TW201419052A - 利用紅外線執行虛擬觸控的方法及紅外線定位觸控筆 - Google Patents

Abstract

本發明係關於一種利用紅外線執行虛擬觸控的方法及紅外線定位觸控筆，主要是以一紅外線定位觸控筆在一資訊揭示幕的特定位置上投射紅外線，投射的紅外線反射後及/或由紅外線定位觸控筆另外發射的紅外線對一紅外線接收器傳送，再由紅外線接收器傳送至一主機，以執行該資訊揭示幕特定位置上所定義的功能項目；利用上述技術該資訊揭示幕可以是無觸控面板的大型顯示器、白板或投影機的投影幕以進行虛擬觸控功能，解決現有大尺寸觸控螢幕之製作技術複雜與成本高昂的問題，並可解決現有投影幕或白板無法使用觸控功能的問題。

Description

利用紅外線執行虛擬觸控的方法及紅外線定位觸控筆

本發明係一種觸控筆，尤指一種可發射紅外線以進行定位的觸控筆。

現有具有觸控功能的電子產品已相當常見，例如智慧型手持行動電話(Smart Phone)、平板電腦與具有觸控螢幕的電腦，而常見的觸控面板可分為電容感應式與電阻(壓力感應)式，將觸控面板與電腦或螢幕連結後，使用者即可透過手指點擊或觸控以取代滑鼠，直接操作螢幕上的游標或透過觸控之點選動作直接啟動螢幕上顯示的功能圖像，且上述以手指操作的各種觸控動作亦可透過觸控筆進行操作。

不過現有觸控面板多使用於中小尺寸的螢幕，而應用於大尺寸的螢幕時，由於製作技術複雜而有成本高昂的問題，再者，例如會議室或教室使用之投影幕或白板，因其無法連接大型的觸控面板，只能使用雷射筆或是操作電腦的滑鼠進行指示，而無法使用觸控功能操作游標或點選功能圖像，造成使用不便的問題。

如前揭所述，現有觸控面板應用於大尺寸螢幕時，其具有製作技術複雜與成本高昂的問題，另外，無法設置觸 控面板的投影幕或白板即無法使用觸控功能，造成使用不便的問題，因此本發明主要目的在提供一利用紅外線執行虛擬觸控的方法及紅外線定位觸控筆，由觸控筆接近投影幕或白板且發出紅外線訊號，使紅外線接收器接收反射的紅外線訊號以進行定位，使其適用於各種大小尺寸的螢幕以操作游標或點選功能圖像，且不需於螢幕上設置觸控面板，解決大尺寸觸控螢幕之製作技術複雜與成本高昂的問題，並可解決現有投影幕或白板無法使用觸控功能而造成使用不便的問題。

為達成前述目的所採取的主要技術手段係令前述利用紅外線執行虛擬觸控的方法，包含有：以一紅外線定位觸控筆在一資訊揭示幕的特定位置上投射紅外線；投射的紅外線反射後及/或由紅外線定位觸控筆另外發射的紅外線對一紅外線接收器傳送；由紅外線接收器傳送至一主機，以執行該資訊揭示幕特定位置上所定義的功能項目。為達成前述目的所採取的主要技術手段係令前述紅外線定位觸控筆，包含有：一觸控筆殼，其筆身設有一操作模組，該操作模組包含有一個以上的定位按鍵與一個以上的功能按鍵，該定位按鍵對應產生一定位訊號，該功能按鍵對應產生一功能訊號；一紅外線模組，其設於觸控筆殼上的筆尖且包含有兩個紅外線發光二極體，用以向外發出紅外線訊號； 一微控制器，其設於觸控筆殼內且與操作模組以及紅外線模組電連接，該微控制器接收操作模組的定位訊號或操作訊號以控制紅外線模組發出對應的紅外線訊號；一電源模組，其與微控制器以及紅外線模組電連接，用以提供微控制器與紅外線模組的電力。

利用前述元件組成的紅外線定位觸控筆，使用者透過操作模組的定位按鍵或功能按鍵送出定位訊號或操作訊號給微控制器，微控制器依據定位訊號或操作訊號驅動紅外線模組發出對應該定位訊號或/操作訊號的紅外線訊號，由外部的一紅外線接收器接收紅外線訊號並進行定位與操作功能解析，使其適用於各種尺寸的螢幕以操作游標或點選功能圖像，且不需於螢幕上額外設置觸控面板，解決大尺寸觸控螢幕之製作技術複雜與成本高昂的問題，並可解決現有投影幕或白板無法使用觸控功能的問題。

本發明次一目的是提供一種具有無線傳輸功能的紅外線定位觸控筆，係於觸控筆殼內設有一無線模組，且該無線模組是與微控制器電連接，微控制器接收操作模組之功能按鍵的操作訊號，並將操作訊號轉由無線模組發出對應之無線訊號至設於外部的一無線接收裝置，以進行操作功能解析。

本發明再一目的是提供一種具有顏色顯示的紅外線定位觸控筆，係於觸控筆殼內設有一可調色光發光模組，且該可調色光發光模組是與微控制器電連接，其包含有多數個不同顏色的發光二極體，該操作模組包含有一可調色光按鍵，微控制器連接且接收操作模組之可調色光按鍵被按 下後產生的操作訊號，以控制可調色光發光模組發出不同的可調色光。

關於本發明的基本原理，請參閱圖1所示，係於一紅外線定位觸控筆10上設有一紅外線發光二極體11(IR LED)串接一開關12與一直流電源13以形成迴路，當按壓開關12使其導通時即會使紅外線發光二極體11直接連接至直流電源13，而令其發出紅外線光束，該紅外線光束照射於一資訊揭示幕20上時，是由外部的紅外線接收器(圖中未示)接收由資訊揭示幕20所反射的紅外線光束，藉由計算紅外線光束反射的位置以產生定位功能；該資訊揭示幕20可以是一投影機的投影幕、一白板或一不具觸控功能的螢幕。

請參閱圖2所示，係由一主機30連接一投影機(圖中未示)與一紅外線接收器32，主機30之螢幕31的畫面是透過投影機投射至資訊揭示幕20上，於本較佳實施例中，該資訊揭示幕20是投影幕，該主機30可以是一筆記型電腦或一桌上型電腦；該主機30是以有線或無線的方式連接至紅外線接收器32，用以接收由資訊揭示幕20反射之紅外線定位觸控筆10所發出的紅外線光束，該紅外線定位觸控筆10的近筆尖處設有一個紅外線發光二極體11以朝外發出紅外線光束，再由紅外線接收器32接收資訊揭示幕20反射的紅外線光束後送至主機30，該主機30將紅外線光束之反射點的位置經過計算與轉換後，即可定 位紅外線定位觸控筆10是指向資訊揭示幕20上的哪個位置。

而紅外線定位觸控筆10的定位方式是以紅外線定位觸控筆10對準資訊揭示幕20上的一游標21，再由紅外線定位觸控筆10近筆尖處的紅外線發光二極體11朝向游標21發出紅外線光束，該資訊揭示幕20會反射紅外線光束，由紅外線接收器32接收該反射的紅外線光束，以確認游標21的位置，當紅外線定位觸控筆10在紅外線接收器32的接收範圍內移動紅外線光束時，資訊揭示幕20上顯示的游標21即會同步移動，紅外線定位觸控筆10藉此可以現有觸控面板的操控方式操作游標21。

而欲點選資訊揭示幕20所顯示之功能圖像(Icon)時，是透過按壓紅外線定位觸控筆10上的開關12，使與開關12連接的紅外線發光二極體11產生斷續或開關(ON-OFF)的信號，如同現有操作觸控面板的二次觸控點擊方式，以開啟欲執行的功能圖像或啟動功能圖像所代表之功能，例如開啟應用程式，由於移動紅外線定位觸控筆10時，資訊揭示幕20上的游標21亦隨之同步移動，因此將紅外線定位觸控筆10放置或靠近於資訊揭示幕20表面時，即可產生如觸控方式在資訊揭示幕20表面書寫或繪圖的功能。

請參閱圖3所示，當紅外線定位觸控筆10以紅外線光束照射資訊揭示幕20時，可能會因為照射角度與位置而產生紅外線光束反射角度不足或是遭到使用者手掌遮蔽的狀態，使得紅外線接收器32無法接收到由資訊揭示幕 20反射的紅外線光束的問題，請配合參閱圖4所示，因此解決的方式是於紅外線定位觸控筆10靠近筆尖的筆身上另設有一紅外線發光二極體11’，該增設的紅外線發光二極體11’是與原本的紅外線發光二極體11呈一夾角設置，該夾角的角度範圍為0-180度之間，實際使用時較佳的夾角角度是介於45-90度間，於本較佳實施例中是以呈90度的方式垂直設置，當原本的紅外線發光二極體11所發出的紅外線光束發生反射角度不足或遮蔽的問題時，可由與其呈90度夾角設置的紅外線發光二極體11’朝向紅外線接收器32發出紅外線光束，解決因反射角度不足或遮蔽使得紅外線接收器32無法接收到資訊揭示幕20反射紅外線光束的問題。

關於本發明的第一較佳實施例，請參閱圖5、6所示，該紅外線定位觸控筆10包含有一操作模組14、一紅外線模組15、一微控制器16、一紅外線控制模組17、一電源模組18與一可調色光發光模組19，其中，

該操作模組14包含有兩個定位按鍵141與多數個以上的功能按鍵142，該等定位按鍵141是分別與電源模組18以及紅外線模組15電連接且形成並聯，該等功能按鍵142是與微控制器16電連接，各按鍵是分別代表一種操作功能且由微控制器16產生對應該功能的一操作訊號；於本較佳實施例中，該等功能按鍵142代表的功能可以是一滑鼠左鍵、一滑鼠左鍵、一往上頁(Page Up)、一往下頁(Page Down)、一往左頁(Page Left)、一往右頁(Page Right)、一取消(Escape)、一清除(Abort)或是一橡皮擦擦 拭(Eraser)以增加紅外線定位觸控筆10使用的方便性。

該紅外線模組15包含有兩紅外線發光二極體151，其與紅外線控制模組17電連接以發出紅外線訊號；如圖5所示，該等紅外線發光二極體151是相互並聯，又如圖6所示，該等紅外線發光二極體151是相互串聯。

該微控制器16是與電源模組18以及紅外線控制模組17電連接，該微控制器16接收操作模組14之功能按鍵142的操作訊號以驅動紅外線控制模組17發出紅外線訊號。

該紅外線控制模組17是與紅外線模組15電連接，微控制器16依據功能按鍵142產生對應的操作訊號，再由紅外線控制模組17依據該操作訊號驅動紅外線模組15，或是由紅外線控制模組17依據該操作訊號進行編碼，經編碼後的訊號再由紅外線模組15發出紅外線光束；於本較佳實施例中，紅外線控制模組17與紅外線模組15之間串接有一二極體，避免使用定位按鍵141時，電源模組18的電源逆流至紅外線控制模組17。

該電源模組18是與微控制器16以及紅外線模組15電連接，用以提供微控制器16與紅外線模組15所需電力。

該可調色光發光模組19是與微控制器16電連接，其包含有多數個發光二極體以產生可混合調色的光，該操作模組14的功能按鍵142包含有一可調色光按鍵，微控制器16接收操作模組14之可調色光按鍵被按壓後的的操作訊號，以控制可調色光發光模組19組合發出之不同顏色 的可調色光；於本較佳實施例中，該等發光二極體發出的紅光、藍光與綠光經混合調色可產生七彩顏色的光，可直接切換並對應現有利用不同顏色的色筆於資訊揭示幕20表面書寫文字、畫線或繪圖功能。

使用者透過操作模組14送出操作訊號給微控制器16，微控制器16依據功能按鍵142的操作訊號驅動紅外線控制模組17發出對應該操作訊號的紅外線光束，或是由定位按鍵141驅動紅外線模組15送出對應定位訊號的紅外線光束，由外部的一紅外線接收器22(圖中未示)接收該等紅外線光束的訊號以進行定位與操作功能解析。

關於本發明的第二較佳實施例，請參閱圖7、8所示，該微控制器16連接有一無線模組17A，該無線模組19是用以取代前述之紅外線控制模組17，微控制器16將該等功能按鍵142的操作訊號經由無線模組19轉換為無線訊號並向外發射，由一無線接收模組(圖中未示)接收該無線訊號後以進行操作功能解析；於本較佳實施例中，該無線模組17A可以是使用藍芽(Blue Tooth)傳輸介面、無線電射頻信號(Radio Frequency)傳輸介面或是無線網路(WiFi)傳輸介面；如圖7所示，該等紅外線發光二極體151是相互並聯，又如圖8所示，該等紅外線發光二極體151是相互串聯。

請參閱圖9所示，係為本發明之第一較佳實施例的基本結構圖，紅外線定位觸控筆10於其筆身內設有一個定位按鍵141，該定位按鍵141與電源模組18電連接以提供紅外線發光二極體151電力，又使用者在使用紅外線定 位觸控筆10時，需以手指按壓筆身上的定位按鍵141，但是當使用者長時間持續按壓定位按鍵141時，易造成該使用者手部不適，為避免使用者長時間按壓定位按鍵141，是於紅外線定位觸控筆10的筆尖內設置另一定位按鍵141，並以連桿之方式突出於筆尖，使用者以手掌握持紅外線定位觸控筆10時，可於資訊揭示幕20表面移動或書寫，或以點選方式啟動圖像功能，以連桿推動定位按鍵141並產生定位訊號。

請參閱圖10所示，係為本發明之第一較佳實施例的另一基本結構圖，由於紅外線定位觸控筆10本身不具顏色標示功能，因此在資訊揭示幕20表面移動或書寫線條或文字時，並無法變更線條或文字的顏色，因此紅外線定位觸控筆10內的可調色光發光模組19設有一紅色發光二極體191、一藍色發光二極體192與一綠色發光二極體193，該等發光二極體發出之紅光、藍光與綠光的單色光經由混合調色後可產生七彩顏色；令使用者易於辨識選擇之線條或文字的顏色。

請參閱圖11所示，係為本發明之第二較佳實施例的基本結構圖，紅外線定位觸控筆10於其筆身內設有無線模組17A，微控制器16將該等功能按鍵142的操作訊號透過無線模組17A轉換為無線訊號並向外發射，由一無線接收模組(圖中未示)接收該無線訊號後傳送至主機30，以進行操作功能解析。

由上述可知，紅外線定位觸控筆10接近資訊揭示幕20時令其發出紅外線光束對準游標21，使紅外線接收器 22接收資訊揭示幕20反射的紅外線訊號並進行定位，使其適用於各種大小尺寸的資訊揭示幕20以操作游標或點選功能圖像，不需於資訊揭示幕20上設置觸控面板，解決大尺寸觸控螢幕之製作技術複雜與成本高昂的問題，並可解決現有投影幕或白板無法使用觸控功能而造成使用不便的問題。

10‧‧‧紅外線定位觸控筆

11、11’‧‧‧紅外線發光二極體

12‧‧‧開關

13‧‧‧直流電源

14‧‧‧操作模組

141‧‧‧定位按鍵

142‧‧‧功能按鍵

15‧‧‧紅外線模組

151‧‧‧紅外線發光二極體

16‧‧‧微控制器

17‧‧‧紅外線控制模組

17A‧‧‧無線模組

18‧‧‧電源模組

19‧‧‧可調色光發光模組

191‧‧‧紅色發光二極體

192‧‧‧藍色發光二極體

193‧‧‧綠色發光二極體

20‧‧‧資訊揭示幕

21‧‧‧游標

30‧‧‧主機

32‧‧‧紅外線接收器

圖1：係本發明之基本原理的示意圖。

圖2：係本發明之紅外線定位示意圖(一)。

圖3：係本發明之紅外線定位示意圖(二)。

圖4：係本發明之紅外線定位示意圖(三)。

圖5：係本發明之第一較佳實施例的電路方塊圖(一)。

圖6：係本發明之第一較佳實施例的電路方塊圖(二)。

圖7：係本發明之第二較佳實施例的電路方塊圖(一)。

圖8：係本發明之第二較佳實施例的電路方塊圖(二)。

圖9：係本發明之第一較佳實施例的基本結構圖(一)。

圖10：係本發明之第一較佳實施例的基本結構圖(二)。

圖11：係本發明之第二較佳實施例的基本結構圖。

10‧‧‧紅外線定位觸控筆

14‧‧‧操作模組

141‧‧‧定位按鍵

142‧‧‧功能按鍵

15‧‧‧紅外線模組

151‧‧‧紅外線發光二極體

16‧‧‧微控制器

17‧‧‧紅外線控制模組

18‧‧‧電源模組

19‧‧‧可調色光發光模組

Claims (12)

1. 一種紅外線執行虛擬觸控的方法，包含有：以一紅外線定位觸控筆在一資訊揭示幕的特定位置上投射紅外線；投射的紅外線反射後及/或由紅外線定位觸控筆另外發射的紅外線對一紅外線接收器傳送；由紅外線接收器傳送至一主機，以執行該資訊揭示幕特定位置上所定義的功能項目。
2. 一種紅外線定位觸控筆，包含有：一觸控筆殼，其筆身設有一操作模組，該操作模組包含有一個以上的定位按鍵與一個以上的功能按鍵，該定位按鍵對應產生一定位訊號，該功能按鍵對應產生一功能訊號；一紅外線模組，其設於觸控筆殼上的筆尖且包含有一個以上的紅外線發光二極體，用以向外發出紅外線訊號；一微控制器，其設於觸控筆殼內且與操作模組以及紅外線模組電連接，該微控制器接收操作模組的定位訊號或操作訊號以控制紅外線模組發出對應的紅外線訊號；一電源模組，其與微控制器以及紅外線模組電連接，用以提供微控制器與紅外線模組的電力。
3. 如請求項2所述之紅外線定位觸控筆，該紅外線模組包含有兩紅外線發光二極體，兩紅外線發光二極體是分設於觸控筆殼的筆尖與靠近筆尖的筆身，且兩紅外線發光二極體是呈一夾角設置，該夾角的角度範圍為0-180度。
4. 如請求項2或3所述之紅外線定位觸控筆，該觸控 筆殼內設有一紅外線控制模組，該紅外線模組模組是串接於微控制器與紅外線模組之間。
5. 如請求項2或3所述之紅外線定位觸控筆，該觸控筆殼內設有一無線模組，該無線模組是與微控制器電連接，微控制器接收操作模組之功能按鍵的操作訊號，並將操作訊號轉由無線模組發出對應之無線訊號至設於外部的一無線接收裝置。
6. 如請求項4所述之紅外線定位觸控筆，該觸控筆殼內設有一無線模組，該無線模組是與微控制器電連接，微控制器接收操作模組之功能按鍵的操作訊號，並將操作訊號轉由無線模組發出對應之無線訊號至設於外部的一無線接收裝置，以進行操作功能解析。
7. 如請求項2或3所述之紅外線定位觸控筆，該觸控筆殼內設有一可調色光發光模組，該可調色光發光模組是與微控制器電連接，其包含有一紅色、一藍色與一綠色的發光二極體，該操作模組包含有一可調色光按鍵，微控制器接收操作模組之可調色光按鍵的操作訊號，以控制可調色光發光模組由紅色、藍色與綠色組合發出之不同顏色的可調色光。
8. 如請求項4所述之紅外線定位觸控筆，該觸控筆殼內設有一可調色光發光模組，該可調色光發光模組是與微控制器電連接，其包含有一紅色、一藍色與一綠色的發光二極體，該操作模組包含有一可調色光按鍵，微控制器接收操作模組之可調色光按鍵的操作訊號，以控制可調色光發光模組由紅色、藍色與綠色組合發出之不同顏色的可調 色光。
9. 如請求項2或3所述之紅外線定位觸控筆，該操作模組具有複數個功能按鍵，該等功能按鍵是一滑鼠左鍵與一滑鼠左鍵或是一往上頁與一往下頁。
10. 如請求項4所述之紅外線定位觸控筆，該操作模組具有複數個功能按鍵，該等功能按鍵是一滑鼠左鍵與一滑鼠左鍵或是一往上頁與一往下頁。
11. 如請求項2或3所述之紅外線定位觸控筆，該操作模組具有複數個功能按鍵，該等功能按鍵是一往左頁與一往右頁或是一取消、一清除與一橡皮擦。
12. 如請求項4所述之紅外線定位觸控筆，該操作模組具有複數個功能按鍵，該等功能按鍵是一往左頁與一往右頁或是一取消、一清除與一橡皮擦。