CN101154136A - 一种鼠标笔及其实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种鼠标笔及其实现方法，鼠标笔包括：笔形外壳、设置在笔形外壳头端的笔头、设置在笔形外壳内部的鼠标模块和设置在笔形外壳上的手写切换按钮；所述笔头用于输入手写信号；所述鼠标模块中包括设置在所述笔形外壳头端的光电传感器，用于输入光电信号使鼠标模块确定所述笔头的移动轨迹；所述手写切换按钮用于切换手写模式和鼠标模式，在手写模式下，根据所述手写信号和光电传感器提供的笔头移动轨迹来确定笔迹输入；在鼠标模式下，根据光电传感器提供的笔头移动轨迹来确定鼠标光标的位置。本发明通过手写切换按钮实现了手写功能和鼠标功能的区分，通过笔头微动开关实现了笔画输入和起笔换笔的区分，简便易行。

Description

一种鼠标笔及其实现方法

技术领域

本发明涉及电脑输入设备，特别是涉及一种鼠标笔及其实现方法。

背景技术

目前，电脑的输入设备主要包括键盘、鼠标、手写板等，虽然这些输入设备已经广泛应用，但是仍然存在着一些不足的地方，比如，在利用普通键盘进行文字输入的时候，需要使用者具有一定的训练基础，不但要熟悉键盘键位，还要至少要熟悉拼音或五笔等输入法中的一种，这对缺少相应知识和缺少相应训练的儿童、中老年人等人群造成了一定的使用困难。

对于不善使用拼音或五笔的中老年人，大多愿意使用手写板等手写输入设备进行文字输入。目前的手写输入设备的软件相对比较成熟，但是硬件却比较复杂，手写输入设备的硬件主要采用磁性笔和磁性手写垫相配合的方式进行文字输入，磁性手写垫与电脑连接，通过磁性笔在磁性垫上的运行轨迹来实现手写输入，可见，手写输入设备必须使用特殊的配套设备和特殊的操作方式才能实现手写输入，操作复杂，推广比较困难，而且也不能完全代替鼠标和键盘的做用。

因此，现在出现了结合手写输入设备和鼠标功能的手写笔，既可以完成鼠标的功能，又可以完成手写输入设备的功能。只要是会写字的人，利用手写笔就可以将文字输入电脑，还可以实现在电脑上手动绘制图画以及根据笔迹原理实现网络签名的功能，这比单纯操作鼠标要方便很多，简便易用。此外，结合鼠标功能和文字输入功能的手写笔能方便的进行电脑的各种操作，甚至能够替代键盘的作用，在应用于笔记本电脑上时，完全可以省却键盘，让笔记本电脑更轻便、易用。

现有的手写笔可参考中国专利02262564.X，该专利在笔壳下端设有传感头，所述传感头为压力传感装置，壳体内还设有信号处理电路和输出电路，压力传感装置的传感信号经信号处理电路后生成二维或三维输出信号，输出电路可与计算机的输入接口连接。该专利采用X、Y、Z三个维度的三组压力传感头，来实现电脑屏幕光标的移动和手写的输入。但是，现实中手写的情况比较复杂，完全依靠笔头的一个压力传感器不能完全识别哪些是手写的笔迹，哪些仅仅是光标的移动。例如：写字母：X，当写第一笔“/”时，通过x，y轴的两组压力传感器，计算机识别光标从右上到左下的移动。写字时向下压笔头，Z轴的传感器接受压力，输入信号，确认是手写的笔迹，电脑即在屏幕上根据鼠标笔的移动，描绘出“/”这一笔。写好“/”这一笔后，按一般的手写习惯，要抬起笔，将笔移动到左上的位置，再下笔写“\”这个笔画。但是，抬起笔移动后，电脑根本无法接收到鼠标笔移动位置变化的信号。所以就无法在正确的位置上，写下“\”这一笔。这是该专利存在的缺陷。这个缺陷导致无法实现它的手写功能，难以按人正常的习惯写字。

现有的手写笔还可参考中国专利96218723.2，该专利也采用光电信号的发射接收原理(普通光电鼠标原理)进行光标信号的移动识别。并进行手写输入。该专利进行手写输入时，按照其说明写“X”，第一笔笔头接触书写面，触动按压开关，记录移动轨迹，写下“/”，之后提起笔，提笔幅度要恰当，保证按压开关松开，不记录移动轨迹。仅仅移动鼠标笔头到左上后，再写第二笔“\”。但是由于移动时不记录移动笔迹，相应的光标在屏幕上是不动的。当再开始写第二笔的时候，光标的位置是在“/”的左下末端，这样写出来的字就是：“＜”，而不是“X”。就是按该专利文档上所说的写“二”字，同样写出来的也是“--”，这是因为在提笔移动过程中光标无法记录移动后的有效的实际位置。而且在该专利提到的提笔移动过程中，要提笔不能太高或者太低，用户在使用中适应性比较差，很难按正常的书写习惯来完成手写输入。

01802379.7号中国专利也为笔形的鼠标专利，该专利分别设置压力传感器和接触传感器，通过手写输入时写字的压力，触发压力传感器的预定的压力值进行手写输入。或者通过接触传感器，感受到接触压力时即开始手写输入。在用户实际使用中，每个人写字的习惯差别很大，写字的压力有大有小，当写字压力小的用户写字没有达到预设的压力时，写的笔画无法被识别。同时在写字的时候，不同字的不同笔画移动过程中，也会有不同的压力，这样在手写输入状态，当正在写一个笔画，压力发生变化没有达到预定的压力值时，手写笔就会退出手写状态，导致一个笔画不能正确的写完。尤其在写“幺、ㄋ、乚、”等有转折的连贯性的字迹，其笔画的转弯处手写笔的压力会发生变化，会导致笔画输入不准确，无法按正常的手写习惯输入字体。如果将预定的压力值改为“0”值，即鼠标笔与书写面只要一接触，即开始手写的笔画输入，则手写输入是基本可行的，但是当我们仅仅做鼠标操作时，只能将笔凭空移动，不能接触桌面等书写面，否则将触发手写功能造成误操作。这样长时间悬空使用鼠标是很不方便的，而且移动、定位也不准确。因此该专利与平常鼠标的使用习惯差别比较大，无法进行鼠标的常规操作。

可见，在人们手写输入文字时，由于文字的笔画复杂，有连贯的笔画，也有不连贯的笔画，目前的方案无法保证电脑能准确识别笔迹的同时识别鼠标笔的移动，并在两种模式中切换。

综上，现有技术如果采用压力传感器，会因为实际使用中每个人的手写力度的差别以及不同笔画的力度差别很容易造成误识别。而如果将预定的压力值改为“0”，为避免压力传感器误触发手写功能，在使用鼠标功能时就需要笔头悬空，这是无法精确控制光标移动的，使手写笔的鼠标功能实现起来比较困难。

因此，目前的手写笔虽然集成了鼠标和手写板的功能，但是普遍存在的问题是：在鼠标的光标移动过程中，如何让电脑识别哪些仅仅是鼠标光标的位置移动，哪些不仅仅是光标位置的移动，同时也是手写输入的笔迹。

发明内容

本发明的目的在于提供一种鼠标笔及其实现方法，解决现有技术的鼠标笔不能使电脑很好的区分开单纯的鼠标光标的轨迹和手写笔迹的轨迹，不能按人类的手写习惯，根据使用人的意志自由切换鼠标功能和手写功能的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种鼠标笔，其中，包括：笔形外壳、设置在笔形外壳头端的能接收压力传感的笔头、设置在笔形外壳内部的鼠标模块和设置在笔形外壳上的手写切换按钮；所述笔头用于输入手写信号；所述鼠标模块中包括设置在所述笔形外壳头端的光电传感器，用于输入光电信号使鼠标模块确定所述笔头的移动轨迹；所述手写切换按钮用于切换手写模式和鼠标模式，在手写模式下，根据所述手写信号和光电传感器提供的笔头移动轨迹来确定笔迹输入；在鼠标模式下，根据光电传感器提供的笔头移动轨迹来确定鼠标光标的位置。

上述的鼠标笔，其中，所述笔形外壳头端具有斜面，所述斜面在用户手写过程中与书写平面保持平行，所述斜面具有开口，所述光电传感器设置在所述斜面的开口内部。

上述的鼠标笔，其中，所述鼠标模块还包括右键、左键和滚轮，所述右键设置在笔形外壳上用户握笔时便于中指或拇指接触的位置，所述左键和滚轮设置在笔形外壳上用户握笔时便于食指接触的位置。

上述的鼠标笔，其中，所述笔形外壳为圆柱形、六边棱柱形、椭圆柱形或正多边形截面的棱柱形。

上述的鼠标笔，其中，所述鼠标模块为具有USB接口的有线鼠标模块或具有内置电池和内置无线发射模块的无线鼠标模块。

为了实现本发明的目的，本发明还提供了一种鼠标笔的实现方法，其中，包括：利用设置在笔形外壳头端的笔头提供手写信号；利用设置在笔形外壳头端的光电传感器，使笔形外壳内部的鼠标模块确定笔头的移动轨迹；利用功能切换按钮来切换手写模式和鼠标模式，在手写模式下，根据所述手写信号和光电传感器提供的笔头移动轨迹来确定笔迹输入；在鼠标模式下，根据光电传感器提供的笔头移动轨迹来确定鼠标光标的位置。

上述的鼠标笔的实现方法，其中，还包括：通过在所述笔形外壳头端设置用户手写过程中与书写平面保持平行的斜面，使设置在所述斜面的开口内部的光电传感器能够充分接收书写平面反射回来的光信号。

上述的鼠标笔的实现方法，其中，在手写模式下，如果存在所述手写信号，则所述光电传感器提供的笔头移动轨迹被判断为用户的笔迹输入；如果不存在所述手写信号，则所述光电传感器提供的笔头移动轨迹被判断为笔头抬起后的重新定位。

上述的鼠标笔的实现方法，其中，所述手写模式分为文字输入模式和绘图模式；在所述文字输入模式下，将用户输入的笔迹做为文字的笔画，与数据库的文件比较，识别输入的文字；在所述绘图模式下，将用户输入的笔迹记录为线条图形，用以支持绘图软件的手动绘图功能以及支持手写签名功能。

上述的鼠标笔的实现方法，其中，还包括：通过笔迹适用模块，建立用户输入的手写字的数据库，并与系统字库进行关联，用以提高电脑对用户笔迹的识别率。

本发明的优点在于：

1)只有在按下手写切换按钮启动手写功能后，电脑才将鼠标笔做为手写笔使用，同时必须在笔头接触书写面微动开关触发后，才输入笔画，缺少任一条件，都不会输入笔画，而仅将鼠标笔的移动作为光标位置的移动。这样，通过手写切换按钮实现了手写功能和鼠标功能的区分，通过笔头微动开关实现了笔画输入和起笔换笔的区分，简便易行。

2)本发明的鼠标笔具有笔形外壳，可以象使用笔一样使用鼠标笔，并能够实现象移动笔一样的方式来移动鼠标，特别是，本发明仍然采用食指、中指或者拇指分别控制左、右键和滚轮，符合普通鼠标的使用习惯，能够象使用普通鼠标一样方便的控制电脑。

3)本发明在笔形外壳头端设置斜面，并开有窗口，光电传感器设置在窗口内。由于大部分书写者执笔都会与桌面成一定角度，而不是垂直于桌面，设置这样一个斜面会使执笔者在执笔状态时，使这个斜面与桌面/书写面基本保持平行，这样就能比较好的接收桌面反射回来的光信号，降低光信号梯形失真。而且由于斜面构成的小平面的存在，可以使鼠标笔的光电传感器与桌面之间保持一个信号可识别的范围，能够准确识别在此范围内的晃动、移动。

附图说明

图1为本发明提供的鼠标笔的内部结构示意图；

图2为本发明提供的鼠标笔的主视图；

图3为本发明提供的鼠标笔的俯视图；

图4为本发明提供的鼠标笔的仰视图；

图5为本发明提供的鼠标笔的左视图。

具体实施方式

本发明提供的鼠标笔包括：笔形外壳、设置在笔形外壳头端的笔头、设置在笔形外壳内部的鼠标模块和设置在笔形外壳上的手写切换按钮。图1为本发明提供的鼠标笔的内部结构示意图，如图1所示，笔头101后面安装一微动开关102，当用户执笔将笔头放在书写平面上时，刚好触动微动开关102，从而在书写过程中能够输入手写信号。笔头101可采用略有弹性的光滑的软塑胶材质，这样在桌面或其它平面移动时可与桌面形成一定的阻力，使用起来会更舒适，符合使用习惯。

笔形外壳两侧分别安装与鼠标左右功能键相同的左功能键103和右功能键110，左、右功能按键下方对应设有微动开关104、111，按动左、右功能按键103、110可以对应触发微动开关104、111并触发鼠标模块中的功能电路，从而实现鼠标的左、右功能键的功能。笔形外壳中部还安装有滚轮109，可实现普通鼠标的滚轮功能。

鼠标模块除了包括左、右功能键和滚轮外，还包括设置在所述笔形外壳头端的光电传感器。如图1所示，在笔形外壳内部安装发光装置108，可以发射激光或者红光，在笔形外壳头端斜面的窗口附近安装一透镜组113，将接收的信号放大、调整并反射到传感器112。透镜组的焦距可选为5mm至10mm，在手写状态下，正好能够放大书写平面的变化，以便接收变化的光信号。

在鼠标笔的笔形外壳后部，或者在其它合适的位置安装一个手写切换按钮107，手写切换按钮107下面安装二阶的电路开关作为手写功能的微动开关105，按一次形成一个电信号，将这个电信号与软件相关联，能够启动系统的手写输入软件，打开手写功能。手写切换按钮107还具有恢复弹簧106，再按一次，切换按钮107将脱离微动开关105，从而关闭手写输入软件，关闭了手写功能。

本发明的鼠标笔可以带有普通的USB接口，也可以开发成无线鼠标，比如蓝牙鼠标。作为无线鼠标时内置电池供电装置，同时内置无线发射模块，并且在电脑上对应设置无线接收模块，无线接收模块可以安装在电脑USB接口处。

本发明的鼠标笔可分别实现手写输入及普通鼠标功能，具体工作过程如下：

当鼠标笔做手写输入笔时，首先需要按动手写切换按钮107，触发手写功能的微动开关105，给出一个电信号，该信号启动手写输入软件，同时手写输入软件也启动操作系统的字库。

在启动手写功能后，当用户开始手写输入时，只要将笔头落在书写平面上略一施压，即触动笔头后微动开关102，给出电信号作为手写信号，开始手写笔画的记录，鼠标模块根据此时光电传感器提供的笔头移动轨迹来写入笔画；一个笔画写好后，抬笔，笔头的微动开关102随即关闭，此时因为没有手写信号，这一阶段光电传感器提供的笔头移动轨迹被判断为笔头抬起后的重新定位，并不输入笔画。此外，写字时在各笔画结束后，虽然抬笔移动的幅度很小，但通过笔形外壳头端与书写平面平行的斜面窗口，透镜仍然能够得到充足的反射光，所以鼠标模块还是可以识别笔头的移动，并记录笔头的移动位置。当用户移动到下一个笔画的起始位置时，电脑屏幕上的光标位置也随动到下一个笔画上相应的正确位置，落笔后，微动开关102给出手写信号，开始记录下一笔画。

此外，本发明还可对应设置手写输入软件，手写输入软件内置两个主要功能模块：“文字输入模式”和“绘图模式”，启动手写功能后，用户可以在软件中选择“文字输入模式”或“绘图模式”。在“文字输入模式”下，将用户输入的笔迹做为文字的笔画，与数据库的文件比较，识别输入的文字；在“绘图模式”下，将用户输入的笔迹做为线条图形进行记录存储，以支持绘图软件的手动绘图功能，同时也可以支持手写体签名的功能。手写输入软件应当有笔迹适用模块，初次启动笔迹适应功能时，用户要进行笔迹适应，将用户的笔迹建立数据库，并与系统字库进行关联，以确定用户自己的笔迹风格，提高电脑对用户笔迹的识别率。并且，手写输入软件可支持中、英、日、数学符号、标点符号等基本的数据库。

当鼠标笔用于实现普通鼠标功能时，按下手写切换按钮107，则关闭手写输入软件，从而关闭了手写输入功能。此时即使将鼠标笔的笔头101落在书写面上，并触动笔头的微动开关102，电脑也不会输入笔画，而仅仅是将笔头的移动轨迹识别为普通的鼠标光标移动。

由上可知，本发明在硬件结构上存在如下改进：

A：将目前光电鼠标/激光鼠标的光电发射装置及接收装置前移到鼠标笔的头端。

B：将普通鼠标的外观形状和基本结构改成笔的形状，或者改为可象笔一样使用的外观。例如：圆柱形，六边棱柱形，椭圆柱形，正多边形棱柱形等。

C：将普通鼠标的左键，右键，分别改装到笔的前端两侧，从而仍然可以用食指控制左键，拇指或者中指控制右键。

D：在鼠标笔上增加手写控制的功能按钮。启动手写控制按钮，同时启动输入软件，就可以进行手写输入。

E：在笔形外壳靠近笔头的位置削出一个斜的小平面，该平面与垂直于笔纵轴平面成一定夹角。在这个平面上开一个窗口，作为光电鼠标发射、接收光信号的窗口。

通过以上说明，可知本发明能够带来以下优点：

1)只有在按下手写切换按钮107启动手写功能后，电脑才将鼠标笔做为手写笔使用，同时只有在笔头微动开关触发后，才输入笔画，缺少任一条件，都不会输入笔画，而仅将鼠标笔的移动作为光标位置的移动。这样，通过手写切换按钮实现了手写功能和鼠标功能的区分，通过笔头微动开关实现了笔画输入和起笔换笔的区分，简便易行。

2)本发明的鼠标笔具有笔形外壳，可以象使用笔一样使用鼠标笔，并能够实现象移动笔一样的方式来移动鼠标，特别是，本发明仍然采用食指、中指或者拇指分别控制左、右键和滚轮，符合普通鼠标的使用习惯，能够象使用普通鼠标一样方便的控制电脑。

3)本发明在笔形外壳头端设置斜面，并开有窗口，光电传感器设置在窗口内。由于大部分书写者执笔都会与桌面成一定角度，而不是垂直于桌面，设置这样一个斜面会使执笔者在执笔状态时，使这个斜面与桌面/书写面基本保持平行，这样就能比较好的接收桌面反射回来的光信号，降低光信号梯形失真。而且由于斜面构成的小平面的存在，可以使鼠标笔的光电传感器与桌面之间保持一个信号可识别的范围，能够准确识别在此范围内的晃动、移动。

总之，本发明通过在外观和结构上的设置，能实现光信号的正常发送、接收。通过内部电路逻辑的设置，使电脑能够正常区别手写笔迹的输入和笔画位置的变动；同时还通过电路逻辑的设置，使鼠标笔可以做为普通的鼠标使用，解决其它鼠标笔方案中两者不能兼顾的问题。本鼠标笔的技术方案，实际解决了在多笔画的文字输入中，手写文字笔画(尤其是起笔时)的二维平面位置的定位问题，同时解决了手写、鼠标移动的模式切换问题。采用本发明鼠标笔的电脑，可以省去键盘，可完全使用鼠标笔操作电脑。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种鼠标笔，其特征在于，包括：笔形外壳、设置在笔形外壳头端的笔头、设置在笔形外壳内部的鼠标模块和设置在笔形外壳上的手写切换按钮；

所述笔头用于输入手写信号；

所述鼠标模块中包括设置在所述笔形外壳头端的光电传感器，用于输入光电信号使鼠标模块确定所述笔头的移动轨迹；

所述手写切换按钮用于切换手写模式和鼠标模式，在手写模式下，根据所述手写信号和光电传感器提供的笔头移动轨迹来确定笔迹输入；在鼠标模式下，根据光电传感器提供的笔头移动轨迹来确定鼠标光标的位置。

2.根据权利要求1所述的鼠标笔，其特征在于，所述笔形外壳头端具有斜面，所述斜面在用户手写过程中与书写平面保持平行，所述斜面具有开口，所述光电传感器设置在所述斜面的开口内部。

3.根据权利要求1或2所述的鼠标笔，其特征在于，所述鼠标模块还包括右键、左键和滚轮，所述右键设置在笔形外壳上用户握笔时便于中指或拇指接触的位置，所述左键在笔形外壳上用户握笔时便于食指接触的位置，所述滚轮设置在笔形外壳上便于拇指接触的位置。

4.根据权利要求3所述的鼠标笔，其特征在于，所述笔形外壳为圆柱形、六边棱柱形、椭圆柱形或正多边形截面的棱柱形。

5.根据权利要求3所述的鼠标笔，其特征在于，所述鼠标模块为具有USB接口的有线鼠标模块或具有内置电池和内置无线发射模块的无线鼠标模块。

6.一种鼠标笔的实现方法，其特征在于，包括：

利用设置在笔形外壳头端的笔头提供手写信号；

利用设置在笔形外壳头端斜面内的光电传感器，使笔形外壳内部的鼠标模块确定笔头的移动轨迹；

利用功能切换按钮来切换手写模式和鼠标模式，在手写模式下，根据所述手写信号和光电传感器提供的笔头移动轨迹来确定笔迹输入；在鼠标模式下，根据光电传感器提供的笔头移动轨迹来确定鼠标光标的位置。

7.根据权利要求6所述的鼠标笔的实现方法，其特征在于，还包括：通过在所述笔形外壳头端设置用户手写过程中与书写平面保持平行的斜面，使设置在所述斜面的开口内部的光电传感器能够充分接收书写平面反射回来的光信号。

8.根据权利要求6或7所述的鼠标笔的实现方法，其特征在于，在手写模式下，如果存在所述手写信号，则所述光电传感器提供的笔头移动轨迹被判断为用户的笔迹输入；如果不存在所述手写信号，则所述光电传感器提供的笔头移动轨迹被判断为笔头抬起后的重新定位。

9.根据权利要求8所述的鼠标笔的实现方法，其特征在于，所述手写模式分为文字输入模式和绘图模式；在所述文字输入模式下，将用户输入的笔迹做为文字的笔画，与数据库的文件比较，识别输入的文字；在所述绘图模式下，将用户输入的笔迹记录为线条图形，用以支持绘图软件的手动绘图功能以及支持手写签名功能。

10.根据权利要求8所述的鼠标笔的实现方法，其特征在于，还包括：通过笔迹适用模块，建立用户输入的手写字的数据库，并与系统字库进行关联，用以提高电脑对用户笔迹的识别率。

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