CN102419646A - 一种具有空中鼠标功能的无线激光笔 - Google Patents

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赵能豪
夏鸿志
伍勤冰
王庆
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Abstract

本发明公开一种具有空中鼠标功能的无线激光笔，包括有：一壳体；一鼠标装置，设置于所述壳体之内，其包括有一设置于所述壳体前端处的测量物镜、一对应于所述测量物镜设置的图像传感器、一连接于所述图像传感器的图像处理器、一用于输入控制信息的按键矩阵、一分别与所述图像处理器和按键矩阵连接的射频发射控制器及一连接于所述射频发射控制器的发射天线；一激光笔装置，设置于所述壳体之内，包括有一设置于所述壳体前端处的激光二极管及一设置于所述激光二极管的前方处的准直透镜，所述按键矩阵包括有一激光按键开关，所述激光二极管与所述激光按键开关连接而由其控制开关。本发明具有不受电路噪声影响、不存在X和Y轴交叉干扰等优点。

Description

一种具有空中鼠标功能的无线激光笔
技术领域
本发明涉及一种数据处理设备，尤其是指一种具有空中鼠标功能的无线激光笔，可广泛用于教学、会议等场合的多媒体信息演示过程中的人机交互。
背景技术
目前，多媒体已广泛应用于课堂教学、会议演讲、商业演示等各种场合，可以使用包括文字、图片、照片、声音、动画和影片等在内的丰富表现形式给参与者传递信息。常见地，使用者采用鼠标进行人机交互，并往往需要同时配合激光笔以指示讲演内容。由于鼠标和激光笔为彼此对立的产品，不方便于使用者的使用，针对于此，国家知识产权局于2007年12月12日授权公告的专利号为ZL200620014423.X的发明专利提出了一种无线激光笔光学鼠标，其集成无线光学鼠标和激光笔于一体，可以一物两用。此种无线激光笔光学鼠标虽同时具有鼠标和激光笔两种功能，但其仍需借助桌面支撑才可进行工作，使用者在使用时局限于计算机设备和桌面附近，不利于使用者的自由走动和与参与者的交流。
为了克服使用传统鼠标作为交互设备必须依赖桌面使用的问题，国家知识产权局于2009年授权公告的专利号为ZL200820050169.8的发明专利公开了一种无线演示控制器，其设有基于微机电控制系统(Micro-Electro-MechanicalSystems；MEMS)技术的三轴加速度传感器，该三轴加速度传感器实时测量演示控制器运动所产生的三维加速度，并由一数据处理计控制模块处理转换成位移信号，再通过一无线发送模块将该位移信号发送给计算机，从而控制光标的移动。该无线演示控制器可实现对多媒体演示的遥控操作控制，为使用者提供了极大的方便，但同时也存在着下述问题：(1)由于使用者挥动无线演示控制器运动时所产生的加速度非常小，约为0.05～0.1g(g＝9.8m/s2)，与基于MEMS技术的加速度传感器产生的误差信号约为同一数量机级，因此当使用者挥动无线演示控制器的力度较小时，会因三轴加速度传感器输出信号的信噪比太低而无法判断无线演示控制器的移动；(2)对于微机械加速度传感器，X和Y轴正交方向的加速度输入理论上不应引起加速度输出，但由于结构形式及结构参数的原因，或多或少会引起加速度传感器有输出，造成交叉加速度误差干扰；(3)微机械加速度传感器只能测量载体的线运动，为了检测无线演示控制器的转动，还需增加微机械陀螺传感器，即增加了系统的复杂性，也增大了产品成本。
发明内容
本发明所要解决的技术问题为提供一种具有空中鼠标功能的无线激光笔，其可解决现有采用微机械加速度传感器的无线演示控制器所存在的缺陷。
为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案：一种具有空中鼠标功能的无线激光笔，包括有：一壳体；一鼠标装置，设置于所述壳体之内，其包括有一设置于所述壳体前端处的用于将目标景物成像的测量物镜、一对应于所述测量物镜设置的用于感受光学图像信息并将其转换成数字图像信息的图像传感器、一连接于所述图像传感器的用于实时采集所述图像传感器所输出的数字图像信息并监测相邻两帧图像的图像特征点的位置变化而将其转换成鼠标装置在X方向和Y方向的位移信息的图像处理器、一用于输入控制信息的按键矩阵、一分别与所述图像处理器和按键矩阵连接的用于实时监测所述按键矩阵所输入的控制信息并将所述图像处理器所传输的位移信息和所述按键矩阵的控制信息转换成射频信号的射频发射控制器及一连接于所述射频发射控制器的用于将射频信号传送至计算机的发射天线；一激光笔装置，设置于所述壳体之内，包括有一设置于所述壳体前端处的激光二极管及一设置于所述激光二极管的前方处的准直透镜，所述按键矩阵包括有一激光按键开关，所述激光二极管与所述激光按键开关连接而由其控制开关。
相比于现有无线演示控制器采用微机械加速度传感器来检测设备的位移，本发明采用光电技术来实现激光笔的位移检测，其具有如下的有益技术效果：(1)利用激光笔运动时的图像特征点的位置变化来检测激光笔位移，测量结果不会受电路噪声影响，测量灵敏度高，而且光标的移动速度和定位精度可用动作进行控制，用手腕摆动激光笔，光标可做大范围的快速运动，手持激光笔平移，光标可做小范围的慢速运动，利于光标精确定位；(2)不存在X和Y轴的交叉干扰；(3)可同时感应激光笔的平移和转动，演讲者可以最大限度的发挥肢体语言优势，让教学、演讲和演示更加生动完美。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明的原理方框图。
图3是本发明的射频发射控制器的结构方框图。
具体实施方式
为使本领域的普通技术人员更加清楚地理解本发明的目的、技术方案和优点，以下结合附图和实施例对本发明做进一步的阐述。
参阅图1和图2所示，本发明所公开的具有空中鼠标功能的无线激光笔包括有一壳体10、一鼠标装置20及一激光笔装置30。
该鼠标装置20设置于该壳体10之内，其包括有一测量物镜200、一对应于该测量物镜200设置的图像传感器201、一连接于该图像传感器201的图像处理器202、一按键矩阵203、一分别与该图像处理器202和按键矩阵203连接的射频发射控制器204及一连接于该射频发射控制器204的发射天线205。
测量物镜200设置于该壳体10的前端处，用于将目标景物成像。
图像传感器201用于感受光学图像信息并将其转换成数字图像信息，而与之连接的图像处理器202则用于实时采集图像传感器201所输出的数字图像信息，并监测相邻两帧图像的图像特征点的位置变化，将其转换成鼠标装置20在X方向和Y方向的位移信息后输出至射频发射控制器204。上述图像传感器201和图像处理器202可采用安捷伦公司生产的内置图像传感器和图像处理器的ADNS-2030光电传感器。
按键矩阵203用于输入控制信息，其可包括有上翻页键、下翻页键、音量放大键、音量放小键、鼠标左键、鼠标右键、电源开关等。
射频发射控制器204可采用TI公司声场的基于IEEE802.15.4无线通讯协议的2.4GHz射频SoC系统芯片CC2430，其用于实时监测按键矩阵203所输入的控制信息，并将图像处理器202所传输的位移信息和按键矩阵203的控制信息转换成射频信号后经由发射天线205发射出计算机。
参阅图3，该射频发射控制器204可包括有一用于对图像处理器202所输入的位移信息和按键矩阵203的控制信息进行编码的编码器2041、一与该编码器2041连接的用于将该编码器2041所输出的信号转换成射频信号的D/A转换器2042及一与该D/A转化器2042连接的用于放大信号的功率放大器2043。
发射天线205用于将射频发射控制器204所输出的射频信号传送至计算机，优选地，该发射天线205采用PCB天线，即将发射天线205设计加工于鼠标装置20的PCB上。
该激光笔装置30设置于该壳体10之内，包括有一设置于该壳体10前端处的激光二极管300及一设置于该激光二极管300的前方处的准直透镜301，该按键矩阵203包括有一激光按键开关2031，该激光二极管300与该激光按键开关2031连接而由其控制开关。该激光二极管300可采用三洋公司生产的DL-4147-062激光二极管。
以下说明本发明的工作原理。使用时，激光笔装置30的激光二极管300发出一定波长的激光，经准直透镜301变为平行光束后用于指示目标景物(如投影机屏幕)上的教学或演示内容，同时，鼠标装置20的测量物镜200将目标景物成像于图像传感器201的靶面上，图像传感器201将光学图像信息转换成数字图像信息后输出给图像处理器202。当上下、左右移动或摆动激光笔时，图像传感器201所输出的数字图像会发生相反方向的移动，数字图像的移动量与激光笔位移成正比。图像处理器202实时采集图像传感器201所输出的数字图像信息，并监测相邻两帧图像的图像特征点的位置变化，将其转换成鼠标装置20在X方向和Y方向的位移信息后输出至射频发射控制器204。射频发射控制器204实时监测按键矩阵203所输入的控制信息，并将图像处理器202所传输的位移信息和按键矩阵203的控制信息进行编码、D/A转换、放大后经由发射天线205传送至计算机，转换成射频信号后经由发射天线205发射出计算机，从而实现对多媒体演示的遥控操作控制。
以上所述仅为本发明的优选实施例，而非对本发明做任何形式上的限制。本领域的技术人员可在上述实施例的基础上施以各种等同的更改和改进，凡在权利要求范围内所做的等同变化或修饰，均应落入本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种具有空中鼠标功能的无线激光笔，其特征在于，包括有：
一壳体(10)；
一鼠标装置(20)，设置于所述壳体(10)之内，其包括有一设置于所述壳体(10)前端处的用于将目标景物成像的测量物镜(200)、一对应于所述测量物镜(200)设置的用于感受光学图像信息并将其转换成数字图像信息的图像传感器(201)、一连接于所述图像传感器(201)的用于实时采集所述图像传感器(201)所输出的数字图像信息并监测相邻两帧图像的图像特征点的位置变化而将其转换成鼠标装置(20)在X方向和Y方向的位移信息的图像处理器(202)、一用于输入控制信息的按键矩阵(203)、一分别与所述图像处理器(202)和按键矩阵(203)连接的用于实时监测所述按键矩阵(203)所输入的控制信息并将所述图像处理器(202)所传输的位移信息和所述按键矩阵(203)的控制信息转换成射频信号的射频发射控制器(204)及一连接于所述射频发射控制器(204)的用于将射频信号传送至计算机的发射天线(205)；
一激光笔装置(30)，设置于所述壳体(10)之内，包括有一设置于所述壳体(10)前端处的激光二极管(300)及一设置于所述激光二极管(300)的前方处的准直透镜(301)，所述按键矩阵(203)包括有一激光按键开关(2031)，所述激光二极管(300)与所述激光按键开关(2031)连接而由其控制开关。
2.如权利要求1所述的具有空中鼠标功能的无线激光笔，其特征在于，所述射频发射控制器(204)包括有一用于对所述图像处理器(202)所输入的位移信息和按键矩阵(203)的控制信息进行编码的编码器(2041)、一与所述编码器(2041)连接的用于将所述编码器(2041)所输出的信号转换成射频信号的D/A转换器(2042)及一与所述D/A转化器(2042)连接的用于放大信号的功率放大器(2043)。
3.如权利要求1所述的具有空中鼠标功能的无线激光笔，其特征在于，所述图像传感器(201)和图像处理器(202)采用内置有图像传感器和图像处理器的ADNS-2030光电传感器。
4.如权利要求1所述的具有空中鼠标功能的无线激光笔，其特征在于，所述按键矩阵(203)包括有上翻页键、下翻页键、音量放大键、音量放小键、鼠标左键、鼠标右键及电源开关。
5.如权利要求1所述的具有空中鼠标功能的无线激光笔，其特征在于，所述射频发射控制器(204)为基于IEEE802.15.4无线通讯协议的2.4GHz射频SoC系统芯片。
6.如权利要求1所述的具有空中鼠标功能的无线激光笔，其特征在于，所述发射天线(205)为PCB天线。
7.如权利要求1所述的具有空中鼠标功能的无线激光笔，其特征在于，所述激光二极管(300)为DL-4147-062激光二极管。
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