專利名稱：觸摸點(diǎn)位置參數(shù)信息檢測(cè)傳感裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種利用超聲技術(shù)，使用多點(diǎn)檢測(cè)主動(dòng)式定位方法，來實(shí)現(xiàn)對(duì)指定區(qū)域內(nèi)的某一標(biāo)的點(diǎn)位置，進(jìn)行檢測(cè)并輸出相關(guān)電信號(hào)的超聲點(diǎn)源式觸摸點(diǎn)位置參數(shù)信息檢測(cè)傳感裝置。本發(fā)明屬于傳感技術(shù)領(lǐng)域，主要應(yīng)用于計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)中信息“觸摸”式輸入方面，尤其是對(duì)于大屏幕、可變屏幕尺寸或需要空間定位的場(chǎng)合應(yīng)用。
一臺(tái)計(jì)算機(jī)通常為用戶提供一個(gè)這樣的顯示屏幕，在該屏幕上顯示用戶可以作出各種選擇的說明或圖形、圖像。在許多情況中，用戶作出響應(yīng)最快捷方便、直觀的方式是用某種設(shè)備或部件所提供的方法，實(shí)際觸及屏幕上顯示所要求的選擇區(qū)域，如使用觸摸屏或鼠標(biāo)。在另外的情況下，如對(duì)掛圖、投影屏幕的解釋，最快捷方便、直觀的方式是使用一根類似于課堂上使用的教鞭，來直接指示所要求選擇的區(qū)域。在特殊的情況下，例如對(duì)具有一定的空間結(jié)構(gòu)的物體的各個(gè)部分的解釋、說明，用一根教鞭來指示，同樣是最佳的選擇方案。這就需要這樣一個(gè)系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)的軟、硬件能夠確認(rèn)被“觸摸”或“指示”的事件的位置。為了實(shí)現(xiàn)這一目的，這個(gè)系統(tǒng)中應(yīng)該包含有一套能夠傳感被“觸摸”或“指示”的事件的位置的數(shù)據(jù)、信息傳感裝置或部件。這套裝置或部件應(yīng)該具有費(fèi)用低廉、可視性好、可靠性高的特點(diǎn)，并且具有一定的通用性。
現(xiàn)在通用的觸摸輸入技術(shù)，最常見的是觸摸屏，包括大型的觸摸板，是可以選擇的部件之一。這類部件或裝置使用的技術(shù)大致分為兩類。一類使用電路的方法，其特點(diǎn)是觸摸屏是電路的一部分。常用的是電阻式電位檢測(cè)技術(shù)、電容式高頻漏電流檢測(cè)技術(shù)用的觸摸屏技術(shù)。這類方案需要在屏幕前面放置一或兩層透明的導(dǎo)電薄膜，當(dāng)手指觸壓某點(diǎn)后，導(dǎo)致觸摸點(diǎn)的電位值，或高頻漏電流變化，被檢測(cè)出用于確定該點(diǎn)的坐標(biāo)。實(shí)例可以在申請(qǐng)?zhí)柎a為96220275的中國專利和美國專利US5283558中或其它有關(guān)的資料中得到。
另外一類使用在一定條件下可以轉(zhuǎn)變成為電信號(hào)的連續(xù)介質(zhì)，來實(shí)現(xiàn)觸摸點(diǎn)的定位檢測(cè)。常用的有光學(xué)技術(shù)、力平衡技術(shù)、聲表面波技術(shù)，以及最新的體波技術(shù)。使用光學(xué)的方法，基本上都是使用光敏元件，根據(jù)被檢測(cè)的手指或物體對(duì)特定的光線的阻擋情況，來檢測(cè)出觸摸點(diǎn)的位置參數(shù)，通常使用紅外線或可見光來實(shí)施。95110541、95105303號(hào)中國專利申請(qǐng)和4,891,508、5,317,140號(hào)美國專利及其所涉及的先有技術(shù)中給出了實(shí)施方案。力平衡的方法是在一塊用做觸摸板的下面安裝有數(shù)個(gè)力敏傳感器，施加在觸摸板上的力被分散到各個(gè)傳感器上。因?yàn)樽饔昧εc反作用力及力矩是平衡的，所以根據(jù)各個(gè)力傳感器的輸出信號(hào)，就能夠計(jì)算出施力點(diǎn)的坐標(biāo)。93106780.4號(hào)中國專利申請(qǐng)和美國專利4,121,049、4,355,202和5,541,372號(hào)中的先有技術(shù)給出了實(shí)施例。
聲表面波定位技術(shù)，是利用在彈性硬質(zhì)表面?zhèn)鞑サ穆暡ɑ虺暡ǎ瑏頇z測(cè)與觸摸點(diǎn)位置有關(guān)的電信號(hào)，而實(shí)現(xiàn)觸摸點(diǎn)定位。目前這種技術(shù)的應(yīng)用非常廣泛，RD382019、US4,644,100、US4,357,672、US4,144,519、US4,126,047、US4,870,623、US5,243,148、US5,334,805和US5,591,945等號(hào)碼的外國專利及其涉及的相關(guān)技術(shù)，給出了多種用于屏幕表面觸摸點(diǎn)定位、距離測(cè)量、作用力測(cè)量和信號(hào)處理的多種先有技術(shù)和實(shí)施方案。其中，US4,357,672號(hào)專利公布了通過在聲表面波在從一個(gè)物體向參考點(diǎn)傳播的時(shí)間內(nèi)，對(duì)微處理器的指令周期進(jìn)行計(jì)數(shù)的方案，來測(cè)量物體到參考點(diǎn)的距離US4,870,623號(hào)專利公布了一個(gè)使用多個(gè)接收器，通過對(duì)聲表面波接收器所接收到的幅度和相位進(jìn)行處理，而確定一個(gè)知物體的位置、方向和形狀的方案；US5,591,945號(hào)專利公布了利用兩個(gè)位于被檢測(cè)表面兩端的反射器陣列，把聲表面波從發(fā)射器分布到被檢測(cè)表面，而后再把聲表面波匯集到接收器的方案，通過比較收集到的脈沖序列有無被吸收或/和擾動(dòng)來檢測(cè)觸摸點(diǎn)位置的方案。
以上各種技術(shù)，雖然各有其優(yōu)點(diǎn)，但也有其不足之處。如有的分辨率低、有的生產(chǎn)和安裝費(fèi)用昂貴，有的可靠性較低，有的對(duì)外界的光、電、灰塵、雜物的干擾敏感等。除了這些缺點(diǎn)之外，上面的這些觸摸屏還有三個(gè)共同的缺點(diǎn)，即1、不能實(shí)現(xiàn)立體空間內(nèi)的定位；2、必須有一塊固定的觸摸板，或一個(gè)固定的框架，尺寸是生產(chǎn)時(shí)定死的，不能實(shí)現(xiàn)隨意尺寸時(shí)的觸摸定位；3、對(duì)于已有的普通計(jì)算機(jī)顯示器，需專業(yè)人員才能安裝，生產(chǎn)和安裝的費(fèi)用高昂；4、對(duì)于制造大屏幕，尤其是當(dāng)長寬的尺寸達(dá)到以米為單位的觸摸屏?xí)r，不僅工藝上更為困難，而且生產(chǎn)安裝的費(fèi)用更加昂貴。
對(duì)于觸摸屏的大屏幕應(yīng)用，還有一種遙控鼠標(biāo)的實(shí)施方案，即通過一個(gè)遙控系統(tǒng)，來控制屏幕上鼠標(biāo)指針的移動(dòng)、選擇。但是這種方案只能用在投影屏幕上，而不能用于其它場(chǎng)合，同樣也不能實(shí)現(xiàn)三維空間定位。況且，在公共場(chǎng)所使用時(shí)，既不夠直觀，又比較麻煩。目前專利查新檢索還沒有發(fā)現(xiàn)與本發(fā)明類似的技術(shù)。
本發(fā)明就是為了克服上面所述的缺點(diǎn)，而設(shè)計(jì)的對(duì)于“觸摸”輸入點(diǎn)的位置進(jìn)行檢測(cè)，并輸出相關(guān)信息的傳感裝置，其目的有五個(gè)1、低成本、直觀地實(shí)現(xiàn)對(duì)大顯示屏幕或平面內(nèi)的觸摸點(diǎn)的位置信息的檢測(cè)；2、空間情況下的觸摸點(diǎn)定位；3、使“觸摸屏”與顯示屏，以及相關(guān)的板、框等脫離，成為便于攜帶和安裝的部件，以適用于不同的屏幕或空間尺寸；4、以低的制造和安裝費(fèi)用，實(shí)現(xiàn)對(duì)于普通的陰極射線管或LCD顯示器的表面的觸摸位置的信息檢測(cè)；5、實(shí)現(xiàn)對(duì)于簡單的彈性硬質(zhì)曲面表面的觸摸位置信息檢測(cè)。
為了敘述方便，在本發(fā)明文件中，仍然使用觸摸一詞，盡管操作方面已經(jīng)有所區(qū)別，不是用手指進(jìn)行觸摸定位。
本發(fā)明的基本原理，是使用多點(diǎn)定位的方法，根據(jù)觸摸點(diǎn)與某個(gè)參照坐標(biāo)系內(nèi)多個(gè)已知點(diǎn)之間的距離，通過計(jì)算來得到該點(diǎn)在該參照坐標(biāo)系內(nèi)的坐標(biāo)。通過一般的數(shù)學(xué)分析可知，在一個(gè)二維平面內(nèi)，如果能夠得到某點(diǎn)與三個(gè)不在同一直線上的、位置已知的點(diǎn)的距離，則該點(diǎn)的坐標(biāo)可以在整個(gè)平面內(nèi)被唯一確定；如果能夠得到某點(diǎn)與三個(gè)處在同一直線上的、位置已知的點(diǎn)的距離，則該點(diǎn)的坐標(biāo)可以在以這條直線為分界線的某半個(gè)平面內(nèi)被唯一確定(因?yàn)樵诹戆雮€(gè)平面內(nèi)還有一個(gè)對(duì)稱點(diǎn))。同理，在三維空間內(nèi)，如果能夠得到某點(diǎn)與四個(gè)不在同一平面內(nèi)、位置已知的點(diǎn)的距離，則該點(diǎn)的坐標(biāo)可以在整個(gè)空間內(nèi)被唯一確定；如果能夠得到某點(diǎn)與三個(gè)不在同一直線上的位置已知的點(diǎn)的離，則該點(diǎn)的坐標(biāo)可以在以這三個(gè)點(diǎn)所在的平面為分界面的某半個(gè)空間內(nèi)被唯一確定(在另外半個(gè)空間內(nèi)也有一個(gè)對(duì)稱點(diǎn))。在這里，上面所指明的接收器的數(shù)量，是能夠在上述每種情況下，相應(yīng)地檢測(cè)到完整的位置信息所需的最小值，在實(shí)際應(yīng)用中完全可以更多些。本傳感裝置就是根據(jù)這個(gè)原理，通過測(cè)量被定位點(diǎn)與多個(gè)已知點(diǎn)之間的距離，來得到并輸出與被定位點(diǎn)的位置相關(guān)的參數(shù)，提供給以本裝置為一種輸入設(shè)備的系統(tǒng)，進(jìn)行處理、計(jì)算，最終得到被定位點(diǎn)在某個(gè)參照坐標(biāo)系內(nèi)的位置坐標(biāo)。這里的二維平面可以是理論上的平面，也可以是小曲率的曲面，或可以展開為平面的圓錐、柱面；二維空間可以是立體的自然空間，又可以是球面等封閉的旋轉(zhuǎn)體的表面。
在本發(fā)明中，使用超聲波技術(shù)，來實(shí)現(xiàn)上述距離的測(cè)量。具體方法是這樣的根據(jù)需上述要檢測(cè)的區(qū)域的種類，可檢測(cè)區(qū)域內(nèi)放置最少為上述數(shù)量、位置已知超聲波接收器來接收特定的超聲波；被傳感、定位的觸摸點(diǎn)是一個(gè)安裝在手持觸摸柄上的超聲波發(fā)射器，即定位頭，也可以稱之為標(biāo)的物。當(dāng)發(fā)射器發(fā)射特定的(被調(diào)制編碼或單純的)超聲波時(shí)，上述的各個(gè)接收器在接收到特定的超聲波信號(hào)時(shí)，都分別輸出一個(gè)電信號(hào)。所有這些超聲波接收器所輸出的電信號(hào)，就包含了該超聲波發(fā)射器所在的位置的全部信息。這是因?yàn)槌暡ㄔ谀撤N介質(zhì)中的傳播速度即聲速是已知的，所以通過測(cè)量這些電信號(hào)之間的時(shí)間差，經(jīng)過數(shù)學(xué)計(jì)算，就可以得到該點(diǎn)與各個(gè)接收器之間的距離。這個(gè)距離在平面或空間內(nèi)是兩點(diǎn)之間的線段，在曲面上則是兩點(diǎn)間的弧長。又因?yàn)樗械某暡ń邮掌鞯奈恢迷谀硞€(gè)參照坐標(biāo)系內(nèi)的位置是已知的，而且實(shí)際的操作，肯定是在已知的被選定的有效區(qū)域內(nèi)進(jìn)行的，這樣再通過系統(tǒng)的進(jìn)一步的計(jì)算，就可以得到該點(diǎn)在該參照坐標(biāo)系內(nèi)的絕對(duì)坐標(biāo)值，從而實(shí)現(xiàn)定位的功能。同時(shí)，接收器可以安裝在固定或可以活動(dòng)的支架上，以適應(yīng)固定地點(diǎn)或臨時(shí)安裝使用。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于1、既可以實(shí)現(xiàn)平面定位，又可以實(shí)現(xiàn)空間定位；2、既可以做成一體的系統(tǒng)使用，又可以做為附加部件隨時(shí)安裝拆卸；3、做為附加部件使用時(shí)，整套裝置的檢測(cè)范圍可大可小隨意而定，4、生產(chǎn)成本低廉，生產(chǎn)工藝簡單，尤其在大屏幕情況下更具優(yōu)點(diǎn)；5、使用壽命長，可靠性高。


圖1超聲波接收器在參照坐標(biāo)系內(nèi)分布圖2接收器分別輸出的電信號(hào)的時(shí)間序列3本裝置在固定表面上的應(yīng)用圖4接收器位于同一條直線上的情況示意5在安裝支架的一條邊上安裝接收器的示意6手持觸摸柄結(jié)構(gòu)示意7接收器安裝在硬質(zhì)彈性屏幕兩個(gè)邊緣的示意8接收器安裝在硬質(zhì)彈性屏幕一個(gè)邊緣的示意9適用于固定表面內(nèi)使用的定位頭結(jié)構(gòu)示意10接收器在圓柱面上的安裝方式示意11接收器在薄殼球面殼體的一種安裝方案12適用于硬質(zhì)彈性表面的定位頭的結(jié)構(gòu)示意13超聲波接收器在三維參照坐標(biāo)系內(nèi)的分布圖14應(yīng)用于空間定位情況下接收器的一種不共面安裝方式示意15應(yīng)用于空間定位情況下接收器的一種共面安裝方式示意16發(fā)射器的一種剖面結(jié)構(gòu)示意17一種超聲波脈沖產(chǎn)生和驅(qū)動(dòng)電路原理18脈沖產(chǎn)生和驅(qū)動(dòng)電路的主要波形圖下面結(jié)合附圖來詳細(xì)地說明本發(fā)明的幾類具體實(shí)施方案。因?yàn)槌暡ń邮掌饔糜谄矫婊蚩臻g兩類使用情況下，各有兩種安裝方式，即在平面內(nèi)共線或不共線，在空間內(nèi)共面或不共面，這里分別稱上述情況為特殊或一般情況，所以首先應(yīng)該明確兩個(gè)概念，以備后面敘述方便。一個(gè)是“有效定位區(qū)域”，另一個(gè)是“可檢測(cè)區(qū)域”。有效定位區(qū)域是指利用已知點(diǎn)的數(shù)據(jù)和通過檢測(cè)、計(jì)算可以唯一確定其位置的點(diǎn)的集合，即上述的指定區(qū)域。在一般情況下，他是已知點(diǎn)所在的整個(gè)平面或空間；在特殊情況下，它是由已知點(diǎn)所在的直線或平面的指定一側(cè)的平面或空間；可檢測(cè)區(qū)域是指可以得到被定位點(diǎn)與已知點(diǎn)間距離參數(shù)的點(diǎn)的集合。從前面所說的可知，在一般情況下，這兩個(gè)區(qū)域是重合的；在特殊情況下，有效定位區(qū)域是可檢測(cè)區(qū)域的子集。
在這里，可檢測(cè)區(qū)域或有效定位區(qū)域的大小，與接收器的安裝位置、靈敏度、有效接收角和發(fā)射器的超聲波發(fā)射的強(qiáng)度有關(guān)，其大小可以根據(jù)實(shí)際需要來確定；而接收器的數(shù)量，還可以比上述的最少值多，用來作為校核接收器以提高檢測(cè)定位的精度，或作為備用接收器以提高系統(tǒng)的可靠性。
首先說明當(dāng)可檢測(cè)區(qū)是平面時(shí)，本發(fā)明所使用的定位方法的數(shù)學(xué)模型。如圖1所示，超聲波接收器位于平面內(nèi)一個(gè)參照坐標(biāo)系內(nèi)，P1、P2、P3表示最少所需的三個(gè)分布安裝的接收器，P表示平面內(nèi)的某一點(diǎn)，即圖6中定位頭3用于定位時(shí)的位置。在這里，參照坐標(biāo)系的坐標(biāo)軸分別是X、Y，設(shè)原點(diǎn)在P3,D1、D2、D3分別表示P點(diǎn)到上述三個(gè)安裝點(diǎn)的距離。在這里，取聲速為v。圖2表示出了接收到特定的超聲波信號(hào)后，由三個(gè)接收器分別輸出的電信號(hào)的時(shí)間序列，分別為t1、t2、t3，縱軸表示不同的超聲波接收器，則可以得到下面的方程組v(t2-t1)=D2-D1y(t3-t1)=D3-D1求解這個(gè)方程組，即可得到D1、D2、D3的值?！?1)v(t3-t2)=D3-D2再解析幾何的方法，就可以得到下面的方程組(x-x1)2+(y-y1)2=D12(x-x2)2+(y-y2)2=D22…………(2)這里，x1、y1和x2、y2分別是點(diǎn)P1、P2在參照坐標(biāo)系內(nèi)的坐標(biāo)，因此可以得到點(diǎn)P的絕對(duì)坐標(biāo)x、y的兩組關(guān)于圖1中虛線對(duì)稱的值。再加上限制條件x2+y2=D32就可以得到點(diǎn)P唯一的一組坐標(biāo)值。
在這里，特定的超聲波信號(hào)可以是單個(gè)的超聲波脈沖，也可以是有一定時(shí)間間隔的脈沖串。時(shí)間序列信號(hào)還可以使用超聲波信號(hào)結(jié)束時(shí)的時(shí)差t’1、t’2、t’3，因?yàn)閠’1、t’2、t’3比t1、t2、t3只有一個(gè)為脈沖的寬度Δt的時(shí)間延遲，可以在對(duì)接收器輸出的信號(hào)經(jīng)過濾波等的處理，被系統(tǒng)確認(rèn)是特定的信號(hào)后得到，所以也能夠增強(qiáng)系統(tǒng)的抗干擾能力。在圖3中，t1、t2、t3后面的波浪線表示接收到的超聲波信號(hào)。
有了上面的數(shù)學(xué)推導(dǎo)，就可以很容易得到可檢測(cè)區(qū)是空間情況時(shí)的數(shù)學(xué)模型。圖13表示出了本傳感裝置在空間應(yīng)用時(shí)，三個(gè)或四個(gè)接收器位于一個(gè)三維參照坐標(biāo)系時(shí)的情況。這里，P4和D4分別表示第四個(gè)接收器(設(shè)為坐標(biāo)系的原點(diǎn))及其與P點(diǎn)的距離；Z為第三個(gè)坐標(biāo)軸；z、z1、z2、z3、z4分別是各點(diǎn)存Z軸上的坐標(biāo)值。利用方程組(1)可以得到D1、D2、D3的值。在參照方程組(2)，可列出下面的方程組(x-x1)2+(y-y1)2+(z-z1)2=D12(x-x2)2+(y-y2)2+(z-z2)2=D22…………(3)(x-x3)2+(y-y3)2+(z-z3)2=D32解方程組(3)可得兩組解，關(guān)于由P1、P2、P3所在的平面對(duì)稱。如果沒有接收器P4，則應(yīng)該根據(jù)實(shí)際劃定的操作空間，來確定實(shí)際的被定位點(diǎn)的坐標(biāo)；如果有P4，則利用限制條件x2+y2+z2=D42就可以得到點(diǎn)P唯一的一組坐標(biāo)值。
上述的計(jì)算是數(shù)學(xué)問題，其詳細(xì)過程在此不再說明。雖然上面的演繹是在直角坐標(biāo)系內(nèi)進(jìn)行的，但是也完全可以在其它類型的坐標(biāo)系內(nèi)達(dá)到相同的目的。從上面的數(shù)學(xué)推導(dǎo)可以看到，最少需要幾個(gè)接收器，或者接收器應(yīng)該怎樣分布安裝，與上面所述點(diǎn)P有幾組有實(shí)際意義的解有關(guān)。從下面的實(shí)施例中可以清楚地看到這一點(diǎn)。
下面來說明本發(fā)明在實(shí)際應(yīng)用時(shí)的具體結(jié)構(gòu)方案。
圖6所示的手持觸摸柄，是本發(fā)明中各種實(shí)施方案中都要使用的部分。該柄主要由順序相連接的三部分構(gòu)成，即手柄1、連接桿2、定位頭3。在這部分中，手柄和連接桿的構(gòu)造，在不同的實(shí)施方案中的變化不大，只是外形、尺寸可以根據(jù)實(shí)際需要而改變，如手柄和連接桿一體化，或使用直連接桿、連接桿可以伸縮或折疊等，只有定位頭的構(gòu)造有所區(qū)別，在后面將逐一說明，但它的核心元件是一個(gè)超聲波發(fā)射器。
本發(fā)明的一類實(shí)施方案，即在檢測(cè)區(qū)域是二維平面時(shí)的應(yīng)用。其中的一種是圖3所表示的在固定表面上的應(yīng)用。在這里超聲波是依靠固定表面前部的空氣來傳導(dǎo)的。在圖3中，13是一個(gè)固定表面，該固定表面可以是投影的屏幕、用做投影的部分墻壁，或作為被定位對(duì)象的掛圖等的表面，即有效定位區(qū)域。由于超聲波接收器安裝在固定表面上，每個(gè)接收器接收面的幾何中心與固定表面會(huì)肯定會(huì)有一段很小的基本相等的距離，這個(gè)距離應(yīng)該等于圖6所示定位頭上超聲波發(fā)射器到定位頭的尖端、與固定表面的接觸點(diǎn)的距離，所以這里的可檢測(cè)區(qū)域，就是由該固定表面，和位于該表面與使用者之間、橫切接收器接收面的、與固定表面平行的一簇平面及其附近所構(gòu)成的。4是接收傳感器安裝支架，對(duì)于固定表面來講是可以安裝或拆卸的，安裝在固定表面上或其邊緣，以不影響固定表面的正常使用為原則(下面所有的實(shí)施方案中的接收器，均以此為原則來進(jìn)行安裝)，為了計(jì)算方便，在這里設(shè)定5、6、7三個(gè)接收器位于參照坐標(biāo)系的原點(diǎn)和坐標(biāo)軸上(以后均按此原則設(shè)置接收器)。8是一個(gè)備用的接收傳感器，可以用于校驗(yàn)，不是必須的，故用虛線表示。這些接收器的接收面要指向定位頭所在的有效定位區(qū)域，以保證能夠正常接收。安裝支架4事實(shí)上是一個(gè)上位概念的支架，既可以是為專門用途而制成固定的，又可以為應(yīng)用于不同地點(diǎn)而設(shè)計(jì)成為可拆卸的；既可以是一個(gè)專用的安裝支架、框架，又可以是其它物體的一部分，借助于螺釘、吸盤，以及插接的孔、卡、槽等來安裝接收器；既可以是一個(gè)集中的部件，又可以由分布的多個(gè)部件構(gòu)成；既可以大小、形狀固定，又可以制造成可伸縮，或者可折疊的；其實(shí)施的基本原則是在使用本傳感裝置的時(shí)候，能夠穩(wěn)妥地安裝上述接收器。圖中的實(shí)線是一個(gè)“L”形的支架，若加上虛線部分，就構(gòu)成了一個(gè)框形支架4。
圖4是圖3的特殊情況，即平面內(nèi)的三個(gè)位置已知的接收器位于同一條直線上的情況，其原理和計(jì)算方法與圖3相同；只是在工程應(yīng)用時(shí)應(yīng)該事先指定有效的定位區(qū)域，即一個(gè)有實(shí)際意義的P點(diǎn)的解的集合。這事實(shí)上也是非?？陀^的。比如應(yīng)用在投影屏幕或掛圖上，我們總不會(huì)把投影屏幕外部的黑暗區(qū)域，或者掛圖外的其它什么地方作為目標(biāo)區(qū)域吧？這樣，就能夠從上述的兩組解之中選擇出來一組有意義的解。作為在實(shí)際工程中的應(yīng)用如圖5所示，三個(gè)接收器安裝在安裝支架4的一條邊上。若使用其它方式安裝，同樣安裝于固定表面的一側(cè)。
在這個(gè)實(shí)施方案中，因?yàn)槌暡ㄊ强靠諝鈦韨鲗?dǎo)的，所以為防止在不需要定位的其它位置發(fā)射超聲波，使接收器始終接收而不能給出時(shí)間差信號(hào)，或產(chǎn)生連續(xù)檢測(cè)(視超聲信號(hào)是否被編碼或調(diào)制)等誤檢現(xiàn)象，如圖9所示，需要在定位頭的頂部安裝有一個(gè)微動(dòng)開關(guān)10，并使其觸柄11突出于定位頭之外、與固定表面相接觸的位置，使得定位頭在固定表面接觸時(shí)開關(guān)動(dòng)作，控制發(fā)射器9發(fā)射特定的超聲波信號(hào)；或者在手柄上安裝一個(gè)手動(dòng)開關(guān)12，手動(dòng)控制是否發(fā)射特定的超聲波信號(hào)；也可以兩者都安裝而串、并連使用，或者分別控制電路的不同部分，以方便使用時(shí)的操作。
另一種實(shí)施方案，是把超聲波接收器直接安裝在有邊界的硬質(zhì)彈性表面上，這個(gè)表面18可以是玻璃投影屏幕或顯示器、監(jiān)視器的顯示屏。在這種實(shí)施方案中，接收器5、6、7可以用粘接等方法，安裝在表面上(這類屏幕的即使有曲率也很小，所以可以當(dāng)作平面對(duì)待)的可檢測(cè)區(qū)域內(nèi)，使其發(fā)射面與硬質(zhì)表面緊密連接。在這種情況下，接收器安裝位置的形式與在固定表面時(shí)的情況相類似，即可以安裝在同一條直線上，也可以不在同一條直線上，計(jì)算方法與圖3、圖4的相同，分別示意于圖7、圖8。在這里，除了當(dāng)三個(gè)接收器安裝在一條直線上這種情況下，該直線上三個(gè)接收器所在線段之外不能實(shí)現(xiàn)位置參數(shù)信息的檢測(cè)傳感之外，可檢測(cè)區(qū)域與有效定位區(qū)域是重合的。在工程應(yīng)用中確定有效定位區(qū)域的原則，也與前面所述的應(yīng)用相同。但在這里，超聲波的傳導(dǎo)是在硬質(zhì)表面內(nèi)傳導(dǎo)的，所以在安裝接收器時(shí)，應(yīng)當(dāng)使其接收面與硬質(zhì)表面相接觸，以接收通過屏幕傳導(dǎo)的超聲波信號(hào)。圖7、圖8實(shí)際上給出了最佳的安裝方式，即接收器安裝在屏幕的邊緣，一方面免得影響屏幕的顯示內(nèi)容；另一方面由于接收器之間的距離較遠(yuǎn)，能夠提高定位精度。8仍是一個(gè)備用的接收傳感器，用于備用或校驗(yàn)。
從實(shí)際應(yīng)用的角度來看，在要求定位精度不是很高的情況下，所有小曲率的表面都可以當(dāng)作平面來看待而使用。若再從廣義方面來講，所有非對(duì)稱的簡單曲面，如圓柱面、圓錐面都可以歸類于這種應(yīng)用情況，即使用最少三個(gè)接收器就可以實(shí)現(xiàn)指定區(qū)域內(nèi)點(diǎn)的定位，這時(shí)只是需要把原來的直線距離換為相應(yīng)的“弧”的長度。圖10給出了一種接收器在圓柱面上的安裝方式。在圓錐面上的安裝方式也很簡單，可以以圓錐面的底邊和一條母線為參考坐標(biāo)軸構(gòu)建坐標(biāo)系。
圖11給出了在以薄殼球面殼體19為代表的、關(guān)于中心對(duì)稱的硬質(zhì)封閉曲面的表面上應(yīng)用的情況下，接收器的一種安裝方案。在這種情況下適用的曲面還有橢球面。由于這類曲面是一種三維的應(yīng)用形式，如果需要實(shí)現(xiàn)整個(gè)表面的定位，接收器8是必須要安裝的，與5、6、7共同位于一個(gè)三維的參照坐標(biāo)系內(nèi)；如果只需要完成半個(gè)球面上的位置數(shù)據(jù)的檢測(cè)，則與前面所述的非封閉的旋轉(zhuǎn)體的硬質(zhì)曲面的應(yīng)用相同，只需要安裝5、6、7三個(gè)接收器。接收器的安裝方式，同樣要使其接收面與硬質(zhì)表面相接觸，以接收超聲波信號(hào)。在這種情況下，如果還需要校驗(yàn)或備用功能，則可以同樣再安裝接收器8，或另外一個(gè)或數(shù)個(gè)接收器。這種實(shí)施方案可以應(yīng)用于如地球儀等場(chǎng)合。這里點(diǎn)P的解的集合和到底至少需要幾個(gè)接收器的確定，同樣參照前述二維平面應(yīng)用的兩種情況下的原則，即以被定位點(diǎn)的坐標(biāo)值具備實(shí)際意義且能被唯一確定為準(zhǔn)。
在用于硬質(zhì)表面的這類實(shí)施方案中，超聲波是利用硬質(zhì)表面作為介質(zhì)來傳導(dǎo)的，因此需要保證超聲波發(fā)射器所發(fā)射的信號(hào)能夠傳入表面，所以，定位頭上的構(gòu)造需要與之相適應(yīng)，見圖12。在這里，超聲發(fā)射器9選用平板的壓電換能器，它的一個(gè)發(fā)射面，被安裝在與連接桿相連接的基座17上，另一個(gè)面裝有一個(gè)用有一定硬度的材料制成的傳導(dǎo)頭20。該傳導(dǎo)頭最好如圖所示做成錐形，一端安裝固定在發(fā)射面上，另一端與硬質(zhì)彈性曲面相接觸，有一個(gè)能夠產(chǎn)生一定能量聚集效應(yīng)的尖端凸起，使超聲波更容易傳入介質(zhì)之中。如果使用導(dǎo)體來制造，可以直接作為發(fā)射器的一個(gè)電極。
用于空間定位是本傳感裝置的另一類應(yīng)用，可以應(yīng)用于如特殊舞臺(tái)效果、游戲、展品解說等場(chǎng)合。前面已經(jīng)分析了實(shí)現(xiàn)全空間定位和半空間定位，即有效定位區(qū)域與可檢測(cè)區(qū)域重合和不重合這兩種情況，所以在此可以得到超聲波接收器的兩種安裝方案。第一種方案是應(yīng)用在全空間定位的情況下，如圖14所示，至少安裝有5、6、7、8四個(gè)接收器，其中的一個(gè)接收器，例如8與其它三個(gè)不在同一平面內(nèi)，這時(shí)有效定位區(qū)域就是這四個(gè)接收器周圍，超聲波發(fā)射器發(fā)射的超聲波所能夠達(dá)到的空間；第二種方案是僅僅使用5、6、7三個(gè)接收器，見圖15，這時(shí)的有效定位空間就是以這三個(gè)接收器所在的平面為分界面、超聲波發(fā)射器發(fā)射的超聲波所能夠達(dá)到的半個(gè)空間。這第二種方案與在前面所述的平面情況下的應(yīng)用相類似，有效定位區(qū)域應(yīng)該根據(jù)實(shí)際的需要來設(shè)定，從而使選擇的被定位點(diǎn)有實(shí)際意義。但是無論哪一種情況，接收器的接收面都要指向有效定位區(qū)域，以保證能夠正常接收。在圖3、5、7、8、14、15中，圖示的坐標(biāo)軸所構(gòu)成的象限，基本表示出了與各圖中接收器的安裝相對(duì)應(yīng)的有效定位區(qū)域。
在這類實(shí)施方案中，接收器依然使用支架來安裝，并且安裝支架4依然是一個(gè)概念上的支架，與在平面情況下的應(yīng)用遵循同一原則來選擇、制造或使用。如在圖14中，安裝支架4是一個(gè)“”框架，在圖15中，支架4是一套用螺釘21固定在類似于墻壁的固定物上。從圖中可以看到，這些支架能夠很容易地實(shí)現(xiàn)從一個(gè)地點(diǎn)到另一個(gè)地點(diǎn)的拆卸、安裝。需要著重說明的是，當(dāng)類似于圖14、15中所示的支架在安裝使用時(shí)，各個(gè)接收器的坐標(biāo)值，應(yīng)該輸入到使用本傳感裝置的后續(xù)系統(tǒng)之中，作為計(jì)算被定位點(diǎn)與各個(gè)接收器之間的距離和坐標(biāo)值的基礎(chǔ)，包括圖3、5中的支架同樣對(duì)待。
無論在固定表面，還是在立體空間方面的應(yīng)用，都是利用空氣來傳導(dǎo)超聲波。但是因?yàn)樵诒景l(fā)明中，超聲波在空氣中是以縱波的方式傳導(dǎo)，所以頻率越高方向性越強(qiáng)，故而必須考慮超聲波發(fā)射器和接收器的發(fā)射、接收角的問題，否則就可能出現(xiàn)接收死角的問題，即某些接收器因?yàn)榻嵌忍邮詹坏匠暡?。要解決這個(gè)問題的，應(yīng)該一方面使用接收角足夠廣闊的接收器；另一方面使超聲波發(fā)射器9盡量模擬一個(gè)點(diǎn)聲源發(fā)射器，至少應(yīng)該在有效定位區(qū)域內(nèi)、面向接收器的接收面的方向上，并且充分考慮了定位頭使用時(shí)的移動(dòng)范圍的條件下，在指定的有效定位區(qū)域內(nèi)的平面內(nèi)或空間內(nèi)的發(fā)射角要足夠廣大，呈現(xiàn)點(diǎn)源發(fā)射器的性質(zhì)。為達(dá)到這個(gè)要求，可以有兩個(gè)方案可供選擇一是使用具有柱面或球面形狀發(fā)射、接收面的發(fā)射、接收器，分別使用平面情況和空間情況下；二是采用組合的方法，將多個(gè)普通的超聲波發(fā)射、接收器組合使用，使它們的發(fā)射面或接收面近似排列成一個(gè)柱面或球面的一部分，來模擬一個(gè)廣角的發(fā)射器或接收器。圖16給出了一個(gè)發(fā)射角度達(dá)到180°的壓電發(fā)射器的剖面構(gòu)造示意圖，這個(gè)發(fā)射角既可以理解為平面角，又可以理解為空間角，因此這個(gè)剖面可以理解為圓柱體的橫切面，也可以理解為球體的橫切面。在圖16中，14是壓電材料，15是內(nèi)電極，16是外電極。接收器的構(gòu)造也可以參照此圖。另外，盡量分布地安裝接收器，例如圖3的安裝方案，能夠降低對(duì)接收器接收角的要求。
對(duì)于硬質(zhì)表面情況下的應(yīng)用，因?yàn)樵趥鲗?dǎo)頭與該表面的接觸點(diǎn)處，縱波被轉(zhuǎn)化成為橫波，沿著表面?zhèn)鞑ィ什淮嬖谏鲜鰡栴}。這時(shí)需要注意的只是傳導(dǎo)頭和接收器與硬質(zhì)表面的接觸要緊密；同時(shí)這個(gè)表面需要具有各向同性的聲學(xué)特性。
在立體空間內(nèi)或硬質(zhì)彈性表面上實(shí)施本發(fā)明時(shí)，為了防止如在固定表面上應(yīng)用時(shí)可能出現(xiàn)的誤檢現(xiàn)象，同樣應(yīng)該設(shè)置一個(gè)控制開關(guān)12。在這兩種情況下，為使用更可靠方便，控制開關(guān)最好設(shè)置在手柄1上。對(duì)于在硬質(zhì)彈性表面上的應(yīng)用，控制開關(guān)12還可以安裝設(shè)置在定位頭上的發(fā)射器9和安裝基座17之間，或者在安裝基座與連接桿2之間，并輔以可以微動(dòng)的如鉸鏈、限位塊等的連接加強(qiáng)機(jī)構(gòu)，能夠使微動(dòng)開關(guān)在受到手柄和硬質(zhì)表面的作用力時(shí)能夠動(dòng)作，同時(shí)防止開關(guān)受到過分的拉壓。當(dāng)然，在硬質(zhì)彈性表面上應(yīng)用實(shí)施，控制開關(guān)10或12同樣可以如“固定表面”處所述同時(shí)使用。
另外需要注意的是超聲波的反射問題。超聲波可能會(huì)被平面、空間周圍的物體，或硬質(zhì)表面的邊緣反射，造成重復(fù)接收問題。這個(gè)問題解決起來比較容易。在固定表面或空間應(yīng)用的情況下，因?yàn)槌暡ㄔ诳諝庵械乃p比較厲害，所以只要控制發(fā)射器的發(fā)射功率，以及接收器的靈敏度就能夠解決。在硬質(zhì)表面應(yīng)用的情況下，一方面要控制發(fā)射功率和接收靈敏度；另一方而在表面的邊緣加上吸收阻尼材料，就能夠很好地解決這個(gè)問題。在球面等連續(xù)表面應(yīng)用時(shí)，繞射可能是主要的問題，這時(shí)除了控制反射功率和靈敏度之外，還可以仔細(xì)選擇接收器的安裝位置，既可以使這種影響最小，又可以便于在適當(dāng)?shù)牡胤郊由献枘嵛詹牧稀?br> 超聲波的產(chǎn)生一般可使用超聲波發(fā)生電路，驅(qū)動(dòng)壓電換能器來發(fā)射超聲波。被發(fā)射的超聲波調(diào)制形式多種多樣，從其波形上來看，可以是單脈沖或等幅波，也可以是穩(wěn)定短間隔的脈沖，或者是被編碼的比特流，以增強(qiáng)傳感系統(tǒng)的抗干擾性。具體的選擇應(yīng)該根據(jù)的實(shí)際需要來確定其其波形是否被調(diào)制。在一般情況下，為了實(shí)現(xiàn)鼠標(biāo)的拖動(dòng)的功能，應(yīng)該使本傳感裝置在需要的時(shí)候，能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)指示其定位頭自身位置的功能。在這種情況下使用單脈沖或等幅波就不容易滿足要求。
圖17給出了一個(gè)非常簡單的超聲波脈沖產(chǎn)生和驅(qū)動(dòng)電路，能夠驅(qū)動(dòng)壓電換能器發(fā)射穩(wěn)定的短間隔超聲脈沖，其相關(guān)點(diǎn)A、B的時(shí)間t——振幅A(V)波形如圖18所示。該電路以雙時(shí)基集成電路556為核心構(gòu)成。在圖17中，以IC1a為核心構(gòu)成了一個(gè)間隔脈沖發(fā)生電路，其輸出的脈沖控制著以IC1b為核心構(gòu)成的超聲波發(fā)生電路的工作，使IC1b產(chǎn)生穩(wěn)定時(shí)間間隔的超聲波驅(qū)動(dòng)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)壓電換能器YD發(fā)射超聲波。R1、R2和C1決定了脈沖發(fā)生電路的工作頻率，當(dāng)電源電壓VCC=10V時(shí)
F≈1.125/[(R1+R2)×C1]其占空比δ≈R1/(R1+R2)IC1b與C3、R4構(gòu)成了占空比為50％的超聲波振蕩器，直接驅(qū)動(dòng)YD工作。這個(gè)振蕩器的工作頻率由R4和C3決定，為f≈1.67R4C3在這個(gè)電路中，F(xiàn)可以取幾十——幾百赫茲，f可取幾十——幾百千赫茲。電路中其它元件的作用介紹如下D1、D2分別是C1的充、放電通道二極管，C2、C4是防干擾電容，C5是電源濾波、退藕電容；R3是控制端的下拉電阻。
在這個(gè)電路中，著重要說明的是圖中的控制開關(guān)Ks、KC、KO。這三個(gè)開關(guān)符號(hào)僅僅表示三種接法，是10或12的三種不同的安裝方式，而不是三個(gè)開關(guān)。圖中電路連線上的“×”號(hào)表示在開關(guān)接入是應(yīng)該斷開的電路連接點(diǎn)。這三個(gè)開關(guān)，Ks表示控制開關(guān)在電源電路的接法；KC表示控制開關(guān)在工作允許控制電路的接法；KO表示控制開關(guān)在輸出驅(qū)動(dòng)電路的接法。在應(yīng)用這個(gè)電路時(shí)，可選擇一個(gè)位置接入。在一般情況下，控制開關(guān)的最佳接法，是接入整個(gè)電路中的工作允許控制電路，這是因?yàn)?、在大部分的電路設(shè)計(jì)中，工作允許控制端的電流都很小，有利于延長開關(guān)的使用壽命2、工作允許控制端在是根據(jù)具體電路設(shè)計(jì)的，所以已考慮到了輸出信號(hào)的有效性和可靠性。
對(duì)于超聲波信號(hào)發(fā)生和輸出驅(qū)動(dòng)電路，可以根據(jù)實(shí)際需要來選擇，如利用通信技術(shù)中為了增強(qiáng)抗干擾性、保密性而使用的編碼及調(diào)制技術(shù)，來增加系統(tǒng)的抗干擾性能，這時(shí)在接收器的輸出端也要使用相應(yīng)的解調(diào)解碼技術(shù)及電路，以得到止確的時(shí)間信號(hào)，甚至還可能利用超聲波來傳遞其它控制信息。如果希望再利用超聲波信號(hào)傳遞多種控制信息，除了在手柄中安裝相應(yīng)的電路之外，可能還要增加相應(yīng)的功能鍵。在本發(fā)明中，這部分電路最好是裝置在手持觸摸柄的手柄內(nèi)，這樣可以使整個(gè)傳感裝置更緊湊，通用性更強(qiáng)。這部分內(nèi)容屬于電路設(shè)計(jì)范疇，在此不再加以說明。
這個(gè)超聲波發(fā)生和驅(qū)動(dòng)電路的供電可以有兩種選擇一種是直接在手柄中裝入電池，其優(yōu)點(diǎn)是能夠使手柄完全獨(dú)立；另一種方式是使用一條電纜與后面的信號(hào)處理部分和計(jì)算機(jī)相連接，其優(yōu)點(diǎn)在于能夠加設(shè)其它的信號(hào)線，很容易地使超聲波的發(fā)射和接收部分工作得更協(xié)調(diào)，有利于進(jìn)一步提高整個(gè)系統(tǒng)的性能。
在不與周圍其它設(shè)備正常的工作產(chǎn)生互相影響，或者對(duì)使用者不會(huì)產(chǎn)生不良影響的情況下，本發(fā)明可以使用可聞聲工作，其原理和實(shí)施方法同前所述。
權(quán)利要求
1．一種用于平面區(qū)域內(nèi)某點(diǎn)的位置檢測(cè)的觸摸點(diǎn)位置參數(shù)信息檢測(cè)傳感裝置，該裝置包含有超聲波發(fā)射器和安裝在可檢測(cè)區(qū)域內(nèi)的超聲波接收器，其特征在于在平面的可檢測(cè)區(qū)域內(nèi)，至少分布安裝有三個(gè)位置已知的超聲波接收傳感器；被傳感的觸摸點(diǎn)就是超聲波發(fā)射器所在的位置，該發(fā)射器被安裝在一個(gè)由手柄、定位頭和連接在它們之間的連接桿所構(gòu)成的手持觸摸柄的定位頭上。
2．根據(jù)權(quán)力要求1所述的觸摸點(diǎn)位置參數(shù)信息檢測(cè)傳感裝置，其特征在于可檢測(cè)區(qū)域是一個(gè)由該固定表面和位于該表面與使用者之間、橫切接收器接收面的、與固定表面平行的一簇平面及其附近所構(gòu)成；該固定表面是墻面、各種投影屏幕表面或掛圖表面之中的一種；超聲波接收器通過安裝支架，安裝在固定表面上。
3．根據(jù)權(quán)力要求2所述的觸摸點(diǎn)位置參數(shù)信息檢測(cè)傳感裝置，其特征在于超聲波接收器通過安裝支架，安裝在包含固定表面的可檢測(cè)區(qū)域內(nèi)、由固定表面構(gòu)成的有效定位區(qū)域邊緣的一條直線上。
4．根據(jù)權(quán)力要求2或3所述的觸摸點(diǎn)位置參數(shù)信息檢測(cè)傳感裝置，其特征在于在定位頭的頂端，還安裝有一個(gè)壓力微動(dòng)開關(guān)，該開關(guān)連接在超聲波發(fā)射器發(fā)生和驅(qū)動(dòng)電路的某個(gè)控制電路內(nèi)；這個(gè)控制電路可以是超聲波發(fā)射器電源電路，也可以是驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出電路，或者電路的工作允許控制電路。
5．根據(jù)權(quán)力要求1所述的觸摸點(diǎn)位置參數(shù)信息檢測(cè)傳感裝置，其特征在于可檢測(cè)區(qū)域是一個(gè)彈性硬質(zhì)表面；該表面可以是計(jì)算機(jī)顯示器、視頻監(jiān)視器的顯示屏或投影屏幕；接收器的接收面與該表面緊密連接。
6．根據(jù)權(quán)力要求5所述的觸摸點(diǎn)位置參數(shù)信息檢測(cè)傳感裝置，其特征在于至少有三個(gè)超聲波接收器，安裝在硬質(zhì)彈性表面的邊緣上。
7．一種用于立體空間區(qū)域內(nèi)某點(diǎn)的位置位置檢測(cè)的觸摸點(diǎn)位置參數(shù)信息檢測(cè)傳感裝置，包含有超聲波發(fā)射器，和安裝在可檢測(cè)區(qū)域內(nèi)的超聲波接收器，其特征在于在立體空間的可檢測(cè)區(qū)域內(nèi)，至少分布安裝有三個(gè)位置已知的、安裝在接收器安裝支架上的超聲波接收器；被傳感的觸摸點(diǎn)就是超聲波發(fā)射器所在的位置，超聲波發(fā)射器安裝在一個(gè)由手柄、定位頭和連接在它們之間的連接桿所構(gòu)成的手持觸摸柄的定位頭上。
8．根據(jù)權(quán)力要求7所述的觸摸點(diǎn)位置參數(shù)信息檢測(cè)傳感裝置，其特征在于在立體空間的可檢測(cè)區(qū)域內(nèi)，至少有四個(gè)分布安裝在安裝支架上的、不在同一平面內(nèi)的超聲波接收傳感器。
9．根據(jù)權(quán)力要求1、2、3或7、8所述的觸摸點(diǎn)位置參數(shù)信息檢測(cè)傳感裝置，其特征在于超聲波發(fā)射器至少在有效定位區(qū)域內(nèi)、面對(duì)著接收器的接收面的方向上，是一個(gè)點(diǎn)源發(fā)射器。
10．根據(jù)權(quán)力要求2、3、7或8所述的觸摸點(diǎn)位置參數(shù)信息檢測(cè)傳感裝置，其特征在于安裝支架安裝在固定物上，與固定物之間是活動(dòng)連接；這個(gè)固定物可以是固定表面本身，也可以可檢測(cè)區(qū)域之內(nèi)或周圍的其它物體。
11．一種用于關(guān)于中心對(duì)稱的硬質(zhì)曲面的表面區(qū)域內(nèi)某點(diǎn)的位置檢測(cè)傳感的觸摸點(diǎn)位置參數(shù)信息檢測(cè)傳感裝置，該裝置包含有超聲波發(fā)射器，和安裝在可檢測(cè)區(qū)域內(nèi)的超聲波接收器，其特征在于可檢測(cè)區(qū)域包含在球面或橢球面之中的一種曲面內(nèi)；在該曲面的某一表面上，至少分布安裝有三個(gè)超聲波接收器，這些接收器與該表面緊密連接；被傳感的觸摸點(diǎn)就是超聲波發(fā)射器所在的位置，超聲波發(fā)射器安裝在一個(gè)由手柄、定位頭和連接在它們之間的連接桿所構(gòu)成的手持觸摸柄的定位頭上。
12．根據(jù)權(quán)力要求11所述的觸摸點(diǎn)位置參數(shù)信息檢測(cè)傳感裝置，其特征在于可檢測(cè)區(qū)域是球面或橢球面之中的一種在該曲面的某一表面上，至少分布安裝有四個(gè)不在同一平面內(nèi)的超聲波接收器。
13．根據(jù)權(quán)力要求5、6、11或12所述的觸摸點(diǎn)位置參數(shù)信息檢測(cè)傳感裝置，其特征在于在手持觸摸柄的定位頭頂端的超聲波發(fā)射器上，還安裝有一個(gè)超聲波傳導(dǎo)頭；該傳導(dǎo)頭的一端安裝在超聲波發(fā)射器的一個(gè)發(fā)射面上，另一端有一個(gè)凸起的尖端。
14．根據(jù)權(quán)力要求1、2、3、5、6、7、8、11或12所述的觸摸點(diǎn)位置參數(shù)信息檢測(cè)傳感裝置，其特征在于手持觸摸柄的手柄上，還安裝有一個(gè)手動(dòng)開關(guān)，該開關(guān)的連接方式與權(quán)力要求4所述的壓力微動(dòng)開關(guān)的連接方式相同。
15．根據(jù)權(quán)力要求1、2、3、5、6、7、8、11或12所述的觸摸點(diǎn)位置參數(shù)信息檢測(cè)傳感裝置，其特征在于手持觸摸柄的手柄內(nèi)部，還安裝有一套超聲波震蕩發(fā)生和超聲波發(fā)射器的驅(qū)動(dòng)電路。
16．根據(jù)權(quán)力要求15所述的觸摸點(diǎn)位置參數(shù)信息檢測(cè)傳感裝置，其特征在于手持觸摸柄的手柄上，還有一條與本傳感裝置后面的處理部分和計(jì)算機(jī)相連接的電纜。
全文摘要
本發(fā)明屬傳感技術(shù)領(lǐng)域,尤其是平面或空間內(nèi)及投影顯示屏幕、掛圖上點(diǎn)的位置的傳感技術(shù),應(yīng)用于計(jì)算機(jī)多媒體的觸摸輸入方面。本發(fā)明使用了多點(diǎn)主動(dòng)定位技術(shù),即被標(biāo)的觸摸點(diǎn)是主動(dòng)的超聲波發(fā)射器,再由多個(gè)位置已知的超聲波接收器轉(zhuǎn)換成為電信號(hào),輸出到后續(xù)處理系統(tǒng),而得到標(biāo)的點(diǎn)與每個(gè)接收器之間的距離,通過計(jì)算而得到該標(biāo)的點(diǎn)的坐標(biāo)。在這里,不同接收器輸出電信號(hào)的時(shí)間差,就包含了觸摸點(diǎn)的位置參數(shù)信息。
文檔編號(hào)G06F3/033GK1224870SQ9810132
公開日1999年8月4日 申請(qǐng)日期1998年4月6日 優(yōu)先權(quán)日1998年4月6日
發(fā)明者葉新林, 劉中華 申請(qǐng)人:劉中華, 葉新林