專利名稱：多功能電子書寫筆的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電子書寫筆，涉及的是一種電腦信息輸入的電子書寫筆，特別是一種具有多種功能的電腦信息輸入電子書寫筆。
背景技術(shù)：
鍵盤和鼠標(biāo)是現(xiàn)有電腦信息的重要輸入設(shè)備，文字的輸入和指令的確認(rèn)依靠鍵盤 和鼠標(biāo)左右鍵的點擊?？墒沁@種長時間的操作會導(dǎo)致手指和腕關(guān)節(jié)損傷，甚至造成永久性 傷害，即形成所謂的“鍵盤腕”和“鼠標(biāo)手”，而且鍵盤的長期使用會造成人們“提筆忘字”和 “不會寫字”的不良后果。為此，人們發(fā)明了筆形鼠標(biāo)和鼠標(biāo)筆，它們除具有現(xiàn)有鼠標(biāo)功能以 夕卜，還能夠通過手寫識別軟件，配合手寫繪圖設(shè)備實現(xiàn)手寫文字錄入以及繪圖功能，以此完 成電腦的信息輸入。然而，現(xiàn)有的筆形鼠標(biāo)和鼠標(biāo)筆依然需要不時點擊相關(guān)按鍵進(jìn)行切換， 不能象使用鋼筆或普通書寫筆一樣進(jìn)行流暢的書寫來實現(xiàn)信息輸入。再者，常規(guī)的電子書 寫筆只能進(jìn)行電腦信息錄入，它不具備普通墨水筆功能，當(dāng)人們需要在紙張上寫字時，得另 尋墨水筆來完成書寫工作。另外，現(xiàn)有的手寫繪圖設(shè)備，其作用和鍵盤類似，除了略帶一些 鼠標(biāo)功能外，僅限于輸入文字或者繪畫。常規(guī)的輸入型手寫板分為電阻壓力式、電磁壓感式 和電容觸控式。電阻壓力式手寫板，由于通過感應(yīng)材料的變形判斷位置，感應(yīng)材料易疲勞， 使用壽命較短，并且感觸不是很靈敏，使用時壓力不夠則沒有感應(yīng)，壓力太大時又易損傷感 應(yīng)板；電磁壓感式手寫板，通過在手寫板下方的布線電路通電后感應(yīng)書寫，必須用手寫筆才 能工作，手寫板體積大，不便于攜帶；電容觸控式手寫板，造價成本相對高，手指的書寫方式 未能和握筆書寫相銜接。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有筆形鼠標(biāo)和鼠標(biāo)筆所存在的不足，提供了一種多功能 電子書寫筆，它能自動完成書寫及鼠標(biāo)功能切換，降低主動點擊按鍵的次數(shù)，實現(xiàn)按鍵被動 點擊，提高書寫流暢性，并能實施普通墨水筆的書寫。實現(xiàn)上述目的技術(shù)方案是一種多功能電子書寫筆，其特征在于，它的整體外形相 似于普通書寫筆，筆身分為前后兩段，活動連接；筆尖位置有光電感應(yīng)系統(tǒng)，前段筆身上有 功能控制系統(tǒng)，筆身末端有與電腦有線或無線連通的連接系統(tǒng)；前后兩段筆身的連接口上 有一個插頭/插座元件，前后兩段筆身上的電路通過該元件連通或分離；筆身中內(nèi)置有普 通墨水筆芯。上述方案中，所述光電感應(yīng)系統(tǒng)由發(fā)光頭、透鏡、光電傳感器和一個PCB面板組 成，發(fā)光頭和光電傳感器固定在該PCB面板上。所述功能控制系統(tǒng)由弱磁性鋼球、筆尖按鈕、擠壓按鈕、顏色控制按鈕、減速按鈕、 增速按鈕以及與各按鈕對應(yīng)關(guān)聯(lián)的PCB面板組成，弱磁性鋼球和筆尖按鈕分別位于筆身前 端頭上下位置，其余按鈕分別位于前段筆身表面并適合于握筆的手指所觸及位置，在所述 各按鈕和與之關(guān)聯(lián)的PCB面板之間各有一個按鈕響應(yīng)微動開關(guān)。
所述有線連通的連接系統(tǒng)由一個PCB面板、有線連接控制單元、數(shù)據(jù)線和USB插頭 組成，該PCB面板與筆身連接口上的插頭或插座連接，有線連接控制單元和數(shù)據(jù)線一端連 接在PCB面板上，USB插頭連接數(shù)據(jù)線的另一端，有線連接控制單元控制著書寫筆的信號與 電腦的交互傳輸；使用時，將USB插頭插接電腦上，電腦可以接收到書寫筆有線連接控制單 元所產(chǎn)生的信號。所述無線連通的連接系統(tǒng)由一個PCB面板、無線信號控制單元、電池、USB插頭和無線信號接收單元組成，該PCB面板與筆身連接口上的插頭或插座連接，無線信號控制單 元和電池連接在PCB面板上，無線信號接收單元封裝在USB插頭尾部。使用時，將USB插頭 插接電腦上，電腦可以接收到書寫筆無線信號控制單元所產(chǎn)生的信號。根據(jù)上述技術(shù)方案，所述筆身前后兩段的連接端面為不對稱企口。這種設(shè)計能夠 避免前后筆身連接口上的插頭/插座元件錯位。把本發(fā)明多功能電子書寫筆的USB插頭插接在電腦上以后，以弱磁性鋼球作為接 觸點來做移動控制，它就能實現(xiàn)鼠標(biāo)功能的轉(zhuǎn)換；以筆尖按鈕作為接觸點來做移動控制，它 就能實現(xiàn)書寫功能。筆尖按鈕默認(rèn)為鼠標(biāo)左鍵，擠壓按鈕默認(rèn)為鼠標(biāo)右鍵，兩個按鍵默認(rèn)設(shè) 計可以調(diào)換。筆尖按鈕相當(dāng)于筆尖，當(dāng)筆尖碰觸桌面、紙面或鼠標(biāo)墊等接觸面時，依靠筆身自身 重量，在重力的作用下筆尖按鈕后的微動開關(guān)自動閉合，光電感應(yīng)系統(tǒng)采集接觸面圖像對 比分析，判斷出電子書寫筆移動方向并傳輸給電腦，軟件記錄移動軌跡，形成字體；起筆時， 微動開關(guān)自動張開，書寫信號終止。擠壓按鈕也可以作為書寫控制按鈕，它在持筆的中指位置，由持筆的松緊程度實 現(xiàn)該按鈕被動點擊。在需要點擊這個按鈕時，無需移動手指及改變執(zhí)筆姿勢，僅需要握緊一 下筆桿，中指施加的壓力即可自動完成點擊；手指放松后微動開關(guān)自動復(fù)位。文字輸入及間 距掌握等由持筆的松緊程度掌握即可實現(xiàn)按鈕被動點擊，不影響輸入的流暢性，也符合不 同人群握筆的日常習(xí)慣。顏色控制按鈕在擠壓按鈕旁邊，人們在閱讀、書寫過程中需要對重點部分加以顏 色區(qū)分，可以通過擠壓該按鈕實現(xiàn)在不同筆跡顏色之間的切換，默認(rèn)的筆跡顏色為黑色，每 擠壓按鈕一次更換一種顏色。減速按鈕和增速按鈕分別設(shè)置在持筆的大拇指和食指位置，它們的作用是調(diào)整顯 示屏上光標(biāo)的移動速度和調(diào)整書寫的文字在顯示屏上所顯示的字體大小比例，它們由軟件 控制調(diào)節(jié)幅度，在不安裝驅(qū)動軟件的情況下，接受默認(rèn)的操作系統(tǒng)鼠標(biāo)移動速度設(shè)置，實現(xiàn) 與現(xiàn)有操作系統(tǒng)的無縫對接。筆尖位置的弱磁性鋼球可以結(jié)合少兒磁性畫板將少兒畫板上繪畫的軌跡顯示在 電腦上，實現(xiàn)少兒電腦操作的無意識化，并能記錄少兒在磁性繪畫板上練字、繪畫等一系列 動作畫面。筆身中的內(nèi)置普通墨水筆芯插接在后段筆身的內(nèi)腔中，前段筆身相當(dāng)于墨水筆芯 的“筆帽”，退下該“筆帽”即可作為普通墨水筆使用。本發(fā)明多功能電子書寫筆，其操作和使用如同手持一支普通鋼筆一樣，在任意電 腦上無需特別驅(qū)動，連接電腦以后就能完成常規(guī)鼠標(biāo)所有操作，加裝文字手寫識別系統(tǒng)后， 便可替代常規(guī)的鍵盤輸入，集鼠標(biāo)鍵盤功能于該筆一體，通過書寫形式即可完成對電腦控制、操作，適用于所有人群；功能控制按鍵全部在前段筆身上，大多位于持筆手指所及位置， 具有落筆即點擊，起筆即終止的被動點擊效果，在書寫過程中能夠很好的感知持筆動作變 化，提高了書寫流暢性；若在顯示器上添加一張保護(hù)膜，本發(fā)明書寫筆即可接觸保護(hù)膜，直 接在顯示屏幕上進(jìn)行電腦控制和手寫輸入，筆尖按鈕和擠壓按鈕成為屏幕觸摸控制開關(guān)， 從而達(dá)到模擬觸摸屏的效果；減速和加速控制按鈕的切換既能實現(xiàn)低速的準(zhǔn)確定位又能實 現(xiàn)高速的移動；內(nèi)置的普通墨水筆芯可以隨時使用，實現(xiàn)了電子輸入和普通書寫的一體化。普通書寫筆內(nèi)置在多功能電子書寫筆內(nèi)，通過拔插方式使多功能電子書寫筆前后 兩部分離及組合。為防止兩部分組合時發(fā)生旋轉(zhuǎn)或者人為旋轉(zhuǎn)而損壞連接部件，筆身前后 兩段的連接端面采取不對稱企口。這種設(shè)計能夠避免前后筆身連接口上的插頭/插座元件 錯位。


圖1是本發(fā)明一個實施例的正面示意圖。圖2是圖1所示實施例的俯視圖。
圖3是圖1所示實施例的仰視圖。圖4是本發(fā)明書寫筆的筆尖端面視圖。圖5是本發(fā)明前后筆身分離狀態(tài)的前段筆身局部構(gòu)造示意圖。圖6是本發(fā)明前后筆身分離狀態(tài)的后段筆身形狀示意圖。圖7是本發(fā)明書寫筆有線連接的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。圖8是本發(fā)明書寫筆無線連接的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。圖中A.前段筆身，B.后段筆身，1.弱磁性鋼球，2.筆尖按鈕，3.擠壓按鈕，4.顏 色控制按鈕，5.減速按鈕，6.滑塊，7.滑動槽，8.增速按鈕，9.發(fā)光頭，10.透鏡，11.插頭， 12.增速按鈕響應(yīng)微動開關(guān)，13.墨水筆芯，14.光電傳感器，15.筆尖按鈕響應(yīng)微動開關(guān)， 16.減速按鈕響應(yīng)微動開關(guān)，17.擠壓按鈕響應(yīng)微動開關(guān)，18.顏色控制按鈕響應(yīng)微動開關(guān)， 19.插孔，20.無線信號及控制單元，21.紐扣電池，22. USB插頭，23.無線信號接收單元， 24.有線連接控制單元，25.數(shù)據(jù)線，26. PCB面板①，27. PCB面板②，28. PCB面板③。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。從圖1-圖3所示本發(fā)明多功能電子書寫筆的整體外形可以看出，它與普通書寫筆 相似，筆身分為前后A、B兩段，兩者活動連接，拆分后的前段筆身如圖5所示，主要集中本發(fā) 明電子書寫功能的硬件部分；后段筆身如圖6所示，有內(nèi)置的普通墨水筆芯13和與電腦有 線或無線連通的連接系統(tǒng)。電子書寫筆的筆尖位置是光電感應(yīng)系統(tǒng)，功能控制系統(tǒng)基本全 部集中在前段筆身A上，在后段筆身B的末端有與電腦有線或無線連通的連接系統(tǒng)；前后兩 段筆身上的電路隨兩段筆身插接或分離而接通或斷開，前筆身A的連接口上有插頭11，后 筆身B的連接口上有插孔19，兩者位置對應(yīng)，插頭11和插孔19是聯(lián)通兩段筆身上電路的插 頭/插座元件。為了防止插接組合過程中在未將兩段筆身上的插頭/插座元件對齊而造成插頭 11損壞，在本實施例中，筆身前后兩段的連接端面設(shè)計為不對稱斜面插接企口形式(如圖5和圖6所示)。另外，在插頭11所處的位置設(shè)置有一個滑動槽7，槽內(nèi)有一個滑動滑塊6，插 頭11的后端固定在滑塊6上，滑動滑塊6可以調(diào)整插頭11的外伸長度。筆尖位置的光電感應(yīng)系統(tǒng)由發(fā)光頭9、透鏡10、光電傳感器14和PCB面板①27組 成，發(fā)光頭9和光電傳感器14固定在PCB面板①27上，透鏡10位于光電傳感器14前端 (如圖7-8所示)。發(fā)光頭9可以是發(fā)光二極管，也可以是激光二極管。電子書寫筆在移動 過程中，光電傳感器14通過光學(xué)透鏡10聚焦成像感知接觸面的圖像變化，判斷電子書寫筆 移動的方向及距離，產(chǎn)生信號控制操作系統(tǒng)的光標(biāo)的移動。功能控制系統(tǒng)中，弱磁性鋼球1和筆尖按鈕2分別位于筆身前端頭上下位置(如 圖4所示)；擠壓按鈕3和顏色控制按鈕4相鄰，位于持筆的中指位置(如圖1、3所示)；減 速按鈕5和增速按鈕8分別設(shè)置在持筆的大拇指和食指位置(如圖2所示)。在每個按鈕 和與之關(guān)聯(lián)的PCB面板之間各有一個按鈕響應(yīng)微動開關(guān)，微動開關(guān)固定在PCB面板上，即 筆尖按鈕2下的響應(yīng)微動開關(guān)15固定在PCB面板①26上，減速按鈕5下的響應(yīng)微動開關(guān) 16、增速按鈕8下的響應(yīng)微動開關(guān)12、擠壓按鈕3下的響應(yīng)微動開關(guān)17、顏色控制按鈕4下 的響應(yīng)微動開關(guān)18都固定在同一 PCB面板②27上(如圖7-8所示)。各PCB面板與插頭 11之間通過數(shù)據(jù)線連接。
在進(jìn)行電子書寫時，筆尖按鈕2和擠壓按鈕3均可以作為書寫動作開始與終止的 判斷按鈕。以筆尖按鈕2作為書寫判斷按鈕時，當(dāng)筆尖與接觸面接觸時書寫筆依靠自身重 量完成筆尖按鈕響應(yīng)微動開關(guān)15的閉合工作，若因接觸面角度問題導(dǎo)致開關(guān)15未能完成 閉合，用戶可以通過擠壓使其閉合，此時書寫軟件將開始記錄筆尖移動軌跡，當(dāng)提筆或者放 筆停止書寫時，筆尖按鈕響應(yīng)微動開關(guān)15自動張開，完成整個書寫工作；以擠壓按鈕3作為 書寫判斷按鈕時，可以通過持筆的松緊程度完成擠壓按鈕響應(yīng)微動開關(guān)17的閉合張開工 作，書寫開始時，握緊書寫筆完成擠壓按鈕響應(yīng)微動開關(guān)17的閉合，當(dāng)提筆停頓或放筆停 止時，隨持筆手指的松懈，擠壓按鈕響應(yīng)微動開關(guān)17自動張開，書寫軟件也完成了整個記 錄、轉(zhuǎn)化筆跡的過程。在上述兩個形式的書寫過程中，均不需用刻意去控制開關(guān)的閉與合， 它們能夠隨機轉(zhuǎn)換。人們在閱讀及書寫時，若需要通過顏色標(biāo)記區(qū)別內(nèi)容或突出重點，可以通過擠壓 顏色控制按鈕4使顏色控制按鈕響應(yīng)微動開關(guān)18閉合，使多功能電子書寫筆的筆跡變色； 電子書寫筆模擬鼠標(biāo)進(jìn)行電腦控制時，筆尖按鈕響應(yīng)微動開關(guān)15、擠壓按鈕響應(yīng)微動開關(guān) 17的閉合和張開分別能夠?qū)崿F(xiàn)鼠標(biāo)的左鍵和右鍵的點擊功能；通過點擊減速按鈕5或增速 按鈕8即可給操作系統(tǒng)發(fā)出相應(yīng)的指令，降低或增加系統(tǒng)光標(biāo)的移動速度，當(dāng)減速按鈕調(diào) 節(jié)至最低移動速度時，它將默認(rèn)為書寫模式。如圖7所示，有線連通的連接系統(tǒng)由PCB面板③28、有線連接控制單元24、數(shù)據(jù)線 25和USB插頭22組成。有線連接控制單元24、數(shù)據(jù)線25的一端和后段筆身B連接口上的 插孔19固定連接在PCB面板③28上，數(shù)據(jù)線25的另一端與USB插頭連接。有線連接控制 單元控制著書寫筆的信號與電腦的交互傳輸。使用時，將USB插頭22插接電腦上，電腦可 以接收到有線連接控制單元24所產(chǎn)生的信號；攜帶時，將數(shù)據(jù)線收起放置在筆身尾部的空 腔中即可。如圖8所示，無線連通的連接系統(tǒng)由PCB面板③28、無線信號控制單元20、電池 21、USB插頭22和無線信號接收單元23組成。無線信號控制單元20、電池21和后段筆身B連接口上的插孔19固定連接在PCB面板③28上，無線信號接收單元23封裝在USB插頭22尾部。紐扣電池21提供電子書寫筆所需的電能。使用時，將USB插頭插接電腦上，電腦 可以接收到無線信號控制單元20所產(chǎn)生的信號。
權(quán)利要求
一種多功能電子書寫筆，其特征在于它的整體外形相似于普通書寫筆，筆身分為前后兩段，活動連接；筆尖位置有光電感應(yīng)系統(tǒng)，前段筆身上有功能控制系統(tǒng)，筆身末端有與電腦有線或無線連通的連接系統(tǒng)；前后兩段筆身的連接口上有一個插頭/插座元件，前后兩段筆身上的電路通過該元件連通或分離；筆身中內(nèi)置有普通墨水筆芯。
2.按照求利要求1所述的多功能電子書寫筆，其特征在于所述光電感應(yīng)系統(tǒng)由發(fā)光 頭、透鏡、光電傳感器和一個PCB面板組成，發(fā)光頭和光電傳感器固定在該PCB面板上。
3.按照求利要求1所述的多功能電子書寫筆，其特征在于所述功能控制系統(tǒng)由弱磁 性鋼球、筆尖按鈕、擠壓按鈕、顏色控制按鈕、減速按鈕、增速按鈕以及與各按鈕對應(yīng)關(guān)聯(lián)的 PCB面板組成，弱磁性鋼球和筆尖按鈕分別位于筆身前端頭上下位置，其余按鈕分別位于前 段筆身表面并適合于握筆的手指所觸及位置，在所述各按鈕和與之關(guān)聯(lián)的PCB面板之間各 有一個按鈕響應(yīng)微動開關(guān)。
4.按照求利要求1所述的多功能電子書寫筆，其特征在于所述有線連通的連接系統(tǒng) 由一個PCB面板、有線連接控制單元、數(shù)據(jù)線和USB插頭組成，該PCB面板與筆身連接口上 的插頭或插座連接，有線連接控制單元和數(shù)據(jù)線一端連接在PCB面板上，USB插頭連接數(shù)據(jù) 線的另一端。
5.按照求利要求1所述的多功能電子書寫筆，其特征在于所述無線連通的連接系統(tǒng) 由一個PCB面板、無線信號控制單元、電池、USB插頭和無線信號接收單元組成，該PCB面板 與筆身連接口上的插頭或插座連接，無線信號控制單元和電池連接在PCB面板上，無線信 號接收單元封裝在USB插頭尾部。
6.按照求利要求1所述的多功能電子書寫筆，其特征在于所述筆身前后兩段的連接 端面為不對稱企口。
7.按照求利要求6所述的多功能電子書寫筆，其特征在于所述的不對稱企口是一種 斜面插接企口形式。
8.按照求利要求1所述的多功能電子書寫筆，其特征在于在插頭所處的位置設(shè)置有 一個滑動槽，槽內(nèi)有一個滑動滑塊，插頭的后端固定在滑塊上，滑動滑塊可以調(diào)整插頭的外 伸長度。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多功能電子書寫筆，它的整體外形相似于普通書寫筆，筆身分為前后兩段，活動連接；筆尖位置有光電感應(yīng)系統(tǒng)，前段筆身上有功能控制系統(tǒng)，筆身末端有與電腦有線或無線連通的連接系統(tǒng)；前后兩段筆身的連接口上有一個插頭/插座元件，前后兩段筆身上的電路通過該元件連通或分離；筆身中內(nèi)置有普通墨水筆芯。本發(fā)明書寫筆加裝文字手寫識別系統(tǒng)后，其操作和使用如同手持一支普通鋼筆一樣，在任意電腦上無需特別驅(qū)動，通過書寫形式即可完成對電腦控制、操作，適用于所有人群；內(nèi)置的普通墨水筆芯可以隨時使用。
文檔編號B43K29/00GK101833386SQ201010153678
公開日2010年9月15日 申請日期2010年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月17日
發(fā)明者王東, 王君, 耿寧寧 申請人:王東;王君