數(shù)字筆和數(shù)字筆系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本申請(qǐng)涉及數(shù)據(jù)筆和數(shù)據(jù)筆系統(tǒng)。特別的，本申請(qǐng)涉及一種數(shù)字筆(1000)，包括：電路(110)；聲發(fā)射機(jī)(100)，所述聲發(fā)射機(jī)從所述電路(110)分離并且被配置成發(fā)射聲信號(hào)；和彈性支架(120)，所述彈性支架被配置成機(jī)械地按壓所述電路(110)以使其與所述發(fā)射機(jī)(100)電接觸，以便將所述電路(110)和所述發(fā)射機(jī)(100)電連接。
【專(zhuān)利說(shuō)明】數(shù)字筆和數(shù)字筆系統(tǒng)
[0001]分案申請(qǐng)的相關(guān)信息
[0002]本申請(qǐng)為發(fā)明名稱(chēng)為“數(shù)字筆和數(shù)字筆系統(tǒng)”的原中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。原申請(qǐng)的申請(qǐng)?zhí)枮?00680017983.3 ;原申請(qǐng)的申請(qǐng)日為2006年3月23日。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]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)】
[0004]數(shù)字書(shū)寫(xiě)工具，在此又可交替地稱(chēng)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。
[0005]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。
[0006]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。
[0007]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)。
[0008]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。
[0009]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(hù)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。
[0010]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)輸入的方法。
[0011]授權(quán)給Stefik的美國(guó)專(zhuān)利號(hào)4，814,552(于1987年12月2日提交且題為“Ultrasonic posit1n input device”)描述了一種用于將手繪形式輸入到計(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(xiàn)發(fā)射機(jī)。
[0012]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)。
[0013]授權(quán)給Ikeda的美國(guó)專(zhuān)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。
[0014]在Ikeda的專(zhuān)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)射的紅外光和超聲波,并且根據(jù)紅外光和超聲波的接收時(shí)序發(fā)出有關(guān)筆架位置的信息。
[0015]授權(quán)給Zloter的美國(guó)專(zhuān)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。
[0016]授權(quán)給Ward的美國(guó)專(zhuān)利號(hào)6，184,873(于1998年I月20日提交且題為“Penposit1ning 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。
[0017]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)。
[0018]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。
[0019]授權(quán)給Russel的美國(guó)專(zhuān)利號(hào)6，703, 570 (于2000年5月10日提交且題為“Digital pen using ultrasonic tracking”)描述了一種數(shù)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。
[0020]Russel的專(zhuān)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)。
[0021]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(zhuān)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。
[0022]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)。
[0023]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(xiāo)問(wèn)題，例如因改變產(chǎn)品外觀(guān)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。
[0024]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】

[0025]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種數(shù)字筆，包括:
[0026]電路；
[0027]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
[0028]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。
[0029]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。
[0030]根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供了一種數(shù)字筆，包括:
[0031]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
[0032]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。
[0033]一種數(shù)字筆，包括:
[0034]筆尖，
[0035]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
[0036]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。
[0037]根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供了一種數(shù)字筆，包括:
[0038]終止于書(shū)寫(xiě)尖端的細(xì)長(zhǎng)主體；
[0039]從所述書(shū)寫(xiě)尖端伸出的書(shū)寫(xiě)元件；
[0040]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
[0041]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。
[0042]根據(jù)本發(fā)明的第五方面，提供了一種數(shù)字筆，包括:
[0043]終止于書(shū)寫(xiě)尖端的細(xì)長(zhǎng)主體；
[0044]從所述書(shū)寫(xiě)尖端伸出的書(shū)寫(xiě)元件；
[0045]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
[0046]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。
[0047]根據(jù)本發(fā)明的第五方面，提供了一種數(shù)字筆，包括:
[0048]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
[0049]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。
[0050]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:
[0051]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
[0052]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。
[0053]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:
[0054]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)；
[0055]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
[0056]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
[0057]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(hù)在所述預(yù)定義區(qū)域中放置所述數(shù)字筆。
[0058]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:
[0059]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；
[0060]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
[0061]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。
[0062]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:
[0063]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；
[0064]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
[0065]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。
[0066]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:
[0067]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；
[0068]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
[0069]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。
[0070]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:
[0071]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)；
[0072]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
[0073]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。
[0074]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:
[0075]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)；
[0076]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
[0077]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。
[0078]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:
[0079]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。
[0080]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:
[0081]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)；
[0082]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)。
[0083]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。
[0084]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)。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0085]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。
[0086]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。
[0087]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。
[0088]圖3是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的具有開(kāi)關(guān)組件的數(shù)字筆的示例性繪圖，所述開(kāi)關(guān)組件包括兩個(gè)開(kāi)關(guān)。
[0089]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。
[0090]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。
[0091]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。
[0092]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。
[0093]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。
[0094]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。
[0095]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。
[0096]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。
[0097]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。
[0098]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。
[0099]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。
[0100]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。
[0101]圖Sb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。
[0102]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)字筆的簡(jiǎn)化框圖。
[0103]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。
[0104]圖1la-1le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。
[0105]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。
[0106]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。
[0107]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)的簡(jiǎn)化框圖。
[0108]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。
[0109]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(maximumlikelihood detector)的數(shù)學(xué)模型的示例性組件的簡(jiǎn)化框圖。
[0110]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(xiàn)圖。

【具體實(shí)施方式】
[0111]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)。
[0112]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。
[0113]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)。
[0114]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)被視為限制。
[0115]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。
[0116]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(lèi)的電路110，所述電路110包括到電源(例如小型電池)的連接。
[0117]優(yōu)選地,聲發(fā)射機(jī)100是超聲換能器。
[0118]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)。
[0119]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。
[0120]聲發(fā)射機(jī)100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。
[0121]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)100。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)。
[0122]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。
[0123]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)100接觸，以便將電路110和聲發(fā)射機(jī)100電連接。
[0124]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(lèi)的部件放置在某些位置。
[0125]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。
[0126]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。
[0127]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PCB240(柔性印刷電路板)之類(lèi)的電路240或?qū)w。
[0128]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(hù)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。
[0129]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PCB240 (或?qū)Ь€(xiàn))使其與聲發(fā)射機(jī)210接觸，以便將柔性PCB240和聲發(fā)射機(jī)210電連接(并連接到筆的主體)。
[0130]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PCB240和聲發(fā)射機(jī)210之間的導(dǎo)電性。
[0131]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。
[0132]彈性支架250保證了柔性PCB240和聲發(fā)射機(jī)210之間的電接觸?？蛇x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。
[0133]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PCB240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PCB240和聲發(fā)射機(jī)210電連接起來(lái)。
[0134]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(Iug)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)。
[0135]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。
[0136]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(leafsprings) 292ο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PCB295。
[0137]現(xiàn)在參照?qǐng)D3，它是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的具有開(kāi)關(guān)組件的數(shù)字筆的示例性繪圖，所述開(kāi)關(guān)組件包括兩個(gè)開(kāi)關(guān)。
[0138]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。
[0139]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(hù)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。
[0140]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(hù)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。
[0141]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。
[0142]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)。
[0143]用戶(hù)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)行切換。
[0144]當(dāng)用戶(hù)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)。
[0145]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(hù)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。
[0146]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。
[0147]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(regress1n))，用于如上所詳細(xì)描述的那樣引導(dǎo)用戶(hù)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(hù)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。
[0148]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。
[0149]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。
[0150]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。
[0151]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。
[0152]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(hù)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。
[0153]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(hù)感覺(jué)到。
[0154]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(xiàn)或帶狀電纜。
[0155]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。
[0156]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，如沿仰視圖(5a-l)的AA線(xiàn)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(lèi)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。
[0157]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(concentricadhesive) 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。
[0158]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。
[0159]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)0.1mm)并且由3M?Z-AXis或類(lèi)似的產(chǎn)品制成。可選地，彈性元件530由導(dǎo)電金屬制成。
[0160]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簡(jiǎn)化框圖。
[0161]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(venthole) 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。
[0162]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。
[0163]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。
[0164]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(lèi)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。
[0165]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)。
[0166]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(hù)不能夠更換覆蓋元件。優(yōu)選地，允許終端用戶(hù)更換外殼的覆蓋元件，從而賦予數(shù)字筆不同的外觀(guān)和不同的觸覺(jué)或紋理。
[0167]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兀件(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?？蛇x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。
[0168]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。
[0169]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)6210。
[0170]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。
[0171]數(shù)字筆6300具有外殼，所述外殼包括連接到電池蓋6320的可更換覆蓋元件(表層)6310。
[0172]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。
[0173]數(shù)字筆6400具有外殼，所述外殼包括連接到下部蓋6420的上部可更換覆蓋元件(表層)6410ο
[0174]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。
[0175]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)字筆的簡(jiǎn)化框圖。
[0176]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(hù)轉(zhuǎn)動(dòng)部件710時(shí)，部件710向前或向后移動(dòng)。
[0177]當(dāng)用戶(hù)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(hù)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。
[0178]可選地，旋轉(zhuǎn)部件710的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)被變換成線(xiàn)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。
[0179]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。
[0180]數(shù)字筆的外殼包括表層7120和可伸縮尖端7110。可伸縮尖端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(xiàn)性運(yùn)動(dòng)。旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)是由用戶(hù)施加在尖端7110和表層7120之間的。
[0181]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)字筆的簡(jiǎn)化框圖。
[0182]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。
[0183]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。
[0184]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。
[0185]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。
[0186]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?？梢岳妙?lèi)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。
[0187]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)字筆的若干點(diǎn)上以獲得更強(qiáng)的魯棒性。
[0188]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(hù)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。
[0189]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。
[0190]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(hù)提供更良好的舒適感。
[0191]現(xiàn)在參照?qǐng)DSb，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。
[0192]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)。
[0193]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。
[0194]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)具有若干優(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:
[0195]I)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^D)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)。
[0196]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。
[0197]3)允許將數(shù)字筆用作操縱桿來(lái)實(shí)現(xiàn)游戲功能。
[0198]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。
[0199]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。
[0200]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。
[0201]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，數(shù)字套1000可以戴在手指上。例如，EposTechnologies? 提供了位于指尖的輸入筆(stylus-at-your-fingertip)產(chǎn)品。
[0202]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)。
[0203]換言之，當(dāng)持有裝有套1000的筆的用戶(hù)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。
[0204]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。
[0205]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。
[0206]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。
[0207]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，所述算法將所述信號(hào)的TOA與從數(shù)字筆發(fā)射的IR信號(hào)的TOA進(jìn)行比較。
[0208]由于所述固有缺陷，在聲發(fā)射機(jī)的周?chē)臻g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(lèi)似距離的其它點(diǎn)相比，具有一定相移。
[0209]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)。
[0210]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。
[0211]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?chē)目臻g分成多個(gè)方向扇區(qū)。
[0212]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)。
[0213]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?chē)目臻g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。
[0214]由于所述聲發(fā)射機(jī)周?chē)目臻g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?chē)钠渲幸粋€(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)。
[0215]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?chē)穆晼?grating)。
[0216]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。
[0217]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。
[0218]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。
[0219]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1210，所述金屬板1210用于將接收單元1200緊固到紙張。
[0220]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。
[0221]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1210-b和主體1220之間的紙張施加力。
[0222]接收單元1200的金屬板1210和主體1220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1220之間的摩擦更大。
[0223]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。
[0224]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1200。
[0225]優(yōu)選地，接收單元主體1200和板具有與紙張角的90度角相配(并且將所述接收單元保持在45度)的止動(dòng)器1212。
[0226]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)。
[0227]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。
[0228]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。
[0229]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)。
[0230]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)。
[0231]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(huà)等)。
[0232]接收單元1300還包括電路。
[0233]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。
[0234]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日提交的題為“Method and system for obtaining posit1nal data” 的國(guó)際申請(qǐng)?zhí)?PCT/IL03/00309。
[0235]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)置成彼此相距小于65mm。
[0236]可以對(duì)從被設(shè)置成彼此相距小于65mm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)。
[0237]所述處理可以使用解碼方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，比方說(shuō)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。
[0238]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)。
[0239]優(yōu)選地，所述處理器可以被配置成在用戶(hù)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。
[0240]可選地，可以向用戶(hù)提供打印的地圖或菜單，并且用戶(hù)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(hù)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)。
[0241]例如，可以向用戶(hù)提供繪制有圖標(biāo)(例如擦除器、標(biāo)記器)的打印菜單。用戶(hù)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(hù)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(hù)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。
[0242]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1330插入到它們?cè)谥黧w1320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。
[0243]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。
[0244]優(yōu)選地，接收單元1300的外殼1320包括可更換覆蓋元件。
[0245]所述可更換覆蓋元件可以向接收單元1300的用戶(hù)、接收單元1300的制造者或這二者提供改變接收單元1300的顏色和外觀(guān)的選項(xiàng)。
[0246]可選地，接收單元1300的外殼1320還可以容納卷入/卷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。
[0247]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)的簡(jiǎn)化框圖。
[0248]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。
[0249]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。
[0250]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)。
[0251]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。
[0252]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。
[0253]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。
[0254]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。
[0255]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。
[0256]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。
[0257]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。
[0258]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。
[0259]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。
[0260]另外，優(yōu)選地，所述算法具有處理噪聲的能力。
[0261]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。
[0262]傳統(tǒng)的定位方法專(zhuān)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400KHZ)，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。
[0263]相反，本實(shí)施例優(yōu)選地不使用高于44.1KHz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。
[0264]此外，建議將信標(biāo)信號(hào)聲音頻率保持在20KHZ以上(超聲范圍內(nèi))，以使用戶(hù)聽(tīng)不到。
[0265]在本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例中，采樣率可以高于44.1KHz,比方說(shuō)ΙΟΟΚΗζ。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。
[0266]本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例使用其中數(shù)據(jù)經(jīng)由超聲載波信號(hào)或波形進(jìn)行調(diào)制的技術(shù)方案。所述數(shù)據(jù)可以被調(diào)頻(FM)或調(diào)相(PM)到包括超聲信號(hào)的載波上，也可以使用其它的已知方法。
[0267]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。
[0268]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)，以克服混響效應(yīng)和多徑效應(yīng)。
[0269]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。
[0270]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。
[0271]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。
[0272]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。
[0273]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)克服采樣點(diǎn)之間的任何定時(shí)失配，從而揭示所述距離。
[0274]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。
[0275]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。
[0276]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。
[0277]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)。
[0278]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。
[0279]在圖15中，還在模型上指明同步路徑76。
[0280]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。
[0281]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。
[0282]現(xiàn)在簡(jiǎn)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(xiàn)圖。
[0283]該曲線(xiàn)圖的上面部分1710示出所述函數(shù)，而該曲線(xiàn)圖的下面部分1720是該曲線(xiàn)圖的上面中央部分的放大或擴(kuò)大視圖。
[0284]所期望的是，在本專(zhuān)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)。
[0285]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。
[0286]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。
[0287]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(zhuān)利和專(zhuān)利申請(qǐng)?jiān)诖吮蝗慕Y(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(zhuān)利或?qū)＠暾?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)； 彈性支架，所述彈性支架被配置成依據(jù)通過(guò)筆外殼在所述彈性支架上向筆主體所施加的機(jī)械壓力的施加，機(jī)械地按壓所述電路以使所述電路與所述聲發(fā)射機(jī)電接觸，所述彈性支架具有彈性從而通過(guò)將所述彈性支架滑動(dòng)到位而使得所述數(shù)字筆易于組裝，從所述彈性支架的任一側(cè)垂直上升的延伸部將所述彈性支架固定到所述筆主體，以將所述電路與所述聲發(fā)射機(jī)電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字筆，其中所述彈性支架包括基底，所述延伸部從所述基底垂直上升，所述彈性支架是針對(duì)其上的第一電路和第二電路在所述筆外殼的封閉內(nèi)的位置而配置的，以致由于所述筆外殼內(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，所述聲發(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，其中，所述筆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，所述筆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，所述多個(gè)紅外發(fā)射器用于發(fā)射紅外光。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字筆，還包括: 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。
10.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。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字筆，還包括: 筆尖，所述筆尖鄰近所述聲發(fā)射機(jī)； 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。
12.根據(jù)權(quán)利要求11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開(kāi)路電路的第二端斷開(kāi)，所述彈性元件能被擠壓到所述彈性元件接觸所述開(kāi)路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所述書(shū)寫(xiě)壓力時(shí)閉合所述開(kāi)路電路。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的數(shù)字筆，其中， 所述彈性元件還包括導(dǎo)電附加物，以使得所述彈性元件導(dǎo)電，或 所述彈性元件由導(dǎo)電材料制成，或 所述彈性元件被粘合到所述開(kāi)路電路。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的數(shù)字筆，其中， 所述書(shū)寫(xiě)壓力小于25克，或 所述書(shū)寫(xiě)壓力沿小于0.1mm的距離擠壓所述彈性元件，或 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。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字筆，還包括: 終止于書(shū)與尖端的細(xì)長(zhǎng)主體； 從所述書(shū)寫(xiě)尖端伸出的書(shū)寫(xiě)元件； 所述聲發(fā)射機(jī)布置在所述書(shū)寫(xiě)尖端附近；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。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字筆，還包括: 終止于書(shū)與尖端的細(xì)長(zhǎng)主體； 從所述書(shū)寫(xiě)尖端伸出的書(shū)寫(xiě)元件； 所述聲發(fā)射機(jī)布置在所述書(shū)寫(xiě)尖端附近；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。
17.根據(jù)權(quán)利要求16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。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字筆，還包括: 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。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字筆，好包括； 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。
20.根據(jù)權(quán)利要求1的所述數(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?chē)膮^(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)。
21.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字筆，還包括: 平滑接觸開(kāi)關(guān)，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開(kāi)路電路的第二端斷開(kāi)，所述彈性元件能被平滑地?cái)D壓到所述彈性元件接觸所述開(kāi)路電路的所述第二端的位置，從而當(dāng)施加將所述彈性元件平滑地?cái)D壓到所述位置的書(shū)寫(xiě)壓力時(shí)平滑地閉合所述開(kāi)路電路。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的數(shù)字筆，其中， 所述彈性元件還包括導(dǎo)電附加物，以使得所述彈性元件導(dǎo)電，或 所述彈性元件包括導(dǎo)電材料，或 其中，所述彈性元件被粘合到所述開(kāi)路電路。
23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的數(shù)字筆，其中， 所述書(shū)寫(xiě)壓力小于25克，或 所述書(shū)寫(xiě)壓力沿小于0.1mm的距離擠壓所述彈性元件。
24.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字筆，還包括: 安裝在書(shū)寫(xiě)工具上的數(shù)據(jù)套，所述數(shù)據(jù)套包括連接到所述聲發(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)出現(xiàn)時(shí)啟動(dòng)所述聲發(fā)射機(jī)。
25.一種數(shù)字筆系統(tǒng)，包括: 數(shù)字筆，所述數(shù)字筆包括: 第一電路； 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依據(jù)通過(guò)筆外殼在所述彈性支架上向筆主體所施加的機(jī)械壓力的施加，按壓所述電路使所述電路與所述發(fā)射機(jī)接觸，所述彈性支架具有彈性從而通過(guò)將所述彈性支架滑動(dòng)到位而使得所述數(shù)字筆易于組裝，從所述彈性支架的任一側(cè)垂直上升的延伸部將所述彈性支架固定到所述筆主體，以使得所述電路與所述聲發(fā)射機(jī)電連接； 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)；和第二電路，所述第二電路連接到所述超聲接收器，所述第二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。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的數(shù)字筆系統(tǒng)，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之一。
27.根據(jù)權(quán)利要求25所述的數(shù)字筆系統(tǒng)，還包括: 至少一個(gè)附著設(shè)備，所述至少一個(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。
28.根據(jù)權(quán)利要求25所述的數(shù)字筆系統(tǒng)，其中，所述至少兩個(gè)超聲接收機(jī)被安置成彼此相距小于65mm。
29.根據(jù)權(quán)利要求25所述數(shù)字筆系統(tǒng)，其中，所述接收單元還包括接收器外殼，所述接收器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。
30.一種數(shù)字筆系統(tǒng)，包括: 數(shù)字筆，所述數(shù)字筆包括: 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； 彈性支架，所述彈性支架被配置成通過(guò)向所述彈性支架施加機(jī)械壓力，按壓所述電路使所述電路與所述發(fā)射機(jī)接觸，所述彈性支架上的所述機(jī)械壓力還通過(guò)筆外殼施加到筆主體，所述彈性支架具有彈性從而通過(guò)將所述彈性支架滑動(dòng)到位而使得所述數(shù)字筆易于組裝，從所述彈性支架的任一側(cè)垂直上升的延伸部將所述彈性支架固定到所述筆主體，以使得所述電路與所述聲發(fā)射機(jī)電連接； 至少一個(gè)接收單元，所述至少一個(gè)接收單元用于從所述數(shù)字筆接收所述聲信號(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。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的數(shù)字筆系統(tǒng)，還包括: 地圖，所述地圖被配置成用圖形繪制預(yù)定義區(qū)域，以便輔助用戶(hù)在所述預(yù)定義區(qū)域中放置所述數(shù)字筆。
32.根據(jù)權(quán)利要求30所述的數(shù)字筆系統(tǒng)，其中，所述數(shù)字筆還包括: 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)以用于按壓所述開(kāi)關(guān)組件來(lái)分別實(shí)現(xiàn)第一和第二開(kāi)關(guān)模式，所述開(kāi)關(guān)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。
33.根據(jù)權(quán)利要求30所述的數(shù)字筆系統(tǒng)，還包括: 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；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開(kāi)路電路的第二端斷開(kāi)，所述彈性元件能被擠壓到所述彈性元件接觸所述開(kāi)路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)閉合所述開(kāi)路電路。
34.根據(jù)權(quán)利要求30所述的數(shù)字筆系統(tǒng)，其中，確定所述位置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。
35.根據(jù)權(quán)利要求34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至少一個(gè)接收單元附著到另一個(gè)物件。
36.根據(jù)權(quán)利要求30所述的數(shù)字筆系統(tǒng)，其中，所述至少一個(gè)接收單元包括接收器外殼，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，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)，所述至少一個(gè)接收單元在其上安裝有固定板，其中所述固定板被配置成與基本上呈直角的角相配，以便將所述至少一個(gè)接收單元固定到所述呈直角的角。
37.根據(jù)權(quán)利要求36所述的數(shù)字筆系統(tǒng)，其中，所述接收器外殼包括可更換的覆蓋元件。
38.根據(jù)權(quán)利要求36所述的數(shù)字筆系統(tǒng)，其中，所述固定板進(jìn)一步配置成與紙張的中間位置相配，以便將所述至少一個(gè)接收單元固定到所述中間位置。
39.根據(jù)權(quán)利要求36所述的數(shù)字筆系統(tǒng)，其中，所述基本上呈直角的角是紙張的角。
【文檔編號(hào)】G06F3/0354GK104298371SQ201410410411
【公開(kāi)日】2015年1月21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】R·萊夫, N·克德姆, M·科卡雷夫, M·戈特曼, N·阿爾特曼 申請(qǐng)人:高通股份有限公司