WO2010109147A1 - Precision optical pointer for interactive white board, interactive white board system - Google Patents

Precision optical pointer for interactive white board, interactive white board system Download PDF

Info

Publication number
WO2010109147A1
WO2010109147A1 PCT/FR2010/050547 FR2010050547W WO2010109147A1 WO 2010109147 A1 WO2010109147 A1 WO 2010109147A1 FR 2010050547 W FR2010050547 W FR 2010050547W WO 2010109147 A1 WO2010109147 A1 WO 2010109147A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
tip
pointer
screen
axis
mechanical
Prior art date
Application number
PCT/FR2010/050547
Other languages
French (fr)
Inventor
Alain Boissier
Original Assignee
Optinnova
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Optinnova filed Critical Optinnova
Publication of WO2010109147A1 publication Critical patent/WO2010109147A1/en

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/033—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor
    • G06F3/0354—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor with detection of 2D relative movements between the device, or an operating part thereof, and a plane or surface, e.g. 2D mice, trackballs, pens or pucks
    • G06F3/03542—Light pens for emitting or receiving light
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/042—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by opto-electronic means
    • G06F3/0425—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by opto-electronic means using a single imaging device like a video camera for tracking the absolute position of a single or a plurality of objects with respect to an imaged reference surface, e.g. video camera imaging a display or a projection screen, a table or a wall surface, on which a computer generated image is displayed or projected

Definitions

  • the field of the invention is that interactive whiteboards for interacting directly on an image projected by a video projector on a screen, this image being provided by a computer as shown in Figure 1. More specifically, the field of the invention is that of pointers used in interactive whiteboard devices that use a detection camera to locate the position of the pointer.
  • An interactive whiteboard typically includes a computer, a video projector (projecting an image provided by the computer), a projection screen (receiving the image from the video projector), and a system, allowing the operator to control the image. position of the computer mouse by acting directly on the projection screen, the latter behaving similarly to a touch screen. The operator can thus directly control the computer by acting at the level of the projected image.
  • These devices are widely used in the fields of education where they tend to replace the traditional white or black boards that equip schools.
  • These interactive whiteboards are also used in business, where they help to make business presentations much more lively, by allowing the user to act directly on projected images at the screen.
  • a pointer which is either a mechanical pointer, in the case of touch screens (resistive or capacitive), an optical pointer 1 in the case of detection by a camera 6 of the projected image.
  • a detection system then makes it possible to identify the position on the touch screen of the end of a mechanical pointer in contact with this touch screen or the position on the projection screen of a light spot generated by a pointer optical.
  • Mechanical pointers offer good pointing accuracy, but require a specific touch screen.
  • These systems use an optical pointer 1 which emits a beam towards the screen 3, easily detected by the camera 6 which has a sufficient field to capture an entire image of the screen.
  • the optical pointers 1 generally comprise a transmitting infrared diode 10 at one end, as shown in FIG. 2.
  • the implementation of an interactive whiteboard using a designation pointer requires the implementation of two different functions:
  • This device generates a light spot 2 detectable by the camera 6 when the pointer is close enough to the screen, even if n There is no contact between the screen and the pointer. It is thus possible to move the cursor of the computer by moving the pointer, even if this pointer does not touch the screen.
  • one or more contactors are implanted in the pointer, actuated either by means of pushbuttons 13, or by a device that detects the contact between the diode 10 and the screen.
  • the transmission of these commands generated by the pointer to the computer is carried out either by radio as described in the patent application 08 54 577, or optically by modulating the flux emitted by the diode 10, the camera 6 or another auxiliary sensor detecting this modulation and transmitting the corresponding information to the computer 7.
  • This type of optical pointer operating both near and in contact with the screen has drawbacks.
  • the establishment of a device integral with the emitting diode 10, for detecting the mechanical contact between this diode and the stylus is delicate.
  • an optical pencil incorporating a minicamera and diodes is known to uniformly illuminate the field of view of the mini-camera in the immediate vicinity of the tip of the pencil.
  • This optical pen associated with an image processing system makes it possible to detect the position of the tip of the pencil relative to the specific marks in a sheet of paper or in a table.
  • This device has the disadvantage of being very sensitive to degradation of the support used.
  • One of the aims of the invention is to propose an improvement to the optical designation pointers described above, used in conjunction with "interactive whiteboard" type devices based on optical detection by an observation camera 6. More particularly, an object of the invention is to provide an optical designation pointer whose robustness and pointing accuracy are improved. Another object of the invention is to propose such an optical pointer capable of easily detecting the proximity and the contact with the surface of the screen.
  • the present invention relates to an interactive whiteboard pointer of the type comprising a screen, a video projector, a camera and a computer, said pointer comprising: a body, an elongate mechanical tip extending along an axis XX and comprising an end adapted to be brought into contact with a point on the surface of the interactive whiteboard forming the projection screen.
  • said pointer comprises: optical transmission means capable of projecting a light beam along an axis inclined with respect to the axis XX ', the axis of the light beam and the axis XX' of the tip is crossing in the vicinity of the end of the mechanical tip so that the projection of said beam in a plane transverse to the end of the mechanical tip is able to form a light spot on the surface of the interactive whiteboard forming the screen projection, centered on the end of the mechanical tip.
  • the mechanical tip is interchangeable.
  • the pointer comprises:
  • an optical detector capable of detecting a portion of the light beam of the optical transmission means backscattered by a screen disposed in the vicinity of the tip in a plane transverse to the axis XX ';
  • Axial guide means of the mechanical tip and elastic return means adapted to allow a reversible movement of the tip relative to the body along the axis XX 'between a stop position when no axial force F n is applied on the tip and a position of retraction of the tip function of the axial force F applied to the tip;
  • the axial guide means allow a certain radial clearance to the tip to allow tilting movement of the tip relative to the body when applying a transverse force F 'on the end of the mechanical tip;
  • - Compression means adapted to damp a tilting movement of the tip relative to the body when a transverse force F 'is applied to the tip.
  • the means for detecting axial movement (recoil, axial force) and / or tilting (transverse force) of the tip are electrical, electromechanical or electro contact detectors. -optiques.
  • the pointer comprises means for measuring the axial forces F or transverse F 'during the support of the tip on the screen.
  • the invention also relates to an interactive whiteboard system comprising a screen, a video projector, a camera and a computer, and wherein at least one pointer according to one or more of the features described is implemented.
  • the present invention also relates to the features which will emerge in the course of the description which follows and which will have to be considered individually or in all their technically possible combinations.
  • FIG. 1 of the state of the art represents a camera-interactive interactive whiteboard device, known in itself and to which the pointer of the invention is intended;
  • FIG. 2 of the state of the art shows an optical pointer according to the prior art
  • FIG. 3 shows a sectional view of the end of a pointer according to a simplified version of the invention
  • - Figure 4 shows a sectional view of a particular embodiment of a pointer according to the invention comprising a proximity detection system between the pointer and a surface;
  • FIG. 7 represents a sectional view of an embodiment of a pointer comprising a retractile tip making it possible to detect a tangential contact with a surface and means making it possible to control the tangential forces to be exerted in order to cause the tilting of the point;
  • Figure 8 shows a sectional view of the pointer according to Figure 7 when the tip is supported tangentially on a surface
  • FIG. 9 shows a sectional view of the pointer equipped with electro-optical sensors.
  • Figure 1 shows an interactive whiteboard device known per se.
  • the device comprises a computer 7 which transmits an image to be projected to a video projector 5.
  • the video projector 5 projects an image 4 on a screen 3.
  • a camera 6 detects an image 4 of the projection screen.
  • An operator uses an optical pointer 1 which emits a beam so as to form a light point 2 on the screen 3.
  • the camera 6 detects the position of the light point 2 in the projected image.
  • a processing system allows the computer to insert a cursor in the image at the position indicated by the light beam.
  • the camera 6 and the video projector 5 can be combined in the same housing.
  • the camera can be configured to be able to detect different light spots coming for example from several pointers.
  • FIG. 2 is a diagrammatic sectional view of an optical pointer of the prior art.
  • This pointer comprises at its end a transmitting diode 10.
  • the pointer also comprises an electronic control circuit 14 of the diode, an electronic transceiver circuit 13, and a power supply 15.
  • the pointer may also comprise a detector 1 1 provided with a lens 12 for detecting the proximity of the emitter diode With the surface of the screen 3, as previously indicated, the emitting diode 10 at the end of the optical pointer wears by contact and does not allow a point to be precisely designated on the screen, especially when it is provided with a protective cap.
  • FIG. 3 represents a sectional view of the end of an optical whiteboard pointer according to the invention.
  • the pointer comprises a body 8 and a passive mechanical tip 9, called the designation tip, the end 16 of which allows to point accurately a point on a projection screen 3.
  • This mechanical point 9 is said to be passive because it does not carry a light source.
  • the pointer further comprises at least one emitting light emitting diode (LED) 17, provided for example at its end with an optical lens, capable of generating a light beam 18 whose section is approximately circular, and arranged in such a way that it projects a circular spot of light 19 centered on the end 16 of the designation tip 9.
  • the tip 9 extends axially along an axis XX '.
  • the emitting diode 17 is disposed laterally with respect to the tip and its emission axis is inclined at an angle ⁇ so that the axes of the light beam and the tip 9 intersect at the end 16 of the beam. the tip 9.
  • the angle ⁇ is chosen to be as small as possible taking into account the bulk of the tip 9 and the LED 17.
  • the angle ⁇ is preferably chosen to be less than 45 degrees, or even less than 30 degrees. . Due to this lighting arrangement by the LED 17, the illumination produced on the screen 3 when the pointer applies (or is in its vicinity) is similar to a light spot 19 (visible or not by operator according to the wavelength of the LED 17) schematized on the left of Figure 3 which is substantially circular and comprises a non-illuminated sector due to the masking created by the tip 9.
  • the tip 9 is opaque to the rays
  • the spot 19 is detected by the camera 6 of the interactive whiteboard which thus precisely locates the point designated by the end of the pointer, since the spot is centered on the end of the pointer.
  • FIG. 4 details a particular embodiment of the pointer of the invention.
  • This pointer comprises an optical detector 20, provided for example at its end with a lens, and arranged in such a way that it receives at least a portion of the beam 18 'of retro light diffused by the screen 3 situated in the vicinity of the designation point 9 when it is illuminated by the beam 18 of the transmitting diode 17.
  • This device makes it possible to detect the approach of the point 9 with the surface of the screen before the tip comes into contact with the screen 3.
  • the emitting diode 17 can operate in standby mode, for example in an impulse manner to save energy, as long as the tip 9 is remote from screen 3 and the intensity detected by the diode or phototransistor 20 is below a certain threshold.
  • the control electronics can activate the emitter diode 17 so that it goes into active mode, for example with a continuous transmission.
  • the detection device by the camera 6 may be configured to detect the position of the beam emitted by the diode 17 only when the pointer is sufficiently close to the screen.
  • FIGS 5 and 6 detail the operation of the embodiment of the invention illustrating a pointer comprising a retractile tip.
  • the tip 9 is mounted so as to slide axially along its axis XX 'when an axial force F is applied to the tip 9.
  • the tip 9 is mounted on a piston body 30 comprising a rear head 25.
  • the piston body 30 comprises two end stops, including the rear head 25, which limit the stroke of the axial displacement of the tip which is mounted on it (preferably, the tip 9 can be changed).
  • a spring 22 applies a restoring force to the piston body and thus to the tip 9 and which brings it into outer abutment when no axial force is applied to the tip in the opposite direction of the stress of the spring.
  • the spring 22 allows a recoil movement of the tip 9 whose amplitude is a function of the difference between the force F and the restoring force of the spring 22. When the force outside stops, the tip 9 resumes its rest position.
  • the retractable mechanical tip allows for smoother contact with the screen surface.
  • This retractile tip also makes it possible to integrate in the pointer a detector 23 for contact between the passive mechanical tip 9 and the screen 3. It is thus possible to make and to operate in various ways the pointer, embodiments and functions that can be associated with or combine.
  • a fixed mechanical designation tip 9 is used.
  • the transmission to the computer left and right click commands will be performed by the operator by acting on switches 13 located on the body 8 of the pointer.
  • the pointer comprises one or more electromechanical or, preferably, electro-optical contact detectors 23, 23 ', 23 ", 23'".
  • the contact detector (s) 23, 23 ', 23 ", 23'” are mounted between a piece integral with the body 8 of the pointer (the fixed part of the detector (s) is fixed thereto) and a rear end (rear head 25) of the piston body 30 on which is fixed the tip 9 (the movable portion of the / detectors is fixed on said rear end).
  • the rear head 25 moves away from the detectors and detects a contact break.
  • a single detector (23) may be sufficient to detect an axial force.
  • FIG. 7 and following illustrate an embodiment of the invention for detecting a transverse force.
  • three electro-optical detectors 23 ', 23 ", 23'" are preferably used arranged at 120 degrees from each other around the axis XX '.
  • a transverse force F ' is applied to the tip 9
  • the rear head 25 moves away from the detectors as a function of the tilting of the tip 9 and the piston body 30 and a selective contact break is detected on certain contact detectors.
  • the electro-optical detectors are preferably reflection sensors with a light source (preferably LED) and an optical receiver (photodiode or phototransistor).
  • the detectors 23, 23 ', 23 ", 23'” may be electromechanical contact sensors of the push-button type ..., see magnetic sensors (Hall effect electronics) or mechanical sensors (with flexible blades).
  • four detectors are used at 90 ° from each other to detect, in addition to a purely axial force, also the tilting following the application of a transverse force on the end of the tip.
  • electro-optical detectors 23, 23 ', 23 ", 23'” makes it possible to measure the spacing between the rear head 25 and these detectors. This spacing is proportional to the forces F or F 'exerted by the operator when he presses the pointer on the screen 3. The measurement of this spacing, transmitted to the computer 7, makes it possible to restore the intensity of the support exercised by the operator. Used in conjunction with graphics software, this device makes it possible, for example, to produce images comprising lines with solid and untied. In order to allow the tilting of the tip and the piston body, a certain lateral clearance is left in the front guide ring 28 and the rear guide ring 21. The front guide ring 28 is also implemented at the front.
  • the tip 9 is removably fixed, for example by simply fitting on the piston body 30. It is thus easily interchangeable, particularly if it were to be damaged during a fall or misuse of the pointer .
  • a pointer comprising both a detector 20, a detector (23) or detectors (23 ', 23 ", 23'") at the rear end 25 may operate in any of the ways indicated. It is thus possible to manufacture pointers with different costs and capacities as required.
  • the invention thus makes it possible to produce a very precise designation pointer, comprising a mechanical point of designation similar to that used by the pointers in conjunction with interactive whiteboards resistive or capacitive. It makes it possible to integrate in the optical pointer a system of "proximity detection" which facilitates the preliminary location of the cursor on the screen.
  • the pointer may incorporate a system for detecting contact of the tip of the pointer with the projection screen, by detecting the operator's pressing force on the screen.
  • the pointer is inexpensive to make and compact.

Abstract

The present invention relates to a pointer for an interactive white board of the type comprising a screen (3), a video projector (5), a camera (6) and a computer (7), said pointer comprising a body (8), a mechanical tip (9) of elongate form extending along an axis XX' and comprising an end (16) able to be placed in contact with a point of the surface of the interactive white board forming the projection screen (3). According to the invention, the pointer comprises optical emission means (17) able to project a light beam (18) along an axis inclined with respect to the axis XX', the axis of the light beam and the axis XX' of the tip (9) intersecting in the neighbourhood of the end (16) of the mechanical tip (9) in such a way that the projection of said beam (18) in a plane transverse to the end of the mechanical tip (16) is able to form a light spot (19) on the surface of the interactive white board forming the projection screen (3), and centred on the end (16) of the mechanical tip (9).

Description

Pointeur optique de précision pour tableau blanc interactif, système de tableau blanc interactif Precision Optical Pointer for Interactive Whiteboard, Interactive Whiteboard System
Le domaine de l'invention est celui des tableaux blancs interactifs permettant d'interagir directement sur une image projetée par un vidéo projecteur sur un écran, cette image étant fournie par un ordinateur tel que représenté sur la figure 1. Plus précisément, le domaine de l'invention est celui des pointeurs utilisés dans les dispositifs de tableaux blancs interactifs qui utilisent une caméra de détection pour repérer la position du pointeur. Un tableau blanc interactif comprend généralement un ordinateur, un projecteur vidéo (projetant une image fournie par l'ordinateur), un écran de projection (recevant l'image issue du projecteur vidéo), et un système, permettant à l'opérateur de contrôler la position de la souris de l'ordinateur en agissant directement au niveau de l'écran de projection, celui-ci se comportant de manière analogue à un écran tactile. L'opérateur peut, ainsi piloter directement l'ordinateur en agissant au niveau de l'image projetée. Ces dispositifs sont largement utilisés dans les domaines de l'enseignement où ils tendent à remplacer les traditionnels tableaux blancs ou noirs qui équipent les écoles. Ces tableaux blancs interactifs sont également utilisés en entreprise, où ils contribuent à rendre beaucoup plus vivantes les présentations professionnelles, en permettant à l'utilisateur d'agir directement sur les images projetées au niveau de l'écran.The field of the invention is that interactive whiteboards for interacting directly on an image projected by a video projector on a screen, this image being provided by a computer as shown in Figure 1. More specifically, the field of the invention is that of pointers used in interactive whiteboard devices that use a detection camera to locate the position of the pointer. An interactive whiteboard typically includes a computer, a video projector (projecting an image provided by the computer), a projection screen (receiving the image from the video projector), and a system, allowing the operator to control the image. position of the computer mouse by acting directly on the projection screen, the latter behaving similarly to a touch screen. The operator can thus directly control the computer by acting at the level of the projected image. These devices are widely used in the fields of education where they tend to replace the traditional white or black boards that equip schools. These interactive whiteboards are also used in business, where they help to make business presentations much more lively, by allowing the user to act directly on projected images at the screen.
Plusieurs technologies connues peuvent être utilisées afin de transformer un écran de projection en écran interactif tactile ou pseudo-tactile. En effet, dans de tels dispositifs, l'interaction entre l'opérateur et l'image est réalisée par l'intermédiaire d'un pointeur, qui est soit un pointeur mécanique, dans le cas d'écrans tactiles (résistifs ou capacitifs), soit un pointeur optique 1 dans le cas d'une détection par une caméra 6 de l'image projetée. Un système de détection permet alors d'identifier la position sur l'écran tactile de l'extrémité d'un pointeur mécanique en contact avec cet écran tactile ou bien la position sur l'écran de projection d'un spot lumineux généré par un pointeur optique. Les pointeurs mécaniques offrent une bonne précision de pointé, mais nécessitent un écran tactile spécifique.Several known technologies can be used to transform a projection screen into interactive touch screen or pseudo-touch screen. Indeed, in such devices, the interaction between the operator and the image is performed by means of a pointer, which is either a mechanical pointer, in the case of touch screens (resistive or capacitive), an optical pointer 1 in the case of detection by a camera 6 of the projected image. A detection system then makes it possible to identify the position on the touch screen of the end of a mechanical pointer in contact with this touch screen or the position on the projection screen of a light spot generated by a pointer optical. Mechanical pointers offer good pointing accuracy, but require a specific touch screen.
On s'intéresse ici plus particulièrement aux systèmes interactifs du type de ceux de la Figure 1 , à détection par caméra 6, qui sont moins coûteux que les écrans tactiles. Ces systèmes utilisent un pointeur optique 1 qui émet un faisceau en direction de l'écran 3, facilement détecté par la caméra 6 qui a un champ suffisant pour capturer une image entière de l'écran. A cet effet, les pointeurs optiques 1 comprennent généralement une diode infrarouge émettrice 10 à une extrémité, tel que cela est représenté sur la figure 2. D'autre part, et de manière générale, la mise en œuvre d'un tableau blanc interactif utilisant un pointeur de désignation nécessite lïmplémentation de deux fonctions différentes :Of particular interest here are the interactive systems of the type of those of Figure 1, with camera detection 6, which are less expensive than touch screens. These systems use an optical pointer 1 which emits a beam towards the screen 3, easily detected by the camera 6 which has a sufficient field to capture an entire image of the screen. For this purpose, the optical pointers 1 generally comprise a transmitting infrared diode 10 at one end, as shown in FIG. 2. On the other hand, and in general, the implementation of an interactive whiteboard using a designation pointer requires the implementation of two different functions:
- Il est nécessaire de pouvoir déterminer avec précision la position du pointeur sur l'écran de projection, afin de pouvoir placer avec précision le curseur de l'ordinateur à cet endroit. Sur un ordinateur classique, l'on déplace le curseur en déplaçant la souris ; sur un tableau blanc interactif, on déplace le curseur en plaçant à l'endroit voulu le pointeur sur l'écran de projection.- It is necessary to be able to accurately determine the position of the pointer on the projection screen, in order to precisely position the cursor of the computer at this point. On a typical computer, you move the cursor by moving the mouse; on an interactive whiteboard, move the cursor by placing the pointer on the projection screen at the desired location.
- Puis il est nécessaire de pouvoir activer et transmettre à l'ordinateur les commandes qui sont habituellement réalisées en activant les diverses touches implantées sur les souris des ordinateurs (dont les « clics » gauche et droit par exemple). Le plus souvent, le « clic gauche » d'un tableau blanc interactif est activé lorsque l'utilisateur appuie sur le tableau à l'aide de son pointeur. Il est à noter que certains tableaux blancs interactifs (dont ceux qui utilisent des écrans tactiles résistifs) ne permettent pas de séparer la fonction de localisation du curseur, de la fonction d'activation de commande de type « clic de souris ». Sur de tels dispositifs, l'on ne peut déterminer la position du curseur sur l'écran que lorsque l'on a appuyé sur l'écran avec le pointeur, ce qui provoque l'activation simultanée d'un clic. Cette simultanéité des deux fonctions entraîne de sérieux inconvénients lorsque le dispositif est déréglé : si le curseur de l'ordinateur n'est pas parfaitement aligné sous le pointeur, l'on « clique » toujours à coté de l'endroit que l'on voudrait désigner.- Then it is necessary to be able to activate and transmit to the computer the commands that are usually made by activating the various keys located on the computer mouse (which "clicks" left and right for example). Most often, the "left click" of an interactive whiteboard is activated when the user presses the table with his or her pointer. It should be noted that some interactive whiteboards (including those that use resistive touch screens) do not separate the cursor location function from the "mouse click" command activation function. On such devices, the position of the cursor on the screen can only be determined when the screen has been pressed with the pointer, which causes the simultaneous activation of a click. This simultaneity of the two functions causes serious drawbacks when the device is out of order: if the cursor of the computer is not perfectly aligned under the pointer, one always clicks next to the place that one would like designate.
Nous allons maintenant examiner plus en détail le fonctionnement d'un tableau blanc interactif utilisant un pointeur optique 1 et une caméra de détection 6. Un tel dispositif est décrit par exemple dans la demande de brevet en France numéro 08 54 557. Le dispositif décrit dans cette demande de brevet utilise une diode lumineuse 10, placée à l'extrémité du pointeur, qui peut émettre un rayonnement lumineux qui éclaire un point sur l'écran de projection. Ce spot lumineux 2 est détecté par la caméra d'observation 6. Après analyse de l'image saisie par la caméra d'observation 6, l'ordinateur 7 calcule la position du curseur de l'ordinateur, et incruste l'image de ce curseur dans l'image projetée par le vidéo projecteur 5. Lorsque le dispositif est bien étalonné, l'image du curseur de l'ordinateur sur l'écran de projection est située au même endroit que le spot lumineux 2 généré par le pointeur 1. L'on peut ainsi déplacer le curseur de l'ordinateur sur l'écran 3 en déplaçant le pointeur optique 1 , ce qui permet de remplir la première des fonctions à implémenter. A noter que, afin de réduire la consommation électrique du pointeur, on peut faire fonctionner la diode émettrice 10 en mode puisé et implanter dans le pointeur un détecteur de lumière 1 1 , qui vient observer le flux émis par la diode émettrice 10 et rétro-diffusé par l'écran, dès lors que le pointeur est approché de l'écran. Dès que ce flux lumineux rétrodiffusé par l'écran est suffisamment intense, on fait fonctionner la diode émettrice en mode continu afin qu'elle émette un spot lumineux 2 détectable par la caméra 6. Ce dispositif permet de générer un spot lumineux 2 repérable par la caméra 6 dès lors que le pointeur est suffisamment proche de l'écran, même si n'y a pas de contact entre l'écran et le pointeur. On peut ainsi déplacer le curseur de l'ordinateur en déplaçant le pointeur, même si ce pointeur ne touche pas l'écran.We will now examine in more detail the operation of an interactive whiteboard using an optical pointer 1 and a detection camera 6. Such a device is described for example in the French patent application number 08 54 557. The device described in US Pat. this patent application uses a light diode 10 placed at the end of the pointer, which can emit light radiation which illuminates a point on the projection screen. This light spot 2 is detected by the observation camera 6. After analysis of the image captured by the observation camera 6, the computer 7 calculates the cursor position of the computer, and embeds the image of this slider in the image projected by the video projector 5. When the device is correctly calibrated, the image of the cursor of the computer on the projection screen is located at the same place as the light spot 2 generated by the pointer 1. It is thus possible to move the cursor of the computer on the screen 3 by moving the optical pointer 1, which makes it possible to fill the first of the functions to be implemented. Note that, in order to reduce the power consumption of the pointer, it is possible to operate the emitting diode 10 in pulsed mode and to implant in the pointer a light detector 1 1, which observes the flux emitted by the emitting diode 10 and feedback. broadcast by the screen, as soon as the pointer is approached from the screen. As soon as this luminous flux backscattered by the screen is sufficiently intense, the emitting diode in continuous mode so that it emits a light spot 2 detectable by the camera 6. This device generates a light spot 2 detectable by the camera 6 when the pointer is close enough to the screen, even if n There is no contact between the screen and the pointer. It is thus possible to move the cursor of the computer by moving the pointer, even if this pointer does not touch the screen.
Pour implémenter la deuxième fonction d'activation et de transmission des commandes de type « clics gauche ou droit », on implante dans le pointeur un ou plusieurs contacteurs, actionnés soit à l'aide de boutons poussoir 13, ou bien par un dispositif qui détecte le contact entre la diode 10 et l'écran. La transmission de ces commandes générées par le pointeur vers l'ordinateur est réalisée soit par voie radio comme décrit dans la demande de brevet 08 54 577, soit par voie optique en modulant le flux émis par la diode 10, la caméra 6 ou un autre capteur auxiliaire détectant cette modulation et transmettant les informations correspondantes à l'ordinateur 7.To implement the second activation and transmission function of the "left or right clicks" type commands, one or more contactors are implanted in the pointer, actuated either by means of pushbuttons 13, or by a device that detects the contact between the diode 10 and the screen. The transmission of these commands generated by the pointer to the computer is carried out either by radio as described in the patent application 08 54 577, or optically by modulating the flux emitted by the diode 10, the camera 6 or another auxiliary sensor detecting this modulation and transmitting the corresponding information to the computer 7.
Ce type de pointeur optique fonctionnant à la fois à proximité et en contact avec l'écran présente des inconvénients. Tout d'abord la diode 10 s'use mécaniquement par suite des frottements physiques qu'elle subit sur l'écran de projection. On peut remédier à ce problème, par exemple, en disposant sur la diode un capuchon de protection transparent, qui diminue cependant la sensation de précision de désignation par suite de son nécessaire encombrement, et s'éloigne de l'architecture classique des pointeurs de type mécanique pour dispositifs interactifs, dont l'extrémité est généralement assez pointue. D'autre part l'implantation d'un dispositif solidaire de la diode émettrice 10, permettant de détecter le contact mécanique entre cette diode et le stylet s'avère délicat. Enfin, il est nécessaire d'éloigner suffisamment le détecteur optique 1 1 de l'axe du pointeur afin qu'il puisse voir le spot émis par la diode 10. Cet impératif conduit à réaliser un pointeur volumineux, peu pratique à utiliser.This type of optical pointer operating both near and in contact with the screen has drawbacks. First of all the diode 10 wears out mechanically as a result of the physical friction that it undergoes on the projection screen. This problem can be remedied, for example, by placing a transparent protective cap on the diode, which however reduces the sensation of designation accuracy due to its necessary bulk, and departs from the conventional architecture of the type pointers. mechanics for interactive devices, the end of which is usually quite sharp. On the other hand the establishment of a device integral with the emitting diode 10, for detecting the mechanical contact between this diode and the stylus is delicate. Finally, it is necessary to sufficiently distance the optical detector 1 1 from the axis of the pointer so that it can see the spot emitted by the diode 10. This requirement leads to a large pointer, impractical to use.
On connaît, dans un autre domaine, un crayon optique intégrant une minicaméra et des diodes pour éclairer uniformément le champ de vision de la mini-caméra dans le voisinage immédiat de la pointe du crayon. Ce crayon optique associé à un système de traitement d'image permet de détecter la position de la pointe du crayon par rapport des marques spécifiques dans une feuille de papier ou dans un tableau. Ce dispositif présente l'inconvénient d'être très sensible aux dégradations du support utilisé.In another field, an optical pencil incorporating a minicamera and diodes is known to uniformly illuminate the field of view of the mini-camera in the immediate vicinity of the tip of the pencil. This optical pen associated with an image processing system makes it possible to detect the position of the tip of the pencil relative to the specific marks in a sheet of paper or in a table. This device has the disadvantage of being very sensitive to degradation of the support used.
Un des buts de l'invention est de proposer un perfectionnement aux pointeurs de désignation optiques décrits ci-dessus, utilisés conjointement avec des dispositifs de type « tableau blanc interactif » à base de détection optique par une caméra d'observation 6. Plus particulièrement, un des buts de l'invention est de proposer un pointeur de désignation optique dont la robustesse et la précision de pointé sont améliorées. Un autre but de l'invention est de proposer un tel pointeur optique capable de détecter facilement la proximité et le contact avec la surface de l'écran. A cet effet, la présente invention concerne un pointeur pour tableau blanc interactif du type comprenant un écran, un vidéo projecteur, une caméra et un ordinateur, ledit pointeur comprenant : un corps, une pointe mécanique de forme allongée s'étendant selon un axe XX' et comprenant une extrémité apte à être mise en contact avec un point de la surface du tableau blanc interactif formant l'écran de projection. Selon l'invention, ledit pointeur comprend : des moyens optiques d'émission aptes à projeter un faisceau lumineux selon un axe incliné par rapport à l'axe XX', l'axe du faisceau lumineux et l'axe XX' de la pointe se croisant au voisinage de l'extrémité de la pointe mécanique de manière à ce que la projection dudit faisceau dans un plan transverse à l'extrémité de la pointe mécanique soit apte à former une tache lumineuse sur la surface du tableau blanc interactif formant l'écran de projection, centrée sur l'extrémité de la pointe mécanique.One of the aims of the invention is to propose an improvement to the optical designation pointers described above, used in conjunction with "interactive whiteboard" type devices based on optical detection by an observation camera 6. More particularly, an object of the invention is to provide an optical designation pointer whose robustness and pointing accuracy are improved. Another object of the invention is to propose such an optical pointer capable of easily detecting the proximity and the contact with the surface of the screen. For this purpose, the present invention relates to an interactive whiteboard pointer of the type comprising a screen, a video projector, a camera and a computer, said pointer comprising: a body, an elongate mechanical tip extending along an axis XX and comprising an end adapted to be brought into contact with a point on the surface of the interactive whiteboard forming the projection screen. According to the invention, said pointer comprises: optical transmission means capable of projecting a light beam along an axis inclined with respect to the axis XX ', the axis of the light beam and the axis XX' of the tip is crossing in the vicinity of the end of the mechanical tip so that the projection of said beam in a plane transverse to the end of the mechanical tip is able to form a light spot on the surface of the interactive whiteboard forming the screen projection, centered on the end of the mechanical tip.
Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, la pointe mécanique est interchangeable. Selon certains aspects particuliers de l'invention, le pointeur comprend :According to a preferred embodiment of the invention, the mechanical tip is interchangeable. According to certain particular aspects of the invention, the pointer comprises:
- un détecteur optique apte à détecter une partie du faisceau lumineux des moyens optiques d'émission rétrodiffusée par un écran disposé au voisinage de la pointe dans un plan transverse à l'axe XX' ;an optical detector capable of detecting a portion of the light beam of the optical transmission means backscattered by a screen disposed in the vicinity of the tip in a plane transverse to the axis XX ';
- des moyens de guidage axial de la pointe mécanique et des moyens élastiques de rappel aptes à permettre un mouvement réversible de recul de la pointe par rapport au corps suivant l'axe XX' entre une position en butée lorsque qu'aucune force axiale F n'est appliquée sur la pointe et une position de rétractation de la pointe fonction de la force axiale F appliquée sur la pointe ;- Axial guide means of the mechanical tip and elastic return means adapted to allow a reversible movement of the tip relative to the body along the axis XX 'between a stop position when no axial force F n is applied on the tip and a position of retraction of the tip function of the axial force F applied to the tip;
- des moyens de détection d'un mouvement de recul de la pointe par rapport au corps ; - les moyens de guidage axial autorisent un certain jeu radial à la pointe afin de permettre des mouvement de basculement de la pointe par rapport au corps en cas d'application d'une force transverse F' sur l'extrémité de la pointe mécanique ;means for detecting a recoil movement of the tip with respect to the body; - The axial guide means allow a certain radial clearance to the tip to allow tilting movement of the tip relative to the body when applying a transverse force F 'on the end of the mechanical tip;
- des moyens de détection d'un mouvement de basculement de la pointe par rapport au corps ; - des moyens de compression aptes à amortir un mouvement basculement de la pointe par rapport au corps lorsqu'une force transverse F' est appliquée sur la pointe.means for detecting a tilting movement of the tip with respect to the body; - Compression means adapted to damp a tilting movement of the tip relative to the body when a transverse force F 'is applied to the tip.
Selon un mode de réalisation préféré du pointeur de l'invention, les moyens de détection d'un mouvement axial (recul, force axiale) et/ou de basculement (force transverse) de la pointe sont des détecteurs de contact électriques, électromécaniques ou électro-optiques.According to a preferred embodiment of the pointer of the invention, the means for detecting axial movement (recoil, axial force) and / or tilting (transverse force) of the tip are electrical, electromechanical or electro contact detectors. -optiques.
Selon un mode de réalisation particulier, le pointeur comprend des moyens de mesure des forces axiales F ou transverse F' lors de l'appui de la pointe sur l'écran.According to a particular embodiment, the pointer comprises means for measuring the axial forces F or transverse F 'during the support of the tip on the screen.
L'invention concerne également un système de tableau blanc interactif comprenant un écran, un vidéo projecteur, une caméra et un ordinateur, et dans lequel au moins un pointeur selon l'une ou plusieurs des caractéristiques décrites est mis en oeuvre.The invention also relates to an interactive whiteboard system comprising a screen, a video projector, a camera and a computer, and wherein at least one pointer according to one or more of the features described is implemented.
La présente invention concerne également les caractéristiques qui ressortiront au cours de la description qui va suivre et qui devront être considérées isolément ou selon toutes leurs combinaisons techniquement possibles.The present invention also relates to the features which will emerge in the course of the description which follows and which will have to be considered individually or in all their technically possible combinations.
Cette description donnée à titre d'exemple non limitatif fera mieux comprendre comment l'invention peut être réalisée en référence aux dessins annexés sur lesquels :This description given by way of nonlimiting example will better understand how the invention can be made with reference to the accompanying drawings in which:
- la figure 1 de l'état de la technique représente un dispositif de tableau blanc interactif à détection par caméra, connu en lui-même et auquel le pointeur de l'invention est destiné ;FIG. 1 of the state of the art represents a camera-interactive interactive whiteboard device, known in itself and to which the pointer of the invention is intended;
- la figure 2 de l'état de la technique représente un pointeur optique selon l'art antérieurFIG. 2 of the state of the art shows an optical pointer according to the prior art
- la figure 3 représente une vue en coupe de l'extrémité d'un pointeur selon une version simplifiée de l'invention ; - la figure 4 représente une vue en coupe d'un mode de réalisation particulier d'un pointeur selon l'invention comprenant un système de détection de proximité entre le pointeur et une surface ;- Figure 3 shows a sectional view of the end of a pointer according to a simplified version of the invention; - Figure 4 shows a sectional view of a particular embodiment of a pointer according to the invention comprising a proximity detection system between the pointer and a surface;
- les figure 5 et 6 représentent une vue en coupe d'un mode de réalisation d'un pointeur comprenant une pointe rétractile ; - la figure 7 représente une vue en coupe d'un mode de réalisation d'un pointeur comprenant une pointe rétractile permettant de détecter un contact tangentiel avec une surface et des moyens permettant de contrôler les forces tangentielles à exercer afin de provoquer le basculement de la pointe;- Figures 5 and 6 show a sectional view of an embodiment of a pointer comprising a retractile tip; FIG. 7 represents a sectional view of an embodiment of a pointer comprising a retractile tip making it possible to detect a tangential contact with a surface and means making it possible to control the tangential forces to be exerted in order to cause the tilting of the point;
- la figure 8 représente une vue en coupe du pointeur suivant la figure 7 lorsque la pointe est appuyée tangentiellement sur une surface ;- Figure 8 shows a sectional view of the pointer according to Figure 7 when the tip is supported tangentially on a surface;
- la figure 9 représente une vue en coupe du pointeur équipé de capteurs électrooptiques.- Figure 9 shows a sectional view of the pointer equipped with electro-optical sensors.
La figure 1 représente un dispositif de tableau blanc interactif connu en soi. Le dispositif comprend un ordinateur 7 qui transmet une image à projeter à un vidéo projecteur 5. Le vidéo projecteur 5 projette une image 4 sur un écran 3. Une caméra 6 détecte une image 4 de l'écran de projection. Un opérateur utilise un pointeur optique 1 qui émet un faisceau de manière à former un point lumineux 2 sur l'écran 3. La caméra 6 détecte la position du point lumineux 2 dans l'image projetée. Un système de traitement permet par exemple à l'ordinateur d'insérer un curseur dans l'image à la position indiquée par le faisceau lumineux. La caméra 6 et le vidéo projecteur 5 peuvent être réunis dans un même boîtier. La caméra peut être configurée pour pouvoir détecter différents spots lumineux provenant par exemple de plusieurs pointeurs.Figure 1 shows an interactive whiteboard device known per se. The device comprises a computer 7 which transmits an image to be projected to a video projector 5. The video projector 5 projects an image 4 on a screen 3. A camera 6 detects an image 4 of the projection screen. An operator uses an optical pointer 1 which emits a beam so as to form a light point 2 on the screen 3. The camera 6 detects the position of the light point 2 in the projected image. For example, a processing system allows the computer to insert a cursor in the image at the position indicated by the light beam. The camera 6 and the video projector 5 can be combined in the same housing. The camera can be configured to be able to detect different light spots coming for example from several pointers.
La figure 2 représente schématiquement en coupe un pointeur optique de l'art antérieur. Ce pointeur comprend à son extrémité une diode émettrice 10. Le pointeur comprend également un circuit électronique de commande 14 de la diode, un circuit électronique émetteur récepteur 13, ainsi qu'une alimentation électrique 15. Le pointeur peut également comprendre un détecteur 1 1 muni d'une lentille 12 pour détecter la proximité de la diode émettrice 10 avec la surface de l'écran 3. Comme indiqué précédemment, la diode émettrice 10 à l'extrémité du pointeur optique s'use par contact et ne permet pas de désigner précisément un point sur l'écran, a fortiori lorsqu'elle est munie d'un capuchon de protection.FIG. 2 is a diagrammatic sectional view of an optical pointer of the prior art. This pointer comprises at its end a transmitting diode 10. The pointer also comprises an electronic control circuit 14 of the diode, an electronic transceiver circuit 13, and a power supply 15. The pointer may also comprise a detector 1 1 provided with a lens 12 for detecting the proximity of the emitter diode With the surface of the screen 3, as previously indicated, the emitting diode 10 at the end of the optical pointer wears by contact and does not allow a point to be precisely designated on the screen, especially when it is provided with a protective cap.
La figure 3 représente une vue en coupe de l'extrémité d'un pointeur pour tableau blanc optique selon l'invention. Le pointeur comprend un corps 8 et une pointe mécanique passive 9, dite pointe de désignation, dont l'extrémité 16 permet de désigner avec précision un point sur un écran 3 de projection. Cette pointe mécanique 9 est dite passive car elle ne porte pas de source lumineuse. Le pointeur comprend par ailleurs au moins une diode électroluminescente (DEL) émettrice 17, munie par exemple à son extrémité d'une lentille optique, capable de générer un faisceau de lumière 18 dont la section est approximativement circulaire, et disposée de telle façon qu'elle projette une tache de lumière 19 circulaire centrée sur l'extrémité 16 de la pointe 9 de désignation. Dans l'exemple représenté sur la figure 3, la pointe 9 s'étend axialement le long d'un axe XX'. La diode émettrice 17 est disposée latéralement par rapport à la pointe et son axe d'émission est incliné d'un angle α de manière à ce que les axes du faisceau lumineux et de la pointe 9 se croisent au niveau de l'extrémité 16 de la pointe 9. L'angle α est choisi pour être le plus faible possible compte tenu de l'encombrement de la pointe 9 et de la DEL 17. L'angle α est choisi de préférence inférieur à 45 degrés, voire inférieur à 30 degrés. Du fait de cette disposition d'éclairage par la DEL 17, l'illumination produite sur l'écran 3 lorsque le pointeur s'y applique (ou est à son voisinage) s'apparente à une tache lumineuse 19 (visible ou non par l'opérateur selon la longueur d'onde de la DEL 17) schématisée à gauche de la Figure 3 qui est sensiblement circulaire et comporte un secteur non éclairé du fait du masquage créé par la pointe 9. De préférence, la pointe 9 est opaque aux rayons lumineux de la DEL 17. La tache 19 est détectée par la caméra 6 du tableau blanc interactif qui repère ainsi précisément le point désigné par l'extrémité du pointeur, puisque la tache est centrée sur l'extrémité du pointeur.FIG. 3 represents a sectional view of the end of an optical whiteboard pointer according to the invention. The pointer comprises a body 8 and a passive mechanical tip 9, called the designation tip, the end 16 of which allows to point accurately a point on a projection screen 3. This mechanical point 9 is said to be passive because it does not carry a light source. The pointer further comprises at least one emitting light emitting diode (LED) 17, provided for example at its end with an optical lens, capable of generating a light beam 18 whose section is approximately circular, and arranged in such a way that it projects a circular spot of light 19 centered on the end 16 of the designation tip 9. In the example shown in Figure 3, the tip 9 extends axially along an axis XX '. The emitting diode 17 is disposed laterally with respect to the tip and its emission axis is inclined at an angle α so that the axes of the light beam and the tip 9 intersect at the end 16 of the beam. the tip 9. The angle α is chosen to be as small as possible taking into account the bulk of the tip 9 and the LED 17. The angle α is preferably chosen to be less than 45 degrees, or even less than 30 degrees. . Due to this lighting arrangement by the LED 17, the illumination produced on the screen 3 when the pointer applies (or is in its vicinity) is similar to a light spot 19 (visible or not by operator according to the wavelength of the LED 17) schematized on the left of Figure 3 which is substantially circular and comprises a non-illuminated sector due to the masking created by the tip 9. Preferably, the tip 9 is opaque to the rays The spot 19 is detected by the camera 6 of the interactive whiteboard which thus precisely locates the point designated by the end of the pointer, since the spot is centered on the end of the pointer.
La figure 4 détaille un mode de réalisation particulier du pointeur de l'invention. Ce pointeur comprend un détecteur optique 20, muni par exemple à son extrémité d'une lentille, et disposé de telle façon qu'il reçoive au moins une partie du faisceau 18' de lumière rétro diffusée par l'écran 3 situé au voisinage de la pointe de désignation 9 lorsqu'il est éclairé par le faisceau 18 de la diode émettrice 17. Ce dispositif permet de détecter le rapprochement de la pointe 9 avec la surface de l'écran avant que la pointe n'entre en contact avec l'écran 3. Ainsi la diode émettrice 17 peut fonctionner en mode veille, par exemple de manière impulsionnelle pour économiser l'énergie, tant que la pointe 9 est éloignée de l'écran 3 et que l'intensité détectée par la diode ou le phototransistor 20 est en dessous d'un certain seuil. Lorsque la pointe est suffisamment proche de l'écran pour que l'intensité du faisceau rétrodiffusé 18' détecté par la diode 20 dépasse le seuil prédéterminé, l'électronique de commande peut activer la diode émettrice 17 de manière à ce qu'elle passe en mode actif, par exemple avec une émission continue. Le dispositif de détection par la caméra 6 peut être configuré de manière à détecter la position du faisceau émis par la diode 17 uniquement lorsque le pointeur est suffisamment proche de l'écran.Figure 4 details a particular embodiment of the pointer of the invention. This pointer comprises an optical detector 20, provided for example at its end with a lens, and arranged in such a way that it receives at least a portion of the beam 18 'of retro light diffused by the screen 3 situated in the vicinity of the designation point 9 when it is illuminated by the beam 18 of the transmitting diode 17. This device makes it possible to detect the approach of the point 9 with the surface of the screen before the tip comes into contact with the screen 3. Thus, the emitting diode 17 can operate in standby mode, for example in an impulse manner to save energy, as long as the tip 9 is remote from screen 3 and the intensity detected by the diode or phototransistor 20 is below a certain threshold. When the tip is sufficiently close to the screen so that the intensity of the backscattered beam 18 'detected by the diode 20 exceeds the predetermined threshold, the control electronics can activate the emitter diode 17 so that it goes into active mode, for example with a continuous transmission. The detection device by the camera 6 may be configured to detect the position of the beam emitted by the diode 17 only when the pointer is sufficiently close to the screen.
Les figures 5 et 6 détaillent le fonctionnement du mode de réalisation de l'invention illustrant un pointeur comprenant une pointe rétractile. La pointe 9 est montée de manière à pouvoir glisser axialement suivant son axe XX' lorsqu'une force F axiale est appliquée sur la pointe 9. A cet effet, la pointe 9 est montée sur un corps de piston 30 comprenant une tête arrière 25. Le corps de piston 30 comprend deux butées d'extrémité, dont la tête arrière 25, qui limitent la course du déplacement axial de la pointe qui est montée sur lui (de préférence, la pointe 9 peut être changée). Un ressort 22 applique une force de rappel au corps de piston et donc à la pointe 9 et qui l'amène en butée extérieure lorsque aucune force axiale n'est appliquée à la pointe en sens contraire de la contrainte du ressort. Lorsqu'une force axiale F est appliquée à la pointe 9, le ressort 22 permet un mouvement de recul de la pointe 9 dont l'amplitude est fonction de la différence entre la force F et la force de rappel du ressort 22. Quand la force extérieure cesse, la pointe 9 reprend sa position de repos. La pointe mécanique rétractile permet un contact plus souple avec la surface de l'écran.Figures 5 and 6 detail the operation of the embodiment of the invention illustrating a pointer comprising a retractile tip. The tip 9 is mounted so as to slide axially along its axis XX 'when an axial force F is applied to the tip 9. For this purpose, the tip 9 is mounted on a piston body 30 comprising a rear head 25. The piston body 30 comprises two end stops, including the rear head 25, which limit the stroke of the axial displacement of the tip which is mounted on it (preferably, the tip 9 can be changed). A spring 22 applies a restoring force to the piston body and thus to the tip 9 and which brings it into outer abutment when no axial force is applied to the tip in the opposite direction of the stress of the spring. When an axial force F is applied to the tip 9, the spring 22 allows a recoil movement of the tip 9 whose amplitude is a function of the difference between the force F and the restoring force of the spring 22. When the force outside stops, the tip 9 resumes its rest position. The retractable mechanical tip allows for smoother contact with the screen surface.
Cette pointe rétractile permet également d'intégrer au pointeur un détecteur 23 de contact entre la pointe mécanique passive 9 et l'écran 3. Il est ainsi possible de réaliser et de faire fonctionner de diverses manières le pointeur, réalisations et fonctionnements pouvant s'associer ou se combiner.This retractile tip also makes it possible to integrate in the pointer a detector 23 for contact between the passive mechanical tip 9 and the screen 3. It is thus possible to make and to operate in various ways the pointer, embodiments and functions that can be associated with or combine.
Dans un premier mode de réalisation et/ou de fonctionnement simple (Figures 3 et 4), on utilise une pointe mécanique de désignation 9 fixe. Dans ce cas, la transmission à l'ordinateur des commandes de clics gauche et droit sera effectuée par l'opérateur en agissant sur des interrupteurs 13 situés sur le corps 8 du pointeur.In a first embodiment and / or simple operation (FIGS. 3 and 4), a fixed mechanical designation tip 9 is used. In this case, the transmission to the computer left and right click commands will be performed by the operator by acting on switches 13 located on the body 8 of the pointer.
Dans un autre mode de réalisation et/ou de fonctionnement (Figures 5 et suivantes) le pointeur comprend un ou plusieurs détecteurs de contact électromécaniques ou, de préférence, électro-optiques 23, 23', 23", 23'". Quand on appuie sur la pointe 9, elle recule et/ou se met en biais (si l'on appuie latéralement). Le/les détecteurs de contact 23, 23', 23", 23'" sont montés entre une pièce solidaire du corps 8 du pointeur (la partie fixe du/des détecteurs y est fixée) et une extrémité arrière (tête arrière 25) du corps de piston 30 sur lequel est fixée la pointe 9 (la partie mobile du/des détecteurs est fixée sur ladite extrémité arrière). Dans l'exemple représenté, quand une force axiale est appliquée sur la pointe 9, la tête arrière 25 s'éloigne du ou des détecteurs et on détecte une rupture de contact. Un seul détecteur (23) peut suffire pour détecter une force axiale.In another embodiment and / or operation (FIGS. 5 and following) the pointer comprises one or more electromechanical or, preferably, electro-optical contact detectors 23, 23 ', 23 ", 23'". When you press the tip 9, it moves back and / or skews (if you press laterally). The contact detector (s) 23, 23 ', 23 ", 23'" are mounted between a piece integral with the body 8 of the pointer (the fixed part of the detector (s) is fixed thereto) and a rear end (rear head 25) of the piston body 30 on which is fixed the tip 9 (the movable portion of the / detectors is fixed on said rear end). In the example shown, when an axial force is applied to the tip 9, the rear head 25 moves away from the detectors and detects a contact break. A single detector (23) may be sufficient to detect an axial force.
Les figures 7 et suivantes illustrent un mode de réalisation de l'invention permettant de détecter une force transverse. A cette fin, l'on utilise de préférence trois détecteurs 23', 23", 23'" électro-optiques (vus frontalement sur la coupe AA dans la partie droite de la Figure 9) disposés à 120 degrés les uns des autres autour de l'axe XX'. Quand une force transverse F' est appliquée sur la pointe 9, la tête arrière 25 s'éloigne des détecteurs en fonction du basculement de la pointe 9 et du corps de piston 30 et on détecte une rupture de contact sélective sur certains détecteurs de contact. Les détecteurs électro-optiques sont de préférence des capteurs à réflexion avec une source lumineuse (DEL de préférence) et un récepteur optique (photodiode ou phototransistor). De manière alternative, les détecteurs 23, 23', 23", 23'" peuvent être des capteurs de contact électromécaniques du type interrupteur poussoir..., voir des capteurs magnétiques (électronique à effet Hall) ou mécanique (à lames souples). Dans une variante on met en œuvre quatre détecteurs à 90° les uns des autres pour détecter, outre une force purement axiale, aussi le basculement suite à l'application d'une force transversale sur l'extrémité de la pointe.Figures 7 and following illustrate an embodiment of the invention for detecting a transverse force. For this purpose, three electro-optical detectors 23 ', 23 ", 23'" (seen frontally on the AA section in the right part of FIG. 9) are preferably used arranged at 120 degrees from each other around the axis XX '. When a transverse force F 'is applied to the tip 9, the rear head 25 moves away from the detectors as a function of the tilting of the tip 9 and the piston body 30 and a selective contact break is detected on certain contact detectors. The electro-optical detectors are preferably reflection sensors with a light source (preferably LED) and an optical receiver (photodiode or phototransistor). Alternatively, the detectors 23, 23 ', 23 ", 23'" may be electromechanical contact sensors of the push-button type ..., see magnetic sensors (Hall effect electronics) or mechanical sensors (with flexible blades). In a variant, four detectors are used at 90 ° from each other to detect, in addition to a purely axial force, also the tilting following the application of a transverse force on the end of the tip.
L'emploi de détecteurs 23, 23', 23", 23'" électro-optiques permet de mesurer l'écartement entre la tête arrière 25 et ces détecteurs. Cet écartement est proportionnel aux forces F ou F' exercées par l'opérateur lorsqu'il appuie le pointeur sur l'écran 3. La mesure de cet écartement, transmise à l'ordinateur 7, permet de restituer l'intensité de l'appui exercé par l'opérateur. Utilisé en conjonction avec un logiciel graphique, ce dispositif permet par exemple de produire des images comprenant des traits avec des pleins et des déliés. Afin de permettre le basculement de la pointe et du corps de piston, un certain jeu latéral est laissé dans la bague de guidage avant 28 et la bague de guidage arrière 21. On met également en œuvre au niveau de la bague de guidage avant 28 un moyen de compression de type bague élastique ou joint torique souple 26 afin d'amortir les mouvements de basculement de la pointe. II est également utile de pouvoir maîtriser, par construction, la force minimale exercée par l'utilisateur sur la pointe du pointeur pour provoquer un « clic ». Lorsque cette force est axiale le choix du ressort 22 permet essentiellement ce contrôle. Lorsque la force exercée par l'utilisateur est transverse, la pointe 9 vient en appui entre la bague de guidage arrière 21 et la bague de guidage avant 28. Un joint torique 26 interposé entre la bague de guidage avant 28 et la pointe 9 et entourant cette pointe 9 permet, par le choix de sa dimension et de son élasticité le contrôle de la force minimum provoquant un « clic ». Bien entendu, le diamètre intérieur de ce joint 26 est dimensionné de façon à ne pas perturber le déplacement axial de la pointe 9. On comprend que si, de préférence, le diamètre intérieur de ce joint 26 est supérieur au diamètre de la pointe 9, dans des variantes il peut être choisi pour serrer plus ou moins la pointe tout en permettant son mouvement vers l'avant une fois que les contraintes d'appui pour pousser vers l'arrière la pointe ont cessé.The use of electro-optical detectors 23, 23 ', 23 ", 23'" makes it possible to measure the spacing between the rear head 25 and these detectors. This spacing is proportional to the forces F or F 'exerted by the operator when he presses the pointer on the screen 3. The measurement of this spacing, transmitted to the computer 7, makes it possible to restore the intensity of the support exercised by the operator. Used in conjunction with graphics software, this device makes it possible, for example, to produce images comprising lines with solid and untied. In order to allow the tilting of the tip and the piston body, a certain lateral clearance is left in the front guide ring 28 and the rear guide ring 21. The front guide ring 28 is also implemented at the front. means of compression type elastic ring or flexible O-ring 26 to dampen tilting movements of the tip. It is also useful to be able to control, by construction, the minimum force exerted by the user on the tip of the pointer to cause a "click". When this force is axial, the choice of the spring 22 essentially allows this control. When the force exerted by the user is transverse, the tip 9 abuts between the rear guide ring 21 and the front guide ring 28. An O-ring 26 interposed between the front guide ring 28 and the tip 9 and surrounding this tip 9 allows, by the choice of its size and its elasticity control of the minimum force causing a "click". Of course, the inner diameter of this seal 26 is dimensioned so as not to disturb the axial displacement of the tip 9. It is understood that if, preferably, the inner diameter of this seal 26 is greater than the diameter of the tip 9, in variants it can be chosen to tighten more or less the tip while allowing its movement forward once the support constraints to push back the tip have stopped.
Avantageusement, la pointe 9 est fixée de manière démontable, par exemple par simple emboîtement sur le corps de piston 30. Elle est ainsi facilement interchangeable, en particulier si elle venait à être endommagée lors d'une chute ou d'un mauvais usage du pointeur.Advantageously, the tip 9 is removably fixed, for example by simply fitting on the piston body 30. It is thus easily interchangeable, particularly if it were to be damaged during a fall or misuse of the pointer .
On comprend que les modes précédents qui concernent aussi bien le fonctionnement que la structure peuvent être associés ou non au sein d'un même pointeur. Par exemple, un pointeur comportant à la fois un détecteur 20, un détecteur (23) ou des détecteurs (23', 23", 23'") côté tête arrière 25 peut fonctionner selon toutes les modalités indiquées. On peut ainsi fabriquer des pointeurs à coûts et capacités différentes selon les besoins.It is understood that the previous modes which concern both the operation and the structure can be associated or not within the same pointer. For example, a pointer comprising both a detector 20, a detector (23) or detectors (23 ', 23 ", 23'") at the rear end 25 may operate in any of the ways indicated. It is thus possible to manufacture pointers with different costs and capacities as required.
L'invention permet ainsi de réaliser un pointeur de désignation très précis, comprenant une pointe mécanique de désignation semblable à celle employée par les pointeurs en conjonction avec des tableaux blancs interactifs résistifs ou capacitif. Elle permet d'intégrer au pointeur optique un système de « détection de proximité » qui facilite la localisation préalable du curseur sur l'écran. Le pointeur peut intégrer un système de détection du contact de la pointe du pointeur avec l'écran de projection, en détectant la force d'appui de l'opérateur sur l'écran. Enfin le pointeur est peu coûteux à réaliser et peu encombrant. The invention thus makes it possible to produce a very precise designation pointer, comprising a mechanical point of designation similar to that used by the pointers in conjunction with interactive whiteboards resistive or capacitive. It makes it possible to integrate in the optical pointer a system of "proximity detection" which facilitates the preliminary location of the cursor on the screen. The pointer may incorporate a system for detecting contact of the tip of the pointer with the projection screen, by detecting the operator's pressing force on the screen. Finally the pointer is inexpensive to make and compact.

Claims

REVENDICATIONS
1. Pointeur pour tableau blanc interactif du type comprenant un écran (3), un vidéo projecteur (5), une caméra (6) et un ordinateur (7), ledit pointeur comprenant :An interactive whiteboard pointer of the type comprising a screen (3), a video projector (5), a camera (6) and a computer (7), said pointer comprising:
- un corps (8),a body (8),
- une pointe mécanique (9) de forme allongée s'étendant selon un axe XX' et comprenant une extrémité (16) apte à être mise en contact avec un point de la surface du tableau blanc interactif formant l'écran (3) de projection, caractérisé en ce que ledit pointeur comprend :a mechanical tip (9) of elongate shape extending along an axis XX 'and comprising an end (16) capable of being brought into contact with a point on the surface of the interactive whiteboard forming the projection screen (3) characterized in that said pointer comprises:
- des moyens optiques d'émission (17) aptes à projeter un faisceau lumineux (18) selon un axe incliné par rapport à l'axe XX', l'axe du faisceau lumineux et l'axe XX' de la pointe (9) se croisant au voisinage de l'extrémité (16) de la pointe mécanique (9) de manière à ce que la projection dudit faisceau (18) dans un plan transverse à l'extrémité (16) de la pointe mécanique (9) soit apte à former une tache lumineuse (19) sur la surface du tableau blanc interactif formant l'écran (3) de projection, centrée sur l'extrémité (16) de la pointe mécanique (9).optical transmission means (17) capable of projecting a light beam (18) along an inclined axis with respect to the axis XX ', the axis of the light beam and the axis XX' of the tip (9) crossing in the vicinity of the end (16) of the mechanical point (9) so that the projection of said beam (18) in a plane transverse to the end (16) of the mechanical point (9) is suitable forming a light spot (19) on the surface of the interactive whiteboard forming the projection screen (3), centered on the end (16) of the mechanical tip (9).
2. Pointeur selon la revendication 1 , caractérisé en ce que la pointe mécanique (9) est interchangeable.2. Pointer according to claim 1, characterized in that the mechanical tip (9) is interchangeable.
3. Pointeur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend un détecteur optique (20) apte à détecter une partie (18') du faisceau lumineux (18) des moyens optiques d'émission (17) rétrodiffusée par un écran (3) disposé au voisinage de la pointe dans un plan transverse à l'axe XX'.3. Pointer according to claim 1 or 2, characterized in that it comprises an optical detector (20) adapted to detect a portion (18 ') of the light beam (18) of the optical transmission means (17) backscattered by a screen (3) disposed in the vicinity of the tip in a plane transverse to the axis XX '.
4. Pointeur selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le pointeur comprend des moyens de guidage axial (28, 21 ) de la pointe mécanique (9) et des moyens élastiques de rappel (22) aptes à permettre un mouvement réversible de recul de la pointe (9) par rapport au corps (8) suivant l'axe XX' entre une position en butée lorsque qu'aucune force axiale n'est appliquée sur la pointe (9) et une position de rétractation de la pointe (9) fonction de la force axiale F appliquée sur la pointe (9).4. Pointer according to one of claims 1 to 3, characterized in that the pointer comprises axial guide means (28, 21) of the mechanical tip (9) and elastic return means (22) adapted to allow a reversible reversing movement of the tip (9) relative to the body (8) along the axis XX 'between a position in abutment when no axial force is applied to the tip (9) and a retracting position of the tip (9) is a function of the axial force F applied to the tip (9).
5. Pointeur selon la revendication 4 caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de détection (23, 23', 23", 23'") d'un mouvement de recul de la pointe (9) par rapport au corps (8).5. Pointer according to claim 4 characterized in that it comprises detection means (23, 23 ', 23 ", 23'") of a recoil movement of the tip (9) relative to the body (8) .
6. Pointeur selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les moyens de guidage axial (28, 21 ) autorisent un certain jeu radial à la pointe (9) afin de permettre des mouvement de basculement de la pointe par rapport au corps (8) en cas d'application d'une force transverse F' sur l'extrémité (16) de la pointe mécanique (9).6. Pointer according to one of claims 1 to 5, characterized in that the axial guide means (28, 21) allow a certain radial clearance to the tip (9) to allow tilting movement of the tip relative to the body (8) when applying a transverse force F 'on the end (16) of the mechanical tip (9).
7. Pointeur selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de détection (23', 23", 23'") d'un mouvement de basculement de la pointe (9) par rapport au corps (8).7. Pointer according to claim 6, characterized in that it comprises detecting means (23 ', 23 ", 23'") of a tilting movement of the tip (9) relative to the body (8).
8. Pointeur selon l'une des revendications 5 ou 7, caractérisé en ce que les moyens de détection (23, 23', 23", 23'") d'un mouvement axial et/ou transverse de la pointe (9) sont des détecteurs de contact électriques, électromécaniques ou électro-optiques.8. Pointer according to one of claims 5 or 7, characterized in that the detection means (23, 23 ', 23 ", 23'") of an axial and / or transverse movement of the tip (9) are electrical, electromechanical or electro-optical contact detectors.
9. Pointeur selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de compression (26) aptes à amortir un mouvement basculement de la pointe (9) par rapport au corps (8) lorsqu'une force transverse F' est appliquée sur la pointe (9).9. Pointer according to one of claims 1 to 8, characterized in that it comprises compression means (26) adapted to damp a tilting movement of the tip (9) relative to the body (8) when a force Transverse F 'is applied to the tip (9).
10. Pointeur selon l'une des revendication 5 à 9, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de mesure des forces axiales F ou transverse F' lors de l'appui de la pointe (9) sur l'écran (3).10. Pointer according to one of claims 5 to 9, characterized in that it comprises means for measuring the axial forces F or transverse F 'during the support of the tip (9) on the screen (3) .
11. Système de tableau blanc interactif comprenant un écran (3), un vidéo projecteur (5), une caméra (6) et un ordinateur (7), caractérisé en ce qu'il comporte au moins un pointeur selon l'une quelconque des revendications précédentes. 11. Interactive whiteboard system comprising a screen (3), a video projector (5), a camera (6) and a computer (7), characterized in that it comprises at least one pointer according to any one of the preceding claims.
PCT/FR2010/050547 2009-03-27 2010-03-25 Precision optical pointer for interactive white board, interactive white board system WO2010109147A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR0901474A FR2943812B1 (en) 2009-03-27 2009-03-27 PRECISION OPTICAL POINTER FOR INTERACTIVE WHITEBOARD, INTERACTIVE WHITEBOARD SYSTEM
FR0901474 2009-03-27

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2010109147A1 true WO2010109147A1 (en) 2010-09-30

Family

ID=41264112

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/FR2010/050547 WO2010109147A1 (en) 2009-03-27 2010-03-25 Precision optical pointer for interactive white board, interactive white board system

Country Status (2)

Country Link
FR (1) FR2943812B1 (en)
WO (1) WO2010109147A1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4430526A (en) * 1982-01-25 1984-02-07 Bell Telephone Laboratories, Incorporated Interactive graphics transmission system employing an adaptive stylus for reduced bandwidth
DE19636835A1 (en) * 1996-09-11 1998-03-12 Vhf Computer Gmbh Pressure sensitive graphics input pen for computer system
US5818421A (en) * 1994-12-21 1998-10-06 Hitachi, Ltd. Input interface apparatus for large screen display
WO2004034244A1 (en) * 2002-10-10 2004-04-22 Waawoo Technology Inc. Pen-shaped optical mouse
US20050156915A1 (en) * 2004-01-16 2005-07-21 Fisher Edward N. Handwritten character recording and recognition device

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4430526A (en) * 1982-01-25 1984-02-07 Bell Telephone Laboratories, Incorporated Interactive graphics transmission system employing an adaptive stylus for reduced bandwidth
US5818421A (en) * 1994-12-21 1998-10-06 Hitachi, Ltd. Input interface apparatus for large screen display
DE19636835A1 (en) * 1996-09-11 1998-03-12 Vhf Computer Gmbh Pressure sensitive graphics input pen for computer system
WO2004034244A1 (en) * 2002-10-10 2004-04-22 Waawoo Technology Inc. Pen-shaped optical mouse
US20050156915A1 (en) * 2004-01-16 2005-07-21 Fisher Edward N. Handwritten character recording and recognition device

Also Published As

Publication number Publication date
FR2943812A1 (en) 2010-10-01
FR2943812B1 (en) 2011-09-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FR2834579A3 (en) Optical position sensing is built into mouse or computer to control screen cursor
WO2010001072A2 (en) Interactive display device and method, using a detection camera and optical pointer
KR101109966B1 (en) Proximity Detector
FR2883081A1 (en) LIGHT GUIDING APPARATUS FOR OPTICAL PEN.
FR2687233A1 (en) Wireless input system for computers
TW200405984A (en) Pen-shaped optical mouse
FR2950990A1 (en) LASER POINTER DEVICE
FR2880701A1 (en) OPTICAL PENCIL HAVING A COAXIAL LIGHT PATH IN RELATION TO ITS PENCIL POINT.
WO2007019241A3 (en) Use of a ccd camera in a projector platform for smart screen capability and other enhancements
US20130321359A1 (en) Stylus with pressure sensor
WO2014037248A1 (en) Device having a movable control unit
CN1950789A (en) Optical input and/or control device
FR2960060A1 (en) INSTALLATION FOR MONITORING THE QUALITY OF A SURFACE OF AN OBJECT
US7514668B2 (en) Optical navigation device that utilizes a vertical cavity surface emitting laser (VCSEL) configured to emit visible coherent light
FR3034053A1 (en) MOBILE OR DEFORMABLE TOUCH PALLET SYSTEM FORMING A HAND-MACHINE INTERFACE ADAPTED ON A VEHICLE WHEEL
FR2756077A1 (en) Tactile screen and viewing system
WO2010109147A1 (en) Precision optical pointer for interactive white board, interactive white board system
FR2937440A1 (en) MOUSE WITH SIX AXIS OF MOVEMENT
FR3070637B1 (en) OPTICAL TOUCH PALLET ON DRIVET WHEEL FOR FINGER DETECTION
TWI505144B (en) Compact optical finger navigation system with illumination via redirection surface holes
WO2003063069A3 (en) Touch screen
EP3835892B1 (en) Watch provided with a controller
CH716923A2 (en) Watch provided with a control member comprising an optical guide.
SK500902010U1 (en) Optics for pencil optical input computer peripheral controller
FR2678090A1 (en) Device for writing handwritten signs on any support, capable of simultaneously forwarding these signs to a receiver system, and use of this device

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 10715982

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

32PN Ep: public notification in the ep bulletin as address of the adressee cannot be established

Free format text: CONSTATATION DE LA PERTE D UN DROIT CONFORMEMENT A LA REGLE 112(1) CBE (OEB FORM 1205A EN DATE DU 01/02/2012)

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 10715982

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1