專利名稱：同步光筆電子白板系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種電子白板系統(tǒng)，尤其是一種采用光學圖像技術的同步光筆電子白 板系統(tǒng)。
背景技術：
采用光學圖像技術的電子白板系統(tǒng)的實現(xiàn)基礎是光筆位置跟蹤，在專利號 ZL011080477、發(fā)明專利公開號CN1305143A、名稱為“用于計算機坐標與控制信息輸入的系 統(tǒng)及方法”的中國發(fā)明專利中有詳細描述。其工作原理是用光筆產生的光點來標示目標 點的位置，引入攝像裝置實時采集圖像，用信號處理電路實時分析圖像信號并提取光點的 位置信息，通過接口電路和相應軟件輸入到計算機，用坐標矯正算法進行坐標校準使光標 的位置跟蹤光筆的物理位置。為了實現(xiàn)較高的信噪比，提高運行可靠性，現(xiàn)有技術一般引入 一個光學帶通濾光片，用于使光筆的光譜能量盡可能透過，而使環(huán)境光能量盡可能被濾除， 或者通過加大發(fā)光功率來提高信噪比。但僅僅采用濾光片的方式達到的效果是有限的，在 一定光筆亮度情況下，如果環(huán)境光較強，仍然易于發(fā)生光干擾現(xiàn)象，而如果過度提高發(fā)光功 率，則導致電耗過高，電池迅速耗盡。因此有必要尋找進一步提高信噪比的高效率的方法。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種可以在不增加發(fā)光功率的條件下進一步提高系統(tǒng)信噪 比的同步光筆電子白板系統(tǒng)。為達到上述目的，本發(fā)明的同步光筆電子白板系統(tǒng)在信號接收裝置中引入了具有 全局快門的圖像傳感器，光筆脈沖發(fā)光，并且引入同步信號發(fā)射器和同步信號接收器，通過 同步信號使光筆的脈沖發(fā)光與圖像傳感器的曝光時間相重合，從而達到提高信噪比的目 的。其具體技術方案有兩種，一種方案是一種同步光筆電子白板系統(tǒng)，包括信號接收裝 置和光筆，信號接收裝置主要由接收處理電路和與之相連的攝像頭構成，光筆主要由筆頭 發(fā)光器件和光筆電路構成，其特征在于，在所述信號接收裝置中有一個同步信號接收器連 接到所述接收處理電路，且所述的攝像頭內的圖像傳感器是一個可以全局曝光的圖像傳感 器，在所述光筆中有一個相應的同步信號發(fā)射器，光筆以脈沖形式發(fā)光。另一種方案是一 種同步光筆電子白板系統(tǒng)，包括信號接收裝置和光筆，信號接收裝置主要由接收處理電路 和與之相連的攝像頭構成，光筆主要由筆頭發(fā)光器件和光筆電路構成，其特征在于，所述的 攝像頭內的圖像傳感器是一個可以全局曝光的圖像傳感器，在所述信號接收裝置中有一 個同步信號發(fā)射器連接到所述接收處理電路，在所述光筆中有一個相應的同步信號接收 器，光筆以脈沖形式發(fā)光。在這兩種方案中，同步信號用以使圖像傳感器的曝光時間與光筆的脈沖發(fā)光時間 相重合。這樣，假設每個像素的曝光時間為T_shut，圖像采集周期為T，環(huán)境光有效強 度Ie，則在本發(fā)明中，系統(tǒng)信噪比為(T_Shut*Ip)/(T_Shut*Ie)=Ip/Ie，光筆平均功耗為 a*Ip*T_Shut，其中a為一個固定系數(shù)，Ip為光筆脈沖時間內平均發(fā)光強度。而在現(xiàn)有技術中，假設光筆持續(xù)發(fā)光強度為Is，則信噪比可以表述為(T_shut*Is) / (T_shut*Ie) =Is/Ie, 光筆平均功耗為a*Is*T。根據(jù)上述算式，如果Ip=Is，T_shut=T/4，則本發(fā)明和現(xiàn)有技在 信噪比上相同，而光筆功耗下降為現(xiàn)有技術的25%，即當信噪比不變時，本發(fā)明的系統(tǒng)下光 筆功耗可以大大降低，從而延長了電源供電時間。如果本發(fā)明中的光筆發(fā)光脈沖期間的發(fā) 光功率增加一倍，即Ip=Is*2，同樣T_shut=T/4，則本發(fā)明的系統(tǒng)中信噪比可以提高一倍， 而光筆的平均功耗降低50%，即適當設定參數(shù)可以同時提高信噪比和降低筆的功耗。如果在 提高電路的增益的前提下，進一步縮短曝光時間，則可以進一步提高信噪比或降低光筆的 平均功耗。采用本發(fā)明的方案以后，可以有效降低光筆的功耗而延長電源的供電時間，也可 以提高系統(tǒng)的信噪比，從而有效改善產品的使用效果?？梢姳景l(fā)明的實際意義。


圖1是本發(fā)明的第一個實施例的同步光筆電子白板系統(tǒng)中光筆的構成示意圖。圖2是本發(fā)明的第一個實施例中信號接收裝置的構成示意圖。圖3是本發(fā)明的第二個實施例的同步光筆電子白板系統(tǒng)中光筆的構成示意圖。圖4是本發(fā)明的第二個實施例中信號接收裝置的構成示意圖。圖中筆頭發(fā)光器件1，光筆電路2，殼體3，同步信號接收器4，攝像頭5，接收處理 電路6，同步信號發(fā)射器7。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步描述。圖1和圖2共同給出了本發(fā)明的同步光筆電子白板系統(tǒng)的一種具體實施例的構成 示意圖。筆頭發(fā)光器件1是一個紅外發(fā)射管，位于筆的頭部并連接到光筆電路2，位于殼體 3內。這是現(xiàn)有技術的通常設置。光筆電路2是一個由通常單片機為核心構成的電路，在 單片機的控制下，當光筆發(fā)光時，其發(fā)光脈沖的寬度約為5毫秒，脈沖周期約為20毫秒，同 時，每個脈沖是調制在38KHz的載波上的。同步信號接收器4是一個普通的紅外遙控用的 38KHz紅外接收模塊，它連接到接收處理電路6。當光筆發(fā)光脈沖到來時，由于38KHz載波 的作用，所述的紅外接收模塊將產生信號輸出。攝像頭5由一個具有全局快門特性的CMOS 圖像傳感器MT9V034及鏡頭、濾光片等構成，圖像傳感器MT9V034工作于Slave模式，通過 接收處理電路6的控制，使圖像傳感器僅在接收到載波信號時進行曝光，這樣使光筆的發(fā) 光與攝像頭的曝光相同步。在本實施例中，曝光周期為20毫秒，發(fā)光脈沖寬度為5毫秒，脈沖內的發(fā)光強度為 現(xiàn)有光筆強度的2倍，則光筆的平均電耗約為現(xiàn)有光筆的1/2，系統(tǒng)的信噪比提高了 1倍，即 在光筆電耗降低50%的同時，系統(tǒng)的信噪比提高了 100%，從而有效地改善了系統(tǒng)的工作 效果。上述實施例中，利用了筆頭發(fā)光器件1進行紅外載波發(fā)射，其筆頭發(fā)光器同時也 是同步信號發(fā)射器，這簡化了硬件，有效實用。但如果筆頭發(fā)光是非紅外光，則需要獨立的 紅外發(fā)射管作為同步信號發(fā)射器。也可以采用射頻發(fā)射模塊和射頻接收模塊進行同步信號 的發(fā)射接收。
在本發(fā)明的第二個實施例中，同步信號是由信號接收裝置中的同步信號發(fā)射器7 發(fā)出，而在光筆中有對應的同步信號接收器4，同樣可以實現(xiàn)光筆發(fā)光與攝像頭曝光的同 步，從而達到本發(fā)明的目的。這種方案的優(yōu)點是，由于同步信號可以被多支筆接收，所以經 過合理的規(guī)程設計可以實現(xiàn)多支筆的協(xié)同工作。如圖3和圖4所示。雖然本發(fā)明以較佳實施例公開如上，但具體實施例和附圖并不是用來限定本發(fā) 明，任何熟悉此技藝者，在不脫離本發(fā)明之精神和范圍內，自當可作各種變化或潤飾，但同 樣在本發(fā)明的保護范圍之內。因此本發(fā)明的保護范圍應當以本申請的權利要求所界定的為 準。
權利要求
1.一種同步光筆電子白板系統(tǒng)，包括信號接收裝置和光筆，信號接收裝置主要由接收 處理電路和與之相連的攝像頭構成，光筆主要由筆頭發(fā)光器件和光筆電路構成，其特征在 于，在所述信號接收裝置中有一個同步信號接收器連接到所述接收處理電路，且所述的攝 像頭內的圖像傳感器是一個可以全局曝光的圖像傳感器，在所述光筆中有一個相應的同步 信號發(fā)射器，光筆以脈沖形式發(fā)光。
2.根據(jù)權利要求1所述的同步光筆電子白板系統(tǒng)，其特征在于，所述的同步信號發(fā)射 器是一個紅外發(fā)射管，所述的同步信號接收器是一個紅外接收模塊。
3.根據(jù)權利要求1所述的同步光筆電子白板系統(tǒng)，其特征在于，所述的同步信號發(fā)射 器是一個射頻發(fā)射模塊，所述的同步信號接收器是一個射頻接收模塊。
4.根據(jù)權利要求2所述的同步光筆電子白板系統(tǒng)，其特征在于，所述的同步信號發(fā)射 器件與筆頭發(fā)光器件是同一個紅外發(fā)射管。
5.一種同步光筆電子白板系統(tǒng)，包括信號接收裝置和光筆，信號接收裝置主要由接收 處理電路和與之相連的攝像頭構成，光筆主要由筆頭發(fā)光器件和光筆電路構成，其特征在 于，所述的攝像頭內的圖像傳感器是一個可以全局曝光的圖像傳感器，在所述信號接收裝 置中有一個同步信號發(fā)射器連接到所述接收處理電路，且在所述光筆中有一個相應的同步 信號接收器，光筆以脈沖形式發(fā)光。
6.根據(jù)權利要求5所述的同步光筆電子白板系統(tǒng)，其特征在于，所述的同步信號發(fā)射 器是一個紅外發(fā)射管，所述的同步信號接收器是一個紅外接收模塊。
7.根據(jù)權利要求5所述的同步光筆電子白板系統(tǒng)，其特征在于，所述的同步信號發(fā)射 器是一個射頻發(fā)射模塊，所述的同步信號接收器是一個射頻接收模塊。
全文摘要
本發(fā)明創(chuàng)造的同步光筆電子白板系統(tǒng)在信號接收裝置中引入了具有全局快門的圖像傳感器，光筆脈沖發(fā)光，并且引入同步信號發(fā)射器和同步信號接收器，通過同步信號使光筆的脈沖發(fā)光與圖像傳感器的曝光時間相重合，從而達到提高信噪比的目的。可以在光筆內設置同步信號發(fā)射器而信號接收裝置內設置同步信號接收器，也可以在信號接收裝置內設置同步信號發(fā)射器，而在光筆內設置同步信號接收器，兩種方案都能達到使發(fā)光脈沖時間和曝光時間相重合，從而實現(xiàn)本發(fā)明的目的。采用本發(fā)明的方案，可以有效降低光筆的功耗，也可以有效提高系統(tǒng)信噪比。
文檔編號G06F3/042GK102135842SQ20111008457
公開日2011年7月27日 申請日期2011年4月6日 優(yōu)先權日2011年4月6日
發(fā)明者鮑煒 申請人:南京方瑞科技有限公司