專(zhuān)利名稱(chēng)：無(wú)線光電鼠標(biāo)筆的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及IT技術(shù)領(lǐng)域，是一種用于計(jì)算機(jī)信息輸入的無(wú)線光電鼠標(biāo)筆。
背景技術(shù)：
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，基于發(fā)光二極管的光電鼠標(biāo)、基于藍(lán)牙技術(shù)的無(wú)線鼠標(biāo)及基于觸摸屏的手寫(xiě)筆技術(shù)相繼出現(xiàn)，這些技術(shù)的出現(xiàn)為計(jì)算機(jī)輸入方式和手段帶來(lái)了很大的改變，但在實(shí)際應(yīng)用中，人們希望一種能夠和手寫(xiě)筆一樣的輸入裝置，輸入方便快捷，而不需要專(zhuān)用的觸摸屏。比如教師授課，隨著科技的發(fā)展，傳統(tǒng)的教學(xué)方式已經(jīng)逐漸被數(shù)字化教學(xué)方式所取代。教師在進(jìn)行授課時(shí)，采用教師事先做好的課件，在電腦平臺(tái)上，運(yùn)行應(yīng)用軟件，通過(guò)投影儀和大屏幕來(lái)展示和演示授課內(nèi)容。這種方式節(jié)省了傳統(tǒng)授課方式中教師板書(shū)的時(shí)間，同時(shí)也消除了粉筆書(shū)寫(xiě)產(chǎn)生粉塵對(duì)健康的危害，大大提高了講課的質(zhì)量和效果。但是，目前在教學(xué)中也存在一些問(wèn)題。一般教師在授課期間，會(huì)有一些臨時(shí)性的互動(dòng)內(nèi)容需要展現(xiàn)給學(xué)生，這就需要類(lèi)似于粉筆書(shū)寫(xiě)效果的設(shè)備，而實(shí)際教學(xué)過(guò)程中，教師只能用鼠標(biāo)做筆，進(jìn)行即興的公式或文字內(nèi)容的書(shū)寫(xiě)，很不方便，而且筆跡很難控制，若采用基于觸摸屏的手寫(xiě)筆，由于觸摸屏造價(jià)較高，學(xué)校一般不具備這樣的條件，難以推廣使用。中國(guó)實(shí)用新型專(zhuān)利ZL200420034922.6公開(kāi)了一種光電鼠標(biāo)筆，這種鼠標(biāo)筆利用透鏡成像原理及平面鏡反射原理，在筆形殼體內(nèi)開(kāi)有窗口的上部設(shè)置可將光線反射至鼠標(biāo)成像鏡的平面鏡片；在殼體內(nèi)設(shè)置兩塊平面鏡或透鏡組；殼體內(nèi)底端固定有筆尖，并開(kāi)有窗口；筆內(nèi)設(shè)有當(dāng)筆尖接觸到書(shū)寫(xiě)表面時(shí)將筆尖移動(dòng)信號(hào)向電腦傳送的傳感器，該光電鼠標(biāo)筆的光學(xué)結(jié)構(gòu)能捕捉筆尖移動(dòng)圖像，實(shí)現(xiàn)了手寫(xiě)文字輸入功能。缺點(diǎn)是筆和鼠標(biāo)是分體的，其筆僅能做捕捉筆尖移動(dòng)圖像，而圖像處理還必須依靠現(xiàn)有的光電鼠標(biāo)，其鼠標(biāo)功能的實(shí)現(xiàn)還需借助現(xiàn)有的鼠標(biāo)完成，使得要完成手寫(xiě)輸入功能還需依賴(lài)普通鼠標(biāo)，這樣降低了設(shè)備使用的獨(dú)立性，同時(shí)增加了計(jì)算機(jī)的連接接口。未能將捕捉筆尖移動(dòng)圖像、對(duì)圖像進(jìn)行處理和無(wú)線傳輸三種手段集成一體。

發(fā)明內(nèi)容為克服現(xiàn)有技術(shù)存在的筆和鼠標(biāo)分體而制，未能將捕捉筆尖移動(dòng)軌跡、無(wú)線信號(hào)傳輸和鼠標(biāo)操作三種功能集成為一體的不足，本發(fā)明提出一種將無(wú)線光電鼠標(biāo)的各零部件集成在普通的筆身內(nèi)部的無(wú)線光電鼠標(biāo)筆。
本發(fā)明包括殼體、光學(xué)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)信息處理集成電路及無(wú)線傳輸裝置。
本發(fā)明的殼體為筆形，其頭部為圓錐形，在錐面上開(kāi)有透光窗口；尾部圓周方向嵌有金屬接口端，與筆帽內(nèi)的接口端相配合，使得電路導(dǎo)通；射頻發(fā)射端鑲嵌在筆帽的頂端，通過(guò)嵌在筆帽內(nèi)壁上的數(shù)據(jù)線與接口端連通，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸；射頻接受端采用現(xiàn)有無(wú)線光電鼠標(biāo)的射頻接受技術(shù)實(shí)現(xiàn)，通過(guò)USB接口與計(jì)算機(jī)相連。功能鍵和操作滾輪安裝在殼體外部。
光學(xué)系統(tǒng)包括LED、發(fā)射透鏡、棱鏡、接受透鏡及光接受器，其中LED、發(fā)射透鏡及光接受器通過(guò)支撐架安裝在筆形殼體內(nèi)部，棱鏡被固定在筆形殼體內(nèi)部筆尖部位。其中棱鏡的外形與筆形殼體內(nèi)部筆尖處貼合，棱鏡壁上開(kāi)有透光窗口，并且該透光窗口的形狀與殼體頭部錐面上的透光窗口相同，位置相對(duì)應(yīng)。
數(shù)據(jù)信息處理集成電路及無(wú)線傳輸裝置包括圖像處理芯片、按鍵處理電路、集成處理電路及電源模塊，并被固定在筆形殼體內(nèi)壁上。
本發(fā)明的LED發(fā)光經(jīng)發(fā)射透鏡聚集到棱鏡折射到書(shū)寫(xiě)面上，經(jīng)書(shū)寫(xiě)面反射到接受透鏡聚集到光接受器，將所采集的圖像信息經(jīng)圖像處理芯片進(jìn)行圖像對(duì)比可得到筆書(shū)寫(xiě)的軌跡，并將軌跡信息通過(guò)集成處理電路進(jìn)行信息轉(zhuǎn)換，利用射頻發(fā)射端傳送信息到射頻接受端，通過(guò)USB接口進(jìn)入計(jì)算機(jī)。
由于本發(fā)明采用透鏡組對(duì)光照進(jìn)行處理，使得接受到的書(shū)寫(xiě)面圖像更加清晰，從而使捕捉到的書(shū)寫(xiě)軌跡更加清晰。由于采用軌跡捕捉與鼠標(biāo)按鍵集成，使得書(shū)寫(xiě)更加容易、操作更加方便，實(shí)現(xiàn)了便攜功能。


附圖1是鼠標(biāo)筆的結(jié)構(gòu)示意圖，附圖2是鼠標(biāo)筆的光路原理圖，
附圖3是棱鏡的結(jié)構(gòu)示意圖，附圖4是支撐架的結(jié)構(gòu)圖，附圖5是鼠標(biāo)筆的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。圖中1.棱鏡 2.發(fā)射透鏡3.滾輪4.功能鍵5.功能鍵6.殼體7.按鍵處理電路8.集成處理電路9.接口端10.端蓋 11.射頻發(fā)射端 12.筆帽13.接口端 14.筆芯 15.電源模塊 16.圖像處理芯片17.支撐架 18.LED19.光接受器 20.接受透鏡21.透光窗口 22.LED安裝孔 23.筆芯安裝孔 24.發(fā)射透鏡安裝孔25.光接受器安裝孔 26.接受透鏡安裝孔具體實(shí)施方式
本實(shí)施例的無(wú)線光電鼠標(biāo)筆筆身結(jié)構(gòu)與普通圓珠筆或簽字筆相同，包括殼體6、筆芯14、端蓋10及筆帽12。殼體6為筆形，其頭部為圓錐形，在錐面上開(kāi)有占錐面1/5的楔形透光窗口21，在殼體6的尾部，沿圓周方向嵌有環(huán)狀金屬接口端9。筆帽為圓筒形，其內(nèi)徑同殼體6的尾部的外徑；筆帽筒的內(nèi)壁亦嵌有環(huán)狀金屬接口端13，并且該接口端的結(jié)構(gòu)及位置與接口端9相配合，可與接口端9相配合傳輸數(shù)據(jù)信息。射頻發(fā)射端11鑲嵌在筆帽12的頂端，通過(guò)嵌在筆帽12內(nèi)壁的槽中的數(shù)據(jù)線與接口端13連通。
在筆形殼體6外表面安裝功能鍵4、功能鍵5及滾輪3；其中功能鍵4和功能鍵5采用半球型按鈕，安裝在位于殼體下部外表面上的盲孔內(nèi)，并通過(guò)引線與位于殼體內(nèi)部的按鍵處理電路7連接；滾輪3采用旋轉(zhuǎn)編碼器，卡裝在殼體下部外表面上的槽孔內(nèi)，與殼體6內(nèi)部的按鍵處理電路7連接。安裝好的功能鍵4、功能鍵5及滾輪3均凸出筆形殼體外圓表面。
在筆形殼體6內(nèi)部設(shè)置有無(wú)線光電鼠標(biāo)筆的數(shù)據(jù)信息處理電路和一組光學(xué)元件，用于無(wú)線光電鼠標(biāo)筆的光線傳輸，主要功能是將鼠標(biāo)筆筆尖軌跡移動(dòng)信息和功能鍵、滾輪3的操作信息進(jìn)行處理，傳送到計(jì)算機(jī)。其中，光學(xué)元器件包括有發(fā)射透鏡2、特制棱鏡1、接受透鏡20以及光接受器19，光路傳播途徑為L(zhǎng)ED18為光源，光線穿過(guò)發(fā)射透鏡聚集到特制棱鏡1，反射到書(shū)寫(xiě)面，再經(jīng)反射穿過(guò)接受透鏡20聚集到光接受器19，然后圖像傳送到圖像處理芯片16，最后到集成處理電路8進(jìn)行信息轉(zhuǎn)換。數(shù)據(jù)信息處理電路包括有圖像處理芯片16、按鍵處理電路7、集成處理電路8，其連接關(guān)系為功能按鍵、滾輪3的造作信息傳遞到按鍵處理電路7進(jìn)行相應(yīng)的響應(yīng)處理，最后傳遞到集成處理電路8進(jìn)行信息轉(zhuǎn)換。
本實(shí)施例中，發(fā)射透鏡2為兩個(gè)同規(guī)格的凸透鏡，其ω需滿(mǎn)足安裝要求，曲率半徑R滿(mǎn)足空間聚焦要求；LED18為發(fā)光二極管，充當(dāng)光源，其功率滿(mǎn)足光照要求即可；接受透鏡20為凸透鏡，其ω需滿(mǎn)足安裝要求，曲率半徑R滿(mǎn)足空間聚焦要求；光接受器19為標(biāo)準(zhǔn)元件。上述元器件均通過(guò)支撐架17安放在殼體6內(nèi)。
支撐架17用PVC材料制成，由支撐桿和固定在支撐桿上的三層支板組成，其中支撐桿的縱截面為弧形，并且該弧形的內(nèi)表面和外表面的曲率分別與支板和殼體內(nèi)徑的曲率相同。上層支板位于支撐桿的頂端，與筆形殼體6內(nèi)壁之間需留有可使引線通過(guò)的間隙。本實(shí)施例的上層支板為不完全的圓形面板，即以圓心為界，與支撐桿相固定一側(cè)的半圓的半徑同殼體內(nèi)圓的半徑，另一側(cè)則為少半圓，使上層支板與筆形殼體內(nèi)壁之間留有間隙，便于引線通過(guò)，同時(shí)，在半圓圓心位置開(kāi)有可通過(guò)筆芯的圓孔23，在少半圓上還開(kāi)有LED的安裝孔22。
中層板為半徑與筆形殼體內(nèi)圓半徑相等的圓形面板，在圓心位置同樣開(kāi)有可通過(guò)筆芯的圓孔23，在該支板中心孔23的一側(cè)開(kāi)有一橢圓形光接受器安裝孔25；在該支板中心孔23的另兩側(cè)對(duì)稱(chēng)的開(kāi)有發(fā)射透鏡安裝孔24，用于固定兩個(gè)發(fā)射透鏡2。
為使穿過(guò)發(fā)射透鏡照射到棱鏡上的光線盡可能多，支撐架17的下層支板位于殼體6的中心線一側(cè)，其形狀和大小能安裝接受透鏡20即可。本實(shí)施例中，下層支板為橢圓形，橢圓形長(zhǎng)軸方向的邊曲率亦與支撐桿內(nèi)表面的曲率相同，被固定在支撐桿上。在該支板上與光接受器安裝孔25對(duì)應(yīng)的位置開(kāi)有橢圓形接受透鏡安裝孔26，用于安裝接受透鏡20，孔大小需滿(mǎn)足接受透鏡20的安裝要求。
棱鏡1采用普通玻璃制成，外形為圓錐形漏斗狀，其外表面與筆形殼體6頭部圓錐殼體內(nèi)部形狀一致，并與之相配合安裝；棱鏡1的錐形壁上厚下薄，即錐底薄，錐頂厚，其剖面為三角形，位于錐底的頂角為10度。棱鏡1的錐頂部有孔，孔徑與筆芯14直徑相同，錐底部直徑與筆形殼體6內(nèi)圓相同，在其側(cè)壁上開(kāi)有一楔形窗口，楔形為整個(gè)錐體1/5圓周，與筆形殼體6透光窗口21同向。
裝配時(shí)(附圖1)先將特制棱鏡1套在筆形殼體6尖端錐形內(nèi)，楔形窗口對(duì)準(zhǔn)透光窗口21。
將LED18安裝在支撐架17的上層板的安裝孔處；兩個(gè)發(fā)射透鏡2對(duì)成安裝在中層板的發(fā)射透鏡安裝孔24處，光接受器安裝在中層板的光接受器安裝孔25處；接受透鏡20安裝在下層板的接受透鏡安裝孔26處。將固定好的透鏡組、LED18、光接受器19的支撐架17裝入筆形殼體6中，使接受透鏡對(duì)準(zhǔn)透光窗口21。
將電源模塊15、按鍵處理電路7、圖像處理芯片16合理布置并粘接于筆形殼體6內(nèi)壁面上。
將筆芯14穿過(guò)支撐架17的兩個(gè)筆芯安裝孔23裝入筆形殼體中，擰上端蓋10。
無(wú)線光電鼠標(biāo)筆的工作過(guò)程為當(dāng)筆帽12套在筆身上，使接口端a9與接口端b13接通；電源模塊15供電，LED18發(fā)光，其光線經(jīng)過(guò)2個(gè)發(fā)射透鏡2匯聚成平行光照射在特制棱鏡1的內(nèi)腔上經(jīng)棱鏡弧面反射匯聚到書(shū)寫(xiě)面上，增強(qiáng)書(shū)寫(xiě)面某區(qū)域的光照強(qiáng)度；包含光照區(qū)域圖像信息的光線照射到接受透鏡20，聚成平行光到光接受器19，傳輸?shù)綀D像處理芯片16進(jìn)行圖像信息處理；當(dāng)使用本實(shí)施例書(shū)寫(xiě)時(shí)，筆身移動(dòng)，書(shū)寫(xiě)面的光照區(qū)域跟隨移動(dòng)，則傳輸?shù)焦饨邮芷?9的為包含不同光照區(qū)域圖像信息的光線，經(jīng)圖像處理芯片16進(jìn)行圖像對(duì)比可得到筆書(shū)寫(xiě)的軌跡，軌跡信息通過(guò)集成處理電路8進(jìn)行信息轉(zhuǎn)換，利用射頻發(fā)射端11傳送信息到射頻接受端，最終到計(jì)算機(jī)，通過(guò)專(zhuān)用的軟件識(shí)別信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)的顯示。當(dāng)使用者對(duì)功能鍵及滾輪3進(jìn)行操作時(shí)，按鍵處理電路7處理操作信息通過(guò)集成處理電路8進(jìn)行信息轉(zhuǎn)換，利用射頻發(fā)射端11傳送信息到射頻接受端，最終到計(jì)算機(jī)，通過(guò)專(zhuān)用的軟件識(shí)別信號(hào)進(jìn)行相關(guān)的響應(yīng)。
權(quán)利要求
1.一種無(wú)線光電鼠標(biāo)筆，包括殼體(6)、光學(xué)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)信息處理集成電路及無(wú)線傳輸裝置，其特征在于殼體(6)為筆形，其頭部有透光窗口(21)；殼體的尾部嵌有金屬接口端(9)，與筆帽內(nèi)的接口端(13)相配合；射頻發(fā)射端(11)鑲嵌在筆帽(12)的頂端，接受端連接有USB接口；LED(18)、發(fā)射透鏡(2)及光接受器(19)通過(guò)支撐架(17)安裝在殼體(6)內(nèi)部；被固定在殼體內(nèi)部筆尖部位的棱鏡(1)為漏斗狀，其側(cè)壁上開(kāi)有透光窗口；數(shù)據(jù)信息處理集成電路及無(wú)線傳輸裝置包括圖像處理芯片(16)、按鍵處理電路(7)、集成處理電路(8)及電源模塊(15)，并被固定在筆形殼體內(nèi)壁上。
2.如權(quán)利要求1所述無(wú)線光電鼠標(biāo)筆其特征在于，棱鏡(1)鏡壁的剖面為錐形，鏡壁上的透光窗口與殼體的透光窗口(21)形狀相同，位置相對(duì)應(yīng)。
3.如權(quán)利要求1所述無(wú)線光電鼠標(biāo)筆，其特征在于，支撐架(17)由支撐桿和固定在支撐桿上的三層支板組成，其中上層支板和中層支板為與殼體同心的圓形，中心有筆芯通孔(23)，下層支板位于殼體(6)中心線一側(cè)，具形狀和大小能安裝接受透鏡即可；三層支板上分別開(kāi)有LED安裝孔(22)、光接收器安裝孔(25)、發(fā)射透鏡安裝孔(24)和接受透鏡安裝孔(26)。
4.如權(quán)利要求3所述無(wú)線光電鼠標(biāo)筆，其特征在于，支撐架(17)的支撐桿縱截面為弧形，并且該弧形的內(nèi)表面和外表面的曲率分別與支板和殼體(6)內(nèi)徑的曲率相同；上層支板與殼體內(nèi)壁之間留有間隙，便于引線通過(guò)。
5.如權(quán)利要求1所述無(wú)線光電鼠標(biāo)筆特征在于，殼體的尾部嵌有金屬接口端(9)，與筆帽內(nèi)的接口端(13)相配合。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于計(jì)算機(jī)信息輸入的無(wú)線光電鼠標(biāo)筆。本發(fā)明的殼體為筆形，頭部有透光窗口21；殼體尾部嵌有金屬接口端9，與筆帽12內(nèi)的接口端13相配合；射頻發(fā)射端11嵌在筆帽的頂端，接受端有USB接口；LED18、發(fā)射透鏡2及光接受器9通過(guò)支撐架17安裝在殼體6內(nèi)部；被固定在殼體內(nèi)部筆尖部位的棱鏡1為漏斗狀，其側(cè)壁上開(kāi)有透光窗口；數(shù)據(jù)信息處理集成電路及無(wú)線傳輸裝置被固定在筆形殼體內(nèi)壁上。本發(fā)明的LED發(fā)光折射到書(shū)寫(xiě)面上，再聚集到光接受器，將所采集的圖像信息進(jìn)行圖像對(duì)比可得到筆書(shū)寫(xiě)的軌跡，并將軌跡信息通過(guò)集成處理電路進(jìn)行信息轉(zhuǎn)換，利用射頻發(fā)射端傳送信息到射頻接受端，并接入計(jì)算機(jī)，具有圖像清晰、使用方便的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)G06F3/033GK101093426SQ20061004300
公開(kāi)日2007年12月26日 申請(qǐng)日期2006年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月20日
發(fā)明者王永軍, 李鋒, 張盡染 申請(qǐng)人:西北工業(yè)大學(xué)