JP2010521015A - デジタルペンシステム、トランスミッターデバイス、レシーバーデバイス、ならびに、それらの製造方法および使用方法 - Google Patents
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Abstract
Description
一部のデジタル筆記システムは、ペンストロークを追跡する「デジタルペンモード」と、デジタルペンがホストデバイス用のマウスとして働く場合の「マウスモード」との2つの動作モードを備える。多くのアプリケーションにおいて、ペンすなわちスタイラス(すなわち、先端を有する)は、ユーザーが所与の表面に「書き込む」ために、すなわち、所与の表面にストロークを実行するために使用される。したがって、スタイラスすなわちペンが「ダウン」の状態にある(すなわち、表面に接触している)とき、ペンストロークを実行するために、いかなる所与の瞬間にペンの位置が追跡されてもよい。ペンが「アップ」の状態にある(すなわち、ペンが表面の真上でホバリングしている)とき、「マウスモード」を提供するために、ペンの位置が追跡されてもよく、あるいは、「アイドル」状態にあってもよい。「ペンのホバリング」の他のアプリケーションも知られている。典型的に、ペンが「ホバリング」しているとき、ペンの先端は、筆記面から2〜3cm以下にあるが、これは、制限ではなく、2〜3cm以上でホバリングしていてもよい。多くのシステムにおいて、ホストデバイスは、ディスプレーに関連しており、ペンストロークおよび/またはマウスの動きがディスプレーに表示されてもよい。
一部の実施形態によると、各前記筆記面サブ経路に対して、i)前記ペンに固定された超音波デバイスと、ii)前記所与の点との間の表面上方サブ経路の長さと、各前記筆記面サブ経路の長さとの比は、少なくとも0.1で、最大でも10である。
一部の実施形態によると、前記筆記面は、透明である。
一部の実施形態によると、前記筆記面は、フレキシブルである。
一部の実施形態によると、前記筆記面は、木材、金属、および透明プラスチックの少なくとも1つで構成される。
一部の実施形態によると、システムは、e)前記ペンに固定された超音波トランシーバーと少なくとも1つの前記筆記面に固定された超音波トランシーバーとの間で検出された音波信号の大きさに従って前記デジタルペンが前記筆記面と接触しているか、それとも前記筆記面の上方でホバリングしているかを判断する働きをするホバリング検出要素をさらに備える。
一部の実施形態によると、システムは、f)前記超音波ベースの位置決めシステムによって決定されるような前記デジタルペンの位置の変化に従ってペンストロークを記録する働きをするペンストローク記録要素と、g)前記ホバリング検出要素によって判断されるように、前記デジタルペンは、前記筆記面と前記のように接触していることを条件として前記記録されたペンストロークを扱う働きをするペンストローク処理要素と、をさらに備える。
一部の実施形態によると、前記ペンストローク処理要素は、前記ホバリング検出要素によって前記デジタルペンが前記筆記面と接触しているときに検出されたペンストロークのみに対してデジタル筆記を可能にする働きをする。
一部の実施形態によると、前記筆記面サブ経路の長さの少なくとも20%である小区分に対して、前記筆記面サブ経路は、最大でも20°の許容範囲内で前記筆記面の局所上面に実質的に平行である。
一部の実施形態によると、前記筆記面は、ギザギザのある区分を有する端縁を含み、i)前記ギザギザのある区分の長さは、前記筆記面の最長寸法の少なくとも0.2倍であり、ii)前記ギザギザのある端縁は、少なくともn個のピークとn−1個のトラフを含み、nは、少なくとも5の整数として規定されており、iii)前記端縁で隣接するピークに関して、隣接するピーク間の距離は、前記筆記面の前記最長寸法の少なくとも0.01倍で、最大でも0.1倍であり、iv)各ピークに関して、ピークと隣接するトラフとの間の距離は、前記筆記面の前記最長寸法の少なくとも0.001倍で、最大でも0.03倍である。
一部の実施形態によると、前記筆記面は、ギザギザのある区分を有する端縁を含み、i)前記ギザギザのある区分の長さは、前記筆記面の最長寸法の少なくとも0.2倍であり、ii)前記ギザギザのある端縁は、少なくともn個のピークとn−1個のトラフを含み、nは、少なくとも5の整数として規定されており、iii)前記端縁で隣接するピークに関して、隣接するピーク間の距離は、前記ペンに固定された超音波デバイスと前記筆記面に固定された超音波デバイスの一方の超音波トランスミッターによって発生される超音波の波長の0.5〜5倍であり、iv)各ピークに関して、ピークと隣接するトラフとの間の距離は、前記超音波波長の0.5〜5倍である。
一部の実施形態によると、i)前記筆記面は、超音波が前記ペンに固定された超音波デバイスと前記筆記面に固定された超音波デバイスの一方の超音波トランスミッターによって発生される超音波の波長の5倍の距離を伝播するとき、前記伝播する超音波の振幅が最大でも30%(一部の好ましい実施形態において、最大でも20%または最大でも10%)だけ低減されるように構成され、ii)前記筆記面は、ギザギザのある区分からの前記超音波波長の5倍の距離(または、一部の好ましい実施形態において、7倍または10倍の距離)において、前記ギザギザのある区分から反射される超音波の振幅が前記ギザギザのある区分に入射する超音波の振幅の最大でも50%であるように、ギザギザのある区分を有する端縁を含む。
これは、例えば、超音波の減衰および/または位相相殺に起因していてもよい。
一部の実施形態において、前記超音波ベースの位置決めは、前記ペンに固定された超音波トランシーバーと少なくとも1つの前記筆記面に固定された超音波トランシーバーとの間にサイトライン(line of site)がないときに有効である。
一部の実施形態において、i)前記デジタルペンは、光を下方に伝える働きをする光トランスミッターをさらに含み、ii)システムは、筆記面に固定された光レシーバーをさらに含み、iii)前記筆記面は、前記伝播光が実質的に最大でも10°の許容範囲内で、光トランスミッターと光レシーバーとの間の距離の少なくとも20%の距離に対して筆記面の上面によって規定される平面に平行な経路をたどらざるを得ないように光の伝播方向を実質的に制御する導波路として構成される。
ここで初めて開示するのは、a)細長い内部空洞と先端を含む細長いハウジングと、b)圧電フィルム円筒の長軸が最大でも45°(あるいは、一部の好ましい実施形態において、最大でも22.5°または最大でも10°)である許容範囲内の前記細長い内部空洞の長軸に実質的に平行であるように前記細長い内部空洞内に配置される圧電フィルム円筒を備える、超音波を発生する超音波トランスミッターと、を備える電子ペンデバイスである。
一部の実施形態によると、前記細長いハウジングおよび前記超音波トランスミッターは、前記先端を通り前記圧電フィルム円筒の前記長軸に平行な線によって規定される伝送軸に関して、前記発生された超音波のパワーの少なくとも1/4が、i)前記伝送軸に垂直な平面と、ii)ボディーに固定された円錐であって、その頂点が前記先端であり、そのシータ角が最大でも45°であり、その軸が前記伝送軸であり、その高さが前記発生された超音波の波長の5倍で与えられる、ボディーに固定された円錐との交差によって規定される基礎円と交わるように構成される。
一部の実施形態によると、前記発生された超音波の前記パワーの少なくとも大部分は、前記基礎円と交わる。
一部の実施形態によると、前記シータ角は、最大でも22.5°である。
一部の実施形態によると、前記シータ角は、最大でも10°である。
一部の実施形態によると、前記発生された超音波の前記パワーの少なくとも大部分は、前記基礎円と交わる。
一部の実施形態によると、前記シータ角は、最大でも22.5°(または、一部の好ましい実施形態において最大でも10°)である。
一部の実施形態において、システムは、c)ペンデバイスのボディーに固定された軸に対して下方に前記超音波トランスミッターによって発生される伝播音を上方に反射する前記細長い内部空洞内の前記圧電フィルム円筒の上方に配置される少なくとも1つの超音波反射体をさらに備え、前記少なくとも1つの超音波反射体は、前記ボディーに固定された軸に対して、超音波トランスミッターによって発生される前記超音波を上方に伝播させる超音波パワーの少なくとも25%を下方に反射させる働きをする。
一部の実施形態において、前記少なくとも1つの超音波反射体は、前記上方に伝播する超音波のパワーの少なくとも大部分を下方に反射するように構成される。
一部の実施形態において、ペンは、c)ペンデバイスのボディーに固定された軸に対して、前記発生された超音波の(すなわち、パワーの)少なくとも50%が前記超音波共振器に入るように前記圧電フィルム円筒の下方に配置される超音波共振器をさらに備え、前記超音波共振器は、この超音波共振器に入る前記発生された超音波の振幅を少なくとも25%高める働きをする。
一部の実施形態において、前記超音波共振器は、前記振幅を少なくとも50%高める働きをする。
一部の実施形態において、前記超音波共振器は、前記振幅を少なくとも100%高める働きをする。
一部の実施形態において、前記超音波トランスミッターの前記圧電フィルム円筒は、少なくとも5ターンの圧電フィルムを備える。
ここで初めて開示するのは、超音波信号を処理するシステムであり、このシステムは、a)前記筆記面の最長寸法の最大でも0.05倍である厚さを有する薄い筆記面と、b)前記筆記面に対して固定された圧電フィルム円筒、前記薄い筆記面の前記側面と接触して配置される前記圧電フィルム円筒の少なくとも接触部分、前記筆記面の上面の上方に配置される前記圧電フィルム円筒の少なくとも上部、前記筆記面の下面の下方に配置される前記圧電フィルムの少なくとも下部、を備える超音波レシーバーであって、前記筆記面内で伝播する超音波信号を受け取るように構成される前記超音波レシーバーと、を備える。
一部の実施形態において、前記超音波レシーバーは、接触領域において前記上面に実質的に平行な前記筆記面内で、22.5°の許容範囲内で伝播する超音波信号を受け取るように構成される。
一部の実施形態において、前記厚さは、前記筆記面の最長寸法の最大でも0.01倍である。
一部の実施形態において、前記厚さは、前記筆記面の最長寸法の最大でも0.005倍である。
一部の実施形態において、i)前記上面の上方の前記上部の高さと、ii)前記下面の下方の前記下部の負の高さ(negative height)との少なくとも一方(または、両方)は、前記厚さの最大でも5倍である。
現在開示されているシステムに関連する製造方法も提供される。
上記の実施形態と別の実施形態は、以下の詳細な説明と実例から明らかになるであろう。
本発明は、複数の実施形態および説明図に対する例として本明細書に記載されるが、本発明は、記載される実施形態または図面に限定されないことを当業者は理解できるであろう。図面および図面に対する詳細な説明は、本発明を、開示された特定の形態に限定するものではなく、逆に、本発明は、本発明の趣旨と範囲に包含されるすべての変更形態、等価物、代替形態を包含するものであることが理解されるべきである。本出願を通じて使用される「してもよい」とういう用語は、強制的な意味(すなわち、「しなければならない」の意味)でなく、許容的な意味(すなわち、「する可能性を有する」の意味)で使用される。
図1Aは、本発明の一部の実施形態に従ったシステム5の説明図を示す。図1Aに示されるように、スタイラスすなわちデジタルペン100(図1に示されるような細長いボディー110を有するスタイラスを含むが、これに限定されない)が「筆記面」140への「書込み」(すなわち、ボードすなわち筆記面に印を付けるために、あるいは、ボードすなわち筆記面に印を付けずに−したがって、インクを用いて、あるいはインクを用いずに)および/または「筆記面」140への指示に使用される。図の例において、「筆記面」すなわちボード140は、平坦である。この表面は、他の目的にかなうものであってもよいことは、理解される。一部の実施形態において、これは、コンピューター画面への指示やコンピューター画面への「書込み」にきわめて有用であり、したがって、これらの実施形態によれば、コンピューター画面は、「筆記面」として役立つ。
スタイラス100が筆記面140と接触しているとき(すなわち、ペンダウン−図1G参照)および/またはスタイラス100が筆記面140の上方で「ホバリング」しているとき(図1F参照)、スタイラスの位置は、追跡されてもよい。以下で議論されるように、スタイラス/デジタルペン100の位置の追跡または決定は、所与の精度で行われてもよく、この精度は、一部の実施形態において、筆記面140上方のデジタルペン/スタイラス100(または、その要素)の高さに依存してもよい。
筆記面140という用語は、ユーザーが書き込む対象(典型的に平面の)に関し、「厚さ」(例えば、紙などの「持ち運び可能な」筆記面)を有してもよく、本明細書では、ボード140と呼ばれることもある。図1Aにおいて、「側面」(すなわち、厚さを示す)には139が付番されており、ボード140/筆記面140の上面135には135が付番されている。
図1Aにおけるスタイラス100は、長軸に沿って厚さが減少するスタイラス先端120を持つ細長いボディー110を有するが、これは本発明の制限であると解釈されるべきではない。
スタイラスのサイズには制限がない。例示的な実施形態において、長さは、8〜12cmであり、直径は、6〜10mmである。
図1Aに描かれているように、細長いスタイラス100は、スタイラス先端120すなわちペン先端120を含んでもよい。スタイラス100の最高部からスタイラス先端120まで延びる細長いデジタルペンすなわちスタイラス100のペン軸130も図1Aに描かれている。
光トランスミッター160と光レシーバー152は、一方向のみ(この場合、無線)の「信号同期」がとられることが注目される。代替的または追加的に、信号同期は、当技術分野で周知のように、超音波トランスミッター210と超音波レシーバー150に電線を用いて「有線方式」でとられてもよい。
超音波レシーバー150Aと光レシーバー152の一方は、ボード140の端縁180の近くに(端縁180と接触して)設置されるものとして図1Aに描かれているが、これは本発明の必要条件ではない。
このために、図の例において、スタイラス100には、光(すなわち、171)、例えば、赤外光を発生する光トランスミッターまたは電磁放射線トランスミッター160も使用される。
さらに、図1Aには、実質的に単一位置(すなわち、スタイラス100に関連する位置)に単一トランスミッター(単一超音波トランスミッター210および/または単一の光トランスミッター160)が描かれており、複数の位置(例えば、ボード140に対して固定された位置)にレシーバーが描かれていることが注目される。代替的または追加的に、ボードに対して固定された複数の超音波トランスミッターおよび/または光トランスミッターが備えられてもよく、超音波レシーバーおよび/または光レシーバー(例えば、超音波レシーバーのみおよび/または単一の光レシーバーのみ)がスタイラス100に使用されてもよい(例えば、スタイラス100に接続されてもよく、例えば、スタイラス100の表面にあってもよく、例えば、スタイラス100の内部に組み込まれてもよい)。
したがって、システムは、少なくとも1つの光トランスミッターと少なくとも1つの光レシーバーを備える。さらに、システムは、A)少なくとも1つの超音波トランスミッターおよび少なくとも2つの超音波レシーバー、および/または、B)少なくとも2つの超音波トランスミッターおよび少なくとも1つの超音波レシーバーの少なくとも1つを備える。
超音波トランスミッター210は、スタイラス100の内部に組み込まれるものとして図1Aに描かれているが、これは本発明の制限ではない。
光トランスミッター160は、図1Aにおいてスタイラス100のハウジングの表面に描かれているが、これは本発明の制限ではない。
図1Aでは、超音波レシーバー150Aと光レシーバー152Aが実質的に1箇所に一緒に設置されているが、これは本発明の制限ではなく、超音波レシーバーと赤外線レシーバーは、異なる位置に設置されてもよい。
図1の例において、ペンは、「下方」を向いており、すなわち、ボディーに固定された長軸すなわち垂直軸130は、空間に固定された垂直軸999に平行である。当然ながら、ユーザーがペンを回転する場合、これは必ずしも当てはまらない(図3D参照)。
本開示において、「下方」と「上方」は、(i)空間に固定された垂直軸999、あるいは(ii)ボディーに固定された軸130(または、図で説明される文脈に応じて近位端から遠位端まで延びる別のボディーに固定された軸)のいずれかに対して言及している。また、これは、「アップ」と「ダウン」、「上」と「下」などの用語を示す。
ボード140の超音波と光の一方または両方の伝送
例示的な実施形態において、超音波信号と光信号(すなわち、赤外光)の一方または両方は、スタイラス100(または、スタイラスに関連する位置)から超音波レシーバー150および/または光レシーバー152に移動するとき、ボード140内を伝播することが注目される。図1Aは、「ペンアップ」モード、すなわち、ホバリング状態を示しており、しかも、ペンが筆記面140すなわちボードに接触するとき、光および/または超音波は、大気を横切る必要がないことが注目される。
理論に束縛されるものではないが、光および/または超音波がボード140内(ペンから直接レシーバーまでとは対照的に)をスタイラスに関連する任意の点からレシーバー(すなわち、150および/または152)に移動するとき、伝送の位置(すなわち、超音波と光の少なくとも一方を伝送する点)とレシーバーとの間に「サイトライン(line of site)」を実現する必要性を除去してもよいことが注目される。
理論に束縛されるものではないが、ボード140内の超音波の伝送によって、以下で説明するように、ペンアップ/ペンダウン事象を検出できるようにしてもよいことが注目される。
図1Fに示されるように、音波が超音波トランスミッター210を離れると、伝送された超音波は、(i)超音波トランスミッター210とボードすなわち筆記面140の表面の「所与の点」との間の「表面上方」すなわち「空間」サブ経路177と、(ii)「所与の点」175と特定の超音波レシーバー150(すなわち、図の150Aまたは150B)との間のそれぞれの「筆記面サブ経路」170(すなわち、図の170Aまたは170B)とを含む経路を介してそれぞれ個々の超音波レシーバー150に達する。
一般に、「所与の点」175は、筆記面140上の任意の点である。図1Fの例において、「所与の点」175Aは、(i)超音波トランスミッター131の長軸と、(ii)筆記面140との交点によって規定される。
一部の実施形態において、超音波トランスミッター210(あるいは、超音波レシーバー)は、細長い構造体(例えば、図2Aに示されるアクチュエーター230などの圧電フィルム円筒)を含み、超音波トランスミッター210によって発生される音波は、超音波トランスミッター210の長軸131によって規定される線を経由してデジタルペンすなわちスタイラス100から実質的に伝播する。したがって、こうして発生された音波は、長軸131と筆記面140の交点によって規定される点において、あるいは、「実質的に」という用語で規定する所与の許容範囲内にある近くの位置において「実質的に」筆記面140に達する。この許容範囲は、例えば、「最も近い」超音波レシーバー150からデジタルペンすなわちスタイラス100のハウジング110の接触点先端120までの距離の30%(または20%、または10%、または5%)に等しくてもよい。
図1Gの例において、デジタルペン110は、筆記面140の「表面」にある。図1Gの例において、「所与の」点は、(i)デジタルペン110の先端120の間の接触点175Bと、(ii)図1Bで規定される交点のいずれであってもよい。この「所与の」点は、所与の許容範囲内にある「実質的に」この位置を有していてもよい。この許容範囲は、例えば、「最も近い」超音波レシーバー150から接触点175Bまでの距離の30%(または20%、または10%、または5%)に等しくてもよい。
図1Gの例において、デジタルペン110は、筆記面140の「表面」にあり、すなわち、筆記面140と接触している。この例において、「筆記面サブ経路」は、「ダブルプライム表記法」、170A”、170B”などで示される。
ペン110が存在する場所(すなわち、ペンが筆記面140の上方にどれくらい離れているか)に応じて、種々の実施形態において、表面上方サブ経路177と所与の筆記サブ経路170との長さの比が変わってもよい。別の例において、この比は、10以下、5以下、または1以下であってもよい。種々の実施形態において、この比は、少なくとも0.5、少なくとも1、または少なくとも2であってもよい。
一部の好ましい実施形態において(すなわち、「所与の点」が筆記面140表面の任意の点である場合)、「表面上方」サブ経路177と筆記面サブ経路170との長さの比は、少なくとも0.1であり、最大でも10である。
図1Gの例に従った一部の実施形態において、超音波トランスミッター210は、先端120に音波の振動を生じる。先端120は、筆記面140と接触しており、したがって、先端120の音波の振動は、筆記面140内を伝播する(例えば、水平に)音波の振動を生じさせる。
ボードの表面に平行な光の伝播
ボードすなわち筆記面140を構成してもよい材料には制限がない。例示的な材料として、ガラス、プラスチック、木材および金属が挙げられるが、これらに限定されない。例示的な実施形態において、例えば、ボード140がコンピューター画面用の透明なオーバーレイとして使用される場合、ボードは、透明であってもよい。
一部の実施形態において、ボード140は、例えば、傷が付きにくい保護材料の層および/またはガラスの層で積層されてもよい。例えば、光波(例えば、赤外光)がボード140の中、またはボード140の層、またはボード140の表面141を伝播される実施形態では、ボードは(例えば、上面141)、ガラス、あるいは透明または半透明なプラスチックなど、光を伝播する働きをする材料を含む。一部の特定の実施形態において、光がボード140に入り込みやすいように(すなわち、反射を防止するように)、および/または光(例えば、赤外光)がボード140の表面に沿って伝播しやすいように(すなわち、「導波路」として働くように)、および/またはボード140の局所表面に実質的に平行な方向に、ボード140の表面は、粗くても、すなわち、滑らかでなくてもよい(例えば、マイクロスクラッチを含んでもよい)。
本明細書で使用される「導波路」は、電磁波が導波路の物理的構造によって規定される経路を実質的にたどらざるを得ないように電磁波の伝播を実質的に制御するデバイスである。本例において、ボードすなわち筆記面140は、光トランスミッター160と光レシーバー152の距離の少なくとも20%(または少なくとも50%、または少なくとも75%)の距離にわたって、光が筆記面140すなわちボードの上面によって規定される平面に実質的に(すなわち、最大でも10°、または最大でも5°、または最大でも1°の許容範囲内で)平行な経路をたどらざるを得ないように構成されてもよい。
したがって、例示的な実施形態において、光は、ボード140の材料の中に(例えば、滑らかでない表面から)入り込んでからボードのこの材料内を伝播してもよい。
ボードの寸法には制限がない。典型的に、ボードの寸法は、典型的な1枚の紙(すなわち、A4、すなわち、8.5×11)と同程度の大きさであるが、これに制限されない。例示的な実施形態において、ボードの長さおよび/または幅は、15cm〜60cmである。
図1Aにおいて、ボード140の端縁180は、実質的に真直ぐに描かれていることが注目される。しかし、これは本発明の必要条件ではなく、一部の実施形態、例えば、超音波がボード140内を伝播する実施形態において、エコー低減機構を備えることが好ましいかもしれない。1つの潜在的な問題は、反射された超音波(ボードの端縁から「反響する」)がトランスミッター210からレシーバーに移動する超音波と干渉する可能性があり、したがって、ボードの端縁180は、この好ましからざる現象を低減するように構成される(すなわち、反射超音波が、少なくとも部分的に相殺するように互いに干渉するよう反射超音波の大きさを低減し、および/またはボードの端縁を成形することによって)。
例えば、ボード140の1つまたは複数の端縁180は、図1Aに示されるような「真直ぐな端縁」(直線)でないかもしれない。図4に描かれた実施形態によると、ボードは、端縁を特徴付ける「平均的な」線181(点線で示される)からずれた「ギザギザのある端縁」180Bを有する。このギザギザのある端縁は、複数の「ピーク」182と「トラフ」183を含む。制限のない例示的な実施形態において、これらのずれの振幅は3〜5mmであり、したがって、例示的な実施形態において、これらのずれの振幅とボードの最長寸法との比は、0.006〜0.03である。典型的に、ずれの振幅は、6〜10mmの距離(ボードの最長距離の0.012〜0.06倍の距離)にわたって変化する。
一部の実施形態において、正確な曲率は、本システムで使用される超音波の波長に従って選択されてもよい。
代替的または付加的に、ボードの端縁は、反射超音波の振幅を減衰させる働きをする材料(例えば、コーティング)を含む。一部の具体的な制限のない例において、この超音波減衰材料は、1つまたは複数の接着剤(例えば、ガラスに付着する材料)、樹脂材料(合成樹脂およびテレピン樹脂を含むが、これらに限定されない)、任意の非結晶質および/または軟質材料(例えば、ワックス)、水に溶解しにくいか溶解しないが無極性有機溶媒には溶解する材料(例えば、ワックス)、およびポリアミドEVA、エチレン、酢酸ビニル共重合体、ワックスなどの共重合体を含んでもよい。提供される材料の正確な量、提供される材料の種類、および提供される材料の成分比は、ボード140の構造に従って変化してもよく、当業者は、所与のボード140に適した材料を選択することができるであろう。
1つの具体例において、超音波減衰材料は、1つまたは複数の(またはすべての)ポリアミドEVA、合成樹脂(例えば、5%の合成樹脂)、エチレン、酢酸ビニル共重合体、テレピン樹脂(例えば、40%のテレピン樹脂)、およびワックス(例えば、5%)を含む。
図1Aのボード140は、平面(または、実質的に平面)として描かれているが、これは、本発明の制限と解釈されるべきではない。
筆記面140は、ボード140と呼ばれるが、これは、筆記面140(ボード)に柔軟性がないことを意味するものではない。一部の実施形態において、ボード140は、透明であり、および/またはフレキシブルまたはセミフレキシブルである。1つの例示的なアプリケーションにおいて、ボード140は、ディスプレー30画面(CRT画面またはLCD画面を含むが、これらに限定されない)に層状にされる透明な画面オーバーレイとして提供されてもよい。これによって、ユーザーは「画面への書込み」とペンストロークの記録を行うことができてもよい。
超音波トランスミッター210
図1Aに示されるように、スタイラス100に関連する超音波トランスミッター210があり、超音波トランスミッター210からの超音波は、筆記面140(一部の実施形態における「ボード」、一部の実施形態における、例えば、プラスチックまたはガラスの透明な筆記面)内を、筆記面140に対して固定位置にある少なくとも2つの超音波レシーバー150まで伝播する。一部の実施形態において、また図1Fに示されるように、ペンが「アップ」の状態にあるとき、超音波トランスミッター210によって発生される超音波は、まず、「表面上方サブ経路」177経由で大気中を伝播してボードに達してもよく、このとき、ペンは、表面と接触していない(すなわち、「ペンアップ」モード)。筆記面140、すなわち、ボードに達した超音波は、この後、筆記面140すなわちボード内を伝播して複数の(すなわち、少なくとも2つの)超音波レシーバーに達する。
さらに、一部の実施形態において、超音波は、スタイラスの一部を通ってボードすなわち筆記面140の方向に伝播し、この後、ボードすなわち筆記面140内を伝播することが注目される。
図1Hに関するペン位置決め精度についての議論
一部の実施形態において、超音波トランスミッター210と各超音波レシーバー150との間の飛行時間が決定されてもよい。飛行時間データは、例えば、三角測量によるスタイラスの位置決めに有用であってもよい。
したがって、超音波デバイス210(すなわち、ペンに固定されたトランスミッターまたはレシーバー)と、それぞれ個々の筆記面140に固定された(すなわち、ボード140に固定された)超音波レシーバーとの間のそれぞれの超音波移動時間を測定することによって、デジタルペン110の位置を(ある程度の精度で)測定することが可能であることが注目される。デジタルペンの「三角測量」の原理は、(i)ペンに固定された超音波デバイス(すなわち、トランスミッターまたはレシーバー)と、(ii)複数の筆記ボードに固定された超音波デバイス(すなわち、トランスミッターまたはレシーバー)の各々との間を移動する超音波の複数の飛行時間(少なくとも、可能な限り多くの)を決定することに基づく。超音波がペンに固定された超音波デバイスと、筆記面に固定された超音波デバイスとの間の直線に沿って移動する場合、決定される位置は、「固有の位置」である。しかし、本発明の一部の実施形態において、測定された超音波は、ペンに固定された超音波デバイスと筆記面に固定された超音波デバイスとの間の「直線」上を移動しない。もっと正確に言えば、超音波は、(ペンに固定された超音波デバイスから筆記面に固定された超音波デバイスに、またはこれとは逆方向に)(i)「表面上方」、すなわち、大気中のサブ経路177と、(ii)筆記面サブ経路170とを含む経路に沿って移動する。したがって、一部の実施形態において、決定される位置は、固有でないかもしれず、所与の組の超音波伝播時間測定値に関連する複数の位置があってもよい。
このことは、図1Hに示されており、ここでは、2つの異なるペン位置110Aと110Bに関して、所与の筆記面に固定された超音波デバイス110に関連する超音波伝播時間が等しい。したがって、ペンまたはペンに固定された超音波デバイスの位置を超音波伝播時間から決定しようとすると、複数の位置が考えられ、すなわち、「答え」は、図1Hに示されるように、固有でないかもしれない。
しかし、所与の測定超音波伝播時間を提供するすべての位置は、典型的に、互いに「近い」。したがって、「デジタルペンの位置」(すなわち、デジタルペンまたはその構成要素、例えば、ペンに固定された超音波トランスミッターまたはレシーバー)が決定されるとき、この決定にはある程度の「誤差」があるかもしれない。本発明者らは、これが一部のアプリケーション、例えば、ペンストロークを記録するシステムに受け入れられることを開示している。
したがって、一部の実施形態において、スタイラス100の位置は、(例えば、レシーバーまでの飛行時間に基づいて三角測量を用いて)正確ではなく、所与の許容範囲内で近似的に決定される。理論に束縛されるものではないが、一部の実施形態において、決定された位置(すなわち、筆記面140によって規定されるx−y平面に沿った)に関連する誤差の範囲は、ペンが筆記面140と接触しておらず、かつ超音波がボードすなわち筆記面140に達する前に大気中を伝播するときにより大きくなる(すなわち、ペンすなわちスタイラス100が筆記面140と接触している「ペンダウン」モードにおいて決定される位置の誤差の範囲よりも大きくなる)可能性があることが注目される。
しかし、計算されたx−y位置が近似にすぎず、完全に正確でない場合でも、「ホバリング」している間に、ペンすなわちスタイラス100の位置を計算することが有用な特定のアプリケーションもある。例えば、「ホバリングしているペン」がホストデバイス10を用いて「マウスモード」で動作しているとき、ユーザーは、ディスプレー画面20に表示される「マウスポインター」の動きを誘うために、典型的に、画面を見てペンを動かしてもよく、典型的に、「ホバリングモード」ではペンストロークを記録する必要がないかもしれない。したがって、これらの例(すなわち、マウスモードでホバリングしているペンを使用することに関連する)によると、ペンの追跡位置がある程度の誤差を有する場合、多くのアプリケーションにおいて、ユーザーはそれに応じてペンの位置を調整することになるものと考えられる(ユーザーの手と目によるフィードバック)。
図1Iは、デジタルペンの位置を決定する例示的なシステムのブロック図を示す。図1Iの例によると、ペンに固定された超音波デバイス210は、筆記面/ボード140を介して、音波を複数の筆記面超音波レシーバー150に伝送する。超音波伝播時間測定システム145は、筆記面/ボード140を介して、それぞれの超音波伝播時間を決定する。超音波伝播時間測定システム145は、ハードウェアまたはソフトウェアの任意の組合せで実行されてもよく、部分的にまたは全体的に任意の位置に配置されてもよい。
決定された伝播時間に従って、デジタルペン位置決めシステム155は、デジタルペン110の位置を決定する。デジタルペン位置決めシステム155は、ハードウェアまたはソフトウェアの任意の組合せで実行されてもよく、部分的にまたは全体的に任意の位置に配置されてもよい。
図1Jの例において、ペンに固定された超音波デバイス210は、トランスミッター(図1A、図1F〜1Gの例に類似した)であり、筆記ボードに固定された超音波デバイス150は、レシーバーである。図1Jの例において、ペンに固定された超音波デバイスは、超音波レシーバーであり、筆記ボードに固定された超音波デバイスは、レシーバーである。
図1Kの例において、ペンに固定された超音波デバイス210は、レシーバーであり、筆記ボードに固定された超音波デバイス150は、トランスミッターである。図1Jの例において、ペンに固定された超音波デバイスは、超音波レシーバーであり、筆記ボードに固定された超音波デバイスは、レシーバーである。
図1Aに示されるように、超音波トランスミッター210は、等方的でなく所与の方向に(この場合、スタイラス100の最高部からスタイラス先端120まで伸びるペン軸130に沿って)偏った超音波エネルギーの大部分または実質的にすべてを伝送する働きをする一方向超音波トランスミッター210であってもよい。理論に束縛されるものではないが、これは、レシーバー150に十分に強力な信号を供給するのに有用であるかもしれない。さらに、理論に束縛されるものではないが、これは、より短いパルスを使用する働きをするトランスミッターを提供するのに有用な場合もあり、この場合、超音波伝送経路の帯域幅を改善することができる。
具体的には、以前にホバリングしていたスタイラスがボード140の筆記面と広範囲に接触するとき、超音波信号(すなわち、スタイラスおよび/またはペンによって伝送されてボードにおいて超音波レシーバー150によって受け取られる、あるいは、ボードにおいて伝送されてスタイラスおよび/またはペン内の超音波レシーバーによって受け取られる)の振幅は、1桁(すなわち、少なくとも3倍、または少なくとも7倍)増加してもよい。同様に、以前にボード140の筆記面と接触していたスタイラスが筆記ボード140の表面の上方で「ホバリング」しているとき、超音波信号の振幅は、1桁(すなわち、少なくとも3分の1、または少なくとも7分の1)に減少する。
したがって、図1Lは、システムが(i)超音波振幅測定要素143(すなわち、例えば、圧電フィルム振動の振幅から音波振幅を決定するために、超音波レシーバーと連係する働きをする)を含む場合のシステムを示す。これを基に、ホバリング検出要素153(すなわち、ハードウェアおよび/またはソフトウェアの任意の組合せで実行される)を使用して「ホバリング」があるか否かを判断することが可能である。
ペンが筆記面140の「上方」にあり、かつ「ホバリング」している場合、ペンストロークは、ペン100が筆記面140と接触している場合とは異なる処理がなされてもよい。1つの制限のない場合において、ペンが接触しているとき、すなわち、「ダウン」の状態にあるとき、ペンストロークは、「筆記」として処理されて、そのように記録される。ペンが「アップ」の状態にあるとき、すなわち、「ホバリング」しているとき、ペンストロークは、デジタル筆記を記録せずにデジタルペン100の「カーソルを移動する」働きをする。
これは図1Lに示されており、ここでは、システムは、ペンストローク記録要素157(すなわち、ペン位置の変化を判断する)と、ペンが「ホバリング」しているか、それとも「ペンダウン」モードにあるかに応じてペンストロークを処理するペンストローク処理要素158とを含む。ペンストローク記録要素157とペンストローク処理要素158の各々は、ソフトウェアおよび/またはハードウェアの任意の組合せで実行されてもよい。
図1Mは、図1Kの例に従って示される。この場合、ペンに固定された超音波レシーバーによって検出される超音波振動の振幅が測定される。
超音波信号の「同期化」のための図1Aの具体例には、スタイラス100に関連する光トランスミッター160(例えば、赤外光)がある。光トランスミッターから放出される光(例えば、171)は、ボードを通って光レシーバー152に伝播する。光トランスミッターの構造への制限はない。例示的な実施形態において、光トランスミッターは「無指向性の」光(すなわち、赤外光)トランスミッターである。
図1N〜1Qは、光トランスミッター160と光レシーバーの構成の側面図を示す。図1Nに示されるように、赤外光は、トランスミッター160からレシーバー152まで「サイトライン」をたどってもよい。図1Oに示される実施形態において、赤外光放射は、まず光トランスミッター160からボードに伝送され、さらにボード140から光レシーバー152に伝送される。図1Pに示される実施形態において、赤外光は、ペン軸130に沿ってトランスミッターからビームスプリッター159に伝送され、ここで種々の方向に伝送される。
図1Qに示されるように、典型的に、赤外光は、単一方向に伝送されずに、様々な所与のペンの向き(すなわち、ユーザーがペンの向きを使用中に変えてもよいので)に対して送信される赤外光が光レシーバー152に達するように、種々の方向に伝送されてもよいことが注目される。図1Qは、伝送される赤外光の強度の典型的なプロファイルを方向に応じて示す。
超音波トランスミッターまたはアクチュエーター210の構造
スタイラス100の外部ハウジング220内に組み込まれる例示的な超音波トランスミッター210が図2Aに示されるが、他の具体的な構造と実施が本発明者らによって検討されている。「組込み型超音波トランスミッター210」(すなわち、スタイラス100の細長いハウジング220の細長い空洞231内に組み込まれている)が図示されているが、これは、本発明の制限でないことは理解される。
さらに、本発明者らは、図1A〜1Iのシステムに即した超音波トランスミッター210を開示しているが(すなわち、現在開示されているシステム5)、現在開示されている一方向トランスミッター210と、さらに一方向トランスミッター210およびスタイラス100を備えるシステムとは、現在開示されているシステム5のみならず様々な状況において有用である。
したがって、例示的な実施形態において、一方向超音波トランスミッター/トランスミッター/アクチュエーター210および/またはペン先端120を離れる超音波に関連するパワーの大部分は、実質的に、例えば、ペン軸130によって規定されるベクトルの方向(すなわち、所与のベクトル(伝送のベクトル)の10°以内)、および/またはこの伝送ベクトルの25°以内、および/またはこの伝送ベクトルの45°以内、および/またはこの伝送ベクトルの70°以内、および/またはこの伝送ベクトルの90°以内にある。「実質的な一方向伝送の特徴」に関係する例は、図3C〜3Dを参照して以下で議論される。
この異方性超音波伝送プロファイル(すなわち、実質的に一方向性の超音波の伝達または伝送)は、様々な方法で提供されうる。図2Aの例によると、トランスミッターは、超音波トランスデューサー(すなわち、提供される電気信号に従って振動する物体(例えば、振動膜またはフィルム)が発生する超音波)を含む。したがって、アクチュエーター230は、一部の実施形態において、圧力波(すなわち、超音波)を生成するために、電気信号を機械的な動きに変換する振動物体を含む。
このような「振動物体」の1つの例は、コイル状圧電フィルムなどの圧電フィルム230であり、この場合、コイル状圧電フィルムは、「円筒」形を有するように巻かれる。図2Aに示されるように、圧電フィルム230は、圧電フィルム230と電気的に接続される(例えば、電気接点218によって)1対の電線、またはその他の導電性物体などによる導線229から電気信号を受け取る。この電気信号(すなわち、1つまたは複数の励起パルス)は、例えば、電源(図示せず)が供給される、スタイラスに関連し、スタイラスに取り付けられ、あるいはスタイラスに組み込まれる電子回路(図示せず)から提供されてもよい。
この電源(図示せず)には制限がない。電源は、バッテリー(充電式バッテリーなど)を含んでもよく、あるいは再充電可能な「コンデンサー」を含んでもよい。再充電可能な「コンデンサー」は、比較的短い時間スケールで再充電可能であってもよく、したがって、一部の実施形態において、電子「インク壷」が備えられ、これによって、ユーザーは、コンデンサーの再充電を保証しうることが分かる。
本発明の制限でないことは言うまでもないが、制限のない例示的な実施形態において、約10〜20ターンの圧電フィルム230が提供される。制限のない例示的な実施形態において、圧電フィルムの半径は、約2〜3mmであり、圧電フィルムの長さは、2〜5mmである。
前記のように、超音波トランスミッターまたはトランスデューサー210は、超音波に異方性超音波伝送プロファイル(例えば、実質的に「一方向性に」伝送される超音波)を与えるように機能してもよい。これは、様々な方法で実現されうる。図2Aの例示的な実施形態によると、振動圧電フィルム230によってベクトル130の方向に発生される超音波を反射する超音波反射体222(例えば、プラスチックまたはその他の適切な材料で構成される)が設けられる。
この超音波反射体222は、例えば、スプリング224(「センタリング」スプリング)などの圧縮可能な物体を用いて適所に保持されてもよい。
したがって、圧電フィルム反射体アセンブリーは、圧縮可能な物体を用いて適所(すなわち、スタイラス100の近位端に対して)に保持されてもよい。さらに、スタイラスの遠位端(すなわち、先端120に向かって)において、圧電フィルムは、両面接着膜214などの接着剤を用いてフランジ212を担持する超音波トランスミッター210またはアクチュエーター(すなわち、圧電フィルム230を含む)の間の支持要素に取り付けられてもよい。
一部の実施形態において、発生された超音波の圧力波は、担持フランジ212(例えば、プラスチック製の約0.6mmの厚さを有する)を通じて共振器208内に伝送される。この共振器(および、特に、共振器の長さ)は、アクチュエーターからスタイラスすなわちペンの先端まで(超音波レシーバー250までではない)最大(または、最大に近い)エネルギーを伝送しうるように使用されている超音波の波長に対応する共振振動数に従って寸法が定められてもよい。この共振器は、狭帯域の超音波を伝送するのに有用な場合がある。制限のない1つの例によると、l3の値は、3〜4mmである。
図3C〜3Dの議論およびボディーに固定された円錐219
図3Cおよび3Dは、ボディーに固定された幾何学的構成概念(すなわち、「実質的に一方向の伝送機能」の説明に有用な伝送ベクトル133、シータ角213、基礎円217、および伝送円錐219)を示す。
レシーバー
光レシーバー
一部の実施形態において、1つまたは複数の光レシーバーが設けられており、例えば、光レシーバーは、ボード140の端縁180(これは、特に、中央にある光レシーバーがコンピューター画面に対するユーザーの視野を妨げる可能性のあるコンピューター画面オーバーレイの場合は、使用や製造が容易になる場合がある)または、その近くにあるが、これは、本発明の必要条件ではない。
超音波レシーバー
位置
一部の実施形態において、超音波レシーバー150が設けられており、例えば、筆記ボード140に固定されるか、または取り付けられる。
超音波レシーバーが筆記ボード140に対して設置されてもよい場所には制限がなく、レシーバー150は、例えば、ボード140の端縁180またはその近く、ボード140の中心またはその近く、またはこれら中間の任意の場所に設置されてもよい。
例示的な実施形態において、1つまたは複数の超音波レシーバー150は、ボード140の端縁180またはその近くに設置されてもよい。
図6Aは、ボード140に結合された例示的な超音波レシーバー150の説明図を示す。図6Aに示されるように、超音波レシーバー150は、筆記ボード140の表面141内または表面141の表面に沿って伝播する超音波を検出する圧電フィルム320を含む。圧電フィルム320は、ボード140内を伝播する超音波の検出に従って電気信号を発生する働きをし、したがって、機械的な圧力波を電気信号に「変換」する。
圧電フィルムは、圧電フィルム320の少なくとも一部が実質的に平面よりも下にあるか、および/または筆記ボード140の上面141と同一平面上にあるように、留め具310(例えば、プラスチック留め具、または絶縁体などの導電性材料以外の材料から作られた留め具)によってボードに固定されるが、これは制限ではない。巻かれた圧電フィルム320内には、内部コア312または円筒(例えば、機械的支持用および/またはレシーバーの電気的性能の改善用)がある。このコア312は、導電性材料(金属など)、半導体材料、および絶縁材料を含むが、これらに限定されない任意の材料で作られてもよい。導電性材料を選択する場合、圧電フィルム320と導電性コア312の間に絶縁層314を設けることが推奨されるか、もしくは必要である場合がある。
図6Bは、超音波レシーバーの側面図を示す。
図6Bに示されるように、レシーバー150は、留め具310を筆記ボード140の取り付ける機械的留め具(例えば、ねじ332)をさらに含む。さらに、プリント基板(PCB)330が設けられる。典型的に、PCB330は、圧電フィルム320から電気信号を受け取って、これらの電気信号を処理および/または伝送する働きをする。図6Bには明示されていないが、PCBは、典型的に圧電フィルム320の両「端子」(すなわち、両側)と電気的に接触している。
図6B〜6Cに示されるように、圧電フィルム320の少なくとも「接触部分」391は、筆記面/ボード140の「側面」139と接触している。
図6Bおよび/または図6Cに示されるように、筆記面/ボード140の上面には、135が付番されており、筆記面/ボード140の側面には、139が付番されており、筆記面/ボード140の下面には、137が付番されている。
圧電フィルム320の少なくとも「上部」393は、上面135の「上方」にあり、圧電フィルム320の少なくとも「下部」395は、下面137の「下方」にある。
図6Dの具体例によると、PCB330は、例えば、ねじ334などの機械的な留め具を用いて筆記ボード140に取り付けられる。
説明図は、PCB330を示しているが、電気回路の任意の「ハウジング」(単一チップまたはマルチチップパッケージ内のチップ)が使用されてもよいことが注目される。
図6Dは、超音波レシーバー150の上面図を示す。図6Dは、図5Aに描かれた実施形態を示しているが、図6Dの原理は、図5Bの実施形態にも当てはまることが理解される。
したがって、図6Dを参照すると、圧電フィルム320は、PCB330の表面またはその内部に存在する電気回路との電気接点を備えるように適合された端子380(すなわち、圧電フィルムから形成され、例えば、圧電フィルム320とともに一体的に形成される)を含むことが注目される。この電気接点は、例えば、圧電フィルム320の端子380の片側に電気的に接続される金属その他の導体(本発明者らの例において、導電部材372は、圧電端子380の「上」面364から電気信号を伝送するのに有用である)で作られた少なくとも部分的に細長い導電部材372を備えていてもよい。この導電部材372は、例えば、ねじ342などの機械的な留め具などを用いてPCB330に固定される。
圧電フィルム320の端子380の上面364は、導体(例えば、細長い導体372)と電気的に接触(例えば、結合)している。この細長い導電片372は、典型的に、端子380の下面362と電気的に接触していない。
この細長い導電片372は、PCBの第2の印刷された導電領域368と電気的に接触していてもよい。したがって、366と368は、圧電フィルム320用の1対の端子として有効に働く可能性があり(電気信号を発生する圧電フィルム320と、発生された電気信号を処理する、例えば、PCB330上の外部電気回路との間の「インターフェイス」の一部として)、しかも、PCB(すなわち、圧電フィルム320によって発生される)上のこれら2つの端子(すなわち、366と368)の間の電位は、したがって、圧電フィルム320によって検出される音響信号すなわち超音波信号に従って決定されることは確かである。信号は、その後、処理される(例えば、処理されてスタイラス100の位置を決定するために三角測量で使用される)。
図7Bは、圧電フィルム320とPCB330との電気接点の別の透視図を示す。
図8Bに示されるように、1つの「連続的な」ストリップを形成するために、溶着部(wielding)320、すなわち、圧電フィルム320(すなわち、主要部分410)の端部を結合する他の手段があるが、これは制限ではなく、ストリップは、連続的でなくてもよい。
図8A〜8Cに示される間隔は、単なる例であって制限ではない。
図8Bおよび8Cに示されるように、圧電フィルム320(例えば、付着したインクの組織)の各側面(すなわち、内面412と外面414)における組織の「敏感な部分」は、同じではない。これらの図において、斜線領域は、「敏感な部分」を示す。
一部の実施形態において、圧電フィルム320の内面412と外面414は、本明細書に参考として組み入れられた本発明者らによる国際公開第03/022156号パンフレットに開示された1つまたは複数の教示による構造である(例えば、特に図4A〜4B参照)ことが注目される。
一部の実施形態において、国際公開第03/022156号パンフレットに開示された1つまたは複数の教示(本明細書に参考として組み入れられた)(すなわち、超音波トランシーバーおよび円筒形超音波トランスデューサーの構造を開示している)は、現在開示されている超音波レシーバーアセンブリー、および開示されたシステムまたは方法に適用されてもよいことが注目される。
本明細書で引用されたすべての参考文献は、その全体が参考として組み入れられている。文献を引用することは、その文献が先行技術であることを認めるものではない。
冠詞「a」および「an」は、本明細書において、冠詞の文法的上の対象が1つであるか、それとも1つ以上(すなわち、少なくとも1つ)であるかに言及するために使用される。例として、「an element」は、1つの要素または1つ以上の要素を意味する。
「含む」という用語は、本明細書において、「を含むがこれ(これら)限定されない」というフレーズを意味するものとして使用され、このフレーズに置き換え可能に使用される。
「または」という用語は、本明細書において、文脈が特段に明確でない限り、「および/または」という用語を意味するものとして使用され、この用語に置き換え可能に使用される。
「など(の)」という用語は、本明細書において、「例えば、〜であるが、これ(これら)に限定されない」というフレーズを意味するものとして使用され、このフレーズに置き換え可能に使用される。
Claims (102)
- 接触モード測定システムであって、
a)先端120と、超音波トランスミッターおよび超音波レシーバーからなる群から選択されるペンに固定された超音波デバイス210とを有するペンハウジング110を含むデジタルペン100と、
b)筆記面140と、
c)複数の筆記面に固定された超音波デバイス150であって、各前記超音波デバイス150は、超音波トランスミッターおよび超音波レシーバーからなる群から選択され、各筆記面に固定された超音波デバイスは、前記筆記面140に対して固定されるそれぞれの位置を有する、複数の筆記面に固定された超音波デバイス150と、
d)前記デジタルペンが前記筆記面140上にあるとき、前記各筆記面に固定された超音波デバイスに対して、超音波が前記筆記面140を伝わり、
(i)前記ペンに固定された超音波デバイス210と、
(ii)前記各筆記面に固定された超音波デバイス150と、
の間で、
(i)接触位置175Bと最も近い前記筆記面に固定された超音波デバイス150との距離の30%以下の許容範囲内にある前記先端120と前記筆記面140との間の実質的に前記接触位置175Bである位置と、
(ii)前記各筆記面に固定されたデバイス150と、
の間の経路によって規定されるそれぞれの筆記面サブ経路170”を含む経路を経由して、超音波が移動するのに要するそれぞれの時間を測定する働きをする超音波伝播時間測定システム145と、
e)前記ペンに固定された超音波デバイス210の位置を決定する超音波ベースの位置決めシステム155であって、
i)前記決定された超音波移動時間と、
ii)前記筆記面内の音速と、
に従って、前記ペンに固定された超音波デバイス210の位置を決定する超音波ベースの位置決めシステム155と、
を備える、接触モード測定システム。 - 接触モードまたはホバリングモード位置測定システムであって、
a)先端120と、超音波トランスミッターおよび超音波レシーバーからなる群から選択されるペンに固定された超音波デバイス210とを有するペンハウジング110を含むデジタルペン100と、
b)筆記面140と、
c)複数の筆記面に固定された超音波デバイス150であって、各前記超音波デバイスは、超音波トランスミッターおよび超音波レシーバーからなる群から選択され、各筆記面に固定された超音波デバイスは、前記筆記面に対して固定されるそれぞれの位置を有する、複数の筆記面に固定された超音波デバイス150と、
d)前記デジタルペンが前記筆記面上または前記筆記面の上方にあるとき、前記各筆記面に固定された超音波デバイスに対して、超音波が前記筆記面140を伝わり、
(i)前記ペンに固定された超音波デバイス210と、
(ii)前記各筆記面に固定された超音波デバイス150と、
の間で、
(i)前記先端120と最も近い前記筆記面に固定された超音波デバイス150との距離の30%以下の許容範囲内にある前記超音波デバイス210の長軸131と前記筆記面140との交点175Aと、
(ii)前記各筆記面に固定されたデバイス150と、
の間の経路によって規定されるそれぞれの筆記面サブ経路170’を含む経路を経由して、超音波が移動するのに要するそれぞれの時間を測定する働きをする超音波伝播時間測定システム145と、
e)前記ペンに固定された超音波デバイス210の位置を決定する超音波ベースの位置決めシステム155であって、
i)前記決定された超音波移動時間と、
ii)前記筆記面内の音速と、
に従って、前記ペンに固定された超音波デバイス210の位置を決定する超音波ベースの位置決めシステム155と、
を備える、接触モードまたはホバリングモード位置測定システム。 - 接触モードまたはホバリングモード位置測定システムであって、
a)先端120と、超音波トランスミッターおよび超音波レシーバーからなる群から選択されるペンに固定された超音波デバイス210とを有するペンハウジング110を含むデジタルペン100と、
b)筆記面140と、
c)複数の筆記面に固定された超音波デバイス150であって、各前記超音波デバイスは、超音波トランスミッターおよび超音波レシーバーからなる群から選択され、各筆記面に固定された超音波デバイスは、前記筆記面に対して固定されるそれぞれの位置を有する、複数の筆記面に固定された超音波デバイス150と、
d)前記デジタルペンが前記筆記面上または前記筆記面の上方にあるとき、前記各筆記面に固定された超音波デバイスに対して、超音波が前記筆記面140を伝わり、
(i)前記ペンに固定された超音波デバイス210と、
(ii)前記各筆記面に固定された超音波デバイス150と、
の間で、
(i)前記筆記面140上の所与の点175と、
(ii)前記各筆記面に固定されたデバイス150と、
の間の経路によって規定されるそれぞれの筆記面サブ経路170を含む経路を経由して、超音波が移動するのに要するそれぞれの時間を測定する働きをする超音波伝播時間測定システム145と、
e)前記ペンに固定された超音波デバイス210の位置を決定する超音波ベースの位置決めシステム155であって、前記超音波ベースの位置決めシステム155は、
i)前記決定された超音波移動時間と、
ii)前記筆記面内の音速と、
に従い、各前記筆記面サブ経路170に対して、
i)前記ペンに固定された超音波デバイス210と、
ii)前記所与の点175と、
の間の表面上方サブ経路177の長さと、各前記筆記面サブ経路170の長さとの比が少なくとも0.1で、最大でも10である、前記ペンに固定された超音波デバイス210の位置を決定する超音波ベースの位置決めシステム155と、
を備える、接触モードまたはホバリングモード位置測定システム。 - 位置測定システムであって、
a)先端120と、超音波トランスミッターおよび超音波レシーバーからなる群から選択されるペンに固定された超音波デバイス210とを有するペンハウジング110を含むデジタルペン100と、
b)筆記面140と、
c)複数の筆記面に固定された超音波デバイス150であって、各前記超音波デバイスは、超音波トランスミッターおよび超音波レシーバーからなる群から選択され、各前記筆記面140に固定された超音波デバイスは、前記筆記面に対して固定されるそれぞれの位置を有する、複数の筆記面に固定された超音波デバイス150と、
d)前記デジタルペンが前記筆記面上または前記筆記面の上方にあるとき、前記各筆記面に固定された超音波デバイスに対して、超音波が前記筆記面140を伝わり、
(i)前記ペンに固定された超音波デバイス210と、
(ii)前記各筆記面に固定された超音波デバイス150と、
の間で、
A)I)前記超音波レシーバーの長軸131と前記筆記面140との交点175Aからの距離が前記先端120と最も近い前記筆記面に固定された超音波デバイス150との間の距離の30%以下である所与の点175と、II)前記各筆記面に固定されたデバイス150との間の経路によって規定される第1のそれぞれの筆記面サブ経路170’と、
B)I)前記接触位置175Bと最も近い前記筆記面に固定された超音波デバイス150との間の距離の30%以下である許容範囲内の、前記先端120と前記筆記面140との実質的な接触位置175Bである位置と、II)前記各筆記面に固定されたデバイス150と、
からなる群から選択されるそれぞれの筆記面サブ経路を含む経路を経由して、超音波が移動するのに要するそれぞれの時間を測定する働きをする超音波伝播時間測定システム145と、
e)ペンに固定された超音波デバイス210の位置を決定する超音波ベースの位置決めシステム155であって、
i)前記決定された超音波移動時間と、
ii)前記筆記面内の音速と、
に従う前記超音波ベースの位置決めシステム155と、
を備える、位置測定システム。 - 各前記筆記面サブ経路170に対して、
iii)前記ペンに固定された超音波デバイス210と、
iv)前記所与の点175と、
の間の表面上方のサブ経路177の長さと、前記各筆記面サブ経路170の長さとの比が少なくとも0.1で、最大でも10である、請求項1、2、または4のいずれかに記載の前記位置測定システム。 - 前記筆記面は、透明である、請求項1〜4のいずれかに記載の前記システム。
- 前記筆記面は、フレキシブルである、請求項6に記載の前記システム。
- 前記筆記面は、フレキシブルである、請求項1〜4のいずれかに記載の前記システム。
- 前記筆記面は、木材、金属、および透明プラスチックの少なくとも1つで構成される、請求項1〜4のいずれかに記載の前記システム。
- e)前記ペンに固定された超音波トランシーバーと、少なくとも1つの前記筆記面に固定された超音波トランシーバーとの間で検出される音波信号の大きさに従って、前記デジタルペン100が前記筆記面140と接触しているか、それとも前記筆記面140の上方でホバリングしているかを判断する働きをするホバリング検出要素153をさらに備える、請求項1〜4のいずれかに記載の前記システム。
- f)前記超音波ベースの位置決めシステムによって決定される前記デジタルペンの位置の変化に従って、ペンストロークを記録する働きをするペンストローク記録要素157と、
g)前記デジタルペンが前記ホバリング検出要素157によって決定される前記筆記面と前記接触していることを条件として、前記記録されたペンストロークを処理する働きをするペンストローク処理要素158と、
をさらに備える、請求項10に記載の前記システム。 - 前記ペンストローク処理要素158は、前記ホバリング検出要素によって前記デジタルペンが前記筆記面と接触しているときに検出されるペンストロークに対してのみデジタル筆記を行う働きをする、請求項6に記載の前記システム。
- 前記ペンに固定された超音波デバイス210は、超音波トランスミッターである、請求項1〜4のいずれかに記載の前記システム。
- 前記筆記面サブ経路170の長さの少なくとも20%である小区分に対して、前記筆記面サブ経路は、最大でも20°の許容範囲内で前記筆記面140の局所上面135に実質的に平行である、請求項1〜4のいずれかに記載の前記システム。
- 前記小区分は、前記筆記面サブ経路170の長さの少なくとも50%である、請求項13に記載の前記システム。
- 前記筆記面140は、ギザギザのある区分180Bを有する端縁を含み、
i)前記ギザギザのある区分の長さは、前記筆記面の最長寸法の少なくとも0.2倍であり、
ii)前記ギザギザのある端縁は、少なくともn個のピーク182とn−1個のトラフ183とを含み、nは少なくとも5である整数として規定され、
iii)前記端縁で隣接するピークに関して、隣接するピーク間の距離は、前記筆記面の前記最長寸法の少なくとも0.01倍で、最大でも0.1倍であり、
iv)各ピークに関して、ピークと隣接するトラフの距離は、前記筆記面の前記最長寸法の少なくとも0.001倍で、最大でも0.03倍である、
請求項1〜4のいずれかに記載の前記システム。 - 前記筆記面140は、ギザギザのある区分180Bを有する端縁を含み、
i)前記ギザギザのある区分の長さは、前記筆記面の最長寸法の少なくとも0.2倍であり、
ii)前記ギザギザのある端縁は、少なくともn個のピーク182とn−1個のトラフ183とを含み、nは少なくとも5である整数として規定され、
iii)前記端縁で隣接するピークに関して、隣接するピーク間の距離は、前記ペンに固定された超音波デバイスと前記筆記面に固定された超音波デバイスの一方の超音波トランスミッターによって発生される超音波の波長の0.5〜5倍であり、
iv)各ピークに関して、ピークと隣接するトラフの距離は、前記超音波波長の0.5〜5倍である、
請求項1〜4のいずれかに記載の前記システム。 - i)前記筆記面140は、前記ペンに固定された超音波デバイスと前記筆記面に固定された超音波デバイスの一方の超音波トランスミッターによって発生される超音波の波長の5倍の距離を伝播するとき、前記伝播する超音波の振幅が最大でも30%だけ低減されるように構成され、
ii)前記筆記面140は、ギザギザのある区分180Bからの前記超音波波長の5倍の距離において、前記ギザギザのある区分から反射される超音波波長の振幅が前記ギザギザのある区分に入射する超音波の振幅の最大でも50%であるようにギザギザのある区分180Bを有する端縁を含む、
請求項1〜4のいずれかに記載の前記システム。 - f)前記ペンに固定された超音波トランシーバーと超音波信号に同期する各前記筆記面に固定された超音波トランシーバーとの間に有線接続をさらに備え、前記超音波伝播時間測定システムは、前記有線接続が提供する信号同期に従って前記音波移動時間を測定する働きをする、請求項1〜4のいずれかに記載の前記システム。
- 前記超音波ベースの位置決めは、前記ペンに固定された超音波トランシーバーと少なくとも1つの前記筆記面に固定された超音波トランシーバーとの間にサイトラインがないときに有効である、請求項1〜4のいずれかに記載の前記システム。
- i)前記デジタルペンは、光を下方に伝える働きをする光ランスミッタ160を含み、
ii)システムは、筆記面に固定された光レシーバー152をさらに含み、
iii)前記筆記面140は、前記伝播光が最大でも10°の許容範囲内で、光トランスミッター160と光レシーバー152との間の距離の少なくとも20%の距離に対して、筆記面140の上面135によって規定される平面に実質的に平行な経路をたどらざるを得ないように光の伝播方向を実質的に制御する導波路として構成される、
請求項1〜4のいずれかに記載の前記システム。 - a)細長い内部空洞231と先端120を含む細長いハウジング110と、
b)圧電フィルム円筒230の長軸131が最大でも45°である許容範囲内の前記細長い内部空洞の長軸130に実質的に平行であるように、前記細長い内部空洞231内に配置される圧電フィルム円筒230を備える、超音波を発生する超音波トランスミッター210と、
を備える電子ペンデバイス100。 - 前記許容範囲は、最大でも22.5°である、請求項21に記載の前記電子ペンデバイス100。
- 前記許容範囲は、最大でも10°である、請求項21に記載の前記電子ペンデバイス100。
- 前記細長いハウジング110および前記超音波トランスミッター210は、前記先端120を通り前記圧電フィルム円筒230の前記長軸131に平行な線によって規定される伝送軸133に関して、前記発生された超音波のパワーの少なくとも1/4が
i)前記伝送軸133に垂直な平面と、
ii)ボディーに固定された円錐219であって、その頂点が前記先端120であり、そのシータ角213が最大でも45°であり、その軸が前記伝送軸133であり、その高さが前記発生される超音波の波長の5倍で与えられる、ボディーに固定された円錐219と、
の交差によって規定される基礎円217と交わる、請求項21〜23のいずれかに記載の前記電子ペンデバイス100。 - 前記発生された超音波の前記パワーの少なくとも大部分は、前記基礎円217と交わる、請求項24に記載の前記電子ペンデバイス100。
- 前記シータ角は、最大でも22.5°である、請求項25に記載の前記電子ペンデバイス100。
- 前記シータ角は、最大でも10°である、請求項25に記載の前記電子ペンデバイス100。
- 前記細長いハウジング110および前記超音波トランスミッター210は、前記先端120を通り前記圧電フィルム円筒230の前記長軸131に平行な線によって規定される伝送軸133に関して、前記発生された超音波のパワーの少なくとも大部分が
i)前記伝送軸133に垂直な平面と、
ii)ボディーに固定された円錐219であって、その頂点が前記先端120であり、そのシータ角213が最大でも45°であり、その軸が前記伝送軸133であり、その高さが前記発生される超音波の波長の5倍で与えられる、ボディーに固定された円錐219と、
の交差によって規定される基礎円217と交わる、請求項21〜23のいずれかに記載の前記電子ペンデバイス100。 - 前記発生された超音波の前記パワーの少なくとも大部分は、前記基礎円217と交わる、請求項28に記載の前記電子ペンデバイス100。
- 前記シータ角は、最大でも22.5°である、請求項29に記載の前記電子ペンデバイス100。
- 前記シータ角は、最大でも10°である、請求項29に記載の前記電子ペンデバイス100。
- c)ペンデバイスのボディーに固定された軸に対して下方に前記超音波トランスミッターによって発生される伝播音を上方に反射する前記細長い内部空洞内の前記圧電フィルム円筒の上方に配置される少なくとも1つの超音波反射体222をさらに備え、前記少なくとも1つの超音波反射体は、前記ボディーに固定された軸に対して、超音波トランスミッターによって発生される前記超音波を上方に伝播させる超音波パワーの少なくとも25%を下方に反射させる働きをする、請求項24〜31のいずれかに記載の前記電子ペンデバイス100。
- 前記少なくとも1つの超音波反射体は、前記上方に伝播する超音波のパワーの少なくとも大部分を下方に反射するように構成される、請求項32に記載の前記電子ペンデバイス100。
- 前記少なくとも1つの超音波反射体は、前記上方に伝播する超音波の少なくとも75%を備える前記上方に伝播する超音波のパワーの少なくともほぼ大部分を下方に反射するように構成される、請求項32に記載の前記電子ペンデバイス100。
- c)ペンデバイス100のボディーに固定された軸に対して、前記発生される超音波の少なくとも50%が前記超音波共振器に入るように前記圧電フィルム円筒の下方に配置される超音波共振器208をさらに備え、前記超音波共振器208は、前記超音波共振器208に入る前記発生される超音波に対して振幅を少なくとも25%高める働きをする、請求項24〜31のいずれかに記載の前記電子ペンデバイス100。
- 前記超音波共振器208は、前記振幅を少なくとも50%高める働きをする、請求項32に記載の前記電子ペンデバイス100。
- 前記超音波共振器208は、前記振幅を少なくとも100%高める働きをする、請求項32に記載の前記電子ペンデバイス100。
- 前記超音波トランスミッターの前記圧電フィルム円筒は、少なくとも5ターンの圧電フィルムを備える、請求項24〜34のいずれかに記載の前記電子ペンデバイス100。
- 超音波信号を処理するシステムであって、
a)前記筆記面の最長寸法の最大でも0.05倍である厚さを有する薄い筆記面140と、
b)前記筆記面に対して固定された圧電フィルム円筒320、前記薄い筆記面の前記側面137と接触して配置される前記圧電フィルム円筒320の少なくとも接触部分391、前記筆記面140の上面135の上方に配置される前記圧電フィルム円筒の少なくとも上部393、前記筆記面140の下面139の下方に配置される前記圧電フィルムの少なくとも下部395を備える超音波レシーバー150であって、前記筆記面140内で伝播する超音波信号を受け取るように構成される前記超音波レシーバー150と、
を備えるシステム。 - 前記超音波レシーバー150は、接触領域137:391において前記上面135に実質的に平行な前記筆記面140内で、22.5°の許容範囲内で伝播する超音波信号を受け取るように構成される、請求項36に記載の前記システム。
- 前記超音波レシーバー150は、接触領域137:391において前記上面135に実質的に平行な前記筆記面140内で、5°の許容範囲内で伝播する超音波信号を受け取るように構成される、請求項36に記載の前記システム。
- 前記厚さは、前記筆記面の最長寸法の最大でも0.01倍である、請求項36および37のいずれかに記載の前記システム。
- 前記厚さは、前記筆記面の最長寸法の最大でも0.005倍である、請求項36および37のいずれかに記載の前記システム。
- i)前記上面135の上方の前記上部393の高さと、
ii)前記下面139の下方の前記下部395の負の高さと、
の少なくとも一方は、前記厚さの最大でも5倍である、請求項36〜39のいずれかに記載の前記システム。 - i)前記上面135の上方の前記上部393の高さと、
ii)前記下面139の下方の前記下部395の負の高さと、
の両方は、前記厚さの最大でも5倍である、請求項36〜39のいずれかに記載の前記システム。 - i)前記上面135の上方の前記上部393の高さと、
ii)前記下面139の下方の前記下部395の負の高さと、
の少なくとも一方は、前記厚さの少なくとも0.5倍である、請求項36〜39のいずれかに記載の前記システム。 - i)前記上面135の上方の前記上部393の高さと、
ii)前記下面139の下方の前記下部395の負の高さと、
の両方は、前記厚さの少なくとも0.5倍である、請求項36〜39のいずれかに記載の前記システム。 - 任意の特徴または前記の特徴の組合せに実質的に従った、装置および/または方法の1つまたは複数の態様。
- 任意の特徴または前記の特徴の組合せに実質的に従った、デジタルペンシステムまたは前記システムの任意の部分の1つまたは複数の態様。
- 任意の特徴または前記の特徴の組合せに実質的に従った、デジタルペンシステムの少なくとも一部を使用する方法の1つまたは複数の態様。
- 任意の特徴または前記の特徴の組合せに実質的に従った、超音波を伝送する装置の1つまたは複数の態様。
- 任意の特徴または前記の特徴の組合せに実質的に従った、超音波および/または光を伝送する方法の1つまたは複数の態様。
- 任意の特徴または前記の特徴の組合せに実質的に従った、光信号および/または超音波信号を伝送する装置の1つまたは複数の態様。
- 任意の特徴または前記の特徴の組合せに実質的に従った、超音波レシーバーアセンブリーの装置の1つまたは複数の態様。
- 任意の特徴または前記の特徴の組合せに実質的に従った、超音波信号および/または光を受け取る方法の1つまたは複数の態様。
- 任意の特徴または前記の特徴の組合せに実質的に従った、前記の任意の装置を製造する方法の1つまたは複数の態様。
- 筆記面140と接触している先端120を有するペンハウジング110に関連する超音波トランスミッターと超音波レシーバーからなる群から選択されるペンに固定された超音波デバイス210の位置を測定する方法であって、
a)複数の筆記面に固定された超音波デバイス150の各筆記面に固定された超音波デバイス、超音波トランスミッターおよび超音波レシーバーからなる群から選択される各前記超音波デバイス150、前記筆記面140に対して固定されるそれぞれの位置を有する各筆記面に固定された超音波デバイスに対して、超音波が前記筆記面140を通って移動するのに要するそれぞれの時間を測定するステップであって、
(i)前記ペンに固定された超音波デバイス210と、
(ii)前記各筆記面に固定された超音波デバイス150と、
の間で、
(i)前記接触位置175Bと最も近い前記筆記面に固定された超音波デバイス150との間の距離の30%以下の許容範囲内にある前記先端120と前記筆記面140との間の実質的に前記接触位置175Bである位置と、
(ii)前記各筆記面に固定されたデバイス150と、
の間の経路によって規定されるそれぞれの筆記面サブ経路170”を含む経路を経由して、超音波が移動するのに要するそれぞれの時間を測定するステップと、
b)前記ペンに固定された超音波デバイス210の位置を測定するステップであって、
i)前記決定された超音波移動時間と、
ii)前記筆記面140内の音速と、
に従って前記ペンに固定された超音波デバイス210の位置を測定するステップと、
を備える方法。 - 筆記面140の上方にあるか、または筆記面140と接触している先端120を有するペンハウジング110に関連する超音波トランスミッターと超音波レシーバーからなる群から選択されるペンに固定された超音波デバイス210の位置を測定する方法であって、
a)複数の筆記面に固定された超音波デバイス150の各筆記面に固定された超音波デバイス、超音波トランスミッターおよび超音波レシーバーからなる群から選択される各前記超音波デバイス150、前記筆記面140に対して固定されるそれぞれの位置を有する各筆記面に固定された超音波デバイスに対して、超音波が前記筆記面140を通って移動するのに要するそれぞれの時間を測定するステップであって、
(i)前記ペンに固定された超音波デバイス210と、
(ii)前記各筆記面に固定された超音波デバイス150と、
の間で、
(i)前記先端120と最も近い前記筆記面に固定された超音波デバイス150との間の距離の30%以下の許容範囲内にある前記超音波デバイス210の長軸131と前記筆記面140との交点175Aと、
(ii)各前記筆記面に固定されたデバイス150と、
の間の経路によって規定されるそれぞれの筆記面サブ経路170’を含む経路を経由して、超音波が移動するのに要するそれぞれの時間を測定するステップと、
b)前記ペンに固定された超音波デバイス210の位置を測定するステップであって、
i)前記決定された超音波移動時間と、
ii)前記筆記面140内の音速と、
に従って前記ペンに固定された超音波デバイス210の位置を測定するステップと、
を備える方法。 - 筆記面140の上方にあるか、または筆記面140と接触している先端120を有するペンハウジング110に関連する超音波トランスミッターと超音波レシーバーからなる群から選択されるペンに固定された超音波デバイス210の位置を測定する方法であって、
a)複数の筆記面に固定された超音波デバイス150の各筆記面に固定された超音波デバイス、超音波トランスミッターおよび超音波レシーバーからなる群から選択される各前記超音波デバイス150、前記筆記面140に対して固定されるそれぞれの位置を有する各筆記面に固定された超音波デバイスに対して、超音波が前記筆記面140を通って移動するのに要するそれぞれの時間を測定するステップであって、
(i)前記ペンに固定された超音波デバイス210と、
(ii)前記各筆記面に固定された超音波デバイス150と、
の間で、
(i)前記筆記面140上の所与の点175と、
(ii)前記各筆記面に固定されたデバイス150と、
の間の経路によって規定されるそれぞれの筆記面サブ経路170を含む経路を経由して、超音波が移動するのに要するそれぞれの時間を測定するステップであり、
各前記筆記面サブ経路170に対して、
v)前記ペンに固定された超音波デバイス210と、
vi)前記所与の点175と、
の間の表面上方サブ経路177の長さと、前記各筆記面サブ経路170の長さとの比が少なくとも0.1で、最大でも10である、前記超音波が前記筆記面140を通って移動するのに要するそれぞれの時間を測定するステップと、
b)前記ペンに固定された超音波デバイス210の位置を決定するステップであって、
i)前記決定された超音波移動時間と、
ii)前記筆記面140内の音速と、
に従って、前記ペンに固定された超音波デバイス210の位置を決定するステップと、
を備える方法。 - 筆記面140の上方にあるか、または筆記面140と接触している先端120を有するペンハウジング110に関連する超音波トランスミッターと超音波レシーバーからなる群から選択されるペンに固定された超音波デバイス210の位置を測定する方法であって、
a)複数の筆記面に固定された超音波デバイス150の各筆記面に固定された超音波デバイス、超音波トランスミッターおよび超音波レシーバーからなる群から選択される各前記超音波デバイス150、前記筆記面140に対して固定されるそれぞれの位置を有する各筆記面に固定された超音波デバイスに対して、超音波が前記筆記面140を通って移動するのに要するそれぞれの時間を測定するステップであって、
(i)前記ペンに固定された超音波デバイス210と、
(ii)前記各筆記面に固定された超音波デバイス150と、
の間で、
A)I)前記超音波レシーバーの長軸131と前記筆記面140との交点175Aからの距離が前記先端120と最も近い前記筆記面に固定された超音波デバイス150との距離の30%以下である所与の点175と、II)前記各筆記面に固定されたデバイス150との間の経路によって規定される第1のそれぞれの筆記面サブ経路170’と、
B)I)前記接触位置175Bと最も近い前記筆記面に固定された超音波デバイス150との間の距離の30%以下である許容範囲内の、前記先端120と前記筆記面140との実質的な接触位置175Bである位置と、II)前記各筆記面に固定されたデバイス150と、
からなる群から選択されるそれぞれの筆記面サブ経路を含む経路を経由して、超音波が移動するのに要するそれぞれの時間を測定するステップと、
b)前記ペンに固定された超音波デバイス210の位置を決定するステップであって、
i)前記決定された超音波移動時間と、
ii)前記筆記面140内の音速と、
に従って、前記ペンに固定された超音波デバイス210の位置を決定するステップと、
を備える方法。 - 各前記筆記面サブ経路170に対して、
vii)前記ペンに固定された超音波デバイス210と、
viii)前記所与の点175と、
の間の表面上方のサブ経路177の長さと、各前記筆記面サブ経路170の長さとの比が少なくとも0.1で、最大でも10である、請求項54、55、または57のいずれかに記載の前記方法。 - c)前記ペンに固定された超音波トランシーバーと少なくとも1つの前記筆記面に固定された超音波トランシーバーとの間で検出された音波信号の大きさに従って、前記デジタルペン100が前記筆記面140と接触しているか、それとも前記筆記面140の上方でホバリングしているかを判断するステップをさらに備える、請求項54、55、または57のいずれかに記載の前記方法。
- 前記超音波ベースの位置決めシステムによって決定されるような前記デジタルペンの位置の変化に従ってペンストロークを記録するステップと、前記ホバリング検出要素157によって決定されるように、前記デジタルペンが前記筆記面と前記のように接触していることを条件として、前記記録されたペンストロークを扱うステップと、をさらに備える、請求項59に記載の前記方法。
- 前記ペンストローク処理は、前記ホバリング検出要素によって前記デジタルペンが前記筆記面と接触しているときに検出されたペンストロークのみに対してデジタル筆記を可能にするステップを含む、請求項60に記載の前記方法。
- 超音波を伝送する方法であって、
a)(i)細長い内部空洞231および先端120を含む細長いハウジング110と、
(ii)前記圧電フィルム円筒230の長軸131が最大でも45°の許容範囲内にある前記細長い内部空洞の長軸130に実質的に平行になるように、前記細長い内部空洞231内に配置された圧電フィルム円筒230を備える超音波トランスミッター210と、
を備える電子ペンデバイス100を使用するステップと、
超音波を発生するステップと、
を備える方法。 - 前記許容範囲が最大でも22.5°である、請求項62に記載の前記方法。
- 前記超音波を発生する前記ステップは、前記先端120を通り前記圧電フィルム円筒230の前記長軸131に平行な線によって規定される伝送軸133に関して、前記発生された超音波のパワーの少なくとも1/4が、
i)前記伝送軸133に垂直な平面と、
ii)ボディーに固定された円錐219であって、その頂点が前記先端120であり、そのシータ角213が最大でも45°であり、その軸が前記伝送軸133であり、その高さが前記発生された超音波の波長の5倍で与えられる、ボディーに固定された円錐219と、
との交差によって規定される基礎円217と交わるように行われる、請求項62に記載の方法。 - 前記発生された超音波の前記パワーの少なくとも大部分は、前記基礎円217と交わる、請求項64に記載の前記方法。
- 前記シータ角は、最大でも22.5°である、請求項65に記載の前記方法。
- 前記シータ角は、最大でも10°である、請求項65に記載の前記方法。
- 前記超音波を発生する前記ステップは、前記先端120を通り前記圧電フィルム円筒230の前記長軸131に平行な線によって規定される伝送軸133に関して、前記発生された超音波のパワーの少なくとも大部分が、
i)前記伝送軸133に垂直な平面と、
ii)ボディーに固定された円錐219であって、その頂点が前記先端120であり、そのシータ角213が最大でも45°であり、その軸が前記伝送軸133であり、その高さが前記発生された超音波の波長の5倍で与えられる、ボディーに固定された円錐219と、
との交差によって規定される基礎円217と交わるように行われる、請求項62に記載の前記方法。 - 前記発生された超音波の前記パワーの少なくとも大部分は、前記基礎円217と交わる、請求項28に記載の前記方法。
- 前記シータ角は、最大でも22.5°である、請求項69に記載の前記方法。
- 前記シータ角は、最大でも10°である、請求項69に記載の前記方法。
- b)前記細長い内部空洞の中の前記圧電フィルム円筒の上方に配置された少なくとも1つの超音波反射体222を使用して、超音波トランスミッターによって発生される前記超音波のパワーを少なくとも25%を下方に反射させて、下方でペンデバイスのボディーに固定された軸に対して前記超音波トランスミッターによって発生される伝播音波を上方に反射させるステップをさらに備える、請求項64〜71のいずれかに記載の前記方法。
- 前記反射させるステップは、前記上方に伝播する超音波のパワーの少なくとも大部分を下方に反射させるステップを含む、請求項72に記載の前記方法。
- 前記反射させるステップは、前記上方に伝播する超音波のパワーの少なくともほぼ大部分(すなわち、少なくとも75%)を下方に反射させるステップを含む、請求項72に記載の前記方法。
- c)前記発生された超音波の少なくとも50%が前記超音波共振器に入るように、前記ペンデバイス100のボディーに固定された軸に対して、前記圧電フィルム円筒の下方に配置された超音波共振器208を使用して、前記超音波共振器208に入る前記発生された超音波の振幅を少なくとも25%だけ高めるステップをさらに備える、請求項57〜75のいずれかに記載の前記方法。
- 前記超音波の振幅を高めるステップは、50%だけ高めるステップを含む、請求項76に記載の前記方法。
- 前記超音波の振幅を高めるステップは、少なくとも100%だけ高めるステップを含む、請求項76に記載の前記方法。
- 前記筆記面の最長寸法の最大でも0.05倍の厚さを有する薄い筆記面を伝播する超音波信号を検出する方法であって、
a)前記筆記面に対して固定された圧電フィルム円筒320、前記薄い筆記面の前記側面137と接触させて配置された前記圧電フィルム円筒320の少なくとも接触部分391、前記筆記面140の上面135の上方に配置された前記圧電フィルム円筒の少なくとも上部393、前記筆記面140の下面139の下方に配置された前記圧電フィルム320の少なくとも下部395を備える超音波レシーバー150使用して、前記筆記面140内を伝播する超音波信号を受け取るステップをさらに備える方法。 - 前記受け取るステップは、22.5°の許容範囲内の接触領域137:391において、前記上面135に実質的に平行な前記筆記面140内を伝播する超音波信号を受け取るステップを含む、請求項79に記載の前記方法。
- 前記受け取るステップは、5°の許容範囲内の接触領域137:391において、前記上面135に実質的に平行な前記筆記面140内を伝播する超音波信号を受け取るステップを含む、請求項79に記載の前記方法。
- 電子ペンデバイス100の製造方法であって、
a)前記圧電フィルム円筒230の長軸131が最大でも45°の許容範囲内にある前記細長い内部空洞の長軸130に実質的に平行になるように、前記細長い内部空洞231内に配置された圧電フィルム円筒230を備える、細長い内部空洞231と先端120とを含む細長いハウジング110の中に超音波トランスミッター210を挿入するステップを備える方法。 - 前記許容範囲は、最大でも22.5°である、請求項82に記載の前記方法。
- 前記許容範囲は、最大でも10°である、請求項82に記載の前記方法。
- b)前記先端120を通り前記圧電フィルム円筒230の前記長軸131に平行な線によって規定される伝送軸133に関して、前記超音波トランスミッター210によって発生される超音波のパワーの少なくとも1/4が
i)前記伝送軸133に垂直な平面と、
ii)ボディーに固定された円錐219であって、その頂点が前記先端120であり、そのシータ角213が最大でも45°であり、その軸が前記伝送軸133であり、その高さが前記発生された超音波の波長の5倍で与えられる、ボディーに固定された円錐219と、
の交差によって規定される基礎円217と交わるように、前記細長いハウジング110と前記超音波トランスミッター210を構成するステップをさらに含む、請求項82〜84のいずれかに記載の前記方法。 - 前記構成するステップは、前記発生された超音波の前記パワーの少なくとも大部分が前記基礎円217と交わるように構成するステップを含む、請求項85に記載の方法。
- 前記シータ角は、最大でも22.5°である、請求項85に記載の前記方法。
- 前記シータ角は、最大でも10°である、請求項85に記載の前記方法。
- b)前記先端120を通り前記圧電フィルム円筒230の前記長軸131に平行な線によって規定される伝送軸133に関して、前記超音波トランスミッター210によって発生された超音波のパワーの少なくとも1/4が
i)前記伝送軸133に垂直な平面と、
ii)ボディーに固定された円錐219であって、その頂点が前記先端120であり、そのシータ角213が最大でも45°であり、その軸が前記伝送軸133であり、その高さが前記発生された超音波の波長の5倍で与えられる、ボディーに固定された円錐219と、
の交差によって規定された基礎円217と交わるように、前記細長いハウジング110と前記超音波トランスミッター210を構成するステップをさらに含む、請求項82〜84のいずれかに記載の前記方法。 - 前記構成するステップは、前記発生された超音波の前記パワーの少なくとも大部分が前記基礎円217と交わるように構成するステップを含む、請求項89に記載の前記方法。
- 前記シータ角は、最大でも22.5°である、請求項89に記載の前記方法。
- 前記シータ角は、最大でも10°である、請求項89に記載の前記方法。
- b)前記少なくとも1つの超音波反射体222が前記ペンデバイスのボディーに固定された軸に関して、前記超音波トランスミッターによって下方に発生された音波を上方に反射して伝播するように構成されるよう、前記細長い内部空洞内の前記圧電フィルム円筒の上方に少なくとも1つの超音波反射体222を配置するステップであって、前記少なくとも1つの超音波反射体は、超音波トランスミッターによって発生された前記超音波を前記ボディーに固定された軸に対して上方に伝播する超音波パワーの少なくとも25%を下方に反射する働きをする、前記細長い内部空洞内の前記圧電フィルム円筒の上方に少なくとも1つの超音波反射体222を配置するステップをさらに備える、請求項82〜84のいずれかに記載の前記方法。
- b)前記少なくとも1つの超音波反射体222が前記ペンデバイスのボディーに固定された軸に関して、前記超音波トランスミッターによって下方に発生された音波を上方に反射して伝播するように構成されるよう、前記細長い内部空洞内の前記圧電フィルム円筒の上方に少なくとも1つの超音波反射体222を配置するステップであって、前記少なくとも1つの超音波反射体は、超音波トランスミッターによって発生された前記超音波を前記ボディーに固定された軸に対して上方に伝播する超音波パワーの少なくとも50%を下方に反射する働きをする、前記細長い内部空洞内の前記圧電フィルム円筒の上方に少なくとも1つの超音波反射体222を配置するステップをさらに備える、請求項82〜84のいずれかに記載の前記方法。
- b)前記少なくとも1つの超音波反射体222が前記ペンデバイスのボディーに固定された軸に関して、前記超音波トランスミッターによって下方に発生された音波を上方に反射して伝播するように構成されるよう、前記細長い内部空洞内の前記圧電フィルム円筒の上方に少なくとも1つの超音波反射体222を配置するステップであって、前記少なくとも1つの超音波反射体は、超音波トランスミッターによって発生された前記超音波を前記ボディーに固定された軸に対して上方に伝播する超音波パワーの少なくとも75%を下方に反射する働きをする、前記細長い内部空洞内の前記圧電フィルム円筒の上方に少なくとも1つの超音波反射体222を配置するステップをさらに備える、請求項82〜84のいずれかに記載の前記方法。
- c)前記発生された超音波の少なくとも50%が前記超音波共振器208に入り、かつ前記超音波共振器208が、前記該超音波共振器208に入る前記発生された超音波の振幅を少なくとも25%高める働きをするよう、前記ペンデバイス100のボディーに固定された軸に対して前記圧電フィルム円筒の下方に前記超音波共振器208を配置するステップをさらに備える、請求項82〜84のいずれかに記載の前記方法。
- c)前記発生された超音波の少なくとも50%が超音波共振器208に入り、かつ前記超音波共振器208が前記超音波共振器208に入る前記発生された超音波の振幅を少なくとも50%高める働きをするよう、前記ペンデバイス100のボディーに固定された軸に対して前記圧電フィルム円筒の下方に前記超音波共振器208を配置するステップをさらに備える、請求項82〜84のいずれかに記載の前記方法。
- c)前記発生された超音波の少なくとも50%が超音波共振器208に入り、かつ前記超音波共振器208が前記超音波共振器208に入る前記発生された超音波の振幅を少なくとも100%高める働きをするよう、前記ペンデバイス100のボディーに固定された軸に対して前記圧電フィルム円筒の下方に前記超音波共振器208を配置するステップをさらに備える、請求項82〜84のいずれかに記載の前記方法。
- 前記超音波トランスミッターの前記配置された圧電フィルム円筒は、少なくとも5ターンの圧電フィルムを備える、請求項82〜84のいずれかに記載の前記方法。
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