专利名称：无线光电鼠标笔的制作方法
技术领域：
本发明涉及IT技术领域，是一种用于计算机信息输入的无线光电鼠标笔。
背景技术：
随着计算机技术的发展，基于发光二极管的光电鼠标、基于蓝牙技术的无线鼠标及基于触摸屏的手写笔技术相继出现，这些技术的出现为计算机输入方式和手段带来了很大的改变，但在实际应用中，人们希望一种能够和手写笔一样的输入装置，输入方便快捷，而不需要专用的触摸屏。比如教师授课，随着科技的发展，传统的教学方式已经逐渐被数字化教学方式所取代。教师在进行授课时，采用教师事先做好的课件，在电脑平台上，运行应用软件，通过投影仪和大屏幕来展示和演示授课内容。这种方式节省了传统授课方式中教师板书的时间，同时也消除了粉笔书写产生粉尘对健康的危害，大大提高了讲课的质量和效果。但是，目前在教学中也存在一些问题。一般教师在授课期间，会有一些临时性的互动内容需要展现给学生，这就需要类似于粉笔书写效果的设备，而实际教学过程中，教师只能用鼠标做笔，进行即兴的公式或文字内容的书写，很不方便，而且笔迹很难控制，若采用基于触摸屏的手写笔，由于触摸屏造价较高，学校一般不具备这样的条件，难以推广使用。中国实用新型专利ZL200420034922.6公开了一种光电鼠标笔，这种鼠标笔利用透镜成像原理及平面镜反射原理，在笔形壳体内开有窗口的上部设置可将光线反射至鼠标成像镜的平面镜片；在壳体内设置两块平面镜或透镜组；壳体内底端固定有笔尖，并开有窗口；笔内设有当笔尖接触到书写表面时将笔尖移动信号向电脑传送的传感器，该光电鼠标笔的光学结构能捕捉笔尖移动图像，实现了手写文字输入功能。缺点是笔和鼠标是分体的，其笔仅能做捕捉笔尖移动图像，而图像处理还必须依靠现有的光电鼠标，其鼠标功能的实现还需借助现有的鼠标完成，使得要完成手写输入功能还需依赖普通鼠标，这样降低了设备使用的独立性，同时增加了计算机的连接接口。未能将捕捉笔尖移动图像、对图像进行处理和无线传输三种手段集成一体。
发明内容为克服现有技术存在的笔和鼠标分体而制，未能将捕捉笔尖移动轨迹、无线信号传输和鼠标操作三种功能集成为一体的不足，本发明提出一种将无线光电鼠标的各零部件集成在普通的笔身内部的无线光电鼠标笔。
本发明包括壳体、光学系统、数据信息处理集成电路及无线传输装置。
本发明的壳体为笔形，其头部为圆锥形，在锥面上开有透光窗口；尾部圆周方向嵌有金属接口端，与笔帽内的接口端相配合，使得电路导通；射频发射端镶嵌在笔帽的顶端，通过嵌在笔帽内壁上的数据线与接口端连通，实现数据传输；射频接受端采用现有无线光电鼠标的射频接受技术实现，通过USB接口与计算机相连。功能键和操作滚轮安装在壳体外部。
光学系统包括LED、发射透镜、棱镜、接受透镜及光接受器，其中LED、发射透镜及光接受器通过支撑架安装在笔形壳体内部，棱镜被固定在笔形壳体内部笔尖部位。其中棱镜的外形与笔形壳体内部笔尖处贴合，棱镜壁上开有透光窗口，并且该透光窗口的形状与壳体头部锥面上的透光窗口相同，位置相对应。
数据信息处理集成电路及无线传输装置包括图像处理芯片、按键处理电路、集成处理电路及电源模块，并被固定在笔形壳体内壁上。
本发明的LED发光经发射透镜聚集到棱镜折射到书写面上，经书写面反射到接受透镜聚集到光接受器，将所采集的图像信息经图像处理芯片进行图像对比可得到笔书写的轨迹，并将轨迹信息通过集成处理电路进行信息转换，利用射频发射端传送信息到射频接受端，通过USB接口进入计算机。
由于本发明采用透镜组对光照进行处理，使得接受到的书写面图像更加清晰，从而使捕捉到的书写轨迹更加清晰。由于采用轨迹捕捉与鼠标按键集成，使得书写更加容易、操作更加方便，实现了便携功能。
附图1是鼠标笔的结构示意图，附图2是鼠标笔的光路原理图，
附图3是棱镜的结构示意图，附图4是支撑架的结构图，附图5是鼠标笔的系统结构图。图中1.棱镜 2.发射透镜3.滚轮4.功能键5.功能键6.壳体7.按键处理电路8.集成处理电路9.接口端10.端盖 11.射频发射端 12.笔帽13.接口端 14.笔芯 15.电源模块 16.图像处理芯片17.支撑架 18.LED19.光接受器 20.接受透镜21.透光窗口 22.LED安装孔 23.笔芯安装孔 24.发射透镜安装孔25.光接受器安装孔 26.接受透镜安装孔具体实施方式
本实施例的无线光电鼠标笔笔身结构与普通圆珠笔或签字笔相同，包括壳体6、笔芯14、端盖10及笔帽12。壳体6为笔形，其头部为圆锥形，在锥面上开有占锥面1/5的楔形透光窗口21，在壳体6的尾部，沿圆周方向嵌有环状金属接口端9。笔帽为圆筒形，其内径同壳体6的尾部的外径；笔帽筒的内壁亦嵌有环状金属接口端13，并且该接口端的结构及位置与接口端9相配合，可与接口端9相配合传输数据信息。射频发射端11镶嵌在笔帽12的顶端，通过嵌在笔帽12内壁的槽中的数据线与接口端13连通。
在笔形壳体6外表面安装功能键4、功能键5及滚轮3；其中功能键4和功能键5采用半球型按钮，安装在位于壳体下部外表面上的盲孔内，并通过引线与位于壳体内部的按键处理电路7连接；滚轮3采用旋转编码器，卡装在壳体下部外表面上的槽孔内，与壳体6内部的按键处理电路7连接。安装好的功能键4、功能键5及滚轮3均凸出笔形壳体外圆表面。
在笔形壳体6内部设置有无线光电鼠标笔的数据信息处理电路和一组光学元件，用于无线光电鼠标笔的光线传输，主要功能是将鼠标笔笔尖轨迹移动信息和功能键、滚轮3的操作信息进行处理，传送到计算机。其中，光学元器件包括有发射透镜2、特制棱镜1、接受透镜20以及光接受器19，光路传播途径为LED18为光源，光线穿过发射透镜聚集到特制棱镜1，反射到书写面，再经反射穿过接受透镜20聚集到光接受器19，然后图像传送到图像处理芯片16，最后到集成处理电路8进行信息转换。数据信息处理电路包括有图像处理芯片16、按键处理电路7、集成处理电路8，其连接关系为功能按键、滚轮3的造作信息传递到按键处理电路7进行相应的响应处理，最后传递到集成处理电路8进行信息转换。
本实施例中，发射透镜2为两个同规格的凸透镜，其ω需满足安装要求，曲率半径R满足空间聚焦要求；LED18为发光二极管，充当光源，其功率满足光照要求即可；接受透镜20为凸透镜，其ω需满足安装要求，曲率半径R满足空间聚焦要求；光接受器19为标准元件。上述元器件均通过支撑架17安放在壳体6内。
支撑架17用PVC材料制成，由支撑杆和固定在支撑杆上的三层支板组成，其中支撑杆的纵截面为弧形，并且该弧形的内表面和外表面的曲率分别与支板和壳体内径的曲率相同。上层支板位于支撑杆的顶端，与笔形壳体6内壁之间需留有可使引线通过的间隙。本实施例的上层支板为不完全的圆形面板，即以圆心为界，与支撑杆相固定一侧的半圆的半径同壳体内圆的半径，另一侧则为少半圆，使上层支板与笔形壳体内壁之间留有间隙，便于引线通过，同时，在半圆圆心位置开有可通过笔芯的圆孔23，在少半圆上还开有LED的安装孔22。
中层板为半径与笔形壳体内圆半径相等的圆形面板，在圆心位置同样开有可通过笔芯的圆孔23，在该支板中心孔23的一侧开有一椭圆形光接受器安装孔25；在该支板中心孔23的另两侧对称的开有发射透镜安装孔24，用于固定两个发射透镜2。
为使穿过发射透镜照射到棱镜上的光线尽可能多，支撑架17的下层支板位于壳体6的中心线一侧，其形状和大小能安装接受透镜20即可。本实施例中，下层支板为椭圆形，椭圆形长轴方向的边曲率亦与支撑杆内表面的曲率相同，被固定在支撑杆上。在该支板上与光接受器安装孔25对应的位置开有椭圆形接受透镜安装孔26，用于安装接受透镜20，孔大小需满足接受透镜20的安装要求。
棱镜1采用普通玻璃制成，外形为圆锥形漏斗状，其外表面与笔形壳体6头部圆锥壳体内部形状一致，并与之相配合安装；棱镜1的锥形壁上厚下薄，即锥底薄，锥顶厚，其剖面为三角形，位于锥底的顶角为10度。棱镜1的锥顶部有孔，孔径与笔芯14直径相同，锥底部直径与笔形壳体6内圆相同，在其侧壁上开有一楔形窗口，楔形为整个锥体1/5圆周，与笔形壳体6透光窗口21同向。
装配时(附图1)先将特制棱镜1套在笔形壳体6尖端锥形内，楔形窗口对准透光窗口21。
将LED18安装在支撑架17的上层板的安装孔处；两个发射透镜2对成安装在中层板的发射透镜安装孔24处，光接受器安装在中层板的光接受器安装孔25处；接受透镜20安装在下层板的接受透镜安装孔26处。将固定好的透镜组、LED18、光接受器19的支撑架17装入笔形壳体6中，使接受透镜对准透光窗口21。
将电源模块15、按键处理电路7、图像处理芯片16合理布置并粘接于笔形壳体6内壁面上。
将笔芯14穿过支撑架17的两个笔芯安装孔23装入笔形壳体中，拧上端盖10。
无线光电鼠标笔的工作过程为当笔帽12套在笔身上，使接口端a9与接口端b13接通；电源模块15供电，LED18发光，其光线经过2个发射透镜2汇聚成平行光照射在特制棱镜1的内腔上经棱镜弧面反射汇聚到书写面上，增强书写面某区域的光照强度；包含光照区域图像信息的光线照射到接受透镜20，聚成平行光到光接受器19，传输到图像处理芯片16进行图像信息处理；当使用本实施例书写时，笔身移动，书写面的光照区域跟随移动，则传输到光接受器19的为包含不同光照区域图像信息的光线，经图像处理芯片16进行图像对比可得到笔书写的轨迹，轨迹信息通过集成处理电路8进行信息转换，利用射频发射端11传送信息到射频接受端，最终到计算机，通过专用的软件识别信号进行相应的显示。当使用者对功能键及滚轮3进行操作时，按键处理电路7处理操作信息通过集成处理电路8进行信息转换，利用射频发射端11传送信息到射频接受端，最终到计算机，通过专用的软件识别信号进行相关的响应。
权利要求
1.一种无线光电鼠标笔，包括壳体(6)、光学系统、数据信息处理集成电路及无线传输装置，其特征在于壳体(6)为笔形，其头部有透光窗口(21)；壳体的尾部嵌有金属接口端(9)，与笔帽内的接口端(13)相配合；射频发射端(11)镶嵌在笔帽(12)的顶端，接受端连接有USB接口；LED(18)、发射透镜(2)及光接受器(19)通过支撑架(17)安装在壳体(6)内部；被固定在壳体内部笔尖部位的棱镜(1)为漏斗状，其侧壁上开有透光窗口；数据信息处理集成电路及无线传输装置包括图像处理芯片(16)、按键处理电路(7)、集成处理电路(8)及电源模块(15)，并被固定在笔形壳体内壁上。
2.如权利要求1所述无线光电鼠标笔其特征在于，棱镜(1)镜壁的剖面为锥形，镜壁上的透光窗口与壳体的透光窗口(21)形状相同，位置相对应。
3.如权利要求1所述无线光电鼠标笔，其特征在于，支撑架(17)由支撑杆和固定在支撑杆上的三层支板组成，其中上层支板和中层支板为与壳体同心的圆形，中心有笔芯通孔(23)，下层支板位于壳体(6)中心线一侧，具形状和大小能安装接受透镜即可；三层支板上分别开有LED安装孔(22)、光接收器安装孔(25)、发射透镜安装孔(24)和接受透镜安装孔(26)。
4.如权利要求3所述无线光电鼠标笔，其特征在于，支撑架(17)的支撑杆纵截面为弧形，并且该弧形的内表面和外表面的曲率分别与支板和壳体(6)内径的曲率相同；上层支板与壳体内壁之间留有间隙，便于引线通过。
5.如权利要求1所述无线光电鼠标笔特征在于，壳体的尾部嵌有金属接口端(9)，与笔帽内的接口端(13)相配合。
全文摘要
本发明涉及一种用于计算机信息输入的无线光电鼠标笔。本发明的壳体为笔形，头部有透光窗口21；壳体尾部嵌有金属接口端9，与笔帽12内的接口端13相配合；射频发射端11嵌在笔帽的顶端，接受端有USB接口；LED18、发射透镜2及光接受器9通过支撑架17安装在壳体6内部；被固定在壳体内部笔尖部位的棱镜1为漏斗状，其侧壁上开有透光窗口；数据信息处理集成电路及无线传输装置被固定在笔形壳体内壁上。本发明的LED发光折射到书写面上，再聚集到光接受器，将所采集的图像信息进行图像对比可得到笔书写的轨迹，并将轨迹信息通过集成处理电路进行信息转换，利用射频发射端传送信息到射频接受端，并接入计算机，具有图像清晰、使用方便的特点。
文档编号G06F3/033GK101093426SQ20061004300
公开日2007年12月26日 申请日期2006年6月20日 优先权日2006年6月20日
发明者王永军, 李锋, 张尽染 申请人:西北工业大学