專利名稱：交互式電子書寫顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種書寫顯示裝置，尤其涉及一種交互式電子書寫顯示裝置。
背景技術(shù)：
交互式電子書寫顯示系統(tǒng)是一種廣泛應(yīng)用在教育、培訓(xùn)、視頻會議、展示等領(lǐng)域中 的集光電、軟件、通訊等多種技術(shù)手段于一體的高新技術(shù)產(chǎn)品，通過計算機(jī)、平板顯示器或 投影屏幕來實(shí)現(xiàn)交互功能，不僅能夠非常方便的將書寫內(nèi)容存入計算機(jī)，還可對屏幕內(nèi)容 進(jìn)行編輯、修改、標(biāo)注等操作，并對計算機(jī)進(jìn)行控制。其中，確定并跟蹤書寫裝置的平面定位 技術(shù)是最核心技術(shù)，也是保障書寫、顯示同步和流暢的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。 現(xiàn)對市場上涌現(xiàn)的各類交互式電子書寫顯示系統(tǒng)的定位技術(shù)的原理與優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn) 行描述 —、觸摸感應(yīng)(電阻、電容、電磁、壓感)定位式 當(dāng)用書寫裝置觸壓白板時，編碼尋址電路通過偵測電氣參數(shù)發(fā)生變化的位置來確
定觸壓位置的坐標(biāo)；雖然一體化程度高，使用簡單，但缺點(diǎn)是當(dāng)白板不易做大且造價高，笨
重，專板專用，不宜便攜。 二、紅外對管光幕定位式 當(dāng)用書寫裝置或手指觸壓白板時，編碼尋址電路偵測到紅外線被遮斷的位置來確 定觸壓位置的坐標(biāo)；雖一體化程度高，無須專用筆，但缺點(diǎn)是定位精度不高，易受環(huán)境光干 擾，不宜便攜，只能專板專用。 三、紅外超聲波定位式 專用筆書寫時同時發(fā)出紅外與超聲波，紅外信號作為速度較慢的超聲波時間基
準(zhǔn)，通過測量超聲波抵達(dá)二個超聲波接收器的時間和延時，即可計算出書寫筆的坐標(biāo)位置。
雖結(jié)構(gòu)緊湊，造價低，但缺點(diǎn)是當(dāng)需屏幕大時，需增加書寫筆的超聲波發(fā)射功率，書寫筆尺
寸也較大，定位精度不均勻。
四、單鏡頭圖像檢測定位式 安裝在白板外的單鏡頭通過對光筆發(fā)出的光信號進(jìn)行圖像檢測來分析確定光筆
光點(diǎn)在白板范圍內(nèi)的坐標(biāo)位置。雖拆裝方便，但最大缺點(diǎn)是書寫時會遮擋鏡頭采集光路，導(dǎo)
致光筆坐標(biāo)消失現(xiàn)象。 五、多鏡頭檢測光信號定位式 安裝在顯示設(shè)備三個或三個以上頂角處的攝像裝置，通過光筆在至少二個攝像裝
置的成像位置來綜合計算得出光筆光點(diǎn)坐標(biāo)位置。雖無書寫遮擋現(xiàn)象，但須在出廠前將這
些分離的攝像裝置裝配在金屬構(gòu)件上，且配裝工藝的復(fù)雜度增加了生產(chǎn)、安裝、調(diào)試、維護(hù)
的難度，大構(gòu)件也不宜便攜。 六、多鏡頭檢測邊框圖像定位式 安裝在顯示設(shè)備邊框上二個或二個以上相鄰角的攝像裝置，通過對有特殊標(biāo)識的 邊框條上被筆(不透明的物體)或手指觸壓遮擋的位置來綜合計算得出筆或手指觸壓坐標(biāo)位置。雖無須專用筆書寫，但檢測邊框條特殊標(biāo)識圖像部分需要硬件資源多且原理復(fù)雜，成 本相應(yīng)會增加，另外還須配備額外的特殊標(biāo)識的邊框條，另外對分散開的攝像裝置裝配工 藝的復(fù)雜度也增加了生產(chǎn)、安裝、調(diào)試、維護(hù)的難度。

發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的以上問題，提供一種交互式電子書寫 顯示裝置。 交互式電子書寫顯示裝置，包括計算機(jī)和顯示設(shè)備，其中所述計算機(jī)通過數(shù)據(jù)線 連接信號接收處理裝置，在信號接收處理裝置的通訊信號傳輸范圍或是投影范圍內(nèi)設(shè)有顯 示設(shè)備；所述信號接收處理裝置至少設(shè)有兩組主光軸共平面的光電成像模塊，光電成像模
塊的視場角e大于等于90。，且視場角e內(nèi)覆蓋顯示設(shè)備，視場角內(nèi)設(shè)有信號發(fā)射裝置。 為實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的目的交互式電子書寫顯示裝置，所述的信號發(fā)射裝置為有源
主動發(fā)光式，其包括有裝置外殼，裝置外殼的一端安裝有書寫接觸頭，其通過發(fā)光管連接壓 力觸控開關(guān)，壓力觸控開關(guān)與電池連接。 進(jìn)一步地，上述的交互式電子書寫顯示裝置，其中，所述的發(fā)光管為紅外發(fā)光管或 是可見激光發(fā)射器。 更進(jìn)一步地，上述的交互式電子書寫顯示裝置，其中，所述的信號發(fā)射裝置為無源 型的被動反光式，其包括裝置外殼，裝置外殼的一端安裝有書寫接觸頭，書寫接觸頭連接反 光執(zhí)行機(jī)構(gòu)，反光執(zhí)行機(jī)構(gòu)上涂有定向反射膜或反光材料。 更進(jìn)一步地，上述的交互式電子書寫顯示裝置，其中，所述的顯示設(shè)備為直接顯示 式，包括平板液晶、等離子、背投電視及顯示器；或者，顯示設(shè)備為投影機(jī)投射成像式，包括 墻面、投影幕布、普通白板構(gòu)成的投射介質(zhì)。 更進(jìn)一步地，上述的交互式電子書寫顯示裝置，其中，所述的信號接收處理裝置包 括有裝置外殼，其內(nèi)設(shè)有圖像處理模塊，圖像處理模塊的輸入端連接光電成像模塊的輸出 端，圖像處理模塊的被控端上連接主控制器模塊，主控制器模塊的通訊端連接通訊模塊及 光源模塊。 更進(jìn)一步地，上述的交互式電子書寫顯示裝置，其中，所述的光電成像模塊為組攝 像裝置，其包括有高分辨率的CMOS圖像傳感器，CMOS圖像傳感器上設(shè)有視場角e大于等 于90度的光學(xué)鏡頭。 更進(jìn)一步地，上述的交互式電子書寫顯示裝置，其中，所述的CMOS圖像傳感器與 光學(xué)鏡頭之間安裝有濾光鏡片。 更進(jìn)一步地，上述的交互式電子書寫顯示裝置，其中，所述的數(shù)據(jù)線為USB數(shù)據(jù) 線。 再進(jìn)一步地，上述的交互式電子書寫顯示裝置，其中，所述的計算機(jī)為臺式機(jī)或便 攜式筆記本計算機(jī)。 采用本實(shí)用新型技術(shù)方案，可與不同顯示設(shè)備靈活裝配，這個使用過程中無遮擋 現(xiàn)象。同時，本實(shí)用新型的定位原理簡單、結(jié)構(gòu)緊湊，使得安裝、調(diào)試、維護(hù)都簡便快捷。并 且，采用高分辨率與高靈敏度的CMOS圖像傳感器，確保了定位精確，適合大尺寸顯示設(shè)備。 其可以真正做到即用即裝、用后即拆、拆后攜帶，可有效應(yīng)用于教育、培訓(xùn)、會議、展覽、演講、演示或發(fā)布會現(xiàn)場等領(lǐng)域。 本實(shí)用新型的目的、優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)，將通過下面優(yōu)先實(shí)施例的非限制性說明進(jìn)行圖 示和解釋，這些實(shí)施例是參照附圖僅作為例子給出的。

圖1是信號發(fā)射裝置為主動發(fā)光類型的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是信號發(fā)射裝置為被動反光式的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3是信號接收處理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4、5是信號接收處理裝置的安裝位置示意圖； 圖中各附圖標(biāo)記的含義如下1計算機(jī)2 顯示設(shè)備3信號發(fā)射裝置301A外殼302A書寫觸頭303A發(fā)光管304A壓力觸控按鍵305A電池301B外殼302B書寫觸頭303B反光執(zhí)行機(jī)構(gòu)4 信號接收處理裝置401外殼402光電成像模塊403圖像處理模塊404主控制器模塊405通訊模塊406光電模塊5USB數(shù)據(jù)線
具體實(shí)施方式如圖1 5所示的交互式電子書寫顯示裝置，包括有計算機(jī)1，顯示設(shè)備2，其與眾 不同之處在于所述計算機(jī)1通過數(shù)據(jù)線連接信號接收處理裝置4，在信號接收處理裝置4 的通訊信號傳輸范圍或是投影范圍內(nèi)設(shè)有顯示設(shè)備2 ;所述信號接收處理裝置4至少設(shè)有 兩組主光軸a、b共平面的光電成像模塊402，光電成像模塊402的視場角e大于等于9(T ， 且視場角9內(nèi)覆蓋顯示設(shè)備，視場角內(nèi)設(shè)有信號發(fā)射裝置3?？紤]到信號接收處理裝置4 的正常工作，數(shù)據(jù)線為USB數(shù)據(jù)線5，其給信號接收處理裝置4提供電源、數(shù)據(jù)通訊。 結(jié)合實(shí)際應(yīng)用來看，計算機(jī)l可以是臺式機(jī)或便攜式筆記本計算機(jī)。顯示設(shè)備2 可以是直接顯示類型，包括平板液晶、等離子、背投電視及顯示器。如圖4所示，通過相應(yīng)的 固定裝置將信號接收處理裝置4固定在顯示設(shè)備2的四個頂角的任意一處，圖4中優(yōu)選左 上頂角?；蛘?，顯示設(shè)備2為投影機(jī)投射成像類型，其包括墻面、投影幕布、普通白板構(gòu)成的 投射介質(zhì)以及作用等同的投射介質(zhì)。 如圖5所示，根據(jù)實(shí)際環(huán)境使用的方便性，可將信號接收處理裝置4固定在顯示設(shè) 備2投射介質(zhì)的任意頂角。即如圖4中固定在左上頂角，亦可以如圖5所示，固定在顯示設(shè) 備2的上邊沿。 進(jìn)一步地說，固定信號接收處理裝置4需要遵循的原則是一、兩組攝像裝置可同 時采集成像的公共區(qū)域與書寫操作區(qū)域的交集盡可能大，如圖4、5中的陰影矩形框部分。 二、接收處理裝置4內(nèi)部光電成像模塊402中的兩組主光軸a、 b共平面平行于顯示設(shè)備2顯示及書寫平面，并且靠近顯示設(shè)備2顯示及書寫平面。三、信號接收處理裝置4的光電采 集光路不能被遮擋。 當(dāng)然，在實(shí)際應(yīng)用中，接收處理裝置4可以根據(jù)光電成像模塊402中的光學(xué)鏡頭視 場角9的不同，對兩組光學(xué)鏡頭進(jìn)行內(nèi)部角度微調(diào)。也就是說，改變主光軸a、b的夾角，使 得圖4、圖5中的2個攝像裝置的公共成像區(qū)域在一定的顯示面積內(nèi)達(dá)到最大。 為了方便使用者的不同使用需求，信號發(fā)射裝置3可有兩種類型如圖1所示，第 一種是有源型的主動發(fā)光類型，其包括裝置外殼301A，裝置外殼301A的一端安裝有書寫接 觸頭302A，書寫接觸頭302A通過發(fā)光管303A (紅外發(fā)光管或可見激光發(fā)射器)連接壓力觸 控開關(guān)304A，壓力觸控開關(guān)304A與電池305A連接。使用中，信號接收處理裝置4會采集到 光信號。 當(dāng)使用者手持信號發(fā)射裝置3在顯示設(shè)備2上點(diǎn)擊、書寫時，壓力觸控開關(guān)304A
閉合，與電池305A電氣連通，發(fā)光管303A發(fā)光，信號接收處理裝置4會感測到光信號。相
對的，當(dāng)使用者將信號發(fā)射裝置3抬離顯示設(shè)備2接觸面時，壓力觸控開關(guān)304A打開，與電
池305A電氣斷開，發(fā)光管303A熄滅，信號接收處理裝置4就感測不到光信號。 如圖2所示，第二種是無源型的被動反光式，其包括裝置外殼301B，裝置外殼的一
端安裝有書寫接觸頭302B，書寫接觸頭302B連接反光執(zhí)行機(jī)構(gòu)303B，其上涂有定向反射膜
或反光材料。 當(dāng)使用者手持信號發(fā)射裝置3在顯示設(shè)備2上點(diǎn)擊、書寫時，反光執(zhí)行機(jī)構(gòu)303B 受到的外力，使得定向反射膜根據(jù)方向的調(diào)整定向反射?；蛘叻垂獠牧戏瓷湫盘柦邮仗幚?裝置4中光電模塊406的光源，使得信號接收處理裝置4的光電成像模塊402會感測到光信 號。相對的，當(dāng)使用者將信號發(fā)射裝置3抬離顯示設(shè)備2接觸面時，定向反射膜無法反射。 或反光材料被覆蓋后，無法反射光電模塊406的光源，信號接收處理裝置4就感測不到光信 號。 再進(jìn)一步來看，為避免信號發(fā)射裝置3點(diǎn)擊、書寫時損傷顯示設(shè)備2的表面，書寫 接觸頭302A、302B為圓弧形，其采用摩擦系數(shù)小、不易對顯示設(shè)備2表面造成劃痕或刮傷、 不會產(chǎn)生剌耳噪聲的材料制成，并且滿足使用期間的更換需求。 參照圖3來看，所述的信號接收處理裝置4包括有裝置外殼401，其內(nèi)設(shè)有圖像處 理模塊402，圖像處理模塊403的輸入端連接光電成像模塊402的輸出端，圖像處理模塊 403的被控端上連接主控制器模塊404，主控制器模塊404的通訊端連接通訊模塊405及 光源模塊406。具體來說，所述的光電成像模塊402包含兩組攝像裝置，每組攝像裝置分別 包括高分辨率CMOS圖像傳感器，CMOS圖像傳感器上設(shè)有視場角e不小于90度光學(xué)鏡頭， CMOS圖像傳感器與光學(xué)鏡頭之間安裝有濾除干擾光的濾光鏡片。 結(jié)合本實(shí)用新型的工作過程來看，信號發(fā)射裝置3在顯示設(shè)備2上點(diǎn)擊、書寫時， 信號發(fā)射裝置3的發(fā)光管302A發(fā)射光信號或是反光執(zhí)行機(jī)構(gòu)303B反射光信號，通過光電 成像模塊402中的光學(xué)鏡頭、濾光鏡片、CMOS圖像傳感器進(jìn)行透鏡折射、濾光、感測得到光 斑圖像。所述光斑圖像經(jīng)圖像處理模塊403根據(jù)雙目機(jī)器視覺原理，即根據(jù)光斑特征點(diǎn)像 素在每組CMOS圖像傳感器上的分布位置，得到信號發(fā)射裝置3光信號主光線的兩個方位 角。具體來說，這兩個CMOS圖像傳感器距離已知，利用已知兩角和夾邊的三角定理即可計 算出信號發(fā)射裝置3光信號的位置信息。由此，該位置信息由主控制器模塊404經(jīng)協(xié)議轉(zhuǎn)換通過通訊模塊405傳輸至計算機(jī)，經(jīng)計算機(jī)1映射、轉(zhuǎn)換為相對于顯示設(shè)備2的書寫坐標(biāo)、 筆跡信息，即可實(shí)現(xiàn)交互式電子書寫顯示功能。 更進(jìn)一步地，為達(dá)到交互式電子書寫顯示裝置的狀態(tài)可識別、定位簡單、操作簡 便，其內(nèi)部的光電模塊406可實(shí)現(xiàn)三種功能一、用LED指示燈、7段數(shù)碼管或液晶顯示模 塊，指示系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)。二、在初次安裝時，用可見激光發(fā)射器的定位指示器進(jìn)行光線指示， 便于確定安裝接收處理裝置4的位置與角度；三、當(dāng)使用者采用無源型的信號發(fā)射裝置3 時，反光光源可提供反光執(zhí)行機(jī)構(gòu)303B的反射光源。 通過上述的文字表述并結(jié)合附圖可以看出，采用本實(shí)用新型后，可與不同顯示設(shè) 備靈活裝配，這個使用過程中無遮擋現(xiàn)象。同時，本實(shí)用新型的定位原理簡單、結(jié)構(gòu)緊湊，使 得安裝、調(diào)試、維護(hù)都簡便快捷。并且，采用高分辨率與高靈敏度的CMOS圖像傳感器，確保 了定位精確，適合大尺寸顯示設(shè)備。其可以真正做到即用即裝、用后即拆、拆后攜帶，可有效 應(yīng)用于教育、培訓(xùn)、會議、展覽、演講、演示或發(fā)布會現(xiàn)場等領(lǐng)域。 當(dāng)然，以上僅是本實(shí)用新型的具體應(yīng)用范例，對本實(shí)用新型的保護(hù)范圍不構(gòu)成任 何限制。除上述實(shí)施例外，本實(shí)用新型還可以有其它實(shí)施方式。凡采用等同替換或等效變 換形成的技術(shù)方案，均落在本實(shí)用新型所要求保護(hù)的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求交互式電子書寫顯示裝置，包括計算機(jī)和顯示設(shè)備，其特征在于所述計算機(jī)通過數(shù)據(jù)線連接信號接收處理裝置，在信號接收處理裝置的通訊信號傳輸范圍或是投影范圍內(nèi)設(shè)有顯示設(shè)備；所述信號接收處理裝置至少設(shè)有兩組主光軸共平面的光電成像模塊，光電成像模塊的視場角θ大于等于90°，且視場角θ內(nèi)覆蓋顯示設(shè)備，視場角內(nèi)設(shè)有信號發(fā)射裝置。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的交互式電子書寫顯示裝置，其特征在于所述的信號發(fā)射裝 置為有源主動發(fā)光式，其包括有裝置外殼，裝置外殼的一端安裝有書寫接觸頭，其通過發(fā)光 管連接壓力觸控開關(guān)，壓力觸控開關(guān)與電池連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的交互式電子書寫顯示裝置，其特征在于所述的發(fā)光管為紅 外發(fā)光管或是可見激光發(fā)射器。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的交互式電子書寫顯示裝置，其特征在于所述的信號發(fā)射裝 置為無源型的被動反光式，其包括裝置外殼，裝置外殼的一端安裝有書寫接觸頭，書寫接觸 頭連接反光執(zhí)行機(jī)構(gòu)，反光執(zhí)行機(jī)構(gòu)上涂有定向反射膜或反光材料。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的交互式電子書寫顯示裝置，其特征在于所述的顯示設(shè)備為 直接顯示式，包括平板液晶、等離子、背投電視及顯示器；或者，顯示設(shè)備為投影機(jī)投射成像 式，包括墻面、投影幕布、普通白板構(gòu)成的投射介質(zhì)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的交互式電子書寫顯示裝置，其特征在于所述的信號接收處 理裝置包括有裝置外殼，其內(nèi)設(shè)有圖像處理模塊，圖像處理模塊的輸入端連接光電成像模 塊的輸出端，圖像處理模塊的被控端上連接主控制器模塊，主控制器模塊的通訊端連接通 訊模塊及光源模塊。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的交互式電子書寫顯示裝置，其特征在于所述的光電成像模塊為組攝像裝置，其包括有高分辨率的CMOS圖像傳感器，CMOS圖像傳感器上設(shè)有視場角e 大于等于90度的光學(xué)鏡頭。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的交互式電子書寫顯示裝置，其特征在于所述的CMOS圖像傳 感器與光學(xué)鏡頭之間安裝有濾光鏡片。
9. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的交互式電子書寫顯示裝置，其特征在于所述的數(shù)據(jù)線為USB 數(shù)據(jù)線。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的交互式電子書寫顯示裝置，其特征在于所述的計算機(jī)為臺式機(jī)或便攜式筆記本計算機(jī)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種交互式電子書寫顯示裝置，包括計算機(jī)和顯示設(shè)備，特點(diǎn)是所述計算機(jī)通過數(shù)據(jù)線連接信號接收處理裝置，在信號接收處理裝置的通訊信號傳輸范圍或是投影范圍內(nèi)設(shè)有顯示設(shè)備。同時，信號接收處理裝置至少設(shè)有兩組主光軸共平面的光電成像模塊，光電成像模塊的視場角θ大于等于90°，且視場角θ內(nèi)覆蓋顯示設(shè)備，視場角內(nèi)設(shè)有信號發(fā)射裝置。由此，可配合不同的顯示設(shè)備，確保使用過程中無遮擋現(xiàn)象與定位的精確?？捎行?yīng)用于教育、培訓(xùn)、會議、展覽、演講、演示或發(fā)布會現(xiàn)場等領(lǐng)域。
文檔編號G06F3/048GK201477569SQ200920234869
公開日2010年5月19日 申請日期2009年8月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月12日
發(fā)明者楊新龍 申請人:楊新龍