專利名稱：用于數(shù)字筆組件的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及聲定位方法，更具體地，但不唯一地，涉及用于使用聲 信號(hào)發(fā)射筆輸入設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)輸入的方法和裝置。
背景技術(shù)：
數(shù)字書(shū)寫(xiě)工具，在此又可交替地稱作數(shù)字筆，不管它們實(shí)際上是否 在紙上進(jìn)行書(shū)寫(xiě)，都能夠用于在紙上捕捉筆劃并將所述筆劃數(shù)字化。
例如，可以利用數(shù)字筆通過(guò)筆跡識(shí)別軟件將筆劃轉(zhuǎn)換成以數(shù)字形式 存儲(chǔ)的書(shū)寫(xiě)記錄。采用這種方式，可以消除現(xiàn)代書(shū)面通信中費(fèi)力乏味的 步驟，即把筆跡手工地轉(zhuǎn)錄到計(jì)算機(jī)化的文字處理器中，從而極大地提 高了生產(chǎn)率。
感應(yīng)筆的時(shí)變(time-dependent)位置以及把所述位置轉(zhuǎn)換成筆劃的 技術(shù)可被用于把筆劃的數(shù)字表示輸入到筆跡識(shí)別設(shè)備中。
如在現(xiàn)有技術(shù)中所公知的，可以使用超聲系統(tǒng)，采用這種系統(tǒng)，當(dāng) 特定的筆移動(dòng)橫過(guò)一張紙時(shí)，所述筆產(chǎn)生或改變超聲信號(hào)。
超聲信號(hào)被接收機(jī)感應(yīng)并且被與相對(duì)于(vis-a-vis)每個(gè)接收機(jī)的 位置相關(guān)，以致接收機(jī)的輸出被三角形化(triangulate)并且被與絕對(duì)的 筆位置相關(guān)。接著，筆位置序列能夠被數(shù)字化以便輸入到筆跡識(shí)別引擎 中。
超聲系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)在于超聲信號(hào)發(fā)射設(shè)備的用戶能夠使用該設(shè)備在 放在基站上或其附近的普通紙張上進(jìn)行書(shū)寫(xiě)，所述基站接收所述超聲信 號(hào)并且將所述信號(hào)轉(zhuǎn)換成字母數(shù)字字符。
當(dāng)前在本領(lǐng)域中有許多已知的使用聲脈沖發(fā)射筆輸入設(shè)備進(jìn)行數(shù)
據(jù)專lr入的方法。
授權(quán)給Stefik的美國(guó)專利號(hào)4,814,552(于1987年12月2日提交且 題為"Ultrasonic position input device")描述了 一種用于將手纟會(huì)形式輸 入到計(jì)算機(jī)中的輸入設(shè)備或輸入筆(stylus),所述輸入設(shè)備或輸入筆包 括書(shū)寫(xiě)工具，用于確定該工具是否與書(shū)寫(xiě)表面相接觸的壓力開(kāi)關(guān)，用 于將所述輸入筆在所述表面上的位置三角形化的聲發(fā)射機(jī)，以及用于將
數(shù)據(jù)和計(jì)時(shí)信息傳送給計(jì)算機(jī)的無(wú)線發(fā)射機(jī)。
在操作中，Stefik所描述的輸入筆發(fā)射紅外信號(hào)和超聲脈沖，其中 所述紅外信號(hào)由系統(tǒng)即時(shí)接收，而所述超聲脈沖由兩個(gè)傳聲器在一定延 遲之后接收，所述延遲是聲速以及所述輸入筆與每個(gè)傳聲器的距離的函數(shù)。
授權(quán)給Ikeda的美國(guó)專利號(hào)6,654,008 (于2001年11月27日提交 且題為"Electronic whiteboard and penholder used for the same")描述了 一種電子白板，能夠使用若干種顏色的標(biāo)記筆和一個(gè)在這種電子白板中 使用的筆架來(lái)在所述電子白板上進(jìn)行繪圖。
在Ikeda的專利中，紅外發(fā)光單元發(fā)射包含標(biāo)記筆的顏色信息的紅 外光，超聲波發(fā)射單元發(fā)射超聲波，并且顏色信息切換裝置根據(jù)標(biāo)記筆 的顏色對(duì)顏色信息進(jìn)行切換。電子白板主體接收從筆架發(fā)射的紅外光和 I 、 "召、、、、 、 、
授權(quán)給Zloter的美國(guó)專利號(hào)6,876,356(于2002年3月18日提交且 題為"Digitizer pen")描述了 一種數(shù)字轉(zhuǎn)換器筆系統(tǒng)，所述數(shù)字轉(zhuǎn)換器 筆系統(tǒng)包括筆，所述筆具有從其書(shū)寫(xiě)尖端伸出以防止手指阻擋與基礎(chǔ)單 元的通信的裝置。
授權(quán)給Ward的美國(guó)專利號(hào)6,184，873 (于1998年1月20日提交且 題為"Pen positioning system")描述了 一種包括筆的筆定位系統(tǒng)。所述
筆具有多個(gè)輸出元件并且適于準(zhǔn)確地確定所述筆的指示尖端相對(duì)于電 子書(shū)寫(xiě)板的位置。
優(yōu)選地，所述輸出元件是具有不同頻率的超聲發(fā)射機(jī)，這些超聲發(fā) 射機(jī)彼此相距固定距離并且在空間上還與所述筆的指示尖端相關(guān)。
檢測(cè)系統(tǒng)被用于從所述輸出元件接收輸出信號(hào)，將所述輸出信號(hào)相 互隔離并且獨(dú)立地處理它們，從而確定所述輸出元件以及所述筆的指示 尖端的位置。
授權(quán)給Russel的美國(guó)專利號(hào)6,703,570 (于2000年5月10日提交 且題為"Digital pen using ultrasonic tracking")描述了 一種凄t字筆系統(tǒng)。 Russel的系統(tǒng)包括限定書(shū)寫(xiě)尖端的細(xì)長(zhǎng)的筆，以及定位在所述筆上的 用于將超聲能量幀從所述筆向外指引的超聲換能器，其中每一幀都包括 多個(gè)接收脈沖。Russel的專利中的數(shù)字筆系統(tǒng)還包括位于基座(例如膝上型計(jì)算 機(jī))上的兩個(gè)或更多用于接收脈沖的檢測(cè)器，其中每個(gè)脈沖都與相對(duì)于 至少一個(gè)檢測(cè)器的至少一個(gè)脈沖到達(dá)時(shí)間(TOA)相關(guān)聯(lián)。Russel的系 統(tǒng)還包括定位在基座上的處理器，所述處理器用于接收來(lái)自檢測(cè)器的信 號(hào)，并且根據(jù)所接收的信號(hào)來(lái)輸出表示筆位置的位置信號(hào)。
然而，在當(dāng)前聲技術(shù)和當(dāng)前聲技術(shù)在數(shù)字筆(例如在上文所引用的 專利中描述的數(shù)字筆)的實(shí)現(xiàn)方式中都存在著固有的問(wèn)題。
當(dāng)前聲技術(shù)的缺點(diǎn)有缺乏準(zhǔn)確度，缺乏多設(shè)備支持，高功耗等。 這些問(wèn)題牽扯到現(xiàn)有的、使用聲脈沖發(fā)射設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)輸入的機(jī)械設(shè) 計(jì)。
除此之外，還存在著與聲發(fā)射機(jī)的組裝及其并入數(shù)字筆等有關(guān)的制 造問(wèn)題。例如，這樣的問(wèn)題會(huì)出現(xiàn)在把聲發(fā)射機(jī)連接到柔性印刷電路板 (PCB)的過(guò)程中。而且，還存在著營(yíng)銷問(wèn)題，例如因改變產(chǎn)品外觀且 同時(shí)保持功能部件相同而引起的產(chǎn)品之間的區(qū)別。
因此，普遍認(rèn)識(shí)到需要沒(méi)有上述局限性的裝置或方法，并且擁有 所述裝置或方法會(huì)是非常有利的。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種數(shù)字筆，包括 電路；
聲發(fā)射機(jī)，所述聲發(fā)射機(jī)從所述電路分離并且被配置成發(fā)射聲信 號(hào)；和
彈性支架(holder)，所述彈性支架被配置成機(jī)械地按壓所述電路 以使其與所述發(fā)射機(jī)電接觸，以便將所述電路和所述發(fā)射機(jī)電連接。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種彈性支架，包括基底和從該 基底垂直上升的延伸部，并且是針對(duì)其上的第一電路和第二電路在外殼 封閉內(nèi)的位置而配置的，以致由于所述外殼內(nèi)的所述封閉而引起所述第 一和第二電路之間的電接觸。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供了一種數(shù)字筆，包括 聲發(fā)射機(jī)，所述聲發(fā)射機(jī)被配置成發(fā)射聲信號(hào)；和
第二開(kāi)關(guān)模式的兩個(gè)開(kāi)關(guān)點(diǎn)，所述組件還具當(dāng)基本上同時(shí)按下所述兩個(gè)
開(kāi)關(guān)點(diǎn)時(shí)能夠被選擇的第三模式。
一種數(shù)字筆，包括 筆尖，
聲發(fā)射機(jī)，所述聲發(fā)射機(jī)被配置成發(fā)射聲信號(hào)，并且被安置在所述 筆尖附近；和
平滑接觸開(kāi)關(guān)，所述接觸開(kāi)關(guān)被配置成當(dāng)從所述筆尖向該接觸開(kāi)關(guān) 傳送書(shū)寫(xiě)壓力時(shí)平滑地啟動(dòng)所述數(shù)字筆。
根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供了一種數(shù)字筆，包括
終止于書(shū)寫(xiě)尖端的細(xì)長(zhǎng)主體；
從所述書(shū)寫(xiě)尖端伸出的書(shū)寫(xiě)元件；
布置在所述書(shū)寫(xiě)尖端附近的聲發(fā)射機(jī)，所述聲發(fā)射機(jī)被配置成發(fā)射 聲信號(hào)，和
安裝在所述書(shū)寫(xiě)尖端附近的旋轉(zhuǎn)覆蓋件，所述旋轉(zhuǎn)覆蓋件當(dāng)被以一 個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)覆蓋所述書(shū)寫(xiě)元件，而當(dāng)被以與所述一個(gè)方向相反的方向
轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)使所述書(shū)寫(xiě)尖端露出。
根據(jù)本發(fā)明的第五方面，提供了一種數(shù)字筆，包括
終止于書(shū)寫(xiě)尖端的細(xì)長(zhǎng)主體；
從所述書(shū)寫(xiě)尖端伸出的書(shū)寫(xiě)元件；
布置在所述書(shū)寫(xiě)尖端附近的聲發(fā)射機(jī)，所述聲發(fā)射機(jī)被配置成發(fā)射 聲信號(hào)，和
覆蓋所述細(xì)長(zhǎng)主體的細(xì)長(zhǎng)外殼，所述細(xì)長(zhǎng)主體在所述細(xì)長(zhǎng)外殼內(nèi)部 能被移動(dòng)，用以露出或覆蓋所述書(shū)寫(xiě)元件。
根據(jù)本發(fā)明的第五方面，提供了一種數(shù)字筆，包括 聲信號(hào)發(fā)射機(jī)，所述聲信號(hào)發(fā)射機(jī)被配置成發(fā)射聲信號(hào)；和
安置在所述聲發(fā)射機(jī)附近的聲波導(dǎo)，所述聲波導(dǎo)包括以從所述聲信 號(hào)發(fā)射機(jī)離開(kāi)的方向向外輻射的多個(gè)鰭狀物。
根據(jù)本發(fā)明的第六方面，提供了一種接收單元，用于接收來(lái)自數(shù)字
筆的聲信號(hào)，所述接收單元包括
至少兩個(gè)超聲接收機(jī)，用于接收來(lái)自所述數(shù)字筆的超聲信號(hào)；和 連接到所述超聲接收機(jī)的電路，所述電路被配置成提取由所述超聲
接收機(jī)接收的超聲信號(hào)，所述提取包括參照包括與期望參考信號(hào)有關(guān)的
數(shù)據(jù)的參考模型。 根據(jù)本發(fā)明的第七方面，提供了一種數(shù)字筆系統(tǒng)，包括
數(shù)字筆，所述數(shù)字筆具有終止于書(shū)寫(xiě)尖端的細(xì)長(zhǎng)主體，從所述書(shū)
寫(xiě)尖端伸出的書(shū)寫(xiě)元件，和布置在所述書(shū)寫(xiě)尖端附近的聲信號(hào)發(fā)射機(jī)，
并且所述聲信號(hào)發(fā)射機(jī)被配置成發(fā)射聲信號(hào)；
.至少一個(gè)接收單元，所述接收單元用于接收來(lái)自所述數(shù)字筆的所述
聲信號(hào)；和
與所述至少一個(gè)接收單元相關(guān)聯(lián)的處理器，所述處理器被配置成處 理所述接收的聲信號(hào)以用于確定所述數(shù)字筆在預(yù)定義區(qū)域中的出現(xiàn)，并 且當(dāng)所述確定出現(xiàn)時(shí)觸發(fā)預(yù)定義的功能；和
地圖，所述地圖被配置成用圖形繪制所述預(yù)定義區(qū)域，以便輔助用 戶在所述預(yù)定義區(qū)域中放置所述數(shù)字筆。
根據(jù)本發(fā)明的第八方面，提供了一種數(shù)字筆系統(tǒng)，包括
數(shù)字筆，所述數(shù)字筆具有電路；從所述電路分離的聲發(fā)射機(jī)，所 述聲發(fā)射機(jī)被配置成發(fā)射聲信號(hào)；和彈性支架，所述彈性支架被配置成 當(dāng)對(duì)所述彈性支架施加機(jī)械壓力時(shí)按壓所述電路使其與所述發(fā)射機(jī)接 觸，以便將所述電路與所述發(fā)射機(jī)電連接；
至少一個(gè)接收單元，所述接收單元用于接收來(lái)自所述數(shù)字筆的所述 聲信號(hào)；和
與所述至少一個(gè)接收單元相關(guān)聯(lián)的處理器，所述處理器被配置成處 理所述接收的聲信號(hào)以用于確定所述數(shù)字筆的位置。
根據(jù)本發(fā)明的第九方面，提供了一種數(shù)字筆系統(tǒng)，包括 數(shù)字筆，所述數(shù)字筆具有聲發(fā)射機(jī)，所述聲發(fā)射機(jī)被配置成發(fā)射 聲信號(hào)；和開(kāi)關(guān)組件，所述開(kāi)關(guān)組件具有用于按壓所述組件來(lái)分別實(shí)現(xiàn) 第一和第二開(kāi)關(guān)模式的兩個(gè)開(kāi)關(guān)點(diǎn)，所述組件還具有當(dāng)基本上同時(shí)按下
所述兩個(gè)開(kāi)關(guān)點(diǎn)時(shí)能被選擇的第三模式；
至少一個(gè)接收單元，所述接收單元被配置成接收來(lái)自所述數(shù)字筆的 所述聲信號(hào)；和
與所述至少一個(gè)接收單元相關(guān)聯(lián)的處理器，所述處理器被配置成處
理所述接收的聲信號(hào)以用于確定所述數(shù)字筆的位置。
根據(jù)本發(fā)明的第十方面，提供了一種數(shù)字筆系統(tǒng)，包括
數(shù)字筆，所述數(shù)字筆具有聲發(fā)射機(jī)，所述聲發(fā)射機(jī)被配置成發(fā)射
聲信號(hào)；和平滑接觸開(kāi)關(guān)，所述接觸開(kāi)關(guān)被配置成當(dāng)在所述平滑接觸開(kāi)
關(guān)上施加壓力時(shí)啟動(dòng)所述數(shù)字筆；
至少一個(gè)接收單元，所述接收單元被配置成接收來(lái)自所述數(shù)字筆的 所述聲信號(hào)；和
與所述至少一個(gè)接收單元相關(guān)聯(lián)的處理器，所述處理器被配置成處 理所述接收的聲信號(hào)以用于確定所述數(shù)字筆的位置，所述平滑接觸開(kāi)關(guān) 包括彈性元件，所述彈性元件被安裝在開(kāi)路電路的第一端并且從所述電 路的第二端斷開(kāi)，所述彈性元件能被擠壓到所述彈性元件接觸所述電路 的所述第二端的位置，從而當(dāng)施加將所述彈性元件擠壓到所述位置的書(shū) 寫(xiě)壓力時(shí)閉合所述電路。
根據(jù)本發(fā)明的第十一方面，提供了一種數(shù)字筆系統(tǒng)，包括 數(shù)字筆，所述數(shù)字筆具有被配置成發(fā)射聲信號(hào)的聲發(fā)射機(jī)； 至少一個(gè)接收單元，所述接收單元具有至少兩個(gè)超聲接收機(jī)，所述 超聲接收機(jī)被配置成接收來(lái)自所述數(shù)字筆的超聲信號(hào)；和
與所述至少一個(gè)接收單元相關(guān)聯(lián)的處理器，所述處理器被配置成處 理所述超聲信號(hào)以用于提取所述數(shù)字筆的位置，所述提取包括參照包括 與期望參考信號(hào)有關(guān)的數(shù)據(jù)的參考模型。
根據(jù)本發(fā)明的第十二方面，提供了一種數(shù)字筆系統(tǒng)，包括 數(shù)字筆，所述數(shù)字筆具有被配置成發(fā)射聲信號(hào)的聲發(fā)射機(jī)； 至少一個(gè)接收單元，所述接收單元具有外殼，并且至少兩個(gè)聲信號(hào) 接收機(jī)安置在所述外殼內(nèi)部，彼此相距小于65mm,所述聲信號(hào)接收機(jī) 被配置成接收來(lái)自所述數(shù)字筆的聲信號(hào)；和
與所述至少一個(gè)接收單元相關(guān)聯(lián)的處理器，所述處理器被配置成處 理所述聲信號(hào)以用于確定所述數(shù)字筆的位置。
根據(jù)本發(fā)明的第十三方面，提供了一種平滑接觸開(kāi)關(guān)，包括 彈性元件，所述彈性元件被安裝在開(kāi)路電路的第一端并且從所述電 路的第二端斷開(kāi)，所述彈性元件能被擠壓到所述彈性元件接觸所述電路 的所述第二端的位置，從而當(dāng)施加將所述彈性元件擠壓到所述位置的壓 力時(shí)閉合所述電路。
根據(jù)本發(fā)明的第十四方面，提供了一種數(shù)字套，所述數(shù)字套能被安 裝在書(shū)寫(xiě)工具上，所述數(shù)字套包括
聲信號(hào)發(fā)射機(jī)，所述聲信號(hào)發(fā)射機(jī)被配置成發(fā)射聲信號(hào)； 書(shū)寫(xiě)傳感器，所述書(shū)寫(xiě)傳感器被連接到所述聲發(fā)射機(jī)，并且被配置 成檢測(cè)所述書(shū)寫(xiě)工具相對(duì)于所述數(shù)字套的預(yù)定義運(yùn)動(dòng)以及當(dāng)所述檢測(cè) 到有時(shí)啟動(dòng)所述聲信號(hào)發(fā)射機(jī)。
除非另外定義，在此所使用的所有技術(shù)和科學(xué)術(shù)語(yǔ)所具有的含義都 與本領(lǐng)域普通技術(shù)人員通常理解的含義相同。在此所提供的材料、方法 和例子僅僅是示例性的而并不旨在限制。
本發(fā)明的方法和系統(tǒng)和實(shí)施包括手動(dòng)、自動(dòng)或以二者結(jié)合的方式執(zhí) 行或完成某些選定任務(wù)或步驟。此外，根據(jù)本發(fā)明的方法和系統(tǒng)的優(yōu)選 實(shí)施例的實(shí)際使用儀器和設(shè)備，可以通過(guò)硬件或通過(guò)任何固件的任何操 作系統(tǒng)上的軟件或其結(jié)合來(lái)實(shí)施若干選定步驟。例如，作為硬件，本發(fā) 明的選定步驟可以被實(shí)施為芯片或電路。作為軟件，本發(fā)明的選定步驟 可以被實(shí)施為計(jì)算機(jī)使用任何適當(dāng)?shù)牟僮飨到y(tǒng)所執(zhí)行的多條軟件指 令。在任何情況下，本發(fā)明的方法和系統(tǒng)的選定步驟可以被描述為由數(shù) 據(jù)處理器執(zhí)行，例如用于執(zhí)行多條指令的計(jì)算平臺(tái)。


在此僅采用舉例方式參照附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說(shuō)明?，F(xiàn)在特別詳細(xì)地 參照附圖，要強(qiáng)調(diào)的是，所示出的細(xì)節(jié)僅僅是作為示例且目的是對(duì)本發(fā) 明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明性論述，并且給出這些細(xì)節(jié)的目的在于提供被 認(rèn)為是對(duì)于本發(fā)明的原理和概念方面而言最有益且最容易理解的描 述。在這點(diǎn)上，本申請(qǐng)沒(méi)有試圖示出比基本理解本發(fā)明而言所必需的本 發(fā)明的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)更詳細(xì)的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)，參照附圖所進(jìn)行的描述使得本領(lǐng)域 技術(shù)人員能夠非常清楚如何在實(shí)踐中實(shí)施本發(fā)明的若干形式。
圖1是圖示出根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的數(shù)字筆的簡(jiǎn)化框圖。
圖2a和2b是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的布置在數(shù)字筆內(nèi)部的彈性支 架(holder)的示例性繪圖。
圖，所述開(kāi)關(guān)組件包括兩個(gè)^關(guān)。、、 、 、—'
圖4a是示意性地圖示出根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的示例性開(kāi)關(guān)組件
機(jī)械設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)化框圖。
圖4b是示出根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的開(kāi)關(guān)組件的第一示例性覆蓋
元件的示圖。
圖4c是示出根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的開(kāi)關(guān)組件的第二示例性覆蓋
元件的示圖。
圖5a-l和5a-2是描繪根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的接觸開(kāi)關(guān)的簡(jiǎn)化框圖。
圖5b是圖示出根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的具有孔口 (vent)的粘合劑 的簡(jiǎn)化示圖。
圖6a是圖示出根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的具有可更換的覆蓋元件的 第一數(shù)字筆的簡(jiǎn)化示圖。
圖6b是圖示出根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的具有可更換的覆蓋元件的 第二數(shù)字筆的簡(jiǎn)化示圖。
圖6c是圖示出根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的具有可更換的覆蓋元件的 第三數(shù)字筆的簡(jiǎn)化示圖。
圖6d是圖示出根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的具有可更換的覆蓋元件的 第四數(shù)字筆的簡(jiǎn)化示圖。
圖7a是圖示出根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的第一可伸縮的數(shù)字筆的簡(jiǎn) 化框圖。
圖7b是圖示出根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的第二可伸縮的數(shù)字筆的簡(jiǎn) 化示圖。
圖8a是圖示出根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的第二可伸縮的數(shù)字筆的簡(jiǎn) 化框圖。
圖8b是圖示出根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的第二可伸縮的數(shù)字筆的簡(jiǎn) 化示圖。
圖9是示意性地圖示出根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的具有兩個(gè)聲發(fā)射機(jī) 的數(shù)字筆的筒化框圖。
圖10是示意性地圖示出根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的用于書(shū)寫(xiě)工具的 數(shù)字套(sleeve)的示圖。
的示意性繪圖。
圖12是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的用于接收來(lái)自數(shù)字筆的聲信號(hào)的 第 一接收單元的示意性繪圖。
圖13是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的用于接收來(lái)自數(shù)字筆的聲信號(hào)的 第二接收單元的示意性繪圖。
圖14是圖示出根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的數(shù)字筆系統(tǒng)的筒化框圖。
圖15是圖示出根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的解碼單元的簡(jiǎn)化框圖。 圖16是圖示出根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的用于并入最大似然檢測(cè)器 (maximum likelihood detector)的數(shù)學(xué)才莫型的示例性組件的簡(jiǎn)化框圖。 圖17是示出根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的示例性相關(guān)函數(shù)的兩部分曲 線圖。
具體實(shí)施例方式
本實(shí)施例包括數(shù)字筆、數(shù)字套、接收單元和數(shù)字筆系統(tǒng)。 參照附圖和伴隨的描述可以更好地理解根據(jù)本發(fā)明的數(shù)字筆、數(shù)字 套、接收單元和數(shù)字筆系統(tǒng)的原理和操作。
本發(fā)明試圖克服傳統(tǒng)技術(shù)的缺陷，在上文中的背景技術(shù)和技術(shù)領(lǐng)域 部分中對(duì)一些所述傳統(tǒng)技術(shù)進(jìn)行了描述。本發(fā)明試圖通過(guò)將新思想引入 可行產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中并在其中實(shí)現(xiàn)所述新思想來(lái)改進(jìn)當(dāng)前技術(shù)，所述可行 產(chǎn)品是數(shù)字筆、數(shù)字套、用于接收從數(shù)字筆發(fā)射的聲信號(hào)的接收機(jī)，或 數(shù)字筆系統(tǒng)。
在詳細(xì)解釋本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例之前，要理解的是，本發(fā)明并 沒(méi)有把它的應(yīng)用局限于在如下描述中所闡述的或在附圖中所示出的部 件的構(gòu)造和布置的細(xì)節(jié)。本發(fā)明能夠是其它實(shí)施例或者能夠以各種方式 實(shí)踐或?qū)崿F(xiàn)。而且，要理解的是，在此所采用的措詞和術(shù)語(yǔ)的目的在于 說(shuō)明而不應(yīng)當(dāng),皮^L為限制。
現(xiàn)在參照?qǐng)D1，它是圖示出根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的數(shù)字筆的簡(jiǎn)化 框圖。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，數(shù)字筆1000包括至少一個(gè)聲發(fā)射機(jī) 100 (優(yōu)選被布置在筆尖附近)，和諸如柔性印刷電路板(PCB) 120之 類的電路110，所述電路110包括到電源(例如小型電池)的連接。
優(yōu)選地，聲發(fā)射機(jī)ioo是超聲換能器。
可選地，所述超聲換能器是將電能轉(zhuǎn)換成超聲信號(hào)的壓電換能器。 壓電晶體具有這樣的特性當(dāng)對(duì)其施加電壓時(shí)，所述壓電晶體的大小會(huì) 改變。通過(guò)將交流電壓(AC)施加到壓電晶體上，就使得所述晶體以甚
高頻振蕩，從而產(chǎn)生包括甚高頻的聲波的超聲信號(hào)。
優(yōu)選地，所述超聲換能器由聚偏氟乙烯(PVDF)制成，所述聚偏 氟乙烯是柔性塑料聚合物，具有壓電特性。
聲發(fā)射機(jī)IOO被電連接到電路110，所述電路110可以從發(fā)射機(jī)110 分離，比如說(shuō)允許將墨水注入器裝入筆中。
然而，聲發(fā)射機(jī)100太敏感以致于不能允許因焊接，因把發(fā)射機(jī)100 電連接到電路110所造成的發(fā)熱，或者甚至不能允許把塑料附著到發(fā)射 機(jī)IOO。雖然用螺絲連接發(fā)射機(jī)是可選的，但這不適于高速大量生產(chǎn)。
本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例試圖使用彈性支架120來(lái)克服在電連接發(fā)射機(jī) 100和電路110中遇到的困難。
當(dāng)在彈性支架120上施加機(jī)械壓力時(shí)，彈性支架120按壓電路110 使其與聲發(fā)射機(jī)IOO接觸，以便將電路IIO和聲發(fā)射機(jī)100電連接。
可選地，彈性支架120被進(jìn)一步配置成將柔性PCB推動(dòng)到一位置， 以便允許把諸如IR發(fā)射機(jī)之類的部件放置在某些位置。
優(yōu)選地，彈性支架120有助于使得數(shù)字筆1000小于數(shù)字筆領(lǐng)域已 知的數(shù)字筆。
現(xiàn)在參照?qǐng)D2a，它是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的布置在數(shù)字筆內(nèi)部的 彈性支架的示例性繪圖。
根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的數(shù)字筆2000具有終止于書(shū)寫(xiě)尖端的細(xì) 長(zhǎng)主體，從書(shū)寫(xiě)尖端伸出的書(shū)寫(xiě)元件220,布置在書(shū)寫(xiě)尖端附近的聲發(fā) 射機(jī)210,例如柔性PCB 240 (柔性印刷電路板)之類的電路240或?qū)?體。
所述數(shù)字筆的書(shū)寫(xiě)元件可以是墨水注入器(ink refill)、鉛筆尖、 標(biāo)記器等，但并不局限于此。所述數(shù)字筆還可以包括擦除器。數(shù)字筆還 可以允許用戶更改書(shū)寫(xiě)的顏色，比方說(shuō)使用開(kāi)關(guān)組件，這將在下文中詳 細(xì)描述?？蛇x地，所述書(shū)寫(xiě)元件就是不進(jìn)行物理書(shū)寫(xiě)的、弄尖銳的尖端。
優(yōu)選地，數(shù)字筆2000還包括彈性支架250，所述彈性支架250按壓 柔性PCB 240 (或?qū)Ь€)使其與聲發(fā)射機(jī)210接觸，以便將柔性PCB 240 和聲發(fā)射機(jī)210電連接(并連接到筆的主體)。
優(yōu)選地，彈性支架250可以由導(dǎo)電材料制成，以便提高柔性PCB 240 和聲發(fā)射機(jī)210之間的導(dǎo)電性。
可選地，可以通過(guò)在彈性支架250上布置金觸點(diǎn)來(lái)提高柔性PCB240和聲發(fā)射機(jī)210之間的導(dǎo)電性。
彈性支架250保證了柔性PCB 240和聲發(fā)射機(jī)210之間的電接觸。 可選地，是作為施加在彈性支架250上的機(jī)械壓力的結(jié)果，比方說(shuō)來(lái)自 筆的外殼(housing)的機(jī)械壓力。
在優(yōu)選實(shí)施例中，彈性支架250采用"U"形上端實(shí)心下端開(kāi)口， 以使筆主體通過(guò)彈性支架250的底部保持緊密。"U"形的彈性支架250 包括基底(base)和從該基地垂直上升的延伸部，并且"U"形的彈性 支架250是針對(duì)柔性PCB 240或任何其它第一電路和第二電路在外殼封 閉內(nèi)的位置而配置的。由于外殼內(nèi)的封閉，彈性支架250引起所述兩個(gè) 電路之間的電接觸，從而連接此兩個(gè)電路。通過(guò)連接此兩個(gè)電路，彈性 支架250將柔性PCB 240和聲發(fā)射機(jī)210電連接起來(lái)。
優(yōu)選地，彈性支架250具有少許彈性以便通過(guò)將所有部件放置到位 并將彈性支架250滑動(dòng)到位來(lái)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)易的組裝。機(jī)械力是通過(guò)由上文中 的基底所組成的上部上的彈性凸緣(lug)來(lái)保持的。如上文所解釋的， 所述彈性凸緣將支架向上推(而底部被固定到筆的主體，如上文所解釋 的)。
現(xiàn)在參照?qǐng)D2b,它示出根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的具有彈性支架的示 例性數(shù)字筆。
如上所述，數(shù)字筆2000具有彈性支架290。彈性支架290還具有板 簧(leaf springs) 292。板簧292被配置成將壓力施加在聲發(fā)射機(jī)的帶狀 電纜(ribbon)上，從而如上文所描述的那樣將所述聲發(fā)射機(jī)連接到柔 性PCB 295。
筆的示例'^繪圖，所述開(kāi)關(guān)組件包括兩個(gè);關(guān)。八、 ^ 根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，數(shù)字筆3000包括至少一個(gè)聲發(fā)射機(jī)
310,優(yōu)選是超聲換能器。
數(shù)字筆3000還包括具有至少兩個(gè)開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)組件320。數(shù)字筆3000
具有用戶可以通過(guò)基本上同時(shí)按下至少兩個(gè)所述開(kāi)關(guān)來(lái)選擇的某一模式。
可選地，根據(jù)本領(lǐng)域中已知的技術(shù)，在機(jī)械上將開(kāi)關(guān)組件320設(shè)計(jì) 成其位置與筆的所述某一模式相關(guān)聯(lián)。優(yōu)選地，僅當(dāng)用戶同時(shí)或幾乎同 時(shí)按下開(kāi)關(guān)組件320的兩個(gè)開(kāi)關(guān)時(shí)，才能夠到達(dá)所述位置。
現(xiàn)在參照?qǐng)D4a,它是示意性地圖示出根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的示例 性開(kāi)關(guān)組件機(jī)械設(shè)計(jì)的框圖。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，所述開(kāi)關(guān)組件具有安裝在開(kāi)關(guān)桿450上 的兩個(gè)開(kāi)關(guān)410、 420。所述開(kāi)關(guān)桿繞支點(diǎn)470而保持平衡。優(yōu)選地，由 彈簧將支點(diǎn)470向上推進(jìn)。
用戶可以推第一開(kāi)關(guān)410，從而使所述組件置于第一位置(a)，或 推第二開(kāi)關(guān)420，從而使所述組件置于第二位置(b)，或在兩個(gè)位置(a、 b)之間進(jìn)4亍切才灸。
當(dāng)用戶同時(shí)或幾乎同時(shí)推兩個(gè)開(kāi)關(guān)410、 420時(shí)，同時(shí)施加在兩個(gè) 開(kāi)關(guān)410、 420上的壓力就頂著彈簧推支點(diǎn)470,并且將所述組件置于在 第三位置(c),在此位置下此兩個(gè)開(kāi)關(guān)都被壓下。如上所述，所述第 三位置可以與某一模式相關(guān)聯(lián)。
可選地，根據(jù)本領(lǐng)域中已知的技術(shù)，在電學(xué)上將開(kāi)關(guān)組件320設(shè)計(jì) 成其位置與筆的某一模式相關(guān)聯(lián)。僅當(dāng)用戶基本上同時(shí)按下開(kāi)關(guān)組件 320的兩個(gè)開(kāi)關(guān)時(shí)，才能夠到達(dá)所述位置。
現(xiàn)在參照?qǐng)D4b，它是示出根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的開(kāi)關(guān)組件的第一 示例性覆蓋元件的框圖。
開(kāi)關(guān)組件320還可以包括覆蓋元件4000。覆蓋元件4000具有右和 左凸起4100 (或凹入(regression)),用于如上所詳細(xì)描述的那樣引導(dǎo) 用戶按下兩個(gè)開(kāi)關(guān)410、 420其中之一。覆蓋元件4000還具有中部凸起 4200 (或凹入)，用于引導(dǎo)用戶將壓力同時(shí)施加在兩個(gè)開(kāi)關(guān)410、 420 上，從而如上所描述的那樣使所述開(kāi)關(guān)組件達(dá)到所述第三位置。
現(xiàn)在參照?qǐng)D4c,它是示出根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的開(kāi)關(guān)組件的第二 示例性覆蓋元件的框圖。
覆蓋元件4500被安裝在開(kāi)關(guān)組件上，以使得凸起(凹入)被定位 在它們的兩個(gè)開(kāi)關(guān)4520之上，如上文所描述的那樣。
現(xiàn)在參照?qǐng)D5a,它是描繪根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的接觸開(kāi)關(guān)的簡(jiǎn)化 框圖。
根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的數(shù)字筆包括平滑接觸開(kāi)關(guān)，所述接觸開(kāi)關(guān) 被配置成在將機(jī)械壓力施加到所述平滑接觸開(kāi)關(guān)上時(shí)啟動(dòng)數(shù)字筆。
所述平滑接觸開(kāi)關(guān)被裝配在數(shù)字筆部，以使得當(dāng)所述筆接觸表面 (例如紙張)時(shí)(比如說(shuō)當(dāng)用戶使用數(shù)字筆進(jìn)行書(shū)寫(xiě)時(shí))機(jī)械壓力被施
加在所述平滑接觸開(kāi)關(guān)上。
優(yōu)選地，所施加的壓力可以非常小，優(yōu)選小于25克。更優(yōu)選地， 開(kāi)關(guān)激活行程非常小(比如說(shuō)，小于0.1mm)，并且不會(huì)被使用所述筆 的用戶感覺(jué)到。
所述平滑接觸開(kāi)關(guān)可以被安裝在開(kāi)路電路上，例如柔性印刷電路板 (PCB)、常規(guī)電路或安裝在導(dǎo)電材料的兩個(gè)分離圓圈上，等等。這樣， 把所述開(kāi)關(guān)連接到電路，就不需要導(dǎo)線或帶狀電纜。
在優(yōu)選實(shí)施例中，具有導(dǎo)電特性的同心粘合劑510被涂在電連接到 開(kāi)路電路的一端的彈性元件530上。
所述平滑接觸開(kāi)關(guān)的上部是具有導(dǎo)電特性且被安裝在粘合劑510上 的、平坦且可擠壓的彈性元件530,如沿仰^L圖(5a-l)的AA線的截 面圖(5a-2)所示?？蛇x地，彈性元件由導(dǎo)電材料制成，或者通過(guò)將諸 如導(dǎo)電墨水或膠之類的附加物添加到彈性元件530以賦予彈性元件530 導(dǎo)電特性。
所述平滑接觸開(kāi)關(guān)的彈性元件530的頂部中心的壓力將彈性元件 530擠壓到一位置，以形成從開(kāi)路電路的第二端，經(jīng)彈性元件530，經(jīng) 同心粘合劑(concentric adhesive )510,到達(dá)所述電路的第一端的電通 路，從而閉合所述電路，進(jìn)而啟動(dòng)數(shù)字筆。
啟動(dòng)壓力是由同心粘合劑510的厚度、同心粘合劑510的內(nèi)徑和彈 性元件530的厚度控制的。
可選地，所述彈性元件由覆蓋有導(dǎo)電墨水的聚對(duì)苯二甲酸乙酯 (PET)材料制成，而所述同心粘合劑是非常薄的層(不超過(guò)O.l mm) 并且由3M Z-Axis或類似的產(chǎn)品制成?？蛇x地，彈性元件530由導(dǎo)電 金屬制成。
現(xiàn)在參照?qǐng)D5b,它是圖示出根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的具有孔口的粘 合劑的筒化框圖。
優(yōu)選地，上文所述的在平滑接觸開(kāi)關(guān)中使用的粘合劑5100包括通 風(fēng)孔(vent hole) 5150,所述通風(fēng)孔5150用于減輕由彈性元件530、粘 合劑和當(dāng)擠壓彈性元件530時(shí)被所述平滑接觸開(kāi)關(guān)閉合的電路形成的空 腔內(nèi)所截留的氣壓。
現(xiàn)在參照?qǐng)D6a，它是圖示出根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的具有可更換覆 蓋元件的第 一數(shù)字筆的簡(jiǎn)化示圖。優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的數(shù)字筆具有把功能部件容納在一 起的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和具有可更換的覆蓋元件(表層)的外殼。
所述內(nèi)部部件可以容納聲換能器、IR發(fā)射器、諸如柔性PCB之類 的電路、開(kāi)關(guān)等。所述外殼覆蓋所述內(nèi)部部件并且具有一些機(jī)械接口以 使其連接到所述內(nèi)部部件。所述外殼可以具有附加的功能特性，例如電 池盒。
在優(yōu)選實(shí)施例中，引入了多種鮮艷且時(shí)尚的可更換覆蓋元件，從而 為數(shù)字筆提供了一定范圍的覆蓋物(表層)。
可選地，筆的制造者把多種覆蓋元件中的一種與筆組裝在一起，因 而，終端用戶不能夠更換覆蓋元件。優(yōu)選地，允許終端用戶更換外殼的 覆蓋元件，從而賦予數(shù)字筆不同的外觀和不同的觸覺(jué)或紋理。
例如，數(shù)字筆6100具有外殼，所述外殼包括位于中央的可更換覆 蓋元件(表層)610，覆蓋元件610的一側(cè)連接到電池支持底盤(pán)611,而 另一側(cè)連接到筆尖612。可選地，如本領(lǐng)域中已知的，利用(可見(jiàn)的或 隱藏的)彈簧鎖615將中央的可更換覆蓋元件(表層)610連接到電池 支持底盤(pán)611和筆尖612。
現(xiàn)在參照?qǐng)D6b，它是圖示出根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的具有可更換覆 蓋元件的第二數(shù)字筆的簡(jiǎn)化示圖。
數(shù)字筆6200具有外殼，所述外殼包括連接到筆尖6220的可更換覆 蓋元件(表層)6U0。
現(xiàn)在參照?qǐng)D6c，它是圖示出根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的具有可更換覆 蓋元件的第三數(shù)字筆的簡(jiǎn)化示圖。
數(shù)字筆6300具有外殼，所述外殼包括連接到電池蓋《20的可更換 覆蓋元件(表層)6H0。
現(xiàn)在參照?qǐng)D6d，它是圖示出根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的具有可更換覆 蓋元件的第四數(shù)字筆的簡(jiǎn)化示圖。
數(shù)字筆6400具有外殼，所迷外殼包括連接到下部蓋6420的上部可 更換覆蓋元件(表層)6410。
優(yōu)選地，所述數(shù)字筆是允許覆蓋位于筆尖(比方說(shuō)位于布置在筆(或 輸入筆，或鉛筆)內(nèi)部的墨盒的尖端)的書(shū)寫(xiě)元件的可伸縮數(shù)字筆。
現(xiàn)在參照?qǐng)D7a,它是圖示出根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的第一可伸縮數(shù) 字筆的筒化框圖。
根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例，數(shù)字筆700具有旋轉(zhuǎn)部件710,當(dāng)用戶轉(zhuǎn)動(dòng)部件 710時(shí)，部件710向前或向后移動(dòng)。
當(dāng)用戶以一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)部件710時(shí)，旋轉(zhuǎn)部件710向前移動(dòng)并且覆 蓋書(shū)寫(xiě)元件720,所述書(shū)寫(xiě)部件720從數(shù)字筆700的尖端715伸出。當(dāng) 用戶以相反方向轉(zhuǎn)動(dòng)部件710時(shí)，旋轉(zhuǎn)部件710向后移動(dòng)并且使書(shū)寫(xiě)元 件720露出。
可選地，旋轉(zhuǎn)部件710的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)被變換成線性運(yùn)動(dòng)，在旋轉(zhuǎn)部件 710向前移動(dòng)的情況下，覆蓋書(shū)寫(xiě)元件720,否則在向后移動(dòng)的情況下， 使書(shū)寫(xiě)元件720露出。如本領(lǐng)域中已知的，可通過(guò)引導(dǎo)旋轉(zhuǎn)部件710的 螺旋形軌跡來(lái)使所述變換便于進(jìn)行。
現(xiàn)在參照?qǐng)D7b，它是圖示出根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的第二可伸縮數(shù) 字筆的簡(jiǎn)化示圖。
數(shù)字筆的外殼包括表層7120和可伸縮尖端7110?？缮炜s尖端7110 通過(guò)螺旋機(jī)構(gòu)7100連接到表層7120。螺旋機(jī)構(gòu)7100引起所述尖端進(jìn)出 的線性運(yùn)動(dòng)。旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)是由用戶施加在尖端7110和表層7120之間的。
現(xiàn)在參照?qǐng)D8a,它是圖示出根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的第三可伸縮數(shù) 字筆的筒化框圖。
可伸縮數(shù)字筆800包括細(xì)長(zhǎng)外殼805，外殼805覆蓋著終止于書(shū)寫(xiě) 尖端的細(xì)長(zhǎng)主體820,書(shū)寫(xiě)元件810 (例如墨水注入器的尖端)從所述 書(shū)寫(xiě)尖端伸出。
可以使細(xì)長(zhǎng)主體820向前移動(dòng)以使得書(shū)寫(xiě)元件810露出，以及向后 移動(dòng)以將書(shū)寫(xiě)元件覆蓋在數(shù)字筆800的外殼805的內(nèi)部。
可選地，由彈簧830向后推動(dòng)細(xì)長(zhǎng)主體820,從而將細(xì)長(zhǎng)主體820 推到書(shū)寫(xiě)元件810被外殼覆蓋的位置。
優(yōu)選地，可通過(guò)固定裝置850將細(xì)長(zhǎng)主體820固定到書(shū)寫(xiě)元件810 被露出的位置?？蛇x地，可以使用搭扣(snap)、鎖等將細(xì)長(zhǎng)主體鎖定 在外殼805的邊緣上。
可選地，根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的數(shù)字筆可以包括活動(dòng)部件，例如 注入器、構(gòu)架(skeleton)、尖端、電池室、任何其它部件，或它們的組 合。可以利用類似于如上使用圖7-8所描述的設(shè)計(jì)方案來(lái)使得這些活動(dòng) 部件之間的移動(dòng)便于進(jìn)行。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，將若干紅外(IR)發(fā)射器置于數(shù)字筆的
若千點(diǎn)上以獲得更強(qiáng)的魯棒性。
這樣，如果其中一個(gè)IR發(fā)射器被覆蓋，比方說(shuō)當(dāng)用戶握著數(shù)字筆 時(shí)一個(gè)IR發(fā)射器被手擋住，則其它部件可維持與接收機(jī)的鏈接。
可以在數(shù)字筆上布置IR發(fā)射器的可能點(diǎn)的例子包括所述數(shù)字筆的 底部、上部、所述筆的頂部、所述數(shù)字筆中的柔性PCB上(如上所述) 等，但并不局限于此。
優(yōu)選地，所述數(shù)字筆的外殼包括軟材料(例如橡膠)，以便為持有 所述數(shù)字筆的用戶提供更良好的舒適感。
現(xiàn)在參照?qǐng)D8b，它是圖示出根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的第四可伸縮數(shù) 字筆的簡(jiǎn)化框圖。
數(shù)字筆可以利用鎖定機(jī)構(gòu)7200讓可伸縮構(gòu)架7250由安裝在所述數(shù) 字筆頂部上的按鈕7270來(lái)推動(dòng)。
現(xiàn)在參照?qǐng)D9,它是示意性地圖示出根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的具有
兩個(gè)聲發(fā)射機(jī)的數(shù)字筆的框圖。
數(shù)字筆900可以具有兩個(gè)聲發(fā)射機(jī)930。在數(shù)字筆中安裝兩個(gè)聲發(fā) 射機(jī)會(huì)具有若千優(yōu)點(diǎn)，所述優(yōu)點(diǎn)可以包括下列各項(xiàng)，但并不局限于此
1 )使接收機(jī)能夠估計(jì)筆的五維(5D)位置(包括數(shù)字筆的傾斜角 度、三維位置)或六維(6D)位置(包括與數(shù)字筆的旋轉(zhuǎn)相關(guān)的數(shù)據(jù)以 及五個(gè)方向(5D)位置)。
2 )更準(zhǔn)確地估計(jì)書(shū)寫(xiě)元件的位置并且補(bǔ)償換能器和書(shū)寫(xiě)元件的位 置之間的距離差。
3)允許將數(shù)字筆用作操縱桿來(lái)實(shí)現(xiàn)游戲功能。
現(xiàn)在參照?qǐng)D10,它是示意性地圖示出根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的用于 書(shū)寫(xiě)工具的數(shù)字套的示圖。
數(shù)字套1000包括用于發(fā)射聲信號(hào)的聲信號(hào)發(fā)射機(jī)。數(shù)字套1000還 可以包括電路、電源或其它元件，與上文針對(duì)數(shù)字筆所描述的一樣。
根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例，數(shù)字套1000可安裝在常規(guī)的書(shū)寫(xiě)工具1100上， 例如鋼筆、鉛筆、標(biāo)記器等。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，數(shù)字套iooo可以戴在手指上。例如，
Epos TechnologiesTM提供了位于指尖的輸入筆(stylus-at-your-fingertip )產(chǎn)品。
優(yōu)選地，數(shù)字套10000還包括書(shū)寫(xiě)傳感器10200。書(shū)寫(xiě)傳感器10200
被配置成檢測(cè)書(shū)寫(xiě)設(shè)備10100相對(duì)于安裝于其上的數(shù)字套10000的運(yùn)動(dòng)
(或摩擦)。
換言之，當(dāng)持有裝有套iooo的筆的用戶開(kāi)始使用所述筆進(jìn)行書(shū)寫(xiě) 時(shí)，在接觸紙張的筆和套1000之間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)(或摩擦)。書(shū)寫(xiě)傳 感器10200感應(yīng)所述相對(duì)運(yùn)動(dòng)(或摩擦)。書(shū)寫(xiě)傳感器10200繼而通過(guò) 電路啟動(dòng)聲發(fā)射機(jī)。然后，所述聲發(fā)射機(jī)將聲信號(hào)發(fā)送到比如說(shuō)接收單 元，如將在下文中對(duì)數(shù)字筆系統(tǒng)更詳細(xì)地做出的描述。
現(xiàn)在參照?qǐng)Dlla-e，它們是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的用于書(shū)寫(xiě)工具 的數(shù)字筆聲柵的示意性繪圖。
典型地，聲發(fā)射機(jī)(特別是超聲換能器)具有某些不規(guī)則性。所述 不規(guī)則性使得所述換能器不具有完全的萬(wàn)向性。
所述不規(guī)則性是因具有固有缺陷的換能器的部分而造成的，原因在 于所述換能器是由碾壓形成圓柱形的矩形箔而制成的。所述碾壓形成不 輻射聲能量的無(wú)源(passive)部分。所述固有缺陷致使在所述缺陷前的 信號(hào)比在所述超聲換能器的其它部分前的信號(hào)弱得多。
典型地，根據(jù)對(duì)來(lái)自聲發(fā)射機(jī)的聲信號(hào)的TOA(到達(dá)時(shí)間)的測(cè)量 結(jié)果，利用一種算法來(lái)確定數(shù)字筆的位置。通常，所迷算法將所述信號(hào) 的TOA與從數(shù)字筆發(fā)射的IR信號(hào)的TOA進(jìn)行比較。
由于所述固有缺陷，在聲發(fā)射機(jī)的周圍空間中的給定點(diǎn)處所接收的 信號(hào)之和，與距所述聲發(fā)射機(jī)具有類似距離的其它點(diǎn)相比，具有一定相移。
根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例，數(shù)字筆包括位于所述數(shù)字筆的聲發(fā)射機(jī)附近的聲 波導(dǎo)。
優(yōu)選地，所述聲波導(dǎo)包括以遠(yuǎn)離聲信號(hào)發(fā)射機(jī)的方向向外輻射的多 個(gè)鰭狀物1110。
更優(yōu)選地，設(shè)置鰭狀物1110以便在空間上將所述聲發(fā)射機(jī)周圍的
空間分成多個(gè)方向扇區(qū)。
鰭狀物1110基本上把所述聲發(fā)射機(jī)通過(guò)其中一個(gè)扇區(qū)所發(fā)射的聲 信號(hào)與所述聲發(fā)射機(jī)通過(guò)其它扇區(qū)所發(fā)射的聲信號(hào)隔離開(kāi)。
換言之，為了消除位置的偏移，需要設(shè)置鰭狀物1110以便將所述 聲發(fā)射機(jī)周圍的空間分成多個(gè)扇區(qū)，以使得每個(gè)扇區(qū)與其它扇區(qū)分離或 隔離。
由于所述聲發(fā)射機(jī)周圍的空間被分成明顯隔離的多個(gè)扇區(qū)，所以明 顯消除了相移。消除相移可以改進(jìn)基于聲信號(hào)相關(guān)性結(jié)果的位置解碼技 術(shù)。然而，通過(guò)位于聲發(fā)射機(jī)周圍的其中一個(gè)扇區(qū)中的每個(gè)點(diǎn)所發(fā)射的 信號(hào)的和的幅度被降低了 ，原因在于從該扇區(qū)中明顯消除了來(lái)自其它扇 區(qū)的信號(hào)。
可選地，可以采用與如上描述的鰭狀物不同的設(shè)計(jì)方案來(lái)設(shè)計(jì)所述
聲發(fā)射機(jī)周圍的聲柵(grating)。
例如，所述聲柵可以包括保持單個(gè)開(kāi)口的螺;旋開(kāi)口 ，向上形成的聲 柵與向下形成的聲柵相結(jié)合(保持開(kāi)口以使空氣在其間自由流動(dòng))等。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，提供了被配置成接收從數(shù)字筆發(fā)射的聲 信號(hào)的接收機(jī)，所述接收機(jī)將被用于確定數(shù)字筆的位置，比方說(shuō)用于自 動(dòng)地對(duì)使用數(shù)字筆所完成的筆跡進(jìn)行數(shù)字化。
現(xiàn)在參照?qǐng)D12，它是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的用于接收來(lái)自數(shù)字筆 的聲信號(hào)的第 一 接收單元的示意性繪圖。
被配置成接收來(lái)自數(shù)字筆的聲信號(hào)的接收單元1200可以具有安裝 在接收單元的主體1220上的金屬板l210,所述金屬板U10用于將接收 單元1200緊固到紙張。
按下所述金屬板的一端1210-a而使得另一端1210-b在接收單元 1200的該另一端1210-b與主體1220之間打開(kāi)間隙。通過(guò)所打開(kāi)的間 隙，可以把張紙插在接收單元1200的板的另一端1210-b和主體1220 之間。
松開(kāi)所述金屬板被按下的一端1210-a而使得另一端1210-b重新回 到其正常位置，并且對(duì)壓在接收單元1210的板的另一端l210-b和主體 1220之間的紙張施加力。
接收單元1200的金屬板1210和主體12加可以具有附加的非平坦 表面特性(例如橡膠墊)，這樣的特性使得所述紙和接收單元的主體l220 之間的摩擦更大。
優(yōu)選地，為了更好地夾緊紙張，金屬板1210可以被塑造成一定形 狀以使得紙發(fā)生輕微變形。
可以在紙張中央或紙張邊緣上安裝一個(gè)或多個(gè)接收單元U00。
優(yōu)選地，接收單元主體1200和板具有與紙張角的卯度角相配(并 且將所述接收單元保持在45度)的止動(dòng)器1212。
將接收單元1200放置在紙張的角上而不是紙張的中部具有若干好 處，例如可重復(fù)性；準(zhǔn)確度(置于角上的接收單元具有較好的視角， 從而提高它的準(zhǔn)確度)；較少的死區(qū)(置于紙張的角處的接收單元的工 作角度遠(yuǎn)小于當(dāng)所述接收單元被置于紙張中部時(shí)的工作角度)。
現(xiàn)在參照?qǐng)D13，它是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的用于接收來(lái)自數(shù)字筆 的聲信號(hào)的第二接收單元的示意性繪圖。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，接收單元1300包括兩個(gè)傳聲器1330。
可選地，如本領(lǐng)域已知的，所述兩個(gè)傳聲器是超聲接收機(jī)。
優(yōu)選地，所述兩個(gè)傳聲器是駐極體傳聲器或替代性地MEMS傳聲 器。如本領(lǐng)域已知的，駐極體傳聲器是以電容式傳聲器原理工作的微型 傳聲器，但是駐極體傳聲器具有永久帶電的聚合物膜片(polymer diaphragms)。駐極體傳聲器內(nèi)裝有微型預(yù)放大器，并且需要低壓直流 (DC)電源(典型地，從1.5到18伏的電池)。
駐極體傳聲器被廣泛應(yīng)用于手持設(shè)備中(例如移動(dòng)計(jì)算機(jī)游戲、移 動(dòng)電話等)。
接收單元1300還包括電路。
所述電路被配置成提取被傳聲器1330接收的超聲信號(hào)，比如說(shuō)通 過(guò)執(zhí)行下變頻、信號(hào)過(guò)濾、信號(hào)放大技術(shù)或其它方法。
所述電路所使用的一些方法被更為詳細(xì)地描述于本申請(qǐng)人于2003 年4月 14日沖是交的題為 "Method and system for obtaining positional data"的國(guó)際申請(qǐng)?zhí)朠CT/IL03/00309。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，所述兩個(gè)傳聲器1330被設(shè)置成^f皮此相 距小于65 mm。
可以對(duì)從被設(shè)置成彼此相距小于65 mm的所述兩個(gè)傳聲器1330所 接收的信號(hào)進(jìn)行處理以生成與數(shù)字筆相關(guān)的位置數(shù)據(jù)。
所述處理可以 <吏用解碼方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，比方i兌利用如將在下文更詳細(xì) 地描述的所發(fā)射和所接收信號(hào)的模型。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，與一個(gè)或多個(gè)接收單元相連接的處理器 被配置成處理在(一個(gè)或者多個(gè))接收單元接收的聲信號(hào)，以確定數(shù)字 筆在預(yù)定義區(qū)域中的出現(xiàn)。
優(yōu)選地，所述處理器可以被配置成在用戶將數(shù)字筆放在預(yù)定義區(qū)域 中時(shí)觸發(fā)預(yù)定義的功能。
可選地，可以向用戶提供打印的地圖或菜單，并且用戶把(一個(gè)或 者多個(gè))接收單元放置在所述地圖或菜單上合適的位置處。當(dāng)用戶將數(shù) 字筆放置在圖標(biāo)上時(shí)(所述圖標(biāo)表示打印在紙上的預(yù)定義區(qū)域)，數(shù)字 筆就出現(xiàn)在預(yù)定義的區(qū)域中。這樣，預(yù)定義的功能就被所述處理器觸發(fā)。
例如，可以向用戶提供繪制有圖標(biāo)(例如擦除器、標(biāo)記器)的打印 菜單。用戶可以在所述打印的菜單上布置(一個(gè)或者多個(gè))接收單元。 如果用戶將數(shù)字筆放在擦除器圖標(biāo)上，則處理器就切換到擦除模式并且 所述數(shù)字筆就作為擦除器使用。如果用戶將數(shù)字筆放在標(biāo)記器圖標(biāo)上， 則處理器就切換到標(biāo)記器模式并且所述數(shù)字筆就作為標(biāo)記器使用。
優(yōu)選地，接收單元1300的外殼1320被用作組裝裝配架。組裝接收 單元1300的工人可以把傳聲器l"0插入到它們?cè)谥黧wl320內(nèi)的位置， 并且將印刷電路板(PCB)焊接到主體1320內(nèi)部的位置。所述工人接著 可以將所述PCB連接到傳聲器1330。
可選地，接收單元1300可以被可拆卸地附著到其它物件，例如學(xué) 生所使用的夾紙板等。
優(yōu)選地，接收單元1300的外殼l320包括可更換覆蓋元件。
所述可更換覆蓋元件可以向接收單元1300的用戶、接收單元l300 的制造者或這二者提供改變接收單元1300的顏色和外觀的選項(xiàng)。
可選地，接收單元1300的外殼l320還可以容納巻入/巻出外殼的串 行接口電纜。優(yōu)選地，位于所述接口電纜一端的連接器可以被夾到外殼 1320上。所容納的接口電纜有助于保持接納緊湊。
現(xiàn)在參照?qǐng)D14,它是圖示出根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的數(shù)字筆系統(tǒng)的 筒化框圖。
數(shù)字筆系統(tǒng)1400包括數(shù)字筆1410，和(一個(gè)或者多個(gè))數(shù)字筆接 收機(jī)1420，如上文所給出的更詳細(xì)的描述。
系統(tǒng)1400還包括與(一個(gè)或者多個(gè))接收單元1420進(jìn)行通信的處 理器1450。
處理器1450被配置成處理從數(shù)字筆1410發(fā)射并且被(一個(gè)或者多 個(gè))接收單元1420所接收的聲信號(hào)。
通過(guò)對(duì)所接收的聲信號(hào)的處理，處理器1420確定數(shù)字筆1410的位置。
可選地，所述處理進(jìn)一步包括確定數(shù)字筆1410在預(yù)定義區(qū)域中的 出現(xiàn)，以及當(dāng)確定了在預(yù)定義區(qū)域中的出現(xiàn)時(shí)就觸發(fā)預(yù)定義的功能，如 上文所描述的那樣。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，根據(jù)從數(shù)字筆發(fā)射的聲信號(hào)而得到數(shù)字 筆的位置是利用解碼算法而實(shí)現(xiàn)的。所述解碼算法可以在解碼單元1470 中執(zhí)行。解碼單元1470可以被實(shí)施為處理器1450的一部分，與處理器 1450進(jìn)行通信的設(shè)備的一部分，( 一個(gè)或者多個(gè))接收單元1420的一 部分，等等。
現(xiàn)在參照?qǐng)D15,它是圖示出根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的解碼單元的簡(jiǎn) 化框圖。
解碼單元70包括最大似然(likelihood)檢測(cè)器72，它使用通道數(shù) 學(xué)信號(hào)模型77、相關(guān)器71、最大似然檢測(cè)器、路徑估計(jì)器和發(fā)射機(jī)定 時(shí)估計(jì)器。
最大似然檢測(cè)器72根據(jù)從數(shù)字筆接收的聲信號(hào)生成與所述數(shù)字筆 和接收單元之間的距離有關(guān)的最可能(likely)距離數(shù)據(jù)，并且將所述最 可能距離數(shù)據(jù)提供給路徑估計(jì)器73。
最大似然檢測(cè)器72估計(jì)發(fā)射機(jī)位置并將發(fā)射機(jī)位置的若干選項(xiàng)提 供給路徑估計(jì)器73,每個(gè)選項(xiàng)都具有與其相關(guān)聯(lián)的概率。路徑估計(jì)器73 還使用由發(fā)射機(jī)定時(shí)估計(jì)器76所提供的先前根據(jù)樣本庫(kù)75計(jì)算的可能 位置(和它們的概率)，以便選擇正確估計(jì)的發(fā)射機(jī)位置的座標(biāo)74。
所述解碼算法被用來(lái)將數(shù)字筆的聲信號(hào)的數(shù)字化版本轉(zhuǎn)換成位置 座標(biāo)以便于將其傳送給本地計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)應(yīng)用程序等。
優(yōu)選地，所述解碼算法通過(guò)執(zhí)行下變頻來(lái)把可用的相對(duì)低的采樣頻 率能力考慮進(jìn)去。優(yōu)選地，路徑估計(jì)器73使用本領(lǐng)域中已知的內(nèi)插方 法來(lái)補(bǔ)償相對(duì)低的采樣率。
另外，優(yōu)選地，所述算法具有處理噪聲的能力。
優(yōu)選地，所述算法適于在處理從數(shù)字筆發(fā)射的聲信號(hào)的過(guò)程中所涉 及的其它特定問(wèn)題。
傳統(tǒng)的定位方法專注于使用非常短且高能的聲信號(hào)作為位置信 號(hào)。為了獲得良好的分辨率，傳統(tǒng)方法要求高采樣頻率(典型地，高于 400 KHz),以便能夠找到這樣的短位置信號(hào)而不會(huì)將它們?nèi)窟z漏。
相反，本實(shí)施例優(yōu)選地不使用高于44.1 KHz的采樣率，原因在于這
樣的頻率與所安裝的聲處理設(shè)備(例如駐極體傳聲器)的基頻(base) 不相兼容。
此外，建議將信標(biāo)信號(hào)聲音頻率保持在20 KHz以上(超聲范圍內(nèi))， 以使用戶聽(tīng)不到。
在本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例中，采樣率可以高于".lKHz，比方說(shuō) 100 KHz。借助于為高采樣率而配置的接收單元，這是可能實(shí)現(xiàn)的。較 高的采樣率能夠?qū)崿F(xiàn)較好的聲頻帶噪聲抑制和較高的發(fā)射信號(hào)帶寬。
調(diào)制的技術(shù)方案:^述數(shù)據(jù)可以、被調(diào)頻(fm)g或調(diào)相(pI/)到包括超 聲信號(hào)的載波上，也可以使用其它的已知方法。
優(yōu)選地，所述解碼算法對(duì)調(diào)制信號(hào)進(jìn)行解碼，并且根據(jù)原始位置信 息承載信號(hào)的采樣結(jié)果來(lái)重建所述原始位置信息方位信號(hào)。在本實(shí)施例 中，優(yōu)選使用帶寬受限信號(hào)以便獲得所希望希望的分辨率級(jí)別。
優(yōu)選地，在聲位置搜索中使用連續(xù)波(cw)調(diào)制(例如擴(kuò)頻和跳 頻)，以克月良混響效應(yīng)和多徑效應(yīng)。
本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例使用最大似然檢測(cè)器72，用于對(duì)從接收單元接 收的信號(hào)進(jìn)行解碼，來(lái)確定數(shù)字筆與(一個(gè)或者多個(gè))單個(gè)接收單元之 間的距離。
在最大似然檢測(cè)器72,把從接收單元接收的聲信號(hào)與查找表 (LUT) 68中的參考信號(hào)進(jìn)行比較。
所述比較支持最可能信號(hào)，并且根據(jù)所述最可能信號(hào)確定一距離， 作為信號(hào)是最有可能從這個(gè)距離發(fā)射出的距離。
優(yōu)選地，最大似然檢測(cè)器72使用通道的全數(shù)學(xué)信號(hào)模型77，相對(duì) 于該模型來(lái)比較所接收的信號(hào)，從而使得最佳匹配距離能夠被找到。
作為選擇，可以采用奈奎斯特(Nyquist)速率對(duì)期望波形進(jìn)行采樣， 并且可通過(guò)外推函數(shù)來(lái)克月l采樣點(diǎn)之間的任何定時(shí)失配，從而揭示所述 距離。
現(xiàn)在參照?qǐng)D16,它是圖示出根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的用于并入最大 似然檢測(cè)器的數(shù)學(xué)模型的示例性組件的簡(jiǎn)化框圖。
模型20包括在信號(hào)發(fā)生器中生成的初始信號(hào)序列S(t)，并且模型 20利用其濾波器25將所述序列送到聲發(fā)射機(jī)26的傳遞函數(shù)中。通道27 跟隨于數(shù)字筆14之后。然后，結(jié)果被送到接收機(jī)中的接收路徑，所述
接收路徑包括超聲接收機(jī)的傳遞函數(shù)29和濾波30 。
在最大似然檢測(cè)器72的設(shè)計(jì)中對(duì)通道進(jìn)行完全建模是有益的，原 因在于這種完全建模允許構(gòu)造準(zhǔn)確的期望信號(hào)，理論上，所接收的聲信 號(hào)與所述期望信號(hào)僅在相位上有所不同。
于是，檢測(cè)器(估計(jì)器)70就能夠相對(duì)容易地辨別出最可能信號(hào)， 所述最可能信號(hào)又和數(shù)字筆與接收單元相距的最可能距離相對(duì)應(yīng)。
優(yōu)選地，從IR發(fā)射機(jī)發(fā)射的、在數(shù)字筆的面上傳播的紅外(IR) 信號(hào)被用來(lái)設(shè)置延遲的開(kāi)始，并且還被用來(lái)同步數(shù)字筆和接收機(jī)之間的 時(shí)鐘。
在圖15中，還在模型上指明同步路徑76。
本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)意識(shí)到，聲信號(hào)具有不同的角傳遞函數(shù)。為了 補(bǔ)償這一事實(shí)，可以使用均衡器。
本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)意識(shí)到，可以使用查找表，而不使用模型。此 外，也可以使用其它檢測(cè)器，并且已知有若干種FM信號(hào)的解碼器，例 如PLL(由相位檢測(cè)器、低通濾波器和壓控振蕩器所組成的電路)、I/Q 解調(diào)、相位倍增等。
現(xiàn)在筒要參照?qǐng)D17,它是示出根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的示例性相關(guān) 函數(shù)的兩部分曲線圖。
該曲線圖的上面部分1710示出所述函數(shù)，而該曲線圖的下面部分 1720是該曲線圖的上面中央部分的放大或擴(kuò)大視圖。
所期望的是，在本專利的生存期間，將開(kāi)發(fā)出許多相關(guān)設(shè)備和系 統(tǒng)，并且這里的術(shù)語(yǔ)的范圍，尤其是術(shù)語(yǔ)"數(shù)字"、"筆"、"聲發(fā)射 機(jī)，，、"超聲換能器，，、"傳聲器"和"處理器，，推理起來(lái)都旨在包括 所有這樣的新技術(shù)。
在研究過(guò)以下示例(所述示例并不旨在進(jìn)行限制)之后，對(duì)于本領(lǐng) 域普通技術(shù)人員而言，本發(fā)明的其它目的、優(yōu)勢(shì)和新穎特征將是明顯 的。此外，如上文所描述的以及如以下權(quán)利要求部分中所要求的本發(fā)明 的各種實(shí)施例和方面中的每一個(gè)都可在以下示例中得到實(shí)驗(yàn)支持。
應(yīng)該意識(shí)到，在獨(dú)立實(shí)施例的上下文中所描述的本發(fā)明的某些特征 (這是出于清楚的目的)也可以在單個(gè)實(shí)施例中以組合的形式來(lái)提供。 相反地，在單個(gè)實(shí)施例的上下文中所描述的本發(fā)明的各種特征(這是出 于簡(jiǎn)潔的目的)獨(dú)立地或以任何適當(dāng)?shù)淖咏M合的形成來(lái)提供。
雖然已經(jīng)結(jié)合其特定實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是顯然，許多 替代、修改和變化對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是明顯的。因此，本發(fā)明旨 在包含所有這些落入所附權(quán)利要求的精神和寬廣范圍內(nèi)的替代、修改和 變化。在本說(shuō)明書(shū)中所提到的所有出版物、專利和專利申請(qǐng)?jiān)诖吮蝗?結(jié)合到本說(shuō)明書(shū)中作為參考，就如同每個(gè)獨(dú)立的出版物、專利或?qū)＠?請(qǐng)都被明確且獨(dú)立地指示結(jié)合于此作為參考一樣。另外，本申請(qǐng)的任何
參考的引用或標(biāo)識(shí)都不應(yīng)被視為是承認(rèn)這樣的參考可作為本發(fā)明的現(xiàn) 有技術(shù)。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)字筆，包括電路；聲發(fā)射機(jī)，所述聲發(fā)射機(jī)從所述電路分離并且被配置成發(fā)射聲信號(hào)；和彈性支架，所述彈性支架被配置成機(jī)械地按壓所述電路以使其與所述發(fā)射機(jī)電接觸，以便將所述電路和所述發(fā)射機(jī)電連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字筆，其中所述彈性支架還包括基底 和從該基底垂直上升的延伸部，并且所述彈性支架是針對(duì)其上的第一電 路和第二電路在外殼封閉內(nèi)的位置而配置的，以致由于所述外殼內(nèi)的所 述封閉而引起所述第 一和第二電路之間的電接觸。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字筆，其中所述發(fā)射機(jī)是超聲換能器。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字筆，其中所述彈性支架是導(dǎo)電的。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的數(shù)字筆，其中所述延伸部賦予所述彈性支 架以U形。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字筆，還包括外殼，所述外殼被配置成 在所述彈性支架上施加機(jī)械壓力，由此引起所述電接觸。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的數(shù)字筆，其中所述外殼包括可更換的覆蓋 元件。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字筆，還包括布置在所述數(shù)字筆上的多 個(gè)位置上的多個(gè)紅外發(fā)射器，所述紅外發(fā)射器用于發(fā)射紅外光。
9. 一種彈性支架，包括基底和從該基底垂直上升的延伸部，并且是針對(duì)其上的第一電路和第二電路在外殼封閉內(nèi)的位置而配置的，以致由 于所述外殼內(nèi)的所述封閉而引起所述第 一和第二電路之間的電接觸。
10. —種數(shù)字筆，包括聲發(fā)射機(jī)，所述聲發(fā)射機(jī)被配置成發(fā)射聲信號(hào)；和開(kāi)關(guān)組件，所述開(kāi)關(guān)組件具有兩個(gè)開(kāi)關(guān)點(diǎn),所述兩個(gè)開(kāi)關(guān)點(diǎn)用于按壓所述組件來(lái)分別實(shí)現(xiàn)第一和第二開(kāi)關(guān)模式，所述組件還具有當(dāng)基本上同時(shí)按下所述兩個(gè)開(kāi)關(guān)點(diǎn)時(shí)能被選擇的第三模式。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的數(shù)字筆，其中所述開(kāi)關(guān)組件包括繞支點(diǎn) 保持平衡的開(kāi)關(guān)桿，其中所述支點(diǎn)被彈性地配置成將所述開(kāi)關(guān)桿保持在 較高抬起位置和較低接收位置中的任何一個(gè)，并且其中基本上同時(shí)按下所述兩個(gè)開(kāi)關(guān)點(diǎn)具有使所述杠桿降低到所述接收位置的作用。
12. —種數(shù)字筆，包括 筆尖，聲發(fā)射機(jī)，所述聲發(fā)射機(jī)被配置成發(fā)射聲信號(hào)并且被安置在所述筆 尖附近；和平滑接觸開(kāi)關(guān)，所述平滑接觸開(kāi)關(guān)被配置成當(dāng)從所述筆尖向該接觸 開(kāi)關(guān)傳送書(shū)寫(xiě)壓力時(shí)平滑地啟動(dòng)所述數(shù)字筆。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的數(shù)字筆，其中所述平滑接觸開(kāi)關(guān)包括 彈性元件，所述彈性元件被安裝在開(kāi)路電路的第一端并且從所述電路的 第二端斷開(kāi)，所述彈性元件能被擠壓到所述彈性元件接觸所述電路的所 述第二端的位置，從而當(dāng)施加將所述電路閉合元件擠壓到所述位置的所 述書(shū)寫(xiě)壓力時(shí)閉合所述電路。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其中所述彈性元件被添加了導(dǎo)電 附加物，以使得所述彈性元件導(dǎo)電。
15. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其中所述彈性元件由導(dǎo)電材料制成。
16. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其中所述彈性元件被粘合到所述 電路。
17. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的數(shù)字筆，其中所述書(shū)寫(xiě)壓力小于25克。
18. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的數(shù)字筆，其中所述書(shū)寫(xiě)壓力沿小于0.1 mm的距離擠壓所述彈性元件。
19. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的數(shù)字筆，其中當(dāng)所述數(shù)字筆接觸表面 時(shí)，在所述平滑接觸開(kāi)關(guān)上產(chǎn)生所述書(shū)寫(xiě)壓力。
20. —種數(shù)字筆，包括 終止于書(shū)寫(xiě)尖端的細(xì)長(zhǎng)主體； 從所述書(shū)寫(xiě)尖端伸出的書(shū)寫(xiě)元件；布置在所述書(shū)寫(xiě)尖端附近的聲發(fā)射機(jī)，所述聲發(fā)射機(jī)被配置成發(fā)射 聲信號(hào)，和安裝在所述書(shū)寫(xiě)尖端附近的旋轉(zhuǎn)覆蓋件，所述旋轉(zhuǎn)覆蓋件當(dāng)被以一 個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)覆蓋所述書(shū)寫(xiě)元件，而當(dāng)被以與所述一個(gè)方向相反的方向 轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)使所述書(shū)寫(xiě)尖端露出。
21. —種數(shù)字筆，包括終止于書(shū)寫(xiě)尖端的細(xì)長(zhǎng)主體； 從所述書(shū)寫(xiě)尖端伸出的書(shū)寫(xiě)元件；布置在所述書(shū)寫(xiě)尖端附近的聲發(fā)射機(jī)，所述聲發(fā)射機(jī)被配置成發(fā)射 聲信號(hào)，和覆蓋所述細(xì)長(zhǎng)主體的細(xì)長(zhǎng)外殼，所述細(xì)長(zhǎng)主體在所述細(xì)長(zhǎng)外殼內(nèi)部 能被移動(dòng)，用以露出或覆蓋所述書(shū)寫(xiě)元件。
22. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的數(shù)字筆，還包括彈簧，所述彈簧將所述 細(xì)長(zhǎng)主體推動(dòng)到所述書(shū)寫(xiě)元件被所述細(xì)長(zhǎng)外殼覆蓋的位置，并且包括用 于將所述細(xì)長(zhǎng)主體固定到所述書(shū)寫(xiě)元件露出的位置的裝置。
23. —種數(shù)字筆，包括兩個(gè)聲信號(hào)發(fā)射機(jī)，每個(gè)聲信號(hào)發(fā)射機(jī)都被配 置成發(fā)射聲信號(hào)，并且被分別相隔開(kāi)地安置在所述數(shù)字筆上。
24. —種數(shù)字筆，包括聲信號(hào)發(fā)射機(jī)，所述聲信號(hào)發(fā)射機(jī)被配置成發(fā)射聲信號(hào)；和 安置在所述聲發(fā)射機(jī)附近的聲波導(dǎo)，所述聲波導(dǎo)包括以從所述聲信 號(hào)發(fā)射機(jī)離開(kāi)的方向向外輻射的多個(gè)鰭狀物。
25. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的數(shù)字筆，其中所述鰭狀物被設(shè)置成在空 間上將所述聲發(fā)射機(jī)周圍的區(qū)域分成多個(gè)定向扇區(qū)，從而基本上把所述 聲發(fā)射機(jī)通過(guò)其中 一個(gè)所述扇區(qū)所發(fā)射的聲信號(hào)與從所述聲發(fā)射機(jī)通 過(guò)所述扇區(qū)中的其余扇區(qū)所發(fā)射的聲信號(hào)隔離開(kāi)。
26. —種接收單元，用于接收來(lái)自數(shù)字筆的聲信號(hào)，所述接收單元包括至少兩個(gè)超聲接收機(jī)，所述超聲接收機(jī)用于接收來(lái)自所述數(shù)字筆的 超聲信號(hào)；和連接到所述超聲接收機(jī)的電路，所述電路被配置成提取由所述超聲 接收機(jī)接收的超聲信號(hào)，所述提取包括參照包括與期望參考信號(hào)有關(guān)的 數(shù)據(jù)的參考模型。
27. 根據(jù)權(quán)利要求26所述的接收單元，其中所述超聲接收機(jī)是由駐 極體傳聲器和MEMS傳聲器所組成的組中的至少 一個(gè)。
28. 根據(jù)權(quán)利要求26所述的接收單元，還包括至少一個(gè)附著設(shè)備， 所述附著設(shè)備用于可拆卸地將所述接收單元附著到另一個(gè)物件。
29. 根據(jù)權(quán)利要求26所述的接收單元，其中所述至少兩個(gè)超聲接收 機(jī)被安置成〗皮此相距小于65 mm。
30. 根據(jù)權(quán)利要求26所述的接收單元，其中所述接收單元還包括外 殼，所述外殼被配置成容納所述超聲接收機(jī)并且具有可更換的覆蓋元 件。
31. —種數(shù)字筆系統(tǒng)，包括數(shù)字筆，所述數(shù)字筆具有終止于書(shū)寫(xiě)尖端的細(xì)長(zhǎng)主體，從所述書(shū) 寫(xiě)尖端伸出的書(shū)寫(xiě)元件，和布置在所述書(shū)寫(xiě)尖端附近的聲信號(hào)發(fā)射機(jī)， 并且所述聲信號(hào)發(fā)射機(jī)被配置成發(fā)射聲信號(hào)；至少一個(gè)接收單元，所述接收單元用于接收來(lái)自所述數(shù)字筆的所述 聲信號(hào)；和與所述至少一個(gè)接收單元相關(guān)聯(lián)的處理器，所述處理器被配置成處 理所述接收的聲信號(hào)以用于確定所述數(shù)字筆在預(yù)定義區(qū)域中的出現(xiàn)，并 且被配置成當(dāng)所述確定出現(xiàn)時(shí)觸發(fā)預(yù)定義的功能；和地圖，所述地圖被配置成用圖形繪制所述預(yù)定義區(qū)域，以便輔助用 戶在所述預(yù)定義區(qū)域中放置所述數(shù)字筆。
32. —種數(shù)字筆系統(tǒng)，包括數(shù)字筆，所述數(shù)字筆具有電路；聲發(fā)射機(jī)，所述聲發(fā)射機(jī)被配置 成發(fā)射聲信號(hào)并且從所述電路分離；和彈性支架，所述彈性支架被配置 成當(dāng)對(duì)所述彈性支架施加機(jī)械壓力時(shí)按壓所述電路使其與所述發(fā)射機(jī) 接觸，以便將所述電路與所述發(fā)射機(jī)電連接；至少一個(gè)接收單元，所述接收單元用于接收來(lái)自所述數(shù)字筆的所述 聲信號(hào)；和與所述至少一個(gè)接收單元相關(guān)聯(lián)的處理器，所述處理器被配置成處 理所述接收的聲信號(hào)以用于確定所述數(shù)字筆的位置。
33. —種數(shù)字筆系統(tǒng)，包括數(shù)字筆，所述數(shù)字筆具有聲發(fā)射機(jī)，所述聲發(fā)射機(jī)被配置成發(fā)射 聲信號(hào)；和開(kāi)關(guān)組件，所述開(kāi)關(guān)組件具有兩個(gè)開(kāi)關(guān)點(diǎn)以用于按壓所述組 件來(lái)分別實(shí)現(xiàn)第一和第二開(kāi)關(guān)模式，所述組件還具有當(dāng)基本上同時(shí)按下 所述兩個(gè)開(kāi)關(guān)點(diǎn)時(shí)能選擇的第三模式；至少一個(gè)接收單元，所述接收單元被配置成接收來(lái)自所述數(shù)字筆的 所述聲信號(hào)；和與所述至少一個(gè)接收單元相關(guān)聯(lián)的處理器，所述處理器被配置成處 理所述接收的聲信號(hào)以用于確定所述數(shù)字筆的位置。
34. 根據(jù)權(quán)利要求33所述的數(shù)字筆系統(tǒng)，其中所述處理器被進(jìn)一步 配置成檢測(cè)所述數(shù)字筆的所述模式。
35. —種數(shù)字筆系統(tǒng)，包括數(shù)字筆，所述數(shù)字筆具有聲發(fā)射機(jī)，所述聲發(fā)射機(jī)被配置成發(fā)射 聲信號(hào)；和平滑接觸開(kāi)關(guān)，所述平滑接觸開(kāi)關(guān)被配置成當(dāng)在所述平滑接 觸開(kāi)關(guān)上施加壓力時(shí)啟動(dòng)所述數(shù)字筆；至少一個(gè)接收單元，所述接收單元被配置成接收來(lái)自所述數(shù)字筆的 所述聲信號(hào)；和與所述至少一個(gè)接收單元相關(guān)聯(lián)的處理器，所述處理器被配置成處 理所述接收的聲信號(hào)以用于確定所述數(shù)字筆的位置，所述平滑接觸開(kāi)關(guān) 包括彈性元件，所述彈性元件被安裝在開(kāi)路電路的第一端上并且從所述 電路的第二端斷開(kāi)，所述彈性元件能被擠壓所述彈性元件接觸所述電路 的所述第二端的位置，從而當(dāng)施加將所述彈性元件擠壓到所述位置的書(shū) 寫(xiě)壓力時(shí)閉合所述電路。
36. 根據(jù)權(quán)利要求35所述的數(shù)字筆系統(tǒng)，其中所述處理器被進(jìn)一步 配置成4企測(cè)所述數(shù)字筆的所述啟動(dòng)。
37. —種數(shù)字筆系統(tǒng)，包括數(shù)字筆，所述數(shù)字筆具有被配置成發(fā)射聲信號(hào)的聲發(fā)射機(jī)； 至少一個(gè)接收單元，所述接收單元具有至少兩個(gè)超聲接收機(jī)，所述超聲接收機(jī)被配置成接收來(lái)自所述數(shù)字筆的超聲信號(hào)；和與所述至少一個(gè)接收單元相關(guān)聯(lián)的處理器，所述處理器被配置成處理所述超聲信號(hào)以用于提取所述數(shù)字筆的位置，所述提取包括參照包括與期望參考信號(hào)有關(guān)的數(shù)據(jù)的參考模型。
38. 根據(jù)權(quán)利要求37所述的數(shù)字筆系統(tǒng)，還包括至少一個(gè)附著設(shè)備，用于可拆卸地將所述接收單元附著到另一個(gè)物件。
39. —種數(shù)字筆系統(tǒng)，包括數(shù)字筆，所述數(shù)字筆具有被配置成發(fā)射聲信號(hào)的聲發(fā)射機(jī)； 至少一個(gè)接收單元，所述接收單元具有外殼，并且至少兩個(gè)聲信號(hào)接收機(jī)被安置在所述外殼內(nèi)部，彼此相距小于60mm,所述聲信號(hào)接收機(jī)被配置成接收來(lái)自所述數(shù)字筆的聲信號(hào)；和與所述至少一個(gè)接收單元相關(guān)聯(lián)的處理器，所述處理器被配置成處理所述聲信號(hào)以用于確定所述數(shù)字筆的位置。
40. 根據(jù)權(quán)利要求39所述的數(shù)字筆系統(tǒng)，其中所述外殼包括可更換的覆蓋元件。
41. 一種平滑接觸開(kāi)關(guān)，包括彈性元件，所述彈性元件被安裝在開(kāi)路電路的第一端上并且從所述 電路的第二端斷開(kāi)，所述彈性元件能被擠壓到所述彈性元件接觸所述電 路的所述第二端的位置，從而當(dāng)施加將所述彈性元件擠壓到所述位置的 壓力時(shí)閉合所述電路。
42. 根據(jù)權(quán)利要求41所述的平滑接觸開(kāi)關(guān)，其中所述彈性元件包括 導(dǎo)電附加物，以使得所述彈性元件導(dǎo)電。
43. 根據(jù)權(quán)利要求41所述的平滑接觸開(kāi)關(guān)，其中所述彈性元件包括 導(dǎo)電材料。
44. 根據(jù)權(quán)利要求41所述的平滑接觸開(kāi)關(guān)，其中所述彈性元件被粘 合到所述電路。
45. 根據(jù)權(quán)利要求41所述的平滑接觸開(kāi)關(guān)，其中所述壓力小于25克。
46. 根據(jù)權(quán)利要求41所述的平滑接觸開(kāi)關(guān)，其中所述壓力沿小于0.1 mm的距離擠壓所述彈性元件。
47. —種數(shù)字套，所述數(shù)字套能被安裝在書(shū)寫(xiě)工具上，所述數(shù)字套包括聲信號(hào)發(fā)射機(jī)，所述聲信號(hào)發(fā)射機(jī)被配置成發(fā)射聲信號(hào)； 連接到所述聲發(fā)射機(jī)的書(shū)寫(xiě)傳感器，所述書(shū)寫(xiě)傳感器被配置成檢測(cè)所述書(shū)寫(xiě)工具相對(duì)于所述數(shù)字套的預(yù)定義運(yùn)動(dòng)，并且當(dāng)所述檢測(cè)有時(shí)啟動(dòng)所述聲信號(hào)發(fā)射機(jī)。
全文摘要
一種數(shù)字筆，包括電路；聲發(fā)射機(jī)，所述聲發(fā)射機(jī)從所述電路分離并且被配置成發(fā)射聲信號(hào)；和彈性支架，所述彈性支架被配置成機(jī)械地按壓所述電路以使其與所述發(fā)射機(jī)電接觸，以便將所述電路和所述發(fā)射機(jī)電連接。
文檔編號(hào)G06F3/033GK101180601SQ200680017983
公開(kāi)日2008年5月14日 申請(qǐng)日期2006年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月23日
發(fā)明者M·戈特曼, M·科卡雷夫, N·克德姆, N·阿爾特曼, R·萊夫 申請(qǐng)人:埃波斯技術(shù)有限公司