[发明专利]电子笔

说明书

技术领域

本发明涉及如在专利权利要求1前序部分中所指定类型的电子笔、如 在专利权利要求16前序部分中所指定的设备以及如在专利权利要求17前 序部分中所指定的方法。

背景技术

电子信息和通信系统，特别是个人计算机(PC)、笔记本计算机、平板 计算机和智能电话，在日常生活、休闲和工作中的不断增加的使用使得值 得开发人机界面的改进。

除了诸如键盘、鼠标或触敏表面的人机界面之外，电子笔是特别令人 感兴趣的。电子笔尤其具有的优势在于它们可将用笔在表面上书写的功能 性和简便性与电子数据处理的多得多的可能性相结合。因此希望电子笔在 外观和操作上尽可能类似于常规的笔。

例如在WO02/07424A2中，描述了用于手写识别的电子信息系统，其 具有笔和带有压敏或感应敏感表面的平板计算机，并且其中笔或笔尖的移 动从平板计算机的压敏或感应敏感表面捕获或由加速度传感器或光学传感 器捕获。

然后，传感器数据可被无线地传送到个人计算机，其可基于所接收到 的笔运动数据来执行手写识别。

然而用于手写识别的已知电子信息系统的缺陷在于，除其它之外，笔 位置数据并不总是能够以足够的精确度来检测到，并且例如这可导致笔移 动的错误确定。

发明内容

问题

因此，本发明目的在于改进电子笔，特别是关于笔位置检测的精确度。

解决方案

根据本发明，所述目的通过根据权利要求1的电子笔、根据权利要求 16的装置和根据权利要求17的方法来实现。

有利的实施方式和进一步的改进是从属权利要求的主题。

其中，具有笔位置检测的电子笔可包括至少一个书写芯、至少一个电 压源、至少一个数字控制单元和至少一个数据传输模块。此外，电子笔可 具有至少三个位置确定传感器，其中所述位置确定传感器可配置成可从它 们的测量数据确定电子笔的位置和/或移动的超确定(over-determination)。

电子笔可被认为是刚性体，即其具有三个平移自由度和三个旋转自由 度，总计共有六个运动自由度。通常，两个三维位置确定传感器足以在三 维坐标系中描述电子笔的位置和/或移动，除了所选坐标系的任何必要的初 始化和积分(integration)误差之外。

在下文中，除非另外明确提及，否则位置确定传感器应理解为这样的 位置确定传感器，其可测量在三个相互正交的空间方向上的加速度和/或局 部磁场的强度和/或旋转速率。

根据本发明的电子笔可以由于其至少三个位置确定传感器而允许在三 维坐标系中对笔位置数据或笔的位置和/或电子笔的移动进行超确定。

在一方面，这具有的优势在于例如通过将独立测量的笔位置数据进行 平均可更精确地确定笔的位置，并且在另一方面可避免相对于在三维坐标 系中的电子笔位置和/或移动的模糊性。

在由位置确定传感器测得的笔位置数据上的所述模糊性是由于这样的 事实造成的，即在两个旋转轴线(例如用于测量三维旋转速率的安装在万 向节上的位置确定传感器的轴线)平行对准的情况下，关于一个自由度的 信息丢失，并且电子笔的移动不再能够被唯一地描述。自由度信息丢失的 该实施例也被称为所谓的万向节死锁(gimbalblockade)。

然而在根据本发明的电子笔中不会出现该问题，因为至少三个位置确 定传感器可至少一次并以对于电子笔的每个位置和/或移动的独特方式捕 获所有六个自由度。

位置数据中的不精确的另一来源源自于在位置确定传感器电路中的热 噪声。该随机噪声信号可通过足够数量的传感器取平均而显著减少。

另外的不精确可能由数据获取中的时间延迟或偏移而导致，因为它们 经由数据总线串行读出并且此后被处理就好像它们在完全相同的时间下被 记录一样。此外，多个传感器的平均信号可以是最小化该误差的好方法。

除了所述位置确定传感器之外，电子笔可包括耦接到书写芯的力传感 器。

这具有的优势在于，例如仅当测量值超过预定力时，例如在将电子笔 放置到书写基质(诸如纸)上时通过按压或将压力施加到书写芯而触发， 才需要完全启用位置确定传感器和/或数字控制单元和/或数据传输模块。