专利名称：交互式电子书写显示装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种书写显示装置，尤其涉及一种交互式电子书写显示装置。
背景技术：
交互式电子书写显示系统是一种广泛应用在教育、培训、视频会议、展示等领域中 的集光电、软件、通讯等多种技术手段于一体的高新技术产品，通过计算机、平板显示器或 投影屏幕来实现交互功能，不仅能够非常方便的将书写内容存入计算机，还可对屏幕内容 进行编辑、修改、标注等操作，并对计算机进行控制。其中，确定并跟踪书写装置的平面定位 技术是最核心技术，也是保障书写、显示同步和流畅的关键环节。 现对市场上涌现的各类交互式电子书写显示系统的定位技术的原理与优缺点进 行描述 —、触摸感应(电阻、电容、电磁、压感)定位式 当用书写装置触压白板时，编码寻址电路通过侦测电气参数发生变化的位置来确
定触压位置的坐标；虽然一体化程度高，使用简单，但缺点是当白板不易做大且造价高，笨
重，专板专用，不宜便携。 二、红外对管光幕定位式 当用书写装置或手指触压白板时，编码寻址电路侦测到红外线被遮断的位置来确 定触压位置的坐标；虽一体化程度高，无须专用笔，但缺点是定位精度不高，易受环境光干 扰，不宜便携，只能专板专用。 三、红外超声波定位式 专用笔书写时同时发出红外与超声波，红外信号作为速度较慢的超声波时间基
准，通过测量超声波抵达二个超声波接收器的时间和延时，即可计算出书写笔的坐标位置。
虽结构紧凑，造价低，但缺点是当需屏幕大时，需增加书写笔的超声波发射功率，书写笔尺
寸也较大，定位精度不均匀。
四、单镜头图像检测定位式 安装在白板外的单镜头通过对光笔发出的光信号进行图像检测来分析确定光笔
光点在白板范围内的坐标位置。虽拆装方便，但最大缺点是书写时会遮挡镜头采集光路，导
致光笔坐标消失现象。 五、多镜头检测光信号定位式 安装在显示设备三个或三个以上顶角处的摄像装置，通过光笔在至少二个摄像装
置的成像位置来综合计算得出光笔光点坐标位置。虽无书写遮挡现象，但须在出厂前将这
些分离的摄像装置装配在金属构件上，且配装工艺的复杂度增加了生产、安装、调试、维护
的难度，大构件也不宜便携。 六、多镜头检测边框图像定位式 安装在显示设备边框上二个或二个以上相邻角的摄像装置，通过对有特殊标识的 边框条上被笔(不透明的物体)或手指触压遮挡的位置来综合计算得出笔或手指触压坐标位置。虽无须专用笔书写，但检测边框条特殊标识图像部分需要硬件资源多且原理复杂，成 本相应会增加，另外还须配备额外的特殊标识的边框条，另外对分散开的摄像装置装配工 艺的复杂度也增加了生产、安装、调试、维护的难度。
发明内容本实用新型的目的在于克服现有技术存在的以上问题，提供一种交互式电子书写 显示装置。 交互式电子书写显示装置，包括计算机和显示设备，其中所述计算机通过数据线 连接信号接收处理装置，在信号接收处理装置的通讯信号传输范围或是投影范围内设有显 示设备；所述信号接收处理装置至少设有两组主光轴共平面的光电成像模块，光电成像模
块的视场角e大于等于90。，且视场角e内覆盖显示设备，视场角内设有信号发射装置。 为实现本实用新型的目的交互式电子书写显示装置，所述的信号发射装置为有源
主动发光式，其包括有装置外壳，装置外壳的一端安装有书写接触头，其通过发光管连接压 力触控开关，压力触控开关与电池连接。 进一步地，上述的交互式电子书写显示装置，其中，所述的发光管为红外发光管或 是可见激光发射器。 更进一步地，上述的交互式电子书写显示装置，其中，所述的信号发射装置为无源 型的被动反光式，其包括装置外壳，装置外壳的一端安装有书写接触头，书写接触头连接反 光执行机构，反光执行机构上涂有定向反射膜或反光材料。 更进一步地，上述的交互式电子书写显示装置，其中，所述的显示设备为直接显示 式，包括平板液晶、等离子、背投电视及显示器；或者，显示设备为投影机投射成像式，包括 墙面、投影幕布、普通白板构成的投射介质。 更进一步地，上述的交互式电子书写显示装置，其中，所述的信号接收处理装置包 括有装置外壳，其内设有图像处理模块，图像处理模块的输入端连接光电成像模块的输出 端，图像处理模块的被控端上连接主控制器模块，主控制器模块的通讯端连接通讯模块及 光源模块。 更进一步地，上述的交互式电子书写显示装置，其中，所述的光电成像模块为组摄 像装置，其包括有高分辨率的CMOS图像传感器，CMOS图像传感器上设有视场角e大于等 于90度的光学镜头。 更进一步地，上述的交互式电子书写显示装置，其中，所述的CMOS图像传感器与 光学镜头之间安装有滤光镜片。 更进一步地，上述的交互式电子书写显示装置，其中，所述的数据线为USB数据 线。 再进一步地，上述的交互式电子书写显示装置，其中，所述的计算机为台式机或便 携式笔记本计算机。 采用本实用新型技术方案，可与不同显示设备灵活装配，这个使用过程中无遮挡 现象。同时，本实用新型的定位原理简单、结构紧凑，使得安装、调试、维护都简便快捷。并 且，采用高分辨率与高灵敏度的CMOS图像传感器，确保了定位精确，适合大尺寸显示设备。 其可以真正做到即用即装、用后即拆、拆后携带，可有效应用于教育、培训、会议、展览、演讲、演示或发布会现场等领域。 本实用新型的目的、优点和特点，将通过下面优先实施例的非限制性说明进行图 示和解释，这些实施例是参照附图仅作为例子给出的。
图1是信号发射装置为主动发光类型的结构示意图； 图2是信号发射装置为被动反光式的结构示意图； 图3是信号接收处理装置的结构示意图； 图4、5是信号接收处理装置的安装位置示意图； 图中各附图标记的含义如下1计算机2 显示设备3信号发射装置301A外壳302A书写触头303A发光管304A压力触控按键305A电池301B外壳302B书写触头303B反光执行机构4 信号接收处理装置401外壳402光电成像模块403图像处理模块404主控制器模块405通讯模块406光电模块5USB数据线
具体实施方式如图1 5所示的交互式电子书写显示装置，包括有计算机1，显示设备2，其与众 不同之处在于所述计算机1通过数据线连接信号接收处理装置4，在信号接收处理装置4 的通讯信号传输范围或是投影范围内设有显示设备2 ;所述信号接收处理装置4至少设有 两组主光轴a、b共平面的光电成像模块402，光电成像模块402的视场角e大于等于9(T ， 且视场角9内覆盖显示设备，视场角内设有信号发射装置3。考虑到信号接收处理装置4 的正常工作，数据线为USB数据线5，其给信号接收处理装置4提供电源、数据通讯。 结合实际应用来看，计算机l可以是台式机或便携式笔记本计算机。显示设备2 可以是直接显示类型，包括平板液晶、等离子、背投电视及显示器。如图4所示，通过相应的 固定装置将信号接收处理装置4固定在显示设备2的四个顶角的任意一处，图4中优选左 上顶角。或者，显示设备2为投影机投射成像类型，其包括墙面、投影幕布、普通白板构成的 投射介质以及作用等同的投射介质。 如图5所示，根据实际环境使用的方便性，可将信号接收处理装置4固定在显示设 备2投射介质的任意顶角。即如图4中固定在左上顶角，亦可以如图5所示，固定在显示设 备2的上边沿。 进一步地说，固定信号接收处理装置4需要遵循的原则是一、两组摄像装置可同 时采集成像的公共区域与书写操作区域的交集尽可能大，如图4、5中的阴影矩形框部分。 二、接收处理装置4内部光电成像模块402中的两组主光轴a、 b共平面平行于显示设备2显示及书写平面，并且靠近显示设备2显示及书写平面。三、信号接收处理装置4的光电采 集光路不能被遮挡。 当然，在实际应用中，接收处理装置4可以根据光电成像模块402中的光学镜头视 场角9的不同，对两组光学镜头进行内部角度微调。也就是说，改变主光轴a、b的夹角，使 得图4、图5中的2个摄像装置的公共成像区域在一定的显示面积内达到最大。 为了方便使用者的不同使用需求，信号发射装置3可有两种类型如图1所示，第 一种是有源型的主动发光类型，其包括装置外壳301A，装置外壳301A的一端安装有书写接 触头302A，书写接触头302A通过发光管303A (红外发光管或可见激光发射器)连接压力触 控开关304A，压力触控开关304A与电池305A连接。使用中，信号接收处理装置4会采集到 光信号。 当使用者手持信号发射装置3在显示设备2上点击、书写时，压力触控开关304A
闭合，与电池305A电气连通，发光管303A发光，信号接收处理装置4会感测到光信号。相
对的，当使用者将信号发射装置3抬离显示设备2接触面时，压力触控开关304A打开，与电
池305A电气断开，发光管303A熄灭，信号接收处理装置4就感测不到光信号。 如图2所示，第二种是无源型的被动反光式，其包括装置外壳301B，装置外壳的一
端安装有书写接触头302B，书写接触头302B连接反光执行机构303B，其上涂有定向反射膜
或反光材料。 当使用者手持信号发射装置3在显示设备2上点击、书写时，反光执行机构303B 受到的外力，使得定向反射膜根据方向的调整定向反射。或者反光材料反射信号接收处理 装置4中光电模块406的光源，使得信号接收处理装置4的光电成像模块402会感测到光信 号。相对的，当使用者将信号发射装置3抬离显示设备2接触面时，定向反射膜无法反射。 或反光材料被覆盖后，无法反射光电模块406的光源，信号接收处理装置4就感测不到光信 号。 再进一步来看，为避免信号发射装置3点击、书写时损伤显示设备2的表面，书写 接触头302A、302B为圆弧形，其采用摩擦系数小、不易对显示设备2表面造成划痕或刮伤、 不会产生剌耳噪声的材料制成，并且满足使用期间的更换需求。 参照图3来看，所述的信号接收处理装置4包括有装置外壳401，其内设有图像处 理模块402，图像处理模块403的输入端连接光电成像模块402的输出端，图像处理模块 403的被控端上连接主控制器模块404，主控制器模块404的通讯端连接通讯模块405及 光源模块406。具体来说，所述的光电成像模块402包含两组摄像装置，每组摄像装置分别 包括高分辨率CMOS图像传感器，CMOS图像传感器上设有视场角e不小于90度光学镜头， CMOS图像传感器与光学镜头之间安装有滤除干扰光的滤光镜片。 结合本实用新型的工作过程来看，信号发射装置3在显示设备2上点击、书写时， 信号发射装置3的发光管302A发射光信号或是反光执行机构303B反射光信号，通过光电 成像模块402中的光学镜头、滤光镜片、CMOS图像传感器进行透镜折射、滤光、感测得到光 斑图像。所述光斑图像经图像处理模块403根据双目机器视觉原理，即根据光斑特征点像 素在每组CMOS图像传感器上的分布位置，得到信号发射装置3光信号主光线的两个方位 角。具体来说，这两个CMOS图像传感器距离已知，利用已知两角和夹边的三角定理即可计 算出信号发射装置3光信号的位置信息。由此，该位置信息由主控制器模块404经协议转换通过通讯模块405传输至计算机，经计算机1映射、转换为相对于显示设备2的书写坐标、 笔迹信息，即可实现交互式电子书写显示功能。 更进一步地，为达到交互式电子书写显示装置的状态可识别、定位简单、操作简 便，其内部的光电模块406可实现三种功能一、用LED指示灯、7段数码管或液晶显示模 块，指示系统运行状态。二、在初次安装时，用可见激光发射器的定位指示器进行光线指示， 便于确定安装接收处理装置4的位置与角度；三、当使用者采用无源型的信号发射装置3 时，反光光源可提供反光执行机构303B的反射光源。 通过上述的文字表述并结合附图可以看出，采用本实用新型后，可与不同显示设 备灵活装配，这个使用过程中无遮挡现象。同时，本实用新型的定位原理简单、结构紧凑，使 得安装、调试、维护都简便快捷。并且，采用高分辨率与高灵敏度的CMOS图像传感器，确保 了定位精确，适合大尺寸显示设备。其可以真正做到即用即装、用后即拆、拆后携带，可有效 应用于教育、培训、会议、展览、演讲、演示或发布会现场等领域。 当然，以上仅是本实用新型的具体应用范例，对本实用新型的保护范围不构成任 何限制。除上述实施例外，本实用新型还可以有其它实施方式。凡采用等同替换或等效变 换形成的技术方案，均落在本实用新型所要求保护的范围之内。
权利要求交互式电子书写显示装置，包括计算机和显示设备，其特征在于所述计算机通过数据线连接信号接收处理装置，在信号接收处理装置的通讯信号传输范围或是投影范围内设有显示设备；所述信号接收处理装置至少设有两组主光轴共平面的光电成像模块，光电成像模块的视场角θ大于等于90°，且视场角θ内覆盖显示设备，视场角内设有信号发射装置。
2. 根据权利要求1所述的交互式电子书写显示装置，其特征在于所述的信号发射装 置为有源主动发光式，其包括有装置外壳，装置外壳的一端安装有书写接触头，其通过发光 管连接压力触控开关，压力触控开关与电池连接。
3. 根据权利要求2所述的交互式电子书写显示装置，其特征在于所述的发光管为红 外发光管或是可见激光发射器。
4. 根据权利要求1所述的交互式电子书写显示装置，其特征在于所述的信号发射装 置为无源型的被动反光式，其包括装置外壳，装置外壳的一端安装有书写接触头，书写接触 头连接反光执行机构，反光执行机构上涂有定向反射膜或反光材料。
5. 根据权利要求1所述的交互式电子书写显示装置，其特征在于所述的显示设备为 直接显示式，包括平板液晶、等离子、背投电视及显示器；或者，显示设备为投影机投射成像 式，包括墙面、投影幕布、普通白板构成的投射介质。
6. 根据权利要求1所述的交互式电子书写显示装置，其特征在于所述的信号接收处 理装置包括有装置外壳，其内设有图像处理模块，图像处理模块的输入端连接光电成像模 块的输出端，图像处理模块的被控端上连接主控制器模块，主控制器模块的通讯端连接通 讯模块及光源模块。
7. 根据权利要求1所述的交互式电子书写显示装置，其特征在于所述的光电成像模块为组摄像装置，其包括有高分辨率的CMOS图像传感器，CMOS图像传感器上设有视场角e 大于等于90度的光学镜头。
8. 根据权利要求7所述的交互式电子书写显示装置，其特征在于所述的CMOS图像传 感器与光学镜头之间安装有滤光镜片。
9. 根据权利要求l所述的交互式电子书写显示装置，其特征在于所述的数据线为USB 数据线。
10. 根据权利要求1所述的交互式电子书写显示装置，其特征在于所述的计算机为台式机或便携式笔记本计算机。
专利摘要本实用新型涉及一种交互式电子书写显示装置，包括计算机和显示设备，特点是所述计算机通过数据线连接信号接收处理装置，在信号接收处理装置的通讯信号传输范围或是投影范围内设有显示设备。同时，信号接收处理装置至少设有两组主光轴共平面的光电成像模块，光电成像模块的视场角θ大于等于90°，且视场角θ内覆盖显示设备，视场角内设有信号发射装置。由此，可配合不同的显示设备，确保使用过程中无遮挡现象与定位的精确。可有效应用于教育、培训、会议、展览、演讲、演示或发布会现场等领域。
文档编号G06F3/048GK201477569SQ200920234869
公开日2010年5月19日 申请日期2009年8月12日 优先权日2009年8月12日
发明者杨新龙 申请人:杨新龙