光學平板觸筆和室內導航系統技術方案

本發明專利技術公開了一種光學平板觸筆和室內導航系統。光學用戶輸入技術包括三維（3D）輸入傳感器和3D位置發射器以使能3D空間中的高精度輸入，并且所述3D位置發射器可以為觸筆、或者其它書寫或指向裝置。某些實施方式可包括用于除了3D空間內的位置之外還發送所述3D位置發射器的取向的取向組件，并且一些實施方式還可選擇性使用從所述3D位置發射器至所述3D輸入傳感器的可辨別信號以區分一個3D位置發射器與另一3D位置發射器，以從3D位置發射器向3D定位傳感器發送數據，或者作為提供所述3D位置發射器相對于所述3D定位傳感器的取向信息的手段。還公開了測定位置、室內導航、以及其它利用3D輸入傳感器和/或3D位置發射器的補充應用。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及用于移動計算裝置的三維觸摸型輸入系統以及光學導航方法。
技術介紹
許多小型和大型的移動計算裝置都使用觸摸屏接口而不是傳統的鍵盤作為用戶 輸入的主要手段。然而，單獨的典型觸摸屏接口通常缺少用來捕獲復雜的繪圖和/或書寫， 諸如草寫體手書、標注、草圖、或其它復雜或不標準的圖形輸入，所必需的精度。為了使得用 戶輸入能夠更豐富具有更高的保真度，可以使用觸筆(或其它書寫類型的裝置)來提高用于 這樣的移動計算裝置的觸摸屏接口的精度。觸筆能夠容易地與電阻式觸摸屏接口、靜電(或 電容式)觸摸屏接口或者電磁式觸摸屏接口 一起使用。然而，當前的觸摸屏接口，單獨使用或者與觸筆結合使用，都缺少使能三維(3D)用 戶輸入的能力。因此，傳統觸摸屏不能支持為了如下目的的3D交互玩3D視頻游戲、利用 3D計算機輔助設計(CAD)程序、補充其它的3D用戶接口、或操縱諸如從MRI和CAT掃描得 到的醫學圖像之類的體圖像、以及許多其它潛在的用途。此外，現有的二維(2D)觸摸屏用 戶接口采用不能支持用于提供補充的移動裝置應用諸如測定位置和室內導航之類的更廣 泛用途的技術。
技術實現思路
此處公開的各種實施方式涉及光學用戶輸入技術，包括一個或更多個3D定位 (position)傳感器和一個或更多個3D位置(location)發射器以使能在3D空間中的高精 度的用戶輸入。對于若干實施方式，3D輸入傳感器可以相對于特定輸入/輸出面板諸如移 動計算裝置的2D或3D板(slate)型顯示裝置(“板”)定向(orient)。這些實施方式還可以 包括使用一個或更多個3D位置發射器，對于某些實施方式，所述3D位置發射器可以布置在 觸筆、或者其它書寫型裝置或指向裝置上。從而這種實施方式能夠利用從3D位置發射器到 3D定位傳感器的選擇性可辨別(例如，相對唯一)的信號來確定在3D空間內的3D位置發射 器的位置和取向二者，以區分一個3D位置發射器與另一個3D位置發射器。此外，該數字信 號還可用于將附加數據從3D位置發射器發送至3D定位傳感器，所述附加數據包括3D位置 發射器的已知位置。此處所公開的若干實施方式還涉及使用與一個或更多個3D定位傳感器結合的一 個或更多個3D位置發射器的用戶輸入裝置。某些這樣的實施方式還涉及能夠在顯示裝置 的初始制造之后的某點添加到顯示裝置上的用戶輸入裝置。此外，此處所公開的各種實施 方式涉及室內導航和其它補充應用，其可以使用一個或更多個3D輸入傳感器、一個或更多 個3D位置發射器和/或其它補充裝置部件、以及其它具有相似能力的移動計算裝置之間的 交互。提供這個概述以簡單的形式介紹概念的選擇，概念在下面的詳細說明中被進一步 描述。這個概述不旨在標識所要求保護的主題的關鍵特征或必要特征，也不旨在用來限制所要求保護的主題的范圍。附圖說明為了便于理解和為了圖示本公開和各種實施方式，在附圖中公開了示例的特征和 實施方式，當結合附圖閱讀時，會更好地理解這些示例的特征和實施方式，然而，應當理解 本公開不限于所公開的特定方法、精確的布置和手段。貫穿若干視圖，相似的參考符號表示 相似的元件。在圖中圖1為其中可以使用此處公開的許多實施方式的示例性聯網計算機環境的圖示；圖2描述了使用代表此處公開的若干實施方式的光學3D追蹤系統的示例性計算裝置；圖3A為圖示了可以在代表此處公開的若干實施方式的光學3D追蹤系統中使用的 示例性定位敏感二極管(PSD)的操作的立體視圖混合塊和電氣圖3B為圖3A的側視視圖混合塊和電氣圖4A為包括代表此處所述的若干實施方式的光學3D追蹤系統的示例性移動計算 裝置的立體圖4B為圖4A所圖示的示例性移動計算裝置的側視圖5圖示了用于代表此處公開的若干實施方式的室內導航的PSD傳感器和靜止 IR-LED信標的示例性使用；圖6圖示了用于代表此處公開的若干實施方式的室內導航的PSD傳感器和動態信 標的示例性使用；圖7A為圖示了用于確定與此處公開的各種實施方式一起使用的觸摸型輸入裝置 的位置和取向的示例性處理的處理流程圖7B為圖示了用于代表此處公開的各種實施方式的移動計算裝置信標導航(即， 利用信標確定位置)的示例性處理的處理流程圖7C為圖示了用于代表此處所公開的各種實施方式的移動計算裝置激光定位 (即，獲取相對本地導航/位置信息)的示例性處理的處理流程圖；以及圖8示出了示例性計算環境。具體實施方式圖1為其中可以使用此處公開的許多實施方式的示例性聯網計算環境100的圖 示。聯網計算環境100包括通過一個或更多個網絡180相互連接的多個計算裝置。一個或 更多個網絡180允許特定的計算裝置連接到另一個計算裝置并與其通信。所描繪的計算裝 置包括移動裝置110、120和140、膝上型計算機130、以及應用服務器150。在一些實施方式中，計算裝置可以包括臺式個人計算機、工作站、膝上型電腦、微 型小電腦(net-top)、平板(tablet)計算機、PDA、蜂窩電話、智能電話、或任意能夠使用WAP 的裝置、或者能夠與網絡180直接或間接對接的任意其它計算裝置，諸如圖8所圖示的計算 裝置800。在蜂窩電話、平板計算機、PDA或其他無線裝置等的情況下，每個計算裝置可以運 行HTTP客戶端(例如，網頁瀏覽程序)或者能夠使用WAP的瀏覽器，這允許計算裝置的用戶 訪問在服務器150處對其可用的信息或者向服務器150提供信息。計算裝置還可以使用其它應用來例如訪問服務器150或者向服務器150提供信息。在一些實施方式中，可以利用 一個或更多個通用計算系統諸如圖8所圖示的計算裝置800來實施服務器150。盡管僅示 出了一個服務器150，但是這并不意味著限制，而是可以實施多個服務器。在一些實施方式中，計算裝置可以包括未示出的其它計算裝置。在一些實施方式 中，計算裝置可以包括多于或少于圖1所示數量的計算裝置。一個或更多個網絡180可以 包括諸如企業私有網絡的安全網絡、諸如無線開放網絡的不安全網絡、局域網(LAN)、廣域 網(WAN)、以及因特網。一個或更多個網絡180中的每個網絡可以包括集線器、網橋、路由 器、交換機、以及諸如有線網絡或直接有線連接之類的有線傳輸介質。諸如應用服務器150之類的服務器可以允許客戶端從服務器下載信息(例如，文 本、音頻、圖像和視頻文件)或者執行關于存儲在服務器上的特定信息的搜索查詢。通常， “服務器”可包括用作客戶端-服務器關系中的主機的硬件裝置或者與一個或更多個客戶端 共享資源或者為一個或更多個客戶端執行工作的軟件處理。可以通過由客戶端向服務器發 送請求要求訪問特定資源或者執行特定工作來啟動客戶端-服務器關系中的計算裝置之 間的通信。服務器可以隨后執行所請求的行為并且向客戶端發回響應。聯網計算環境100可以對于一個或更多個計算裝置提供云計算環境。云計算指基 于因特網的計算，其中經由因特網(或其它的全球網絡)將共享資源、軟件和/或信息按需 提供給一個或更多個計算裝置。基于在計算機網絡圖中的云圖，術語“云”用作因特網的隱 喻，其中云圖用來將因特網描繪為其代表的底層基礎架構的抽象。移動裝置140的一種實施方式包括基于觸摸的輸入系統148 (此處示出為觸筆系 統)、顯示器149、網絡接口 145、處理器146、以及存儲器147，所有這些本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于移動計算裝置（140）的三維3D觸摸型輸入系統（148），所述系統包括：三個紅外IR位置發射器（272），所述三個IR位置發射器以第一已知配置固定地耦接至觸摸型輸入裝置（250），用于發射三個可辨別的IR信號（424）；兩個定位傳感器（260，262），所述兩個定位傳感器以第二已知配置固定地耦接至所述移動計算裝置（140），用于感測從所述三個IR位置發射器（272）發射的所述三個可辨別的IR信號（424），其中所述感測包括基于所述三個可辨別的IR信號（424）確定所述三個IR位置發射器（272）中的每個相對于所述兩個定位傳感器（260，262）中的每個的兩個二維2D方向；以及處理器（802），所述處理器用于基于所述2D方向、所述第一已知配置以及所述第二已知配置確定所述觸摸型輸入裝置（250）相對于所述移動計算裝置（140）的定位和取向。

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：查爾斯·泰克，安德里亞斯·諾瓦茨克，
申請(專利權)人：微軟公司，
類型：發明
國別省市：