專利名稱：光學定位點讀機的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及點讀機，更特別地涉及光學定位點讀機。
背景技術：
當前的點讀機，都是以電阻或者電磁或者電容感應基板的模式實現的。將書籍放 在基板上，特定筆在書籍上面動作，通過基板的感應來實現筆的定位。這種產品的缺點是尺 寸巨大，不便于攜帶，移動性很差。并且，書籍有多大，基板就必要有多大。小尺寸的點讀機 無法識別超過其基板尺寸的書籍。 因此，需要一種尺寸小，便于攜帶，并且能夠與文字載體的大小匹配的點讀機。
實用新型內容為了解決上述問題，本實用新型提供了一種光學定位點讀機，其特征在于，包括
光觸控筆，包括筆尖，當所述筆尖點觸文本載體時，所述光觸控筆以360度發出光信號；光
學觸控單元，包括至少兩個CMOS攝像頭，分別定位在所述文本載體的邊緣的不同位置上，
用于獲取由所述光觸控筆發出的所述光信號；以及信號處理模塊，用于對來自所述至少兩
個CMOS攝像頭的所述光信號進行定位處理以得到所述光觸控筆的位置；中央處理單元，連
接到所述光學觸控單元，用于根據所述光觸控筆的位置，找到預存在文件系統數據庫中的
數據內容；以及輸出單元，用于輸出由所述中央處理單元找到的所述數據內容。 優選地，根據本實用新型的光學定位點讀機還包括筆點校正單元，用于發出語音
提示來指示用戶點擊指定位置，確定所述指定位置的坐標，將所述坐標與預存的內置數據
進行比較來進行筆點校正，如果所述坐標與所述內置數據之間的差大于閾值，則提示校正失敗。 優選地，根據本實用新型的光學定位點讀機還包括輸入單元，用于輸入數據信 息，并存儲在文件系統數據庫中。 優選地，根據本實用新型的光學定位點讀機的光觸控筆的筆尖包括發光二極管， 其在壓力控制下發出光信號。 優選地，根據本實用新型的光學定位點讀機的至少兩個CMOS攝像頭具有濾光片 以及具有廣角鏡頭或魚眼鏡頭，用于濾掉干擾光。 優選地，根據本實用新型的光學定位點讀機的光觸控筆還包括一個或多個控制 按鍵，用于在被點擊時，發出控制信號。 優選地，根據本實用新型的光觸控筆發出的控制信號疊加在光信號上并被光學觸 控單元接收，以及接收模塊將所述控制信號發送給所述中央處理單元。 優選地，根據本實用新型的光觸控筆還包括發射模塊，用于將控制信號發送給位
于光學觸控單元上的接收模塊，以及接收模塊將控制信號發送給中央處理單元。 優選地，中央處理單元對所述控制信號進行譯碼，并根據譯碼結果進行相應操作。 根據本實用新型提出的光學定位點讀機，可以非常簡單便攜地對文本載體上的文本進行定位，并根據定位得到的位置信息來進行用戶指定的操作。
圖1示出了根據本實用新型的光學定位點讀機的示意圖； 圖2示出了根據本實用新型的第一實施例的光學定位點讀機的示意圖； 圖3示出了根據本實用新型的實施例的光觸控筆的示意圖； 圖4示出了根據本實用新型的第二實施例的光學定位點讀機的示意圖；以及 圖5示出了根據本實用新型的筆點校正點的示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步詳細的說明。 圖1示出了根據本實用新型的光學定位點讀機的示意圖。如圖1所示，根據本實 用新型的光學定位點讀機100包括光觸控筆102，包括筆尖，當筆尖點觸文本載體時，所述 光控筆以360度發出光信號；光學觸控單元104，包括至少兩個CMOS攝像頭1042，分別定位 在文本載體的邊緣的不同位置上，用于獲取由光觸控筆102發出的光信號；以及信號處理 模塊1044，用于對來自至少兩個CM0S攝像頭1042的所述光信號進行定位處理以得到光觸 控筆102的位置；中央處理單元106，連接到光學觸控單元104，用于根據所述光觸控筆的位 置，找到預存在文件系統數據庫中的數據內容；以及輸出單元108，用于輸出由所述中央處 理單元找到的所述數據內容。 優選地，根據本實用新型的光學定位點讀機100還包括筆點校正單元，用于發出 語音提示來指示用戶點擊指定位置，確定所述指定位置的坐標，將所述坐標與預存的內置 數據進行比較來進行筆點校正，如果所述坐標與所述內置數據之間的差大于閾值，則提示 校正失敗。 優選地，根據本實用新型的光學定位點讀機100還包括輸入單元，用于輸入數據 信息，并存儲在文件系統數據庫中。 優選地，根據本實用新型的光學定位點讀機100的光觸控筆102的筆尖包括發光 二極管，其在筆尖與紙面壓力控制下發出光信號。 優選地，根據本實用新型的光學定位點讀機100的至少兩個CMOS攝像頭1042具 有濾光片以及具有廣角鏡頭或魚眼鏡頭，用于濾掉干擾光。 優選地，根據本實用新型的光學定位點讀機100的光觸控筆102還包括一個或多 個控制按鍵，用于在被點擊時，發出控制信號。 優選地，根據本實用新型的光觸控筆102發出的控制信號疊加在光信號上并被光
學觸控單元接收，以及接收模塊將所述控制信號發送給所述中央處理單元106。 優選地，根據本實用新型的光觸控筆102還包括發射模塊，用于將控制信號發送
給位于光學觸控單元104上的接收模塊，以及接收模塊將控制信號發送給中央處理單元
106。 優選地，中央處理單元106對所述控制信號進行譯碼，并根據譯碼結果進行相應 操作。 在此，本領域的技術人員應該了解，輸入單元可以包括鍵盤、麥克風、觸摸板等，以 及輸出單元可以包括揚聲器、顯示裝置等。 此外，本領域的技術人員也應該了解，發光二極管可以包括多種規格的發光二極管，例如，紅色、綠色、紅外、紫外等等。假設采用紅外線發光二極管，則光觸控筆在壓力的控 制下就會發出肉眼無法觀察到的紅外線信號，此時，至少兩個CMOS攝像頭的濾光片就優選 為紅外線濾光片。其他情況下同理。 圖2示出了根據本實用新型的第一實施例的光學定位點讀機的示意圖。如圖2所 示，根據該實施例的光學定位點讀機200包括紅外光觸控筆202 ;光學定位儀204，其包括兩 個CMOS攝像頭2042和2044，以及一個數據信號處理模塊(DSP) 2046 ;以及中央處理單元 (CPU)206。 在該實施例中，紅外光觸控筆202的筆尖可以360度發出紅外光，當筆尖點觸紙面 的時候，筆尖壓力控制紅外LED發光管發光。光學定位儀204通過夾子定位在書籍的頂端， 夾子的結構可以定位書籍的頂端和側邊，從而實現光學定位儀204和書籍之間相對位置的 確定。光學定位儀204設計有拉開距離的兩個帶有廣角或者魚眼鏡頭和紅外線濾光片的 CMOS攝像頭2042和2044。使用的時候，筆尖在書籍上觸動，紅外光從筆尖發射。通過鏡頭 和紅外線濾光片濾掉不需要的其他干擾光，在兩個攝像頭CMOS 2042和2044上面分別成 像。通過圖像過濾算法，當鏡頭規格已知，通過具體像素位置即可折算筆點發出的紅外光對 于此鏡頭的角度。兩個鏡頭的距離作為已知的三角形底邊長度，CMOS提供底邊兩個角的角 度，即可求得三角形頂角的位置。對于書籍而言，就是當頁內筆點所定位的圖文位置。用戶 通過按鍵或者觸控屏幕選擇書籍的名稱和頁數，結合定位儀所獲得的頁內位置，在數據庫 內尋獲相關的發音或者文字視頻教育輔助內容，通過揚聲器、屏幕進行播放和顯示。如附圖 l，光學定位儀204由1個DSP 2046驅動兩個CMOS攝像頭2042和2044， DSP 2046直接輸 出定位到CPU 206。如果CPU 206擁有雙CMOS攝頭接口，則可以由CPU 206直接驅動CMOS 攝像頭2042和2044，圖像定位算法由CPU 206實現。CPU 206將筆點位置換算為傳統點讀 機的位置信息。并由此和鍵盤和/或觸摸板208輸入的書籍信息、頁碼信息在閃存或者閃 存卡210的文件系統數據庫內獲得此位置的超鏈接內容。比如音頻、視頻，并且通過顯示裝 置212或揚聲器214發音、播放或顯示。 在此，本領域的技術人員應該了解，該光學定位點讀機不僅可以應用在書籍上，同 時可以應用于諸如投影屏、掛圖、地圖、展板等任何平面的文本載體上。 圖3示出了根據本實用新型的實施例的光觸控筆的示意圖。如圖3所示，該光觸 控筆具有紅外發光環l，其為亞克力或者玻璃制造的圓環，內部設計3只紅外LED，發出360 度的紅外信號；控制按鍵2在點擊狀態下，發出不同的控制信號；筆尖3，其為柔和的不會損 傷屏幕與教材的材質制成，其后端具有壓感控制器，筆按下的時候LED發出紅外控制信號； 以及電池盒4，裝有電池供光觸控筆工作。 如圖3所示的光觸控筆，需要觸控有效的按鍵要求和筆尖壓力感應傳感器關聯動 作。即有壓力，才發出相關信號。其他的在觸控動作之外的遙控功能鍵則可不與壓力傳感器
關聯。比如音量的增加和降低，按鍵直接發出紅外信號即可。如果有遙控要求，接收端可采 用標準的紅外接收模組，否則直接采用攝像頭進行識別，CPU進行譯碼，根據譯碼結果進行 操作。設計人員需要將電路板設計在筆身內，集成電路選擇SMT的封裝，如果體積有需求， 還可以采用柔性電路進一步控制體積。 在此，本領域的技術人員應該了解，控制按鍵所對應的功能可以根據需要設計，例 如，可以包括但不限于語言的切換、音量增減、前后翻頁等。[0039] 圖4示出了根據本實用新型的第二實施例的光學定位點讀機400的示意圖。在圖 4所示的示例中，除了紅外光觸控筆402和CPU 406與第一實施例中的不同之外，其他部件 的功能與第一實施例中基本相同，在此不再贅述。紅外光觸控筆402具有一個或多個控制 按鍵，用于在被點擊時，發出控制信號，將控制信號發送給位于光學定位儀404上的接收模 塊4042，以及接收模塊4042將控制信號發送給中央處理單元406。中央處理單元406對所 述控制信號進行譯碼，并根據譯碼結果進行相應操作。 在紅外光學觸控筆402上增加一個或若干個按鍵，將光學定位的位置信號變成帶 有參數的位置信號。因光學觸控筆通常采用紐扣電池，因此要求極低功耗，所以控制按鍵的 信號疊加在使用的紅外信號內，不會增加不必要的耗電。所以可以仍然采用筆尖紅外發射 點，但需要采用脈寬調制的串行碼將當前的按鍵信息發送出去。與之相應的接收部分有兩 種設計方式。其一是就采用光學觸控攝像機，根據拍攝過程之中記錄到的脈沖信號來控制。 此方式不增加接收端的成本，但是所有控制必須是在觸控平面，也就是屏幕或者點讀機的 教材紙面上操作，不可離開觸控平面。且編碼頻率不能超過攝像頭的識別速度。此方案的 優點在于，如果兩根筆的確認鍵選擇不同的編碼，即可實現多筆同時操作。第二種方案是在 定位儀上增加一個紅外遙控接收模組，也就是圖4所示的實施例所采用的方案，可獲得筆 尖不同的狀態輸出。此方案可以離紙操作，即在觸控平面之外進行遙控。編碼速度不受攝 像頭的限制。更適用于觸控教鞭一類的離定位儀遠一些且按鍵多的控制需求。但此方案不 支持多筆操作。第三種模式是結合兩個方案，操控平面內以攝像頭為基礎，操控平面外，以 獨立的紅外接收單元為基礎。 在此，本領域的技術人員應該理解，在光觸控筆上還可以包括發射模塊，用于將 控制信號發送給位于光學觸控單元上的接收模塊，以及接收模塊將控制信號發送給中央處 理單元。其中，發射模塊可以是紅外發射模塊、射頻發射模塊等。相應地，在光學觸控單元
上具有相應的接收模塊，例如紅外接收模塊、射頻接收模塊等。 此外，根據本實用新型的光學定位點讀機，還可以包括筆點校正單元，用于發出 語音提示來指示用戶點擊指定位置，確定所述指定位置的坐標，將所述坐標與預存的內置 數據進行比較來進行筆點校正，如果所述坐標與所述內置數據之間的差大于閾值，則提示 校正失敗。 例如，如圖5所示，當用戶選擇筆點校正功能的時候，點讀機將根據書籍頁面狀況 配置位置選擇提示，語音播報要求"請您點擊頁面的左下角"、"請您點擊頁面的右下角"、 "請您點擊頁面下方的頁碼"、"請您點擊頁面下方的頁碼"等。比如裝訂在右側的頁面無法 校準右下角，則不必進行此位置提示和校準。當帶有兩個攝像頭的定位儀通過夾子固定在 書籍頂端的時候，縱向Y軸方向已經定位，但是X軸位置可能存在偏差。根據語音提示，用 戶點擊相應的位置和內容。定位儀CPU進行計算，因為Y軸位置是誤差微小的，所以以Y軸 位置的數據來判斷用戶點擊是否正確。如果用戶點擊的位置Y軸數據和點讀機內置數據一 致(在一定正負誤差范圍內)，則記錄其X軸位置和點讀機內置數據相比較用以校準。如 果用戶點擊的位置Y軸數據不正確(超過了一定正負誤差范圍)，則語音播報"點擊校正失 敗，請您重新點擊XXXX"。三次失敗則退出校正過程。 當然，本領域的技術人員也應該了解，根據CMOS攝像頭安裝位置的不同，可以選 擇定位關鍵點來進行校正。例如，書籍的左邊角、書籍的右邊角、書籍的頁碼這些有效位置，這些位置的特點是語言表述準確，定位點尺寸小利于提高精度。書籍語音/位置數據根據 書籍的印刷內容進行選擇。 綜上，根據本實用新型提出的光學定位點讀機，可以非常簡單便攜地對文本載體 上的文本進行定位，并根據定位得到的位置信息來進行用戶指定的操作。并且由于其光觸 控筆上的設置的控制按鍵，大大提高了用戶操作的方便性。 以上所述僅為本實用新型的優選實施例而已，并不用于限制本實用新型，對于本 領域的技術人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則 之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
權利要求一種光學定位點讀機，其特征在于，包括光觸控筆，包括筆尖，當所述筆尖點觸文本載體時，所述光觸控筆以360度發出光信號；光學觸控單元，包括至少兩個CMOS攝像頭，分別定位在所述文本載體的邊緣的不同位置上，用于獲取由所述光觸控筆發出的所述光信號；以及信號處理模塊，用于對來自所述至少兩個CMOS攝像頭的所述光信號進行定位處理以得到所述光觸控筆的位置；中央處理單元，連接到所述光學觸控單元，用于根據所述光觸控筆的位置，找到預存在文件系統數據庫中的數據內容；以及輸出單元，用于輸出由所述中央處理單元找到的所述數據內容。
2. 根據權利要求1所述的光學定位點讀機，其特征在于，進一步包括筆點校正單元，用 于發出語音提示來指示用戶點擊指定位置，確定所述指定位置的坐標。
3. 根據權利要求1所述的光學定位點讀機，其特征在于，進一步包括輸入單元，用于輸 入數據信息，并存儲在文件系統數據庫中。
4. 根據權利要求1至3中任一項所述的光學定位點讀機，其特征在于，所述光觸控筆的筆尖包括發光二極管，其在所述筆尖與所述文本載體壓力控制下發出所述光信號。
5. 根據權利要求1至3中任一項所述的光學定位點讀機，其特征在于，所述至少兩個 CMOS攝像頭具有濾光片以及具有廣角鏡頭或魚眼鏡頭，用于濾掉干擾光。
6. 根據權利要求1至3中任一項所述的光學定位點讀機，其特征在于，所述光觸控筆進 一步包括一個或多個控制按鍵，用于在被點擊時，發出控制信號。
7. 根據權利要求6所述的光學定位點讀機，其特征在于，所述控制信號疊加在所述光 信號上并被所述光學觸控單元接收，以及所述接收模塊將所述控制信號發送給所述中央處 理單元。
8. 根據權利要求7所述的光學定位點讀機，其特征在于，所述光觸控筆還包括發射模 塊，用于將所述控制信號發送給位于所述光學觸控單元上的接收模塊，以及所述接收模塊 將所述控制信號發送給所述中央處理單元。
9. 根據權利要求6所述的光學定位點讀機，其特征在于，所述光觸控筆還包括發射模 塊，用于將所述控制信號發送給位于所述光學觸控單元上的接收模塊，以及所述接收模塊 將所述控制信號發送給所述中央處理單元。
專利摘要本實用新型提供了一種光學定位點讀機，其特征在于，包括光觸控筆，包括筆尖，當筆尖點觸文本載體時，光觸控筆以360度發出光信號；光學觸控單元，包括至少兩個CMOS攝像頭，分別定位在文本載體的邊緣的不同位置上，用于獲取由光觸控筆發出的光信號；以及信號處理模塊，用于對來自至少兩個CMOS攝像頭的光信號進行定位處理以得到光觸控筆的位置；中央處理單元，連接到光學觸控單元，用于根據光觸控筆的位置，找到預存在文件系統數據庫中的數據內容；以及輸出單元，用于輸出由中央處理單元找到的數據內容。根據本實用新型的光學定位點讀機具有便于攜帶并且能夠與文字載體的大小匹配的特點。
文檔編號G06F3/033GK201535956SQ20092016724
公開日2010年7月28日 申請日期2009年8月3日 優先權日2009年8月3日
發明者王昊 申請人:王昊