CN102893247A - 能在正面与反面位置之间枢转的测距仪 - Google Patents

能在正面与反面位置之间枢转的测距仪 Download PDF

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Abstract

一种用于定位平行于平面移动的物体的测距仪牢固地附连至载体，该测距仪相对于平面在正面位置与反面位置之间可枢转地移动。优选地，提供定向机构用于确定载体和测距仪处于哪个位置，正面还是反面。优选地，用于在两个位置之间枢转载体和测距仪的枢转件牢固地附连至该平面或者附连至用于可反转地将载体附连至该平面的附连机构。

Description

能在正面与反面位置之间枢转的测距仪
技术领域
本发明涉及一种例如用于电子笔的测距仪，尤其是指一种例如用于电子笔的测距仪和记录器，其在使用者从上一页移动到下一页时连续地记录使用者的书写。
背景技术
图1是用于电子笔的组合式测距仪和记录器10的组合平面图和示意方框图，在测距仪10的壳体12的侧面14上设有可操作地连接至测距电路20的两个间隔开的超声波接收器16及一个红外线接收器18。超声波接收器16、红外线接收器18和测距电路20以例如美国第6,151,014号专利所教导的方式工作，以在图1的平面中跟踪电子笔(图中未示出)的移动。电子笔周期性地发射同步全向红外线和超声波脉冲，红外线脉冲由红外线接收器18接收，而超声波脉冲则由超声波接收器16接收。测距电路20测量各个红外线脉冲与相应的超声波脉冲的接收之间的时延和两个超声波接收器16中的各个超声波脉冲的接收之间的交互时延，并通过三角测量法(triangulation)定位电子笔相对于测距仪10的位置。测距电路20发送电子笔的瞬时位置的测量结果至记录/回放电路22，而将测量结果记录于闪存24之中以作为电子笔使用者的书写记录，在记录之后，使用者可以经由记录/回放电路22和USB端口26从存储器24下载他/她的书写记录。电池28为电路20和22以及闪存24提供电力。
如同完全在此提出的一样，为了所有目的而援引加入美国第6,151,014号专利。
在由测距仪10和电子笔构成的系统中，红外线脉冲提供计时信号以用于对超声波脉冲的到达进行计时。在一可替换的实施例(图中未示出)中，电子笔通过诸如纤维光缆之类的波导管连接至测距仪10，且红外线脉冲经由该波导管由电子笔传递到测距仪，该波导管光学耦接至红外线接收器18以及电子笔的红外线发射器。在另一实施例(图中也未示出)中，电子笔发射电压脉冲作为计时脉冲，电压脉冲经由柔性导电体而传送到测距仪10；测距仪10配置有此类脉冲的检测器以代替红外线接收器18。
测距仪10可以(例如通过夹子)固定到一沓纸上，从而允许使用者在这一沓纸上记录他/她的书写。测距仪10所缺少的一个功能为自动地标记从一页纸到另一页纸转换的能力。这一功能以及其他功能由本发明提供。
发明内容
根据本发明而提供一种设备，其包括有：(a)测距仪，用于定位平行于平面移动的物体；以及(b)载体，其能在相对于所述平面的正面位置与相对于所述平面的反面位置之间枢转，所述测距仪牢固地附连于所述载体之上。
“定位”物体表示确定物体相对于测距仪的位置。典型地，测距仪通过三角测量法来定位物体。
优选地，测距仪是被动式测距仪。“被动式”测距仪是不向物体传递能量以定位物体的测距仪。典型地，“被动式”测距仪基于从物体接收到的信号来定位物体。更优选地，测距仪包括定时信号接收器(例如红外线接收器或电压脉冲检测器)和两个超声波接收器。最优选地，测距仪包括用于跟踪物体(例如电子笔)的电路，该电路包括定时信号发射器和定时超声波，所述电路通过基于由定时信号接收器从定时信号发射器接收的定时信号和由超声波接收器从超声波发射器接收的超声波脉冲定位物体，从而跟踪物体。定时信号接收器可以经由自由空间或者经由硬线通道从物体接收定时信号。“硬线通道”是将物体连接至测距仪且支持定时信号传播的(典型地，柔性)连接器。这种硬线通道的典型实例为支持红外线定时信号传播的纤维光缆。这种硬线通道的另一典型实例为支持电压定时信号传播的一对柔性导电体。
优选地，该设备还包括用于确定测距仪和载体处于正面位置还是处于反面位置的定向机构。最优选地，该设备还包括用于在正面位置与反面位置之间枢转所述载体和所述测距仪的枢转件，且所述定向机构包括可操作地耦接至所述枢转件的机械开关。可替换地或者额外地，测距仪具有正面侧和反面侧，且所述定向机构包括一个或更多个发射器，正面接收器位于测距仪的正面侧，反面接收器位于测距仪的反面侧。可替换地或者额外地，定向机构包括用于检测接近所述平面内的标识器的程度的一个或更多个接近检测器。在一个实施例中，接近检测器是磁力计，例如霍尔效应传感器，且标识器为不对称地放置的永磁体。在另一实施例中，接近检测器是金属检测器，标识器是不对称放置的金属片。
优选地，该设备还包括所述平面和枢转件。所述枢转件牢固地附连至所述平面，用于在正面位置与反面位置之间枢转载体和测距仪。最优选地，当所述测距仪处于所述正面位置或者处于所述反面位置，并且所述平面上的工件具有近似平行于所述平面的远端表面且具有至多等于测距仪与平面之间的最大厚度的工件厚度时，所述枢转件允许测距仪近似平放在所述远端表面上。
可替换地，该设备还包括用于将载体可反转地附连至平面的附连机构以及枢转件。所述枢转件牢固地附连至所述附连机构，用于在载体附连至平面时在正面位置与反面位置之间枢转所述和测距仪。最优选地，当载体附连至平面时，当测距仪处于正面位置或者反面位置，所述平面上的工件具有近似平行于所述平面的远端表面且工件厚度至多等于所述测距仪与所述平面之间的最大厚度时，所述枢转件允许所述测距仪近似平放在所述远端表面上。
优选地，测距仪包括指示灯，当测距仪处于正面位置时以及当测距仪处于反面位置时，指示灯均可见。更优选地，测距仪具有正面侧和反面侧，且指示灯包括光源以及光传播机构，该光传播机构用于引导来自光源的光以从正面侧和反面侧两者射出。最优选地，该光传播机构包括波导管。
优选地，该设备还包括文件夹，该文件夹包括封面纸板和底板。封面纸板和底板能相对于彼此在打开结构与关闭结构之间可反转地移动。在打开结构中，封面纸板的表面和底板的表面限定出所述平面。在关闭结构中，封面纸板的表面面对底板的表面。
最优选地，该设备还包括用于确定文件夹处于打开结构还是处于关闭结构的定向机构。当文件夹处于打开结构时，所述定向机构还确定测距仪和载体处于正面位置还是处于反面位置。
附图说明
在此参考附图仅以实例的方式描述了各种实施例，其中：
图1是现有技术用于电子笔的组合的测距仪和记录器的组合平面图和示意方框图；
图2是用于电子笔的组合的测距仪和记录器所附连的文件夹的平面图；
图3A和图4A是图2的枢转件的两个实施例的立体图；
图3B和图4B是具有图3A和图4A的枢转件的文件夹的部分侧视图；
图5A是图2的文件夹的可替换实施例的部分平面图；
图5B是图5B的文件夹的部分侧视图；
图6示出了用于感测图2的测距仪是否在正面位置或在反面位置的机构；
图7示出了图2的测距仪的指示灯；
图8示出了附连至夹子的用于电子笔的测距仪和记录器。
具体实施方式
参考附图和所附说明书可以更好地理解根据本发明的测距仪的原理和操作。
再次参考附图，图2是具有铰接至书脊(spine)106的封面纸板(cover board)102和底板(base board)104的打开文件夹100。在底板104的表面110上为书写纸的堆叠(stack)112。封面纸板102的表面108上为书写纸的堆叠114。表面108和110结合书脊106的表面116限定如所示当文件夹100打开时文件夹100的结合平面(joint planar surface)。枢转件118牢固地附连至书脊106。杆(bar)120以使得杆120通过枢转件118可枢转地附连至书脊106的方式附连至枢转件118。本发明的组合的测距仪和记录器122牢固地附连至杆120。杆120和测距仪122以实线绘制到书脊106的右侧，从而示出正面位置的测距仪122，用于在使用者在堆叠112上书写时记录使用者的书写，并且用虚线绘制到书脊106的左侧以示出反面位置的测距仪122，用于在使用者在堆叠114上书写时记录使用者的书写。
枢转件118允许使用者在堆叠112上的正面位置与堆叠114上的反面位置之间枢转测距仪122。当测距仪122位于正面位置时，测距仪122的正面侧124向下面对叠层112，因而不可见，而测距仪122的反面侧126面向上，因而可见。当测距仪122处于反面位置时，测距仪122的反面侧向下面对叠层114，因而不可见，而测距仪122的正面侧124面向上，因而可见。
除了测距仪122的记录和回放电路被增强以支持下面描述的测距仪122的功能性之外，测距仪122继承测距仪10的超声波接收器16、红外线接收器18和测距仪10的相关内部部件。(如何改进记录和回放电路22以支持测距仪122的、相对于测距仪10的增强的功能性对于本领域的技术人员而言是清楚的，因而不需要明确描述。)例如，测距仪122包括位于正面侧124的正面红外线收发器(发射器+接收器)128以及位于反面侧126的反面红外线收发器(发射器+接收器)130。测距仪122还包括用于指示使用者测距仪122的状态的多个指示灯132。例如，当测距仪122断电时，一个指示灯132可以不点亮，当测距仪122通电时，为绿色，当测距仪122的电池低电时，为红色。
收发器128和130可操作地连接至测距仪122的记录和回放电路。每个收发器128和130周期性地发射红外线脉冲，并等待适当短的时间量以检测相应的红外线反射。当测距仪122处于正面位置时，收发器128检测来自堆叠112的反射，而收发器130不检测反射。当测距仪122处于反面位置时，收发器130检测来自堆叠114的反射，而收发器128不检测反射。当测距仪122从正面位置枢转到反面位置或者从反面位置枢转到正面位置时，收发器128也不检测反射。
最初地，堆叠112中有书写纸，而堆叠114没有。测距仪122处于正面位置。使用者用电子笔在堆叠112的首页上书写。测距仪122的记录和回放电路从检测反射的收发器128接收指示，以及从不检测反射的收发器130接收指示。这些指示告知测距仪122的记录和回放电路，测距仪122处于正面位置。测距仪122以测距仪10的方式跟踪电子笔的位置，并将电子笔的移动记录作为使用者在首页的正面侧上的书写记录。当使用者结束在堆叠112的首页的正面侧上的书写时，使用者将杆120和测距仪122枢转到杆120垂直于表面108、110和116的位置。收发器128和130二者将收发器128和130不检测反射的指示发送给测距仪122的记录和回放电路。这些指示告知测距仪122的记录和回放电路，测距仪122从正面位置转换到反面位置。从而，测距仪122的记录和回放电路记录正面到反面的分页符。使用者将纸张翻转并将纸张放置在表面108上，从而启用叠层114。使用者完成将测距仪122枢转到反面位置。当测距仪122到达层叠114时，测距仪122的记录和回放电路从收发器128接收表示收发器128不检测反射的指示，以及从收发器130接收表示收发器130检测反射的指示。这些指示告知测距仪122的记录和回放电路，测距仪122处于反面位置。测距仪122以测距仪10的方式重新开始跟踪电子笔的位置，并将电子笔的移动记录作为使用者在首页的反面侧上的书写记录。当使用者结束在堆叠112的前一首页的反面侧上的书写时，使用者将杆120和测距仪122枢转回杆120垂直于表面108、110和116的位置。收发器128和130两者将表示收发器128和130不检测反射的指示发送给测距仪122的记录和回放电路。这些指示告知测距仪122的记录和回放电路，测距仪122从反面位置转换到正面位置。从而，测距仪122的记录和回放电路记录反面到正面的分页符。使用者将测距仪122返回到堆叠112的第二页纸上的正面位置，并继续在堆叠112的第二页纸的正面侧上书写，同时测距仪122重新开始跟踪电子笔并记录使用者的书写。文件夹100的使用以此方式继续，并且测距仪记录使用者在纸张的正面和反面侧上的书写，同时根据需要插入方向性(正面到反面或者反面到正面)的分页符，直到使用者结束书写。
当使用者结束书写时，使用者关闭文件夹100，以使表面108和堆叠114面对表面110和堆叠112。测距仪122的记录和回放电路从收发器128和130两者接收表示收发器128和130二者接收反射的指示。从而，记录和回放电路使测距仪122断电进入休眠模式以保存电池能量。当使用者再次打开文件夹100时，测距仪122的记录和回放电路从收发器128和130中的一个或两者接收表示收发器不接收反射的指示，从而为测距仪122通电。
枢转件118构造为使得当测距仪122处于正面位置时测距仪122平放在堆叠112上，并使得当测距仪122处于反面位置时测距仪122平放在堆叠114上，只要堆叠112或114不太厚即可。图3A示出如此构造的枢转件118的一个实施例枢转件118A的立体图。枢转件118A包括供销142穿过的拱形件140，该销142通过两个连接杆144牢固地连接至杆120。图3B是枢转件118为这种枢转件118A的文件夹100的部分侧视图，示出当层叠112的厚度t小于或近似等于高度h(其等于拱形件140的内部高度减去销142的厚度)时测距仪平放在堆叠112上。图4A示出枢转件118的另一个这种实施例118B的立体图。枢转件118B是书脊106与杆120之间的机械链接件，该杆120包括立柱150、臂152和两个旋转接头154和156。图4B是枢转件118为这种枢转件118B的文件夹100的部分侧视图，示出当堆叠112的厚度t小于或近似等于高度h′(其为当臂154垂直于书脊106(如虚线所示)时从书脊106的表面116到杆120的距离)时测距仪122平放在堆叠112上。
图5A是文件夹100的替换实施例的部分平面图，图5B是文件夹100的替换实施例的部分侧视图。在该替换实施例中，杆120通过旋转接头121可枢转地附连至测距仪122的侧面，而不是牢固地附连至测距仪122。代替可枢转地附连至书脊106的表面116上的枢转件，杆120的另一端通过旋转接头119可枢转地附连至书脊106的侧面。
图3B还示出用于感测测距仪122是否处于正面位置或反面位置的第一替换机构，来取代收发器128和130。电缆146的一端固定至面对封面纸板102的拱形件140一侧。电缆146的另一端固定至测距仪122的远端侧上的受载弹簧开关148。当测距仪122处于正面位置时，如图3B所示，电缆146将开关148拉到对测距仪122的记录和回放电路指示测距仪122处于正面位置的位置。当测距仪122处于反面位置时，电缆146松弛，且开关148中的弹簧将开关148拉到对测距仪122的记录和回放电路指示测距仪122处于反面位置的位置。电缆146和开关148示出为位于杆120和测距仪122外部，这仅为了示出清楚。实际上，电缆146穿过杆120和测距仪122，且开关148在测距仪122内部。
用于感测测距仪122是否处于正面位置或反面位置的第二和第三替换机构(代替收发器128和130)在图6中示出。两个标识器134不对称地朝向文件夹100的顶部设置，一个标识器134在封面纸板102中，另一个标识器134在底板104中。测距仪122包括对临近构成标识器134的材料敏感的传感器。在第二替换机构中，标识器134是永磁体，传感器是磁力计，例如霍尔效应传感器。在第三替换机构中，标识器134是金属，且传感器是金属检测器。
图7示出指示灯132。指示灯132是对于可见光具有相对较高折射指数的透明材料的平行六面体平板(parallelipipedal slab)160。绿色发光二极管(LED)162和红色LED164光学耦接到平板160的内部边缘168。测距仪122的壳体的远端开槽以容置指示灯132，并且指示灯132的远端边缘170与测距仪122的远端侧齐平，指示灯132的正面边缘172与测距仪122的正面侧124齐平，指示灯132的反面边缘174与测距仪122的反面侧126齐平。指示灯132在测距仪122内通过气隙隔开，以使得平板160起到波导管的作用：由LED162和164射入平板160的边缘168的大部分光在平板160内部反射，并在边缘170、172和174处射出。因而，使用者可以看见从指示灯132射出的光，是否测距仪122处于其正面位置或者测距仪122处于其反面位置。
图8示出替换实施例200的示意立体图，该替换实施例200将枢转件118、杆120和测距仪122与由具有回弹力的弹性材料制成的夹子202组合。夹子202包括通过弹簧208一起偏置的两个钳口204和206。在实施例200中，枢转件118牢固地附连至上钳口204，如同图2的实施例中枢转件118牢固地附连至书脊106一样。注意，在图2和图8中，枢转件118被示意性描绘出，其可以在机械上构造为图3A和图3B的枢转件118A，或者为图4A和图4B的枢转件118B，或者以任意其他适当的方式构造。实施例200旨在与仅包括封面纸板102、底板104和书脊106的文件夹一起使用。夹子202用于将实施例200可反转地夹到这些文件夹中的一个的书脊106上。当实施例200被夹到文件夹上时，测距仪122相对于文件夹在正面位置与反面位置之间可枢转，且如同图2的单个文件夹实施例中一样被使用。实施例200可以通过使用者从一个文件夹转移到另一个文件夹。
尽管已关于有限数量的实施例描述了发明，但应理解的是，可以对本发明做出多种变型、修改和其他应用。因而，所附权利要求书中记载的所请求保护的发明不限于在此描述的实施例。

Claims (24)

1.一种设备，包括：
(a)测距仪，用于定位平行于平面移动的物体；以及
(b)载体，所述测距仪牢固地附连到所述载体，所述测距仪能在相对于所述平面的正面位置与相对于所述平面的反面位置之间可枢转地移动。
2.如权利要求1所述的设备，其中，所述测距仪是被动式测距仪。
3.如权利要求2所述的设备，其中，所述测距仪包括定时信号接收器和两个超声波接收器。
4.如权利要求3所述的设备，其中，所述定时信号接收器是红外线接收器。
5.如权利要求3所述的设备，其中，所述测距仪包括用于跟踪物体的电路，所述电路包括定时信号发射器和超声波发射器，所述电路通过基于由所述定时信号接收器从所述定时信号发射器接收的定时信号和由所述超声波接收器从所述超声波发射器接收的超声波脉冲定位所述物体，从而跟踪所述物体。
6.如权利要求5所述的设备，其中，所述定时信号接收器经由自由空间接收所述定时信号。
7.如权利要求5所述的设备，其中，所述定时信号接收器经由硬线通道从所述物体接收所述定时信号。
8.如权利要求5所述的设备，其中，所述物体是电子笔。
9.如权利要求1所述的设备，其中，所述设备还包括：
(c)定向机构，用于确定所述测距仪和所述载体处于所述正面位置还是处于所述反面位置。
10.如权利要求9所述的设备，其中，所述设备还包括：
(d)枢转件，用于在所述正面位置与所述反面位置之间枢转所述载体和所述测距仪；
其中，所述定向机构包括可操作地耦接至所述枢转件的机械开关。
11.如权利要求9所述的设备，其中，所述测距仪具有正面侧和反面侧，且其中所述定向机构包括：
(i)至少一个发射器；
(ii)位于所述测距仪的所述正面侧中的正面接收器；以及
(iii)位于所述测距仪的所述反面侧中的反面接收器。
12.如权利要求9所述的设备，其中，所述定向机构包括用于检测接近所述平面内的标识器的程度的至少一个接近检测器。
13.如权利要求12所述的设备，其中，所述接近检测器是磁力计。
14.如权利要求13所述的设备，其中，所述磁力计是霍尔效应传感器。
15.如权利要求12所述的设备，其中，所述近似检测器是金属检测器。
16.如权利要求1所述的设备，还包括：
(c)所述平面；以及
(d)牢固地附连至所述平面的枢转件，用于在所述正面位置与所述反面位置之间枢转所述载体和所述测距仪。
17.如权利要求16所述的设备，其中，当所述测距仪处于所述正面位置或所述反面位置，所述平面上的工件具有近似平行于所述平面的远端表面且工件厚度至多等于所述测距仪与所述平面之间的最大厚度时，所述枢转件允许所述测距仪近似平放在所述远端表面上。
18.如权利要求1所述的设备，还包括：
(c)附连机构，用于将所述载体可反转地附连至所述平面；以及
(d)牢固地附连至所述附连机构的枢转件，用于在所述正面位置与所述反面位置之间枢转所述载体和所述测距仪。
19.如权利要求18所述的设备，其中，当所述测距仪处于所述正面位置或者所述反面位置，所述平面上的工件具有近似平行于所述平面的远端表面且工件厚度至多等于所述测距仪与所述平面之间的最大厚度时，所述枢转件允许所述测距仪近似平放在所述远端表面上。
20.如权利要求1所述的设备，其中，所述测距仪包括指示灯，当所述测距仪处于所述正面位置时以及当所述测距仪处于所述反面位置时，所述指示灯均可见。
21.如权利要求20所述的设备，其中，所述测距仪具有正面侧和反面侧，且其中，所述指示灯包括：
(i)光源；以及
(ii)光传播机构，用于引导来自所述光源的光以从所述正面侧和所述反面侧两者射出。
22.如权利要求21所述的设备，其中，所述机构包括波导管。
23.如权利要求1所述的设备，还包括：
(c)文件夹，包括相对于彼此在如下二者之间可反转地移动的封面纸板和底板：
(i)打开结构，其中所述封面纸板的表面和所述底板的表面限定出所述平面，以及
(ii)关闭结构，其中所述封面纸板的所述表面面对所述底板的所述表面。
24.如权利要求23所述的设备，还包括：
(d)用于确定如下内容的定向机构：
(i)所述文件夹处于所述打开结构还是处于所述关闭结构；以及
(ii)当所述文件夹处于所述打开结构时：所述测距仪和所述载体处于所述正面位置还是处于所述反面位置。
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