专利名称：光学笔及应用该光学笔的互动式投影系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种光学笔及应用该光学笔的互动式投影系统，尤其是指一种利用可见光来确定光学笔于投影画面上的移动轨迹的互动式投影系统。
背景技术：
投影机具有画面大、体积小等优点，且投影机近年来已大幅提升亮度与解析度，使得投影机越来越普及于办公室简报及家庭剧院等设备。在使用者进行简报过程中，经常需要在投影画面上做某些注记说明。目前较常使用的是光学笔，使用者可使用光学笔于投影画面上划线、手写字等等。目前使用的光学笔一般于光学笔本体上设置红外光源，同时，于投影机内部或者投影机旁设置对应的光感应器，用于侦测光学笔发出的红外光线。当光学笔发射红外光线至投影屏幕上时，该光感应器可以侦测光学笔发出的显示于投影屏幕上的红外光线。当光学笔移动时，光感应器所侦测到的红外光线也将随之产生连续性且有方向性的变化，借此可侦测到红外光线移动的方向及速度，将此信息传送给相应连接的电子信息处理装置进行处理后，便可达到手写输入的目的。然而这种光学笔具有一明显缺点，出于光感应器的灵敏度考量，光学笔需要接触投影屏幕或者靠近投影屏幕，才能方便光感应器的侦测，确保光感应器可以侦测到光学笔所发出的红外光线，继而进行上述操作，即此种光学笔不能进行远距离使用。这样一来，演讲者需要使用光学笔在投影屏幕上进行书写时，只能站于投影屏幕的附近，不仅限制了演讲者的活动范围，演讲者的身体还将遮挡住部分投影画面，影响观众的视线。
发明内容
为了不限制演讲者的活动范围，且不影响观众的视线，本发明提出一种光学笔及应用该光学笔的互动式投影系统，利用可见光来确定光学笔于投影画面上的移动轨迹。为了达到上述目的,本发明提出一种光学笔,该光学笔包括第一按键、第二按键和第一光源，第一光源耦接该第一按键和该第二按键；当该第一按键被触发时，该第一光源发出具有第一光开关序列的光信号，用于确定该光学笔对应在一投影画面上的移动轨迹；当该第二按键被触发时，该第一光源发出具有第二光开关序列的光信号，用于启动鼠标按键功能，其中该第二光开关序列与该第一光开关序列为不同的光开关序列。作为可选的技术方案，该第一光源为激光发射器。为了达到上述目的，本发明还提出一种互动式投影系统，该互动式投影系统包含投影机、光学笔、光感应器和处理单元，该投影机用于投射投影画面；光学笔包含第一光源、第一按键和第二按键，第一按键耦接于第一光源，该第一按键用于控制该第一光源发出具有第一光开关序列的光信号；第二按键耦接于该第一光源，该第二按键用于控制该第一光源发出具有第二光开关序列的光信号，其中该第二光开关序列与该第一光开关序列为不同的光开关序列；光感应器用于捕捉该投影画面；处理单元耦接于该光感应器；当该光学笔朝向该投影画面且该第一按键被触发时，该第一光源发出该具有第一光开关序列的光信号，并于该投影画面上显示第一光点，该光感应器捕捉包含该第一光点的该投影画面，以获得该第一光点相对于该投影画面的第一坐标信息，该处理单元根据该第一坐标信息确定该光学笔对应于该投影画面上的移动轨迹；当该第二按键被触发时，该第一光源发出该具有第二光开关序列的光信号，并于该投影画面上显示第二光点，该光感应器捕捉包含该第二光点的该投影画面，以获得该第二光点相对于该投影画面的第二坐标信息以及该第二光开关序列信息，该处理单元根据该第二坐标信息将鼠标光标移动至该第二光点处，并根据该第二光开关序列信息启动鼠标按键功能。作为可选的技术方案，该互动式投影系统还包括带通滤波器，该带通滤波器设置于该光感应器前方，用于滤除该第一光点颜色外的其他颜色的光线。作为可选的技术方案，该光感应器设置于投影机上；或该光感应器设置于投影机之外。作为可选的技术方案，该光感应器为单色感应器；或者该光感应器为彩色感应器。作为可选的技术方案，该第一光源为激光发射器。作为可选的技术方案，该光感应器为场效应晶体管光感应器。作为可选的技术方案，该光感应器为电荷耦合组件光感应器。作为可选的技术方案，该第一光源发出该具有第一光开关序列的光信号时，该投影画面上连续地显示该第一光点；该第一光源发出该具有第二光开关序列的光信号时，该投影画面上不连续地显示该第二光点。与现有技术相比，本发明利用可见光来确定光学笔于投影画面上的移动轨迹，演讲者使用光学笔于投影画面上进行书 写时，不需要站在外界表面的附近，增大演讲者的活动范围，方便演讲者的操作，且观众的视线亦不会被遮挡。另外，光学笔可发出具有两种不同光开关序列的光信号，处理单元可根据这两种具有不同光开关序列的光信号，实现不同的功能。
图1为本发明的光学笔的示意图；图2A为本发明的互动式投影系统的一实施例的示意图；图2B为本发明互动式投影系统的另一实施例的示意图；图3A为本发明一实施例第一光开关序列的示意图；图3B为本发明一实施例第二光开关序列的示意图。
具体实施例方式为使对本发明的目的、构造、特征、及其功能有进一步的了解，兹配合实施例详细说明如下。请参考图1，图1为本发明的光学笔的示意图。光学笔20包含第一按键21、第二按键22和第一光源23。第一光源23耦接于第一按键21和第二按键22。当第一按键21被触发时，第一光源23发出具有第一光开关序列Π的光信号，用于确定光学笔20对应在一投影画面上的移动轨迹；当第二按键22被触发时，第一光源23发出具有第二光开关序列f2的光信号，用于启动鼠标按键功能，其中，第二光开关序列f2与第一光开关序列fl为不同的光开关序列。本实施例中，光学笔20还包含壳体24，第一按键21和第二按键22设置于壳体24上，第一光源23设置于壳体24内。本实施例中，第一光源23为激光发射器。选择激光发射器，主要是利用激光的定向发光的特点，普通光向四面八方辐射，而激光基本沿某一直线传播，激光束的发散角很小。这样一来，即使演讲者站在距离外界表面30足够远的位置，也能保证第一光源23发出的具有第一光开关序列fl的光信号，于投影画面31上显不第一光点25为一光点，可以更方便地获得第一光点25相对于投影画面31的第一坐标信息(关于外界表面30、投影画面31与第一光点25，请一并参考图2A)。于其他实施例中，还可以在光学笔20上设置其他按键，用于实现一般投影机所用的激光笔的功能，这样一来，光学笔20既具有互动功能，又具有传统激光笔的功能，成本低廉而功能强大。图1中，第一光源23与第一按键21及第二按键22以电性连接的方式形成耦接，使得当第一按键21被触发时，第一光源23发出具有第一光开关序列fl的光信号，第二按键22被触发时，第一光源23发出具有第二光开关序列f2的光信号。但第一光源23与第一按键21及第二按键22的耦接方式不仅限于此，比如，第一按键21及第二按键22与第一光源23还可以通过无线连接的方式形成耦接。使用者可根据实际需要选择第一光源23与第一按键21及第二按键22的耦接方式。
请参考图2A，图2A为本发明互动式投影系统的一实施例的示意图。互动式投影系统包含光学笔20、光感应器40、处理单元50和投影机60。投影机60用于投射投影画面31于一外界表面30上；光学笔20包含第一按键21和第一光源23，第一按键21耦接于第一光源23，第一按键21用于控制第一光源23发出具有第一光开关序列Π的光信号；光感应器40用于捕捉投影画面31 ;处理单元50耦接于光感应器40。当光学笔20朝向投影画面31且第一按键21被触发时，第一光源23发出具有第一光开关序列fl的光信号，并于投影画面31上显不第一光点25,光感应器40捕捉包含第一光点25的投影画面31，以获得第一光点25相对于投影画面31的第一坐标信息，处理单兀50根据第一坐标信息确定光学笔20对应于投影画面31上的移动轨迹。 图2A中，光感应器40独立于投影机60之外，在实际操作中，还可以将光感应器40包含于投影机60上，只要确保经过系统校准，光感应器40能够捕捉到整个投影画面31即可。获得第一坐标信息的过程如下光感应器40捕捉包含第一光点25的投影画面31以作为第一捕捉画面，第一捕捉画面上具有第一捕捉光点，该第一捕捉画面对应于投影画面31,该第一捕捉光点对应于第一光点25。由于光感应器40能够捕捉到整个投影画面31,故投影画面31与第一捕捉画面存在一定的尺寸比例关系。结合第一捕捉光点相对第一捕捉画面的坐标信息以及投影画面31与第一捕捉画面的尺寸比例关系，即可计算出第一光点25相对于投影画面31的第一坐标信息。处理单元50接收来自光感应器40的第一坐标信息，加以处理后，产生对应的第一控制信号，若处理单元50独立于光学笔40所连接的一外界电子信息装置(图2A中未示出)之外，则以有线或是无线方式传送给该外界电子信息装置做进一步的运算处理，以确定光学笔20于投影画面31上的移动轨迹，于观看投影画面的观众而言，此时可见演讲者使用光学笔20于投影画面31上进行手写输入；若处理单元50包含于该外界电子信息装置，则处理单元50产生对应的第一控制信号后，再进一步地进行运算处理，以确定光学笔20于投影画面31上的移动轨迹。这样一来，即使演讲者站在远离外界表面30的位置，只要光学笔20朝向投影画面31，且第一按键21被触发，即可使用光学笔20于投影画面31上进行书写，既方便了演讲者的操作，使其活动范围变大，同时也不会影响到观众观看投影画面。图2A中，光感应器40与处理单元50以电性连接的方式形成耦接，使得光感应器40与处理单元50之间可以进行信号传输，但光感应器40与处理单元50的耦接方式不仅限于此，比如，光感应器与处理单元50还可以通过无线的方式形成耦接(如图2B所示)，使用者可根据实际需要选择光感应器40与处理单元50的耦接方式。如图2B所示，本发明的一实施例中，光学笔20还包含第二按键22，第二按键22耦接于第一光源23，第二按键22用于控制第一光源23发出具有第二光开关序列f2的光信号，第二光开关序列f2与第一光开关序列fl为不同的光开关序列，当第二按键22被触发时，第一光源23发出具有第二光开关序列f2的光信号，并于投影画面31上显不第二光点26，光感应器40捕捉包含第二光点26的投影画面31，以获得第二光点26相对于投影画面31的第二坐标信息以及第二光开关序列信息，处理单元40根据第二坐标信息将鼠标光标移动至第二光点26处，并根据第二光开关序列信息启动鼠标按键功能。处理单元50接收来自光感应器40的第二坐标信息，若处理单元50独立于光学笔40所连接的一外界电子信息装置(图2B中未示出)之外，外界电子信息装置可以但不限于为连接有鼠标的电脑主机，处理单元50将第二坐标信息以有线或者无线的方式传送给该外界电子信息装置，该外界电子信息装置可获得此时鼠标光标的坐标信息，并根据该第二坐标信息，将鼠标光标移动至第二光点26处；若处理单兀50包含于该外界电子信息装置,则处理单元50根据第二坐标信息，将`鼠标光标移动至第二光点26处。处理单元50接收来自光感应器40的第二光开关序列信息，若处理单元50独立于光学笔40所连接的一外界电子信息装置(图2B中未示出)，处理单元50将第二光开关序列信息以有线或者无线的方式传送给该外界电子信息装置，因为第二光开关序列f2与第一光开关序列Π不同，该外界电子信息装置根据接收到的第二光开关序列信息，可判断出此时第一光源23发出的是具有第二光开关序列f2的光信号，即光学笔20的第二按键22被触发，则启动鼠标按键功能。使用者可以根据实际需要，将该按键功能设置为鼠标左键功能，或者鼠标右键功能。当然，还可以使第二按键22既具有鼠标左键功能，也具有鼠标右键功能，并可在这种功能之间作切换；若处理单元50包含于该外界电子信息装置，则处理单元50根据第二光开关序列信息，判断出此时第一光源23发出的是具有第二光开关序列的光信号，即光学笔20的第二按键22被触发，则启动鼠标按键功能。由于处理单元50的处理时间很短，于观看投影画面31的观众而言，移动鼠标光标位置和启动鼠标按键功能几乎为同一时间完成，不分先后。请参考图3A及图3B，图3A为本发明一实施例中第一光开关序列的示意图，图3B为本发明一实施例中第二光开关序列的示意图。图3A中,横轴表示时间(time),纵轴表示光强度(light intensity)。时间点al为第一按键21被按下时的时间点，时间点a2为第一按键21被释放时的时间点，第一按键21被按下之后至被释放之前的这段时间为第一按键21被触发的时间，即第一按键21被触发的时间为tl=a2_al，这段时间内，光学笔20持续发出光线，相当于持续发送位置信息；图3B中，时间点bl为第二按键22被按下时的时间点，时间点b2为第二按键22被释放时的时间点，第二按键22被按下之后至被释放之前的这段时间为第二按键22被触发的时间，即第二按键22被触发的时间为t2=b2-bl，这段时间内，光学笔20不连续地发出光线。由图3A及图3B可知，时间点al、a2和时间点bl、b2为不同的时间点，即第一按键21和第二按键22於不同的时间点独自被触发。本实施例中，第一按键21被触发的时间tl等于第二按键22被触发的时间t2，比如第一按键21和第二按键22於不同的时间点分别独自被触发2秒。由图3A及图AB可知，第一光开关序列fl与第二光开关序列f2不同，第一光开关序列fl为时间轴上等光强的连续排列，第二光开关序列f2为时间轴上等光强的不连续排列。当第一光源23发出具有第一光开关序列fl的光信号时,可以看到第一光点25持续显示于投影画面31上；而当第一光源23发出具有第二光开关序列f2的光信号时，可以看到第二光点26不连续地显示于投影画面31上。当然，第一光开关序列Π及第二光开关序列f2不仅限于本实施例中的序列，使用者可以根据实际需要选择两个光开关序列的具体序列，只要保证第一光开关序列fl与第二光开关序列f2不同即可。请参考图2A，本发明的一实施例中，互动式投影系统还包括带通滤波器70，带通滤波器70设置于光感应器40的前方，用于滤除第一光点25颜色外的其他颜色的光线。这样一来，光感应器40捕捉到的投影画面31仅含有第一光点25的颜色，方便获得第一坐标信息、第二坐标信息以及第二光开关序列信息。本实施例中，光感应器40为单色感应器，实际操作中，还可以选择彩色感应器作为光感应器40，使用者可根据实际需要进行选择，不以此为限。本实施例中 ，光感应器40为场效应晶体管光感应器，实际操作中，还可以选择电荷耦合组件光感应器作为光感应器40，使用者可根据实际需要进行选择，不以此为限。本实施例中，第一光源23为激光发射器，可以选择红色激光发射器、绿色激光发身寸器等等。与现有技术相比，本发明利用可见光来确定光学笔于投影画面上的移动轨迹，演讲者使用光学笔于投影画面上进行书写时，不需要站在外界表面的附近，增大演讲者的活动范围，方便演讲者的操作，且观众的视线亦不会被遮挡。另外，光学笔可发出具有两种不同的光开关序列的光信号，处理单元可根据这两种具有不同的光开关序列的光信号，实现不同的功能。本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本发明的范围。相反地，在不脱离本发明的精神和范围内所作的更动与润饰，均属本发明的专利保护范围。
权利要求
1.一种光学笔，其特征在于包括 第一按键； 第二按键；以及 第一光源，该第一光源电性连接该第一按键和该第二按键； 当该第一按键被触发时，该第一光源发出具有第一光开关序列的光信号，用于确定该光学笔对应在一投影画面上的移动轨迹； 当该第二按键被触发时，该第一光源发出具有第二光开关序列的光信号，用于启动鼠标按键功能，其中该第二光开关序列与该第一光开关序列为不同的光开关序列。
2.根据权利要求1所述的光学笔，其特征在于该第一光源为激光发射器。
3.—种互动式投影系统，其特征在于包含 投影机，用于投射投影画面； 光学笔，其包含 第一光源； 第一按键，耦接于该第一光源，该第一按键用于控制该第一光源发出具有第一光开关序列的光信号；以及 第二按键，耦接于该第一光源，该第二按键用于控制该第一光源发出具有第二光开关序列的光信号，其中该第二光开关序列与该第一光开关序列为不同的光开关序列； 光感应器，用于捕捉该投影画面；以及 处理单元，其耦接于该光感应器； 当该光学笔朝向该投影画面且该第一按键被触发时，该第一光源发出该具有第一光开关序列的光信号，并于该投影画面上显不第一光点，该光感应器捕捉包含该第一光点的该投影画面，以获得该第一光点相对于该投影画面的第一坐标信息，该处理单元根据该第一坐标信息确定该光学笔对应于该投影画面上的移动轨迹； 当该第二按键被触发时，该第一光源发出该具有第二光开关序列的光信号，并于该投影画面上显示第二光点，该光感应器捕捉包含该第二光点的该投影画面，以获得该第二光点相对于该投影画面的第二坐标信息以及该第二光开关序列信息，该处理单元根据该第二坐标信息将鼠标光标移动至该第二光点处，并根据该第二光开关序列信息启动鼠标按键功倉泛。
4.根据权利要求3所述的互动式投影系统，其特征在于该互动式投影系统还包括带通滤波器，该带通滤波器设置于该光感应器前方，用于滤除该第一光点颜色外的其他颜色的光线。
5.根据权利要求3所述的互动式投影系统，其特征在于该光感应器设置于投影机上；或该光感应器设置于投影机之外。
6.根据权利要求3所述的互动式投影系统，其特征在于该光感应器为单色感应器；或者该光感应器为彩色感应器。
7.根据权利要求3所述的互动式投影系统，其特征在于该第一光源为激光发射器。
8.根据权利要求3所述的互动式投影系统，其特征在于该光感应器为场效应晶体管光感应器。
9.根据权利要求3所述的互动式投影系统，其特征在于该光感应器为电荷耦合组件光感应器。
10.根据权利要求3所述的互动式投影系统，其特征在于该第一光源发出该具有第一光开关序列的光信号时，该投影画面上连续地显示该第一光点；该第一光源发出该具有第二光开关序列的光信号时，该投影画面上不连续地显示该第二光点。
全文摘要
本发明提供一种光学笔及应用该光学笔的互动式投影系统。互动式投影系统包含投影机、光学笔、光感应器和处理单元，光学笔包含第一光源、第一按键和第二按键，第一按键及第二按键均耦接于第一光源，第一按键被触发时，第一光源发出具有第一光开关序列的光信号，用于确定光学笔对应在投影画面上的移动轨迹；第二按键被触发时，第一光源发出具有第二光开关序列的光信号，用于启动鼠标按键功能，第二光开关序列与第一光开关序列为不同的光开关序列。本发明利用可见光来确定光学笔对应于投影画面上的移动轨迹，增大演讲者的活动范围，方便演讲者操作，且观众的视线亦不会被遮挡，并通过光学笔的光源发出具有不同光开关序列的光信号，来实现不同功能。
文档编号G03B21/14GK103049105SQ20121048778
公开日2013年4月17日 申请日期2012年11月26日 优先权日2012年11月26日
发明者李俊仁, 唐建兴 申请人:苏州佳世达光电有限公司, 佳世达科技股份有限公司