CN101720558B - 话音和位置定位 - Google Patents

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Abstract

配置成用于处理可听和超声声音输入的装置，包括具有跨可听和超声频率的频率响应的传感器和配置成分离可听和超声输入频率以便单独使用的处理电子器件。配置成用于处理可听和超声声音输入的装置，包括具有跨可听和超声频率的频率响应的传感器和配置成单独处理可听和超声输入频率的每个频率的处理电子器件。也描述了相关装置和方法。

Description

话音和位置定位
相关申请
本申请是PCT申请，要求2007年4月19日提交的Turbahn的美国临时专利申请No.60/907846的优先权。
上述文档的内容通过引用结合于本文中，如同其全文在此陈述一样。
发明领域和背景
在本发明的一些实施例中，本发明涉及通过相同的麦克风提供音频应用和超声应用，并且更具体但不唯一地涉及分别对声波信号和超声信号执行同时噪声消除和书写笔定位。
使用噪声消除的一个示例是在电话会议设备中。在麦克风定位到说话者的话音时，从说话者以外其它方向产生的噪声被衰减，从而产生说话者话音的更佳质量传输。噪声消除的其它示例使用特殊麦克风，这些麦克风从进入麦克风前端的话音中去除外围噪声。在话音应用中，通用麦克风类型是电容式麦克风(condenser microphone)。
除了超声书写笔不会通过可听噪声打搅用户这个事实以外，使用声波的书写笔定位需要比通过音频波长所实现的定位更准确的定位。通过使用更短的音频波长、即超声波长能实现更佳的定位，但要注意的是，电容式麦克风没有良好的超声频率灵敏度。另一方面，超声传感器通常在声波频带中的灵敏度很差。
Altman等人的PCT专利申请No.IB 2008/050946描述了一种使用MEMS(微机电系统)麦克风的超声声学定位系统。
处理声音的现有产品和技术一般具有用于超声和话音应用的单独传感器。
另外的背景技术包括：
PCT公布专利申请No.WO2004010275，该申请描述了输入到例如移动通信终端中的信息处理系统的位置信息。系统包括位于已知麦克风位置并连接到能够解释来自麦克风的声音信号的处理电路的多个麦克风。声音信号从每个麦克风接收，信号源于从位于第一位置的声源发出的声波。在所述第一位置的声源与相应麦克风之间相应的距离差随后被计算，之后是使用几何模型计算所述第一位置的估计，所述估计是要在信息处理系统中使用的位置信息。
UK专利GB2388077描述了一种书写笔，该书写笔包含用于发射位置信号的超声发射器和用于发射可以是红外线的定时信号的第二发射机。探测器装配件具有在基础电器上的位置信号接收器(电容式麦克风)和定时信号接收器，基础电器还包含硬件和固件以允许在诸如白板、黑板、活页挂图或平板PC等书写表面上跟踪书写笔或擦除器。它还具有可分离的个性模块，该模块包含用户有关的交互和/或显示器，如按钮和LED和/或LCD。个性模块包含用于通信和独立功能的逻辑。探测器装配件也具有可分离铭牌。在无外部处理器的情况下，可使用探测器在本地储存器中记录书写以便以后传送和显示。备选地，它可与外部显示单元一起使用。
US专利6577299描述一种用于产生表示用户书写的信号的无线笔装置，包括：无线笔；笔上的可拆卸盖帽；以及在盖帽从笔上卸下并放置在参考位置时，在笔上至少一个地点与盖帽上至少一个地点之间传递波能，以便确定笔上该至少一个地点相对于盖帽参考位置的位置，以及产生取决于笔上该至少一个地点的确定位置的信号。
US公布专利申请No.2003/071798描述一种用于从书写笔的三角测量数据生成数字墨水的系统，包括能发出电磁脉冲的电磁辐射源；彼此分离已知距离的第一和第二超声探测器；耦合到辐射源、第一探测器和第二探测器，并能够测量在电源脉冲从辐射源发出与在第一探测器探测到超声波之间的第一经过时间，并还能测量在电源脉冲从辐射源发出与在第二探测器探测到超声的第二经过时间的计时器；以及耦合到计时器和辐射源的三角测量引擎，该引擎能够指示该源发出多个辐射脉冲、基于第一经过时间、第二经过时间和探测器之间的已知距离而随时间三角定位超声转发器的位置，并基于三角测量数据生成字符。
Altman等人的PCT公布专利申请WO 03/088136描述了与计算应用关联使用的位置探测系统，系统包括：位置元件，用于获得位置并包括用于发出可解码以用于固定所述位置的基本连续超声波形的第一发射器；以及探测器布置，用于以允许固定所述位置的方式探测所述波形，以及以保持所述位置固定能力的方式输出所述波形以便进行计算。
US公布专利申请No.2006/077188公开了用于使用虚拟屏幕在移动终端上输入字符或图形的器件和方法。为通过虚拟屏幕输入字符或图形，移动终端包括电子笔、虚拟屏幕生成器、用于探测电子笔位置的位置探测器及用于将轨迹识别为字符的字符识别算法。信号从电子笔输入时，移动终端探测信号的始发位置及其轨迹。移动终端将探测到的轨迹识别为字符，并生成具有已识别字符的虚拟屏幕。
发明内容
在本发明的一些方面，使用相同的传感器拾取声波和超声信号，并且传感器的输出提供到适合处理两种类型信号的电子器件的输入。
用于执行同时拾取的传感器最近已可提供。此类传感器的非限制性示例是MEMS麦克风，如Knowles Acoustics制作的MEMS麦克风。
为了从传感器的宽频响应中受益，本发明的一个实施例使用两个滤波器，一个滤波器用于超声拾取，一个滤波器用于声波拾取。滤波的信号由配置成实现音频应用、超声应用或两者的处理器处理。
根据本发明的一些实施例的一个方面，提供了配置成用于处理可听和超声声音输入的装置，包括具有跨可听和超声频率的频率响应的传感器和配置成分离可听和超声输入频率以便单独使用的处理电子器件。
根据本发明的一些实施例，传感器的频率响应在可听频率和超声频率方面大不相同。根据本发明的一些实施例，该不同为40dB以上。根据本发明的一些实施例，处理电子器件配置成放大传感器对可听频率的响应和传感器对超声频率的响应中较低的一个响应。
根据本发明的一些实施例，处理电子器件包括用于单独处理分离的频率的单独处理部分。
根据本发明的一些实施例，处理电子器件包括配置成滤波可听频率的第一滤波器和配置成滤波超声频率的第二滤波器。根据本发明的一些实施例，处理电子器件还包括用于在分离的频率之间切换的复用器。根据本发明的一些实施例，处理电子器件包括数字信号处理器(DSP)。
根据本发明的一些实施例，处理电子器件配置成用于同时处理传感器的可听和超声输出。
根据本发明的一些实施例，装置包括两个或两个以上传感器。根据本发明的一些实施例，同一传感器用于拾取可听和超声声音输入。
根据本发明的一些实施例，传感器是MEMS麦克风。
根据本发明的一些实施例，处理电子器件配置成用于定位超声声音输入的至少一个源。根据本发明的一些实施例，处理电子器件配置成用于定位可听声音输入的至少一个源。
根据本发明的一些实施例，处理电子器件配置成通过比较一个以上传感器的超声输出，三维定位超声声源。
根据本发明的一些实施例，处理电子器件配置成跟踪超声声源的移动。根据本发明的一些实施例，处理电子器件配置成产生对应于跟踪的输出。
根据本发明的一些实施例，装置包括在蜂窝电话中。
根据本发明的一些实施例，装置还配置成用于设备监视。根据本发明的一些实施例，装置还配置成指示故障设备的位置。
根据本发明的一些实施例，装置还配置成用于测量距离。根据本发明的一些实施例，装置还包括超声声源。根据本发明的一些实施例，装置作为相机的聚焦单元中距离确定单元的一部分包括在内。
根据本发明的一些实施例，装置还配置成探测发出超声声音的动物。根据本发明的一些实施例，装置还配置成定位发出超声声音的动物。
根据本发明的一些实施例，装置还配置成同时记录声音和执行超声声源定位。根据本发明的一些实施例，超声声源定位还包括产生输入到书写应用。
根据本发明的一些实施例，装置配置成执行一个以上超声声源的超声声源定位。根据本发明的一些实施例，超声声源定位还包括产生输入到一个以上书写应用。
根据本发明的一些实施例，装置还配置成指示发出超声声音的标签的位置。根据本发明的一些实施例，装置还配置成发送信号到标签以便使标签发出超声声音。
根据本发明的一些实施例的一个方面，提供了一种包括该装置和配置成发出超声声音的书写笔的系统。根据本发明的一些实施例，系统还包括触摸屏，其中将书写笔的尖端放置在触摸屏上产生了对应于书写笔的尖端在触摸屏上的位置的输出，以及沿触摸屏表面移动书写笔的尖端产生了对应于书写笔的尖端沿触摸屏表面的移动的输出。
根据本发明的一些实施例的一个方面，提供了一种包括该装置和配置成发出超声声音的指点器件的系统。根据本发明的一些实施例，装置包括三个传感器，并采用三维产生指点器件的定位。根据本发明的一些实施例，指点器件是鼠标。
根据本发明的一些实施例的一个方面，提供了配置成用于处理可听和超声声音输入的装置，包括具有跨可听和超声频率的频率响应的传感器和配置成单独处理可听和超声输入频率的每个频率的处理电子器件。
根据本发明的一些实施例的一个方面，提供了一种用于处理可听和超声声音输入的方法，它使用具有跨可听和超声输入频率的频率响应以便输入可听和超声声音输入的传感器及用于分离可听和超声输入频率以便单独使用的处理电子器件。根据本发明的一些实施例，传感器包括一个以上传感器，并且还包括校准对来自至少一个传感器的输入的响应。根据本发明的一些实施例，处理电子器件配置成用于同时处理传感器的可听和超声频率。
根据本发明的一些实施例的一个方面，提供了一种用于处理可听和超声声音输入的方法，它使用具有跨可听和超声输入频率的频率响应以便输入可听和超声声音输入的传感器以及单独处理可听和超声输入频率的每个频率。根据本发明的一些实施例，单独处理可听和超声输入频率的每个频率包括以不同于其它输入频率的方式放大可听和超声输入频率之一。
除非另有定义，否则，本文使用的所有技术和/或科学术语具有与本发明有关领域的普通技术人员通常理解的相同含意。虽然类似或等效于本文中所述的方法和材料能够在本发明的实施例的实践或测试中使用，但下面描述示范方法和/或材料。如有冲突，将以包括定义在内的专利说明书为主。另外，材料、方法和示例只是说明性的，并不是要一定是限制性的。
本发明的实施例的方法和/或系统的实现能涉及手动、自动或以其组合方式执行或完成选定任务。另外，根据本发明的方法和/或系统的实施例的实际仪器和设备，几个选定任务能通过硬件、软件或固件或其组合，使用操作系统实现。
例如，用于执行根据本发明的实施例的选定任务的硬件能够实现为芯片或电路。作为软件，根据本发明的实施例的选定任务能实现为多个软件指令，由使用任何合适操作系统的计算机执行。在本发明的示范实施例中，根据如本文中所述方法和/或系统的示范实施例的一个或多个任务由数据处理器执行，如用于执行多个指令的计算平台。可选的是，数据处理器包括用于存储指令和/或数据的易失性存储器和用于存储指令和/或数据的非易失性储存器，如磁硬盘和/或可移动媒体。可选的是，也提供网络连接。也可选地提供显示器和或诸如键盘或鼠标等用户输入器件。
附图说明
本发明的一些实施例将只通过示例，参照附图在本文中进行描述。现在借助于对图形详细的特定参考，要强调的是所示细节作为示例，并且是用于说明性地论述本发明的实施例。在此方面，结合附图的描述使本领域的技术人员明白可如何实践本发明的实施例。
在图中：
图1是使用拾取音频和超声信号的一个麦克风的本发明的一个示例实施例的简化框图；
图2是使用拾取音频和超声信号的两个麦克风的本发明的一个备选示例实施例的简化框图；
图3是使用图1的本发明，组合话音拾取和书写笔定位的系统的简化图像；
图4是图1的本发明的另一示例实施例的简化框图；
图5是图1的本发明的仍有另一示例实施例的简化框图；以及
图6是图1的本发明的还有另一示例实施例的简化框图。
具体实施方式
在本发明的一些实施例中，本发明涉及通过相同的麦克风提供音频应用和超声应用，并且更具体但不唯一地涉及分别对声波信号和超声信号执行同时噪声消除和书写笔定位。
如在背景技术中所述一样，用于音频应用的麦克风对超声应用没有良好的灵敏度。最近，已出现了对音频和超声频率均灵敏的传感器。示例传感器是MEMS麦克风，它们有宽广的频率响应，包括音频频率和超声频率。
Altman等人的上述PCT专利申请No.IB 2008/050946与本发明具有共同的发明人，描述了如何将MEMS麦克风用于音频和超声应用。本发明涉及此类麦克风的使用。
在本发明的一个实施例中，为从传感器的宽广频率响应受益，本发明的一个实施例使用两个滤波器，一个滤波器用于超声拾取，一个滤波器用于声波拾取。滤波的信号由配置成实现音频应用、超声应用或两者的处理器处理。
在详细解释本发明的至少一个实施例前，要理解，本发明不必在其应用方面限于下面描述中所述和/或图形和/或示例中所示构造的细节和组件和/或方法的布置。本发明能够为其它实施例，或能够以各种方式实践和执行。
所有语法形式的术语“传感器”在本说明书和权利要求通篇可与术语“麦克风”及其对应语法形式交换使用。
要注意的是，许多类型的传感器将振动变换为电子信号，并且它们任何一个能充当本发明中的传感器。此类传感器的非限制性列表包括陶瓷传感器、压电传感器、PVDF(聚偏氟乙烯)传感器、静电传感器等。
所有语法形式的术语“声波”在本说明书和权利要求通篇可与术语“话音”和“音频”及其对应语法形式交换使用。术语“超声”在本说明书和权利要求书通篇用于比声波频率更高的声音频率。通常，超声定义为20KHz以上的频率。
现在参照图1，它是使用拾取音频和超声信号的一个麦克风的本发明的一个示例实施例的简化框图。
图1的示例实施例包括麦克风105、滤波器101、声波信号处理单元106及超声信号处理单元107。
麦克风105对声波和超声声音频率均灵敏。此类麦克风的一个非限制性示例是如上所述的MEMS麦克风。
麦克风105连接到滤波器101，并产生输入至该滤波器101的信号。滤波器101将可听频率信号102的输出发送到声音信号处理单元106，将超声频率信号103的输出发送到超声信号处理单元107。
声波信号处理单元106可选地实现可听或话音应用。
超声信号处理单元107可选地实现超声应用。
要注意的是，麦克风105的响应在可听范围和超声范围中大不相同。在情况是这样时，执行这些响应中较低那个响应的放大。
在本发明的一些实施例中，在分离可听和超声频率前，由配置成对不同频率范围执行不同放大的放大器执行放大。在本发明的其它实施例中，在分离可听和超声频率后执行放大。
在灵敏度定义为Volt/Pascal的情况下，在传感器对超声和可听频率范围的灵敏度方面的40dB和更大的差别能通过上述放大而得到补偿。
现在参照图2，它是使用拾取音频和超声信号的两个麦克风的本发明的一个备选示例实施例的简化框图。
图1的示例实施例包括两个麦克风105、两个滤波器101、声波信号处理单元106及超声信号处理单元107。
两个麦克风105是如上参照图1所述。
两个麦克风105每个连接到两个滤波器101的对应一个滤波器，并产生输入至其中的信号。每个滤波器101将可听频率信号102的输出发送到声音信号处理单元106，将超声频率信号103的输出发送到超声信号处理单元107。
声音信号处理单元106可选地从两个麦克风105接受可听频率信号102，并且可选地实现可听或话音应用。此类可听应用的一个非限制性示例是话音压缩/传输应用。此类可听应用的另一非限制性示例是噪声消除应用。此类可听应用的另一非限制性示例是说话者定位应用或可听噪声源定位应用。
超声信号处理单元107可选地从两个麦克风接受超声频率信号103，并可选地实现超声应用。此类超声应用的非限制性示例是书写笔定位应用和书写笔跟踪应用。
注意，两个麦克风105可对声波或超声的输入声音具有不同的响应。本发明的一些实施例执行麦克风105相对于彼此的响应的测量和随后校准，由此能够实现比不校准麦克风105时更佳的对应用的准确性。
注意，每个麦克风105可自身不提供对声波或超声输入声音的线性响应。本发明的一些实施例执行对麦克风105的响应的测量和随后校准，由此能够实现比不校准麦克风105时更佳的对应用的准确性。
注意，在本发明的一些实施例中，麦克风105提供大体上线性输入信号，使校准过程简单或甚至不必要。
注意，也由于线性外的其它原因而执行校准。校准的另外原因的非限制性示例是：麦克风的不同相位响应；麦克风的不同空间响应，如对从不同方向收到的声音的不同响应；以及每个麦克风的机械环境的差别。
现在参照图3，它是使用图1的本发明，组合话音拾取和书写笔定位的系统的简化图像。
图3的系统包括具有两个麦克风105和书写笔205的蜂窝电话200。
两个麦克风105是如上参照图1所述。
至少一个麦克风105用于蜂窝电话200为执行电话会话的声音拾取。一般情况下，一个麦克风足以用于拾取电话会话。可选的是，两个麦克风105均得到使用。
两个麦克风105也充当用于书写笔205中包括的超声发射机(未示出)的超声捡音器。超声发射机(未示出)发出由两个麦克风105拾音的超声声音210。
蜂窝电话200包括图1的本发明的一个实施例和诸如在上述Altman等人的PCT专利申请No.IB 2008/050946中所述的书写笔定位应用。
图3的系统的一个备选实施例额外包括噪声消除系统，该系统使用两个麦克风105以便强调来自说话者方向的话音源，并削弱来自其它方向的噪声。
注意，在本发明的一些备选实施例中，使用了两个以上麦克风。
包括三个或更多个麦克风的实施例可选地用于书写笔205中包括的超声发射机(未示出)的三维定位。
注意，图3的系统的备选实施例包括麦克风阵列。DSP(未示出)从阵列接收信号，与两个麦克风相比，提高了定位的准确性。
注意，在使用具有一个麦克风的本发明的实施例时，声源的定位可选地提供从本发明到声源的距离。
在使用两个麦克风时，声源的定位可选地采用二维，定义声源所处的二维表面。然而，两个麦克风可选地估计超声声音和/或可听声音的DOA(到达方向)。
本发明的一个备选实施例包括同步机制，可选地使用不同技术将同步信息传递到本发明的实施例。作为非限制性示例，通信可选地通过诸如电连接等有线通信或诸如IR和/或RF通信等无线通信完成。同步机制可选地允许测量到每个传感器的距离，由此允许三角测量以便定位声源。
在使用四个或更多个麦克风时，可选地采用三维来定位，如提供从本发明到声源的方向和距离，或沿三个轴的距离。
现在参照图4，它是图1的本发明的另一示例实施例的简化框图。
图4的示例实施例包括两个麦克风105和一个DSP 130。
麦克风105是如上参照图1所述。
麦克风105各连接到DSP 130的输入端131、132。DSP 130包括具有足够速度和动态范围的模数转换器，以将声波和超声信号均转换成数字。
要注意的是，参照本发明的一些实施例时，可选的放大器在A/D(模数)转换前放大麦克风信号。例如，图4的实施例的A/D转换在DSP 130中发生，因此，放大可选地在DSP 130上在A/D转换前发生。又如，图1的滤波器101可选地实现放大。
在本发明的一个实施例中，DSP 130可选地在数字域中执行进入信号的滤波，以成为声波频率范围或超声频率范围。DSP 130随后可选地为声波应用或超声应用实现滤波信号的处理。
在本发明的一些实施例中，DSP 130可选地实现上述应用之一的处理，并随后实现处理上述应用的另一应用。DSP 130可选地定期在声波和超声范围之间切换，并快速相继实现这两个应用。
在本发明的一个备选实施例中，DSP 130可选地在至少一个可听和声波频带上执行速率转换，然后处理转换速率的频带的信号。
在本发明的一个备选实施例中，DSP 130可选地同时处理声波和超声应用。
现在参照图5，它是图1的本发明的又另一示例实施例的简化框图。
图5的示例实施例包括两个麦克风105、两个模拟声波滤波器110、两个模拟超声滤波器115、两个复用器120及一个数字信号处理器(DSP)125。
两个麦克风可类似于图1A的麦克风105，对声波和超声信号均灵敏。
麦克风105每个连接到模拟声波滤波器110之一和模拟超声滤波器115之一，并提供输入到模拟滤波器110、115。模拟滤波器110、115每个连接到复用器120之一。
复用器120将输出提供到DSP 125。DSP 125提供控制信号到复用器120，来选择复用器120任何时候应当提供声波或超声信号中哪个信号作为输出。
现在描述图5的示例实施例的操作。
麦克风105拾取声音信号，并将声音信号作为输入提供到模拟滤波器110、115。声音信号可以是音频信号、超声信号及同时是音频和超声。
模拟超声滤波器115使超声信号从中通过。模拟声波滤波器110使声波信号从中通过。
超声信号传递到复用器120的输入端126，并且声波信号传递到复用器120的输入端127。
基于到复用器120的选择信号128，复用器120通过输出端129提供声波信号或超声信号的输出。选择信号128通过DSP 125提供到复用器120。DSP 125因此可选地基于DSP 125在该时刻是在处理用于话音应用还是用于超声应用的信号来控制是接受超声信号还是接受声波信号。
注意，在本发明的备选实施例中，模拟声波滤波器110和/或模拟超声滤波器115可以是数字滤波器。
注意，在本发明的一些实施例中，麦克风105和模拟滤波器110提供大体上线性输入信号到DSP 125，从而使校准简单或甚至不必要。
在本发明的又其它备选实施例中，包括两个DSP单元，一个用于可听应用，一个用于超声应用。
现在参照图6，它是图1的本发明的还有另一示例实施例的简化框图。
图1C的示例实施例包括两个麦克风105和两个DSP 135、136。
两个麦克风105可选地类似于图1的麦克风105。每个麦克风105可选地连接到两个DSP 135、136的输入端137、138。
DSP 135、136每个可选地包括具有足够速度和动态范围的模数转换器，以将声波和超声信号均转换成数字。DSP 135之一执行输入端138的滤波以接受超声信号，由此支持超声应用，并且另一DSP 136执行输入端137的滤波以接受声波信号，由此支持声波应用。
下面通过非限制性示例描述使用处理可听和超声声源的能力的示例应用。
书写笔定位
包括一个或多个麦克风的装置由本发明启用以包括书写笔定位应用。例如，膝上型计算机和计算机显示器经常包括麦克风。又如，蜂窝电话具有作为其操作的必需部分的麦克风。
设备监视
各种设备在操作时发出噪声。噪声是设备的操作特有的，并且噪声频谱表征该操作。此类设备的非限制性示例可以是风扇。旋转机器特别地产生噪声频谱，该频谱一般由机器旋转所处的频率的噪声和该噪声的更高谐波组成。
监视机器在操作时的噪声并跟踪噪声的频谱，这允许监视器区分正常操作和生成更改噪声频谱的异常操作。
本发明的实施例可选地监视在声波范围和超声范围内的机器操作噪声，产生比普通更丰富的操作噪声频谱。基于异常噪声频谱，监视器可选地允许指示异常操作。基于使用两个麦克风，监视器还可选地指示从监视器到异常操作机器的方向。通过使用三个或更多个麦克风，基于到机器的方向和距离，监视器还可选地指示异常操作机器的位置。
一种特别吸引人的应用是通过使用本发明在蜂窝电话中具有设备监视能力。
距离测量
如Altman等人的PCT专利申请No.IB 2008/050946中所述，超声灵敏麦克风能够实现超声声学定位系统。
当前将麦克风用于其它用途(如作为非限制性示例、具有麦克风的摄影相机和照相机)的当前可用的设备现在能用于测量距离。通过包括本发明并添加超声声源，增强的设备能使超声声音从障碍物弹开，并处理返回的超声声音。在本发明的一些实施例中，通过一个MEMS麦克风执行距离测量。在本发明的其它实施例中，通过两个或更多个MEMS麦克风执行距离测量。
本发明考虑到的一种用途是作为相机聚焦单元的一部分。
动物的探测和定位
一些动物发出超声范围的噪声。本发明能为诸如上述相机等通常包含麦克风的装置或定向麦克风提供这些动物的探测能力。
通过使用本发明探测有超声发射特征的动物，能增强至今已用于声波用途的装置。
本发明的一个实施例使得能够指示到上述动物的方向，以及指示到动物的方向和距离。
一种特别吸引人的应用是通过使用本发明在蜂窝电话中具有动物探测能力。
注意，单麦克风动物探测应用可选地只指示存在声音发出动物，而使用两个以上麦克风的应用可选地指示方向及可选地指示到声音发出动物的距离。
三维鼠标
使用两个三个或更多个麦克风的本发明的一个实施例提供三维定位。通过在计算机鼠标中嵌入超声声源，提供了三维鼠标。通过诸如按鼠标上的按钮，激活鼠标上的激励器，启动通过三维跟踪鼠标的过程。经鼠标将三维输入提供到计算机，能够启用计算机中的三维应用。
一种特别吸引人的应用是通过使用本发明在蜂窝电话中具有三维鼠标输入。
同时记录声音和处理书写笔输入
本发明的一个实施例使用麦克风的声波和超声能力同时记录声音和跟踪包含超声声源的书写笔。通过跟踪书写笔，实施例提供输入到书写应用。
实施例的一个示例使用是在会话期间记录在会话中所说的所有内容，同时记录书写笔写入的笔记。
另一示例用途是在会议呼叫期间记录所有呼叫端，同时将在一个位置书写笔写入的笔记传送到一个或多个远程位置。
注意，本发明的实施例能在会议呼叫的不同位置存在，将书写的内容从每个位置传送到其它位置。
一种特别吸引人的应用是通过使用本发明使上述会议呼叫由蜂窝电话执行。
一次处理一个以上超声声源
如Altman等人的PCT专利申请IB No.2008/050946中所述，例如通过使用不同的超声频率，一次能跟踪一个以上超声声源。
备选，传感器如Altman等人的PCT公布专利申请WO 03/088136中所述相互正交布置，该专利申请与本发明有一些共同的发明者。布置也能够实现一次跟踪一个以上超声声源。
本发明的一个实施例因此一次跟踪一个以上超声声源，例如，一次一个以上书写笔。不同书写笔的移动可选地提供输入以用于跟踪书写笔记的几个用户。
触摸屏应用
跟踪包含超声声源的书写笔时，可选地将跟踪作为输入提供到另外应用(如作为非限制性示例的书写应用)。书写笔还能提供作为鼠标的输入，其中书写笔的跟踪引起计算机应用中光标的对应移动。应用的一个实施例可选地提供输入到触摸屏应用。在触摸屏应用中，不但将书写笔的移动译成光标的移动，而且另外在书写笔接触触摸屏的情况下定位光标，并且光标移动，这样它跟从触摸屏上的书写笔。
定位发出超声声音的标签
本发明的一个实施例定位发出超声声音的标签。实施例使得能够查找标签，标签可选地附加到物体以便使得能够查找物体。
定位一个以上超声声源的能力使得能够区分标签。
一个备选实施例包括将信号发送到发出超声声音的标签的发射器，由此使标签仅在收到指令发出超声声音的信号时才发出超声声音。
一种特别吸引人的应用是通过使用本发明使上述标签定位由蜂窝电话执行。
预期在从此申请发展成的专利的寿命期间，将开发出具有声波和超声拾音能力的许多相关麦克风，并且术语麦克风和MEMS麦克风的范围要先验包括所有此类新技术。
术语“包括”、“包含”及其时态变化表示“包括但不限于”。
在本文中使用时，除非上下文明确指明，否则，单数形式“一”和“该”包括复数对象。例如，术语“单元”或“至少一个单元”可包括多个单元。
可理解的是为简明起见，在单独实施例的上下文中描述的本发明的某些特性也可在单个实施例中组合提供。相反，为简洁起见在单个实施例上下文中描述的本发明的各种特性也可单独或在任何适合的次组合中提供，或在本发明的任何其它所述实施例中适当的情况下提供。各种实施例的上下文中所述的某些特性不要视为那些实施例的必需特性，但实施例在缺少那些要素的情况下不起作用时除外。
虽然本发明已结合其特定实施例进行了描述，但明显的是本领域的技术人员将明白许多备选、修改和变化。相应地，要将在随附权利要求精神和广义范围内的所有此类备选、修改和变化包涵在内。
本说明书中提及的所有出版物、专利和专利申请通过引用完全结合在说明书中，好像每个单独的出版物、专利或专利申请明确、分别指示为通过引用包括在其中一样。另外，本申请中的任何参考文献的引证或标识不应视为允许此类参考文献作为本发明的现有技术提供。在使用标题部分的范围内，它们不应必然被视为限制。

Claims (35)

1.用于处理可听和超声声音输入的装置，包括：
具有跨可听和超声频率的频率响应的传感器；以及
耦合到所述传感器的用于分离所述可听和超声输入频率以便单独使用的处理电子器件，所述处理电子器件包括：用于滤波可听频率的第一滤波器；用于滤波超声频率的第二滤波器；复用器，用于在所述分离的频率之间进行切换以及将分离的所述可听或所述超声输入提供给输出；以及数字信号处理器，用于经由单一输入来处理来自所述传感器的可听和超声输出。
2.如权利要求1所述的装置，其中所述传感器的所述频率响应在所述可听频率和所述超声频率中不相同。
3.如权利要求2所述的装置，其中所述不同为40dB以上。
4.如权利要求3所述的装置，其中所述处理电子器件用于放大所述传感器对所述可听频率的响应和所述传感器对所述超声频率的响应中较低的一个响应。
5.如权利要求1-4中任一项所述的装置，其中所述处理电子器件包括用于单独处理所述分离的频率的单独处理部分。
6.如权利要求1-4中任一项所述的装置，其中，所述传感器的数量可以是两个或多个。
7.如权利要求1-4中任一项所述的装置，其中同一传感器用于拾取所述可听和所述超声声音输入。
8.如权利要求1-4中任一项所述的装置，其中所述传感器是MEMS麦克风。
9.如权利要求1-4中任一项所述的装置，其中所述处理电子器件用于对所述超声声音输入的至少一个源的定位。
10.如权利要求1-4中任一项所述的装置，其中所述处理电子器件用于所述可听声音输入的至少一个源的定位。
11.如权利要求9所述的装置，其中所述处理电子器件用于通过比较多于一个的传感器的超声输出来三维定位超声声源。
12.如权利要求9所述的装置，其中所述处理电子器件用于跟踪所述超声声源的移动。
13.如权利要求12所述的装置，其中所述处理电子器件用于产生对应于所述跟踪的输出。
14.如权利要求1-4中任一项所述的装置，包括在蜂窝电话中。
15.如权利要求1-4中任一项所述的装置，并且还用于设备监视。
16.如权利要求15所述的装置，并且还用于指示故障设备的位置。
17.如权利要求1-4中任一项所述的装置，并且还用于测量距离。
18.如权利要求1-4中任一项所述的装置，并且还包括超声声源。
19.如权利要求17所述的装置，其作为距离确定单元的一部分包括在相机的聚焦单元中。
20.如权利要求1-4中任一项所述的装置，并且还用于探测发出超声声音的动物。
21.如权利要求1-4中任一项所述的装置，并且还用于定位发出超声声音的动物。
22.如权利要求1-4中任一项所述的装置，并且还用于同时记录声音和执行超声声源定位。
23.如权利要求22所述的装置，其中所述超声声源定位还包括产生输入到书写应用。
24.如权利要求1-4中任一项所述的装置，并且用于执行多于一个的超声声源的超声声源定位。
25.如权利要求24中任一项所述的装置，其中超声声源定位还包括产生输入到多于一个的书写应用。
26.如权利要求1-4中任一项所述的装置，并且还用于指示发出超声声音的标签的位置。
27.如权利要求26所述的装置，并且还用于发送信号到所述标签以便使所述标签发出超声声音。
28.一种包括如权利要求1-4中任一项所述的装置和用于发出超声声音的书写笔的系统。
29.一种如权利要求28所述的系统，并且还包括触摸屏，其中将所述书写笔的尖端放置在所述触摸屏上产生了对应于所述书写笔的尖端在所述触摸屏上的位置的输出，并且沿所述触摸屏表面移动所述书写笔的尖端产生了对应于所述书写笔的尖端沿所述触摸屏表面的移动的输出。
30.一种包括如权利要求1-4中任一项所述的装置和用于发出超声声音的指点器件的系统。
31.如权利要求30所述的系统，其中所述装置包括三个传感器，且所述装置产生所述指点器件的三维定位。
32.如权利要求31所述的系统，其中所述指点器件是鼠标。
33.用于处理可听和超声声音输入的装置，包括：
均具有跨可听和超声频率的频率响应的第一和第二传感器；以及
数字信号处理器，其用于接收来自所述第一和第二传感器的每个传感器的信号作为可听和超声输入频率，该数字信号处理器包括模数转换器，该模数转换器用于将所接收的信号转换为数字的，以及该数字信号处理器进一步用于独立地处理数字域中的所述接收的可听和超声输入频率，所述处理包括执行降噪和通过所述超声频率执行源的定位。
34.一种用于处理可听和超声声音输入的方法，所述方法使用处理电子器件和至少两个传感器，
其中所述至少两个传感器具有跨可听和超声输入频率的频率响应以便输入可听和超声声音输入，和
其中处理电子器件用于分离所述可听和超声输入频率以便单独使用，分别滤波可听频率和超声频率，以及通过在所述分离的频率之间复用来切换以将分离的频率连接到输出以便经由输入进行处理，所述复用实现来自所述传感器的可听和超声输出的处理。
35.如权利要求34所述的方法，还包括：
校准对来自至少一个所述传感器的输入的响应。
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