具有电磁跟踪的书写设备制造技术

一种电磁(EM)姿态跟踪系统包括具有笔或触笔形状因数的计算机输入设备。在一些实施例中，基站设备包括用于EM姿态跟踪系统的发射器(Tx)模块或接收器(Rx)模块中的一个，同时计算机输入设备包括TX模块和接收器模块中的另一个。EM姿态跟踪系统采用Tx模块和Rx模块来收集指示Tx模块与Rx模块之间的相对姿态的EM姿态数据。基于EM姿态数据，EM姿态跟踪系统(或与EM姿态跟踪系统一起工作的计算机设备)识别计算机输入设备的姿态(位置、定向、或位置和定向两者)。者)。者)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有电磁跟踪的书写设备


[0001]本公开通常涉及用于计算平台的输入设备，并且更具体地涉及具有触笔或笔形状因数的输入设备。

技术介绍

[0002]计算机输入设备的形状因数可能对用户对计算平台的体验具有相当大的影响。因此，为了增强用户体验，已开发了具有笔或触笔形状因数的计算机输入设备。这些设备允许用户将输入设备保持在用户熟悉的舒适位置(即舒适书写位置)中。另外，具有笔/触笔形状因数的设备支持用户相对精确的控制，从而改进用户对诸如绘图和绘画应用、书写应用等的各种应用的体验。然而，具有笔/触笔形状因数的常规输入设备通常在二个维度上具有有限的位置跟踪，从而限制设备对于诸如虚拟现实(VR)和增强现实(AR)应用的采用三维空间的应用的效用。另外，常规笔/触笔输入设备有时要求用户在诸如专门地设计的平板或纸的特殊表面上书写，以便跟踪输入设备的位置。这些特殊表面限制输入设备的便携性和灵活性。
附图说明
[0003]通过参考附图，可以更好地理解本公开，并且其许多特征和优点变得对本领域的技术人员而言显而易见。在不同的附图中使用相同的附图标记指示类似或相同的项目。
[0004]图1是依照一些实施例的用于为计算机输入而采用的书写设备的电磁(EM)姿态跟踪系统的框图。
[0005]图2是依照一些实施例的用于为计算机输入而采用的书写设备的EM姿态跟踪系统的另一示例的框图。
[0006]图3是图示依照一些实施例的能够与图1和图2的EM姿态跟踪系统相结合地使用的书写设备的框图。
[0007]图4是图示依照一些实施例的具有在书写设备中使用单个线圈的书写设备的EM姿态跟踪系统的示例的框图。
[0008]图5是图示依照一些实施例的与诸如智能电话的便携式设备相结合地为书写设备采用EM姿态跟踪系统的示例的框图。
[0009]图6是图示依照一些实施例的采用能够与图1和图2的EM位置跟踪系统相结合地使用的力传感器的书写设备的框图。
[0010]图7是图示依照一些实施例的采用能够与图1和图2的EM位置跟踪系统相结合地使用的旋转传感器的书写设备的框图。
[0011]图8是图示依照一些实施例的采用能够与图1和图2的EM位置跟踪系统相结合地使用的光传感器的书写设备的框图。
[0012]图9是图示依照一些实施例的采用能够与图1和图2的EM位置跟踪系统相结合地使用的可插拔加密狗的书写设备的框图。
[0013]图10是图示依照一些实施例的采用图1的EM位置跟踪系统来检测笔迹定向的示例的图。
[0014]图11是图示依照一些实施例的采用图1的EM位置跟踪系统来识别表面上笔迹的定向以进行笔迹辨识的方法的流程图。
具体实施方式
[0015]图1
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11图示采用具有计算机输入设备的电磁(EM)姿态跟踪系统的技术，所述计算机输入设备具有笔或触笔形状因数。在一些实施例中，基站设备包括用于EM姿态跟踪系统的发射器(Tx)模块或接收器(Rx)模块中的一个，然而计算机输入设备包括TX模块和接收器模块中的另一个。EM姿态跟踪系统采用Tx模块和Rx模块来收集指示Tx模块与Rx模块之间的相对姿态的EM姿态数据。基于EM姿态数据，EM姿态跟踪系统(或与EM姿态跟踪系统一起工作的计算机设备)识别计算机输入设备的姿态(位置、定向、或位置和定向两者)。在一些实施例中，在六自由度(6DoF)空间中识别姿态，从而支持针对采用这样的空间的诸如VR或AR应用的应用的用户输入。此外，EM姿态跟踪系统支持识别姿态而无需基站与输入设备之间的视线并且无需特殊书写表面，从而增强输入设备的灵活性。此外，能够将EM姿态跟踪系统的诸如EM线圈的组件插入到输入设备中，而无需输入设备的尺寸的大量增加，从而允许输入设备维持笔或触笔形状因数，并且从而增强用户体验。
[0016]为了方便，术语“书写设备”在本文中用于是指具有如本文进一步描述的笔或触笔形状因数的计算机输入设备。应领会，在一些实施例中，书写设备能够包括书写材料，诸如墨水储器或石墨，其支持独立于姿态跟踪在介质(例如，纸)上书写。在其他实施例中，书写设备不包括书写材料，但是包括支持在显示屏幕或其他表面上使用设备的小块(nub)或尖端。另外，应领会，书写设备能够被用于除手写以外的用途，包括在包括CAD、AR或VR应用的计算机应用中对对象的绘图、选择和操纵，或触笔能够向计算机提供输入的任何其他用途。
[0017]图1图示采用EM姿态来识别被图示为触笔102的书写设备的姿态的跟踪系统100。在所描绘的示例中，跟踪系统100包括基础设备104和触笔102。基础设备104可以是计算机设备的一部分或者连接到计算机设备，可以是独立于计算机设备的基站，或者在一些实施例中可以是移动设备。如本文进一步描述的，跟踪系统100通常被配置成基于EM姿态(如本文进一步描述的那样基于EM场125生成的姿态)和辅姿态(基于由辅传感器106提供的数据而生成的姿态)的加权组合来识别触笔102的姿态。因此能够将跟踪系统100并入到采用姿态识别特征的各种设备和系统中。例如，在一些实施例中跟踪系统100被并入在虚拟现实(VR)系统中以识别触笔102的姿态，以允许用户采用触笔102来操纵VR环境中的对象。因此，在一些配置中，基础设备104是向用户显示VR环境的头戴式显示器(HMD)。在其他配置中，基础设备104是与HMD分开的设备(诸如附件或基站)。应领会，能够采用跟踪系统100的其他配置。例如，在一些实施例中跟踪系统100不采用辅传感器106并且仅基于EM姿态数据生成触笔102的姿态。
[0018]为了生成EM姿态，跟踪系统100生成EM场125，测量所生成的EM场125的幅度和/或相位(在本文中通常称为“EM数据”)，并且基于所对应的EM数据来计算相对姿态。在所图示的实施例中，EM场125由基础设备104生成并且在触笔102处读取EM数据。应领会，其他配置是可能的，包括EM场125由触笔102生成并且在基础设备104处读取EM数据，如在下面在图2
处所图示的。为了支持EM场的生成，基础设备102包括Tx模块121，由此Tx模块121包括发射器线圈116和放大器114。在一些实施例中，发射器线圈116是通常被配置成以在本文中称为发射功率的强度生成EM场125的三轴线圈，其中，发射功率基于由放大器114提供给发射器线圈116的电功率。放大器114是通常被配置成基于接收到的控制信令来以一幅度生成电功率的可编程放大器。因此，用于EM场114的发射功率是在基础设备102处控制的可编程值。Tx模块还包括数模DAC转换器112，其转换由基础设备104的CPU 115提供的值以将输入供应给放大器114。在其他实施例中，放大器114是非可编程放大器，并且能够简单地通过减小源信号的幅度来改变EM场的幅度，这可能以数字方式或经由DAC完成。CPU 115能够代表基础设备104和跟踪系统100来执行其他操作，包括如本文进一步描述的那样生成触笔102的姿态。在其他实施例中，这些操作中的一个或多个能够由CPU 本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种书写设备，包括：电磁EM跟踪模块，所述EM跟踪模块用于生成指示EM发射器相对于EM接收器的第一EM姿态的数据；以及处理器，所述处理器用于处理所述数据以用于基于所述第一EM姿态来识别所述书写设备的姿态。2.根据权利要求1所述的书写设备，其中，所述EM跟踪模块包括EM接收器。3.根据权利要求1或2所述的书写设备，其中，所述EM跟踪模块包括EM发射器。4.根据权利要求1至3中的任一项所述的书写设备，还包括：书写工具，所述书写工具用于将材料沉积在书写表面上。5.根据权利要求4所述的书写设备，其中，所述材料包括由石墨和墨水组成的组中的一个。6.根据前述权利要求中的任一项所述的书写设备，其中：所述姿态被采用来跟踪所述书写设备在计算机设备处的移动。7.根据权利要求6所述的书写设备，其中：所述姿态被采用来捕获所述计算机设备处的笔迹。8.根据前述权利要求中的任一项所述的书写设备，其中，所述书写设备包括第一端部和与所述第一端部相对的第二端部，并且其中，所述书写工具位于所述第一端部处并且所述EM跟踪模块位于离所述第一端部至少1厘米距离处。9.根据前述权利要求中的任一项所述的书写设备，还包括传感器，所述传感器用于基于传感器数据来生成第一传感器姿态；并且其中，所述处理器基于所述第一EM姿态和所述第一传感器姿态来识别所述书写设备的姿态。10.根据权利要求9所述的书写设备，其中，所述第一传感器从由惯性测量单元、超声传感器、光传感器、声波传感器和射频(RF)传感器组成的组中选择。11.根据权利要求9或10所述的书写设备，其中，所述处理器基于所述第一EM姿态和所述第一传感器姿态的加权组合来识别所述书写设备的姿态。12.根据前述权利要求中的任一项所述的书写设备，其中，所述处理器处理所述数据以用于基于所述第一EM姿态来识别所述书写设备的姿态，以操纵虚拟现实VR环境中的对象。13.根据前述权利要求中的任一项所述的书写设备，其中，所述电磁EM跟踪模块测量所生成的EM场的幅度和/或相位。14.根据前述权利要求中的任一项所述的书写设备，其中，所述EM跟踪模块包括少于三个EM线圈轴。15.根据权利要求14所述的书写设备，其中，所述书写设备包括触笔，并且其中，EM线圈轴被缠绕在所述触笔的长轴周围。16.根据前述权利要求中的任一项所述的书写设备，其中，所述EM跟踪模块包括磁力计。17.根据前述权利要求中的任一项所述的书写设备，还包括：力传感器，所述力传感器用于指示施加到所述书写设备的尖端的力已超过阈值。18.根据前述权利要求中的任一项所述的书写设备，还包括：
传感器，所述传感器用于指示所述书写设备的尖端相对于书写表面的二维位置；其中，所述处理器基于所述尖端的位置来识别所述书写设备尖端的姿态。19.根据权利要求18所述的书写设备，其中，所述传感器从由滚子跟踪器和光学跟踪器组成的组中选择。20.根据前述权利要求中的任一项所述的书写设备，还包括：基础设备，所述基础设备包括所述EM发射器和所述EM接收器中的一个...

【专利技术属性】
技术研发人员：舍克，
申请(专利权)人：谷歌有限责任公司，
类型：发明
国别省市：