專利名稱：一種用于交互式電子白板的電子筆的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及交互電子白板的交互控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及交互式電子白板 的電子筆及在電子筆上的按鍵和交互式電子白板上的“跟著筆走”的工具條。
背景技術(shù)：
近些年，多媒體投影系統(tǒng)以及背投、等離子、液晶電視等在教學(xué)、演講、產(chǎn)品 展示和報(bào)告中的應(yīng)用快速地普及開來。這些大屏幕顯示設(shè)備能很好地呈現(xiàn)電腦上的數(shù)字 化多媒體材料。但是人們?cè)趯?shí)踐中發(fā)現(xiàn)操作者被限制在電腦顯示器前操作鼠標(biāo)和鍵 盤，限制了操作者和觀眾之間的互動(dòng)和交流。針對(duì)大屏幕顯示設(shè)備不能互動(dòng)的缺點(diǎn)，交 互式電子白板提供給了人們一種能直接在大屏幕顯示設(shè)備上用筆/手指操作電腦、書寫/ 標(biāo)注的互動(dòng)工具，附圖1示例了一個(gè)交互式電子白板系統(tǒng)的基本組成。交互式電子白板系統(tǒng)1 一 般是由交互區(qū)域11、電子筆12、顯示設(shè)備13和計(jì)算機(jī)14四部分組成。整個(gè)系統(tǒng)1的功 能是和計(jì)算機(jī)14相連的顯示設(shè)備13將計(jì)算機(jī)顯示器上的內(nèi)容投射在交互區(qū)域11上， 達(dá)到和多人共享信息的目的；像鼠標(biāo)在計(jì)算機(jī)的顯示器上一樣，電子筆12在交互區(qū)域11 上能直接操作電腦的應(yīng)用程序；電子筆12還能從鼠標(biāo)切換成筆，像粉筆在黑板上一樣， 直接在交互區(qū)域上書寫繪畫。交互區(qū)域11 一般包括交互平面和感應(yīng)電子筆12在交互平 面上的位置的信號(hào)接收和處理電路。計(jì)算機(jī)14上主要運(yùn)行交互式電子白板軟件?，F(xiàn)在的交互式軟件多是標(biāo)準(zhǔn)的 Windows風(fēng)格/MAC (蘋果)的界面，工具條和菜單分布在窗口的上部和兩側(cè)。因?yàn)閭€(gè)人 電腦的顯示器比較小，較大的也只有19英寸，把鼠標(biāo)從顯示器的左上角移動(dòng)到右下角， 最多只需要0.5us的時(shí)間。所以對(duì)于個(gè)人計(jì)算機(jī)而言，工具條分布的散亂程度不是影響軟 件易用性和使用效率的主要因素。將一個(gè)19英寸屏幕上的內(nèi)容投射到一個(gè)100英寸的交互區(qū)域上，桌面上的圖標(biāo) 從上往下散布在白板的右側(cè)，系統(tǒng)工具條又在白板的底部。應(yīng)用程序窗口的工具條一般 在窗口的上部。操作者站在交互區(qū)域前用電子筆或者手指去點(diǎn)擊分布在100英寸畫面上 的工具條或圖標(biāo)。交互區(qū)域要比操作者雙臂張開的寬度還要大，操作者伸直了手才能 夠到交互區(qū)域的最上邊。如果操作者在交互區(qū)域的左邊，他要用電子筆去最小化一個(gè)窗 口，他必須要走動(dòng)到右邊，并且伸長(zhǎng)胳膊，才能把電子筆夠著最小化按鈕。所以在交互式電子白板上，用電子筆去操作固定位置的工具條，操作者必須來 回走動(dòng)去找工具條，既不方便，也影響觀眾的視線。交互區(qū)域的大小已經(jīng)成為影響交互 式電子白板軟件易用性和使用效率主要的因素?！叭巳フ夜ぞ邨l”就是對(duì)這一問題最貼 切的描述。對(duì)于交互式電子白板軟件操作易用性的問題，目前我們還沒有看到很好的研究 和解決思路。這可能是因?yàn)榻换ナ诫娮影装暹€是個(gè)新鮮事物，對(duì)它了解的人還不是很 多，對(duì)軟件易用性的問題，就更沒有很好地意識(shí)到這個(gè)問題，或者對(duì)這個(gè)問題給與足夠的重視。對(duì)于易用性的問題，有些交互式電子白板產(chǎn)品在白板兩側(cè)的邊框上做一些工具 條，這樣操作者可以用手指直接去按這些固定在白板邊框上的按鍵，而不是用電子筆去 點(diǎn)擊軟件工具條上的按鈕。但是這樣做并不是針對(duì)交互式電子白板易用性產(chǎn)生的原因去 解決問題。操作者仍然要不斷地在白板前來回走動(dòng)，去操作固定位置的工具條上的按 鈕。
發(fā)明內(nèi)容在交互式白板上操作電腦，和在顯示器上用鼠標(biāo)操作電腦，是兩個(gè)完全不同使 用模式?，F(xiàn)有技術(shù)在設(shè)計(jì)交互式電子白板軟件時(shí)，完全忽略了在大尺寸交互區(qū)域上操作 軟件的固有特點(diǎn)，把小屏幕/個(gè)人電腦的使用方式照搬到/套用在交互式電子白板上，造 成了使用不方便的問題，存在上述的交互式電子白板系統(tǒng)的易用性和使用效率的各種缺 陷。針對(duì)交互式電子白板易用性問題產(chǎn)生的根源，本實(shí)用新型是提出了一種解決易用性 問題的方法。即在電子筆上增加了一個(gè)“工具條顯隱鍵”，以及在交互式電子白板軟 件上采用了 “跟著筆走”的“浮動(dòng)的工具條”。這樣使用者站在巨大的交互式電子白板 前，不需來回走動(dòng)去“夠”固定位置的工具條，只需輕輕地按動(dòng)手中電子筆上的工具條 顯隱鍵，工具條就會(huì)出現(xiàn)在到筆尖下；當(dāng)不需要使用工具條上的功能時(shí)，按動(dòng)手中電子 筆上的工具條顯隱鍵，工具條又立刻從筆尖下消失。從而實(shí)現(xiàn)了工具條跟著筆走，筆跟 著人走的一種人性化交互方式，大大地提高了交互式電子軟件的易用性和軟件的操作效 率。本實(shí)用新型還設(shè)計(jì)了交互式電子白板的電子筆、電子筆上的按鍵、能“跟著筆走” 的浮動(dòng)工具條、和適合在大尺寸白板上操作的軟件界面。這樣操作者無需走動(dòng)就能訪問 (access)屏幕上顯示的各種應(yīng)用程序，實(shí)現(xiàn)在交互區(qū)域上直接對(duì)文件進(jìn)行修改、改變字 體、選擇顏色、編輯、復(fù)制、保存、書寫、繪畫等操作。本實(shí)用新型的特征在于，發(fā)明了一種電子筆，該電子筆用于交互式電子白板系 統(tǒng)中，在交互區(qū)域上能夠當(dāng)作鼠標(biāo)和筆使用，筆尖相當(dāng)于鼠標(biāo)的左鍵，電子筆上有一個(gè) 相當(dāng)于鼠標(biāo)右鍵的按鍵，電子筆上還有一個(gè)用來切換鼠標(biāo)和筆的按鍵，電子筆能夠在鼠 標(biāo)和筆之間來回切換，筆尖能在交互區(qū)域上書寫和繪畫，其特征在于在該電子筆上還具有一個(gè)工具條顯隱鍵，按下電子筆上的工具條顯隱鍵，工具 條菜單就會(huì)出現(xiàn)在筆尖下；當(dāng)不需要使用工具條上的功能時(shí)，按下電子筆上的工具條顯 隱鍵，工具條菜單就會(huì)從筆尖下消失。

圖1交互式電子白板系統(tǒng)圖2電子筆和電子筆上的顯隱開關(guān)圖3按鍵編碼和識(shí)別的方式圖4具有多個(gè)功能按鈕的圓盤工具條菜單圖5人移動(dòng)位置之后手握的電子筆點(diǎn)擊白板的位置改變后，按下工具條顯隱鍵 顯示圓盤工具條設(shè)備名稱對(duì)應(yīng)的附圖標(biāo)記[0018]交互式電子白板系統(tǒng)1，顯示設(shè)備13，交互區(qū)域11，電子筆12，計(jì)算機(jī)14，工 具顯隱鍵21，按鍵22 (相當(dāng)于鼠標(biāo)的右鍵)，筆尖23 (相當(dāng)于鼠標(biāo)左鍵)。
具體實(shí)施方式
在圖1所示的交互式電子白板系統(tǒng)中，顯示設(shè)備13 —般有前投和后投兩種投射 畫面的方式。等離子電視、液晶電視和背投電視等屬于后投(rearprojection)方式，而一 般的投影機(jī)都是前投(frontprojection)的，但也可以從后面投射畫面，主要取決交互區(qū)域 的制作材料。交互區(qū)域11除了作為顯示設(shè)備13的“幕布”外，還能用電子筆在上面點(diǎn)擊和 書寫。為了把計(jì)算機(jī)顯示器上的內(nèi)容呈現(xiàn)在眾人面前，交互區(qū)域的畫面尺寸一般為40 英寸到120英寸，甚至更大；為了能在交互區(qū)域上操作電腦和書寫，交互區(qū)域要求是堅(jiān) 硬、光滑、平整的表面。典型的交互區(qū)域有等離子電視、液晶電視和背投電視的玻璃屏 幕、白板表面、硬質(zhì)幕布、白墻等；為了在交互區(qū)域上和計(jì)算機(jī)進(jìn)行互動(dòng)，交互區(qū)域要 具有定位的能力。在交互區(qū)域的在交互平面上定位電子筆的主要依靠交互區(qū)域的位置信 號(hào)接收和處理電路完成。用來感應(yīng)電子筆位置的信號(hào)有壓感、電磁感應(yīng)、紅外線、超 聲波、紅外線掃描、CCD圖像等。定位的原理不同，定位的精度和系統(tǒng)的使用方便性也 不同。如附圖2所示，電子筆12在交互區(qū)域上可以當(dāng)作鼠標(biāo)和筆使用。一般說來， 筆尖相當(dāng)于鼠標(biāo)的左鍵，電子筆上還有一個(gè)相當(dāng)于鼠標(biāo)右鍵的按鍵。一般說來，電子筆 上還有一個(gè)用來切換鼠標(biāo)和筆的按鍵(圖中未示出)，電子筆能從鼠標(biāo)模式轉(zhuǎn)換成筆的模 式，筆尖能在交互區(qū)域上書寫和繪畫。反之，也可以由筆的模式切換成鼠標(biāo)模式，進(jìn)行 普通鼠標(biāo)的功能操作。此外，電子筆上還具有工具條顯隱鍵，在交互式電子白板上采用 了 “跟著筆走”的“浮動(dòng)的工具條”，關(guān)于該工具條的設(shè)計(jì)和功能下文有詳細(xì)的介紹。 這樣使用者站在巨大的交互式電子白板前，不需來回走動(dòng)去“夠”固定位置的工具條， 只需輕輕地按動(dòng)手中電子筆上的工具條顯隱鍵，工具條菜單就會(huì)出現(xiàn)在筆尖下；當(dāng)不需 要使用工具條上的功能時(shí)，按動(dòng)手中電子筆上的工具條顯隱鍵，工具條菜單又立刻從筆 尖下消失。從而實(shí)現(xiàn)了工具條跟著筆走，筆跟著人走的一種人性化交互方式，大大地提 高了交互式電子白板的易用性和操作效率。當(dāng)電子筆上的某個(gè)按鍵(筆尖，鼠標(biāo)右鍵，鼠標(biāo)和筆的切換按鍵，工具條顯隱 鍵)被按下或者幾個(gè)按鍵被同時(shí)按下時(shí)，電子筆會(huì)發(fā)出和這個(gè)按鍵/按鍵組合相對(duì)應(yīng)的 編碼信號(hào)，并通過某種信號(hào)載體被交互區(qū)域11接收和識(shí)別，產(chǎn)生出相應(yīng)的消息或事件， 該信號(hào)載體可以是具有某種特性的無線電波/載波，比如紅外信號(hào)。交互式電子白板的 定位原理不同，用來傳遞編碼信號(hào)的信號(hào)載體也不同。在采用超聲波和紅外的電子白板 中，通常是用紅外信號(hào)作為編碼信號(hào)的載體，用同步脈沖信號(hào)之后的幾根紅外脈沖的二 進(jìn)制組合作為編碼信號(hào)。當(dāng)按下電子筆上的工具條顯隱按鍵，電子筆的電路就發(fā)出相對(duì) 應(yīng)的編碼信號(hào)，這個(gè)編碼信號(hào)通過信號(hào)載體，使主機(jī)收到這個(gè)編碼信號(hào)，識(shí)別并做出響 應(yīng)，主機(jī)軟件能相應(yīng)地在筆尖的位置顯示或隱藏工具條菜單。以下，針對(duì)紅外編碼脈沖出現(xiàn)的位置來識(shí)別按鍵的類型，來示例性地說明具體 的按鍵編碼方式，然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員知道，對(duì)于具有某種特性的無線電波，本實(shí)用新型提供的方法同樣是適用的。在基于超聲波和紅外聯(lián)合定位的交互式電子白板系統(tǒng)中，電子筆上按鍵的編碼 一般是紅外信號(hào)作為編碼信號(hào)傳輸?shù)妮d體，并且是用紅外同步脈沖以后的幾根紅外脈沖 的出現(xiàn)組合來表示不同按鍵所對(duì)應(yīng)的編碼信號(hào)，即通過檢測(cè)在幾個(gè)固定位置上是否出現(xiàn) 了紅外脈沖信號(hào)來判斷編碼信號(hào)，即在位置1上出現(xiàn)了紅外脈沖就是1，在位置1上沒有 出現(xiàn)了紅外脈沖就是0。這樣筆尖按鍵可以對(duì)應(yīng)于111編碼，101可以是電子筆筆桿上 的第一個(gè)按鍵，諸如此類。在本實(shí)用新型中，我們提出了一種新的編碼方法，如圖3所 示在紅外同步信號(hào)之后，我們只用了一根紅外脈沖信號(hào)，根據(jù)這個(gè)紅外脈沖相對(duì)于紅 外同步信號(hào)出現(xiàn)的位置，來確定按鍵的類型，按下不同的按鍵，紅外同步脈沖后出現(xiàn)的 第一個(gè)紅外脈沖(稱為按鍵編碼脈沖)相對(duì)于紅外同步信號(hào)出現(xiàn)的位置是不同的，即只需 要檢測(cè)按鍵編碼脈沖出現(xiàn)的位置(相對(duì)于前面的紅外同步脈沖)來判斷編碼信號(hào)。具體實(shí) 現(xiàn)過程是當(dāng)檢測(cè)到紅外同步脈沖后，把位置計(jì)數(shù)器清零，每收到一個(gè)紅外樣本信號(hào)， 如果不是脈沖(樣本值小于0)，計(jì)數(shù)器就加1，否則(檢測(cè)到脈沖/樣本值大于0)，計(jì)數(shù) 器的當(dāng)前值就表示了按鍵的編碼類型。比如編碼脈沖距離紅外同步信號(hào)有5個(gè)樣本，這 個(gè)編碼脈沖就表示筆尖按鍵被按下了，依次類推。這種新方法只用了一根紅外脈沖，所 以就大大節(jié)省了信號(hào)資源/能源，而且升級(jí)換代也方便(如果出現(xiàn)了新的按鍵類型，則只 需要往后挪動(dòng)紅外脈沖的位置就可以標(biāo)識(shí)出來)。現(xiàn)有技術(shù)是在幾個(gè)固定位置上是否出現(xiàn) 了紅外脈沖信號(hào)來判斷編碼信號(hào)，而本實(shí)用新型是只需要槍測(cè)按鍵編碼脈沖出現(xiàn)的位置 來判斷編碼信號(hào)，所以本方案非常容易實(shí)現(xiàn)，并且按鍵識(shí)別很準(zhǔn)確。浮動(dòng)的工具條在標(biāo)準(zhǔn)的windows風(fēng)格的軟件界面上，工具條都出現(xiàn)窗口的固定位置，或者可 以人為拖動(dòng)到窗口的各個(gè)邊框上。在19英寸的顯示器上操作這些工具條，沒有任何易用 性的問題。但整個(gè)桌面內(nèi)容被投射到100英寸這樣大的交互式電子白板上時(shí)，把電子筆 從白板的其他地方移動(dòng)到固定位置的工具條上，所花費(fèi)的時(shí)間之多和走過的距離之長(zhǎng)， 凸現(xiàn)了固定位置工具條已經(jīng)不適合交互式電子白板的使用模式。針對(duì)交互式電子白板的使用模式和特點(diǎn)，本實(shí)用新型提出了一種浮動(dòng)的工具 條，工具條不是固定地出現(xiàn)在某個(gè)位置，而是筆尖在哪里，按下顯隱鍵，工具條就能出 現(xiàn)在哪里，也就是“工具條跟筆走”。這樣避免了人來回走動(dòng)去找工具條的尷尬，提高 了軟件易用性和工作效率。浮動(dòng)工具條的具體實(shí)現(xiàn)是當(dāng)檢測(cè)到工具條顯隱按鍵的編碼信號(hào)，并根據(jù)紅外 同步脈沖和超聲信號(hào)計(jì)算出此時(shí)筆所在的位置坐標(biāo)(xt，Yt)，就在(Xt，Yt)為中心的位 置顯示浮動(dòng)工具條，即FloatToolbar::DisplayToolbar(Xt，Yt)，并把當(dāng)前浮動(dòng)工具條的狀 態(tài)從“隱藏”設(shè)置為“顯示”。操作者可以點(diǎn)擊工具條上的任何按鈕，來獲取/改變當(dāng) 前的操作功能，并包括用筆尖(相當(dāng)于鼠標(biāo)左鍵)移動(dòng)工具條的位置。當(dāng)再次檢測(cè)到工 具條顯隱按鍵的編碼信號(hào)時(shí)，就隱藏浮動(dòng)工具條，即FloatToolbar::HideToolbar()，把當(dāng) 前浮動(dòng)工具條的狀態(tài)從“顯示”設(shè)置為“隱藏”，并記住隱藏前用戶選中的工具條上的 按鈕，在工具條隱藏后，保持這種操作功能。為了操作的方便，工具條上應(yīng)當(dāng)包含使用頻率高的功能按鈕。比如對(duì)于 PowerPoint應(yīng)用，打開一個(gè)PPT文件，PPT工具條就出現(xiàn)在筆尖下面，在這個(gè)工具條上，就包含了 PPT演示所需要用到的所有工具，如筆、鼠標(biāo)、板擦、前翻頁(yè)，后翻頁(yè)等等， 每個(gè)工具對(duì)應(yīng)了工具條的一個(gè)按鈕。有了這些工具，90%的操作就不需要用電子筆去點(diǎn) 擊PPT窗口上的固定位置的工具條了。除了常見的條狀工具條外，為了節(jié)約空間，使操 作者更容易集中操作工具條上的各個(gè)功能按鈕，本實(shí)用新型提出了一個(gè)圓盤形狀的工具 條，如圖4所示。圓盤的中心是當(dāng)前工具條的主題/狀態(tài)/模式，按鍵沿著圓周環(huán)繞排 開。比如，圓盤的中心是文件編輯主題，則沿著圓周環(huán)繞的各個(gè)按鍵包括文件的修改、 字體改變、顏色選擇、復(fù)制、保存等功能按鈕。為了使筆和鼠標(biāo)的功能切換方便，每個(gè) 圓盤工具條上都有一個(gè)鼠標(biāo)和筆的切換工具/按鍵，這樣無論在任何狀態(tài)，都能自由地 在鼠標(biāo)和筆之間切換。這樣就可以在以筆尖為中心的周圍區(qū)域里放置盡可能多的按鍵， 盡可能地減小電子筆移動(dòng)的距離和次數(shù)。如附圖5所示，其示例了本實(shí)用新型的交互式電子白板系統(tǒng)及其控制方法。操 作者可以在電子白板/幕布之前進(jìn)行通常的報(bào)告、教學(xué)、演講、產(chǎn)品展示等操作，在這 個(gè)過程中，操作者可以將電子筆作為鼠標(biāo)操作，也可以通過按下工具條顯隱鍵，從條形 工具條/圓盤工具條中選擇鼠標(biāo)和筆的切換工具/按鍵進(jìn)行切換；操作者按下按鍵后電子 筆會(huì)發(fā)出和這個(gè)工具/按鍵相對(duì)應(yīng)的編碼信號(hào)，并通過信號(hào)載體被交互區(qū)域11中的交互 設(shè)備接收和識(shí)別，產(chǎn)生出相應(yīng)的消息或事件，并將該消息或事件通知給計(jì)算機(jī)14，計(jì)算 機(jī)響應(yīng)并啟動(dòng)相應(yīng)的應(yīng)用程序進(jìn)行相應(yīng)的功能處理，將處理后的信息通過顯示設(shè)備13投 影到白板/幕布上顯示；當(dāng)操作者在電子白板/幕布之前移動(dòng)后，操作者可以在移動(dòng)后 的位置處按下電子筆上的顯隱鍵，浮動(dòng)的工具條就會(huì)出現(xiàn)在筆尖的位置。工具條不是固 定地出現(xiàn)在某個(gè)位置，而是筆尖在哪里，按下顯隱鍵，工具條就能出現(xiàn)在哪里，也就是
“工具條跟筆走”。顯然，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行各種改動(dòng)和變形而不脫離本實(shí)用 新型的精神和范圍，比如根據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)需要完全可以設(shè)計(jì)出合適長(zhǎng)度的電子筆，或者設(shè) 計(jì)電子筆的長(zhǎng)度可以調(diào)節(jié)，操作者可以根據(jù)使用需要自行調(diào)節(jié)到合適的長(zhǎng)度。倘若本實(shí) 用新型的這些修改和變形屬于本實(shí)用新型權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本實(shí)用 新型也意圖包含這些改動(dòng)和變形在內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種電子筆，該電子筆用于交互式電子白板系統(tǒng)中，在交互區(qū)域上能夠當(dāng)作鼠標(biāo) 和筆使用，筆尖相當(dāng)于鼠標(biāo)的左鍵，電子筆上有一個(gè)相當(dāng)于鼠標(biāo)右鍵的按鍵，電子筆上 還有一個(gè)用來切換鼠標(biāo)和筆的按鍵，其特征在于在該電子筆上還具有一個(gè)工具條菜單顯隱鍵。
2.—種交互式電子白板系統(tǒng)，包括交互區(qū)域(11)、顯示設(shè)備(13)和計(jì)算機(jī)(14)，其 特征在于還包括如權(quán)利要求1中所述的電子筆。
專利摘要一種電子筆，該電子筆用于交互式電子白板系統(tǒng)中，在交互區(qū)域上能夠當(dāng)作鼠標(biāo)和筆使用，筆尖相當(dāng)于鼠標(biāo)的左鍵，電子筆上有一個(gè)相當(dāng)于鼠標(biāo)右鍵的按鍵，電子筆上還有一個(gè)用來切換鼠標(biāo)和筆的按鍵，電子筆能夠在鼠標(biāo)和筆之間來回切換，筆尖能在交互區(qū)域上書寫和繪畫，在該電子筆上還具有一個(gè)工具條顯隱鍵，按下電子筆上的工具條顯隱鍵，工具條菜單就會(huì)出現(xiàn)在筆尖下；當(dāng)不需要使用工具條上的功能時(shí)，按下電子筆上的工具條顯隱鍵，工具條菜單就會(huì)從筆尖下消失。
文檔編號(hào)G06F3/041GK201804317SQ200920293339
公開日2011年4月20日 申請(qǐng)日期2009年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月18日
發(fā)明者賈穎 申請(qǐng)人:賈穎