專利名稱：用于交互顯示系統(tǒng)的指示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及交互顯示系統(tǒng)，并且更具體地涉及一種用于與這種系統(tǒng)的交互界面一起使用的指示裝置。
交互顯示系統(tǒng)的典型范例是電子白板系統(tǒng)。電子白板系統(tǒng)典型地適用于感測(cè)指示裝置或指示器相對(duì)于白板工作表面的位置，該工作表面是交互表面。當(dāng)在該白板的工作表面上顯示圖像、并且其位置校準(zhǔn)時(shí)，可以與計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)相同的方式使用該指示器，以通過(guò)在該白板的表面上移動(dòng)該指示器來(lái)操作顯示器上的對(duì)象。
交互白板系統(tǒng)的典型應(yīng)用是在教學(xué)環(huán)境中。交互白板的使用提高了教學(xué)效率并且也提高了學(xué)生的理解。這種白板也允許使用優(yōu)質(zhì)數(shù)字教學(xué)材料，并允許使用音頻可視技術(shù)來(lái)操作和呈現(xiàn)數(shù)據(jù)。
電子白板的典型結(jié)構(gòu)包括在電子白板的工作表面后面或下面設(shè)置驅(qū)動(dòng)和感測(cè)線圈的陣列或矩陣，從而形成交互表面，其中線圈與該指示器裝置中的電磁元件進(jìn)行交互。
電子白板也可以與由系統(tǒng)用戶所使用的交互表或圖形輸入板關(guān)聯(lián)。這種圖形輸入板的結(jié)構(gòu)可以與電子白板類似，但是尺寸更小。可以設(shè)置網(wǎng)格陣列與工作表面連接，以形成交互表面，并且用戶可以使用適合于與該交互表面進(jìn)行交互的指示裝置在這種表面上工作。
應(yīng)該注意到，可以獨(dú)立于電子白板使用圖形輸入板。例如，已知它們用作計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的輸入裝置，其中圖形輸入板可以替代“鼠標(biāo)和墊”結(jié)構(gòu)。
在當(dāng)前的白板系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，并且在用于計(jì)算機(jī)輸入使用的圖形輸入板的結(jié)構(gòu)中，指示裝置典型地提供筆形裝置。典型地已經(jīng)認(rèn)為筆形裝置是與交互表面一起使用的自然選擇，因?yàn)槠淠M了大多數(shù)用戶所熟悉的筆在紙上寫字的操作。
這種筆典型地可以設(shè)置有按鍵，其功能與計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)的按鍵相同。在一種結(jié)構(gòu)中，通過(guò)在軸向方向上向該交互表面按壓筆實(shí)現(xiàn)按鍵的下壓。
然而對(duì)于某些用戶，筆并不是理想的工具，例如由于運(yùn)動(dòng)技巧較弱或者身體缺陷而不能夠?qū)懟蜻m當(dāng)?shù)厥褂霉P。通常這種學(xué)生被分到“特殊需要”類或初級(jí)類，其中他們的運(yùn)動(dòng)技巧還沒有充分發(fā)展。在許多情況下，與少兒使用筆相關(guān)的問(wèn)題是由于需要將筆尖按在白板表面上，而同時(shí)控制筆在白板表面上的移動(dòng)。已經(jīng)解決這些問(wèn)題，在一種方案中，通過(guò)引入“軟觸摸筆”，其只需要非常輕地將筆尖按住來(lái)在板上“寫字”。
然而還有些情況是這種軟觸摸筆也還沒有解決的問(wèn)題。
傳統(tǒng)的替換方法是使用通過(guò)手指操作的阻性觸摸屏技術(shù)來(lái)解決這些問(wèn)題。雖然該方法的確解決了“特殊需要”要求的問(wèn)題，但是其折衷了筆用戶的情況。很多情況由于學(xué)習(xí)環(huán)境的性質(zhì)，可能需要白板來(lái)滿足可以適當(dāng)?shù)厥褂霉P指示裝置以及不能使用的兩類用戶。
很容易地肯定，是電磁技術(shù)，而不是觸摸屏技術(shù)提供了最優(yōu)質(zhì)的輸入裝置。然而現(xiàn)有技術(shù)的電磁交互表面技術(shù)還沒有提供滿足那些不能完全使用筆形指示器裝置的用戶的要求的技術(shù)方案。
本發(fā)明的目的是提供一種改進(jìn)的、適合于與交互表面一起使用的指示裝置。
本發(fā)明進(jìn)一步的目的是提供一種用于電磁白板的可選輸入裝置。
根據(jù)本發(fā)明提供一種與交互表面一起使用的指示裝置，該指示裝置包括用于產(chǎn)生耦合到該交互表面的電磁場(chǎng)的線圈，該指示裝置設(shè)置成在使用中貼附在手指上。于是該指示裝置的移動(dòng)直接隨著手指的移動(dòng)。該指示裝置的移動(dòng)于是跟隨自然運(yùn)動(dòng)。
該指示裝置優(yōu)選地包括設(shè)置成在使用中貼附到手指上的插孔。這種插孔優(yōu)選地允許在使用中將該指示裝置緊固到手指上。
該插孔是容納手指的插孔，并且該線圈附在該插孔上。這種結(jié)構(gòu)最大化地模仿了手指的移動(dòng)。
該插孔優(yōu)選地是拇指形的元件。該拇指形的元件可以具有在使用中用于指尖伸出的開口端。該拇指形元件可以具有在使用中與白板表面接觸的閉合端。該插孔可以是拇指之外的其它形狀，并且任何形狀可以有手指的突出或閉合端。
可以將線圈纏繞，使得該線圈提供用于手指的插孔。
該裝置可以包括用于與該白板接觸的觸點(diǎn)。該觸點(diǎn)可以包括檢拾器滑環(huán)(finger cover)。在使用中，用戶的指尖可以露出來(lái)，與白板表面接觸。
該交互表面中進(jìn)一步的電磁場(chǎng)可以產(chǎn)生與該線圈耦合的電磁場(chǎng)。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種與交互表面一起使用的指示裝置，該指示裝置包括用于接收用戶手指的插孔，以及調(diào)諧電路的線圈。該線圈可以環(huán)繞該插孔纏繞，或者與其相鄰的纏繞。
該線圈可以響應(yīng)于來(lái)自通過(guò)該交互顯示的一個(gè)或多個(gè)驅(qū)動(dòng)線圈所產(chǎn)生的電磁場(chǎng)的感應(yīng)電壓或電流而諧振。在這種結(jié)構(gòu)中，該指示器優(yōu)選地是無(wú)源裝置。該線圈可以響應(yīng)于驅(qū)動(dòng)信號(hào)而產(chǎn)生電磁場(chǎng)。在這種結(jié)構(gòu)中，該指示器優(yōu)選地是有源裝置。
該線圈所產(chǎn)生的電磁場(chǎng)通過(guò)該交互顯示的一個(gè)或多個(gè)感測(cè)線圈中的電磁耦合可以感應(yīng)電壓或電流。
附圖簡(jiǎn)述參照附圖通過(guò)范例的方式描述本發(fā)明，其中

圖1表示交互顯示系統(tǒng)的范例；圖2(a)表示的范例為交互顯示系統(tǒng)的白板設(shè)備結(jié)構(gòu)的功能元件；圖2(b)表示的范例為與圖2(a)的白板設(shè)備結(jié)構(gòu)一起使用的指示裝置的功能結(jié)構(gòu)；圖3表示與圖2(a)的白板設(shè)備結(jié)構(gòu)相關(guān)聯(lián)的交互表面的一部分網(wǎng)格陣列；圖4表示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例用于交互表面的指示裝置；圖5(a)至5(d)表示根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例用于交互表面的指示裝置；
圖6(a)至6(e)表示根據(jù)本發(fā)明進(jìn)一步的實(shí)施例用于交互表面的指示裝置；和圖7(a)至7(b)表示根據(jù)本發(fā)明還進(jìn)一步的實(shí)施例用于交互表面的指示裝置。
參照?qǐng)D1，示例性交互顯示系統(tǒng)包括通常通過(guò)附圖標(biāo)記102表示的白板組件機(jī)構(gòu)、具有相關(guān)顯示器106的計(jì)算機(jī)107、以及投影儀104。計(jì)算機(jī)107通過(guò)通信鏈路108與該白板組件機(jī)構(gòu)102連接，并且通過(guò)通信鏈路110與該投影儀104連接。該投影儀104可以固定在房間、諸如教室的天花板上，其從該計(jì)算機(jī)107接收被轉(zhuǎn)換成為對(duì)應(yīng)投影圖像的信號(hào)，以投影到白板組件機(jī)構(gòu)102的顯示表面114上。
投影到該白板組件機(jī)構(gòu)102的顯示表面114上的圖像可以與該計(jì)算機(jī)107的屏幕106上所顯示的相同。
該交互顯示系統(tǒng)也包括一個(gè)或多個(gè)指示裝置或指示器，其通過(guò)指示裝置112表示，與該白板組件機(jī)構(gòu)102配合。該指示裝置112在該白板組件機(jī)構(gòu)102的顯示表面114上移動(dòng)，接觸或靠近該表面。在一種類型的結(jié)構(gòu)中，通過(guò)埋在該顯示表面114下面的導(dǎo)線網(wǎng)格，電子地檢測(cè)該指示裝置112相對(duì)于該白板組件機(jī)構(gòu)102的顯示表面114的位置。該指示裝置112可以環(huán)繞該顯示表面114移動(dòng)，以在該顯示表面上書寫，或者例如加亮顯示在該顯示表面上的圖像。這種指示裝置結(jié)合白板組件機(jī)構(gòu)的使用是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所熟知的。
使用現(xiàn)有技術(shù)的方法，該指示裝置112能夠以與計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)相同的方式工作。該指示器可以設(shè)置有可以按下的按鍵等，以提供以非常類似于按鍵在計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)上的方式的功能操作。例如，通過(guò)按下按鍵，可以選擇該指示裝置112所定位在其上的顯示圖標(biāo)。例如，通過(guò)按下按鍵，該指示器的功能操作可以從筆改變到擦除器。
通常，通過(guò)被嵌入的網(wǎng)格陣列檢測(cè)該指示裝置112在顯示表面114上的移動(dòng)，并且轉(zhuǎn)換這種移動(dòng)以層疊到所顯示的圖像上，使得通過(guò)投影儀104投影的顯示圖像適合顯示與該指示裝置相關(guān)的任何所需要的操作，如圖本領(lǐng)域所熟知的。
該白板組件機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和用于操作該交互顯示系統(tǒng)的指示裝置可以是幾個(gè)不同實(shí)施方式其中之一。在優(yōu)選的結(jié)構(gòu)中，該白板組件機(jī)構(gòu)102包括顯示表面后的網(wǎng)格部分，其包括兩組彼此相互正交設(shè)置的線環(huán)。該指示裝置112適合于在該線環(huán)中感應(yīng)電流，其可以用來(lái)確定該指示裝置112的位置。在特別優(yōu)選結(jié)構(gòu)中，該指示裝置112是無(wú)源電磁元件驅(qū)動(dòng)網(wǎng)格在該指示裝置112中感應(yīng)電流，該指示裝置112反過(guò)來(lái)在感測(cè)網(wǎng)格中感應(yīng)電流。下面結(jié)合圖2(a)參照?qǐng)D3，進(jìn)一步討論這種結(jié)構(gòu)的操作。
優(yōu)選地，在該白板組件機(jī)構(gòu)102中設(shè)置電子控制電路，用于處理通過(guò)顯示表面下面的導(dǎo)線網(wǎng)格與該指示裝置的配合所產(chǎn)生的信號(hào)，并從而確定該指示裝置的位置以及對(duì)應(yīng)于所選擇的該指示裝置上所設(shè)置的任何按鍵的信息。
參照?qǐng)D2(a)，所示為優(yōu)選白板組件機(jī)構(gòu)的功能元件的范例概圖，其可以通過(guò)與白板組件機(jī)構(gòu)102相關(guān)聯(lián)的控制電路提供。
該白板組件機(jī)構(gòu)102包括驅(qū)動(dòng)網(wǎng)格202和感測(cè)網(wǎng)格204。該驅(qū)動(dòng)網(wǎng)格202包括設(shè)置在第一方位上的第一多個(gè)感應(yīng)線圈和設(shè)置的第二方位上的第二多個(gè)感應(yīng)線圈，第二方位與第一方位正交。此后稱之為X驅(qū)動(dòng)線圈的一組線圈提供一組X軸驅(qū)動(dòng)線圈，而此后稱之為Y驅(qū)動(dòng)線圈的另一組線圈提供一組Y軸驅(qū)動(dòng)線圈。該感測(cè)網(wǎng)格204包括設(shè)置在第一方位上的第一多個(gè)感應(yīng)線圈和設(shè)置的第二方位上的第二多個(gè)感應(yīng)線圈，第二方位與第一方位正交。此后稱之為X感測(cè)線圈的一組線圈提供一組X軸感測(cè)線圈，而此后稱之為Y感測(cè)線圈的另一組線圈提供一組Y軸感測(cè)線圈。
該感測(cè)網(wǎng)格204包括并排布置的導(dǎo)電線圈的對(duì)稱(balanced)陣列或矩陣，每一線圈與同樣的但是反向纏繞的線圈結(jié)對(duì)，線圈互連起來(lái)以產(chǎn)生多相輸出信號(hào)。在該白板的區(qū)域上多次重復(fù)該互連圖案，每一完整的圖案通常稱之為“間距”。
該感測(cè)網(wǎng)格204具有兩個(gè)分開并且獨(dú)立的這種線圈陣列，其彼此相互正交地放置，以允許垂直的X和Y軸上的位置感測(cè)。優(yōu)選地，通過(guò)導(dǎo)電材料的布線產(chǎn)生線圈的圖案。
該驅(qū)動(dòng)網(wǎng)格202也形成為兩個(gè)正交的陣列或矩陣，以在垂直的X和Y軸上驅(qū)動(dòng)，并且可以通過(guò)與感測(cè)網(wǎng)格相同的技術(shù)制造。該驅(qū)動(dòng)網(wǎng)格包括并排布置的單個(gè)線圈，這些線圈標(biāo)稱地為一個(gè)間距或更小的寬度。
連接驅(qū)動(dòng)網(wǎng)格，以從X軸驅(qū)動(dòng)多路復(fù)用器206和Y軸驅(qū)動(dòng)多路復(fù)用器208接收驅(qū)動(dòng)信號(hào)。該X軸和Y軸驅(qū)動(dòng)多路復(fù)用器206和208分別向一個(gè)X和Y驅(qū)動(dòng)線圈提供激勵(lì)電流。該驅(qū)動(dòng)信號(hào)基本上是正弦的，并且優(yōu)選地通過(guò)被鎖定到穩(wěn)定的參考頻率的可編程信號(hào)源產(chǎn)生。
驅(qū)動(dòng)網(wǎng)格信號(hào)發(fā)生器210產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)，分別提供給X軸和Y軸驅(qū)動(dòng)多路復(fù)用器206和208。
通過(guò)處理器212控制X軸和Y軸驅(qū)動(dòng)多路復(fù)用器的操作，處理器212向每一X軸和Y軸驅(qū)動(dòng)多路復(fù)用器以及驅(qū)動(dòng)網(wǎng)格信號(hào)發(fā)生器提供控制信號(hào)。
該驅(qū)動(dòng)網(wǎng)格信號(hào)發(fā)生器210優(yōu)選地與功率放大器耦合，功率放大器放大該驅(qū)動(dòng)信號(hào)的可用電流。該驅(qū)動(dòng)網(wǎng)格信號(hào)發(fā)生器210也將時(shí)鐘信號(hào)作為其輸出提供給解調(diào)制電路。
在優(yōu)選的實(shí)施例中，該指示裝置112是包含調(diào)諧電路的裝置。當(dāng)該驅(qū)動(dòng)多路復(fù)用器將交變電流驅(qū)動(dòng)到該驅(qū)動(dòng)網(wǎng)格的X或Y驅(qū)動(dòng)線圈中時(shí)，相關(guān)的改變磁場(chǎng)在該指示裝置的調(diào)諧電路中感應(yīng)電壓信號(hào)。在該指示器中所感應(yīng)得到的電流然后產(chǎn)生磁場(chǎng)，其在該感測(cè)網(wǎng)格的X和Y感測(cè)線圈中感應(yīng)電壓信號(hào)。
現(xiàn)在參照?qǐng)D2(b)更加詳細(xì)地描述現(xiàn)有技術(shù)指示器的功能元件的范例。圖2(b)示意性地表示與圖2(a)的白板設(shè)備機(jī)構(gòu)結(jié)合使用的指示器的電路。該指示器包括LC調(diào)諧電路，LC調(diào)諧電路包括線圈250和電容器260。與該調(diào)諧電路并聯(lián)的是一個(gè)或多個(gè)開關(guān)電阻。在圖2(b)中所示為與該調(diào)諧電路并聯(lián)的開關(guān)262a與電阻264a的第一串連組合，以及開關(guān)262b與電阻264b的第二串連組合。在現(xiàn)有技術(shù)中，當(dāng)該指示器是觸針或筆的形式時(shí)，可以通過(guò)軸向地將該觸針按壓向工作表面，或者徑向地使用位于筆側(cè)邊的按鍵開關(guān)該電阻。
在使用中，由該驅(qū)動(dòng)網(wǎng)格的線圈中的激勵(lì)電流所產(chǎn)生的頻率為f1的交變磁場(chǎng)對(duì)該指示器的調(diào)諧電路產(chǎn)生作用，其諧振頻率大致設(shè)置為f1。這使得該調(diào)諧電路產(chǎn)生諧振，并且由線圈250產(chǎn)生的磁場(chǎng)感應(yīng)電壓信號(hào)到該感測(cè)網(wǎng)格中。
通常，該驅(qū)動(dòng)網(wǎng)格產(chǎn)生耦合到該調(diào)諧電路的線圈中的電磁場(chǎng)。這個(gè)電磁場(chǎng)可以在該調(diào)諧電路的線圈中感應(yīng)電流或電壓。該調(diào)諧電路的線圈產(chǎn)生耦合到該感測(cè)網(wǎng)格的電磁場(chǎng)。這個(gè)電磁場(chǎng)可以在該感測(cè)網(wǎng)格中感應(yīng)電流或電壓。
可以將電阻接入到該電路中，以改變?cè)揕C調(diào)諧電路的Q因子。
連接感測(cè)多路復(fù)用器214，以從感測(cè)網(wǎng)格204接收輸出信號(hào)。在該感測(cè)多路復(fù)用器檢測(cè)在一個(gè)X和Y感測(cè)線圈中所感應(yīng)的電流。
該感測(cè)多路復(fù)用器214提供輸出，該輸出連接到同步解調(diào)器216的輸入。在通過(guò)該感測(cè)多路復(fù)用器214接收到所感測(cè)的電壓信號(hào)之后，它們于是在該同步解調(diào)器中被解調(diào)制。該同步解調(diào)器的目的是丟棄任何額外噪聲以及不想要的背景信號(hào)。從該驅(qū)動(dòng)網(wǎng)格信號(hào)發(fā)生器210產(chǎn)生該同步解調(diào)器的解調(diào)時(shí)鐘。該解調(diào)時(shí)鐘電路提供將要從所感測(cè)的信號(hào)中識(shí)別的相位和正交數(shù)據(jù)。
在該同步解調(diào)器216的輸出端所產(chǎn)生的數(shù)字信號(hào)然后輸出到該處理器。處理器優(yōu)選地處理這種信號(hào)，以計(jì)算指示器的位置。所計(jì)算得到的位置信息然后進(jìn)一步通過(guò)輸出接口220輸出到主機(jī)裝置，諸如圖1的計(jì)算機(jī)106。
該處理器212在輸出端產(chǎn)生控制信號(hào)，輸出到每一驅(qū)動(dòng)網(wǎng)格信號(hào)發(fā)生器210、感測(cè)多路復(fù)用器214、同步解調(diào)器216以及每一X和Y驅(qū)動(dòng)多路復(fù)用器206和208。
現(xiàn)在更詳細(xì)地描述該白板組件機(jī)構(gòu)102以及該指示裝置112的操作。
該X和Y驅(qū)動(dòng)線圈被疊加到白板組件機(jī)構(gòu)102的顯示表面114上?？梢詥为?dú)地選擇該驅(qū)動(dòng)網(wǎng)格的驅(qū)動(dòng)線圈，并且如果需要，可以在處理器的控制下通過(guò)驅(qū)動(dòng)多路復(fù)用器以隨機(jī)方式選擇。當(dāng)驅(qū)動(dòng)X驅(qū)動(dòng)網(wǎng)格時(shí)，Y感測(cè)網(wǎng)格通過(guò)感測(cè)多路復(fù)用器連接到同步解調(diào)器。相反，當(dāng)驅(qū)動(dòng)Y驅(qū)動(dòng)網(wǎng)格時(shí)，X感測(cè)矩陣通過(guò)感測(cè)多路復(fù)用器連接到同步解調(diào)器。
每一X感測(cè)線圈和Y感測(cè)線圈的對(duì)稱陣列是這樣的，使得當(dāng)激勵(lì)各個(gè)正交的驅(qū)動(dòng)線圈并且沒有指示裝置時(shí)，在所感測(cè)的信號(hào)中產(chǎn)生標(biāo)稱零值。這是因?yàn)椋ㄟ^(guò)正交驅(qū)動(dòng)線圈直接在一個(gè)順時(shí)針感測(cè)線圈中所感應(yīng)的任何信號(hào)將在對(duì)應(yīng)的逆時(shí)針感測(cè)線圈中感應(yīng)相等并且相反的感測(cè)。但是，當(dāng)通過(guò)驅(qū)動(dòng)線圈在其諧振頻率所激勵(lì)的指示器被放置在感測(cè)線圈附近時(shí)，其根據(jù)其相對(duì)于該感測(cè)線圈的位置中繼在感測(cè)線圈中感應(yīng)電壓信號(hào)的磁場(chǎng)。
圖3所示為范例實(shí)施例中感測(cè)網(wǎng)格的Y部分和驅(qū)動(dòng)網(wǎng)格的Y部分。為了描述該實(shí)施例，該感測(cè)網(wǎng)格為四相非交疊型。該操作技術(shù)適合于許多通常所使用的網(wǎng)格或矩陣拓?fù)?，并且特別適合于如上討論的、其中感測(cè)線圈被設(shè)置使得當(dāng)沒有指示器時(shí)標(biāo)稱地存在零感測(cè)電壓的拓?fù)洹?br> 該Y感測(cè)線圈具有互連圖案，其在該顯示表面上重復(fù)多次，每次重復(fù)通常稱之為間距。在任何結(jié)構(gòu)中所需要的間距的數(shù)目取決于每一間距的寬度以及該顯示表面的大小。該感測(cè)網(wǎng)格允許處理器以較高的分辨率確定間距內(nèi)指示器的位置。這通過(guò)如下實(shí)現(xiàn)。
來(lái)自該感測(cè)線圈的四個(gè)相位信號(hào)被放大，并通過(guò)該同步解調(diào)器解調(diào)，以產(chǎn)生DC電壓電平。該DC電壓電平與從該感測(cè)線圈解調(diào)出的AC信號(hào)的幅度成比例。該DC電壓電平然后通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器(未示出)轉(zhuǎn)換成為數(shù)字值，并發(fā)送到處理器。該處理器進(jìn)行四個(gè)數(shù)(表示四個(gè)不同相位的線圈)的矢量求和，并根據(jù)此確定該指示裝置相對(duì)于四個(gè)線圈、即在特定間距內(nèi)的精確位置。
然而，來(lái)自該感測(cè)矩陣的信號(hào)不能單獨(dú)確定該指示器的絕對(duì)位置，因?yàn)樘幚砥鞑荒軉为?dú)從該信息得知該指示器在哪一間距中感應(yīng)出信號(hào)。
為了確定來(lái)自該指示裝置的信號(hào)在哪個(gè)間距中被感應(yīng)，需要選擇性地激勵(lì)適當(dāng)?shù)尿?qū)動(dòng)線圈。驅(qū)動(dòng)線圈的數(shù)目等于或大于間距的數(shù)目。例如，為了確定X軸上的間距，處理器選擇性地給X驅(qū)動(dòng)線圈通電，并且為每一所選擇的X驅(qū)動(dòng)線圈確定在Y感測(cè)線圈中所感應(yīng)的信號(hào)的峰值幅度和相位。根據(jù)該幅度和相位信息確定X間距。
相反地，通過(guò)選擇Y驅(qū)動(dòng)線圈和分析X感測(cè)線圈來(lái)確定Y間距。
于是，已經(jīng)描述了包括白板組件設(shè)備的交互顯示系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)和操作。
如在前面的討論中所討論的那樣，在典型的現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)構(gòu)中，筆形裝置用作與該白板表面的交互表面進(jìn)行交互的指示器或指示裝置。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種改進(jìn)的結(jié)構(gòu)，其中提供指示裝置，使得其可以貼附到用戶手指上，而不是保持在用戶的手指之間。
參照?qǐng)D4，所示為與交互白板一起使用、并且實(shí)現(xiàn)本發(fā)明原理的指示器或指示裝置的一般結(jié)構(gòu)。
如所見到的那樣，通常提供線圈形成的插孔402。線圈通過(guò)柱形地成形而形成插孔，使得其適合于容納用戶的手指。
線圈402的柱形優(yōu)選地為圓錐形，其朝向設(shè)置有用作圓柱帽的表面404的端部?jī)A斜。該表面404可以設(shè)置為該線圈402的延續(xù)，或者可以是只提供該線圈閉合的單獨(dú)元件。圓柱形線圈的另一端提供接收手指406的開口。
如在圖4中進(jìn)一步所示，該圓柱線圈進(jìn)一步設(shè)置有環(huán)繞其外部的圓柱凸緣408。該凸緣408的內(nèi)表面與線圈402的外表面配合。該凸緣提供該結(jié)構(gòu)的物理穩(wěn)定性。
如在圖4中進(jìn)一步所示，與線圈402相鄰安裝設(shè)置有電容器401。電容器401和該線圈402彼此相互電氣連接，以形成LC調(diào)諧電路，如前所述，用于與交互表面組合的指示器的操作。
導(dǎo)線圈402提供的插孔的尺寸可以變化?？梢詾椴煌脩舻氖褂锰峁┎煌叽绲牟蹇祝鐬槌赡暧脩艉蛢和脩?。該插孔的形狀可以變化。圓錐形是優(yōu)選的，以確保在使用中與用戶的手指緊密配合。圓錐角可以變化。該插孔的內(nèi)表面可以設(shè)置有彈性裝置，諸如橡皮涂層，以增強(qiáng)該插孔與用戶手指的配合。通常，為用戶手指提供的插孔可以考慮為拇指形。
應(yīng)該注意到，在圖4中提出，該線圈本身提供插孔。實(shí)際上，該線圈優(yōu)選地環(huán)繞專用的插孔纏繞，專用的插孔例如由塑料材料制成。于是可以提供塑料“拇指”，并且線圈環(huán)繞在其外表面纏繞。
如圖4中所示，可以提供用戶的手指尖所停留的插孔的端部的表面404。該表面404然后在使用中可以與交互表面的工作表面配合。
在可選實(shí)施例中，該插孔在其端部不設(shè)置表面404，而是允許該用戶的手指伸出穿過(guò)其端部。用戶的手指尖然后可以直接地接觸該交互表面的工作表面。這樣提供了比閉合表面的插孔結(jié)構(gòu)更有觸覺的結(jié)構(gòu)。通過(guò)這種方式，該系統(tǒng)的操作具有與觸摸感測(cè)顯示相關(guān)的所有優(yōu)點(diǎn)。
在圖4的結(jié)構(gòu)中所示為用于手指的插孔，線圈環(huán)繞其表面纏繞，使得該線圈有效地環(huán)繞手指纏繞。在可選實(shí)施例中，所纏繞的線圈可以與手指相鄰設(shè)置，例如通過(guò)將所纏繞的線圈安裝到手指插孔的表面上。
在實(shí)施例中，特別是在所纏繞的線圈與插孔相鄰設(shè)置的實(shí)施例中，該插孔不需要是圓柱形。插孔被提供以與用戶手指緊密地配合，并且可以使用任何適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)。
因此，本發(fā)明提供了一種指示裝置，其中功能被包裹在一種形式中，使得能夠在使用中貼附到手指上，優(yōu)選地通過(guò)將手指定位在該驅(qū)動(dòng)線圈內(nèi)或該驅(qū)動(dòng)線圈的側(cè)邊。
圖4中所示的結(jié)構(gòu)為其中設(shè)置有固定頻率調(diào)諧電路的簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)。在這種結(jié)構(gòu)中，當(dāng)從該交互表面的感測(cè)線圈中的線圈402檢測(cè)到的信號(hào)電平高于預(yù)設(shè)的信號(hào)閾值時(shí)，可以產(chǎn)生狀態(tài)信號(hào)。該信號(hào)然后可以解釋為例如左擊鼠標(biāo)。
可以通過(guò)測(cè)量各個(gè)感測(cè)線圈信號(hào)的幅度實(shí)現(xiàn)相對(duì)于閾值的這種檢測(cè)。然后可以通過(guò)對(duì)在感測(cè)線圈測(cè)得的各個(gè)信號(hào)執(zhí)行矢量求和來(lái)計(jì)算復(fù)合信號(hào)。如果該復(fù)合信號(hào)和/或任何一個(gè)單個(gè)所測(cè)得的信號(hào)高于預(yù)定的閾值時(shí)，那么這可以作為按鍵下壓的表示，例如其可以模擬計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)上的左鍵按壓。如果所求和的信號(hào)和/或所有的單個(gè)信號(hào)都低于該閾值級(jí)，這可以假定為模擬沒有按鍵下壓。
于是所感測(cè)的信號(hào)相對(duì)于該閾值的強(qiáng)度用作對(duì)按鍵下壓的表示。該技術(shù)可以用來(lái)檢測(cè)按鍵下壓，因?yàn)樗袦y(cè)的信號(hào)強(qiáng)度可以用作對(duì)該指示裝置中的線圈到顯示工作表面的接近度的表示。于是，檢測(cè)到的所接收信號(hào)強(qiáng)度相對(duì)于閾值的增加被解釋為該指示裝置朝向該顯示工作表面移動(dòng)。指示裝置朝向該顯示工作表面的移動(dòng)被解釋為模擬計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)上按鍵的下壓，例如選擇一個(gè)功能或加亮該指示器所指向的顯示圖標(biāo)。
該閾值可以是固定的預(yù)設(shè)閾值級(jí)，或者可以是動(dòng)態(tài)設(shè)置的閾值級(jí)。例如對(duì)于動(dòng)態(tài)閾值，可以根據(jù)線圈是否向該表面移動(dòng)或遠(yuǎn)離其移動(dòng)來(lái)設(shè)置該閾值。在特定的情況下，該閾值級(jí)可以是相同或不同的。該閾值也可以動(dòng)態(tài)地變化，這是因?yàn)檫@樣的因素，例如線圈向表面移動(dòng)的速度或者在該表面上移動(dòng)的速度。
在可選實(shí)施例中，該裝置可以是這樣的形式的，使得其包括例如表示左擊和右擊鼠標(biāo)的按鍵。這里在下面參照實(shí)施例描述這種結(jié)構(gòu)的一種可能實(shí)施方式。
當(dāng)手指朝向交互顯示的表面移動(dòng)時(shí)，其于是能夠以與現(xiàn)有技術(shù)的指示裝置可能做的相同的方式來(lái)選擇各種軟件功能。例如使用手指可以畫出筆以及線條；或者可以選擇或移動(dòng)對(duì)象，并然后通過(guò)提開手指，其可以“掉下”。
現(xiàn)在參照?qǐng)D5和6描述指示裝置的兩個(gè)進(jìn)一步的可選實(shí)施例。
參照?qǐng)D5(a)至5(d)，說(shuō)明范例結(jié)構(gòu)，其中設(shè)置有直圓柱形的插孔502。該圓柱插孔設(shè)置有環(huán)繞該插孔502的周邊布置的兩個(gè)平行凸起504和506。圓柱插孔502的外表面在凸起504就506之間的部分507徑向延伸，使得在該圓柱形表面中提供用于安裝線圈的空腔508。該圓柱的空中心510用于滑入用戶的手指。
參照?qǐng)D6(a)至6(e)，說(shuō)明結(jié)構(gòu)，其通常用附圖標(biāo)記602表示，其中設(shè)置有與手指插孔相鄰的線圈。
設(shè)置有用于與用戶手指配合的部分圓柱結(jié)構(gòu)604。該圓柱結(jié)構(gòu)是在部分范圍內(nèi)的，因?yàn)樵谠搱A柱的表面上有軸向開口。這種結(jié)構(gòu)可以方便并緊密地與用戶的手指配合。
是筆形部分608與該圓柱插孔604被整體地形成。該筆形部分608安裝在該插孔部分604鄰近。該筆形部分608設(shè)置有空腔610，在其中設(shè)置有該調(diào)諧電路(未示出)的線圈和電容器。該筆形部分608在其端部設(shè)置有突尖606，其對(duì)應(yīng)于用于與該交互顯示的工作表面配合的表面。
參照?qǐng)D7(a)至7(b)，說(shuō)明結(jié)構(gòu)，其通常用附圖標(biāo)記702表示，其中根據(jù)本發(fā)明原理構(gòu)建的指示器設(shè)置有按鍵。在圖7的結(jié)構(gòu)中，線圈環(huán)繞手指插孔，并從而環(huán)繞用戶的手指纏繞。然而，與圖7相關(guān)的附加特征并不限于這種結(jié)構(gòu)，并且可以與線圈的任何結(jié)構(gòu)一起使用。
參照?qǐng)D7，說(shuō)明通常用附圖標(biāo)記702表示的拇指形結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)包括用于用戶手指的插孔701。在該實(shí)施例中，該插孔是圓錐形的，其在指尖所觸到的端具有閉合的端部。然而，該插孔可以是任何適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)，例如在本文獻(xiàn)中其他地方所描述的任何結(jié)構(gòu)。在圖7(b)中所示為該插孔701中的用戶手指712的輪廓。
如從圖7(b)中可以看到，在所述結(jié)構(gòu)中，纏繞線圈708通常設(shè)置在插孔701內(nèi)，纏繞線圈708提供此前所述的LC調(diào)諧電路的電感器。如從圖7(b)中可以看到，手指712穿過(guò)形成線圈的纏繞線圈708，并且緊靠開關(guān)710。當(dāng)用戶靠著該工作表面放置他們的手指，從而放置插孔710，并然后朝這種表面推壓時(shí)，開關(guān)710被激活。于是通過(guò)這種方式設(shè)置開關(guān)。在圖7中未示出與該開關(guān)相關(guān)聯(lián)的進(jìn)一步電路。
參照?qǐng)D7(a)，可以看到插孔的“指尖”部分716可以與該插孔的主體部分分開形成，使得其可以相對(duì)于主體部分移動(dòng)。通過(guò)這種方式，當(dāng)指尖部分716向顯示的工作表面按壓時(shí)，其可以向插孔701的主體部分推壓，從而閉合開關(guān)或者閉合該指尖部分與主體之間的電路，以表示按鍵下壓。
于是，或者由該插孔內(nèi)的手指通過(guò)向顯示的工作表面按壓而壓下開關(guān)，或者通過(guò)在向顯示的工作表面按壓以閉合開關(guān)時(shí)通過(guò)該插孔軸向地相對(duì)于該插孔主體的移動(dòng)部分，通過(guò)該插孔的軸向運(yùn)動(dòng)激活該開關(guān)。這種開關(guān)可以是薄膜類型的或機(jī)械類型的。
而且也如圖7(b)中所示，該插孔主體可以設(shè)置有一個(gè)或多個(gè)推壓按鍵開關(guān)，諸如開關(guān)706和714。這些按鍵可以被徑向地按壓，并且與包括在該插孔701中的開關(guān)(未示出)相關(guān)聯(lián)。當(dāng)該插孔安裝在食指上時(shí)，這種開關(guān)例如可以通過(guò)手的拇指激活。
雖然本發(fā)明以及其各種實(shí)施例理想地適用于如這里所述的無(wú)源電磁定位技術(shù)，但是其也可以用于有源指示器裝置。使用適當(dāng)?shù)奈⑿碗姵睾凸?jié)電技術(shù)，本發(fā)明可以有利地應(yīng)用“有源筆(active pen)”電磁技術(shù)。
應(yīng)該注意到，雖然此處的說(shuō)明是在包括白板組件結(jié)構(gòu)的交互顯示系統(tǒng)環(huán)境中進(jìn)行描述的，但是本發(fā)明并不限于此。本發(fā)明通常應(yīng)用于交互輸入/輸出裝置，其例如可以包括諸如可以在交互顯示系統(tǒng)中使用的圖形輸入板。本發(fā)明通?？梢耘c適合于與指示裝置進(jìn)行交互的任何類型的交互顯示一起使用。
權(quán)利要求
1.一種與交互表面一起使用的指示裝置，所述指示裝置包括用于產(chǎn)生耦合到所述交互表面的電磁場(chǎng)的線圈，所述指示裝置被設(shè)置成在使用中貼附在手指上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的指示裝置，包括在使用中被設(shè)置成貼附到手指上的插孔。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的指示裝置，其中所述插孔是容納手指的插孔，并且所述線圈附到所述插孔上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的指示器，其中所述插孔是拇指形元件。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的指示器，其中所述拇指形元件具有在使用中用于指尖伸出的開口端。
6.根據(jù)權(quán)利要求4的指示器，其中所述拇指形元件具有在使用中用于與白板表面接觸的閉合端。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的指示裝置，其中纏繞所述線圈，使得所述線圈提供用于手指的插孔。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的指示裝置，其中所述裝置包括用于與所述白板接觸的觸點(diǎn)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的指示裝置，其中所述觸點(diǎn)包括檢拾器滑環(huán)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的指示裝置，其中用戶的手指在使用中露出，以與所述白板表面接觸。
11.根據(jù)權(quán)利要求2的指示裝置，其中所述指示器設(shè)置有環(huán)繞所述插孔的線圈。
12.根據(jù)權(quán)利要求2的指示裝置，其中所述指示器具有附到所述插孔的線圈。
13.根據(jù)權(quán)利要求1的指示裝置，其中所述指示器具有與插孔相鄰的線圈。
14.根據(jù)權(quán)利要求1的指示裝置，其中所述指示器具有設(shè)置在其外殼上的按鍵。
15.根據(jù)權(quán)利要求1的指示裝置，其中所述線圈是驅(qū)動(dòng)線圈。
16.根據(jù)權(quán)利要求1的指示裝置，其中所述線圈形成調(diào)諧電路的電感器。
17.根據(jù)權(quán)利要求1的指示裝置，其中在所述交互表面中產(chǎn)生的電磁場(chǎng)耦合到所述線圈中。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的指示裝置，其中耦合到所述線圈中的電磁場(chǎng)在所述線圈中感應(yīng)電壓或電流。
19.根據(jù)權(quán)利要求1的指示裝置，在其上面進(jìn)一步包括一個(gè)或多個(gè)按鍵。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的指示裝置，其中至少一個(gè)按鍵安裝在所述指示器的側(cè)邊并且通過(guò)徑向力按壓。
21.根據(jù)權(quán)利要求19的指示裝置，其中至少一個(gè)按鍵安裝在所述指示器的頂尖并且通過(guò)軸向力按壓。
22.一種與交互表面一起使用的指示裝置，所述指示裝置包括用于容納用戶手指的插孔，以及調(diào)諧電路的線圈。
23.根據(jù)權(quán)利要求22的指示裝置，其中所述線圈環(huán)繞所述插孔纏繞，或者與其相鄰地纏繞。
24.根據(jù)權(quán)利要求22的指示裝置，其中所述線圈響應(yīng)于來(lái)自通過(guò)所述交互顯示的一個(gè)或多個(gè)驅(qū)動(dòng)線圈所產(chǎn)生的電磁場(chǎng)的感應(yīng)電壓或電流而諧振。
25.根據(jù)權(quán)利要求24的指示裝置，其中所述指示器是無(wú)源裝置。
26.根據(jù)權(quán)利要求22的指示裝置，其中所述線圈響應(yīng)于驅(qū)動(dòng)信號(hào)而諧振。
27.根據(jù)權(quán)利要求26的指示裝置，其中所述指示器是有源裝置。
28.根據(jù)權(quán)利要求22的指示裝置，其中所述線圈所產(chǎn)生的電磁場(chǎng)在所述交互顯示的一個(gè)或多個(gè)感測(cè)線圈中感應(yīng)電壓或電流。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種與交互表面一起使用的指示裝置，所述指示裝置包括用于產(chǎn)生耦合到所述交互表面的電磁場(chǎng)的線圈，所述指示裝置設(shè)置成在使用中貼附在手指上。
文檔編號(hào)G06F3/0354GK1825258SQ20051006681
公開日2006年8月30日 申請(qǐng)日期2005年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月25日
發(fā)明者彼得·安斯沃斯 申請(qǐng)人:普羅米斯技術(shù)集團(tuán)有限公司