CN103424873A - 激光指示器和光输入设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种激光指示器，包括：至少两个光源，用于分别发出至少第一波长的光和第二波长的光；以及输出单元，用于交替地输出所述第一波长的光和所述第二波长的光。根据本发明，可以通过单个激光指示器，实现通过改变光输入面板上的光敏材料的光学特性来进行输入、并能够使其光敏材料恢复初始吸收特性的效果。还提供了利用这种激光指示器的光输入设备。

Description

激光指示器和光输入设备

技术领域

本发明涉及一种激光指示器，更具体地，涉及一种多波长激光指示器以及利用这种激光指示器的光输入设备。

背景技术

当前，触摸板已获得广泛应用。针对触摸板系统的输入技术也随之受到人们的关注。针对触摸板系统的一种主要输入技术是不需要靠近系统，通过遥控等方式，利用光波进行输入。传统的激光指示器发出单色光。例如，在传统的投影仪中，激光指示器发出红色光，在投影仪的幕布上形成红色光斑，以向观看演示的用户展示所指向的位置。但是，这种激光指示器无法应用于LCD屏幕，这是因为当前的LCD屏幕被处理为具有低表面反射率，例如层压有抗反射层，因此当用传统的入射光源照射LCD屏幕时，难以在LCD屏幕上看到光点。

在一些改进的光触摸板系统中，在显示屏上涂覆一层光敏材料或者在显示屏前方放置一包含光敏材料的指示板。在用特定波长的光照射显示屏时，光敏材料的光学性质发生改变，从而呈现颜色的变化。这种光触摸板系统利用光敏材料的光学性质的变化而不是反射光，因此可以结合LCD屏幕来应用。

这种光敏材料包括自恢复材料和非自恢复材料。自恢复材料在照射的光移开之后，其光学性质自动恢复。非自恢复材料无法自动恢复其光学性质。对于这种材料，需要利用预定波长的光或热来激发其恢复。

因此，发出单波长光的激光指示器无法应用于具有非自恢复材料的光触摸板系统。

当前存在一些多波长激光指示器，但是这些多波长激光指示器一般用于实现多信号输出。

例如，在专利文献1中提供了一种遥控交互笔，其包括：电源、激光模组、控制模组、镜头组，镜头组中设置有反光镜，激光模组包括可见光激光模组及红外激光模组，可见光激光模组发射的可见光与红外激光模组发射的红外光经过镜头组反射后同轴出射；可见光激光模组发射可见光让操作者准确知道交互笔的位置及运动轨迹，自由控制交互笔的运动，红外激光模组发射红外光，由接收器检测其投射位置，将位置信息转换为鼠标信号用于交互操作；另提供一种交互笔的接收器，设有与交互笔输出的红外光光谱相应的窄带滤光片，减小外界光线干扰，提高工作稳定性。

专利文献2公开了一种激光指示器，其中，通过操作一开关来操作红色激光二极管或绿色激光二极管，以产生红色或绿色的光，使得用户可以根据其偏好而选择红色或绿色的光，其中，通过操作开关使得红色激光二极管和绿色激光二极管同时工作，可以呈现黄色的光，因此，用户可根据其偏好来选择红色、绿色或黄色的光，从而得到多种颜色的光。

如专利文献1和2所述的激光指示器的输出光束中多个波长的光在空间上是混杂在一起的，并不适用于具有非自恢复材料的光触摸板系统。

专利文献：

(1)中国发明专利申请公开CN 101833385A，2010年9月15日；

(2)国际专利申请公开WO 2009/102096A1，2009年8月20日。

发明内容

如上所述，现有的激光指示器并不适用于改进的光触摸板系统。

本发明是为了解决上述问题而提出的，其目的在于提供一种适用于改进的光触摸板系统的激光指示器，以及包含这种激光指示器的光输入设备。

根据本发明的第一方面，提供一种激光指示器，包括：至少两个光源，用于分别发出至少第一波长的光和第二波长的光；以及输出单元，用于交替地输出所述第一波长的光和所述第二波长的光。

优选地，所述输出单元包括：驱动电路，用于交替地驱动所述至少两个光源之一以发光，并关闭其它光源。

优选地，所述输出单元还包括：光路合成器，用于使输出的第一波长光与输出的第二波长光的光路重合。

优选地，所述光路合成器是带通滤光片。

优选地，所述输出单元包括：选通单元，用于交替地选择所述至少两个光源之一的光以输出。

优选地，所述驱动电路包括：电源，用于产生电流以对所述至少两个光源供电；以及逆变电路，用于周期性地对所述电源产生的电流进行反相，其中，所述至少两个光源以彼此相反的方向与所述逆变电路相连以接收电流。

优选地，所述驱动电路包括：自激振荡电路，其中，所述至少两个光源连接在所述自激振荡电路中，且在所述自激振荡电路的充电周期和放电周期分别对不同的光源进行供电。

优选地，所述驱动电路包括：旋转圆盘，所述至少两个光源的电极分别连接到所述旋转圆盘的圆周的不同位置。

优选地，所述选通单元包括：反光镜，所述至少两个光源发出的光分别以不同角度照射到所述反光镜上，所述反光镜旋转以交替地输出所述至少两个光源之一所发出的光。

优选地，所述第一波长的光是红外光，所述第二波长的光是紫外光。在一些实施例中，所述第一波长为700nm，所述第二波长为400nm。

优选地，第一波长光的横截面完全覆盖第二波长光的横截面。

优选地，所述激光指示器还包括：控制电路，用于在关闭激光指示器时对发出第一波长光的光源继续供电一段时间。

优选地，所述控制电路包括：阻尼开关，被配置为在断开过程中接通发出第一波长光的光源以发光。

根据本发明的第二方面，提供一种光输入设备，包括：光输入面板，包含光敏材料；以及根据本发明第一方面所述的激光指示器，用于向所述光输入面板照射所发出的输出光束，其中，所述光敏材料在第二波长光的照射下光学性质发生改变，而在第一波长光的照射下光学性质恢复。

优选地，所述光敏材料包括：光致变色材料、光折变材料和光致变形材料中的任意一种。如果所述光敏材料是光致变色材料，则所述光学性质是吸收特性；如果所述光敏材料是光折变材料，则所述光学性质是折射率；如果所述光敏材料是光致变形材料，则所述光学性质是外形改变所引起的折射或散射效应。

优选地，所述光敏材料是双噻吩-3-基-全氟环戊烯。

[本发明的效果]

根据本发明，可以通过单个激光指示器，实现通过改变光输入面板上的光敏材料的光学性质来进行输入、并能够使其光敏材料恢复初始光学性质的效果。因此，根据本发明的激光指示器使得可以识别光点在光敏材料上的位置，但是不会在光点移动之后留下永久的记号。

附图说明

根据下文的描述，本发明的附加目标、特征和优点将会更加清楚。而且，根据参照附图的下述解释，本发明的优点将会是明显的，附图中：

图1示出了根据本发明第一实施例的光输入设备；

图2示出了根据本发明实施例的光敏材料的光学性质；

图3示出了根据本发明第一实施例的激光指示器的结构；

图4示出了根据本发明第二实施例的激光指示器的电路结构；

图5示出了根据本发明第二实施例的激光指示器的光学示意图；

图6示出了根据本发明第三实施例的激光指示器的结构；以及

图7示出了根据本发明第四实施例的激光指示器的示例。

具体实施方式

现在将通过示例性例子并参照附图来描述本发明的优选实施例。在整个说明书和附图中，相同的附图标记表示相同的组件。

[第一实施例]

图1示出了根据本发明第一实施例的光输入设备10。

如图1所示，光输入设备10包括光输入面板110和激光指示器120。

光输入面板可以是透明的面板，包含光敏材料。光敏材料可以包括：光致变色材料、光折变材料和光致变形材料中的任意一种。

将光输入面板110放置在一显示屏前方时，用户可以看到在显示屏上显示的内容。作为示例，在图1中示出了在显示屏上显示有两个待指示的按钮：确定按钮和取消按钮。

作为示例，在本实施例中，光敏材料由双噻吩-3-基-全氟环戊烯组成。

图2示出了这种光敏材料的光学性质。双噻吩-3-基-全氟环戊烯是一种光致变色材料，其吸收特性会在特定波长的光的激发下发生改变。图2中的虚线示出了在没有光照射的情况下的双噻吩-3-基-全氟环戊烯材料的吸收特性，图2中的实线示出了在400nm的光照射的情况下的双噻吩-3-基-全氟环戊烯材料的吸收特性。

从图2可见，当没有光照射时，双噻吩-3-基-全氟环戊烯对波长为700nm的光的吸收率很低。当用波长约为400nm的光照射这种材料时，双噻吩-3-基-全氟环戊烯材料被激发，其光吸收特性改变，对波长为700nm左右的光的吸收率增强。

但是，图2中的波长和光吸收率仅仅是示意性的，并不表示该材料的精确的吸收率与波长的关系。

当激光指示器120发出波长为400nm的光，并指向显示屏上显示的“确定”按钮时，光将在光输入面板110上形成直径为1～5mm的光点。在光点处，双噻吩-3-基-全氟环戊烯材料的光吸收特性发生改变，对550-850nm波长范围内的光的吸收率变大。如果在光输入面板内设置检测吸收率发生变化的位置的装置，则可以进一步确定光点位置。例如，可以在光输入面板的一侧设置内置光源，并在另一侧设置光检测器。内置光源向光敏材料照射750-950nm的光。由于在光点处，双噻吩-3-基-全氟环戊烯材料对550-850nm波长范围内的光的吸收率变大，所以，光点处750-850nm范围内的光被吸收。与内置光源相对放置的光检测器接收透射通过双噻吩-3-基-全氟环戊烯材料的光。显然，光检测器在光点位置处接收到的光比在其他位置处接收到的光微弱。这样，与光检测器相连的处理器可以根据光检测器的检测结果，确定光输入面板上光点的位置，从而实现光输入。

如上所述，光敏材料可以包括：光致变色材料、光折变材料和光致变形材料中的任意一种。光致变色材料在特定波长光的照射下光吸收特性会发生改变。光折变材料在特定波长光的照射下折射率会发生改变。光致变形材料在特定波长光的照射下外形会发生改变，外形的改变会引起折射或散射效应的改变。通过检测吸收特性、折射率或外形改变导致的折射或散射效应的变化，可以确定光的照射位置。

但是，双噻吩-3-基-全氟环戊烯是非自恢复材料。当激光指示器120的光点移动，例如，移动到“取消”按钮时，先前“确定”处的吸收特性仍然保持为变化后的吸收特性。

此时，如果向“确定”按钮照射波长为700nm的光，将使得“确定”按钮处的双噻吩-3-基-全氟环戊烯材料恢复其初始的吸收特性。

图3示出了根据本发明第一实施例的激光指示器300的结构。如图3(a)所示，激光指示器300包括：光源310和光源320，用于分别发出700nm和400nm波长的光；电池330，用于产生电流以对光源310和320供电；以及逆变电路340，与电池330相连。

如图3(a)所示，电池330输出直流电流。逆变电路340对从电池330输出的直流电进行周期性反相。光源310和320以彼此相反的方向与逆变电路340相连。因而，逆变电路340输出的正相电流将使光源320发光，而其反相电流将激励光源310发光。因此，激光指示器300将交替地发出700nm和400nm的光。

当用激光指示器300照射光输入面板时，400nm的光将改变双噻吩-3-基-全氟环戊烯材料的吸收特性。光输入面板中的检测装置可以检测到吸收特性变化的点，从而实现光输入。700nm的光将使得双噻吩-3-基-全氟环戊烯材料的吸收特性恢复，从而不会在该点处留下永久的记号。

此外，还可在激光指示器300中设置一控制电路，用于在关闭激光指示器的电源时对光源310继续供电一段时间，从而使得在关闭激光指示器时，最后输出的光总是700nm光。

图3(b)示出了包括控制电路350的激光指示器300。图3(b)所示的激光指示器300中的光源、电池、逆变电路等均与图3(a)所示的相同。在此省略对这些单元的描述。

在该示例中，控制电路350包括电阻和阻尼开关。电阻与逆变电路340并联，阻尼开关布置在并联电路之前。在激光指示器300开启时，开关将逆变电路340与电池相连，从而产生交变电流，使得光源310和320交替发光。在关闭激光指示器300时，阻尼开关缓慢升起，断开逆变电路340与电池的连接。阻尼开关在升起的过程中会与电阻相连，从而导通电池与光源310之间的连接。此时只有光源310被供电而发光。最后，阻尼开关完全升起，电路关闭。因此，激光指示器300在关闭时最后输出的光总是700nm的光。在该示例中，电阻的阻值可以设置为与逆变电路340的等效电阻相等。

当然，控制电路的结构并不局限于所示出的控制电路350。其他可以实现该效果的控制电路也适用于本发明。

[第二实施例]

图4示出了根据本发明第二实施例的激光指示器400的电路结构。

如图4所示，激光指示器400构成为一个自激振荡电路，其中包括光源410和光源420，用于分别发出700nm和400nm波长的光。

如图4所示，光源410和光源420连接在自激振荡电路中，在自激振荡电路的充电周期和放电周期，分别对光源410和420供电。因此，激光指示器400交替地发出700nm的光和400nm的光。

当然，本领域技术人员熟知，自激振荡电路的具体结构并不局限于图4所示的结构。针对任意自激振荡电路，可以适当地在其中布置光源，以在其充电周期和放电周期对不同的光源进行供电，从而可以交替地发出不同波长的光。

图5示出了根据本发明第二实施例的激光指示器400的光学示意图。如图5(a)所示，根据本发明第二实施例的激光指示器400还包括由带通滤光片430形成的光路合成器，用于使两个光源410和420发出的光的光路重合。因此，无论光源410还是光源420被驱动以发光，激光指示器输出的光束的光路是固定的。图5(b)示出了根据本发明第二实施例的激光指示器的另一光学示意图。如图5(b)所示，光源410和420平行放置，光路合成器由带通滤光片430和反光镜440组成。在驱动光源410时，其发出的光透射通过带通滤光片而输出。在驱动光源420时，其发出的光入射到反光镜440上，反射的光继而入射到带通滤光片430上，最终输出。同样，无论光源410还是光源420被驱动以发光，激光指示器输出的光束的光路是固定的。

本领域技术人员可以认识到，根据光源的不同布置，光路合成器的组成也可以不同。

此外，优选地，700nm光束完全覆盖400nm光束。即，700nm光束的横截面的直径不小于400nm光束的横截面的直径。在两个光束的光轴重合时，700nm光束将照射到之前400nm光束所照射的位置，从而更好地使发生改变的双噻吩-3-基-全氟环戊烯材料的吸收特性恢复。

[第三实施例]

图6示出了根据本发明第三实施例的激光指示器600的结构。

如图所示，根据第三实施例的激光指示器600包括：光源610和光源620，用于分别发出700nm和400nm波长的光；电源630；以及旋转圆盘640。

图6的左半部分示出了激光指示器600的结构，图6的右半部分示出了激光指示器600的透视图。如图6的右半部分所示，电源630通过电刷式电极，与旋转圆盘640的圆周相连。光源610和620布置在旋转圆盘上，且它们的电极分别连接到旋转圆盘640的圆周上的不同位置。旋转圆盘由电动机驱动而旋转。当旋转圆盘640旋转时，在光源610的电极与电刷式电极接触时，电源630导通，对光源610供电，光源610发出的700nm的光通过准直透镜，从而激光指示器600发出700nm的光。而在旋转圆盘640旋转到光源620的电极与电刷式电极接触的位置时，光源620发光，光源620发出的400nm的光通过准直透镜，从而激光指示器600发出400nm的光。通过旋转圆盘640的不断旋转，电源630连接不同的光源，从而激光指示器600输出不同波长的光。

[第四实施例]

图7示出了根据本发明第四实施例的激光指示器700的结构。

如图所示，根据第四实施例的激光指示器700包括：光源710和光源720，用于分别发出700nm和400nm波长的光；准直透镜730和740，分别放置于光源710和720之前，形成700nm和400nm的准直波束；反光镜750和760，分别放置在700nm和400nm准直波束的光路上；以及旋转的反光镜770。

如图所示，700nm和400nm的准直波束分别入射到反光镜750和760上。反光镜750和760被放置为将入射的波束反射到反光镜770上。反光镜770位于两个准直波束之间。反光镜可以由电动机驱动而旋转。当反光镜旋转到其反射面接收到700nm波束的角度时，输出700nm波束。此时，400nm波束照射到反光镜的背面，因此不会输出。相应地，当反光镜旋转到其反射面接收到400nm波束的角度时，输出400nm波束。

在该实施例中，利用反光镜对两个光源的光进行选择以输出。两个光源的光以不同的入射角入射到反光镜上。通过调整反光镜的角度，可以选择一个光源的光以输出。显然，根据本发明的激光指示器并不局限于图7所示的这种结构。本领域技术人员可以设计出用于对两个光源的光进行交替选择的其它结构。

在上面的实施例中，以双噻吩-3-基-全氟环戊烯作为光敏材料为例进行了说明。激光指示器的两个波长分别为双噻吩-3-基-全氟环戊烯的激发波长和恢复波长。对于使用具有不同激发波长和恢复波长的其他材料的光输入设备，激光指示器的两个波长也会不同。优选地，为了避免对显示屏上显示内容的干扰，适当地选择光敏材料，使得相应激光指示器发出的两个波长的光分别为紫外光和红外光。

虽然已经展示并描述了本发明的特定实施例和应用，应当理解，本发明不限于在此公开的精确配置和元件。在不偏离本发明的精髓和保护范围的前提下，可以在在此公开的本发明的方法和系统的配置、操作和细节上进行对本领域技术人员来说非常明显的各种修改、变形和变化。

Claims (18)

1.一种激光指示器，包括：

至少两个光源，用于分别发出至少第一波长的光和第二波长的光；以及

输出单元，用于交替地输出所述第一波长的光和所述第二波长的光。

2.根据权利要求1所述的激光指示器，其中，所述输出单元包括：

驱动电路，用于交替地驱动所述至少两个光源之一以发光，并关闭其它光源。

3.根据权利要求2所述的激光指示器，其中，所述输出单元还包括：

光路合成器，用于使输出的第一波长光与输出的第二波长光的光路重合。

4.根据权利要求3所述的激光指示器，其中，所述光路合成器是带通滤光片。

5.根据权利要求1所述的激光指示器，其中，所述输出单元包括：

选通单元，用于交替地选择所述至少两个光源之一的光以输出。

6.根据权利要求2-4之一所述的激光指示器，其中，所述驱动电路包括：

电源，用于产生电流以对所述至少两个光源供电；以及

逆变电路，用于周期性地对所述电源产生的电流进行反相，

其中，所述至少两个光源以彼此相反的方向与所述逆变电路相连以接收电流。

7.根据权利要求2-4之一所述的激光指示器，其中，所述驱动电路包括：

自激振荡电路，其中，所述至少两个光源连接在所述自激振荡电路中，且在所述自激振荡电路的充电周期和放电周期分别对不同的光源进行供电。

8.根据权利要求2所述的激光指示器，其中，所述驱动电路包括：

旋转圆盘，所述至少两个光源的电极分别连接到所述旋转圆盘的圆周的不同位置。

9.根据权利要求5所述的激光指示器，其中，所述选通单元包括：

反光镜，所述至少两个光源发出的光分别以不同角度照射到所述反光镜上，所述反光镜旋转以交替地输出所述至少两个光源之一所发出的光。

10.根据权利要求1-9之一所述的激光指示器，其中，所述第一波长的光是红外光，所述第二波长的光是紫外光。

11.根据权利要求10所述的激光指示器，其中，所述第一波长为700nm，所述第二波长为400nm。

12.根据权利要求11所述的激光指示器，其中，第一波长光的横截面完全覆盖第二波长光的横截面。

13.根据权利要求1-9之一所述的激光指示器，还包括：控制电路，用于在关闭激光指示器时对发出第一波长光的光源继续供电一段时间。

14.根据权利要求13所述的激光指示器，其中，所述控制电路包括：阻尼开关，被配置为在断开过程中接通发出第一波长光的光源以发光。

15.一种光输入设备，包括：

光输入面板，包含光敏材料；以及

根据权利要求1-14之一所述的激光指示器，用于向所述光输入面板照射所发出的输出光束，

其中，所述光敏材料在第二波长光的照射下光学性质发生改变，而在第一波长光的照射下光学性质恢复。

16.根据权利要求15所述的光输入设备，其中，所述光敏材料包括：光致变色材料、光折变材料和光致变形材料中的任意一种。

17.根据权利要求16所述的光输入设备，其中，如果所述光敏材料是光致变色材料，则所述光学性质是吸收特性；如果所述光敏材料是光折变材料，则所述光学性质是折射率；如果所述光敏材料是光致变形材料，则所述光学性质是外形改变所引起的折射或散射效应。

18.根据权利要求17所述的光输入设备，其中，所述光敏材料是双噻吩-3-基-全氟环戊烯。

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