专利名称：一种可识别手写笔迹的电子笔的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电子笔。
背景技术：
目前，个人信息处理装置在市面上已经越来越普及。 一般消费者也逐渐将 个人日常生活中所记录的信息，如笔记、日记等信息利用个人信息处理装置， 如电子笔记簿、个人数字处理装置、掌上型计算机等进行数据的管理、记录及 储存，借以改善利用传统的纸、笔方式进行记录所带来的不便，使数据以电子 化方式进行储存及处理，以便于书写者可随身携带及应用。虽然利用此类电子 装置进行个人数据的记录及处理已成为趋势，但是利用传统书写工具及纸张进 行文字或图形的记录仍然具有其难以取代的地位。例如学生的作业、笔记，或 是文件的撰写、图形的绘制等，无法由电子产品完全替代，仍然需要在纸张上 进行书写及绘制。
书写者运笔的轻重缓急，会影响到笔迹的明暗粗细。就书写而言，笔尖承 受的压力越大则笔迹越粗；相反，笔尖承受的压力越小则笔迹越细。而且，笔 尖移动的速度越快，笔迹越淡；相反，笔尖移动的速度越慢，笔迹越深。
实际上，由于每个人书写的习惯不同，笔迹的型态也各不相同。举例来说， 颜真卿的笔法阳刚雄浑，字体线条均圆劲直；而王羲之的笔法体势劲媚、骨力 道健，字体线条则稍清瘦。如果仅采集到了一个字的大概外形，则无法体现书 写者的个人风格。
现有的手写板等手写输入设备，虽然能够进行手写输入，但是其采集的信 息还是非常有限，有些只是采集到了一个字的大概外形，多数手写输入设备只 能识别印刷体，影响书写速度，特别是对书写的力道不能反映出来，有些手写 输入设备注意到了力道，但是对笔的运势并没有反映。书写者的个性无法完美 体现。尽管也有人注意到了手写体的识别，但是其实现方法很困难，成本非常 高，且手写体的要素并没有完全反映。而且，手写板外形不时尚，用户难以接受。所以，需要一种可以采集笔尖的受力、速度、位移等数据从而反映出笔迹 的力道与气势的电子笔。 发明内容
本实用新型克服现有技术中电子笔不能很好识别书写者的字体及真实反映 书写者的手写笔迹而且书写速度慢的缺陷的技术问题，提供了一种识别率高、 能很好反映手写字体、书写速度快的电子笔。
本实用新型的技术解决方案为
一种可识别手写笔迹的电子笔，包括电池，笔身，笔身前端部设有笔尖， 其特殊之处是所述笔身设置有轨迹传感器、压力传感器、速度计算器、信号 处理器以及传输接口；所述轨迹传感器检测笔尖所移动的轨迹；所述压力传感 器检测笔尖所承受的压力；所述速度计算器根据笔尖所移动的轨迹计算笔尖所 移动的速度；所述信号处理器将轨迹传感器、压力传感器和速度计算器所得到 的数据转换成笔迹信号；所述传输接口用于向外传送笔迹信号；所述轨迹传感 器包含第一方向检测模块、第二方向检测模块以及轨迹计算模块；所述第一方 向检测模块检测笔尖沿着第一方向所产生的位移向量；所述第二方向检测模块 检测笔尖沿着第二方向所产生的位移向量，所述第一方向与第二方向垂直；所 述轨迹计算模块根据笔尖沿着第一方向所产生的位移向量以及笔尖沿着第二方 向所产生的位移向量计算笔尖所移动的轨迹。上述电子笔还包括擦除装置，所述擦除装置为设置在笔身上的按钮和擦除 处理器；所述擦除处理器在按钮受按压时根据笔尖所移动的轨迹产生擦除信号。
上述电子笔还包括擦除装置，所述擦除装置为设置在笔身后端部的电磁线圈。
上述电子笔还包括内存。
上述笔尖包括笔珠。
上述笔珠为圆球体。
上述传输接口包括蓝牙模块、mini USB接口和/或通用串行总线。 上述电池为镍镉电池、镍氢电池或锂电池。 本实用新型的优点-
1、本实用新型电子笔可以把繁琐的文字转换为电子形式的笔迹信号，再通过电子装置显示出书写者的真实笔迹，不需要浪费纸张。
2、 本实用新型电子笔是一个小巧方便容易携带的笔形终端，任何有用笔书
写经验的人不用改变旧有习惯就可轻易上手，使用范围广。
3、 本实用新型釆用了两种不同的擦除装置， 一种是直接擦除屏幕上的显示 字体，还有一种是根据笔尖的运动轨迹擦除相应的字体，方便不同书写错误的 修改。
图1为本实用新型电子笔结构示意图； 图2为电子笔的电路原理框图3为轨迹传感器的电路原理框图； 图4为电子笔的局部透视图5为图4所示电子笔与计算机连接示意图； 图6为图4所示电子笔的电路原理框附图标记如下100-电子笔，110-笔身，112-笔尖，113-笔珠，120-轨迹 传感器，122-第一方向检测模块，124-第二方向检测模块，126-轨迹计算模块， 130-压力传感器，140-速度计算器，150-信号处理器，152-擦除处理器，160、 166-传输接口， 162-蓝牙模块，164-通用串行总线，168-按钮，170-电磁线圈， 180-内存，190-电池，200-电子装置，500-电子装置。
具体实施方式
本实用新型示意图如图1所示，电子笔100包含笔身110，笔身110具有笔 尖112。笔尖112可包含笔珠113，笔珠113可为一种刚性圆球体。
如图2所示的电子笔的电路原理框图，电子笔100包含笔身110、轨迹传感 器120、压力传感器130、速度计算器140、信号处理器150以及传输接口 160。 笔身110具有笔尖112。其中，轨迹传感器120可检测笔尖112所移动的轨迹； 压力传感器130可检测笔尖112所承受的压力；速度计算器140可根据笔尖112 所移动的轨迹计算出笔尖所移动的速度；信号处理器150可将笔尖112所移动 的轨迹、笔尖112所移动的速度以及笔尖112所承受的压力转换成笔迹信号； 传输接口 160将笔迹信号传送给电子装置200,电子装置200可以是屏幕、个人 计算机、手机、个人数字助理等装置；电子装置200可根据笔迹信号显示出相应笔迹。
轨迹传感器120是采集笔迹的重要组件，图3是轨迹传感器的电路框图， 轨迹传感器120包含第一方向检测模块122、第二方向检测模块124以及轨迹计 算模块126，轨迹传感器的结构可参考机械鼠标的滚轮传感器结构。
第一方向检测模块122可检测笔尖112沿着第一方向所产生的位移向量， 第二方向检测模块124可检测笔尖112沿着第二方向所产生的位移向量，其中 第一方向与第二方向垂直；轨迹计算模块126可根据笔尖112沿着第一方向所 产生的位移向量以及笔尖112沿着第二方向所产生的位移向量计算出笔尖112 所移动的轨迹。无论书写者采用何种方式书写，笔尖112在平面上任何移动的 轨迹，都可以被轨迹传感器120完整测量出来。
电子笔100不仅采集笔尖112所移动的轨迹，电子笔100还采集笔尖112 承受的压力以及笔尖112所移动的速度，然后通过电子装置200显示出一种明 暗有致且粗细分明的笔迹，将笔迹的力道与气势完全展现出来。当电子笔100 用在签名时，更具有鉴别度。在使用时，电子笔IOO采集笔尖112的受力、速 度、位移等数据，然后传送给电子装置200。电子装置200显示电子笔的笔迹， 将笔迹的力道与气势完全展现出来。
电子笔100是一种电子装置，必须有足够的电力，才能执行书写功能。参 见图2，电子笔100的电池190可提供电子笔100所需的电力。例如，电池190 可供电给蓝牙模块162，使蓝牙模块162有足够的能量把笔迹信号传送给电子装 置200;在对电池190充电时，可将电子笔100的通用串行总线164连接到电子 装置200，则电池190可通过通用串行总线164接收电子装置200的电力，并储 存下来；电子笔100可采用无线充电方式为电池190充电。
电池190可为镍镉电池、镍氢电池或锂电池等装置。镍镉电池价格低，但 是有记忆效应、有毒性。镍氢电池充电快，但是高温特性差、自放电率高、有 轻微记忆效应。锂电池兼具快速充电、无记忆效应、放电特性平稳等特性，但 是容易短路而发生爆炸，与其它电池无互换性。因锂电池危险性高，充电过程 并不会发热，当产生过充电时，会将锂离子还原成树枝状结晶锂金属，且锂电 池电解液为有机溶剂，结晶可能会导致正负极片间的绝缘材质被剌穿，而产生 短路现象，引起高温燃烧或爆炸可能，加上电解液与空气中水份结合会产生有象，请勿使用，应尽快回收。
参见图2，为了让电子笔100本身即可记录书写的笔迹，电子笔100还可以 包含内存180。内存180可将笔尖112所移动的轨迹、笔尖112所移动的速度以 及笔尖112所承受的压力储存成电子数据。电子装置200可通过传输接口 160 读取内存180中的数字数据，并将数字数据转换成笔迹信息呈现出来。
电子笔100可以作为移动存储设备，内存180也可以用来储存其它资料。 例如，可将电子笔100的通用串行总线164连接到电子装置200，然后由内存 180储存电子装置200的数据。因此，电子笔100不但可以方便的作为手写输入 来用，同时也可方便的扩展为小容量存储设备。
传输接口 160用于电子笔100与电子装置200等外部设备的连接，参见图2， 传输接口 160可以包含蓝牙模块162，蓝牙模块162可通过蓝牙传输的方式将笔 迹信号传送给电子装置200。另外，传输接口 160还可包含通用串行总线164。
由于使用时，电子笔100书写的笔迹可显示在电子装置200的屏幕上，如 果书写者写错字，为了能实时擦除字迹，电子笔100还可具有橡皮擦的功能来 擦除电子装置200所显示的字迹。参见图4所示的电子笔的局部透视图，电子 笔100还可包含电磁线圈170。电磁线圈170设置在笔身110内接近笔身110 的后端部。当电子装置200采用电磁感应技术的屏幕，屏幕的相应地方会通电 形成电磁场，当书写者倒转电子笔IOO，以笔身110的末端接近或接触屏幕时， 电子装置200可感应到电子笔100末端的电磁线圈170的磁场变化，并做出适 当反应，例如擦去感应位置的字迹等。
电子装置200可采用电容式触摸屏，电容式触摸屏的玻璃板两面都涂有导 电材料，外侧贴一层防划保护膜。玻璃板周围的电极，会在外侧导电层上产生 均匀的低压电场；内侧导电层则可以提供电磁屏蔽并减低噪声。每当手指接触 到屏幕，就会与外侧导电层上的电场产生电容耦合，而吸去微小的电流。各电 极负责测量来自各个角落的电流，再由控制器计算出手指的坐标。因此，电容 式面板是因为人体是导电体，电场会受到改变而产生电容耦合，借由检测电流 去判断触控位置，所以电容式的面板只能靠人体或用具有导电的东西去接触改 变电流，而达到触控效果。然而，电容式触摸屏对一般的尖笔，如触控笔没有 感应，因为一般的尖笔不是导电体，必须使用会导电的手指皮肤部分才能进行操作。所以，笔身no可采用导电材料，如金属材质或导电塑料。例如，笔身 iio可完全为金属材质，或者，笔身110末端采用导电塑料，笔身110其余部分 为金属材质。因此，当书写者手持电子笔100时，手指皮肤上的静电会传导到 电子笔100的笔身110，当书写者倒转电子笔100，以笔身110末端触及电子装 置200的电容式触摸屏时，同样可由笔身110导电，与面板之外侧导电层上的
电场产生电容耦合后，再由人体吸去微小电流，而使电极测出电流而进行触控 操作，如抹去触点的字迹等。
另外，电子装置200还可采用电阻式触摸屏，电阻式触摸屏的外表层是一 层聚酯薄片，其内侧有导电金属涂膜；而屏幕的最底层，即贴在阴极射线管CRT 或液晶显示器LCD上的是一片涂有导电材料的玻璃板。玻璃板与聚酯薄片之间， 则用一层聚酯制成的微小分隔点隔开。沿着玻璃板的X轴，以及聚酯薄片的Y 轴，各有一个控制器施加微小的电压梯度。每当手指或一般用触控笔触及屏幕， 就会把两片导电层压在一起，于是电子装置就能检测出触点的X坐标与Y坐标。 因此，无论电子笔100的笔身110是何种材质，只要书写者倒转电子笔100，以 笔身110末端触及电子装置200的电阻式触摸屏时，电子装置200可检测出触 点即电子笔100的末端所在的位置并做出适当反应，例如擦去该触点的字迹等。
参见图4，电子笔100还可包含连接接口 166。连接接口 166可设置于笔身 110上。连接接口 166可采用mini USB孔。
参见图5所示的电子笔与计算机连接示意图，电子笔100可通过传输线510， 例如USB线，连接到电子装置500。传输线510 —端连结到电子笔100的连接接 口 166，传输线510 —端连接到电子装置500。在图5中，电子装置500是个人 计算机PC。
为了方便书写者，例如写错的时候能够实时地擦除字迹，电子笔100还具 有橡皮擦的功能，用来擦除电子装置500所显示的字迹。在图5中，电子笔100 包含按钮168,按钮168设置于笔身110上。在按钮168受按压时，则电子笔 100根据笔尖112的位移产生擦除信号，并将此擦除信号传送给电子装置500， 电子装置500的擦除信号擦除其所显示的字迹。参见图6所示的电子笔电路框 图，电子笔100包含笔尖112、按钮168、轨迹传感器120、擦除处理器152、 连接接口 166。轨迹传感器120可检测笔尖112所移动的轨迹。擦除处理器152
9在按钮168受按压时，根据笔尖112所移动的轨迹产生擦除信号。连接接口 166 可将此擦除信号传送给电子装置500，由此，电子装置500可根据此擦除信号来 擦除其所显示的字迹。
权利要求1、一种可识别手写笔迹的电子笔，包括电池(190)，笔身(110)，笔身(110)前端部设有笔尖(112)，其特征在于所述笔身(110)设置有轨迹传感器(120)、压力传感器(130)、速度计算器(140)、信号处理器(150)以及传输接口(160)；所述轨迹传感器(120)检测笔尖(112)所移动的轨迹；所述压力传感器(130)检测笔尖(112)所承受的压力；所述速度计算器(140)根据笔尖(112)所移动的轨迹计算笔尖所移动的速度；所述信号处理器(150)将轨迹传感器(120)、压力传感器(130)和速度计算器(140)所得到的数据转换成笔迹信号；所述传输接口(160)用于向外传送笔迹信号；所述轨迹传感器(120)包含第一方向检测模块(122)、第二方向检测模块(124)以及轨迹计算模块(126)；所述第一方向检测模块(122)检测笔尖(112)沿着第一方向所产生的位移向量；所述第二方向检测模块(124)检测笔尖(112)沿着第二方向所产生的位移向量，所述第一方向与第二方向垂直；所述轨迹计算模块(126)根据笔尖(112)沿着第一方向所产生的位移向量以及笔尖(112)沿着第二方向所产生的位移向量计算笔尖(112)所移动的轨迹。
2、 根据权利要求l所述的可识别手写笔迹的电子笔，其特征在于所述电 子笔还包括擦除装置，所述擦除装置为设置在笔身(110)上的按钮(168)和擦除 处理器(152);所述擦除处理器(152)在按钮(168)受按压时根据笔尖(112) 所移动的轨迹产生擦除信号。
3、 根据权利要求l所述的可识别手写笔迹的电子笔，其特征在于所述电子笔还包括擦除装置，所述擦除装置为设置在笔身(110)后端部的电磁线圈 (170)。
4、 根据权利要求1或2或3所述的可识别手写笔迹的电子笔，其特征在于: 所述电子笔(100)还包括内存(180)。
5、 根据权利要求4所述的可识别手写笔迹的电子笔，其特征在于所述笔 尖(112)包括笔珠(113)。
6、 根据权利要求5所述的可识别手写笔迹的电子笔，其特征在于所述笔 珠(113)为圆球体。
7、 根据权利要求4所述的可识别手写笔迹的电子笔，其特征在于所述传输接口 (160)包括蓝牙模块(162)、 mini USB接口和/或通用串行总线(164)。
8、根据权利要求5所述的可识别手写笔迹的电子笔，其特征在于所述传 输接口 (160)包括蓝牙模块(162)、 mini USB接口和/或通用串行总线(164)。
9、根据权利要求1或2或3所述的可识别手写笔迹的电子笔，其特征在于所 述电池(190)为镍镉电池、镍氢电池或锂电池。
专利摘要本实用新型涉及一种可识别手写笔迹的电子笔，克服现有技术中电子笔不能很好识别书写者的字体及真实反映书写者的手写笔迹而且书写速度慢的缺陷的技术问题。包括电池，笔身，笔身前端部设有笔尖，笔身设置有轨迹传感器、压力传感器、速度计算器、信号处理器以及传输接口；轨迹传感器检测笔尖所移动的轨迹；压力传感器检测笔尖所承受的压力；速度计算器根据笔尖所移动的轨迹计算笔尖所移动的速度；信号处理器将轨迹传感器、压力传感器和速度计算器所得到的数据转换成笔迹信号；传输接口用于向外传送笔迹信号。提供了一种识别率高、能很好反映手写字体、书写速度快的电子笔。
文档编号G06F3/033GK201331744SQ20082018460
公开日2009年10月21日 申请日期2008年12月17日 优先权日2008年12月17日
发明者彭科仁 申请人:英华达(西安)通信科技有限公司