[发明专利]跟踪一书写工具位置的设备

说明书

本申请是申请日为2000年10月27日、申请号为“00814981.X”、发明名称为“跟踪一书写工具位置的设备”的发明专利申请的分案申请。

本申请要求1999年10月27日申请的、题为Electronic Portable Pen thatCaptures Handwriting and Drawing with IR Sensing PSD Beacon System的美国临时专利申请号60/161752、2000年4月10日申请的、题为Using HandwrittenInformation的美国临时申请号60/195491以及2000年9月13日申请的、题为Electronic Pen with a Keyboard Template的美国临时申请号60/230,912，并且是1999年8月18日申请的、题为Electronic Portable Pen Apparatus andMethod的美国专利申请号09/376,837的部分继续申请的权益，全部都合并作为参考。

技术领域

本发明涉及跟踪一书写工具位置的设备。

背景技术

通过跟踪一只笔的运动，例如当用该笔在纸上撰写或者描画时，可以用电子方法捕获和重现正在撰写或者描画的东西。还可以跟踪在一撰写表面上没有留下痕迹的那些笔尖的运动。

在某些建议的方法中，笔被移动的表面可以具有一个像素或者其它感测位置的阵列，当该笔在该位置时每个感测位置作出响应。

在其它技术中，完全通过镶嵌在笔尖上的电子装置完成该笔跟踪。在某些设计中，正在移动的笔与独立于该笔的静态传感器通信，并使用三角测量算法跟踪该运动。

发明内容

总的来说，在一个方面中，本发明特征是一种方法，该方法包括传送来自一正在移动的书写工具的光线，作为该书写工具在一个二维书写表面上的位置和路径的指示；以两个或更多传感器感测该光线并产生表示所感测的光线的一序列信号；以及应用一种技术，用于减少光线强度的变化沿相对于所产生信号的第三方向的变化的影响。

本发明的实施可以包括一个或多个以下特征。该技术可以基于被设定为增强传感器的信号响应的一致性的光学特性。该透镜可以是一球面透镜或者一非球面透镜。该传感器可以是一感光像素元件阵列或者模拟传感器。该技术可以基于对所产生的信号算法处理。该算法处理可以包括根据与书写工具相联系的参数对该传感器信号响应的线性化。该技术可以以数字硬件或者以模拟电路实施。该算法技术除了可以减少尺寸效应以外还可以减少光线强度的变化的影响。该信号可以按帧分组，并且该信号处理技术可以包括多帧处理以便消除噪音。可以以一个与由该传感器产生信号的速率相关的频率调制该移动书写工具传送的光线，并且可以在该调制频率将该传感器信号分路。根据自该书写工具传送的相应于该信号的光线的亮或者灭状态，可以将相反的增益施加到每一个被分路的信号。帧速率可以变化。该已分路信号将来可以按时间积分。由该书写工具传送来的该光线可以包括一个被施加在该调制频率上强短脉冲，一个锁相回路根据来自该传感器信号确定该调制频率，而在该强短脉冲持续时期内，可以在由该锁相回路触发的时刻对该传感器信号采样。所传送的光线的特征可以被用来在书写工具和传感器之间进行同步。所传送的光线可以包括低频调制周期和高频调制脉冲串，而与该高频脉冲串相联系的该传感器信号可以被用来锁定一个调制时钟。

总的来说，在另一方面中，本发明特征是一种方法，该方法包括沿一种时间变化的方向图案传送来自一正在移动的书写工具的光线，用两个或

更多位于与该书写工具空间分离的两个或更多不同的位置的传感器感测该光线，以及通过检测由该两个或更多传感器所测量的信号之间的一个相差确定该书写工具的位置。

根据本发明的一个方案，提供一种用于跟踪书写工具位置的设备，包括：二个或多个传感器，所述传感器包括多个像素，并设定为接收来自在二维书写表面上的书写工具的感测光线，和产生表示感测光线的序列信号，用于确定在二维书写表面上的书写工具的位置，至少一个传感器的特征是，由传感器的多个像素输出数据的不稳定性；光学器件，被设定为增强从该书写工具接收的光线的光强度；和处理器，设定为接收信号和确定由多个像素的子阵列输出的一个部分重心，该子阵列以最接近于来自书写工具的光线的子像素位置的像素为中心，用于增加所计算的来自书写工具的光线的子像素位置的稳定性。