CN1493057A - 无线手写方法 - Google Patents

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Abstract

一种根据本发明用于跟踪写入装置运动的***包括：附加到该写入装置上的一个基本上全方向的发射机和多个半圆柱接收机，该半圆柱接收机能够在一个基本上平坦的区域上接收由该基本上全方向的发射机所产生的一个或多个脉冲。

Description

无线手写方案
相关申请
此专利申请与J.Xu的标题为″Ultrasonic Wireless PenPosition Determination System and Method″(超声波无线笔定位***和方法)的悬而未决的美国专利申请No.09/507,078相关，该悬而未决的美国专利申请被转让给本发明的受让人，并且在此被参考结合。
发明领域
本公开涉及电子手写方案，并且更特别地，涉及无线电子手写方案。
发明背景
随着计算装置变得更加可移动化，比如利用个人数字助理(PDAs)、膝上型计算机、和手持式计算机，例如用多种方式将数据输入到这样的装置之内可能是所期望的。将信息输入到这样的计算装置之内的传统方法包括，例如，键盘和定点设备。一般地，这样的传统数据输入方法实质上是通过使用电信号传送信息而被完成的。在某些情况下，将手写信息输入到这样的计算装置中可能是所期望的。当前用于输入这种手写信息的方法例如包括无线笔***。然而当前的无线笔***一般具有某些缺点。这些缺点例如可能包括跳跃和旋转误差。关于这点，例如如果一个来自无线笔的单向信号没有被适当地定向，跳跃则可能出现。这个错误的定向可能导致不希望得到的手写信息中的间断性。同样地，关于这点，在使用这种单向发射机的***中，旋转误差可能由写入者在写入的时候旋转笔的自然趋势而引起。这个旋转可能导致无关信息被捕获。此类无关信息的一个例子可以作为以下情况的结果出现，即在这种***中，当笔尖在一个相对于接收机的大体上稳定位置的时候旋转笔管。这个旋转可能随后导致***解释，例如，一个不合需要的弧。另外，传送这个信息的现有技术方法可以使用一个同步机制，其可能为这种无线笔***增加例如成本、复杂度和功率消耗。这样的同步机制可能同时对于这种***的移动性是不利的，因为这样的机制可能增加附加元件而且因此增加了这种***的尺寸。因此，解决至少一些前述问题的可选无线笔方案是所期望的。
附图说明
作为本发明的要点在说明书的结束部分被特别地指出而且被清楚地要求。然而通过在利用附图阅读时参考下列详细说明可以很好地理解本发明的构造、操作方法、特征和优点，其中：
图1是一个框图，说明了一个无线电子手写***的现有实施例。
图2是一个框图，说明了无线电子手写***的另一个现有实施例。
图3是一个框图，说明了一个根据本发明的无线电子手写***的一个实施例。
图4是一个框图，说明了一个根据本发明的超声波发射机的一个实施例，其可能被例如通过图3中的实施例使用。
最佳实施方式
在下面的详细说明中，大量具体细节为提供一个对本发明的彻底的了解而被阐明。然而，本发明也可能离开这些细节而被实践，这一点将被本领域技术人员理解。在其它情况下，众所周知的方法、程序、元件和电路没有被详细阐述，以免使得本发明不清楚。
象先前被指出的那样，除开传统的方法，将信息输入到一个计算装置中的方法是所期望的。也象先前被指出的那样，通过使用一个无线笔***，一个这样的替换方法可以被完成。虽然这样的无线笔***的实施例目前存在，但是这些***可能存在某些缺点。例如，如同先前被论述的一样，这样的***可能由于正常的写入运动，比如被使用于这样的实施例中的一个写入装置的旋转而受到跳跃或错误。这样的***可能同时受到各种不期望的″静区″，这将在此后被更详细地论述。另外，这样的***一般使用多个传送/接收技术，例如，一个用于同步而另一个用于位置确定。除了不希望的为这种***增加成本、复杂度和电力消耗之外，使用这样的多个技术还可以减低由于用于同步的元件的添加所引起的这种实施例的移动性。
在这方面，图1是一个框图，说明了一个无线笔***的当前的实施例100。对于这个实施例，一个写入装置150，包括一个发射机160。这种发射机可以包含多个的能够各自地用来传送例如红外线(IR)信号和单向的超声波，或声音、脉冲的元件。在替换实施例中，一个分离的射频(RF)发射机可以被用于代替例如一个红外线发射机。如同以下更详细描述的那样，这些信号和脉冲然后可以分别用于同步和位置确定。然而，在这方面，一个传感器/接收机设备，比如110，可以包含传感器170，其可以用于接收这样的红外线信号，还有分离传感器140，其可以被用于接收这样的声音脉冲。这样一个设备还包含一个接口，比如电缆120，其用来把这样一个设备耦合到一个计算装置，来至少部分地以电子的形式捕获手写信息。这样的信号和脉冲一般会对于红外线信号和超声波脉冲以某个大体上预确定频率而被产生，以便通过使用比如那些在此处被论述的技术而使得手写信息的捕获更加容易。
因为传感器170和接收机140被大体上安装得彼此接近，所以这样被接收的红外线信号和声音脉冲的定时关系可以被用于确定这种写入装置的位置。在这方面，因为红外线信号以接近光速的速度传播，所以不管发射机160相对于这样的传感器位置如何，这样的红外线信号都会大体上同时到达传感器170。关于这点，从合乎需要出发，发射机160一般地会处于合理接近传感器170的位置，以便允许这样的与手写信息相关的红外线信号和超声波脉冲例如被传感器170和接收机140所接收。这个距离一般会大概不多于几英尺并且一般被定义到一个写入表面，比如130。
与这样的红外线信号相反，因为声音脉冲以大概声速的速度传播，所以在到达一个接收机140和另一个接收机之间的一些可确定延迟一般会存在。这种延迟可能至少部分地基于被使用来产生与这样的接收机有关的声音脉冲的发射机的位置。根据在相应的传感器或接收机处被接收的红外线信号和被接收的声音脉冲的定时关系，与每个传感器的发射机160的一个相对距离可以通过使用速度等式而被决定。这种等式对于那些本领域普通技术人员来说是众所周知的，而且本发明不限于用于确定这种距离的任何特定技术。
这样的相对距离可以被使用来确定发射机160相对于接收机140的位置。因为这样的接收机大体上被安装得接近，如同先前论述的一样，三角计算可以至少部分地被基于接收机接近度和发射机与接收机的相对距离而计算。这样的三角计算对于本领域熟练技术人员来说是众所周知的，并且本发明不被限制为任何特别的方法。
然而这个在图1中被说明了的实施例有一些缺点，其至少涉及到发送接收机结构。在这方面，因为发射机160包括一个单向发射机，所以在这样的实施例中的写入装置150的定向可以确定：例如，是否红外线信号和声音脉冲被传感器170和接收机140接收。因此，这种***的用户可能由于这种结构而在写运动中受到限制。这可能是不利的，即可能不适合与手写信息相关联的正常的运动，比如旋转和这种写入装置的倾斜。由于传感器160相对于传感器140的被改变的定向，这样的旋转或倾斜可以在被捕获的手写信息中导致跳跃，间断性或无关信息。
这样的实施例可能也由于各种因素而受到多级的静区。在这方面，例如如图1所示，比如140的接收机和170的传感器的典型结构，限制了它们可能能够接收声音脉冲或红外线信号的角度。在这个角度范围之外，即使手写信息在写入接口130的区域之内，它也无法被收集。因为它减低了用户可以靠这种***使用的可用的写入区域，所以这是不利的。静区也可能产生自例如一个发射机比如160的结构。尽管没有在图1中被说明，这样的一个静区仍可以至少部分地归于当期望收集手写信息的时候发射机160与传感器140的距离。因为这样的发射机一般有相对比空气大的声抗，所以一个大声音脉冲的反射可能出现而导致这样的一个脉冲的重要衰减。这样的反射应归于阻抗失配，这一点对于本领域熟练技术人员来说是众所周知的，而且其类似于在传输线中的应归于电阻抗失配的信号反射。由于这样的失配而导致的衰减随后可能限制，用户可以依照这样一个实施例用来从该接收机收集手写信息的范围。简言之，一个静区可能位于这种范围之外。
同时，如先前所指出，由于可能导致对于这种实施例增加成本，所以既使用传感器140又使用接收机170可能是不合需要的。通常这种结构存在的原因至少部分由于这样的传感器和接收机各自地接收红外线信号声音脉冲的能力。这种在成本上的增加一般地是不合需要的。
图2说明了另一个当前的无线笔***的实施例，其一般地被连同一个干擦板而使用。图2包括这种实施例的两个视图，一个侧视图200和一个顶视图205。对于这个实施例，写入装置250包括一个红外线(IR)发射机260和一个超声波发射机270。在这方面中，IR发射机260可以被与IR传感器230联合使用来提供一个与先前描述的基本上类似的同步功能。对于此实施例，传感器/接收机设备210包括IR传感器230、接收机240和偏转器220。对于此实施例，超声波脉冲将被偏转器220偏转然后被接收机240接收。虽然此结构可能在由于信号可以被接收的角度所引起的静区尺寸方面带来某些改善，可是，此种静区的尺寸仍然可能至少部分地取决于被使用的特定偏转器结构。另外，因为这些实施例中的IR传感器通常具有与先前已讨论的类似的接收角度，所以由于这些传感器的限制以及它们接收某些角度外或者某些范围外的同步信号的能力，一个静区可能还存在。
正如先前指出的，这种实施例通常与一个干擦板联合使用来电子地捕获手写信息。关于这点，可以使用一个可包括吸入装置的装备设备290。另外，电缆285可以被使用来把这样一个接收机设备耦合到一个计算装置以便帮助把手写信息电子集合在例如写表面280上。可是，这样一个传感器设备具有先前讨论的与使用多个传感器相关的缺点。对于此实施例，使用IR传感器230和接收机240可能会降低这种装置的灵活性同时还增加这种实施例的成本。另外，取决于超声波发射机比如270的特定结构，这些实施例还可能体验由于发射机与传感器240的距离所引起的跳越、旋转差错以及静区，正如先前全部讨论的。因此，无线笔***的替换实施例可能是理想的。
图3说明了根据本发明的一个无线笔***的实施例，其处理至少一些前述的缺点。对于此特定的实施例，虽然本发明不限制在这方面的范围中，但是写入装置设备350包括一个全方向的圆柱状超声波发射机。同时对于此实施例，接收机设备310包括半圆柱状接收机330。虽然本发明不限制在这方面，但是接收机330可以包括一个电容压电聚合体膜，比如极化聚偏二氟乙烯(PVDF)。这种膜对于本领域技术人员是熟知的并且例如从测量特种产品(Measurement Specialties)公司，传感器产品分公司，950 Forge Avenue-B1dg.B，Norristown，PA 19403得到。这些接收机在许多方面是有利的。
例如，如图3中所说明的，这种接收机结构可以减少可能在现有方法中存在的静区尺寸，正如先前所描述的。在这方面中，至少部分地由于它们的半圆柱状配置，这些接收机可以能在一个基本上180度的范围或者一个基本上平坦的区域上接收脉冲或信号。如图3所示，这种实施例的一个静区可以至少部分地由一个传感器在从一个发射机到第二个传感器的直接路径中的角度来定义。在这种情形中，第一传感器可能干扰来自发射机中的脉冲，这可能影响它达到第二传感器的能力。可是，虽然如此，与图1相比，使用这样一个实施例减少了静区区域的尺寸。
这种结构的另一潜在的优点可以来自于会同一个同步信号和一个位置脉冲一起使用这些接收机，正如先前已经描述的。在这点上，一个RF信号可以由用于激励超声波发射机360的一个电子脉冲来产生。这样一个脉冲例如可以由位于笔套350中的一个转换器来产生。此种激励脉冲是本领域技术人员熟知的并且是在超声波发射机比如360中发出声学脉冲的一种方法。这种脉冲例如可以通过一个转换器或者通过放电一个电阻电容(RC)电路来产生。用于产生这种激励的其它技术存在并且本发明当然不局限于前述的这种。这种RF信号然后可以大体上同时地被接收机330接收并且以与先前已描述的一种类似的方式被使用在确定发射机离接收机的相对距离。在这样一个实施例中，因为第二组的传感器/接收机未被使用来接收一个同步信号，所以这些实施例的灵活性至少部分地由于这些实施例尺寸的减小而可以被改良。另外，例如这些实施例的成本可以被减少。
作为另外一个示例，至少部分地由于发射机360的全方向结构，则先前讨论的旋转差错的缺点还可以被降低，因为这些旋转差错至少部分地由于在前面实施例中使用的发射机的方向性质而经常出现。对于此实施例，一个包括这样一个发射机的写入装置比如350的旋转，将基本上不影响在接收机330处由这样一个发射机产生的超声波脉冲特性。至少部分地由于这一方面，一个写入装置比如350的旋转可以基本上不影响这样一个写入装置位置的一个精确确定。另外，由于这样一个全方向发射机的圆柱状结构，所以它可以相对地位于接近于记录设备例如350的顶端。这方面可以是有利的，因为它可以减少反作用，比如可能来自于倾斜这样一个写入装置的额外信息。在这方面中，把发射机放置离笔顶端近一点降低了在此倾斜期间移动的弧的半径。此减小的半径因此可以减少发射机沿着这个弧移动的总距离，进而又减少了额外信息的数量。
对于此特定的实施例，接收机设备310通过电缆320被耦合到计算装置370。这可以允许计算装置370接收来自接收机设备310中的电子信息。本发明当然不限制在这方面的范围中并且替换实施例可以存在。例如，传感器330可以被包括在与这样一个接收机设备310相反的计算装置370中，这个接收机设备310通过电缆320被耦合到这样一个计算设备。然而，对于此特定的实施例，通过电缆320传送的电子信息可以如此在下文中被进一步详细讨论。
图4说明了按照本发明的一种全方向发射机400的实施例，其可以减少先前讨论的与声阻抗失配相关的静区。这样一个发射机可以被使用作为写入装置350中的发射机360，正如先前所讨论的。虽然本发明不限制在此范围或者任何特别的配置内，但是发射机400可以包括一个圆柱状的环氧树脂基底400和包括压电棒的一个矩阵，比如42。相比较于现有设备，这样一个结构可能导致较低的传音。在这方面，这样一个发射机的声阻抗可以减少了大约一个数量级。这样一个发射机的声阻抗中的这种减少进而可以改善与空气的阻抗失配并且增加其外早先讨论的静区出现的半径，这是理想的。
根据本发明的方法实施例可以使用无线笔***的实施例，如图3中所说明的。虽然这种方法可以被具体化为一个存储介质上的指令，它可以被一个计算装置比如370所执行，但是本发明当然不如此被限制。这种方法实施例还可以使用如先前已经讨论的用于确定写入装置位置的技术。例如，这种方法的一个实施例可以包括产生一个同步信号，比如可以作为一个激励脉冲的结果而被产生。这种方法实施例还可以包括：产生一个超声波脉冲然后基于同步信号和超声波脉冲的定时关系来确定与离多个传感器的相对距离。这种方法还可以包括：通过使用三角计算确定一个写入装置的位置，此种计算的结果至少部分地以接收机比如330的接近度以及由定时关系确定的相对距离为基础。虽然本发明不如此被限制，但是通常为模拟的同步信号和超声波脉冲可以被转换成那些信号/脉冲的数字表示。这些数字表示然后接着可以被用于确定一个写入装置相对于接收机例如330的相对距离和位置。
虽然在此已经说明并描述了本发明的某些特征，但是对本领域技术人员来说可以想到许多修改、替代、改变和等价物。因此应该理解，附加权利要求意欲覆盖落在本发明实际精神之内的所有的这样的修改和改变。

Claims (20)

1.一种用于跟踪写入装置运动的***，包括：
附加到所述该写入装置上的一个基本上全方向的发射机；和
多个半圆柱状的接收机，所述半圆柱状的接收机能够在一个基本上平坦的区域上接收由该基本上全方向的发射机所产生的一个或多个脉冲。
2.如权利要求1所述的***，其中，所述基本上全方向的接收机包括一个超声波发射机。
3.如权利要求1所述的***，其中，所述基本上全方向的发射机包括一种基本上圆柱状的发射机。
4.如权利要求3所述的***，其中，所述圆柱状的超声波发射机包括一个基底材料和一个压电材料。
5.如权利要求4所述的***，其中，所述压电材料包括分布在所述基底材料中的多个棒。
6.如权利要求1所述的***，其中，所述接收机包括一个压电聚合物膜。
7.如权利要求1所述的***，其中，所述多个接收机被安排在已知的相对位置处以使可至少部分地基于所述一个或多个脉冲的相对到达时间来确定所述发射机的一个位置。
8.如权利要求7所述的***，其中，所述接收机还能够接收一个基本上同时的同步信号作为用于确定所述相对到达时间的一个基准。
9.如权利要求8所述的***，其中，所述同步信号至少部分地以所述基本上全方向发射机的一个激励脉冲为基础。
10.如权利要求8所述的***，其中，所述多个接收机通过一个接口被耦合到一个处理器，所述处理器能够通过至少部分地基于所述相对到达时间使用三角计算来确定所述写入装置的所述位置。
11.如权利要求10所述的***，其中，所述处理器被包括在一个计算装置中。
12.如权利要求11所述的***，其中，所述计算装置包括本质上由如下至少一个组成的一个计算装置：个人计算机、个人数据助理和互联网输入板。
13.一种电子地记录使用写入装置所产生的信息的方法，包括：
从一个发射机中产生一个基本上全方向的一个或多个脉冲；
在一个基本上平坦的区域上接收所述一个或多个脉冲；和
至少部分地基于在所述基本上平坦的区域上不同点处所述一个或多个脉冲的相对到达时间来确定所述发射机的一个位置。
14.如权利要求13所述的方法，还包括：
产生一个同步信号；
在所述基本上平坦的区域上的所述不同点处基本上同时地接收所述同步信号，
其中至少部分地基于所述同步信号来确定所述相对到达时间。
15.如权利要求14所述的方法，其中，所述同步信号至少部分地以对于所述发射机的一个激励脉冲为基础。
16.如权利要求14所述的方法，其中，确定所述发射机的所述位置包括：
至少部分地基于所述相对到达时间来确定所述发射机到在所述基本上平坦的区域上不同点的距离；和
至少部分地基于所述距离来计算所述发射机的所述位置。
17.如权利要求16所述的方法，其中，计算所述位置使用三角公式。
18.一种物品，包括：一个其上存储了指令的存储介质，当这些指令被执行时使得一个计算装置具有以下功能：
接收一个或多个同步信号；
在一个基本上平坦的区域上的不同点处接收一个基本上全方向的一个或多个脉冲；和
至少部分地基于所述一个或多个同步信号和所述一个或多个脉冲之间的一个定时关系来确定发射机的位置。
19.如权利要求18所述的物品，其中，所述一个或多个同步信号在所述基本上平坦的区域上的所述不同点处基本上同时地被接收。
20.如权利要求19所述的物品，其中，所述指令在被执行时使得一个计算装置还具有如下功能：
至少部分地基于在所述基本上平坦的区域上的所述不同点处所述一个或多个脉冲的相对到达时间来确定所述发射机到在所述基本上平坦的区域上所述不同点的各自距离；和
通过使用所述各自的距离来确定所述发射机的所述位置。
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