CN1521688A - 确定电子笔笔尖的位置 - Google Patents

Abstract

一种电子笔系统包括电子笔和基础接收装置。该电子笔包括第一超声发送器、第二超声发送器、电磁发送器和书写尖端。该基础接收器装置包括第一超声接收器、第二超声接收器和电磁接收器。该基础装置的这些超声接收器可用于接收由该电子笔的超声发送器传输的信号。同样，该基础装置的电磁接收器可用于接收由该针笔的电磁发送器传输的信号。使用两个超声发送器相对于这两个超声接收器的位置，来确定该电子笔的笔尖相对于给定的参考点的位置。

Description

确定电子笔笔尖的位置

技术领域

本发明的领域通常涉及电子笔，更具体地说，涉及用于在使用该电子笔时准确地定位并记录该电子笔笔尖的位置的系统和方法。

背景技术

必须在不具备或无法应用台式计算机的场所旅行或工作的人越来越喜欢使用便携式计算机。如今的便携式计算机常常具有跟许多台式计算机一样的功效和丰富的特点。例如，现在，许多便携式计算机装备有大显示器和实际尺寸的键盘。虽然便携式计算机在适当的场合中非常有用，但是，要在遥远的地方或空间有限的场所使用，它们常常太大和/或太重。另外，便携式计算机中的电池使用期限通常只有约2-4个小时，这进一步限制了其在遥远的地方的有用性。最终，便携式计算机可能会在仅仅要求数据输入的情况中成为过剩。关于移动数据输入，便携式计算机的一种替换物是个人数字助理(PDA)。和使用计算机键盘来进行数据输入的便携式计算机不同，PDA通常采用针笔，该针笔被用来在PDA的屏幕上书写。然后，使用PDA中的笔迹识别软件来捕捉并处理该写操作。遗憾的是，大多数PDA上的屏幕相对较小，这样限制了可以立刻输入和观看的文本或数据的数量。另外，当输入手写的文本时，许多PDA要求用户学习和使用特殊的字母表。

关于移动数据输入，便携式计算机和PDA的一种新近的替换物是被称作“基于笔的文本输入系统”或“数字笔”的东西。数字笔通常允许用户在纸垫上书写或绘画，并且将该写操作或制图操作捕捉到该笔内或附装设备(例如，PDA)中的存储器。然后，可以在以后的某个时间将该写操作或制图操作传送到常规的计算机，用于进行处理(例如，笔迹识别)。

数字笔捕捉文本或写操作的方法有许多。一种这样的方法涉及使用位于该笔内的微型照相机来捕捉正在被写入的文本或数据。这些“基于照相机”的笔要求使用特殊的纸张，贯穿该纸张有被间隔的一系列极小的点。当用户用该笔在这种纸上书写时，该笔笔尖附近的微型照相机捕捉该点阵图形的图像。然后，该笔中的处理器使用捕捉到的图像，用数学方法确定在捕捉到这些图像的那个时刻笔尖在纸上的什么地方。通过检查在各个图像之间变化的点阵图形，该笔创建笔尖经过的虚拟踪迹。从该数据中，可以用该笔在纸上所采取的路径来构成记录。

遗憾的是，这些“基于照相机”的数字笔有许多缺点。这些缺点中的最重大的缺点是：特殊的“打点”纸必须供该笔使用，才能发挥作用。这种特殊纸张比标准纸张昂贵。此外，这种特殊纸张经常不容易获得。照此，从实际出发，要使用基于照相机的数字笔，你必须一直携带这种特殊纸张。

这些基于照相机的数字笔的一种替换物是超声类型的数字笔。当前的超声类型的数字笔使用该笔中的单一超声发送器，该单一超声发送器将超声波信号传输到超声接收器装置，它通常被夹到或被连接到纸垫。该超声接收器装置通常包括用于接收从该笔被传输的信号的两个超声接收器。通过使用简单的二维三角测量技术，可以确定该笔的笔尖在二维平面(例如，一张纸)上的位置。

遗憾的是，在确定该笔尖在写操作和制图操作期间的精确位置的过程中，这些超声类型的数字笔不十分准确。这种缺乏精确性的主要原因涉及该笔中的超声发送器的位置。由于该超声发送器的尺寸和该笔的维数，该超声发送器的位置必须离笔尖一段距离。当该笔与纸张完全垂直时，这不是问题。按这种方式保持的该发送器直接在笔尖上进行对准，因此，它位于与笔尖相同的二维平面中的位置。但是，当该笔倾斜时，该发送器将不再直接在笔尖上进行对准。相反，该发送器的位置将会离二维空间中的笔尖一段距离。由于该接收器记录该发送器的位置，而不是笔尖的位置，因此，只要该笔倾斜，就将记录不准确的尖端位置，而在写操作期间自然会发生这种情况。

相应地，需要基于笔的移动数据捕捉系统，该系统精确地记录该笔笔尖的位置(而不是该发送器的位置)，并且不要求使用特殊纸张。

发明内容

这里描述了用于精确地确定电子笔笔尖的位置的各种系统和方法的实施例。根据一个实施例，电子笔系统包括电子笔和基础接收装置。该电子笔包括两个或多个超声发送器、一个电磁发送器和一个书写尖端。该基础接收器装置包括两个或多个超声接收器以及一个电磁接收器。该基础装置的超声接收器可用于接收由该电子笔的超声发送器传输的信号。同样，该基础装置的电磁接收器可用于接收由该针笔的电磁发送器传输的信号。

另一个实施例涉及确定电子笔笔尖相对于给出的参考点的位置的方法。根据这个实施例，该电子笔中的两个超声发送器的位置首先相对于这个给出的参考点来加以确定。然后，通过使用该电子笔的两个超声发送器和各种几何结构的已确定的位置，来确定该针笔笔尖相对于给出的参考点的位置。

附图说明

图1是包括电子笔和电子笔基础模块的电子笔系统的透视视图。

图2是展示图1中所描绘的电子笔的各种操作部件的框图。

图3是展示图1中所描绘的电子笔基础模块的各种操作部件的框图。

图4是图1中的电子笔系统的透视视图，展示了被用于确定图1中所描绘的电子笔笔尖的位置的各种维数。

图5展示了用于确定图1中所描绘的电子笔笔尖的位置的操作。

图6是图1中的电子笔系统的透视视图，展示了在确定图1中所描绘的电子笔笔尖的位置的过程中所使用或计算的各种参数和度量。

图7是图1中的电子笔系统的透视视图，展示了在确定图1中所描绘的电子笔笔尖的位置的过程中所使用或计算的各种其他的参数和度量。

图8是图1中的电子笔系统的透视视图，展示了在确定图1中所描绘的电子笔笔尖的位置的过程中所使用或计算的其他参数和度量。

为了促进理解，已在可能的地方使用相同的参考数字来指明这些附图公用的相同元件。

具体实施方式

下文陈述了合并所附权利要求书中所述的元件的电子笔系统和方法的特殊实施例。确切地描述该实施例，以满足法定要求。但是，该描述本身并不意在限制本专利的范围。相反，这些发明者已计划也可以用其他方法来具体表现所声明的发明，以便结合其他目前或将来的技术来包括和本文档中所描述的元件或元件组合相类似的不同的元件或元件组合。

一般而言，所描述的实施例涉及一些系统和方法，用于当针笔被用于在常规的书写纸上进行书写或绘画或类似的操作时，精确地捕捉并记录该针笔笔尖的位置。根据这里所描述的各种实施例，该针笔(在这里被称作“电子笔”)包括至少两个超声发送器和至少一个电磁发送器，当该针笔被用于进行书写或绘画时，这两种发送器中的每种发送器传输信号。然后，使用基础装置(包括至少两个超声接收器和至少一个电磁接收器)来接收从该电子笔被传输的超声波信号和电磁信号。然后，使用这些超声波信号和电磁信号连同该笔中的各个超声发送器之间的固定距离、该基础装置中的各个超声接收器之间的固定距离和该笔中的针笔笔尖的位置，以确定在写操作或制图操作期间该针笔笔尖的精确的位置。

现在，将参照一些实施例(如附图中所展示的)来详细描述涉及电子笔、电子笔系统和其使用方法的形式和用途的系统和方法。在下文中，陈述了许多特殊的细节，以便提供对这些实施例的彻底的理解。但是，精通该技术领域的人将会明白：这些实施例可能不包括部分或所有这些特殊的细节，或者可以在没有部分或所有这些特殊的细节的条件下被加以实践。在其他情况中，还没有详细地描述众所周知的工序或电子系统或机械系统，以避免不必要地使这些实施例的描述难以理解。

首先参考图1，其中展示了根据本发明的一个实施例的示范电子笔系统100。电子笔系统100包括电子笔102和关联的电子笔基础装置104(基础装置)。示范操作环境中示出电子笔系统100，该示范操作环境包括书写材料106(例如，一张纸或纸垫)和书写表面108(例如，桌面或其他坚硬的表面)。

如图1所示，电子笔102包括针笔笔身110和位于针笔笔身110的一端的书写尖端或针笔笔尖112。在一个实施例中，电子笔102包括用于通过针笔笔尖112来保持和分发墨水或铅(石墨)的机制114。例如，机制114可以包括被布置在针笔笔身110内并且被切实可行地连接到针笔笔尖112的墨水针头或铅分配器。在这个实施例中，然后可以按常规方式使用该针笔和墨水(铅)在书写材料106上进行书写或绘画。如以下的详细描述，电子笔102的这种常规使用可以单独进行，也可以结合超声波信号和/或电磁信号的传输来进行。在其他实施例中，针笔笔尖112可以只用作用于电子捕捉书写或绘画笔划的针笔，而不会分发墨水或铅。例如，该电子笔可以被用作写字板PC或PDA中的电磁数字转换器的替换物。

电子笔102中也包括第一超声发送器118和第二超声发送器120。较佳的是，超声发送器118和120都是全方向类型的超声发送器，它们在水平平面和垂直平面中传输信号。超声发送器118和120生成在人耳的能听度限度——大约20kHz以上的声波或信号。在一个实施例中，超声发送器118和120在约30-120kHz之间传输声波，更具体地说，按大约80kHz传输声波。由这些超声发送器传输的声波可以包括各种数据，或者具有在其中被编码的各种数据。例如，在一个实施例中，由超声发送器118和/或120中的一个或多个超声发送器传输的声波将包括或具体表现识别正在传输这些超声波信号的特定电子笔的数据(例如，针笔标识号)。在其他实施例中，由超声发送器118和/或120传输的声波可以包括或具体表现其他类型的数据。

如图1所示，彼此相隔预定距离的第一超声发送器118和第二超声发送器120被嵌入或被保存在针笔笔身110中。较佳的是，第一超声发送器118和第二超声发送器120以及针笔笔尖112都沿单一轴116在针笔笔身110中对准或定向。电磁发送器122也被嵌入或被保存在针笔笔身110中。

在一个实施例中，电磁发送器122是红外线(IR)发送器，它可用于传输其频率范围在微波以上、但在可见频谱以下的电磁波。为清楚起见，电磁发送器122在下文中将被称作“IR发送器122”，而不是“电磁发送器122”。但是，应该理解：作为选择，电磁发送器122也可以包括可用于传输具有除该IR频谱以外的频率范围的波的其他类型的电磁发送器。由IR发送器122传输的IR信号可以包括各种数据，或者具有在其中被编码的各种数据。例如，在一个实施例中，由IR发送器122传输的信号将包括或具体表现识别正在传输这些IR信号的特定电子笔的数据(例如，IR发送器标识号)。此外，如以下的详细描述，由IR发送器122传输的信号可以包括规定超声发送器118或120中的哪个超声发送器当前正在传输或即将进行传输的信息。在其他实施例中，由IR发送器122传输的信号可以包括或具体表现其他数据。

除这些超声发送器和IR发送器以外，电子笔102也可以包括针笔指示灯124和操作开关126，它们都被嵌入或保存在针笔笔身110中。在一个实施例中，针笔指示灯124包括可见LED(发光二极管)，该可见LED用于指出电子笔102中的低功率状态。在其他实施例中，针笔指示灯124可能会表现出电子笔102的其他操作功能或状态。

在一个实施例中，操作开关126提供了一种方法，该针笔的用户可以通过该方法来选择电子笔系统100的各种操作功能。例如，在一个实施例中，该操作开关具有针笔102的用户可以选择的两种操作状态。在这个实施例中，这两种状态可以包括静止状态和指示状态；在静止状态中，该针笔控制器没有从该操作开关接收或检测到信号；在指示状态中，该针笔控制器从该操作开关接收或检测到信号。例如，在这个实施例中，第二种状态可以被用来指出该笔的操作(例如，换页)中的某个断点或描绘点。然后，可操作该控制器，以便使IR发送器122发送具有在其中被编码的该操作开关的状态的信号。

如前所述，通过使用用于在该书写材料上进行书写或绘画的墨水或铅(石墨)，可以按常规方式来使用电子笔102。也如所描述的那样，根据本发明，可以使用电子笔102将超声波信号和IR信号经由第一超声发送器118、第二超声发送器120和IR发送器122传输到基础装置104。

现在参考图2，其中展示了电子笔102的各种示范操作部件200。如图2所示，并且根据电子笔102的一个实施例，操作部件200可以包括针笔微控制器202、第一超声驱动模块204、第二超声驱动模块206、IR驱动模块208、针笔指示灯驱动模块210、针笔笔尖接触开关212和操作开关126。如所示的那样，驱动模块204、206、208和210中的每个驱动模块以及针笔笔尖接触开关212和操作开关126被切实可行地连接到微控制器202。此外，这些驱动模块中的每个驱动模块都被连接到关联的超声发送器、IR发送器或指示灯。明确地说，第一超声驱动模块204被连接到第一超声发送器118，第二超声驱动模块206被连接到第二超声发送器120，IR驱动模块208被连接到IR发送器122，针笔指示灯驱动模块210被连接到针笔指示灯124。

在操作过程中，这些超声驱动模块中的每个超声驱动模块用于从针笔微控制器202接收信号，并且依次生成驱动其关联的超声发送器的各个高振幅电脉冲。同样，IR驱动模块208可用于从针笔微控制器202接收信号，并且依次生成各个合适的信号来驱动IR发送器122。针笔指示灯驱动模块210可用于从针笔微控制器202接收信号，并且依次生成各个合适的信号来驱动针笔指示灯124。在一个实施例中，针笔指示灯124包括可见LED。

针笔笔尖接触开关212可用于指出针笔笔尖112何时接触坚硬的表面(例如，何时正使用针笔102在书写材料106上书写或绘画)。针笔笔尖接触开关212按这种方法被放置在针笔笔身110中，以便当针笔笔尖112接触坚硬的表面时，在其上施加力。例如，如图1所示，在一个实施例中，针笔笔尖接触开关212被放置在机制114的一端，机制114通过针笔笔尖112来分发墨水或铅。当针笔笔尖112接触书写材料106时，将通过机制114把按这种方式定位的力施加在针笔笔尖接触开关212上。在其他实施例中，只要当针笔笔尖112接触坚硬的表面时，将在针笔笔尖接触开关212上施加力，针笔笔尖接触开关212就可以被放置在该针笔笔身内的其他位置。

当在针笔笔尖接触开关212上施加大小被规定的力时，针笔笔尖接触开关212将进入使用中状态。在此使用中状态中，针笔笔尖接触开关212将向微控制器202指出：该针笔的笔尖112与该书写材料稳固接触。如将会理解：该压力操纵开关可能会产生表现出使用中状态的信号；或者，作为选择，该开关可能会通过允许电流经过该开关来指出使用中状态。针笔笔尖接触开关212可能属于许多种合适的开关或传感器类型。例如，在一个实施例中，针笔笔尖接触开关212包括零移动阻力开关(和压力操纵开关一样，它在该技术领域中也已知)。在另一个实施例中，接触开关212包括模拟或数字压力传感器。

如将会理解，针笔微控制器202根据在软件和/或固件中得到具体表现的指令来操作或控制与其连接的各种部件。更具体地说，控制微控制器202的软件和/或固件规定信号的定时、期限和类型，这些信号由微控制器202发送到第一超声驱动模块204、第二超声驱动模块206、IR驱动模块208和针笔指示灯驱动模块210。同样，该软件和/或固件规定微控制器202如何响应于从针笔笔尖接触开关212和操作开关126接收的信号。

根据一个实施例，只要针笔笔尖接触开关212处于使用中状态，从而指出针笔笔尖112与书写材料106接触，微控制器202就进行操作，以便使第一和第二超声发送器选择性地传输超声波信号。也就是说，微控制器202进行操作，以便使一个超声发送器和(然后)另一个超声发送器按交互方式传输信号，同时，该针笔笔尖接触开关212处于使用中状态。此外，根据这个实施例，微控制器202进行操作，以便使该IR发送器传输数据，该数据指出第一或第二超声发送器何时正在或即将发送超声波信号以及它们中的哪个超声发送器目前正在或即将发送超声波信号。

例如，根据一个实施例，针笔微控制器202维持等待状态，直到针笔笔尖接触开关212进入使用中状态的这种时间(从而指出：针笔笔尖112接触书写材料106)为止。一确定该接触开关已进入使用中状态，微控制器202就将信号发送到IR驱动模块208，IR驱动模块208又将对应的信号发送到IR LED122，供播送。在一个实施例中，被发送到IR驱动模块208的信号和由IR LED122播送的对应的信号规定：第一超声发送器118正在或即将进行播送。同时或几乎同时，随着微控制器202将该信号传输到IR驱动模块208，微控制器202将信号发送到第一超声驱动模块204。第一超声驱动模块204又将对应的信号发送到第一超声发送器118，供播送。

接下来，微控制器202将信号发送到驱动模块208，驱动模块208又将对应的信号发送到IR LED 122，供播送。在一个实施例中，被发送到IR驱动模块208的信号和由IR LED 122播送的对应的信号规定：第二超声发送器120正在或即将进行播送。同时或几乎同时，随着微控制器202将该信号传输到IR驱动模块208，微控制器202停止将信号发送到第一超声驱动模块118，并将信号发送到第二超声驱动模块206。第二超声驱动模块206又将对应的信号发送到第二超声发送器120，供播送。在针笔笔尖接触开关212不再处于使用中状态之前，继续这个过程：选择性地将信号发送到IR模块208和第一超声驱动模块204，然后将信号发送到IR模块208和第二超声驱动模块206。也就是说，这些信号继续由该微控制器发送，直到针笔笔尖112不再充分接触书写材料106。

根据另一个实施例，微控制器202进行操作，以便在使用该针笔期间使第一和第二超声发送器选择性地不断传输超声波信号。在这种被称作“‘盘旋’模式”的操作模式中，将不会使用针笔笔尖接触开关212。相反，不管该接触开关的状态如何，都将继续跟踪该针笔笔尖的位置。

现在回到图1，如其中所示，基础装置104包括主体部分128，主体部分128包括第一超声接收器130和第二超声接收器132。超声接收器130和132可用于检测从电子笔102的第一超声发送器118和第二超声发送器120被传输的超声波信号。例如，如图1所示，针笔102的第一超声发送器118被示出传输第一个超声波信号134，第一个超声波信号134由第一超声接收器130和第二超声接收器132来接收。同样，针笔102的第二超声发送器120被示出传输第二个超声波信号136，第二个超声波信号136由第一超声接收器130和第二超声接收器132来接收。

电磁接收器138也位于基础装置104的主体部分128中，电磁接收器138可用于检测来自电子笔102的电磁发送器122的电磁信号140。在一个实施例中，电磁接收器138是可用于检测其频率范围在微波以上、但在可见频谱以下的波的红外线(IR)接收器。为清楚起见，电磁接收器138将在下文中被称作“IR接收器138”，而不是“电磁接收器138”。但是，应该理解：电磁接收器138可以选择性地包括其他类型的电磁接收器，这些其他类型的电磁接收器可用于检测从具有除该IR频谱以外的频率范围的电磁发送器122被传输的波。

除超声接收器130和132以及IR接收器138以外，基础装置104还包括数据传送端口142。如以下更详细的描述，数据传送端口142提供了一种机制，通过该机制，各种类型的数据可以从该基础装置被传送到另一个计算设备或计算过程。根据一个实施例，数据传送端口142包括电缆可以被插入其中的物理或有线连接端口，以便在物理上用电力将基础装置104连接到另一个计算设备。例如，不作限制，数据传送端口142可以包括符合许多众所周知的通信标准和协议(例如，并行、串行、SCSI(小型计算机系统接口)、Firewire(IEEE 1394)、USB、以太网等)中的任何通信标准和协议的数据通信端口。

根据另一个实施例，数据传送端口142包括无线连接端口，通过该无线连接端口，基础装置104可以与另一个计算设备或计算过程进行通信。例如，不作限制，数据传送端口142可以包括根据“IEEE 802.11x无线联网”标准、“Bluetooth”标准或根据其他标准或专利无线技术来进行操作的无线数据通信发送器或收发器。根据另一个实施例，数据传送端口142包括可移动存储设备(例如，快闪RAM、记忆棒、微驱动器、小型磁盘或其他形式的可移动非易失存储器)。

现在参考图3，其中展示了基础装置104的各种示范操作部件300。根据一个实施例，操作部件300包括前面描述的第一超声接收器130、第二超声接收器132、IR接收器134和数据传送端口142。此外，基础装置104的操作部件300也包括基础装置微控制器302、第一接收器模块304、第二接收器模块306和存储器308。存储器308可能是离散存储设备，也可能被并入微控制器302。

如图3所示，基础装置微控制器302切实可行地经由第一接收器模块304被连接到第一超声接收器130，并且经由第二接收器模块306被连接到第二超声接收器132。此外，基础装置微控制器302被切实可行地连接到存储器308、数据传送端口142和红外线接收器134。一般而言，基础装置微控制器302可用于接收并处理在第一接收器模块304和第二接收器模块306处所接收的超声波信号以及在红外线接收器模块134处所接收的红外线信号。以下更加详细地描述微控制器302处理这些信号的方式。

如所示出的，接收器模块304和306中的每个接收器模块包括用于处理超声波信号的许多部件，在基础装置微控制器302接收这些信号之前，这些超声波信号分别从第一超声接收器130和第二超声接收器132那里被接收。例如，在一个实施例中，接收器模块304和306中的每个接收器模块包括放大器310和320、自动增益控制(AGC)312和322、比较器314和324、阈值信号发生器316和326，以及单稳态多谐振荡器318和328。由于接收器模块304和306的各个部件相同，因此，现在将只描述第一接收器模块304的各项操作。将会理解：第二接收器模块306的各项操作将等同于第一接收器模块304的各项操作。

关于第一接收器模块304，当在第一超声接收器130处接收超声波信号时，第一超声接收器130生成在放大器(AMP1)310处被接收的对应的第一个信号311。然后，放大器310将第一个信号311放大预定的数量，以产生放大信号313。接下来，AGC 312接收放大信号313，并产生对应的增益受控信号315。接下来，增益受控信号315被发送到比较器314，在那里，它与阈值信号发生器(Th1)316所提供的预定的阈值信号317进行比较。如果在比较器314处确定增益受控信号315比阈值信号317大，则由比较器314生成触发信号319，然后，该触发信号由单稳态多谐振荡器318来接收。然后。单稳态多谐振荡器318为在到单稳态多谐振荡器318的输入端处所接收的每个脉冲产生固定期限的信号脉冲321。然后，来自单稳态多谐振荡器318的这个单稳态信号321在基础装置微控制器302处被接收，供进行处理。

应该理解：接收器模块304和306的特殊部件和功能(已被描述)只起示范的作用。精通该技术领域的人将会理解：根据接收器模块304而描述的特定元件和功能可能会改变。对接收器模块304和306的所有要求是：它们用一种方式来处理或调节由第一超声接收器130和第二超声接收器132接收的信号，以便这些信号可以由基础装置微控制器302来接收和使用。换言之，对接收器模块304和306的所有要求是：它们在第一超声接收器130、第二超声接收器132与基础装置微控制器302之间提供合适的接口。

如前所述，一般而言，基础装置微控制器302可用于处理所接收的超声波信号和红外线信号。特别是，微控制器302可用于确定超声波信号从第一超声发送器118或第二超声发送器120传播到第一超声接收器130或第二超声接收器132所要求的时间(时值)。如将会理解，可以用许多方法来计算并存储这些时值。例如，这些时值可能被计算为微控制器302内的计数器值。然后，可以在飞行时间(TOF)计算法中使用这些时值，以确定这些超声发送器与超声接收器之间的距离。TOF计算法使用空中的声速来计算超声波信号的发送器与那个信号的接收器之间的距离。

根据一个实施例，该基础装置只计算和存储这些时值。然后，这些时值被存储在存储器308中，并且在以后的某个时间使用数据传送端口142被传送到外部计算设备。在另一个实施例中，基础装置微控制器302可用于执行飞行时间(TOF)计算法，以确定这些超声发送器与超声接收器之间的距离。然后，这些TOF值被存储在存储器308中，并且在以后的某个时间使用数据传送端口142被传送到外部计算设备。在又一个实施例中，根据现在将要讨论的各种方法，微控制器302可用于确定针笔102的笔尖112的精确的位置。

将会理解，给定的环境中的精确的声速可能会改变。特别是，在其他事物之中，声速取决于声音通过其传播的空气的温度和湿度水平。照此，在各种实施例中，针笔102或该基础装置可以包括测量环境条件(例如，湿度和/或温度)的传感器。然后，可以使用这些所测量的环境条件来计算声速的更加精确的值，供计算这些TOF值时使用。

现在将描述一种示范方法，该示范方法用于确定针笔102的笔尖112相对于给定点的精确的位置。根据一个实施例，相对于基础装置104上的点来确定针笔102的笔尖112的位置。如前所述，可以全部或部分在基础装置微控制器302中或者全部或部分在外部计算设备中执行这种方法。这种方法使用先前讨论的时值来建立超声发送器118、120与超声接收器130、132之间的距离。从该信息以及超声发送器118和120之间的固定距离、超声接收器130和132之间的固定距离、该针笔笔尖与这些超声接收器中的至少一个超声接收器之间的距离中，可以相对于基础装置104来十分精确地确定针笔102的笔尖112的位置。

关于使用TOF度量来计算超声发送器118、120与超声接收器130、132之间的距离，将会理解：超声波脉冲按大约340m/s来进行传播，这取决于温度和湿度条件。此外，该IR信号将与这些超声波信号同时被传输，或者，将在这些超声波信号之前或之后的固定时间被加以传输。例如，不作限制，该IR信号可以在这些超声波信号之前或之后的1微秒与5微秒之间被加以传输。将会理解：从该电子笔的IR发送器被传输的IR信号将几乎在一瞬间到达基础装置104的IR接收器。也就是说，相对于超声波信号在电子笔102与基础装置104之间传播所用的时间，IR信号在电子笔102与基础装置104之间的传播实际上将会是一瞬间的。

记住这一点，可以通过将IR信号从IR发送器122发出到IR接收器138，来确定给定的超声发送器与给定的超声接收器之间的距离。超声波信号在该给定的超声发送器与该给定的超声接收器之间被发送，这与该IR信号的传输是同时发生的。然后，使用该微控制器或简单的定时电路，可以仅仅通过计算该IR信号的接收与该超声波信号的接收之间的时间，来确定时间(t)。然后，可以使用方程式(1)来计算该给定的超声发送器与该给定的超声接收器之间的距离(d)：

方程式(1)d＝ν_s×t

在方程式(1)中，ν_s等于声速。

在继续讨论用于相对于给定的点来确定针笔笔尖112的位置的操作之前，首先建立各种命名法、维数和参考坐标系(可以根据它们来确定针笔笔尖112的位置)将会有所帮助。然后，参考图4，xyz坐标系的原点402被示出位于第一超声接收器130处。如所示出的，x轴404通过第一超声接收器130和第二超声接收器132。y轴406通过第一超声接收器130，并且，与x轴404一起形成实质上与书写表面108和书写材料106平行的平面。然后，z轴408延伸通过第一超声接收器130处的原点402，垂直于x轴404和y轴406。精通该技术领域的人将会理解：出于便利，选择图4中所示的xyz坐标系的方位；并且，可以使用该xyz坐标系的其他方位。此外，可以在除第一超声接收器以外的位置处建立该坐标系的原点。另外，可以使用其他坐标系(例如，非笛卡儿坐标系)。

图4中也示出根据本发明的各种维数，这些维数可以被用于确定针笔笔尖112的位置。例如，第一超声接收器130与第二超声接收器132之间的距离被表示为L 412。第一超声发送器118与第二超声发送器120之间的距离被表示为P 414。第一超声发送器118与针笔笔尖112之间的距离被表示为P 416。

如前所述，可以使用以上的方程式(1)来确定超声接收器与超声发送器之间的距离。如下的图4中也示出与这些距离有关的各种变量。第一超声发送器118与第一超声接收器130之间的距离被表示为d₁₁418。第一超声发送器118与第二超声接收器132之间的距离被表示为d₁₂420。第二超声发送器120与第一超声接收器130之间的距离被表示为d₂₁422。第二超声发送器120与第二超声接收器132之间的距离被表示为d₂₂424。

已建立坐标系和合适的命名法，现在将描述用于确定针笔笔尖112的位置的示范方法。现在参考图5，其中示出流程图500，展示了可以在确定过程中执行的示范操作，该确定过程是：当该针笔笔尖接触书写材料106时，相对于以上根据图4而描述的x-y-z坐标系来确定电子笔102的笔尖112的精确的位置。图6-8展示了图5中所示的各种操作在物理上和空间上与电子笔系统100有什么联系。

如前所述，在一个实施例中，可以全部或部分在基础装置微控制器302中或者由基础装置微控制器302来执行流程图500中所展示的各项操作。在其他实施例中，可以在其他微控制器、处理器、计算设备或计算系统中执行这些操作。这些操作可以作为(1)一连串处理器实施的步骤和(2)互连的机器模件来加以执行。该实施是选择的问题，这取决于性能和/或应用要求。相应地，构成这里所描述的实施例的操作以不同的方式被称作“操作”、“步骤”、“对象”或“模块”。

如图5所示，在操作500的开端处，第一项轨迹确定操作502确定第一超声发送器118的轨迹(“第一轨迹”)。如这里所使用的，第一轨迹602(图6)是与中心点P₁604等距离的共面点的圆圈，其半径是R₁606。如图6所示，第一轨迹602包括所有可能的点，其中，第一超声发送器118可以被提供第一超声发送器118与第一超声接收器130之间的计算距离d₁₁418以及第一超声发送器118与第二超声接收器132之间的计算距离d₁₂420。其上驻留第一轨迹602的平面与y轴406平行，与x轴404垂直。在第一中心点P₁604处，由第一轨迹602定义的平面与x轴404相交。如图6所示，第一中心点P₁604位于离x轴404上的原点402的距离X₁608处。

从上文中将会理解：通过规定距离X₁608和半径R₁606，可以定义第一轨迹602。照此，根据一个实施例，第一项轨迹确定操作502包括：确定X₁608和R₁606。根据一个实施例，可以使用方程式(2)-(4)来确定X₁608和R₁606，并因此确定第一轨迹602：

方程式(2) $L_1^{\′}=\frac{1}{L}({\left(d_{11}\right)}^2-{\left(d_{12}\right)}^2)$

方程式(3) $X_1=\frac{L+L_1^{\′}}{2}$

方程式(4) $R_1=\sqrt{{\left(d_{11}\right)}^2-X_1^2}$

精通该技术领域的人将会理解：在软件和/或固件中执行方程式(2)-(4)的方法有许多。照此，第一项轨迹确定操作502并不意在局限于方程式(2)-(4)中的任何一项特定的实施。

接下来，第二项轨迹确定操作504确定第二超声发送器120的轨迹(“第二轨迹”)。如同第一轨迹602，第二轨迹702(图7)是与中心点P₂704等距离的共面点的圆圈，其半径是R₂ 706。如图7所示，第二轨迹702包括所有可能的点，其中，第二超声发送器120可以被提供第二超声发送器120与第一超声接收器130之间的计算距离d₂₁422以及第二超声发送器120与第二超声接收器132之间的计算距离d₂₂424。其上驻留第二轨迹702的平面与y轴406平行，与x轴404垂直。在第二中心点P₂704处，由第二轨迹702定义的平面与x轴404相交。如图7所示，第二中心点P₂704位于离x轴404上的原点402的距离X₂708处。

可以通过规定距离X₂708和半径R₂706来定义第二轨迹702。照此，根据一个实施例，第二项轨迹确定操作504包括：确定X₂ 708和R₂706。根据一个实施例，可以使用方程式(5)-(7)来确定X₂708和R₂706，并因此确定第二轨迹702：

方程式(5) $L_2^{\′}=\frac{1}{L}({\left(d_{21}\right)}^2-{\left(d_{22}\right)}^2)$

方程式(6) $X_2=\frac{L+L_2^{\′}}{2}$

方程式(7) $R_1=\sqrt{{\left(d_{21}\right)}^2-X_2^2}$

如同方程式(2)-(4)，在软件和/或固件中执行方程式(5)-(7)的方法有许多。照此，第二项轨迹确定操作504并不意在局限于方程式(5)-(7)中的任何一项特定的实施。

在第二项轨迹确定操作504之后，确定倾斜角操作506确定第一倾斜角θ₁804和第二倾斜角θ₂802。如图8所示，角度θ₁804表示如从z轴测量的角度，在那里，第一超声发送器118位于第一轨迹602上。同样，角度θ₂802表示如从z轴测量的角度，在那里，第二超声发送器120位于第二轨迹702上。在这个实施例中，角度0₂和θ₁被表示为按顺时针方向从z轴408测量的角度，如同从该原点朝正的x方向所观看的那样。第二角度θ₂802与第一角度θ₁804之间的差可以被表示为β，其中，β＝θ₂-θ₁。

根据一个实施例，可以使用方程式(8)-(14)来执行确定倾斜角操作506：

方程式(8)C＝X₂-X₁

方程式(9) $W=\frac{R_1^2+R_2^2+C^2-P^2}{2\×R_1\×R_2}$

方程式(10)β＝±arccos(W)

在解释方程式(9)的过程中，应该注意，P是该针笔的第一超声发送器118与第二超声发送器120之间的距离808。也应该注意，方程式10有两种解法。但是，应该认为，只有以下所描述的方程式(16)的解法是有效的。

由于针笔笔尖112必须接触书写材料106，才能发生操作500，因此，随后可以使用以下方程式来确定θ₂和θ₁的值：

方程式(11) $\mathrm{\λ}=\frac{P^{\′}}{P}$

在解释方程式(11)的过程中，应该注意，P’是该针笔的第一超声发送器118与笔尖112之间的距离806。

方程式(12) $\mathrm{\Φ}=\arctan \left[\frac{{\mathrm{\λR}}_2\cos \left(\mathrm{\β}\right)-R_1(1+\mathrm{\λ})}{{\mathrm{\λR}}_2\sin \left(\mathrm{\β}\right)}\right]$

在解释方程式(12)的过程中，应该注意，变量φ是只被用于计算目的的临时变量。也就是说，φ不直接对应于在物理上可测量的角度。

由于关于方程式(10)，β有过两种解法——β和-β，因此，同样可以为φ的两个值来解释方程式(12)，如下所示：

方程式(12-1) ${\mathrm{\Φ}}_1=\arctan \left[\frac{{\mathrm{\λR}}_2\cos \left(\mathrm{\β}\right)-R_1(1+\mathrm{\λ})}{{\mathrm{\λR}}_2\sin \left(\mathrm{\β}\right)}\right]$

方程式(12-2) ${\mathrm{\Φ}}_2=\arctan \left[\frac{{\mathrm{\λR}}_2\cos (-\mathrm{\β})-R_1(1+\mathrm{\λ})}{{\mathrm{\λR}}_2\sin (-\mathrm{\β})}\right]$

然后，通过使用方程式(13)，我们可以为θ₁解释如下：

方程式(13)θ₁＝φ或φ+π

由于关于方程式(12)，φ有过两种解法——φ₁和φ₂，因此，可以为θ₁的四个值来解释方程式(13)，如下所示：

方程式(13-1)θ₁₁＝φ₁

方程式(13-2)θ₁₂＝φ₂

方程式(13-3)θ₁₃＝φ₁+π

方程式(13-1)θ₁₄＝φ₂+π

已为θ₁解释，方程式(14)允许我们为θ₂进行解释。

方程式(14)

θ₂＝θ₁+β

由于关于方程式(12)，θ₁有过四种解法——θ₁₁、θ₁₂、θ₁₃和θ₁₄，因此，可以为θ₂的四个值以及对应于每个正、负贝它(β和-β)的两个值来解释方程式(13)。

精通该技术领域的人将会理解：在软件和/或固件中执行方程式(8)-(14)的方法有许多。照此，确定倾斜角操作506并不意在局限于方程式(8)-(14)中的任何一项特定的实施。

接下来，关于x轴和y轴，确定位置操作508确定针笔笔尖112的位置。也就是说，确定位置操作508相对于原点402来确定规定针笔笔尖112的位置的(x，y)坐标对。根据一个实施例，可以使用以下的方程式(15)-(16)来执行确定位置操作508。更具体地说，可以使用如下的方程式(15)来确定x的值：

方程式(15)x＝(1+λ)X₁-λX₂

x的一个值精确地满足方程式(15)。精通该技术领域的人将会理解：在软件和/或固件中执行方程式(15)的方法有许多。此外，可采用许多方法来组合并代替来自方程式(2)-(14)的合适的方程式，以获得方程式(15)的其他形式。

可以使用如下的方程式(16)来确定y的值：

方程式(16)y＝(1+λ)R₁sin(θ₁)-λR₂sin(θ₂)

如前所述，θ₁有四个可能的值，θ₂有四个可能的值。但是，在为方程式(16)中的y进行解释的过程中，将只认为一个结果是有效的，该结果为y产生非负值，并且为此，角度θ₂满足这个条件：|θ₂|＜90度。

将会理解：在软件和/或固件中执行方程式(16)并为其进行解释的方法有许多。但是，然后将只认为被执行和解释的、关于y的非负解法是有效的。y的这种非负解法以及x的已确定的值包括该笔尖的x-y坐标。

在确定位置操作508之后，笔尖存储位置操作510将该笔尖的位置(x，y)存储在笔尖位置文件中。在操作500中的每项操作都在基础装置104中被执行的情况下，这些位置将被存储在基础装置104的存储器308中。

在部分或全部的操作500在基础装置104以外的计算设备或过程中被执行的实施例中，这些位置将被存储在可由位于基础装置104以外的该计算设备或过程进行存取的存储器中。将会理解：在已执行操作500许多次之后，该笔尖位置文件将包含许多点，这些点在给定的时期内规定笔尖112的位置。

在一种实施例(其中，在基础装置104中执行操作500中的每项操作，并且，这些位置被存储在基础装置104的存储器308中)中，可以使用笔尖操作512的传输位置，将该笔尖的位置(如在该笔尖位置文件中所记录的)传输到基础装置104外部的计算设备或计算过程。在一个实施例中，该笔尖位置文件到计算设备或计算过程的传输将发生在创建该文件之后的某个时间。例如，当在离该计算设备或过程很远的位置使用该电子笔系统时，可以存储这些笔尖位置。然后，在方便的时候，可以将该笔尖位置文件传输到该计算设备或过程。作为选择，该笔尖位置文件到该计算设备或计算过程的传输可能会实时地发生。如前所述，可以经由数据传送端口142，将该笔尖位置文件传送到该外部计算设备或计算过程。也如前所述，数据传送端口142可以包括物理或有线连接端口、无线连接端口或可移动的非易失存储设备。

在操作500中的每项操作在基础装置104外部的计算设备或计算过程中被执行的实施例中，将被存储在该存储器中的要么是这些超声发送器与超声接收器之间的所测量的距离，要么是这些超声波信号在这些超声发送器与超声接收器之间传播所需要的测量到的时间。然后，这些距离或时间测量，或者一系列的这些距离或时间测量将被传送到外部计算设备或计算过程，用于根据操作500来进行处理。

虽然已用针对结构特点和/或方法论步骤的语言描述了这里所陈述的各种实施例，但是，将会理解：所附权利要求书中所定义的本发明并不一定局限于所描述的具体特点或步骤。相反，这些具体的特点和步骤是作为实施所声明的发明的代表性形式来加以揭示的。

Claims (53)

1.一种电子笔，其特征在于：包括笔身和控制器，该笔身包括书写尖端、第一超声发送器、第二超声发送器、电磁发送器，该控制器被切实可行地连接到第一超声发送器、第二超声发送器和该电磁发送器，该控制器控制来自第一超声发送器、第二超声发送器和该电磁发送器的信号的传输。

2.如权利要求1所述的电子笔，其特征在于，该控制器使第一超声发送器和第二超声发送器交替地传输超声波信号。

3.如权利要求2所述的电子笔，其特征在于，该控制器使该电磁发送器对电磁信号的传输实质上与来自第一超声发送器和第二超声发送器的超声波信号的传输同时发生。

4.如权利要求3所述的电子笔，其特征在于：还包括被切实可行地连接到该书写尖端和该控制器的尖端接触开关，该尖端接触开关向该控制器指出：何时在该书写尖端上施加预定的压力。

5.如权利要求4所述的电子笔，其特征在于，只有当该尖端接触开关指出在该书写尖端上施加该预定的压力时，该控制器才使第一超声发送器和第二超声发送器传输这些超声波信号。

6.如权利要求5所述的电子笔，其特征在于，该电磁发送器所传输的信号指出：当前正在传输超声波信号的是第一超声发送器或第二超声发送器中的哪个超声发送器。

7.如权利要求3所述的电子笔，其特征在于，由第一和第二超声发送器传输的超声波信号按大于20kHz的频率来被加以传输。

8.如权利要求3所述的电子笔，其特征在于，由第一和第二超声发送器传输的超声波信号按大约30kHz与100kHz之间的频率来被加以传输。

9.如权利要求3所述的电子笔，其特征在于，由第一和第二超声发送器传输的超声波信号按大约80kHz的频率来被加以传输。

10.如权利要求3所述的电子笔，其特征在于，该电磁发送器包括红外线发送器。

11.如权利要求3所述的电子笔，其特征在于，由第一超声发送器传输的超声波信号具有在其中被编码的针笔标识符。

12.如权利要求3所述的电子笔，其特征在于，该尖端接触开关包括零移动阻力开关。

13.如权利要求1所述的电子笔系统，其特征在于，该电子笔包括贮液器，该贮液器包含被切实可行地连接到该笔尖的墨水。

14.如权利要求1所述的电子笔系统，其特征在于，该电子笔包括用于保存铅的机制。

15.一种电子笔系统，其特征在于，包括：

电子笔，它包括笔身、笔尖、第一超声发送器、第二超声发送器、电磁发送器和针笔控制器，该针笔控制器被切实可行地连接到第一超声发送器、第二超声发送器和该电磁发送器；以及，

基础装置，它包括第一超声接收器、第二超声接收器、红外线接收器、存储器和基础控制器，该基础控制器被切实可行地连接到第一超声接收器、第二超声接收器、该红外线接收器和该存储器。

16.如权利要求15所述的电子笔系统，其特征在于：还包括被切实可行地连接到该笔尖和该针笔控制器的尖端接触开关，该尖端接触开关指出：何时在该书写尖端上施加预定的压力。

17.如权利要求16所述的电子笔系统，其特征在于，该针笔控制器使第一和第二超声发送器交替地传输超声波信号。

18.如权利要求17所述的电子笔系统，其特征在于，只有当该尖端接触开关指出正在该书写尖端上施加该预定的压力时，该针笔控制器才使第一和第二超声发送器传输这些超声波信号。

19.如权利要求18所述的电子笔系统，其特征在于，该针笔控制器使该电磁发送器传输信号，这些信号指出：当前正在传输超声波信号的是第一或第二超声发送器中的哪个超声发送器。

20.如权利要求19所述的电子笔系统，其特征在于，第一个超声发送器、第二超声发送器和该笔尖位于该电子笔中的、相对于彼此的固定位置。

21.如权利要求20所述的电子笔系统，其特征在于，第一超声接收器和第二超声接收器位于该基础装置中的、相对于彼此的固定位置。

22.如权利要求21所述的电子笔系统，其特征在于，该基础装置还包括被切实可行地连接到该控制器的存储器。

23.如权利要求22所述的电子笔系统，其特征在于，该基础控制器可用于计算一组时值，这组时值包括超声波信号在第一超声发送器与第一超声接收器之间、第一超声发送器与第二超声接收器之间、第二超声发送器与第一超声接收器之间以及第二超声发送器与第二超声接收器之间传播所需要的时间。

24.如权利要求23所述的电子笔系统，其特征在于，该控制器将这组时值存储在该存储器中。

25.如权利要求24所述的电子笔系统，其特征在于，通过使用来自第一和第二超声发送器并在第一和第二超声接收器处被接收的超声波信号以及来自该电磁发送器并在该电磁接收器处被接收的电磁信号，该控制器确定这组时值。

26.如权利要求25所述的电子笔系统，其特征在于，该基础装置包括可用于将这组时值从该基础装置传达给计算设备的数据传送端口。

27.如权利要求25所述的电子笔系统，其特征在于，该基础控制器可用于使用这组时值来确定一组距离值，这组距离值包括第一超声发送器与第一超声接收器之间的距离、第一超声发送器与第二超声接收器之间的距离、第二超声发送器与第一超声接收器之间的距离，以及第二超声发送器与第二超声接收器之间的距离。

28.如权利要求25所述的电子笔系统，其特征在于，通过使用这组时值、该电子笔中的第一超声发送器、第二超声发送器和该笔尖的相对位置以及该基础装置中的第一超声接收器和第二超声接收器的相对位置，该基础控制器可用于相对于预定的位置来确定该笔尖的位置。

29.如权利要求28所述的电子笔系统，其特征在于，该预定的位置包括该基础装置中的第一超声接收器的位置。

30.如权利要求25所述的电子笔系统，其特征在于，通过使用这组距离值、该电子笔中的第一超声发送器、第二超声发送器和该笔尖的相对位置以及该基础装置中的第一超声接收器和第二超声接收器的相对位置，该基础控制器可用于相对于预定的位置来确定该笔尖的位置。

31.如权利要求30所述的电子笔系统，其特征在于，该预定的位置包括该基础装置中的第一超声接收器的位置。

32.如权利要求30所述的电子笔系统，其特征在于，该基础控制器可用于将该笔尖的位置存储在该存储器中。

33.如权利要求32所述的电子笔系统，其特征在于，该基础装置包括可用于将该笔尖的位置从该基础装置传送到计算设备的数据传送端口。

34.如权利要求25所述的电子笔系统，其特征在于，该基础装置还包括被存储在该存储器中的控制器可执行指令，该微处理器响应于这些可执行指令，以确定这组时值。

35.如权利要求34所述的电子笔系统，其特征在于，该电子笔还包括被切实可行地连接到该针笔控制器的操作开关，该操作开关具有第一种状态和第二种状态，这第一种和第二种状态可以由操作该笔的用户来选择。

36.如权利要求35所述的电子笔系统，其特征在于，该针笔控制器可用于使该电磁发送器发送电磁信号，该电磁信号具有在其中被编码的该操作开关的状态。

37.一种方法，其特征在于，包括：

相对于给定的参考点来确定电子笔中的第一超声发送器的位置的轨迹；

相对于该给定的参考点来确定该电子笔中的第二超声发送器的位置的轨迹；以及，

通过使用第一超声发送器的位置的已确定轨迹、第二超声发送器的位置的已确定轨迹以及该针笔内的第一超声发送器、第二超声发送器和书写尖端的相对位置，相对于该给定的参考点来确定该电子笔中的书写尖端的位置。

38.如权利要求37所述的方法，其特征在于，该给定的参考点位于电子笔基础接收器装置中，该电子笔基础接收器装置包括第一超声接收器和第二超声接收器。

39.如权利要求38所述的方法，其特征在于，该给定的参考点位于该基础接收器装置的第一超声接收器处。

40.如权利要求39所述的方法，其特征在于，通过计算第一超声发送器与第一超声接收器之间的距离(d₁₁)并计算第一超声发送器与第二超声接收器之间的距离(d₁₂)，相对于该参考点来确定第一超声接收器的位置的轨迹。

41.如权利要求40所述的方法，其特征在于，通过计算第二超声发送器与第一超声接收器之间的距离(d₂₁)并计算第二超声发送器与第二超声接收器之间的距离(d₂₂)，来确定第二超声接收器的位置的轨迹。

42.如权利要求38所述的方法，其特征在于，该基础装置的第一超声接收器和第二超声接收器位于该基础装置中的彼此相隔的固定距离处；并且，其中，在相对于该给定的参考点来确定该针笔笔尖的位置的过程中，使用第一超声接收器与第二超声接收器之间的固定距离。

43.一种相对于坐标系来确定针笔笔尖的位置所述的方法，该针笔在其内的第一个固定位置具有第一超声发送器，在其内的第二个固定位置具有第二超声发送器，其特征在于，包括：

相对于该坐标系来确定第一超声发送器的位置的第一轨迹；

相对于该坐标系来确定第二超声发送器的位置的第二轨迹；

确定第一超声发送器的第一个倾斜角；

确定第二超声发送器的第二个倾斜角；以及，

通过使用位置的第一轨迹、位置的第二轨迹、第一个倾斜角、第二个倾斜角以及第一超声接收器、第二超声接收器和针笔笔尖相对于彼此的位置，相对于该坐标系来确定该针笔笔尖的位置。

44.如权利要求43所述的方法，其特征在于：还包括，存储该针笔笔尖的已确定的位置。

45.如权利要求44所述的方法，其特征在于：还包括，将该针笔笔尖的已确定的位置传输到计算设备。

46.一种方法，其特征在于，包括：

确定电子笔中的第一超声发送器与基础装置中的第一超声接收器之间的距离；

确定该电子笔中的第一超声发送器与该基础装置中的第二超声接收器之间的距离；

确定该电子笔中的第二超声发送器与该基础装置中的第一超声接收器之间的距离；

确定该电子笔中的第二超声发送器与基础装置中的第二超声接收器之间的距离；以及，

将已确定的距离中的每个距离存储在非易失存储器中。

47.如权利要求46所述的方法，其特征在于，确定第一超声发送器与第一超声接收器之间的距离包括：

从该电子笔中的电磁发送器发射电磁信号；

在该基础装置中的第一电磁接收器处接收该电磁信号；

从第一超声发送器发射超声波信号；

在第一超声接收器处接收该超声波信号；以及，

根据曾接收该电磁信号时与曾接收该超声波信号时之间的时间差，来计算第一超声发送器与第一超声接收器之间的距离。

48.如权利要求47所述的方法，其特征在于，使用该基础装置中的微控制器来确定第一超声发送器与第一超声接收器之间的距离。

49.如权利要求48所述的方法，其特征在于，第一超声发送器与第一超声接收器之间的距离被存储在该基础装置内的非易失存储器中。

50.如权利要求49所述的方法，其特征在于，第一超声发送器与第一超声接收器之间的所存储的距离被传输到计算设备。

51.一种相对于坐标系来确定针笔笔尖的位置所述的方法，该针笔在其内的第一个固定位置具有第一超声发送器，在其内的第二个固定位置具有第二超声发送器，其特征在于，包括：

接收电子笔中的第一超声发送器与基础装置中的第一超声接收器之间的距离；

接收该电子笔中的第一超声发送器与该基础装置中的第二超声接收器之间的距离；

接收该电子笔中的第二超声发送器与该基础装置中的第一超声接收器之间的距离；

接收该电子笔中的第二超声发送器与基础装置中的第二超声接收器之间的距离；以及，

通过使用所接收的距离，相对于该坐标系来确定该针笔笔尖的位置。

52.一种方法，其特征在于，包括：

接收位于针笔中的第一超声发送器与位于基础装置中的两个超声接收器中的每个超声接收器之间的距离；

接收位于针笔中的第二超声发送器与这两个超声接收器中的每个超声接收器之间的距离；以及，

通过使用所接收的距离、这两个超声发送器之间的固定距离、这两个超声接收器之间的固定距离以及该针笔笔尖相对于这些超声发送器之一的位置，相对于该基础装置来确定该电子笔的笔尖的位置。

53.一种方法，其特征在于，包括：

接收表现出超声波信号在电子笔中的第一超声发送器与基础装置中的第一超声接收器之间传播所需要的时间的时值；

接收表现出超声波信号在第一超声发送器与该基础装置中的第二超声接收器之间传播所需要的时间的第二个时值；

接收表现出超声波信号在该电子笔中的第二超声发送器与第一超声接收器之间传播所需要的时间的第三个时值；

接收表现出超声波信号在第二超声发送器与第二超声接收器之间传播所需要的时间的第四个时值；以及，

通过使用这些时值中的每个时值、这两个超声发送器之间的固定距离、这两个超声接收器之间的固定距离以及该针笔笔尖相对于这些超声发送器之一的位置，相对于该基础装置来确定该电子笔的笔尖的位置。

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