交互式輸入系統及其臂組件的製作方法

2023-04-26 09:51:31 4

專利名稱：交互式輸入系統及其臂組件的製作方法
技術領域：
本發明主要涉及交互式輸入系統，尤其涉及交互式輸入系統及其臂組件。
背景技術：
交互式輸入系統允許用戶利用有源指示器(例如一個可以發出光，聲音或者其他 信號的指示器)，無源指示器(例如指狀物，圓柱體或者其他物體)或者其他合適的輸入 設備例如滑鼠或軌跡球向應用程式注入輸入(例如數字墨水，滑鼠事件，等)是眾所周知 的。這些交互式輸入系統包括但不僅限於包括使用模擬電阻或者機器視覺技術來寄存指 示器輸入的觸摸面板的觸摸系統，例如在被轉讓給加拿大阿爾伯達省卡爾加裡市的SMART Technology ULC 的美國專利 5，448，263 ；6，141，000 ；6，337，681 ；6，747，636 ；6，803，906 ； 7，232，986 ；7, 236，162 ；和7，274，356和7，532，206中公開的，上述專利的內容在此整體合 並引用；包括使用電磁，電容，聲學或其他技術來寄存指示器輸入的觸摸面板的觸摸系統； 臺式個人電腦(PC)；膝上PC;個人數字助理(PDA)；以及其他類似設備。Morrison等人的上述合併的美國專利6，803，906公開了一個觸摸系統採用機器 視覺以利用上面有計算機生成的圖像的觸摸面來檢測指示器交互。一個方形鑲條或者框架 環繞所述觸摸面並在它的角落支撐數字成像設備。所述數字成像設備具有重疊視場從而包 含並基本上掃視所述觸摸面。所述數字成像設備獲得從不同的角度掃視觸摸面的圖像並生 成圖像數據。通過數字成像設備獲得的圖像數據由板上數位訊號處理器處理從而判斷在捕 獲的圖像數據中是否存在指示器。當確定捕獲的圖像數據中存在指示器時，數位訊號處理 器向主控制器傳送指示器特性數據，主控制器轉而處理所述指示器特性數據來利用三角測 量判斷所述指示器相對所述觸摸面的(x，y)坐標位置。指示器坐標被傳給執行一個或多個 應用程式的計算機。所述計算機用所述指示器坐標更新所述觸摸面上顯示的所述計算機生 成的圖像。指示器接觸所述觸摸面從而可以被記錄為寫或畫或用於控制計算機執行的應用 程序的執行。上述合併的Morrison等人的美國專利7，532，206公開了一個觸控螢幕系統和方法， 用於區分接觸觸摸面的無源指示器，這樣響應於指示器接觸觸摸面而生成的指示器位置數 據可以根據用於接觸觸摸面的指示器的類型來處理。所述觸控螢幕系統包括接觸無源指示器 的觸摸面以及至少一個具有基本上沿著所述觸摸面掃視的視場的成像設備。至少一個處理 器與至少一個成像設備通信並分析由至少一個成像設備獲得的圖像從而判斷用於接觸觸 摸面的指示器類型和觸摸面上指示器接觸發生的位置。計算機利用判斷出的指示器類型和 觸摸面上指示器接觸發生的位置來控制計算機執行的應用程式的執行。為了判斷接觸所述觸摸面的所述指示器的類型，在一個實施例中，用生長曲線法 區分不同的指示器。在這個方法中，構建一個水平強度分布(HIP)，通過沿每個獲得的圖像 的每個像素行求和從而生成一個其點數與所述獲得的圖像的行的維數相等的一維分布。通 過對HIP求和從HIP中生成生長曲線。雖然無源觸控螢幕系統比有源觸控螢幕系統具有一些優點且運行良好，但是將有源和無源指示器與觸控螢幕系統結合起來提供了更多直觀輸入形態並減少處理器的數量和/或 處理器負載。Takekawa等人的美國專利6，335，724和6，828，959公開了一種帶有支架的坐 標-位置輸入設備，支架上有反射構件用於遞歸反射方形支架四邊內側提供的光線。兩個 光學單元照射光線至所述反射構件並且接收所述反射回的光線。通過安裝構件，支架可以 被可分離地附到一個白板上。所述兩個光學單元位於構成支架的每個支架邊的兩個端處， 並且同時所述兩個光學單元和支架主體互相合為一體。Takekawa的美國專利6，828，959也公開了一種帶有支架的坐標-位置輸入設備， 支架包括多個嵌套、伸縮對準的支架邊。所述支架邊和可伸縮反射構件一起被提供於支架 端部。因為所述支架邊是可伸長的，所以坐標-位置輸入設備的大小可以根據設備使用的 白板或者顯示單元的大小來調整。安裝構件被提供在用於將設備安裝到白板或顯示單元的 每個支架端部。一個光學單元可以被移除地附到每個支架端部，並且所述光學單元的所述 照射方向是可調整的。儘管可調整坐標_位置輸入設備是已知的，其仍需要改進。本發明的一個目的是 至少提供一個新的交互式輸入系統以及其新的臂組件。

發明內容
因此，一方面提供了一個交互式輸入系統，包括顯示單元，具有顯示面；鑲條，環 繞與所述顯示面的至少一部分接近的感興趣區域周邊的至少一部分而被設置並具有內向 面；以及構造為安裝到所述顯示單元的伸長的臂組件，所述臂組件支撐成像設備於其上，並 且可縱向延伸以將所述成像設備相對於所述顯示面而定位於間隔開的位置，從而所述成像 設備的視場包含所述感興趣區域。在一個實施例中，所述臂組件包括被構造為安裝到所述顯示單元的主體和由所述 主體接收的至少一個可移動臂，所述臂相對於所述主體可縱向滑動。在一種結構中，所述臂 組件包括由所述主體接收的兩個可移動臂，所述臂相對於所述主體在相反方向上可縱向滑 動，每個所述臂分別支撐一個所述成像設備。在另一種結構中，所述臂組件包括由所述主體 接收的一個可移動臂以及沿著與所述可移動臂的滑動方向相反的方向從所述主體延伸的 一個固定臂。在一個實施例中，其中每個所述成像設備被容納在與各個所述臂的遠端接近的外 殼內。每個外殼包括孔，所述成像設備通過所述孔看。在一個實施例中，所述交互式輸入系統進一步包括安裝在所述臂組件上的控制器 單元。所述控制器單元被安裝在所述至少一個可移動臂內部、所述主體內或者所述主體上。另一方面，提供了一種臂組件，被構造為安裝至顯示單元，所述臂組件支撐成像設 備於其上，並且可縱向延伸以將所述成像設備相對於所述顯示單元的顯示面而定位於間隔 開的位置，從而所述成像設備的視場基本上掃視所述顯示面。再一方面，提供了一種用於交互式輸入系統的組件的裝備，包括多個鑲條段，可 構造為形成反射鑲條，用於環繞與顯示單元的至少一部分接近的感興趣區域周邊的至少一 部分；以及構造為安裝到所述顯示單元的伸長的臂組件，所述臂組件支撐成像設備於其上， 並且可縱向延伸以將所述成像設備相對於所述顯示面而定位於間隔開的位置，從而所述成像設備的視場包含所述感興趣區域。


現在將通過參考附圖來更全面地介紹實施例，其中圖1為交互式輸入系統的透視圖；圖2a和2b分別為圖1中所述交互式輸入系統的前視圖和側視圖；圖3為圖1中的交互式輸入系統的框圖；圖4為形成圖1中的交互式輸入系統的部分的成像設備的框圖；圖5為形成圖1中的交互式輸入系統的部分的主控制器的框圖；圖6a和6b為形成圖1中的交互式系統的部分的臂組件分別在收縮和伸長狀態的 透視圖；圖7為圖6a和6b中的臂組件的部分的透視分解圖；圖8為形成圖6a和6b中的臂組件的部分的對準設備的透視圖；圖9為圖6a和6b中的臂組件的後透視截面圖；圖10為圖6a和6b中的臂組件的部分的後截面圖；圖11為形成圖1中的交互式輸入系統的部分的鑲條的橫截面圖；圖12a為形成圖1中的交互式輸入系統的部分的對準銷的透視圖；圖12b為與圖12a中的對準銷一起使用的對準夾具的透視圖；圖13a和13b分別是形成圖1中的交互式輸入系統的部分的鑲條的另一個實施例 的透視圖和橫截面圖；圖14為形成圖1中的交互式輸入系統的部分的鑲條的又一個實施例的橫截面 圖；圖15為交互式輸入系統的另一個實施例的透視圖；圖16為交互式輸入系統的又一個實施例的前視圖；圖17a和17b為形成圖16中的交互式輸入系統的部分的鑲條的透視圖；以及圖18是形成圖1中的交互式輸入系統的部分的臂組件的另一個實施例的透視圖。
具體實施例方式下面介紹一個交互式輸入系統，包括具有其上安裝了成像設備的可移動臂的臂組 件。所述臂組件通常很輕，並且被構造為緊固到或者以其它方式固定到顯示單元，例如具有 總體定義了感興趣區域的顯示面的等離子顯示面板，液晶顯示器(LCD)等。感興趣區域周 圍環繞了反射或者向後反射鑲條。所述可移動臂相對於所述顯示面板的邊緣定位所述成像 設備，使得至少感興趣區域整體在所述成像設備的視場之中。這個調整允許多於一個大小 的顯示面板利用所述臂組件。所述鑲條可以分段，並且所述分段可以被分成適合顯示面板 周邊的大小。該交互式輸入系統是現有技術中交互式輸入系統的一個低花費、可調整的替 代品。現在轉到圖1至5，所示的是允許用戶向應用程式注入輸入例如數字墨水、滑鼠事 件等的交互式輸入系統，並通常由參考數字20表示。交互式輸入系統20包括具有顯示面 24的顯示單元22。顯示單元22是例如，等離子電視、液晶顯示(IXD)設備、平板顯示設備、陰極射線管、標準前投影白板等中的任何一個。交互式輸入系統20還包括鑲條用於接合所 述顯示單元22，並且部分地環繞所述顯示面24。在這個實施例中，所述鑲條包括三個鑲條 段26，28和30。鑲條段26和28沿所述顯示平面24的相對側邊緣延伸而鑲條段30沿所述 顯示平面24的上邊緣延伸。鑲條段26至30被添加至顯示單元22的框架32，並且被定向 以使得它們的內向面34對於顯示面24的平面來說通常是垂直的。鑲條段的內向面34被 塗上或覆蓋一種高反射性材料，例如向後反射材料。可調整臂組件40被緊固於所述顯示單元22的底部。臂組件40包括兩個可縱向 延伸臂44a和44b，從主體45的相對端延伸。成像設備46a和46b分別被安裝在臂44a和 44b的每一個上。臂組件40可以調整從而允許成像設備46a和46b被放置使得每個成像設 備的視場基本上掃視所述顯示面24並且看到鑲條段26，28和30的所述內向面。在這種方 式下，被帶入接近顯示面24的感興趣區域的指示器被將描述的成像設備46a和46b看到。臂組件40還包括由主體45容納的主控制器48，其與所述成像設備46a和46b通 信並且被耦合到通用計算設備50以及顯示控制器52。顯示控制器52與所述顯示單元22 通信並且向那裡傳輸顯示輸出。所述通用計算設備50執行一個或多個應用程式並且使用 從主控制器48傳送的指示器位置信息生成及更新提供給顯示控制器52的顯示輸出，便於 輸出到顯示單元22，由此所述顯示面24上顯示的圖像反映接近所述顯示面24的指示器活 動。在這種方式下，接近顯示面24的指示器活動可以被記錄為寫、畫或用於控制運行在所 述通用計算機設備50上的一個或多個應用程式的執行。當檢測到指示器模糊狀況的情況 下，所述顯示控制器52還修改提供給顯示單元22的顯示輸出，從而允許所述指示器模糊狀 況得以解決，由此提高指示器的確認，定位和追蹤。參考圖4，更好地闡述成像設備之一。可以看到，每個成像設備包括圖像傳感器 54例如愛達荷州博伊西市Micron Technology公司製造的型號為MT9V022適用於Boowon Optical有限公司製造的型號為BW25B的880nm透鏡56。所述透鏡56為所述圖像傳感器 54提供至少包括相應觸摸面的足夠寬的視場。所述圖像傳感器54通過數據總線58a與先 進先出(FIFO)緩存58通信並向其輸出圖像幀數據。數位訊號處理器(DSP)62通過第二數 據總線58b接收來自先進先出(FIFO)緩存58的所述圖像幀數據，並且當所述圖像傳感器 54獲取的圖像幀中一個或多個指示器存在時通過串行輸入/輸出埠 60向主控制器48提 供指示器數據。所述圖像傳感器54和DSP 62還通過雙向控制總線64通信。存儲圖像傳 感器校準參數的電可編程只讀存儲器(EPROM) 66與DSP 62相連。DSP 62還與電流控制模 塊67a相連，電流控制模塊67a與紅外(IR)光源67b相連。IR光源67b包括一個或多個 IR發光二極體(LED)和相關聯的透鏡組件，並且在所述顯示面24上提供IR背光。當然，所 屬領域技術人員應該知道，可使用向相應的觸摸面提供背光的其他類型的合適放射源。所 述成像設備構件從電源68接收電力。圖5更好地闡釋了所述主控制器48。主控制器48包括具有第一串行輸入/輸出 埠 72和第二串行輸入/輸出埠 74的DSP 70。所述主控制器48通過第一串行輸入/ 輸出埠 72經由通信線路72a與所述成像設備46a和46b通信。DSP 70從成像設備46a 和46b接收到的指示器數據被DSP 70處理從而生成指示器位置數據。DSP 70通過第二串 行輸入/輸出埠 74和串行線路驅動器76經由通信線路74a和74b與通用計算設備50 通信。主控制器48進一步包括存儲由DSP 70訪問的交互式輸入系統參數的EPROM 78。所述主控制器構件從電源80接收電力。在這個實施例中的所述通用計算設備50是個人電腦等，包括例如處理單元，系統 存儲器(易失性和/或非易失性存儲器)，其他不可移除或可移除存儲器(例如，硬碟驅動， RAM, ROM, EEPROM, CD-ROM，DVD,快閃記憶體，等)並且耦合不同的計算設備構件至所述處理單元的 系統總線。所述通用計算設備50也可以包括訪問共享或遠程驅動的網絡連接，一個或多個 網絡計算機，或者其他網絡設備。所述處理單元運行一個主機軟體應用/作業系統，其在執 行期間，提供在所述顯示面24上顯示的圖形用戶界面，使得自由形式或手寫墨水對象和其 他對象可以通過在接近顯示面24的感興趣區域的指示器交互而被輸入和操作。現在轉到圖6至10，所述臂組件40被進一步闡述。如可見的，所述主體46被構 造為緊固到顯示單元22的底部。主體45具有一個通用空心形狀，並且在這個實施例中具 有一個「C形」橫截面。臂44a和44b的大小是它們的一部分長度被容納在主體45內。在 這個實施例中，如圖6a和6b中分別示出的，每個臂44a和44b在其中每個臂的一部分被容 納在主體45中的收縮狀態，和其中每個臂從主體45縱向延伸的延伸狀態之間可移動。臂 44a和44b的移動允許所述成像設備46a和46b被定位從而整個顯示面24位於成像設備 46a和46b的視場中。主體45具有扣件物質帶(未示出)設置在它的上表面上。所述扣件物質帶與放 置在顯示單元22底面上的相應的扣件物質帶(未示出)配合。在這個實施例，在主體45 上的扣件物質與在顯示單元22上的相應的扣件物質是3M Dual Lock 型。每一個臂44a、 44b在其上還具有一個或多個扣件物質帶(未示出)，一旦它們延伸並相對顯示面24被適 當定位時，使臂44a、44b緊固於在顯示單元22底面上的扣件物質帶(未示出)上，下文中 將進一步闡述。在這個實施例中，臂44a、44b上的所述扣件物質和在顯示單元22底面上的 相應的扣件物質也是3M Dual Lock 型。圖7更好地闡述了臂44a。如可見的，外殼附在臂44a的遠端並且容納所述成像設 備46a。外殼包括配對地接合以形成外殼的前蓋84a和後蓋84b。外殼中提供孔並且孔被 鏡頭保護透鏡蓋88蓋住，所述成像設備46a通過此孔觀看。所述成像設備構件被安裝於固 定地安裝在所述外殼中的成像設備板86上，從而使得所述成像設備46a具有相對於臂44a 固定的視角。儘管未示出，臂44b是同樣的結構。在這個實施例中，成像傳感器54具有比90度稍大的視場，並且被定向致使它的視 場的垂直平面(例如平行於顯示面24的平面)的邊界基本對準在顯示面24的水平和垂直 邊緣上。據此，為了相對顯示面24將所述成像設備46a，46b適當地定位於可移動臂44a和 44b上，從而使整個顯示面24和所述環繞鑲條位於所述成像設備的視場中，每個成像傳感 器54的透鏡56應該與鑲條段的反射表面垂直對準。所述成像設備46a和46b還應該被對 準在顯示面24法線方向上，使得鑲條和顯示面24均在成像傳感器54的視場之內。如果有 必要，這可以通過，例如，相對於顯示單元22重新定位臂組件40來實現。圖8顯示出用於協助成像設備46a，46b相對於顯示面24定位的裝置。每個外殼 的前蓋84a包括一個對準孔86，用於接收對準條帶88。當插入孔86時，所述對準條帶88 可與鑲條段26和28之一對準，允許那個外殼內的所述成像設備相對顯示面24被適當地定 位。對準條帶88可以是永久添加在每個外殼的前蓋84a或者可以是臨時添加在每個外殼 的前蓋84a，且一旦每個臂被適當定位後將其移除。
圖9是所述臂組件40後視切面圖，顯示了主體45內部以及臂44a和44b。在這個 實施例中，臂44a和44b具有通常的空心結構。臂44a和44b之一包括具有基本平面輪廓 的控制器單元90，其被安裝在臂44內部。控制器單元90包括主控制器48和可選地通用計 算設備50和/或顯示控制器52。在這個實施例中，主控制器48、通用計算設備50和顯示 控制器52全部被包括在控制器單元90內。控制器單元90被定位從而不會干擾臂44a和 44b相對主體45的移動。控制器單元90通過電纜92與成像設備46a和46b通信。電纜 92被布置在臂44a和44b以及主體45內從而不會干擾臂44a和44b相對主體45的移動。 控制器單元90還具有通信埠 93，通過該通信埠，顯示控制器52可以與顯示單元22通 信。控制器單元90還包括一個電力輸入(未示出)。可移除面板90a覆蓋臂44a的後面， 臂44a收容所述控制器單元90，如圖10所示。圖11顯示了所述鑲條段26的橫斷面。在這個實施例中，所述鑲條段28和30具 有同樣的橫斷面。如前文提到的，鑲條段26的所述內向面34與所述顯示面24的面板基本 垂直。在這個實施例中，鑲條26包括主體26a和向後反射物質34a，如添加到主體26a的 內向側上的後向反射帶。鑲條段26還包括緊靠環繞在顯示面24周圍的框架32的支撐面 94a和凸緣94b。在這個實施例中，鑲條段26通過位於所述支撐面94a和所述框架32之間 的雙面粘貼帶(未示出)添加到框架32。凸緣94b有也緊靠框架32的外表面和接近所述 顯示面24的底面，如圖所示。凸緣94b允許所述後向反射面34被定位成基本與顯示面24 接觸，如圖所示。應該明白的是，通過提供一個與顯示面24垂直接觸的後向反射面34，允許 與顯示面24基本共面的反射被成像設備46a和46b成像，使得指示器在顯示面24上的接 觸被更準確地檢測到。在操作中，每個成像設備46a和46b的DSP 62生成時鐘信號，使得每個成像設備 的圖像傳感器54在要求的幀速率下捕獲圖像幀。提供給圖像傳感器52的所述時鐘信號是 同步的，使得成像設備46a和44b的圖像傳感器實際上同時捕獲圖像幀。每個成像設備的 DSP 62還向電流控制模塊67發出信號。作為響應，每個電流控制模塊67a將其相關聯的 IR光源67b與電源68連接，從而點亮所述IR光源，在所述顯示面24上提供IR背光。當沒 有指示器接近所述顯示面24時，由於被所述鑲條段的所述後向反射面反射的紅外背光，因 此圖像傳感器52捕獲的圖像幀包括基本不中斷的亮帶。而當一個或多個指示器被放到接 近顯示面24處時，每個指示器阻擋了被鑲條段反射的IR背光，並且在捕獲的圖像幀中顯示 為中斷白色帶的暗區。由每個成像設備46a和46b的圖像傳感器54輸出的每個圖像幀被傳送給其關聯 的DSP 62。當DSP 62接收到圖像幀時，DSP 62處理圖像幀從而檢測一個或多個指示器的 存在。如果圖像幀裡有一個或多個指示器，所述DSP 62生成圖像幀中每個指示器的觀測。 每個觀測通過形成於兩條直線之間的區域定義，其中一條從成像設備的焦點延伸並與代表 所述指示器的暗區的右邊緣交叉，並且另一條線從成像設備的焦點延伸並與代表所述指示 器的暗區的左邊緣交叉。所述DSP 62接著通過串行線路驅動器76和通信線路74a和74b 向主控制器48傳送觀測。所述主控制器48響應從成像設備46a和46b接收到的觀測，檢查所述觀測判斷來 自成像設備46a和46b的重疊的觀測。當兩個成像設備46a和46b看到導致重疊觀測的同 樣的指示器時，由重疊觀測的相交叉的線構成的由此產生的邊界框的中心，由此指示器相對顯示面24的(x，y)坐標位置，用公知的三角測量計算，如Morrison等人的上述合併的美 國專利6，803，906中描述的。所述主控制器48接著檢查三角測量結果，從而判斷是否存在一個或多個指示器 模糊狀況。如果沒有指示器模糊狀況存在，所述主控制器48向通用計算設備50輸出每個 計算過的指示器位置。所述通用計算設備50進而處理每個接收到的指示器位置並更新向 所述顯示控制器52提供的顯示輸出，如果需要的話。在這種情況下由通用計算設備50生 成的所述顯示輸出未更改地通過顯示控制器52並由顯示單元22接收。顯示單元22進而 生成一個反映指示器動作的圖像。在這種方式中，指示器與顯示面24的交互可以被記錄為 寫或畫，或被用於控制通用計算設備50上運行的一個或多個應用程式的執行。如果一個或多個指示器模糊狀況存在，所述主控制器48限定所述顯示控制器52 的條件來動態地以一種方式操作通用計算設備50的顯示輸出，從而允許每個指示器模糊 狀況被解決，就如被轉讓給加拿大阿爾伯達省卡爾加裡市的SMART Technology ULC的國際 PCT申請PCT/CA2010/000190中描述的方式，上述專利的內容在此整體合併引用。一旦被解 決，所述主控制器48向通用計算設備50輸出每個計算過的指示器位置。所述通用計算設 備50進而處理每個接收到的指示器位置並更新向顯示控制器52提供的顯示輸出，如果需 要的話。用通用計算設備50生成的顯示輸出未更改地再次通過顯示控制器52，並且被顯示 單元22接收以及被顯示在顯示面24上。圖12a顯示了一種用於將臂44a和44b的每一個緊固於顯示單元22底面上的扣 件的替代實施例，其通常用參考數字186來表示。每個扣件186包括一個緊固物質條帶187 和一個由緊固物質187的表面上突起的對準銷188。每個扣件186被構造為添加到顯示單 元22的底部。在這個實施例中，所述緊固物質是3M Dual Lock 型。銷188被確定大小 從而被接收在相應臂的上表面的相應的孔(未示出)中。緊固物質187接合設置在環繞所 述孔的各自臂的上表面上的相應的固定物質條帶(未示出)。扣件186可以通過使用對準 夾具189被應用在顯示單元22的底面的正確位置上，如圖12b所示。對準夾具189包括兩 個孔190用於引導扣件186放置在顯示單元22上。對準夾具189還包括兩個間隔的引導 邊緣191從而可以與在顯示面24的邊緣對準。一旦引導邊緣191與顯示平面24的邊緣對 準，扣件186通過孔190被應用到顯示單元22的底面上。臂44a和44b從主體45中延伸， 使得每個銷188都可以插入在相應臂的上表面的相應孔中，保證成像設備46a和44b相對 於顯示面24位於合適的位置。當與孔接合時，每個銷188還向臂提供機械穩定性。所屬領 域技術人員應當明白，所述扣件並不僅限於此實施例中介紹的構造。例如，所述孔可以替代 地為一個洞，穿過每個臂的整個厚度，並且每個銷的大小可以被確為穿過相應的洞。每個銷 的端可以被構造為接收蝶形螺母，螺母，夾子，或者本領域中已知的其他合適的扣件。圖13a和13b顯示了用於交互式輸入系統20的鑲條的替代實施例。在這個實施 例中，所述鑲條包括多個嵌套鑲條段292至294。所述嵌套鑲條段互相之間可相對滑動從而 提供可調整的鑲條，其尺寸與所述顯示面24的周邊相對應。在這個實施例中，所述多個嵌 套鑲條段包括角落段292、中心段293和端段294，它們在彼此之內互相嵌套並且相對彼此 之間可伸縮，如圖所示。可以知道，由嵌套鑲條段292至294形成的鑲條的調整允許所述鑲 條適應多於一個大小的顯示單元22。圖14顯示了一個與圖13a和13b中顯示的類似的可替代的可調整鑲條。在這個
10實施例中，如圖所示，多個嵌套鑲條段292至294中的每個鑲條段包括從外向面的上邊緣延 伸出的副翼398。副翼398產生一個「混合效果」並提高了由嵌套鑲條段292至294形成的 鑲條構成的美學外觀。雖然上述實施例涉及包括兩個成像設備的交互式輸入系統，但是所述交互式輸入 系統可以包含附加的成像設備。圖15顯示了一個交互式輸入系統包括四個成像設備，通常 由參考數字420來表示。交互式輸入系統420與上面參考圖1至11描述的交互式輸入系 統20基本類似，但除安裝在臂組件40上的成像設備46a和46b之外，交互式輸入系統420 進一步包括安裝在接近顯示面424的上角落的框架432上的兩個成像設備446c和446d。 可以知道，所述四個成像設備446a、446b、446c和446d增加了交互式輸入系統的成像能力 並且為一個或多個接近顯示面424的指示器提供改進的檢測。這裡鑲條可以包括圍繞在顯 示面424周圍的四個鑲條段，包括沿著顯示面424的下邊緣延伸的鑲條段(未示出)。雖然上述鑲條由基本直線的鑲條段組成，但是，所述鑲條段可以用彎曲的代替從 而提高鑲條的後向反射表面的成像。圖16、17a和17b顯示了包括彎曲的鑲條段的交互式 輸入系統，並且通常由參考數字520來表示。除了鑲條，交互式輸入系統520在其他方面與 圖1至11中描述的交互式輸入系統20類似。在這個實施例中，鑲條包括沿著顯示面524 的相對邊緣延伸的鑲條段528和526，以及沿著顯示面524的上邊緣延伸的鑲條段530。角 落鑲條段531將所述鑲條段530連接至所述鑲條段526和528。所述角鑲條段531包括向 內彎曲的反射面。應該明白，角落段531的彎曲提高了由成像設備546a和546b看到的鑲 條的角落區域的可視性。雖然上述臂組件包括兩個可縱向延伸的臂，但是所述臂組件可以只包括一個可移 動的臂來替代。例如，圖18中顯示了用於交互式輸入系統20的一個這樣的臂組件，通常用 參考數字640來表示。臂組件640在其他方面與圖6和7中描述的臂組件40類似，但是包 括只有一個相對主體682可滑動地移動的臂644的主體682。臂645是一個不可移動臂645 並相對於主體682固定。臂組件640包括兩個成像設備646a和646b。一個成像設備646a 安裝在所述臂644上接近其自由端，而另一個成像設備646b安裝在不可移動臂645上，如 圖所示。應該明白，通過顯示單元(未示出)上的主體682的兩個適當位置和通過相對主 體682適當延伸可移動臂644，臂組件640提供充分的調整，以允許成像設備646a和646b 定位到顯示面624的適當位置。在上述的實施例中，上述成像設備通過所述電纜與主控制器通信。所述電纜被舉 例為串行總線、並行總線、通用串行總線(USB)、以太連接或者其他合適有線連接。替代地， 所述成像設備通過使用適當的無線通信協議例如藍牙、WIFI、ZigBee, ANT、IEEE802. 15. 4、 Z-Wave等的無線連接方式與所述主控制器通信。類似地，所述主控制器可以通過各種有線 連接線例如通用串行總線、並行總線、RS-232連接、以太連接等中的一個，或通過無線連接 與視頻控制器和/或通用計算設備通信。雖然在上述實施例中所述控制器單元被放置在臂組件的一個臂內部，但是所述控 制器單元並不僅限於這個位置並且在其他實施例中可替代地被放置在交互式輸入系統的 任何位置，包括被安裝在臂組件主體外，或者被安裝在臂組件主體的內部。在任何一種這些 布置中，所述控制器單元被定位從而不阻礙所述臂相對於主體的移動。雖然在上述實施例中包括具有反射或後向反射鑲條被布置在其上的周邊的顯示面，但是這些鑲條並不是必須使用的。可替代地，一組發光二極體(LED)或者其他光源可以 被沿著顯示面的周邊放置並且可選地位於擴散器後面，以照明顯示面上的感興趣區域並且 向成像設備提供IR照明。在這種情況下，所述成像設備並不需要IR光源。可替代地，所述 LED可以被構造為發射被擴散反射器反射出去的光，如Newton的並轉讓給Next Holdings 的美國專利7，538，759中公開的。可替代地，所述顯示面可以包括利用光纖或其他形式波 導照明的鑲條，如Lieberman等人的並轉讓給Lumio的美國專利7，333，095中公開的。這 樣的通電鑲條可以通過至所述臂組件，電池，太陽能電源，或任何其他合適電源的電連接來 {共 ο雖然上述實施例中包括固定地安裝在外殼內的成像設備從而具有相對所述臂的 固定視角，但是所述成像設備不是必須被固定地安裝，並且可選地可被可轉動地安裝在外 殼內。雖然上述實施例中所述扣件物質是3M Dual Lock 型，但是所屬領域技術人員應 該明白，可以使用本領域中已知的扣件物質，例如，但不僅限於，Velcro 來進行替代。當 然，所屬領域技術人員應該明白，除了使用扣件物質，可以使用本領域中已知的其他扣件， 例如，但不僅限於，螺釘，綁帶等。雖然已經描述了具體實施例，但是所屬領域技術人員應該明白，在不偏離所附權 利要求定義的精神和範圍的情況下可以進行變形和修改。
權利要求
一種交互式輸入系統，包括顯示單元，所述顯示單元具有顯示面；鑲條，所述鑲條環繞與所述顯示面的至少一部分接近的感興趣區域周邊的至少一部分而被設置並具有內向面；以及構造為安裝到所述顯示單元的伸長的臂組件，所述臂組件支撐成像設備於其上，並且可縱向延伸以將所述成像設備相對於所述顯示面而定位於間隔開的位置，從而所述成像設備的視場包含所述感興趣區域。
2.如權利要求1所述的系統，其中所述臂組件包括被構造為安裝到所述顯示單元的主 體和由所述主體接收的至少一個可移動臂，所述臂相對於所述主體可縱向滑動。
3.如權利要求2所述的系統，其中所述臂組件包括由所述主體接收的兩個可移動臂， 所述臂相對於所述主體在相反方向上可縱向滑動，每個所述臂分別支撐所述成像設備中的 一個。
4.如權利要求2所述的系統，其中所述臂組件包括由所述主體接收的一個可移動臂以 及沿著與所述可移動臂的滑動方向相反的方向從所述主體延伸的一個固定臂。
5.如權利要求3或4所述的系統，其中每個所述成像設備被容納在與相應的臂的遠端 接近的外殼內。
6.如權利要求5所述的系統，其中每個外殼包括孔，所述成像設備通過所述孔看。
7.如權利要求1至6任一個所述的系統，進一步包括安裝在所述臂組件上的控制器單元。
8.如權利要求7所述的系統，其中所述控制器單元被安裝在所述至少一個可移動臂內 部、所述主體內或者所述主體上。
9.如權利要求1至8任一個所述的系統，進一步包括被安裝在所述顯示單元上的至少 一個成像設備並且具有至少包含所述感興趣區域的視場。
10.如權利要求1至9任一個所述的系統，其中所述鑲條包括多個相對於彼此可滑動地 調整的嵌套鑲條段。
11.如權利要求1至10任一個所述的系統，進一步包括用於促進所述成像設備的合適 定位的對準裝置。
12.—種臂組件，構造為安裝至顯示單元，所述臂組件支撐成像設備於其上，並且可縱 向延伸以將所述成像設備相對於所述顯示單元的顯示面而定位於間隔開的位置，從而所述 成像設備的視場基本上掃視所述顯示面。
13.如權利要求12所述的臂組件，包括被構造為安裝至所述顯示單元的主體和由所述 主體接收的至少一個可移動臂，所述臂相對於所述主體可縱向滑動。
14.如權利要求13所述的臂組件，包括由所述主體接收的兩個可移動臂，所述臂相對 於所述主體在相反的方向上可縱向滑動，每個所述臂分別支撐一個所述成像設備。
15.如權利要求13所述的臂組件，包括由所述主體接收的一個可移動臂以及沿著與所 述可移動臂的滑動方向相反的方向從所述主體延伸的一個固定臂。
16.如權利要求14或15所述的臂組件，其中每個所述成像設備被容納在與相應的臂的 遠端接近的外殼內。
17.如權利要求16所述的臂組件，其中每個外殼包括孔，所述成像設備通過所述孔看。
18.如權利要求12至17任一個所述的臂組件，進一步包括安裝在所述臂組件上的控制器單元。
19.如權利要求18所述的臂組件，其中所述控制器單元安裝在所述至少一個可移動臂 內部、所述主體內或者所述主體上。
20.如權利要求12至19任一個所述的臂組件，進一步包括用於促進所述成像設備的合 適定位的對準裝置。
21.一種用於交互式輸入系統的裝備，包括多個鑲條段，可構造為形成反射鑲條，用於環繞與顯示單元的至少一部分接近的感興 趣區域周邊的至少一部分；以及構造為安裝到所述顯示單元的伸長的臂組件，所述臂組件支撐成像設備於其上，並且 可縱向延伸以將所述成像設備相對於所述顯示面而定位於間隔開的位置，從而所述成像設 備的視場包含所述感興趣區域。
全文摘要
本發明涉及一種交互式輸入系統及其臂組件，包括具有顯示面的顯示單元；鑲條，環繞與所述顯示面的至少一部分接近的感興趣區域周邊的至少一部分而被設置並具有內向面；以及構造為安裝到所述顯示單元的伸長的臂組件。所述臂組件支撐成像設備於其上，並且可縱向延伸以將所述成像設備相對於所述顯示面而定位於間隔開的位置，從而所述成像設備的視場包含所述感興趣區域。
文檔編號G06F3/01GK101930261SQ20101024694
公開日2010年12月29日 申請日期2010年6月17日 優先權日2009年6月17日
發明者沃恩·E·基南, 維貝·霍斯 申請人:智能技術Ulc公司