定向超声传输触控笔的制作方法

定向超声传输触控笔的制作方法
【专利摘要】一种触控笔，该触控笔包括一个具有一个空腔的尖头部分。该空腔具有位于一个第一端处的多个孔和位于与该第一端纵向相对的端处的一个声波发射器，例如，超声波。该尖头部分具有一个尖头。尖头端到这些孔的出口端小于一个波长的四分之一。当该尖头的端部置于一个工作表面上时，声波从该发射器穿过该空腔行进、出这些孔、并且行进小于一个波长的四分之一至相对接近该尖头的该工作表面。
【专利说明】定向超声传输触控笔
相关专利申请
[0001]本发明要求于2011年7月12日由第一发明人丁(Ding)申请且标题为“定向超声传输触控笔(DIRECTIONAL ULTRASOUNDTRANSMITTING STYLUS)”的美国临时专利申请号61/507,084的优先权，其内容通过引用结合于此。
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[0002]我们使用超声来进行位置确定是公知的，例如在一个工作表面上，如白板或投影屏。我将此类系统称作笔画注释捕获系统。在本说明书中使用术语“触控笔”用于指代一个可移动的定点设备，该定点设备包括一个超声以及电磁信号(例如红外线(IR)信号)发射器。一个放在该工作表面(将确定在该工作表面中的位置)附近的捕获系统包括多个用于接收和感应所传输的超声的超声接收器、以及一个用于接收红外线信号的传感器。红外线信号提供了一个时间基准。这种触控笔可以作标记，例如笔或改装的笔、或用于交互的无标记定点设备、或擦除设备。可以使用各种方法来考虑超声从该触控笔传输到两个(或更多个)超声接收器的到达时间的差异以确定该触控笔/笔/指针在该工作表面中的位置。这种捕获系统典型地包括一个接口，例如USB连接或无线连接，用于向计算机发送信息。这种系统与计算机相结合时，捕获在计算机上的笔画，包括在触控笔做标记的情况下的笔的颜色、以及任何擦除。
[0003]近来，已经广泛使用具有投影仪的位置确定系统，该投影仪投影在成为该触控笔的活动区域的屏幕区域上。因此，通过增加一个连接到计算机上的电子笔画注释捕获系统(通常，我称之为“捕获系统”)，可以将任何平表面(例如，用作投影屏幕区域的白板)转换成其中笔画可捕获到该计算机上的区域。因此，可以将一个或多个计算机生成的图像投影到投影屏幕表面上，并且可以由该触控笔在该计算机生成的图像上画出笔画。然后，这种笔画可通过位置系统捕获并且可转移到计算机上。可以在该计算机上捕获画在所投影的图像上的笔画用于稍后的回放及分析，包括与一个或多个所投影的图像同步播放。
[0004]近来，已经存在使这些超声接收器以及IR传感器不在工作表面上而是离开该表面一段距离的期望。例如，有若干个离开但依然相对靠近该工作表面放置的投影仪，该工作表面对于一个投影仪而言是一个屏幕区域。例如，日本东京的电气株式会社(NECCorporation)制造了一系列的投影仪，比如WT610型号以及WT615型号。在革新的高度复杂的镜像系统的帮助下，每一个这种NEC投影仪能够在仅有5-1/2英寸的表面距离处以40英寸的图像对角线投影图像。3M和其他公司也制造了能够从离开屏幕的短距离处投影图像的系统。使用这种系统，将超声接收器和红外线接收器、以及位置确定电子器件(例如，这些超声接收器以及相关电子器件)与结合到该投影仪自身是可能的并且是所期望的。在这种情况下，这些接收器位于一个与该工作表面稍微不同的平面处，该工作表面是屏幕。
[0005] 图1以简化和夸张的形式示出了在地面上离开形成工作表面的屏幕某一相对短距离的一个投影仪。该投影仪包括一个传感器阵列以及一个红外线发射器，其中该传感器阵列包括多个位于已知位置的超声传感器以及一个耦联在多个电子器件上的红外线传感器并且处理从而确定触控笔(如包括具有超声换能器的超声发射器的笔或定点设备或擦除设备)的位置。图1以非常放大的形式示出了该定点设备的尖头。
[0006]所期望的是，例如在投影的情况下，但也在其他的情况下，比如对于一个白板、或对于一个平板显示器(如液晶显示器或等离子显示器)，使超声发射器不与工作表面位于相同的平面。当超声发射器偏离工作表面并且超声接收器不与该工作表面位于相同的平面时，对于基于超声的位置捕获系统有若干挑战。这些问题中最严重的问题包括该工作表面的反射、触控笔尖头偏离、以及信号强度太低。
工作表面的反射
[0007]如果超声接收器不是放置在工作表面上，当触控笔(例如，笔或指针)正传输一个超声信号时，对于该信号将会有两个主要路径而不是所期望的一条路径:如图1所示，一个直达信号以及一个离开该工作表面的反射信号。对于40KHz的超声，这两个信号的相位差范围常常在小于一个波长至几个波长之间。接收器对该直达信号和该反射信号进行拾波，并且当该差异是半个波长(2η-1) π，η=1，2，3……的奇数倍时，这些信号倾向于衰减彼此并且大大减少其可用信号。放置在离开工作表面的投影仪上的超声接收器可以根据相对于该触控笔 的距离和角度接收直达波与反射波之间的不同数量的干扰，致使多个接收器之间所结合的波形差异显著。
触控笔尖偏离
[0008]触控笔的握持角度的差异是由换能器从工作表面的倾斜所放大的，这致使如该超声接收器系统所解决的该触控笔尖(例如，笔、擦除器、或指针的尖头)的位置发生改变，其中有不同的倾斜。
信号强度太低
[0009]当这些超声波沿着一个硬表面(例如沿着该工作表面)传播时，所接收的超声信号强度增强，并且当这些超声波直接通过空气传播时，所接收的超声信号强度衰减。进一步地，当来自该工作表面的超声的反射破坏性地增加到位于接近奇数倍的半个波长的相位处的直达信号中时，信号强度将会大大减弱。
[0010]美国专利申请号11/764，757描述了一种方法以及一种触控笔。该触控笔包括一个位于一个第一位置处的声波发射器以及一个被配置成用于将来自该声波发射器的声波指向靠近该触控笔的尖头的端部的一个尖头位置的波指向机构。一个版本包括一个波导。另一个版本包括一个位于该超声发射器后面的将来自该声波发射器的声波集中至该尖头位置而成形的成形反射器。另一个版本包括使用一个由安排用于将超声能量集中至该尖头位置的电子器件来驱动的超声换能器的阵列。而另一个版本使用一个声透镜。
[0011]授予发明人托达(Toda)的美国申请US20040169439描述了一种触控笔，该触控笔包括一个尖头以及一个超声换能器(要么是一个具有支持物和圆柱形压电膜(该压电膜横跨在支持物的至少两个间隔开的圆柱表面之间)的圆柱形压电式换能器要么是一个具有隔膜的扁平形换能器，并且一种压电材料布置在该隔膜的表面上)。托达包括一个被设计为集能量于一个尖头上的波导。
附图简要说明
[0012]图1以夸张和简化的形式示出了地面上离形成工作表面的屏幕某一距离(典型地相对较短)的一个投影仪实施例，在该工作表面中捕获定点设备(笔或触控笔)的位置。图1还示出了一种现有技术触控笔。[0013]图2以夸张和简化的形式以一个不同的现有技术触控笔示出了与图1类似的图。
[0014]图3示出了包括本发明的特征的触控笔的一个实施例的侧视图。
[0015]图4A至图4E示出了图3的触控笔实施例的尖头部分的一个实施例的不同视图。
[0016]图5A至图5E示出了图3的触控笔实施例的尖头部分的一个实施例的机械组件的透视图。
[0017]图6A和图6B示出了图4A至图4E以及图5A至图5E中所示的尖头部分的两个横剖面图。
示例性实施方案的描述 概述
[0018]具体的实施例包括一种触控笔，该触控笔包括一个尖头部分以及一个本体部分，并且该帽具有一个空腔。该空腔具有位于一个第一端处的多个孔和位于与该第一端纵向相对的一个第二端处的一个声波发射器，例如，超声波。该尖头部分具有一个尖头。尖头端到这些孔的出口端小于一个波长的四分之一。当该尖头的端部置于一个工作表面上时，该触控笔被安排成用于致使该发射器传输声波，这些声波从该发射器穿过该空腔行进、出这些孔、并且行进小于一个波长的四分之一至相对接近该尖头的该工作表面。
[0019]具体的实施例包括一种触控笔，该触控笔包括一个沿纵向轴伸长的外壳并且包括一个本体部分以及位于该外壳一端的一个尖头部分。在一个版本中，该尖头部分被附装到(并且可从其移除)该本体部分上，并且在另一个实施例中，该尖头部分与该本体部分成一体。该触控笔包括一个位于该尖头部分的尖头，用于指向一个工作表面。该尖头具有一个用于放置在该工作表面上的端部。该触控笔进一步包括一个空腔，该空腔纵向延伸、包括位于最靠近该尖头的一个第一端以及与该第一端纵向相对的一个第二端处的多个孔。该触控笔进一步包括一个声波发射器，例如，位于该空腔的该第二端并且被配置成用于在该空腔内以主波长向具有这些孔的该第一端传输声波的超声发射器。这些孔具有来自该空腔的多个出口，声波可以通过这些出口向该尖头的端部行进。该触控笔进一步包括多个用于驱动该声波发射器的电子器件。该声发射器如此安排从而使得当被这些电子器件所驱动时并且当该尖头的端部与该工作表面接触时，声波从该声换能器的前发射表面朝该空腔中的多个孔发出，并且朝着该尖头的端部从这些端口发散出。这些端口的出口与该尖头的端部之间的距离小于该主波长的四分之一。这些声波是可由多个声传感器检测的，所感测的这些声波可用于确定该尖头的端部在该工作表面上的位置。
[0020]一种触控笔版本包括一个电磁信号发射器。
[0021]在一个版本中，该空腔在该尖头部分中形成。
[0022]在一个版本中，该声波发射器具有一个形成该空腔的该第二端的前发射表面。
[0023]在一个版本中，该空腔在纵向方向上具有一个整数个的半个该主波长的长度。例如，该空腔在纵向方向上的长度是一个主波长。
[0024]在一个版本中，这些孔围绕该纵向轴。例如，在一个版本中，有6个孔沿一个直径小于半个该主波长的圆围绕该纵向轴均匀地展布。
[0025]具体的实施例可以提供所有、一些、或不提供这些方面、特征、或优点。具体的实施例可提供一个或多个其他方面、特征或优点，根据这里的附图、说明书和权利要求书，其中的一个或多个方面、特征或优点对本领域技术人员会是非常明显的。 触控笔实施例
[0026]在本说明书中使用术语“触控笔”用于指代一个定点设备，而无论是否作标记，例如笔、或改装的笔、或用于定点或擦除的无标记定点设备。
[0027]图1示出了捕获系统的一个示例，其中本发明的一个实施例是有用的。图1以简化的形式示出了一个投影仪121，该投影仪包括一个超声接收器系统117，该系统包括至少两个位于彼此相对已知的位置处的超声传感器、以及一个红外线传感器，这种传感器耦联到多个电子器件上并且处理和操作从而确定一个触控笔的尖头103在该工作表面上的位置，该触控笔从接近该工作表面处传输超声和红外线。图1以非常放大的形式示出了该定点设备的尖头区域。这种区域包括一个端尖103以及一个包括一个超声换能器的超声发射器105位于其上的另一个触控笔尖头区域107。图1中的发射器在圆柱形罐内部并且向前面(尖头)方向发射超声。一个位于该投影仪处的接收器示为接收器115。假设这是一个超声传感器。如图1中以夸张形式所见，该传感器115可以感应到直达射束127和该工作表面113所反射的反射射束125两者。额外的问题包括当该触控笔与该投影仪屏幕的表面成一个角度时的触控笔尖偏离。
[0028]图2示出了捕获系统的另一个示例，其中本发明一个实施例是有用的，但是具有一个不同的现有技术的触控笔。再次，定点设备尖头区域以非常放大的形式所示出。在此触控笔中，超声发射器是平面的，例如，像圆盘。在这种情况下，当触控笔与投影仪屏幕的表面成一个角度时，可能出现问题。
[0029]图3示出了包括本发明的特征的触控笔300的一个实施例的侧视图。该触控笔300具有一个沿着表示为LA的纵向轴伸长的外壳并且包括一个本体部分303以及一个尖头部分301。该触控笔包括一个位于该尖头部分的尖头端的尖头305、一个声波(例如超声)发射器311、一个红外线(IR)信号发射器313、多个用于驱动该声波发射器311的电子器件、以及多个用于驱动该IR信号发射器313的电子器件。该声波发射器311以主频率传输，这些波穿过空气具有一个主波长。在一个实施例中，这些声波是40kHz主频率的超声波，并且主波长在室温下是8.28mm (四舍五入到第二个小数点)。在可替代的实施例中，可以使用不同类型的声波，例如不同波长的声波。在可替代的实施例中，可以使用除了 IR以外的任何电磁信号。该触控笔进一步包括一个开关、一个或多个用于激活不同功能的按钮、和一个电源，例如，连接在声发射器及驱动电子器件上的用于声波发射器311及IR脉冲发射器313的电池。该尖头部分301具有尖头305安装或附装到其上的尖头端以及一个在纵向方向上与该尖头的端部相对的本体部分端。该尖头部分可以被附装到该本体部分上或与该本体部分成一体。在所示的实施例中，该尖头部分被附装到(且可以从其脱离)该本体部分，并且包括一个前套(称作尖头座309)、该尖头305、以及一个具有红外线窗的元件307，一个IR发射器位于该红外线窗内。一个空腔315形成在超声发射器311的前发射表面与形成多个端口的多个孔之间，超声通过这些孔可以朝向尖头305的端部从该触控笔的前端离开。这些孔中的一个孔如参考号317所不出。当将该尖头305的端部抵压在一个工作表面上时,开关激活这些驱动电子器件从而致使IR脉冲离开红外线窗307，并且致使超声脉冲离开接近尖头305的端部的多个孔317。
[0030]超声用于在多个传感器处感应。在许多申请中，该多个传感器甚至与工作表面不是近似地共面，而是离开一段距离。该距离可以短到5cm，也可以更大。该距离意味着所检测的并用于确定触控笔尖头的位置的超声是工作表面反射的能量。因此，重要的是将触控笔设计为可操作的，即使当倾斜而不与工作表面垂直时。此外，重要的是触控笔被设计成使得多个传感器对尖头端区域反射的超声而不是来自该触控笔的直达能量进行拾波。为此，所期望的是该超声直接朝向触控笔的尖头端。美国申请序列号11/764,757中尤其描述了一种具有波指向机构的触控笔被配置成用于将来自该声波发射器的声波指向靠近一个触控笔的尖头的端部的一个尖头位置。该波指向机构可以是一个波导、一个声透镜、或一个位于该超声发射器后面的将来自该声波发射器的声波集中至该尖头位置而成形的成形反射器，通过使该超声发射器包括一个由安排用于将超声能量集中至该尖头位置的电子器件来驱动的超声换能器的阵列。美国公开申请US20040169439还描述了一种被设计为集能量于尖头的波导。
[0031]本发明的一个特征是以廉价的方式通过用心设计而不是通过使用任何附加的波指向机构来将声能指向接近尖头的端部的相对较小的区域。
[0032]图4A至图4E更详细地示出了尖头部分301。图4A是尖头部分301的侧视图。图4B是以如图4A中所示为A的视向的尖头部分301朝向后部的端视图。图4C是以如图4A中所示为B的视向的尖头部分301从后面朝向后部的端视图，没有IR窗部307也没有内部安装元件。图4D和图4E是尖头部分301的透视图。
[0033]参见侧视图图4A，尖头部分包括尖头座309、IR窗部分307、以及一个尖头305，该尖头包括多个指型物，这些指型物具有多个适合插入尖头座309中的多个孔的销钉。有一个平面411，超声通过该多个孔317从该平面离开。本发明的一个特征是这些孔相对接近，这样使得超声碰击的工作表面上的区域相对较小。来自发射器311的超声具有一个主波长。本发明的另一个特征是从离开平面411到尖头的端部的距离并且因此到工作表面的距离小于一个波长(主波长)的四分之一，这样使得从离开平面回到该离开平面的波所行进的往返行程小于主波长的一半。这确保了没有具有反射波的入射波的破坏性干扰。在图4A中，这个距离用d来表示。对于40kHz的超声，由于室温下的波长近似8.3mm，在本发明的一个实施例中，d是2mm。
[0034]本发明的另一个特征是沿着纵向轴LA的腔长是整数个半个波长，这样使得当一个超声波首先到达发射器311的前端(尖头端)时，这个离开发射器311的前端(尖头端)并从空腔315的前部反射回来的超声波来回地行进整数个波长。沿着纵向轴LA的腔长在附图中表示为L。在一个实施例中，L是一个波长，例如40kHz的超声为8.28mm。
[0035]虽然有许多方式来构造具有这些特性的触控笔，在一个实施例中，这些孔317是从一个开口穿过尖头座309以及尖头的多个部分的多个缝隙而形成的。现在参见图4B和图4C，在一个实施例中，有6个孔，这样使得当发射器由开关激活时，超声的6个窄射束朝着位于尖头的端部处的工作表面行进。在一个实施例中，这些孔的的直径(表示为h)是1mm。在一个实施例中，该6个孔均勻地分布,其各自的中心位于一个直径(表不为D)小于主波长一半的圆上。在一个版本中，这些孔相隔2mm。在其中主超声频率是40kHz的一个实施例中，D大约是3.5mm。
[0036]图5A至图5E示出了尖头部分301的一个实施例的机械组件的透视图。图5A示出了在一个实施例中尖头305是由聚甲醛(POM)(也称为乙缩醛、聚缩醛、以及多聚甲醛)制成。在可替代的实施例中，可以使用其他材料，比如聚四氟乙烯(PTFE)。尖头305包括一个尖头端511以及6个指型物513，每个指型物包括一个销钉515。图5B示出了尖头座309是由丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)、聚碳酸酯、或其他硬质材料制成，并且包括用于这些尖头指型物513的开槽，这些开槽具有孔517，这些孔被设计为使得该尖头销钉515紧紧地装配在这种孔517中。尖头座309在前端包括一个开口 519。具有其尖头指型物513的尖头305覆盖开口 519的大部分，使这6个孔317在开口 519的部分处形成而未被尖头305所覆盖。
[0037]图5C示出了一个垫环503，该垫环是由在尖头座309内部排成一行的橡胶或类似材料所制成。该垫环的内部形成了空腔315的多个侧壁。背面被设计为使得超声发射器抵压在其上并且致使声学地密封该空腔，除了发射器311罐的情况下离开端口以及孔317的出口。
[0038]图示出了一个固定元件505被设计成用于将发射器311的壳(在一个实施例中是以圆柱形铝罐的形式)固定在尖头部分内，包括将力分到垫环上，以保证声学密封。
[0039]图5E示出了包括IR窗的部分307，IR能量通过该窗离开。
[0040]图6A和图6B示出了排除了 IR窗部307的尖头部分301的两个横剖面图，以示出图5A至图的元件如何与包括发射器311的铝罐装配在一起。该发射器的内部(包括其中的超声换能器)未在附图中示出。图6A和图6B是围绕纵向轴相对彼此旋转90度。
[0041]发射器311的一个实施例包括封装在该铝罐中的一个压电元件。此类实施例中的发射器311包括一个在40kHz共振的圆锥体。一个实施例中的发射器311是由日本鸟取市的日本陶瓷株式会社(Nippon Ceramic C0.Ltd.)所制造的SR40-10SE型号，其具有40kHz的共振频率。当然，可以使用其他形式的超声发射器。
[0042]在一个实施例中，尖头305是可替换的，尖头座309也是可替换的。当然，很多变化是有可能的。可以对该尖头部分进行不同的构造。该尖头部分可以与该本体部分成一体。可以使用不同类型的换能器。
[0043]因此，已经描述了一种包括一个声波发射器以及一个电磁能发射器的触控笔，用于通过由位于离一个工作表面的平面一段距离的平面处的一组两个或更多个声接收器所感测的声能在该工作表面上进行位置确定。所描述的实施例本身是经济的设计并且应当比替代方案更便宜，这些替代方案包括一个波指向机构，比如波导、成形反射器、声透镜、或使用具有形成射束的电子器件的换能器的阵列。
[0044]注意在此呈现的设计不排除使用波指向机构。但一个是没有必要的。
[0045]虽然目前的设计包括6个离开端口，但是可以在可替代的实施例中使用更多或更少的端口。虽然在此描述的实施例中所使用的空腔的横断面是圆形的，但替代的实施例可以具有不同的横断面。虽然在此所描述的实施例使用一个在罐中的号筒型的、具有40kHz共振频率的发射器，但可替代的实施例可以使用不同的频率以及不同形式的换能器，比如平面换能器。此外，虽然在此描述的实施例具有由尖头座和尖头中的孔之间的间隙所形成的离开端口，但可替代的实施例可以使用一个尖头部分，该尖头部分具有钻出的或另外形成的孔。此外，虽然本发明的实施例使用一个垫环，但可替代的实施例可以使用其他用于形成声学密封的元件。一个这种替代实施例使用一个O形环。该空腔是由一个替代尖头座的壁的内表面形成的。
[0046]此外，应当注意的是，虽然在此描述的实施例使用红外线，并且因此每个实施例包括一个红外线发射器，通常可以在可替代的实施例中使用一个电磁能(而不是红外线)换能器，例如RF能量。
[0047]注意所示出的触控笔具有一个尖头部分以及一个本体部分，该空腔在该尖头部分中。通常，该空腔在触控笔中，接近该尖头。可以没有分开的尖头部分和本体部分。
[0048]除非另有具体说明，如在以下描述中将变得明显，将会了解的是在整个说明书讨论中使用术语，比如“处理”、“运算”、“计算”、“确定”等等，可以没有限制地指硬件(例如电子电路、计算机或计算系统、或类似的电子计算设备)的将表示为物理(比如电子的)量的数据操纵和/或转换为类似地表示为物理量的其他数据的动作和/或过程。
[0049]注意，当所描述的方法包括若干个元件，例如若干个步骤时，暗示此类元件(例如此类步骤)没有排序，除非具体说明。
[0050]贯穿本说明书对“一个实施例”或“一种实施例”的引述意味在本发明的至少一个实施例中包括了所描述的与该实施例相联系的一个具体的特征、结构或特性。因此，贯穿本说明书各处的短语“在一个实施例中”或在“在一种实施例中”并非必须都但是可以指同一个实施例。此外，在一个或多个实施例中，这些具体的特征、结构或特性可以用任何合适的方式相结合，如本披露将对本领域的技术人员是明显的。
[0051]类似地应认识到，在本发明的示例性实施例的以上描述中，为了简单化本披露并帮助理解各种创造性方面中的一个或多个，本发明的各种特征有时聚集在单个实施例、图或其描述中。然而，本披露的方法意图不应被解释为反映所要求保护的发明需要的特征比在每个权利要求中清楚地叙述的更多。相反，如以下权利要求书所反映，创造性方面在于比单个前述公开的实施例的所有特征更少。因此，遵循示例性实施例的描述的权利要求由此明确地结合到此示例性实施例的描述中，每个权利要求独立地作为本发明的单独的实施例存在。
[0052]此外，虽然在此描述的一些实施例包括在其他实施例中包括的一些但不是其他特征，不同实施例的特征的组合意味着在本发明的范围内，并形成不同的实施例，如本领域技术人员将理解的。例如，在以下的权利要求中，任何所要求保护的实施例可以用在任何组
由
口卞ο
[0053]在此提供的描述中，提出了许多具体的细节。然而，应理解本发明的实施例可以在没有这些具体的细节的情况下实践。在其他实例中，为了不混淆对本描述的理解，未详细示出众所周知的方法、结构和技术。
[0054]如在此所使用的，除非另有说明，使用序数形容词“第一”、“第二”、“第三”等来描述一个共同的对象，仅表明提到了同样对象的不同实例，并不是旨在暗示如此描述的对象必须按照给定的顺序，或者是暂时地、空间上地、排列上地、或者以任何其他方式。
[0055]所有在此引用的、标明美国的美国专利、美国专利申请、以及国际(PCT)专利申请通过引用由此结合。在专利细则或条例不允许通过引用本身通过引用来结合信息的材料结合的情况下，在此通过材料引用的结合应当排除任何通过在此类引用材料所结合的结合信息，除非此类信息在此通过引用被明确地结合。
[0056]本说明书中的其他技术的任何讨论绝不应该被认为承认此类技术在发明之时是本领域众所周知的、公开已知的、或形成常识的一部分。
[0057]在下面的权利要求和在此的描述中，任一个术语“包括”、“由……组成”或“其包括”是意指包括至少下述的元件/特征但不排除其他的开放式术语。因此，当在权利要求中使用时，术语“包括”不应被解释为限制其后列出的装置或元件或步骤。例如，“包括A和B的设备”的表达的范围不应限于仅由元件A和元件B组成的设备。如这里使用的术语“包括”或“其包括”(which includes)或“其包括(that includes)”中的任一个也是也意指至少包括跟随该术语的元件/特征、但不排除其他的开放式术语。因此，“包括(including)”与“包括(comprising)”同义并意指“包括(comprising)”。
[0058]类似地，应当注意的是当在权利要求中使用时，术语“耦联”不应被解释为仅限制直接连接。可以使用术语“耦联”和“连接”以及其派生词。应当理解，这些术语对于彼此并非旨在作为同义词。因此，“设备A耦联到设备B上”的表达的范围不应限于设备或系统，其中设备A的输出直接连接在设备B的输入上。这意味着在A的输出与B的输入之间有一个路径，该路径可以是包括其他设备或装置的路径。“耦联”可以意味着两个或多个元件或者直接的物理的或电气的接触，或者这两个或多个元件彼此不是直接的接触，但还是彼此合作或相互作用。
[0059]因此，虽然已经描述了被认为是本发明的优选实施例，本领域技术人员将认识到可以不背离本发明的精神对其作出其他和进一步的修改，并且旨在要求所有这种变化和修改在本发明的范围内。例如，以上给出的任何公式仅代表可以使用的过程。可以从图表中增加或删除功能，并且操作可以在功能块之间相互交换。可以从本发明的范围内所描述的方法中增加或删除步骤。
【权利要求】
1.一种触控笔,包括: 一个外壳，沿一个纵向轴伸长并且包括一个本体部分以及一个位于该外壳一端的尖头部分，该尖头部分被附装到该本体部分上或与该本体部分成一体； 一个尖头，位于该尖头部分，用于指向一个工作表面，该尖头具有一个用于放置在该工作表面上的端部； 一个空腔，纵向延伸、包括位于最靠近该尖头的一个第一端以及与该第一端纵向相对的一个第二端处的多个孔； 一个声波发射器，位于该空腔的该第二端并且被配置成用于在该空腔内以主波长向具有这些孔的该第一端传输声波，这些孔具有来自该空腔的多个出口，这些声波可以通过这些出口向该尖头的端部行进；以及 多个电子器件，用于驱动该声波发射器，包括用于这些电子器件的一个电源； 其中该声发射器如此安排从而使得当被这些电子器件所驱动并且该尖头的端部与该工作表面接触时，声波从该声换能器的前发射表面朝该空腔中的多个孔发散，并且朝着该尖头的端部从这些端口发散出， 其中这些端口的出口与该尖头的端部之间的距离小于该主波长的四分之一，并且 其中这些声波是可由多个声传感器检测的，由这些传感器所检测的这些声波可用于确定该尖头的端部在该工作表面上的位置。
2.如权利要求1所述的触控笔，其中该声波发射器具有一个形成该空腔的该第二端的前发射表面。
3.如权利要求1至2中任一项所述的触控笔，进一步包括一个电磁信号发射器。
4.如权利要求1至3中任一项所述的触控笔，其中该空腔在该尖头部分中形成。
5.如权利要求1至4中任一项所述的触控笔，其中该空腔在纵向方向上具有一个整数个的半个该主波长的长度。
6.如权利要求5所述的触控笔，其中在纵向方向上的该空腔的长度是一个主波长。
7.如权利要求1至6中任一项所述的触控笔，其中该发射器被配置成用于传输超声。
8.如权利要求7所述的触控笔，其中该超声具有一个40kHz的主频率。
9.如权利要求1至8中任一项所述的触控笔，其中这些孔围绕该纵向轴。
10.如权利要求1至9中任一项所述的触控笔，其中该发射器被配置成用于传输超声，并且其中有6个孔沿一个直径小于半个该主波长的圆围绕该纵向轴均匀地展布。
11.如权利要求1至10中任一项所述的触控笔，进一步包括:一个开关，机械地耦联到该尖头上，从而使得当该尖头的端部抵压在该工作表面上时，该开关激活这些电子器件致使声波从该声换能器的前发射表面朝该空腔中的多个孔发散，并且朝着该尖头的端部从这些端口发散出。
12.如权利要求1至11中任一项所述的触控笔，进一步包括:一个电磁辐射发射器以及多个电子器件，这些电子器件耦联到该电源以及该电磁辐射发射器上并且可操作从而驱动该电磁辐射发射器，其中该开关被进一步安排从而使得当该尖头的端部被抵压在该工作表面上时，该开关激活这些电子器件以驱动该电磁辐射发射器，致使电磁辐射脉冲从该触控笔发散出。
【文档编号】G06F3/0354GK103930855SQ201280039300
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2012年7月9日 优先权日:2011年7月12日
【发明者】丁耀, 雅各布·哈瑞尔 申请人:路迪亚公司