CN101853093B - 输入设备及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于利用光来输入信息的输入设备及其制造方法，该输入设备包括：具有尾部的体部构件；保持在所述体部构件尾部处的基本为球面的透镜构件；和位于所述体部构件尾部和所述透镜构件之间并配置为反射来自所述输入设备外侧的光的至少一部分的反射构件，其中，所述透镜构件被如此保持使得其仅与所述体部构件尾部相对部分不同的部分从所述体部构件尾部伸出，并且所述反射构件是被配置为全反射输入光的全反射膜，所述输入设备还包括在所述透镜构件与所述反射构件的相对侧上放置并配置为选择性地透射预定波长范围中的光的波长选择反射膜。

Description

输入设备及其制造方法

本申请是申请日为2006年11月22日、申请号为200610162430.9、发明名称为“输入设备、输入方法和用于输入设备的制造方法”的专利申请的分案申请，其全部内容结合于此作为参考。 

技术领域

本发明涉及一种适用于输入轨迹的输入设备，例如在显示器上输入轨迹的输入设备，所述显示器能够发射和接收光通量并且显示显示单元上的光通量的轨迹以便识别轨迹，一种用于该输设备的制造方法和使用该输入设备的输入方法。 

背景技术

在相关领域中，其中接触面板以如此方式在图像显示设备的屏幕上形成，使得操作者能够通过触摸屏幕来操作接触面板，接触面板与显示设备相分离地形成并且位于显示器屏幕上。 

另一方面，所提出的显示设备具有光发射功能和光接收功能并包括作为接触面板而不提供分离接触面板的屏幕。所述类型的显示设备例如公开在日本专利公开No.2005-301373(之后称为专利文献1)、2005-293374(之后称为专利文献2)、2005-338428(之后称为专利文献3)或2006-30855(之后称为专利文献4)。 

此外，由于已经提出了用于辐射来自显示设备表面外侧的光通量以在不用使用反射光的情况下指明位置的设备、用于辐射来自诸如指示器的远程位置的光的仪器或者在其内侧具有光源的发光笔。上述的发光笔例在如日本专利公开No.2005-43992(之后称为专利文献5)或2005-4682(之后称为专利文献6)中公开。然而，即使在发射激光束之前使用了激光指示器，也不能知道激光束指示显示面板上哪个位置。此外，由于激光指示器在远程位置操作，字符等不能被良好地绘制，并因此要求可操作性的增强。此外，即使使用包括在其内侧提供光源并从其端头发光的发光笔，也要求用于驱动光源发光的电源。内置有电池等并与发光笔一起使用的情况下，当电压下降时要求替换内置电池。此外，在使用可再充电电池的情况下，需要提供充电器和充电器的空间，并且这要求复杂的处理。此外，使用电池通常增加了尺寸和成本。 

同时，可以将电阻薄膜型接触面板或静电电容型接触面板用作为允许借助笔向其输入的显示面板。电阻薄膜型接触面板例如在如日本专利公开No.2005-309482(之后称为专利文献7)或2004-139191(之后称为专利文献8)中公开。但是，这种显示面板能够仅仅检测坐标位置而不能执行多点检测或区域检测，不同于光输入型的接触面板。 

并且，已经提出的显示设备具有这种光发射功能和光接收功能，并且允许使用输入笔来输入信息。所述类型的显示设备例如在如日本专利公开No.2005-85265(之后称为专利文献9)中公开。 

发明内容

附带地，在诸如笔的这种不容易与显示面板的表面紧密接触的材料体用于输入的情况下，因为来自显示面板表面的光散射，所以反射的光量减小。因此，即使形成显示面板表面以具有白色或作为 镜面形成，以便防止这种反射光量的降低，光也由该表面散射。因此，到达显示面板表面上的光学传感器的光量降低到如此低的水平，使得反射光不能由显示面板侧检测到。 

同时，专利文献9尤其在图2中公开一种输入笔，其中凹进部分提供在输入笔端头处的光转换部件(用于反射显示光的部分)上，使得显示光可以集中的方式辐射到更小的面积上。但是，即使在输入笔以刚刚所述的方式配置的情况下，其仍然不能充分增加反射光量。 

因此，要求提供一种输入设备和输入方法，其中源自外部光的反射光量被增加以便于输入操作。 

并且，还要求提供一种用于输入设备的制造方法，利用该方法，可简单且容易地制造能够增加源自外部光的反射光量的输入设备。 

根据本发明的一个实施例，提供了一种用于利用光来输入信息的输入设备，包括具有尾部的体部构件、保持在体部构件尾部处的基本为球面的透镜构件、和位于体部构件尾部和透镜构件之间并配置为反射来自输入设备外侧的光的至少一部分的反射构件。 

根据本发明的另一个实施例，提供了一种利用输入设备来输入信息到具有光接收功能和光发射功能的显示设备的信息输入方法，包括步骤：利用显示设备的光发射功能把从显示设备发射的显示光通过基本为球面的透镜构件输入到输入设备，所述基本为球面的透镜构件保持在输入设备的尾部并能够透射经过其的显示光；在输入设备的内侧中反射至少一部分进入输入设备的显示光以便引导到显示设备侧；并且利用显示设备的光接收功能来接收反射的显示光。 

在输入设备和输入方法中，来自外侧的进入光或显示光穿过保持在输入设备尾部处的基本为球面的透镜构件，并且至少部分的光被反射并离开所述透镜构件。 

根据本发明的进一个实施例，提供了一种用于利用光输入信息的输入设备的制造方法，包括步骤：形成输入设备的体部构件；在体部构件尾部处保持基本为球面的透镜构件；并将能够反射来自输入设备外侧的进入光的至少一部分的反射构件放置在体部构件尾部和透镜构件之间。 

利用输入设备和输入方法，由于来自外侧的进入光或显示光穿过基本为球面的透镜构件，并且至少部分的光被反射并离开所述透镜构件，所以反射效率可升高，由此增加了反射光量。因此，输入对象设备能够容易地识别反射光并且能够容易地执行输入操作。 

利用用于输入设备的制造方法，因为基本为球面的透镜构件保持在体部构件尾部，并且反射构件位于体部构件尾部和透镜构件之间，因此输入设备可以以高制造效率被容易地制造。此外，反射效率可通过透镜构件和反射构件提高，以增强反射光量。因此，可简单且容易地获得能够增加源自外侧光的反射光量的输入设备。 

附图说明

图1是示出根据本发明的第一实施例的输入笔的示例的截面图； 

图2是示出与图1所示的输入笔协同工作的根据本发明的第一实施例的显示设备的示例的透视图； 

图3是示出如图2所示的显示设备的内部结构的示例的方框图； 

图4是说明能够发射光和接收光的显示单元的光发射状态的示例的图解视图； 

图5是说明能够发射光和接收光的显示单元的光接收状态的示例的类似视图； 

图6A到6C是说明相对于第一实施例中的球透镜的直径，显示设备的显示部分所接收光量的示例的示意图； 

图7说明相对于第一实施例中的球透镜的直径，传感器的输出值的示例的特性图； 

图8是示出在第一实施例中提供有反射物质的输入笔的示例的截面图； 

图9是示出根据本发明的第二实施例的施加有递归反射材料的输入笔的示例的截面图； 

图10是示出由第二实施例的输入笔的反射光显示的图像的示例的示意图； 

图11是示出根据本发明的第三实施例的输入笔的示例的截面图，其中在球透镜上提供了半透射薄膜； 

图12是示出根据本发明的第三实施例的输入笔的示例的截面图，其中在球透镜上提供了波长选择反射膜，并且提供了光源； 

图13是示出根据本发明的第四实施例的输入笔的示例的截面图，其中在球透镜上提供了波长选择反射膜； 

图14是图示图13中所示出的输入笔的波长选择反射膜的反射特性的示例的图； 

图15是示出根据本发明的第五实施例的输入笔的示例的截面图，其中在球透镜上提供了波长选择透射膜和全反射膜； 

图16是图示图15中所示出的输入笔的波长选择透射膜的透射特性的示例的图； 

图17是示出根据本发明的第六实施例的输入笔的示例的截面图，其中波长选择透射材料用于球透镜。 

具体实施方式

第一实施例 

参考图1到6C描述本发明的第一实施例。 

在本实施例中，本发明被应用于输入笔，输入笔用来执行对显示器的输入操作，该显示器具有用于发射显示光的显示面并能够检测进入显示面的光。在本实施例中使用的显示设备是这样的类型，其中发光元件布置在形成有机EL(电发光)显示单元的每个像素上，使得可以交替执行光发射(显示)和光接收(读取)。在使用与面板上的像素一起显示的光接收元件的显示设备的情况下，可检测到相邻材料体，比如输入笔或指尖的位置。因此，有可能在将材料体与显示面相接触之前检测诸如输入笔或指尖的材料体的位置，并且执行符合所检测位置的屏幕显示。 

首先，参考图1描述根据本实施例的输入笔和显示设备的结构示例。图1示出输入笔靠近笔尖的部分，并且图2示出整个输入笔。参考图1和图2，输入笔100和显示设备10彼此协作以执行输入和 显示，其中输入笔100能够通过在屏幕附近移动轨迹来输入同一轨迹，并且显示设备10用于在预定定时重复接收和发射光、检测输入笔100的轨迹并显示所检测的输入笔100的轨迹。之后描述显示设备10的内部结构示例。特别地参考图2，输入笔100包括棒状笔体101和球面的球透镜100a，该球透镜100a在处于投影状态的其半球面部分处附着到笔体101的尾部。参考图1，球透镜100a的保持部分102形成在输入笔100的棒状笔体101的尾部，并且能够透射经过其光线的球面球透镜100a以粘着等方式附着到保持部件102。球透镜100a与保持部件102相对的部分的曲率绝对值基本上等于保持部分102的凹入曲面的曲率绝对值。球透镜100a由玻璃或具有高透明度的合成树脂材料制成。此外，反射膜100b被应用于球透镜100a与用来固定球透镜100a的保持部分102相接触的整个部分，并且用作为反射构件，用来反射后面描述的从显示部分30发射的光线。在本实施例中，在输入笔100上提供的球透镜100a与显示设备10的之后所述的显示单元(显示部分30)相接触，所述显示单元10能够发射和接收光。可以在图1中看到，从显示单元发射的光穿过球透镜100a并且由反射膜100b反射，并接着所反射的光穿过球透镜100a并返回到显示单元。 

在实际使用输入笔100的情况下，以如此方式使用它，以便其不垂直而是相对显示部分30的表面有些倾斜关系伸出，如图2所示。由此，在球透镜100a上提供的反射膜100b优选地具有小于球面一半的面积。这使得有可能有效地反射光，即使输入笔是倾斜的。 

若输入笔100的尾部(球透镜100a)位于显示部分30附近或与其接触，接着从显示部分30发射的光穿过球透镜100a并且由反射膜100b反射，此后它返回到显示部分30的表面。此外，由于不仅从显示部分30在垂直方向上发射光，而且反射光以散射状态返 回。但是，由于反射光会聚在球透镜100a的内侧或由球透镜100a会聚，所以反射效率高。 

现在，参考图3到5描述显示设备10的内部结构示例。首先参考图3，其示出显示设备10的结构的示例，显示设备10包括控制部分15，用于控制整个显示设备10的操作。控制部分15读出并执行存储在未示出的ROM(只读存储器)中的控制程序。控制程序用来响应于从由远程控制器、操作部分等未示出的部分形成的输入部分16用户输入的指令，执行显示过程。例如，预定信道等的广播节目的图像被显示，或者可访问预定站点以显示站点屏幕。 

信号处理部分12从用于接收电视广播波的天线11获得的广播波获取预定信道的广播信号。在控制部分15的控制之下，信号处理部件12输出信道上的节目广播的数据到控制部分15。用作为外部网络接口的通信部分13借助有线或无线通信通过诸如互联网的网络与各种设备通信。通信部分13输出通过网络获取的数据到控制部分15。 

存储部分14例如由硬盘驱动器形成并且存储从外部信息处理终端所传输的数据、电视广播节目的节目数据或由通信部分13获取的数据。存储部分14还可存储从所接收光检测的数据。图像信号产生部分17产生图像信号，用于显示与从控制部分15等提供的数据对应的图像，并且将产生的图像信号输出到控制器18以控制显示部分30。 

此外，如果之后所描述的由读取处理部分22读取的图像数据被提供给图像信号产生部分17，接着图像信号产生部分17产生图像信号，以将读取的图像叠加到从控制部分15侧提供的图像或由读取图像单独形成的图像信号上。接着，图像信号产生部分17输出产生的图像信号到控制器18，以便在显示部分30上显示。 

显示部分30包括多个在矩阵中放置的像素。控制器18控制栅极驱动器20的驱动，以便控制要施加到每个TFT晶体管的栅电极的电压，所述TFT晶体管布置在显示部分30的像素中。控制器18还控制源极驱动器19的驱动，以便控制每个TFT晶体管的源电极和漏电极之间的电压。TFT晶体管是显示控制开关，并且显示数据通过TFT晶体管在像素的单元中提供。由源极驱动器19驱动的每条线对应于显示数据信号线。 

此外，提供读出线驱动器24，以便读出在每个像素中积累的信号并执行从每个像素读出信号的过程。此外，提供反偏压驱动器25，以便在像素的接收光信号的读出周期期间将反偏压信号施加给每个像素。 

检测部分23检测在光接收周期期间从每个像素读出的电荷，以检测通过接收光所获得的信号。在检测部分23处的检测处理定时通过控制器18设置。假设在本实施例中，检测部分23用作为传感器。检测信号被提供给读取处理部分22，其响应于像素的接收光量而产生读取图像数据。由读取处理部分22产生的读取图像数据被提供给数据处理部分21。通过当显示部分30上显示的图像的发射光线由输入笔100反射时从输入笔100读取反射光，使得可能执行引起由图像信号产生部件17叠加的输入笔100的轨迹以各种颜色或各种粗细的线条或各种类型来显示的操作或者擦除输入线条的操作。 

这里，下面分别参考图4和5来详细描述形成有机EL显示设备的每个光发射元件的光发射动作和光接收动作。图4和图5说明了结构原理，其申电荷积累在光发射元件中并从中读出，使得不仅用于显示的光发射可被执行而且光接收可被执行。 

图4示出用于显示图像的像素。参考图4，以正向将电压从栅极线13施加到TFT晶体管1的栅电极1g，以便接通TFT晶体管1。由此，响应于从源极线2施加的电压，电流通过活动半导体层(信道)从源电极1s流向漏电极1d，活动半导体层由非晶硅或多晶硅构成。 

EL元件4的阳电极4A连接到TFT晶体管1的漏电极1d，并且EL元件4的阴电极4C连接到计数器电极5。当从显示设备10的漏电极1d提供的电流流经EL元件4时，作为场发光元件的EL元件4响应于该电流而发光。 

以如此方式发射的光出去到达显示设备10的外侧，以便显示图像的一个像素。注意到，在图4中，为方便说明，在图4中在右向上发射光，如来自EL元件4的空箭头标记所示。然而实际上，阳电极4A和阴电极4C之一由透明电极形成，使得从EL元件4发射的光出去通过透明电极到达外侧。 

另一方面，当在反向施加将电压从栅极线3施加到TFT晶体管1的栅极电极1g上以便断开栅极时，即使从源极线2施加电压，也没有电流流经活动半导体层。结果，没有电流流经EL元件4，并因此，没有光从EL元件4发射。在该状态下，如果光从外侧辐射，如由图5中的空箭头指示，那么漏电流(断开电流)在从漏电极1d到源电极1s的方向上按照显示设备10的活动半导体层的透光率来生成，尽管漏电流量较小。并且，当在把电压反向施加到EL元件4的状态下在其上辐射光时，EL元件4生成反向的电流而不需要发光。 

因为以如此方式生成的电流被读到外侧，因此检测到光从外侧被辐射到图5的像素上。换句话说，可检测光接收。在发射光的期间接收光可通过交替执行光发射和光接收来实现。还注意到，图4 和图5是示意性原理，并不没有示出用于读出光接收信号等的信号线。 

还注意到，在前面将有机EL显示单元作为例子描述的同时，还有比如液晶显示单元的其它显示设备，可能基本上同时(交替地)类似执行光发射和光接收。但是，利用液晶显示没备，由于形成每个像素的元件不执行光接收动作，因此需要在与用于显示控制的元件相分离的每个像素中提供光接收元件，以便检测光接收。 

上述具有这种结构的输入笔100可以下面的方式制造。首先，形成笔体101，将球透镜100a保持在处于笔体101尖端的保持部分102。接着，反射膜100b被放置在保持部分102和球透镜100a之间，以完成输入笔100。还注意到，所述步骤的顺序不限于此，并且输入笔100可以其它适当的顺序制造。 

现在，参考图6A到6C来描述显示部分30的接收光量的示例，所述光量取决于球透镜100a的直径，其中根据本实施例的输入笔100用于执行输入操作。在图6A到6C中，球透镜100a的直径(mm)由φ来表示，并且例如表示输入笔100直径的φ5是5mm。图6A说明显示部分30的接收光量的示例，其中球透镜100a具有中φ5。图6B说明显示部分30的接收光量的示例，其中球透镜100a具有φ3。图6C说明显示部分30的接收光量的示例，其中球透镜100a具有φ2。图6A到6C中纵坐标轴指示所接收的光量，并且箭头标记x所指示的方向上的横坐标轴指示接收光量的检测区域(x)，由另一箭头标记y指示的方向上的横坐标轴指明所接收光量的检测区域(y)。可以从图6A到6C看出，如果球透镜100a的直径变化，那么响应于直径大小，直径和返回到显示部分30的表面的光的光量变化。 

现在，参考图7描述响应于球透镜100a的直径大小而获得的在显示部分30上的传感器(检测部分23)的输出值的示例。在图7中，纵坐标轴指示传感器的输出，并且横坐标轴指示在显示部分30上的光接收位置。这里，由交替长短的划线指示的曲线表示在球透镜100a具有φ5的情况下获得的输出值。由实线指示的另一曲线表示在球透镜100a具有φ3的情况下获得的输出值。由虚线指示的再一曲线表示在球透镜100a具有φ2的情况下获得的输出值。在图7中，不同直径的球透镜100a的传感器输出值在横坐标轴的中心附近(光接收位置)示出。显示设备30能够通过检测高于预定阈值K的传感器输出面积来识别具有φ5、φ3和φ2直径的笔中的哪一个是否在屏幕上。 

通过以如此方式检测高于预定阈值的图像所接收光量和光的直径大小，可能辨别在输入笔100的尖端处球透镜100a的尺寸，以检测球透镜100a的位置。 

根据本实施例，在不同直径的球透镜100a之间，显示部件30的接收光量30不同，并且在不同直径的球透镜100a之间，高于预定阈值K的显示部分30的传感器输出值也不同。因此，可容易地辨别球透镜100a的直径。因此，即使使用具有不同球透镜的输入笔，笔的类型等也可基于球透镜100a反射的光的大小或强度来辨别。因此，可在把颜色、处理功能等应用到每个输入笔的显示部件30上绘制轨迹，并且这给出可增强可视性的优点。 

此外，由于球透镜100a的直径可通过向显示部分30的输入操作来识别，即使使用不同输入笔来执行不同的操作，这些操作也可被各自识别。例如，在线条沿着输入笔100的轨迹显示的情况下，可能实现如此的显示过程，在使用φ2的输入笔的情况下用红色显示线条；在使用φ3的输入笔的情况下用黄色显示线条；在使用φ5的输入笔的情况下用蓝色显示线条。并且，可实现这样的优点，其 中可能使用这样的应用使得在输入笔100具有φ2的情况下沿着输入笔100的轨迹绘制线条，而在输入笔100具有φ5的情况下在所述轨迹上删除线条。 

注意到，在上述的第一实施例中，虽然将反射膜100b应用到球透镜100a与用来保持球透镜100a的保持部分102相接触的整个部分，以便其反射来自显示部分30的光线。但是可在球透镜100a的外侧上提供反射光的物质。图8示出了在输入笔100的尾部上提供能够反射光线的反射物质100c并且在反射物质100c中固定有球透镜100a的示例。更具体地，图8示出输入笔100尖端附近部分的截面图。参考图8，这种形式的输入笔100通过将反射物质100c注入到输入笔100的尾部并将球透镜100a固定在反射物质100c中来完成。因此，不需要通过汽相沉积来在球透镜100a上形成反射膜，因此，可相对容易地形成输入笔100。这展示出对输入笔100的大批量生产等的高效果。此外，由于反射物质100c，通过输入笔100可实现上述第一实施例的类似功能和优点。 

第二实施例 

现在，参考图9和10描述本发明的第二实施例。图9在横截面中示出了输入笔尖端附近的部分。在本实施例中，多个非常小的球透镜在输入笔200的尾部并列。尽管在上述第一实施例中，在输入笔100的尽头只提供一个球透镜100a，而在本实施例中，可放置多个球透镜来反射光。 

本实施例的显示设备10具有与前面参考图3到5所述的第一实施例类似的基本内部结构。因此，为了避免冗余，在这里省略了显示设备10的内部结构的详细描述.反射材料200b作为沿着本实施例的输入笔200尾部的剖面的反射构件而应用到输入笔200的棒状笔体201的尾部，并且多个非常小的球透镜200a在反射材料200b 上并列。因此，反射材料200b作为递归反射构件形成。递归反射构件是能够当来自光源的光线朝向光源时通过将多个非常小的球透镜200a以平列关系在输入笔100尾部处放置来反射所述光线的构件，所述多个非常小的球透镜200a由玻璃或具有高透明度的聚合材料构成并且能够透射经过的光线。递归反射构件因此能够朝显示部分30高效地反射来自显示部分30的进入光。 

图10示出由来自输入笔200的在显示部分30上检测的反射光形成的图像的示例，其中使用了输入笔200。如果根据本实施例的输入笔200的尾部位于显示部分30表面的附近或与之接触，那么从显示部分30发射的光线由球透镜200a反射，并且反射的光被辐射在显示部分30上。这里，输入笔200尾部的位置被识别为反射光200c。反射光200c根据输入笔200和显示部分30之间的距离展示了密度分布，并且反射光200c最密或最亮的部分被识别为输入笔200的尖端。 

以这种方式，使用递归反射构件的输入笔可用于执行输入操作。 

根据本发明，由于由非常小的球透镜200a和反射材料200b形成的递归反射构件在输入笔200的尖端的表面上形成，因此从显示部分30反射的光线可被有效地反射。由于递归反射构件朝着光源返回反射光，所以显示部分30能够获取识别输入操作所需的接收光量。因此存在可确定地识别输入操作的优点。 

此外，由于球透镜200a本身非常小，并且此外反射材料200b可应用于任何剖面的笔尖端，因此不存在对笔尖端剖面的限制。因此，存在这样的优点，如果不仅将本实施例中的递归反射构件应用于如输入笔的结构，还应用于任何如指尖或任何文具的结构，那么所述结构可灵活地被用作为类似输入笔200的输入设备。 

第三实施例 

现在，参考图11和12描述本发明的第三实施例。根据实施例，在在上述的第一实施例的输入笔的内侧提供内置光源，使得在内置光源发光的时候，从输入笔的尾部发射光以执行对显示设备的输入操作。 

本实施例的显示设备10具有与上述参考图5的第一实施例类似的基本内部结构。因此，为了避免冗余，在这里省略了显示设备10的内部结构的详细描述。图11在横截面中示出了输入笔尖端附近的部分。尤其，图11示出了输入笔尾部的横截面，其中它被配置为球透镜和光源的组合。参考图11，能够透射经过其光线的球面的球透镜300a被附着到输入笔300的棒状笔体301尾部处的保持部分302。球透镜300a由玻璃或具有高透明度的合成树脂形成。光源303由发光二级管(LED)、激光二极管(LD)等形成，并且内置在输入笔300中，使得输入笔300能够辐射来自光源303的光线到球透镜300a上，以便使其在显示部分30上聚焦。允许来自光源303的光线穿过却反射来自显示部分30的进入光的半透明薄膜300c被应用于输入笔300与固定球透镜300a的保持部分302相接触的整个部分。光源303接收来自电池304的电力来发光，电池304是输入笔300的内置电源。开关305用于执行开/关操作，以便提供能量给光源303。 

由于输入笔300具有以如此方式内置的光源303，当光源303不发光时，来自显示部分30的进入光由半透明薄膜300c反射。因此，如果光源303发光，那么在反射图像附近或靠近的位置处辐射来自光源303的光。此时，如果识别出在显示部分30表面上获得的接收光图像上在反射图像附近或靠近的位置处新形成了图像，那么可以辨别光源303发光。或者，在来自光源303的光与反射图像重叠的情况下，光强度增加，并因此通过检测在显示部分30表面 上获得的接收光的能级变化，可在反射图像上规定输入笔300的位置，并且可根据能级变化来辨别光源300的发光。 

特别地，在半透明薄膜300c用于输入笔300的球透镜300a的情况下，如果开关305关断，那么只有来自半透明薄膜300c的反射光在显示部分30上被辐射。但是，如果开关305接通，那么还在显示部分300上将来自光源303的光线与反射光一起辐射。因此，显示设备10能够根据辐射在显示部分30上的光强度来识别开关305接通/关断。 

在半透明薄膜以这种方式被用作为应用到球透镜300a的材料的情况下，如果关闭光源303，那么输入笔300可用作为与前述第一实施例的笔类似的反射型笔。此外，如果光源303被接通，那么输入笔300可用作为将光线从光源发射到显示部分30表面的发光笔。 

注意到，作为应用于球透镜300a的材料，具有波长选择性的薄膜可用来代替半透明薄膜。图12示出了这样一种结构的示例，其中能够选择性地反射特定波长光线的波长选择反射膜300d被应用于输入笔300与固定球透镜300a的保持部分302相接触的整个部分。更特别地，图12是输入笔300尖端附近部分的截面图。输入笔300其它部分的结构类似前述参考图11描述的结构，并且为了避免冗余省略了所述结构的重叠描述。 

在输入笔300具有上述结构的情况下，准备了光源303，其发射例如包括作为要发射的光的波长的蓝色区域的光。此外，只允许蓝色区域的光线穿过而反射其它波长区域光的波长选择反射膜300d被应用于输入笔300的球透镜300a。此时，如果蓝色发光二极管、蓝色激光二极管等被用作为光源303，那么光源303的光可被辐射在显示部分30的表面上而不会衰减。当光源303没有发光 时，来自显示部分30表面的进入光由波长选择反射膜300d反射，并因此，除了蓝色区域的光外的光被检测作为由显示部分30表面反射的图像。 

这里，由于由波长选择反射膜300d反射的光是与蓝色波长不同的波长带中的光，如果进入显示部分30表面上的传感器的光是蓝色的，那么可以判定所述光源自光源303，但是如果进入光是蓝光之外的其它颜色的光，那么可以判定进入光是反射光。如果使用了该功能，那么可使用单个输入笔通过显示部分30表面来提供多个指令。 

特别地，在波长选择反射膜300d用于输入笔300的球透镜300a的情况下，例如波长选择反射膜300d允许蓝色波长的光线选择性地穿过它，并且例如蓝色发光二极管用于光源303。此时，如果开关305关断，那么只有来自波长选择反射膜300d的反射光才被辐射在显示部分30上。但是，如果开关305接通，那么除反射光线外，还将来自光源303的蓝色光线辐射到显示30上。因此，显示设备10能够通过识别显示部分30上的蓝色光线辐射来识别开关305的接通/关断。 

以这种方式，通过在输入笔300内侧提供光源303，可使用单个输入笔来执行多个操作。如果光源303发光，那么输入笔300可用作为光发射笔，其在反射图像附近或靠近的位置处辐射已经穿过波长选择反射膜的蓝色区域中的光。如果识别出，在图像与反射图像重叠的位置处或在显示部分30表面上获得的所接收光图像上的反射图像附近或靠近的位置处形成蓝色区域中的图像，那么可判定光源发光。 

根据本实施例，由于光源303被提供在输入笔300的内侧，所以可使用单个输入笔来执行多个操作。因此存在这样的优点，如果 在反射图像绘制线条的同时光源303发光，那么可执行各种操作，以显示其值在部分改变颜色的线条，或者用较粗的线绘制所述部分。 

此外，由于在输入笔300中提供用于接通/关断光源303发光的开关305，与过去在绘制中使用的鼠标操作类似的操作可被使用。例如，这种动作或过程可如此分配，其中如果输入笔放置在对象的位置并且开关接通以便接通输入笔300，那么认为是执行点击操作，或者如果在光源303保持发光的同时输入笔移动，那么认为是执行拖拽操作。在该实例中，输入笔300还可应用于如此的绘图应用，其中如果在开关保持接通的同时输入笔300移动，则显示轨迹，但如果开关关断，那么即使输入笔300移动也不显示轨迹。因此，存在识别各种操作的优点。 

此外，由于在输入操作期间可确定地识别开关305的开/关的操作，所以借助输入笔300的输入操作可作为点击操作来执行而不需要参照复杂的手工等等，点击操作类似于过去直观使用的鼠标的点击操作。因此，存在本实施例可操作性更好的优点。 

此外，由于光源303内置在输入笔300中，即使输入笔300与显示部分30间隔了一小段。还可能辐射光线到显示部分30上以输入轨迹。因此，存在这样的优点，例如在呈现的位置有可能执行向大显示屏的显示单元的输入操作。 

注意到，尽管在本实施例中，半透明薄膜或波长选择反射膜被应用于球透镜300a，使得来自光源303的光线会聚在显示部分30表面上，输入笔300可用作为发光笔而不需要应用任何东西到球透镜300a。在该实例中，尽管来自光源303的光线有些分散，由于输入笔300的尾部足够细，有可能以如此程度把光线辐射到显示部分30使得不存在实际使用的特殊问题。此外，颜色滤波器或发射不同 波长光线的多个发光二级管等被提供给光源303，使得不同颜色的多条光线可用于输入。这提供了这样的优点，其中提高了可见性使得有可能执行输入操作。 

此外，输入笔300的内面可形成为镜面，使得来自光源303的光线可有效会聚在输入笔300的尾部。此外，尽管球透镜300a的透射光聚焦在显示部分30上，但不需要将其聚焦。因此，能够产生一定程度会聚光通量的球透镜可被使用。在使用所述球透镜的情况下，存在这样的优点，其中用单种结构可从输入笔300发射自光源303的光线以执行输入操作。 

此外，尽管内置在输入笔300中的电池304被用作为电源，但还可从外部电源提供能量。通过所述结构，不需要再关注电池的寿命了。此外，存在这样的优点，由于减小了电池重量，可期望小型化并期望更好的可操作性。 

第四实施例 

现在，参考图13和14描述本发明的第四实施例。本实施例一般如此配置使得形成波长选择反射膜以代替应用于上述第一实施例的输入笔的球透镜表面的全反射膜。 

图13示出了输入笔尖端附近部分的截面图。注意到，根据本实施例的显示设备10具有与前面参考图3到5所述的第一实施例类似的基本内部结构。因此，为了避免冗余，在这里省略了显示设备10的内部结构的详细描述。透射光线的球面球透镜400a被附着到输入笔400的棒状笔体401尾部处的保持部分402。球透镜400a由玻璃或具有高透明度的合成树脂形成。此外，波长选择反射薄膜400b用作为反射构件，该反射构件用于反射从显示部分30发射的光线中的特定波长的光线，将所述波长选择反射薄膜400b应用于 输入笔400用于容纳球透镜400a的保持部分402的内侧。更具体地，波长选择反射薄膜400b被应用于球透镜400a与用来固定球透镜400a的保持部分402相接触的整个部分。因此，只有从显示部分30表面发射的光线中的某波长区域的光线可被反射到显示部分30的表面。 

本实施例中的波长选择反射薄膜400b具有选择性反射绿色波长光线的反射特性。图14说明本实施例的波长选择反射薄膜400b的反射特性。从图14可以识别，在只选择性反射绿色区域中光线的波长选择反射薄膜400b形成在球透镜400a的情况下，从球透镜400a返回的光线是绿色(其波长大约为500nm)。 

以如此方式，可使用能够选择性只将从显示部分30接收的光线中特定波长区域的光线反射到显示部分30的输入笔。 

根据本实施例，由于只有来自显示部分30的进入光中特定波长区域的光线被选择性地反射，因此可从输入笔400的尖端发射彩色光线。因此，本实施例的优点在于改善了可视性。 

注意到，尽管在上述的实施例中，要反射的光线具有绿色波长(其波长大约为550nm)，输入笔400可用作为专用于通过改变反射特性来不仅反射红色、绿色或蓝色光线，还反射各种颜色的光线的笔。因此，存在这样的优点，其中向用户发射最喜爱颜色的光线的输入笔可用于执行操作。 

此外，如果使用具有能够检测所接收光图像的颜色的机构的显示设备，那么可能识别反射光的颜色。因此，存在这样的优点，其中通过根据所使用的输入笔来改变要显示的颜色或者通过在不同的输入笔中引起不同动作或处理被执行，那么可通过简单的操作来执行复杂的绘制。此外，由于可类似于使用普通颜色笔执行输入操 作那样来执行输入操作，因此存在这样的优点，其中用户可快速辨别输入的是什么颜色。 

第五实施例 

现在，参考图15和16描述本发明的第五实施例。本实施例一般如此配置使得在上述关于第一实施例描述的输入笔的球透镜表面的全反射膜相对侧上形成形成波长选择反射膜。 

图15示出了输入笔尖端附近部分的截面图。注意到，根据本实施例的显示设备10具有与前面参考图3到5所述的第一实施例类似的基本内部结构。因此，为了避免冗余，在这里省略了显示设备10的内部结构的详细描述。透射光线的球面球透镜500a被附着到输入笔500的棒状笔体501尾部处的保持部分502。球透镜500a由玻璃或具有高透明度的合成树脂形成。此外，全反射膜500b用作为反射构件，该反射构件用于反射从显示部分30发射的光线，将所述全反射膜500b应用于球透镜500a与用来固定球透镜500a的保持部分502相接触的整个部分。此外，透射所经过的特定波长光线的波长选择透射膜500c被应用于输入笔500的笔体501外部的球透镜500a整个外侧。因此，从显示部分30表面发射的光线中的某波长区域的光线可通过波长选择透射膜500c被引入球透镜500a。接着输入光线由全反射膜500b全反射并穿过波长选择透射膜500c，此后将它们辐射到显示部分30的表面。 

本实施例的全反射膜500b具有选择性透射绿色到蓝色波长光线的透射特性。图16说明了本实施例的全反射膜500b这种透射特性。从图16，可以识别出，在只选择性反射绿色区域光线的全反射膜500b在球透镜500a上形成的情况下，从球透镜500a返回的光线是从蓝色到绿色(其波长为500nm或更小)。 

以如此方式，可使用能够选择性只将从显示部分30接收的光线中特定波长的光线透射到显示部分30的输入笔。 

根据本发明的实施例，由于只有来自显示部分30的进入光中特定波长的光线被选择性地透射并接着反射，因此可从输入笔500的尖端发射彩色光线。因此，本实施例的优点在于改善了可视性。 

注意到，尽管在上述的实施例中，要透射的光线具有绿色波长(其波长为500nm或更小)，全反射膜500b可用作为专用于通过改变透射特性来不仅透射红色、绿色或蓝色光线，还透射备种颜色的光线的笔。因此，存在这样的优点，即可以使用向用户发射最喜爱颜色的光线的输入笔。 

此外，如果使用具有能够检测所接收光图像的颜色的机构的显示设备，那么可能识别透射光的颜色。在本实例中，返回到显示部分30表面侧的光线颜色可通过使在从显示部分30表面发射的光线中所需波长的光线被选择性透射来控制。因此，存在这样的优点，其中通过根据要使用的输入笔改变要显示颜色或擦除线条或者通过在不同的输入笔中引起不同动作或处理被执行，那么可通过简单的操作来执行复杂的绘制。此外，由于可类似于使用普通颜色笔执行输入操作那样来执行输入操作，因此存在这样的优点，其中用户可快速辨别要输入的是什么颜色，并且可简单地执行输入操作。 

第六实施例 

现在，参考图15和16描述本发明的第六实施例。本实施例一般如此配置使得使用波长选择透射材料来形成上述关于第一实施例描述的输入笔的球透镜本身。 

图17示出了输入笔尖端附近部分的截面图。注意到，根据本实施例的显示设备10具有与前面参考图3到5所述的第一实施例类似的基本内部结构。因此，为了避免冗余，在这里省略了该结构的重叠描述。透射光线的球面球透镜600a被附着到输入笔600的棒状笔体601尾部处的保持部分602。球透镜600a由透射特定波长光线的波长选择透射材料形成。此外，全反射膜600b用作为反射构件，该反射构件用于反射从显示部分30发射的光线，将所述全反射膜600b应用于用于容纳球透镜600a的输入笔600的笔体601的内侧。更特别地，全反射膜600b被应用于球透镜600a与用来固定球透镜600a的保持部分602相接触的整个部分。因此，在进入球透镜600a的光线中某些波长区域的光线穿过球透镜600a。 

因此，从显示部分30表面发射的光线中某波长区域的光线进入球透镜600a。进入的光线由全反射膜600b全反射并接着穿过由波长选择透射材料形成球透镜600a直到它们进入显示部分30的表面。 

以如此方式，可使用能够选择性只将从显示部分30接收的光线中特定波长的光线透射过显示部分30以便它们被反射到显示部分30的输入笔。 

根据本发明的实施例，由于只有来自显示部分30的进入光中特定波长的光线被选择性地透射并接着反射，因此可从输入笔600的尖端发射彩色光线。因此，本实施例的优点在于改善了可视性。 

注意到，尽管在上述的实施例中，用于形成球透镜600a的波长选择透射材料可用于形成专用于通过改变反射特性来不仅透射红色、绿色或蓝色光线，还透射各种颜色的光线的笔。因此，存在这样的优点，其中向用户发射最喜爱颜色的光线的输入笔可用于执行操作。 

此外，如果使用具有能够检测所接收光图像的颜色的机构的显示设备，那么可能识别反射光的颜色。在本实例中，返回到显示部分30表面侧的光线颜色可通过仅选择性透射在从显示部分30表面发射的光线中所需波长的光线来控制。因此，存在这样的优点，其中通过根据要使用的输入笔改变要显示颜色或者通过在不同的输入笔中引起不同动作或处理被执行，那么可通过简单的操作来执行复杂的绘制。此外，由于可类似于使用普通颜色笔执行输入操作那样来执行输入操作，因此存在这样的优点，其中用户可快速辨别要输入的是什么颜色，并且可简单地执行输入操作。 

以如此方式，根据第一到第六实施例，通过利用输入笔在显示部分上执行输入操作，从显示部分表面反射的光可从输入笔笔体那侧上的球透镜的反射面返回到显示部分。此外，比从过去所使用的输入笔发射的光更强的光由显示部分的表面反射以便允许输入操作。因此，存在可容易地检测输入笔尖端位置的优点。 

此外，根据第一到第六实施例，由于输入笔具有如此简单的结构，使得可在一部分球透镜处提供诸如反射膜或透射膜的反射构件，所以可以低成本来生产它。因此，存在可高效生产输入笔的优点。 

尽管已经使用特定术语描述了本发明的优选实施例，这种描述只用于示例说明的目的，并且应当理解为，在不偏离随后权利要求的精神或范围可以作出变化和变型。 

Claims (4)

1.一种用于利用光来输入信息的输入设备，包括：

具有尾部的体部构件；

保持在所述体部构件尾部处的基本为球面的透镜构件；和

位于所述体部构件尾部和所述透镜构件之间并配置为反射来自所述输入设备外侧的光的至少一部分的反射构件，

其中，所述透镜构件被如此保持使得其仅与所述体部构件尾部相对部分不同的部分从所述体部构件尾部伸出，并且

其中所述反射构件是被配置为全反射输入光的全反射膜，并且所述输入设备还包括在所述透镜构件与所述反射构件的相对侧上放置并配置为选择性地透射预定波长范围中的光的波长选择反射膜。

2.根据权利要求1的输入设备，其中所述全反射膜放置在小于所述透镜构件的所有表面面积一半的面积上。

3.一种用于利用光输入信息的输入设备的制造方法，包括步骤：

形成输入设备的体部构件；

在所述体部构件尾部处保持基本为球面的透镜构件；并且

将能够反射来自输入设备外侧的光的至少一部分的反射构件放置在所述体部构件尾部和所述透镜构件之间，

其中，所述透镜构件被如此保持使得其仅与所述体部构件尾部相对部分不同的部分从所述体部构件尾部伸出，并且

所述反射构件是被配置为全反射输入光的全反射膜，并且所述输入设备还包括在所述透镜构件与所述反射构件的相对侧上放置并配置为选择性地透射预定波长范围中的光的波长选择反射膜。

4.根据权利要求3的制造方法，其中所述全反射膜放置在小于所述透镜构件的所有表面面积一半的面积上。

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