Стилус направленной передачи ультразвука

Изобретение относится к устройствам ввода. Технический результат заключается в уменьшении влияния многолучевого распространения акустических сигналов, принимаемых акустическими датчиками, расположенными на расстоянии от рабочей поверхности. Стилус содержит часть наконечника, который имеет полость. Полость имеет множество отверстий на первом конце и передатчик акустических, например ультразвуковых, волн на конце, продольно противоположном первому концу. Конец наконечника меньше четверти длины волны от выходных концов отверстий. Когда конец наконечника помещен на рабочую поверхность, акустические волны распространяются от передатчика через полость, выходят через отверстия и распространяются меньше чем на четверть длины волны по рабочей поверхности относительно близко к наконечнику. 10 з.п. ф-лы, 15 ил.

 

Родственные патентные заявки

[0001] Данное изобретение притязает на приоритет по отношению к предварительной заявке на патент США №61/507084, озаглавленной «Стилус направленной передачи ультразвука», поданной 12 июля 2011 первым изобретателем Ding, содержание которой включено в данную заявку посредством ссылки.

Предпосылки к созданию изобретения

[0002] Известно использование ультразвука, чтобы проводить определение расположения, например, на рабочей поверхности, такой как маркерная доска или проекционный экран. Такие системы называются системами захвата примечаний, записанных от руки. Термин «стилус» используется в этом описании для обозначения переносного указательного устройства, которое содержит передатчик ультразвука и электромагнитных сигналов, например инфракрасных (ИК) сигналов. Система захвата, помещенная рядом с рабочей поверхностью, на которой нужно определить расположение, содержит ультразвуковые приемники для приема и считывания передаваемого ультразвука и датчик для приема инфракрасных сигналов. Инфракрасные сигналы обеспечивают привязку по времени. Таким стилусом может быть маркировочное, например ручка, или модернизированная ручка, или немаркировочное указательное устройство, используемое для взаимодействия, или стирающее устройство. Могут использоваться различные способы, чтобы учитывать разницу во времени прибытия ультразвука, передаваемого из стилуса, на два (или более) ультразвуковых приемника, чтобы определять расположение стилуса/ручки/указки на рабочей поверхности. Такая система захвата, как правило, содержит интерфейс, например USB-соединение или беспроводное соединение, чтобы посылать информацию на компьютер. Такая система, в сочетании с компьютером, захватывает записи от руки на компьютер, включая цвет ручки в случае стилуса, который маркирует, и любое стирание.

[0003] В последнее время широко используется система определения расположения с проектором, который проецирует на область экрана, которая становится активной областью для стилуса. Таким образом, при добавлении электронной системы захвата примечаний, записанных от руки (которую в целом можно назвать «системой захвата»), которая подключена к компьютеру, любая плоская поверхность, например маркерная доска, используемая в качестве области проекционного экрана, может быть преобразована в область, где записи от руки могут быть захвачены компьютером. Таким образом, одно или несколько сгенерированных компьютером изображений могут проецироваться на поверхность проекционного экрана, и записи от руки можно рисовать стилусом поверх сгенерированного компьютером изображения. Такие записи от руки могут быть затем захвачены системой расположения и переданы на компьютер. Записи от руки, нарисованные поверх спроецированного изображения, могут захватываться в компьютер для дальнейшего воспроизведения и анализа, в том числе синхронизированного воспроизведения со спроецированным изображением или изображениями.

[0004] В последнее время бытует желание, чтобы ультразвуковые приемники и ИК-датчик находились не на рабочей поверхности, а на некотором расстоянии от поверхности. Например, есть несколько проекторов, которые помещают на расстоянии, но все равно относительно близко к рабочей поверхности, которой в случае проектора является область экрана. Например, компания «NEC Corporation)), Токио, Япония, производит ряд проекторов, таких как модель WT610 и модель WT615. Каждый такой проектор компании NEC способен проецировать изображения с диагональю изображения 40 дюймов на расстояние до поверхности всего 5-1/2 дюймов, что достигается при помощи инновационной чрезвычайно сложной зеркальной системы. Компания 3М и другие также делают системы, которые способны проецировать изображение с короткого расстояния от экрана. При таких системах возможно и желательно включать ультразвуковые приемники и инфракрасный приемник, а также электронное оборудование для определения расположения, например, ультразвуковые приемники и связанное с ними электронное оборудование, в сам проектор. В таком случае, приемники находятся в несколько иной плоскости, чем рабочая поверхность, которой является экран.

[0005] На ФИГ.1 показан, в упрощенной и увеличенной форме, проектор на полу на некотором относительно небольшом расстоянии от экрана, который образует рабочую поверхность. Проектор содержит группу датчиков, содержащую ультразвуковые датчики в известных расположениях и инфракрасный датчик, соединенные с электронным оборудованием, и обрабатывающие данные, чтобы определить расположение стилуса, такого как ручка, или указательное устройство, или стирающее устройство, который содержит ультразвуковой передатчик, содержащий ультразвуковой преобразователь, и инфракрасный передатчик. На ФИГ.1 показан наконечник указательного устройства в чрезвычайно увеличенном виде.

[0006] Желательно, например, в случае проецирования, но также в других ситуациях, как в случае маркерной доски или в случае плоского дисплея, такого как ЖК-дисплей или плазменный дисплей, чтобы ультразвуковой передатчик был не в той же плоскости, что и рабочая поверхность. Существует несколько проблемных моментов для систем захвата положения на базе ультразвука, когда ультразвуковой передатчик смещен от рабочей поверхности, и ультразвуковой приемник не расположен в той же плоскости, что и рабочая поверхность. Самые серьезные из этих проблем включают отражение от рабочей поверхности, смещение наконечника стилуса и малую силу сигнала.

Отражение от рабочей поверхности

[0007] Если ультразвуковой приемник не помещается на рабочей поверхности, когда стилус, например ручка или указка, передает ультразвуковой сигнал, для сигнала будет два основных пути, а не один путь, как желательно: прямой сигнал и отраженный сигнал от рабочей поверхности, как показано на ФИГ.1. Часто разница в фазе двух сигналов варьируется от менее чем одной длины волны до нескольких длин волны для 40 кГц ультразвука. Приемник улавливает как прямой, так и отраженный сигналы, и когда разница представляет собой нечетнократное половины длины волны (2n-1)π, n=1, 2, 3…, сигналы будут иметь тенденцию ослаблять друг друга и сильно уменьшать доступный сигнал. Ультразвуковые приемники, помещенные на проектор в стороне от рабочей поверхности, могут принимать различное количество помех между прямой и отраженной волнами, в зависимости от близости и угла относительно стилуса, что приводит к тому, что форма суммарной волны значительно разнится от приемника к приемнику.

Смещение наконечника стилуса

[0008] Различия в угле, под которым держат стилус, усиливаются наклоном преобразователя относительно рабочей поверхности, что приводит к тому, что расположение наконечника стилуса, например наконечника ручки, стирающего устройства или указки, как его отображает система ультразвукового приемника, меняется при другом наклоне.

Малая сила сигнала

[0009] Сила принимаемого ультразвукового сигнала повышается, когда ультразвуковые волны передаются по твердой поверхности, например по рабочей поверхности, и понижается, когда ультразвуковые волны передаются непосредственно по воздуху. Более того, сила сигнала будет значительно снижаться, когда отражение ультразвука от рабочей поверхности деструктивно добавляется к прямому сигналу в фазе, близкой к целому нечетнократному половины длины волны.

[0010] Заявка на патент США №11/764757 описывает способ и стилус. Стилус содержит акустический передатчик в первом расположении и механизм направления волны, сконфигурированный для того, чтобы направлять акустические волны от передатчика акустических волн к расположению наконечника рядом с концом наконечника стилуса. Одна версия включает волновод. Другая версия включает профилированный отражатель за акустическим передатчиком, форма которого приспособлена фокусировать акустические волны от передатчика акустических волн к расположению наконечника. Другая версия включает использование группы ультразвуковых преобразователей, приводимых в действие электронным оборудованием, устроенным так, чтобы фокусировать энергию ультразвука в сторону расположения наконечника. Еще одна версия использует акустическую линзу.

[0011] Заявка на патент США US 20040169439 изобретателя Toda описывает стилус, который содержит наконечник и ультразвуковой преобразователь, причем либо цилиндрический пьезоэлектрический преобразователь имеет держатель и цилиндрическая пьезоэлектрическая пленка натянута между, по меньшей мере, двумя разнесенными цилиндрическими поверхностями держателя, либо плоский преобразователь имеет диафрагму, и пьезоэлектрический материал расположен на поверхности диафрагмы. Стилус Toda содержит волновод, сконструированный так, чтобы фокусировать энергию на наконечнике.

Краткое описание графических материалов

[0012] На ФИГ.1 показан в увеличенной и упрощенной форме вариант осуществления проектора на полу на некотором расстоянии, как правило, относительно небольшом, от экрана, который образует рабочую поверхность, на которой захватывается расположение указательного устройства (ручки или стилуса). На ФИГ.1 также показан стилус предшествующего уровня техники.

[0013] На ФИГ.2 показано изображение, подобное ФИГ.1, в увеличенной и упрощенной форме, с другим стилусом предшествующего уровня техники.

[0014] На ФИГ.3 показан вид сбоку одного варианта осуществления стилуса, который включает признаки данного изобретения.

[0015] На ФИГ.4A-4E показаны разные виды варианта осуществления части наконечника варианта осуществления стилуса по ФИГ.3.

[0016] На ФИГ.5A-5E показаны виды в перспективе механических компонентов варианта осуществления части наконечника варианта осуществления стилуса по ФИГ.3.

[0017] На ФИГ.6A и 6B показаны два вида в разрезе части наконечника, показанной на Фигурах 4A-4E и 5A-5E.

Описание примерных вариантов осуществления

Обзор

[0018] Конкретные варианты осуществления содержат стилус, который содержит часть наконечника и основную часть и который имеет полость. Полость имеет множество отверстий на первом конце и передатчик акустических волн, например ультразвуковых волн, на втором конце, продольно противоположном первому концу. Часть наконечника имеет наконечник. Конец наконечника меньше четверти длины волны от выходных концов отверстий. Когда конец наконечника помещен на рабочую поверхность, стилус устроен так, чтобы заставлять передатчик передавать акустические волны, которые распространяются от передатчика через полость, выходят из отверстий и распространяются меньше чем на четверть длины волны к рабочей поверхности относительно близко к наконечнику.

[0019] Конкретные варианты осуществления содержат стилус, содержащий корпус, вытянутый вдоль продольной оси, и содержащий основную часть и часть наконечника на одном конце корпуса. В одной версии, часть наконечника прикреплена к (и выполнена с возможностью удаления с) основной части, а в другом варианте осуществления часть наконечника является цельной с основной частью. Стилус содержит наконечник в части наконечника для указывания на рабочую поверхность. Наконечник имеет конец для помещения на рабочую поверхность. Стилус дополнительно содержит полость продольной протяженности, содержащую множество отверстий на первом конце, ближайшем к наконечнику, и втором конце, продольно противоположном первому концу. Стилус также содержит передатчик акустических волн, например, ультразвуковых, расположенный на втором конце полости и сконфигурированный для того, чтобы передавать акустические волны на основной длине волны в пределах полости в сторону первого конца, имеющего отверстия. Отверстия имеют выходы из полости, через которые акустические волны могут распространяться в сторону конца наконечника. Стилус также содержит электронное оборудование, чтобы приводить в действие передатчик акустических волн. Акустический передатчик устроен так, что, когда его приводит в действие электронное оборудование, и когда конец наконечника находится в соприкосновении с рабочей поверхностью, акустические волны исходят из передней излучающей поверхности акустического преобразователя в сторону отверстий в полости, и из портов в сторону конца наконечника. Расстояние между выходом портов и концом наконечника меньше четверти основной длины волны. Акустические волны могут распознаваться множеством акустических датчиков, причем считываемые акустические волны могут использоваться, чтобы определять расположение конца наконечника на рабочей поверхности.

[0020] Одна версия стилуса включает передатчик электромагнитных сигналов.

[0021] В одной версии полость образована в части наконечника.

[0022] В одной версии передатчик акустических волн имеет переднюю излучающую поверхность, образующую второй конец полости.

[0023] В одной версии полость имеет длину в продольном направлении, равную целому числу половины основной длины волны. Например, длина полости в продольном направлении составляет одну основную длину волны.

[0024] В одной версии отверстия окружают продольную ось. Например, в одной версии существует 6 отверстий, окружающих продольную ось, равномерно распределяясь по кругу диаметром меньше половины основной длины волны.

[0025] Конкретные варианты осуществления могут предоставлять все, некоторые, или никакие из этих аспектов, признаков, или преимуществ. Конкретные варианты осуществления могут предоставлять один или несколько других аспектов, признаков, или преимуществ, один или несколько из которых могут быть очевидны специалисту в области техники из фигур, описаний и пунктов формулы данной заявки.

Вариант осуществления стилуса

[0026] Термин «стилус» используется в этом описании для обозначения указательного устройства, будь то маркировочное, например ручка или модернизированная ручка, или не маркировочное указательное устройство для указывания или стирания.

[0027] На ФИГ.1 показан один пример системы захвата, в котором используется вариант осуществления данного изобретения. На ФИГ.1 показан в упрощенной форме проектор 121, который содержит систему 117 ультразвукового приемника, содержащую по меньшей мере два ультразвуковых датчика в известных расположениях относительно друг друга и инфракрасный датчик, причем такие датчики соединены с электронным оборудованием и обрабатывающие данные и действуют, чтобы определять расположение на рабочей поверхности наконечника 103 стилуса, который передает ультразвуковые и инфракрасные волны недалеко от рабочей поверхности. На ФИГ.1 показана зона наконечника указательного устройства в чрезвычайно увеличенной форме. Такая зона включает наконечник 103 конца и другую область 107 наконечника стилуса, в которой расположен ультразвуковой передатчик 105, содержащий ультразвуковой преобразователь. Передатчик на ФИГ.1 находится внутри цилиндрического чехла и излучает ультразвук в направлении переда (наконечника). Один приемник на проекторе показан как приемник 115. Допустим, что это ультразвуковой датчик. Как видно в увеличенной форме на ФИГ.1, датчик 115 может считывать как прямой пучок 127, так и отраженный пучок 125, отраженный от рабочей поверхности 113. Дополнительные проблемы включают смещенный наконечник стилуса, когда стилус находится под углом к поверхности экрана проектора.

[0028] На ФИГ.2 показан другой пример системы захвата, в которой используется вариант осуществления данного изобретения, но с другим стилусом предшествующего уровня техники. И снова, зона наконечника указательного устройства показана в чрезвычайно увеличенной форме. В этом стилусе, ультразвуковой передатчик является плоским, например, диском. В такой ситуации, проблемы могут возникнуть, когда стилус находится под углом к поверхности экрана проектора.

[0029] На ФИГ.3 показан вид сбоку одного варианта осуществления стилуса 300, который включает признаки данного изобретения. Стилус 300 имеет корпус, вытянутый вдоль продольной оси, обозначенной LA, и включает основную часть 303 и часть 301 наконечника. Стилус содержит наконечник 305 на конце наконечника части наконечника, передатчик 311 акустических волн, например, ультразвука, передатчик 313 инфракрасных (ИК) сигналов, электронное оборудование, чтобы приводить в действие передатчик 311 акустических волн, и электронное оборудование, чтобы приводить в действие передатчик 313 ИК-сигналов. Передатчик 311 акустических волн передает на основной частоте, причем волны имеют основную длину волны по воздуху. В одном варианте осуществления, акустическими волнами являются ультразвуковые волны с основной частотой 40 кГц и основной длиной волны 8.28 мм (округлено до двух знаков после запятой) при комнатной температуре. В альтернативных вариантах осуществления, могут использоваться другие типы, например, длины волн акустических волн. В альтернативных вариантах осуществления, может использоваться любой электромагнитный сигнал, отличный от ИК. Стилус также содержит переключатель, одну или несколько кнопок для активации различных функций, и источник питания, например батарею, подключенную к акустическому передатчику, и приводное электронное оборудование для передатчика 311 акустических волн и передатчика 313 ИК-импульсов. Часть 301 наконечника имеет конец наконечника, куда наконечник 305 установлен или прикреплен, и конец основной части, противолежащий в продольном направлении концу наконечника. Часть наконечника может быть прикрепленной к или цельной с основной частью. В показанном варианте осуществления часть наконечника прикреплена к (и может отделяться от) основной части и содержит переднюю оболочку, называемую основанием 309 наконечника, наконечник 305, и элемент 307 с инфракрасным окном, в котором есть ИК-передатчик. Полость 315 образована между передней излучающей поверхностью ультразвукового передатчика 311 и множеством отверстий, образующих порты, через которые ультразвук может выходить из передней части стилуса в сторону конца наконечника 305. Одно из отверстий показано под ссылочной позицией 317. Когда конец наконечника 305 прижат к рабочей поверхности, переключатель активирует приводное электронное оборудование, чтобы заставить импульсы ИК выходить из инфракрасного окна 307 и импульсы ультразвука выходить из множества отверстий 317 вблизи конца наконечника 305.

[0030] Ультразвук предназначен для считывания множеством датчиков. При многих применениях, множество датчиков не лежит даже приблизительно в одной плоскости с рабочей поверхностью, но находится на некотором расстоянии. Расстояние может быть не больше 5 см, а может быть гораздо длиннее. Расстояние означает, что ультразвук, который распознан и используется для определения расположения наконечника стилуса, представляет собой энергию, отраженную от рабочей поверхности. Поэтому важно, чтобы стилус был сконструирован так, чтобы он мог работать, даже когда он наклонен и не является перпендикулярным рабочей поверхности. Более того, важно чтобы стилус был сконструирован так, чтобы датчики улавливали ультразвук, отраженный от зоны конца наконечника, а не прямую энергию от стилуса. Для этого желательно, чтобы ультразвук направлялся в сторону конца наконечника стилуса. Заявка на патент США под серийным номером 11/764757 описывает, помимо прочего, стилус с механизмом направления волны, сконфигурированный для направления акустических волн от передатчика акустических волн к расположению наконечника рядом с концом наконечника стилуса. Механизмом направления волны может быть волновод, акустическая линза, или профилированный отражатель за ультразвуковым передатчиком, форма которого приспособлена фокусировать акустические волны от передатчика акустических волн к расположению наконечника, благодаря тому, что ультразвуковой передатчик содержит группу ультразвуковых преобразователей, приводимых в действие электронным оборудованием, устроенным так, чтобы фокусировать энергию ультразвука в сторону расположения наконечника. В публикации заявки на патент США US 20040169439 также описан волновод, сконструированный так, чтобы фокусировать энергию на наконечнике.

[0031] Одним признаком настоящего изобретения является недорогой способ направления акустической энергии в относительно небольшую область рядом с концом наконечника благодаря точной конструкции, а не посредством использования какого-либо дополнительного механизма направления волны.

[0032] На ФИГ.4A-4E показана часть 301 наконечника более подробно. ФИГ.4A представляет собой вид сбоку часть 301 наконечника. ФИГ.4B представляет собой вид с торца части 301 наконечника в сторону задней стороны в направлении просмотра, показанном как A на ФИГ.4A. ФИГ.4C представляет собой вид с торца части 301 наконечника сзади в сторону задней стороны в направлении просмотра, показанном как B на ФИГ.4A, без части 307 ИК-окна и без внутреннего установочного элемента. ФИГ.4D и 4E представляют собой виды в перспективе части 301 наконечника.

[0033] Касательно вида сбоку ФИГ.4A., часть наконечника содержит основание 309 наконечника, часть 307 ИК-окна, и наконечник 305, который включает пальцы, у которых есть штифты, которые входят в отверстия в основании 309 наконечника. Существует плоскость 411, из которой ультразвук выходит посредством множества отверстий 317. Один признак изобретения состоит в том, что отверстия находятся относительно близко, так чтобы область на рабочей поверхности, в которую попадает ультразвук, была относительно небольшой. Ультразвук от передатчика 311 имеет основную длину волны. Другой признак изобретения состоит в том, что расстояние от выходной плоскости 411 до конца наконечника, а следовательно и до рабочей поверхности, составляет меньше четверти длины волны (основной длины волны), так чтобы путь туда и обратно, проходимый волной от выходной плоскости назад к выходной плоскости составлял меньше половины основной длины волны. Это обеспечивает отсутствие деструктивной интерференции падающих волн на отраженные волны. На ФИГ.4A, это расстояние обозначено «d». В одном варианте осуществления изобретения, для ультразвука с частотой 40 кГц «d» составляет 2 мм, поскольку длина волны при комнатной температуре составляет приблизительно 8,3 мм.

[0034] Другой признак изобретения состоит в том, что длина полости по продольной оси LA представляет собой целое число половины длин волн, так чтобы ультразвуковая волна, выходящая из передней части (конца наконечника) передатчика 311, которая отскакивает от передней части полости 315, распространялась туда и назад целое число длин волн, когда она впервые достигает передней части (конца наконечника) передатчика 311. Длина полости по продольной оси LA обозначена «L» на графических материалах. В одном варианте осуществления, L равна одной длине волны, например 8,28 мм для ультразвука частотой 40 кГц.

[0035] Хотя стилус с этими свойствами можно сконструировать многими способами, в одном варианте осуществления, отверстия 317 образованы от прорези в основании 309 наконечника и зазоров в частях наконечника. Касательно теперь ФИГ.4B и 4C, в одном варианте осуществления существует шесть отверстий, так чтобы шесть узких пучков ультразвука распространялись в сторону рабочей поверхности на конце наконечника, когда передатчик активирован переключателем. В одном варианте осуществления, диаметр отверстий, обозначенный «h», составляет 1 мм. В одном варианте осуществления шесть отверстий равномерно распределены, причем их соответствующие центры лежат на круге диаметром, обозначенном «D», равном меньшей одной половины основной длины волны. В одной версии, отверстия отстоят друг от друга на 2 мм. В одном варианте осуществления, в котором основная частота ультразвука составляет 40 кГц, «D» составляет около 3,5 мм.

[0036] На ФИГ.5A-5E показаны виды в перспективе механических компонентов одного варианта осуществления части 301 наконечника. На ФИГ.5A показан наконечник 305, который в одном варианте осуществления выполнен из полиоксиметилена (PОМ), также известного как ацеталь, полиацеталь и полиформальдегид. В альтернативных вариантах осуществления могут использоваться другие материалы, такие как политетрафторэтилен (PTFE). Наконечник 305 содержит конец 511 наконечника и шесть пальцев 513, каждый из которых содержит штифт 515. На ФИГ.5B показано, что основание 309 наконечника выполнено из акрилонитрил-бутадиен-стирола (ABS), поликарбоната или другого твердого материала и содержит пазы для пальцев 513 наконечника с отверстиями 517, предусмотренными так, что штифты 515 наконечника плотно входят в такие отверстия 517. Основание 309 наконечника включает прорезь 519 впереди. Наконечник 305 со своими пальцами 513 наконечника накрывает большую часть прорези 519, оставляя шесть отверстий 317, образованных из части прорези 519, не накрытыми наконечником 305.

[0037] На ФИГ.5C показана кольцевая прокладка 503, выполненная из резины или подобного материала, которая очерчивает внутреннюю часть основания 309 наконечника. Внутренняя часть кольцевой прокладки образует боковые стенки полости 315. Задняя поверхность сконструирована так, чтобы ультразвуковой передатчик давил на нее и приводит к тому, что полость становится акустически изолированной, в отличие от выходных портов в случае кожуха передатчика 311 и выходов отверстий 317.

[0038] На ФИГ.5D показан закрепляющий элемент 505, сконструированный так, чтобы закреплять оболочку передатчика 311, которая в одном варианте осуществления представлена в форме цилиндрического алюминиевого кожуха, в пределах части наконечника, включая приложение силы к кольцевой прокладке, чтобы обеспечивать акустическую изоляцию.

[0039] На ФИГ.5E показана часть 307, которая содержит ИК-окно, через которое выходит ИК-энергия.

[0040] На ФИГ.6A и 6B показаны два вида в разрезе части 301 наконечника, исключая часть 307 ИК-окна, для того чтобы показать, как элементы ФИГ.5A-5D совмещаются с алюминиевым кожухом, который содержит передатчик 311. Внутренняя часть передатчика, включающая в себя ультразвуковой преобразователь, не показана на графических материалах. ФИГ.6A и 6B повернуты на 90 градусов друг к другу по продольной оси.

[0041] Один вариант осуществления передатчика 311 содержит пьезоэлектрический элемент, заключенный в алюминиевый чехол. Передатчик 311 в таком варианте осуществления содержит конус, который резонирует при 40 кГц. Передатчик 311 в одном варианте осуществления представляет собой модель SR40-10SE, выполненную компанией «Nippon Ceramic Co. Ltd.» из Тоттори, Япония, которая имеет резонирующую частоту 40 кГц. Конечно, могут использоваться другие формы ультразвукового передатчика.

[0042] В одном варианте осуществления наконечник 305 является сменным, как и основание 309 наконечника. Конечно, возможны многие варианты. Часть наконечника может быть сконструирована по-другому. Часть наконечника может быть цельной с основной частью. Может использоваться преобразователь другого типа.

[0043] Таким образом, был описан стилус, который содержит передатчик акустических волн и передатчик электромагнитной энергии, для использования в определении расположения на рабочей поверхности путем считывания акустической энергии набором из двух или более акустических приемников, расположенных на плоскости на некотором расстоянии от плоскости рабочей поверхности. Описанные варианты осуществления представляют экономичную конструкцию, и должны быть менее дорогими, чем альтернативные решения, которые содержат механизм направления волны, такой как волновод, профилированный отражатель, акустическую линзу, или использование группы преобразователей с электронным оборудованием, образующим пучок.

[0044] Следует отметить, что представленная здесь конструкция не исключает возможности использования механизма направления волны. Однако в нем нет необходимости.

[0045] Хотя данная конструкция содержит шесть выходных портов, в альтернативных вариантах осуществления может использоваться больше или меньше портов. Хотя сечение полости, используемой в описанных здесь вариантах осуществления, является круглым, альтернативные варианты осуществления могут иметь другие сечения. Хотя описанные здесь варианты осуществления используют передатчик в кожухе с резонирующей частотой 40 кГц, который относится к рупорному типу, альтернативные варианты осуществления могут использовать другую частоту, а также другую форму преобразователя, такую как планарный преобразователь. Более того, хотя описанные здесь варианты осуществления имеют выходные порты, которые образованы зазорами между отверстием в основании наконечника и наконечником, альтернативные варианты осуществления могут использовать часть наконечника, которая имеет высверленные или образованные иным путем отверстия. Более того, хотя варианты осуществления изобретения используют кольцевую прокладку, альтернативные варианты осуществления могут использовать другие элементы для образования акустической изоляции. Один такой альтернативный вариант осуществления использует уплотнительное кольцо. Полость образована внутренней поверхностью стенок альтернативного основания наконечника.

[0046] Более того, следует отметить, что хотя описанные здесь варианты осуществления используют инфракрасные волны и, таким образом, каждый вариант осуществления содержит инфракрасный передатчик, в целом, в альтернативных вариантах осуществления может использоваться преобразователь электромагнитной энергии, отличной от инфракрасной, например РЧ-энергия.

[0047] Следует отметить, что стилус показан имеющим часть наконечника и основную часть, причем полость находится в части наконечника. В целом, полость находится в стилусе вблизи наконечника. Может не быть отдельной части наконечника и основной части.

[0048] Если ясно не указано обратное, как очевидно из следующего описания, считается, что во всем тексте технического описания положения, использующие такие термины, как «обработка», «вычисление», «подсчет», «определение» и тому подобное, могут относиться, без ограничения, к действиям и/или процессам аппаратного обеспечения, например, электронной схеме, компьютеру или вычислительной системе, или подобному электронно-вычислительному устройству, которое обрабатывает и/или преобразует данные, представленные как физические, такие как электронные, величины в другие данные, подобным образом представленные как физические величины.

[0049] Следует отметить, что когда описывается способ, который включает несколько элементов, например несколько этапов, никакого порядка подобных элементов, например, таких этапов, не подразумевается, если это прямо не указано.

[0050] Упоминания в данном техническом описании об «одном варианте осуществления» или «варианте осуществления» означают, что определенный признак, структура или характеристика, описанная в связи с вариантом осуществления, включена, по меньшей мере, в один вариант осуществления данного изобретения. Таким образом, появления фраз «в одном варианте осуществления» или «в варианте осуществления» в различных местах данного технического описания не обязательно касаются одного и того же варианта осуществления, но могут касаться. Более того, определенные признаки, структуры или характеристики могут сочетаться любым пригодным образом, как будет понятно среднему специалисту в области техники из этого раскрытия, в одном или более вариантов осуществления.

[0051] Подобным образом, следует понимать, что в приведенном выше описании примерных вариантов осуществления изобретения различные признаки изобретения иногда сгруппированы в один вариант осуществления, фигуру или их описание с целью упорядочить раскрытие и способствовать пониманию одного или нескольких различных аспектов изобретения. Однако этот способ раскрытия не рассматривается как отражающий намерение, чтобы заявляемое изобретение требовало больше признаков, чем в явной форме выражено в каждом пункте формулы. Скорее, как отражают следующие пункты формулы, аспекты изобретения заключаются меньше чем во всех признаках одного вышеизложенного раскрытого варианта осуществления. Таким образом, пункты формулы, следующие за разделом «ОПИСАНИЕ ПРИМЕРНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ», в явной форме включаются в это «ОПИСАНИЕ ПРИМЕРНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ», причем каждый пункт формулы сам по себе представляет отдельный вариант осуществления этого изобретения.

[0052] Более того, хотя некоторые описанные здесь варианты осуществления включают некоторые, но не другие признаки, включенные в другие варианты осуществления, сочетания признаков разных вариантов осуществления должны находиться в пределах объема изобретения, и образовывать другие варианты осуществления, как будет понятно специалистам в области техники. Например, в следующих пунктах формулы, любой из заявляемых вариантов осуществления может использоваться в любом сочетании.

[0053] В предоставленном здесь описании излагаются многочисленные конкретные подробности. Однако понятно, что варианты осуществления изобретения могут использоваться на практике без этих конкретных подробностей. В других случаях широко известные способы, структуры и технологии не показаны подробно, чтобы не затруднять понимание этого описания.

[0054] В контексте данной заявки, если не указано обратное, использование порядковых прилагательных «первый», «второй», «третий» и т.д., для описания обычного объекта, просто указывает, что речь идет о разных примерах подобных объектов, и не подразумевает, что описываемые таким образом объекты должны представляться в некой последовательности, будь то временной, пространственной, ранжирующей, или какой-либо иной.

[0055] Все приводимые здесь патенты США, заявки на патент США, и международные (РСТ) патентные заявки, указывающие на Соединенные Штаты, включены в данную заявку посредством ссылки. В случае, когда Правила выдачи патентов или Статут не допускают включения посредством ссылки материала, который сам включает информацию посредством ссылки, в данной заявке включение посредством ссылки материала исключает любую информацию, включенную посредством ссылки в такой включенный посредством ссылки материал, если только такая информация явно не включается в данную заявку посредством ссылки.

[0056] Любое обсуждение другой области техники в этом техническом описании ни в коем случае не должно рассматриваться как допущение, что такая область техники широко известна, публично известна, или составляет часть общедоступного знания в области на момент изобретения.

[0057] В нижеследующей формуле и описании данной заявки, любой из терминов «содержащий», «состоящий из» или «который содержит» - это открытый термин, который означает включение, по меньшей мере, элементов/признаков, которые за ним следуют, но не исключает других. Таким образом, термин «содержащий», когда он используется в формуле изобретения, не должен пониматься как ограничивающий по отношению к средствам или элементам или этапам, перечисляемым после него. Например, объем выражения «устройство, содержащее A и B» не должен ограничиваться устройствами, состоящими только из элементов A и B. Любой из терминов «включающий» или «что включает» или «который включает» в контексте данной заявки также является открытым термином, который также означает включение, по меньшей мере, элементов/признаков, которые следуют за термином, но не исключение других. Таким образом, «включающий» синонимичен с и означает «содержащий».

[0058] Подобным образом, следует отметить, что термин «сопряженный», когда он используется в формуле, не должен пониматься как ограничивающий только прямыми соединениями. Термины «сопряженный» и «соединенный», могут использоваться вместе со своими производными. Следует понимать, что эти термины не подразумеваются как синонимы друг для друга. Таким образом, объем выражения «устройство A, сопряженное с устройством B» не должен ограничиваться устройствами или системами, где выходной элемент устройства A напрямую соединен с входным элементом устройства B. Это означает, что существует путь между выходным элементом A и входным элементом B, которым может быть путь, включающий другие устройства или средства. «Сопряженный» может означать, что два или несколько элементов находятся либо в прямом физическом или электрическом контакте, либо что два или несколько элементов не находятся в прямом контакте друг с другом, но все равно функционируют совместно или взаимодействуют друг с другом.

[0059] Таким образом, хотя было описано то, что считается предпочтительными вариантами осуществления изобретения, специалисты в области техники поймут, что другие и дальнейшие их модификации могут быть выполнены без отхода от сущности изобретения, и все такие изменения и модификации должны попадать в пределы объема изобретения. Например, любые приведенные выше формулировки просто представляют порядки осуществления, которые могут использоваться. Функциональность может быть добавлена или удалена с диаграмм и операции могут меняться местами в пределах функциональных блоков. Этапы могут быть добавлены к или удалены из описанных способов в пределах объема данного изобретения.

1. Стилус, содержащий:

корпус, вытянутый вдоль продольной оси и содержащий основную часть и часть наконечника на одном конце корпуса, причем часть наконечника прикреплена к или является цельной с основной частью;

наконечник в части наконечника для указания на рабочую поверхность, причем наконечник имеет конец для размещения на рабочей поверхности;

полость, проходящую в продольном направлении в корпусе и содержащую первый конец, ближайший к наконечнику, и второй конец, продольно противоположный первому концу, при этом первый конец содержит множество отверстий;

передатчик акустических волн, расположенный на втором конце полости и имеющий переднюю излучающую поверхность, обращенную в сторону первого конца и образующую второй конец полости, при этом передатчик акустических волн сконфигурирован для передачи акустических волн на основной длине волны в пределах полости в сторону первого конца, который имеет отверстия, причем отверстия образуют порты, имеющие выходы из полости, через которые акустические волны могут распространяться из полости в сторону конца наконечника; и

электронное оборудование, чтобы приводить в действие передатчик акустических волн, содержащее источник питания для электронного оборудования;

отличающийся тем, что акустический передатчик устроен так, что когда его приводит в действие электронное оборудование и конец наконечника находится в соприкосновении с рабочей поверхностью, акустические волны исходят из передней излучающей поверхности акустического преобразователя в сторону отверстий в полости и из выходов портов в сторону конца наконечника,

где расстояние между выходом портов и концом наконечника составляет меньше четверти основной длины волны и

где акустические волны, исходящие из выхода портов, отражаются рабочей поверхностью, распространяются в воздухе в направлении от рабочей поверхности и после отражения могут быть распознаны множеством акустических датчиков, расположенных на расстоянии от упомянутой поверхности, причем акустические волны, распознаваемые датчиками, могут быть использованы для определения расположения конца наконечника на рабочей поверхности.

2. Стилус по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно содержит передатчик электромагнитных сигналов, соединенный с электронным оборудованием, сконфигурированным для приведения в действие передатчика электромагнитного излучения.

3. Стилус по п. 1, отличающийся тем, что полость образована в части наконечника.

4. Стилус по п. 3, отличающийся тем, что полость имеет длину в продольном направлении, равную целому числу половины основной длины волны.

5. Стилус по п. 4, отличающийся тем, что длина полости в продольном направлении равна одной основной длине волны.

6. Стилус по п. 1, отличающийся тем, что передатчик сконфигурирован для передачи ультразвука.

7. Стилус по п. 6, отличающийся тем, что ультразвук имеет основную частоту 40 кГц.

8. Стилус по п. 1, отличающийся тем, что отверстия окружают продольную ось.

9. Стилус по п. 1, отличающийся тем, что передатчик сконфигурирован для передачи ультразвука, и при этом существует 6 отверстий, окружающих продольную ось и равномерно распределенных по кругу диаметром меньше половины основной длины волны.

10. Стилус по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно содержит переключатель, механически соединенный с наконечником и электрически соединенный с электронным оборудованием так, что когда конец наконечника прижат к рабочей поверхности, переключатель активирует электронное оборудование, приводя к испусканию акустических волн из передней излучающей поверхности акустического преобразователя в сторону отверстий в полости и из портов в сторону конца наконечника.

11. Стилус по п. 2, отличающийся тем, что дополнительно содержит переключатель, механически соединенный с наконечником и электрически соединенный с электронным оборудованием так, что когда конец наконечника прижат к рабочей поверхности, переключатель активирует электронное оборудование, приводя в действие передатчик электромагнитного излучения и вызывая испускание импульсов электромагнитного излучения из стилуса.