基于手机触控笔的伸缩式自拍杆的设计探究

毛 蕊，刘文杰

（1.天津机电职业技术学院电气学院，天津 300350；2.天津三星通信技术研究有限公司，天津 300385）

1 引言

在人们日常生活中，无论是拍照片、拍视频还是现场直播，无疑手机自拍已成为现代潮流之一。而现在技术中，通常将手机的前置摄像头固定在手机前壳一端，自拍时需要举起手机，通过手机按钮或者程序按钮控制照相机拍摄，若想改变拍摄视角时必需手臂移动手机，而且角度不易调整，效果不佳。如需拍摄距自身更远距离或更宽视野时，仅靠手机往往很难做到。目前市场上也出现了各种手机自拍神器，但仍存在不便随身携带、操作调节繁琐、价格高低不等、固定程度对手机的损伤等问题。

针对以上问题，本文基于智能手机中具备的触控笔部件展开分析，借助触控笔与手机之间的内部通信和控制关联，将触控笔进行结构改进和功能扩展，从而实现自拍神器的功能。这样就赋予手机触控笔双重功能，既不影响触控笔基本触屏书写功能，又提高了触控笔的利用价值，实用便捷而且可以随时自拍。同时，还可以完成远近距离的伸缩调控以及拍摄角度的自动粗调和手动微调，更具智能化和新鲜感，定能有更广阔的市场。

2 结构设计

2.1 伸缩式笔杆结构

伸缩式触控笔杆结构主要包括套筒式伸缩杆1、内嵌槽2、内嵌控制线3和分节间触点4组成，在最外层套筒内壁镶嵌铜线，其余节外壁镶嵌铜线，每节导线末端设有凸出触点，可实现各节导线件连接，末节即导线终端连接摄像头控制芯片，从而实现手持端按钮对摄像头的操控。该伸缩杆长度可根据使用需求设计多段。另外，使用内嵌式走线可有效避免线路接触不良和损坏的问题。如图1所示：

图1 套筒状笔杆示意图

2.2 可调节摄像头结构

微型摄像头通过结构镶嵌方式固定于塑料笔杆末端（如图2），两端通过旋转轴连接到笔杆两侧，且旋转轴与通过两个啮合齿轮与传动马达相连，通过对马达的控制显示对摄像头角度的控制。

可调节摄像头结构包括固定于结构物中摄像头1、旋转轴2、摄像头两侧支撑杆3、传动齿轮4、动力装置马达5和控制电路6。微型摄像头通过笔杆末端凹槽处的支架小孔和一根旋转轴固定到笔杆两侧，这样可以保证摄像头的稳定性，同时可以保护摄像头不损坏。旋转轴与其中一个啮合齿轮相连，另一啮合齿轮与传动马达相连，这样，可通过手持杆上的按钮操作来实现对马达转速和转动方向的控制，从而完成对摄像头角度的调整。

图2 可调节摄像头结构图

3 触控笔伸缩式自拍杆工作原理

该自拍杆电路主要包括摄像头驱动处理芯片、无线模块、微处理器和电源模块。其中，供电模块可使用微型纽扣电池为MPU，WiFi IC和Camera IC供电，MPU用于使能各模块并控制摄像头旋转作用；Camera IC驱动并进行图像采集和处理，同时将实时采集的数据发送给WIFI芯片，WIFI芯片与手机进行直连，可以将笔杆末端摄像头实时采集的数据无线发送给手机，以供预览。

摄像头角度调节：打开触控笔自拍模式后，摄像头自动调整至初始设置角度（如默认45°），并通过摄像头初始角度扫描的数据进行人脸识别，通过识别五官自动调整摄像头角度完成粗调，为满足用户不同需求，同时在笔杆上增设手动按钮控制键，可通过“↑”“↓”按键实现摄像头角度的手动微调。

4 结束语

通过对智能手机触控笔功能的分析研究，提出了基于手机触控笔的伸缩式自拍杆设计。该设计首次将摄像头镶嵌于触控笔末端，通过笔端旋转摄像头设计，并利用自动识别和手动控制两种方式实现摄像头角度的粗调和微调，最终完成不同角度的完美拍照。另外，采用了伸缩套筒结构笔杆，可以根据需要完成拍摄距离的调整，解决了远距离自拍的难题。笔杆内嵌金属导线进行信号控制，确保了拍照数据通信的稳定性。该设计很好的实现了手机触控笔的功能扩展，又解决了目前手机自拍杆所面临的诸多难题，定有瞩目的用户体验和市场前景。