[发明专利]超声波手写输入系统

说明书

本发明适用于超声传感技术领域，提供了一种超声波手写输入系统，其至少包括手写输入工作平面、于所述工作平面上运动的超声波手写笔、接收所述超声波手写笔发出的超声波的至少两个相互间隔的超声波接收传感器，超声波手写笔包括笔尖部开设有超声波出口的壳体及设置于壳体内并将超声波由所述超声波出口发射向所述工作平面的超声波发射传感器，超声波接收传感器接收的有效超声波为经过工作平面反射的超声波。有效超声波经过工作平面的反射进入超声波接收传感器，这样的超声波传播路径的优点是，当超声波手写笔倾斜时，因倾斜所带来的计算误差相对于现有技术存在的倾斜误差较小。

技术领域

本发明属于超声传感技术领域，尤其涉及一种超声波手写输入系统。

背景技术

随着数字设备的普及，例如智能手机、电脑、会议投影交互演示系统，手写输入和各种数字化的终端的交互也变得普及。其应用实例有很多，其一应用实例是手机或电脑的触摸屏手写屏；其二应用实例是手写笔和手写板，手写板通过数据线(或无线传输工具)和数字设备相连将手写笔在手写板上的轨迹数字化传送到数字设备上实现手写输入，其三应用实例是投影会议系统，电脑等数字设备的信息通过投影显示在幕单或墙或定制的投影板等投影平面上，一个外围手写输入系统可以在投影平面上工作，手写笔的轨迹通过数据线(或无线传输工具)和数字设备进行交互达到手写输入的目的。

随着超声波技术的普及，越来越多的手写输入系统应用超声波技术。请参阅图1和图2，现有超声波手写输入系统10通常包括内置用于发射超声波的超声波发射传感器11的手写笔12，用于接收超声波的含有两个超声波接收传感器13、14的接收器15以及通过数据连接线16与接收器15进行数据传输的数字设备17。手写笔12在手写工作平面18上的轨迹通过计算换算成数字化的坐标信息和数字设备互动构成手写输入。

超声波技术是利用超声波测距的原理，测得手写笔12中的超声波发射传感器11发射的超声波传播到两个相互间隔的超声波接收传感器13、14的飞行时间，并将它换算成距离。手写笔12的笔尖在工作平面18上的位置和超声波接收传感器13、14构成一个三角形。在超声波接收传感器13、14的位置被系统设定的情况下，系统可以通过测得的笔尖到超声波接收传感器13、14的距离计算得出笔尖的位置，系统通过不断地得到笔尖的位置就可以得到手写笔的轨迹，实现了手写输入。

手写输入系统是通过检测超声波从笔发射端到接收传感器13、14的飞行时间来计算发射到接收的距离，从而模拟出笔尖到有固定位置的接收传感器13、14的相对位置，进而计算出笔尖的系统坐标。

在实际的应用中，发射的超声波不只是一个波形，它会由很多震荡波形组成，通常，接收器15测得超声波的前一个完整波形或前几个完整波形，然后根据系统逻辑计算得出飞行时间，然后接收器15就会忽略掉后面发射过来的超声波波形。接收器15接收到的系统用于计算飞行时间的前一个或前几个波形定义为有效波形，有效波形从超声波发射传感器11来到超声波接收传感器13、14的路径为有效超声波路径。和有效波形对应的概念为无效波形，无效波形是指能量太小而被淹没在环境和系统噪音里无法区分，或者能量够大但比有效波形晚来到超声波接收传感器13、14而被系统放弃的超声波波形。

请同时参阅图3，所述超声波手写笔12内的超声波发射传感器11通过外壳19上的开口部分110(例如，格栅)正向(如图1所标示的方向)发向空中。接收器15所接收的有效波形是由超声波发射传感器11直接发射出来的。