通用指示笔设备制造技术

本发明专利技术描述了通用指示笔设备。指示笔设备通过光学元件接收来自显示器的光，该光学元件适用于增大在指示笔设备的图像传感器上形成的图像的场曲率。基于图像中对焦的部分的大小和形状，可确定指示笔设备相对于显示器的距离、方向和/或方位。另外，对应于每一像素或像素组的位置被编码到由显示器的每一像素或像素组发射出的蓝光中。在初始化后或在丢失同步之后，指示笔设备可通过解码经编码的位置来确定它相对于各像素的位置。在将其位置与显示器同步之后，指示笔设备可通过跟踪显示器的像素来确定其后续位置。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及指示笔设备。
技术介绍
常常由平板计算设备用于输入的指示笔设备通常使用超声波、表面声波、电磁和静电系统中的一个或多个来实现。在电磁系统中，传感器阵列通常被安装在平板设备的显示器后方。基于从传感器阵列接收到的信号来确定指示笔设备相对于显示器的位置。静电系统可使用透明电极阵列来传感从指示笔设备发射出的信号。尽管这些系统是有效的，但传感器阵列必需被内置于显示器中并因此无法由用户在稍后添加。
技术实现思路
提供了一种指示笔设备，该设备通过光学元件接收来自显示器的光，该光学元件适用于增大在指示笔设备的图像传感器上形成的图像的场曲率。基于对焦的图像的一部分的大小和形状，可确定指示笔设备相对于显示器的距离、方向和方位。另外，对应于每一像素或像素组的位置被编码到由显示器的每一像素或像素组发射出的蓝光中。在初始化后或在丢失同步之后，指示笔设备可通过解码经编码的位置来确定它相对于各像素的位置。在将其位置与显示器同步之后，指示笔设备可通过跟踪显示器的像素来确定其后续位置。在一种实现中，在指示笔设备的图像传感器处接收从显示器发射出的光。光通过光学元件来接收，该光学元件增大图像传感器上形成的图像的场曲率。图像中对焦的一部分由图像传感器确定。图像中对焦的一部分的大小由图像传感器确定。基于所确定的大小来确定指示笔设备和显示器的位置和姿态。在一种实现中，在指示笔设备的图像传感器处接收从显示器的多个像素发射出的光。每一像素可具有显示器上的相关联的位置。基于由指示笔设备的图像传感器接收的光来确定至少一个像素的位置。基于所确定的至少一个像素的位置，由指示笔设备的图像传感器确定指示笔设备相对于显示器的位置。提供本
技术实现思路
以便以简化的形式介绍将在以下具体实施方式中进一步描述的一些概念。本
技术实现思路
并不旨在标识出所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于限定所要求保护的主题的范围。附图说明当结合附图进行阅读时，可以更好地理解以上概述以及以下对说明性实施例的详细说明。出于说明各实施例的目的，在附图中示出各实施例的示例性构造；然而，各实施例不局限于所公开的具体方法和手段。在附图中图I是用于使用指示笔设备的示例环境的图示；图2是在指示笔设备的传感器上形成的图像的图示；图3是在指示笔设备的传感器上形成的图像的另一图示；图4是在指示笔设备的传感器上形成的图像的另一图示；图5是用于使用像素四方格(quad)来编码位置的不例编码方案的图不；图6是用于确定指示笔设备的距离、方向和方位的方法的实现的操作流程；图7是用于确定指示笔设备的位置和姿态的方法的实现的操作流程；图8是用于确定指示笔设备的位置的方法的实现的操作流程；以及图9是根据本专利技术的系统的一种实现的计算系统环境的框图。具体实施方式 图I是用于使用指示笔设备101的示例环境100的图示。如图所示，环境100包括指示笔设备101和耦合到计算设备110的显示器180。显示器180可包括各种显示类型，包括但不限于，液晶显示器(IXD)。显示器180可包括多个像素，每一像素与显示器180上的位置相关联。计算设备110可驱动显示器180，并且可使用诸如例如参考图9描述的计算设备900之类的一个或多个通用计算设备来实现。指示笔设备101可包括耦合到主体部分106的前端部分105。指示笔设备101可被配置成由用户握住主体部分106，并且可用于使用前端部分105来与显示器180所显示的图像进行交互。例如，用户可使用指示笔设备101，通过握住主体部分106并改变前端部分105相对于显示器180的位置来控制显示器180上显示的光标，或者与作为显示器180所显示的图像的一部分的一个或多个图标或图形进行交互。指示笔设备101可由电源125(诸如例如电池)供电。电源125可位于主体部分106中。指示笔设备101可包括耦合到指示笔设备101的前端部分105的接触传感器107。接触传感器107可包括例如当用户朝着显示器180按压指示笔设备101的前端部分105时可被启动的按钮或压敏开关。例如，用户可激活接触传感器107以指示对显示器180所显示的图标的选择，或者可激活接触传感器107以指示用户想要在显示器180上绘制一条线的图像。指示笔设备101可进一步包括电子装置120。电子装置120可在主体部分106中实现，并且可包括能够基于从显示器180发射出的、并由指示笔设备101接收的光来确定指示笔设备101的位置的处理器或其他电子组件。指示笔的位置由指示笔轴与显示平面180的交点的平面内坐标构成，并且可包括悬停距离。悬停距离可以是接触传感器107和显示器180之间的距离。在某些实现中，电子装置120可进一步确定由三个角度来描述的指示笔姿态，该三个角度是指示笔设备101相对于显示器180的方位、仰角和旋转。指示笔设备101可进一步包括发射器123。发射器123可被实现在主体部分106中，并且可将数据从指示笔设备101发送到计算设备110处的对应接收器112。所发出的数据可包括所确定的指示笔设备101的位置和姿态。所发出的数据可进一步包括与接触传感器107和/或用户激活的按钮或触摸传感器的启动相关联的任何数据。发射器123可以是无线发射器，诸如蓝牙发射器。然而，可使用任何其他类型的无线或有线发射装置。接收器112可将发出的数据提供给指示笔驱动器111。指示笔驱动器111可根据从指示笔设备101接收的数据来移动或调节由计算设备110显示的一个或多个光标或图标。指示笔驱动器111可以是由计算设备110执行的软件应用。如将在下文中进一步描述的，指示笔驱动器111可进一步将一个或多个信号或模式编码到由显示器180的像素所显示的光中，其可由电子装置120用来确定指示笔设备101的位置。指示笔设备101可进一步包括透镜130。透镜130可被实现在前端部分105中，并且可接收从显示器180发射出的、透过前端部分105的光。在某些实现中，透镜130可以是 定焦透镜。然而，可使用其他类型的透镜。指示笔设备101可进一步包括图像传感器135。图像传感器135可被实现在前端部分105中，并且可接收从显示器180的一个或多个像素发射出的穿过透镜130的光。所接收的光可形成图像传感器135上的图像，该图像可由电子装置120用来确定指示笔设备101的位置和/或姿态。在某些实现中，图像传感器135可以是256像素X 256像素的图像传感器。然而，可以使用其它尺寸的图像传感器。指示笔设备101可进一步包括光学元件185。光学元件185可被实现在前端部分105中，并且可接收从显示器180发射出的光(如图I中使用虚线示出的光线141a、141b和141c)。所接收的光线141a-c可穿过光学元件185，并且通过透镜130并定向到图像传感器135 上。光学元件185可由指示笔设备101用来增大通过透镜130被投影到图像传感器135上的图像的场曲率。场曲率是拍摄图像的范围的平滑度的测量。一般地，诸如透镜130之类的透镜被构造成减少或最小化场曲率。然而，因为定焦透镜对景深的物理限制，使用这样的透镜的指示笔设备101的可实现的悬停距离可能不足以用于常见应用。通过使用光学元件185来增加被投影的图像的场曲率，沿着可检测的悬停距离和/或位置的范围来增加透镜13本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·诺瓦兹基，C·P·撒克，
申请(专利权)人：微软公司，
类型：发明
国别省市：