方向感測(cè)觸筆的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本公開(kāi)提供了用于依據(jù)觸筆(100)的方向，控制在電子設(shè)備(104)上執(zhí)行的應(yīng)用的方法和裝置。觸筆(100)包括諸如陀螺儀之類(lèi)的轉(zhuǎn)動(dòng)率傳感器(202)。從觸筆發(fā)送與轉(zhuǎn)動(dòng)率(204)有關(guān)的信號(hào)(208)，電子設(shè)備(104)接收該信號(hào)作為信號(hào)(208’)。可以使用積分電路(402)從轉(zhuǎn)動(dòng)率(204)確定觸筆方向(220’)，以確定向初始方向向量(426)應(yīng)用的轉(zhuǎn)動(dòng)矩陣(412)。電子設(shè)備(104)可以使用觸筆方向(220’)來(lái)確定用戶使用右手或左手的習(xí)慣，以控制繪畫(huà)應(yīng)用的屬性或用于其他目的。
【專(zhuān)利說(shuō)明】方向感測(cè)觸筆
【背景技術(shù)】
[0001]觸筆指向設(shè)備能使諸位置信息之類(lèi)的信息向主電子設(shè)備輸入。此外，可以使用施加到觸筆筆尖的力，或壓力的縱向或軸向分量，來(lái)控制在計(jì)算機(jī)或其他處理設(shè)備上執(zhí)行的繪畫(huà)應(yīng)用的方案。雖然其他繪畫(huà)工具對(duì)諸如繪畫(huà)工具相對(duì)于繪畫(huà)表面的角度之類(lèi)的附加特征做出響應(yīng)，這有利于改善對(duì)一些繪畫(huà)工具的模擬。測(cè)量角度的一個(gè)方案是使用傾斜或重力傳感器。這能提供與觸筆相對(duì)于垂直方向的角度有關(guān)的信息，但并不指示觸筆相對(duì)于繪畫(huà)表面的角度(除了當(dāng)表面是水平時(shí)之外)。然而，加速計(jì)不指示觸筆在繪畫(huà)表面所在平面中的轉(zhuǎn)動(dòng)。因此，因此，需要提供一種用于確定觸筆相對(duì)于主設(shè)備的繪畫(huà)表面的方向的方式。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0002]在下文中，將參考所包括的附圖來(lái)描述本公開(kāi)的示例性實(shí)施例，在附圖中類(lèi)似的附圖標(biāo)記指代類(lèi)似的單元，在附圖中:
[0003]圖1是根據(jù)本公開(kāi)的示例性實(shí)施例的繪畫(huà)系統(tǒng)的示意圖。
[0004]圖2是根據(jù)本公開(kāi)的示例性實(shí)施例的計(jì)算機(jī)繪畫(huà)系統(tǒng)的方框圖。
[0005]圖3是根據(jù)本公開(kāi)的示例性實(shí)施例，用于使用觸筆方向信息來(lái)控制應(yīng)用的方法的流程圖；
[0006]圖4是根據(jù)本公開(kāi)的示例性實(shí)施例，用于處理觸筆轉(zhuǎn)動(dòng)率以產(chǎn)生觸筆方向向量的處理電路的方框圖；
[0007]圖5是根據(jù)本公開(kāi)的示例性實(shí)施例的計(jì)算機(jī)繪畫(huà)系統(tǒng)的方框圖；以及
[0008]圖6是根據(jù)本公開(kāi)的其它示例性實(shí)施例的計(jì)算機(jī)繪畫(huà)系統(tǒng)的方框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0009]為使描述簡(jiǎn)單清楚起見(jiàn)，可以在附圖中重復(fù)附圖標(biāo)記以指示對(duì)應(yīng)或類(lèi)似的單元。展示了大量細(xì)節(jié)以提供對(duì)本文所描述的示例實(shí)施例的理解?？梢圆恍枰@些細(xì)節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)示例實(shí)施例。在其他實(shí)例中，沒(méi)有詳細(xì)描述周知的方法、過(guò)程和組件，以免使所描述的示例實(shí)施例難以理解。說(shuō)明書(shū)不限于自此所描述的示例性實(shí)施例的范圍。
[0010]本公開(kāi)的一個(gè)方面涉及用于控制在電子設(shè)備上執(zhí)行的應(yīng)用的方法，其中，電子設(shè)備包括從觸筆接收信號(hào)，該信號(hào)取決于觸筆的轉(zhuǎn)動(dòng)率。從觸筆信號(hào)確定觸筆方向，并且提供該觸筆方向作為到應(yīng)用的輸入。在一個(gè)實(shí)施例中，所接收的信號(hào)包括觸筆轉(zhuǎn)動(dòng)率，在這種情況下，通過(guò)設(shè)置初始觸筆方向，依據(jù)該初始觸筆方向?qū)τ|筆轉(zhuǎn)動(dòng)率的指數(shù)求積分，以產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)矩陣，以及向所述初始觸筆方向應(yīng)用該轉(zhuǎn)動(dòng)矩陣來(lái)確定觸筆方向。
[0011 ] 在進(jìn)一步的實(shí)施例中，在所接收的信號(hào)中嵌入了該觸筆方向，在這種情況下，可以從所接收的信號(hào)中恢復(fù)該觸筆方向。
[0012]當(dāng)應(yīng)用是電子繪畫(huà)應(yīng)用時(shí)，可以依據(jù)觸筆方向調(diào)整電子設(shè)備顯示器上所描繪的線條的特性。[0013]在進(jìn)一步的實(shí)施例中，可以從觸筆方向確定觸筆用戶使用右手或左手的習(xí)慣，并且可以使用該習(xí)慣來(lái)控制應(yīng)用。
[0014]本公開(kāi)進(jìn)一步的方面涉及包括積分電路和轉(zhuǎn)動(dòng)電路的觸筆方向傳感器。積分電路可操作用于:依據(jù)初始觸筆方向?qū)λ袦y(cè)的觸筆轉(zhuǎn)動(dòng)率的指數(shù)求積分，以產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)矩陣。轉(zhuǎn)動(dòng)電路可操作用于:將轉(zhuǎn)動(dòng)矩陣應(yīng)用于初始觸筆方向，以產(chǎn)生觸筆方向。觸筆方向傳感器還可以包括裝配有陀螺儀的觸筆。陀螺儀能夠感應(yīng)觸筆轉(zhuǎn)動(dòng)率。
[0015]觸筆方向傳感器還可以包括裝配有接收機(jī)、顯示屏、和處理器的電子設(shè)備，所述接收機(jī)用于從具有轉(zhuǎn)動(dòng)率傳感器的觸筆接收與觸筆轉(zhuǎn)動(dòng)率有關(guān)的信號(hào)，處理器可操作用于依據(jù)觸筆方向，在顯示屏上描繪圖像。
[0016]本公開(kāi)的另一方面涉及觸筆，該觸筆具有:陀螺儀，可操作用于感測(cè)觸筆轉(zhuǎn)動(dòng)率；處理器，可操作用于產(chǎn)生與觸筆轉(zhuǎn)動(dòng)率有關(guān)的信號(hào)；以及，發(fā)射機(jī)，可操作用于發(fā)送與觸筆轉(zhuǎn)動(dòng)率有關(guān)的信號(hào)。其中所述信號(hào)與觸筆轉(zhuǎn)動(dòng)率有關(guān)，處理器可以包括:積分電路，可操作用于響應(yīng)所感測(cè)的觸筆轉(zhuǎn)動(dòng)率來(lái)產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)矩陣；以及，轉(zhuǎn)動(dòng)電路，可操作用于將轉(zhuǎn)動(dòng)矩陣應(yīng)用于初始觸筆方向轉(zhuǎn)動(dòng)，以產(chǎn)生觸筆方向。
[0017]觸筆可以包括諸如按鈕、移動(dòng)傳感器、力傳感器等之類(lèi)的用戶控制，可操作用于指示何時(shí)觸筆的方向與初始觸筆方向大致相同。
[0018]本公開(kāi)的再一個(gè)方面涉及電子設(shè)備，該電子設(shè)備包括:接收機(jī)，可操作用于從觸筆接收信號(hào)，所述信號(hào)與所述觸筆的轉(zhuǎn)動(dòng)率有關(guān)；以及，處理器，可操作用于依據(jù)來(lái)自所述觸筆的信號(hào)來(lái)執(zhí)行應(yīng)用。所述處理器還可以用于:響應(yīng)來(lái)自所述觸筆的信號(hào)，確定觸筆方向，以及，依據(jù)所述觸筆方向，在顯示屏上描繪圖像。
[0019]所述觸筆和/或所述電子設(shè)備的操作可由能夠執(zhí)行非瞬時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上存儲(chǔ)的指令的處理器來(lái)控制。
[0020]圖1是包括觸筆100的繪畫(huà)系統(tǒng)的示意圖，該觸筆100可以在主電子設(shè)備104的繪畫(huà)表面102移動(dòng)。觸筆100用于向主電子設(shè)備104提供輸入。主電子設(shè)備104可以是:例如，膝上型計(jì)算機(jī)、平板計(jì)算機(jī)(平板)、移動(dòng)電話、個(gè)人數(shù)字助理(PDA)、顯示屏、繪畫(huà)板或其他便攜式或非便攜式電子設(shè)備。觸筆100可以提供輸入，以控制在主電子設(shè)備的處理器中執(zhí)行的繪畫(huà)應(yīng)用。輸入包括可以被處理以在顯示器102上描繪線條的位置輸入。根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)方面，觸筆100還提供與觸筆100的方向有關(guān)的輸入?？梢酝ㄟ^(guò)無(wú)線通信鏈路從觸筆100向主電子設(shè)備104傳送能夠用來(lái)確定方向的方向輸入,或其它輸入。在觸筆的電子模塊106中包括諸如RF發(fā)射機(jī)之類(lèi)的發(fā)射機(jī)，以及方向傳感器和其他單元，而主電子設(shè)備104的電子模塊108中包括對(duì)應(yīng)的接收機(jī)。
[0021]在圖1中，由向量110指示觸筆100的方向。在以下的說(shuō)明書(shū)中，由在X和y方向(在繪畫(huà)表面102的平面上)以及z方向(與繪畫(huà)表面102垂直)上具有分量的單位向量U= {ux, uy, uz}T表示方向向量100。還可以按照方位角Θ和仰角Φ將方向向量110寫(xiě)作為 u = u(0，φ) = {cos Θ cos Φ，sin Θ cos Φ , sin Φ }τ
[0022]觸筆100可以包括用戶控制，用于指示觸筆何時(shí)處于初始方向。用戶控制可以是觸筆頂部或側(cè)面上的按鈕112，或在觸筆內(nèi)部的傳感器114。傳感器114可以是運(yùn)動(dòng)傳感器，例如，加速計(jì)，或力傳感器，如筆尖壓力傳感器。
[0023]觸筆100提供的方向輸入可以用于控制在主電子設(shè)備104上執(zhí)行的應(yīng)用的各個(gè)方面。例如，可以用方向輸入作為到計(jì)算機(jī)模擬的諸如筆或刷子之類(lèi)的繪圖工具?？梢杂梅较騺?lái)控制由繪圖工具產(chǎn)生的線條的多個(gè)方面，例如，線條的寬度、顏色飽和度、線條樣式或不透明度。
[0024]在進(jìn)一步的實(shí)施例中，可以用觸筆100的方向控制應(yīng)用的其他方面，例如，在顯示器102上描繪的對(duì)象的方向。
[0025]在進(jìn)一步的實(shí)施例中，用觸筆100的方向確定用戶使用右手或左手的習(xí)慣。進(jìn)而用該習(xí)慣提供例如改進(jìn)的觸筆位置預(yù)測(cè)。
[0026]圖2是根據(jù)本公開(kāi)的示例性實(shí)施例的計(jì)算機(jī)繪畫(huà)系統(tǒng)200的方框圖。繪畫(huà)系統(tǒng)200包括觸筆的電子模塊106和主電子設(shè)備的電子模塊108。觸筆電子模塊106包括三軸陀螺儀202，三軸陀螺儀202測(cè)量觸筆與三個(gè)獨(dú)立軸的有關(guān)的轉(zhuǎn)動(dòng)率，以提供轉(zhuǎn)動(dòng)率204 (可以表示為轉(zhuǎn)動(dòng)率向量ω (t),或等同地表示為轉(zhuǎn)動(dòng)率矩陣Ω (t))。將轉(zhuǎn)動(dòng)率204傳送到觸筆處理器206，觸筆處理器206產(chǎn)生與轉(zhuǎn)動(dòng)率204有關(guān)的觸筆信號(hào)208。觸筆電子模塊106還包括發(fā)射機(jī)210，發(fā)射機(jī)210對(duì)觸筆信號(hào)208進(jìn)行編碼和調(diào)制，并從天線212將其發(fā)送。主電子設(shè)備的電子模塊108包括具有天線214的接收機(jī)216，接收機(jī)216接收從觸筆的發(fā)射機(jī)210經(jīng)由通信路徑226發(fā)送的信號(hào)。在接收機(jī)216中解調(diào)所接收的信號(hào)，以恢復(fù)觸筆信號(hào)208’。將所恢復(fù)的觸筆信號(hào)208’輸入到主處理器218，在主處理器218中處理所恢復(fù)的觸筆信號(hào)208’，以確定方向向量220’ (表不為u(t))?？梢杂梅较蛳蛄?20’控制主電子設(shè)備的應(yīng)用處理器222中執(zhí)行的應(yīng)用的各個(gè)方面。應(yīng)用處理器222可以提供用于控制主電子設(shè)備的顯不屏的輸出224。
[0027]對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)率(表示為ω⑴或Ω (t))進(jìn)行處理，以確定方向向量u (t)?？梢栽谟|筆電路106的處理器206中或在主電路108的處理器218中執(zhí)行此處理，或在這兩個(gè)處理器中分開(kāi)該處理。如果在觸筆電路106的處理器206中執(zhí)行此處理，可以提供來(lái)自觸筆的用戶控制(例如，按鈕、運(yùn)動(dòng)傳感器或力傳感器)的輸入228，以指示該觸筆何時(shí)處于初始方向。如果在主電路108的處理器218中執(zhí)行此處理，可以提供來(lái)自主電子設(shè)備或來(lái)自觸筆的用戶控制的輸入230，以指示該觸筆何時(shí)處于初始方向。
[0028]根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)方面，可以從由觸筆的陀螺儀所感測(cè)的轉(zhuǎn)動(dòng)率向量來(lái)確定觸筆的方向。如圖1中元素110所示，將方向表示為在觸筆縱軸方向上的向量。在時(shí)間t的向量由U(t)表示。從下面的表達(dá)式可以看到,在時(shí)間t的方向與在初始時(shí)間t = O時(shí)的方向有關(guān)
[0029]
【權(quán)利要求】
1.一種用于控制在電子設(shè)備上執(zhí)行的應(yīng)用的方法，所述方法包括: 設(shè)置相對(duì)于所述顯示器的初始觸筆方向； 從觸筆接收信號(hào)，所述信號(hào)與所述觸筆的轉(zhuǎn)動(dòng)率有關(guān)； 依據(jù)所接收的信號(hào)和所述初始觸筆方向，確定觸筆方向；以及 提供所述觸筆方向作為到所述應(yīng)用的輸入。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所接收的信號(hào)包括觸筆轉(zhuǎn)動(dòng)率，并且，依據(jù)所接收的信號(hào)確定所述觸筆方向包括: 依據(jù)所述初始觸筆方向，對(duì)所述觸筆轉(zhuǎn)動(dòng)率的指數(shù)求積分，以產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)矩陣；以及 向所述初始觸筆方向應(yīng)用所述轉(zhuǎn)動(dòng)矩陣。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述觸筆方向嵌入所接收的信號(hào)中，并且，依據(jù)所接收的信號(hào)確定所述觸筆方向包括: 從所接收的信號(hào)中恢復(fù)所述觸筆方向。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述應(yīng)用包括電子繪畫(huà)應(yīng)用，所述方法還包括: 依據(jù)所述觸筆方向，在所述電子設(shè)備的顯示器上描繪線條。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括: 依據(jù)所述觸筆方向，確定所述觸筆的用戶使用右手或左手的習(xí)慣；以及 依據(jù)所確定的用戶使用右手或左手的習(xí)慣，控制所述應(yīng)用。
6.一種觸筆方向傳感器，包括: 積分電路，用于依據(jù)初始觸筆方向，對(duì)所感測(cè)的觸筆轉(zhuǎn)動(dòng)率的指數(shù)求積分，以產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)矩陣；以及 轉(zhuǎn)動(dòng)電路，用于將所述轉(zhuǎn)動(dòng)矩陣應(yīng)用于所述初始觸筆方向，以產(chǎn)生觸筆方向。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的觸筆方向傳感器，還包括: 觸筆；以及 陀螺儀，位于所述觸筆上并用于感測(cè)所述觸筆轉(zhuǎn)動(dòng)率。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的觸筆方向傳感器，還包括: 電子設(shè)備；以及 接收機(jī)，用于從具有轉(zhuǎn)動(dòng)率傳感器的觸筆接收與所述觸筆轉(zhuǎn)動(dòng)率有關(guān)的信號(hào)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的觸筆方向傳感器，還包括: 顯示屏；以及 處理器，用于依據(jù)所述觸筆方向，在所述顯示屏上描繪圖像。
10.一種觸筆，包括: 陀螺儀，用于感測(cè)觸筆轉(zhuǎn)動(dòng)率以及初始觸筆方向； 處理器，用于產(chǎn)生與所述觸筆的轉(zhuǎn)動(dòng)率有關(guān)的信號(hào)；以及 發(fā)射機(jī)，用于發(fā)送與所述觸筆的轉(zhuǎn)動(dòng)率有關(guān)的信號(hào)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的觸筆，其中，所述處理器包括: 積分電路，用于響應(yīng)所感測(cè)的觸筆轉(zhuǎn)動(dòng)率，產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)矩陣；以及 轉(zhuǎn)動(dòng)電路，用于將所述轉(zhuǎn)動(dòng)矩陣應(yīng)用于初始觸筆方向，以產(chǎn)生觸筆方向， 其中，與所述觸筆的轉(zhuǎn)動(dòng)率有關(guān)的信號(hào)包括所述觸筆方向。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的觸筆，還包括:用戶控制，用于指示何時(shí)所述觸筆的方向大致與所述初始觸筆方向相同。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的觸筆，其中，所述用戶控制包括所述觸筆上的按鈕。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的觸筆，其中，所述用戶控制包括運(yùn)動(dòng)傳感器。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的觸筆，其中，所述用戶控制包括力傳感器，所述力傳感器感測(cè)施加到所述觸筆筆尖上的力。
16.—種電子設(shè)備,包括: 接收機(jī)，用于從觸筆接收信號(hào)，所述信號(hào)與所述觸筆的轉(zhuǎn)動(dòng)率有關(guān)；以及 處理器，用于依據(jù)從所述觸筆接收的信號(hào)，執(zhí)行應(yīng)用。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的電子設(shè)備，還包括: 主處理器，用于響應(yīng)來(lái)自所述觸筆的信號(hào)，確定觸筆方向。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的電子設(shè)備，還包括: 顯示屏， 其中，所述應(yīng)用處理器還用于依據(jù)所述觸筆方向，在所述顯示屏上描繪圖像。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的電子設(shè)備，還包括: 顯示屏， 其中，所述應(yīng)用處理器還用于在所述顯示屏上描繪圖像，以指示初始觸筆方向。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的電子設(shè)備，其中，所述應(yīng)用處理器還用于依據(jù)所述觸筆方向，確定用戶使用右手或左手的習(xí)慣。
21.根據(jù)權(quán)利要求16所述的電子設(shè)備，其中，來(lái)自所述觸筆的信號(hào)包括觸筆轉(zhuǎn)動(dòng)率，所述電子設(shè)備還包括: 積分電路，用于根據(jù)所述觸筆轉(zhuǎn)動(dòng)率產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)矩陣；以及 轉(zhuǎn)動(dòng)電路，用于將所述轉(zhuǎn)動(dòng)矩陣應(yīng)用于初始觸筆方向，以產(chǎn)生觸筆方向， 其中，所述應(yīng)用處理器用于依據(jù)所述觸筆方向，執(zhí)行所述應(yīng)用。
22.—種具有處理器可執(zhí)行指令的非瞬時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，當(dāng)在電子設(shè)備的處理器上執(zhí)行所述處理器可執(zhí)行指令時(shí)，使所述電子設(shè)備: 設(shè)置相對(duì)于顯示器的初始觸筆方向； 從觸筆接收信號(hào)，所述信號(hào)與所述觸筆的轉(zhuǎn)動(dòng)率有關(guān)；以及 依據(jù)來(lái)自所述觸筆的信號(hào)執(zhí)行應(yīng)用。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的具有處理器可執(zhí)行指令的非瞬時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，當(dāng)在電子設(shè)備的處理器上執(zhí)行所述處理器可執(zhí)行指令時(shí)，使所述電子設(shè)備: 響應(yīng)來(lái)自所述觸筆的所述信號(hào)來(lái)確定觸筆方向，所述觸筆方向取決于所接收的信號(hào)和所述初始觸筆方向。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的具有處理器可執(zhí)行指令的非瞬時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，當(dāng)在電子設(shè)備的處理器上執(zhí)行所述處理器可執(zhí)行指令時(shí)，使所述電子設(shè)備: 依據(jù)所述觸筆方向在所述顯示屏上描繪圖像。
25.根據(jù)權(quán)利要求22所述的具有處理器可執(zhí)行指令的非瞬時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，當(dāng)在電子設(shè)備的處理器上執(zhí)行所述處理器可執(zhí)行指令時(shí)，使所述電子設(shè)備: 依據(jù)所述觸筆方向， 確定用戶使用右手或左手的習(xí)慣。
【文檔編號(hào)】G06F3/0354GK103576915SQ201310305574
【公開(kāi)日】2014年2月12日 申請(qǐng)日期:2013年7月19日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月20日
【發(fā)明者】普雷馬爾·帕雷克, 阿米特·帕爾·辛格 申請(qǐng)人:捷訊研究有限公司