专利名称：交互式输入系统及其臂组件的制作方法
技术领域：
本发明主要涉及交互式输入系统，尤其涉及交互式输入系统及其臂组件。
背景技术：
交互式输入系统允许用户利用有源指示器(例如一个可以发出光，声音或者其他 信号的指示器)，无源指示器(例如指状物，圆柱体或者其他物体)或者其他合适的输入 设备例如鼠标或轨迹球向应用程序注入输入(例如数字墨水，鼠标事件，等)是众所周知 的。这些交互式输入系统包括但不仅限于包括使用模拟电阻或者机器视觉技术来寄存指 示器输入的触摸面板的触摸系统，例如在被转让给加拿大阿尔伯达省卡尔加里市的SMART Technology ULC 的美国专利 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中公开的，上述专利的内容在此整体合 并引用；包括使用电磁，电容，声学或其他技术来寄存指示器输入的触摸面板的触摸系统； 台式个人电脑(PC)；膝上PC;个人数字助理(PDA)；以及其他类似设备。Morrison等人的上述合并的美国专利6，803，906公开了一个触摸系统采用机器 视觉以利用上面有计算机生成的图像的触摸面来检测指示器交互。一个方形镶条或者框架 环绕所述触摸面并在它的角落支撑数字成像设备。所述数字成像设备具有重叠视场从而包 含并基本上扫视所述触摸面。所述数字成像设备获得从不同的角度扫视触摸面的图像并生 成图像数据。通过数字成像设备获得的图像数据由板上数字信号处理器处理从而判断在捕 获的图像数据中是否存在指示器。当确定捕获的图像数据中存在指示器时，数字信号处理 器向主控制器传送指示器特性数据，主控制器转而处理所述指示器特性数据来利用三角测 量判断所述指示器相对所述触摸面的(x，y)坐标位置。指示器坐标被传给执行一个或多个 应用程序的计算机。所述计算机用所述指示器坐标更新所述触摸面上显示的所述计算机生 成的图像。指示器接触所述触摸面从而可以被记录为写或画或用于控制计算机执行的应用 程序的执行。上述合并的Morrison等人的美国专利7，532，206公开了一个触摸屏系统和方法， 用于区分接触触摸面的无源指示器，这样响应于指示器接触触摸面而生成的指示器位置数 据可以根据用于接触触摸面的指示器的类型来处理。所述触摸屏系统包括接触无源指示器 的触摸面以及至少一个具有基本上沿着所述触摸面扫视的视场的成像设备。至少一个处理 器与至少一个成像设备通信并分析由至少一个成像设备获得的图像从而判断用于接触触 摸面的指示器类型和触摸面上指示器接触发生的位置。计算机利用判断出的指示器类型和 触摸面上指示器接触发生的位置来控制计算机执行的应用程序的执行。为了判断接触所述触摸面的所述指示器的类型，在一个实施例中，用生长曲线法 区分不同的指示器。在这个方法中，构建一个水平强度分布(HIP)，通过沿每个获得的图像 的每个像素行求和从而生成一个其点数与所述获得的图像的行的维数相等的一维分布。通 过对HIP求和从HIP中生成生长曲线。虽然无源触摸屏系统比有源触摸屏系统具有一些优点且运行良好，但是将有源和无源指示器与触摸屏系统结合起来提供了更多直观输入形态并减少处理器的数量和/或 处理器负载。Takekawa等人的美国专利6，335，724和6，828，959公开了一种带有支架的坐 标-位置输入设备，支架上有反射构件用于递归反射方形支架四边内侧提供的光线。两个 光学单元照射光线至所述反射构件并且接收所述反射回的光线。通过安装构件，支架可以 被可分离地附到一个白板上。所述两个光学单元位于构成支架的每个支架边的两个端处， 并且同时所述两个光学单元和支架主体互相合为一体。Takekawa的美国专利6，828，959也公开了一种带有支架的坐标-位置输入设备， 支架包括多个嵌套、伸缩对准的支架边。所述支架边和可伸缩反射构件一起被提供于支架 端部。因为所述支架边是可伸长的，所以坐标-位置输入设备的大小可以根据设备使用的 白板或者显示单元的大小来调整。安装构件被提供在用于将设备安装到白板或显示单元的 每个支架端部。一个光学单元可以被移除地附到每个支架端部，并且所述光学单元的所述 照射方向是可调整的。尽管可调整坐标_位置输入设备是已知的，其仍需要改进。本发明的一个目的是 至少提供一个新的交互式输入系统以及其新的臂组件。
发明内容
因此，一方面提供了一个交互式输入系统，包括显示单元，具有显示面；镶条，环 绕与所述显示面的至少一部分接近的感兴趣区域周边的至少一部分而被设置并具有内向 面；以及构造为安装到所述显示单元的伸长的臂组件，所述臂组件支撑成像设备于其上，并 且可纵向延伸以将所述成像设备相对于所述显示面而定位于间隔开的位置，从而所述成像 设备的视场包含所述感兴趣区域。在一个实施例中，所述臂组件包括被构造为安装到所述显示单元的主体和由所述 主体接收的至少一个可移动臂，所述臂相对于所述主体可纵向滑动。在一种结构中，所述臂 组件包括由所述主体接收的两个可移动臂，所述臂相对于所述主体在相反方向上可纵向滑 动，每个所述臂分别支撑一个所述成像设备。在另一种结构中，所述臂组件包括由所述主体 接收的一个可移动臂以及沿着与所述可移动臂的滑动方向相反的方向从所述主体延伸的 一个固定臂。在一个实施例中，其中每个所述成像设备被容纳在与各个所述臂的远端接近的外 壳内。每个外壳包括孔，所述成像设备通过所述孔看。在一个实施例中，所述交互式输入系统进一步包括安装在所述臂组件上的控制器 单元。所述控制器单元被安装在所述至少一个可移动臂内部、所述主体内或者所述主体上。另一方面，提供了一种臂组件，被构造为安装至显示单元，所述臂组件支撑成像设 备于其上，并且可纵向延伸以将所述成像设备相对于所述显示单元的显示面而定位于间隔 开的位置，从而所述成像设备的视场基本上扫视所述显示面。再一方面，提供了一种用于交互式输入系统的组件的装备，包括多个镶条段，可 构造为形成反射镶条，用于环绕与显示单元的至少一部分接近的感兴趣区域周边的至少一 部分；以及构造为安装到所述显示单元的伸长的臂组件，所述臂组件支撑成像设备于其上， 并且可纵向延伸以将所述成像设备相对于所述显示面而定位于间隔开的位置，从而所述成像设备的视场包含所述感兴趣区域。
现在将通过参考附图来更全面地介绍实施例，其中图1为交互式输入系统的透视图；图2a和2b分别为图1中所述交互式输入系统的前视图和侧视图；图3为图1中的交互式输入系统的框图；图4为形成图1中的交互式输入系统的部分的成像设备的框图；图5为形成图1中的交互式输入系统的部分的主控制器的框图；图6a和6b为形成图1中的交互式系统的部分的臂组件分别在收缩和伸长状态的 透视图；图7为图6a和6b中的臂组件的部分的透视分解图；图8为形成图6a和6b中的臂组件的部分的对准设备的透视图；图9为图6a和6b中的臂组件的后透视截面图；图10为图6a和6b中的臂组件的部分的后截面图；图11为形成图1中的交互式输入系统的部分的镶条的横截面图；图12a为形成图1中的交互式输入系统的部分的对准销的透视图；图12b为与图12a中的对准销一起使用的对准夹具的透视图；图13a和13b分别是形成图1中的交互式输入系统的部分的镶条的另一个实施例 的透视图和横截面图；图14为形成图1中的交互式输入系统的部分的镶条的又一个实施例的横截面 图；图15为交互式输入系统的另一个实施例的透视图；图16为交互式输入系统的又一个实施例的前视图；图17a和17b为形成图16中的交互式输入系统的部分的镶条的透视图；以及图18是形成图1中的交互式输入系统的部分的臂组件的另一个实施例的透视图。
具体实施例方式下面介绍一个交互式输入系统，包括具有其上安装了成像设备的可移动臂的臂组 件。所述臂组件通常很轻，并且被构造为紧固到或者以其它方式固定到显示单元，例如具有 总体定义了感兴趣区域的显示面的等离子显示面板，液晶显示器(LCD)等。感兴趣区域周 围环绕了反射或者向后反射镶条。所述可移动臂相对于所述显示面板的边缘定位所述成像 设备，使得至少感兴趣区域整体在所述成像设备的视场之中。这个调整允许多于一个大小 的显示面板利用所述臂组件。所述镶条可以分段，并且所述分段可以被分成适合显示面板 周边的大小。该交互式输入系统是现有技术中交互式输入系统的一个低花费、可调整的替 代品。现在转到图1至5，所示的是允许用户向应用程序注入输入例如数字墨水、鼠标事 件等的交互式输入系统，并通常由参考数字20表示。交互式输入系统20包括具有显示面 24的显示单元22。显示单元22是例如，等离子电视、液晶显示(IXD)设备、平板显示设备、阴极射线管、标准前投影白板等中的任何一个。交互式输入系统20还包括镶条用于接合所 述显示单元22，并且部分地环绕所述显示面24。在这个实施例中，所述镶条包括三个镶条 段26，28和30。镶条段26和28沿所述显示平面24的相对侧边缘延伸而镶条段30沿所述 显示平面24的上边缘延伸。镶条段26至30被添加至显示单元22的框架32，并且被定向 以使得它们的内向面34对于显示面24的平面来说通常是垂直的。镶条段的内向面34被 涂上或覆盖一种高反射性材料，例如向后反射材料。可调整臂组件40被紧固于所述显示单元22的底部。臂组件40包括两个可纵向 延伸臂44a和44b，从主体45的相对端延伸。成像设备46a和46b分别被安装在臂44a和 44b的每一个上。臂组件40可以调整从而允许成像设备46a和46b被放置使得每个成像设 备的视场基本上扫视所述显示面24并且看到镶条段26，28和30的所述内向面。在这种方 式下，被带入接近显示面24的感兴趣区域的指示器被将描述的成像设备46a和46b看到。臂组件40还包括由主体45容纳的主控制器48，其与所述成像设备46a和46b通 信并且被耦合到通用计算设备50以及显示控制器52。显示控制器52与所述显示单元22 通信并且向那里传输显示输出。所述通用计算设备50执行一个或多个应用程序并且使用 从主控制器48传送的指示器位置信息生成及更新提供给显示控制器52的显示输出，便于 输出到显示单元22，由此所述显示面24上显示的图像反映接近所述显示面24的指示器活 动。在这种方式下，接近显示面24的指示器活动可以被记录为写、画或用于控制运行在所 述通用计算机设备50上的一个或多个应用程序的执行。当检测到指示器模糊状况的情况 下，所述显示控制器52还修改提供给显示单元22的显示输出，从而允许所述指示器模糊状 况得以解决，由此提高指示器的确认，定位和追踪。参考图4，更好地阐述成像设备之一。可以看到，每个成像设备包括图像传感器 54例如爱达荷州博伊西市Micron Technology公司制造的型号为MT9V022适用于Boowon Optical有限公司制造的型号为BW25B的880nm透镜56。所述透镜56为所述图像传感器 54提供至少包括相应触摸面的足够宽的视场。所述图像传感器54通过数据总线58a与先 进先出(FIFO)缓存58通信并向其输出图像帧数据。数字信号处理器(DSP)62通过第二数 据总线58b接收来自先进先出(FIFO)缓存58的所述图像帧数据，并且当所述图像传感器 54获取的图像帧中一个或多个指示器存在时通过串行输入/输出端口 60向主控制器48提 供指示器数据。所述图像传感器54和DSP 62还通过双向控制总线64通信。存储图像传 感器校准参数的电可编程只读存储器(EPROM) 66与DSP 62相连。DSP 62还与电流控制模 块67a相连，电流控制模块67a与红外(IR)光源67b相连。IR光源67b包括一个或多个 IR发光二极管(LED)和相关联的透镜组件，并且在所述显示面24上提供IR背光。当然，所 属领域技术人员应该知道，可使用向相应的触摸面提供背光的其他类型的合适放射源。所 述成像设备构件从电源68接收电力。图5更好地阐释了所述主控制器48。主控制器48包括具有第一串行输入/输出 端口 72和第二串行输入/输出端口 74的DSP 70。所述主控制器48通过第一串行输入/ 输出端口 72经由通信线路72a与所述成像设备46a和46b通信。DSP 70从成像设备46a 和46b接收到的指示器数据被DSP 70处理从而生成指示器位置数据。DSP 70通过第二串 行输入/输出端口 74和串行线路驱动器76经由通信线路74a和74b与通用计算设备50 通信。主控制器48进一步包括存储由DSP 70访问的交互式输入系统参数的EPROM 78。所述主控制器构件从电源80接收电力。在这个实施例中的所述通用计算设备50是个人电脑等，包括例如处理单元，系统 存储器(易失性和/或非易失性存储器)，其他不可移除或可移除存储器(例如，硬盘驱动， RAM, ROM, EEPROM, CD-ROM，DVD,闪存，等)并且耦合不同的计算设备构件至所述处理单元的 系统总线。所述通用计算设备50也可以包括访问共享或远程驱动的网络连接，一个或多个 网络计算机，或者其他网络设备。所述处理单元运行一个主机软件应用/操作系统，其在执 行期间，提供在所述显示面24上显示的图形用户界面，使得自由形式或手写墨水对象和其 他对象可以通过在接近显示面24的感兴趣区域的指示器交互而被输入和操作。现在转到图6至10，所述臂组件40被进一步阐述。如可见的，所述主体46被构 造为紧固到显示单元22的底部。主体45具有一个通用空心形状，并且在这个实施例中具 有一个“C形”横截面。臂44a和44b的大小是它们的一部分长度被容纳在主体45内。在 这个实施例中，如图6a和6b中分别示出的，每个臂44a和44b在其中每个臂的一部分被容 纳在主体45中的收缩状态，和其中每个臂从主体45纵向延伸的延伸状态之间可移动。臂 44a和44b的移动允许所述成像设备46a和46b被定位从而整个显示面24位于成像设备 46a和46b的视场中。主体45具有扣件物质带(未示出)设置在它的上表面上。所述扣件物质带与放 置在显示单元22底面上的相应的扣件物质带(未示出)配合。在这个实施例，在主体45 上的扣件物质与在显示单元22上的相应的扣件物质是3M Dual Lock 型。每一个臂44a、 44b在其上还具有一个或多个扣件物质带(未示出)，一旦它们延伸并相对显示面24被适 当定位时，使臂44a、44b紧固于在显示单元22底面上的扣件物质带(未示出)上，下文中 将进一步阐述。在这个实施例中，臂44a、44b上的所述扣件物质和在显示单元22底面上的 相应的扣件物质也是3M Dual Lock 型。图7更好地阐述了臂44a。如可见的，外壳附在臂44a的远端并且容纳所述成像设 备46a。外壳包括配对地接合以形成外壳的前盖84a和后盖84b。外壳中提供孔并且孔被 镜头保护透镜盖88盖住，所述成像设备46a通过此孔观看。所述成像设备构件被安装于固 定地安装在所述外壳中的成像设备板86上，从而使得所述成像设备46a具有相对于臂44a 固定的视角。尽管未示出，臂44b是同样的结构。在这个实施例中，成像传感器54具有比90度稍大的视场，并且被定向致使它的视 场的垂直平面(例如平行于显示面24的平面)的边界基本对准在显示面24的水平和垂直 边缘上。据此，为了相对显示面24将所述成像设备46a，46b适当地定位于可移动臂44a和 44b上，从而使整个显示面24和所述环绕镶条位于所述成像设备的视场中，每个成像传感 器54的透镜56应该与镶条段的反射表面垂直对准。所述成像设备46a和46b还应该被对 准在显示面24法线方向上，使得镶条和显示面24均在成像传感器54的视场之内。如果有 必要，这可以通过，例如，相对于显示单元22重新定位臂组件40来实现。图8显示出用于协助成像设备46a，46b相对于显示面24定位的装置。每个外壳 的前盖84a包括一个对准孔86，用于接收对准条带88。当插入孔86时，所述对准条带88 可与镶条段26和28之一对准，允许那个外壳内的所述成像设备相对显示面24被适当地定 位。对准条带88可以是永久添加在每个外壳的前盖84a或者可以是临时添加在每个外壳 的前盖84a，且一旦每个臂被适当定位后将其移除。
图9是所述臂组件40后视切面图，显示了主体45内部以及臂44a和44b。在这个 实施例中，臂44a和44b具有通常的空心结构。臂44a和44b之一包括具有基本平面轮廓 的控制器单元90，其被安装在臂44内部。控制器单元90包括主控制器48和可选地通用计 算设备50和/或显示控制器52。在这个实施例中，主控制器48、通用计算设备50和显示 控制器52全部被包括在控制器单元90内。控制器单元90被定位从而不会干扰臂44a和 44b相对主体45的移动。控制器单元90通过电缆92与成像设备46a和46b通信。电缆 92被布置在臂44a和44b以及主体45内从而不会干扰臂44a和44b相对主体45的移动。 控制器单元90还具有通信端口 93，通过该通信端口，显示控制器52可以与显示单元22通 信。控制器单元90还包括一个电力输入(未示出)。可移除面板90a覆盖臂44a的后面， 臂44a收容所述控制器单元90，如图10所示。图11显示了所述镶条段26的横断面。在这个实施例中，所述镶条段28和30具 有同样的横断面。如前文提到的，镶条段26的所述内向面34与所述显示面24的面板基本 垂直。在这个实施例中，镶条26包括主体26a和向后反射物质34a，如添加到主体26a的 内向侧上的后向反射带。镶条段26还包括紧靠环绕在显示面24周围的框架32的支撑面 94a和凸缘94b。在这个实施例中，镶条段26通过位于所述支撑面94a和所述框架32之间 的双面粘贴带(未示出)添加到框架32。凸缘94b有也紧靠框架32的外表面和接近所述 显示面24的底面，如图所示。凸缘94b允许所述后向反射面34被定位成基本与显示面24 接触，如图所示。应该明白的是，通过提供一个与显示面24垂直接触的后向反射面34，允许 与显示面24基本共面的反射被成像设备46a和46b成像，使得指示器在显示面24上的接 触被更准确地检测到。在操作中，每个成像设备46a和46b的DSP 62生成时钟信号，使得每个成像设备 的图像传感器54在要求的帧速率下捕获图像帧。提供给图像传感器52的所述时钟信号是 同步的，使得成像设备46a和44b的图像传感器实际上同时捕获图像帧。每个成像设备的 DSP 62还向电流控制模块67发出信号。作为响应，每个电流控制模块67a将其相关联的 IR光源67b与电源68连接，从而点亮所述IR光源，在所述显示面24上提供IR背光。当没 有指示器接近所述显示面24时，由于被所述镶条段的所述后向反射面反射的红外背光，因 此图像传感器52捕获的图像帧包括基本不中断的亮带。而当一个或多个指示器被放到接 近显示面24处时，每个指示器阻挡了被镶条段反射的IR背光，并且在捕获的图像帧中显示 为中断白色带的暗区。由每个成像设备46a和46b的图像传感器54输出的每个图像帧被传送给其关联 的DSP 62。当DSP 62接收到图像帧时，DSP 62处理图像帧从而检测一个或多个指示器的 存在。如果图像帧里有一个或多个指示器，所述DSP 62生成图像帧中每个指示器的观测。 每个观测通过形成于两条直线之间的区域定义，其中一条从成像设备的焦点延伸并与代表 所述指示器的暗区的右边缘交叉，并且另一条线从成像设备的焦点延伸并与代表所述指示 器的暗区的左边缘交叉。所述DSP 62接着通过串行线路驱动器76和通信线路74a和74b 向主控制器48传送观测。所述主控制器48响应从成像设备46a和46b接收到的观测，检查所述观测判断来 自成像设备46a和46b的重叠的观测。当两个成像设备46a和46b看到导致重叠观测的同 样的指示器时，由重叠观测的相交叉的线构成的由此产生的边界框的中心，由此指示器相对显示面24的(x，y)坐标位置，用公知的三角测量计算，如Morrison等人的上述合并的美 国专利6，803，906中描述的。所述主控制器48接着检查三角测量结果，从而判断是否存在一个或多个指示器 模糊状况。如果没有指示器模糊状况存在，所述主控制器48向通用计算设备50输出每个 计算过的指示器位置。所述通用计算设备50进而处理每个接收到的指示器位置并更新向 所述显示控制器52提供的显示输出，如果需要的话。在这种情况下由通用计算设备50生 成的所述显示输出未更改地通过显示控制器52并由显示单元22接收。显示单元22进而 生成一个反映指示器动作的图像。在这种方式中，指示器与显示面24的交互可以被记录为 写或画，或被用于控制通用计算设备50上运行的一个或多个应用程序的执行。如果一个或多个指示器模糊状况存在，所述主控制器48限定所述显示控制器52 的条件来动态地以一种方式操作通用计算设备50的显示输出，从而允许每个指示器模糊 状况被解决，就如被转让给加拿大阿尔伯达省卡尔加里市的SMART Technology ULC的国际 PCT申请PCT/CA2010/000190中描述的方式，上述专利的内容在此整体合并引用。一旦被解 决，所述主控制器48向通用计算设备50输出每个计算过的指示器位置。所述通用计算设 备50进而处理每个接收到的指示器位置并更新向显示控制器52提供的显示输出，如果需 要的话。用通用计算设备50生成的显示输出未更改地再次通过显示控制器52，并且被显示 单元22接收以及被显示在显示面24上。图12a显示了一种用于将臂44a和44b的每一个紧固于显示单元22底面上的扣 件的替代实施例，其通常用参考数字186来表示。每个扣件186包括一个紧固物质条带187 和一个由紧固物质187的表面上突起的对准销188。每个扣件186被构造为添加到显示单 元22的底部。在这个实施例中，所述紧固物质是3M Dual Lock 型。销188被确定大小 从而被接收在相应臂的上表面的相应的孔(未示出)中。紧固物质187接合设置在环绕所 述孔的各自臂的上表面上的相应的固定物质条带(未示出)。扣件186可以通过使用对准 夹具189被应用在显示单元22的底面的正确位置上，如图12b所示。对准夹具189包括两 个孔190用于引导扣件186放置在显示单元22上。对准夹具189还包括两个间隔的引导 边缘191从而可以与在显示面24的边缘对准。一旦引导边缘191与显示平面24的边缘对 准，扣件186通过孔190被应用到显示单元22的底面上。臂44a和44b从主体45中延伸， 使得每个销188都可以插入在相应臂的上表面的相应孔中，保证成像设备46a和44b相对 于显示面24位于合适的位置。当与孔接合时，每个销188还向臂提供机械稳定性。所属领 域技术人员应当明白，所述扣件并不仅限于此实施例中介绍的构造。例如，所述孔可以替代 地为一个洞，穿过每个臂的整个厚度，并且每个销的大小可以被确为穿过相应的洞。每个销 的端可以被构造为接收蝶形螺母，螺母，夹子，或者本领域中已知的其他合适的扣件。图13a和13b显示了用于交互式输入系统20的镶条的替代实施例。在这个实施 例中，所述镶条包括多个嵌套镶条段292至294。所述嵌套镶条段互相之间可相对滑动从而 提供可调整的镶条，其尺寸与所述显示面24的周边相对应。在这个实施例中，所述多个嵌 套镶条段包括角落段292、中心段293和端段294，它们在彼此之内互相嵌套并且相对彼此 之间可伸缩，如图所示。可以知道，由嵌套镶条段292至294形成的镶条的调整允许所述镶 条适应多于一个大小的显示单元22。图14显示了一个与图13a和13b中显示的类似的可替代的可调整镶条。在这个
10实施例中，如图所示，多个嵌套镶条段292至294中的每个镶条段包括从外向面的上边缘延 伸出的副翼398。副翼398产生一个“混合效果”并提高了由嵌套镶条段292至294形成的 镶条构成的美学外观。虽然上述实施例涉及包括两个成像设备的交互式输入系统，但是所述交互式输入 系统可以包含附加的成像设备。图15显示了一个交互式输入系统包括四个成像设备，通常 由参考数字420来表示。交互式输入系统420与上面参考图1至11描述的交互式输入系 统20基本类似，但除安装在臂组件40上的成像设备46a和46b之外，交互式输入系统420 进一步包括安装在接近显示面424的上角落的框架432上的两个成像设备446c和446d。 可以知道，所述四个成像设备446a、446b、446c和446d增加了交互式输入系统的成像能力 并且为一个或多个接近显示面424的指示器提供改进的检测。这里镶条可以包括围绕在显 示面424周围的四个镶条段，包括沿着显示面424的下边缘延伸的镶条段(未示出)。虽然上述镶条由基本直线的镶条段组成，但是，所述镶条段可以用弯曲的代替从 而提高镶条的后向反射表面的成像。图16、17a和17b显示了包括弯曲的镶条段的交互式 输入系统，并且通常由参考数字520来表示。除了镶条，交互式输入系统520在其他方面与 图1至11中描述的交互式输入系统20类似。在这个实施例中，镶条包括沿着显示面524 的相对边缘延伸的镶条段528和526，以及沿着显示面524的上边缘延伸的镶条段530。角 落镶条段531将所述镶条段530连接至所述镶条段526和528。所述角镶条段531包括向 内弯曲的反射面。应该明白，角落段531的弯曲提高了由成像设备546a和546b看到的镶 条的角落区域的可视性。虽然上述臂组件包括两个可纵向延伸的臂，但是所述臂组件可以只包括一个可移 动的臂来替代。例如，图18中显示了用于交互式输入系统20的一个这样的臂组件，通常用 参考数字640来表示。臂组件640在其他方面与图6和7中描述的臂组件40类似，但是包 括只有一个相对主体682可滑动地移动的臂644的主体682。臂645是一个不可移动臂645 并相对于主体682固定。臂组件640包括两个成像设备646a和646b。一个成像设备646a 安装在所述臂644上接近其自由端，而另一个成像设备646b安装在不可移动臂645上，如 图所示。应该明白，通过显示单元(未示出)上的主体682的两个适当位置和通过相对主 体682适当延伸可移动臂644，臂组件640提供充分的调整，以允许成像设备646a和646b 定位到显示面624的适当位置。在上述的实施例中，上述成像设备通过所述电缆与主控制器通信。所述电缆被举 例为串行总线、并行总线、通用串行总线(USB)、以太连接或者其他合适有线连接。替代地， 所述成像设备通过使用适当的无线通信协议例如蓝牙、WIFI、ZigBee, ANT、IEEE802. 15. 4、 Z-Wave等的无线连接方式与所述主控制器通信。类似地，所述主控制器可以通过各种有线 连接线例如通用串行总线、并行总线、RS-232连接、以太连接等中的一个，或通过无线连接 与视频控制器和/或通用计算设备通信。虽然在上述实施例中所述控制器单元被放置在臂组件的一个臂内部，但是所述控 制器单元并不仅限于这个位置并且在其他实施例中可替代地被放置在交互式输入系统的 任何位置，包括被安装在臂组件主体外，或者被安装在臂组件主体的内部。在任何一种这些 布置中，所述控制器单元被定位从而不阻碍所述臂相对于主体的移动。虽然在上述实施例中包括具有反射或后向反射镶条被布置在其上的周边的显示面，但是这些镶条并不是必须使用的。可替代地，一组发光二极管(LED)或者其他光源可以 被沿着显示面的周边放置并且可选地位于扩散器后面，以照明显示面上的感兴趣区域并且 向成像设备提供IR照明。在这种情况下，所述成像设备并不需要IR光源。可替代地，所述 LED可以被构造为发射被扩散反射器反射出去的光，如Newton的并转让给Next Holdings 的美国专利7，538，759中公开的。可替代地，所述显示面可以包括利用光纤或其他形式波 导照明的镶条，如Lieberman等人的并转让给Lumio的美国专利7，333，095中公开的。这 样的通电镶条可以通过至所述臂组件，电池，太阳能电源，或任何其他合适电源的电连接来 {共 ο虽然上述实施例中包括固定地安装在外壳内的成像设备从而具有相对所述臂的 固定视角，但是所述成像设备不是必须被固定地安装，并且可选地可被可转动地安装在外 壳内。虽然上述实施例中所述扣件物质是3M Dual Lock 型，但是所属领域技术人员应 该明白，可以使用本领域中已知的扣件物质，例如，但不仅限于，Velcro 来进行替代。当 然，所属领域技术人员应该明白，除了使用扣件物质，可以使用本领域中已知的其他扣件， 例如，但不仅限于，螺钉，绑带等。虽然已经描述了具体实施例，但是所属领域技术人员应该明白，在不偏离所附权 利要求定义的精神和范围的情况下可以进行变形和修改。
权利要求
一种交互式输入系统，包括显示单元，所述显示单元具有显示面；镶条，所述镶条环绕与所述显示面的至少一部分接近的感兴趣区域周边的至少一部分而被设置并具有内向面；以及构造为安装到所述显示单元的伸长的臂组件，所述臂组件支撑成像设备于其上，并且可纵向延伸以将所述成像设备相对于所述显示面而定位于间隔开的位置，从而所述成像设备的视场包含所述感兴趣区域。
2.如权利要求1所述的系统，其中所述臂组件包括被构造为安装到所述显示单元的主 体和由所述主体接收的至少一个可移动臂，所述臂相对于所述主体可纵向滑动。
3.如权利要求2所述的系统，其中所述臂组件包括由所述主体接收的两个可移动臂， 所述臂相对于所述主体在相反方向上可纵向滑动，每个所述臂分别支撑所述成像设备中的 一个。
4.如权利要求2所述的系统，其中所述臂组件包括由所述主体接收的一个可移动臂以 及沿着与所述可移动臂的滑动方向相反的方向从所述主体延伸的一个固定臂。
5.如权利要求3或4所述的系统，其中每个所述成像设备被容纳在与相应的臂的远端 接近的外壳内。
6.如权利要求5所述的系统，其中每个外壳包括孔，所述成像设备通过所述孔看。
7.如权利要求1至6任一个所述的系统，进一步包括安装在所述臂组件上的控制器单元。
8.如权利要求7所述的系统，其中所述控制器单元被安装在所述至少一个可移动臂内 部、所述主体内或者所述主体上。
9.如权利要求1至8任一个所述的系统，进一步包括被安装在所述显示单元上的至少 一个成像设备并且具有至少包含所述感兴趣区域的视场。
10.如权利要求1至9任一个所述的系统，其中所述镶条包括多个相对于彼此可滑动地 调整的嵌套镶条段。
11.如权利要求1至10任一个所述的系统，进一步包括用于促进所述成像设备的合适 定位的对准装置。
12.—种臂组件，构造为安装至显示单元，所述臂组件支撑成像设备于其上，并且可纵 向延伸以将所述成像设备相对于所述显示单元的显示面而定位于间隔开的位置，从而所述 成像设备的视场基本上扫视所述显示面。
13.如权利要求12所述的臂组件，包括被构造为安装至所述显示单元的主体和由所述 主体接收的至少一个可移动臂，所述臂相对于所述主体可纵向滑动。
14.如权利要求13所述的臂组件，包括由所述主体接收的两个可移动臂，所述臂相对 于所述主体在相反的方向上可纵向滑动，每个所述臂分别支撑一个所述成像设备。
15.如权利要求13所述的臂组件，包括由所述主体接收的一个可移动臂以及沿着与所 述可移动臂的滑动方向相反的方向从所述主体延伸的一个固定臂。
16.如权利要求14或15所述的臂组件，其中每个所述成像设备被容纳在与相应的臂的 远端接近的外壳内。
17.如权利要求16所述的臂组件，其中每个外壳包括孔，所述成像设备通过所述孔看。
18.如权利要求12至17任一个所述的臂组件，进一步包括安装在所述臂组件上的控制器单元。
19.如权利要求18所述的臂组件，其中所述控制器单元安装在所述至少一个可移动臂 内部、所述主体内或者所述主体上。
20.如权利要求12至19任一个所述的臂组件，进一步包括用于促进所述成像设备的合 适定位的对准装置。
21.一种用于交互式输入系统的装备，包括多个镶条段，可构造为形成反射镶条，用于环绕与显示单元的至少一部分接近的感兴 趣区域周边的至少一部分；以及构造为安装到所述显示单元的伸长的臂组件，所述臂组件支撑成像设备于其上，并且 可纵向延伸以将所述成像设备相对于所述显示面而定位于间隔开的位置，从而所述成像设 备的视场包含所述感兴趣区域。
全文摘要
本发明涉及一种交互式输入系统及其臂组件，包括具有显示面的显示单元；镶条，环绕与所述显示面的至少一部分接近的感兴趣区域周边的至少一部分而被设置并具有内向面；以及构造为安装到所述显示单元的伸长的臂组件。所述臂组件支撑成像设备于其上，并且可纵向延伸以将所述成像设备相对于所述显示面而定位于间隔开的位置，从而所述成像设备的视场包含所述感兴趣区域。
文档编号G06F3/01GK101930261SQ20101024694
公开日2010年12月29日 申请日期2010年6月17日 优先权日2009年6月17日
发明者沃恩·E·基南, 维贝·霍斯 申请人:智能技术Ulc公司