[發明專利]一種用于光學式交互桌面的壓力敏感型交互筆

在審

• 申請號: 201410003990.4
• 申請日: 2014-01-06
• 公開（公告）號: CN103713748A
• 公開（公告）日: 2014-04-09
• 發明（設計）人: 史元春;秦永強;喻純;時岳
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G06F3/0354
• 分類號: G06F3/0354
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 羅文群

技術領域

本發明涉及一種用于光學式交互桌面的壓力敏感型交互筆，屬于計算機技術領域。

背景技術

近年來，交互式桌面和交互式墻面也取得了很大的進步，越來越多地應用到展覽館和辦公室當中。同時交互筆技術也得到了長足的發展，例如可在平板電腦Tablet?PC上的電磁式書寫筆，與書寫板配合使用的Wacom數碼筆，以及可用于交互桌面和墻面的遠程交互激光筆等。

筆式輸入是人與交互表面交互式輸入的一個重要部分，包括自然的書寫以及遠程的指點功能。一般來講，交互筆工作在一個屬于個人的交互表面例如平板電腦和手寫板上面，手寫板可以感知到交互筆的觸點位置輸入，而近年來Wacom手寫板還具有壓力感知功能。而桌面和墻面上的人機交互模式則與手寫板和Wacom不同，它們更注重多人協同功能，即多個用戶在同一表面上并發輸入和協同工作；同時，交互桌面和交互墻面一般都是基于計算機視覺方式工作而不是電磁方式，已有的電磁式交互筆不能在這類表面上工作。

在交互表面的書寫筆中，現有的實現方法主要包括壓感表面的筆式輸入，即交互筆直接在有壓力感應能力的表面上書寫，對交互筆材質無明確要求，這種技術最常見的是電阻式觸摸屏上的觸摸筆；電磁感應式交互筆，在平板電腦中比較常見，主要原理是靠電磁筆在運動過程中和交互面板下方的感應器產生的磁場變化來識別位置；Wacom公司的手寫板系列還提供壓力感應功能，可以精確輸入壓力值。但是它們對基于視覺的交互式表面不能提供很好的支持。

發明內容

本發明的目的是提出一種用于光學式交互桌面的壓力敏感型交互筆，改變已有交互筆的結構，使其能夠工作于任何基于視覺的交互式表面，并能提供壓力級別和多人工作支持，同時還具備激光筆的遠程交互功能。

本發明提出的用于計算機光學式交互桌面的壓力敏感型交互筆，包括：

交互筆導光筆尖，用于交互筆使用者施加一個壓力，將該壓力傳遞給壓變電阻，同時將紅外發光二極管發出的紅外光傳導到筆尖與交互桌面相接觸的接觸點上，所述的交互筆導光筆尖安裝在交互筆的端部；

紅外發光二極管，用于根據中央處理器的控制信號發出紅外光，紅外發光二極管置于交互筆導光筆尖內，紅外發光二極管通過信號線與中央處理器相連；

壓變電阻，用于接收來自交互筆筆尖的壓力，并將該壓力轉換為電阻，所述的壓變電阻置于交互筆的筆體內；

信號放大器，用于接收壓變電阻的電阻信號，并將該電阻信號轉換為電壓信號，所述的信號放大器的輸入端與壓變電阻相連，信號放大器的輸出端與中央處理器相連；

激光二極管，用于交互筆使用者遠程指點交互內容，所述的激光二極管與中央處理器相連；

遠程指點開關，用于交互筆使用者控制遠程指點操作，所述的遠程指點開關與激光二極管相連；

多個普通開關，用于為交互筆使用者向交互筆輸入不同的交互操作信號，所述的普通開關安裝在交互筆的筆體上；

中央處理器，用于接收信號放大器的電壓信號，將該電壓信號轉換為數字信號，根據該數字信號，對與設定的電壓閾值相對應的數字信號進行比對，根據比對結果對紅外發光二極管進行控制，同時接收遠程指點開關和普通開關的開關信號，根據遠程指點開關的開關信號，向射頻芯片發送遠程指點開關的通斷狀態，將普通開關的開關信號發送到射頻芯片；

射頻芯片，用于發送來自中央處理器的數據信號，并將來自計算機的數據信號發送至中央處理器，所述的射頻芯片與中央處理器相連。

本發明提出的用于計算機光學式交互桌面的壓力敏感型交互筆，其優點是：

1、本發明提出的用于計算機光學式交互桌面的壓力敏感型交互筆，同時支持多人遠程交互功能的交互筆。具有良好導光性的筆頭安裝在筆身最前端，當其工作在基于視覺的觸摸式交互表面上時，筆頭與交互平面的接觸點會有紅外光點產生，并被交互所捕獲；同時交互筆導光筆尖內嵌壓力傳感器，可以提供數字化的壓力值輸出。筆身為有按鍵設計，一個按鍵用于點亮位于筆前端、筆尖附近的紅外激光管，可以用來遠距離指點；另外普通開關可根據需分配功能，例如用來模擬鼠標左右鍵。同時本交互筆還含有射頻模塊，可提供多達10只筆的同時工作的能力。本發明所提出的交互筆具有功能完善、可靠性好，信號精度高、交互通道多等優點。