CN101866258A - 手写输入装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种手写输入装置，该手写输入装置包括输入笔、输入面、影像撷取模组，该输入笔用于在该输入面触碰或书写，该输入面具有一个中心，该影像撷取模组包括光学系统，该光学系统具有光轴，该影像撷取模组高于该输入面，该光学系统的光轴与该输入面相交成θ角，且0°＜θ＜90°或90°＜θ＜180°，该输入笔可发出光线，该光线可被该影像撷取模组摄取以确定该输入笔的落笔位置。本发明提供的手写输入装置无光线被遮挡之虞。
Description
技术领域
本发明涉及一种手写输入装置，尤其涉及一种光学手写输入装置。
背景技术
研究人员一直在研究如何发展出人机友好界面，触控技术及手写输入技术均是这一研究课题下的产物，其能帮助人们更快捷更有效地与计算机进行数据交流，因而受到人们的广泛欢迎。
目前有一种手写输入装置，其具有一个用于输入文字、图形等数据的输入笔、一个影像撷取装置，该影像撷取装置的光学系统的光轴垂直于输入面，该输入笔在输入面触碰或者输入文字等数据的同时，输入笔笔尖发出的光被输入面反射至影像撷取模组，且在输入笔移动的同时，反射光也随之移动，影像撷取模组记录此反射光移动所形成的轨迹，通过数据处理可分析输入笔所触碰的点的坐标或者其经过的所有点的坐标，从而做出触碰响应或者转换为计算机可识别的数据显示出来。
然而，由于影像撷取模组的光轴垂直于该输入面，因此当使用者持输入笔进行输入时，使用者的手可能遮挡输入笔发出的光线或者遮挡影像撷取模组的镜头或遮挡光点，从而妨碍影像撷取模组正常工作。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种可有效防止使用者的手遮挡光线或者遮挡影像撷取模组的手写输入装置。
一种手写输入装置，该手写输入装置包括输入笔、输入面、影像撷取模组，该输入笔用于在该输入面触碰或书写，该输入面具有一个中心，该影像撷取模组包括光学系统，该光学系统具有光轴，该影像撷取模组高于该输入面，该光学系统的光轴与该输入面相交成θ角，且0°＜θ＜90°或90°＜θ＜180°，该输入笔可发出光线，该光线可被该影像撷取模组摄取以确定该输入笔的落笔位置。
优选地，该影像撷取装置通过支撑单元支撑于该输入面上方。
优选地，该输入笔的笔尖设置光源以发出光线。
与现有技术相比，本发明提供的手写输入装置的影像撷取模组的光轴与输入面相交成锐角或钝角，因此当在输入面书写或触碰输入面时无光线被遮挡之虞。
影像撷取装置通过支撑单元支撑于该输入面上方使得影像撷取装置可感测到整个输入面上的光点。
在输入笔的笔尖设置光源有助于准确地定位输入笔的落笔位置。
附图说明
图1是本发明第一实施例提供的手写输入装置的示意图。
图2是图1中的影像撷取模组与输入面的结构示意图。
图3是本发明第二实施例提供的手写输入装置中影像撷取模组与输入面的结构示意图。
图4是本发明第三实施例提供的手写输入装置中影像撷取模组与输入面的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步详细说明。
请参阅图1和图2，本发明第一实施例提供的手写输入装置1包括输入面板10，影像撷取模组12和输入笔14。
输入面板10具有一个输入面100，输入面100为矩形，输入面100具有四条边长和一个中心，该四条边形成该输入面100的边界。
影像撷取模组12包括由透镜、光阑等元件构成的光学系统121以及影像感测器122、电路板(图未示)等。该光学系统121具有一个光轴I，该影像感测器122具有一个感测面123，该感测面123具有一中心O，垂直该感测面123且经过该中心O的线是该感测面123的中心法线II。该光轴I与该中心法线II重合。
输入笔14在其尖端设有一光源。当然，也可以在输入笔12的杆状主体上设置光源并且该光源可将光照射到输入面。优选地，在输入笔14的尖端设置光源，因为光源发出的光将直接投射到输入笔的落笔点，位置准确，因此，影像撷取装置将直接感测到输入笔14的落笔点，而不必考虑输入笔14的落笔位置和光点投射位置的差别。
光源可以是红外光发光二极管141，该红外线发光二极管141可发出红外光，相应地，影像撷取模组12为可感测红外光的红外影像撷取模组。
优选地，如果该红外光的主波长为λ0，则该红外光的光谱范围控制在λ0±0.1λ0，因为红外光发光二极管141发出的红外光不是准单色光，并且也因为将红外光的光谱范围控制得较窄可使影像撷取模组12有效地感测到，而不受其他波长光线影响，当然，相应地，影像撷取模组12应该对波长为λ0±0.1λ0之间的光线最敏感。
可以理解，输入笔14也可采用其他波长的光作为光源，同样地，要求光谱范围控制得较窄，在主波长左右不超过主波长的十分之一。
影像撷取模组12高于该输入面100，且该影像撷取模组12的光轴I和输入面100相交成θ角，0°＜θ＜90°或90°＜θ＜180°，即，相交成锐角或钝角。该影像撷取模组12于该输入面100所在平面的正投影可位于该输入面100之内或之外。在本实施例中，该正投影位于输入面100之外，且其与该输入面100的一条边102相邻。
影像撷取模组12可通过支撑架支撑的方式位于该输入面100的上方，这样可以保证其感测到整个输入面100上的光点。
首先，由于整个输入面100都可成像在影像感测器122上，这样就相当于将输入面100的每个点的坐标通过“拍照”的方式确定下来。当输入笔14触碰该输入面100或在输入面100书写文字、图形时，红外光发光二极管141发出的红外光被影像撷取模组12摄取(实际上，影像撷取模组12接收到的是被输入面100反射的光)，即可在影像撷取模组12的影像感测单元成像，并借助其他部件，例如处理器等将输入笔14的落笔点的坐标和整个输入面100的成像点相参照，即可确定落笔点的坐标落在输入面100的哪一点。所有的落笔点的坐标相连，将会由处理器做出相应，反应出来就表示为一个点操作或者是图像或者是文字等讯息的输入等
与光轴I垂直输入面100的情况相比，红外光发光二极管141发出的红外光将不被持输入笔14的手妨碍，影像撷取模组12将可以摄取整个输入面100的红外光。
请参照XYZ坐标轴，设边长102的长度为L1，该影像撷取模组12的正投影到该边长102的垂直距离为L2，该影像撷取模组12到该输入面100的垂直距离为L3，该输入面100与该光轴I的夹角为θ，经过测试得到，该影像撷取模组12的最佳位置由以下条件限定：0.2L1＜L3＜0.6L1，-0.2L3＜L2＜L3，30°≤θ≤115°，当然，θ不等于90度，其中，“-”号表示该影像撷取模组12的正投影落在该输入面100。所谓影像撷取模组12的最佳位置是指能够很好地摄取整个输入面100的红外光且持输入笔14的手不会遮挡影像撷取模组12的镜头的位置。
另外，当影像撷取模组12的光轴I与输入面100的法线方向的夹角θ大到一定程度时，输入笔14发出的光线经过光学系统121之后可能会在成像时发生梯形畸变，例如，输入面100远离影像撷取模组12的一侧将相对于靠近影像撷取模组12的一侧发生图像收缩，如果发生此种情形，就表示输入面100上某些角落的红外光无法被影像撷取模组12感测到，因此形成感测盲区，影响手写输入装置的响应能力。
图3所示为应用于本发明第二实施例提供的手写输入装置的影像撷取模组20与输入面100的光路示意图。该手写输入装置中，除该影像撷取模组20之外的其他结构、位置均与手写输入装置1相同。
影像撷取模组20包括一个光学系统22和影像感测器23，该光学系统22具有一个光轴III，该影像感测器23具有一个感测面230，该感测面230具有一中心，垂直该感测面230且经过该中心的是该感测面230的中心法线IV，该光轴III与该中心法线IV平行，且相距L。
使光轴III与中心法线IV平行，就是将影像感测器23相对光学系统22错开，使得原本成像在影像感测器23成像区以外的输入面100的一些方位得以在影像感测器23成像，如此，减弱梯形畸变所带来的影响。
间距L的具体数值和光学系统22、影像撷取模组20的位置有关。优选地，此间距L在该手写输入装置的制造过程中通过测试等方式确定，无需在使用时不断调试。
图4所示为应用于本发明第三实施例提供的手写输入装置的影像撷取模组30与输入面100的光路示意图。该手写输入装置中，除该影像撷取模组30之外的其他结构、位置均与手写输入装置1相同。
影像撷取模组30包括一个光学系统32和影像感测器33，该光学系统32具有一个光轴V，该影像感测器33具有一个感测面330，该感测面330具有一中心，垂直该感测面330且经过该中心的是该感测面330的中心法线VI，该光轴V与该中心法线VI相交成β角，优选地，使得感测面330与输入面100平行，以接收整个输入面100上的光线，这样就能更好地改善梯形畸变。在本实施例中，使β角与θ角互余就可以让感测面330与输入面100平行。
Claims (9)
1.一种手写输入装置，其特征在于：该手写输入装置包括输入笔、输入面、影像撷取模组，该输入笔用于在该输入面触碰或书写，该输入面具有一个中心，该影像撷取模组包括光学系统，该光学系统具有光轴，该影像撷取模组高于该输入面，该光学系统的光轴与该输入面相交成θ角，且0°＜θ＜90°或90°＜θ＜180°，该输入笔可发出光线，该光线可被该影像撷取模组摄取以确定该输入笔的落笔位置。
2.如权利要求1所述的手写输入装置，其特征在于：该影像撷取装置通过支撑单元支撑于该输入面上方。
3.如权利要求1所述的手写输入装置，其特征在于：该输入笔的笔尖设置光源以发出光线。
4.如权利要求1所述的手写输入装置，其特征在于：设该光线的主波长为λ0，则该光线的光谱范围为λ0±0.1λ0。
5.如权利要求4所述的手写输入装置，其特征在于：该光线为红外光，该影像撷取模组为可感测红外光的红外影像撷取模组。
6.如权利要求1所述的手写输入装置，其特征在于：该输入面为矩形，该输入面具有一条与该影像撷取模组于该输入面所在平面的正投影相邻的边长，设从该中心到该影像撷取模组正投影的方向为正向，反之为负向，设该边长的长度为L1，该影像撷取模组的正投影到该边长的垂直距离为L2，该影像撷取模组到该输入面的垂直距离为L3，则0.2L1＜L3＜0.6L1，-0.2L3＜L2＜L3，30°≤θ＜90°或90°＜θ≤115°。
7.如权利要求1所述的手写输入装置，其特征在于：该影像撷取模组进一步包括影像感测器，该影像感测器具有一个感测面，该感测面具有一条中心法线，该光轴与该中心法线平行。
8.如权利要求1所述的手写输入装置，其特征在于：该影像撷取模组进一步包括影像感测器，该影像感测器具有一个感测面，该感测面具有一条中心法线，该光轴与该中心法线相交。
9.如权利要求8所述的手写输入装置，其特征在于：该感测面与该输入面平行。
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