CN2590077Y - 光学输入笔 - Google Patents

Abstract

一种用于计算机设备的光学输入笔，它包括装在笔内的笔尖压力传感器，光学移动传感器，数据传输接口控制电路，手持笔可在普通的物体平面上移动定位并将笔的移动及笔尖的状态信息通过笔上的数据传输接口发送给计算机。

Description

光学输入笔

所属技术领域

本实用新型涉及一种计算机设备的手持式笔状定位输入装置，手持笔可在普通物体的表面(桌面，书本的纸面甚至荧屏的表面等)上移动定位并将笔的移动及状态信息通过串行接口(RS232，USB，PS2或以后推出的标准)输入计算机。

背景技术

目前的手持式定位输入装置主要是各种鼠标器(包括机械式，光电式，触摸板式)，手写板输入笔，摇杆式手柄，轨迹球等，而手写板输入笔除了定位功能，还可配合手写体识别软件和作图软件实现各种文字或图形输入，但必须配置一块书写板(内有位置和压力传感器)方可工作，而常规定位时人们习惯用鼠标器，因为可以随意在桌面上滑动。

发明内容

为克服手写板使用的不便和鼠标器功能的局限，综合二者的优点，本实用新型提供了一种光学输入笔，不需专用手写板，只需以书写姿势将笔尖靠近或接触普通桌面或其它能使其发挥功能的物体表面移动，即可定位屏幕光标，配合手写体识别软件输入文字和图形。

本实用新型包括一个为手持式握笔姿态使用并配合其内部电路组件安装而设计的笔体结构，以及电路部分。电路包括：笔尖压力传感器，光学移动传感器，数据传输接口控制电路。

本实用新型采取的技术方案是：手持笔前端的笔尖连着或本身就是一个探测与表面接触与否及接触压力的传感器，最简单是一接触式开关的一端，当笔尖以一定压力接触表面时，开关接通输出有效信号到数据传输接口控制电路以表明输入笔处于笔尖接触物体表面的状态，反之是悬空状态。当笔的应用较复杂：如要表现出输入的线条粗细或手写体笔划的特征时，接触式开关可以用一个压力传感器及其放大输出采样电路组件代替，笔尖的压力可以被量化输出到数据传输接口控制电路。笔尖可位于笔体前端的一侧而不是中心，而该侧的方向代表了定位平面坐标既屏幕表面坐标Y轴正向。

笔的前端有一个窗口，其后装有光电式移动传感器，将对准笔前端有效距离内的平面的相对移动转化为数字信号输出到综合处理电路。该传感器的输出与笔尖的状态(是否悬空)无关。

一种可用于本实用新型的光学移动传感器由下述组成：光学图像感应器，及其配套的数字信号处理和输出组件DSP封装组成的光学移动感应器，再配合光学镜头，发光二极管(LED)。其工作原理是，由LED照亮笔尖前方物体表面，反射光经镜头到光学图像感应器获得物体表面图像，DSP以高速(每秒几百到几千次)对图像进行比较处理，分析出表面相对运动的方向和速度，再以数字信号输出。这类传感器及技术已成熟地运用于多款光学鼠标的产品上，元器件的封装形式经改进后更适合在输入笔上使用。

笔的另一部分是数据传输控制接口，将笔尖压力传感器，光学移动传感器输出的数据以及为某些使用功能而设的按钮开关的状态输出作为输入，进行综合的编码处理后输出到串行数据传输接口，并对一些功能部件进行控制。

串行数据接口可采用目前使用的各种成熟的技术，协议和器件，典型的是RS232，PS2或USB等标准与计算机通讯或自行定义一个接口用于和专用或便携设备连接。

光学输入笔使用工作过程是：当手握着笔使笔尖端接近到物体表面一定距离，使光电式移动传感器能有效感应工作(经过适当的设计如尽量缩短笔尖长度，加大照射表面用LED的发射功率，调整透镜的焦距，改变光电传感器入射光阑孔径或重新设计一套新的大景深的光学镜头，这一有效感应距离可以足够大使得笔尖不需接触就可感应到物体表面)，此时移动光学输入笔，移动信息经光电移动传感器感应，和笔尖状态以及笔上其它功能按钮开关的状态输出一起经传输控制接口编码后发送给计算机，软件就可以确定屏幕上光标的移动位置和其它动作了。当向物体表面按下笔尖，笔尖压力传感器变化的状态被计算机收到，软件结合位置移动的信息，就可作为文字笔划，图形线条的输入或者点击选中动作来处理。

光学输入笔的有益效果是，以人们习惯的手写方式输入文字和定位，又能在可选范围较大的平面内随意使用，而且成本低廉。

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。

光学输入笔的结构如附图1所示，表明了各部件主要的安装关系。

其中：1.笔尖，2.簧片接触式微动开关SW，笔尖可沿轴向适当移动，并顶在微动开关的活动触点一端，微动开关平时在簧片弹力作用下处于断开状态，开关的动作行程应适当的小些以适应人手书写时落笔的感觉习惯，本实施例就由L和2.简单地组成笔尖压力传感器，3.输入笔外壳，4.光学移动感应器的示意图，现成的产品可用美国Aglent Technologies公司的ADNS-2051光学鼠标感应器，其内部包含一个影像获取系统IAS，一个数字信号处理器DSP，一个双通道的积分放大输出器和一个双引脚的串行接口，该光学传感器能以每秒钟500-2300祯的速率摄取并处理影像，分辨率为400-800CPI，16脚DIP封装，该传感器的光学窗口在集成封装的下面，本实施例使用中将其引脚都向上反转安装在小电路板上，以增加传感器下的空间，5.光学传感器配套的透镜，6.发光二极管LED1用以照射光学传感器对着的物体表面，7.LED1聚光用的透镜，(4.5.6.7.组成光学移动传感器)8.笔壳前端为光电传感器开的窗口，9.电路板，连接了上述各传感器并装有数据传输控制接口，10.数据传输控制接口的处理器，是一个可编程控制器(数据传输控制接口的其它器件未标示出来)，11.数据输出电缆线，12.物体表面。

光学输入笔的一个电路原理如附图2所示。

图中，IC1芯片ADNS-2051是Aglent Technologies公司的光学鼠标传感器，它处理经LED1照亮的物体表面图像，分析出表面移动状态，将结果由串口信号SDI0输出。IC2是CYPRESS公司的带USB及PS/2接口的外围控制器CY7C63723，将IC1输出的数据及笔尖压力开关SW的状态处理编码后以USB或PS2标准输出，这样光学输入笔的输出数据可作为一个标准鼠标的输出在计算机上利用现成的软件进行处理，完成定位，作图等操作。

Claims (6)

1.一种计算机设备定位用光学输入笔，其特征在于笔内装有一个笔尖压力传感器(2)，光学移动传感器(4，5，6，7)，和数据传输接口控制电路(10)。

2.根据权利要求1所述的光学输入笔，其特征是：笔前端装有光学移动传感器对准笔前端的物体表面(12)，在笔尖以书写姿态接近物体表面时就可有效感应。

3.根据权利要求1所述的光学输入笔，其特征是：笔尖压力传感器与笔尖相连接。

4.根据权利要求1所述的光学输入笔，其特征是：笔上数据传输接口控制电路实时处理并实时发送笔尖状态及移动的数据信息。

5.根据权利要求1所述的光学输入笔，其特征是：所述笔尖是指光学输入笔在工作状态中靠近物体表面最近的部分。

6.根据权利要求4所述的光学输入笔，其特征是：数据传输接口控制电路使用串行格式传输数据。