CN100374988C - 超声波手写键盘 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种板卡插接结构的超声波手写键盘，用于计算机的手写输入。在本发明中，将超声波以及可能需要的红外线换能器，安装在PC机键盘侧面，而系统的电路部分采用独立的插接板卡结构，通过键盘侧面的开口插入到键盘内部，通过设置在所述板卡的边缘接插接口，以及安装在键盘内部对应的接插接口，与上述超声以及红外线换能器相连接。

Description

超声波手写键盘

技术领域

本发明属于超声传感技术领域，主要应用于计算机多媒体技术中手写输入技术领域，是一种在普通PC机键盘上使用超声波传感定位技术，对手写笔的位置坐标进行检测定位的装置。

背景技术

使用手写笔进行文字输入和功能操作，已经被广泛应用在如PC机等各种个人设备上。现有的这些设备使用的输入部件都是各种手写板，如电阻膜手写板、电磁感应手写板、电容触控手写板和超声波手写板等几种，其中由于利用超声波检测定位技术来实现手写输入的技术最适合应用于手写键盘。如号码为5,637,839和5,308,936的美国专利申请所公开的手写输入技术、申请号或专利号为98101325.2、98101663.4、98242235和98247481.2的中国专利申请，以及申请号为00222081.0的专利所公开的在其它产品上的应用，都提供了一种利用声波或超声波技术对写字笔、触摸点的坐标进行传感、检测的技术，应用于计算机多媒体输入领域。公开号为WO0039663A1国际PCT申请公开了一种利用超声波以及红外线检测定位技术构建的手写键盘的技术方案。该专利文件给出了利用超声波以及红外线检测定位技术构建手写键盘的多种具体结构，必要时结合上述中国专利申请给出的技术细节，就可以得到超声波手写键盘的全部技术方案。

但是，由于公开号为WO0039663A1国际PCT申请将超声波的发射、接收器和用于处理模拟和数字信号的电路板都安装在了手写键盘之中，所以尽管使用超声波技术为主体技术的超声波手写键盘具有成本较低的优点，但是与现在市场上的通用PC机键盘相比，其电路部分的成本依然高昂。例如一般的PC机键盘的售价只要几十元人民币，而超声波信号处理部分的元器件成本就要数十元人民币，因此对于很少使用或者不使用手写功能的用户来说，这个成本导致键盘售价的飙升是无法接受的，因此会严重影响这种超声波手写键盘的普及，更难以成为PC机系统的标准配置。

发明内容

本发明的目的，就是针对上述的缺点和问题，公开了一种将换能器(发射和接收器)和信号处理电路分离的技术，解决了超声波手写键盘难于普及的问题。

为实现上述目的，本发明利用现有的超声波手写键盘的技术方案，将一套超声波换能器一套安装在所述PC机键盘侧面，如果该手写键盘使用了红外信号，则在所述PC机键盘侧面还安装有红外接收换能器；而将用于处理上述信号的元器件安装在一块带有插接接口的独立电路板上；与此电路板相对应，在手写键盘壳体的一个侧面上，开有一个与该电路板尺寸相配合的、能够将所述电路板插入键盘内部或者拔出的开口；并且在所述键盘的内部安装有另外一个与所述电路板所带有的插接接口相对应的、与各种换能器相连接的接插接口；所述由上述元器件构成的超声波信号处理系统所包含的电路，通过所述的接插接口，与超声波换能器相连接。

基于超声波检测定位技术构建的手写键盘产品，由于其主要成本是信号处理部分元器件的成本，而超声波换能器的成本非常低，只占总成本的5％-10％，因此采用本发明的技术方案，就几乎可以在所有的个人计算机的键盘上都安装上超声波换能器，而基本上不会因此而增加或者仅稍稍增加键盘的售价，这样无论用户是否使用手写输入功能，都不会因为价格的原因而阻碍用户购买使用这种键盘，并且键盘上安装的换能器也不会影响键盘的现有的各种功能。而用户一旦需要手写输入功能，则可以单独选购所述安装有超声波信号处理系统的电路卡以及其他如驱动程序等附属产品，安装到键盘以及计算机上，实现手写输入功能。因此这种独立的板卡插接的超声波手写键盘，完全有可能替代现有的普通键盘而成为PC计算机的标准键盘。

附图说明

图1：一般超声波手写键盘的换能器的安装位置示意图。

图2：本发明的板卡结构的电路部分在手写键盘上安装的结构示意图。

具体实施方案

下面结合实施例来详细说明本发明的几种具体结构方案。

图1给出了一般超声波手写键盘的换能器的安装位置。图中，超声波换能器103、104、105安装在PC机键盘101的一个侧面，一般是右侧的侧面，如图中键盘的键冒102与侧面的相对位置，表示出了本图中上述换能器所在的侧面。如果该超声波手写键盘使用的是能够主动发射超声波的无线手写笔，并且没有用于同步计量渡越时间的红外线信号，那么上述只需要103、104、105三个换能器都是超声波接收器；如果上述手写笔同时还能发射用于同步计量渡越时间的红外线信号，则在键盘的侧面还安装有一个光电换能器(一般是红外线接收器)109，同时只需要在键盘所述的侧面安装上述超声波接收器103、104、105中的任意两个即可实现手写笔位置检测的目的；如果上述的超声波手写笔不能发射超声波而只能反射超声波，则上述三个换能器103、104、105中有一个是超声波发射器，另外两个是超声波接收器。如果超声波手写笔需要与信号处理电路之间有线连接，则通过电缆108来实现连接。图中107是键盘与计算机之间的连接电缆。

通过图1给出的各种换能器的安装位置可以得知，除了可以发射超声波以及红外线的手写笔内的电路，所有其他信号处理电路都可以安装在键盘101的壳体之内。这样，这部分用于构成超声波以及红外线信号处理系统电路的元器件都可以安装在一块独立的、可拆卸的电路板上，即使用板卡插接的结构，与上述各种换能器构成整个手写输入系统。图2给出了这种结构的示意图。在图2中，用于构成超声波以及红外线信号处理系统电路的各种元器件204，都安装在印刷电路板201上，在键盘101的一个侧面，开设有一个尺寸和电路板201相适合的开口202，可以通过这个开口将电路板201插入到键盘壳体的内部。在电路的一个边缘设置有用于电路连接的接插接口203，与插接接口203相对应，在键盘的内部需要安装有另外一个与各种换能器相连接的接插接口(图中未给出)，电路板上的元器件通过这个接插接口，与上述的各种换能器相连接。在电路板另外一个边缘安装有一块挡板205，起到固定电路板的作用，电路板可以利用这块挡板通过螺钉固定在键盘的外壳上。采用这种结构，整个手写输入系统与上位机之间的接口电缆108，以及电路板与手写笔之间可能有的(因此用虚线表示)连接电缆206，都可以连接到这块电路板上，保持键盘本身的简洁。

利用本发明的结构方案，就可以构建“选用”方式的超声波手写输入键盘。在所有的PC机键盘的侧面都预装超声波换能器以及如光电换能器等必须的部件，为使用者选用超声波手写输入功能做好准备。如果使用者不需要手写输入功能，那么这些换能器均不起作用；如果使用者需要手写输入功能，只需要再选用或者选购上述用于信号处理的板卡以及其他必需的成品部件(如手写笔、驱动程序等)，将插入到键盘上的插口以内就可以实现手写输入功能。采用这种结构，能够在基本上不增加或者略微增加普通PC机键盘的生产成本以及售价的条件下，为使用者提供可选择的手写输入功能，非常有助于超声波手写输入系统的普及和推广。

Claims (1)

1.一种板卡插接结构的超声波手写键盘，该键盘包含有一个PC机键盘，一套安装在所述PC机键盘侧面的超声波换能器，如果该手写键盘使用了红外信号，则在所述PC机键盘侧面还安装有红外换能器；以及与这些换能器相连接的、用于处理上述信号的信号处理电路，其特征在于：

用于构成超声波以及红外线信号处理系统电路的各种元器件(204)，都安装在一块带有插接接口的独立印刷电路板(201)上；与此电路板相对应，在手写键盘(101)壳体的一个侧面上，开有一个尺寸与该电路板尺寸相配合的开口(202)，可以通过这个开口将电路板(201)插入到键盘壳体的内部；在所述电路板边缘所带有一个用于电路连接的插接接口(203)，与此插接接口相对应，在所述键盘的内部安装有另外一个与各种换能器相连接的接插接口；所述由上述元器件构成的超声波信号处理系统所包含的电路，通过所述电路板边缘上的和键盘内部的接插接口，与所述各种换能器相连接。

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