CN117215420A - 用于光学式电子笔的笔头模块装置 - Google Patents
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Abstract
用于光学式电子笔的笔头模块装置。本发明是涉及用于提高光学式电子笔的移动轨迹的识别率的笔头模块装置的技术。特别地，本发明涉及将笔尖的颜色制成白色，以实现红外线IR光源的良好的反射，由此改善由面板反射的IR光的会聚路径，并且与以往相比大幅提高使用者在使用光学式电子笔的过程中能够以各种角度倾斜的倾斜自由度的技术。
Description
技术领域
本发明是涉及用于提高光学式电子笔的移动轨迹的识别率的笔头模块装置的技术。
更具体地，本发明涉及提高使照射到面板而反射的IR光会聚到IR受光部件的程度的技术。特别地，涉及随着改善从面板反射的IR的会聚路径而降低从面板反射的IR的外部发散的技术。
另外，本发明涉及与以往相比大幅提高使用者使用光学式电子笔的过程中能够以各种角度倾斜的倾斜自由度的技术。
背景技术
在一般情况下，近年来在平板PC、膝上型计算机、智能手机等高端产品中电子笔功能是必不可少的，并且Notability、GoodNotes等多样化且便利的笔记应用(App)技术也大步发展，由此对IT产品的笔解决方案需求急剧增加。
关于IT用显示器，从以单纯的观看为中心的平板显示器，市场上正式推出了折叠屏、滑动屏等将便携性最大化的高端产品。
在这样的背景下，努力尝试着作为显示器用笔解决方案而研发光学式电子笔。光学式电子笔仅在显示面板内部形成点图案(dot pattern)或用透明薄膜等形成点图案形态的位置代码即可，因此即便增加显示器尺寸，也几乎不导致笔特性劣化或制造费用的上升。
但是，在显示面板上进行书写的情况下，为了感测其移动的移动轨迹而对显示面板照射红外线并对该红外线的反射光进行分析而判断光学式电子笔的移动轨迹，但因其反射光的接收率下降而导致移动轨迹的识别率下降。
发明内容
发明要解决的课题
本发明的目的在于提供一种能够提高光学式电子笔的移动轨迹的识别率的用于光学式电子笔的笔头模块装置。
另外，本发明的目的在于提供一种提高使照射到面板之后反射的IR光会聚到IR受光部件的程度的用于光学式电子笔的笔头模块装置。特别地，提供一种随着改善从面板反射的IR的会聚路径而降低从面板反射的IR的外部发散的技术。
另外，本发明的目的在于提供一种与以往相比大幅提高使用者使用光学式电子笔的过程中能够以各种角度倾斜的倾斜自由度的用于光学式电子笔的笔头模块装置。
用于解决课题的手段
为了达到上述目的，本发明提供一种用于光学式电子笔的笔头模块装置，其具备：笔主体部件110，其构成电子笔的主体；IR发光部件，其为了识别位置代码而向面板表面发射光；及IR受光部件，其接收在面板表面反射的反射光。
本发明的用于光学式电子笔的笔头模块装置包括：笔头部件121，其具备：笔尖部件121a，其位于笔头部件121自身主体的前端部；反射板部件121b，其从笔尖部件121a沿着笔主体部件110方向以宽平面状延伸而形成平滑且平坦的板形态的反射面；及翼部件121c，其通过将反射板部件121b的两端部分别向反射面方向弯折而成，从而引导从面板反射的红外线向IR受光部件方向会聚；及笔头联接部件122，其以夹持(grip)笔头部件121的状态连接到笔主体部件110而将笔头部件121和笔主体部件110结合。
此时，优选为，反射板部件121b优选为随着从笔尖部件121a靠近笔主体部件110方向而朝向笔主体部件110的内径中心部逐渐倾斜地形成。
此时，优选为，反射板部件121b和翼部件121c的反射面形成为白色，以实现IR光反射。
在本发明中，笔头联接部件122具备：主体连接部件122a，其连接到笔主体部件110的一端部；笔头盖部件122b，其形成为以从主体连接部件122a的一端部延伸形成的状态包围笔头部件121的前端部的形态；隔壁部件122c，其在对应于主体连接部件122a与笔头盖部件122b之间的笔头盖部件122b的内侧将主体连接部件122a和笔头盖部件122b划分。
另外，上述笔头部件121还具备：插杆部件121d，其从与笔主体部件110所在的方向对应的反射板部件121b的一端部延伸而形成。
另外，隔壁部件122c具备：杆夹持孔部件122c_1，其是隔壁部件122c自身主体与插杆部件121d的截面形态对应地贯通而形成的，并夹持插杆部件121d的外表面；及反射光引导孔部件122c_2，其是隔壁部件122c自身主体在与杆夹持孔部件122c_1相邻的位置处贯通而形成的，并引导由反射板部件121b反射的红外线会聚到IR受光部件。
发明效果
本发明具有如下优点：笔头部件具备笔尖部件、反射板部件、翼部件，由此提高光学式电子笔的移动轨迹的识别率。
另外，本发明还具有如下优点：反射板部件具备平滑且平坦的板形态的反射面，由此降低反射光的畸变现象。
另外，本发明还具有如下优点：反射板部件随着靠近笔主体部件方向而朝向笔主体部件的内径中心部逐渐倾斜地形成，由此即便使用者在面板上使笔头模块装置倾斜较大角度而进行书写的情况下，也能够提高从面板反射的红外线被传送到IR受光模块的有效成分。
另外，本发明还具有如下优点：将笔尖部件、反射板部件、翼部件、插杆部件一体地成型，从而例如在为了进行更换等而将笔头部件卸下或结合的过程中，能够降低个别结构发生遗失或故障的危险。
附图说明
图1是示出本发明的笔头模块装置的立体图。
图2是从另一个角度示出图1的立体图。
图3是从另一个角度示出图2的图。
图4是从下向上观察图3的图。
图5是在图1中将一部分结构分离而图示的图。
图6是在图5中将一部分截取而放大图示的图。
图7是在图2中将一部分截取而放大图示的图。
图8是在图2中将一部分结构分离而图示的图。
图9是在图8中将一部分截取而放大图示的图。
图10是在图3中将一部分截取而放大图示的图。
图11是在图4中将一部分结构分离而图示的图。
图12是在本发明的笔头模块装置中选取一部分结构而示出面板上的使用状态的例示图。
图13是示出本发明的笔头模块装置在面板上移动的状态的例示图。
图14是示出本发明的笔头模块装置在面板上移动的状态的另一个例示图。
图15是本发明中根据笔头部件的材料特性而对点图案识别性能进行比较而示出的例示图。
具体实施方式
下面，参照附图，对本发明进行详细的说明。
图1是示出本发明的笔头模块装置的立体图，图2是从另一个角度示出图1的立体图，图3是从另一个角度示出图2的图，图4是从下向上观察图3的图，图5是在图1中将一部分结构分离而图示的图，图6是在图5中将一部分截取而放大图示的图，图7是在图2中将一部分截取而放大图示的图，图8是在图2中将一部分结构分离而图示的图，图9是在图8中将一部分截取而放大图示的图，图10是在图3中将一部分截取而放大图示的图，图11是在图4中将一部分结构分离而图示的图。
参照图1至图11，本发明中光学式电子笔包括笔主体部件110、笔头模块部件120、IR发光部件(未图示)、IR受光部件(未图示)而构成。
笔主体部件110作为构成电子笔的本体的要件，形成为长条(bar)形态，以供使用者可握持。
笔头模块部件120连接到笔主体部件110的一端部，在显示面板上可根据使用者的操作而进行滑动。
IR发光部件(未图示)是由红外线LED(发光二极管)或VCSEL(垂直腔表面发射激光器)元件构成并为了识别位置代码而向面板上照射光的要件。IR发光部件搭载于笔主体部件110的内侧而向笔头模块部件120侧照射红外线以使其到达显示面板。
作为IR受光部件(未图示)，优选使用红外线摄像头，它是接收从显示面板表面反射的反射光而识别面板的位置代码的要件。
另一方面，IR受光部件可接收照射到自身的有效受光区域(Field of View，FOV)的内部而反射光，本发明中改善笔头模块装置的结构，以IR反射光有效地到达FOV。
为此，笔头模块部件120具备笔头部件121和笔头联接部件122。通过笔头联接部件122，笔头部件121连接到笔主体部件110。
如图5至图7所示，笔头部件121具备笔尖部件121a、反射板部件121b、翼部件121c、插杆部件121d。
笔尖部件121a位于与笔主体部件110相对的笔头部件121的前端部。
如图7至图10所示，反射板部件121b从笔尖部件121a朝向笔主体部件110侧而以宽平面状延伸来形成平滑且平坦的板形态的反射面。
在此，反射板部件121b优选形成为随着从笔尖部件121a靠近笔主体部件110方向而朝向笔主体部件110的内径中心部逐渐倾斜。其结果，如图12所示，即便使用者在面板上使笔头模块装置倾斜较大角度而进行书写的情况下，也能够提高从面板反射的红外线被传送到IR受光模块的有效成分。
并且，如图10所示，反射板部件121b优选形成为随着从笔尖部件121a靠近笔主体部件110方向而其面积逐渐变宽。其结果，如图12所示，使用者在面板上将笔头模块装置倾斜较大角度而进行书写的情况下，也能够进一步提高从面板反射的红外线被传送到IR受光模块的有效成分。
如图12所示，使用者可使笔头模块装置的反射板部件121b在面板上向面对面板的方向倾斜较大角度而使用。另外，如图13和图14所示，反射板部件121b可以相对于面板而扭曲的角度移动。考虑到这一点，如图10所示，优选为反射板部件121b以随着从笔尖部件121a靠近笔主体部件110方向而其面积逐渐变宽的方式构成。
另一方面，如图7和图10所示，反射板部件121b的表面形成为平滑且平坦的形态，从而能够降低从面板反射的红外线被传送到IR受光部件的过程中畸变的现象。
如图7至图10所示，翼部件121c通过将反射板部件121b的两端部分别向反射面方向弯折而成，从而引导从面板反射的红外线向IR受光部件方向会聚。
优选为，翼部件121c随着反射板部件121b的两端部被弯折而与该反射板部件121b一体地成型。
如图8和图9所示，插杆部件121d从反射板部件121b的一端部朝向笔主体部件110所在的一侧延伸而与反射板部件121b一体地形成。
在此，插杆部件121d优选与反射板部件121b一体地成型。即，笔尖部件121a、反射板部件121b、翼部件121c、插杆部件121d一体地成型，从而能够降低例如为了更换等而将笔头部件121从笔主体部件110卸下或结合的过程中个别结构发生遗失或故障的危险。
如图1至图9所示，笔头联接部件122以夹持笔头部件121的状态与笔主体部件110连接而将笔头部件121和笔主体部件110结合。
在此，如图6和图9所示，笔头联接部件122具备主体连接部件122a、笔头盖部件122b、隔壁部件122c。
如图6和图9所示，主体连接部件122a从笔头联接部件122的主体以裙板(skirt)形态突出而形成，以可与笔主体部件110的一端部连接。
如图6和图9所示，笔头盖部件122b构成为在从主体连接部件122a的一端部以裙板形态延伸形成的状态下包围笔头部件121的前端部。
如图4和图11所示，隔壁部件122c在对应于主体连接部件122a与笔头盖部件122b之间的笔头盖部件122b的内侧将主体连接部件122a和笔头盖部件122b划分。
另一方面，参照图4和图11，隔壁部件122c具备杆夹持孔部件122c_1和反射光引导孔部件122c_2。
如图4至图6及图11所示，杆夹持孔部件122c_1构成为隔壁部件122c的主体与插杆部件121d的截面形态对应地贯通而形成的，并夹持插杆部件122d的外表面。
其结果，以与笔主体部件110连接的状态在面板上被施压的笔头部件110稳定地保持其连接状态。
反射光引导孔部件122c_2是隔壁部件122c的主体在与杆夹持孔部件122c_1相邻的位置处贯通而形成的，并引导由反射板部件121b反射的红外线良好地会聚到IR受光部件。
接着，对本发明的反射板部件121b和翼部件121c的材料选定的优选的实施例进行记载。
在一般情况下，使用于光学式电子笔的图像传感器以对IR反射光进行分析而识别点图案的方式进行动作。因此，在显示面板形成红外线反射面并在其上配置由吸收红外线的材料构成的点图案的情况下，对位置代码识别最优选。
但是，在智能手机或平板PC等这样的IT产品的显示面板仅形成有由吸收红外线的材料构成的点图案，不存在向图像传感器反射IR光的红外线反射面，因此难以确保光学式电子笔的性能。
本发明为了提高点图案的识别率而特定了电子笔的笔头的形状和材料特性。关于笔头形状，已参照图7至图10而进行了说明，下面对笔头的材料特性进行记载。
对于本发明中采用的笔头形状，为了提高位置代码的识别率，优选使反射板部件121b和翼部件121c良好地反射IR光而引导至IR受光部件。在一般情况下，公知为铝、银、金的红外线反射率最高，在白色材料的情况下，虽然不如上述材料，但红外线反射率还是比较好的。
图15是本发明中根据笔头部件121特别地根据反射板部件121b和翼部件121c的材料特性而对光学式电子笔的点图案识别性能进行比较而示出的例示图。
首先，图15的(a)示出由铝材料构成反射板部件121b和翼部件121c的反射面的情况下由电子笔的图像传感器获得的图像。铝材料的红外线反射率过高，图像传感器进入饱和状态，因此不容易显示点图案。
图15的(b)示出由白色材料构成反射板部件121b和翼部件121c的反射面的情况下由电子笔的图像传感器获得的图像。由白色塑料材料构成反射板部件121b和翼部件121c或在表面涂布白色涂料而构成。在该情况下，反射板部件121b和翼部件121c的红外线反射率适当而在图像内清晰地显示出点图案。
另一方面，本发明的用于光学式电子笔的笔头模块装置可以进一步包括电源开关部件、电池部件、压力传感器部件、无线通信部件、电子笔控制部件而构成。
电源开关部件优选设置于笔主体部件110而根据使用者的操作来开闭笔头模块装置的电源供给。
电池部件优选搭载于笔主体部件110的内侧而供给在笔头模块装置进行动作的过程中消耗的电源。
压力传感器部件感测根据使用者的操作而笔头部件121与面板的上表面接触时所发生的压力。
无线通信部件通过近距离无线通信(例如：蓝牙)而将从电子笔控制部件提供的位置坐标传送到外部的智能终端装置。
电子笔控制部件优选搭载于笔主体部件110的内侧而基于从压力传感器部件传送的压力信息来识别笔头部件121通过使用者在面板上移动。
随着识别到笔头部件121在面板上移动，电子笔控制部件控制IR发光部件进行接通动作。
接着，电子笔控制部件从通过IR受光部件接收的反射光提取笔头部件121在面板上移动的位置坐标并传送到无线通信部件。
Claims (3)
1.一种用于光学式电子笔的笔头模块装置，其具备：笔主体部件(110)，其构成电子笔的主体；IR发光部件，其为了识别位置代码而向面板表面发射光；及IR受光部件，其接收在面板表面反射的反射光，
该用于光学式电子笔的笔头模块装置的特征在于，其包括：
笔头部件(121)，其具备：笔尖部件(121a)，其位于上述笔头部件(121)自身主体的前端部；反射板部件(121b)，其从上述笔尖部件(121a)沿着笔主体部件(110)方向以宽平面状延伸而形成平滑且平坦的板形态的反射面；及翼部件(121c)，其通过将上述反射板部件(121b)的两端部分别向上述反射面方向弯折而成，从而引导从面板反射的红外线向IR受光部件方向会聚；及
笔头联接部件(122)，其以夹持上述笔头部件(121)的状态连接到笔主体部件(110)而将上述笔头部件(121)和笔主体部件(110)结合，
上述笔头联接部件(122)具备：
主体连接部件(122a)，其连接到笔主体部件(110)的一端部；
笔头盖部件(122b)，其形成为以从上述主体连接部件(122a)的一端部延伸形成的状态包围上述笔头部件(121)的前端部的形态；及
隔壁部件(122c)，其在对应于上述主体连接部件(122a)与上述笔头盖部件(122b)之间的上述笔头盖部件(122b)的内侧将上述主体连接部件(122a)和上述笔头盖部件(122b)划分，
上述笔头部件(121)还具备：
插杆部件(121d)，其从与笔主体部件(110)所在的方向对应的上述反射板部件(121b)的一端部延伸而形成，
上述隔壁部件(122c)具备：
杆夹持孔部件(122c_1)，其是上述隔壁部件(122c)自身主体与上述插杆部件(121d)的截面形态对应地贯通而形成的，并夹持上述插杆部件(121d)的外表面；及
反射光引导孔部件(122c_2)，其是上述隔壁部件(122c)自身主体在与上述杆夹持孔部件(122c_1)相邻的位置处贯通而形成的，并引导由上述反射板部件(121b)反射的红外线会聚到IR受光部件。
2.根据权利要求1所述的用于光学式电子笔的笔头模块装置，其特征在于，
上述反射板部件(121b)随着从上述笔尖部件(121a)靠近笔主体部件(110)方向而朝向笔主体部件(110)的内径中心部逐渐倾斜地形成。
3.根据权利要求2所述的用于光学式电子笔的笔头模块装置，其特征在于，
上述反射板部件(121b)的反射面和上述翼部件(121c)的反射面形成为白色，以实现IR光反射。
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