專利名稱：：跟蹤一書寫工具的運(yùn)動的制作方法本申請要求1999年10月27日申請的、題為ElectronicPortablePenthatCapturesHandwritingandDrawingwithIRSensingPSDBeaconSystem的美國臨時專利申請?zhí)?0/161752、2000年4月10日申請的、題為UsingHandwrittenInformation的美國臨時申請?zhí)?0/195491以及2000年9月8日申請的、題為ElectronicPenwithaKeyboardTemplate的美國臨時申請?zhí)朹_，并且是1999年8月18日申請的、題為ElectronicPortablePenApparatusandMethod的美國專利申請?zhí)?9/376,837的部分繼續(xù)申請的權(quán)益，全部都合并作為參考。背景本發(fā)明涉及跟蹤一書寫工具的運(yùn)動。通過跟蹤一只筆的運(yùn)動，例如當(dāng)用該筆在紙上撰寫或者描畫時，可以用電子方法捕獲和重現(xiàn)正在撰寫或者描畫的東西。還可以跟蹤在一撰寫表面上沒有留下痕跡的那些筆尖的運(yùn)動。在某些建議的方法中，筆被移動的表面可以具有一個象素或者其它感測位置的陣列，當(dāng)該筆在該位置時每個感測位置作出響應(yīng)。在其它技術(shù)中，完全通過鑲嵌在筆尖上的電子裝置完成該筆跟蹤。在某些設(shè)計中，正在移動的筆與獨(dú)立于該筆的靜態(tài)傳感器通信，并使用三角測量算法跟蹤該運(yùn)動。概要總的來說，在一個方面中，本發(fā)明特征是一種方法，該方法包括傳送來自一正在移動的書寫工具的光線，作為該書寫工具在一個二維書寫表面上的位置和路徑的指示；以兩個或更多傳感器感測該光線并產(chǎn)生表示所感測的光線的一序列信號；以及應(yīng)用一種技術(shù)，用于減少光線強(qiáng)度的變化沿相對于所產(chǎn)生信號的第三方向的變化的影響。本發(fā)明的實(shí)施可以包括一個或多個以下特征。該技術(shù)可以基于被設(shè)定為增強(qiáng)傳感器的信號響應(yīng)的一致性的光學(xué)特性。該透鏡可以是一球面透鏡或者一非球面透鏡。該傳感器可以是一感光像素元件陣列或者模擬傳感器。該技術(shù)可以基于對所產(chǎn)生的信號算法處理。該算法處理可以包括根據(jù)與書寫工具相聯(lián)系的參數(shù)對該傳感器信號響應(yīng)的線性化。該技術(shù)可以以數(shù)字硬件或者以模擬電路實(shí)施。該算法技術(shù)除了可以減少尺寸效應(yīng)以外還可以減少光線強(qiáng)度的變化的影響。該信號可以按幀分組，并且該信號處理技術(shù)可以包括多幀處理以便消除噪音?？梢砸砸粋€與由該傳感器產(chǎn)生信號的速率相關(guān)的頻率調(diào)制該移動書寫工具傳送的光線，并且可以在該調(diào)制頻率將該傳感器信號分路。根據(jù)自該書寫工具傳送的相應(yīng)于該信號的光線的亮或者滅狀態(tài)，可以將相反的增益施加到每一個被分路的信號。幀速率可以變化。該已分路信號將來可以按時間積分。由該書寫工具傳送來的該光線可以包括一個被施加在該調(diào)制頻率上強(qiáng)短脈沖，一個鎖相回路根據(jù)來自該傳感器信號確定該調(diào)制頻率，而在該強(qiáng)短脈沖持續(xù)時期內(nèi)，可以在由該鎖相回路觸發(fā)的時刻對該傳感器信號采樣。所傳送的光線的特征可以被用來在書寫工具和傳感器之間進(jìn)行同步。所傳送的光線可以包括低頻調(diào)制周期和高頻調(diào)制脈沖串，而與該高頻脈沖串相聯(lián)系的該傳感器信號可以被用來鎖定一個調(diào)制時鐘?？偟膩碚f，在另一方面中，本發(fā)明特征是一種方法，該方法包括沿一種時間變化的方向圖案傳送來自一正在移動的書寫工具的光線，用兩個或更多位于與該書寫工具空間分離的兩個或更多不同的位置的傳感器感測該光線，以及通過檢測由該兩個或更多傳感器所測量的信號之間的一個相差確定該書寫工具的位置。本發(fā)明的實(shí)施可以包括一個或多個以下特征。該時間變化的方向圖案可以包括一種相對于該書寫工具在上移動的X-Y面的旋轉(zhuǎn)圖案。沿正X軸方向發(fā)射光線的該信號與沿Y縱軸方向發(fā)射光線的信號相位正交。總的來說，在另一方面中，本發(fā)明的特點(diǎn)是設(shè)備，該設(shè)備包括傳感器，被設(shè)定為接收來自一個正在一個X-Y書寫表面移動的一書寫工具的光線，該光線具有沿垂直于該書寫表面的Z軸方向的強(qiáng)度變化，以及光學(xué)器件，被設(shè)定為增強(qiáng)自該書寫工具接收的該光線的光強(qiáng)度。本發(fā)明的實(shí)施可以包括一個或多個以下特征。該光學(xué)器件可以是一球面透鏡或者一個非球面透鏡。該光學(xué)器件可以包括單個球面透鏡，并且該透鏡與相應(yīng)的傳感器被一起設(shè)定為增強(qiáng)以較大角度或者較長距離接收的或者在該書寫工具的不利位置接收的光線的光強(qiáng)度。該光學(xué)器件可以包括一專用透鏡，被設(shè)定為增強(qiáng)從該X-Y表面上的一個除一預(yù)定位置以外的位置接收的該光線的光強(qiáng)度。該光學(xué)器件可以包括兩個柱面透鏡，一個接近該傳感器，用于將光線水平地投射到傳感器上，而另一個被定位，用于采集Z軸方向的光線，另一個透鏡具有一種繞第一透鏡彎曲的形體。該算法處理可以增強(qiáng)該信號對于由該書寫工具傾斜或者是與該書寫工具的距離所引起的所接收光線的強(qiáng)度變化的抗擾性。該處理可以確定該傳感器上的全體信號分布的整數(shù)冪(integralpower)，并根據(jù)該整數(shù)冪位置的一半計算一個子象素的位置。該處理可以對該信號分布使用一多項(xiàng)式近似法并以近似的最大位置計算一個子象素位置。該校準(zhǔn)過程可以生成用于與該傳感器特性結(jié)合使用的參數(shù)。該校準(zhǔn)參數(shù)可以校正該光學(xué)器件和該傳感器的制造缺陷，并且該算法處理可以使用一種正直三角測量技術(shù)以便確定該書寫工具的一位置。該校準(zhǔn)參數(shù)可以校正該光學(xué)器件和傳感器的制造缺陷，并且當(dāng)在該校準(zhǔn)過程期間確定了多項(xiàng)式中的系數(shù)時，該算法處理可以使用多項(xiàng)式級數(shù)確定該書寫工具的位置?？偟膩碚f，在另一方面中，本發(fā)明的特征是一種方法，該方法包括以一個傳感器的一個感應(yīng)元件陣列接收來自一正在移動的書寫工具的光線，按序讀取該感應(yīng)元件，以便產(chǎn)生一個由該元件陣列所感測的光線的信號序列指示，以及在每一元件被讀取以后以及在該陣列中的至少一些其它元件被讀取以前復(fù)位該元件。本發(fā)明的實(shí)施可以包括一個或多個以下特征。該陣列可以包括一個CMOS或者CCD位置傳感器。在所有的元件被復(fù)位以前讀取所有的元件?？偟膩碚f，在另一方面中，本發(fā)明的特征是一種方法，該方法包括根據(jù)信號確定該正在移動的書寫工具的一序列三維位置?？偟膩碚f，在另一方面中，本發(fā)明的特征是一書寫工具的組合，包括一個長形外殼，被設(shè)定為手持式，一個在該外殼中的光源，以及一個在該外殼中的透鏡，被設(shè)定為接收來自該光源的光線并經(jīng)由一個真空路徑將該光線傳送給與該書寫工具空間分離的光量傳感器，該透鏡被設(shè)定為半反射的?？偟膩碚f，在本發(fā)明的另一方面中，該光源包括一個環(huán)繞該書寫工具的軸排列的光源陣列，并被設(shè)定為沿垂直于該軸的一個方向發(fā)射光線。本發(fā)明的實(shí)施可以包括一個或多個以下特征。該透鏡可以被設(shè)定為內(nèi)部反射和集中該光線并通過從該透鏡的一個反射外表面反射將該光線發(fā)射。該透鏡可以包括一個圓柱形的形體，該形體具有一個接收該光線的上部表面，一個將該光線反射給光量傳感器的底部環(huán)形曲面。該反射外表面可以包括一個與該書寫工具的縱軸成一個45度確定角度的錐式曲面。在該筆尖中的該光源可以包括在一個圓圈上排列的LEDs。總的來說，在另一方面中，本發(fā)明的特征是一裝置，被設(shè)定為響應(yīng)于一個用戶從該書寫工具向一書寫表面施加壓力，將該光源開和關(guān)，該光源被設(shè)定，以便觸發(fā)該裝置所要求的壓力量不會大到使該書寫工具在該書寫表面上的正常書寫運(yùn)動中斷。本發(fā)明的實(shí)施可以包括一個或多個以下特征。該書寫工具可以包括一種具有一書寫尖端的圓珠筆筆筒，并且該裝置可以被放置在該筆筒遠(yuǎn)離書寫尖端的一端。該裝置可以是一個開關(guān)或者一個壓力傳感器?？偟膩碚f，在另一方面中，該發(fā)明的特征是一個支持器，具有一個插座，用于接收該書寫工具的至少一部分以便存放該書寫工具，該書寫工具和該支持器包含各自的元件，使能無線的傳輸與該書寫工具的運(yùn)動相聯(lián)系的信號并根據(jù)該信號跟蹤該書寫運(yùn)動。在本發(fā)明的實(shí)施中，該支持器可以是一個筆帽，并且可能包括一個被設(shè)定為將該支持器附著到一疊紙或者一筆記本的夾子。該支持器可以包括至少兩個光傳感器和一個處理器，該處理器處理來自該光傳感器的信號以便確定該書寫工具的一序列位置。該支持器可以包括一個插座用于握住該書寫工具并使得該書寫工具中的電池能夠再充電?？偟膩碚f，在另一方面，本發(fā)明的特征是一種元件，使能無線的傳輸與該書寫工具的運(yùn)動相聯(lián)系的一個信號并根據(jù)該信號跟蹤該書寫運(yùn)動，該元件被嵌入一個蜂窩電話、一個PDA、一個WEB個人數(shù)字助理或者一個有紙夾的寫字板?？偟膩碚f，在另一方面中，該發(fā)明的特征是一個支持器，具有一種用于將該支持器沿一方向附著至一個書寫底板的機(jī)構(gòu)，使該元件能與該無線的傳輸連同使用。該夾子機(jī)構(gòu)可以包括一個當(dāng)操作該夾子機(jī)構(gòu)時激活該支持器中的處理器的功能的開關(guān)。總的來說，在另一方面中，本發(fā)明的特征是一個支持器，包括一個用于該書寫工具的插座和一個相連接的再充電電路，用于當(dāng)該書寫工具在該插座中時對電池重新充電?？偟膩碚f，在另一方面中，該發(fā)明的特征是一種CMOS傳感器，適用于接收與一個書寫工具的運(yùn)動相聯(lián)系的光線，并適用于提供用于指示相對于一個已知方向光線接收的角度的信號，以及一個透鏡，被定位以便將接收的光線對準(zhǔn)該CMOS陣列。在本發(fā)明的實(shí)施中，該透鏡可以為采集來自該書寫工具的運(yùn)動所發(fā)生的區(qū)域的光線并被最優(yōu)化。該透鏡可以是一個向場透鏡或者一個菲涅耳透鏡。該透鏡系統(tǒng)可以被設(shè)定為沿一個垂直于該書寫工具運(yùn)動平面的方向采集光線，并沿與該運(yùn)動平面平行的方向?qū)⒃摴饩€投射到該傳感器上。總的來說，在另一方面中，本發(fā)明的特征是校正，通過以一書寫表面上的連續(xù)位置為一書寫工具定位，從處于該連續(xù)位置的該書寫工具接收的光線在傳感器生成信號，以及確定為該書寫工具確定用于校準(zhǔn)一種處理的校準(zhǔn)參數(shù)，該處理用于在該書寫工具移動時確定其位置。在本發(fā)明的實(shí)施中，該校準(zhǔn)參數(shù)可以包括多項(xiàng)式級數(shù)中使用的系數(shù)，該多項(xiàng)式級數(shù)用于該位置確定處理的一部分。在本發(fā)明的實(shí)施中，該位置不在規(guī)則矩形柵格上?？偟膩碚f，在另一方面中，本發(fā)明的特征是(1)在一書寫表面上識別相應(yīng)于要被輸入到一電子裝置中的輸入元素的位置，該書寫表面是非電子的并且獨(dú)立于該電子裝置，(2)使用一書寫工具以便點(diǎn)觸所識別的位置中那些相應(yīng)于要被輸入的輸入元素的選定位置，以及(3)感測該位置，在該位置該書寫工具被點(diǎn)觸并將該相應(yīng)的數(shù)據(jù)輸入到該電子裝置里。在本發(fā)明的實(shí)施中，該書寫表面包括一張紙，該輸入元素包括在該書寫表面上打印的語言的字符或者命令?？偟膩碚f，在另一方面中，本發(fā)明的特征是在一非電子書寫表面上移動一書寫工具以便指示一路徑，以及遠(yuǎn)端感測該路徑，并產(chǎn)生用于將該路徑輸入到一個獨(dú)立于該書寫表面的電子裝置里的信號?？偟膩碚f，在另一方面中，本發(fā)明的特征是以一預(yù)定頻率調(diào)制光線，該光線是自一正在移動的書寫工具傳送給與該書寫工具空間分離的光敏元件，以及使用一個與該傳感器相聯(lián)系的鎖相回路以便鎖定該已調(diào)制光的相位。總的來說，在另一方面中，本發(fā)明的特征是，電路，通過使用一書寫工具和一個靜態(tài)元件之間的無線信號傳輸跟蹤該書寫工具的電路，該靜態(tài)元件包括一個主處理器和一個單獨(dú)的預(yù)處理器，該預(yù)處理器被連接，用于至少執(zhí)行關(guān)于該書寫工具的運(yùn)動的數(shù)據(jù)采集，該主處理器被連接，用于至少執(zhí)行關(guān)于該跟蹤的數(shù)據(jù)通信。在本發(fā)明的實(shí)施中，該預(yù)處理器還可以被連接以便執(zhí)行用戶界面功能和子象素數(shù)據(jù)存儲，而該主處理器還可以被連接以便執(zhí)行背景消除以及子象素計算?？偟膩碚f，在另一方面中，本發(fā)明的特征是一反光元件，該反光元件被設(shè)定為將從該書寫工具外面接收的光線反射給用于跟蹤該書寫工具的運(yùn)動的傳感器。在本發(fā)明的實(shí)施中，該反光元件可以在該書寫工具正在被用來書寫的時候?qū)⒐饩€反射給該傳感器，而在該書寫工具不被用來書寫的時候禁止該反光元件將光線反射給該傳感器?？偟膩碚f，在另一方面中，本發(fā)明的特征是用一個具有一感光像素元件的光敏元件陣列，自一個正在移動的書寫工具接收光線，并確定在陣列中自該書寫工具接收到的光線已是最大強(qiáng)度的位置，該位置以子象素精度被確定。在本發(fā)明的實(shí)施中，該子象素位置通過確定接近于該子象素位置的整數(shù)像素位置確定該子象素位置，以及查找一個以該整數(shù)像素位置為中心的子陣列的一個部分重心?？偟膩碚f，在另一方面中，本發(fā)明的特征是在一個非電子表面上指示相應(yīng)于對一電子裝置的輸入的位置，并檢測該位置將它們輸入到電子裝置里?？偟膩碚f，在另一方面中，本發(fā)明的特征是用于固定紙張的夾子，在該固定的紙張上該書寫工具將被移動到該傳感器。在本發(fā)明的實(shí)施中，該機(jī)構(gòu)可以是一個有夾緊紙張裝置的寫字板或者一個筆記本的一部分，該夾子可以包括一個機(jī)構(gòu)，使一個用戶能夾住或者釋出該紙張。該夾子可以包括一個激活按鈕和一個彈簧和一個通過該按鈕操作的杠桿。該杠桿可以被配置為響應(yīng)于該按鈕而旋轉(zhuǎn)。該按鈕可以被配置為被推或者拉。其它優(yōu)點(diǎn)和特征將由以下說明書和權(quán)利要求書而變得明白。圖1示出筆跟蹤。圖2示出一只筆。圖3示出一只筆中的透鏡。圖4示出一只筆中的透鏡。圖5和6示出一只筆中的光線反射。圖7示出一種跟蹤方法。圖8示出一只筆。圖9示出一只筆。圖10示出一個支持器。圖11示出一個傳感器的前方的一個透鏡。圖12示出一個支持器。圖13示出一個支持器。圖14和15示出一個支持器的一半。圖16示出該支持器的另一半。圖17示出一個視域。圖18示出一個塊電路圖。圖19示出一個狀態(tài)圖。圖20示出一時序圖。圖21示出一次序圖。圖22示出跟蹤的幾何圖形。圖23示出一個電路圖。圖24示出一次序圖。圖25和26示出一種旋轉(zhuǎn)射束技術(shù)。圖27示出一個信道圖。圖28示出一個信道回路。圖29示出一個紙制鍵盤。圖30示出一個球面透鏡。圖31示出一個非球面透鏡。圖32示出一種雙透鏡方案。圖33示出一種夾子。圖34示出一種夾子。圖35示出一種滑動皮帶夾子。圖36示出一種夾子的兩種視圖。圖37示出一種夾子的兩種視圖。我們描述一種電子無線筆，該筆除了在書寫表面上留下一個可見的痕跡的常規(guī)功能之外還發(fā)射紅外線(IR)，該紅外線通過外部的紅外傳感器采集，以測量相對于該傳感器的筆的位置。該傳感器是CMOS或者CCD線性或者二維陣列，位置敏感檢測器(PSD)或者其它光敏探測器。該傳感器可以被夾在書寫表面的邊緣，提供在那些頁面上的書寫的再現(xiàn)。通過將該傳感器的讀取數(shù)據(jù)映像至該筆尖在紙張上實(shí)際的XY位置來確定該筆的位置。該電子輸入裝置看來像一只具有一個支持器的常規(guī)筆。用戶用它正如用任何普通的筆在紙、筆記本或者任何其它平面上書寫。它被用于捕獲手寫文本或者繪畫。通過將傳感器的測量記錄到它的存儲器里，該筆在它的使用期間存儲它的全部運(yùn)動。然后該筆將它下載至一個計算機(jī)、個人數(shù)字助理、便攜計算機(jī)或者便攜式電話。然后，當(dāng)該手寫出現(xiàn)在一個頁面上時，根據(jù)該傳感器信息被自動地再現(xiàn)它。如圖1所示，在一張紙或者其它書寫表面14上留下以常用方式書寫或者描畫的可見痕跡12的一只筆或者其它書寫工具10，還可以具有一個源16，該源16發(fā)射紅外線(IR)18，用于自動地跟蹤該筆的運(yùn)動。通過在一附近位置例如接近該紙張的邊緣23的位置并相對于該筆保持靜止的紅外傳感器20、22檢測該光線。該傳感器發(fā)出表示該筆在書寫表面上的位置(例如，角度24)的信號序列，在連續(xù)的測量時間的每一時刻在該位置接收來自該筆的光線。與該傳感器相聯(lián)系的電路使用一種算法，用于處理方向信息(以及該傳感器之間的已知距離26)以便當(dāng)該筆在書寫表面上移動時確定它的連續(xù)的位置。該算法可以使用一數(shù)學(xué)模型，將該傳感器的像素信號轉(zhuǎn)化為該書寫表面上的位置。該算法可以是一種使用校準(zhǔn)參數(shù)的(從透鏡到傳感器的距離以及它們的折射率的中心之間的水平偏離距)準(zhǔn)三角測量算法，或者可以是一種多項(xiàng)式近似法。該被跟蹤的筆的運(yùn)動可用于識別使用該筆創(chuàng)建的筆跡或者捕獲由該筆創(chuàng)建的圖畫或者用于其它多種應(yīng)用。該被跟蹤的運(yùn)動信息可以被發(fā)送給本地個人電腦或者經(jīng)由一個人數(shù)字助理、一便攜計算機(jī)或者一便攜式電話發(fā)送給一中央計算機(jī)用于中央存儲與處理。用兩維或者單維的傳感器跟蹤光源源于一只筆的跟蹤XY的問題可以如下形式化。該筆攜帶一接近于筆尖的有限的光源。該源發(fā)射光線，該光線在測試點(diǎn)的強(qiáng)度取決于以源為原點(diǎn)的該測試點(diǎn)的XYZ位置。一多路檢波器位于另一位置。它采集由筆上的源發(fā)射的光線的某部分。傳送給不同的信道的強(qiáng)度根據(jù)信道輸入相對于源的位置的XYZ位置而變化。強(qiáng)度數(shù)據(jù)足以計算源相對于該檢測器的XYZ位置。強(qiáng)度數(shù)據(jù)還受包括源不穩(wěn)定性、檢測器噪聲及其它類別的噪音的影響。我們僅僅對獲得源于該筆的XY圖感興趣。實(shí)際上、所有的三個坐標(biāo)將由于書寫表面上厚度不規(guī)則性以及筆在書寫期間斜度的變化而變化。隨著噪音，這將引起信道讀出數(shù)據(jù)中的復(fù)雜的變化。有不同的處理這樣的信號的方式加權(quán)平均(重心)、中值計算、閾值處理等等。它們大都考慮噪聲消除并將源的Z向運(yùn)動也視為噪音。我們的目標(biāo)是建立這樣一種被檢測信號的性質(zhì)，該被檢測信號對于筆的Z向運(yùn)動以及某些噪聲源是不變量。為了該目的，我們引入一種在一檢波器和該源之間的孔徑。例如該孔徑可以包含一透鏡。由此我們獲得一個空間限幅的信號。這意味著存在由信號和噪音(在一線性陣列檢波器的情況下是一部分)同時激勵的一組的閉合的檢波器信道設(shè)備。該組由僅僅由噪音激勵的信道圍繞。缺少一孔徑時，所有的信道都由信號和噪音兩者激勵。在創(chuàng)建這樣一種信號以后我們建立一特定點(diǎn)(例如最大值)并定義一個以延伸超過該空間限幅信號的方式環(huán)繞該點(diǎn)的處理窗口。然后對照信道編號計算該處理窗口內(nèi)部的數(shù)據(jù)的一個累積分布函數(shù)。這些函數(shù)的半大小點(diǎn)在信道編號上的投影產(chǎn)生該不變量性質(zhì)。當(dāng)信道編號是整數(shù)時，該不變量性質(zhì)可以是分?jǐn)?shù)的?；旧嫌袃煞N檢波器，二維或者一維的。每種檢波器可以是一個雙信道檢波器如一PSD，或者一個“多信道”的檢波器如一個CMOS和CCD裝置。PSD檢波器具有兩個輸出信號，其比率定義入射光點(diǎn)的相對位置。CMOS和CCD檢波器具有許多像素。每一個像素定義該檢波器上的一個特定的空間并具有一模擬輸出。這些模擬輸出可以為了在固件或者軟件中的后續(xù)處理而被數(shù)字化，或者可以由模擬設(shè)備處理。軟件中使用的算法也可以由同樣的方法用硬件替換實(shí)施。一種校準(zhǔn)過程不必獲得該檢波器對于筆運(yùn)動的線性響應(yīng)，因?yàn)橐呀?jīng)以其它已知的方法建議了。如果使用簡單的三角測量將一個檢波器讀出數(shù)據(jù)解釋為一個筆的XY圖位置，將需要一個線性響應(yīng)在一個筆的裝置圖位置和左右檢波器(L和R)讀出數(shù)據(jù)之間存在一種明確的從屬性，如下X＝Fx(L，R)；Y＝Fy(L，R)。；這些函數(shù)可以被表示為多項(xiàng)式級數(shù)。這些多項(xiàng)式中的系數(shù)可以在校準(zhǔn)過程期間被確定。在校準(zhǔn)過程期間，該筆被放置在該紙張上已知的不同的XY位置中，并獲得和存儲兩個檢波器的讀出數(shù)據(jù)用于將來的處理。在已經(jīng)累積了足夠的數(shù)目的點(diǎn)以后，使用普通的線性代數(shù)方法計算(1)中的系數(shù)。我們知道系統(tǒng)(1)實(shí)質(zhì)上是非線性的。以這樣一種方法可以在整個書寫區(qū)域上獲得必需的分辯率的方式對校準(zhǔn)點(diǎn)定位很重要。我們不對一個常規(guī)矩形柵格中的結(jié)點(diǎn)處的校準(zhǔn)點(diǎn)定位。作為替代，我們使用數(shù)學(xué)模型，為對我們的檢波器的特定的非線性的性質(zhì)匹配一個校準(zhǔn)柵格。另一種校準(zhǔn)過程如果根據(jù)檢波器數(shù)據(jù)使用簡單的三角測量計算一個筆的XY圖位置，我們有意地將一個誤差引入到我們的檢波器的幾何參數(shù)里，以便把上述討論到的非線性的性質(zhì)考慮進(jìn)去。依靠我們的設(shè)計，我們準(zhǔn)確地知道我們的檢波器中的透鏡的折射率以及透鏡和傳感器之間的距離。同時已經(jīng)證明了，通過改變?nèi)菧y量計算中的這些值，人們可以有效地補(bǔ)償檢波器的非線性性質(zhì)。為了獲得折射率的有效值和透鏡與傳感器之間距離的有效值，我們運(yùn)行另一校準(zhǔn)過程。對于書寫區(qū)域上的適當(dāng)?shù)姆洲q率需要不同的XY圖位置的校準(zhǔn)點(diǎn)。通過數(shù)學(xué)模型獲得用于這些被中斷的三角測量的校準(zhǔn)點(diǎn)的位置。筆如圖2所示，在一個例子中，該筆中的紅外線源可以是一個的LED13，當(dāng)在書寫期間施加壓力時，在筆尖17發(fā)射紅外線15。在該例子中，該LED源13由一個環(huán)繞在筆的縱軸21周圍排列的一個LEDs環(huán)19構(gòu)成(僅僅示出兩個LEDs)。來自該LEDs的光線向下投射到筆尖并被投射進(jìn)作為導(dǎo)光管使用的丙烯酸材料的筆體/透鏡18。該丙烯酸透鏡散射和傳輸所接收的光線以便由該筆發(fā)射的光線被沿環(huán)繞該筆的各個方向的光路傳送。如圖3所示，該管18被拋光，并且是反光的，集中來自LEDs19內(nèi)部的的光線502，而不讓光線逃離到旁邊的方向。該管的底部以在該管的底部45度錐形面504拋光。一個反光的柱狀殼體506有助于限制和引起由LED發(fā)射的光線的混合。一個錐體508支持該導(dǎo)光管。在該管內(nèi)向下的直射光由該錐形面504反射并被以環(huán)繞該筆的所有的角度傳送到空氣中。圖5和6圖示該導(dǎo)光管中的光線的內(nèi)部反射的側(cè)視圖和上視圖。來自該LEDs的大多數(shù)光線通過該筆的殼體的長度并以90度角反射向傳感器。其它的光線以不同于90度的角度找到離開該筆的路線。如圖2所示，該筆發(fā)出的光線被限制在一個靠近該書寫表面13的垂直空間11內(nèi)，以便盡可能多的光線可以達(dá)到傳感器(沒有示出)，該傳感器也被安置在該書寫表面的一個小的距離內(nèi)?？梢允褂闷渌哂胁煌膶?dǎo)光管和透鏡形狀的結(jié)構(gòu)，包括圖4中示出的一種，它們可以在LED和該導(dǎo)光管之間的更好的耦合，并且可以更有效的拆分光線并將光線對準(zhǔn)到位于該管的底部的反光表面。在該例子中的該筆(圖2)包括一只圓珠筆筆筒23，其終端是一個書寫尖端25。在用戶在書寫期間對該書寫尖端施加壓力的時候，一個壓力開關(guān)26發(fā)出一個信號，該信號可用于開啟該LEDs，還可用于觸發(fā)裝在該筆上的電路28的功能。電路28和LED19由一個電池30供電。這些元件全部被保存在一個外殼15中。如圖7所示，該筆在一個與該書寫表面平行的x-y坐標(biāo)系40中的位置由兩個由兩個傳感器20、22感測的α角和β角以及傳感器之間的已知距離26確定。在另一例子中，如圖8所示，該筆由三個存放于該筆背后(為了更好的重量分布，將該電池移動到接近于筆尖而該電路被置于后面)的微型AAA類鎳鎘可充電電池51供電。該電池直接向該電子線路28供電，而沒有任何直流到直流的變換器。只有當(dāng)該壓力開關(guān)26被激活時才輸送該電力。該光線激活開關(guān)僅僅移動一個短距離(例如，0.25mm)。該開關(guān)由一個彈簧機(jī)構(gòu)預(yù)壓以便將筆芯的行程最小化，這應(yīng)該不會超過0.008-0.010英寸。壓力傳感器可能是一種對筆芯上的壓力和LED的激活進(jìn)行有效的匹配的方式，正如許多流行的開關(guān)一樣具有一個超過所要求的20至30克水平的激活壓力。位于該電池后的該電子板28為紅外線LED產(chǎn)生大約100Hz和50％占空比的調(diào)制脈沖，以及為睡眠模式以1至10kHz的脈沖串產(chǎn)生筆開啟和筆斷開信號。該筆發(fā)出的該光線沿各個方向都是可見的，以便使得該筆可以在手中沿任何方向使用。該發(fā)射光越接近該筆尖，由于筆與紙的角度變化引起的誤差就越少，而對該筆尖的跟蹤就越準(zhǔn)確。該LED光線應(yīng)該位于遠(yuǎn)離可見光譜的紅外線范圍內(nèi)，以便來自太陽和照明器具的環(huán)境光線不會過度干擾該紅外發(fā)射，并且對于人眼也是不可見的。對該筆的紅外線源和該支持器中的該傳感器的方向進(jìn)行設(shè)置，以保證當(dāng)該筆在正常書寫或者描畫期間側(cè)斜和旋轉(zhuǎn)時，它的紅外線光束可到達(dá)該傳感器。圖9示出部分組裝的筆的一個更詳細(xì)等角視圖筆支持器如圖1和10所示，該傳感器可以被放在一個典型的筆帽70中，當(dāng)不使用時該筆可以保存于其中。當(dāng)該筆正在使用時，該筆被除掉筆帽并且該筆帽被放置在接近該書寫表面并在該筆附近的一個固定的位置。在某些例子，該傳感器是線性CMOS陣列(例如可以使用來自光電視覺系統(tǒng)的1024象素陣列，LLC(PVS)(郵箱509，科特蘭，NY13045)(元件編號LIS1024))。還可以使用PVS或者其它具有同樣的或者不同的像素數(shù)目的公司的其它線形CMOS傳感器。每個傳感器的模擬輸出是一個1024個模擬信號的序列，每個信號來自每一個傳感器像素。如圖10所示，該支持器可以包括一個夾子62，用于將該支持器附著到一疊紙或一個筆記本的邊緣。當(dāng)書寫開始時(例如，該筆開始發(fā)射光線)，使用位于該支持器的中間的一個光電二極管56形式的第三傳感器將該處理器自一睡眠模式(下面描述)喚醒。該第三傳感器信號還可以用于對該傳感器系統(tǒng)中的電路與筆中的電路進(jìn)行同步。所有的三個傳感器都由面向書寫表面的紅外濾光片窗口覆蓋。如圖11所示，在一個例子中，每一主傳感器的前表面100具有一個125微米的垂直高度104和一個距該透鏡110的前表面108四毫米的距離106。該FOV112是10度。當(dāng)該筆尖是在該紙張116上時該筆尖114將紅外線光線指向該FOV中。如圖17所示，這兩個傳感器88.90以100毫米間隔放置。每一傳感器具有一個以一個FOV軸195、197為中心的視域(FOV)94、96。該FOV的軸不是平行的而是以一個角度199內(nèi)傾的，以便增加該FOV的重疊量。每個傳感器的FOV具有一個水平(xy)平面上的150°的寬度和一個垂直面上的+/-5°的高度。該FOV沒有覆蓋該書寫表面15上接近于該紙張的邊緣303的某些位置101，并且該FOV被設(shè)置，以便該死區(qū)域98不會延伸超過該支持器25mm。在一個筆支持器的另一例子中，如圖12所示，該傳感器117和該透鏡119被安裝在一個在前面具有紅外濾光片123的支持座架121上。該座架被安裝在一個印刷電路板125上并被容納在一個外殼127中。兩個主傳感器的中心分隔100mm。由兩個傳感器采集來自該筆的光線，以便在一個定義范圍(8.5×11英寸)內(nèi)識別一個已調(diào)制光源的線性位置。該線性位置可以是用三角測量、查找表格、多項(xiàng)式近似法或者這些方法的任一組合計算。該傳感器是平面的，線性的多像素傳感器。當(dāng)該光源在該場內(nèi)的不同的位置時，每一傳感器的不同像素均被照明。當(dāng)該光源在該場上移動時，該經(jīng)過該傳感器的像素的該光線的相應(yīng)運(yùn)動可能不是線性的，但是這種線性的缺乏可以被解決，因?yàn)樵摼€性位置可以通過數(shù)學(xué)和光學(xué)知識與來自這一對傳感器的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)的結(jié)合來計算。我們不是尋找來自該傳感器的一線性響應(yīng)，而是設(shè)法將落在該傳感器上的書寫區(qū)域之內(nèi)的光線最佳化。通過使用先前的校準(zhǔn)過程存儲的參數(shù)獲得書寫的正確再現(xiàn)。在某些實(shí)施中(在如下所示的多項(xiàng)式例子中，參數(shù)的數(shù)目可能更大，并以一個單獨(dú)文件提供)，該系統(tǒng)僅僅使用四個參數(shù)，由每只筆傳送給一主機(jī)或者服務(wù)器來處理和線性化這些數(shù)據(jù)。用于一只筆的該特定校準(zhǔn)參數(shù)在生產(chǎn)檢驗(yàn)和校準(zhǔn)期間被存儲在該筆的存儲器中。該參數(shù)還可以被存儲在服務(wù)器上或者是用戶使用的個人計算機(jī)上，而不用在下載期間從該筆傳送。每個傳感器附有一個透鏡或者一組透鏡。該光學(xué)系統(tǒng)的目標(biāo)是將光線傳送的效率最佳化，覆蓋該整個視域的場，在整個場提供一個一致的信號響應(yīng)，以及使該光學(xué)系統(tǒng)盡可能小而便宜。該目標(biāo)部分通過以下步驟實(shí)現(xiàn)如圖30所示，一個球面透鏡753用來將光線聚焦在傳感器755上。該焦平面具有一個半圓的形狀。從該透鏡到該傳感器的距離759是最佳化的，而該透鏡的其它光學(xué)和機(jī)械性能包括焦距、直徑、厚度和材料。如圖31所示，一個非球面鏡頭760可以被設(shè)計為具有一個在當(dāng)該光源在場的外圍移動時位于傳感器上的焦點(diǎn)，由該光源的提供給該傳感器的全部能量在該處最弱。由此，該非球面透鏡被設(shè)計成具有一個焦平面，它僅僅對于在該頁面的外圍上的點(diǎn)是與傳感器的平面一致。在該頁面內(nèi)的點(diǎn)將不會聚焦，但是落在該傳感器上的量將明顯的更大(接近于傳感器或者更好的角度)，并且該信號更強(qiáng)。如圖32所示(包括上面的一個上視圖和下面的一個側(cè)面的)，可以用兩個垂直的柱面透鏡770、771代替一個透鏡。該傳感器的距離限制了該透鏡在水平方向軸上的焦距。因此該透鏡直徑必須小并且該透鏡必須位于接近于該傳感器的位置。在該垂直軸上，該透鏡可能更加遠(yuǎn)離傳感器，所以該直徑可以更大。該更大的直徑允許從光源采集更多光線。第一柱面(在該透鏡附近)沿水平方向軸聚焦該光線。該透鏡可以是球面的，因?yàn)樵谒椒较蜉S光點(diǎn)直徑不是非常重要并且在我們的給定場內(nèi)不會變化太多。第二柱面具有垂直軸方向的能量。在垂直方向上在該傳感器上聚焦盡可能多的光是很重要的。為了使這一點(diǎn)成為事實(shí)，該光線必須對于任何角度從該柱面到該傳感器都傳播相等的距離。為了完成這一點(diǎn)，第二柱面應(yīng)該被彎曲成非球面形狀。兩個柱面透鏡中任何一個都可以是菲涅耳透鏡以便節(jié)省空間。在圖13、14、15和16中所示的筆支持器的一個更詳細(xì)的例子中，該傳感器系統(tǒng)被容納在一個具有底部80和頂部82的外殼79中。該底部80包含一個夾子62(沒有示出)。當(dāng)壓下一個夾子按鈕86時，可以將紙插入該夾子62和該筆支持器的底部之間。當(dāng)釋放該按鈕時，該夾子夾緊該紙張。該筆夾子容納一疊7mm厚的紙張或者一個標(biāo)準(zhǔn)記事本83。該夾子將該筆支持器放置在該紙張上，以便面向該筆的側(cè)面87垂直，傾斜不超過+/-1°，從而保證當(dāng)使用該筆在表面上書寫時，該傳感器接收來自該筆的紅外線。該支持器還可以僅僅位于紙或者筆記本的上面而不必使用夾子。在圖13-16所示的支持器中，這兩個傳感器被安裝在紅外濾光片窗口89、91后而該光電二極管93裝在中間。一個“墨水池”95可以接收該筆尖97用于臨時存放，而一個管子99提供一個存入該筆的地方。該筆可以被完全地插入該管子中而該筆中的電池可以在存放期間被再充電。用于操作該夾子的各種機(jī)構(gòu)可能包括1999年8月18日申請的美國專利申請?zhí)?9/376,837中示出的例子。在一種方案中，使用在圖33中示出的夾子機(jī)構(gòu)。該圖示出在操作該機(jī)構(gòu)中的步驟，如下。步驟1機(jī)構(gòu)沒有被激活。步驟2當(dāng)按鈕780壓在一個彈簧782上時，后者釋放座架733，并讓該鉸鏈彈簧784打開該夾子785。步驟3將紙786插在該夾子和該筆支持器的殼體787中間。步驟4杠桿785(該夾子)抵住該紙張，而明顯弱于該鉸鏈彈簧的彈簧788退讓并開始下陷。該夾子繞著旋轉(zhuǎn)點(diǎn)789旋轉(zhuǎn)。步驟5該夾子將該紙張壓在該支持器的底部。彈簧788下陷，而兩個杠桿都根據(jù)插入的紙量下降。一個夾子按鈕可用于通過一個杠桿將水平運(yùn)動轉(zhuǎn)換為垂直運(yùn)動，從而降低該夾子。也就是，該按鈕可以按壓一個杠桿，該杠桿旋轉(zhuǎn)將水平運(yùn)動轉(zhuǎn)換為垂直運(yùn)動，從而降低該夾子。該機(jī)構(gòu)被展示于圖34中。該夾子具有兩個連接到一個水平條792的縱向滑動條790、791。在該水平條和該支持器的殼體之間有一個彈簧793。有兩個縱向?qū)蛟O(shè)備794、795用于使該縱向條上上下下滑動。在該圖的底部的側(cè)視圖中，當(dāng)該按鈕沒有按下時，該彈簧自始至終是向上的并且該夾子被壓向該筆桿殼體(該圖的左邊)。當(dāng)該按鈕被按下時(該圖的右邊)，該彈簧被按下而該夾子(現(xiàn)在看該前視圖)在該滑動設(shè)備之間下降。在紙張被插入并且該按鈕被釋放以后，該彈簧向上推動該夾子而該機(jī)構(gòu)在該夾子和該筆桿殼體之間卡住該紙張。該按鈕可以沿多個軸移動一個杠桿以便降低該夾子。該按鈕可以激活一個杠桿線性地旋轉(zhuǎn)和移動以便降低該夾子。在另一方案中，如圖36中所示，該操作員在一個滑動板(按鈕)901上按下。該滑動按鈕接觸兩個頂簧桿903、905的中心，以該按鈕/板的相同方向向下移動這些支點(diǎn)。該杠桿的底部終端被固定在旋轉(zhuǎn)插腳907、909的周圍，從而該底部終端向下移動大約兩倍于該按鈕的距離。該杠桿的頂部終端裝有插腳911、913，這兩個插腳被安放在導(dǎo)向槽915、917和兩個自該底部夾子垂直地上彎小突起中。最后的結(jié)果是該夾子的垂直向下運(yùn)動，這大約是該按鈕/板的移動的距離的兩倍。也可以是，如圖35所示，該滑動板930可以被水平方向放入并且借助于一個剛性的彈性帶子，獲得所要求的結(jié)果即與該按鈕的垂直運(yùn)動相反的水平推動運(yùn)動。如圖37所示，另一方法可以是通過該按鈕951的一個牽拉運(yùn)動獲得的，如果在該機(jī)構(gòu)中作用于這兩個杠桿953、955的力從該杠桿的中間移動到底部終端，并且該杠桿的支點(diǎn)移動到位于自該頂部終端到該底部終端距離的1/3的一點(diǎn)。這將提供必要的機(jī)械效益，以便維持該夾子移動的距離相對于該按鈕的行程的該2∶1比率。在兩種機(jī)構(gòu)中，在杠桿上施加力的點(diǎn)相對于轉(zhuǎn)動中心的這種定位可用于增加該夾子的機(jī)械位移。筆支持器電路圖18中示出該支持器的一個電路方框圖。通過一個電池511、或者由一個交流電壓轉(zhuǎn)換器513、或者通過將一個USB連接到一個主機(jī)211來為一個專用集成電路ASIC205供電。這兩個CMOS傳感器201、203具有輸出，通過運(yùn)算放大器169、171經(jīng)由一個多路傳輸180以及一個12位A-D轉(zhuǎn)換器使165、167連接到專用集成電路。該CMOS傳感器的模擬輸出以偏移量消除和自動增益控制形式進(jìn)行信號處理。該處理的信噪比要求為該CMOS傳感器和所有的模擬信號處理電路使用5v電源。某些模-數(shù)轉(zhuǎn)換器以2.5v參考操作，并且來自該CMOS傳感器的信號可以使用一個電阻分壓器用因數(shù)2按比例縮小。該專用集成電路ASIC可以是來自SoundVision的modelClarity2B，位于framinghamMA)并且基于一個ARM7核心。該專用集成電路ASIC固件實(shí)施數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲、文件系統(tǒng)、I/O服務(wù)(LED和開關(guān))、RS232以及USB通信、用于空閑和睡眠模式的功率調(diào)節(jié)、光學(xué)校準(zhǔn)和測試模式。該多路復(fù)用器使該A-D轉(zhuǎn)換器182能在兩個CMOS陣列201和203之間交替執(zhí)行以便將兩個傳感器之間的時間差最小化。該A-D轉(zhuǎn)換器的時鐘脈沖頻率是1.2MHz。每一CMOS傳感器是600khz的時鐘。數(shù)據(jù)采集使用該專用集成電路ASIC的直接存儲器存取(DMA)裝置。由一個鎖相環(huán)路513驅(qū)動該專用集成電路的一種喚醒輸入，該鎖相環(huán)路513接收來自該光電二極管的輸入信號。該光電二極管由來自該筆的已調(diào)制光驅(qū)動。該專用集成電路ASIC由一個48兆赫晶體和一個時鐘分配器517進(jìn)行時鐘控制。經(jīng)由一個USB端口211和一個RS232/IrDA端口209提供I/O特征。在SDRAM207中處理固件和數(shù)據(jù)并被存儲到一個閃速存儲器519中?？梢詾橛脩麸@示屏提供一個可選的LCD172。USB提供兩種自支持器到個人計算機(jī)的數(shù)據(jù)傳送方式成批的和實(shí)時的。實(shí)時傳輸是中斷驅(qū)動的并用作鍵盤和鼠標(biāo)的替換應(yīng)用。一種雙重功能收發(fā)器用來實(shí)施RS232和IrDA兩種通信。該RS232通信被用作通過撥號連接到通過蜂窩電話的服務(wù)器。該支持器可以支持不同種外部連接，包括USB，串行的，并列的，IrDA，藍(lán)牙(Bluetooth)，防火墻或者任何種類的通信端口。當(dāng)?shù)綦姇r，如果該支持器連接到任何外部裝置，它具有一種自動供電的能力。它還具有當(dāng)一外部裝置斷開連接時自己斷電的能力。對于該支持器有兩種連接一種連接是一種外部存儲器類型的連接。用一個稱為主機(jī)的計算機(jī)或者其它裝置構(gòu)成這樣一種連接，該主機(jī)能夠顯示圖形并具有一個滿足要求的用戶界面。當(dāng)連接到一個主機(jī)裝置時，該支持器相當(dāng)于一個外部存儲器裝置。該主機(jī)裝置的一個用戶可以通過該支持器瀏覽文件系統(tǒng)，復(fù)制、查看以及編輯先前由該支持器收集的文件。駐留在該主機(jī)中的軟件能夠在該主機(jī)屏幕上轉(zhuǎn)換、顯示、打印以及編輯在該支持器上存儲的文件，或者從該支持器復(fù)制到該主機(jī)。當(dāng)連接到該主機(jī)時，該筆還可以作為一個實(shí)時輸入裝置使用。連接的另一種類型是使用一種便攜式網(wǎng)絡(luò)或者調(diào)制解調(diào)器使能裝置，比如一個蜂窩電話。當(dāng)檢測到這樣一種連接時，該筆支持器自動地開始將先前收集的所有數(shù)據(jù)以電子郵件或者傳真的方式進(jìn)行傳輸。該可選LCD顯示屏向用戶通知該筆的狀態(tài)，例如關(guān)于通過通信不是可靠的已備因特網(wǎng)的便攜式電話進(jìn)行的連接和下載。該顯示屏可以被安裝在該支持器的上面。如果使用一個LCD，可能不需要該LED。一個單獨(dú)的三色(綠色，黃色，紅色)LED170(參見圖18)指示書寫數(shù)據(jù)的正常采集，通過便攜式電話下載到一個個人計算機(jī)，以及電池和存儲器狀態(tài)的監(jiān)視。筆、夾子以及墨水池開關(guān)141、143和145用來控制該專用集成電路ASIC，而一個復(fù)位開關(guān)147用來復(fù)位該專用集成電路ASIC。圖19示出所發(fā)明的操作狀態(tài)的一個狀態(tài)圖。陰影塊指示研究狀態(tài)。明亮塊指示中間狀態(tài)。在其它情況中，該圖標(biāo)識使用多色LED指示該操作狀態(tài)的方式。在加電時，當(dāng)存儲器中有頁面時，該綠燈閃爍相同的時間。當(dāng)該存儲器是空的時，在加電時該綠燈不亮，而如果該用戶開始書寫之后30秒或者不久就停止閃爍。在書寫期間，當(dāng)正確地進(jìn)行數(shù)據(jù)采集時，該LED是淺綠色。該綠燈由于例如阻隔光線、筆離開書寫表面或者電池用完等觸發(fā)的故障檢測而熄滅。當(dāng)沒有書寫發(fā)生時，由一個閃爍黃色燈光指示電池容量低狀態(tài)。然而當(dāng)書寫時，如果該電池容量低該黃色與淺綠色燈光間歇地閃爍。當(dāng)書寫沒有發(fā)生時由黃色燈光的加倍閃爍指示存儲器幾乎全滿，而當(dāng)書寫發(fā)生時由黃色與淺綠色燈光間歇地閃爍指示存儲器幾乎全滿。在成功的下載后，由一個亮綠色燈光指示下載狀態(tài)(無論該筆在該支持器或者墨水池中還是外面都可以獨(dú)立地開始)。閃爍的綠色表示下載在進(jìn)行中。當(dāng)沒有有效的下載業(yè)務(wù)或者下載信號很弱時，一個紅燈閃爍。對于一個因特網(wǎng)問題例如當(dāng)一個服務(wù)器掉線時，該紅燈加倍閃爍。一種三倍閃爍的紅燈指示通信的錯誤設(shè)置包括錯誤的用戶標(biāo)識符或者服務(wù)器地址。這需要在來自筆的數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫中記錄的數(shù)據(jù)匹配不成功后，將一個代碼從服務(wù)器返回給筆。電池再充電狀態(tài)在成功重新充電以后由一個連續(xù)的綠燈指示，而當(dāng)把該支持器插入交流整流器并充電時由一個多重閃爍的綠燈指示。一個來自電池監(jiān)視電路的信號與來自一個充電器的快速充電信號(當(dāng)沒有充電時為高)的組合可以標(biāo)識該狀態(tài)，是否在處理中充電或者涓流充電。該筆能在充電期間被使用。如果該筆從該墨水池移開并在充電期間使用，該黃色燈光被替換為如上所述的所有的正常指示燈。由一個連續(xù)的黃色燈光指示書寫到閃現(xiàn)閃存狀態(tài)。通過激活筆或者以后言及的墨水池兩只開關(guān)中的任何一個，所有的故障均被復(fù)位。唯一的例外是當(dāng)成功下載和用戶開始書寫的時候。然后該恒定的亮綠色燈光將轉(zhuǎn)變成一個淺綠色光。在睡眠模式中，所有的故障指示、低存儲容量和低電池容量都以正常方式延續(xù)。所有的下載故障還繼續(xù)保留。如果該專用集成電路ASIC需要在加電期間指示低存儲容量或者低電池容量情況，該加電指示獲得優(yōu)先權(quán)。然后在超時30秒以后顯示該故障指示。如果該專用集成電路ASIC需要在下載期間指示低存儲容量或者低電池容量情況，該下載指示優(yōu)先。在復(fù)位下載狀態(tài)以后，顯示該故障指示。接通的該四個支持器中，該夾子開關(guān)141以一種方式指示該夾子正在打開和閉合，以便通知該電路該用戶開始一次換頁。該筆開關(guān)143指示何時筆在該支持器中或者在該支持器以外。一個墨水池開關(guān)145指示何時該筆在該墨水池中或者在該墨水池以外。該復(fù)位開關(guān)147被隱藏可使用一紙夾經(jīng)由該底部中的一個洞可以使用。該筆開關(guān)和該墨水池開關(guān)指示何時該筆在該支持器中或者該墨水池中，并當(dāng)該筆在該支持器或者該墨水池中時除去數(shù)據(jù)采集和存儲電子裝置的電源。該筆開關(guān)還在激活時打開新文件(或者頁)，而該墨水池開關(guān)不做。該夾子開關(guān)指示何時該夾子被激活，而且以及一次換頁和一個新文件的開始(每一頁是一個文件)。如果該軟件凍結(jié)，該復(fù)位開關(guān)復(fù)位該專用集成電路ASIC。該開關(guān)通常如下打開筆當(dāng)該筆在該支持器以外時打開。墨水池當(dāng)該筆在該墨水池以外時打開。夾子當(dāng)該夾子按鈕被釋放時打開。復(fù)位當(dāng)開關(guān)被壓下時打開。該支持器還包括一個USB和RS232接口的小型連接器以及一個用于使用藍(lán)牙(Bluetooth)或者其它無線技術(shù)的天線。該USB和RS232連接器還被連接到該喚醒供電電路，以便筆支持器在把電纜插進(jìn)該小型連接器的時候可以自己供電。由該傳感器生成的角度信號由該專用集成電路ASIC處理并存儲在閃存中，以便用于向其它裝置比如便攜式電話、PDA和PC(沒有示出)傳輸，在那里它們被用于手寫體識別或者捕獲圖畫。例如，可以使用USB、RS232、IrDA或者藍(lán)牙(Bluetooth)協(xié)議執(zhí)行該傳輸。文件系統(tǒng)該閃速存儲器的結(jié)構(gòu)是FAT(文件分配表)兼容文件系統(tǒng)，其中每一文件表示一個手寫信息頁面。每一文件具有一個12字符的唯一名稱，包括3個字符的擴(kuò)展名和一個分隔“點(diǎn)”。數(shù)據(jù)文件創(chuàng)建當(dāng)一個用戶通過將該筆從支持器拿出，或者在該筆已經(jīng)處于書寫模式時通過按下?lián)Q頁夾子按鈕而使該筆進(jìn)入書寫模式時，創(chuàng)建了一個新文件，并且后來的書寫被保存在一個新文件中。如果該用戶在創(chuàng)建新文件以后沒有實(shí)際地執(zhí)行更多書寫，所新創(chuàng)的文件被刪除，而在當(dāng)下一次筆進(jìn)入書寫模式時，重新使用同樣的文件名。在數(shù)據(jù)采集期間，未壓縮數(shù)據(jù)被存儲在SDRAM中的一個臨時的緩存器中，并且在被存儲到閃速存儲器中的一個文件中以前由一個數(shù)據(jù)存儲作業(yè)壓縮該數(shù)據(jù)。每一頁被存儲在一個單獨(dú)的文件中。前一頁在開始采集新頁以前被壓縮。數(shù)據(jù)文件格式我們使用一種基于具有立方近似值的可變速率哈夫曼編碼的二進(jìn)制壓縮格式。這樣一種格式包括編碼數(shù)據(jù)坐標(biāo)和時間戳。在被壓縮以前，該文件具有以下格式該文件以四個字節(jié)段bytesegments構(gòu)造。每一段相應(yīng)于一個像素或者一個時間戳。每一個像素具有一個為零的最高有效位(MSB)，并由兩個15位數(shù)字組成，該這是相應(yīng)CMOS傳感器的子坐標(biāo)。通過一個的最高有效位辨別時間戳，并且該時間戳可以存儲下一像素的完整日期與時間(稱作完整時間戳)，或者可以存儲自上次完整時間戳以來像素的增量計數(shù)器。每一文件都從該完整時間戳開始。在每一書寫筆劃的末尾插入一個加1的時間戳。因?yàn)榘磿r均勻地掃描所有的像素，這樣一種時間戳的組合使能在將來處理中有效地恢復(fù)筆跡的整個歷史記錄。數(shù)據(jù)的下載當(dāng)該支持器使用一個USB電纜與一個人計算機(jī)通連時，該個人計算機(jī)自動地將該支持器識別為一個PC兼容USB裝置，并且通過該個人計算機(jī)文件系統(tǒng)擴(kuò)展名，該支持器文件系統(tǒng)的內(nèi)容對于該個人計算機(jī)變得可見。該用戶可以通過它瀏覽以及使用一筆跡查看程序以觀看該文件。當(dāng)一個RS232電纜在該支持器和例如一便攜式電話之間通連時，該支持器自動地自己供電，并且開始從該支持器的存儲器的數(shù)據(jù)文件傳輸?shù)皆撾娫?。還可以進(jìn)行紅外線數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆撾娫?。該?shù)據(jù)以壓縮形式發(fā)送到該服務(wù)器并被保存在那里直到被請求發(fā)往一收件人。然后它被解壓縮和轉(zhuǎn)換為以下格式中的一種.tif，.pdf，.gif，專用于電子郵件或者傳真通信業(yè)務(wù)的.ps。傳感器信號預(yù)處理在某些例子，可以使用一預(yù)處理器(沒有示出)進(jìn)行背景消除以及向閃速存儲器中的存儲，同時該專用集成電路ASIC處理器執(zhí)行所有的通信和I/O功能。該預(yù)處理器可以用一種可編程設(shè)備形式實(shí)施，比如PLD，F(xiàn)PGA或者數(shù)字專用集成電路ASIC或者一個DSP。在該例子中，根據(jù)由該鎖相環(huán)路(PLL)恢復(fù)的該筆的LED調(diào)制頻率，執(zhí)行一個倍頻操作以便產(chǎn)生一個高頻像素時鐘和一個用于該預(yù)處理器的時鐘。第二處理器可以是另一便攜式裝置，比如一個便攜式電話或者PDA的一個處理器。數(shù)據(jù)采集目標(biāo)座標(biāo)是在10毫秒相隔的連續(xù)的采樣空間中采集的，以便為0.5毫米的分辯率以通常的5厘米每秒的速度捕獲足夠的書寫運(yùn)動。該專用集成電路ASIC作為一個主操作，為傳感器產(chǎn)生時鐘和所有的必需信號。該支持器中的傳感器使用來自該專用集成電路ASIC的像素時鐘。由每一傳感器產(chǎn)生一個幀信號并被回讀到該專用集成電路ASIC里。因此，在某些實(shí)施中，來自該筆的該LED脈沖以及在該支持器上執(zhí)行的信號采集沒有同步化。在其它例子中，該數(shù)據(jù)采集與該筆的調(diào)制頻率同步。同步化有效地改善了角分辨率。在每一采樣周期中，獲得該筆的位置坐標(biāo)，自兩個傳感器捕獲數(shù)據(jù)。該背景消除算法的一種方案(與筆異步)需要在每一傳感器捕獲三個相鄰幀。另外的一幀由用于傳感器復(fù)位的該專用集成電路ASIC體系結(jié)構(gòu)使用。為了將兩個傳感器的坐標(biāo)不齊量最小化，該多路信道數(shù)據(jù)采集對于每一個像素在兩個傳感器之間交替進(jìn)行。以一個1.2MHz的最大采樣率操作該A-D轉(zhuǎn)換器并在兩個傳感器之間交替進(jìn)行，允許直到600kHz的像素采樣頻率。每一CMOS陣列具有1024+4個像素，這產(chǎn)生大約600Hz的幀速率?？梢允褂?00Hz的緩慢速率獲得更多的像素曝光以及相應(yīng)地更好的信噪比。每一傳感器以一種模式操作，該模式中每一個像素在被讀取到A/D轉(zhuǎn)換器里以后被復(fù)位。該紅外線LED占空比是三幀周期的50％。對于該占空比，該LED頻率不能超過200Hz。為了消除背景噪聲和低頻串?dāng)_而無需同步的目的，需要三個1024像素的數(shù)據(jù)幀，如下所述。除該主模擬輸出之外，每一CMOS還發(fā)出END_FRAME信號。由每一CMOS，對于該三個連續(xù)的數(shù)據(jù)幀中的每一幀的采集周期都是開始于該END_FRAME信號，這與幀的最后的像素一致。在該P(yáng)IXEL_CLOCK脈沖的下降沿發(fā)生每一A-D轉(zhuǎn)換。點(diǎn)的總數(shù)基本上是(1024+4)*3，其中1024是該CMOS陣列的長度，4是該END_FRAME信號和下一幀開始之間的時鐘脈沖的數(shù)目，而3是實(shí)施背景補(bǔ)償所需的連續(xù)的幀的數(shù)目。根據(jù)所獲得的波形，該專用集成電路提取三個陣列，每個相當(dāng)于1024像素。該陣列必須被正確地定位以便它們中的每一個中的第i個單元相應(yīng)于該CMOS的的第i個像素。讓我們將這些陣列稱作A1、A2和A3。根據(jù)以等于幀速率的1/3的頻率和50％的占空比調(diào)制該筆中的LED的事實(shí)進(jìn)行背景補(bǔ)償。為了實(shí)現(xiàn)背景補(bǔ)償，在該陣列上以單元方式執(zhí)行以下計算A12＝abs(A1-A2)；A23＝abs(A2-A3)；A13＝abs(A1-A3)。然后陣列A12、A13和A23被以單元形式相加以形成一個新的陣列，稱作A。該陣列A是1024單元長并且攜帶具有背景消除的光束信息。為了可靠地除去在END_FRAME脈沖期間的像素波形中出現(xiàn)的大峰值，可以提取比1024單元短的子陣列，例如三個1020單元長的子數(shù)組，該子數(shù)組起始于像素3、1032和2061(基于0)。這兩個傳感器的讀出數(shù)據(jù)被同時(或者當(dāng)僅僅利用一個A-D轉(zhuǎn)換器時具有多路信道的準(zhǔn)同時)數(shù)字化。以子象素分辯率沿CMOS陣列查找峰位確定每一傳感器接收光線的角度取決于沿該傳感器的陣列確定峰值光強(qiáng)度的像素位置。用于以子象素分辯率查找峰位的該算法使用兩個參數(shù)T，以伏特為單位的強(qiáng)度閾值，以及W，以像素為單位的窗口寬度。這些參數(shù)的典型值是T＝0.1V和W＝15。作為一個初始步驟，查找該陣列中的峰值和它的下標(biāo)，將它們稱作Amax和M。如果這兩個Amax值(相應(yīng)于這兩個傳感器)中的任何一個小于T，則丟棄該點(diǎn)。在該情況中，該LED被認(rèn)為是隨該筆沒有接觸該紙張而關(guān)閉。如果M＜W/2或者M(jìn)＞(1024-W/2)，該點(diǎn)因?yàn)樘咏曈虻倪吘壎粊G棄。從A中提取一個從單元M-W/2開始的W單元長的子陣列。如下查找它的部分重心創(chuàng)建一個所提取子陣列的單元運(yùn)行總和的陣列(稱作S)。獲取它的最后元素的值。將它除以2。利用線性的插入/查找表查找S中的該值位置的部分下標(biāo)。將M-W/2與該值相加。這將成為在原始1024單元陣列中的光束重心的該部分下標(biāo)。使它的符號反向后加上512(就1024單元長的A來說，或者就510單元長的A來說是510)。該結(jié)果P是相對于該傳感器的軸的光束的部分位置(以像素為單位)。子象素算法的使用允許以8至10的因子增加該象素分辨率。計算相對于傳感器軸的光源角度作為前一計算的結(jié)果，我們具有每一傳感器的光束的角坐標(biāo)(以像素為單位)。我們將它們稱作Pleft和Pright(從該筆端點(diǎn)的視角看該傳感器)。我們根據(jù)該傳感器的幾何形狀重新以弧度計算Ps。在一個例子中，該像素間距L＝7.77微米，該透鏡到該CMOS的距離是D＝4800微米(通常的)，該透鏡材料的折射系數(shù)是N(對于玻璃是1.5，對于塑料是1.4，對于SF6是1.8)。將使用用于校正書寫映像的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)來調(diào)整各參數(shù)，距離D、折射率N和水平偏離距和斷開Off。然后以F＝arcsin(N*sin(arctan((P*L)/D)))的方式計算該角度(以弧度為單位)。如圖22中所示，需要以下參數(shù)來計算笛卡兒坐標(biāo)系中的該光源位置傳感器輻角(內(nèi)傾)C(弧度)，典型地30/57基準(zhǔn)B，傳感器之間距離(mm)；典型地150左傳感器Kleft＝tan(C-Fleft)右傳感器Kright＝tan(C+Fright)X(mm)＝B*Kright/(Kleft+Kright)；Y(mm)＝Kleft*X用于將一個點(diǎn)作為有效點(diǎn)接受的標(biāo)準(zhǔn)以坐標(biāo)對(X，Y)形式存儲點(diǎn)。當(dāng)將點(diǎn)存儲到存儲器里時，坐標(biāo)被連續(xù)地存儲，除非如下情況如果發(fā)現(xiàn)該信號低于該閾值(如上所述)則將一個標(biāo)記(一對單值)寫入該存儲器，例如(NaN，NaN)，這在后面將表示該筆被舉起(NaN代表沒有一個數(shù)字，如IEEE算法標(biāo)準(zhǔn)中所定義的)。然后，不向該文件添加新增數(shù)據(jù)點(diǎn)直到再次檢測到該信號。該方法允許該筆準(zhǔn)確地向該重放程序報知在那里所還原的軌跡線中斷。如果該信號是有效的，但是該筆位置同前一位置比較起來沒有顯著變化，則不向該存儲器添加新增數(shù)據(jù)點(diǎn)，但是不同于無信號的情況，沒有向該存儲器寫入標(biāo)記。以(X1-X0)2+(Y1-Y0)2計算該移動正方形的尺寸。用于該移動正方形的有效典型值是0.04平方毫米。沒有將時間戳包括在一個文件中，因?yàn)閷τ诨謴?fù)該筆的軌跡不需要該信息。坐標(biāo)被存儲在暫時的緩沖器中并且僅僅在存儲到閃速存儲器以前被壓縮。每一頁面被存儲在一個單獨(dú)文件中。因此，不需要一頁結(jié)束的標(biāo)記。完整時間戳將在第一有效像素以前被插入。每當(dāng)該筆升離該紙張，在一頁面(文件)上的所有其它時間戳將被加1和并被插入。不管該筆離開該紙張多久僅僅插入一個時間戳。睡眠模式當(dāng)從該支持器或者該墨水池取出該筆供書寫時，該專用集成電路ASIC以睡眠模式打開并等待直到檢測到來自該筆的一光信號。當(dāng)該支持器被喚醒并檢測到寫入中斷了預(yù)定時段時，該支持器回到節(jié)省電力的睡眠模式。該專用集成電路ASIC通過將它的正常48MHz時鐘頻率減少為750kHz進(jìn)入睡眠模式。SDRAM刷新速率也相應(yīng)地變化以便保持?jǐn)?shù)據(jù)完整。當(dāng)該筆在該支持器或者該墨水池之內(nèi)時，該支持器的電力幾乎被完全地斷開。RS232接收器和USB監(jiān)控電路消耗微乎其微的維持電流。當(dāng)該電路通過電纜連接到一個便攜式電話或者通過USB電纜連接到一個人計算機(jī)時，一旦檢測到RS232或者USB的激活電平，該電路醒來并為其余的電子裝置啟動電力當(dāng)該筆在支持器之內(nèi)時，該筆支持器被完全斷開。在睡眠模式中，該支持器電子裝置的唯一功能是等待來自光電二極管和相關(guān)的鎖相環(huán)路電路的一個指示該筆被激活的WAKEUP輸入。在睡眠模式中，當(dāng)該筆檢驗(yàn)該光電二極管時，它在該時段之間消耗很少電力。在寫入期間，該筆傳輸已經(jīng)調(diào)制的IR脈沖。該脈沖在該支持器處被檢測，使該鎖相環(huán)路喚醒該處理器，一旦該專用集成電路ASIC轉(zhuǎn)換為48MHz系統(tǒng)時鐘即開始正常的采集模式。鎖相環(huán)路(PLL)當(dāng)檢測到來自該筆的該已調(diào)制的IR光線時，該筆LED的調(diào)制時鐘(由輸出光線中的1kHz脈沖串表示)用PLL電路132提取出調(diào)整到該紅外線光線的調(diào)制頻率。所有的采集數(shù)據(jù)最初通過DMA存儲到SDRAM134中。該SDRAM的刷新速率從采集模式到睡眠模式時保持不變。該存儲要求對于已經(jīng)壓縮的50頁面或者未壓縮的10頁面數(shù)據(jù)是1M字節(jié)。該5∶1壓縮算法必須具有快速的和計算簡單的編碼而沒有解碼上的限制。在書寫期間所采集的數(shù)據(jù)最初是被存儲在SDRAM中。當(dāng)該筆回到該墨水池或者該筆時，或者換頁開關(guān)136被激活時，該專用集成電路ASIC將所有數(shù)據(jù)從SDRAM的寫入閃速存儲器138。將一整頁的手寫文本數(shù)據(jù)寫入閃存僅僅需要短暫的時間。在該支持器上通過點(diǎn)亮一黃色LED140為用戶指示該傳輸。8M比特的閃速存儲器存儲表示最大為50頁面的手寫文本的壓縮文件。該壓縮算法允許至少6至1壓縮而沒有可見的文本失真。用于該支持器的電源該支持器通過兩個串聯(lián)的AANiMH電池提供3.0V的電力。當(dāng)該筆在墨水池或者支持器中時，該筆的三個鎳鎘電池通過涓流充電。該筆的電池具有大容量并幾乎未曾被完全充電過。該涓流充電足以維持該電池充電。當(dāng)該筆和該筆支持器兩個都在充電器中時提供一種專用模式，以便用該完全充電電流對包括該筆電池在內(nèi)的所有電池充電。電池壽命是十個手寫頁面或者一周的沒有數(shù)據(jù)壓縮用于存儲在存儲器中的平均量。一個一般的用戶可以每秒鐘寫入2個字符，也就是120字符/分，也就是7200字符/小時。一般的手寫頁面大約是700個字符。為了產(chǎn)生十個頁面，該電池必須工作5個小時。當(dāng)連接到一個USB端口時，該支持器可以從該USB主機(jī)得到電力。電池上的電荷被維持在足夠高的電平以便在轉(zhuǎn)變成USB電力之前啟動該電路。來自該USB連接器的電力只是在該專用集成電路ASIC通過該USB鏈接建立通信聯(lián)絡(luò)以后被提供，并向該USB鏈接的另一端的個人計算機(jī)報知該連接是高電源。作為響應(yīng)，該個人計算機(jī)提供直到0.5A的供電。電池充電電流被設(shè)置在0.4A，并被監(jiān)控以便將該充電器轉(zhuǎn)換為涓流充電。當(dāng)該筆被從支持器或者墨水池取出時，該筆支持器電路被激活。某些支持器電路如RS232驅(qū)動器和喚醒電源電路直接從該電池獲取電力。其它電路從一個通過一個板上開關(guān)穩(wěn)壓器根據(jù)2至3伏特的電池組電壓產(chǎn)生的3.3v電源獲取電力。當(dāng)連接到一個USB鏈接時，該3.3v根據(jù)USB電源產(chǎn)生。根據(jù)該3.3v電源為該模擬電路產(chǎn)生5v。筆和支持器的同步該筆和該筆接收器的同步可以產(chǎn)生更好的信號分辯率和相應(yīng)地更好的寫入的分辯率和角分辨率。如圖20所示，為了同步，該筆產(chǎn)生較高頻脈沖的周期脈沖串401，比如1-10kHz的脈沖(作為建議我們示出某些時序圖)，這可以容易地通過鎖相環(huán)路檢測出。該鎖相環(huán)路PLL不但檢測該實(shí)際調(diào)制時鐘而且檢測它的相位，這可以產(chǎn)生一個信號用于啟動數(shù)據(jù)采集并使它與該筆LED同步。如圖21所示，該控制信號LED_ON和LED_OFF觸發(fā)信號采集。在這種情況下，僅僅需要兩幀進(jìn)行背景消除，一個在該筆LED亮的時候用于該IR信號，而另一個在該LED熄滅的時候用于該IR信號。對于一個CMOS傳感器，提供一個快門模式同時復(fù)位所有的像素。每一采樣僅僅有兩個幀提高了采樣率和分辯率，并且可以允許該處理器在采樣之間進(jìn)入空閑模式以便節(jié)省電力。2維的CMOS陣列的使用數(shù)字傳感器的供應(yīng)商到制造商生產(chǎn)小型的節(jié)省電力的傳感器和具有圖像處理電路的傳感器，這些都可以集成到紙上的筆或者三維筆的應(yīng)用中。光點(diǎn)的三維定位可以使用兩個二維光電陣列。在兩個平面上的光點(diǎn)的投影定義3D空間中的一個單獨(dú)的點(diǎn)。當(dāng)一個三維位置的軌跡有效的時候，一個IR指針筆的運(yùn)動可以控制在一臺個人計算機(jī)屏幕上的一個三維物體。當(dāng)該筆在空間移動時，它以任何方向拖拉或者旋轉(zhuǎn)該物體。從屬模式(SLAVEMODE)在其它實(shí)施中，在一種從屬模式使用該基于專用集成電路ASIC的ARM7，該DMA可以處理數(shù)據(jù)采集但是由該筆光線檢測電路(PLL)提供該垂直同步信號。兩個替換的模擬信道可以使用兩個單獨(dú)的信道用于模擬信號處理和A-D轉(zhuǎn)換。這樣一種實(shí)施可以使用更多的經(jīng)濟(jì)的不需要快速的建立時間、頻帶寬度和轉(zhuǎn)換速率的部件。幀變化替換物CMOS傳感器具有一個受限的動態(tài)范圍。盡管在該CMOS輸出以后可以由兩個CMOS同時使用一個可調(diào)的電子增益，該方案可能還不是理想的，因?yàn)閮蓚€原因。首先，當(dāng)該筆正在該紙張的某區(qū)域移動時，用于這兩個CMOS的信號可能在大小方面不同，所以改變兩者的增益可能會固定一個信號同時將另一信號降低到一個無法接受的電平。為了獲得該頁面上的適當(dāng)?shù)男盘枺瑢τ诿恳籆MOS具有單獨(dú)的增益是有用的。其次，使用一個電子增益對于防止實(shí)際的CMOS飽和并沒有做任何事情，這對于該傳感器必須覆蓋的區(qū)域是不可避免的。該CMOS的增益可以通過獨(dú)立地改變每一CMOS的輻照率來改變。如圖21所示，該筆傳輸率保持在100Hz，而該CMOS的幀速率601在300Hz、600Hzand1200Hz中間變換。在300Hz，該背景消除是直接順向的。對于600Hz，該算法使用每隔一幀(幀1、3和5)。對于1200Hz，該算法使用每隔四幀(幀1、5和9)。該像素速率是300kHz、600kHz和1.2MHz。改變該幀速率可以由專用集成電路ASIC完成而無需其它任何硬件。每一CMOS可以被直接連接到它自己的模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC，或者兩者都可以被通連到一個模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器ADC，該模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC將能處理1.5兆采樣/秒，并且具有一個4V參考電壓。然后該模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器ADC可能被接入一個數(shù)字復(fù)用器，以便將該信號送入該專用集成電路ASIC。基于方法的PSD不用CMOS陣列，還可以使用兩個PSD檢測來自該筆的紅外線光線。每一PSD確定在該筆與PSD之間的視線和該頁面之間的角度。由這兩個PSD確定的這兩個角度以及PSD之間的距離足以計算該筆尖的位置。即使使用紅外濾光片，環(huán)境光線也將在PSD位置測量中引入誤差。為了減少該誤差，該筆的紅外線被調(diào)制以便產(chǎn)生處于一調(diào)制頻率并具有50％占空比的脈沖，如上所述?？梢允褂脙煞N模擬技術(shù)判別被轉(zhuǎn)換為用于三角測量的角度的該P(yáng)SD信號。在一種稱作同步解調(diào)并用于測試電子裝置中的方法中，該入射同步光線脈沖在光調(diào)制頻率被分路，并根據(jù)該LED是亮還是滅否將相反的增益(分別+1和-1)應(yīng)用到那些信號。這可以減去背景噪聲。然后一方面使用一響應(yīng)于該信號變化時間常數(shù)對該信號積分，而另一方面平衡該噪音。在一個例子中，該調(diào)制頻率可以是3kHz，而該脈沖振幅可以是ILEDpeak＝Xma。一種用于判定使用一種采樣和保持技術(shù)的方法。該光信號的形狀具有3kHz調(diào)制頻率上的一50％的占空比，如前所述，還具有一個施加于該調(diào)制頻率上的顯著強(qiáng)烈的短脈沖。該調(diào)制頻率由一個鎖相環(huán)路PLL判定并被用來觸發(fā)該采樣和保持電路，而該強(qiáng)光脈沖被實(shí)際采樣。該脈沖振幅是ILEDpeak＝Xma而該脈沖持續(xù)時間T＝Y(jié)usec。PSD在它們的光敏面上感測和測量光線的位置是極精確的。它們是便宜的并只需要微乎其微的電力消耗。該P(yáng)SD的實(shí)施也比CMOS的簡單。如圖23所示，電流至電壓變換是在四個信道中間的每一個上執(zhí)行的，對于每一PSD各是兩個。該四個模擬信號通過微控制器613(12位模-數(shù)轉(zhuǎn)換器A/D)進(jìn)行低頻濾波605、同步檢波607、積分609和數(shù)字轉(zhuǎn)換611。在100Hz采樣率執(zhí)行A-D轉(zhuǎn)換。該處理器在該筆在紙上造成痕跡的時候是激活的。該處理器執(zhí)行信號采集并定期存儲到閃速存儲器里。圖24示出一系統(tǒng)次序圖。在沒有制造痕跡的時候，該微控制器進(jìn)入空閑模式，并在任意的一時段以后進(jìn)入睡眠模式。通過以下一個輸入的中斷或者輪詢(TBD)的，該微控制器被從空閑模式或者睡眠模式喚醒該四個模擬信道的一個，當(dāng)處于其調(diào)制頻率的該信號超過該比較器的某一閾值時；來自一個USB端口的一個中斷，當(dāng)檢測到來自一主機(jī)的激活性存在時；它的按鈕中的一個被按下。當(dāng)該RAM變滿或/和到達(dá)一閃速存儲器頁面的界限條件時，該處理器從RAM向閃速存儲器寫數(shù)據(jù)。如果采集繼續(xù)而該頁已滿，該微控制器開始向閃存寫入。然而當(dāng)沒有寫入時，該閃存操作中大部分應(yīng)該在空閑周期期間執(zhí)行。每一PSD具有兩個模擬信號處理的雙信道。每一信道具有一電流至電壓變換器，其輸出被交流耦合到第一增益放大器。該信號用該脈沖發(fā)生IRLED(在筆上)的受調(diào)頻率分路，當(dāng)前是1kHz。當(dāng)LED發(fā)射光線時，該斬波器具有+1的增益。當(dāng)沒有燈光時，該增益是-1，因此該信號被同步地解調(diào)制。最后階段是一積分器，其輸出接近直流電。更確切地說，它是一個由于該放大器的反饋中的積分電容充電和放電的鋸齒波形。該模-數(shù)轉(zhuǎn)換器A/D，或者一個基于PC的DAQ或者該微控制器的一個模-數(shù)轉(zhuǎn)換器A/D，在給定時間間隔以該調(diào)制頻率對該輸出同步地采樣，以便消除由于鋸齒波形而產(chǎn)生的誤差。為了使用該模-數(shù)轉(zhuǎn)換器A/D分辯率的所有的12位，使用該轉(zhuǎn)換器的參考電壓的一個動態(tài)變化。該微控制器總是用最高范圍讀取該模-數(shù)轉(zhuǎn)換器信道然后將它分成一半直到該范圍對于該信號是最佳的。該斬波放大器使用用一個模擬電路在每一信道(總共四個信道)上檢測到的該調(diào)制頻率的仿形。該信號在第二增益級以后獲取，為信號變換檢測進(jìn)行處理，然后恢復(fù)的調(diào)制脈沖經(jīng)過“或”門以便驅(qū)動該斬波放大器模擬開關(guān)在+1和-1之間改變增益。使用光電二極管的相移，旋轉(zhuǎn)筆尖如圖25所示，如果在該筆尖使用一個旋轉(zhuǎn)光源617，可以測量在支持器上的三個光電二極管619、620、621上信號之間的相差，以便查找該筆位置。該筆尖上的旋轉(zhuǎn)燈光可以使用若干(例如八個)通過T/N以定距離間隔的時間觸發(fā)的LED623實(shí)現(xiàn)，其中T時該LED周期的整個時期，而N(例如8)是LED的數(shù)目。該信號源在一X-Y面上的某位置。兩個信號檢測器619、620位于同一個平面上的兩個其它固定位置。如果該信號源具有一種輻射模式以致沿正X軸方向發(fā)射光線的該信號與沿Y軸方向發(fā)射的信號相位正交(在該信號頻率空間旋轉(zhuǎn))，而該傳播延時與該信號周期相比是可以忽略的，然后由從該檢波器向該信號源拖出的兩條交線637、639形成的該角度A1，將與在檢波器測量的信號之間的相位差相同。如果添加一個第三固定位置檢波器621，則將因?yàn)槿龡l線在信號源交叉而形成一個第二角度A2。同樣地，處于交叉點(diǎn)的線之間的該角度A2將與該檢波器之間測量的信號的相位差相同。通過應(yīng)用一些基本的三角，可以通過該檢波器的已知的固定位置和測量該檢波器的信號的相位差查找在該X-Y面中該信號源的位置。如果以三個檢波器之間相等的距離沿直線安排這三檢波器，該計算變得不重要的。參照圖26，根據(jù)傳感器所測量的角度計算B和A角，“a”和“b”如下有a/A＝d/R(1)和b/B＝d/R(2)和B+A+b+a＝180°(3)，根據(jù)基本幾何定理，我們得到B/A＝b/a，(4)，和相應(yīng)地B＝A×b/a(5)A＝B×a/b(6)；現(xiàn)在將(3)代入(5)和(6)我們得到A×b/a+A+b+a＝180°(7)以及B×a/b+B+b+a＝180°(8)；我們用它們解出A和BA＝a×(180°-b-a)/(a+b)(9)B＝b×(180°-b-a)/(a+b)(10)該筆尖上的旋轉(zhuǎn)燈光可以使用若干(例如八個)通過T/N以定距離間隔的時間觸發(fā)的LED623實(shí)現(xiàn)，其中T是該LED周期的整個時期，而N是LEDs的數(shù)目。例如，八個發(fā)射光線二極管(LED)可以沿一個指向外的圓圈上排列，以45度空間相隔并由相鄰LEDs之間的一個具有45度相位差的信號振蕩器驅(qū)動。如圖27和28所示，這三個檢波器641可以是正本負(fù)(PIN)二極管光檢測器，驅(qū)動一個由一個跨阻抗放大器643和一個高增益限幅器645組成的信號處理鏈642，以便消除檢測信號中的任何振幅調(diào)制?？梢杂脙蓚€邊緣觸發(fā)一位加減計數(shù)器類型鑒相器649、兩個二進(jìn)制計數(shù)器和一個在該信號頻率上運(yùn)行若干十進(jìn)制的時鐘完成相位檢波。如果通連該計數(shù)器以致它們對每個時鐘周期加1計數(shù)，在該時鐘周期內(nèi)一個傳感器的相位提前于另外一個，而對于每個時鐘周期遞減計數(shù)，在該時鐘周期內(nèi)一個傳感器的相位延后于另外一個，并設(shè)置一個第三計數(shù)器連續(xù)地加1計數(shù)，則一個微處理器可以周期地讀取和復(fù)位所有的計數(shù)器，通過讀取該連續(xù)地運(yùn)行的計數(shù)器對來自連接到該鑒相器(由驅(qū)動)的這兩個計數(shù)器的讀取按比例縮放。該數(shù)目是這三個傳感器之間的相位差(以斜率為單位)，并與從該傳感器到該源的線的交叉點(diǎn)之間的角度相同。然后計算該源相對于該傳感器的位置是一個微不足道的任務(wù)。筆光線激活開關(guān)替換物可以使用不同的筆光線激活方法，包括導(dǎo)電橡膠，壓敏材料或者應(yīng)變儀。壓敏材料允許一個變動壓力閾值和該切換點(diǎn)與該墨水流動之間的協(xié)調(diào)。這將會在該墨水制造一痕跡然而該筆并沒有沒激活的時候防止數(shù)據(jù)損失。例如，大多數(shù)圓珠筆芯在20至30gf+/-30％時釋出墨水，同時一個現(xiàn)行開關(guān)在50至100gfand+/40gf激活，使得不可能實(shí)現(xiàn)墨水流動和數(shù)據(jù)采集的可靠的協(xié)調(diào)。專用筆芯可以被設(shè)計成能防止低于50gf的墨水流動，以致可以使用現(xiàn)行芯片開關(guān)。筆光學(xué)器件替換物可以使用另外一種方法用于從該筆尖發(fā)射光線。光學(xué)纖維可用于采集來自一LED的光線并以一個該筆尖周圍的360°方式發(fā)射該光線。單獨(dú)的LED芯片可以被設(shè)置在該筆尖周圍并經(jīng)由半反光透鏡/窗口發(fā)射光線，以致發(fā)射50％的光線而另外的50％被內(nèi)部反射以便與另外的光線混合，最終產(chǎn)生均勻的360°光照?？梢允褂脤Ｓ铆h(huán)混合來自單一LED的光線從而為一致性重新分布這些光線。無源的筆替換物如果該IR光源被緊挨著該傳感器設(shè)置，該筆可以是完全無源的。在接近筆尖的地方或者在筆尖將提供一個反射面。該傳感器將會看到來自該筆尖的紅外線的反射光并如上所述計算角度。該筆尖必須只有當(dāng)施壓于紙張并且墨水形成痕跡時才反光。否則沒有相應(yīng)的痕跡在紙上時也會有數(shù)字形式的錯誤痕跡。該反光機(jī)構(gòu)的激活可以是機(jī)械的或者電氣的。在一種機(jī)械實(shí)施中，在該筆尖上的壓力將會打開一個護(hù)層并暴露該筆尖周圍的反射面。在一種電氣的實(shí)施中，在該筆尖上的壓力將會激活液晶或者其它使該材料反射光線的光電技術(shù)。來自其它物體的反射光，如手指甲和戒指可以通過用偏振化紅外線來解決。無源的筆支持器相反地，該支持器可以具有兩個反射鏡，而該筆既發(fā)射光線也接收反射光。在該筆上的傳感元件可以是一種2維PSD或者CMOS陣列。如果使用平面二維傳感器，該筆不會是全方向的，但足它可以形成一種定制的圓形二維傳感器，這將具有360°覆蓋范圍。鍵盤和鼠標(biāo)替換體系結(jié)構(gòu)如上所述，該筆可用于替換標(biāo)準(zhǔn)的PC輸入設(shè)備比如鼠標(biāo)和鍵盤。在用作鍵盤或者鼠標(biāo)的代替物的時候，紙張、塑料或者其它平面可以帶有一個印刷的鍵盤圖案用作用于例如個人計算機(jī)、便攜計算機(jī)和便攜式電話的鍵盤以及鼠標(biāo)墊。現(xiàn)在，在輸入數(shù)據(jù)到個人計算機(jī)、便攜計算機(jī)或者蜂窩電話里的時候，用戶多半受限于鍵盤、袖珍鍵盤或者在屏幕上的指觸輸入。在鍵盤是實(shí)際大小的時候是高效的和便利的，但是用于便攜式裝置比如掌上計算機(jī)以及便攜式電話時就不行了。蜂窩電話的袖珍鍵盤對于撥打電話號碼是有效的，但是在試圖產(chǎn)生ASCII字母與符號的時候需要過多的擊鍵，使任何類型的數(shù)據(jù)輸入都成為一個非常冗長的和耗時的過程。掌上裝置的屏幕上的指觸輸入為了將該裝置需求的手寫體識別的量最小化，需要該用戶使用單一書寫風(fēng)格比如“graffiti”(粗糙雕刻)，或者需要該用戶在該屏幕上顯示的虛擬鍵盤上輕敲。兩者指觸方法經(jīng)常產(chǎn)生不正確的輸入，限制了該裝置的功能性。電子筆可以通過提供一種高度可靠的方法的模式，用于輸入文本字符的以及記錄手寫圖像和線條。用戶用一只筆鍵入所需要的全部只是一張紙或者其它任何表面(有或者沒有一個鍵盤的印刷圖案)。該電子筆連同鍵盤模板的空間謄寫能力用來代替鼠標(biāo)或者鍵盤。該紙張鍵盤根據(jù)用戶的需要可以是多種尺寸。尺寸可以從81/2×11張紙變動到一個蜂窩電話機(jī)蓋的尺寸。該用戶首先選擇他期望的鍵盤尺寸，然后通過用該筆接觸該鍵盤上的指定字符進(jìn)行校準(zhǔn)。為了鍵入一條消息，該用戶在適當(dāng)?shù)逆I上接觸該筆尖。在該筆接觸該紙張相應(yīng)于某一字母的正方形區(qū)域的時候，筆尖的該位置被計算出并確定所指定的字母。該方法允許該用戶用一只電子筆在一個計算機(jī)上生成文本，而無需依賴任何手寫體識別軟件。該方法比當(dāng)前在不斷地縮小的個人裝置上的嵌入袖珍鍵盤、軟件鍵盤或者在屏幕上的指觸輸入方法有改進(jìn)。該紙制鍵盤使用戶在手持式的和便攜式電話上比替換方法更快速和更可靠地鍵入消息。該紙張還可以以其它模式使用以便記錄繪制和手寫的票據(jù)和圖像。當(dāng)完成的時候，該紙制鍵盤可以被丟棄或者折疊以備將來之用。除字符之外，該鍵盤還可以包含快捷鍵和功能鍵，使能更有效的與小型裝置交互。快捷鍵可以將啟用命令所要求的擊鍵數(shù)目減到最小?？旖萱I可以根據(jù)被輸入裝置類型進(jìn)行定制。該鍵盤還可以包括一個用作紙制鼠標(biāo)墊的部分。通過使用該電子筆的空間的謄寫能力，該用戶可以在該紙張上一個指定的正方形空間內(nèi)移動，以致隨后在一個裝置的屏幕上移動一個點(diǎn)。因此，該紙制鼠標(biāo)用作按鍵和在屏幕上的指觸的替換物，作為一種用于在一手持式的或者便攜式電話的屏幕上導(dǎo)航的設(shè)備。該紙張鍵盤還具有輸入外國字符的靈活性。可以為若干種語言創(chuàng)建鍵盤，比如日語，韓國語，西班牙語，法語和俄語。如果希望輸入一種不同的字母，用戶可以僅僅打印出一種新的鍵盤。如圖29所示，為了鍵入一條消息，該用戶在打印在一紙制鍵盤705上的適當(dāng)?shù)逆I703上接觸該筆尖701。該筆被接觸的位置通過跟蹤器707跟蹤，被轉(zhuǎn)換為文本后發(fā)送給一個便攜式裝置比如一便攜式電話711或者一掌上計算機(jī)709。在使用后，該紙張鍵盤可以被折疊或者丟棄。在其它實(shí)施中，沒有打印的紙做鍵盤；而是當(dāng)該筆用于在任何表面上書寫時，經(jīng)由手寫體識別跟蹤該筆的運(yùn)動以得出文本、命令和圖畫。在該方法的一種實(shí)施中，該鼠標(biāo)和鍵盤可以繼續(xù)被使用，而該筆用作一種替換物。該筆可以以″定點(diǎn)裝置″(鼠標(biāo))模式或者″字符輸入″(鍵盤)模式操作。該模式可以通過筆支持器或者筆上的一個專用硬件開關(guān)或者按鈕選定，或者通過從個人計算機(jī)向支持器發(fā)送一個命令選定。在鼠標(biāo)模式中，筆操作與一個第二(USB)鼠標(biāo)的操作是不能區(qū)別的。它是一種在屏幕上移動光標(biāo)的相對定位定點(diǎn)裝置。在鍵盤模式中，筆輸入可以是通過一種專門設(shè)計的應(yīng)用程序接收的，該應(yīng)用程序使用一有效的字符識別器將圖形輸入(筆劃)轉(zhuǎn)換為字符。其它應(yīng)用程序不知道該筆的存在并且繼續(xù)使用常規(guī)(傳統(tǒng))鍵盤操作。在另一方法中，該筆對該系統(tǒng)來說是唯一的輸入裝置。在這種情況下，一種軟件驅(qū)動棧式存儲器被修改以便提供全系統(tǒng)范圍的鍵盤功能性。鼠標(biāo)模式操作不影響并且和第一描述方法一致。在以鍵盤模式操作的時候，筆輸入通過嵌入鍵盤過濾驅(qū)動內(nèi)部的有效的手寫體識別軟件辨認(rèn)，然后以與傳統(tǒng)的鍵盤輸入相似的方式傳送給系統(tǒng)輸入隊(duì)列。該第二方法需要一種平臺可用性模型以及(很可能)某系統(tǒng)組成部分的修改，比如基本輸入/輸出系統(tǒng)(BIOS)。兩種方法增加人為因素以及可用性問題。具體來講，存在兩種手寫體識別的基本途經(jīng)離散的(每次單獨(dú)的字符)以及連續(xù)的(每次單詞，短語或者頁)。在前一種情況下，該用戶為了反饋必須連續(xù)地依靠計算機(jī)屏幕輸出。這可能是不靈活的，因?yàn)闉榱朔答伓⒁曈嬎銠C(jī)屏幕必須經(jīng)常中斷該筆跡處理。在后面的情況中，用戶僅僅偶爾必須注視屏幕，在一個書寫單元(單詞或者短語)完成以及根據(jù)需要改正它的時候。自鼠標(biāo)切換到筆輸入方式可以通過可收起的筆芯動作執(zhí)行。在該新補(bǔ)充物在該筆之內(nèi)的時候(筆不能書寫)，它被用作一個鼠標(biāo)。在書寫被激活的時候，該筆用作一個鍵盤。其它實(shí)施例在以下權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。該支持器不需要包括如上所述的一個墨水池，然而可以是任何種類的可以容納該傳感器的裝置。該支持器可以是一個簡單的筆帽，如之前所示，或者可以是其它任何類型裝置，不管它是否緊密配合或者將該筆蓋住，也不管它是否包括一個夾子。例如，該支持器可以并入一個有紙夾的寫字板或者一個筆記本。該筆中的光線可以是光纖，將光線傳遞到筆尖，并將它沿該筆周圍各個方向以一種如圓盤的圖案傳送該光線。權(quán)利要求1.一種方法包括傳送來自該書寫工具上的一移動光源的光線，作為該書寫工具在一個二維書寫表面上的位置和路徑的指示，以兩個或更多傳感器感測該光線并產(chǎn)生表示所感測光線的一序列信號，以及采用一種技術(shù)，用于增加子象素讀出數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性。2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該技術(shù)基于光學(xué)器件。3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該光學(xué)器件被設(shè)定為增強(qiáng)該傳感器的信號響應(yīng)的一致性。4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，該透鏡包括一球面透鏡。5.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，該透鏡包括一非球面透鏡。6.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，該傳感器包括感光像素單元的陣列。7.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，該傳感器包括模擬傳感器。8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該技術(shù)基于對所生成信號的算法處理。9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，該算法處理包括根據(jù)與該書寫工具相聯(lián)系的參數(shù)映像該傳感器的信號響應(yīng)。10.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于該技術(shù)還基于光學(xué)器件。11.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，該傳感器包括感光像素單元的陣列。12.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該技術(shù)以數(shù)字硬件實(shí)施。13.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該技術(shù)以模擬電路實(shí)施。14.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該技術(shù)包括一種算法技術(shù)，該算法技術(shù)除了減少尺寸效應(yīng)以外還減少了光線強(qiáng)度變化的影響。15.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該傳感器包括象素陣列，該信號按幀分組，以及該信號處理技術(shù)包括多幀處理，以消除噪音。16.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，以一個與該傳感器生成該信號的速率相關(guān)的頻率調(diào)制由該正在移動的書寫工具傳送的光線。17.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，以一個頻率調(diào)制由該書寫工具傳送的光線，以及以該調(diào)制的頻率將該傳感器信號分路。18.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，根據(jù)由該書寫工具傳送的相應(yīng)于該信號的該光線的亮或者滅的狀態(tài)將相反的增益施加到每一個已分路的信號。19.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，該幀速率是變化的。20.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，該已分路的信號被按時間積分。21.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，由該書寫工具傳送的光線包括一個被施加在該調(diào)制頻率上強(qiáng)短脈沖，以及一個鎖相回路，根據(jù)傳感器信號確定調(diào)制頻率，以及在該強(qiáng)短脈沖持續(xù)時期內(nèi)，在由該鎖相回路觸發(fā)的時刻對該傳感器信號采樣。22.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所傳送的光線的特征被用來在書寫工具和傳感器之間進(jìn)行同步。23.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所傳送的光線包括低頻調(diào)制周期和高頻調(diào)制脈沖串，而與該高頻脈沖串相聯(lián)系的該傳感器信號被用來鎖定一個調(diào)制時鐘。24.一種方法包括沿一種時間變化圖案的方向傳送來自一正在移動的書寫工具的光線，用兩個或更多位于與該書寫工具空間分離的兩個或更多不同的位置的傳感器感測該光線，以及通過檢測由該兩個或更多傳感器所測量的信號之間的一個相差確定該書寫工具的位置。25.如權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于，該時間變化圖案的方向包括一種相對于該書寫工具在上移動的X-Y面的旋轉(zhuǎn)圖案。26.如權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于，沿正X軸方向發(fā)射光線的該信號與沿Y縱軸方向發(fā)射光線的信號相位正交。27.設(shè)備包括傳感器，設(shè)定為接收來自一個正在一個X-Y書寫表面上移動的書寫工具的光線，在子象素讀取方面功能部件的不穩(wěn)定性，光學(xué)器件，被設(shè)定為增強(qiáng)從該書寫工具接收的光線的光強(qiáng)度。28.如權(quán)利要求27所述的設(shè)備，其特征在于，該光學(xué)器件包括一球面透鏡或者一個非球面透鏡。29.如權(quán)利要求27所述的設(shè)備，其特征在于，該光學(xué)器件包括單個球面透鏡，并且該透鏡與相應(yīng)的傳感器被一起設(shè)定為增強(qiáng)以較大角度或者較長距離接收的或者在該書寫工具的不利位置接收的光線的光強(qiáng)度。30.權(quán)利要求27所述的設(shè)備，其特征在于，該光學(xué)器件包括一專用透鏡，被設(shè)定為增強(qiáng)從該X-Y表面上的一個除一預(yù)定位置以外的位置接收的該光線的光強(qiáng)度。31.如權(quán)利要求27所述的設(shè)備，其特征在于，該光學(xué)器件包括兩個柱面透鏡，一個接近該傳感器，用于將光線水平地投射到傳感器上，而另一個被定位，用于采集Z軸方向的光線，另一個透鏡具有一種繞第一透鏡彎曲的形體。32.如權(quán)利要求27所述的設(shè)備還包括算法處理，用于增強(qiáng)該信號對于由該書寫工具傾斜或者是與該書寫工具的距離所引起的所接收光線的強(qiáng)度變化的抗擾性。33.如權(quán)利要求32所述的設(shè)備，其特征在于，該處理確定該傳感器上的全體信號分布的整數(shù)冪，并根據(jù)該整數(shù)冪位置的一半計算一個子象素的位置34.如權(quán)利要求32所述的設(shè)備，其特征在于，該處理對該信號分布使用一多項(xiàng)式近似法并以近似的最大位置計算一個子象素位置。35.如權(quán)利要求34所述的設(shè)備，還包括一個校準(zhǔn)過程，可以產(chǎn)生用于與該傳感器特性結(jié)合使用的參數(shù)。36.如權(quán)利要求35所述的設(shè)備，其特征在于，該校準(zhǔn)參數(shù)校正我們的傳感器的非線形，并且該算法處理使用一種準(zhǔn)(quasi)三角測量技術(shù)，用于確定該書寫工具的一位置。37.如權(quán)利要求36所述的設(shè)備，其特征在于，該校準(zhǔn)參數(shù)校正我們的傳感器的非線形，并且當(dāng)在該校準(zhǔn)過程期間確定了多項(xiàng)式中的系數(shù)時，該算法處理使用多項(xiàng)式級數(shù)確定該書寫工具的位置。38.一種方法包括以一個傳感器的一個感應(yīng)元件陣列接收來自一正在移動的書寫工具的光線，按序讀取該感應(yīng)元件，以便產(chǎn)生一個由該元件陣列所感測的光線的信號序列指示，以及在每一元件被讀取以后以及在該陣列中的至少一些其它元件被讀取以前復(fù)位該元件。39.如權(quán)利要求38所述的方法，其特征在于，該陣列包括一個CMOS或者CCD位置傳感器。40.如權(quán)利要求38所述的方法，其特征在于，在讀取序列中的下一元件以復(fù)位取每一元件。41.如權(quán)利要求38所述的方法，其特征在于，在所有的元件被復(fù)位以前讀取所有的元件。42.一種方法包括傳送來自一正在移動的手持式工具的光線，以兩個或更多傳感器感測該光線，這兩個和多個傳感器中的每一個包括一個感應(yīng)元件的二維陣列，生成表示所感測的光線在該陣列上的二維定位信號，以及根據(jù)該信號確定該正在移動的書寫工具的一序列三維位置。43.設(shè)備包括一種書寫工具系統(tǒng)，跟蹤書寫工具的三維運(yùn)動。44.如權(quán)利要求43所述的設(shè)備，其特征在于，該系統(tǒng)包括具有三個線性陣列的傳感器。45.如權(quán)利要求43所述的設(shè)備，其特征在于，該系統(tǒng)包括一個二維陣列或者一維陣列的傳感器。46.設(shè)備包括一書寫工具，包括一個長形外殼，被設(shè)定為手持式，一個在該外殼中的光源，以及一個在該外殼中的透鏡，被設(shè)定為接收來自該光源的光線并經(jīng)由一個真空路徑將該光線傳送給與該書寫工具空間分離的光量傳感器，該透鏡被設(shè)定為能夠?qū)⒐饩€引導(dǎo)為平行于該書寫表面，而無論該書寫工具相對于書寫表面是何位置或方向。47.設(shè)備包括一種書寫工具，包括一個被設(shè)定為手持式的長形外殼，以及一個在該外殼中的光源，該光源包括一個環(huán)繞該書寫工具的軸排列的光源陣列，并被設(shè)定為沿垂直于該軸的一個方向發(fā)射光線。48.如權(quán)利要求46所述的設(shè)備，其特征在于，該透鏡被設(shè)定為內(nèi)部反射和集中該光線并通過從該透鏡的一個反射外表面反射將該光線發(fā)射。49.如權(quán)利要求46所述的設(shè)備，其特征在于，該透鏡包括一個圓柱形的形體，該形體具有一個接收該光線的上部表面，和一個將該光線反射給光量傳感器的底部環(huán)形表面。50.如權(quán)利要求46所述的設(shè)備，其特征在于，該光源沿一個朝向該書寫工具的一個書寫端的方向發(fā)射光線。51.如權(quán)利要求48所述的設(shè)備，其特征在于，該反射外表面包括一個與該書寫工具的縱軸成一個一定角度的錐式曲而。52.設(shè)備包括一種書寫工具，包括一個被設(shè)定為手持式的長形外殼，以及一個在該外殼中的光源，該光源沿一個平行于該書寫工具的縱軸的方向發(fā)射光線排列。53.如權(quán)利要求52所述的設(shè)備，其特征在于，該光源包括一或多個LEDs。54.如權(quán)利要求52所述的設(shè)備，其特征在于，該光源包括一個光源環(huán)。55.設(shè)備包括一種書寫工具，一個在該書寫工具中的光源，被設(shè)定為將光線傳送給與該書寫工具空間分離的傳感器，以及一裝置，被設(shè)定為響應(yīng)于一個用戶從該書寫工具向一書寫表面施加壓力將該光源開和關(guān)，該開關(guān)被設(shè)定，以便觸發(fā)該開關(guān)所要求的壓力量不會大到使該書寫工具在該書寫表面上的正常書寫運(yùn)動中斷。56.如權(quán)利要求55所述的設(shè)備，其特征在于，該書寫工具包括一種具有一書寫尖端的圓珠筆筆筒，并且該裝置被放置在該筆筒遠(yuǎn)離書寫尖端的一端。57.如權(quán)利要求56所述的設(shè)備，其特征在于，該裝置可以包括一開關(guān)。58.如權(quán)利要求56所述的設(shè)備，其特征在于，該裝置可以包括一壓力傳感器。59.一種方法包括發(fā)送來自一正在移動的書寫工具的光線，該光線是該書寫工具的一位置和路徑的指示，以及以一或多個與該書寫工具空間分離的傳感器，直接感測自該書寫工具接收光線的角度。60.如權(quán)利要求59所述的方法，其特征在于，該角度通過一感應(yīng)裝置的一光敏單元陣列直接感測。61.如權(quán)利要求60所述的方法，其特征在于，該感應(yīng)裝置包括一個CMOS或者CCD裝置。62.如權(quán)利要求60所述的方法，其特征在于，該感應(yīng)裝置包括一PSD。63.設(shè)備包括一書寫工具，以及一個支持器，具有一個插座，用于接收該書寫工具的至少一部分以便存放該書寫工具，該書寫工具和該支持器包含各自的元件，使能無線的傳輸與該書寫工具的運(yùn)動相聯(lián)系的信號并根據(jù)該信號跟蹤該書寫運(yùn)動。64.如權(quán)利要求63所述的設(shè)備，其特征在于，該支持器包括一筆帽。65.如權(quán)利要求63所述的設(shè)備，其特征在于，該支持器包括一個夾子，被設(shè)定為將該支持器附著到一疊紙或者一筆記本上。66.如權(quán)利要求63所述的設(shè)備，其特征在于，該支持器包括至少兩個光傳感器和一個處理器，該處理器處理來自該光傳感器的信號以便確定該書寫工具的一序列位置。67.如權(quán)利要求63所述的設(shè)備，其特征在于，該支持器包括一個插座，用于握住該書寫工具并使得該書寫工具中的電池能夠再充電。68.設(shè)備包括一種書寫工具，一種元件，使能無線的傳輸與該書寫工具的運(yùn)動相聯(lián)系的一個信號，并根據(jù)該信號跟蹤該書寫運(yùn)動，該元件被嵌入一個蜂窩電話、一個PDA、一個WEB個人數(shù)字助理或者一個有夾緊紙張裝置的寫字板的內(nèi)部。69.設(shè)備包括兩個按一巳知的距離分隔開的光量傳感器，并安排為接收來自一個與一書寫工具相聯(lián)系的源的光線，確定相對于一個已知方向該光線被接收的方向，提供表示方向的信號，用于確定該書寫工具的一序列位置，這兩個傳感器中的至少一個包括一個CMOS或者CCD陣列。70.如權(quán)利要求69所述的設(shè)備，其特征在于，該CMOS或者CCD陣列包括一傳感元件的線性陣列。71.如權(quán)利要求69所述的設(shè)備，其特征在于，該CMOS或者CCD陣列包括一傳感元件的二維陣列。72.設(shè)備包括一種用于一書寫工具的支持器，該支持器具有元件，用于無線傳輸與鄰近于該支持器的一書寫工具的運(yùn)動相聯(lián)系的信號，該支持器具有一種用于將該支持器沿一方向附著至一個書寫基底的機(jī)構(gòu)，使該元件能結(jié)合無線傳輸使用。73.如權(quán)利要求72所述的設(shè)備，其特征在于，該夾子機(jī)構(gòu)包括一個開關(guān)，當(dāng)操作該夾子機(jī)構(gòu)時該開關(guān)激活該支持器中的一處理器的功能。74.如權(quán)利要求72所述的設(shè)備，其特征在于，該功能中的一個包括一個換頁功能。75.設(shè)備包括一種用于一書寫工具的支持器，該書寫工具包括被設(shè)定為與跟蹤該書寫工具的書寫運(yùn)動相結(jié)合的電子線路，該書寫工具包括一個相連接的可再充電的電池，用于為該電子線路供電，該支持器包括一個用于該書寫工具的插座，以及一個相連接的充電電路，用于當(dāng)該書寫工具在該插座中的時候?qū)υ撾姵爻潆姟?6.設(shè)備包括一種CMOS傳感器，適用于接收與一個書寫工具的運(yùn)動相聯(lián)系的光線，并適用于提供用于指示相對于一個已知方向光線接收的角度的信號，以及一個透鏡，被定位以便將接收的光線對準(zhǔn)該CMOS陣列。77.如權(quán)利要求76所述的設(shè)備，其特征在于，該透鏡包括一半球面透鏡。78.如權(quán)利要求76所述的設(shè)備，其特征在于，該透鏡包括一非球面透鏡。79.如權(quán)利要求76所述的設(shè)備，其特征在于，該透鏡為采集來自該書寫工具的運(yùn)動所發(fā)生的區(qū)域的光線而被最優(yōu)化。80.如權(quán)利要求76所述的設(shè)備，其特征在于，該透鏡包括一平掃描場透鏡。81.如權(quán)利要求76所述的設(shè)備，其特征在于，該透鏡包括一菲涅耳透鏡。82.如權(quán)利要求76所述的設(shè)備，其特征在于，該透鏡系統(tǒng)被設(shè)定為沿一個垂直于該書寫工具運(yùn)動平面的方向采集光線，并沿與該運(yùn)動平面平行的方向?qū)⒃摴饩€投射到該傳感器上。83.一種方法包括以一書寫表面上的連續(xù)位置為一書寫工具定位，根據(jù)從處于該連續(xù)位置的該書寫工具接收的光線在傳感器生成信號，以及為該書寫工具確定用于校準(zhǔn)一種處理的校準(zhǔn)參數(shù)，該處理用于在該書寫工具移動時確定其位置。84.如權(quán)利要求83所述的方法，其特征在于，該校準(zhǔn)參數(shù)包括多項(xiàng)式級數(shù)中使用的系數(shù)，該多項(xiàng)式級數(shù)用于該位置確定處理的一部分。85.如權(quán)利要求83所述的方法，其特征在于，該位置不在一個常規(guī)矩形柵格上。86.如權(quán)利要求83所述的方法，其特征在于，我需要在敘述該準(zhǔn)幾何的概念方面的幫助。)87.一種方法包括在一書寫表面上識別相應(yīng)于要被輸入到一電子裝置中的輸入元素的位置，該書寫表而是非電子的并且獨(dú)立于該電子裝置，使用一書寫工具以便點(diǎn)觸所識別的位置中那些相應(yīng)于要被輸入的輸入元素的選定位置，以及感測該位置，在該位置該書寫工具被點(diǎn)觸并將該相應(yīng)的數(shù)據(jù)輸入到該電子裝置里。88.如權(quán)利要求87所述的方法，其特征在于，該書寫表面包括一張紙。89.如權(quán)利要求87所述的方法，其特征在于，該輸入元素包括語言的字符。90.如權(quán)利要求87所述的方法，其特征在于，該輸入元素包括命令。91.如權(quán)利要求87所述的方法，其特征在于，該輸入元素被打印在該書寫表面上。92.一種方法包括在一非電子書寫表面上移動一書寫工具以便指示一路徑，以及遠(yuǎn)端感測該路徑，并產(chǎn)生用于將該路徑輸入到一個獨(dú)立于該書寫表面的電子裝置里的信號。93.一種方法包括以一預(yù)定頻率調(diào)制光線，該光線是自一正在移動的書寫工具傳送給與該書寫工具空間分離的光敏元件，以及使用一個與該傳感器相聯(lián)系的鎖相回路以便鎖定該已調(diào)制光的相位。94.設(shè)備包括電路，通過使用一書寫工具和一個靜態(tài)元件之間的無線信號傳輸跟蹤該書寫工具的電路，該靜態(tài)元件包括一個主處理器和一個單獨(dú)的預(yù)處理器，該預(yù)處理器被連接，用于至少執(zhí)行關(guān)于該書寫工具的運(yùn)動的數(shù)據(jù)采集，該主處理器被連接，用于至少執(zhí)行關(guān)于該跟蹤的數(shù)據(jù)通信。95.如權(quán)利要求94所述的設(shè)備，其特征在于，該預(yù)處理器還被連接以便執(zhí)行用戶界面功能和子象素數(shù)據(jù)存儲。96.如權(quán)利要求94所述的設(shè)備，其特征在于，該主處理器還被連接以便執(zhí)行背景消除以及子象素計算。97.如權(quán)利要求94所述的設(shè)備，其特征在于，該主處理器還被連接以便執(zhí)行子象素數(shù)據(jù)到紙坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換。98.如權(quán)利要求95所述的設(shè)備，其特征在于，以紙坐標(biāo)形式進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲。99.設(shè)備包括一個書寫工具和一個傳感器，該書寫工具包括一反光元件，該反光元件被設(shè)定為將從該書寫工具外面接收的光線反射給用于跟蹤該書寫工具的運(yùn)動的傳感器。100.如權(quán)利要求99所述的設(shè)備，還包括一種機(jī)構(gòu)，使該反光元件能在該書寫工具正在被用于書寫的時候?qū)⒐饩€反射給該傳感器，并能在該書寫工具不被用來書寫的時候禁止該反光元件將光線反射給該傳感器。101.一種方法包括用一個具有一感光像素元件陣列的光敏元件自一個正在移動的書寫工具接收光線，確定在陣列中自該書寫工具接收到的光線已是最大強(qiáng)度的位置，該位置以子象素精度被確定。102.如權(quán)利要求101所述的方法，其特征在于，通過確定接近于該子象素位置的整數(shù)像素位置確定該子象素位置，以及查找一個以該整數(shù)像素位置為中心的子陣列的一個部分重心。103.一種方法包括在一個非電子表面上指示相應(yīng)于對一電子裝置的輸入的位置，檢測該位置將它們輸入到電子裝置里。104.設(shè)備包括一傳感器，被設(shè)定為檢測來自一正在移動的書寫工具的光線，以及一個夾子，用于固定紙張，在該紙張上該書寫工具將被移動到該傳感器。105.如權(quán)利要求104所述的設(shè)備，其特征在于，該機(jī)構(gòu)包括一個有夾緊紙張裝置的寫字板或者一個筆記本的一部分。106.如權(quán)利要求104所述的設(shè)備，其特征在于，夾子包括一種機(jī)構(gòu)，用于使一個用戶能令該夾子夾緊或者釋出該紙張。107.如權(quán)利要求106所述的設(shè)備，其特征在于，該機(jī)構(gòu)包括一個激活按鈕以及一個彈簧。108.如權(quán)利要求107所述的設(shè)備，其特征在于，該機(jī)構(gòu)包括一個由該按鈕操作的杠桿。109.如權(quán)利要求108所述的設(shè)備，其特征在于，該杠桿被配置為響應(yīng)于該按鈕而旋轉(zhuǎn)。110.如權(quán)利要求107所述的設(shè)備，其特征在于，該按鈕被設(shè)定為被推。111.如權(quán)利要求107所述的設(shè)備，其特征在于，該按鈕被配置為被拉。112.如權(quán)利要求46所述的設(shè)備，其特征在于，一個光導(dǎo)管將光線傳遞到該筆尖并將它沿一個如圓盤的圖案向外傳送。全文摘要由鄰近放置的傳感器跟蹤書寫工具的運(yùn)動。由該傳感器產(chǎn)生的信號被處理并以多種方式使用。文檔編號G06F3/033GK1599894SQ00814981公開日2005年3月23日申請日期2000年10月27日優(yōu)先權(quán)日1999年10月27日發(fā)明者阿爾卡迪·皮特爾,伊利婭·席勒,謝爾蓋·利伯曼,加里·什列皮,伊?！·芬克,弗拉基米爾·V·蘇巴奇,安德魯·M·戈德曼,列昂尼德·列茲尼克,西蒙·謝利茨基,馬里奧·A·施泰因申請人:數(shù)字墨水公司