專利名稱：在靈活空間內(nèi)操控電子設(shè)備信息屏幕的方法及輸入裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電子通信領(lǐng)域，具體是一種在靈活空間內(nèi)操控電子設(shè)備信息屏幕的方法及輸入裝置。
背景技術(shù)：
人們在操控各種電子設(shè)備的信息屏幕時離不開輸入裝置，應(yīng)用信息屏幕的電子設(shè)備包括了日常生活和生產(chǎn)中應(yīng)用到的各種信息設(shè)備，如各類計算機、游戲機、影音設(shè)備、通訊設(shè)備、工業(yè)控制終端設(shè)備、信息查詢終端設(shè)備等。傳統(tǒng)的輸入裝置包括鍵盤、鼠標以及更人性化的觸摸屏，這些輸入裝置在人們操控各種信息屏幕時存在很大的局限性，鍵盤、鼠標、觸摸屏只能在桌面上或屏幕上一個固定區(qū)域內(nèi)進行簡單的平面的運動控制，限制了人們對信息屏幕控制意識表達的全面性與靈活性，更不可能實現(xiàn)對信息屏幕進行三維控制， 并且使用者在使用某些電子設(shè)備時，可能會長時間內(nèi)以固定姿態(tài)面對信息屏幕工作，給人們的健康帶來嚴重影響，而觸摸屏技術(shù)難以對大型屏幕、超小屏幕進行操作。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種在靈活空間內(nèi)操控電子設(shè)備信息屏幕的方法及輸入裝置，利用連續(xù)的空間定位技術(shù)，采集信息筆的空間位置和運動軌跡，通過智能化的分析軟件，驅(qū)動信息屏幕按照操作人員的意圖做出響應(yīng)，在靈活空間內(nèi)實現(xiàn)了人性化的操作。本發(fā)明的技術(shù)方案是
一種在靈活空間內(nèi)操控電子設(shè)備信息屏幕的輸入裝置，其特征在于，包括以下構(gòu)件
1)、作為信號發(fā)射源的信息筆，所述信息筆設(shè)有信號發(fā)射裝置；
2)、用于探測信息筆發(fā)射信號的信號接收裝置，所述信號接收裝置設(shè)置在電子設(shè)備信息屏幕的周邊；
3)、控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)的輸入接口與所述信號接收裝置連接，所述控制系統(tǒng)的輸出接口與所述電子設(shè)備設(shè)有驅(qū)動軟件的主機連接；
4)、設(shè)置在所述主機內(nèi)的安裝驅(qū)動軟件判斷信息筆的各種動作屬性的驅(qū)動模塊。所述信號接收裝置設(shè)有四個或四個以上的傳感器或接收天線，所述傳感器或接收天線設(shè)置在信息屏幕的周邊，組成所述信號接收裝置。本發(fā)明的輸入裝置可應(yīng)用于現(xiàn)有技術(shù)中許多常用的電子設(shè)備中，包括計算機、游戲機、影音設(shè)備、通訊設(shè)備、工業(yè)控制終端設(shè)備、信息查詢終端設(shè)備等。所述控制系統(tǒng)包括輸入接口、信號處理單元和輸出接口，所述信號接收裝置與輸入接口連接，所述輸入接口與所述信號處理單元的輸入端連接，所述信號處理單元的輸出端與所述輸出接口連接，所述輸出接口與所述主機連接。所述信息筆設(shè)有筆套，所述筆套內(nèi)設(shè)有電源、轉(zhuǎn)換電路和發(fā)射信號的換能器，所述電源通過電路與所述轉(zhuǎn)換電路連接，所述轉(zhuǎn)換電路與換能器連接。當信息筆為單向自主發(fā)射模式時，采用上述構(gòu)件即可。當采用雙向應(yīng)答通訊模式時，所述控制系統(tǒng)還包括一個向信息筆發(fā)射觸發(fā)信號的觸發(fā)器，所述信息筆筆套內(nèi)還設(shè)有對應(yīng)所述觸發(fā)器的觸發(fā)信號接收器。一種在靈活空間內(nèi)操控電子設(shè)備信息屏幕的方法，其特征在于，包括以下步驟
1)、設(shè)置帶有信號發(fā)射裝置的信息筆向外發(fā)射信號，根據(jù)信息屏幕顯示的信息，使用者通過信息筆筆身的動作向設(shè)置有信息屏幕的電子設(shè)備發(fā)出指令；
2)、在所述信息屏幕周邊設(shè)置信號接收裝置，所述信號接收裝置將探測到的上述信號傳輸?shù)剿鲚斎胙b置的控制系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)處理，處理后的數(shù)據(jù)傳輸至電子設(shè)備的主機；
3)、在所述主機上設(shè)置分析上述數(shù)據(jù)的驅(qū)動軟件，通過驅(qū)動軟件判斷信息筆的各種動作屬性，并將分析結(jié)果傳輸至主機的主程序或其它程序，驅(qū)動主機對該分析結(jié)果做出響應(yīng)， 使信息筆發(fā)出的指令得到執(zhí)行。進一步的技術(shù)方案還包括
所述信息筆發(fā)射的信號為超聲波或電磁波。在信息屏幕周圍設(shè)置四個或四個以上的傳感器或接收天線作為信號接收裝置，利用信息筆與各個傳感器或接收天線之間信號傳遞的時間-空間關(guān)系來探測出信息筆的位置和空間軌跡，增加傳感器或接收天線的數(shù)量可使信息筆的定位更加準確。所述控制系統(tǒng)通過輸入接口收集信號接收裝置傳送的信號，通過信號處理單元對該信號進行數(shù)據(jù)處理，通過輸出接口將處理后的結(jié)果數(shù)據(jù)傳輸至主機。所述信息筆的信息模式為以下兩種方式中的一種
1)、單向自主發(fā)射模式信息筆自主發(fā)射信號，所述信號接收裝置被動接收；
2)、雙向應(yīng)答通訊模式控制系統(tǒng)設(shè)置觸發(fā)器向信息筆發(fā)射觸發(fā)信號，信息筆設(shè)置觸發(fā)信號接收器，所述電子設(shè)備工作時，觸發(fā)器發(fā)射觸發(fā)信號，信息筆接收到觸發(fā)信號后再向外發(fā)射信號，以控制調(diào)整信號收發(fā)的周期，使判斷信息筆動作的數(shù)據(jù)更加精準。所述觸發(fā)信號是超聲波、光波、電磁波中的一種。所述信息筆通過轉(zhuǎn)換電路將電源的電能轉(zhuǎn)換成特定頻率的電流波，以驅(qū)動換能器向工作空間發(fā)射特定信號。所述電子設(shè)備工作時，所述信息屏幕上顯示有與信息筆位置同步聯(lián)動的光標，使信息筆的使用者操作更直觀、更方便。所述信息筆通過單擊、雙擊、連擊、拖動的動作來操作信息屏幕上顯示的圖標或虛擬鍵盤。所述信息筆通過擬手勢的動作操作對信息屏幕顯示的提示信息發(fā)出確認指令，在有限空間范圍內(nèi)搖晃信息筆筆身的動作，表示否定確認，在有限空間范圍內(nèi)向下點一下或多下筆身的動作表示肯定確認。本發(fā)明的有益效果
1)、可以使使用者以自然、靈活、立體的方式向信息屏幕輸入指令；
2)、能將多種手勢動作融入操作手段，更符合人的操作習慣，更加人性化。3)、能適用于各種信息屏幕，包括常規(guī)屏幕、投影屏幕以及各種超大、超小型屏幕等，不受屏幕種類和尺寸的限制。4)、可以充分擴展人們使用輸入裝置時的活動空間，而不局限于固定的位置，因此也能夠有效減少和緩解人們長期小范圍固定姿態(tài)操控信息屏幕引起的職業(yè)病現(xiàn)象。


圖1是本發(fā)明整體構(gòu)成的示意圖； 圖2是本發(fā)明的信息筆結(jié)構(gòu)的示意圖； 圖3是本發(fā)明的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖； 圖中的各附圖標記分別為
1-信息筆；2-信息屏幕；3-信號接收裝置；4-觸發(fā)器；5-控制系統(tǒng)；6-主機；21-筆套； 22-電源；23-轉(zhuǎn)換電路；24-換能器；25-觸發(fā)信號接收器；31-輸入接口 ；32-信號處理單元；33-輸出接口 ；34-觸發(fā)器接口。
具體實施例方式為了闡明本發(fā)明的技術(shù)方案及技術(shù)目的，下面結(jié)合附圖及具體實施方式
對本發(fā)明做進一步的介紹。如圖所示，一種在靈活空間內(nèi)操控電子設(shè)備信息屏幕的輸入裝置，包括以下構(gòu)件
1)、信息筆1，所述信息筆1設(shè)有筆套21，所述筆套21內(nèi)設(shè)有電源22、轉(zhuǎn)換電路23、發(fā)射信號的換能器對、觸發(fā)信號接收器25，所述電源22通過電路與所述轉(zhuǎn)換電路23連接，所述轉(zhuǎn)換電路23的輸出端與換能器M連接，所述信息筆1通過轉(zhuǎn)換電路23將電源22的電能轉(zhuǎn)換成特定頻率的電流波，以驅(qū)動換能器M向工作空間發(fā)射特定信號；
2)、信號接收裝置3，所述信號接收裝置3包括設(shè)置在信息屏幕2周圍的四個或四個以上傳感器或接收天線；
3)、控制系統(tǒng)5，所述控制系統(tǒng)5包括輸入接口31、信號處理單元32和輸出接口 33，所述輸入接口 31與所述信號接收裝置3連接，所述控制系統(tǒng)5通過輸入接口 31收集信號接收裝置3發(fā)送的信號，通過信號處理單元32對該信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換處理，通過輸出接口 33將處理后的結(jié)果數(shù)據(jù)傳輸至電子設(shè)備的主機6 ；當采用雙向應(yīng)答通訊模式時，所述控制系統(tǒng)5 還包括一個向信息筆1發(fā)射觸發(fā)信號的觸發(fā)器接口 34，所述觸發(fā)器接口 34與觸發(fā)器4連接；
4 )、設(shè)置在所述主機內(nèi)的安裝有驅(qū)動軟件的驅(qū)動模塊。所述電子設(shè)備可以是計算機、游戲機、影音設(shè)備、通訊設(shè)備、工業(yè)控制終端設(shè)備、信息查詢終端設(shè)備等等。上述輸入裝置在使用時，信息筆1向外發(fā)射信號，使用者控制信息筆1在工作空間內(nèi)動作，向電子設(shè)備發(fā)出指令。利用空間定位技術(shù)，將上述信號接收裝置3探測到的信息筆 1發(fā)出的信號傳輸?shù)娇刂葡到y(tǒng)5進行數(shù)據(jù)處理，實時采集信息筆1的空間位置和運動軌跡， 將處理后的數(shù)據(jù)傳輸至主機6的驅(qū)動模塊。所述驅(qū)動軟件是指處理信息筆1的各種位置及運動軌跡數(shù)據(jù)的應(yīng)用程序。驅(qū)動軟件分析判斷信息筆1的各種動作屬性，并將分析結(jié)果傳輸至主機6的主程序或其它程序，驅(qū)動主機6對該分析結(jié)果做出響應(yīng)，使信息筆1發(fā)出的指令得到執(zhí)行，完成用戶的操作意圖
所述信息筆1發(fā)射的信號可為超聲波或電磁波，所述信息筆1與所述信號接收裝置3、控制系統(tǒng)5之間可以是單向自主發(fā)射模式，也可以是雙向應(yīng)答通訊模式。所述單向自主發(fā)射模式，是指信息筆1僅有自主發(fā)射信息的功能，設(shè)置在信息屏幕周邊的所述信號接收裝置3只是處于被動接收狀態(tài)，這時信息屏幕周邊不需要設(shè)置觸發(fā)器4，信息筆1中也不需要設(shè)置觸發(fā)信號接收器25 ；
所述雙向應(yīng)答通訊模式，是指信息筆1具有接收、發(fā)射雙向功能，即信息筆1需要設(shè)置觸發(fā)信號接收器25 ；信息筆1通過設(shè)置在信息屏幕2周邊的信號接收裝置3、觸發(fā)器4與控制系統(tǒng)5之間建立雙向應(yīng)答式通信，所述觸發(fā)器4通過觸發(fā)器接口 34與所述控制系統(tǒng)5的信號處理單元32連接。觸發(fā)器4是所述控制系統(tǒng)5向信息筆1發(fā)射觸發(fā)信號的裝置，可以是超聲波觸發(fā)器，也可以是光波、電磁波觸發(fā)器，在雙向應(yīng)答通訊模式下，所述輸入裝置工作時，先由其觸發(fā)器4發(fā)射觸發(fā)信號，信息筆1接收到觸發(fā)信號后立即向外發(fā)射信號。雙向應(yīng)答通訊模式的優(yōu)點是信號收發(fā)周期可以自動調(diào)整，所述輸入裝置判斷信息筆1的位置數(shù)據(jù)更加精確。信息屏幕2工作時，顯示有與信息筆1位置同步聯(lián)動的光標。所述信息筆1可通過單擊、雙擊、連擊、拖動的動作來操作顯示屏幕上的圖標或虛擬鍵盤。為了體現(xiàn)更人性化的設(shè)計，所述信息筆1也可通過擬手勢的動作操作對信息屏幕發(fā)出確認指令，在有限空間范圍內(nèi)搖晃信息筆筆身的動作，表示否定確認，在有限空間范圍內(nèi)向下點一下或多下筆身的動作表示肯定確認。由于拖動操作的被拖動的對象是事先知道的特定時間內(nèi)出現(xiàn)的特定區(qū)域，并且拖動操作是向某一方向的特定的移動，所以，在有限空間范圍內(nèi)搖晃信息筆筆身的動作或向下點一下或多下筆身的動作均不會與拖動動作相混淆。以上已以較佳實施例公開了本發(fā)明，然其并非用以限制本發(fā)明，本領(lǐng)域技術(shù)人員均應(yīng)了解，在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，可以對本發(fā)明進行各種修改和變型。因而，如果任何修改或變型落入所附權(quán)利要求書及等同物的保護范圍內(nèi)時，應(yīng)認為本發(fā)明涵蓋這些修改和變型。
權(quán)利要求
1.一種在靈活空間內(nèi)操控電子設(shè)備信息屏幕的輸入裝置，其特征在于，包括以下構(gòu)件1)、作為信號發(fā)射源的信息筆，所述信息筆設(shè)有信號發(fā)射裝置；2)、用于探測信息筆發(fā)射信號的信號接收裝置，所述信號接收裝置設(shè)置在電子設(shè)備信息屏幕的周邊；3)、控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)的輸入接口與所述信號接收裝置連接，所述控制系統(tǒng)的輸出接口與所述電子設(shè)備的主機連接；4)、設(shè)置在所述主機內(nèi)的安裝驅(qū)動軟件判斷信息筆的各種動作屬性的驅(qū)動模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種在靈活空間內(nèi)操控電子設(shè)備信息屏幕的輸入裝置，其特征在于所述信號接收裝置設(shè)有四個或四個以上的傳感器或接收天線，所述傳感器或接收天線設(shè)置在信息屏幕的周邊，組成所述信號接收裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種在靈活空間內(nèi)操控電子設(shè)備信息屏幕的輸入裝置，其特征在于所述電子設(shè)備包括計算機、游戲機、影音設(shè)備、通訊設(shè)備、工業(yè)控制終端設(shè)備、信息查詢終端設(shè)備。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種在靈活空間內(nèi)操控電子設(shè)備信息屏幕的輸入裝置，其特征在于所述控制系統(tǒng)包括輸入接口、信號處理單元和輸出接口，所述信號接收裝置與輸入接口連接，所述輸入接口與所述信號處理單元的輸入端連接，所述信號處理單元的輸出端與所述輸出接口連接，所述輸出接口與所述主機連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一權(quán)利要求所述的一種在靈活空間內(nèi)操控電子設(shè)備信息屏幕的輸入裝置，其特征在于所述信息筆設(shè)有筆套，所述筆套內(nèi)設(shè)有電源、轉(zhuǎn)換電路和發(fā)射信號的換能器，所述電源通過電路與所述轉(zhuǎn)換電路連接，所述轉(zhuǎn)換電路與換能器連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種靈活空間內(nèi)操控信息屏幕的輸入裝置，其特征在于當采用雙向應(yīng)答通訊模式時，所述控制系統(tǒng)還包括一個向信息筆發(fā)射觸發(fā)信號的觸發(fā)器，所述信息筆筆套內(nèi)還設(shè)有對應(yīng)所述觸發(fā)器的觸發(fā)信號接收器。
7.一種應(yīng)用上述輸入裝置在靈活空間內(nèi)操控電子設(shè)備信息屏幕的方法，其特征在于， 包括以下步驟1)、設(shè)置帶有信號發(fā)射裝置的信息筆向外發(fā)射信號，根據(jù)信息屏幕顯示的信息，使用者通過信息筆筆身的動作向設(shè)置有信息屏幕的電子設(shè)備發(fā)出指令；2)、在所述信息屏幕周邊設(shè)置信號接收裝置，所述信號接收裝置將探測到的上述信號傳輸?shù)剿鲚斎胙b置控制系統(tǒng)中進行數(shù)據(jù)處理，處理后的數(shù)據(jù)傳輸至電子設(shè)備的主機；3)、在所述主機上設(shè)置分析上述數(shù)據(jù)的驅(qū)動軟件，通過驅(qū)動軟件判斷信息筆的各種動作屬性，并將分析結(jié)果傳輸至主機的主程序或其它程序，驅(qū)動主機對該分析結(jié)果做出響應(yīng)， 使信息筆發(fā)出的指令得到執(zhí)行。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種在靈活空間內(nèi)操控電子設(shè)備信息屏幕的方法，其特征在于所述信息筆發(fā)射的信號為超聲波或電磁波。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種在靈活空間內(nèi)操控電子設(shè)備信息屏幕的方法，其特征在于在信息屏幕周圍設(shè)置四個或四個以上的傳感器或接收天線作為信號接收裝置。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種在靈活空間內(nèi)操控電子設(shè)備信息屏幕的方法，其特征在于所述控制系統(tǒng)通過輸入接口收集信號接收裝置傳送的信號，通過信號處理單元對該信號進行數(shù)據(jù)處理，通過輸出接口將處理后的結(jié)果數(shù)據(jù)傳輸至主機。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種在靈活空間內(nèi)操控電子設(shè)備信息屏幕的方法，其特征在于，所述信息筆的信息模式為以下兩種方式中的一種1)、單向自主發(fā)射模式信息筆自主發(fā)射信號，所述信號接收裝置被動接收；2)、雙向應(yīng)答通訊模式控制系統(tǒng)設(shè)置觸發(fā)器向信息筆發(fā)射觸發(fā)信號，信息筆設(shè)置觸發(fā)信號接收器，所述輸入裝置工作時，觸發(fā)器發(fā)射觸發(fā)信號，信息筆接收到觸發(fā)信號后再向外發(fā)射信號。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的一種在靈活空間內(nèi)操控電子設(shè)備信息屏幕的方法，其特征在于，所述觸發(fā)信號是超聲波、光波、電磁波中的一種。
13.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種在靈活空間內(nèi)操控電子設(shè)備信息屏幕的方法，其特征在于，所述信息筆通過轉(zhuǎn)換電路將電源的電能轉(zhuǎn)換成特定頻率的電流波，以驅(qū)動換能器向工作空間發(fā)射特定信號。
14.根據(jù)權(quán)利要求7-13中任一權(quán)利要求所述的一種在靈活空間內(nèi)操控電子設(shè)備信息屏幕的方法，其特征在于所述電子設(shè)備工作時，所述信息屏幕上顯示有與信息筆位置同步聯(lián)動的光標。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的一種在靈活空間內(nèi)操控電子設(shè)備信息屏幕的方法，其特征在于所述信息筆通過單擊、雙擊、連擊、拖動的動作來操作信息屏幕上顯示的圖標或虛擬鍵盤。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的一種在靈活空間內(nèi)操控電子設(shè)備信息屏幕的方法，其特征在于所述信息筆通過擬手勢的動作操作對信息屏幕顯示的提示信息發(fā)出確認指令，在有限空間范圍內(nèi)搖晃信息筆筆身的動作，表示否定確認，在有限空間范圍內(nèi)向下點一下或多下筆身的動作表示肯定確認。
全文摘要
本發(fā)明的在靈活空間內(nèi)操控電子設(shè)備信息屏幕的方法及輸入裝置，所述輸入裝置由信息筆、信號接收裝置、控制系統(tǒng)及設(shè)置驅(qū)動軟件的驅(qū)動模塊等構(gòu)成。所述信息筆是掌握在操作人員手中的信息發(fā)射源，所述信號接收裝置是接收所述信息筆發(fā)射的信息的裝置；所述控制系統(tǒng)與信號接收裝置連接，對收到的信號進行處理后，傳輸給電子設(shè)備的主機；所述驅(qū)動軟件是安裝在所述主機中處理信息筆動作數(shù)據(jù)的專用程序，用于判斷出信息筆的位置、書寫動作、點擊方式、手勢動作等，并將判斷結(jié)果提交給所述主機的主程序或其它程序，使主機做出響應(yīng)，完成使用者的操作意圖。本發(fā)明可以取代傳統(tǒng)的鼠標、鍵盤、觸摸屏等輸入裝置，給操作人員帶來了更多的方便和自由。
文檔編號G06F3/033GK102566801SQ201210016600
公開日2012年7月11日 申請日期2012年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月19日
發(fā)明者孫海龍, 文立寧 申請人:江蘇樂普四方科技有限公司