专利名称：光学定位点读机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及点读机，更特别地涉及光学定位点读机。
背景技术：
当前的点读机，都是以电阻或者电磁或者电容感应基板的模式实现的。将书籍放 在基板上，特定笔在书籍上面动作，通过基板的感应来实现笔的定位。这种产品的缺点是尺 寸巨大，不便于携带，移动性很差。并且，书籍有多大，基板就必要有多大。小尺寸的点读机 无法识别超过其基板尺寸的书籍。 因此，需要一种尺寸小，便于携带，并且能够与文字载体的大小匹配的点读机。
实用新型内容为了解决上述问题，本实用新型提供了一种光学定位点读机，其特征在于，包括
光触控笔，包括笔尖，当所述笔尖点触文本载体时，所述光触控笔以360度发出光信号；光
学触控单元，包括至少两个CMOS摄像头，分别定位在所述文本载体的边缘的不同位置上，
用于获取由所述光触控笔发出的所述光信号；以及信号处理模块，用于对来自所述至少两
个CMOS摄像头的所述光信号进行定位处理以得到所述光触控笔的位置；中央处理单元，连
接到所述光学触控单元，用于根据所述光触控笔的位置，找到预存在文件系统数据库中的
数据内容；以及输出单元，用于输出由所述中央处理单元找到的所述数据内容。 优选地，根据本实用新型的光学定位点读机还包括笔点校正单元，用于发出语音
提示来指示用户点击指定位置，确定所述指定位置的坐标，将所述坐标与预存的内置数据
进行比较来进行笔点校正，如果所述坐标与所述内置数据之间的差大于阈值，则提示校正失败。 优选地，根据本实用新型的光学定位点读机还包括输入单元，用于输入数据信 息，并存储在文件系统数据库中。 优选地，根据本实用新型的光学定位点读机的光触控笔的笔尖包括发光二极管， 其在压力控制下发出光信号。 优选地，根据本实用新型的光学定位点读机的至少两个CMOS摄像头具有滤光片 以及具有广角镜头或鱼眼镜头，用于滤掉干扰光。 优选地，根据本实用新型的光学定位点读机的光触控笔还包括一个或多个控制 按键，用于在被点击时，发出控制信号。 优选地，根据本实用新型的光触控笔发出的控制信号叠加在光信号上并被光学触 控单元接收，以及接收模块将所述控制信号发送给所述中央处理单元。 优选地，根据本实用新型的光触控笔还包括发射模块，用于将控制信号发送给位
于光学触控单元上的接收模块，以及接收模块将控制信号发送给中央处理单元。 优选地，中央处理单元对所述控制信号进行译码，并根据译码结果进行相应操作。 根据本实用新型提出的光学定位点读机，可以非常简单便携地对文本载体上的文本进行定位，并根据定位得到的位置信息来进行用户指定的操作。
图1示出了根据本实用新型的光学定位点读机的示意图； 图2示出了根据本实用新型的第一实施例的光学定位点读机的示意图； 图3示出了根据本实用新型的实施例的光触控笔的示意图； 图4示出了根据本实用新型的第二实施例的光学定位点读机的示意图；以及 图5示出了根据本实用新型的笔点校正点的示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步详细的说明。 图1示出了根据本实用新型的光学定位点读机的示意图。如图1所示，根据本实 用新型的光学定位点读机100包括光触控笔102，包括笔尖，当笔尖点触文本载体时，所述 光控笔以360度发出光信号；光学触控单元104，包括至少两个CMOS摄像头1042，分别定位 在文本载体的边缘的不同位置上，用于获取由光触控笔102发出的光信号；以及信号处理 模块1044，用于对来自至少两个CM0S摄像头1042的所述光信号进行定位处理以得到光触 控笔102的位置；中央处理单元106，连接到光学触控单元104，用于根据所述光触控笔的位 置，找到预存在文件系统数据库中的数据内容；以及输出单元108，用于输出由所述中央处 理单元找到的所述数据内容。 优选地，根据本实用新型的光学定位点读机100还包括笔点校正单元，用于发出 语音提示来指示用户点击指定位置，确定所述指定位置的坐标，将所述坐标与预存的内置 数据进行比较来进行笔点校正，如果所述坐标与所述内置数据之间的差大于阈值，则提示 校正失败。 优选地，根据本实用新型的光学定位点读机100还包括输入单元，用于输入数据 信息，并存储在文件系统数据库中。 优选地，根据本实用新型的光学定位点读机100的光触控笔102的笔尖包括发光 二极管，其在笔尖与纸面压力控制下发出光信号。 优选地，根据本实用新型的光学定位点读机100的至少两个CMOS摄像头1042具 有滤光片以及具有广角镜头或鱼眼镜头，用于滤掉干扰光。 优选地，根据本实用新型的光学定位点读机100的光触控笔102还包括一个或多 个控制按键，用于在被点击时，发出控制信号。 优选地，根据本实用新型的光触控笔102发出的控制信号叠加在光信号上并被光
学触控单元接收，以及接收模块将所述控制信号发送给所述中央处理单元106。 优选地，根据本实用新型的光触控笔102还包括发射模块，用于将控制信号发送
给位于光学触控单元104上的接收模块，以及接收模块将控制信号发送给中央处理单元
106。 优选地，中央处理单元106对所述控制信号进行译码，并根据译码结果进行相应 操作。 在此，本领域的技术人员应该了解，输入单元可以包括键盘、麦克风、触摸板等，以 及输出单元可以包括扬声器、显示装置等。 此外，本领域的技术人员也应该了解，发光二极管可以包括多种规格的发光二极管，例如，红色、绿色、红外、紫外等等。假设采用红外线发光二极管，则光触控笔在压力的控 制下就会发出肉眼无法观察到的红外线信号，此时，至少两个CMOS摄像头的滤光片就优选 为红外线滤光片。其他情况下同理。 图2示出了根据本实用新型的第一实施例的光学定位点读机的示意图。如图2所 示，根据该实施例的光学定位点读机200包括红外光触控笔202 ;光学定位仪204，其包括两 个CMOS摄像头2042和2044，以及一个数据信号处理模块(DSP) 2046 ;以及中央处理单元 (CPU)206。 在该实施例中，红外光触控笔202的笔尖可以360度发出红外光，当笔尖点触纸面 的时候，笔尖压力控制红外LED发光管发光。光学定位仪204通过夹子定位在书籍的顶端， 夹子的结构可以定位书籍的顶端和侧边，从而实现光学定位仪204和书籍之间相对位置的 确定。光学定位仪204设计有拉开距离的两个带有广角或者鱼眼镜头和红外线滤光片的 CMOS摄像头2042和2044。使用的时候，笔尖在书籍上触动，红外光从笔尖发射。通过镜头 和红外线滤光片滤掉不需要的其他干扰光，在两个摄像头CMOS 2042和2044上面分别成 像。通过图像过滤算法，当镜头规格已知，通过具体像素位置即可折算笔点发出的红外光对 于此镜头的角度。两个镜头的距离作为已知的三角形底边长度，CMOS提供底边两个角的角 度，即可求得三角形顶角的位置。对于书籍而言，就是当页内笔点所定位的图文位置。用户 通过按键或者触控屏幕选择书籍的名称和页数，结合定位仪所获得的页内位置，在数据库 内寻获相关的发音或者文字视频教育辅助内容，通过扬声器、屏幕进行播放和显示。如附图 l，光学定位仪204由1个DSP 2046驱动两个CMOS摄像头2042和2044， DSP 2046直接输 出定位到CPU 206。如果CPU 206拥有双CMOS摄头接口，则可以由CPU 206直接驱动CMOS 摄像头2042和2044，图像定位算法由CPU 206实现。CPU 206将笔点位置换算为传统点读 机的位置信息。并由此和键盘和/或触摸板208输入的书籍信息、页码信息在闪存或者闪 存卡210的文件系统数据库内获得此位置的超链接内容。比如音频、视频，并且通过显示装 置212或扬声器214发音、播放或显示。 在此，本领域的技术人员应该了解，该光学定位点读机不仅可以应用在书籍上，同 时可以应用于诸如投影屏、挂图、地图、展板等任何平面的文本载体上。 图3示出了根据本实用新型的实施例的光触控笔的示意图。如图3所示，该光触 控笔具有红外发光环l，其为亚克力或者玻璃制造的圆环，内部设计3只红外LED，发出360 度的红外信号；控制按键2在点击状态下，发出不同的控制信号；笔尖3，其为柔和的不会损 伤屏幕与教材的材质制成，其后端具有压感控制器，笔按下的时候LED发出红外控制信号； 以及电池盒4，装有电池供光触控笔工作。 如图3所示的光触控笔，需要触控有效的按键要求和笔尖压力感应传感器关联动 作。即有压力，才发出相关信号。其他的在触控动作之外的遥控功能键则可不与压力传感器
关联。比如音量的增加和降低，按键直接发出红外信号即可。如果有遥控要求，接收端可采 用标准的红外接收模组，否则直接采用摄像头进行识别，CPU进行译码，根据译码结果进行 操作。设计人员需要将电路板设计在笔身内，集成电路选择SMT的封装，如果体积有需求， 还可以采用柔性电路进一步控制体积。 在此，本领域的技术人员应该了解，控制按键所对应的功能可以根据需要设计，例 如，可以包括但不限于语言的切换、音量增减、前后翻页等。[0039] 图4示出了根据本实用新型的第二实施例的光学定位点读机400的示意图。在图 4所示的示例中，除了红外光触控笔402和CPU 406与第一实施例中的不同之外，其他部件 的功能与第一实施例中基本相同，在此不再赘述。红外光触控笔402具有一个或多个控制 按键，用于在被点击时，发出控制信号，将控制信号发送给位于光学定位仪404上的接收模 块4042，以及接收模块4042将控制信号发送给中央处理单元406。中央处理单元406对所 述控制信号进行译码，并根据译码结果进行相应操作。 在红外光学触控笔402上增加一个或若干个按键，将光学定位的位置信号变成带 有参数的位置信号。因光学触控笔通常采用纽扣电池，因此要求极低功耗，所以控制按键的 信号叠加在使用的红外信号内，不会增加不必要的耗电。所以可以仍然采用笔尖红外发射 点，但需要采用脉宽调制的串行码将当前的按键信息发送出去。与之相应的接收部分有两 种设计方式。其一是就采用光学触控摄像机，根据拍摄过程之中记录到的脉冲信号来控制。 此方式不增加接收端的成本，但是所有控制必须是在触控平面，也就是屏幕或者点读机的 教材纸面上操作，不可离开触控平面。且编码频率不能超过摄像头的识别速度。此方案的 优点在于，如果两根笔的确认键选择不同的编码，即可实现多笔同时操作。第二种方案是在 定位仪上增加一个红外遥控接收模组，也就是图4所示的实施例所采用的方案，可获得笔 尖不同的状态输出。此方案可以离纸操作，即在触控平面之外进行遥控。编码速度不受摄 像头的限制。更适用于触控教鞭一类的离定位仪远一些且按键多的控制需求。但此方案不 支持多笔操作。第三种模式是结合两个方案，操控平面内以摄像头为基础，操控平面外，以 独立的红外接收单元为基础。 在此，本领域的技术人员应该理解，在光触控笔上还可以包括发射模块，用于将 控制信号发送给位于光学触控单元上的接收模块，以及接收模块将控制信号发送给中央处 理单元。其中，发射模块可以是红外发射模块、射频发射模块等。相应地，在光学触控单元
上具有相应的接收模块，例如红外接收模块、射频接收模块等。 此外，根据本实用新型的光学定位点读机，还可以包括笔点校正单元，用于发出 语音提示来指示用户点击指定位置，确定所述指定位置的坐标，将所述坐标与预存的内置 数据进行比较来进行笔点校正，如果所述坐标与所述内置数据之间的差大于阈值，则提示 校正失败。 例如，如图5所示，当用户选择笔点校正功能的时候，点读机将根据书籍页面状况 配置位置选择提示，语音播报要求"请您点击页面的左下角"、"请您点击页面的右下角"、 "请您点击页面下方的页码"、"请您点击页面下方的页码"等。比如装订在右侧的页面无法 校准右下角，则不必进行此位置提示和校准。当带有两个摄像头的定位仪通过夹子固定在 书籍顶端的时候，纵向Y轴方向已经定位，但是X轴位置可能存在偏差。根据语音提示，用 户点击相应的位置和内容。定位仪CPU进行计算，因为Y轴位置是误差微小的，所以以Y轴 位置的数据来判断用户点击是否正确。如果用户点击的位置Y轴数据和点读机内置数据一 致(在一定正负误差范围内)，则记录其X轴位置和点读机内置数据相比较用以校准。如 果用户点击的位置Y轴数据不正确(超过了一定正负误差范围)，则语音播报"点击校正失 败，请您重新点击XXXX"。三次失败则退出校正过程。 当然，本领域的技术人员也应该了解，根据CMOS摄像头安装位置的不同，可以选 择定位关键点来进行校正。例如，书籍的左边角、书籍的右边角、书籍的页码这些有效位置，这些位置的特点是语言表述准确，定位点尺寸小利于提高精度。书籍语音/位置数据根据 书籍的印刷内容进行选择。 综上，根据本实用新型提出的光学定位点读机，可以非常简单便携地对文本载体 上的文本进行定位，并根据定位得到的位置信息来进行用户指定的操作。并且由于其光触 控笔上的设置的控制按键，大大提高了用户操作的方便性。 以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本 领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则 之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求一种光学定位点读机，其特征在于，包括光触控笔，包括笔尖，当所述笔尖点触文本载体时，所述光触控笔以360度发出光信号；光学触控单元，包括至少两个CMOS摄像头，分别定位在所述文本载体的边缘的不同位置上，用于获取由所述光触控笔发出的所述光信号；以及信号处理模块，用于对来自所述至少两个CMOS摄像头的所述光信号进行定位处理以得到所述光触控笔的位置；中央处理单元，连接到所述光学触控单元，用于根据所述光触控笔的位置，找到预存在文件系统数据库中的数据内容；以及输出单元，用于输出由所述中央处理单元找到的所述数据内容。
2. 根据权利要求1所述的光学定位点读机，其特征在于，进一步包括笔点校正单元，用 于发出语音提示来指示用户点击指定位置，确定所述指定位置的坐标。
3. 根据权利要求1所述的光学定位点读机，其特征在于，进一步包括输入单元，用于输 入数据信息，并存储在文件系统数据库中。
4. 根据权利要求1至3中任一项所述的光学定位点读机，其特征在于，所述光触控笔的笔尖包括发光二极管，其在所述笔尖与所述文本载体压力控制下发出所述光信号。
5. 根据权利要求1至3中任一项所述的光学定位点读机，其特征在于，所述至少两个 CMOS摄像头具有滤光片以及具有广角镜头或鱼眼镜头，用于滤掉干扰光。
6. 根据权利要求1至3中任一项所述的光学定位点读机，其特征在于，所述光触控笔进 一步包括一个或多个控制按键，用于在被点击时，发出控制信号。
7. 根据权利要求6所述的光学定位点读机，其特征在于，所述控制信号叠加在所述光 信号上并被所述光学触控单元接收，以及所述接收模块将所述控制信号发送给所述中央处 理单元。
8. 根据权利要求7所述的光学定位点读机，其特征在于，所述光触控笔还包括发射模 块，用于将所述控制信号发送给位于所述光学触控单元上的接收模块，以及所述接收模块 将所述控制信号发送给所述中央处理单元。
9. 根据权利要求6所述的光学定位点读机，其特征在于，所述光触控笔还包括发射模 块，用于将所述控制信号发送给位于所述光学触控单元上的接收模块，以及所述接收模块 将所述控制信号发送给所述中央处理单元。
专利摘要本实用新型提供了一种光学定位点读机，其特征在于，包括光触控笔，包括笔尖，当笔尖点触文本载体时，光触控笔以360度发出光信号；光学触控单元，包括至少两个CMOS摄像头，分别定位在文本载体的边缘的不同位置上，用于获取由光触控笔发出的光信号；以及信号处理模块，用于对来自至少两个CMOS摄像头的光信号进行定位处理以得到光触控笔的位置；中央处理单元，连接到光学触控单元，用于根据光触控笔的位置，找到预存在文件系统数据库中的数据内容；以及输出单元，用于输出由中央处理单元找到的数据内容。根据本实用新型的光学定位点读机具有便于携带并且能够与文字载体的大小匹配的特点。
文档编号G06F3/033GK201535956SQ20092016724
公开日2010年7月28日 申请日期2009年8月3日 优先权日2009年8月3日
发明者王昊 申请人:王昊