專利名稱：位置跟蹤信號(hào)發(fā)生器單元及具有該單元的輸入系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及位置跟蹤信號(hào)發(fā)生器單元及包括位置跟蹤輸入設(shè)備 的輸入系統(tǒng)，所述位置,輸入設(shè)備用于跟蹤位置跟蹤信號(hào)發(fā)生器 單元的位置以及輸入信息。
背景技術(shù)：
位置跟蹤輸入設(shè)備是識(shí)別由用戶移動(dòng)的位置跟蹤信號(hào)發(fā)生器 單元的位置并輸入關(guān)于信號(hào)發(fā)生器單元及其軌跡的信息的設(shè)備。目
前，位置跟蹤輸入設(shè)備使用自然手寫(natural handwriting)輸 入系統(tǒng)結(jié)合作為輸入筆的位置跟蹤信號(hào)發(fā)生器單元來實(shí)現(xiàn)。為描述 簡(jiǎn)單起見，本發(fā)明將以位置跟蹤信號(hào)發(fā)生器單元和作為自然手寫輸 入系統(tǒng)的位置跟蹤輸入設(shè)備為例來加以描述。
與平板電腦中的自然手寫識(shí)別方法不同，在這種自然手寫輸入 系統(tǒng)中，輸入筆的坐標(biāo)值通過基于自然手寫輸入設(shè)備接收到參考信 號(hào)的時(shí)間和輸入筆產(chǎn)生超聲信號(hào)的時(shí)間之間的時(shí)間差計(jì)算距離來 識(shí)別，輸入筆的軌跡則通過連接輸入筆移動(dòng)過程中的坐標(biāo)值來識(shí) 別。所述參考信號(hào)可包括紅外(IR)、射頻(RF)或電磁(EM)感 應(yīng)信號(hào)。
傳統(tǒng)的位置跟蹤信號(hào)發(fā)生器單元如圖l所示。參照?qǐng)D1,傳統(tǒng) 的位置跟蹤信號(hào)發(fā)生器單元為筆式的，包括向該輸入筆的主體IO 供電的電源15，產(chǎn)生參考信號(hào)的參考信號(hào)發(fā)生器13，產(chǎn)生超聲信 號(hào)的超聲發(fā)生器17以及控制參考信號(hào)發(fā)生器13和超聲發(fā)生器17 的控制器11。
此外，這種傳統(tǒng)的位置跟蹤信號(hào)發(fā)生器單元還包括筆芯19,其穿過所述主體的中央，用于存儲(chǔ)墨，使用戶可實(shí)際地在紙上進(jìn)行記
錄或者僅用于改善用戶的書寫靈敏度。筆芯19通過圓柱形的超聲 發(fā)生器17并與主體10相組合，而外殼20封裝該超聲發(fā)生器17和 筆芯19。超聲發(fā)生器17典型地由壓電膜形成。
如圖1所示，外殼具有用于將超聲發(fā)生器17產(chǎn)生的超聲波發(fā) 射到外部的槽22。
此外，隨著這種傳統(tǒng)的位置跟蹤信號(hào)發(fā)生器單元的超聲發(fā)生器 17產(chǎn)生的超聲信號(hào)的輸出功率的提高，可獲得覆蓋范圍更大的超聲 信號(hào)。
因此，當(dāng)輸入系統(tǒng)中用于接^聲信號(hào)的傳感器靠近位置 信號(hào)發(fā)生器單元設(shè)置時(shí)，由位置跟蹤信號(hào)發(fā)生器單元產(chǎn)生的超聲信 號(hào)的強(qiáng)度不是問題。然而，當(dāng)超聲信號(hào)傳感器遠(yuǎn)離位置跟蹤信號(hào)發(fā) 生器單元設(shè)置時(shí)，超聲信號(hào)達(dá)不到該傳感器，因此，位置跟蹤信號(hào) 發(fā)生器單元的位置就無法被精確地跟蹤。
為解決上述問題，提出了一種增強(qiáng)超聲信號(hào)的輸出功率的方 法。然而，為提高超聲信號(hào)的功率，覆蓋筆芯19外表面的壓電膜 的長(zhǎng)度變長(zhǎng)。相應(yīng)于該長(zhǎng)度的增加，被實(shí)施為輸入筆的位置跟蹤信 號(hào)發(fā)生器單元的厚度變大，這可能會(huì)4吏用戶感到不舒服。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種位置跟蹤信號(hào)發(fā)生器單元和采用該位置跟蹤 信號(hào)發(fā)生器單元的輸入系統(tǒng)，通過該單元和系統(tǒng)，可擴(kuò)大超聲信號(hào) 的覆蓋范圍，且不會(huì)增加位置跟蹤信號(hào)發(fā)生器單元的厚度。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種位置跟蹤信號(hào)發(fā)生器單元， 包括多個(gè)超聲信號(hào)發(fā)生器，其分開預(yù)定的距離，并基于超聲控制 信號(hào)產(chǎn)生相應(yīng)的超聲信號(hào)；控制器，其產(chǎn)生超聲控制信號(hào)并將該超 聲控制信號(hào)輸出給多個(gè)所^1聲信號(hào)發(fā)生器，使得從多個(gè)超聲信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的超聲信號(hào)可以交疊并放大；以及導(dǎo)引件，其包括用于 發(fā)射超聲信號(hào)的發(fā)射槽，該導(dǎo)引件內(nèi)部容納多個(gè)超聲信號(hào)發(fā)生器， 并與支承超聲信號(hào)發(fā)生器的主體相結(jié)合。
控制器可以按照從相對(duì)于發(fā)射槽而言最遠(yuǎn)的超聲信號(hào)發(fā)生器 開始到最近的超聲信號(hào)發(fā)生器的順序、以恒定的時(shí)間間隔產(chǎn)生并輸 出超聲控制信號(hào)，以使超聲信號(hào)交疊并通itj^射槽發(fā)射交疊的超聲 信號(hào)。
位置跟蹤信號(hào)發(fā)生器單元還可包括基于參考控制信號(hào)產(chǎn)生參 考信號(hào)的參考信號(hào)發(fā)生器；其中，控制器產(chǎn)生參考控制信號(hào)，以便 以與從超聲信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的超聲信號(hào)相同的時(shí)間周期產(chǎn)生參考 信號(hào)，并將該參考控制信號(hào)輸出到參考信號(hào)發(fā)生器。
才艮據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種輸入系統(tǒng)，包括如上所述 的位置跟蹤信號(hào)發(fā)生器單元；位置^J宗輸入設(shè)備，其包括用于接收 從該位置跟蹤信號(hào)發(fā)生器單元產(chǎn)生的參考信號(hào)的參考信號(hào)傳感器， 和彼此分開以接收來自于該位置跟蹤信號(hào)發(fā)生器單元的放大的超 聲信號(hào)的多個(gè)超聲信號(hào)傳感器，該位置,輸入設(shè)備用參考信號(hào)傳 感器接收到參考信號(hào)的時(shí)間與多個(gè)超聲信號(hào)傳感器接收到超聲信 號(hào)的時(shí)間之間的時(shí)間差來測(cè)量所述位置跟蹤信號(hào)發(fā)生器單元的位
根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供一種輸入系統(tǒng)，包括位置 信號(hào)發(fā)生器單元，其包括彼此分開以基于預(yù)定的超聲控制信號(hào)產(chǎn) 生超聲信號(hào)的多個(gè)超聲信號(hào)發(fā)生器；導(dǎo)引件，該導(dǎo)引件中形成有用 于發(fā)射超聲信號(hào)的發(fā)射槽，該導(dǎo)引件與支承超聲信號(hào)發(fā)生器的主體 結(jié)合，并且內(nèi)部容納有多個(gè)超聲信號(hào)發(fā)生器；以及位置跟蹤輸入設(shè) 備，其通過電線連接到位置跟蹤信號(hào)發(fā)生器上，以產(chǎn)生超聲控制信 號(hào)，以便使以預(yù)定時(shí)間周期從多個(gè)超聲信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的超聲信號(hào) 交疊，以便放大，并且將該超聲控制信號(hào)輸出到所述多個(gè)超聲信號(hào)發(fā)生器。
位置跟蹤輸入設(shè)備可以按照從相對(duì)于發(fā)射槽而言最遠(yuǎn)的超聲 信號(hào)發(fā)生器開始到最近的超聲信號(hào)發(fā)生器的順序、以恒定的時(shí)間差
產(chǎn)生并輸出超聲控制信號(hào)，以便通itj^射槽發(fā)射交疊的超聲信號(hào)。 位置跟蹤輸入設(shè)備可以用向最近的超聲信號(hào)發(fā)生器輸出超聲 控制信號(hào)的時(shí)間與每個(gè)超聲信號(hào)傳感器接收到超聲信號(hào)的時(shí)間之 間的時(shí)間差來測(cè)量所述位置跟蹤信號(hào)發(fā)生器單元的位置。


通過結(jié)合附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施方式，本發(fā)明的上述及其 他特征和優(yōu)點(diǎn)將變得更加明顯。在附圖中
圖l為示出傳統(tǒng)的位置跟蹤信號(hào)發(fā)生器單元的結(jié)構(gòu)的示意圖2為示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的位置跟蹤信號(hào)發(fā)生器單 元的結(jié)構(gòu)的示意圖3為示出才艮據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的、如圖2所示的與主體 耦合的導(dǎo)引件(guide)的橫截面圖4為示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式產(chǎn)生的超聲信號(hào)的波形和 所^聲信號(hào)的交疊信號(hào)的波形的視圖5為用以解釋根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的輸入系統(tǒng)的整個(gè)結(jié) 構(gòu)和輸入方法的示意圖6為根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方式的輸入系統(tǒng)的整個(gè)結(jié)構(gòu)和輸入 方法的示意圖。
具體實(shí)施例方式
以下將參考附圖描述本發(fā)明的示例性實(shí)施方式。
圖2為示出根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施方式的位置跟蹤信號(hào)發(fā)生器單元
的結(jié)構(gòu)的示意圖。參照?qǐng)D2，根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施方式的位置跟蹤信號(hào)發(fā)生器單元在物理結(jié)構(gòu)上包括主體200和與主體200耦合的導(dǎo)引 件300。
主體200包括電源230、超聲信號(hào)產(chǎn)生單元240、參考信號(hào)發(fā) 生器220、控制器210以及筆芯250。電源230向超聲信號(hào)產(chǎn)生單 元240、參考信號(hào)發(fā)生器220以及控制器210供電。參考信號(hào)發(fā)生 器220接收供給的電能，并基于從控制器210輸入的參考控制信號(hào) 產(chǎn)生參考信號(hào)。在本發(fā)明中，參考信號(hào)可包括紅外(IR)信號(hào)、射 頻(RF)信號(hào)或電磁(EM)感應(yīng)信號(hào)。
可在超聲信號(hào)產(chǎn)生單元240的末端設(shè)置筆芯250,以便提供典 型的筆的書寫靈敏度。此外，在筆芯250的內(nèi)部可包含墨，以供用 戶實(shí)際地書寫。在這種情形下，筆芯250可以穿過超聲信號(hào)產(chǎn)生單 元240,并插入主體200內(nèi)。
超聲信號(hào)產(chǎn)生單元240包括多個(gè)超聲信號(hào)發(fā)生器240a和 240b，它們基于從控制器210輸入的超聲控制信號(hào)通過振動(dòng)產(chǎn)生超 聲信號(hào)；內(nèi)部管242，其中央部分具有圓柱形空間用于容納筆芯250; 以及支承體248，其與導(dǎo)引件300的內(nèi)表面緊密M,以固定超聲 信號(hào)發(fā)生器240的位置。
優(yōu)選地，超聲信號(hào)發(fā)生器24Oa和240b彼此分開預(yù)定的距離Ll， 以環(huán)繞內(nèi)部管242的外表面?；蛘撸曅盘?hào)發(fā)生器240a和240b 可以僅被提供到內(nèi)部管242的預(yù)定區(qū)域上。超聲信號(hào)發(fā)生器240a 和240b通過基于超聲控制信號(hào)將電源230供給的電能轉(zhuǎn)換成振動(dòng) 能，產(chǎn)生超聲信號(hào)。優(yōu)選地，超聲信號(hào)發(fā)生器用壓電膜構(gòu)造。
雖然在圖2中示出了兩個(gè)超聲信號(hào)發(fā)生器240a和240b，當(dāng)然， 也可設(shè)置三個(gè)或更多的超聲信號(hào)發(fā)生器。另外，雖然這些超聲信號(hào) 發(fā)生器可以彼此分開不同的距離，然而優(yōu)選的是這些超聲信號(hào)發(fā)生 器彼此分開相等的距離。
此外，如圖2所示，優(yōu)選的是，在用戶使用輸入筆進(jìn)行書寫操作時(shí)，將超聲信號(hào)發(fā)生器240設(shè)置在更靠近紙張的位置(例如，輸 入筆的下端)?？刂破?10、參考信號(hào)發(fā)生器220以及電源230可以 設(shè)置在主體200內(nèi)的任何位置。
在導(dǎo)引件300的內(nèi)部，提供有用以容納超聲信號(hào)發(fā)生器240的 空間。導(dǎo)引件300環(huán)繞著其中容納的超聲信號(hào)發(fā)生器240，與主體 200耦合。
導(dǎo)引件300包括下導(dǎo)引件310和上導(dǎo)引件320。上導(dǎo)引件320 的橫截面具有諸如螺紋那樣的鎖定結(jié)構(gòu)，使得能夠通過裝配、螺紋 連接或粘結(jié)與主體200互鎖。
發(fā)射槽330設(shè)置在下導(dǎo)引件310的外表面上，以^tiL射從容納 于導(dǎo)引件300內(nèi)的超聲信號(hào)發(fā)生器240a和240b產(chǎn)生的超聲信號(hào)。 優(yōu)選地，發(fā)射槽330是長(zhǎng)形的，以使接近地面的整個(gè)最下側(cè)的超聲 信號(hào)發(fā)生器240a能夠被充分地暴露。也即，發(fā)射槽330被設(shè)計(jì)成 可使從最下側(cè)超聲信號(hào)發(fā)生器240a產(chǎn)生的超聲信號(hào)直接發(fā)射到空 氣中，而無需通過在超聲信號(hào)產(chǎn)生單元240與導(dǎo)引件300之間提供 的導(dǎo)引5M^進(jìn)行傳播。
同時(shí)，上導(dǎo)引件320形成與上超聲發(fā)生器240b相關(guān)聯(lián)的導(dǎo)引 路徑，以^t通過發(fā)射槽330發(fā)射從內(nèi)部容納的上超聲信號(hào)發(fā)生器 240b產(chǎn)生的超聲信號(hào)。結(jié)果，從上超聲信號(hào)發(fā)生器240b產(chǎn)生的超
聲信號(hào)沿著導(dǎo)引5M^被向下導(dǎo)引到地面，并M射到空氣中。
注意，假設(shè)設(shè)置三個(gè)超聲發(fā)生器，則除最下側(cè)超聲發(fā)生器外的 兩個(gè)上超聲發(fā)生器均可被上導(dǎo)引件320環(huán)繞，由此，從其中產(chǎn)生的 超聲信號(hào)可以沿著導(dǎo)引路徑穿it^C射槽330被導(dǎo)引到空氣中。
同時(shí)，控制器210向超聲信號(hào)產(chǎn)生單元240和參考信號(hào)發(fā)生器 220輸出超聲控制信號(hào)和參考控制信號(hào)，以便超聲信號(hào)產(chǎn)生單元240 和參考信號(hào)發(fā)生器2 2 0分別以預(yù)定的時(shí)間周期產(chǎn)生超聲信號(hào)和參考 信號(hào)。注意，控制單元210產(chǎn)生并輸出超聲控制信號(hào)和參考控制信號(hào)，以便以相同的時(shí)間周期(即以相同的產(chǎn)生頻率)產(chǎn)生超聲信號(hào) 和參考信號(hào)。參考控制信號(hào)和超聲控制信號(hào)可以被同時(shí)輸出，或者 以恒定的時(shí)間差被分別輸出。
控制器210產(chǎn)生超聲控制信號(hào)，并將它們輸出到相應(yīng)的超聲信 號(hào)發(fā)生器240a和240b。以預(yù)定時(shí)間間隔M聲信號(hào)發(fā)生器240a 和240b產(chǎn)生的超聲信號(hào)被彼此交疊和放大。
圖3為示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的與主體200相結(jié)合的導(dǎo)引件 300的橫截面的示意圖。參照?qǐng)D3,在超聲信號(hào)產(chǎn)生單元240插入 導(dǎo)引件300內(nèi)時(shí)，筆芯250穿過超聲信號(hào)產(chǎn)生單元240的內(nèi)部管242 和下導(dǎo)引件30。主體200與上導(dǎo)引件320緊密地掩^，使得從超聲 信號(hào)發(fā)生器240a和240b產(chǎn)生的超聲波不會(huì)沿著相反于地面的方向 狄氛
在超聲信號(hào)產(chǎn)生單元240插入導(dǎo)引件300內(nèi)的情況下，在超聲 信號(hào)產(chǎn)生單元240的內(nèi)部管242與導(dǎo)引件300的內(nèi)表面之間形成導(dǎo) 引路徑350， J^U^聲信號(hào)發(fā)生器240b產(chǎn)生的超聲信號(hào)沿著導(dǎo)引路 徑340傳播，以通it^射槽330 ^Jt射。
圖4示出通過交疊根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式產(chǎn)生的超聲信號(hào)和 超聲信號(hào)的波形進(jìn)行放大的過程。參照?qǐng)D4，控制器210產(chǎn)生用于 指示產(chǎn)生超聲信號(hào)的超聲控制信號(hào)并將其輸出給超聲信號(hào)發(fā)生器 240b。
超聲信號(hào)發(fā)生器240b接收該超聲控制信號(hào)，產(chǎn)生超聲信號(hào) (401:參照?qǐng)D4的@)。
從超聲信號(hào)發(fā)生器240b產(chǎn)生的超聲信號(hào)@沿導(dǎo)引路徑350 (402 )向發(fā)射槽330傳播。
另一方面，當(dāng)從超聲信號(hào)發(fā)生器240b產(chǎn)生的超聲信號(hào)⑧到達(dá) 超聲信號(hào)發(fā)生器240a時(shí)，即當(dāng)超聲信號(hào)③在超聲信號(hào)發(fā)生器240a 與240b之間傳播距離Ll時(shí)，將所述超聲控制信號(hào)輸出到超聲信號(hào)發(fā)生器240a，以產(chǎn)生與該在前的超聲信號(hào)具有相同頻率和相位的超 聲信號(hào)(403:參照?qǐng)D4的 )。
然后，超聲信號(hào)③和⑥彼此交疊，產(chǎn)生放大的超聲信號(hào)( + )。該放大的超聲信號(hào)通itj^射槽330^JL射到空氣中。
控制器210產(chǎn)生參考控制信號(hào)，使得參考信號(hào)以與超聲信號(hào)相 同的時(shí)間周期(即以相同的產(chǎn)生頻率)產(chǎn)生，而不管超聲信號(hào)產(chǎn)生 的時(shí)間點(diǎn)，控制器210還將該參考控制信號(hào)輸出給參考信號(hào)發(fā)生器 220。
即，控制器210可以產(chǎn)生參考控制信號(hào)，4吏得以與超聲信號(hào)相 同的產(chǎn)生頻率且以距產(chǎn)生超聲信號(hào)的時(shí)間點(diǎn)恒定的時(shí)間間隔產(chǎn)生 參考信號(hào)，控制器210還將該參考控制信號(hào)輸出給參考信號(hào)發(fā)生器 220。
另夕卜，控制器210可以產(chǎn)生這樣的參考控制信號(hào)，該參考控制 信號(hào)用于指示在與從相對(duì)于發(fā)射槽330較遠(yuǎn)的超聲信號(hào)發(fā)生器 240b或較近的超聲信號(hào)發(fā)生器240a產(chǎn)生超聲信號(hào)的同時(shí)產(chǎn)生參考 信號(hào)。
根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式，超聲控制信號(hào)和參考控制信號(hào)被 同時(shí)分別輸出到超聲信號(hào)發(fā)生器240a和參考信號(hào)發(fā)生器220，以便 同時(shí)發(fā)射M大的超聲信號(hào)和參考信號(hào)。
圖5示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的輸入系統(tǒng)的整個(gè)結(jié)構(gòu)和輸
入方法o
現(xiàn)在，參照?qǐng)D5描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的輸入系統(tǒng)的操作。 通itM合主體200和導(dǎo)引件300得到的位置跟蹤信號(hào)發(fā)生器單元 50a (以下稱作"輸入筆")的控制器210以相同的時(shí)間周期(即以 相同的產(chǎn)生頻率)產(chǎn)生參考控制信號(hào)和超聲控制信號(hào)，并將它們輸 出給參考信號(hào)發(fā)生器220和超聲信號(hào)產(chǎn)生單元240。如上所述，超 聲信號(hào)和參考信號(hào)可以同時(shí)產(chǎn)生，或以恒定的時(shí)間間隔分別產(chǎn)生。當(dāng)從控制器210輸入控制信號(hào)時(shí)，參考信號(hào)發(fā)生器220產(chǎn)生參 考信號(hào)。此外，如上所述，超聲信號(hào)發(fā)生器240a和240b以恒定的 時(shí)間間隔順序地產(chǎn)生超聲信號(hào)。產(chǎn)生的超聲信號(hào)彼此交疊并放大， 然后通it^L射槽330輸出到空氣中。
位置跟蹤輸入設(shè)備60a包括用于接收參考信號(hào)的參考信號(hào)傳感 器40,和用于接^聲信號(hào)的多個(gè)超聲信號(hào)傳感器30a和30b。應(yīng) 當(dāng)注意，超聲信號(hào)傳感器30a和30b彼此分開預(yù)定的距離。
以下以參考信號(hào)和超聲信號(hào)同時(shí)產(chǎn)生的情形為例，描述根據(jù)本 發(fā)明第一實(shí)施方式的測(cè)量輸入筆50a的坐標(biāo)值的方法。
輸入筆50a的坐標(biāo)值(x， y)可以通過求解下列x和y的方程 式獲得
a W+y2，且
b2- (c-x) 2+y2
假設(shè)射頻信號(hào)或紅外頻率信號(hào)(即參考信號(hào))以光速傳播，則 參考信號(hào)一在輸入筆50a內(nèi)產(chǎn)生，就會(huì)被參考信號(hào)傳感器40接收 到，因此，可通過用聲速分別乘以接收該參考信號(hào)所用的時(shí)間以及 左側(cè)超聲傳感器30a和右側(cè)超聲傳感器30b接收超聲信號(hào)所用的時(shí) 間差獲得長(zhǎng)度a和b。此外，由于長(zhǎng)度c是預(yù)先設(shè)定的，因此可以 通過將a、 b及c的值代入到方程式1中得到坐標(biāo)值(x， y )。還可 以使用通iti^輸入筆50a而獲得的坐標(biāo)值，由用戶輸入手寫的筆 跡(script )。
在以相同的頻率(即以相同的時(shí)間周期)并以恒定的時(shí)間差從 輸入筆50a產(chǎn)生參考信號(hào)和超聲信號(hào)時(shí)，可將該時(shí)間差代入到上述 方程式1，得到輸入筆50a的位置。例如，如果輸入筆50a產(chǎn)生參 考信號(hào)的時(shí)間比產(chǎn)生超聲信號(hào)的時(shí)間早時(shí)間(oc)，那么可以在接收 到參考信號(hào)并且時(shí)間(a)消逝之后，通過用每個(gè)超聲傳感器接收到超聲信號(hào)的時(shí)間來測(cè)量輸入筆50a的位置。
圖6示出根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方式的輸入系統(tǒng)的整個(gè)結(jié)構(gòu)和輸 入方法。
根據(jù)第二實(shí)施方式的位置跟蹤信號(hào)發(fā)生器單元50在超聲信號(hào) 產(chǎn)生單元240和導(dǎo)引件300方面與第一實(shí)施方式具有類似的結(jié)構(gòu)配 置。不同的是，省略了設(shè)置在主體200內(nèi)的控制器210、參考信號(hào) 發(fā)生器220以及電源230。
具體地，第二實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)配置與第一實(shí)施方式的相似之處 在于超聲信號(hào)產(chǎn)生單元240和筆芯250容納在主體200內(nèi)，導(dǎo)引 件300與主體200相結(jié)合，同時(shí)內(nèi)部存放有所i^聲信號(hào)產(chǎn)生單元 240。第二實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)配置與第一實(shí)施方式的不同之處在于 省略了控制器210、參考信號(hào)發(fā)生器220以及電源230，超聲信號(hào) 產(chǎn)生單元240通過電線接收來自位置跟蹤輸入設(shè)備60b的超聲控制 信號(hào)和能量，以產(chǎn)生超聲信號(hào)。這里只描述與第一實(shí)施方式不同的 部件和操作。
參照?qǐng)D6，根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方式的位置跟蹤信號(hào)發(fā)生器單 元50b通過電線連接到位置J^輸入設(shè)備60b上，以接收能量。此 外，位置跟蹤輸入設(shè)備60b以預(yù)定的時(shí)間周期產(chǎn)生超聲控制信號(hào)， 然后將該超聲控制信號(hào)輸出到輸入筆50b，所述超聲控制信號(hào)用于 指示位置 信號(hào)發(fā)生器單元50b (也稱作輸入筆)產(chǎn)生超聲信號(hào)。
接收到超聲控制信號(hào)的輸入筆50b的各信號(hào)發(fā)生器240a和 240b以預(yù)定的時(shí)間間隔產(chǎn)生超聲信號(hào)，并通itJL射槽330發(fā)射放大 的超聲信號(hào)。這些超聲信號(hào)被設(shè)置在位置跟蹤輸入設(shè)備60b內(nèi)的多 個(gè)超聲傳感器30a和30b接收。
位置,輸入設(shè)備6Ob可以將向輸入筆5 Ob輸出超聲控制信號(hào) 的時(shí)間設(shè)定為參考時(shí)間，用該參考時(shí)間到多個(gè)超聲傳感器30a和 30b接收到超聲信號(hào)的時(shí)間的時(shí)間差來測(cè)量輸入筆50a的位置，并進(jìn)行與第一實(shí)施方式類似的輸入操作。參考時(shí)間可以設(shè)定為向鄰近
發(fā)射槽330的超聲發(fā)生器240a輸出該超聲控制信號(hào)的時(shí)間。
如上所述，在本發(fā)明的位置跟蹤信號(hào)發(fā)生器單元內(nèi)，以恒定時(shí) 間間隔從多個(gè)超聲信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生超聲信號(hào)，所&適聲信號(hào)然后交 疊并放大。結(jié)果，能夠提高超聲信號(hào)的強(qiáng)度并擴(kuò)大其覆蓋范圍。
同時(shí)，由于如上所述的結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)，本發(fā)明可以解決現(xiàn)有技術(shù)的 問題，即由為提高超聲信號(hào)強(qiáng)度的大尺寸超聲傳感器引起的位置跟 蹤信號(hào)發(fā)生器單元的大厚度的問題。
雖然參照本發(fā)明的示例性實(shí)施方式描述了位置跟蹤信號(hào)發(fā)生 器單元及使用該位置跟蹤信號(hào)發(fā)生器單元的輸入系統(tǒng)，但是本領(lǐng)域 的普通4支術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下 可以做出各種修改。
例如，雖然在上面的描述中，在超聲信號(hào)產(chǎn)生單元240中包括 兩個(gè)超聲信號(hào)發(fā)生器240a和240b，也可以以恒定的距離設(shè)置三個(gè) 或多個(gè)超聲信號(hào)發(fā)生器。在這種情形下，可以從最上側(cè)的超聲信號(hào) 發(fā)生器開始、以對(duì)應(yīng)于相鄰超聲信號(hào)發(fā)生器之間距離的時(shí)間間隔順 序地產(chǎn)生超聲信號(hào)，使得超聲信號(hào)可被放大并發(fā)射。
因此，所公開的示例性實(shí)施方式應(yīng)當(dāng)認(rèn)為另一描述意義上的而不 是限制意義上的。本發(fā)明的范圍應(yīng)當(dāng)符合對(duì)所附權(quán)利要求而不是上 述描述的最寬泛理解，以便涵蓋所有這些修改及其等同內(nèi)容。
權(quán)利要求
1.一種位置跟蹤信號(hào)發(fā)生器單元，包括多個(gè)超聲信號(hào)發(fā)生器，所述多個(gè)超聲信號(hào)發(fā)生器被分開預(yù)定的距離，并基于超聲控制信號(hào)產(chǎn)生相應(yīng)的超聲信號(hào)；控制器，所述控制器產(chǎn)生超聲控制信號(hào)并將該超聲控制信號(hào)輸出給多個(gè)所述超聲信號(hào)發(fā)生器，使得從多個(gè)超聲信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的超聲信號(hào)能夠交疊并放大；以及導(dǎo)引件，所述導(dǎo)引件包括用于發(fā)射超聲信號(hào)的發(fā)射槽，該導(dǎo)引件內(nèi)部容納有多個(gè)超聲信號(hào)發(fā)生器，且與支承超聲信號(hào)發(fā)生器的主體相結(jié)合。
2. #^;^'虔求1所述的位置^^信號(hào)紐器單元，其中，所述控制器按照W目對(duì)于發(fā)，而言最遠(yuǎn)的超聲信號(hào)J^器開始到最近的超聲 信號(hào)紐器的順序、以恒定的時(shí)間間隔產(chǎn)生并輸出超聲控制信號(hào)，以使超聲信號(hào)交疊以;SJlJ^^Ht;^交疊的超聲信號(hào)。
3. #^1^^要求2所述的位置^^信號(hào)^A器單元，還包括基于參 考控制信號(hào)產(chǎn)生參考信號(hào)的參考信號(hào)itA器；其中，所述控制器產(chǎn)生參考控制信號(hào)，以便產(chǎn)生與v^^聲信號(hào)iLl 器產(chǎn)生的超聲信號(hào)具有相同頻率的參考信號(hào)，并將該參考控制信號(hào)輸出給參考信號(hào)處器。
4. "^t輸入系統(tǒng)，包括W^怯求3的位置絲信號(hào)紐器單元5位置鵬輸入設(shè)備，所述位置鵬輸入設(shè)備包括用于^^J斤述位 置^^信號(hào)紐器單元產(chǎn)生的參考信號(hào)的參考信號(hào)傳感器，和^DH^f 以接收來自該位置鵬信號(hào)j^A器單元的放大的超聲信號(hào)的多個(gè)超聲信 號(hào)傳感器，該位置 輸入設(shè)備用參考信號(hào)傳感^#^^參考信號(hào)的時(shí) 間與多^1聲信號(hào)傳感^^^超聲信號(hào)的時(shí)間之間的時(shí)間差來測(cè)量所 述位置鵬信號(hào)iLi器單元的位置。
5. -"#輸入系統(tǒng)，包拾位置絲信號(hào)iLt器單元，其包拴多^i聲信號(hào)^A器，所述多^N^聲信號(hào)itA器^b^f以基i^ 定的超聲控制信號(hào)產(chǎn)狄聲信號(hào)；導(dǎo)引件，在該導(dǎo)引件中形^r用于發(fā)^i聲信號(hào)的發(fā)wt，該導(dǎo)引件與支^^聲信號(hào)iLt器的主體結(jié)合，且內(nèi)部^M有多個(gè)所ii^聲信號(hào) 發(fā)生器；以及位置i^^輸入設(shè)備，所述位置i^^輸入設(shè)備通過電線連接到位置跟 蹤信號(hào)iLt器單iUi，以產(chǎn)^1聲控制信號(hào)，以便使以預(yù)定時(shí)間周M 多^^聲信號(hào)紐器產(chǎn)生的超聲信號(hào)交疊，以<狄大，并將所^^聲控 制信號(hào)輸出到所述多^h^聲信號(hào)JL^器。
6. :W^'J^求5所述的輸入系統(tǒng)，其中，所述位置^i^"入設(shè)絲 照W目對(duì)于發(fā)^Ht而言最遠(yuǎn)的超聲信號(hào)^A器開始到最近的超聲信號(hào)發(fā) 生器的順序、以恒定的時(shí)間差產(chǎn)生并輸出超聲控制信號(hào)，以^Utit^射 槽發(fā)射M的超聲信號(hào)。
7. :N5U'JJ^求6所述的輸入系統(tǒng)，其中，所述位置^i^輸入設(shè)備用 向最近的超聲信號(hào)^A器輸出超聲控制信號(hào)的時(shí)間與每^h^聲信號(hào)傳感 ^JtS，J超聲信號(hào)的時(shí)間之間的時(shí)間差來測(cè)量所述位置i^^信號(hào)發(fā)生器 單元的位置。
全文摘要
本發(fā)明公開了位置跟蹤信號(hào)發(fā)生器單元及具有該單元的輸入系統(tǒng)。發(fā)明的位置跟蹤信號(hào)發(fā)生器單元以恒定的時(shí)間間隔產(chǎn)生超聲信號(hào)，以使從多個(gè)超聲信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的超聲信號(hào)能夠交疊并放大。因此，可以提高超聲信號(hào)的強(qiáng)度并擴(kuò)大其覆蓋范圍。由于如上所述的結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)，本發(fā)明可以解決現(xiàn)有技術(shù)的問題，即由提高超聲信號(hào)強(qiáng)度的大尺寸的超聲傳感器引起的位置跟蹤信號(hào)發(fā)生器單元的大厚度的問題。
文檔編號(hào)G06F3/033GK101556511SQ20081008993
公開日2009年10月14日 申請(qǐng)日期2008年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月9日
發(fā)明者李在俊, 高悼英 申請(qǐng)人:自由筆有限公司