自遠程觸筆至數字顯示的寫及擦信號通信體系結構及方法
2023-04-27 01:56:26 2
專利名稱：自遠程觸筆至數字顯示的寫及擦信號通信體系結構及方法
本申請是申請號為94104985.X，申請日為1994年4月27日，名稱為「自遠程觸筆至數字顯示的寫及擦信號通信體系結構及方法」的專利申請的分案申請。
所公開的本發明一般地涉及到數據處理系統，更具體地涉及到以筆式輸入為基礎的計算機系統裡的輸入/輸出設備的改進。
下述專利和專利申請已轉讓給IBM公司，並參照編錄於此。
由Evon C.Greanias等提出的USP4,686,332「用於直觀顯示設備可視表面上的混合手指接觸和觸筆檢測系統」。
由Evon C.Greanias等提出的USP5,007,085「遠程檢測個人觸筆」。
由Evon C.Greanias等提出的USP 5,117,071「觸筆檢測系統」。
由Evon C.Greanias等於1991年10月16日提出的共同未決申請，美國專利申請編號07/778,431「用於改進接觸靈敏度的接觸式覆蓋板」。
由Gordon W.Arbeitman等於1989年5月15日提出的共同未決申請，美國專利申請編號07/351,227「用於數據處理系統的平面式觸屏工作檯」。
由Guy F.Verrier等於1992年10月30日提出的共同未決申請，美國專利申請編號07/969,864「遠程設備對數位化顯示器的通信體系結構」。
現有技術中已對以筆式輸入的基礎的計算機系統進行了描述，例如在上面引用的由Greanias等提出的USP4,686,332中。在這種系統裡，接觸式覆蓋板薄膜對諸如計算機監視器之類的顯示設備的可視表面進行定位，以實現和檢測觸筆的交互作用。在4,686,332專利中描述的檢測觸筆通過一根導線和基於筆式輸入的計算機系統相連接。基於筆式輸入的計算機系統在接觸式覆蓋板上產生發射信號。發射信號被觸筆檢測並通過導線傳送給基於筆式輸入的計算機。然後計算機計算觸筆相對於覆蓋板的X-Y相對位置。觸筆對覆蓋板的Z方向的相對接近度是通過觸筆對由覆蓋板發射出的電磁能所檢測到的信號幅度來確定的。在上面提到由Greanias提出的USP5,117,071中描述了對觸筆檢測天線的改進。在5,117,071專利中，觸筆端頭處的天線結構為一個小球，這種形狀保證檢測相同的信號強度，而無須考慮觸筆相對於覆蓋板平面的方向。在由Greanias等提出的USP5,007,085中，通過取消觸筆和基於筆式輸入的計算機系統之間的電纜連接，對觸筆作了進一步的改進。在5,007,085專利中，由觸筆的天線從覆蓋板發射的電磁射線中檢測到的信號被轉換成第二種信號，這個第二種信號通過紅外線，微波射線或不同頻率的無線電調頻射線，從觸筆輸送回連接到基於筆式輸入計算機系統的電磁檢測器上。在上面提到的由Arbeitman等於1989年5月15日提出的共同未決申請，美國專利申請編號07/351,227中描述了對基於筆式輸入的計算機系統的其它改進。在Arbeitman等提出專利申請中，採用平板式觸屏工作檯代替計算機顯示監視器和接觸式覆蓋薄膜組合。在Arbeitman等的專利申請中，射線檢測觸筆通過導線和平板式觸屏工作檯連接，以接收從覆蓋薄膜上發射的電磁射線，導線將檢測觸筆上檢測到的信號送到裝在平板式觸屏工作檯上的電子設備裡。
在本發明的說明中，術語「數位化顯示器」將用來廣義地表示USP5,007,085中的計算機顯示監視器和接觸式覆蓋薄膜的組合，或者表示由Arbeitman等提出的專利申請中的工作檯顯示器和覆蓋板組合。
在上面提到的由Evon C.Greanias等提出的USP5,007,085「遠程檢測個人觸筆」中，描述了一種基於筆式輸入的計算機系統，它所具有的數位化顯示器發射的電磁信號被遠程檢測個人觸筆檢測。在觸筆端頭處的天線檢測從顯示器覆蓋板上發射的電磁信號，並把這些信號轉換成適當的形式以轉發回來給基於筆式輸入的計算機系統。觸筆檢測到的信號的相對信號強度被用來推斷觸筆端頭相對於覆蓋板的相對間距Z。藉助於觸筆內的發射電路和發射天線，變換後的信號被發射回基於筆式輸入的計算機系統，確定觸筆端頭和覆蓋板表面接觸的技術是通過測量觸筆端頭所檢測電磁信號的相對信號強度來實現的。
現有技術中的一個問題是，檢測觸筆對工作檯表面的實際接觸不是非常敏感的。請考慮在通常的書寫中，書寫者手的壓力是如何隨著籤名的過程不斷變化的，通過筆施加給紙的壓力，隨著把名字寫在紙上的過程不斷變化，有時還包括筆輕微地離開紙的表面。通過射線檢測觸筆所進行的把籤名寫到數位化顯示器的過程，不能如實地在顯示屏幕上再現預想的形狀。當觸筆輕微地離開數位化顯示器的表面時，在現有技術中不能檢測出觸筆端頭和表面的脫離。由於系統不能檢測出觸筆和數位化顯示器表面間的此微脫離，結果用戶籤字的墨跡中出現假筆跡的膺品。該問題在上述由Guy Verrier等提出的共同未決申請，編號07/969,864中已得到解決。
現有技術的另一個問題是它不能提供一種合適的方法來擦除已經進入工作檯或數位化顯示器的數據。
因而本發明的一個目的是在基於筆式輸入的計算機系統裡提高對手寫字符和筆跡進行擦除的準確性。
本發明的另一個目的是在基於筆式輸入的計算機系統裡更精確地檢測電子擦除器對工作檯表面小的但卻真實的間距。
通過從遠程觸筆至數位化顯示器寫入和擦除信號的通信體系結構，這些和其它目的，特徵和優點得到實現。根據本發明，用於基於筆式輸入的計算機系統裡的觸筆包括一種接觸檢測機構，並在觸筆的兩個端頭上各自具有一個射線敏感位置檢測器。觸筆的第一個端頭用作把數據寫入到基於筆式輸入的系統。觸筆的另一個端頭用作把數據從基於筆式輸入的計算機系統裡擦除掉。本發明包括一個不繫繩的觸筆，其具有用於寫入數據的第一壓力檢測變換器和第一X-Y檢測變換器。第一壓力檢測變換器連接到多路轉換器上，第一X-Y位置檢測變換器也連接到多路轉換器上。第一壓力檢測變換器和第一X-Y檢測變換器都安裝在觸筆的一端。在觸筆的另一端安裝著用於擦除數據的第二壓力檢測變換器和第二X-Y檢測變換器。第二個壓力檢測變換器和第二個X-Y位置檢測變換器也都連接到多路轉換器上。在觸筆上還包括一個發射機，其輸入和多路轉換器相連接。用來發射多路信息數據流，這些信息代表施加在第一個壓力變換器、第一個X-Y變換器、第二個壓力變換器和第二個X-Y變換器上的接觸壓力。
系統還包括一個數位化顯示器，數位化顯示器帶有一個靜電圖形輸入板，靜電圖形輸入板發出電磁幅射，為觸筆上的第一個X-Y位置檢測變換器的取向接近圖形輸入板時，該變換器檢測電磁輻射。當觸筆上的第二個X-Y位置傳感器的取向接近圖形輸入板時，圖形輸入板的電磁幅射也被第二個傳感器檢測。一個接收機安放在靜電圖形輸入板附近並和基於筆式輸入的計算機系統相連接，用來接收從觸筆發射出的多路數據流。以這種方式，在第一壓力變換器接觸到靜電圖形輸入板的表面並且確定第一X-Y變換器相對於圖形輸入板的X-Y位置的情況下，將把數據寫進系統。另一方面，在第二壓力變換器接觸到圖形輸入板的表面並且建立第二X-Y位置變換器相對於圖形輸入板的X-Y位置的情況下，其結果是從系統裡擦除數據。
觸筆的擦除端可提供其它的功能。例如，當用戶把擦除端沿圖形輸入板的表面移動時，任何施加在第二壓力變換器上的壓力變化，都將引起相應的擦除區域的寬度的變化。例如，在刪除文本的行時，對第二變換器的輕的壓力會導致刪除文本的一行，而中等的壓力可導致刪除文本的二行，等等。在圖形應用中，施加在第二壓力變換器上的壓力的變化，可相應地增加或減少從圖形輸入板上擦除圖形數據的數量，這可用來改變陰影。
在本發明的另一個實施例中，觸筆的擦除器端不具有接觸壓力傳感器，只具有一個X-Y位置檢測變換器。通過位置檢測變換器上的射線檢測信號粗略地測量擦除器頂端離數位化顯示器表面的距離。在表面上的距離值和擦除器端頭的X-Y測量值通過一種標定法得以提高精度，這種標定法利用了觸筆另一端頭上的壓力檢測變換器和X-Y位置檢測變換器。
通過參考附圖可對這些和其它目的，特徵和優點得到更完整的理解。
圖1是本發明的總體結構圖。
圖1B表示基於筆式輸入的計算機系統。
圖2A為樣品觸筆20的機械側視圖，觸筆兩端都具有壓力檢測機構，以檢測觸筆施加給數位化顯示器表面的壓力。
圖2B更詳細地觀察觸筆20的擦除器端38′。
圖2C是樣品觸筆20的第二個實施例的機械側視圖，這種觸筆在寫入端具有壓力檢測機構而在擦除端不具備壓力檢測機構。墊圈12使擦除構架38′內的觸端4′保持固定的位置。
圖3是一個示意框圖，說明多個數據信息源，它們是多路的並可從觸筆發射給安裝在有關數位化顯示器上的天線。
圖4A為圖3中在寫入端38朝下時從多路轉換器36′輸出到發射機46的波形圖。
圖4B為圖3中在擦除端38′朝下時從多路轉換器36′輸出到發射機46的波形圖。
圖5和圖6分別為工作檯22的頂視圖和側視圖。
圖7A是一個流程，說明在不帶有擦除器變換器10′的實施例中對擦除器38′進行標定的操作步驟順序。
圖7B是一個流程圖，說明使用帶有擦除器38′但不具備擦除器變換器10′的常規觸筆的操作步驟順序。
圖1為從遠程設備至數位化顯示器的通信體系結構的總體結構圖。這裡所描述的數位化顯示器在下述普遍轉讓的美國專利中得到詳細說明，這些專利是，由Greanias提出的USP5,007,085「遠程檢測個人觸筆」、由Greanias提出的USP4,764,885」鄰近檢測閃爍光標的特性」和由Greanias提出的USP4,686,332「用於手指和觸筆顯示輸入的薄型塑料覆蓋板」。
圖1B表示一個基於筆式輸入的計算機系統，其包括個人計算機74，數位化顯示器或工作檯圖形輸入板22和觸筆20。個人計算機74包括通過系統總線和中央處理機(CPU)連接的存儲器、鍵盤、顯示監視器、磁碟驅動大容量存儲器、區域網(LAN)適配器和圖形輸入板22。個人計算機74的存儲器存儲作業系統程序，設備驅動程序和應用程式，它們是由CPU執行的可執行指令序列。個人計算機74的LAN適配器和區域網(LAN)相連，LAN可把個人計算機74和其它計算機和其它網絡連接起來。觸筆20和圖形輸入板的通信是通過電磁耦合實現的，電磁耦合可以是調頻無線電信號、調幅無線電信號、或調製的光學信號或紅外射線信號。
圖1中所示的結構分為兩個主要部分。第一部分是觸筆20，第二部分是數位化顯示器22。觸筆20包括第一分支例如分支24，該分支是機械接觸檢測分支。第二分支例如分支26，是位置檢測分支。
接觸檢測分支24可包括壓力檢測器38，其在圖2A中表示得更詳細。和壓力檢測器38相連接是一個信號放大器40，信號放大器的輸出端和壓力檢測器電路42相連。壓力檢測器電路42的輸出端通向模數轉換器44，模數轉換器輸出一個數字量，表示圖1中壓力檢測機構38施加給靜電圖形輸入板54正面的壓力。模數轉換器44的輸出然後送給多路轉換器36的第一個輸入上。
圖2A表示觸筆20，並且特別地詳細說明機械接觸機構38。壓力交換器10包含一個壓力敏感電阻(FSR)變換器材料層，例如由加州Santa Barbara域Interlink Electronics公司製造的材料。當外力對其表面加壓時，這種材料改變它的電阻。印刷電路板11上的導電電極和FSR轉換器層10的表面上的隔離部分接觸，這樣通過FSR變換器層10在印刷電路板11上的電極間形成一個完整的迴路。印刷電路板11上的電極擠壓變換器10以形成電氣迴路。
當圖1中所示的運算放大器被接通但是觸筆20尚未使用時，通過觸筆的電極和導電電極11將對FSR變換器10加上一個電壓。這樣，當觸筆20的端頭4壓到圖形輸入板表面54時，FSR變換器層10在兩個相對部分的表面間受壓。第一部分是可隨觸筆端頭4移動的，當壓力施加在觸筆端頭4上這一部分可輕微地位移。壓縮結構的另一部分是不動的，它就是印刷電路板11，通過圖2A所示的構架2得以固定。當FSR變換器層10受壓時，它的電阻發生變化，引起和運算放大器40相連的輸出端的電流和/或電壓的改變。這種變化用來觸發壓力檢測器42，以獲得壓力檢測數據。在圖2觸筆20的空心端頭4中還包括圖1中所示的檢測天線29，它通過射線和圖形輸入板54的發射電極56和58耦合。
在上面提到的USP5,117,071中描述的天線裝置29放在位置檢測分支26中，該天線檢測從靜電圖形輸入板54上的導線56和58上發射的電磁信號。天線29的輸出通過放大器30耦合到信號強度檢測器32上。信號強度檢測器32的輸出再加到模數轉換器34上。模數轉換器34的輸出為由天線29所檢測到的信號強度的數字表示，這種信號是由靜電圖形輸入板54的導線56和58發射的。如上面提及的USP5,686,332中所述的那樣，當被天線29檢測時，靜電圖形輸入板發射的信號代表位置信息。
信號強度檢測器32的輸出施加到模數轉換器34上，模數轉換器又輸出觸筆20對靜電圖形輸入板54的相對位置的數字表示，並作為一個數量輸給多路轉換器36的第二輸入端。
在圖3的示意圖中，多路轉換器36被修改為多路轉換器36′，以表示觸筆20的擦除器端38′的附加輸入。可以看出，如圖4A所示多路轉換器36或36′產生數據幀中的時分數量序列，並送給發射機46。可對多路轉換器進行控制以改變數據流的次序和內容。回到圖1，交替地從壓力檢測器模數轉換器44和位置檢測模數轉換器34上輸出的多路數量數據流施加到頻移鍵控(FSK)發射機46上。發射機46的輸出施加到觸筆20裡的天線48上。然後觸筆20發射以下信息壓力檢測機構38上所受壓力和來自天線裝置29的X-Y位置信息。這個數據流是從天線48發射的，並根據本發明，由安裝在數位化顯示器22上的天線62所檢測。
圖2A表示觸筆20的剖面圖，並包括對觸筆內所含的壓力檢測和位置檢測電子電路的示意表示。它包括用於寫入端頭38的放大器30和40、檢測器32和42和模數轉換器34和44，以及用於擦除端頭38′的放大器30′和40′、檢測器32′和42′、模數轉換器34′和44′，還有多路轉換器36′，發射器46和天線48。
圖3表示現標明為36′的多路轉換器，它可替代圖1中的多路轉換器36。圖3中的多路轉換器有6個輸入設備和它相連，即壓力檢測器42、信號強度檢測器32、個人標識號存儲器104、RAM106、擦除器壓力檢測器42′和擦除器信號檢測器32′。壓力檢測器42將從觸筆20的端頭4上輸入的外加壓力信號傳送給模數轉換器44，模數轉換器又把外加壓力的數字表示輸出到多路轉換器36′的輸入端A上。信號強度檢測器32從天線29接收X-Y相對位置信息和Z間距信息並施加給模數轉換器34。轉換器34把X-Y位置和Z間距信息的數字表示通過輸入端B輸出到多路轉換器36′。個人標識號存儲器104可以是一個只讀存儲器或可寫EPROM，它把數字標識號通過輸入端C輸入到多路轉換器36′。RAM可存儲輸出到多路轉換器36′的輸入D上的數字信息。
同樣在圖3中，壓力檢測器42′為擦除器端頭38′傳送來自觸筆20端頭4′的外加信號輸入。壓力檢測器42′把它的壓力信號輸出給模數轉換器44′，以把外加壓力的數字表示通過輸入端F輸出到多路轉換器36′。擦除器信號強度檢測器32′接收來自位於觸筆擦除器端頭38′內的天線29′的X-Y相對位置信息和Z間距信息。信號強度檢測器32′把它的信號輸出給模數轉換器34′。轉換器34′把擦除器端頭38′的X-Y位置和Z間距的數字表示通過輸入端G輸出到多路轉換器36′。擦除器的各個部件更詳細地表示在圖2B中。
圖4A說明當寫入端頭38接近圓形輸入板54時，從圖3的多路轉換器36′輸出到發射器46上以供觸筆20的天線48發射的多路數據流的波形圖。圖4A的波形圖表示第一時間幀期間的多路輸出A1、B1、C1和D1，它們分別通過線路A、B、C和D輸出到多路轉換器36′。圖4A的波形圖還顯示了第二時間幀，在其期間類似的數據字序列A2、B2、C2和D2分別是圖3中輸入端A、B、C、和D上的輸出。
圖4B顯示，當擦除端38′接近圖形輸入板54時，從圖3的多路轉換器36′輸出到發射器46上以供觸筆20的天線48發射的多路數據流的波形圖，圖4B的波形圖顯示第一時間幀期間的多路輸出C1、D1、F1和G1，它們分別是通過線路C、D、F和G送至圖3多路轉換器36′的輸出。圖4B的波形圖還顯示了第二時間幀，在其期間類似的數據字序列C2、D2、F2和G2分別是圖3中輸入端C、D、F和G上的輸出。當需要擦除數據時出現這種操作模式，這是通過調整觸筆20使得擦除端頭38′接近圖形輸入板54來實現的。
數位化顯示器22可以是，例如疊加在普通顯示監視器上的透明覆蓋板或者是和基於筆式輸入的計算機系統相連的工作檯。在覆蓋板上，例如，可以包括嵌入的天線62。作為替代，天線62可放在透明的覆蓋板的附近，但要足夠近以能夠檢測到由觸筆20的天線48發射出的多路數據流。
按照本發明，觸筆20通過天線48向數位化顯示器22的天線62發射來自壓力檢測器38和X-Y檢測器29的信息。數位化顯示器的天線62通過放大器64和FSK接收機66耦合。接收機66的輸出然後送到微處理機68上。微處理機68，例如，可摘取出代表由觸筆20的檢則器38檢測的接觸壓力的有關數量，也可單獨地摘取出代表觸筆相對於靜電圖形輸入板54的X-Y位置的數量。這些數值可通過微處理機68發送給基於筆式輸入的計算機系統74以利用端頭38進行寫入。
而且根據本發明，當運行在擦除模式時，利用擦除端頭接近圖形輸入板54，觸筆20通過天線48把來自壓力檢測器38′和X-Y檢測器29′的擦除信號發射給數位化顯示器的天線62。數位化顯示器22上的天線62通過放大器64和FSK接收機66耦合。接收機66的輸出然後施加到微處理機68上，它可把擦除信號傳送給圖1B中的基於筆式輸入的計算機系統74。計算機系統74可將已存儲在計算機系統74存儲器裡的數據擦除。例如，計算機系統74可以去除由觸筆20內的檢測器42′檢測到的代表接觸壓力的F信號，也可單獨地去除由擦除器信號檢測器32′獲得的代表擦除器端頭4′相對於靜電圖形輸入板54的X-Y位置的G信號。這些F和G信號的數值可由基於筆式輸入的計算機系統74使用，以便按照要求將已存儲在基於筆式輸入的計算機系統的存儲器的數據擦除。
而且根據本發明，觸筆20可包括一個發射/接收開關50，它可交替地把天線48與觸筆20裡的FSK發射機46或FSK接收機52相連接。如果接收機52和天線48相連，觸筆20可接收從數位化顯示器22的數據天線62發射的以電磁信號為形式的信息。在這種運行方式下，FSK發射機70把數字信息從微處理機68傳送給放大器72，放大器再把數字信息施加到數位化顯示器22的天線62。從天線62發射的含有來自微處理機68的數字信息的電磁信號發射給觸筆20的天線48。天線48通過發射/接收開關50和FSK接收機相連，接收機將來自數位化顯示器22的接收到的數字信息施加給多路轉換器36′。多路轉換器36′再把數字信息送給例如觸筆20裡的存儲設備76或圖3裡的RAM106。以這種方式，數字信息可以數位化顯示器22發射，並接收和存儲到觸筆20裡。
圖2A所示的觸筆20的剖面圖詳細地說明寫入端頭38和擦除端頭38′的壓力接觸部分的機械部件。觸筆20設計為可精確地確定何時端頭4或4′和靜電圖形輸入板有機械接觸和何時無機械接觸。但是，端頭接觸部分38或38′還可輸出壓力的幾個中間狀態。例如，觸筆的接觸部分38或38′可輸出由4個2進位位表示的16級壓力。這16級壓力可應用於諸如對繪圖上陰影、快速或緩慢地移動光標，畫粗線或細線以及其它的製圖應用。圖2A中所示的觸筆20的構造允許探頭4和4′在構架2中非常小的縱向位移以探測30克到300克範圍的力。如下面所述，觸筆20可採用變送材料諸如由Interlink公司製造的力檢測電阻。
對圖2A所示接觸部分38或38′的設計消除了摩擦，摩擦會阻止對低壓力的檢測。還允許觸筆釋放回到它的不接觸狀態，以便在端頭4或4′剛剛離開顯示器54的表面時，避免產生混淆不清的讀數。圖2A所示的設計中還提供一個非常低的預加載壓力，加在力檢測電阻器10上，使得力檢測電阻器10的動態範圍為最大。此外，圖2A中接觸部分38或38′的設計使得對橫向力而不是對軸向或縱向力的檢測為最小。
如在上面提到的USP5,117,071中所描述的那樣，圖2A中的端頭4或4′自由地懸浮在圓錐和黃銅軸之間，軸還用於固定靜電傳感器29的球，襯套8和8′由四氟乙烯做成以使摩擦最小。
密封墊6和6′由硬度非常低的橡皮做成，以建立最低量的預加載壓力。若不具備一定的預加載壓力，當觸筆運動、旋轉、晃動或擺動時，端頭4或4′將在圓錐內活動並產生虛假指示。但是，如果密封墊6或6′太硬，這會降低觸筆檢測弱力的靈敏度並降低觸筆的動態範圍。
端頭4或4′檢測沿著觸筆20軸線的軸向力。如在USP5,117,071中所敘述的那樣，筆端4和4′含有靜電檢測部件29和29′，用於確定X-Y位置，力檢測電阻器11和11′為用在薄膜開關裝置裡的那種類型。力檢測電阻器11或11′碰著小的圓形印刷電路板10或10′，印刷電路板用來分別建立對力檢測電阻器11或11′的適當接觸。
力檢測電阻器11或11′產生可變的電阻，其取決於端頭加給它的壓力。力檢測電阻器11或11′可由參考電壓源偏置，例如1.4伏，這樣裝置兩端的差壓可分別由運算放大器40或40′放大。該輸出電壓可以調整，以和放大器30或30′的X-Y位置範圍對應的輸出電壓相匹配，放大器30或30′分別用於靜電檢測裝置29或29′。以這種方式，在另一種可選擇的實施例中，可使用一個共同的模數轉換電路，來對壓力檢測器42或42′的壓力輸出值和對信號強度檢測器32或32′的信號強度輸出值進行數位化。在這種可供選擇的實施例中，可以實現壓力檢測器42和信號檢測器32之間對單個模數轉換器的適當切換，以對公共模數轉換器的模擬輸入信號實行多路轉換。圖2A中的零件8和8′是襯套，用來把端頭4或4′保持同心地對準觸筆20的構架圓錐。
圖2A中的側視剖面圖和在圖2B中更詳細繪製的觸筆20的圖詳細地說明了擦除器38′的機械和電氣部件。觸筆20設計為可準確地確定何時擦除器端頭4′和靜電圖形輸入板處於機械接觸狀態，以及何時不處於機械接觸狀態。但是，端頭接觸部38′也可輸出壓力的幾個中間狀態。例如觸筆20的擦除器接觸部38′可輸出由4個2進位位表示的16級壓力，對應於施加在圖形輸入板54上的16級擦除壓力。這16級擦除壓力可應用於諸如繪圖陰影，擦除多行文本等等中。觸筆20的擦除部的機械構造和前面所描述的觸筆20的寫入部38′的機械構造相同。力檢測電阻器10′把端頭施加的壓力轉換成電信號，再由放大器40′放大並施加到擦除壓力檢測器42′。襯套8′的材料和襯套8的材料相同。密封墊6′的材料和密封墊6的材料一樣。力檢測電阻器11′產生不同的電阻，由擦除器端頭4′施加給它的壓力所決定。擦除器端頭4′含有靜電檢測部件29′，用來確定擦除器的X-Y位置，其運行方式與已描述的觸筆寫入端頭的檢測部件29的運行方式相同。擦除器端的力檢測電阻器11′碰到端頭38′上的小圓形印刷電路板10′，印刷電路板10′用來造成和力檢測電阻器11′的適當接觸。它按上面敘述過的觸筆20的寫入端38中的部件相同方式運行。
根據本發明，觸筆20的擦除器端頭38′使得用戶可把觸筆寫入端頭38的另一端頭用為擦除器。這擴大了觸筆20的功能。進而，通過調整用戶通過觸筆施加於圖形輸入板54的壓力，可把端頭4′上的壓力變化轉換為基於筆式輸入的計算機中被擦除區域的寬度的變化。例如，在刪除文本的字行時，輕的壓力可刪除文本的單行，而中等壓力可刪除文本的雙行，更大的壓力可刪除文本更多的行。在圖形應用中，用戶施加在擦除端頭38′的壓力變化，可用於對已存儲在基於筆式輸入的系統裡的圖形數據進行濃淡調整。例如，深色的圖象可按照施加在擦除端頭38′上的壓力量變淡。
如同在上面提到的由Greanias等提出的USP5,117,071中所說明的那樣，當觸筆的寫入端通過圖形輸入板54初始化時，採取了一系列的補償或標定步驟以考慮信號強度的非線性特性，並且在基於筆式輸入的系統裡生成一個偏置補償表，該表是觸筆的幾何條件和圖形輸入板54的覆蓋板的幾何條件的函數。因為對於觸筆20寫入端的端頭4的X-Y位置和Z間距值帶有和特定的觸筆幾何條件和覆蓋板幾何條件有關的測量值，實時的測量值通過由標定步驟生成的二維(X，Y)補償表予以修正。因此根據本發明，同樣的補償表可用來調整觸筆20擦除端38′的端頭4′所測量的X和Y位置及Z間距的值。按這種方式，由寫入端38進行的標定步驟所建立的為準確X-Y位置和Z間距的測量補償表，也可應用於擦除端頭4′。
在本發明的另一個實施例中，存儲設備76可為如圖3中的只讀存儲器104，用於存儲個人標識號或口令或其它保密信息，這些信息可從觸筆20發射到數位化顯示器22，供基於筆式輸入的計算機76處理，來確認觸筆或觸筆的用戶。
圖5較詳細地表示數位化顯示器22的工作檯實施例及有關的檢測觸筆20。圖6是工作檯22的側視圖。圖5和圖6說明了在工作檯22的構架內嵌入天線62的相對位置，可以看出帶有水平導線56和垂直導線58的靜電圖形輸入板54是怎樣相對天線62定位的。導線74把工作檯22和基於筆式輸入的計算機系統連接起來。
在本發明的一個可供選用的實施例中，圖2C表示一個具有擦除端38′，但不包括壓力檢測變換器10′的觸筆20。定位器12保持端頭4′在觸筆20的構架內的固定位置。在圖2C的可供選用的實施例中出現一個問題，即擦除器端頭38′的球形天線29′的位置標定不象以前所敘述的那樣，不能立刻可從機械觸地傳感器10′得到。這個問題通過圖7A所示的流程圖的標定過程得到解決。圖7A的流程圖描述一個操作步驟序列，它可被包括在一個存儲在圖1的微處理機68中或圖1B的基於筆式輸入計算機系統74中的可執行指令程序中。
在圖7A中，步驟200開始為圖2C所示的不帶有擦除器變換器10′的實施例進行擦除器38′的標定。圖7A的步驟202輸入報警階段1的標定信號，例如從連接到個人計算機74的鏈盤上輸入。
接著是步驟204，用戶將寫入端頭4觸到數位化顯示器54上預先確定的位置X0、Y0、Z0上。步驟206從寫入壓力變換器10接收A輸出。步驟208從寫入球29記錄所測量矩心位置X1、Y1、Z1的B輸出。然後步驟210計算寫入操作中寫入端頭4位置校正或測量補償表，並得到delta X1、delta Y1和delta z1。
Delta X1＝X1-X0Delta Y1＝Y1-Y0Delta Z1＝Z1-Z0步驟212中用戶將擦除端頭4′觸到顯示器54預先確定的位置X0、Y0、Z0上。然後圖7A的步驟214從和計算機系統74連接的鍵盤上輸入報警階段2的標定信號。步驟216從擦除球29′記錄所測量矩心位置X2、Y2、Z2的G輸出。步驟218計算擦除球29′的矩心和寫入球29的矩心之間的偏差，即delta X2，delta Y2和deltaZ2。
Delta X2＝X2-X1Delta Y2＝Y2-Y1Delta Z2＝Z2-Z1
然後，步驟220為擦除操作對擦除端頭4′的總位置校正或測量補償表進行計算，即deltaX3，deltaY3和delta Z3。
Delta X3＝deltaX1+deltaX2Delta Y3＝deltaY1+deltaY2Delta Z3＝deltaZ1+deltaZ2然後程序進入步驟224，返回主程序。
圖7B是一個操作步驟序列的流程圖，說明第二個實施例中觸筆的常規使用，這個實施例中擦除器不具有壓力變換器10′。圖7B的流程圖從步驟230開始，即開始常規的觸筆使用。步驟232使用戶把擦除器端頭4′觸及到數位化顯示器54上的用戶選擇的任意位置。然後步驟236從擦除器29′記錄所測量到的關於矩心位置X4、Y4、Z4的G輸出。
然後步驟242利用擦除操作的測量補償表計算擦除器端頭4′的位置X6、Y6、Z6。
X6＝X4-deltaX3Y6＝Y4-deltaY3Z6＝Z4-deltaZ3接著程序流程進入步驟246，返回主程序。圖7B的流程圖可包括在一個運行在基於筆式輸入的計算機系統裡的可執行指令序列的程序內。
以這種方式，寫入端頭38裡的壓力傳感器和在寫入端頭38裡的球形天線29一起，可用來標定圖2C所示的可供選用的實施例中觸筆20裡擦除端球形天線29′。
儘管公開了本發明的特定實施例，熟悉技術的人可以理解，在不違背本發明的實質和範圍的前提下可對這些特定的實施例進行修改。
權利要求
1.一個數據處理系統裡包括一個用於數位化顯示器的發射檢測觸筆，觸筆的一端具有寫入端頭，另一端具有擦除端頭，而且寫入端頭包括機械接觸檢測機構和接收來自所述數位化顯示器發射信號的第一發射檢測裝置，所述擦除端包括第二發射檢測裝置，所述數據處理系統中用來標定所述擦除端的方法的特徵包括以下步驟當機械地接觸到所述數位化顯示器時，從所述寫入端內所述第一發射檢測裝置測量第一發射檢測信號強度；從所述擦除端的所述第二發射檢測裝置測量第二發射檢測信號強度；對應於所述第一和第二發射檢測信號強度，調整耦合到所述擦除端內所述第二發射檢測裝置上的發射檢測裝置。
2.一個數據處理系統裡包括一個用於數位化顯示器的發射檢測觸筆，觸筆的一端具有寫入端頭，另一端具有擦除端頭，並且寫入端頭包括機械接觸檢測機構和接收來自所述數位化顯示器發射信號的第一發射檢測天線，所述擦除端頭包括第二發射檢測天線，利用所述擦除端頭擦除數據的方法的特徵在於包括下述步驟當機械地接觸到所述數位化顯示器時，從所述寫入端的所述第一天線測量第一發射檢測信號強度；從所述擦除端的所述第二天線測量第二發射檢測信號強度；根據所述第一和所述第二發射檢測信號強度，在所述數據處理系統裡，計算用在和所述擦除端裡所述第二天線相連接的發射檢測裝置上的調整值；以及從所述第二天線測量第三發射檢測信號強度並利用所述調整值調整所述第三信號強度，以提供數據擦除信號。
全文摘要
公開一種從遠程設備至數位化顯示器的通信體系結構。該體系結構包括接觸檢測擦除機構和位置檢測擦除機構，它們的輸出被多路傳輸以從觸筆發射給位於數位化顯示器附近的天線。對觸筆進行響應，數位化顯示器將擦除基於筆式輸入計算機系統裡的文本或圖形數據。提供一種標定方法以改進擦除功能的準確性。
文檔編號G06F3/048GK1392715SQ01132969
公開日2003年1月22日 申請日期2001年9月10日 優先權日1993年4月29日
發明者蓋·F·弗裡爾, 約漢·M·澤茲 申請人:國際商業機器公司