置成：标记46的横跨子像素的短边的延长比横跨子像素的长边的延长大。这意味着标记46可被配置成：横跨子像素的整个短边延伸，而仅在子像素的长边的一部分上延伸。这种不对称标记46具有与圆点相等的面积而仅覆盖了各子像素的较小部分。作为代替，不对称标记46可被配置成与至少两个相邻像素重叠。这意味着可以避免显示器20上的呈现颜色出现偏移。
特定显示器的子像素可以沿着阵列x轴延伸80μm并且沿着阵列y轴延伸240μm。对于这种实施例，标记46可被配置成沿着阵列x轴延伸的长轴为140μm并且沿着阵列y轴延伸的短轴为70μm的椭圆点。
应当注意，尽管标记46根据网格x轴相对于表面x轴成角度偏移的网格进行配置，但不对称标记46的长边仍可以与表面x轴对准。这意味着当产品30配置在显示器20上时，标记46的长边将与阵列x轴对准。例如，椭圆点的长轴将由此与阵列x轴对准。
当标记46相对于网格交叉点44存在偏移时，该偏移可能会对显示器20的像素造成局部可见干涉。因而，即使网格x轴相对于显示器20的像素的阵列成角度偏移从而避免网格大小和像素间距之间的可见摩尔纹干涉，也可能由于标记46相对于网格交叉点44的偏移而发生局部干涉。为了避免标记46的偏移对显示器的用户体验产生影响，可以将偏移的大小配置得尽可能小。
在实施例中，标记46相对于网格交叉点44的偏移小于50μm，优选在10μm~30μm的范围内。这可能意味着标记46相对于网格交叉点44的偏移不会对显示器20产生可见局部干涉。
标记46相对于网格交叉点44的偏移应当足够大以使得能够检测标记46已偏离网格交叉点44的方向。在一个实施例中，标记46相对于网格交叉点44的偏移约为标记46的直径的50%，这使得能够确保可以检测到该偏移的方向。
产品30可以配置为紧邻显示器20的像素的阵列。这样可以避免用户随着改变针对显示器20的观看角度而注意到产品30上的标记46相对于像素移动(这也被已知为视差现象)。然而，在产品30配置为紧邻显示器20的像素的阵列的情况下，标记46和像素之间的局部干涉效应可能更加清楚地可见。因而，在产品30配置为紧邻显示器20的像素的阵列的情况下，使标记46的大小以及标记46相对于网格交叉点44的偏移尽可能小从而避免可见局部干涉问题变得尤为重要。可选地，可以通过将产品30配置成安装在距显示器20的像素的阵列一定距离的位置处来避免局部干涉问题。
现在参考图6，将说明用于读取编码图案40的读取器50。读取器50可以包括用于将产品30的图像形成在诸如电荷耦合器件(CCD)或互补金属氧化物半导体(CMOS)传感器等的光学图像传感器54上的光学系统52，其中光学图像传感器54被配置为获取二维图像。光学系统52可以包括用于使该图像聚焦到传感器表面上的透镜56。光学系统52还可以包括光引导件58，其中该光引导件58可以包括用于将光引导至光学图像传感器54的一个或多个镜。此外，光学系统52可以包括波长滤波器，其中该波长滤波器用于滤除不想要的波长。如上所述，编码图案40可以由红外反射标记46构成。通过仅使红外辐射到达光学图像传感器表面，提高了光学图像传感器54所拍摄到的图像中的信噪比。
读取器50还可以包括光源(未示出)。该光源可以向表面32的进行成像的部分发射光。因而，改善了成像条件。该光源还可以被配置为发射将会以增强方式与编码图案40进行相互作用的红外辐射。
如图6所示，读取器50可以被形成为电子笔70。电子笔70可以具有内部安装有电子笔70的所有组件的笔型壳体。
电子笔70还可以包括分析单元72，其中该分析单元72可被配置为基于光学图像传感器54所记录的图像来对编码图案40进行解码。在一个实施例中，光学图像传感器54描述表面32上的位置编码图案并且分析单元72被配置为对电子笔70的位置进行解码。分析单元72可以与光学图像传感器54一体化从而直接确定记录图像时电子笔70的位置。例如，分析单元72可以实现为适合于该目的的客户定制集成电路(例如，ASIC、专用集成电路)，其中该集成电路还可以包含光学图像传感器54。作为替代，分析单元72可被配置为从光学图像传感器54接收所记录图像。然后，分析单元72仍可以实现为客户定制集成电路或者具有某种形式的可编程集成电路(例如，PROM(可编程只读存储器)、FPGA(现场可编程门阵列))或运行特定软件程序的普通处理器，以基于获取到的位置数据来确定位置。
作为另一替代例，光学图像传感器54可以集成在客户定制集成电路内以对所记录图像进行预处理。例如，可以对这些图像进行预处理从而检测标记46在图像中的位置。因而，客户定制集成电路可以将标记46在图像中的位置的列表输出至分析单元72，其中分析单元72可以处理该列表以对编码图案40进行解码。
可选地，电子笔70可被配置为仅记录图像并将这些图像发送至电子装置10以供分析。在这种情况下，分析单元将被设置在电子装置10内。作为另一替代例，电子笔70可被配置为对所记录图像进行某种预处理并将预处理后的图像发送至电子装置10以对成像后的编码图案40进行最终解码。
分析单元72可被配置为对位置编码图案40的图像进行分析并且对利用该图像所描述的位置编码图案的一部分编码后的位置进行解码。分析单元72当然也可具有依赖于位置编码图案40的编码方式的指令，以使得分析单元72中所进行的解码适用于要进行解码的特定位置编码图案。US6,663,008和US6,667,695中提供了这些解码算法的示例。
标记46可以使红外辐射发生漫反射，由此标记46可以作为亮点出现在图像的暗背景中。可以将该图像记录为包括光学图像传感器54中的传感器像素所记录的辐射值的灰度图像。为了检测标记46在图像中的位置，该分析可以首先包括对图像设置阈值从而形成二值图像的步骤。这意味着将灰度图像中的各辐射值与阈值进行比较。在辐射值大于阈值的情况下，将二值图像中的相应辐射值设置为一(1)，否则设置为零(0)。因而，所输出的二值图像包含相对于暗背景(值0)的理想上构成标记46的明亮对象(值1)。该分析还可以包括识别二值图像中的亮点并且确定这些亮点在图像中的位置的步骤。这些亮点可以通过对二值图像应用边缘滤波器来进行识别。识别二值图像中的点的步骤可以返回所识别出的点的位置的列表。
电子笔70还可配置为检测被应用于诸如纸张等的其它类型表面的编码图案。这样提供了电子笔70的多功能性。然而，当电子笔70读取纸张上所印刷的编码图案时，该编码图案通常由明亮背景上的暗点构成。因而，在电子笔70读取暗的编码图案时阈值滤波器可以发生反转，由此二值图像仍将包含与值为0的背景形成对比的值为1的点。用户可以控制电子笔70以使用反转后的滤波器。可选地，电子笔70可被配置为检测图像的平均辐射值并且基于该平均辐射值来应用适当的滤波器。
电子笔70还可以包括从壳体突出的笔尖74，其中该笔尖74用于使电子笔70指向产品30。笔尖74可被形成为延伸至电子笔70的壳体内的塑料触针76的尖端。触针76被配置成在作用于产品30时不会在产品30上留下任何印记。产品30要用于长时间与显示器20进行交互。因而，期望由以前与显示器20的交互所引起的印记在产品30上不可见。
可利用具有构成笔尖74的书写尖的书写工具来代替塑料触针76。该书写工具也可被配置为在利用电子笔70书写期间在表面上留下有色痕迹。该情况是在电子笔70要作用于诸如纸张等的除显示器表面以外的其它表面的情况下所采用的。
根据另一替代例，可以将触针和书写工具同时安装在电子笔70上。该书写工具和触针可在延伸位置和缩回位置之间移动从而选择要使用的尖。
电子笔70完全无需具有任何笔尖74。作为代替，电子笔70可以具有形成要作用于产品30的接触面的环形凸缘以指示期望位置。
电子笔70可以包括下笔检测器78，其中该下笔检测器78用于判断电子笔70是否已作用于产品30上。因而，下笔检测器78检测用户将电子笔70按到产品30上以利用电子笔70开始输入数据的时刻。
下笔检测器78可以是力传感器。该力传感器可以配置在触针76相对于尖74的相对端。触针76可移动，由此在尖74按下到产品30上时向力传感器施加力。可选地，对于笔70作用于产品30的检测，可以通过电子笔70的光学图像传感器54能够获取聚焦的表面32的图像来实现。作为另一替代例，电子笔70可以包括位于该笔的前端的光源和光检测器。该光源可被配置为发送光脉冲，并且在光检测器在预定时间帧内检测到来自基板的反射光时，可以判断为笔70被作用于产品30。还可以使用这些技术的任意组合。
下笔检测器78可被配置为激活笔70内的信息记录。例如，在力传感器检测到笔尖74被作用于产品30的情况下，该检测可以触发光学图像传感器54开始获取图像并且触发分析单元72开始分析这些图像。可选地，在通过检测到已对表面32进行了聚焦成像而实现下笔检测的情况下，该下笔检测可以触发分析单元72开始对成像后的编码图案40进行解码。
此外，电子笔70无需为了允许记录信息而物理地作用于产品30。在电子笔70以所谓的悬停状态相对于产品30保持较小距离的情况下，电子笔70能够获取编码图案40的图像。电子笔70可以记录如下信息，其中该信息表示是在将笔70以下笔状态作用于产品30的情况下记录了图像、还是以悬停状态记录了图像。
电子笔70还可以包括按钮80，其中用户可以按下按钮80以控制电子笔70。例如，可以按下按钮80以激活电子笔70内的信息记录，或者按钮80可以用作接收来自电子笔70的输入的应用时的鼠标右按钮。
电子笔70还可以包括通信单元82，其中通信单元82用于与电子装置10进行通信。电子笔70可被配置成经由有线连接和无线连接这两种方式来与电子装置10进行通信。
有线连接例如可以由包括连接器的电子笔70来建立，其中该连接器用于容纳插头或者被引入插座内。该连接器可以是诸如USB(通用串行总线)连接器等的任意类型的电连接器。
为了经由无线连接来提供通信，电子笔70的通信单元82可以包括收发器。该收发器可被配置为发送电子装置10的接收器可以接收到的信号并且接收从电子装置10发送来的信号。该收发器可以是针对与电子装置10的近距离通信而配置的。例如，收发器可被配置为发送和接收无线电信号。对此，收发器可以包括天线。该收发器可被配置为通过蓝牙(Bluetooth)协议来与电子装置10进行通信。
电子笔70可被配置为将信息实时发送至电子装置10。这意味着电子笔70随着该电子笔70对信息的记录而连续地将所记录信息发送至电子装置10。所发送的信息可以是光学图像传感器54获取到的图像、预处理后的图像、或者诸如电子笔70的位置等的解码信息。
可以经由连接至电子装置10的连接器对电子笔70进行供电。可选地，可以利用电池对电子笔70进行供电。当电子笔70连接至电子装置10时可对该电池进行再充电。
电子笔70还可以包括印刷电路板86。在印刷电路板86上可以安装处理器88。处理器88可被配置为控制电子笔70的各种功能。对此，电子笔70的诸如下笔检测器78、光学图像传感器54、光源和通信单元82等的不同部件还可以连接/安装在印刷电路板86上。印刷电路板86可被配置成在电子笔70的纵方向上延伸，从而使得能够以小直径来制造电子笔70。电子笔70还可以包括载架(carrier)，其中该载架可以构成安装单元，该安装单元用于对电子笔的壳体内部的电子笔的各部件的安装进行控制。WO05/057471中提供了这种载架的示例。
读取器50无需被形成为电子笔。光学系统52和光源可以设置在任意种类的外壳内。该外壳可以适合于手持从而便于用户操控该外壳。此外，该外壳可以包括引导面，其中该引导面用于向用户指示产品30中与外壳相关联的哪个部分将要被光学图像传感器54进行成像。作为一个示例，该外壳可以具有鼠标型形状。
现在参考图7，将说明经由显示器20与电子装置10的用户交互。电子装置10可以包括处理器12。处理器12可以包括显示控制器，其中该显示控制器用于创建显示器20可正确解释的信号以在显示器20上输出图像。处理器12还可以运行用于对来自读取器50的输入进行处理的控制程序。
在第一次启动控制程序的情况下，该控制程序可以进行用于确定位置编码图案40相对于显示器20的像素22的阵列的放置位置的校准。在产品30已移动的情况下或者在用户感受到利用读取器50所指示的位置和电子装置10检测到的位置之间的不一致的情况下，还可以由用户来启动该校准处理。由于该校准，利用读取器50所进行的位置输入在该校准之后可被解释为与显示器20上的相应位置的交互。
可以制造并且输送安装有产品30的显示器20，其中在该产品30的表面32上具有位置编码图案40。在制造显示器20时，可以确定位置编码图案40相对于显示器20的像素22的阵列的放置位置。因而，可以在制造期间针对显示器20来校准位置编码图案40。
可选地，可以将产品30与显示器20分开进行输送。因此，在第一次将产品30应用于显示器20的情况下，控制程序可以开始校准。在校准期间，该控制程序对显示器进行控制以在显示器20的一角示出第一校准标记100。提示用户将读取器50指向该校准标记100。因而，读取器50读取覆盖该显示器位置的位置编码图案40并且可以对位置编码图案40的位置进行解码。通过如下操作来继续进行该校准：该控制程序对显示器进行控制以在该显示器的其它角中进一步示出校准标记102、104、106，并且用户将读取器50指向这些位置以确定位置编码图案40的相应位置。
这样，确定了位置编码图案40和显示器位置中的四对相应位置。控制程序可以利用这几对相应位置来设置一组方程。这些方程可以如下：
u i v i 1 = k 1 k 2 k 3 k 4 k 5 k 6 k 7 k 8 1 · x i y i 1
其中，(ui,vi)是点i的显示器坐标，(xi,yi)是相应的点i的位置编码图案坐标，并且k1~k8是用于使位置编码图案的位置与显示器位置相关的转换函数的常数。使用这四对相应位置来生成具有8个未知数k1~k8的一组8个等式。因而，可以对该方程组求解，从而确定显示器坐标和位置编码图案的坐标之间的射影变换。
如上所述，编码图案40的网格可被配置成网格x轴相对于显示器20的阵列x轴成角度偏移。可以将位置编码图案40的坐标表示为沿着网格x轴的x坐标和沿着网格y轴的y坐标。这意味着转换函数需要应对位置编码图案相对于显示器的角度偏移以及位置编码图案的坐标系相对于显示器坐标系的缩放。因此，控制程序计算如上所述的能够应对角度偏移和坐标系缩放的转换函数。该校准还能够应对位置编码图案和/或产品30的表面的可能未配置成与显示器20平行的剪切。
然而，可以仅使用两个校准标记来进行校准。在这种情况下，可以仅使用2×2的矩阵来设置将显示器坐标映射到位置编码图案的坐标的方程。这种方程可以应对坐标系的缩放和转动。
为了获得更加可靠的转换函数，可选地，可以使用四个以上的校准标记。使用更多的校准标记将允许设置可使用例如最小二乘法求解的超定方程组。这种校准可以使用与位置编码图案40和显示器20之间的关系有关的更多数据，因此可以更加精确。
一旦已确定了转换函数，控制程序就可以使用该转换函数从而将位置编码图案的所记录位置转换成相应的显示器位置。
控制程序可被配置为将所记录的显示器位置发送至激活的应用程序，其中该激活的应用程序可以控制针对显示器的输出。例如，可以将显示器位置作为鼠标输入发送至操作系统，由此可以将读取器50解释为仿效鼠标。电子笔70保持处于悬停状态时的记录位置可被解释为使鼠标光标移动，而电子笔70处于下笔状态时的记录位置可被解释为在该记录位置进行鼠标左击。此外，在电子笔70作用于产品30的同时按下电子笔70的按钮80的情况可解释为在该记录位置进行鼠标右击。
电子装置10的处理器12可以运行专用于接收来自读取器50的输入的程序。该程序可以集成在上述控制程序中。这种专用程序可以应用于诸如自助服务亭或平板PC等的期望与显示器20进行用户交互的电子装置10。可以通过该控制程序进行与显示器位置交互相关联的动作来直接解释该控制程序所确定的显示器位置。例如，可以将所记录的显示器位置解释为用户按下显示在显示器20上的按钮或图标，并且该程序可以进行与所按下的按钮相关联的适当动作。
在电子装置10的显示器20的制造期间，可为显示器20配置编码图案40。这意味着所实现的显示器20具有如下的交互能力：允许用户通过将读取器50指向显示器20上的不同位置来向电子装置10提供输入。在显示器20的制造期间，可将配置有编码图案40的产品30安装在显示器20上并且可以针对显示器20来校准编码图案40。
然而，产品30还可以作为单独单元来实现，其中该产品30是在期望与显示器20进行用户交互的情况下安装至显示器20的。这意味着可以为所制造的不具有触摸屏功能的显示器20提供触摸屏功能。因而，用户可以携带产品30以在期望触摸屏功能的情况下将该产品30应用于任意显示器20。例如，在进行报告并且报告者不想将具有触摸屏功能的显示器20携带至会议室或讲演厅、但仍想在报告期间能够与显示器20交互的情况下，这可能是非常合适的。
最后，将说明产品30的制造。首先，片材或膜由诸如塑料或玻璃材料等的具有适当光学和物理性质的材料所制成。该材料需要使可见光和红外光透过。该材料还需要具有足够的刚性，以使得可以使片材相对于大型显示器保持处于固定关系。然而，在另一实施例中，材料可能需要具有足够的柔性从而允许使膜卷起。
片材或膜的表面32要设置编码图案40。编码图案40要配置在表面32上，由此编码图案40的网格x轴相对于表面x轴成角度偏移。
图案生成算法可以接收要利用编码图案40进行编码的信息的输入。例如，该图案生成算法可以接收产品30上要利用编码图案进行编码的位置范围的输入。该图案生成算法可以计算编码图案40的图形外观并且将该图形外观的信息提供至用于将编码图案40印刷到产品表面32上的印刷处理。
在一个实施例中，图案生成算法计算具有x坐标和y坐标的矩形部分的图形外观。然后，使该矩形部在例如10°~15°、25°~35°或40°~50°的范围内转动预定角度，以形成要印刷在产品表面32上的图像。因而，为了使整个产品表面都配置有编码图案40，计算图形外观所用的矩形部分需要大于产品表面32。
在另一实施例中，图案生成算法接收要使用的偏移角度的输入。然后，该图案生成算法可以计算编码图案40的矩形部分的图形外观，其中网格x轴相对于矩形部分的x轴转动了偏移角度。这意味着要应用于表面32的编码图案40的图形外观由图案生成算法来确定。
在上述这两个实施例中，可以将编码图案40的图像提供至印刷机由此可以使产品30与印刷机对准。通过将该图像印刷到产品表面32上，该印刷机将产生网格x轴相对于表面x轴成角度偏移的编码图案40。
在另一实施例中，图案生成算法计算具有x坐标和y坐标的矩形部分的图形外观。将该图形外观提供至用于将编码图案40印刷到产品表面32的印刷机。在印刷之后，将产品30剪切成相对于表面的边缘成角度，由此获得矩形的产品表面32，其中编码图案的网格x轴相对于表面x轴成角度偏移。这意味着印刷有编码图案40的表面面积需要大于剪切出的产品30的表面面积。因而，使用该制造方法，产品材料将被浪费。另一方面，在生成编码图案的图形外观的图像的处理中或者在印刷机中创建光栅图像以输出所生成图像的处理中，引入更多的空间频率的风险非常小。
产品30还可以配置有用于保护印刷出的编码图案40的层。该层可以耐受来自电子笔的触针所造成的划擦。此外，产品30可以配置有吸收红外辐射的层，从而确保来自显示器20的红外辐射不会到达光学图像传感器54而干扰红外反射标记46的检测。
以上已经参考若干实施例大体说明了本发明。然而，本领域技术人员容易理解，在仅由所附的专利权利要求书所限定的本发明的范围和精神内，除以上公开的实施例以外的其它实施例同样也是可行的。
例如，编码图案40可以由具有其它光学特性的标记46构成，从而使得能够检测显示器20上的标记46。标记46可以反射或吸收紫外光。可选地，产品30可以配置有红外反射材料的层并且标记46可以吸收红外辐射从而被检测作为明亮背景上的暗点。
此外，编码图案40无需被配置为对位置进行编码。编码图案40可以对如下信息进行编码，其中该信息可被直接解释为对电子装置10要进行的特定功能的请求。这对于永久性地安装至诸如自助服务亭等的显示器的产品30而言特别有效。在这种情况下，该显示器的至少若干部分可以与特定功能相关联，其中可以向用户指示该特定功能。这样一来，这些部分可以配置有对如下信息进行编码的编码图案40，其中该信息由控制程序直接解释为对提供特定功能的请求。

Claims (21)

1.一种产品，包括：
表面(32)，所述表面(32)包括用于定义表面x轴和表面y轴的边(34,36)，
所述表面(32)还配置有编码图案(40)，所述编码图案(40)包括根据网格配置的标记(46)，其中所述网格用于定义网格x轴和网格y轴，
其中，所述网格x轴相对于所述表面x轴成角度偏移。
2.根据权利要求1所述的产品，其中，所述网格x轴相对于所述表面x轴偏移了约10°~15°、25°~35°或者约45°的角度。
3.根据权利要求1或2所述的产品，其中，所述标记(46)是直径小于100μm的点。
4.根据权利要求1或2所述的产品，其中，所述标记(46)是直径在60μm~80μm的范围内的点。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的产品，其中，所述标记(46)是直径大于10μm的点。
6.根据权利要求1或2所述的产品，其中，所述标记(46)是直径在10μm~40μm的范围内的点。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的产品，其中，所述标记(46)是具有不对称形状的点。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的产品，其中，所述产品由使可见辐射透过的材料制成。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的产品，其中，所述标记(46)由红外反射材料制成。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的产品，其中，所述编码图案(40)包括彼此交叉以形成网格交叉点(44)的虚拟网格线(42)，以及所述标记(46)中的至少一部分相对于所述网格交叉点(44)存在偏移以对信息进行编码。
11.根据权利要求10所述的产品，其中，所述标记(46)相对于所述网格交叉点(44)的偏移的大小小于50μm。
12.根据权利要求10所述的产品，其中，所述标记(46)相对于所述网格交叉点(44)的偏移的大小在10μm~30μm的范围内。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的产品，其中，所述编码图案(40)对表示为沿着所述网格x轴和所述网格y轴的坐标的位置进行编码。
14.一种显示器，包括：
第一表面，其包括像素(22)的阵列，其中对所述阵列中的像素(22)进行排列以定义阵列x轴和阵列y轴；
第二表面(32)，其叠加在所述第一表面上，所述第二表面(32)配置有编码图案(40)，所述编码图案(40)包括根据网格配置的标记(46)，其中所述网格用于定义网格x轴和网格y轴；
其中，所述网格x轴以所述网格x轴相对于所述阵列x轴成角度偏移的方式叠加在所述阵列x轴上。
15.根据权利要求14所述的显示器，其中，所述标记(46)具有长边与所述阵列x轴对准的不对称形状。
16.根据权利要求14或15所述的显示器，其中，所述网格x轴相对于所述表面x轴成角度偏移，由此使得在不会产生摩尔纹干涉的情况下允许所述编码图案(40)的网格大小和所述像素(22)的阵列的像素间距之间的关系具有灵活性。
17.根据权利要求14至16中任一项所述的显示器，其中，所述第二表面(32)配置在以能够移除的方式安装至所述显示器(20)的产品(30)上。
18.根据权利要求17所述的显示器，其中，还包括保持件(60)，所述保持件(60)安装至所述显示器(20)并且用于容纳所述产品(30)以将所述第二表面(32)安装在所述第一表面的前方，其中所述保持件(60)控制所述第二表面(32)相对于所述第一表面的安装以使得所述网格x轴相对于所述阵列x轴成角度偏移。
19.一种用于处理装置(12)的方法，所述处理装置(12)连接至用户交互所用的显示器(20)，所述显示器(20)包括：第一表面，其包括像素(22)的阵列，其中对所述阵列中的像素(22)进行排列以定义阵列x轴和阵列y轴；第二表面(32)，其叠加在所述第一表面上，所述第二表面(32)配置有位置编码图案(40)，所述位置编码图案(40)包括根据网格配置的标记(46)，其中所述网格用于定义网格x轴和网格y轴；其中，所述网格x轴以所述网格x轴相对于所述阵列x轴成角度偏移的方式叠加在所述阵列x轴上，所述方法包括：
对所述显示器(20)进行控制，从而以所述处理装置(12)所确定的显示器坐标在所述显示器(20)上表示至少两个校准标记(100,102,104,106)；
接收表示所述位置编码图案(40)中与所显示的所述至少两个校准标记(100,102,104,106)相对应的位置的网格坐标；
基于接收到的网格坐标和所述至少两个校准标记(100,102,104,106)的已知显示器坐标，来确定用于使网格坐标与相应的显示器坐标相关的转换函数；
接收表示所述显示器(20)上的用户输入的后续网格坐标；
使用所确定出的所述转换函数，将所述后续网格坐标转换成相应的显示器坐标；以及
进行与同所述显示器坐标的用户交互有关的动作。
20.根据权利要求19所述的方法，其中，进行与同所述显示器坐标的用户交互有关的动作包括：将所述显示器坐标发送至运行在所述处理装置(12)上的激活的应用程序。
21.根据权利要求20所述的方法，其中，进行动作还包括：激活的应用程序将所述显示器坐标解释为在所述显示器(20)的该位置中的鼠标交互。
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