CN102566801A - 在灵活空间内操控电子设备信息屏幕的方法及输入装置 - Google Patents

Abstract

本发明的在灵活空间内操控电子设备信息屏幕的方法及输入装置，所述输入装置由信息笔、信号接收装置、控制系统及设置驱动软件的驱动模块等构成。所述信息笔是掌握在操作人员手中的信息发射源，所述信号接收装置是接收所述信息笔发射的信息的装置；所述控制系统与信号接收装置连接，对收到的信号进行处理后，传输给电子设备的主机；所述驱动软件是安装在所述主机中处理信息笔动作数据的专用程序，用于判断出信息笔的位置、书写动作、点击方式、手势动作等，并将判断结果提交给所述主机的主程序或其它程序，使主机做出响应，完成使用者的操作意图。本发明可以取代传统的鼠标、键盘、触摸屏等输入装置，给操作人员带来了更多的方便和自由。

Description

在灵活空间内操控电子设备信息屏幕的方法及输入装置

技术领域

本发明属于电子通信领域，具体是一种在灵活空间内操控电子设备信息屏幕的方法及输入装置。

背景技术

人们在操控各种电子设备的信息屏幕时离不开输入装置，应用信息屏幕的电子设备包括了日常生活和生产中应用到的各种信息设备，如各类计算机、游戏机、影音设备、通讯设备、工业控制终端设备、信息查询终端设备等。传统的输入装置包括键盘、鼠标以及更人性化的触摸屏，这些输入装置在人们操控各种信息屏幕时存在很大的局限性，键盘、鼠标、触摸屏只能在桌面上或屏幕上一个固定区域内进行简单的平面的运动控制，限制了人们对信息屏幕控制意识表达的全面性与灵活性，更不可能实现对信息屏幕进行三维控制，并且使用者在使用某些电子设备时，可能会长时间内以固定姿态面对信息屏幕工作，给人们的健康带来严重影响，而触摸屏技术难以对大型屏幕、超小屏幕进行操作。

发明内容

本发明的技术目的是克服现有技术的缺陷，提供一种在灵活空间内操控电子设备信息屏幕的方法及输入装置，利用连续的空间定位技术，采集信息笔的空间位置和运动轨迹，通过智能化的分析软件，驱动信息屏幕按照操作人员的意图做出响应，在灵活空间内实现了人性化的操作。

本发明的技术方案是：

一种在灵活空间内操控电子设备信息屏幕的输入装置，其特征在于，包括以下构件：

1)、作为信号发射源的信息笔，所述信息笔设有信号发射装置； 

2）、用于探测信息笔发射信号的信号接收装置，所述信号接收装置设置在电子设备信息屏幕的周边； 

3）、控制系统，所述控制系统的输入接口与所述信号接收装置连接，所述控制系统的输出接口与所述电子设备设有驱动软件的主机连接；

4）、设置在所述主机内的安装驱动软件判断信息笔的各种动作属性的驱动模块。

所述信号接收装置设有四个或四个以上的传感器或接收天线，所述传感器或接收天线设置在信息屏幕的周边，组成所述信号接收装置。

本发明的输入装置可应用于现有技术中许多常用的电子设备中，包括计算机、游戏机、影音设备、通讯设备、工业控制终端设备、信息查询终端设备等。

所述控制系统包括输入接口、信号处理单元和输出接口，所述信号接收装置与输入接口连接，所述输入接口与所述信号处理单元的输入端连接，所述信号处理单元的输出端与所述输出接口连接，所述输出接口与所述主机连接。

所述信息笔设有笔套，所述笔套内设有电源、转换电路和发射信号的换能器，所述电源通过电路与所述转换电路连接，所述转换电路与换能器连接。当信息笔为单向自主发射模式时，采用上述构件即可。

当采用双向应答通讯模式时，所述控制系统还包括一个向信息笔发射触发信号的触发器，所述信息笔笔套内还设有对应所述触发器的触发信号接收器。

一种在灵活空间内操控电子设备信息屏幕的方法，其特征在于，包括以下步骤： 

1）、设置带有信号发射装置的信息笔向外发射信号，根据信息屏幕显示的信息，使用者通过信息笔笔身的动作向设置有信息屏幕的电子设备发出指令；

2）、在所述信息屏幕周边设置信号接收装置，所述信号接收装置将探测到的上述信号传输到所述输入装置的控制系统进行数据处理，处理后的数据传输至电子设备的主机；

3）、在所述主机上设置分析上述数据的驱动软件，通过驱动软件判断信息笔的各种动作属性，并将分析结果传输至主机的主程序或其它程序，驱动主机对该分析结果做出响应，使信息笔发出的指令得到执行。

进一步的技术方案还包括：

所述信息笔发射的信号为超声波或电磁波。

在信息屏幕周围设置四个或四个以上的传感器或接收天线作为信号接收装置，利用信息笔与各个传感器或接收天线之间信号传递的时间-空间关系来探测出信息笔的位置和空间轨迹，增加传感器或接收天线的数量可使信息笔的定位更加准确。

所述控制系统通过输入接口收集信号接收装置传送的信号，通过信号处理单元对该信号进行数据处理，通过输出接口将处理后的结果数据传输至主机。

所述信息笔的信息模式为以下两种方式中的一种：

1）、单向自主发射模式: 信息笔自主发射信号，所述信号接收装置被动接收；

2）、双向应答通讯模式：控制系统设置触发器向信息笔发射触发信号，信息笔设置触发信号接收器，所述电子设备工作时，触发器发射触发信号，信息笔接收到触发信号后再向外发射信号，以控制调整信号收发的周期，使判断信息笔动作的数据更加精准。

所述触发信号是超声波、光波、电磁波中的一种。

所述信息笔通过转换电路将电源的电能转换成特定频率的电流波，以驱动换能器向工作空间发射特定信号。

所述电子设备工作时，所述信息屏幕上显示有与信息笔位置同步联动的光标，使信息笔的使用者操作更直观、更方便。

所述信息笔通过单击、双击、连击、拖动的动作来操作信息屏幕上显示的图标或虚拟键盘。

所述信息笔通过拟手势的动作操作对信息屏幕显示的提示信息发出确认指令，在有限空间范围内摇晃信息笔笔身的动作，表示否定确认，在有限空间范围内向下点一下或多下笔身的动作表示肯定确认。

本发明的有益效果：

1）、可以使使用者以自然、灵活、立体的方式向信息屏幕输入指令；

2）、能将多种手势动作融入操作手段，更符合人的操作习惯，更加人性化。

3）、能适用于各种信息屏幕，包括常规屏幕、投影屏幕以及各种超大、超小型屏幕等，不受屏幕种类和尺寸的限制。

4）、可以充分扩展人们使用输入装置时的活动空间，而不局限于固定的位置，因此也能够有效减少和缓解人们长期小范围固定姿态操控信息屏幕引起的职业病现象。

附图说明

图1是本发明整体构成的示意图；

图2是本发明的信息笔结构的示意图；

图3是本发明的控制系统结构示意图；

图中的各附图标记分别为：

1-信息笔；2-信息屏幕；3-信号接收装置；4-触发器；5-控制系统；6-主机；21-笔套；22-电源；23-转换电路；24-换能器；25-触发信号接收器；31-输入接口；32-信号处理单元；33-输出接口；34-触发器接口。

具体实施方式

为了阐明本发明的技术方案及技术目的，下面结合附图及具体实施方式对本发明做进一步的介绍。

如图所示，一种在灵活空间内操控电子设备信息屏幕的输入装置，包括以下构件：

1)、信息笔1，所述信息笔1设有笔套21，所述笔套21内设有电源22、转换电路23、发射信号的换能器24、触发信号接收器25，所述电源22通过电路与所述转换电路23连接，所述转换电路23的输出端与换能器24连接，所述信息笔1通过转换电路23将电源22的电能转换成特定频率的电流波，以驱动换能器24向工作空间发射特定信号；

2）、信号接收装置3，所述信号接收装置3包括设置在信息屏幕2周围的四个或四个以上传感器或接收天线； 

3）、控制系统5，所述控制系统5包括输入接口31、信号处理单元32和输出接口33，所述输入接口31与所述信号接收装置3连接，所述控制系统5通过输入接口31收集信号接收装置3发送的信号，通过信号处理单元32对该信号进行模数转换处理，通过输出接口33将处理后的结果数据传输至电子设备的主机6；当采用双向应答通讯模式时，所述控制系统5还包括一个向信息笔1发射触发信号的触发器接口34, 所述触发器接口34与触发器4连接；

4）、设置在所述主机内的安装有驱动软件的驱动模块。

所述电子设备可以是计算机、游戏机、影音设备、通讯设备、工业控制终端设备、信息查询终端设备等等。

上述输入装置在使用时，信息笔1向外发射信号，使用者控制信息笔1在工作空间内动作，向电子设备发出指令。利用空间定位技术，将上述信号接收装置3探测到的信息笔1发出的信号传输到控制系统5进行数据处理，实时采集信息笔1的空间位置和运动轨迹，将处理后的数据传输至主机6的驱动模块。

所述驱动软件是指处理信息笔1的各种位置及运动轨迹数据的应用程序。驱动软件分析判断信息笔1的各种动作属性，并将分析结果传输至主机6的主程序或其它程序，驱动主机6对该分析结果做出响应，使信息笔1发出的指令得到执行，完成用户的操作意图

所述信息笔1发射的信号可为超声波或电磁波，所述信息笔1与所述信号接收装置3、控制系统5之间可以是单向自主发射模式，也可以是双向应答通讯模式。

所述单向自主发射模式，是指信息笔1仅有自主发射信息的功能，设置在信息屏幕周边的所述信号接收装置3只是处于被动接收状态，这时信息屏幕周边不需要设置触发器4，信息笔1中也不需要设置触发信号接收器25；

所述双向应答通讯模式，是指信息笔1具有接收、发射双向功能，即信息笔1需要设置触发信号接收器25；信息笔1通过设置在信息屏幕2周边的信号接收装置3、触发器4与控制系统5之间建立双向应答式通信，所述触发器4通过触发器接口34与所述控制系统5的信号处理单元32连接。触发器4是所述控制系统5向信息笔1发射触发信号的装置，可以是超声波触发器，也可以是光波、电磁波触发器，在双向应答通讯模式下，所述输入装置工作时，先由其触发器4发射触发信号，信息笔1接收到触发信号后立即向外发射信号。

双向应答通讯模式的优点是信号收发周期可以自动调整，所述输入装置判断信息笔1的位置数据更加精确。

信息屏幕2工作时，显示有与信息笔1位置同步联动的光标。所述信息笔1可通过单击、双击、连击、拖动的动作来操作显示屏幕上的图标或虚拟键盘。为了体现更人性化的设计，所述信息笔1也可通过拟手势的动作操作对信息屏幕发出确认指令，在有限空间范围内摇晃信息笔笔身的动作，表示否定确认，在有限空间范围内向下点一下或多下笔身的动作表示肯定确认。由于拖动操作的被拖动的对象是事先知道的特定时间内出现的特定区域，并且拖动操作是向某一方向的特定的移动，所以，在有限空间范围内摇晃信息笔笔身的动作或向下点一下或多下笔身的动作均不会与拖动动作相混淆。

以上已以较佳实施例公开了本发明，然其并非用以限制本发明，本领域技术人员均应了解，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可以对本发明进行各种修改和变型。因而，如果任何修改或变型落入所附权利要求书及等同物的保护范围内时，应认为本发明涵盖这些修改和变型。

Claims (16)

1.一种在灵活空间内操控电子设备信息屏幕的输入装置，其特征在于，包括以下构件：

1)、作为信号发射源的信息笔，所述信息笔设有信号发射装置； 

2）、用于探测信息笔发射信号的信号接收装置，所述信号接收装置设置在电子设备信息屏幕的周边； 

3）、控制系统，所述控制系统的输入接口与所述信号接收装置连接，所述控制系统的输出接口与所述电子设备的主机连接；

4）、设置在所述主机内的安装驱动软件判断信息笔的各种动作属性的驱动模块。

2.根据权利要求1所述的一种在灵活空间内操控电子设备信息屏幕的输入装置，其特征在于：

所述信号接收装置设有四个或四个以上的传感器或接收天线，所述传感器或接收天线设置在信息屏幕的周边，组成所述信号接收装置。

3.根据权利要求1所述的一种在灵活空间内操控电子设备信息屏幕的输入装置，其特征在于：

所述电子设备包括计算机、游戏机、影音设备、通讯设备、工业控制终端设备、信息查询终端设备。

4.根据权利要求1所述的一种在灵活空间内操控电子设备信息屏幕的输入装置，其特征在于：

所述控制系统包括输入接口、信号处理单元和输出接口，所述信号接收装置与输入接口连接，所述输入接口与所述信号处理单元的输入端连接，所述信号处理单元的输出端与所述输出接口连接，所述输出接口与所述主机连接。

5.根据权利要求1-4中任一权利要求所述的一种在灵活空间内操控电子设备信息屏幕的输入装置，其特征在于：

所述信息笔设有笔套，所述笔套内设有电源、转换电路和发射信号的换能器，所述电源通过电路与所述转换电路连接，所述转换电路与换能器连接。

6.根据权利要求5所述的一种灵活空间内操控信息屏幕的输入装置，其特征在于：

当采用双向应答通讯模式时，所述控制系统还包括一个向信息笔发射触发信号的触发器，所述信息笔笔套内还设有对应所述触发器的触发信号接收器。

7.一种应用上述输入装置在灵活空间内操控电子设备信息屏幕的方法，其特征在于，包括以下步骤： 

1）、设置带有信号发射装置的信息笔向外发射信号，根据信息屏幕显示的信息，使用者通过信息笔笔身的动作向设置有信息屏幕的电子设备发出指令；

2）、在所述信息屏幕周边设置信号接收装置，所述信号接收装置将探测到的上述信号传输到所述输入装置控制系统中进行数据处理，处理后的数据传输至电子设备的主机；

3）、在所述主机上设置分析上述数据的驱动软件，通过驱动软件判断信息笔的各种动作属性，并将分析结果传输至主机的主程序或其它程序，驱动主机对该分析结果做出响应，使信息笔发出的指令得到执行。

8.根据权利要求7所述的一种在灵活空间内操控电子设备信息屏幕的方法，其特征在于：所述信息笔发射的信号为超声波或电磁波。

9.根据权利要求8所述的一种在灵活空间内操控电子设备信息屏幕的方法，其特征在于：在信息屏幕周围设置四个或四个以上的传感器或接收天线作为信号接收装置。

10.根据权利要求7所述的一种在灵活空间内操控电子设备信息屏幕的方法，其特征在于：所述控制系统通过输入接口收集信号接收装置传送的信号，通过信号处理单元对该信号进行数据处理，通过输出接口将处理后的结果数据传输至主机。

11.根据权利要求7所述的一种在灵活空间内操控电子设备信息屏幕的方法，其特征在于，所述信息笔的信息模式为以下两种方式中的一种：

1）、单向自主发射模式: 信息笔自主发射信号，所述信号接收装置被动接收；

2）、双向应答通讯模式：控制系统设置触发器向信息笔发射触发信号，信息笔设置触发信号接收器，所述输入装置工作时，触发器发射触发信号，信息笔接收到触发信号后再向外发射信号。

12.根据权利要求11所述的一种在灵活空间内操控电子设备信息屏幕的方法，其特征在于，所述触发信号是超声波、光波、电磁波中的一种。

13.根据权利要求7所述的一种在灵活空间内操控电子设备信息屏幕的方法，其特征在于，所述信息笔通过转换电路将电源的电能转换成特定频率的电流波，以驱动换能器向工作空间发射特定信号。

14.根据权利要求7-13中任一权利要求所述的一种在灵活空间内操控电子设备信息屏幕的方法，其特征在于：所述电子设备工作时，所述信息屏幕上显示有与信息笔位置同步联动的光标。

15.根据权利要求14所述的一种在灵活空间内操控电子设备信息屏幕的方法，其特征在于：所述信息笔通过单击、双击、连击、拖动的动作来操作信息屏幕上显示的图标或虚拟键盘。

16.根据权利要求15所述的一种在灵活空间内操控电子设备信息屏幕的方法，其特征在于：所述信息笔通过拟手势的动作操作对信息屏幕显示的提示信息发出确认指令，在有限空间范围内摇晃信息笔笔身的动作，表示否定确认，在有限空间范围内向下点一下或多下笔身的动作表示肯定确认。

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