與檢測發(fā)光觸控筆的位置有關(guān)的方法和裝置制造方法
【專利摘要】顯示器包括具有側(cè)緣和相對表面的透光平坦元件。多個光傳感器沿著此平坦元件的至少兩個側(cè)緣布置。這些光傳感器被布置為檢測通過在上述相對表面上內(nèi)部反射而在透光平坦元件中移動的光?？刂齐娐吠ㄟ^使用多個光傳感器來檢測來自發(fā)光觸控筆的光，以檢測發(fā)光觸控筆相對于顯示器的位置，該光經(jīng)由上述內(nèi)部反射而在透光平坦元件中移動。根據(jù)一個方案，將透光平坦元件的側(cè)緣相對于上述相對表面以除了直角之外的角度傾斜。
【專利說明】與檢測發(fā)光觸控筆的位置有關(guān)的方法和裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開涉及被配置為經(jīng)由觸控筆來接收輸入的顯示器。
【背景技術(shù)】
[0002]很多電子設(shè)備(包括便攜式電子設(shè)備)被配置為:至少部分經(jīng)由顯示器來接收用戶輸入。例如，為了表達選擇、輸入信息等，觸敏顯示器提供了讓用戶用手指輕擊或揮擊顯不器表面的方式。
[0003]在這些相同方面中，很多設(shè)備被配置為特別地利用手持觸控筆進行工作(要么替代上文要么與其組合)。例如，一些顯示器包括沿顯示器的邊緣布置的多個發(fā)光發(fā)射機/接收機對。通過確定觸控筆在何處中斷對應(yīng)光束之一，設(shè)備可以確定觸控筆的當前位置，并相應(yīng)利用此位置信息。
[0004]不幸的是，這種方案可以耗費相當多的用于給發(fā)光發(fā)射機供電的功率。進而，此功耗可以導致便攜式電子設(shè)備的電池壽命縮短。為了避免此特定問題，已知在任意一個時間僅使用發(fā)射機中的一些(從而以順序方式有效地掃描觸控筆尖)。然而，此解決方案可以導致增加與確定當前觸控筆位置和觸控筆移動有關(guān)的處理延遲。進而，此延遲可以導致電子墨水的遲延表示，導致所描繪對象的不完全呈現(xiàn)等等。
[0005]US2010/171717公開了光學交互面板，該光學交互面板包括:覆層、第一波導陣列、第二波導陣列、第一圖像傳感器集合以及第二圖像傳感器集合。該覆層具有第一折射率。該第一波導陣列具有在該覆層上形成的第一波導通道，其中，該第一波導通道具有比該第一折射率小的第二折射率，并且在第一方向上延伸。該第二波導陣列具有在該覆層上形成的并且在第二方問上延伸的第二波導通道。該第一圖像傳感器集合檢測來自第一波導通道的第一光信號集合，以確定第一方向位置。該第二圖像傳感器集合檢測來自第二波導通道的第二光信號集合，以確定第二方向位置。
[0006]U52009/322677公開了用于非接觸式坐標輸入系統(tǒng)的導光板、包括該導光板的系統(tǒng)、以及使用該導光板的非接觸式坐標輸入方法。更具體地，本發(fā)明涉及用于非接觸式坐標輸入系統(tǒng)的導光板，該導光板消除了傳統(tǒng)接觸式坐標輸入系統(tǒng)通過直接接觸來輸入坐標的不便，并可以盡可能地減少傳感器的使用和光損耗。本發(fā)明還涉及:包括該導光板的系統(tǒng)以及使用該導光板的非接觸式坐標輸入方法。
[0007]在獨立權(quán)利要求中闡述了本發(fā)明，并且在從屬于這些獨立權(quán)利要求的權(quán)利要求中闡述了一些可選特征。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1是根據(jù)本公開的框圖。
[0009]圖2是根據(jù)本公開的斜視圖。
[0010]圖3是根據(jù)本公開的側(cè)面示意圖。
[0011]圖4是根據(jù)本公開的流程圖。[0012]圖5是根據(jù)本公開的側(cè)面示意圖。
【具體實施方式】
[0013]下文描述與顯示器有關(guān)的裝置和方法，該顯示器具有透光平坦元件，該透光平坦元件具有側(cè)緣和相對表面(例如，相對的頂表面和底表面)。多個光傳感器沿著透光平坦元件的至少兩個側(cè)緣布置。這些光傳感器被布置為:對通過在上述相對表面上內(nèi)部反射而在透光平坦元件中移動的光進行檢測。控制電路用于通過以下方式檢測發(fā)光觸控筆相對于顯示器的位置:使用此多個光傳感器來檢測來自發(fā)光觸控筆的光，該光經(jīng)由上述內(nèi)部反射而在透光平坦元件中移動。
[0014]根據(jù)一個方案，將具有多個光傳感器的至少兩個側(cè)緣布置為至少實質(zhì)上彼此正交。如果需要，透光平坦元件可以包括具有四個側(cè)緣的實質(zhì)矩形的組件。在這種情況下，且根據(jù)一個方案，四個側(cè)緣中每個側(cè)緣可以被配置為具有多個這種光傳感器。
[0015]根據(jù)一個方案，透光平坦元件的側(cè)緣相對于上述相對表面以除直角之外的角度傾斜。這種配置對避免由于來自透光平坦元件的相對側(cè)緣的光束的內(nèi)部反射而引起的干擾特別有用。
[0016]按照這種配置，可以容易地檢測并使用觸控筆的位置，而不需要顯示設(shè)備自身發(fā)出任何光來影響這種檢測。因此，這些教導允許以高度節(jié)約能量的方式實現(xiàn)可靠的觸控筆位置檢測。進而，這些節(jié)約允許根據(jù)需要在所有時間使用全部光傳感器，這可以降低延遲問題。
[0017]在實踐中，這些教導是高度靈活的，并且將適用于例如各種顯示器外形尺寸以及由各種材料構(gòu)成的顯示器屏幕。這些教導還是相當可擴縮的，并將適于使用在大小方面各式各樣的顯示器。
[0018]為了說明的簡潔和清楚，可以在附圖中重復附圖標記以指示對應(yīng)的或類似的元件。闡述很多細節(jié)以提供對本文所描述的實施例的理解?？梢栽诓恍枰@些細節(jié)的情況下實現(xiàn)各實施例。在其他情況下，沒有詳細描述眾所周知的方法、過程和組件，以免使所描述的實施例不突出。說明書不被認為是限制了本文描述的實施例的范圍。
[0019]圖1示出了至少部分與這些教導相符的裝置100的說明性示例。本裝置100 (其可以包括電子設(shè)備，例如(但不限于)便攜式電子設(shè)備(例如，所謂的智能電話、平板式計算機等))包括至少一個顯示器101。此顯示器101可以被配置為:如果需要，僅與對應(yīng)觸控筆共同工作。通常來說，觸控筆一般是手持書寫工具，通常(但非排他性的)具有類鉛筆的細長的外形尺寸，且包括至少一個尖端，該尖端被配置為與繪畫/書寫表面相交互。使用觸控筆作為顯示器的輸入機制提供了與指尖相比的各種優(yōu)點，包括:提高精度的機會以及與用戶自己過去使用鉛筆或鋼筆的經(jīng)歷一致的表達形式。
[0020]然而，如果需要，這些教導還可以應(yīng)用于還被配置為檢測用戶的指尖或除觸控筆之外的對象的顯示器101。在這些方面中存在各種機制和方案，包括現(xiàn)有技術(shù)中眾所周知的領(lǐng)域。因此，為了簡潔，在這些方面中將不提供進一步闡述。
[0021]此顯示器101至少部分包括透光平坦元件。根據(jù)需要，此透光平坦元件可以由各種任意材料構(gòu)成，例如(但不限于)玻璃以及任意各種塑料。通常來說，對于大多數(shù)應(yīng)用設(shè)置，此材料應(yīng)當是高度透明的而不是僅半透明的。[0022]此透光平坦元件具有側(cè)緣102，側(cè)緣102形成透光平坦元件邊界的至少一部分。在此情況下，透光平坦元件具有矩形形狀，并因此具有四個側(cè)緣102。按照此配置，相鄰的側(cè)緣102被布置為實質(zhì)上彼此垂直。這雖然是有用的外形尺寸，將理解:透光平坦元件的其他形狀也可以用于滿足給定應(yīng)用設(shè)置的特定需求。
[0023]透光平坦元件還具有兩個相對表面，即,頂表面和底表面。在典型的應(yīng)用設(shè)置中，其將滿足這兩個相對表面至少實質(zhì)上彼此平行。即，可能存在另一定向可能合適的應(yīng)用設(shè)置，并且本教導在這些方面不特別受到限制。
[0024]此裝置100還包括多個光傳感器，該多個光傳感器沿著透光平坦元件的至少兩個側(cè)緣102布置。作為示例且不意在對這些方面進行任何特定限制，在所示示例中，第一多個光傳感器103沿著透光平坦元件的第一側(cè)緣布置，并且第二多個光傳感器104沿著透光平坦元件的相鄰側(cè)緣布置。然而，如果需要，其他光傳感器可以沿著剩余側(cè)緣102(通常由附圖標記105表不)之一或兩者布置。
[0025]沿著透光平坦元件的任意特定側(cè)緣102布置的光傳感器的數(shù)目可以因為以下各項而不同:側(cè)緣102的尺寸、期望觸控筆位置分辨率等等。通常來說，任意給定側(cè)緣102將具有至少十個這種光傳感器，并可能更多。
[0026]根據(jù)一個方案，這些光傳感器包括光敏有源組件，例如(但不限于)本領(lǐng)域已知的光敏晶體管。本領(lǐng)域技術(shù)人員將充分理解:這些組件很小，并且可以密集地排列為對應(yīng)陣列。如果需要，這些光傳感器中的至少一些可以包括紅外光傳感器(以及可見光傳感器或除了可見光之外)。根據(jù)一個方案，所選擇的紅外光傳感器對與日光不同頻率的紅外光敏感。這種方案可以有助于:即使當在直射或非直射日光下使用裝置100時，也確保根據(jù)這些教導的觸控筆檢測可行。
[0027]暫時參考圖2和3，這些教導假定使用發(fā)光觸控筆201。更具體地，發(fā)光觸控筆201在其筆尖處或在其筆尖中具有至少一個發(fā)光二極管，被布置和配置為發(fā)射對應(yīng)光束206。如果需要，此發(fā)光觸控筆201還可以包括處理器或其他選擇電路以及電源，包括(但不限于)一個或更多個電池或其他便攜式電源(例如，電感啟動電源(inductively-enabled powersupplies)) 0這些元件在本領(lǐng)域中是常用的并是眾所周知的，因此在這里不需要進一步闡述。
[0028]這種觸控筆201可以穩(wěn)定地發(fā)射此波束206 (要么在不中斷的情況下實際發(fā)射，要么作為周期脈沖序列)，或僅響應(yīng)于特定用戶指令(例如，當用戶在觸控筆201上觸動按鈕(未示出)用于開/關(guān)波束和/或用于改變波束206的強度)。
[0029]在進入顯示器101的透光平坦元件時，這種波束206將分為一定數(shù)目的波束(為了簡潔，在附圖中未示出所有這些波束)，該一定數(shù)目的波束包括第一波束202和第二波束204，可以由沿著透光平坦元件的一個側(cè)緣102的一個或多個光傳感器203檢測第一波束202，并且可以由沿著透光平坦元件的另一側(cè)緣102的一個或多個光傳感器205檢測第二波束 204。
[0030]然而，將理解:這些波束202和204在透光平坦元件中不以直線方式傳播。而是，如圖3所示并這里僅具體參考上述波束204之一，波束將通過在透光平坦元件的相對表面301和302上內(nèi)部來回反射，在透光平坦元件中移動。
[0031]還將理解:每個這種波束(例如圖3中所示的特定波束204)通常將具有以相反方向在透光平坦元件移動的對應(yīng)波束。這種相反移動的波束可以進而最終在透光平坦元件的側(cè)緣102上反射，并因此返回檢測所關(guān)注的波束204的光傳感器205。
[0032]取決于正在使用的光檢測方案，此反射光可以產(chǎn)生不需要的干涉結(jié)果。因此，如果需要，透光平坦元件的至少某些側(cè)緣102可以相對于上述相對表面301和302以除了直角之外的角度來傾斜。作為這些方面中的一個示例，這可以包括:將側(cè)緣102傾斜約六十度，雖然在給定的應(yīng)用設(shè)置中，各種其他傾斜角度也可以合適地工作。按照此配置，可以很大程度上或完全消除上述來自相對側(cè)緣102的反射問題。
[0033]上述光傳感器可以可操作地與控制電路106耦合，如圖1所示。這種控制電路106可以包括固定用途的硬接線平臺或可以包括部分或全部可編程平臺。這種構(gòu)架選項是在本領(lǐng)域中周知的并熟悉的，因此這里不需要進一步描述。
[0034]根據(jù)一個方案，此控制電路106可以包括存儲器(或可以以其他方式與存儲器耦合)。此存儲器可以例如用于非瞬時地存儲計算機指令，當控制電路106執(zhí)行該計算機指令時，該計算機指令使控制電路106像本文中所描述的一樣工作。(如本文所使用，此處對“非瞬時地”的引用將被理解為指代針對已存儲內(nèi)容的非短暫狀態(tài)(并因此排除當已存儲的內(nèi)容僅構(gòu)成信號或波)而不是存儲介質(zhì)自身的易失性，因此包括非易失性存儲器(例如，只讀存儲器(ROM))以及易失性存儲器(例如，可擦除可編程只讀存儲器(EPROM))。)
[0035]本控制電路106被配置為(例如，通過使用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟悉的對應(yīng)編程)實現(xiàn)本文所描述的一個或更多個步驟、動作和/或功能。例如，此控制電路106可以被配置為方便圖4所示的過程400。
[0036]參考圖4和圖3，控制電路106使用上述光傳感器來檢測來自發(fā)光觸控筆201的光401，光401通過在透光平坦元件的相對表面301和302上內(nèi)部反射，花顯示器101的透光平坦元件中移動。然后，控制電路106使用所檢測的光來檢測402發(fā)光觸控筆201相對于顯示器101的位置。例如，如圖2所示，控制電路106可以使用來自光傳感器203和205的檢測到的光信息，來確定觸控筆201相對于顯示器201的當前位置的X/Y坐標。
[0037]在觸控筆201移動時，隨著時間過去，可以反復使用上述過程400，以跟蹤觸控筆201的當前位置。例如，如圖3所示，當觸控筆201移動到由附圖標記201A表示的位置時，對應(yīng)所得的光束204也將按照附圖標記401A指示進行移動。在這種移動影響了相對于X軸或Y軸的改變的情況下，控制電路106可以確定此改變，以保持了解觸控筆201的當前位置。
[0038]如上所述，多于一個光傳感器103/104可以檢測到來自發(fā)光觸控筆201的給定光束。這種情況可能發(fā)生，因為例如光束自身的相對寬度和/或光傳感器自身的密度。這種現(xiàn)象不會負面影響跟蹤精度。而是，這種光傳感器可以向控制電路106提供關(guān)于其檢測到的光的強度的信息?？刂齐娐?06進而可以使用此信息來確定所有部在接收光的多個給定光傳感器中的哪個正在接收最亮的光。接收最亮的光的光傳感器的位置進而可以用于識別光束的中心，并還可以用于識別觸控筆201相對于特定坐標系軸的特定位置。
[0039]按照這種配置，電子設(shè)備可以容易地、高效地并可靠地檢測與發(fā)光觸控筆相對于顯示器的當前位置相對應(yīng)的光束的當前位置。當觸控筆尖物理接觸到上述顯示器101時，上述內(nèi)容當然適用。然而，這些教導還可用于:即使當觸控筆與顯示器101未物理接觸時(例如，當用戶握住觸控筆懸停于顯示器之上時)，也檢測觸控筆位置和移動。取決于給定應(yīng)用設(shè)置的特性，這種輸入形式是有用的。
[0040]再次參考圖1，利用上述位置信息，控制電路106然后可以采取任意數(shù)目的響應(yīng)動作。作為這些方面中一個可選的和說明性的示例,控制電路106可以將檢測到的發(fā)光觸控筆201的位置用作針對給定激活應(yīng)用的輸入指令。
[0041]在不脫離其實質(zhì)特征的前提下，可以以其他特定形式實現(xiàn)本公開。作為這些方面的一個簡單示例并參考圖5，發(fā)光觸控筆201可以包括用于幫肋引導和/或校準來自投光二極管501的光束的隧道502。在很多應(yīng)用設(shè)置中，將很可能通過提供包括至少實質(zhì)上平行光線的光束來增強本文所描述的功能。
[0042]作為在這些方面中的另一示例，可以修改上述顯示器101以還包括發(fā)光發(fā)射機(例如，在顯示器的每個角上放置發(fā)光二極管，并向內(nèi)朝向顯示器)。在這種情況下，上述安裝在邊緣的光傳感器還用于檢測并定位無源遮光物(例如，用戶的手指)。
[0043]并且作為這些方面中的另一示例，這些教導將容易地適用于使用極化光束。在某些應(yīng)用設(shè)置中，這種方案可以對例如避免由陽光引起的干擾有幫助。
[0044]所描述的實施例無論從哪一方面來看都僅被認為是說明性的，而不是限制性的。因此，本公開的范圍是由所附權(quán)利要求而不是由上文所指示。在權(quán)利要求的等同意義和范圍中的所有改變都被包括在權(quán)利要求的范圍之中。
【權(quán)利要求】
1.一種裝置，包括: 控制電路(106); 顯示器(101)，與所述控制電路可操作地耦合，其中，所述顯示器包括:具有側(cè)緣(102)和相對表面(301和302)的透光平坦元件； 多個光傳感器(103、104、105)，沿著所述透光平坦元件的至少兩個所述側(cè)緣布置，并被配置為:對通過在所述相對表面上內(nèi)部反射而在所述透光平坦元件中移動的光進行檢測； 所述控制電路被配置為通過以下方式檢測發(fā)光觸控筆(201)相對于所述顯示器的位置:使用所述多個光傳感器來檢測來自所述發(fā)光觸控筆的光(202和204)，所述光通過在所述相對表面上內(nèi)部反射而在所述透光平坦元件中移動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述透光平坦元件包括玻璃。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，將至少一些所述側(cè)緣相對于所述相對表面以除了直角之外的角度傾斜。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述透光平坦元件包括四個所述側(cè)緣，并且相鄰的所述側(cè)緣被布置為實質(zhì)上彼此垂直。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其中，沿著全部四個所述側(cè)緣布置所述多個光傳感器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其中，沿著每個所述側(cè)緣布置至少十個所述光傳感器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述多個光傳感器是紅外光傳感器。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述控制電路被配置為至少部分通過以下方式檢測發(fā)光觸控筆相對于所述顯示器的位置:使用沿著單一所述側(cè)緣布置的多個所述光傳感器，所述多個所述光傳感器中的每個所述光傳感器檢測所述光，以確定所述多個光傳感器中的哪個光傳感器接收到最亮的光。
9.一種方法，包括: 由與顯示器(101)和多個光傳感器(103、104、105)可操作地耦合的控制電路(106)來執(zhí)行以下操作，所述顯示器(101)包括具有側(cè)緣(102)和相對表面(301和302)的透光平坦元件，所述多個光傳感器(103、104、105)沿所述透光平坦元件的至少兩個所述側(cè)緣布置、并被配置為檢測(401)通過在所述相對表面上內(nèi)部反射而在所述透光平坦元件中移動的光: 通過使用所述多個光傳感器來檢測來自發(fā)光觸控筆的光，檢測(402)所述發(fā)光觸控筆(201)相對于所述顯示器的位置，所述光通過在所述相對表面上內(nèi)部反射而在所述透光平坦元件中移動。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述光包括紅外光。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述光僅包括紅外光。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，通過使用所述多個光傳感器來檢測來自所述發(fā)光觸控筆的光以檢測所述發(fā)光觸控筆相對于所述顯示器的位置包括:使用沿著單一所述側(cè)緣布置的多個所述光傳感器，所述多個光傳感器中的每個光傳感器檢測所述光，以確定所述多個光傳感器中哪個光傳感器接收到最亮的光。
【文檔編號】G06F3/042GK103729094SQ201310373353
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年8月23日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月24日
【發(fā)明者】康奈爾·梅爾西亞, 高余, 阿米特·帕爾·辛格 申請人:黑莓有限公司