CN101398720B - 笔交互装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种笔交互装置，包括：外壳；笔尖，位于外壳一端；测距装置，包括位于外壳上的至少两个壳上测距装置以及位于外壳外部的至少三个壳外测距装置，壳上测距装置与壳外测距装置彼此之间发送/接收测距信号；处理装置，用于根据测距装置得到的数据，确定笔尖以及外壳的空间位置状态，并将它们转换成主机装置可识别的信息；以及发送装置，用于将所述信息发送到主机装置。此外，该笔交换装置还可以包括压力传感装置，笔尖通过该压力传感装置连接到外壳上，用于检测笔尖承受的压力。处理装置根据压力传感装置检测到的压力，确定笔尖的压力状态，将其转换为主机装置可识别的信息，然后通过发送装置发送到主机装置。

Description

笔交互装置

技术领域

本发明涉及一种笔交互装置。

背景技术

笔交互技术是计算机人机交互的重要技术之一。

早先的笔交互技术主要是用于触摸屏方面。现在的笔交互技术也主要用于笔记本电脑、Tablet PC、掌上电脑、手机等的触摸屏方面。但是，触摸屏技术是一个相对复杂技术，而且价格较高。另外一个问题是脱离了触摸屏，这类笔交互技术就无从使用。

人们也一直在探索脱离触摸屏的各种笔交互技术。各种利用电磁感应、红外线、超声波、照相设备等方法的笔交互技术也被不断提出。

上述现有的各种方法存在不同的缺点：

-电磁感应方法：仍然需要在交互平面上或者内部进行铺设，比较复杂，也比较昂贵。

-红外线方法：需要在交互平面四周布设红外线传感器。不适合离开屏幕的交互，精度也有所限制。也不能进行离开平面的操作。

-超声波方法：通常也只能在平面上操作。而且，由于超声波传感器通常与笔尖有一定的距离，即便在平面上操作，也会由于笔身的不同倾斜，造成较大的误差。

-照相方法：一种较好的方法，但是结构比较复杂，价格也比较高。另外，由于始终需要参照物在其视线之内，也影响了使用。同时，图像处理等方法也比较复杂，难以获得较高的精度。

因此，有必要提出一种结构简单而又能进行灵活操作的笔交互装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种笔交互装置。

根据本发明的一个方面，提供了一种笔交互装置，包括：外壳；笔尖，位于外壳一端；测距装置，包括位于外壳上的至少两个壳上测距装置以及位于外壳外部的至少三个壳外测距装置，所述壳上测距装置与所述壳外测距装置彼此之间发送/接收测距信号；处理装置，用于根据测距装置得到的信号，确定所述笔尖以及外壳的空间位置状态，并将它们转换成主机装置可识别的信息；以及发送装置，用于将所述信息发送到主机装置。

优选地，该笔交换装置还包括压力传感装置，笔尖通过该压力传感装置连接到外壳上，用于检测笔尖承受的压力。处理装置根据压力传感装置检测到的压力，确定笔尖的压力状态，将其转换为主机装置可识别的信息，然后通过发送装置发送到主机装置。

优选地，该处理装置根据壳上测距装置和/或壳外测距装置接收到的测距信号，计算每一个壳上测距装置与每一个壳外测距装置之间的距离，通过几何方法确定所述至少两个壳上测距装置的空间位置，从而得到笔尖的位置、外壳的倾斜状态。

根据本发明，通过测距来确定笔尖的位置、外壳的倾斜状态，使得本发明的笔交互装置不仅能用于普通屏幕的交互，而且可以在普通的书写承载物(如普通的纸张)上方便的书写。同时，此笔交互装置可以作为三维空间的鼠标进行交互。

附图说明

结合附图阅读如下详细描述，本发明的上述以及其他目的和特征将更易于理解，其中：

图1是示出了根据本发明实施例的笔交互装置的示意图。

具体实施方式

下面，将参考附图描述本发明的具体实施例。

图1是示出了根据本发明实施例的笔交互装置的示意图。

如图1所示，根据本实施例的笔交互装置10包括笔形外壳100、位于外壳一端的笔尖105、位于外壳上的至少两个壳上测距装置110-1和110-2、位于外壳外部的多个壳外测距装置120-1至120-5(图中所示例子为5个)、以及处理装置、发送装置(均未示出)。

笔形外壳100用于容纳笔交互装置10的主要部件，如笔尖105、壳上测距装置110-1和110-2、处理装置、信息发送装置。当然，外壳100也可以为其他形状，如杆形等。

壳上测距装置110-1和110-2以及壳外测距装置120-1至120-5共同构成根据本发明的测距装置。例如，壳上测距装置110-1和110-2以及壳外测距装置120-1至120-5都是信号发送和/或接收装置，用于发射/接收电磁波、超声波、红外线或激光等形式的测距信号。

至于壳上测距装置110-1和110-2与壳外测距装置120-1至120-5之间为了进行测距而进行的信号发送/接收，存在多种形式。例如，壳上测距装置110-1和110-2发射信号，而壳外测距装置120-1至120-5接收信号。也可以是壳外测距装置120-1至120-5发射信号，而壳上测距装置110-1和110-2接收信号。此外，壳外测距装置120-1至120-5可以发射信号，而壳上测距装置110-1和110-2接收信号并进行处理，然后转发信号，再由壳外测距装置120-1至120-5接收转发的信号。类似的，壳上测距装置110-1和110-2可以发射信号，而壳外测距装置120-1至120-5接收信号并进行处理，然后转发信号，再由壳上测距装置110-1和110-2接收转发的信号。

处理装置根据壳上测距装置110-1和110-2和/或壳外测距装置120-1至120-5所获得的信号，计算出笔尖105的位置和笔形外壳100的倾斜。例如，处理装置根据壳上测距装置110-1和110-2和/或壳外测距装置120-1至120-5所获得的信号，可以获得每一个壳上测距装置110-1和110-2与每一个壳外测距装置120-1至120-5之间的距离。在获得这些距离后，通过数学上的几何方法，可以确定壳上测距装置110-1和110-2的空间位置，从而根据壳上测距装置110-1和110-2在笔形外壳100上相对于笔尖105的位置，可以确定笔尖105的位置以及笔形外壳100的倾斜状态。

在本发明中，为了通过壳上测距装置与壳外测距装置之间的距离来确定壳上测距装置的位置，需要至少三个壳外测距装置。同时，为了通过壳上测距装置的位置来确定笔尖位置以及笔形外壳的倾斜，需要至少两个壳上测距装置。

处理装置将笔尖105的位置状态、笔形外壳100的倾斜状态转换为适合于主机装置(如计算机、个人数字助理、移动终端等)的信息，并将该信息发送到发送装置，从而通过发送装置发送到主机装置。

在主机装置中，例如通过利用笔尖105的位置状态，从而该笔交互装置10可以用作一种指示装置(如鼠标)。例如，利用笔尖105在空间的移动，可以进行鼠标移动等操作。用户还可以根据需要，对笔形外壳100的倾斜状态定义相对应的操作。因此，还可以进行第三维操作，如控制图像、窗口的大小调整、文字的大小调整、图形旋转等操作。至于主机装置如何根据笔尖105的位置状态以及笔形外壳100的倾斜状态来确定所要进行的操作，这与常规指示装置的情况相同，在此不赘述。

为了更好的用作指示装置，该笔交互装置10还可以包括位于笔形外壳100上的至少两个按钮/滚轮装置115-1、115-2。它们例如可以用于类似鼠标左右键的功能，例如还可以用于表示窗口内容的左右/上下滚动的功能。处理装置将按钮/滚轮装置115-1、115-2的状态信息通过发送装置也发送到主机装置。

在以上描述的实施例中，将笔尖105的位置状态及笔形外壳100的倾斜状态发送到主机装置，从而可以将该笔交互装置10用作一种指示装置。但是本发明并不局限于此。

例如，笔交互装置10还可以包括压力传感器(未示出)。笔尖105通过该压力传感器安装到笔形外壳100上，从而该压力传感器可以检测笔尖105所承受的压力。处理装置根据压力传感器所检测到的压力，获得笔尖105的压力状态，并将其转换为适合于主机装置的信息，然后通过发送装置发送到主机装置。

在主机装置中，例如通过利用笔尖105的压力状态及位置状态，从而该笔交互装置10可以用作一种手写输入装置。至于主机装置如何根据笔尖105的压力状态及位置状态来确定输入，这与常规手写输入装置的情况相同，在此不赘述。

在笔交互装置10包括压力传感器的情况下，笔交互装置10可以具有两种工作模式：指示模式和手写输入模式。为了在这两种模式之间进行切换，笔交互装置10还可以包括模式切换装置(未示出)。该模式切换装置可以单独设置，也可以与其他部件结合为一体。例如，上述按钮/滚轮装置也可以用作模式切换装置。当然，这种模式切换装置不一定包括在笔交互装置10中，也可以包括在主机装置中。这种模式切换装置不一定是以硬件形式实现，也可以以软件形式实现。例如，在主机装置中，根据焦点所在位置，自适应地将笔交互装置10设于指示模式或手写输入模式。例如，当焦点位于文本输入框内时，可以将笔交互装置10自动设为手写输入模式。

以上详细描述了根据本发明的笔交互装置的结构示例。在使用本发明的笔交互装置时，通过模式切换装置(例如，按钮/滚轮)，选择手写输入模式和指示模式之一。然后通过移动笔尖位置、对笔尖进行不同程度的按压进行手写输入，或者通过移动笔尖位置、使笔形外壳倾斜不同程度来进行类似鼠标的指示操作。

在使用本发明的笔交互装置之前，需要对其进行校准。

例如，根据本发明，壳外测距装置120-1至120-5可以事先固定在屏幕周围。在这种情况下，利用固定的壳外测距装置120-1至120-5，事先对笔的各种状态进行校准。从而当笔交互装置工作时，无需再次校准而可以直接使用。当然，还可以临时通过屏幕上的校准图形进行随时校准，以增加准确性。

另外，根据本发明，壳外测距装置120-1至120-5可以事先固定在书写框架周围。在这种情况下，利用固定的壳外测距装置120-1至120-5，事先对笔的各种状态进行校准。纸或者其他可书写承载物可以固定在书写框架内。从而当笔交互装置工作时，无需再次校准而可以直接使用。当然，还可以临时通过事先准备的校准物进行随时校准，以增加准确性。

除了上述壳外测距装置120-1至120-5固定在主机装置屏幕周围/书写框架周围的情况，壳外测距装置120-1至120-5也可以临时随机安置在屏幕周围的适当位置，通过屏幕上的校准图形进行随时校准，然后笔交互装置可以进行正常操作。另外，壳外测距装置120-1至120-5也可以临时随机安置在纸或者其他可书写承载物的适当位置，通过事先准备的校准物进行校准，然后笔交互装置可以进行正常操作。

虽然在上述实施例中描述了本发明的笔交互装置用作指示装置和/或手写输入装置的示例，但是本发明并不局限于此。例如，根据笔尖的位置移动、外壳的倾斜状态、按钮/滚轮的组合状态，可以定义相对应的各种操作。

以上描述了本发明的实施例，但是应当理解，这仅仅用于说明的目的，而并非为了限制本发明。本领域技术人员应当理解，可以对上述实施例做出各种细节和形式上的改变、替代，而不脱离本发明的范围，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (13)

1.一种笔交互装置，包括：

外壳；

笔尖，位于外壳一端；

测距装置，包括位于外壳上的至少两个壳上测距装置以及位于外壳外部的至少三个壳外测距装置，所述壳上测距装置与所述壳外测距装置彼此之间发送/接收测距信号；

处理装置，置于外壳内，用于根据测距装置得到的信号，确定所述笔尖以及外壳的空间位置状态，并将它们转换成主机装置可识别的信息；以及

发送装置，置于外壳内，用于将所述信息发送到主机装置，

其中，所述处理装置根据所述壳上测距装置和/或壳外测距装置接收到的测距信号，计算每一个所述壳上测距装置与每一个所述壳外测距装置之间的距离，通过几何方法确定所述至少两个壳上测距装置的空间位置，从而得到所述笔尖的位置、所述外壳的倾斜状态。

2.如权利要求1所述的笔交互装置，其中，通过使用所述笔尖的位置的移动，所述笔交互装置用作指示装置。

3.如权利要求2所述的笔交互装置，其中，所述外壳的倾斜状态与预先定义的操作相对应。

4.如权利要求1所述的笔交互装置，还包括：

压力传感装置，所述笔尖通过该压力传感装置连接到外壳上，用于检测笔尖承受的压力，

其中，所述处理装置根据所述压力传感装置检测到的压力，确定笔尖的压力状态，将其转换为主机装置可识别的信息，然后通过发送装置发送到主机装置。

5.如权利要求4所述的笔交互装置，其中，通过使用所述笔尖的位置及其压力状态，所述笔交互装置用作手写输入装置。

6.如权利要求4所述的笔交互装置，其中，通过使用所述笔尖的位置的移动和所述外壳的倾斜状态，所述笔交互装置用作指示装置，或者通过使用所述笔尖的位置及其压力状态，所述笔交互装置用作手写输入装置，

并且，所述笔交互装置还包括模式切换装置，用于在手写输入模式和指示模式之间进行切换。

7.如权利要求1或4所述的笔交互装置，还包括位于外壳上的至少两个按钮/滚轮装置，所述处理装置将所述按钮/滚轮装置的状态信息通过发送装置发送到主机装置。

8.如权利要求7所述的笔交互装置，其中，所述按钮/滚轮装置可用作模式切换装置。

9.如权利要求1或4所述的笔交互装置，其中，所述壳上测距装置和所述壳外测距装置为信号发射和/或接收装置。

10.如权利要求9所述的笔交互装置，其中，所述信号发射和/或接收装置发射/接收电磁波、超声波、红外线、激光中至少之一。

11.如权利要求1或4所述的笔交互装置，其中，所述外壳为笔形。

12.如权利要求1或4所述的笔交互装置，其中，所述壳外测距装置固定在所述主机装置的屏幕/书写框架周围，或者在使用前随机置于所述主机装置的屏幕/书写框架周围。

13.如权利要求12所述的笔交互装置，其中，在确定所述壳外测距装置的位置之后，对所述笔交互装置进行校准。

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