CN203366234U - 一种3d控制笔设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种3D控制笔设备，包括笔杆本体以及安装在该笔杆本体上的第一红外发光单元、第二红外发光单元、第三红外发光单元、开关键和确认键，所述第一红外发光单元位于所述笔杆本体的头部，所述第二发光单元位于所述笔杆本体的尾部，所述开关键用于控制所述第一红外发光单元和第二红外发光单元的亮灭，所述确认键用于控制所述第三发光单元的亮灭；由于采用了三个红外发光单元和两种按键，通过显示端配置的红外双目摄像头，利用其中常亮的两个红外发光单元可计算获得该3D控制笔设备的空间状态及其指向，并利用第三个红外发光单元和确认键选中3D界面中的虚拟物体，以便于通过操作笔杆本体的动作来控制该虚拟物体的运动。

Description

一种3D控制笔设备

技术领域

本实用新型涉及面向智能电视、电脑或手持设备可操控3D界面虚拟物体的3D控制装置领域，尤其涉及的是一种结构简单、成本低的3D控制笔设备。

背景技术

随着近几年3D技术的飞速发展，新型3D产业链已经应市而生，相关3D应用的技术将充分进入大众视野，如今3D虚拟现实技术已经实现，但是市场上的3D图像仅仅是从屏幕延伸出来，缺少与用户的交流和互动，例如用户不能用手抓去一些3D物体并将对其进行控制，又如旋转、拉伸等操作，因此目前的3D虚拟交互等技术有待进一步提高。

以3D控制笔设备为例，对于设计师、建筑师或动作制作人员来说，3D控制笔无疑是一项十分实用的技术，此外它还可以应用到部分消费者使用的电子产品中，例如应用到电视游戏机中，为使用者提供一种前所未有的3D互动体验，以增强用户的身临其境的体验感，但是现有的3D控制笔设备结构复杂、成本太高，不适合大范围推广使用。

因此，现有技术尚有待改进和发展。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种3D控制笔设备，结构简单、成本低，适合大范围推广使用。

本实用新型的技术方案如下：一种3D控制笔设备，包括笔杆本体以及安装在该笔杆本体上的第一红外发光单元、第二红外发光单元、第三红外发光单元、开关键和确认键，所述第一红外发光单元位于所述笔杆本体的头部，所述第二发光单元位于所述笔杆本体的尾部，所述开关键用于控制所述第一红外发光单元和第二红外发光单元的亮灭，所述确认键用于控制所述第三发光单元的亮灭。

所述的3D控制笔设备，其中：所述第三红外发光单元位于所述笔杆本体的中部，并处于所述第一红外发光单元与所述第二红外发光单元之间。

所述的3D控制笔设备，其中：所述确认键位于所述笔杆本体的中部，且所述第三红外发光单元位于所述确认键与所述第一红外发光单元之间。

所述的3D控制笔设备，其中：所述笔杆本体内侧空间还设置有一电路板，所述确认键通过所述电路板与所述第三发光单元电路连接。

所述的3D控制笔设备，其中：所述开关键位于所述笔杆本体的尾部。

所述的3D控制笔设备，其中：所述第一红外发光单元、第二红外发光单元和第三红外发光单元处的笔杆本体均为红外透光管壁，所述第一红外发光单元、第二红外发光单元或第三红外发光单元包括位于所述红外透光管壁内侧空间并沿所述笔杆本体轴向设置的红外LED灯、前反射罩和后反射罩，所述前反射罩和所述后反射罩均具有凸出且相向设置的光滑反射面，所述红外LED灯的发光面位于所述前反射罩与所述后反射罩之间。

所述的3D控制笔设备，其中：所述第一红外发光单元、第二红外发光单元和第三红外发光单元处的笔杆本体均为红外透光管壁，所述第一红外发光单元、第二红外发光单元或第三红外发光单元包括位于所述红外透光管壁内侧空间并沿所述笔杆本体径向设置的多个红外LED灯，且所有红外LED灯的发光面均朝外分布。

所述的3D控制笔设备，其中：所述第一红外发光单元、第二红外发光单元或第三红外发光单元中所有红外LED灯的位置按所述笔杆本体的圆周等角度设置。

所述的3D控制笔设备，其中：在所述笔杆本体的头部还设置有用于控制触摸设备使用2D界面的触电笔头。

所述的3D控制笔设备，其中：所述触电笔头呈半球状，所述笔杆本体呈圆柱状，所述第一红外发光单元呈圆锥状并连接过渡所述触电笔头和所述笔杆本体。

本实用新型所提供的一种3D控制笔设备，由于采用了三个红外发光单元和两种按键，通过显示端配置的红外双目摄像头，利用其中常亮的两个红外发光单元可计算获得该3D控制笔设备的空间状态及其指向，并利用第三个红外发光单元和确认键选中3D界面中的虚拟物体，以便于通过操作笔杆本体的动作来控制该虚拟物体的运动。

附图说明

图1是本实用新型3D控制笔设备的外观主视图。

图2是本实用新型3D控制笔设备的内部结构主视图。

图3是本实用新型3D控制笔设备所用三个红外发光单元实施例一的内部结构图。

图4是本实用新型3D控制笔设备所用三个红外发光单元实施例二的内部结构图。

具体实施方式

以下将结合附图，对本实用新型的具体实施方式和实施例加以详细说明，所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的具体实施方式。

如图1所示，图1是本实用新型3D控制笔设备的外观主视图，该3D控制笔设备在整体上呈一笔杆状，在笔杆本体100上设置有第一红外发光单元110、第二红外发光单元120、第三红外发光单元130、开关键140和确认键150，所述第一红外发光单元110位于所述笔杆本体100的头部，所述第二红外发光单元120位于所述笔杆本体的100尾部，所述开关键140用于控制所述第一红外发光单元110和所述第二红外发光单元120的亮灭，例如所述第一红外发光单元110和所述第二红外发光单元120在所述开关键140按下时处于常亮状态，以便于通过安装在显示器端的红外双目摄像头(图未示出)相关联，由于所述第一红外发光单元110与所述第二红外发光单元120之间间隔有一定的距离，当所述红外双目摄像头检测到均亮起的所述第一红外发光单元110与所述第二红外发光单元120时，通过双目原理就可以计算出该3D控制笔设备的空间位置信息，包括所述笔杆本体100的实时空间位置、倾斜角度以及其头部的方向指向。

与此同时，再结合所述确认键150和所述第三红外发光单元130即可实现对3D界面中所选虚拟物体的操作控制，所述确认键150用于控制所述第三红外发光单元130亮灭，例如所述第三红外发光单元130在所述确认键150按下时亮起，而松开所述确认键150时所述第三红外发光单元130熄灭，通过操作所述确认键150来控制所述第三红外发光单元130的亮灭状态，当所述笔杆本体100指向所述显示器3D界面中所要选择的虚拟物体时，按下所述确认键150，所述第三红外发光单元130亮起，表明已选中所述笔杆本体100所指向的所述显示器屏幕中深度距离最近的虚拟物体，这样就可以通过操纵所述笔杆本体100的空间状态，如拖动、旋转等动作，来实现对3D界面中所选中的虚拟物体的放大、缩小、移动、转动等运动，使得用户能自主控制虚拟物体的景深，并从不同角度观看该虚拟物体，可使用户具有一种身临其境的临场感；此外，所述确认键150和所述第三红外发光单元130还可以实现对菜单的选择，以及模拟并确定是否按下鼠标左键等信息。

优选地，所述第三红外发光单元130位于所述笔杆本体100的中部，并处于所述第一红外发光单元110与所述第二红外发光单元120之间；为了便于握持和操控，所述确认键150也可以设置在所述笔杆本体100的中部，且所述第三红外发光单元130位于所述确认键150与所述第一红外发光单元110之间。

优选地，所述开关键140可设置在所述笔杆本体100的尾部，例如可设置在所述笔杆本体100尾部的端面上，以便于操作方便和顺手，就如同使用圆珠笔一样方便；此外，在所述笔杆本体100的头部还可设置有触电笔头160，用于在2D界面下配合使用手写板、触摸屏等触摸设备控制菜单和鼠标，例如，所述触电笔头160可设置在所述笔杆本体100头部的端面上。

较好的是，所述触电笔头160呈半球状，所述笔杆本体100呈圆柱状，所述第一红外发光单元110呈圆锥状，并连接在所述触电笔头160和所述笔杆本体100之间。

结合图2所示，图2是本实用新型3D控制笔设备的内部结构主视图，所述确认键150为头部凸出所述笔杆本体100的轻触按键，该轻触按键设置在一电路板170上，并通过该电路板170与所述第三红外发光单元130中的红外LED灯相连接，所述触电笔头160、所述开关键140、以及所述第一红外发光单元110和所述第二红外发光单元120中的红外LED灯分别通过固定在所述笔杆本体100内壁导线槽中导线180连接到所述电路板170上，在所述笔杆本体100的内部还设置有电源部分(图未示出)，在此不再赘述。

在本实用新型3D控制笔设备的优选实施方式中，三个红外发光单元(110、120和130)的外壁作为所述笔杆本体100侧壁组成部分，均可采用高透光率材料的红外透光管壁制作，而考虑到单个红外LED灯的发散角度一般较小，难以满足该3D控制笔设备的任意翻转，由此均位于所述红外透光管壁内侧空间的第一红外发光单元110、第二红外发光单元120和第三红外发光单元130这三个红外发光单元的具体结构可有以下两种优选实施例。

实施例一，如图3所示，图3是本实用新型3D控制笔设备所用三个红外发光单元实施例一的内部结构图，以第二红外发光单元120为例，包括位于其所在位置处红外透光管壁的内侧空间并沿所述笔杆本体100纵向或轴向设置的红外LED灯121、前反射罩122和后反射罩123，所述前反射罩122和所述后反射罩123均具有凸出且相向设置的光滑反射面，且所述前反射罩122或所述后反射罩123中间具有适配所述红外LED灯121穿过的通孔，所述红外LED灯121既可设置在所述前反射罩122的通孔中，也可设置在所述后反射罩123的通孔中，不管采用哪一种方式，所述红外LED灯121的发光面都始终处于所述前反射罩122与所述后反射罩123之间，以便于通过所述前反射罩122与所述后反射罩123的二次反射，将所述红外LED灯121原本较小的发散角a0扩大成较大的发散角a1，继而从高透光率材料的红外透光管壁发散出去，由此可以在所述3D控制笔设备任意翻转的情况下，较好的满足所述显示器端配置的红外双目摄像头对这三个红外发光单元(110、120和130)发出的亮点进行有效地识别，避免造成亮点丢失的问题。

实施例二，如图4所示，图4是本实用新型3D控制笔设备所用三个红外发光单元实施例二的内部结构图，还是以第二红外发光单元120为例，包括位于其所在位置处红外透光管壁的内侧空间并沿所述笔杆本体100横向或径向设置的多个红外LED灯(图4示出了3个红外LED灯121a、121b和121c的情况)组成，且所有红外LED灯(121a、121b和121c)的发光面均朝外分布，继而从高透光率材料的红外透光管壁发散出去，由此同样也可以满足所述显示器端配置的红外双目摄像头对这三个红外发光单元(110、120和130)发出的亮点进行有效地识别，较好的是，所有红外LED灯(121a、121b和121c)在所述笔杆本体100内的位置按其圆周等角度设置。

应当理解的是，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不足以限制本实用新型的技术方案，对本领域普通技术人员来说，在本实用新型的精神和原则之内，可以根据上述说明加以增减、替换、变换或改进，而所有这些增减、替换、变换或改进后的技术方案，都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种3D控制笔设备，其特征在于：包括笔杆本体以及安装在该笔杆本体上的第一红外发光单元、第二红外发光单元、第三红外发光单元、开关键和确认键，所述第一红外发光单元位于所述笔杆本体的头部，所述第二发光单元位于所述笔杆本体的尾部，所述开关键用于控制所述第一红外发光单元和第二红外发光单元的亮灭，所述确认键用于控制所述第三发光单元的亮灭。

2.根据权利要求1所述的3D控制笔设备，其特征在于：所述第三红外发光单元位于所述笔杆本体的中部，并处于所述第一红外发光单元与所述第二红外发光单元之间。

3.根据权利要求1所述的3D控制笔设备，其特征在于：所述确认键位于所述笔杆本体的中部，且所述第三红外发光单元位于所述确认键与所述第一红外发光单元之间。

4.根据权利要求1所述的3D控制笔设备，其特征在于：所述笔杆本体内侧空间还设置有一电路板，所述确认键通过所述电路板与所述第三发光单元电路连接。

5.根据权利要求1所述的3D控制笔设备，其特征在于：所述开关键位于所述笔杆本体的尾部。

6.根据权利要求1所述的3D控制笔设备，其特征在于：所述第一红外发光单元、第二红外发光单元和第三红外发光单元处的笔杆本体均为红外透光管壁，所述第一红外发光单元、第二红外发光单元或第三红外发光单元包括位于所述红外透光管壁内侧空间并沿所述笔杆本体轴向设置的红外LED灯、前反射罩和后反射罩，所述前反射罩和所述后反射罩均具有凸出且相向设置的光滑反射面，所述红外LED灯的发光面位于所述前反射罩与后反射罩之间。

7.根据权利要求1所述的3D控制笔设备，其特征在于：所述第一红外发光单元、第二红外发光单元和第三红外发光单元处的笔杆本体均为红外透光管壁，所述第一红外发光单元、第二红外发光单元或第三红外发光单元包括位于所述红外透光管壁内侧空间并沿所述笔杆本体径向设置的多个红外LED灯，且所有红外LED灯的发光面均朝外分布。

8.根据权利要求7所述的3D控制笔设备，其特征在于：所述第一红外发光单元、第二红外发光单元或第三红外发光单元中所有红外LED灯的位置按所述笔杆本体的圆周等角度设置。

9.根据权利要求1所述的3D控制笔设备，其特征在于：在所述笔杆本体的头部还设置有用于控制触摸设备使用2D界面的触电笔头。

10.根据权利要求9所述的3D控制笔设备，其特征在于：所述触电笔头呈半球状，所述笔杆本体呈圆柱状，所述第一红外发光单元呈圆锥状并连接过渡所述触电笔头和所述笔杆本体。

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