[发明专利]光学笔、光学笔位置判定方法及交互式显示系统

说明书

技术领域

本发明关于一种光学笔、光学笔位置判定方法及交互式显示系统，特别是 在不同使用者书写时，仍可灵敏操作的一种光学笔及其位置判定与应用的交互 式电子组件。

背景技术

交互式电子组件可提供一个有趣且丰富的交互式报告环境，目前又以交互 式电子白板最为常见。交互式电子白板在运作上可以与计算机进行通讯，例如 利用USB接线将交互式电子白板与计算机连接，同时利用投影机将计算机上的 内容投射到电子白板的屏幕上，在配合的应用软件支持下所有书写内容，会在 计算机上同步显示，变成一个可直接操作计算机的大屏幕，构成交互式的报告 或教学环境。使用者于会议中利用手指或手写笔触控白板、或用光学笔在白板 上操作，其人性化接口让使用者不须改变旧有习惯，便能操作各种应用程序及 所有书写绘图功能，还能储存批注内容，实时成为电子化教材或会议纪录，在 报告或教学过程脑力激荡时更能完整保留所有创意奇想。

再者，交互式电子白板不但易于创造报告者或教学者的解说情境，且有利 于复杂数据的呈现及解说，在配合现有软件的综合运用下，就能将丰富且大量 的信息在电子白板上灵活的运用，使听者在活泼的解说气氛里更能专心参与或 学习，提升讲者与听者之间的互动效果。而其数据呈现迅速简便，除了省去传 统需要擦拭黑板或白板的时间，其操作方式(手指、触控笔或光学笔)也无须忍 受漫天飞舞的粉笔灰或奇异笔难闻的气味。因此，交互式电子白板未来将成为 不可或缺的重要电子设备。

目前交互式电子白板主要可以分为：双向红外线技术、电磁感应式、压力 触控感应式、超音波感应式等，尽管工作原理不同，也各有其优缺点，但各类 交互式电子白板的书写、操作和互动功能大致上相似。再者，这四种交互式电 子白板都必须使用特定的白板作为投映屏幕、或在白板周围设置相关感应装置。 例如，红外线感应式电子白板需要在电子白板的四周密布多个红外线感应器， 构成足够密度的扫描网，以得到精准的定位。压力触控感应式的电子白板则由 多层膜构成，主要包括负责侦测水平及垂直讯号的电阻薄膜与导电膜等，需透 过导电膜与电阻薄膜的接触来定位。电磁感应式的电子白板里则需嵌入感应线 圈，各自侦测水平与垂直位置的讯号，并在电子笔里安装发送讯号装置，根据 感应线圈与感应笔彼此交换讯号来定位。超音波感应式的电子白板则是在上缘 的左右两边各设置超音波接收器，而讯号的发送则是透过专用的发射器，通常 也会以笔的型态呈现。因此，当使用者欲使用这些交互式电子产品进行信息报 告或交流，除了计算机和投影机，还必须在有特殊设计的电子白板存在下才能 进行，这也造成了使用上的限制和不便。

因此，如何利用计算机和投影机等易取得的现有设备，并运用任意表面作 为投映屏幕，以随时随地可进行交互式信息交流，是相关厂商关切的重要研发 目标。其中，具有特殊设计的光学笔，例如可和投影机交换讯号以完成定位的 光学笔，系日渐受到注目。目前已有许多相关方法可完成投映屏幕和光学笔之 间的定位。例如美国专利案，案号US 7421111，《画素型显示屏之光学笔系统》 (Light pen system for pixe1-based displays)，已揭露如何在一般显示表面 上判定光学笔影像读取位置的方法。其中一种方式是：先令投影装置在显示表 面上连续投射一系列图案(a sequence of patterns)，且该系列图案对应于显 示表面上的每一位置都具特有的光强度序列(a unique sequence of light intensity)，每一光强度序列所对应得位置皆有其编码，其中所投射一系列图 案中系包括有一表头序列图案(header sequence of patterns)。如图1所示， 假设显示表面上有4×4画素型排列，一系列图案100中的第一个图案101是全 亮，第二个图案102是全暗。而之后的第三至八个图案103～108则分别将显示 表面以垂直或水平地作出画素级的灰阶编码区分。而全亮的第一个图案101和 全暗的第二个图案102可当作表头序列图案，使光笔可以与所投射一系列图案 在一开始时同步，也可当作校正用的光强度参考标准。接着，在投射有一系列 图案的显示表面之一位置处，以光学笔感测该位置的光强度。然后决定该位置 之于表头序列图案的比率，根据图案比率对该位置的光强度进行译码以决定的 该感测位置在显示表面上的坐标。