專利名稱：同步光筆電子白板系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)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(xué)圖像技術(shù)的同步光筆電子白 板系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
采用光學(xué)圖像技術(shù)的電子白板系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)是光筆位置跟蹤，在專利號(hào) ZL011080477、發(fā)明專利公開號(hào)CN1305143A、名稱為“用于計(jì)算機(jī)坐標(biāo)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(xì)描述。其工作原理是用光筆產(chǎn)生的光點(diǎn)來標(biāo)示目標(biāo) 點(diǎn)的位置，引入攝像裝置實(shí)時(shí)采集圖像，用信號(hào)處理電路實(shí)時(shí)分析圖像信號(hào)并提取光點(diǎn)的 位置信息，通過接口電路和相應(yīng)軟件輸入到計(jì)算機(jī)，用坐標(biāo)矯正算法進(jìn)行坐標(biāo)校準(zhǔn)使光標(biāo) 的位置跟蹤光筆的物理位置。為了實(shí)現(xiàn)較高的信噪比，提高運(yùn)行可靠性，現(xiàn)有技術(shù)一般引入 一個(gè)光學(xué)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(dá)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(qiáng)，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(dǎo)致電耗過高，電池迅速耗盡。因此有必要尋找進(jìn)一步提高信噪比的高效率的方法。

發(fā)明內(nèi)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(jìn)一步提高系統(tǒng)信噪 比的同步光筆電子白板系統(tǒng)。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的同步光筆電子白板系統(tǒng)在信號(hào)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(hào)發(fā)射器和同步信號(hào)接收器，通過 同步信號(hào)使光筆的脈沖發(fā)光與圖像傳感器的曝光時(shí)間相重合，從而達(dá)到提高信噪比的目 的。其具體技術(shù)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(hào)接收裝 置和光筆，信號(hào)接收裝置主要由接收處理電路和與之相連的攝像頭構(gòu)成，光筆主要由筆頭 發(fā)光器件和光筆電路構(gòu)成，其特征在于，在所述信號(hào)接收裝置中有一個(gè)同步信號(hào)接收器連 接到所述接收處理電路，且所述的攝像頭內(nèi)的圖像傳感器是一個(gè)可以全局曝光的圖像傳感 器，在所述光筆中有一個(gè)相應(yīng)的同步信號(hào)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(hào)接收裝置和光筆，信號(hào)接收裝置主要由接收處理電路 和與之相連的攝像頭構(gòu)成，光筆主要由筆頭發(fā)光器件和光筆電路構(gòu)成，其特征在于，所述的 攝像頭內(nèi)的圖像傳感器是一個(gè)可以全局曝光的圖像傳感器，在所述信號(hào)接收裝置中有一 個(gè)同步信號(hào)發(fā)射器連接到所述接收處理電路，在所述光筆中有一個(gè)相應(yīng)的同步信號(hào)接收 器，光筆以脈沖形式發(fā)光。在這兩種方案中，同步信號(hào)用以使圖像傳感器的曝光時(shí)間與光筆的脈沖發(fā)光時(shí)間 相重合。這樣，假設(shè)每個(gè)像素的曝光時(shí)間為T_shut，圖像采集周期為T，環(huán)境光有效強(qiáng) 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(gè)固定系數(shù)，Ip為光筆脈沖時(shí)間內(nèi)平均發(fā)光強(qiáng)度。而在現(xiàn)有技術(shù)中，假設(shè)光筆持續(xù)發(fā)光強(qiáng)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(shù)的25%，即當(dāng)信噪比不變時(shí)，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(shí)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(dāng)設(shè)定參數(shù)可以同時(shí)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(jìn)一步縮短曝光時(shí)間，則可以進(jìn)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(shí)間，也可 以提高系統(tǒng)的信噪比，從而有效改善產(chǎn)品的使用效果?？梢姳景l(fā)明的實(shí)際意義。


圖1是本發(fā)明的第一個(gè)實(shí)施例的同步光筆電子白板系統(tǒng)中光筆的構(gòu)成示意圖。圖2是本發(fā)明的第一個(gè)實(shí)施例中信號(hào)接收裝置的構(gòu)成示意圖。圖3是本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施例的同步光筆電子白板系統(tǒng)中光筆的構(gòu)成示意圖。圖4是本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施例中信號(hào)接收裝置的構(gòu)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(hào)接收器4，攝像頭5，接收處理 電路6，同步信號(hào)發(fā)射器7。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)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(shí)施例的構(gòu)成 示意圖。筆頭發(fā)光器件1是一個(gè)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(nèi)。這是現(xiàn)有技術(shù)的通常設(shè)置。光筆電路2是一個(gè)由通常單片機(jī)為核心構(gòu)成的電路，在 單片機(jī)的控制下，當(dāng)光筆發(fā)光時(shí)，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(shí)，每個(gè)脈沖是調(diào)制在38KHz的載波上的。同步信號(hào)接收器4是一個(gè)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(dāng)光筆發(fā)光脈沖到來時(shí)，由于38KHz載波 的作用，所述的紅外接收模塊將產(chǎn)生信號(hào)輸出。攝像頭5由一個(gè)具有全局快門特性的CMOS 圖像傳感器MT9V034及鏡頭、濾光片等構(gòu)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(hào)時(shí)進(jìn)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(shí)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(nèi)的發(fā)光強(qiáng)度為 現(xiàn)有光筆強(qiáng)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(shí)，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(shí)施例中，利用了筆頭發(fā)光器件1進(jìn)行紅外載波發(fā)射，其筆頭發(fā)光器同時(shí)也 是同步信號(hào)發(fā)射器，這簡化了硬件，有效實(shí)用。但如果筆頭發(fā)光是非紅外光，則需要獨(dú)立的 紅外發(fā)射管作為同步信號(hào)發(fā)射器。也可以采用射頻發(fā)射模塊和射頻接收模塊進(jìn)行同步信號(hào) 的發(fā)射接收。
在本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施例中，同步信號(hào)是由信號(hào)接收裝置中的同步信號(hào)發(fā)射器7 發(fā)出，而在光筆中有對(duì)應(yīng)的同步信號(hào)接收器4，同樣可以實(shí)現(xiàn)光筆發(fā)光與攝像頭曝光的同 步，從而達(dá)到本發(fā)明的目的。這種方案的優(yōu)點(diǎn)是，由于同步信號(hào)可以被多支筆接收，所以經(jīng) 過合理的規(guī)程設(shè)計(jì)可以實(shí)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(shí)施例公開如上，但具體實(shí)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(nèi)，自當(dāng)可作各種變化或潤飾，但同 樣在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以本申請(qǐng)的權(quán)利要求所界定的為 準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種同步光筆電子白板系統(tǒng)，包括信號(hào)接收裝置和光筆，信號(hào)接收裝置主要由接收 處理電路和與之相連的攝像頭構(gòu)成，光筆主要由筆頭發(fā)光器件和光筆電路構(gòu)成，其特征在 于，在所述信號(hào)接收裝置中有一個(gè)同步信號(hào)接收器連接到所述接收處理電路，且所述的攝 像頭內(nèi)的圖像傳感器是一個(gè)可以全局曝光的圖像傳感器，在所述光筆中有一個(gè)相應(yīng)的同步 信號(hào)發(fā)射器，光筆以脈沖形式發(fā)光。
2.根據(jù)權(quán)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(hào)發(fā)射 器是一個(gè)紅外發(fā)射管，所述的同步信號(hào)接收器是一個(gè)紅外接收模塊。
3.根據(jù)權(quán)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(hào)發(fā)射 器是一個(gè)射頻發(fā)射模塊，所述的同步信號(hào)接收器是一個(gè)射頻接收模塊。
4.根據(jù)權(quán)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(hào)發(fā)射 器件與筆頭發(fā)光器件是同一個(gè)紅外發(fā)射管。
5.一種同步光筆電子白板系統(tǒng)，包括信號(hào)接收裝置和光筆，信號(hào)接收裝置主要由接收 處理電路和與之相連的攝像頭構(gòu)成，光筆主要由筆頭發(fā)光器件和光筆電路構(gòu)成，其特征在 于，所述的攝像頭內(nèi)的圖像傳感器是一個(gè)可以全局曝光的圖像傳感器，在所述信號(hào)接收裝 置中有一個(gè)同步信號(hào)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(gè)相應(yīng)的同步 信號(hào)接收器，光筆以脈沖形式發(fā)光。
6.根據(jù)權(quán)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(hào)發(fā)射 器是一個(gè)紅外發(fā)射管，所述的同步信號(hào)接收器是一個(gè)紅外接收模塊。
7.根據(jù)權(quán)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(hào)發(fā)射 器是一個(gè)射頻發(fā)射模塊，所述的同步信號(hào)接收器是一個(gè)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(hào)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(hào)發(fā)射器和同步信號(hào)接收器，通過同步信號(hào)使光筆的脈沖發(fā)光與圖像傳感器的曝光時(shí)間相重合，從而達(dá)到提高信噪比的目的?？梢栽诠夤P內(nèi)設(shè)置同步信號(hào)發(fā)射器而信號(hào)接收裝置內(nèi)設(shè)置同步信號(hào)接收器，也可以在信號(hào)接收裝置內(nèi)設(shè)置同步信號(hào)發(fā)射器，而在光筆內(nèi)設(shè)置同步信號(hào)接收器，兩種方案都能達(dá)到使發(fā)光脈沖時(shí)間和曝光時(shí)間相重合，從而實(shí)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(hào)G06F3/042GK102135842SQ20111008457
公開日2011年7月27日 申請(qǐng)日期2011年4月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月6日
發(fā)明者鮑煒 申請(qǐng)人:南京方瑞科技有限公司