专利名称：具虚拟实境扩充功能的点读装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种辅助教学电子装置，特别涉及一种点读笔装置。
背景技术：
中国台湾新型证书号M370798揭露一种具有互动功能之辅助学习装置，包含薄膜式输入单元、讯号转换单元、处理单元、输出单元及电源单元。其中，薄膜式输入单元仅较适用于有限尺寸的操作平台。中国台湾新型公告号284335揭露一种数字录音/放音的语言学习机，主要藉由微音器来接收语音模拟讯号，于语音模拟讯号中的静音时间区段内，识别单字或句子，并将之储存(或录音)起来，同时藉一显示器来标示其储存位置，以供事后快速搜寻；并可藉由一喇叭，将储存的单字或句子重复播放聆听，以帮助欲学习新语言的使用者。但说穿了，只是便于操作的录放音机。中国台湾新型证书号M351398揭露一种语言学习电子笔，除提供普通笔的书写功能外，亦可于当电子笔书写；其系透过书写方式，于电子笔主体中进行处理，而可识别出所书写的一个或多个字体，并可以藉由使用者控制按键模块，输出所欲执行的多媒体，在显示器模块及扬声器模块播放所选字符或字符组的相关影、音信息等。但是，显示屏幕过小，当使用者求知欲降低时，极有可能放弃继续学习。另一方面，多媒体所能支持的书写内容都是预设的，完全依赖供应端决定是否扩充，缺乏让使用者自由操作的可能。中国台湾新型证书号1288372揭露一种以三点定位为基础的点读机，以三个接收台为基础利用点读笔与三点间距离或角度以确定使用点选书本的特定位置，产生超级链接并于点读机上播放对映超级链接内容，让使用者可边看书边有多媒体辅助教学的功能，如此可建立书本与数字内容超级链接的系统。但是，所被点选的书本教案其实是早已预设好所能扩充的数据库内容，三点定位只是用来确认哪一个预设的超级链接被选取；另一方面，每次使用都需装设三个接收台于操作范围的角落，实殊不便。中国台湾新型公告号200741607揭露一种可实时上网与无线超级链接学习机，特别有关于利用短距离的无线通讯使点读机可与计算机产生超结连结的系统与方法，以学习机前台利用点读笔让使用者点选书本的特定位置，产生超级链接并于学习机及计算机上播放对映超级链接内容。但是书本的特定位置依然是预设的，完全依赖供应端决定是否扩充，缺乏让使用者自由操作的可能。中国专利CN1254163A于2000_05_24公开了一种多媒体网络阅读学习机及其使用方法，揭示一种多媒体网络阅读学习机，利用直接在书本上打印章、节、段特殊符号，用光笔扫描书本产生互动，网上下载辅助性的内容可帮助学习者学习的系统。中国专利CN1489122A于2004-04-14公开了一种拼音英语及学习机，揭不一种有50音素、272拼音法的英文掌上型的学习机系统，提供有效率英文语音上的学习系统。中国专利CN1661646A于2005_08_31公开了一种具有页面指示器的学习机，揭示一种有页码示别的学习机系统，包括有机体、接触板、电路单元、页码指示器，提供有效率的、学习系统。中国专利CN1619477A于2005-05-25公开了一种具备USB移动盘接口的语音学习单元，揭示一种有USB行动碟接口的说话学习机系统，包括有USB槽、USB主机接口、麦克风、D/A转换器、电源器，提供有效率的说话学习系统。中国专利CN1661646A于2005-08-31公开了一种具有页面指示器的学习机，揭示一种有页码示别的学习机系统，包括有机体、接触板、电路单元、页码指示器，提供有效率的学习系统。中国专利CN1584868A于2005_02_23公开了一种数码语言学习机，揭示一种数码
学习机系统，包括有面板、显示屏、按钮、机体、麦克风槽、耳机槽、计算机槽、CPU、DSP处理器、电路单元、储存器等，提供有效率语言音上的学习系统。日本专利 JP2003167504 “ELECTRONIC LEARNING MACHINE, LEARNING SUPPORTMETHOD AND COMPUTER READABLE RECORDING MEDIUM WITH PROGRAM FOR CARRYING OUTLEARNING SUPPORT METHOD RECORDED THEREON”，揭示一种电子学习机系统，提供减轻学习者答题负担的机置，利用渐近式答案限缩的方式，依据上次的输入答案，提示下次答题范围，让答题愈来愈接近答案，利用答案限制区的设计提升答题的效率。日本专利JP2004004881 “ELECTRONIC LEARNING MACHINE”，揭示一种可有效运用内存管理提升学习成果的系统，包括有一记忆模式、一测试模式，利用表格、群组、与简单操作完成学习程序。综上所述，这些有关的专利皆专注于多媒体的处理，或是以创新教学方法提升学习效率，利用电子技术辅助用户学习新的知识特别应用户于语言的学习，然有关超级链接的定位皆利用特殊符号或点读板，缺乏提供弹性附加于书本上的定位工具，更遑论对特定书本做定位亦嫌狭隘，且所能支持的操作范围与操作深度皆十分受限。
实用新型内容针对现有技术的上述不足，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种具虚拟实境扩充功能的点读装置，不仅加宽点读笔的操作范围，更实现加深点读笔的操作深度。根据实施例，本实用新型提供的一种具虚拟实境扩充功能的点读装置，包括点读笔和点读机，点读机通过无线讯号连接点读笔，用以判断点读笔的位置，点读笔包括侦测单元、收音单元、处理单元、短程无线通讯单元和感应光源，侦测单元位于点读笔的笔端，用以读取至少一书写数据；收音单元位于该点读笔的非笔端，用以接收至少一语音数据；处理单元位于点读笔内部，讯号连接侦测单元及收音单元，用以辨识及处理书写数据与语音数据，进而产生一控制讯号；短程无线通讯单元位于点读笔内部，讯号连接处理单元，用以无线输出该控制讯号；感应光源位于点读笔的笔端，用以供辨识点读笔的位置；点读机包括通讯单元、摄像单元、中央处理单元、数据库和多媒体装置，通讯单元用以无线讯号连接点读笔的短程无线通讯单元，进而至少接收该控制讯号；摄像单元用以摄录点读笔的感应光源；中央处理单元讯号连接摄像单元与通讯单元，用以根据感应光源判断点读笔的位置，并根据控制讯号进行后续处理；数据库受中央处理单元存取，以根据控制讯号提供相对应于语音数据与书写数据的信息；多媒体装置用以搭配数据库与中央处理单元，呈现中央处理单元根据控制讯号与点读笔的位置所进行的后续处理；中央处理单元透过后续处理，利用点读笔的该感应光源作为计算机光标，进而以多媒体装置呈现数据库所提供的虚拟扩充内容以搭配点读笔的实境操作。根据一个实施例，本实用新型前述具虚拟实境扩充功能的点读装置中，该侦测单元为射频讯号感应器。根据一个实施例，本实用新型前述具虚拟实境扩充功能的点读装置中，该侦测单兀为镜头。根据一个实施例，本实用新型前述具虚拟实境扩充功能的点读装置中，该感应光源为红外线光源。 根据一个实施例，本实用新型前述具虚拟实境扩充功能的点读装置中，进一步包括指引光源，该指引光源位于该点读笔的非笔端。根据一个实施例，本实用新型前述具虚拟实境扩充功能的点读装置中，进一步包括云端平台，该云端平台长程无线讯号连接点读机的通讯单元，用以提供一可扩充式教案数据库以供点读机存取，并支持点读机扩充操作。根据一个实施例，本实用新型前述具虚拟实境扩充功能的点读装置中，该中央处理单元分析书写数据的词性，进而自云端平台取得与书写数据相对应的虚拟扩充内容后，透过多媒体装置展现。根据一个实施例，本实用新型前述具虚拟实境扩充功能的点读装置中，该中央处理单元分析该语音数据的词性，进而自云端平台取得与语音数据相对应的虚拟扩充内容后，透过多媒体装置展现。根据一个实施例，本实用新型前述具虚拟实境扩充功能的点读装置中，该中央处理单元分析书写数据的词性，进而自数据库取得与书写数据相对应的虚拟扩充内容后，透过多媒体装置展现。根据一个实施例，本实用新型前述具虚拟实境扩充功能的点读装置中，该中央处理单元分析该语音数据的词性，进而自数据库取得与语音数据相对应的虚拟扩充内容后，透过多媒体装置展现。相对于现有技术，随后的实施例将证明，本实用新型具虚拟实境扩充功能的点读装置，跳脱了背景技术中所述点读装置的诸般限制，让点读笔兼备了相当于计算机光标的功能，且实现了不断更新数据库中教案的可能。
图I是本实用新型一实施例之点读笔的结构示意图。图2是本实用新型一实施例之点读机的结构示意图。图3是本实用新型一实施例之具虚拟实境扩充功能的点读装置的操作示意图。图4是本实用新型另一实施例之具虚拟实境扩充功能的点读装置的操作示意图。图5是本实用新型又一实施例之具虚拟实境扩充功能的点读装置的操作示意图。图6是本实用新型再一实施例之具虚拟实境扩充功能的点读装置的操作示意图。图7是本实用新型更一实施例之具虚拟实境扩充功能的点读装置的操作示意图。其中100为点读笔；101为光点；102为白板；110为感应光源；120为侦测单元；130为处理单元；140为短程无线通讯单元；150为收音单元；200为点读机；210、310为摄像单元；220为通讯单元；230为中央处理单元；240为数据库；250为多媒体装置；300为服务器；400为云端平台；500为电视。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例，进一步阐述本实用新型。这些实施例应理解为仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的保护范围。在阅读了本实用新型记载的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本实用新型权利要求所限定的范围。请一并参考图I与图2，图I是本实用新型一实施例之点读笔的结构示意图，图2是本实用新型一实施例之点读机的结构示意图。图I中，点读笔100包括一感应光源110、一侦测单元120、一处理单元130、一短程无线通讯单元140与一收音单元150。感应光源110位于点读笔100之笔端，用以供辨识点读笔100之位置；传统的点读笔，是没有这样的设计的，本案创作人基于多年致力于结合科技与教育事业之经验，提出进一步侦测点读笔·100之实境操作，以利用软件赋予虚拟支持及功能扩充的机制。为了实现此一机制，又兼顾·点读笔100与配套之点读机200的制造成本，有效区隔于高成本高技术门坎之高端电子设备，提出以感应光源110，例如850nm或940nm之远红外线光源，作为判断点读笔100位置之依据。更具体的说，在操作上为了更适切使用习惯，感应光源110被装设在点读笔100的笔端，让使用者可以直观的操作点读笔100，用点读笔100来执行点选与书写等动作于虚拟画面上。另一方面，侦测单元120亦位于点读笔100之笔端，用以读取至少一书写数据；此处，可行的方案至少有二，其一为以射频讯号感应器实现侦测单元120，此方案较接近传统点读笔之功能，亦即其仍须搭配特定的书本或读物，在特定字符串或超级链接网址处设定有相应之芯片以提供射频讯号。另一方案为以镜头来实现侦测单元120 ;此时，只要经过影像处理即可进行更不受限制之文字或图像辨识操作。当然，上述两种方案会施加不同的配套成本于后续的处理单元130上。更具体的说，若要以镜头来实现侦测单元120，则处理单元130需要选用较高阶的影像处理芯片来实现，亦即至少能够纠正镜头的光曲度失真。此外，沿袭传统点读笔的基本功能，点读笔100之非笔端，也就是相对于笔端的另一端，设有收音单元150以接收至少一语音数据，例如收录使用者的话语。藉此，收音单元150让点读笔100可以更符合教育用途，例如语言学习时的纠正发音或实时翻译，又例如幼教课程中的图、文、音结合呈现的辅助学习机制。处理单元130位于点读笔100内部，讯号连接侦测单元120及收音单元150，用以辨识及处理两者所撷取之书写数据与语音数据；藉此，处理单元130可以对收入的数据进行初步的处理，使之成为适合短程传输的控制讯号。这样一来，前端的各种输入接口所收入的数据，经处理单元130初步处理后，方能实时而又有效率的向后端的点读机200传送，再由点读机200提供虚拟实境扩充功能等诸般支持。承上所述，短程无线通讯单元140亦位于点读笔100内部，讯号连接处理单元130，用以无线输出控制讯号到点读机200。更具体的说，短程无线通讯单元140可以利用诸如蓝芽通讯协议等方式来实现，在此不予赘述。[0045]图2中，点读机200包括一摄像单元210、一通讯单元220、一中央处理单元230、一数据库240与一多媒体装置250。摄像单元210用以摄录点读笔100之感应光源110 ;复以中央处理单元230对点读笔100之位置进行判读。更具体的说，摄像单元210可以采用一般的镜头，亦可加装配套的滤光片，与感应光源110相配合来滤除周遭的环境光。若不在摄像单元210采滤光片做预处理，则后续的中央处理单元230负担较重，但亦无不可，端视两者工作比重与成本如何配套。通讯单元220用以无线讯号连接点读笔100之短程无线通讯单元140，进而至少接收上述的控制讯号。更进一步的说，通讯单元220除了朝前端接收点读笔100的控制讯号，也可以向后端，例如中央服务器或云端平台进行双向传输。易言之，通讯单元220可以是双频天线，也可以是两组通讯电路或机制的整合。中央处理单元230讯号连接摄像单元210与通讯单元220，用以根据感应光源110判断点读笔100之位置，并根据控制讯号进行后续处理。此外，数据库240系受中央处理单元230存取，以根据控制讯号提供相对应于语音数据与书写数据的信息。最后，多媒体装置250用以搭配数据库240与中央处理单元230，呈现中央处理单元230根据控制讯号与点读笔100之位置所进行之后续处理。请参考图3，图3是本实用新型一实施例之具虚拟实境扩充功能的点读装置的操作示意图。图3中，为了精简整体架构，使点读装置成为易于独立贩卖之完整商品，点读装置包括点读笔100与点读机200。点读笔100之功能方块设计图如图I所示,点读机200之功能方块设计图则如图2所示。点读笔100与点读机200除了传统的功能以外，更添加了实境操作的侦测机制，进而得以提供虚拟扩充功能。更具体的说，点读笔100可以用来做书写或点选等笔划操作，而点读机200则以摄像单元210来抓取点读笔100的实境操作。藉此，点读机200可以用有线或无线的方式，前者例如USB线，向后端再去连接更高端的计算机设备。在此一设计方案中，中央处理单元230与数据库240会有较完整的独立功能，而尽量不依赖后端的计算机设备；此外，多媒体装置250则可为扬声器与投影装置。举一个实际操作的例子来说，若要利用读写装置作语言学习，则点读笔100所收入的书写数据或语音数据，可以在点读机200中处理，从数据库240取出相应的多国语言或影像投影，藉由多媒体装置250呈现出来。举另一个实际操作的例子来说，在幼教学习中，点读笔100的处理单元130或点读机200的中央处理单元230可以进一步分析书写数据或语音数据的词性；当使用者透过点读笔100提供一个名词，例如车子，点读机200即虚拟投影出一个车子的图片，再当点读笔100收到的数据另包含形容词，例如红色的车子，则点读机200即虚拟投影出一个红色车子的图片，或者视使用者提供数据的顺序，先出现车子，再为车子上色。当然，若设备允许的话，点读机200之多媒体装置250所呈现的也可以是动画或3D影像。请参考图4，图4是本实用新型另一实施例之具虚拟实境扩充功能的点读装置的操作示意图。图4中，点读装置与服务器300，例如计算机设备，有较深层的结合；换句话说，图3中的点读机200可以是用软件的方式，完全靠计算机来实现；或者采硬件界面的方式，透过韧体将所需的电路附加在计算机上。藉此，当点读机200内建在计算机服务器300，中央处理单元230、数据库240与多媒体装置250的功能都将更形强大。更重要的是，点读笔100的实境操作，透过摄像单元310而被读入计算机服务器300，可以当作计算机的光标，不仅加宽点读笔100的操作范围，更加深点读笔100的操作深度。[0050]请参考图5，图5是本实用新型又一实施例之具虚拟实境扩充功能的点读装置的操作示意图。图5中，计算机服务器300与摄像单元310可以支持多枝点读笔100。举例来说，当多枝点读笔100被用来操作在一个白板102时，多个点读笔100的多个光点101会出现在白板102上，而计算机服务器300不仅将多枝点读笔100判断成多个光标，更可以根据多枝点读笔100提供的控制讯号，对各个不同的点读笔100进行身分与权限的进一步功能划分。换句话说，作为教育辅助设备，一枝点读笔100可以是导师权限，而对数据库240与多媒体装置250所提供的教案能有较高的操作权限。另一方面，各个学员手上的点读笔100就依其身分有相应的权限划分，对数据库240与多媒体装置250所提供的教案具有相对有限的操作功能。就教育设备来说，点读笔100当然更可包括一指引光源，例如雷射，位于点读笔100相对于笔端的另一端，以提供雷射光指引功能，当做雷射笔来使用。请参考图6，图6是本实用新型再一实施例之具虚拟实境扩充功能的点读装置的操作示意图。图6中，点读机200可以独立成一个完整的商品，但数据库240较有限；点读机200也可以内建在计算机服务器300中，而具有相对较大的数据库240。更进一步的说，中央处理单元230可以依功能划分，而由独立的点读机200中的芯片与计算机服务器300 的CPU来共同实现；易言之，中央处理单元230之划分系指其功能而非局限于实体。更重要的是，在本实施例的点读装置中，更扩充设有云端平台400，设备供货商可以透过云端平台400提供更强大与新颖的教案；易言之，数据库240并不局限于点读机200或计算机服务器300，而也可以涵盖云端平台400。当然，承前所述，计算机服务器300或点读机200与云端平台400间的数据交流，即透过前述之通讯单元220以有线或无线的方式来实施。最后，请参考图7，图7是本实用新型更一实施例之具虚拟实境扩充功能的点读装置的操作示意图。图7中，点读机200也可以被整合成一个电视信号源的机上盒。具体来讲，使用者手持点读笔100，点读机200架设在电视500上，点读笔100成了点读机200的远程输入装置，点读机200可以内建影像处理的硬件或软件，则不仅原始影像可以透过点读机200输入电视500 ;经点读笔100提供之信号加工的合成影像，也可以透过点读机200输入计算机，进而提供各式更多样的应用。
权利要求1.一种具虚拟实境扩充功能的点读装置，其特征是，包括点读笔和点读机，点读机通过无线讯号连接点读笔，用以判断点读笔的位置，其中 点读笔包括侦测单元、收音单元、处理单元、短程无线通讯单元和感应光源，侦测单元位于点读笔的笔端，用以读取至少一书写数据；收音单元位于该点读笔的非笔端，用以接收至少一语音数据；处理单元位于点读笔内部，讯号连接侦测单元及收音单元，用以辨识及处理书写数据与语音数据，进而产生一控制讯号；短程无线通讯单元位于点读笔内部，讯号连接处理单元，用以无线输出该控制讯号；感应光源位于点读笔的笔端，用以供辨识点读笔的位置； 点读机包括通讯单元、摄像单元、中央处理单元、数据库和多媒体装置，通讯单元用以无线讯号连接点读笔的短程无线通讯单元，进而至少接收该控制讯号；摄像单元用以摄录点读笔的感应光源；中央处理单元讯号连接摄像单元与通讯单元，用以根据感应光源判断点读笔的位置，并根据控制讯号进行后续处理；数据库受中央处理单元存取，以根据控制讯号提供相对应于语音数据与书写数据的信息；多媒体装置用以搭配数据库与中央处理单元，呈现中央处理单元根据控制讯号与点读笔的位置所进行的后续处理； 中央处理单元透过后续处理，利用点读笔的该感应光源作为计算机光标，进而以多媒体装置呈现数据库所提供的虚拟扩充内容以搭配点读笔的实境操作。
2.如权利要求I所述的具虚拟实境扩充功能的点读装置，其特征是，该侦测单元为射频讯号感应器。
3.如权利要求I所述的具虚拟实境扩充功能的点读装置，其特征是，该侦测单元为镜头。
4.如权利要求I所述的具虚拟实境扩充功能的点读装置，其特征是，该感应光源为红外线光源。
5.如权利要求I所述的具虚拟实境扩充功能的点读装置，其特征是，进一步包括指引光源，该指引光源位于该点读笔的非笔端。
6.如权利要求I所述的具虚拟实境扩充功能的点读装置，其特征是，进一步包括云端平台，该云端平台长程无线讯号连接点读机的通讯单元，用以提供一可扩充式教案数据库以供点读机存取，并支持点读机扩充操作。
7.如权利要求6所述的具虚拟实境扩充功能的点读装置，其特征是，该中央处理单元分析书写数据的词性，进而自云端平台取得与书写数据相对应的虚拟扩充内容后，透过多媒体装置展现。
8.如权利要求6所述的具虚拟实境扩充功能的点读装置，其特征是，该中央处理单元分析该语音数据的词性，进而自云端平台取得与语音数据相对应的虚拟扩充内容后，透过多媒体装置展现。
9.如权利要求I所述的具虚拟实境扩充功能的点读装置，其特征是，该中央处理单元分析书写数据的词性，进而自数据库取得与书写数据相对应的虚拟扩充内容后，透过多媒体装置展现。
10.如权利要求I所述的具虚拟实境扩充功能的点读装置，其特征是，该中央处理单元分析该语音数据的词性，进而自数据库取得与语音数据相对应的虚拟扩充内容后，透过多媒体装置展现。
专利摘要本实用新型公开了一种具虚拟实境扩充功能的点读装置，包括点读笔和点读机，点读机通过无线讯号连接点读笔，用以判断点读笔的位置，其中点读笔包括侦测单元、收音单元、处理单元、短程无线通讯单元和感应光源；点读机包括通讯单元、摄像单元、中央处理单元、数据库和多媒体装置，多媒体装置用以搭配数据库与中央处理单元，呈现中央处理单元根据控制讯号与点读笔的位置所进行的后续处理；中央处理单元透过后续处理，利用点读笔的该感应光源作为计算机光标，进而以多媒体装置呈现数据库所提供的虚拟扩充内容以搭配点读笔的实境操作。本实用新型让点读笔兼备了相当于计算机光标的功能，且实现了不断更新数据库中教案的可能。
文档编号G06F3/033GK202512739SQ20122012746
公开日2012年10月31日 申请日期2012年3月30日 优先权日2011年9月26日
发明者伍石能, 王朝庆 申请人:碟王科技开发股份有限公司