CN1483187A - 利用永久磁铁的指示笔输入器 - Google Patents

Abstract

指示笔(30)利用磁场工作，其中永久磁铁(32)位于无源指示笔内，该指示笔可被多个磁传感器(10，12)探测，该磁传感器从地球的相对磁场中消除指示笔的磁场，由此获得在三角测量方程中使用的矢量，依赖所使用的磁传感器(10，12)的数量，确定指示笔(30)的二维或三维位置，其中一组磁传感器可以用作地球磁场的参照，以及其中每个磁传感器包含改变灵敏度方向(14)的极化线圈、零位线圈(42)和反位线圈(44)。

Description

利用永久磁铁的指示笔输入器

技术领域

本发明通常涉及用于电子信息装置的输入器。尤其，本发明提供一个指示笔，该指示笔可以工作在二维或三维，并且用于提供输入如代表指示笔在工作场内的移动的线，或用于计算机及便携信息设备如个人数字助理(PDA)或其它类型的电子设备如移动电话的光标控制。

背景技术

利用指示笔的输入器的技术状态通常以数字化板或触摸板为特征。数字化板通常是一个大的表面，使用耦合到数字化板或触摸板的一个指示笔输入数据。例如，一根电缆将指示笔连接到该板，当指示笔在该板的表面移动时，指示笔的移动被探测或追踪。该移动典型地被描绘为显示器上的线。

大多数基于指示笔的数字化板的工作基础依赖电磁传感器。磁场由回路中的电流形成。该笔具有一个线圈，该线圈拾取这个磁场，并将其发送回一个转换器，该转换器通过这个数据确定X和Y位置。这种类型的笔通常要求在笔与基本装置之间有一个系绳以转移数据，或者使用电池供电的一个有源笔并且产生可被触摸板探测的某种类型的信号。

因此，与现有技术相比，提供用于数据输入或光标控制的一个基于笔或指示笔的系统，该系统不需要一个系绳的指示笔或一个有源笔，将是一个优点。如果该指示笔的工作不需要内部电源也将是有利的。

现有技术还描述与个人数字助理(PDA)一起使用指示笔。当指示笔要求可探测的压力时，PDA的书写表面可能被损坏。此外，用于指示笔的书写区域典型地很小。当没有视觉反馈或“上墨痕迹”向书写者显示写了什么内容时，使用指示笔也是很困难的。如果指示笔的移动与书写内容在显示器屏幕上的出现之间有延迟时，上墨可能也很困难。

因此，与现有技术相比，提供防止PDA屏幕损坏的一个幕外上墨表面将是一个优点。提供用于PDA的一个较大书写表面以及迅速的视觉反馈将是一个优点。

现有技术在还无法使任何类型的指示笔能够不与探测该指示笔的一个表面接触而工作。换句话说，被书写的表面是能够探测该指示笔的某个表面。因此，能够探测和追踪指示笔在一个表面上的移动，而该表面非指示笔探测表面，将是一个优点。

现有技术还教授某种类型的感应表面必须与指示笔一起使用。因此，与现有技术相比，提供一个指示笔，该指示笔不需要任何可探测的感应表面，将是一个优点。因此使指示笔在三维内移动时能够被探测也将是一个优点。

要致力于的另一个方面是开启和关闭书写的能力。典型地，这种类型的功能要求一个敏感表面，可能是笔与另一个装置之间的系绳，或者是一个有源笔。因此，与现有技术相比，提供一个指示笔，该指示笔可以被激励以开启和关闭在相连的显示器上的书写，且该指示笔是一个无源装置，不需要在专门的感应表面上书写，也不通过系绳连到另一个装置，将是一个优点。

本发明的最后一个方面是实现用于很小区域的指示笔的能力。考虑想要输入和电邮消息并发送它的移动电话用户。以蜂窝电话上的输入选项的技术状态，这是一个乏味耗时工作。与现有技术相比，提供由指示笔激励的一个很小的键盘使其能够用于移动情况，以及与较小的装置一起使用，将是一个优点。

发明内容

本方面的一个目的是提供一个无源指示笔，该指示笔能够工作在二维或三维。

本发明的另一个目的是提供一个无源指示笔，该指示笔仅需要位于其中的永久磁铁。

本发明的另一个目的是提供一个无源指示笔，该指示笔能够提供表示触压和压力的信号。

本发明的另一个目的是提供一个无源指示笔，该指示笔能够向一个显示器装置提供“开始”和“停止”书写信号，其中该信号通过普通书写移动和动作被激励。

本发明的另一个目的是提供一个无源指示笔，该指示笔可以包含一个墨盒，该墨盒在幕外使用时提供指示笔在纸上的真实上墨。

本发明的另一个目的是提供一个无源指示笔，通过提供足够数量的传感器以提供三维探测量，该指示笔能够工作在三维。

本发明的另一个目的是提供一个无源指示笔，该指示笔增大磁场强度，由此用作一个变化信号的指示器。

本发明的另一个目的是提供一个无源指示笔，该指示笔旋转存储在笔主体内的永久磁铁，由此改变极性，以及提供一个数字“开”和“关”信号。

本发明的另一个目的是提供一个无源指示笔，该指示笔能够探测自身的旋转。

本发明的另一个目的是提供一个无源指示笔，该指示笔能够翻转以在显示器装置上执行擦除功能。

本发明的另一个目的是提供一个无源指示笔，该指示笔能够被并入一个机械笔并带有一个墨盒。

本发明的另一个目的是提供一个无源指示笔，该指示笔可以与一个小的键区一起使用，其中该键区探测无源指示笔与键区上的键的接触。

本发明的另一个目的是提供一个有源指示笔，该指示笔提供信号到一个显示器装置，由此提供压力信息，使得能够用变化程度的阴影画出。

在一个较好实施例中，本发明是利用磁场工作的一个指示笔，其中永久磁铁位于可被多个磁传感器探测的一个无源指示笔内，该传感器从地球的相对磁场中减去指示笔的磁场，以获得在三角测量方程中使用的矢量，以确定指示笔在书写区域内的位置。

在本发明的第一方面，每对磁传感器提供一个矢量，其中两对提供二维的矢量信息，三对提供三维的矢量信息。

在本发明的第二方面，三对磁传感器位于虚矩形的平面中四个角的其中三个。

在本发明的第三方面，三对磁传感器的其中一对用作地球磁场的参照。

在本发明的第四方面，每个磁传感器包含改变灵敏度方向的一个极化线圈、一个零位线圈和一个反位线圈。

在本发明的第五方面，由该无源指示笔产生的一个“开始”和“停止”信号通过该指示笔主体内的永久磁铁的迅速移动可以被磁传感器探测。

由以下结合附图进行的详细描述，本发明的这些和其它目的、特征、优点以及替换方面对于熟练的技术人员将很明显。

附图说明

图1是成组布置以提供一个灵敏度区域的磁场传感器的顶部正视图，当使用两组传感器时该区域是二维的，当使用三组传感器时该区域是三维的。

图2A是本发明的一个灵敏度区域的例子。

图2B是本发明的另一个灵敏度区域的例子。

图2C是本发明的另一个灵敏度区域的例子。

图3是一个指示笔的侧视剖面图。

图4是一个磁场传感器的电路图。

图5是本发明的组件的示意图。

图6是一个指示笔的两个视图的侧视剖面图，显示一个替换实施例。

图7是一个指示笔的替换实施例的侧视剖面图。

图8是一个指示笔的替换实施例的侧视剖面图。

图9是图8的驱动线圈的特写视图。

图10是一个指示笔的替换实施例的侧视剖面图。

图11是无源指示笔的另一个实施例的横截面侧视图。

图12是图11的无源指示笔的横截面侧视图。

图13是图11的无源指示笔的特写横截面视图，该指示笔被激励以在显示器上书写。

图14是可用于确定通过指示笔尖端加在一个书写表面的压力的程度的一个电路方框图。

图15是用于有源指示笔的一个发射机的电路图，该指示笔执行图14中所述压力感应。

具体实施方式

现在将参考附图，其中本发明的各种元件将被给定数字标记，以及其中将讨论本发明以使熟练的技术人员能够实现和使用本发明。应当理解到以下描述仅是本发明的原理的示例，并且不应视为限制随后的权利要求书。

本发明的目前较好实施例是能够确定一个无源指示笔的位置和方向的多个磁传感器，该指示笔不使用电源而产生磁场。在该目前较好实施例中，该多个磁传感器为方向敏感装置。例如，该磁传感器可以是例如飞利浦半导体公司(Philips Semiconductors)出售的零件号KMZ51的一个磁场传感器。但是，任何类似的磁传感器可以替换并产生相同的结果。应当注意到磁场传感器KMZ51较便宜，因此这里对于该应用较合适。

在该目前较好实施例中，磁场传感器成对布置，一个堆叠在另一个上面或者并排布置，并且当堆叠布置时被绝缘材料如PC板隔开。每对磁场传感器提供到该指示笔的一个矢量。因此，两对磁场传感器足以提供两个矢量，并且因此确定该指示笔的二维位置。

在一个替换实施例中，每对磁场传感器增加一个第三磁场传感器，因此变成两组，每组三个磁场传感器。第三磁场传感器提供上下灵敏度，以使该配置具有三维灵敏度。

注意到在该较好实施例中，三个磁场传感器组的布置使其之间有一条直线。例如，图1显示第一磁传感器组10，以及第二磁传感器组12，每组包括三个磁场传感器8。每个磁场传感器8的方向灵敏度用箭头14标识。注意每个组10、12中代表一个箭头14的点表示灵敏度指向页面外。灵敏度的近似区域用虚线16标识。

可惜的是，当指示笔位于第一和第二磁传感器组10、12之间的直线18上时，无法被探测。为了可以被探测，较好的是在一个替换实施例中包含第三组磁场传感器20。该第三组20使指示笔在三维中的探测简单得多，并且还消除了用线18代表的“盲点”。

注意到在每组三个磁场传感器的三组10、12、20的替换实施例中，这些组较好地作为方形或矩形的三个角布置。该区域用区域16代表。

重要的是认识到灵敏度区域可以根据磁场传感器组的所需布置而改变。这意味着灵敏度区域是基于应用需要的一个相对区域。例如，如果该应用是用于一个光标控制输入器，则相对于三个磁场传感器组24，灵敏度区域22可以如图2A所示，或如图2B或2C所示。重要的是认识到该灵敏度区域是极其近似的，并且可能延伸到图中的清晰线以外。但是，实际的实现是，当指示笔和传感器的应用时，必须选择某个任意定义的区域，以使用户对工作区域有一个感觉，以在计算机屏幕上的规定区域内书写、画或使光标移动。

图3表示目前较好的指示笔30通常是一个笔状物体，具有位于其尖端34附近的永久磁铁32。指示笔30较好地具有一个磁场，该磁场的强度近似等于地球的磁场强度。

为了理解指示笔30的工作，必须在理解磁场传感器的工作的情况下考虑。该较好实施例的每个磁场传感器包含一个极化线圈。该极化线圈允许用户交换磁场传感器的敏感方向。这个特征使得用户可以消除偏移、漂移等。通常，用户仅为了偶尔“清零”该磁场传感器而交换方向，但是通常不是在每次测量之前都进行这个工作。该磁场传感器通常具有良好的带宽，从大约1伏特DC到大约1MHz。

如图4所示，该磁场传感器本质上是一个电桥40，还包含一个零位线圈(nulling coil)42和一个反位线圈(flipping coil)44。为了获得一个良好的动态范围，在每次测量之前最好避免反位，因为随着磁场越来越强，它开始使磁场传感器饱和。此时，磁场传感器开始失去线性。

因此，该较好的磁场传感器包含零位线圈42。差分放大器46的输出反馈到零位线圈42。这允许在该磁场传感器上得到一个“零”磁场，由此在保持线性的同时极大地提高增益。

重要的是认识到如果传感器系统要精确的话，该传感器系统不应试图保持一个线性电路。而是，用户应当选择一个零点，然后使一个线性DAC馈入其中以保持一个零点。这给传感器系统提供了极大的动态范围。通过使用零位线圈42，有可能保持线性和更好的范围。

还应注意到磁场传感器的范围是若干因子的函数。目前较好实施例中使用的模数(A/D)转换器为14位。这种A/D转换器足以获得近似8.5英寸乘11英寸，或普通纸页的灵敏区域。当成组的磁场传感器相隔近似4或5英寸时，得到这个灵敏区域。使用一个16位A/D转换器将获得更大的范围，并且因此提供更大的灵敏区域。

假定一个传感器系统在图1所示配置中工作，具有三个磁场传感器的三组10、12、20。当该传感器系统首先开启时，系统将被假定是固定的并且耦合到一个台式计算机或其它固定装置。第一动作是校准该传感器系统，使其能够确定其相对于地球磁场的位置。该信息较好地存储在一个驱动器、RAM或其它存储器装置中。该信息用于灵敏度和校正因子。每个磁场传感器组10、12、20提供到位于标识的灵敏区域16内的指示笔的一个矢量。重要的是确定一个绝对矢量，然后减去一个校准矢量。

如果所有的磁场传感器组10、12、20给出相互平行的矢量，则假定在灵敏区域16内没有磁铁。因为地球的磁场也是已知的，因此也被减去，由此在该传感器系统的灵敏场内得到零空间。

当指示笔被引入该零空间(灵敏场)时，指示笔的出现阈值是简单地确定矢量不再平行。通过从地球的相对磁场中减去位于指示笔内的永久磁铁的磁场，用户获得指向指示笔的两个矢量。通过三角测量，则指示笔的位置被确定。

图5是目前较好传感器系统的示意图。如图所示，MUX 50接到三个磁场传感器组10、12、20的所有磁场传感器8。来自MUX 50的信号接到A/D转换器52，然后通到CPU 54。该目前较好实施例利用位于个人计算机的插槽中的A/D转换器卡。到A/D转换器52的输入通过个人计算机上执行的程序访问，以处理三角测量公式，由此提供指示笔位置确定。具有足够性质的A/D转换器的一个好的例子是8051处理器。

三角测量方法的某些细节对于实施本发明的理解是有用的。通常以两种方法之一进行三角测量，但是其中任何一种都不能满足本发明的要求。第一方法将不起作用，因为当x或y传感器的值接近零时，确定精确的坐标变得很困难。此外，如果用户使指示笔倾斜，也会给出错误的坐标。

第二方法要求来自固定频率源的一个交变信号，并且使用彼此相隔固定距离的两个传感器。这种方法对于追踪本发明的指示笔是无用的，因为磁传感器考察非交变磁场并且无法得到频率信息。

因此，本发明依靠圆形三角测量方法。该方法使用磁场如何随距离逐渐减小的知识。当磁源从其传感器移开时，传感器记录一个值，该值和源与传感器之间距离的立方成反比。该信息使得在传感器周围画一个假想的圆，半径通过传感器值与立方反比公式计算。该圆投影指示笔可以在的所有可能点。

相隔固定距离的第二传感器投影不同半径的另一个圆。两个圆至多在两点处相交，其中一点位于非画图区域的传感器后面，意味着该点可以作为一个解除去。因此通过求解两个圆的交点并且使用正解作为指示笔的坐标，计算剩余点的坐标。

这种方法具有优点，它仅要求相隔一段距离的两个x或两个y传感器，与上述角度方法所需的四个传感器相对。

有利的是，如果每个感应位置处使用两个x和y传感器，则笔关于书写表面的角度的变化不影响指示笔坐标的计算。距一组传感器的x的减小将通过距该组的对应y的增大而被补偿。两个传感器之间的距离可以由(x＾2+y＾2)的平方根确定。这消除了由于小x和y值的角度干扰，并且消除了笔关于书写表面的角度的影响。

该方法还考虑了由于使用原始的传感器尺寸代替由这些尺寸计算的角度而增大的距离。相同的概念可以应用于电磁场中，与磁偶极子的距离立方反比成对比，在电磁场中按平方反比损失能量。从每个天线到源可以画球，并且该源的坐标的解通过求解球的交点得到。使用该方法对电磁源进行三角测量，依赖物体朝向的角度，磁传感器的天线可以除去。

与目前较好和替换实施例一起使用的指示笔30已经作为具有位于其中的永久磁铁32的一个无源装置被描述了。但是，本发明还教授了包含无源配置的变型的指示笔的替换设计，并且增加有源元件使得用户可以不仅仅只确定其位置。

例如，为了增强无源指示笔，改变由指示笔产生的磁场强度可能是有利的。如果这个强度变化可以被探测到，指示笔就能够向接收装置提供更多的输入信息。提供变化的磁场的实施例依赖向指示笔尖端施加压力。

在图6中，增大的压力向内推指示笔尖端60，直到第一永久磁铁62与第二永久磁铁64接触。组合的永久磁铁62、64的磁场大于单个磁铁，并且这个磁场强度的增加是可探测的。释放指示笔尖端60上的压力使得弹簧66将永久磁铁62、64分开，使磁铁强度返回到初始状态。这都不必使用电源来完成。

在一个替换实施例中，有可能引入以上基本的指示笔设计以外的有源元件。例如，图7是有源指示笔70的一个替换实施例。在该实施例中，说明了指示笔70的内部细节，以显示永久磁铁72当静止时朝向第一方向。这里显示的，磁铁的南极朝着指示笔尖端。当压力施加到指示笔尖端74时，杆76推在永久磁铁72上，使其旋转。该旋转使永久磁铁72的极性反向，使得南极位于相反一侧，远离指示笔尖端74。因此，指示笔再次向输入器提供信号。该信号可以是数字1变到数字0，反之亦然。当压力从指示笔尖端消除时，弹簧78使杆76向指示笔尖端74推回，并且因此使永久磁铁旋转回到原始方向。

通常，指示笔不需要向输入器提供“z”。但是，当使用一个电子画笔时，“z”方向是有用的，因为它提供了压力值的一个无穷范围。

有源指示笔的下一个替换实施例在图8中显示。显示指示笔80在该指示笔的尖端84附近具有一个线圈配置82。该线圈配置82包括三个线圈86、88、90位于球92附近，如图9中特写显示。线圈86、88、90为具有从250KHz到1MHz的三个不同频率的驱动线圈。每个磁场传感器组将调谐到对一个不同的驱动线圈敏感。以此方式，传感器系统将不仅能追踪每个驱动线圈的三维位置，还将能够探测旋转。该实施例仅有的缺点是在所需的频率处驱动线圈需要电源驱动。但是，换来的是不仅得到XYZ位置而且得到俯仰、滚转、偏航。因此，传感器系统将具有六(6)个自由度。应当注意到有可能使信号从每个线圈86、88、90传输到另一个装置，例如个人数字助理(PDA)，因为每个线圈用作其自身信号的天线，因此提供一个无线连接。

因此，本发明使得能够使用静态磁场代替动态磁场。该事实提供了一种方式，当使用本发明的基本特征时，使用不需要电源的永久磁铁，并且仅当试图向用户提供更多特征时需要电源。

图10作为用于增大磁场强度的另一个设备的说明。指示笔尖端100耦合到永久磁铁102以及柱形线圈104(显示横截面)。当弹簧106被尖端100压缩直到与另一个柱形线圈108接触时，磁场强度增大。

图11是无源指示笔110的一个替换实施例的分解图方式的横截面侧视图。该无源指示笔110通过一个倾斜磁铁的新型使用向磁场传感器提供“开始”和“停止”信号。该无源指示笔110的组件为塑料外壳112或其它不影响磁场的材料。外壳112具有塑料的或铁的外壳帽114，外壳帽114可以除去，以置换墨盒116。墨盒116包含带有与外壳112干涉配合的螺纹的铁组件118。该铁组件118带有螺纹以使塑料外壳帽114耦合到塑料外壳112。弹簧120位于干涉配合的铁组件118与塑料外壳帽114的内部之间。干涉配合118上方具有圆形陶瓷磁铁122，陶瓷磁铁122具有贯穿中部的一个孔，用于墨盒116通过。陶瓷磁铁122的数量依赖用于探测该陶瓷磁铁位置的磁铁传感器的灵敏度。更多或更强的磁铁将提高无源指示笔110的探测。

在墨盒116的顶部具有一个塑料致动器124。该塑料致动器用于更均匀地推在稀土磁铁126上。鉴于墨盒116的顶部可能凹陷或相反不规则，塑料致动器124提供了到磁铁126的一致接口。在塑料致动器124与稀土磁铁126之间具有一个陶瓷触发磁铁128，以及带有坡度内径的铁垫圈130。最后两个组件是铁圆筒132和塑料外壳帽134，铁圆筒132沿塑料外壳112的大部分长度延伸，塑料外壳帽134拧入塑料外壳112。

图12是图11所示无源指示笔110的横截面侧视图，但是以可工作模式装配在一起。

无源指示笔110的工作在其系统中是新型的，用于使磁传感器确定什么时候用户想在显示器上开始书写或停止书写。一个用户将使用无源指示笔110开始书写。在施加轻微的和正常的压力之后，象当一个人压纸以使用墨水书写时一样，无源指示笔110激励“开始”信号，表示相连的显示器装置开始在显示器上“上墨”或书写。

这个“开始”信号由墨盒116上的压力产生。该压力使墨盒116向塑料外壳112内移动近似1/16至1/8英寸。墨盒116耦合到塑料致动器124，塑料致动器124依次移动通过陶瓷触发磁铁128中的一个孔，然后部分进入铁垫圈130的坡度内径。墨盒116的移动因为塑料致动器124而停止，当下层136接触陶瓷触发磁铁的底138时，塑料致动器124无法移动通过陶瓷触发磁铁128。

图13是显示当用户书写时上述过程将如何发生的一个特写视图。该图显示塑料外壳112、现在位于直立位置的稀土磁铁126，带有坡度内径的铁垫圈130、陶瓷触发磁铁128以及塑料致动器124。塑料致动器124的尖端140推在磁铁126的底面上。磁铁126现在搁在铁垫圈130的小凸缘142上。

为什么使稀土磁铁126从倾斜位置移到直立位置将提供一个“开始”信号可能不明显。但是，追踪无源指示笔110的位置的磁传感器也探测稀土磁铁126。当稀土磁铁126静止在图11和12所示倾斜位置时，磁铁126实际上通过对铁垫圈130的磁引力定位。脱离稀土磁铁126所需的力较小，近似80到100克力。但是，当稀土磁铁126脱离时，它迅速加速并且移动到直立位置，它也是被磁吸引到铁垫圈130的凸缘142上的该直立位置处。即使稀土磁铁126移动的距离很小，也是完全可以被探测的。幸运的是，该移动非常迅速，这是区别该移动与无源指示笔110书写时的普通移动的关键。该移动很快，将不会在指示笔的正常使用过程中意外地发生。

同样地，墨盒116上的压力释放将使得将要位于倾斜位置的稀土磁铁126产生更强的引力。力的大小近似为45到50克，但是可以象激励力一样随需要而不同。该稀土磁铁试图位于倾斜位置，因为与铁垫圈130的坡度内径的更宽表面相比，凸缘142较小。

需要发送开始和停止信号的墨盒116的移动几乎不能探测，使得无源指示笔110用作一个普通的墨水笔。稀土磁铁吸到被激励的直立位置，然后吸回到释放的倾斜位置时的移动不影响指示笔的使用。此外，通过修改塑料外壳112，阻碍该动作的任何外部迹象的各种方法都是可能的。

本发明的另一个方面是利用有源指示笔提供压力感应。施加到指示笔尖端的变化的压力程度难以使用磁传感器探测。因此，使用阻力橡胶探测压力。该橡胶对于压缩中的小的变化改变阻力。指示笔的墨盒在书写表面上的力被用于压缩靠着指示笔外壳的橡胶。这种阻力变化被用于改变一个RC振荡器的频率。然后该信息被发送到一个调频发射机。数据被传输到一个控制器板上的接收器。控制器板上的微控制器确定信号的频率，由此确定施加到书写表面上的指示笔尖端的压力程度。最后，压力数据可以以两种不同的方式显示。所画线的宽度可以改变，或者墨水灰度级显示在计算机显示器上。

用作本发明的压力转换器的阻力橡胶在图14所述电路中工作。图14显示耦合到RC电路152的阻力橡胶150。例如，555芯片可以从阻力橡胶150接收输入。来自RC电路152的输出被发送到RF调制器154用于通过天线156传输。来自RF调制器154的输出被用于确定阻力橡胶150的压缩程度，以及因此被施加压力的程度。可以使用一个转换表来使被施加的压力的大小与被画线的宽度、或者与应被应用的灰度阴影的一个值发生关系。

可以用于本发明的阻力橡胶出售的品牌名称是ZOFLEX ZF40(TM)。图15作为可以用于使压力数据从指示笔传输到控制器板。这仅是一个简单的例子，并且不应视为限制。但是，应当注意到这种类型的发射机可以位于指示笔的空间限制内。

应当注意到本发明具有很多应用，尤其是需要输入数据到电子装置的简单而有效的方式的移动应用，例如蜂窝电话、数字电话、PDA以及其它类似的电子设备。

本发明的另一个方面是探测无源指示笔的极小而精确的定位的能力。这使得该无源指示笔被用于作为键盘限定的一个极小区域。该键盘的键通过无源指示笔的小尖端激励。例如，考虑耦合到一个移动电话的小键盘。该键盘包含本发明的磁传感器，并且可以探测无源指示笔的尖端接触什么键。该探测能力使得可以快速地输入文本到移动电话，例如，以发送电子邮件信息。

通过提供该键盘及其自身的存储器，该键盘还可以具有一个小的显示器屏幕，例如LCD显示器上的一个文本行。然后该键盘甚至可以在未连到该移动电话时使用，例如在打电话过程中作笔记。然后当该键盘连到该移动电话时，键盘的存储器上传或与移动电话中的存储器同步，使得用户可以输入被键盘存储的数据。例如，用户可以在打移动电话的同时在键盘上作笔记。在谈话结束后，用户将键盘连到该移动电话，并且将键入该键盘的任何数据上传到移动电话的存储器。典型地，该动作被执行以发送来自该移动电话的电子邮件信息中的数据。

但是，该键盘不是必须与该移动电话分开使用。该键盘可以在连到移动电话时使用。用户可以利用移动电话上的较大显示器，或者仅继续使用键盘的内置LCD显示器。这可以依赖当该键盘连到移动电话时该LCD显示器的能见度。

应当理解到上述布置仅是本发明的原理的应用的示例。熟练的技术人员可以设计许多变型和替换布置，而不偏离本发明的精神和范围。附加的权利要求书试图包含这些变型和布置。

Claims (5)

1.一种用于向电子设备提供输入的无源指示笔系统，其中该无源指示笔利用永久磁铁向磁传感器系统提供位置信息，所述无源指示笔包括：包含至少一个永久磁铁的无源指示笔；

用于探测位于该无源指示笔内的至少一个永久磁铁的位置的一个磁传感器系统，其中该磁传感器系统进一步包括多个磁传感器，该磁传感器能够(1)探测该至少一个永久磁铁，(2)确定该至少一个永久磁铁相对于一个参考点的位置，以及(3)传输该至少一个永久磁铁的位置；以及

一个显示器系统，其中该显示器系统利用该至少一个永久磁铁的位置在显示器系统上显示代表该无源指示笔在工作场内的移动的数据。

2.如权利要求1所定义的无源指示笔，其中磁传感器系统进一步包括提供x和y坐标信息的至少两个磁传感器。

3.如权利要求2所定义的无源指示笔，其中该系统进一步包括利用圆形三角测量公式用于确定该无源指示笔的位置，其中在圆形三角测量公式中利用来自该至少两个磁传感器的数据，以减小由于无源指示笔的倾斜或移动导致的在无源指示笔位置确定中的不准确度。

4.如权利要求3所定义的无源指示笔，其中该无源指示笔进一步包括：

用于容纳该无源指示笔的组件的指示笔主体；

墨盒；

位于墨盒的非上墨端的致动器；

位于墨盒的上墨端附近的至少一个位置磁铁，具有一个孔，墨盒穿过其中；

位于墨盒周围以及该至少一个位置磁铁与指示笔尖端之间的弹簧；

位于墨盒的非上墨端上方的触发磁铁，并且具有一个孔，致动器可以通过其中；

位于触发磁铁上方的铁垫圈，该铁垫圈具有一个外层以及在其表面上的内锥形凹陷；

静止倾斜放置的信号磁铁，底面至少部分静止靠着内锥形凹陷，其中墨盒将推信号磁铁从倾斜位置到直立位置，使得信号磁铁的底面至少部分静止靠着外层。

5.一种利用合并有一个永久磁铁的指示笔系统，用于向电子设备提供输入的方法，所述方法包括步骤：

(1)提供一个指示笔主体，该指示笔主体具有与其相连的一个永久磁铁，以及一个磁传感器系统；

(2)利用磁传感器系统探测永久磁铁；

(3)确定永久磁铁相对于一个参考点的位置；以及

(4)传输永久磁铁在指示笔主体内的位置。

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