基于手機觸控筆的伸縮式自拍桿的設計探究

毛 蕊，劉文杰

（1.天津機電職業技術學院電氣學院，天津 300350；2.天津三星通信技術研究有限公司，天津 300385）

1 引言

在人們日常生活中，無論是拍照片、拍視頻還是現場直播，無疑手機自拍已成為現代潮流之一。而現在技術中，通常將手機的前置攝像頭固定在手機前殼一端，自拍時需要舉起手機，通過手機按鈕或者程序按鈕控制照相機拍攝，若想改變拍攝視角時必需手臂移動手機，而且角度不易調整，效果不佳。如需拍攝距自身更遠距離或更寬視野時，僅靠手機往往很難做到。目前市場上也出現了各種手機自拍神器，但仍存在不便隨身攜帶、操作調節繁瑣、價格高低不等、固定程度對手機的損傷等問題。

針對以上問題，本文基于智能手機中具備的觸控筆部件展開分析，借助觸控筆與手機之間的內部通信和控制關聯，將觸控筆進行結構改進和功能擴展，從而實現自拍神器的功能。這樣就賦予手機觸控筆雙重功能，既不影響觸控筆基本觸屏書寫功能，又提高了觸控筆的利用價值，實用便捷而且可以隨時自拍。同時，還可以完成遠近距離的伸縮調控以及拍攝角度的自動粗調和手動微調，更具智能化和新鮮感，定能有更廣闊的市場。

2 結構設計

2.1 伸縮式筆桿結構

伸縮式觸控筆桿結構主要包括套筒式伸縮桿1、內嵌槽2、內嵌控制線3和分節間觸點4組成，在最外層套筒內壁鑲嵌銅線，其余節外壁鑲嵌銅線，每節導線末端設有凸出觸點，可實現各節導線件連接，末節即導線終端連接攝像頭控制芯片，從而實現手持端按鈕對攝像頭的操控。該伸縮桿長度可根據使用需求設計多段。另外，使用內嵌式走線可有效避免線路接觸不良和損壞的問題。如圖1所示：

圖1 套筒狀筆桿示意圖

2.2 可調節攝像頭結構

微型攝像頭通過結構鑲嵌方式固定于塑料筆桿末端（如圖2），兩端通過旋轉軸連接到筆桿兩側，且旋轉軸與通過兩個嚙合齒輪與傳動馬達相連，通過對馬達的控制顯示對攝像頭角度的控制。

可調節攝像頭結構包括固定于結構物中攝像頭1、旋轉軸2、攝像頭兩側支撐桿3、傳動齒輪4、動力裝置馬達5和控制電路6。微型攝像頭通過筆桿末端凹槽處的支架小孔和一根旋轉軸固定到筆桿兩側，這樣可以保證攝像頭的穩定性，同時可以保護攝像頭不損壞。旋轉軸與其中一個嚙合齒輪相連，另一嚙合齒輪與傳動馬達相連，這樣，可通過手持桿上的按鈕操作來實現對馬達轉速和轉動方向的控制，從而完成對攝像頭角度的調整。

圖2 可調節攝像頭結構圖

3 觸控筆伸縮式自拍桿工作原理

該自拍桿電路主要包括攝像頭驅動處理芯片、無線模塊、微處理器和電源模塊。其中，供電模塊可使用微型紐扣電池為MPU，WiFi IC和Camera IC供電，MPU用于使能各模塊并控制攝像頭旋轉作用；Camera IC驅動并進行圖像采集和處理，同時將實時采集的數據發送給WIFI芯片，WIFI芯片與手機進行直連，可以將筆桿末端攝像頭實時采集的數據無線發送給手機，以供預覽。

攝像頭角度調節：打開觸控筆自拍模式后，攝像頭自動調整至初始設置角度（如默認45°），并通過攝像頭初始角度掃描的數據進行人臉識別，通過識別五官自動調整攝像頭角度完成粗調，為滿足用戶不同需求，同時在筆桿上增設手動按鈕控制鍵，可通過“↑”“↓”按鍵實現攝像頭角度的手動微調。

4 結束語

通過對智能手機觸控筆功能的分析研究，提出了基于手機觸控筆的伸縮式自拍桿設計。該設計首次將攝像頭鑲嵌于觸控筆末端，通過筆端旋轉攝像頭設計，并利用自動識別和手動控制兩種方式實現攝像頭角度的粗調和微調，最終完成不同角度的完美拍照。另外，采用了伸縮套筒結構筆桿，可以根據需要完成拍攝距離的調整，解決了遠距離自拍的難題。筆桿內嵌金屬導線進行信號控制，確保了拍照數據通信的穩定性。該設計很好的實現了手機觸控筆的功能擴展，又解決了目前手機自拍桿所面臨的諸多難題，定有矚目的用戶體驗和市場前景。