CN104035594B - 光笔和光学触摸板设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种光笔和光学触摸板设备。所述光笔包括：具有表面的端部，将所述表面的任意区域移动靠近或者接触光学触摸板设备的触摸板上期望的位置。所述端部包括光遮蔽元件，所述光遮蔽元件用于阻挡至少部分入射光。所述光笔沿通过光遮蔽元件的重心的轴线延伸。在轴线上的光遮蔽元件的预定部分与所述任意区域之间的距离是恒定的。

Description

光笔和光学触摸板设备
技术领域
本发明涉及光笔和光学触摸板设备。
背景技术
已经公开了这样的传统技术（例如，见日本专利No.4627781），其中，两个发光/受光单元，其中每一个单元沿触摸板发射光，在触摸板上通过使用光笔指示期望的位置，当光被光笔的末端阻挡时，在阴影（阻挡了光的图像）上检测位置信息，并且基于上述位置信息确定上述期望的位置的位置信息。
然而，根据在日本专利No.4627781中公开的技术，难以以稳定和精确的方式确定上述期望的位置的位置信息。
发明内容
本发明的目的在于至少部分解决现有技术中的问题。
根据一个实施例，提供了一种光笔。所述光笔包括：具有表面的端部，将所述表面的任意区域移动靠近或者接触光学触摸板设备的触摸板上期望的位置。所述端部包括光遮蔽元件，所述光遮蔽元件用于阻挡至少部分入射光。所述光笔沿通过光遮蔽元件的重心的轴线延伸。在轴线上的光遮蔽元件的预定部分与所述任意区域之间的距离是恒定的。
根据另一个实施例，提供了一种光学触摸板设备。所述光学触摸板设备包括：根据上述实施例的光笔；触摸板，所述触摸板具有矩形板形状，并且在所述触摸板上通过使用光笔指示期望的位置；一对发光/受光设备，每个发光/受光设备被配置为包括发光单元和受光单元，并且在所述触摸板的两端分开设置发光/受光设备；反向反射元件，用于将入射光反射到与入射方向相反的方向上，沿着所述触摸板的外边缘设置所述反向反射元件；光学系统，向发光/受光设备分别设置所述光学系统，每个光学系统用于将从对应的发光/受光设备的发光单元发射的光引导至所述反向反射元件中，以便光沿着所述触摸板行进，并且将所述反向反射元件反射的光引导至对应的发光/受光设备的受光单元中；以及位置信息计算单元，用于响应于通过所述光笔指示期望的位置，来通过使用关于阴影的位置信息来计算所述期望的位置的位置信息，所述阴影是当每个发光/受光设备发射的光被所述光笔的光遮蔽元件阻挡时产生的。
在结合附图考虑时，通过阅读对本发明当前优选实施例的具体实施方式，将会更好地理解本发明的以上和其他目的、特点、有益效果以及技术上和工业上的重要性。
附图说明
图1是示出根据实施例的通过光学触摸板设备执行的控制的示例配置的框图；
图2是示出用于获取关于期望的位置的位置信息的方法的示意图，其中所述期望的位置在触摸板上，并且通过使用指示单元指示所述期望的位置；
图3是示出用于获取关于期望的位置的位置信息的方法的示意图，其中所述期望的位置在触摸板上，并且通过使用指示单元指示所述期望的位置；
图4是示出用于获取关于期望的位置的位置信息的方法的示意图，其中所述期望的位置在触摸板上，并且通过使用指示单元指示所述期望的位置；
图5是示出用于获取关于期望的位置的位置信息的方法的示意图，其中所述期望的位置在触摸板上，并且通过使用指示单元指示所述期望的位置；
图6是示出光学触摸板设备中包括的光学系统的示意图；
图7是示出光学触摸板设备中包括的光笔的配置的示意图；
图8示出了根据实施例的处于通过使用光笔指示触摸板上期望的位置的状态；
图9示出了根据比较例的处于通过使用光笔指示触摸板上期望的位置的状态；
图10以简要方式示出了根据第一变形例和第二变形例的光笔的可移动笔尖；
图11以简要方式示出了根据第三变形例和第四变形例的光笔的可移动笔尖；以及
图12示出了根据本发明的另一个实施例的光学触摸板设备的硬件配置。
具体实施方式
以下将参照附图对本发明的示例实施例进行详细的说明。图1示出了根据实施例的光学触摸板设备100的示意配置。
如图1所示，光学触摸板设备100包括例如光笔10、触摸板12（图1中未显示，请见图2）、触摸板控制单元14、个人计算机（PC）单元16等。这里，光学触摸板设备100被用作所谓的电子黑板。
光笔10是用于在触摸板12上指示期望的位置的指示设备。稍后将对光笔10做出说明。
例如，触摸板12被形成为类似矩形板的形状。在以下，通过使用XYZ三维正交坐标系来做出说明，在XYZ三维正交坐标系中，触摸板12的长度方向是X轴的方向，其宽度方向是Y轴的方向，并且垂直于X轴方向和Y轴方向的方向（触摸板12的厚度方向）是Z轴的方向。
在触摸板12的末端，例如其-X和+Y侧提供第一发光/受光单元20a，并且在触摸板12的末端，例如其+X和+Y侧提供第二发光/受光单元20b。这里，第一和第二发光/受光单元20a和20b基本上具有相同的配置和功能。每个发光/受光单元都包括受光/发光设备，其包括发光单元83和受光单元50。
在触摸板12边缘的+X侧、-X侧和-Y侧提供反向反射元件24。每个反向反射元件24具有这样的特点，使得其将入射光反射到与入射方向相反的方向（反转方向）上而无关于入射角度。
触摸板控制单元14包括位置信息计算单元14a和控制单元14b，位置信息计算单元14a计算关于在触摸板12上并且通过使用光笔10指示的、期望的位置的位置信息（XY坐标）；并且控制单元14b适当地将位置信息输出到PC单元16上。将在稍后对位置信息计算单元14a作详细的说明。
参照回图1，PC单元16包括：信号输入单元16a，其输入来自控制单元14b的位置信息；信号处理单元16b，其处理来自信号输入单元16a的信号；操作系统（OS）16C，其基于信号处理单元16b处理的信号，输出处理细节；以及应用16d，其使用来自OS16c的处理细节。
这里，参照图2，对光学触摸板设备100执行的指示位置检测的原理示例做出说明。首先，通过使用指示单元2按压并指示光学触摸板设备100的触摸板12上的期望的位置（指示位置P），其中指示单元2诸如是用户的手、笔或指示器，其包括光学不透明组件。检测在指示位置上的位置信息（XY坐标），以便最终能够执行应用16d。
此外，第一发光/受光单元20a沿触摸板12发射多个光束L1、L2、L3、……和Ln（探测光）的光通量（flux）。具体来说，探测光是从第一发光/受光单元20a行进的光波，并且沿触摸板12以扇状形式扩散。以相同的方式，第二发光/受光单元20b沿触摸板发射多个光束（探测光）的光通量。
来自第一发光/受光单元20a的一个扇状光波，即光束Lm被-Y侧的反向反射元件24反射，并且反向发射的光Lm’经过与光束Lm相同的光学路径返回到第一发光/受光单元20a。在这种情况下，可以确定光束L1至Ln中的每一个光束的反向反射光是否返回到第一发光/受光单元20a。以相同的方式，可以确定第二发光/受光单元20b发射的每个光束的反向反射光是否返回到第二发光/受光单元20b。
当用户使用例如他/她的手指触摸在触摸板12上的指示位置P时，在指示位置P处，光束Lk被手指阻挡并且不能到达反向反射元件24。在这种情况下，由于第一发光/受光单元20a没有接收到光束Lk的反向反射光，所以可以确定，在光束Lk的光学路径（在直线L）上存在光遮蔽对象。以相同的方式，由于第二发光/受光单元20b没有接收到第二发光/受光单元20b发射的光束Lj的反向反射光，所以可以确定在光束Lj的光学路径（在直线R）上存在光遮蔽对象。
在这种情况下，确定了直线L和直线R，并且计算直线的交叉点的坐标，由此可以确定触摸板12上的指示位置P的XY坐标。
接下来，将对第一发光/受光单元20a的配置和检测光笔10阻挡了光束L1至Ln当中的哪条光束的方法做出说明。
图3示意性地示出了第一发光/受光单元20a的配置。第一发光/受光单元20a包括上述的受光/发光设备以外，还包括光学系统90，其包括指示光源81和聚光透镜51等。以下，将对使用xyz三维正交坐标系（见图3）给出说明，其中聚光透镜51的光轴的方向是x轴的方向，在平行于触摸板12的平面上、垂直于x轴方向的方向是y轴方向，并且垂直于x轴方向和y轴方向的方向是z轴的方向。此外，z轴的方向平行于Z轴的方向。
例如，在受光单元50的+x侧并且在聚光透镜51的中心附近处设置指示光源81，以便向+x侧发射平行于xy平面的扇状光。例如，在聚光透镜51的焦点位置附近处设置受光单元50，以便受光单元50的受光表面垂直于x轴。指示光源81发射的扇状光是在箭头α方向上、在箭头β方向上以及其他方向上行进的光束的光通量。
在箭头α方向上行进的光束被反向反射元件24反射，被聚光透镜51聚光，并且之后到达受光单元50上的受光位置p1。此外，在箭头β方向上行进的光束被反向反射元件24反射，被聚光透镜51聚光，并且之后到达在受光单元50上的受光位置p2。
如上所述，在指示光源81发射了多个光束之后，所述多个光束被反向反射元件24反射，并且经过对应的光学路径被返回。由于聚光透镜51的作用，因此它们到达受光单元50上的不同位置。此时，当使用指示单元2指示了在触摸板12上的给定位置并且对应光束被阻挡时，光不到达在受光单元50上且对应于光束的点。
因此，在受光单元50上进行的光强度分布检查能够确定哪条光束被阻挡了。
如图4中所示，在第一发光/受光单元20a向+x侧发射了光之后，光被反向反射元件24反射，并且通过相同的光学路径被返回给指示光源81。在从反向反射元件24返回之后，反向反射的光通过聚光透镜51的中心，并经过关于聚光透镜51的中心的对称点的光学路径，向聚光透镜51的-x侧（受光单元50一侧）行进。
这里，如果指示单元2不与触摸板12接触或者不靠近触摸板12，则在受光单元50的整个区域上的光强度分布几乎是恒定的。相反地，如图4所示的，如果指示单元2与触摸板12上的任意指定的配置P接触，则从第一发光/受光单元20a朝指示位置P行进的光束被阻挡，由此在受光单元50的位置Dn上生成低的光强度区域（黑点）。位置Dn对应于被阻挡光束的外出/进入（射入/射出）角度θn，并且可以通过检测Dn来确定θn。也就是，可以使用以下等式（1）来表示θn，作为Dn的函数。
θn=arctan(Dn/f) (1)
此外，Dn等于受光位置pn的y坐标，其中，其原点是受光单元50的受光表面和平行于穿过聚光透镜51中心的x轴的直线之间的交点。
这里，特别地，使用θnL代替图4中的θn，并且使用DnL代替Dn。此外，如图5所示，由于第一发光/受光单元20a和触摸板12的坐标输入区域（指示区域）之间的几何位置关系的转换g，因此X轴和连接第一发光/受光单元20a的位置A与触摸板12上的指示位置P的直线AP形成角度θL，通过使用以下等式（2）来表示角度θL，作为通过使用上述等式（1）确定的DnL的函数。
θL=g(θnL),θnL=arctan（DnL/f） (2)
以相同方式，对于第二发光/受光单元20b，用R代替上述等式（2）中的L，并且由于触摸板12的坐标输入区域和第二发光/受光单元20b之间的几何位置关系的转换h，因此X轴和连接第二发光/受光单元20b位置B与触摸板12上的指示位置P的直线BP形成角度θR，通过使用以下等式（3）来表示θR。
θR=h（θnR），θnR=arctan(DnR/f) (3)
这里，在坐标输入区域中，以间隔W安装第一发光/受光单元20a，如图5所示，并且使用以下等式（4）和（5）表示在坐标输入区域上的指示位置P的坐标（X，Y）。
X=wtanθR/(tanθL+tanθR) (4)
Y=wtanθL×tanθR/(tanθL+tanθR) (5)
如上所述，可以将X和Y表示为DnL和DnR的函数。在这种情况下，检测第一和第二发光/受光单元20a和20b中受光单元50上的黑点的位置DnL和DnR，并且考虑每个发光/受光单元的几何布置，由此可以检测出通过使用指示单元2指示的指示位置P的坐标。
接下来，对包括聚光透镜51的光学系统90的示例做出说明。图6示出了在触摸板12上提供单个发光/受光单元的状态。
这里，用作发光单元83的光源是例如激光二极管或极微小的LED，其能够具有特定程度的方向性来发射光。发光单元83在-Z方向上发射光。此外，可以将例如光电二极管或光电晶体管用作受光单元50。
光学系统90包括上述聚光透镜51以外，还包括柱面透镜组、狭缝板82、半反射镜87等，其中，柱面透镜组包括三个柱面透镜84、85和86，它们被设置在来自发光单元83的光的光学路径上；狭缝板82被设置在通过柱面透镜组的光的光学路径上；而半反射镜87被提供在通过狭缝板82的光的光学路径上。
在通过发光单元83在-Z方向上发射了光之后，通过柱面透镜84仅在X轴方向上校准光，并且随后通过两个柱面透镜85和86在Y轴方向上聚光，所述两个柱面透镜85和86的曲面分布与柱面透镜84的曲率分布成正交。图6中的Q部分是从+X侧看时，发光单元83、柱面透镜组以及狭缝板82的示意图。由于柱面透镜组的效果，因此以在横截面上X轴方向上延伸的线的形式形成光，并且将光发射到柱面透镜86的-Z侧。来自柱面透镜86的光入射到狭缝板82上，在狭缝板82上形成拉长的并且在X轴方向延伸的狭缝，由此指示光源81被形成为次级光源。在以下，为了方便，也将指示光源81称为次级光源81。
具体来说，在狭缝板82的狭缝的位置处形成次级光源81，以便发射在横截面中、X轴的方向上延伸的线性光。来自次级光源81的光被半反射镜87反射到+X侧，以便光不在Z轴的方向上展开，但是在平行于触摸板12的方向上，以次级光源81为中心以扇状形式展开。行进的光被在触摸板12的外侧边缘提供的反向反射元件24反射，并且通过相同路径（在图6中箭头C的方向上）被返回到半反射镜87一侧。在通过半反射镜87进行传输之后，平行于触摸板12行进的光通过聚光透镜51，并且入射到受光单元50上。
这里，次级光源81和聚光透镜51具有相对于半反射镜87的共轭位置关系（见图6中的箭头D）。此外，图6中的部分V是从+Z方向观看时，受光单元50和聚光透镜51的示意图。上述光学系统90可以适当地被改变。
接下来，对位置信息计算单元14a做出说明。位置信息计算单元14a通过使用三角测量理论、并且通过使用来自在上述光学触摸板设备100中提供的每个发光/受光单元的受光单元的光接收信号（light received signal），来计算指示位置P的位置信息（XY坐标），并且随后以预定速率，经由控制单元14b将该位置信息输出给信号输入单元16a。
从位置信息计算单元14a以预定速率输出指定位置P的坐标值和光阻挡信号（light blocked signal），并且将它们经由信号输入单元16a输入到信号处理单元16b（驱动器）。关于光阻挡信号，当在光学触摸板设备100中通过光笔10阻挡了光时，那么“光阻挡信号=真（true）”；否则，“光阻挡信号=假(false)”。指示位置P的坐标值在光阻挡信号为真时是有效值，在光阻挡信号为假时是无效值。
以下将参照图7至图8C对光笔10做出详细说明。如图7中所示，光笔10沿预定轴线延伸。如图7中所示，光笔10包括例如把持部102、可移动笔尖104和压力检测单元105，其中把持部102由基本上圆柱的和伸长的元件构成，其在上述轴线的方向上延伸；可移动笔尖104被附接在把持部102上。
例如，可移动笔尖104是由在上述轴线的方向上延伸的元件构成，并且包括端部104a，其由球形的光遮蔽元件构成。上述轴线通过端部104a的中心部（重心）C。也就是，端部104a（光遮蔽元件）具有相对于上述轴线对称的形状。在以下，为了方便起见，也将端部104a称为光遮蔽元件104a。
在这种情况下，在中心部C和端部104a的表面（外圆周）上的任意区域之间的距离是恒定的，所述中心部C是作为光遮蔽元件104a中的在上述轴线上的预定部分。
这里，“光遮蔽元件”是指阻挡至少一部分入射光的对象。在本实施例中，使用阻挡所有入射光的对象作为光遮蔽元件的示例。在这种情况下，可以以稳定的并且精确的方式检测入射光没有到达的阴影的位置。
将可移动笔尖104的底部末端部分104b与在把持部102的端部表面上形成的凹陷部分102a接合。此外，经由例如塑料元件将可移动笔尖104耦接到把持部102，以使可移动笔尖104能够在预定笔画上，在把持部102的轴线方向上相对于把持部102移动。
压力检测单元105包括例如压力传感器106和处理来自压力传感器106的检测信号的信号处理电路108。
将压力传感器106附接到凹陷部102a的底部表面上。具体来说，在可移动笔尖104和凹陷部102a的底部表面之间提供压力传感器106。压力传感器106根据所施加的压力改变电阻值，并且压力传感器例如是Nitta公司制造的FlexiForce、INABA RUBBER有限公司制造的INASTOMER等。
当可移动笔尖104的端部104a与触摸板12进行接触时，将可移动笔尖104朝向压力传感器106移动，以便按压下压力传感器106。
以下，从压力检测单元105经由信号输入单元16a输入到信号处理单元16b的真/假（true/false）信号被称为压力信号。具体来说，当可移动笔尖104与触摸板12处于物理接触时，在信号处理单元16b中“压力信号=真”；否则，“压力信号=假”。
信号处理电路108包括：转换电路，其将压力传感器106的电阻值的改变转换为电压；A/D转换电路，其将电压转换为数字值；存储电路，其存储预定阈值；阈值处理电路，其对要转换为数字值的压力信号与存储电路中存储的阈值进行比较，如果压力信号超过阈值就输出“真”，否则，输出“假”；以及输出电路，其以预定速率将从阈值处理单元输出的逻辑值经由信号输入单元16a发送给信号处理单元16b。
通过使作为如上述配置的光笔10端部104a（光遮蔽元件）的表面的一部分的任意区域与期望的位置进行接触，用户指示在触摸板12上期望的位置（指示位置）。
这里，如上所述，光笔10的端部104a是球状的；因此，当端部104a与触摸板12上的任意位置接触时，通过每个发光/受光单元发射的阻挡光的宽度（沿触摸板21的方向上的宽度）是恒定的，而无关于光笔10相对于触摸板12的倾斜角度（见图8（A）至（C））。在这种情况下，图4中所示的黑点的宽度和其中心位置不改变，而无关于光笔10的倾斜角度。具体来说，由于末端104a的光阻挡而产生的阴影（光阻挡图像）的中心位置不根据光笔10的倾斜角度而改变。结果是，位置信息计算单元14a计算的位置信息（XY坐标）不根据光笔10的倾斜角度而改变。
以下将对上述效果做出详细的说明。如图8和图9中所示，通过在例如相对于绘画板的背面上提供的发光/受光单元发射光，在通过使用光笔10指示的指示位置上阻挡部分光并且透射其余部分的光，在相对于绘画板的正面上提供的未描绘的反向反射元件以反向反射的方式反射光，并且将其返回给发光/受光单元。
在图8的（A）到（C）中，w1到w3指明了根据本实施例，通过使用光笔10在触摸板12上指示期望的位置时，可移动笔尖104的端部104a阻挡的光的宽度。在图8中，（A）示出了光笔10的轴线垂直于触摸板12的状态。在图8中，（B）示出了光笔10的轴线相对于触摸板12倾斜了倾斜角φ1的状态。图8C示出了光笔10的轴线相对于触摸板12倾斜了倾斜角φ2（<φ1）的状态。
这里，因为光笔10的端部104a是球形的，因此被阻挡的光的宽度不根据光笔10的轴线与触摸板12之间形成的角度而变化；因此，w1=w2=w3。此外，由于端部104a（光遮蔽元件）的中心部分（重心）的XY坐标匹配与触摸板12接触的端部104a的区域的XY坐标而无关于上述的角度，所以由于端部104a阻挡光而产生的阴影（光阻挡图像）的中心位置（在受光单元50上检测到的黑点的位置）不根据上述角度而改变。结果是，与端部104a接触的触摸板12上的位置的真实的XY坐标匹配通过位置信息计算单元14a计算的XY坐标，而无关于上述角度。也就是，可以以稳定和精确的方式确定在与端部104a接触的触摸板12上的区域的XY坐标。
在图9的（A）到（C）中，w4至w6表明了在比较示例中，在通过使用光笔SP指示在触摸板上的任意位置时，光笔SP的端部SPa阻挡的光的宽度。在图9中，（A）示出了光笔SP的轴线垂直于触摸板的状态。在图9中，（B）示出了光笔SP的轴线相对于触摸板倾斜了倾斜角φ1’的状态。在图9中，（C）示出了光笔SP的轴线相对于触摸板倾斜了倾斜角φ2’（<φ1’）的状态。
这里，在比较例中的光笔SP的端部SPa（光遮蔽元件）具有渐尖的并且基本上圆锥形的形状。也就是，在比较例中，只有光笔端部的形状与本实施例不同。在这种情况下，阻挡的光（阻挡光）的宽度根据在光笔SP的轴线和触摸板之间形成的角度而不同，并且因此w4≠w5≠w6。此外，端部SPa的重心的XY坐标基于上述角度不同于与末端SPa接触的触摸板的位置的XY坐标；所以由于端部SPa阻挡光而产生的阴影（光阻挡图像）的中心位置（在受光单元上检测的黑点的位置）基于上述角度而不同。结果是，与端部SPa接触的触摸板上的位置的XY坐标与通过位置信息计算单元计算的XY坐标基于上述角度而不同。也就是，难以以稳定和精确的方式确定在触摸板上并且与端部SPa接触的区域的XY坐标。结果是，在比较例中，尽管通过使用光笔SP指示在触摸板上相同的位置，但是通过位置信息计算单元计算出的位置信息（XY坐标）却根据光笔SP的倾斜角度而变化。
根据本实施例的上述光笔10是用于指示在光学触摸板设备100中包括的触摸板12上期望的位置的光笔。光笔10沿预定的轴线延伸，并且使作为端部104a的表面的一部分的任意区域与期望的位置接触。端部104a包括阻挡所有入射光的光遮蔽元件104a，轴线通过光遮蔽元件104a的中心部分C，并且在光遮蔽元件104a中的轴线上的预定部分（中心部分C）与任意区域之间的距离是恒定的。
在这种情况下，关于在平行于触摸板12的平面上的与光遮蔽元件104a的表面接触的触摸板12的位置的位置信息匹配关于平行于触摸板12的平面上的光遮蔽元件104a的中心部分C的位置信息，而无关于光笔10相对于触摸板12的倾斜角度。
结果是，可以稳定并精确地确定在触摸板12上并且通过使用光笔10指示的期望的位置的位置信息。
此外，由于端部104a中包括的光遮蔽元件104a具有球形的形状，所以，与例如上述的比较例相比，更容易一眼就识别出光遮蔽元件104a，而无关于光笔10的倾斜角度，无需在光遮蔽元件104a上形成诸如刻出的标记那样的标记，从而能够轻易地使光遮蔽单元104a与在触摸板12上期望的位置接触。结果是，可以改善光笔10的运行性能。
尽管在上述实施例中，光笔10的端部104a由球形光遮蔽元件构成，但是这并不是限制，并且如果在光遮蔽元件中在上述轴线上的预定区域与光笔端部表面上且与触摸板12接触的任意区域之间的距离是恒定的，就可以应用。
具体来说，如同在图10的（A）中的第一修改例中示出的，例如，相对于上述轴线对称并且被形成为至少半球形的可移动笔尖的端部的一部分，可以由被形成为其中心与上述球形的中心相匹配的光遮蔽元件构成。在这种情况下，在作为光遮蔽元件中的上述轴线上的预定部分的中心部分C1与在可移动笔尖端部表面上且与触摸板12接触的任意区域之间的距离是恒定的。
此外，如同在图10的（B）中的第二修改例中所示的，例如，相对于上述轴线对称并且被形成为至少半球形的可移动笔尖的端部的一部分，可以由被形成为其中心与上述球形的中心匹配且相对于上述轴线对称的至少半球形的光遮蔽元件构成。在这种情况下，在光遮蔽元件中在上述轴线上的预定部分C2与在可移动笔尖端部表面上且与触摸板12接触的任意区域之间的距离是恒定的。
此外，如同在图11的（A）和（B）中的第三修改例（1和2）中所示的，例如，相对于上述轴线对称且被形成为至少半球形的可移动笔尖的端部的至少一部分，可以由被形成为其中心与上述球形的中心相匹配且相对于上述轴线对称的至少半球形的光遮蔽元件构成。在这种情况下，在光遮蔽元件中在上述轴线上的预定部分C3（C4）与可移动笔尖端部表面上且与触摸板12接触的任意区域之间的距离是恒定的。
此外，在上述实施例和每个修改例中，光遮蔽元件是六边形的（由一个表面形成的轮廓）或至少半个球形形成的二面体；然而，其还可以是具有三个或更多面的多面体（例如正规的多面体）。在这种情况下，优选以上描述的轴线通过光遮蔽元件的重心，并且在光遮蔽元件中在上述轴线上的预定区域与光笔端部表面上且与触摸板12接触的任意区域之间的距离是恒定的。
此外，在以上描述的实施例和每个修改例中，使光笔10的端部104a与触摸板12上期望的位置接触，以便指示该期望的位置；额外地或者替选地，例如，光笔的端部可以位于靠近触摸板上的期望的位置（无需接触），以便指示期望的位置。在这种情况下，可以不提供压力检测单元105。
此外，在以上描述的实施例和每个修改例中，使用了阻挡所有入射光的光遮蔽元件；然而，代替这个，还可以使用阻挡部分入射光的光遮蔽元件。
此外，在以上描述的实施例和每个修改例中，光笔端部具有使得将端部表面的一部分作为任意区域与触摸板12上的期望的位置进行接触的形状；然而，光笔端部还可以具有使得将整个表面作为任意区域与触摸板12上的期望的位置进行接触的形状（例如半球形形状）。
此外，在以上描述的实施例和每个修改例中，通过光遮蔽元件的重心的轴线与光笔的轴线匹配；然而它们也可以不匹配。
此外，在以上描述的实施例中，包括大尺寸的触摸板的电子黑板被用作光学触摸板设备100；然而这不是限定，并且例如，可以使用包括小尺寸的触摸板的平板终端。
图12是示出了根据本发明的另一个实施例的光学触摸板设备的硬件配置的示意图。光学触摸板设备1100是已经被发展用于坐标检测系统的信息处理装置。光学触摸板设备1100包括CPU1101、ROM1102、RAM1103、SSD1104、网络控制器1105、外部存储器控制器1106、传感器控制器1114、GPU1112和捕捉设备1111，它们经由诸如地址总线或数据总线的总线1118彼此电连接。
CPU1101执行应用，以便控制光学触摸板设备1110的整体运作，所述光学触摸板设备1110是坐标检测系统。ROM1102存储IPL等，并且最初存储在开始阶段由CPU1101执行的程序。RAM1103是CPU1101执行应用的工作区域。SSD1104是非易失性存储器，存储用于坐标检测系统的应用1119或者多种类型的数据。网络控制器1105经由未描绘的网络在与服务器进行通信的期间执行基于通信协议的处理。网络是LAN、其中连接有多个LAN的WAN（例如互联网）等。
外部存储器控制器1106向可附接和可移除的外部存储器1117写入或者从其中读取。外部存储器1117是例如USB存储器或SD卡。捕捉设备1111取得（捕捉）通过PC1300显示在显示设备上的图像。GPU1112是专用于绘画和计算显示器1200的每个像素的像素值的处理器。显示控制器1113将GPU1112生成的图像输出给显示器1200。
传感器控制器1114连接到四个检测单元1011上，并且通过使用三角测量方法来检测坐标，所述三角测量方法使用红外光阻挡或者笔发射方法。
在本实施例中，光学触摸板设备1100具有与光笔10通信的功能。光笔10具有用于将信号发送给光学触摸板设备1100的单元。如图12中所示，光学触摸板设备1100具有光笔控制器1116，以便从光笔10接收压力信号。这样，光学触摸板设备1110能够检测是否按压了光笔10的端部。
可以将用于坐标检测系统的应用存储在外部存储器1117中或者可以从未描绘的服务器经由网络控制器1105下载所述应用来进行分发。应用可以处于压缩状态或者处于可执行格式。
因此，可以稳定地和精确地确定在触摸板上的且通过使用光笔指示的期望的位置的位置信息。
尽管为了完整和清楚公开的目的，已经结合具体实施例描述了本发明，但是所附权利要求并不限制于此，而是被构造为体现了对于本领域技术人员来说能够想到的所有修改和替换构造均落入本文中阐述的基本教导。

Claims (9)

1.一种沿着轴线延伸的光笔，所述光笔包括：
把持部，所述把持部包括沿着所述轴线的方向延伸的基本上圆柱的元件，
可移动笔尖，所述可移动笔尖具有端部，所述端部具有表面，将所述表面的任意区域移动靠近或者接触光学触摸板设备的触摸板上期望的位置，所述可移动笔尖被附接到所述把持部，所述端部包括光遮蔽元件，所述光遮蔽元件用于阻挡至少部分入射光，所述可移动笔尖的端部包括由关于所述轴线对称的至少一半的球体所形成的部件，
其中，所述光笔沿通过光遮蔽元件的重心的所述轴线延伸，
所述光遮蔽元件具有与所述触摸板接触的接触区域，并且
在所述重心和所述接触区域之间的距离是恒定的，
其特征在于：
所述光笔包还包括凹陷部，所述凹陷部形成在所述把持部的端部表面上；
所述可移动笔尖的底部末端部配置为与所述凹陷部接合，以及
所述可移动笔尖经由弹性元件耦接到把持部，所述弹性元件配置为允许所述可移动笔尖在预定笔画上，在所述把持部的轴线方向上相对于所述把持部移动，以及
所述可移动笔尖由端部和底部末端部形成，使得连接所述端部和所述底部末端部的部分具有比所述端部的直径小的宽度。
2.根据权利要求1所述的光笔，其中，所述光遮蔽元件具有相对于轴线对称的形状。
3.根据权利要求2所述的光笔，其中，所述光遮蔽元件被形成为至少半球形。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的光笔，其中，所述端部被形成为至少半球形，所述至少半球形具有相对于轴线对称的形状。
5.根据权利要求4所述的光笔，其中，由所述光遮蔽元件形成所述端部的内部部分。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的光笔，还包括压力检测单元，用于检测在所述任意区域与期望的位置相接触时，施加在所述端部上的压力。
7.一种光学触摸板设备，包括：
根据权利要求1所述的光笔；
触摸板，所述触摸板具有矩形板形状，并且在所述触摸板上通过使用光笔指示期望的位置；
一对发光/受光设备，每个发光/受光设备被配置为包括发光单元和受光单元，并且在所述触摸板的两端分开设置发光/受光设备；
反向反射元件，用于将入射光反射到与入射方向相反的方向上，沿着所述触摸板的外边缘设置所述反向反射元件；
光学系统，向发光/受光设备分别设置所述光学系统，每个光学系统用于将从对应的发光/受光设备的发光单元发射的光引导至所述反向反射元件中，以便光沿着所述触摸板行进，并且将所述反向反射元件反射的光引导至对应的发光/受光设备的受光单元中；以及
位置信息计算单元，用于响应于通过所述光笔指示期望的位置，来通过使用关于阴影的位置信息来计算所述期望的位置的位置信息，所述阴影是当每个发光/受光设备发射的光被所述光笔的光遮蔽元件阻挡时产生的。
8.根据权利要求7所述的光学触摸板设备，其中，每个光学系统被用于以在横截面上与所述触摸板的垂直方向上延伸的线的形式形成光，所述光沿所述触摸板行进。
9.根据权利要求7或8所述的光学触摸板设备，其中，发光单元用于发射定向光。
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