專利名稱：光學感應式手寫輸入裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種光學感應式手寫輸入裝置，尤指一種通過接收投向檢測 表面的反射光而檢測出移動軌跡，并通過識別該移動軌跡且將該移動軌跡輸 入數(shù)字電子設備以形成字跡的光學感應式手寫輸入裝置。
背景技術：
公知計算機用的手寫輸入裝置，通常為一磁性感應的手寫數(shù)字板配合一感應筆；或者，為一具有LCD顯示的手寫數(shù)字板配合一感應筆。請參閱圖1所示，其為公知磁性感應的手寫數(shù)字板配合感應筆的示意圖。 由圖中可知，此種公用磁性感應的手寫數(shù)字板B (以下簡稱為"公用磁性手 寫板")在使用時，由于該感應筆P不會在數(shù)字板B的面板上畫下任何的軌 跡或筆劃，而僅由配合一計算機主機C連接的屏幕M上顯示出其劃出的軌 跡。例如用戶使用該感應筆P于該數(shù)字板B上書寫"A"時，通過計算機主 機C的處理而顯示"A"于該屏幕M上。然而，當用戶利用該公用磁性手寫板B及該感應筆P來做多筆劃的圖樣 或文字的輸入時，無法正確的接續(xù)前一筆劃來續(xù)劃或續(xù)寫，而造成輸入至計 算機內(nèi)的軌跡數(shù)據(jù)不正確的情況，使用上相當?shù)牟环奖恪Ａ硗?，對于公用具有LCD顯示的手寫數(shù)字板而言，其雖可顯示用戶所 劃過的筆劃。然而，其成本極高，價格昂貴， 一般用戶并無法負擔。再者，不管是使用上述何種方式，其皆需配合手寫數(shù)字板，不但成本增 加，也造成用戶攜帶上的不便。所以，由上可知，目前公知相關的手寫輸入裝置，顯然具有不便與缺失 存在，而待加以改善。因此，本發(fā)明人有感上述缺點可改善，且依據(jù)多年來從事此方面的相關 經(jīng)驗，悉心觀察研究，并配合學理的運用，而提出一種設計合理且有效改善 上述缺點的本發(fā)明。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的主要目的在于提供一種光學感應式手寫輸入裝置。該光學感應 式手寫輸入裝置通過接收投向檢測表面的反射光信號，以檢測出該光學感應 式手寫輸入裝置的移動軌跡，并且通過識別該移動軌跡且將該移動軌跡輸入 數(shù)字電子設備以形成字跡。因此，本發(fā)明通過省去公知數(shù)字手寫板的使用， 不但能夠降低制造成本，更能讓用戶達到攜帶方便的目的。換句話來說，本發(fā)明的光學感應式手寫輸入裝置的尺寸大小可以與一般 使用的原子筆大小相若，并且不需在特定的表面才能使用。因此，本發(fā)明具 有應用廣泛(該光學感應式手寫輸入裝置可使用于任何的表面)、攜帶方便 (省去公知使用數(shù)字手寫板等笨重的接口)、及多功能用途(該光學感應式 手寫輸入裝置亦可應用于鼠標)的優(yōu)點。為了解決上述技術問題，根據(jù)本發(fā)明的其中一種方案，提供一種光學感 應式手寫輸入裝置，其包括殼體、筆芯、電路板、影像信息通訊模塊、及 運動檢測模塊。其中，該筆芯設置于該殼體內(nèi)，并且該筆芯具有筆尖，其中 該筆尖可選擇地(sdectably)露出該殼體的下端或隱藏于該殼體內(nèi)；該電路 板設置于該殼體內(nèi)并且位于該筆芯的一側(cè)端；該影像信息通訊模塊設置于該 殼體內(nèi)并且電性連接于該電路板；以及，該運動檢測模塊設置于該殼體內(nèi)并 且電性連接于該電路板。另外，該運動檢測模塊包括發(fā)光單元、傳感器控制單元、影像感測單 元、數(shù)據(jù)儲存單元、及運算單元。其中，該發(fā)光單元系用于投射光源至檢測 表面以產(chǎn)生反射光信號；該傳感器控制單元用以于提供系統(tǒng)時鐘(system timing clock);該影像感測單元電性連接于該傳感器控制單元，以感測該反 射光信號；該數(shù)據(jù)儲存單元電性連接于該傳感器控制單元及該影像感測單 元，以儲存該影像感測單元所感測的該反射光信號；以及，該運算單元電性 連接于該傳感器控制單元及該數(shù)據(jù)儲存單元，并且該運算單元根據(jù)該影像感 測單元所感測的該反射光信號，以計算該光學感應式手寫輸入裝置相對于該 檢測表面的運動方向及速度。為了能更進一步了解本發(fā)明為達成預定目的所采取的技術、手段及功 效，請參閱以下有關本發(fā)明的詳細說明與附圖，相信本發(fā)明的目的、特征與 特點，當可由此得一深入且具體的了解，然而所附圖式僅提供參考與說明用，
并非用來對本發(fā)明加以限制。


圖1為公知磁性感應的手寫數(shù)字板配合感應筆的示意圖； 圖2為本發(fā)明光學感應式手寫輸入裝置的第一實施例的剖面示意圖； 圖3為本發(fā)明第一實施例的運動檢測模塊的功能方塊圖； 圖4為本發(fā)明光學感應式手寫輸入裝置的第二實施例的剖面示意圖； 圖5為本發(fā)明光學感應式手寫輸入裝置的第三實施例的剖面示意圖； 圖6為本發(fā)明光學感應式手寫輸入裝置應用于鼠標功能的第一實施例的 示意圖；以及圖7為本發(fā)明光學感應式手寫輸入裝置應用于鼠標功能的第二實施例的 示意圖。其中，附圖標記說明如下:數(shù)字板B感應筆P計算機主機C屏幕M殼體1筆芯2筆尖20電路板3影像信息通訊模塊4運動檢測模塊5發(fā)光單元50發(fā)光單元50，發(fā)光組件501照明透鏡502傳感器控制單元51影像感測單元52影像感測單元52，線性感測組件陣列520成像透鏡521數(shù)據(jù)儲存單元53運算單元54切換模塊6第一按鍵7第二按鍵8滾輪9觸控板9，光源反射光信號R檢測表面S具體實施方式
請參閱圖2及圖3所示，其為本發(fā)明光學感應式手寫輸入裝置的第一實 施例的剖面示意圖、及本發(fā)明第一實施例的運動檢測模塊的功能方塊圖。由圖中可知，本發(fā)明所提供的光學感應式手寫輸入裝置，其包括殼體1、筆 芯2、電路板3、影像信息通訊模塊4、及運動檢測模塊5。其中，該殼體l的大小與一般原子筆的大小相當。另外，該筆芯2設置 于該殼體1內(nèi)，并且該筆芯2具有筆尖20，其中該筆尖20可選擇地露出該 殼體1的下端或隱藏于該殼體1內(nèi)，其中該筆芯2的筆尖20可為一原子筆 筆頭、鉛筆筆頭或任何市面上已知的筆頭，以提供用戶方便書寫。此外，該電路板3設置于該殼體1內(nèi)并且位于該筆芯2的一側(cè)端。該影 像信息通訊模塊4設置于該殼體1內(nèi)并且電性連接于該電路板3,主要將該 已分析的光學感應式手寫輸入裝置相對于該檢測表面的運動方向及速度的 影像信息儲存于內(nèi)存(例如該影像信息通訊模塊4)中，并以有線(例如USB) 或無線的方式(例如藍芽)將該信息傳遞至數(shù)字電子設備，例如計算機、 PDA等。該運動檢測模塊5設置于該殼體1內(nèi)并且電性連接于該電路板3。再者，該運動檢測模塊5包括發(fā)光單元50、傳感器控制單元51、影 像感測單元52、數(shù)據(jù)儲存單元53、及運算單元54。其中，該發(fā)光單元50用 于投射光源L至檢測表面S以產(chǎn)生反射光信號R。該傳感器控制單元51用 以于提供系統(tǒng)時鐘(system timing clock)。此外，該影像感測單元52電性 連接于該傳感器控制單元51，以感測該反射光信號R。另外，該發(fā)光單元50的擺設角度與中心軸(圖未示)的夾角為0 90度 之間。該發(fā)光單元50由發(fā)光組件501與照明透鏡(CollimatingLens) 502所 組成，其中該照明透鏡(Collimating Lens) 502的鏡面可為球面或非球面。 此外，該發(fā)光單元50的光源可為相干光源(coherent light)或非相干光源。 亦即，該發(fā)光組件501可為相干發(fā)光組件或非相干發(fā)光組件。再者，以該發(fā)光組件501為相干發(fā)光組件為例，該發(fā)光單元50由相干 發(fā)光組件與該照明透鏡(Collimating Lens) 502所組成，并且該發(fā)光組件 501可由一個或多個激光光源(Laser)或面射型激光(VCSEL)光源所組成。 此外，以該發(fā)光組件501為非相干發(fā)光組件為例，該發(fā)光單元50由非相干 發(fā)光組件與該照明透鏡(Collimating Lens) 502所組成，并且該非相干發(fā)光 發(fā)光二極管(LED)所組成。另外，該影像感測單元52的擺設角度與中心軸(圖未示)的夾角為0~ 90度之間。再者，該影像感測單元52由線性感測組件陣列520 (或多個線 性感測組件陣列520)與成像透鏡(Imaging Lens) 521所組成。再者，該數(shù)據(jù)儲存單元53電性連接于該傳感器控制單元51及該影像感 測單元52，以儲存該影像感測單元52所感測的該反射光信號R;以及，該 運算單元54電性連接于該傳感器控制單元51及該數(shù)據(jù)儲存單元53，并且該 運算單元54根據(jù)該影像感測單元52所感測的該反射光信號R,以計算該光 學感應式手寫輸入裝置相對于該檢測表面S的運動方向及速度。此外，該光學感應式手寫輸入裝置，還包括設置于該殼體1上并電性 連接于該電路板3的切換模塊6，其中該切換模塊6具有數(shù)字筆及鼠標功能 切換模式。換句話來說，本發(fā)明的光學感應式手寫輸入裝置可依據(jù)用戶的需 求，而切換成不同功能，例如數(shù)字筆功能或鼠標功能等。請參閱圖4所示，其為本發(fā)明光學感應式手寫輸入裝置的第二實施例的 剖面示意圖。由圖中可知，本發(fā)明的第二實施例與第一實施例最大的不同在 于:發(fā)光單元50'即為發(fā)光組件50K省略第一實施例中照明透鏡502的使用)， 并且該發(fā)光單元50'的光源可為相干光源(coherent light)或非相干光源。也 就是，該發(fā)光組件501可為相干發(fā)光組件或非相干發(fā)光組件。請參閱圖5所示，其為本發(fā)明光學感應式手寫輸入裝置的第三實施例的 剖面示意圖。由圖中可知，本發(fā)明的第三實施例與第二實施例最大的不同在 于第三實施例省略第二實施例中該成像透鏡521的使用，因此影像感測單 元52'即為線性感測組件陣列520 (或多個線性感測組件陣列520的組成)。請參閱圖6所示，其為本發(fā)明光學感應式手寫輸入裝置應用于鼠標功能 的第一實施例的示意圖。由圖中可知，本發(fā)明的光學感應式手寫輸入裝置還 包括配置于該殼體l內(nèi)的第一按鍵7，用以測出該筆尖20的向下壓力，其 對應于一般傳統(tǒng)鼠標的左鍵功能；外露于該殼體1外部的第二按鍵8，其對 應于一般傳統(tǒng)鼠標的右鍵功能；以及外露于該殼體1外部的滾輪(roller) 9, 適用于一般傳統(tǒng)鼠標的執(zhí)行滾動條功能，且此三功能鍵電性連接于該電路板 3。 的第二實施例的示意圖。由圖中可知，本發(fā)明的光學感應式手寫輸入裝置還包括配置于該殼體l內(nèi)的第一按鍵7，用以測出該筆尖20的向下壓力，其 對應于一般傳統(tǒng)鼠標的左鍵功能；外露于該殼體1外部的第二按鍵8,其對 應于一般傳統(tǒng)鼠標的右鍵功能；以及外露于該殼體1外部的觸控板(touch pad) 9，，適用于一般傳統(tǒng)鼠標的執(zhí)行滾動條功能，且此三功能按鍵電性連接 于該電路板3。綜上所述，該光學感應式手寫輸入裝置通過接收投向檢測表面的反射光 信號R，以檢測出該光學感應式手寫輸入裝置的移動軌跡，并且通過識別該 移動軌跡且將該移動軌跡輸入數(shù)字電子設備以形成字跡。因此，本發(fā)明通過 省去公知數(shù)字手寫板的使用，不但能夠降低制造成本，更能讓用戶達到攜帶 方便的目的。換句話說，本發(fā)明的光學感應式手寫輸入裝置的尺寸大小可以與一般使 用的原子筆大小相若，并且不需在特定的表面才能使用。因此，本發(fā)明具有 應用廣泛(該光學感應式手寫輸入裝置可使用于任何的表面)、攜帶方便(省 去公知使用數(shù)字手寫板等笨重的接口)、及多功能用途(該光學感應式手寫 輸入裝置亦可應用于鼠標)的優(yōu)點。但以上所述，僅為本發(fā)明最佳的具體實施例的詳細說明與圖式，本發(fā)明 的特征并不局限于此，并非用以限制本發(fā)明，本發(fā)明的所有范圍應以下述的 申請專利范圍為準，凡合于本發(fā)明申請專利范圍的精神與其類似變化的實施 例，皆應包含于本發(fā)明的范疇中，任何本領域技術人員在本發(fā)明的領域內(nèi)， 可輕易想到的變化或修飾皆可涵蓋在以下本發(fā)明的專利范圍。
權利要求
1.一種光學感應式手寫輸入裝置，其特征在于，包括殼體；筆芯，其設置于該殼體內(nèi)，并且該筆芯具有筆尖，其中該筆尖可選擇地露出該殼體的下端或隱藏于該殼體內(nèi)；電路板，其設置于該殼體內(nèi)并且位于該筆芯的一側(cè)端；影像信息通訊模塊，其設置于該殼體內(nèi)并且電性連接于該電路板；以及運動檢測模塊，其設置于該殼體內(nèi)并且電性連接于該電路板，其中該運動檢測模塊包括發(fā)光單元，其用于投射光源至檢測表面以產(chǎn)生反射光信號；傳感器控制單元，其用以提供系統(tǒng)時鐘；影像感測單元，其電性連接于該傳感器控制單元，以感測該反射光信號；數(shù)據(jù)儲存單元，其電性連接于該傳感器控制單元及該影像感測單元，以儲存該影像感測單元所感測的該反射光信號；以及運算單元，其電性連接于該傳感器控制單元及該數(shù)據(jù)儲存單元，并且該運算單元根據(jù)該影像感測單元所感測的該反射光信號，以計算該光學感應式手寫輸入裝置相對于該檢測表面的運動方向及速度。
2. 如權利要求l所述的光學感應式手寫輸入裝置，其特征在于該筆芯 的筆尖為原子筆筆頭或鉛筆筆頭。
3. 如權利要求1所述的光學感應式手寫輸入裝置，其特征在于該發(fā)光 單元為相干發(fā)光組件的光源。
4. 如權利要求3所述的光學感應式手寫輸入裝置，其特征在于該相干 發(fā)光組件由一個或多個激光光源或面射型激光光源所組成。
5. 如權利要求l所述的光學感應式手寫輸入裝置，其特征在于該發(fā)光 單元由相干發(fā)光組件與照明透鏡所組成。
6. 如權利要求5所述的光學感應式手寫輸入裝置，其特征在于該照明 透鏡的鏡面為球面或非球面。
7. 如權利要求l所述的光學感應式手寫輸入裝置，其特征在于該發(fā)光 單元為由非相干發(fā)光組件的光源。
8. 如權利要求7所述的光學感應式手寫輸入裝置，其特征在于該非相干發(fā)光組件由一個或多個發(fā)光二極管所組成。
9. 如權利要求1所述的光學感應式手寫輸入裝置，其特征在于該發(fā)光 單元由非相干發(fā)光組件與照明透鏡所組成。
10. 如權利要求9所述的光學感應式手寫輸入裝置，其特征在于該照明透鏡的鏡面為球面或非球面。
11. 如權利要求l所述的光學感應式手寫輸入裝置，其特征在于該影 像感測單元由一個或多個線性感測組件陣列所組成。
12. 如權利要求1所述的光學感應式手寫輸入裝置，其特征在于該影 像感測單元由線性感測組件陣列與成像透鏡所組成。
13. 如權利要求1所述的光學感應式手寫輸入裝置，其特征在于該發(fā) 光單元的擺設角度與中心軸的夾角為0 90度之間。
14. 如權利要求l所述的光學感應式手寫輸入裝置，其特征在于該影像感測單元的擺設角度與中心軸的夾角為0 90度之間。
15. 如權利要求1所述的光學感應式手寫輸入裝置，其特征在于，該手 寫輸入裝置還包括設置于該殼體上并電性連接于該電路板的切換模塊，其 中該切換模塊具有數(shù)字筆及鼠標功能切換模式。
16. 如權利要求l所述的光學感應式手寫輸入裝置，其特征在于，該手 寫輸入裝置還包括配置于該殼體內(nèi)以測出該筆尖的向下壓力的第一按鍵、 與外露于該殼體外部的第二按鍵，并且該第一按鍵與該第二按鍵皆電性連接 于該電路板。
17. 如權利要求1所述的光學感應式手寫輸入裝置，其特征在于，該手 寫輸入裝置還包括用于執(zhí)行滾動條功能的滾輪或觸控板，其中該滾輪或該 觸控板外露于該殼體外部并且電性連接于該電路板。
全文摘要
一種光學感應式手寫輸入裝置，其包括殼體、筆芯、電路板、影像信息通訊模塊、及運動檢測模塊。該筆芯設置于該殼體內(nèi)并且具有一筆尖，該筆尖可選擇地露出該殼體的下端或隱藏于該殼體內(nèi)。該電路板設置于該殼體內(nèi)并且位于該筆芯的一側(cè)端。該影像信息通訊模塊與該運動檢測模塊皆設置于該殼體內(nèi)并且電性連接于該電路板。因此，該光學感應式手寫輸入裝置通過接收投向檢測表面的反射光信號，以檢測出該光學感應式手寫輸入裝置的移動軌跡，并且通過識別該移動軌跡且將該移動軌跡輸入數(shù)字電子設備以形成字跡。
文檔編號G06F3/038GK101131613SQ20061012570
公開日2008年2月27日 申請日期2006年8月25日 優(yōu)先權日2006年8月25日
發(fā)明者呂育維, 李雅倫, 鄭家駒 申請人:敦南科技股份有限公司