[发明专利]平板结构的超声波手写板

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于计算机的手写输入装置，属于声学信号发生和采集技术领域，尤其是在声学技术在计算机数据输入技术领域的应用。

技术背景

现有的手写输入技术，主要有电阻膜技术、电容感应技术、电磁感应技术、红外光学技术、电磁感应技术、空间超声波技术、表面声波技术。使用这些技术构成了若干种基本的手写板技术方案，满足了很多应用。但是这些技术也都有各自的缺点，因此限制了他们在某些领域的应用。例如在全平的大尺寸的手写平板电脑应用领域，这些技术的应用都受到了很大的限制。其中，电阻膜技术、感应电容技术存在透光性差、在应用时手掌或手腕不能压在屏幕上而容易疲劳的缺点，而且电阻膜技术还有不耐擦刮的缺点；红外光学技术、表面声波技术、空间超声技术存在的问题是：因为检测传感部件都要位于手写板的上表面，所以用在显示器上，有传感器件甚至边框需要突出在显示屏幕表面缺点，不能实现全平；并且表面声波技术，还有超声波反射条纹容易被污物影响而不能使用的问题。目前最适合于手写平板电脑的技术是电磁感应技术，如号码为ZL02105382.0和ZL03238835.7的中国专利以及类似的其他专利，公开了一类在LCD显示屏幕的前面或者后面设置电磁感应层的技术方案，可以用于手写平板电脑。但这类技术或者因为构造复杂、生产成本高而难以普及，或者存在透明电极透光性差的问题，所以也难以满足平板电脑上应用要求。

申请号为98101325.2的中国专利申请中公开了一种利用显示器的硬质表面传播的超声波来实现手写输入的技术方案，给出了一种将超声波接收器安装在硬质板或显示器的硬质表面的背面的基本结构方案，理论上可以实现全平的书写界面。但是这个方案还不是完整的技术方案。首先，这个方案的基础是假设超声波在有限厚度的、各向同性的硬质板中传播的速度是一定的，没有考虑到其传播模式的复杂性；其次，这个技术方案公开得不够充分，一些必要的技术细节没有被公开，因为也无法实用。

发明内容

本发明的目的，就是针对现有技术的缺点，公开了一种书写表面全平的手写板，并可使用透明硬质材质制造书写底板的结构，用于构建显示表面全平的平板电脑。

本发明的超声波手写板，包含有一支安装有超声波发射器的手写超声笔，安装在不同位置的超声波接收器，包含有与超声波接收器的数量相同超声信号接收放大处理电路，分别通过输入输出端口与所述放大处理电路和计算机系统相连接的、包含有数据处理器的超声波数据计算处理单元，一条耦合连接所述超声波发射器和所述数据计算处理单元、用于标定超声波脉冲发射时间的信号传输通道，以及一个能够通过超声笔的笔尖检测所述超声笔书写压力的压电信号检测元件。在本发明中，所述超声波接收器至少有三只，分别安装在各向同性的硬质底板边缘的表面上；所述安装在超声笔内的超声波发射器，其振动输出端与所述超声笔的笔尖机械耦合连接，所述超声笔的笔尖由硬质弹性材料制造。

在本发明中，如果仅从功能的实现来考虑，所述超声波接收器可以安装在所述底板的正面或者反面的边缘，也可以是底板的侧面。但如果要全部的发明目的，则超声波接收器可以安装在手写底板的侧面或者反面，即可实现手写板书写表面的全平的设计。

本发明的手写超声笔可以有无线和有线两种结构形式。

当所述手写超声笔为有线笔时，超声笔与所述超声波数据计算处理单元通过电缆相连接，作为用于标定超声波信号发射时间的信号传输通道；在所述超声波数据计算处理单元中，还包含有一个超声波信号发生器，通过所述电缆线中的导线，与所述超声笔中的超声波发射器相耦合连接；所述压电信号检测元件，也通过所述电缆中的导线与所述超声波数据计算处理单元相连接。

当所述超声笔为无线笔时，所述超声笔中还包含有一个与超声波发射器相连接的超声波发生电路，和一个由储能元件构成的电源；所述超声波接收器有四只，与此对应所述超声信号接收放大处理电路也有四套，都成四条信号检测处理通道；所述标定超声波信号发射时间的信号传输通道，由这四条信号检测处理中的一路构成。

在本发明中，所述压电信号检测元件，既可以是一个能输出与超声笔的笔尖所受到的压力有特定函数关系的电信号的压力检测元件，即压力/电信号传感器，也可以是一个压力开关。