[发明专利]特别用于结合大面积非CRT显示器使用的光笔输入系统和方法

说明书

发明领域

本发明涉及可与大面积非CRT显示器结合使用的光笔用户接口技术。

背景技术

传统的光笔是包括光传感器的输入装置，该传感器用于探测从阴极射线管(CRT)显示器发射的光。现今的光笔技术主要作为输入装置例如作为枪用在游戏经营场所。光笔例如通过线与计算机连接，并且包括用于引起由计算机执行的动作，例如用于在视频游戏中开枪的开关。当计算机探测到开关的触发时，在CRT显示管内的电子束从屏幕上电子束的起始点到光传感器探测到光的扫描时间被测量。由于在屏幕上电子束的“路径”和其起始点的坐标是已知的，可以从测量时间计算在显示屏上的光笔指针的水平和垂直位置。在该技术中，显示器用作光发射器，光笔作为接收器。该技术需要光栅扫描显示器例如CRT显示器。然而，其不能与现代的非CRT显示技术如液晶显示器(LCD)、薄膜晶体管(TFT)或等离子体技术一起工作。EP0786107B1公开了一种能与LCD显示器结合使用的光笔输入系统。所述系统包括感光装置，其具有以行和列方式排列的感光元件的平面阵列。然而，所需的感光元件使得实现该系统变得非常昂贵。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种改进的光笔输入系统和方法，其特别用于与大面积非CRT显示器结合使用。

为了实现上述目的，本发明提供了一种光笔输入系统，其中该系统包括以下特征：

-光笔，产生用于扫描表面的至少一个扫描光线扫掠(sweep)；

-感光元件，其放置在已知位置，用于探测扫描光线；

-时间测量装置，测量从接收扫描启动信号到接收来自感光元件的光探测信号的持续时间t-t_start；以及

-位置探测装置，其从所测量持续时间t-t_start确定光笔的指向位置相对于表面的坐标。

为了实现上述目的，本发明还提供了确定光笔指向位置的方法，其中该方法包括以下特征：

-光笔产生至少一个用于扫描表面的光线扫掠(light linesweep)；

-放置在已知位置的感光元件探测扫描光线(light line)；

-时间测量装置测量从接收扫描启动信号到接收来自感光元件的光探测信号的持续时间t-t_start；

-位置探测装置从所测量持续时间t-t_start确定光笔的指向位置相对于表面的坐标。

根据本发明的特征提供优点在于：本发明可以与非CRT显示器一起使用，所述非CRT显示器特别是大面积非CRT显示器，例如液晶显示器(LCD)、薄膜晶体管(TFT)或等离子体显示器。原则上，本发明是无关于显示器的。并且，本发明不需要以EP0786107B1中公开的具有行和列的阵列的方式设置的几个感光元件，因此，本发明可以以低成本实现。在光接收侧面，即在表面上或显示侧面上，本发明仅需要至少一个放置在已知位置(例如位于诸如显示屏之类的表面的边界处)的感光元件。并且，本发明使得通过指向与大面积显示器的相互作用比利用传统的光笔技术更容易，因为其不需要指向显示屏或光传感设备的边界内。因此，本发明基本上与显示屏的尺寸无关。其可以与大面积或小面积显示屏结合使用，因为光笔指向位置的确定基本上与指向显示屏的内部或外部无关。如果用户指向例如大面积显示屏的表面的外部，那么指向位置也可以通过根据本发明的系统来探测，并且例如映射回作为屏幕上的“鼠标指针”移动。因此，用户不需要指向如此精确，其增加了特别是对于大面积显示屏操作的简便性。应当指出的是，显示器不是本发明的先决条件。本发明通常适用于消费电子、工业、军事和医疗应用，作为指向、定向和定位方法。当与消费电子应用一起使用时，本发明适于在现有的遥控器和电子系统(例如TV系统)上实施。

应当注意，术语“光笔(light pen)”指的是与传统光笔形成对照的、发射光的指向设备，所述传统光笔接收从CRT显示器发射的光。

这里使用的术语“扫描光线(scanning light line)”应当理解为投射到表面上的光线，类似于由通常的条形码扫描仪产生的光线。

术语“扫描光线扫掠(scanning light line sweep)”指的是光线当投影到表面时扫描预定义区域，即为了扫描该区域，光线扫描在预定义区域上方沿某一方向移动。在两个扫描光线用于在两个不同的方向上扫描预定义区域的情况下，扫描光线可以以彼此正交的方向在预定义区域上移动。因此，可以例如以水平或竖直方向扫描预定义区域。