TW200529054A - Passive light stylus and user input device using same - Google Patents

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TW200529054A TW093138642A TW93138642A TW200529054A TW 200529054 A TW200529054 A TW 200529054A TW 093138642 A TW093138642 A TW 093138642A TW 93138642 A TW93138642 A TW 93138642A TW 200529054 A TW200529054 A TW 200529054A
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Bernard Omar Geaghan
Michael John Robrecht
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3M Innovative Properties Co
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Description

200529054 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本文揭示内容係關於一種被動式光筆及其在 使用者輪 入裝置中之使用 【先前技術】 觸摸式感應器已成為使用者與電子 ^ , 电于系統（較典型地係那 二匕括用於觀看資訊之顯示器）直 . ;且見互動之曰益普遍方 式。在許多應用中，透過觸摸感應區域觀看資訊以使得使 用者似乎與所顯示之f訊直接互動。依賴於輸人裝置之技 術，使用者才可使用手指或某種其它觸摸結構（諸如筆）盘 该裝置互動。當使用一筆時’該筆可為一被動式物件(血 型地為那些與電阻式觸控螢幕—起使用之筆，例如在個人 數位助理或其它掌上型裝置中者）或一主動式物件（典型地 為那些與簽名辨識裝置一起使用之筆）。被動式筆可包括 一與觸控螢幕接觸之簡單筆形物件。 【發明内容】 本文揭示内容提供—種用於配合-使用者輸人襄置使用 之被動式光筆。 在一態樣中，本文揭示内容提供一種用於配合一使用者 輸入裝置使用之筆，該筆包括一外殼，其包括一被構形成 可收集％ i兄光之人σ孔隙及—被構形成可發射所收集之光 的出口孔隙中$出σ孔隙接近該筆之尖端。該筆進一 步包括-安置於該外殼中之光導，其中該光導與該入口孔 隙及該出口孔隙呈光通達狀態’使得該光導可將所收集之 97868.doc 200529054 光自该入口孔隙導向該出口孔隙。當該筆之尖端的至少一 部分接近該使用者輸入裝置之一輸入表面時，該筆產生一 可由該使用者輸入裝置偵測到之經界定的強度分佈。 在另一態樣中，本文揭示内容提供一種使用者輸入裝 置，其包括複數個光感應器，該等光感應器係被安置成可 偵測到被透射穿過該使用者輸入裝置之輸入表面的光。該 使用者輸入裝置亦包括一筆，該筆被構形成可收集環境光 且發射所收集之光穿過該筆尖端，其中當該筆之尖端的至 少一部分接近該使用者輸入裝置之輸入表面時，該筆產生 一可由該使用者輸入裝置偵測到之經界定的強度分佈。該 使用者輸入裝置進一步包括耦接至複數個光感應器之電子 元件，且該等電子元件被構形成可確定由該筆所產生之該 經界定之強度分佈在一參考平面上之位置。 在另一態樣中，本文揭示内容提供一種包括一使用者輸 入裝置之電子顯示系統。該使用者輸入裝置包括複數個光 感應器，該等光感應器係被安置成可偵測到被透射穿過該 使用者輸入裝置之輸入表面的光。該使用者輸入裝置亦包 括一筆，該筆係被構形成可收集環境光且發射所收集之光 穿過該筆尖端，其中當該筆之尖端的至少一部分接近該使 用者輸入裝置之輸入表面時，該筆產生一可由該使用者輸 入裝置之複數個光感應器偵測到之經界定的強度分佈。該 使用者輸入裝置亦包括耦接至複數個光感應器之電子元 件，且該等電子元件係被構形成可確定由該筆所產生之該 經界定之強度分佈在一參考平面上之位置。該電子顯示系 97868.doc 200529054 統亦包括一電子顯示器，其係安置成可經由該使用者輸入 裝置之輪入表面以顯示資訊。 在另一態樣中，本文揭示内容提供一種用於使用一輸入 裝置之方法，其包括··提供一筆，該筆係被構形成可收集 環境光且發射所收集之光穿過一尖端，其中該筆產生一經 界定之強度分佈。該方法進一步包括：提供一包括複數個 光感應器之輸入裝置，該等光感應器係被安置成在當將經 界疋之強度分佈透射穿過該輸入裝置之輸入表面時可彳貞測 到由該筆所產生之該經界定的強度分佈。該方法進一步包 括：將該筆定位成接近該輸入裝置之輸入表面；僅當該筆 之尖端的至少一部分接近該輸入裝置之輸入表面時才可债 測到该經界定之強度分佈；及確定該經界定之強度分佈在 一參考平面上之位置。 本文揭示内容之上述内容並非旨在對本發明之每個所揭 示實施例或每種建構進行描述。下文中之圖式及其詳細描 述將更明確地例示此等實施例。 【實施方式】 本文揭示内容係關於一種被動式光筆及其配合一感光使 用者輸入裝置（在下文中稱作”使用者輸入裝置，，）之使用。 在某些實施例中，本文揭示内容提供一筆，該筆收集環境 光且將所收集之光導向該使用者輸入裝置之一輸入表面二 當該筆之尖端的至少一部分接近使用者輸入裝置之輪入表 面時，該筆使用所收集之光產生—可由該使用者輸人裝置 偵測到之經界定的強度分佈。 97868.doc 200529054 本文揭示之筆能以相同於使用一主動式發光筆之方式被 予使用及偵測。相對照於一主動式發光筆，一被動式筆並 不需要電源供應。此外，被動式筆亦可具有以下優點：除 非該筆之尖端非常接近一使用者輸入裝置之輸入表面或與 之接觸’否則該筆不可被偵測到。一些主動式筆則需要一 開關機構以控制偵測。該等機構可能由於長時間使用而失 效。反觀之’被動式筆並不需要該等開關機構。 圖1為筆10之一實施例的示意性橫截面圖。該筆丨〇包括 一外殼12及一安置於該外殼12中之光導2〇。該外殼12包括 一入口孔隙14及一接近該筆1〇之尖端18的出口孔隙16。在 圖1所說明之該實施例中，將入口孔隙14定位於接近外殼 12的一與尖端18相對之末端處。任何合適之材料或多個材 料可用於形成外殼12。另外，外殼12可具有任何合適之形 悲。可此車父佳將3亥外殼1 2被構形成能夠由人手容易地握住 及操縱。 接近外设12上與关知1 8相對之该末端者係該入口孔隙 14。在圖1所展示之該實施例中，該入口孔隙14係被構形 成可收集環境光。如本文所使用，該術語”環境光”係指存 在於一偵測或解譯裝置（諸如一使用者輸入裝置）周圍之環 境中的光，且係由外部源所生成。環境光可包括由一使用 者輸入裝置產生之光。在某些實施例中，如本文進一步所 描述，可將入口孔隙14定位於接近筆10之尖端18處，或可 將其定位於沿著外殼12之任何合適之位置處。該入口孔隙 14可具有用於收集環境光之任何合適之形狀，例如圓形、 97868.doc 200529054 矩形、多邊形、圓筒形。在某些實施例中，該入口孔隙14 可包括以任何合適之形狀（例如截頭圓錐體）凹進外殼中 之部分。该入口孔隙14可包括被構形成可收集光之一或多 個孔隙。另外，入口孔隙14可包括任何合適之表面，例如 反射式、吸收式、紋理式表面。可能較佳的是，入口孔隙 14之表面包括一多層聚合光學薄膜，諸如（例如）界吡^等 人之發明名稱為「HIGH EFFICIENCY OPTICAL DEVICES」的第6,080,467號美國專利中所描述之彼等薄 膜。 可將一可選集光器15定位於接近入口孔隙14處以協助收 集環境光。可使用任何合適之集光器15，例如透鏡或多個 透鏡、多個半球形透鏡等。 接近外殼12之尖端18的是出口孔隙16。出口孔隙“係被 構形成可發射由入口孔隙14收集之光。換言之，出口孔隙 16將由入口孔隙14收集之光傳送或引導離開筆1〇之尖端 18。出口孔隙16可具有用於發射光之任何合適之形狀太例 如圓形、矩形、多邊形等。出口孔隙16可包括有助於發射 光之任何合適之表面，例如一透明表面或一反射式表面 可能較佳的是，出口孔隙丨6之表面包括一多層聚合光學薄 膜，舉例而言，諸如第6,〇8〇,467號美國專利中所描述之彼 等薄膜。 安置於筆丨0之外殼12中的是光導20。如圖1所展示，光 導20與入口孔隙14及出口孔隙16呈光通達狀態，使得光導 2〇可將所收集之光自入口孔隙Μ導向出口孔隙16。光導2〇 97868.doc -10- 200529054 了 b括彳何δ適之材料或多個材料，例如玻璃、聚合物。 在某些實施例中，光導2〇可包括一或多個光纖，例如聚合 物包層之梦石光纖。在某些實施例中，光導別可包括一充 填以空氣或其它用於導引光之媒體之内部空間。另外，在 某些貫施例中，光導可為外殼12之-體式部分。換言之， 外；V又12可包括一充填以空氣或其它用於導引光之媒體之内 部空間。在其它實施例中，光導2〇可為外殼12之一反射式 内部表面。可包括任何合適之反射式内部表面，例如金 屬、聚合物、塗漆之表面等。可能較佳的是，該外殼之反 射式内部表面包括一多層聚合光學薄膜，舉例而言，諸如 第6,080,467號美國專利中所描述之彼等薄膜。可能較佳的 疋，该反射式内部表面反射至少8〇%入射至其上之光。可 能更佳的是，該反射式内部表面反射至少95%入射至其上 之光可此甚至更佳的是，該反射式内部表面反射至少 99%入射至其上之光。 在心作中，如本文進一步所描述，當筆之尖端Μ之至 夕邛刀接近一使用者輸入裝置之輸入表面時，該筆10產 生可由忒使用者輸入裝置偵測之經界定的強度分佈。當 筆10之尖端18之至少一部分接近該使用者輸入裝置之輸入 表面日守°亥大端1 8可與該輸入表面接觸抑或至少在與該輸 入表面相距足夠小之距離内，使得至少在該輸入表面之水 平面處可維持該可债測之強度分佈。另外，如本文所使 用，該術語”經界定之強度分佈”係指一由本文揭示内容之 筆所產生之可預知的光圖案，該光圖案具有至少部分圍繞 97868.doc 200529054 一或多個亮區之一或多個暗區，其中該或該等暗區與該或 該等亮區間之反差足以由一使用者輸入裝置偵測到。可藉 由設定偵測臨限值來調整達成偵測之充分條件，同時須 知，較低臨限值可導致裝置更易受雜訊影響。 圖2(a)-(b)示意性說明根據本文揭示内容之筆的一些非 限制性實施例。圖2(a)為筆110之一部分之一實施例的示意 性橫截面圖，其中該部分包括一外殽112及一安置於外殼 112中之光導120。筆110亦包括一用於收集環境光之入口 孔隙（未圖示），及一用於發射光之接近筆110之尖端118的 出口孔隙116。於本文中關於圖1中說明之實施例的外殼 12、光導20、入口孔隙14及出口孔隙16來描述之所有該等 設計考量及可能性可同樣應用於圖2(a)-(b)中說明之實施 例的外殼112、光導120、入口孔隙（未ί|示）及出口孔隙 116 〇 筆110亦包括一接近該筆110之尖端118的可共形構件 130。該可共形構件130可由任何合適之材料或多個材料製 成’例如聚合物、橡膠、聚矽氧。可共形構件13〇係被構 形成可與一使用者輸入裝置之輸入表面接觸。可共形構件 130可允許筆110接觸使用者輸入裝置之輸入表面，使得由 筆11〇所產生一經界定之強度分佈。另外，可共形構件13〇 亦可允δ午使用者用筆110更容易地接觸輸入表面，而不損 壞該輸入表面。此外，可共形構件1 3 0可允許使用者在捲 動遥單或書寫文子時更容易地在輸入表面上拖動筆之尖端 118。 97868.doc -12- 200529054 在某些實施例中，可共形構件130與筆lio之外殼112係 一體的。或者，在一些實施例中，該可共形構件丨3〇可為 一以任何合適之方式連接至筆11 〇之尖端π 8的獨立構件。 舉例而言，如圖2(a)中所說明，可共形構件13〇包括一套 筒’其裝設於接近尖端118之外殼112之上且延伸超過外殼 112而形成出口孔隙116。 圖2(b)為筆11 〇之一部分之另一實施例的示意性橫截面 圖’其中該部分包括一可共形構件13 0，該可共形構件13 〇 具有一定位於筆110之外殼112中之部分及延伸超過外殼 112而形成一出口孔隙116之另一部分。 本文揭示内容之該等被動式光筆亦可包括與一光導呈光 通達狀態之一或多個光學元件以產生一經界定之強度分 佈。舉例而言，圖3為筆210之一部分之一實施例的示意性 橫截面圖’其中該部分包括一外殼212及一安置於外殼212 中之光導220。筆210可包括本文描述之任何合適之筆，例 如圖1之筆10。筆210亦包括一接近該筆21〇之尖端218的光 學元件240。光學元件240可包括任何合適之光學元件或多 個光學元件’例如透鏡等。可將光學元件240定位於接近 筆210之尖端21 8處使得其與光導220呈光通達狀態。如圖3 中所展示，使用支撐件242將該光學元件240定位於接近該 尖端21 8處。雖然該光學元件24〇係展示成定位於外殼212 外側’但在某些實施例中可將光學元件24〇定位於外殼2 i 2 内0 一般而言’藉由一入口孔隙（例如，圖1之入口孔隙14) 97868.doc -13- 200529054 收集光且藉由光導220將光導引穿過光學元件240。m %学元 件240接著將所發射之光聚焦至一點P，從而（如本文進— 步所描述）產生一可由一使用者輸入裝置偵測之經界定的 強度分佈。 如本文亦描述之内容，本文揭示内容之該等被動式光筆 產生可由一使用者輸入裝置偵測之經界定的強度分佈。在 某些實施例中，如2003年11月25日申請之共同讓渡且同在 申請中之第10/721，603號美國專利申請案（代理人檔案號碼 59080US002)中進一步所描述，可將一筆組態使得由該筆 發射之光束可具有一當該筆尖端之至少一部分充分接觸一 使用者輸入裝置之輸入表面時會急劇改變之特性。 舉例而言，圖4(a)-(b)示意性說明用於急劇改變由根據 本文揭示内容之筆發射之光束之一特性的機構的一些非限 制性實例。圖4(a)-(b)說明一被動式光筆310之一部分，該 部分包括一外殼312及一安置於外殼312中之光導32〇。圖 4(a)指示當筆310未與一表面接觸時之尖端位置，及圖4(匕) 才曰不當筆310正接觸一表面時之尖端位置。筆31〇可包括本 文描述之任何合適之筆，例如圖1之筆1〇。 同樣定位於外殼312中的是一耦接至一圓筒352之彈性構 件350。圓筒352形成一出口孔隙316。圓筒352可滑動地耦 接至外设3 12之尖端3 18，使得當該圓筒352之至少一部分 與使用者輸入裝置之輸入表面接觸時該圓筒352改變所 务射之光束的橫截面面積。如圖所示，當圓筒352未與一 表面接觸（圖4(a))時，該出口孔隙316距光導32〇之末端較 97868.doc 200529054 遠’從而導致一較窄光束散佈B。當尖端3 1 8與一表面接觸 (圖4(b))時，出口孔隙316較接近光導320之末端，從而導 致一較寬光束散佈Bf。 根據本文揭示内容之筆的各種其它實施例可包括入口孔 隙與出口孔隙中任一個或其兩者之替代定位。舉例而言， 圖5為筆410之一部分之一實施例的示意性橫截面圖，其中 該部分包括一外殼412及一安置於外殼412中之光導420。 於本文中關於圖1中說明之實施例的外殼12及光導20來描 述之所有設計考量及可能性可同樣應用於圖5中說明之實 施例的外殼312及光導320。圖1之筆1〇與圖5之筆410間之 一不同之處在於：筆410包括一接近該筆41〇之尖端418的 入口孔隙414。另一不同之處在於：筆41〇亦包括一安置於 外殼412中之反射器460。可使用任何合適之反射器，例如 金屬反射器、聚合物反射器等。反射器46〇亦可包括任何 合適之形狀，例如拋物線形、橢圓形等。 一般而言，入口孔隙414收集環境光，包括可能由接近 尖端416之輸入裝置發射之光。所收集之環境光在圖5中由 光束I表示。藉由光導420將所收集之光〗導向反射器46q。 反射器460接著將光r導回並穿過光導42〇，且在該處由一 接近筆410之尖端418的出口孔隙416發射出去。當筆41〇之 尖端418之至少一部分接近（意即，充分接近或接觸）一使用 者輸入裝置之輸入表面時，筆41〇產生一可由該裝置偵測 之經界定的強度分佈。若筆41〇之尖端418與該輸入表面接 觸，則由入口孔隙414收集之大部分光將是由該使用者輪 97868.doc -15- 200529054 入裝置發射之光。 或者，本文揭示内容亦包括一在接近筆之尖端處收集且 發射光之筆，且亦包括一用於急劇改變所發射光之一特性 的機構。舉例而言，圖6為筆5 10之一部分之另一實施例的 示意性橫截面圖，其中該部分包括一接近筆510之尖端518 的入口孔隙514。筆510在許多方面與圖5之筆410相似。例 如，筆510包括一外殼512及一安置於外殼512中之第一光 導520。筆510亦包括一反射器560，其係安置於外殼512中 以反射由入口孔隙514收集之光。圖5之筆410與圖6之筆 510間之一不同之處在於·筆510亦在接近筆51〇之央端518 處包括一彈性構件550，其係耦接至一定位於筆51〇之外殼 5 12中之圓筒552。筆510亦包括一第二光導522，其與第一 光導520呈光通達狀態，從而將由反射器56〇反射之光導引 穿過第一光導520且進入該第二光導522。 圓筒552形成筆510之出口孔隙516。圓筒552可滑動地耦 接至尖端518，使得當該圓筒552之至少一部分與一使用者 輸入奴置之輸入表面接觸時該圓筒552改變所發射光之橫 截面面積。如本文參看圖4(a)_(b)所描述，出口孔隙516控 制自第二光導522之末端發射之光束的散佈。圖6展示當圓 筒552未與一表面接觸時之筆51〇。如此，該出口孔隙 距第二光導522之末端較遠。當圓筒552與一表面接觸（未 圖示）時，出口孔隙516較接近該第二光導522之末端，從 而導致一較寬光束散佈。 一般而言，藉由入口孔隙514收集環境光，包括由一接 97868.doc 200529054 近筆510之尖端518的使用者輸入裝置發射之光。與入口孔 隙514呈光通達狀態之第一光導520將光導向反射器560， 該反射器560又將光導回穿過第一光導52〇且進入第二光導 522。苐一光導522接著導引該經反射之光穿過出口孔隙 516 〇 如本文所描述，本文揭示内容之該等筆產生可由一使用 者輸入I置彳貞測之經界定的強度分佈。可產生任何適於镇 測之經界定的強度分佈。舉例而言，圖為可由本文 揭示内容之筆產生之經界定的強度分佈的各種實施例的示 意圖。在圖7(a)中，經界定的強度分佈6〇〇(a)包括一暗區 610(a)及一亮區6i2(a)。暗區61〇(“圍繞亮區612(勾。此強 度分佈600(a)提供一可由使用者輸入裝置偵測之暗區 610(a)與冗區612(a)間之反差。換言之，藉由一使用者輸 入裝置可將經界定的強度分佈6〇〇(a)自其它背景雜訊（例 如，使用者之手產生之陰影、環境光圖案等）中區分出 來。 經界定的強度分佈600(甸可為任何合適之尺寸及形狀， 以使得其可由使用者輸入裝置偵測。當一筆接近一輸入表 面（意即，充分接近或接觸該輸入表面）時，該筆可產生經 界定的強度分佈600⑷。若該筆尖端與該輸入表面接觸， 則^筆可犯大體上垂直於該輸入表面從而產生強度分佈 ()可此車乂佳的是·強度分佈600(a)之尺寸足夠大， 使得充足數目之光感應器得以曝露，從而可偵測該分佈 600(a) 〇 97868.doc 200529054 圖7(b)說明包括一圍繞一亮區612(b)之暗區61〇(b)的另一 經界定的強度分佈600(b)。當筆之尖端（例如，圖i之筆 之尖端18)與一使用者輸入裝置之輸入表面的法向向量成 一角度接觸該輸入表面時，可產生此分佈。如本文所描 述，該尖端可包括部分與該輸入表面共形之可共形構件 (例如，圖2(a)之筆11〇之可共形構件13〇)。此筆之共形性 質可允許該筆發射一可由使用者輪入裝置自其它背景分佈 中區分之強度分佈。 圖7(c)中說明另一經界定的強度分佈6〇〇(c)。經界定的 強度分佈600(c)包括一部分圍繞一亮區612(c)之暗區 610(c)，使得一使用者輸入裝置可自其它背景分佈中區分 出經界定之強度分佈6〇〇(c)。當本文揭示内容之筆與一輸 入表面成一掠射角接觸該輸入表面時，該筆可產生經界定 之強度分佈600(c)。在此一角度，該筆之尖端僅一部分可 與該輸入表面接觸，從而產生暗區61〇(c)。 圖8(a)-(b)為在使用者輸入裝置714中使用一被動式光筆 710之一方式之一實施例的示意圖。電子顯示系統7〇〇包括 一筆710及一使用者輸入裝置714。筆71〇可為本文描述之 任何筆。筆710係被構形成可收集光且發射所收集之光穿 過筆710之尖端712。當該筆710之尖端712之至少一部分接 近（意即，在一足夠小之距離内，例如由一臨限值預定之 距離，或接觸）一表面時，該筆71〇產生一可由使用者輸入 裝置714偵測之經界定的強度分佈。 系統700亦包括使用者輸入裝置714，其包括一層720及 97868.doc -18- 200529054 多個光感應器730。層720包括一輸入表面722。光感應器 7 3 0係被構形成可感測透射穿過輸入表面7 2 2之光。若輸入 表面722為層720之表面，則可將該等光感應器730安置於 層720之相對表面724上，或可以任何其它方式提供該等光 感應器730，使得輸入表面722可插入於筆7 10及光感應器 730之間。舉例而言，該等光感應器730可形成為電子顯示 器之部分，且層720可為該顯示器之一層，或為一安置於 該顯示器上方（無論與之接觸或與之分離）之層。 藉由瞭解哪些感應器730正感測所發射之光可確定該經 界定的強度分佈在輸入表面或其它參考平面上之位置。因 此，藉由將電子系統或顯示器之各種功能與該位置資訊相 關聯可將筆710及光感應器730用作為使用者輸入裝置。一 例示性光感應器陣列為光電二極體陣列，諸如揭示於以下 公開案中之彼等光電二極體陣列：WO 03/071345、美國專 利 6,3 3 7,918、美國專利 5,838,308、JP 10-187348、JP 10-283 1 13、JP 58-086674、JP 60-198630、JP 60-200388、JP 61-006729、JP 61-075423、JP 11-282628 及 JP 2003-66417。其它合適之光感應器陣列包含如國際公開案WO 03/058588中所揭示之有機電致發光顯示器（OLED)之發光 裝置。除發射光以外，OLED裝置亦可偵測光。如WO 03/058588中所揭示的，藉由適當調變OLED裝置之發射及 偵測功能，顯示器像素可看似同時地執行雙功能。同樣 地，可能使現有OLED顯示器配備有新電子元件以將現有 顯示器轉換成雙功能的顯示及輸入裝置。已提供於主動式 97868.doc -19- 200529054
矩陣液晶顯示器（AMLCD)中之像素電晶體亦可用於偵測 先:可提供光感應n陣列作_接至制者輸人系統之獨 立衣置，作為使用者輸人系統中之獨立層，或作為顯示器 义置中之體式部分。當將該等光感應器⑽整合於諸如 ’、貝丁衣置中打，可能需要將此等感應器73〇定位於 (例如）由黑色矩陣所覆蓋之區域内，使得像素面積有極小 之減少或無減少。在此狀況下，可能需要在黑色矩陣中形 成與該等Μ應器73G對準之孔隙，&而使得光可到達光 感應器730。此步驟可在圖案化該黑色矩陣期間完成。 面722下方距離p處。由筆71()所產生之經界定的強度分佈 包括在感應器730之平面上的直徑。為增加在所有位置谓 測該經界定的強度分佈之可能性，該經界定的強度分佈之 直徑需要與偵測器間距S近似。在此狀況下，分佈位置確 定之位置解析度等於1/S。 光感應器730係安置成感測透射穿過層72〇之光。光感應 器730以中心至中心之距離s相間隔，且將其設定於輸入表
使用者輸入裝置714亦包括耦接至光感應器73〇之電子元 件740。電子7〇件74〇可包括任何合適之電子元件，例如一 或多個控制器、㈣等。電子元件74〇係被構形成可確定 由筆710所產生之經界定的強度分佈在一參考平面上之位 置。該參考平面可位於任何合適之位置。該參考平面較佳 為層720之輸入表面722。 使用者輸入裝置714亦可包括一可選電子顯示器75〇。當 包括顯示器750時，輸入表面722可包括電子顯示器75〇之 97868.doc -20 - 200529054 示為’例如液晶顯示器、 示裔750時，較佳地諸如 ’將光感應器730整合於 外部表面。可包括任何合適之顯 有機電致發光顯示器。當包括顯 第6,028,581號美國專利中所描述 控制電子顯不裔7 5 0之像素的雷曰轉陆 π I幻私日日體陣列中。電子顯示 器750係安置成穿過使用者輸入裝置714之輸入表面722顯 示資訊。 在圖8⑷中，筆7Η)之尖端712與輸入表面722相距一距離 D。較佳控制光感應器730使得由筆71〇所產生之經界定的 強度分佈僅當筆尖端712之至少一部分接近輸入裝置714之 輸入表面722時可被偵測。如圖8(a)中所展示，筆71〇之尖 端712處於距離D處，使得該尖端712不接近輸入表面^]。 因此，使用者輸入裝置714不會偵測到筆7丨〇產生之經界定 的強度分佈。 在圖8(b)中，筆710之尖端712接近輸入表面722。使用 者輸入裝置714於是偵測該經界定的強度分佈。該等電子 元件740接著確定由筆71〇所產生之經界定之強度分佈在一 參考平面（例如，輸入表面722)上之位置。任何合適之影像 處理技術可用於確定筆710之位置，例如W〇 〇3/〇71，345中 描述之技術。 本文論述了本文揭示内容之說明性實施例，且已參考在 本文揭示内容範疇内之可能變化。在不脫離本文揭示内容 之範_的情況下，本文揭示内容中之此等及其它變化與修 改對於熟習此項技術者將顯而易見，且應瞭解本文揭示内 谷非侷限於本文陳述之該等說明性實施例。因此，本發明 97868.doc -21 - 200529054 僅由下文提供之申請專利範圍限制。 【圖式簡單說明】 圖1為一筆之一實施例的示意性橫截面圖； 圖2(a)為一筆之包括一接近該筆尖端之可共形構件之部 分的一實施例的示意性橫截面圖； 圖2(b)為一筆之包括一接近該筆尖端之可共形構件之部 分的另一實施例的示意性橫截面圖； 圖3為一筆之包括一接近該筆尖端之光學元件之部分的 -實施例的示意性橫截面圖； ® 圖4(a)為一筆之一部分的一實施例的示意性橫截面圖， 其中該部分包括一彈性構件，其係耦接至一定位於接近該 筆尖端之該筆之外殼中的圓筒； 圖4(b)為圖4(a)之筆之該部分的示意性橫截面圖，其中 孩筆尖知之至少一部分與一使用者輸入裝置之輸入表面接 觸； 圖5為一筆之包括一接近該筆尖端之入口孔隙之部分的 _ 貫施例的不思性橫截面圖； 圖6為一筆之一部分的另一實施例的示意性橫截面圖， 其中該部分包括一接近該筆尖端之入口孔隙及一耦接至一 定位於接近該筆尖端之該筆外殼中的圓筒的彈性構件； 圖7(a)-(c)為可由本文揭示内容之筆產生之經界定的強 度分佈的各種實施例的示意圖； 圖8(a)-(b)為在使用者輸入裝置中使用一被動式光筆之 一方式之一貫施例的示意圖。 97868.doc -22- 200529054 【主要元件符號說明】 10, 110, 210, 310, 410, 510, 710 光筆 12, 112, 212, 312, 412, 512 外殼 14, 414, 514 入口孔隙 15 可選集光器 16, 116, 316, 416, 516 出口孔隙 18, 118, 218, 318, 418, 518, 712 尖端 20, 120, 220, 320, 420, 520, 522 光導 130 可共形構件 240 光學元件 242 支撐件 350, 550 彈性構件 352, 552 圓筒 460, 560 反射器 600a， 600b， 600c 強度分佈 610a， 610b， 610c 暗區 612a， 612b， 612c 光區 700 電子顯示系統 714 使用者輸入裝置 720 層 722 輸入表面 724 相對表面 730 光感應器 740 電子元件 97868.doc -23- 200529054 750 電子顯示器 B，B， 光束散佈 I，R 光束 P 點 p，s，D 距離 97868.doc 24-

Claims (1)

  1. 200529054 十、申請專利範圍： 1· 一種用於配合一使用者輸入裝置使用之筆，其包人· 一外殼，其包含一被構形成可收集學培也 衣兄九之入口孔隙 及一被構形成可發射該所收集之光的出口孔隙，其中/ 出口孔隙接近該筆之一尖端；及 4 一安置於该外殼中之光導，其中該光導與該入口孔隙 及該出口孔隙呈光通達狀態，使得該光導可將所收集之 光自該入口孔隙導向該出口孔隙； 其中當該筆之該尖端之至少一部分接近該使用者輪入 裝置之一輸入表面時，該筆產生一可由該使用者輪入裝 置偵測之經界定的強度分佈。 2·如請求項1之筆，其中該入口孔隙係接近該外殼的—末 端，其相對於該尖端。 3·如睛求項丨之筆，其中該入口孔隙係接近該尖端。 4·如清求項3之筆，其中該入口孔隙係被構形成可收集環 i兄光’其包括由該使用者輸入裝置所發射之光。 5·如晴求項1之筆，其中該入口孔隙包含一集光器以便收 集環境光。 6. 如請求項5之筆，其中該集光器包含一透鏡。 7. 如β求項1之筆，其中該光導係一與該外殼構成整體之 部分。 g 如士主七 与二項7之筆，其中該光導包含該外殼之一反射式内 部表面。 9 士口含主七 • %來項1之筆，其中該光導包含一多層聚合光學薄 97868.doc 200529054 膜。 10.如請求項9 $签，#丄 、义章，其中該多層聚合光學薄膜反射至少80% 入射至其上之光。 11 ·如明求項1 η夕 、 筆’其中該多層聚合光學薄膜反射至少 95%入射至其上之光。 12·如明求項U之筆，纟中該多層聚合光學薄膜反射至少 99%入射至其上之光。 & :夂員1之筆，其中該筆包含一與該光導呈光通達狀 L 0亥葦之该尖端的光學元件，其中該光學元件將 該所發射之光聚焦於一點。 14·如明求項1之筆，其中該筆之該尖端包含一可共形構 件，其被構形成可接觸該使用者輸入裝置之該輸入表 面。 1乂如铂求項14之筆，其 整體之部分。 =求項14之筆’其中該可共形構件之一部分位於該: ;H部分則延伸超過該外殼以形成該出~ 17·如請求項“之其 j /、办構件包含一套筒， ° 、接近該尖端之該外殼上且延伸趑迟$冰# 出口孔隙。 1申超過该外设以形成言 18·如請求項14之筆，其中該 19.如請求項14之筆，…可广構件包含-聚合材料。 20如請“】 可共形構件包含橡膠。 2ϋ·*。月求項1之筆，其中該筆進— ^包含一彈性構件，其 97868.doc 200529054 係輕接至一被定位於該外殼内接近該尖端處之圓筒上， 其中该圓筒形成該出口孔隙，其中該圓筒可滑動地耦接 至Π亥大端’以致使得當該尖端之至少一部分與該使用者 輸入衣置之該輸入表面接觸時該圓筒可改變該所發射之 光的截面面積。 21 22 23. 如清求項1之筆，其中該經界定之強度分佈包含一至少 σ 圍、％ 冗區之暗區’其中可由該使用者輸入裝置 债測該暗區與該亮區間之反差。 種使用者輪入裝置，其包含： 複數個光感應器，其係被安置成可偵測透射穿過該使 用者輸入裝置之一輸入表面的光； 一筆，其被構形成可收集環境光且發射該所收集之光 穿過該筆之一尖端，其中當該筆之該尖端之至少一部分 接近该使用者輸入裝置之該輸入表面時，該筆產生一可 由該使用者輸入裝置偵測到之經界定的強度分佈；及 電子元件，其係耦接至該等複數個光感應器且被構形 成可確定由該筆所產生之該經界定的強度分佈在一參考 平面上之位置。 如請求項22之裝置，其中該筆進一步包含： 一外殼，其包含一被構形成可收集環境光之入口孔隙 及一被構形成可發射該所收集之光的出口孔隙，其中該 出口孔隙接近該筆之該尖端；及 一安置於該外殼中之光導，其中該光導與該入口孔隙 及該出口孔隙呈光通達狀態，使得該光導可將該所收集 97868.doc 200529054 之光自該入口孔隙導向該出口孔隙。 24·如請求項22之裝置，其中該輸入表面包含一電子顯示器 之一外部表面。 25.如請求項24之裝置，其中該電子顯示器包含—液晶顯示 器。 * 26·如請求項24之裝置，其中該電子顯示器包含—有機電致 發光顯示器。 27. 如請求項24之裝置，其中該等複數個光感應器被整合於 控制5亥黾子顯示器之像素的電晶體陣列中。 28. 如凊求項22之裝置，其中該參考平面係該輸入表面。 2 9 · —種電子顯示系統，其包含： 一使用者輸入裝置，其中該使用者輸入裝置包含·· 複數個光感應器，其係安置以偵測透射穿過該使用 者輸入裝置之一輸入表面的光； 一筆，其係被構形成可收集環境光且發射該所收集 之光穿過該筆之一尖端，其中當該筆之該尖端的至少 一部分接近該使用者輸入裝置之該輸入表面時，該筆 產生一可由該等複數個光感應器偵測到之經界定的強 度分佈；及 電子元件，其係耦接至該等複數個光感應器且被構 形成可確定由該筆所產生之該經界定的強度分佈在一 茶考平面上之位置；及 一電子顯示器’其係安置成可透過該使用者輸入裝 置之該輸入表面以顯示資訊。 97868.doc 200529054 士明求項2 9之系統’其中該電子顯示器係一液晶顯示 器、 …、 3 1 ·如凊求項30之系統，其中該等複數個光感應器被併入該 液晶顯示器中。 3 2·如明求項29之系統，其中該電子顯示器包含複數個有機 電致發光裝置。 33·如請求項32之系統，其中該等複數個有機電致發光裝置 之至少一部分被用作為該等複數個光感應器。 34·種使用一輸入裝置之方法，其包含·· 提供一筆，該筆係被構形成可收集環境光且發射該所 收木之光穿過一尖端，其中該筆產生一經界定之強度分 佈； 提供一輸入裝置，其包含被安置成在當由該筆所產生 之邊經界定的強度分佈被透射穿過該輸入裝置之一輸入 表面日守可偵測到該經界定之強度分佈的複數個光感應 器； 將該筆定位於接近該輸入裝置之該輸入表面處； 僅當該筆之該尖端之至少一部分接近該輸入裝置之該 輸入表面時可偵測到該經界定之強度分佈；及 確定該經界定之強度分佈在一參考平面上之位置。 97868.doc
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