[发明专利]数字化书写设备

说明书

本发明的数字化书写设备，包括便携式笔主体和参考介质套组，其中笔主体和参考介质各包括至少一组笔主体位置识别传感器，其在书写任务期间在所述笔主体和参考介质之间，能够发送和接收一系列位置识别信号。笔主体和参考介质还包括至少一组磁力计和加速计，以辅助超声波系统和红外系统识别笔主体相对于参考介质的位置坐标、距离和角度。还引入一组控制器和存储器单元，来控制和协调位置识别传感器的激活和关闭，并在书写任务期间记录笔位置定位和坐标。可以可选地安装通信模块以实现将写入数据无线地传输到外部设备，使得书面信息可以实时显示。

技术领域

本发明涉及一种数字化书写设备及其通信系统，其中数字化书写设备包括笔主体和具有嵌入式换能器模块的参考介质，在书写任务期间且在书写表面上，所述换能器模块能够发送和接收笔位置识别信号。笔主体和参考介质还包括磁力计和加速计，以帮助换能器模块识别或计算笔位置和笔移动跟踪信息，并将所述信息转发到笔主体或参考介质的存储单元中的存储空间。诸如字符或图形串的书写信息可以同时且无线地发送到外部电子显示设备，或存储以供稍后在外部电子显示设备上观看。

背景技术

常规的数字化书写设备(例如数字笔、无线笔或输入笔)通常包括笔主体和参考点或参考介质，其作为两个主要部件，在书写任务期间通过利用至少一种类型的无线信号(如声音或电磁信号)能够在书写表面上彼此发送和接收笔位置识别信号。数字化书写设备中通常采用超声波传感器或换能器(tansducer)，其中换能器利用三角测量方法来识别笔的位置，在位于书写表面的一侧或一个边缘上的参考介质中或在良好的信号传输距离内，通过从笔主体中的一个超声波发射器向两个超声波接收器发送一系列超声波信号。三角形的两边等于从超声波发射器到第一超声波接收器的距离d1和从超声波发射器到第二超声波接收器的距离d2，并且三角形的第三边等于两个接收器之间的距离d3，由于接收器位于同一个参考介质内，两个接收器之间的距离通常是固定的。一旦确定了三边的所有距离的值，该设备就可以计算出三个角度，以便能够使用三角测量方法识别笔的位置并跟踪书写表面上的笔位置的任何变化或移动。诸如字符串或图形串之类的手写信息可以无线传输到外部设备，以便实时显示或者在记录任务完成后，记录在设备自己的存储单元中以供稍后显示。

在专利文献中也提到了用于笔位置检测的标准三角测量方法，包括专利US6628270B2中的发明，其可以认为是描述笔式输入设备的早期文献之一，其仅利用两个超声波接收器来确定输入设备在多个输入平面中的位置。诸如US20040032399A1和US7336262B2之类的其他更新的专利文献，还描述了具有超声波发射器和参考介质的类似输入笔设备，或者具有至少两个超声波接收器的类似距离检测单元，由此参考介质分别位于书写表面的边缘或侧面上。这些文献都提到了使用超声波来连续发送位置识别信号和参考介质中的距离检测器或计算器，以计算并输入用输入笔写入的字符和图形的手写轨迹到计算机或其他外部设备中。然而，因为两个超声波信号接收器必须处于与书写表面区域相关的预定位置或固定位置，上述例子已经表现出一些缺点。这些发明仅仅是使用标准三角测量方法来识别笔主体或笔尖的位置，以便所使用的传感器的数量最小化，或允许设备仅使用一种类型的传感器，即超声波传感器。其他缺点涉及可书写区域(例如可书写范围或信令范围)和两个正相关的接收器之间的距离，使一些参考介质或检测单元显著地延长，或者甚至与书写表面或纸张的侧面的长度相同，因此可书写区域也可以相应地延长。因此，总是需要权衡参考介质和可书写区域之间的尺寸，这使得用户需要单独携带笔主体和延长的参考介质。由于这样的特性，用户仍然需要分别携带这两个部分，因此常规设备仍然不方便、不便携或者不适合携带在衬衫口袋内。