專利名稱：光學筆及應用該光學筆的互動式投影系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種光學筆及應用該光學筆的互動式投影系統(tǒng)，尤其是指一種利用可見光來確定光學筆于投影畫面上的移動軌跡的互動式投影系統(tǒng)。
背景技術：
投影機具有畫面大、體積小等優(yōu)點，且投影機近年來已大幅提升亮度與解析度，使得投影機越來越普及于辦公室簡報及家庭劇院等設備。在使用者進行簡報過程中，經(jīng)常需要在投影畫面上做某些注記說明。目前較常使用的是光學筆，使用者可使用光學筆于投影畫面上劃線、手寫字等等。目前使用的光學筆一般于光學筆本體上設置紅外光源，同時，于投影機內部或者投影機旁設置對應的光感應器，用于偵測光學筆發(fā)出的紅外光線。當光學筆發(fā)射紅外光線至投影屏幕上時，該光感應器可以偵測光學筆發(fā)出的顯示于投影屏幕上的紅外光線。當光學筆移動時，光感應器所偵測到的紅外光線也將隨之產(chǎn)生連續(xù)性且有方向性的變化，借此可偵測到紅外光線移動的方向及速度，將此信息傳送給相應連接的電子信息處理裝置進行處理后，便可達到手寫輸入的目的。然而這種光學筆具有一明顯缺點，出于光感應器的靈敏度考量，光學筆需要接觸投影屏幕或者靠近投影屏幕，才能方便光感應器的偵測，確保光感應器可以偵測到光學筆所發(fā)出的紅外光線，繼而進行上述操作，即此種光學筆不能進行遠距離使用。這樣一來，演講者需要使用光學筆在投影屏幕上進行書寫時，只能站于投影屏幕的附近，不僅限制了演講者的活動范圍，演講者的身體還將遮擋住部分投影畫面，影響觀眾的視線。

發(fā)明內容
為了不限制演講者的活動范圍，且不影響觀眾的視線，本發(fā)明提出一種光學筆及應用該光學筆的互動式投影系統(tǒng)，利用可見光來確定光學筆于投影畫面上的移動軌跡。為了達到上述目的,本發(fā)明提出一種光學筆,該光學筆包括第一按鍵、第二按鍵和第一光源，第一光源耦接該第一按鍵和該第二按鍵；當該第一按鍵被觸發(fā)時，該第一光源發(fā)出具有第一光開關序列的光信號，用于確定該光學筆對應在一投影畫面上的移動軌跡；當該第二按鍵被觸發(fā)時，該第一光源發(fā)出具有第二光開關序列的光信號，用于啟動鼠標按鍵功能，其中該第二光開關序列與該第一光開關序列為不同的光開關序列。作為可選的技術方案，該第一光源為激光發(fā)射器。為了達到上述目的，本發(fā)明還提出一種互動式投影系統(tǒng)，該互動式投影系統(tǒng)包含投影機、光學筆、光感應器和處理單元，該投影機用于投射投影畫面；光學筆包含第一光源、第一按鍵和第二按鍵，第一按鍵耦接于第一光源，該第一按鍵用于控制該第一光源發(fā)出具有第一光開關序列的光信號；第二按鍵耦接于該第一光源，該第二按鍵用于控制該第一光源發(fā)出具有第二光開關序列的光信號，其中該第二光開關序列與該第一光開關序列為不同的光開關序列；光感應器用于捕捉該投影畫面；處理單元耦接于該光感應器；當該光學筆朝向該投影畫面且該第一按鍵被觸發(fā)時，該第一光源發(fā)出該具有第一光開關序列的光信號，并于該投影畫面上顯示第一光點，該光感應器捕捉包含該第一光點的該投影畫面，以獲得該第一光點相對于該投影畫面的第一坐標信息，該處理單元根據(jù)該第一坐標信息確定該光學筆對應于該投影畫面上的移動軌跡；當該第二按鍵被觸發(fā)時，該第一光源發(fā)出該具有第二光開關序列的光信號，并于該投影畫面上顯示第二光點，該光感應器捕捉包含該第二光點的該投影畫面，以獲得該第二光點相對于該投影畫面的第二坐標信息以及該第二光開關序列信息，該處理單元根據(jù)該第二坐標信息將鼠標光標移動至該第二光點處，并根據(jù)該第二光開關序列信息啟動鼠標按鍵功能。作為可選的技術方案，該互動式投影系統(tǒng)還包括帶通濾波器，該帶通濾波器設置于該光感應器前方，用于濾除該第一光點顏色外的其他顏色的光線。作為可選的技術方案，該光感應器設置于投影機上；或該光感應器設置于投影機之外。作為可選的技術方案，該光感應器為單色感應器；或者該光感應器為彩色感應器。作為可選的技術方案，該第一光源為激光發(fā)射器。作為可選的技術方案，該光感應器為場效應晶體管光感應器。作為可選的技術方案，該光感應器為電荷耦合組件光感應器。作為可選的技術方案，該第一光源發(fā)出該具有第一光開關序列的光信號時，該投影畫面上連續(xù)地顯示該第一光點；該第一光源發(fā)出該具有第二光開關序列的光信號時，該投影畫面上不連續(xù)地顯示該第二光點。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明利用可見光來確定光學筆于投影畫面上的移動軌跡，演講者使用光學筆于投影畫面上進行書 寫時，不需要站在外界表面的附近，增大演講者的活動范圍，方便演講者的操作，且觀眾的視線亦不會被遮擋。另外，光學筆可發(fā)出具有兩種不同光開關序列的光信號，處理單元可根據(jù)這兩種具有不同光開關序列的光信號，實現(xiàn)不同的功能。


圖1為本發(fā)明的光學筆的示意圖；圖2A為本發(fā)明的互動式投影系統(tǒng)的一實施例的示意圖；圖2B為本發(fā)明互動式投影系統(tǒng)的另一實施例的示意圖；圖3A為本發(fā)明一實施例第一光開關序列的示意圖；圖3B為本發(fā)明一實施例第二光開關序列的示意圖。
具體實施例方式為使對本發(fā)明的目的、構造、特征、及其功能有進一步的了解，茲配合實施例詳細說明如下。請參考圖1，圖1為本發(fā)明的光學筆的示意圖。光學筆20包含第一按鍵21、第二按鍵22和第一光源23。第一光源23耦接于第一按鍵21和第二按鍵22。當?shù)谝话存I21被觸發(fā)時，第一光源23發(fā)出具有第一光開關序列Π的光信號，用于確定光學筆20對應在一投影畫面上的移動軌跡；當?shù)诙存I22被觸發(fā)時，第一光源23發(fā)出具有第二光開關序列f2的光信號，用于啟動鼠標按鍵功能，其中，第二光開關序列f2與第一光開關序列fl為不同的光開關序列。本實施例中，光學筆20還包含殼體24，第一按鍵21和第二按鍵22設置于殼體24上，第一光源23設置于殼體24內。本實施例中，第一光源23為激光發(fā)射器。選擇激光發(fā)射器，主要是利用激光的定向發(fā)光的特點，普通光向四面八方輻射，而激光基本沿某一直線傳播，激光束的發(fā)散角很小。這樣一來，即使演講者站在距離外界表面30足夠遠的位置，也能保證第一光源23發(fā)出的具有第一光開關序列fl的光信號，于投影畫面31上顯不第一光點25為一光點，可以更方便地獲得第一光點25相對于投影畫面31的第一坐標信息(關于外界表面30、投影畫面31與第一光點25，請一并參考圖2A)。于其他實施例中，還可以在光學筆20上設置其他按鍵，用于實現(xiàn)一般投影機所用的激光筆的功能，這樣一來，光學筆20既具有互動功能，又具有傳統(tǒng)激光筆的功能，成本低廉而功能強大。圖1中，第一光源23與第一按鍵21及第二按鍵22以電性連接的方式形成耦接，使得當?shù)谝话存I21被觸發(fā)時，第一光源23發(fā)出具有第一光開關序列fl的光信號，第二按鍵22被觸發(fā)時，第一光源23發(fā)出具有第二光開關序列f2的光信號。但第一光源23與第一按鍵21及第二按鍵22的耦接方式不僅限于此，比如，第一按鍵21及第二按鍵22與第一光源23還可以通過無線連接的方式形成耦接。使用者可根據(jù)實際需要選擇第一光源23與第一按鍵21及第二按鍵22的耦接方式。

請參考圖2A，圖2A為本發(fā)明互動式投影系統(tǒng)的一實施例的示意圖?；邮酵队跋到y(tǒng)包含光學筆20、光感應器40、處理單元50和投影機60。投影機60用于投射投影畫面31于一外界表面30上；光學筆20包含第一按鍵21和第一光源23，第一按鍵21耦接于第一光源23，第一按鍵21用于控制第一光源23發(fā)出具有第一光開關序列Π的光信號；光感應器40用于捕捉投影畫面31 ;處理單元50耦接于光感應器40。當光學筆20朝向投影畫面31且第一按鍵21被觸發(fā)時，第一光源23發(fā)出具有第一光開關序列fl的光信號，并于投影畫面31上顯不第一光點25,光感應器40捕捉包含第一光點25的投影畫面31，以獲得第一光點25相對于投影畫面31的第一坐標信息，處理單兀50根據(jù)第一坐標信息確定光學筆20對應于投影畫面31上的移動軌跡。 圖2A中，光感應器40獨立于投影機60之外，在實際操作中，還可以將光感應器40包含于投影機60上，只要確保經(jīng)過系統(tǒng)校準，光感應器40能夠捕捉到整個投影畫面31即可。獲得第一坐標信息的過程如下光感應器40捕捉包含第一光點25的投影畫面31以作為第一捕捉畫面，第一捕捉畫面上具有第一捕捉光點，該第一捕捉畫面對應于投影畫面31,該第一捕捉光點對應于第一光點25。由于光感應器40能夠捕捉到整個投影畫面31,故投影畫面31與第一捕捉畫面存在一定的尺寸比例關系。結合第一捕捉光點相對第一捕捉畫面的坐標信息以及投影畫面31與第一捕捉畫面的尺寸比例關系，即可計算出第一光點25相對于投影畫面31的第一坐標信息。處理單元50接收來自光感應器40的第一坐標信息，加以處理后，產(chǎn)生對應的第一控制信號，若處理單元50獨立于光學筆40所連接的一外界電子信息裝置(圖2A中未示出)之外，則以有線或是無線方式傳送給該外界電子信息裝置做進一步的運算處理，以確定光學筆20于投影畫面31上的移動軌跡，于觀看投影畫面的觀眾而言，此時可見演講者使用光學筆20于投影畫面31上進行手寫輸入；若處理單元50包含于該外界電子信息裝置，則處理單元50產(chǎn)生對應的第一控制信號后，再進一步地進行運算處理，以確定光學筆20于投影畫面31上的移動軌跡。這樣一來，即使演講者站在遠離外界表面30的位置，只要光學筆20朝向投影畫面31，且第一按鍵21被觸發(fā)，即可使用光學筆20于投影畫面31上進行書寫，既方便了演講者的操作，使其活動范圍變大，同時也不會影響到觀眾觀看投影畫面。圖2A中，光感應器40與處理單元50以電性連接的方式形成耦接，使得光感應器40與處理單元50之間可以進行信號傳輸，但光感應器40與處理單元50的耦接方式不僅限于此，比如，光感應器與處理單元50還可以通過無線的方式形成耦接(如圖2B所示)，使用者可根據(jù)實際需要選擇光感應器40與處理單元50的耦接方式。如圖2B所示，本發(fā)明的一實施例中，光學筆20還包含第二按鍵22，第二按鍵22耦接于第一光源23，第二按鍵22用于控制第一光源23發(fā)出具有第二光開關序列f2的光信號，第二光開關序列f2與第一光開關序列fl為不同的光開關序列，當?shù)诙存I22被觸發(fā)時，第一光源23發(fā)出具有第二光開關序列f2的光信號，并于投影畫面31上顯不第二光點26，光感應器40捕捉包含第二光點26的投影畫面31，以獲得第二光點26相對于投影畫面31的第二坐標信息以及第二光開關序列信息，處理單元40根據(jù)第二坐標信息將鼠標光標移動至第二光點26處，并根據(jù)第二光開關序列信息啟動鼠標按鍵功能。處理單元50接收來自光感應器40的第二坐標信息，若處理單元50獨立于光學筆40所連接的一外界電子信息裝置(圖2B中未示出)之外，外界電子信息裝置可以但不限于為連接有鼠標的電腦主機，處理單元50將第二坐標信息以有線或者無線的方式傳送給該外界電子信息裝置，該外界電子信息裝置可獲得此時鼠標光標的坐標信息，并根據(jù)該第二坐標信息，將鼠標光標移動至第二光點26處；若處理單兀50包含于該外界電子信息裝置,則處理單元50根據(jù)第二坐標信息，將`鼠標光標移動至第二光點26處。處理單元50接收來自光感應器40的第二光開關序列信息，若處理單元50獨立于光學筆40所連接的一外界電子信息裝置(圖2B中未示出)，處理單元50將第二光開關序列信息以有線或者無線的方式傳送給該外界電子信息裝置，因為第二光開關序列f2與第一光開關序列Π不同，該外界電子信息裝置根據(jù)接收到的第二光開關序列信息，可判斷出此時第一光源23發(fā)出的是具有第二光開關序列f2的光信號，即光學筆20的第二按鍵22被觸發(fā)，則啟動鼠標按鍵功能。使用者可以根據(jù)實際需要，將該按鍵功能設置為鼠標左鍵功能，或者鼠標右鍵功能。當然，還可以使第二按鍵22既具有鼠標左鍵功能，也具有鼠標右鍵功能，并可在這種功能之間作切換；若處理單元50包含于該外界電子信息裝置，則處理單元50根據(jù)第二光開關序列信息，判斷出此時第一光源23發(fā)出的是具有第二光開關序列的光信號，即光學筆20的第二按鍵22被觸發(fā)，則啟動鼠標按鍵功能。由于處理單元50的處理時間很短，于觀看投影畫面31的觀眾而言，移動鼠標光標位置和啟動鼠標按鍵功能幾乎為同一時間完成，不分先后。請參考圖3A及圖3B，圖3A為本發(fā)明一實施例中第一光開關序列的示意圖，圖3B為本發(fā)明一實施例中第二光開關序列的示意圖。圖3A中,橫軸表示時間(time),縱軸表示光強度(light intensity)。時間點al為第一按鍵21被按下時的時間點，時間點a2為第一按鍵21被釋放時的時間點，第一按鍵21被按下之后至被釋放之前的這段時間為第一按鍵21被觸發(fā)的時間，即第一按鍵21被觸發(fā)的時間為tl=a2_al，這段時間內，光學筆20持續(xù)發(fā)出光線，相當于持續(xù)發(fā)送位置信息；圖3B中，時間點bl為第二按鍵22被按下時的時間點，時間點b2為第二按鍵22被釋放時的時間點，第二按鍵22被按下之后至被釋放之前的這段時間為第二按鍵22被觸發(fā)的時間，即第二按鍵22被觸發(fā)的時間為t2=b2-bl，這段時間內，光學筆20不連續(xù)地發(fā)出光線。由圖3A及圖3B可知，時間點al、a2和時間點bl、b2為不同的時間點，即第一按鍵21和第二按鍵22於不同的時間點獨自被觸發(fā)。本實施例中，第一按鍵21被觸發(fā)的時間tl等于第二按鍵22被觸發(fā)的時間t2，比如第一按鍵21和第二按鍵22於不同的時間點分別獨自被觸發(fā)2秒。由圖3A及圖AB可知，第一光開關序列fl與第二光開關序列f2不同，第一光開關序列fl為時間軸上等光強的連續(xù)排列，第二光開關序列f2為時間軸上等光強的不連續(xù)排列。當?shù)谝还庠?3發(fā)出具有第一光開關序列fl的光信號時,可以看到第一光點25持續(xù)顯示于投影畫面31上；而當?shù)谝还庠?3發(fā)出具有第二光開關序列f2的光信號時，可以看到第二光點26不連續(xù)地顯示于投影畫面31上。當然，第一光開關序列Π及第二光開關序列f2不僅限于本實施例中的序列，使用者可以根據(jù)實際需要選擇兩個光開關序列的具體序列，只要保證第一光開關序列fl與第二光開關序列f2不同即可。請參考圖2A，本發(fā)明的一實施例中，互動式投影系統(tǒng)還包括帶通濾波器70，帶通濾波器70設置于光感應器40的前方，用于濾除第一光點25顏色外的其他顏色的光線。這樣一來，光感應器40捕捉到的投影畫面31僅含有第一光點25的顏色，方便獲得第一坐標信息、第二坐標信息以及第二光開關序列信息。本實施例中，光感應器40為單色感應器，實際操作中，還可以選擇彩色感應器作為光感應器40，使用者可根據(jù)實際需要進行選擇，不以此為限。本實施例中 ，光感應器40為場效應晶體管光感應器，實際操作中，還可以選擇電荷耦合組件光感應器作為光感應器40，使用者可根據(jù)實際需要進行選擇，不以此為限。本實施例中，第一光源23為激光發(fā)射器，可以選擇紅色激光發(fā)射器、綠色激光發(fā)身寸器等等。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明利用可見光來確定光學筆于投影畫面上的移動軌跡，演講者使用光學筆于投影畫面上進行書寫時，不需要站在外界表面的附近，增大演講者的活動范圍，方便演講者的操作，且觀眾的視線亦不會被遮擋。另外，光學筆可發(fā)出具有兩種不同的光開關序列的光信號，處理單元可根據(jù)這兩種具有不同的光開關序列的光信號，實現(xiàn)不同的功能。本發(fā)明已由上述相關實施例加以描述，然而上述實施例僅為實施本發(fā)明的范例。必需指出的是，已揭露的實施例并未限制本發(fā)明的范圍。相反地，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內所作的更動與潤飾，均屬本發(fā)明的專利保護范圍。
權利要求
1.一種光學筆，其特征在于包括 第一按鍵； 第二按鍵；以及 第一光源，該第一光源電性連接該第一按鍵和該第二按鍵； 當該第一按鍵被觸發(fā)時，該第一光源發(fā)出具有第一光開關序列的光信號，用于確定該光學筆對應在一投影畫面上的移動軌跡； 當該第二按鍵被觸發(fā)時，該第一光源發(fā)出具有第二光開關序列的光信號，用于啟動鼠標按鍵功能，其中該第二光開關序列與該第一光開關序列為不同的光開關序列。
2.根據(jù)權利要求1所述的光學筆，其特征在于該第一光源為激光發(fā)射器。
3.—種互動式投影系統(tǒng)，其特征在于包含 投影機，用于投射投影畫面； 光學筆，其包含 第一光源； 第一按鍵，耦接于該第一光源，該第一按鍵用于控制該第一光源發(fā)出具有第一光開關序列的光信號；以及 第二按鍵，耦接于該第一光源，該第二按鍵用于控制該第一光源發(fā)出具有第二光開關序列的光信號，其中該第二光開關序列與該第一光開關序列為不同的光開關序列； 光感應器，用于捕捉該投影畫面；以及 處理單元，其耦接于該光感應器； 當該光學筆朝向該投影畫面且該第一按鍵被觸發(fā)時，該第一光源發(fā)出該具有第一光開關序列的光信號，并于該投影畫面上顯不第一光點，該光感應器捕捉包含該第一光點的該投影畫面，以獲得該第一光點相對于該投影畫面的第一坐標信息，該處理單元根據(jù)該第一坐標信息確定該光學筆對應于該投影畫面上的移動軌跡； 當該第二按鍵被觸發(fā)時，該第一光源發(fā)出該具有第二光開關序列的光信號，并于該投影畫面上顯示第二光點，該光感應器捕捉包含該第二光點的該投影畫面，以獲得該第二光點相對于該投影畫面的第二坐標信息以及該第二光開關序列信息，該處理單元根據(jù)該第二坐標信息將鼠標光標移動至該第二光點處，并根據(jù)該第二光開關序列信息啟動鼠標按鍵功倉泛。
4.根據(jù)權利要求3所述的互動式投影系統(tǒng)，其特征在于該互動式投影系統(tǒng)還包括帶通濾波器，該帶通濾波器設置于該光感應器前方，用于濾除該第一光點顏色外的其他顏色的光線。
5.根據(jù)權利要求3所述的互動式投影系統(tǒng)，其特征在于該光感應器設置于投影機上；或該光感應器設置于投影機之外。
6.根據(jù)權利要求3所述的互動式投影系統(tǒng)，其特征在于該光感應器為單色感應器；或者該光感應器為彩色感應器。
7.根據(jù)權利要求3所述的互動式投影系統(tǒng)，其特征在于該第一光源為激光發(fā)射器。
8.根據(jù)權利要求3所述的互動式投影系統(tǒng)，其特征在于該光感應器為場效應晶體管光感應器。
9.根據(jù)權利要求3所述的互動式投影系統(tǒng)，其特征在于該光感應器為電荷耦合組件光感應器。
10.根據(jù)權利要求3所述的互動式投影系統(tǒng)，其特征在于該第一光源發(fā)出該具有第一光開關序列的光信號時，該投影畫面上連續(xù)地顯示該第一光點；該第一光源發(fā)出該具有第二光開關序列的光信號時，該投影畫面上不連續(xù)地顯示該第二光點。
全文摘要
本發(fā)明提供一種光學筆及應用該光學筆的互動式投影系統(tǒng)?；邮酵队跋到y(tǒng)包含投影機、光學筆、光感應器和處理單元，光學筆包含第一光源、第一按鍵和第二按鍵，第一按鍵及第二按鍵均耦接于第一光源，第一按鍵被觸發(fā)時，第一光源發(fā)出具有第一光開關序列的光信號，用于確定光學筆對應在投影畫面上的移動軌跡；第二按鍵被觸發(fā)時，第一光源發(fā)出具有第二光開關序列的光信號，用于啟動鼠標按鍵功能，第二光開關序列與第一光開關序列為不同的光開關序列。本發(fā)明利用可見光來確定光學筆對應于投影畫面上的移動軌跡，增大演講者的活動范圍，方便演講者操作，且觀眾的視線亦不會被遮擋，并通過光學筆的光源發(fā)出具有不同光開關序列的光信號，來實現(xiàn)不同功能。
文檔編號G03B21/14GK103049105SQ20121048778
公開日2013年4月17日 申請日期2012年11月26日 優(yōu)先權日2012年11月26日
發(fā)明者李俊仁, 唐建興 申請人:蘇州佳世達光電有限公司, 佳世達科技股份有限公司