CN103902063A - 数字笔、数字笔接收装置及数字笔书写装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种数字笔书写装置，其包括数字笔及数字笔接收装置；该数字笔包括壳体、位于壳体内的笔芯及信号发射装置；该信号发射装置包括压力感测开关、控制电路单元及信号发射模块；该信号发射模块能发射激光与超声波；该数字笔接收装置包括信号接收模块、信号处理单元以及数据储存单元，该信号接收模块用于接收该信号发射模块发射的激光与超声波，该信号处理单元系根据该信号接收模块所接收的激光与超声波信号计算该数字笔书写时相对于该书写介质表面的书写轨迹。本发明还涉及一种数字笔及一种数字笔接收装置。

Description

数字笔、数字笔接收装置及数字笔书写装置

技术领域

本发明涉及一种手写输入装置，尤其涉及一种数字笔、数字笔接收装置及一种数字笔书写装置。

背景技术

随着信息科技的进步，各种电子设备，如计算机、手机、个人数字助理等，已逐渐进入每个人的生活，文文件编辑、网络文字聊天等成为人们日常生活及工作不可或缺的组成部分。先前的文字输入方式主要有键盘输入及语音输入等。第一种输入方式需要人们懂得键盘指法及相配套的输入法。第二种输入方式对语言的种类及发音标准有一定要求。上述两种输入方式对不习惯使用或少使用键盘和发音不标准或不会说特定语言的人们来说，使用上比较不便。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种使用方便的数字笔、数字笔接收装置及数字笔书写装置。

一种数字笔，包括壳体、位于该壳体内的笔芯及信号发射装置；该笔芯系具有笔尖及与该笔尖相背的末端，该信号发射装置包括压力感测开关、控制电路单元及信号发射模块，该压力感测开关位于该末端用于感测笔尖书写时的压力，该控制电路单元分别与该压力感测开关及该信号发射模块电连接，该信号发射模块包括激光发射模块、第一超声波发射模块与第二超声波发射模块，该控制电路单元在该压力感测开关感测到预定压力的情况下启动该激光发射模块、该第一超声波发射模块与该第二超声波发射模块以发射激光、第一超声波及第二超声波。

一种数字笔接收装置，其包括信号接收模块、信号处理单元以及数据储存单元，该信号接收模块与该数据储存单元均电性连接于该信号处理单元，该信号接收模块包括激光接收模块、第一超声波接收模块与第二超声波接收模块，该激光接收模块用于接收该激光，该第一超声波接收模块用于接收该第一超声波，该第二超声波接收模块用于接收该第二超声波，该信号处理单元系根据该信号接收模块所接收的激光、第一及第二超声波的时间计算该笔尖在该书写介质的位置以判断该笔尖的书写轨迹。

一种数字笔书写装置，其包括数字笔及数字笔接收装置；该数字笔包括壳体、位于该壳体内的笔芯及信号发射装置；该笔芯系具有笔尖及与该笔尖相背的末端，该信号发射装置包括压力感测开关、控制电路单元及信号发射模块，该压力感测开关位于该末端并用于感测该笔尖书写时的压力，该控制电路单元分别与该压力感测开关及该信号发射模块电连接，该信号发射模块包括激光发射模块、第一超声波发射模块与第二超声波发射模块，该控制电路单元在该压力感测开关感测到预定压力的情况下启动该激光发射模块、该第一超声波发射模块与该第二超声波发射模块以发射激光、第一超声波及第二超声波；该数字笔接收装置包括一信号接收模块、一信号处理单元以及一数据储存单元，该信号接收模块与该数据储存单元均电性连接于该信号处理单元，该信号接收模块包括一激光接收模块、第一超声波接收模块与第二超声波接收模块，该激光接收模块用于接收该激光，该第一超声波接收模块用于接收该第一超声波，该第二超声波接收模块用于接收该第二超声波，该信号处理单元系根据该信号接收模块所接收的激光、第一及第二超声波的时间计算该笔尖在该书写介质的位置以判断该笔尖的书写轨迹，该数据储存单元用于储存该书写轨迹。

与现有技术相比，本发明提供的数字笔、数字笔接收装置及数字笔书写装置利用了激光与超声波都能准确侦测位置的特点制作而成，该数字笔尺寸大小可以与一般使用的原子笔大小相当、携带方便，而且书写时不需要额外的手写板，及利用了人们平时习惯的手写输入方式，使得输入更加方便。

附图说明

图1为本发明实施例提供的数字笔书写装置示意图。

图2为图1的数字笔书写装置的数字笔的剖面示意图。

图3为图1的数字笔书写装置的信号接收装置的模块示意图。

图4为图1的数字笔书写装置中收发激光与超声波模块的原理示意图。

主要元件符号说明

数字笔书写装置	100
		数字笔	10
壳体	12
		笔芯	14
笔尖	140
		末端	142
信号发射装置	16
		压力感测开关	160
控制电路单元	162
		信号发射模块	164
电池模块	18
		激光发射模块	170
第一超声波发射模块	171
		第二超声波发射模块	172
书写介质	20
		数字笔接收装置	30
信号接收模块	31
		信号处理单元	32
数据储存单元	33
		信号传输模块	34
固持装置	35
		第一超声波接收模块	311
第二超声波接收模块	312
		激光接收模块	313

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

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1，一种数字笔书写装置100，其包括数字笔10以及数字笔接收装置30。该数字笔10用于在书写介质20上书写，该书写介质20可为纸板、台面或其它可承受该数字笔10书写压力的承载介质。该数字笔接收装置30用于接收并存储该数字笔10书写时的书写轨迹。

请参阅图2，该数字笔10包括壳体12、位于壳体12内的笔芯14、信号发射装置16及电池模块18。

该笔芯14具有笔尖140及与该笔尖相背的末端142，其中该笔尖140可选择性地位于该壳体12外及能够缩入于该壳体12内；该笔尖140系为原子笔笔头或铅笔笔头。

该信号发射装置16包括压力感测开关160、控制电路单元162及信号发射模块164。

该压力感测开关160及该控制电路单元162位于该末端，该压力感测开关160用于感测该数字笔10书写时的压力。该信号发射模块164与该压力感测开关160及该控制电路单元162电连接。

该信号发射模块164位于该壳体12外靠近笔尖140的位置，该信号发射模块164包括用来发射激光的激光发射模块170以及紧靠该激光发射模块170两侧设置的第一超声波发射模块171与第二超声波发射模块172。该激光发射模块170为激光二极管或者半导体激光器。该第一超声波发射模块171与该第二超声波发射模块172分别用来发射第一超声波与第二超声波，该第一超声波与第二超声波的频率不同。

该电池模块18电连接于该信号发射装置16。该电池模块18可以包括电池座(图未示)及一节或复数节电池装配于该电池座内。该电池模块18可以为该数字笔10内部电子构件提供电能。

请参阅图3，该数字笔接收装置30包括信号接收模块31、信号处理单元32、数据储存单元33及信号传输模块34。

该信号接收模块31、该数据储存单元33及信号传输模块34均电性连接于该信号处理单元32，该信号接收模块31用于接收该信号发射模块164发射的激光与超声波信号，具体地，该信号接收模块31包括激光接收模块313以及设置在该激光接收模块313两侧的第一超声波接收模块311与第二超声波接收模块312。

该信号处理单元32根据该信号接收模块31所接收的激光、该第一及该第二超声波信号的时间计算该数字笔10书写时该笔尖140相对于该书写介质20表面之书写轨迹，并将该书写轨迹存储于该数据储存单元33。

该信号信号传输模块34用于将该书写轨迹传送至用户终端。本实施方式中，该信号传输模块34为一蓝牙装置，该用户终端可以为计算机，手机等电子装置。

该数字笔接收装置30还包括固持装置35，该固持装置35将该数字笔接收装置30固定在该书写介质20上。当该数字笔10用于书写时，通过该固持装置35将该激光接收模块313、该第一超声波接收模块311与该第二超声波接收模块312固定在该书写介质边缘此处所指的边缘没有任何限定，只要不影响书写即可。从而数字笔本体在书写时便于计算该数字笔10的移动轨迹。在本实施方式中，该固持装置35为双面胶，在其它实施方式中，该固持装置35可以为夹子等或在其它实施方式中，固持装置35可省略，只需保证激光接收模块313、该第一超声波接收模块311与该第二超声波接收模块312在该数字笔10书写时保持静止即可。

使用时，当该数字笔10用于书写前，先将该数字笔接收装置30固定在书写介质20边缘，当书写时，该压力感测开关160用于感测该笔尖140书写的压力。当压力超过预定压力时，该控制电路单元162启动该信号发射模块164同时发射激光、第一及第二超声波信号，即该激光发射模块170发射激光，该第一超声波发射模块171与该第二超声波发射模块172分别发射第一超声波与第二超声波，并且该第一超声波发射模块171与该第二超声波发射模块172所发射的超声波频率不同。这样便于后续第一超声波接收模块311与第二超声波接收模块312分别接收预先设定波段的超声波。该激光接收模块313用来接收该激光发射模块170发射的激光信号。

以该激光接收模块313接收到激光信号的时刻为计时起点，因为光速快于声速，从而激光先于超声波到达数字笔接收装置30，所以将接收到激光信号的时刻作为计时起点（假设时刻为T0）。由于该数字笔10能同时发射激光与超声波，所以此处的该激光发射模块170只需要发射较低功率的激光即可，从而可以尽可能降低激光对使用者眼睛的伤害。

请参阅图4，该第一超声波接收模块311接收到第一超声波的时刻为T1，该第二超声波接收模块312接收到第二超声波的时刻为T2。该信号处理单元32分别计算该第一超声波接收模块311距离该第一超声波发射模块171的第一距离以及第二超声波接收模块312距离该第二超声波发射模块172的第二距离。具体地，该第一距离为超声波的速度乘以第一超声波的运行时间H1，即H1=T1-T0，该第二距离为超声波的速度乘以第二超声波的运行时间H2，即H2=T2-T0，再以该第一超声波接收模块311为圆心、第一距离为半径的第一圆与以该第二超声波接收模块312为圆心、第二距离为半径的第二圆在该书写介质20的表面相交，相交的交点即是此时刻T0，笔尖140在该书写介质20表面的第一位置。由于书写一笔划时笔尖140会被持续按压，激光、第一及第二超声波也会持续发射。该数字笔接收装置30可在预定的时间间隔后再次接收激光、第一及第二超声波以使该信号处理单元32确定笔尖140在该书写介质20表面书写该笔划的第二位置。如此类推，该信号处理单元32便可以确定笔尖140在该书写介质20表面书写时的多个位置以识别笔尖140书写的笔划（书写轨迹），例如书写一笔划需要1秒，可以将预订的时间间隔设定为0.1秒，即每隔0.1秒得到一个位置或者轨迹点，从而在1秒内得到多个位置以识别笔尖140书写的笔划（书写轨迹）。可以理解，该预定的时间间隔决定了识别的笔划（书写轨迹）的精度。该数据储存单元33用来存储该笔划（书写轨迹）。

综上所述，本发明提供的数字笔、数字笔接收装置及数字笔书写装置利用了激光与超声波都能准确侦测位置的特点制作而成，该数字笔尺寸大小可以与一般使用的原子笔大小相当、携带方便，而且书写时不需要额外的手写板，即不需在一特定之表面才能使用，使手写更加方便。

可以理解的是，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术构思做出其它各种相应的改变与变形，而所有这些改变与变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种数字笔，包括壳体、位于该壳体内的笔芯及信号发射装置；该笔芯具有笔尖及与该笔尖相背的末端，该信号发射装置包括压力感测开关、控制电路单元及信号发射模块，该压力感测开关位于该末端并用于感测该笔尖书写时的压力，该控制电路单元分别与该压力感测开关及该信号发射模块电连接，该信号发射模块包括激光发射模块、第一超声波发射模块与第二超声波发射模块，该控制电路单元在该压力感测开关感测到预定压力的情况下启动该激光发射模块、该第一超声波发射模块与该第二超声波发射模块以发射激光、第一超声波及第二超声波。

2.如权利要求1所述的数字笔，其特征在于，该第一超声波发射模块发射的该第一超声波与该第二超声波发射模块发射的该第二超声波的频率不同。

3.如权利要求1所述的数字笔，其特征在于，该数字笔还包括电池模块，该电池模块位于壳体内且与该信号发射装置电性连接。

4.一种数字笔接收装置，其包括信号接收模块、信号处理单元以及数据储存单元，该信号接收模块与该数据储存单元均电性连接于该信号处理单元，该信号接收模块包括激光接收模块、第一超声波接收模块与第二超声波接收模块，该激光接收模块用于接收激光，该第一超声波接收模块用于接收第一超声波，该第二超声波接收模块用于接收第二超声波，该信号处理单元根据该信号接收模块所接收的该激光、该第一及该第二超声波的时间计算数字笔的笔尖在书写介质的多个位置以判断该笔尖的书写轨迹，该数据储存单元用于储存该书写轨迹。

5.如权利要求4所述的数字笔接收装置，其特征在于，该数字笔接收装置还包括信号传输模块，该信号传输模块用于将该书写轨迹传送至用户终端。

6.如权利要求5所述的数字笔接收装置，其特征在于，该信号传输模块为蓝牙装置。

7.一种数字笔书写装置，其包括数字笔及数字笔接收装置；

该数字笔包括壳体、位于该壳体内的笔芯及信号发射装置；该笔芯具有笔尖及与该笔尖相背的末端，该信号发射装置包括压力感测开关、控制电路单元及信号发射模块，该压力感测开关位于该末端并用于感测该笔尖书写时的压力，该控制电路单元分别与该压力感测开关及该信号发射模块电连接，该信号发射模块包括激光发射模块、第一超声波发射模块与第二超声波发射模块，该控制电路单元在该压力感测开关感测到预定压力的情况下启动该激光发射模块、该第一超声波发射模块与该第二超声波发射模块以发射激光、第一超声波及第二超声波；及

该数字笔接收装置包括信号接收模块、信号处理单元以及数据储存单元，该信号接收模块与该数据储存单元均电性连接于该信号处理单元，该信号接收模块包括激光接收模块、第一超声波接收模块与第二超声波接收模块，该激光接收模块用于接收该激光，该第一超声波接收模块用于接收该第一超声波，该第二超声波接收模块用于接收该第二超声波，该信号处理单元系根据该信号接收模块所接收的激光、第一及第二超声波的时间计算该笔尖在书写介质的多个位置以判断该笔尖的书写轨迹，该数据储存单元用于储存该书写轨迹。

8.如权利要求7所述的数字笔书写装置，其特征在于，该数字笔还包括电池模块，该电池模块位于该壳体内与该信号发射装置电性连接。

9.如权利要求7所述的数字笔书写装置，其特征在于，该数字笔接收装置包括固持装置，该固持装置将该激光接收模块、该第一超声波接收模块与该第二超声波接收模块固定在该书写介质上。

10.如权利要求7所述的数字笔书写装置，其特征在于，该数字笔接收装置还包括信号传输模块，该信号传输模块用于将该书写轨迹传送至用户终端。

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