MXPA99004721A

MXPA99004721A - Sistema y metodo para localizar la posicion de una superficie

Info

Publication number: MXPA99004721A
Application number: MXPA/A/1999/004721A
Authority: MX
Inventors: Flowers Mark
Original assignee: Kke/Explore Acquisition Corp
Priority date: 1996-11-21
Filing date: 1999-05-21
Publication date: 2000-07-01

Abstract

La presente invención se refiere a una unidad de detección electrográfica incluye una capa de material conductor que tiene una resistividad eléctrica y una superficie, al menos tres puntos de contacto separados (12, 14, 16) interconectados eléctricamente con una capa de un material conductor, un procesador (30) conectado a los contactos separados, y un estilete (20) de una capa conductora Flexible, acoplado al procesador con el estilete para ser colocado por un usuario en la vecindad de una posición seleccionada por el usuario sobre la superficie de la capa.

Description

SISTEMA Y MÉTODO PARA LOCALIZAR LA POSICIÓN DE UNA SUPERFICIE Campo de la Invención La presente invención se relaciona con un sistema y un método para determinar una localización seleccionada por un usuario sobre una superficie y proporcionar al usuario la información que ha sido determinada en relación a esa localización. En particular, la presente invención se relaciona con dispositivos de detección de posición que son capaces de detectar posiciones sobre una superficie de objetos bi y tridimensionales que tienen formas complejas. De manera adicional, se relaciona con dispositivos de detección de posición en los cuales el objeto puede hacerse girar, rotar o en otras circunstancias manipularse en relación al resto del sistema de detección de posición. Además, la presente invención se relaciona con el aprovisionamiento de un punto de conexión a tierra sobre el dispositivo indicador para conectar a tierra al usuario al sistema, para reducir al minimo la entrada de ruido al procesador del sistema y errores potenciales en la identificación de la posición.

Antecedentes de la Invención Existen una variedad de tecnologías para determinar la posición de un estilete, o un dedo, colocado sobre una superficie. Una tecnología es una malla de alambres horizontales y verticales, que se colocan debajo de la superficie de una tablilla plana o sobre la superficie de un dispositivo de representación visual y emiten señales que indican la posición, las cuales son detectadas por un estilete. Dos dispositivos que utilizan este tipo de tecnología se describen en las patentes Estadounidenses 5,149,919 y 4,686,332 de Greanias, et al. Las aplicaciones que utilizan esos dispositivos son tablillas en un dibujo (o digitalizadaras) de entrada de computadora, y dispositivos de representación visual de pantalla sensible al tacto. En otra tecnología, se miden las ondas acústicas superficiales en los bordes de una placa de vidrio y se utilizan para calcular la posición sobre la placa que fue seleccionada por un dedo o un estilete. Las aplicaciones incluyen el uso de dispositivos de representación visual de kiosco de pantalla sensible al tacto, en donde podria utilizarse una tecnología de revestimiento conductor. Otras tecnologías aún incluyen el uso de lápices fotosensibles como detectores ópticos. De manera adicional, puede utilizarse un marco alrededor de un dispositivo de representación visual plano, con un arreglo de fotoemisores y detectores alrededor del borde del marco, para detectar cuando el dedo o estilete está cerca de la superficie de representación visual. Esas tecnologías se limitan a superficies de representación visual o planas. Los detectores de posición tales como los dispositivos descritos en las patentes de Greanias, que utilizan muchos conductores arreglados en una malla, no son muy adecuados para una superficie de forma compleja, ya sea bi o tridimensional. Existen, al menos, dificultades en la colocación y conformación de los conductores para ajustar los contornos de una forma compleja. Otro dispositivo similar es una malla de alambres horizontales y verticales colocados sobre y debajo de la superficie de un dispositivo de representación visual plano, que utiliza el acoplamiento capacitivo de un estilete o dedo. En este dispositivo, el acoplamiento capacitivo transfiere señales que indican la posición de un alambre a otro, las cuales puede utilizarse para calcular la posición del acoplamiento. Las tablillas de entrada de computadora, así como las tablillas de reemplazo del ratón que señalan el dedo, utilizan esta tecnología. En otra tecnología, se coloca un conductor transparente, homogéneo, rectangular, sobre la superficie de un dispositivo de representación visual y contactos de placa sobres los bordes del conductor transparente cargan el conductor. El acoplamiento capacitivo de un estilete o un dedo al conductor transparente hace que el conductor se descargue mientras los sensores unidos a los contactos de placa miden la cantidad de corriente extraída a través de cada uno de los contactos. El análisis de las relaciones de las corrientes extraídas de los pares de contactos sobre los lados opuesto del rectángulo proporciona una posición X - Y sobre el panel que fue seleccionado por el usuario. Un dispositivo de este tipo se describe en la patente Estadounidense 4,853,498 de Meadows, et al. Una aplicación de este dispositivo es un dispositivo de representación visual de pantalla sensible al tacto. Una tecnología similar utiliza una pieza rectangular de material resistivo extremadamente uniforme con una serie de resistores discretos a lo largo del borde y que se encuentra montada sobre una superficie plana. Se aplica una diferencia de voltaje a la hilera de resistores sobre los lados opuestos del rectángulo, y se aplica una diferencia de voltaje a manera de división de tiempo a la hilera de resistores sobre los otros dos lados opuestos. Las señales que indican la posición son recibidas por un estilete, o por un revestimiento conductor, el cual puede ser oprimido para entrar en contacto con la superficie del material resistivo . Una variedad de estos dispositivos se describen en la patente Estadounidense 3,798,370 de Hurst. Los dispositivos descritos en las patentes Estadounidense 4,853,498 (Meadows et al.) y 3,798,370 (Hurst) conducen a un revestimiento resistivo, rectangular, homogéneo con contactos de placa sobre una cadena de resistores a lo largo de cada borde. Esos métodos dependen de la forma rectangular de un rectángulo para trabajar. La forma y colocación de los contactos proporcionan los medios a las porciones de detección de la superficie dentro de una subsección rectangular del material resistivo de la superficie. También son factibles otras formas sencillas con contactos de placa y cadena de resistores, pero de formas complejas que pueden crear áreas que no pueden ser distinguidas (por ejemplo, formas con bordes cóncavos tales como un circulo o una elipse no pueden ser acomodadas por ninguno de los métodos de Meadows o Hurst) . El uso de contactos de placa o cadenas de resistores sustancialmente a lo largo de todo el borde un objeto, limita su utilidad sobre objetos en donde debe detectarse la posición sobre toda la superficie. Las localizaciones directamente debajo de cada electrodo de placa y entre cada electrodo de placa o punto y el borde del objeto no son detectables en esos dispositivos. Los dispositivos descritos en la patentes Estadounidenses 4,853,499 (Meadows et al.) y 3,798,370 (Hurst) , no toman en consideración los efectos de resistencia del contacto. La resistencia entre los contactos y el material resistivo homogéneo puede ser sustancial en relación a la resistencia del material homogéneo. De manera adicional, la resistencia del contacto puede variar de electrodo a electrodo o cambiar debido a esfuerzos mecánicos o ambientales. Los dispositivos de Meadows y Hurst dependen de contactos de resistencia conocida o constante, lo cual restringe el uso de los materiales y métodos de contacto. Cualquier variación en la resistencia del contacto o cambios en la resistencia del contacto debido a factores ambientales es to ada en cuenta por y resulta en errores de detección. Además, Meadows carga la superficie con un estilete acoplado de manera capacitiva que determina la posición midiendo la corriente extraída desde los circuitos excitadores. El dispositivo de Meadows requiere cuatro circuitos receptores para lograr esto. El dispositivo de Meadows es susceptible a los efectos del acoplamiento de estiletes fantasma indeseables a la superficie. Los estiletes fantasma, tales como los anillos o dedos pueden acoplarse a la superficie reactiva en lugar de, o además del, estilete real. Esos estiletes fantasma pueden causar errores de detección debido a que los cambios que ellos también producen causan cambios en el circuito excitador. En aplicaciones, en donde el objeto contiene la malla que necesita hacerse rotar, o los dispositivos electrónicos y el objeto están físicamente separados entre sí, deben acoplarse un gran número de conductores al sistema, o entre los elementos de los sistemas, a través de mecanismos de conexión que puedan permitir la rotación u otros movimientos. Tales cables para los sistemas de la técnica anterior podrían ser además grandes y embarazosos. Además, los conectores con un gran número de contactos son caros y reducen la confiabilidad total de cualquier sistema que los requiera. Los contactos que permiten la rotación, tales como los anillos conectadores deslizables, se vuelven prohibitivamente complejos y caros, puesto que el número de conexiones se eleva por encima de un número pequeño. De manera adicional, los circuitos múltiples requeridos para tener los arreglos de malla son complejos y de manufactura costosa. Los detectores de ondas acústicas proporcionan un mecanismo de detección de posición robusto, pero su implementación es costosa. Los mecanismos de detección de ondas luminosas se limitan a superficies planas y son susceptibles al polvo e insectos que bloquean las trayectorias de la luz. Se cree, sin embargo, que la presente invención resuelve esos problemas. En los ambientes modernos actuales, existen muchas fuentes de energía electromagnética, tanto naturales como artificiales. Algunos ejemplos de esas fuentes de tal energía en la atmósfera de la tierra son la electricidad estática, tormentas eléctricas, iluminación térmica, radiación del espacio exterior, y ondas de radio hechas por el hombre. Cada una de esas actúan e interactúan entre sí causando interferencia y ruido de fondo entre sí, dependiendo de la intensidad del ruido de fondo o señal de interferencia. De este modo, como es bien sabido en los dispositivos que utilizan una antena como un dispositivo para detectar una señal de entrada, esas señales atmosféricas pueden interferir con la capacidad para detectar y recibir una señal de interés. También se sabe que en sistemas con una sonda de antena manual, el cuerpo humano actúa como una antena más grande con una señal de la persona que sujeta la sonda sumada a la señal de interés detectada por la sonda manual. También se sabe que esa señal agregada, y las frecuencias múltiples que incluye, agregan potencialmente un nivel de inexactitud a tal sistema, si la señal deseada puede ser detectada del todo. Para superar esa interferencia indeseable han sido ideados muchos circuitos elaborados para suprimir aquellas señales de interferencia "captadas" por el usuario humano que tienen impacto sobre el funcionamiento del sistema.

Breve Descripción de la Invención La presente invención incluye varios aparatos y métodos para determinar una posición seleccionada por un usuario sobre una unidad de detección electrográfica. En témanos más generales, la unidad de detección electrográfica de la presente invención incluye una capa de un material conductor que tiene una resistividad eléctrica con K puntos de contacto separados, interconectados eléctricamente con ella, un procesador conectados a los K puntos de contacto separados y dispuestos para aplicar selectivamente una señal a N de los K puntos de contacto, en donde N tiene un valor entero de 3 a K, y un montaje de sonda, que incluye un estilete o una capa conductora flexible colocada sobre la capa, acoplado al procesador, el estilete está dispuesto para ser posicionado por un usuario en la vecindad de la posición sobre la capa seleccionada por el usuario, o el usuario para señalar un dedo en la capa conductora flexible. A su vez, el estilete, o la capa conductora flexible recibe las señales de la capa cuando los puntos de contacto tienen señales aplicadas selectivamente a éstos por el procesador, con la posición seleccionada por el usuario siendo determinable por el procesador a partir de las señales recibidas desde el estilete, o la capa flexible, cada una en relación a una excitación similar de (N-J) pares diferentes de los K puntos de contacto bajo control del procesador, en donde J es un número entero de 2 a (N-l) . De manera adicional, donde el detector electrográfico incluye más de una capa conductora, que estén cada una aisladas eléctricamente entre sí, en el sentido más general, M capas conductoras, la presente invención también es capaz de determinar cuales de aquellas capas contienen la posición seleccionada por el usuario. Aquí, cada capa tiene K puntos de contacto separados, interconectados eléctricamente con la capa de material conductor correspondiente, en donde N de los K puntos de contacto sobre cada capa se utilizan para localizar la posición seleccionada por el usuario, y en donde N tiene un valor entero de tres a K. El procesador se encuentra igualmente dispuesto para aplicar selectivamente una señal a cada uno de los N puntos de contacto de cada una de las M capas y para determinar cual de las M capas y coordenadas de posición de la posición seleccionada por el usuario, sobre una de las M capas correspondiente, coopera con ella para determinar y liberar una señal de la posición seleccionada por el usuario sobre la capa seleccionada de la unidad de detección electrográfica hacia el procesador. La identificación de la capa seleccionada se efectúa aplicando secuencialmente la primer señal seleccionada de todos los K puntos de contacto sobre cada una de las M capas en turno, inhibiendo una primer señal medida en la posición seleccionada por el usuario por cada una de las M capas individualmente con la primer medida, correspondiendo a cada una de las M capas que son la señal recibida por los medios para detección y liberación, cuando todos los puntos de contacto sobre esa capa tienen la primer señal seleccionada aplicada a esos punto de contacto de la capa. A continuación, se mide una segunda señal medida en la posición seleccionada por el usuario sobre la capa seleccionada por el usuario por cada una de las M capas con cada uno de los K puntos de contacto sobre cada una de las M capas en circuito abierto, seguida por la sustracción de la segunda señal medida de la primer señal medida por cada una de las M capas para formar M valores de la diferencia. Aquellos M valores de la diferencia son entonces cada uno comparados contra un valor umbral preseleccionado para determinar cuales de aquellos M valores de la diferencia son mayores que el umbral seleccionado y cuales exceden éste en un valor mayor. La capa asociada con el valor de la diferencia que satisface aquellas condiciones, es entonces identificada como la capa que contiene la posición seleccionada por el usuario. Entonces, una vez que se ha hecho la determinación, pueden determinarse las coordenadas de la posición seleccionada por el usuario sobre esa capa como se discutió anteriormente. La presente invención también incluye las técnicas para compensar la resistencia del contacto en cada uno de los puntos de contacto sobre la capa conductora, así como la formación de la capa conductora en una forma bi o tridimensional, la cual puede ser abierta o cerrada. Además, la presente invención incluye la colocación de un revestimiento conductor sobre la superficie externa de la capa, revestimiento el cual tiene una representación gráfica sobre el mismo y la presente invención tiene la capacidad de convertir las coordenadas de posición de la posición seleccionada por el usuario de las coordenadas de la capa conductora, a aquéllas de la representación gráfica. Tal representación gráfica puede ser la de un mapa o un globo, o aún un mapa mítico o uno de una estrella u otro planeta, Llevando a cabo este paso adicional, aquellas coordenadas gráficas también pueden ser utilizadas para proporcionar electrónicamente información que ha sido prealmacenada en la memoria, en relación a las coordenadas gráficas seleccionadas al usuario. En una aplicación real, la presente invención puede tomar muchas formas, desde una capa conductora con o sin una capa no conductora sobre ella y un estilete para ser utilizado por el usuario, para seleccionar una posición sobre la capa, hasta una estructura de capas múltiples con una capa inferior conductora, una capa interna compresible, no conductora y una capa superior conductora, flexible, en donde el usuario oprime la capa superior hacia la capa inferior y el punto en el cual las capas superior e inferior se aproximan, es determinado como la posición seleccionada por el usuario. Además, se proponen varios diseños en donde las señales de accionamiento y medida son de CA de una frecuencia seleccionada o CD. La presente invención también incluye un montaje de sonda con un cable con dos conductores. El conductor extremo próximo está acoplado al procesador y el extremo próximo del otro conductor está conectado a un punto neutro de la señal. El estilete a su vez está acoplado al cable e incorpora en él los extremos distales de dos conductores con el extremo distal del conductor acoplado al procesador colocado para recibir señales de la capa cuando los puntos de contacto tienen señales aplicadas de manera selectiva a ellos y el usuario coloca el estilete en la vecindad de un punto seleccionado sobre la superficie. El extremo distal del otro conductor está colocado para estar en contacto con el usuario cuando sujete el estilete para conectar el usuario al punto neutro de la señal. Para maximizar la probabilidad de que el usuario sujete el estilete haciendo contacto con el punto de contacto, se localiza externamente y está colocado para estar en contacto con el usuario durante el uso del estilete. Mejora adicional que probablemente, y con un incremento de la comodidad al sujetar el estilete, coloca un contacto eléctricamente conductor y un polímero conductor flexible para circundar el estilete en una posición para maximizar la comodidad del usuario cuando sujete el estilete.

De este modo, para explicar completamente el alcance de la presente invención, se ofrece una discusión detallada de las diferentes modalidades en la Descripción de las Modalidades Preferidas más adelante. Sin embargo, deberá tenerse en mente que esa discusión no es una discusión exhaustiva y también se consideraron variaciones sobre los temas principales, presentados como parte de la presente invención.

Breve Descripción de las Figuras La Figura 1 es un diagrama de bloques simplificado de una modalidad generalizada del sistema de la presente invención. La Figura 2 es una ilustración del algoritmo de localización de posición de la presente invención para una forma de superficie bidimensional. La Figura 3 es similar a la Figura 2, sin embargo, la ilustración es para una forma tridimensional. La Figura 4 es un diagrama de bloques de una primer modalidad de la presente invención. La Figura 5 es un diagrama de bloques de una segunda modalidad de la presente invención. La Figura 6 es un diagrama de bloques de una tercer modalidad de la presente invención. La Figura 7 es un diagrama de bloques de una cuarta modalidad de la presente invención.

La Figura 8 ilustra las restricciones sobre la colocación de los puntos de contacto que permiten determinar la posición con únicamente tres contactos. La Figura 9 ilustra tres puntos de contacto que no pueden ser utilizados para determinar la posición sobre la superficie. La Figura 10 es una modalidad parcial, en donde se describe una superficie de contacto compresible de capas múltiples en lugar del uso de un estilete, por ejemplo, en la Figura 4. La Figura 11 es una representación esquemática de una modalidad de la presente invención, adaptada para ser un globo interactivo que incorpora una superficie conductora esférica. La Figura 12 es una representación esquemática de una modalidad de la presente invención, adaptada para ser un globo interactivo que incorpora dos superficies conductoras semiesfericas. La Figura 13 es una modalidad de la técnica anterior de como es suprimida una señal de interferencia potencial, del usuario que sujeta el estilete de la antena. La Figura 14a es un diagrama simplificado del estilete y el cable forrado de la presente invención. La Figura 14b es otra modalidad del estilete y el cable forrado de la presente invención que conecta a tierra al usuario del sistema de la presente invención. La Figura 14c es otra modalidad más del estilete y el cable forrado de la presente invención que conecta a tierra al usuario del sistema de la presente invención.

La Figura 14d es una vista en corte parcial del diseño del estilete de la Figura 14c para ilustrar la colocación interna del cable forrado y el sujetador conductor del estilete.

Descripción ote las Modalidades Preferidas La presente invención se relaciona con un sistema y un método para determinar una localización sobre una superficie bi o tridimensional de cualquier forma seleccionada por un usuario, así como para proporcionar acceso a localizaciones de almacenamiento de datos o información almacenada en ellas y que se relaciona con esa localización. De manera más específica, la presente invención determina la información de localización en forma de coordenadas sobre un sistema de coordenadas predefinidas. Esa información de localización, sirve entonces como una dirección de localización dentro de la memoria de un subsistema microprocesador asociado. Esa localización, o dirección puede ser utilizada a su vez para recuperar datos previamente almacenados que pertenecen a la localización correspondiente sobre la superficie, para almacenar los datos que pertenecen a la localización correspondiente sobre la superficie, para modificar el ccsiportamiento del sistema que incorpora la presente invención, o para ser presentada al usuario sobre un dispositivo de representación visual o dispositivo de impresión convencionales. En las superficies de forma sencilla, tales como un rectángulo, son necesarios un mínimo de tres contactos eléctricos pequeños, montados sobre el borde de la superficie. Sobre superficies de forma más compleja, el número mínimo de contactos eléctricos puede incrementarse para permitir que el sistema determine entre localizaciones múltiples sobre la superficie, como aquélla que el usuario está indicando. En cada configuración de la superficie, los contactos necesitan ser colocados de modo que todas las localizaciones sobre la superficie puedan ser identificadas individualmente. A través del uso de contactos pequeños y técnicas de accionador/receptor, la presente invención también es capaz de compensar diferencias en la resistencia del contacto de cada uno de los contactos. Las diferencias que pueden ser compensadas, incluyen diferencias entre los contactos sobre la misma superficie, diferencias entre los contactos sobre una superficie contra aquellos sobre otra superficie utilizando los mismos dispositivos electrónicos, así como cambios en la resistencia al contacto de los contactos individuales durante el tiempo debido a esfuerzos mecánicos y ambientales. La presente invención determina una posición seleccionada por un usuario sobre la superficie midiendo la posición única, indicando las señales con un receptor como se discute más adelante, para objetos bi o tridimensionales, la presente invención únicamente requiere un solo circuito receptor. En las diferentes modalidades de la presente invención, el estilete no carga con o, carga de manera despreciable, los transmisores y se mide un nivel de señal en el punto sobre la superficie que es tocada por el estilete, en lugar de los cambios en el circuito excitador, como en el dispositivo de Meadows. De manera adicional, los estiletes fantasma potenciales, tales como los dedos y anillos, que tienen un efecto dramático sobre la operación de la técnica anterior, únicamente tienen un efecto de carga despreciable sobre el transmisor de la presente invención. De este modo, la presente invención es inmune a los estiletes fantasma. En la presente invención, la superficie activa puede ser hecha de una composición de polímero conductor (plástico conductor) , o un revestimiento conductor o un material no conductor. Esto tiene ventajas de costo sustanciales sobre la técnica anterior, puesto que no son necesarios alambres revestidos o forrados, y puesto que la superficie por sí misma proporciona el soporte estructural necesario. Los dispositivos que incorporan la presente invención, podrían incluir típicamente una superficie de una composición de polímero conductor moldeada o formada al vacío que no requiere ninguna estructura adicional, dando de este modo, como resultado, un costo adicional únicamente al material de carbón-polímero, o el revestimiento conductor aplicado. Además, la formación de la superficie sensible por moldeo por inyección, permite crear fácilmente formas complejas sensibles al tacto. El uso de un material compuesto de carbón-polímero como elemento en el sistema de localización de la posición y soporte estructural, proporcionan un sistema robusto y confiable. Los materiales compuestos de carbón-polímero son inherentemente robustos, y lí el sistema de la presente invención emplea una sola capa de tal material, en lugar de un sistema de capas múltiples, en donde la unión de las capas puede deteriorarse y las capas separarse. Son necesarios un mínimo de tres contactos para accionar toda una superficie de un solo objeto (por ejemplo, un rectángulo, circulo o elipsoide) . Puede utilizarse contactos adicionales para objetos complejos o para proporcionar mayor resolución para formas más sencillas, en lugar de incrementar la sensibilidad del circuito. El bajo número de contactos y por lo tanto, el número de alambres, conduce a un bajo costo, facilidad de manufactura, y permite aplicaciones de superficie remota o móvil (por ejemplo, un globo giratorio) . Una ventaja de utilizar un material de polímero conductor para la superficie, es que permite que los contactos sean montados en la parte posterior o dentro de la superficie, y por lo tanto lograr una superficie frontal o externa 100% activa. De manera adicional, la presente invención, incluye técnicas de accionamiento superficial, únicas, que pueden compensar las resistencias al contacto desconocidas y variables. Los varios tipos de contacto y mecanismos de conexión mecánica crean resistencias al contacto, las cuales pueden variar sustancialmente entre los contactos, y variar con el tiempo con los esfuerzos mecánicos y ambientales como el movimiento, temperatura y envejecimiento. Otras tecnologías dependen de contactos de resistencia al contacto conocida o constante, sin ningún cambio no compensado en la resistencia al contacto que de como resultado errores en la detección de la posición. La presente invención, permite el uso de varios mecanismos para compensar las diferencias y variaciones en la resistencia al contacto. Cada uno de esos mecanismos puede ser utilizado y proporciona sus propias ventajas. Un mecanismo posible, involucra utilizar dos electrodos como cada contacto, con aquellos electrodos estando muy cerca e ínterconectados eléctricamente, pero no tocándose. El primero de esos electrodos en esta configuración, está unido a la fuente de accionamiento de la señal, y el segundo de esos electrodos, proporciona una trayectoria de retroalimentación de alta impedancia. En esta configuración, la fuente de accionamiento de la señal de ajusta, de modo que el nivel de señal en el segundo electrodo sea de un valor deseado, proporcionando de este modo un nivel de señal conocido en un punto sobre la superficie independientemente de la resistencia al contacto. El método de accionamiento, aquí también proporciona el ajuste automático de los cambios en el material resistivo con el tiempo y la temperatura, así como variaciones en la resistencia al contacto.

Un segundo posible mecanismo tiene únicamente un electrodo por contacto y mide el valor de la resistencia de cada contacto para el material resistivo de la superficie. En tal sistema que tiene tres puntos de contacto, A, B y C, se hace una medición del nivel del señal en el punto C a través de una trayectoria de alta impedancia, mientras es aplicada una señal de un nivel conocido entre el punto A y el punto B. A continuación se hacen mediciones similares en el punto B con la señal aplicada entre el punto C y el punto A, y en el punto A con la señal aplicada entre el punto B y el punto C De este modo, sabiendo las posiciones de los contactos sobre la superficie y la resistividad del material de la superficie, puede calcularse la resistencia al contacto entre los puntos A, B y C y el material de la superficie como se discute más adelante con respecto a la Figura 6. Adicionalmente, la presente invención incorpora el uso de una secuencia de accionamiento por excitación de estados múltiples para proporcionar la rápida medición y calibración al vuelo para mejorar la exactitud. El estilete se utiliza para hacer varias mediciones de la señal en un punto sobre la superficie del objeto seleccionado por el usuario. Se hace una primer medición sin señales aplicadas a los contactos para determinar una desviación de CD basal, y el nivel de ruido ambiental para la superficie, la cual, para propósitos de discusión aquí, es la llamada DESVIACIÓN DE CD.

Se hace una segunda medición con una señal aplicada a todos los contactos para determinar el valor de la señal a escala completa, la cual, para propósitos de discusión aquí, es la llamada ESCALA COMPLETA. A continuación se hace otra medición aplicando una señal a un par de contactos para crear un gradiente de nivel de señal a través de la superficie entre esos dos puntos, la cual, para propósitos de discusión aquí, se llama el eje X y el valor medido de X. A continuación se aplica una señal a otro par de contactos para crear un gradiente de nivel de señal en otra dirección, la cual, para propósitos de discusión aquí, se llamó el eje X y el valor medido de Y. A continuación, se hacen los siguientes cálculos mediante un sistema para determinar la localización seleccionada a lo largo de los ejes X y Y definidos sobre la superficie. Px = (X - DESVIACIÓN DE CD) / (ESCALA COMPLETA - DESVIACIÓN DE CD) (1) P? = (Y - DESVIACIÓN DE CD) / ( (ESCALA COMPLETA - DESVIACIÓN DE CD) (2) La posición actual sobre la superficie, puede entonces determinarse a partir de Px y P? utilizando un modelo matemático, o determinado empíricamente, de los gradientes de nivel de señal para el material de la superficie. En la presente invención, los puntos básicos requeridos (es decir, el algoritmo y el material conductor) existen desde hace algún tiempo. Las bases para el algoritmo datan de hace siglos. Los materiales similares a los que se sugieren para el material de la superficie aquí, que tienen propiedades eléctricas similares, existen desde hace décadas. La base del algoritmo de la presente invención, es el uso de la triangulación para determinar la localización del punto sobre la superficie del objeto. La triangulación se define como - *La localización de un punto desconocido, como en navegación, mediante la formación de un triángulo que tiene el punto desconocido y dos puntos conocidos como vértices''' . [ The American Heri tage Dictionary of the English Language, Third Edi tion) . La triangulación es un principio básico de la trigonometría y su uso para encontrar la localización de un punto sobre la superficie de un objeto ha sido utilizada por siglos. Esta se utiliza en aplicaciones tales como la navegación celeste, agrimensura, sistema de posiciona iento global (SPG), y sismología. En la presente invención, como en el caso de la triangulación, la posición se determina midiendo la relación en un punto de interés con dos puntos conocidos. La relación se determina a partir del nivel de señal recibido en el estilete inyectando a la vez señales de niveles conocidos en los primeros dos puntos fijos. Todos los puntos sobre la superficie que pudieran tener ese nivel de señal crean una línea de posiciones posibles. Se determina otra relación utilizando otros dos puntos fijos (un par diferente de contactos, sin embargo, un contacto puede ser uno de aquellos que fue incluido en el primer par de contactos) y otro nivel de señal recibido del estilete. La intersección de dos líneas de posiciones posibles de las dos mediciones nos dice de este modo en donde el estilete tocó la superficie. Para algunas superficies, esta puede ser única, tal como una superficie bidimensional o una semiesfera con losa contactos montados sobre el borde o en el ecuador. En teoría, cualquier posición en el espacio tridimensional puede ser identificada de manera única por su distancia de cuatro puntos conocidos no coplanares, mientras que el número requerido de puntos conocidos puede reducirse en algunos casos si las posiciones posibles en el espacio tridimensional se restringen. Para los propósitos de la presente invención, la posición de interés se restringe a la que se encuentra sobre la superficie de la forma de la superficie conocida. Para una forma tal como un rectángulo o circulo, una posición sobre la superficie puede ser definida por su distancia desde tres puntos conocidos sobre esa superficie, siempre que los puntos conocidos estén todos en el borde de la forma de la superficie o no sean colineales. Para las formas de esferas o elipsoides de superficie continua, una posición sobre la superficie de la forma puede ser definida por su distancia desde tres puntos conocidos, siempre que el plano definido por los tres puntos conocidos no incluya el punto central de la forma. Para una forma cilindrica, una posición sobre la superficie puede definirse por su distancia desde tres puntos conocidos, siempre que el plano definido por los tres puntos conocidos no cruce la línea central del cilindro. Para una relación a ser determinada entre un contacto y un punto de la superficie, el punto debe estar en el campo visual de un par de contactos. Es decir, como se muestra en la Figura 8, para cualquier punto X esté en el campo visual para un par de contactos A y B, el ángulo incluido, i, entre los vectores trazados entre A y B, y A y X, así como el ángulo incluido, Bi, formado por los vectores trazados entre B y A, y B y X, deben ser ambos menores de 90°. De manera adicional, la superficie debe contener material eléctricamente conductor entre los puntos A y X y entre X y B. La Figura 9 ilustra una situación en donde el punto X no se encuentra en el campo visual de los puntos A y B, puesto que el ángulo B incluido es mayor de 90°, aún cuando el ángulo Ai incluido es menor de 90°. En la práctica, pueden utilizarse más puntos de contacto debido a la resolución finita de los dispositivos de medición reales. Otro factor que puede incrementar el número de contactos es el costo. Puede construirse una relación entre la resolución de los circuitos receptores y transmisores, y el número de contactos entre los cuales la señal es aplicada a la superficie para las mediciones. Si se utilizan más contactos que estén más cerca, entonces la resolución del circuito transmisor/receptor pude reducirse. El uso de la resistividad en materiales para medir la distancia o posición ha sido común durante algunos años. Un primer ejemplo es el uso de potenciómetros de rotación o deslizamiento para determinar la posición de un botón o una deslizadora. Los polímeros conductores que podrían ser empleados por la presente invención han sido conocidos desde al menos 1974 cuando CMI, un primer productor de compuestos poliméricos conductores, fue adquirida por 3M Company. Por lo menos los materiales y algoritmos utilizados por la presente invención han estado ya disponibles desde hace 20 años, y en total probablemente más. Sin embargo, la literatura no enseña o sugiere la combinación de esos elementos para producir un dispositivo similar al de la presente invención, en efecto todas las enseñanzas de las referencias conocidas están lejos de esta técnica. En la Figura 1, se muestran los componentes básicos del sistema de localización de posición seleccionada por el usuario de la presente invención. Ellos incluyen dos o tres superficies conductoras dimensionales 10 (por ejemplo, plástico con carga de carbón o un revestimiento conductor aplicado a una superficie no conductora) que tiene una resistividad seleccionada con tres contactos conductores 12, 14 y 16 fijos sobre éste. Cada uno de los contactos 12, 14 y 16 son conectados vía los conectores 24, 26 y 28, respectivamente, al procesador 30. También conectado al procesador 30, se encuentra el conductor 18 con un estilete 20 que tiene una punta 22 fija al otro extremo del mismo para que el usuario la utilice para indicar una posición sobre la superficie 10 que sea de interés para ese usuario. A continuación, como en la Figura 2, cuando un usuario selecciona un punto sobre la superficie 10 con el estilete 20, se hacen una serie de mediciones como se describió en términos generales anteriormente. Primero, sin ninguna señal aplicada a los contactos 12, 14 y 16, el procesador 30 mide el valor de la DESVIACIÓN DE CD del sistema con el estilete 20; A continuación se aplica una señal de amplitud igual a los tres contactos 12, 14 y 16, y el procesador 30 mide el valor de la señal a ESCALA COMPLETA con el estilete 20; La tercer medición se hace aplicando una señal de la amplitud utilizada en la medición a completa escala a uno de los tres contactos, digamos el contacto 12, con un segundo contacto conectado a tierra, es decir, el contacto 14, y la medición de la señal se hace con el estilete 20, el cual estará en algún lugar a lo largo de un alinea equipotencial entre esos dos contactos (es decir, la línea X en la Figura 2); Una cuarta medición se hace aplicando la señal a, y conectando a tierra, un par de contactos diferentes, digamos 12 y 16, y la medición de la señal se hace con el estilete 20, el cual se encontrará en algún lado a lo largo de una línea equipotencial entre esos dos contactos (es decir, la línea Y en la Figura 2), con la posición del estilete 20 siendo la intersección de la las líneas X y Y; y Los valores de Px y PY se calculan entonces como en las ecuaciones 1 y 2 anteriores . En la operación real, cada uno de esos pasos puede ser automatizada por el procesador 30, sin que se requiera que el usuario inicie las mediciones específicas o conmute las señales. Los valores de Px y PY pueden entonces ser utilizados como una dirección para una memoria dentro del procesador 30, de la cual puede obtenerse información relativa a la posición indicada con el estilete. Esta misma técnica también puede ser utilizada para determinar la dirección en la memoria, en donde los datos deberán ser almacenados inicialmente para su recuperación posterior, o como una dirección sobre un dispositivo de representación visual remoto que pueda ser activado para cualquier propósito. Cada posición única sobre la superficie es definida por una combinación única de valores de de Px y P?. De la serie de mediciones descritas anteriormente, la posición del estilete sobre la superficie puede expresarse en términos de Px y PYA los cuales fueron las llamadas coordenadas equipotenciales . También pueden hacerse cálculos adicionales para convertir la posición de las coordenadas equipotenciales a otro sistema de coordenadas, si se desea. La conversión requiere el trazo de un mapa conocido de las coordenadas equipotenciales al sistema de coordenadas deseado. El trazo del mapa puede determinarse matemáticamente para un objeto hecho de un material conductor homogéneo, o uno en donde la distribución de la resistividad sea conocida. Para objetos en los cuales la distribución de la resistividad se desconoce, el trazo del mapa de las coordenadas equipotenciales a las coordenadas deseadas puede determinarse empíricamente. En cualquier caso, el trazo del mapa puede ser almacenado en la memoria de los microprocesadores y los cálculos de conversión efectuados por el microprocesador. La Figura 3, ilustra el mismo método para determinar los valores de Px y P? sobre la superficie que tiene una ecuación de definición que es continua sobre toda la superficie, por ejemplo, una semiesfera como se muestra. La superficie 10 de la presente invención, utiliza los materiales tales como polímeros cargados con carbón o revestimientos conductores (por ejemplo, Velostat 1840 o 1801 de 3M) que pueden ser fácilmente moldeados en, o aplicados a, superficies bi o tridimensionales, incluyendo superficies que tienen formas complejas. Un número mínimo de circuitos excitadores y conexiones entre esa superficie y los dispositivos electrónicos de detección reducirán aún más la complejidad en los aspectos electrónicos y mecánicos de acoplamiento de la superficie a los dispositivos electrónicos . De manera más específica, las diferentes modalidades de la presente invención se describen en los siguientes párrafos y se ilustran comenzando con la Figura . La modalidad, mostrada en la Figura 4, incluye una pieza rectangular de material conductor como la hoja 100 (por ejemplo, una hoja de 12 pulgadas x 12 pulgadas x 0.125 pulgadas de un polímero cargado con carbón, tal como el Velostat 1801 de 3M) . El material conductor también puede estar compuesto de un material no conductor con un revestimiento conductor tal como el Modelo 599Y1249 de Spraylat Corp.

Fijos cerca del borde de la hoja 100, y haciendo contacto eléctrico entre ellos, se encuentran los contactos 102, 104 y 106. Conectados entre los contactos 102, 104y 106 sobre la hoja 100 y los contactos 126, 128 y 130 del generador de señales 122, respectivamente, se encuentran los cables eléctricamente conductores 108, 110 y 112. El generador de señales 122 incluye un generador de señales de CA (corriente alterna) de 60 KHz 124 que alimenta al amplificador 134 con la terminal de salida sin inversión del amplificador 134 conectado a tres terminales separadas (una correspondiendo a cada uno de los contactos 102, 104 y 106) del conmutador 132, y la terminal de salida de inversión del amplificador 134, conectado a tres terminales (una correspondiendo a cada uno de los contactos 102, 104 y 106) del conmutador 136. A continuación, cada uno de los contactos 126, 128 y 130 son cada uno conectados a diferentes terminales de cada uno de los conmutadores 132 y 136. En la Figura 4, cada uno de los conmutadores 132 y 136 se muestran en la posición abierta (es decir, sin señal aplicada a ninguno de los contactos 126, 128 y 130) . A su vez, la posición de cada uno de los conmutadores 132 y 136 es controlada vía los cables 138 y 140, respectivamente, del microprocesador 142 para permitir al microprocesador 142 seleccionar cual de los contactos 102, 104 y 106 recibe una señal de 60 KHz a través del conmutador 132 vía el cable de control asociado y cual de los contactos 102, 104 y 106 recibe una señal invertida de 60 KHz a través del conmutador 136 vía el cable de control asociado. Cuando la señal de CA de 60 KHz es conectada a uno o más contactos 102, 104 y 106 que irradian la señal a través del material conductor de la hoja 100, y el estílete 116 actúa como una antena cuando es llevado cerca de la superficie 100. Una señal detectada por el estilete 116 es a su vez conducida hacia la etapa de medición de la señal 120 vía el cable forrado 118. En esta modalidad, el estilete 116 está completamente pasivo y podría ser fabricado simplemente consistiendo de un forro de plástico circundando el extremo del cable 118 con 178 pulgadas finales del cable 118, en el extremo distal del estilete 116, que tiene el forro removido para permitir que el conductor central del cable 118 quede expuesto para recibir las señales irradiadas. De este modo, cuando la punta del estilete está cerca de la superficie del material conductor 100, la señal irradiada es recibida por la antena del estilete, y la proporciona como una señal de entrada a la etapa de medición de la señal 120. La etapa de medición de la señal 120 incluye un desmodulador 144 que está conectado al cable 118, en donde la señal recibida por el estilete 116 es desmodulada y la señal desmodulada es a su vez, presentada como un nivel de señal a un convertidor de analógico a digital (CAD) 146. El CAD 146 digitaliza entonces ese nivel de señal y lo presenta al microprocesador 142. El uso de una señal de CA en esta modalidad hace posible que el estilete 116 reciba las señales irradiadas desde el material conductor de la hoja 100 sin estar en contacto directo con el material conductor de la hoja 100. Esto permite que el material conductor de la hoja 100 sea cubierto con una capa de un material no conductor para protección inevitable contra golpes de la superficie de la hoja 100 con el estilete 116, o para la colocación de gráficos específicos de aplicación sobre la superficie de contacto, y aún permitir que el estilete 116 actúe como una antena para recibir una señal de la hoja 100 en un punto seleccionado que deba ser medido por la etapa de medición de la señal 120. El microprocesador 142 tiene los códigos para dirigir el funcionamiento de una serie de mediciones con diferentes conjuntos de contacto 102, 104 y 106 conectados para recibir la señal de 60 KHz, o la señal invertida de 60 KHz. Una vez que un usuario ha seleccionado un punto de interés sobre la hoja 100, el sistema de la presente invención, efectúa una serie de mediciones en sucesión rápida (por ejemplo, multiplexión por división de tiempo) para determinar la localización hacia la cual es estilete 116 está apuntando y para proporcionar al usuario la información que esta buscando. La primer medición, como se explicó anteriormente, es la aquí llamada SeñalDEsviAc?oN, e involucra colocar los conmutadores 132 y 136 en las posiciones totalmente abiertas. El microprocesador 142 lee entonces el nivel de señal de la etapa de medición de señal 120 y asigna ese valor a la SeñaloEsviAcioN y guarda ese valor en la RAM (memoria de acceso aleatorio) 144. La segunda medición, como se explicó anteriormente, es la aquí llamada SeñalcoMPETA, que involucra conectar una señal de CA de 60 KHz a todos los contactos 102, 104 y 106 al mismo tiempo cerrando los tres juegos de contactos en el conmutador 132. El microprocesador 142 lee entonces el nivel de la señal de la etapa de medición de la señal 120 y asigna ese valor a la SeñalcoMPETA y guarda el valor en la RAM 144. A continuación, el microprocesador 142 selecciona un par de contactos, digamos 102 y 104, para utilizarlos en la siguiente medición. El contacto 102, para esta discusión, es un punto A y está conectado para recibir la señal de CA de 60 KHz vía el conmutador 132. El otro de esos dos contactos, el contacto 104, el cual para esta discusión es un punto B, está conectado para recibir la señal de CA de 60 KHz invertida vía el conmutador 136. El tercer contacto 106 está simplemente conectado a las posiciones abiertas del conmutador en ambos conmutadores 132 y 136. El microprocesador 142 almacena entonces el nivel de la señal de la etapa de medición 120 en la RAM 144 y asigna ese valor a la llamada SeñalsiN RECTIFICAR-AB. Entre los contactos energizados 102 y 104, podría trazarse un mapa equipotencial del nivel de señal 114A debido al efecto de la resistencia distribuida en el material conductor de la hoja 100. Los mapas equipotenciales de señales tales como el 114A, 114B y 114C, incluyendo la forma y los valores de las líneas de nivel de señal equipotenciales, se almacenan en la RAM (memoria de solo lectura) 146. Como se discute en Electro agnetics, por John D. Kraus y Keith R. Carver, McGraw-Hill, 1973, pp 266-278, esos mapas equipotenciales de señales son creados encontrando la solución única a la ecuación de Laplace (s2V = 0) que satisface las condiciones límite de la hoja 100 y cada par de contactos. Existen muchos métodos para encontrar la solución a la ecuación de Laplace para un objeto, incluyendo, pero sin limitarse a, soluciones matemáticas directas, modelaje gráfico punto a punto por computadora, y determinaciones empíricas . Para el material conductor homogéneo y formas simples, puede obtenerse fácilmente una solución matemática directa. Para materiales, cuya homogeneidad, forma o colocación del contacto no se presta por si misma a otros métodos, puede utilizarse la determinación empírica.

En el método de determinación empírica, se elige y coloca un sistema coordenado sobre el dispositivo. Para determinar el mapa para un par específico de contactos, tales como el 102 y el 104, los contactos se energizan de la misma manera para medir la SeñalS?N RECTIFICAR-AB anterior. En cada punto de cruce sobre el sistema coordenado elegido, se mide el valor de la SeñalsiN RECTIFICAR-AB • Si el punto de cruce elegido granularmente es suficientemente fino, puede obtenerse el mapa equipotencial directamente encontrando los puntos que contienen el mismo valor medido. En otras circunstancias, las líneas equipotenciales pueden calcularse interpolando entre los puntos medidos . Para la tercer modalidad, el microprocesador 144 selecciona otro par de contactos, tales como el 102 y el 106. El contacto 102, el cual, como se discutió anteriormente, será nuevamente referido como el punto A, está conectado para recibir la señal de CA de 60 KHz vía el conmutador 132 y es el único de los contactos así conectado. El otro contacto 106, el cual, para está discusión es referido como un punto C, está conectado a la señal inversa de 60 KHz vía el conmutador 136. El microprocesador 142 registra entonces el nivel de señal de la etapa de medición de la señal 120 y asigna ese valor a la llamada Señáis™ RECTIFICAR-AO Las dos señales, Señáis™ RECTIFICAR-AB y SeñalsiN RECTIFICAR-AC/ son afectadas no únicamente por la resistencia del material entre los contactos, sino también por numerosos otros factores, incluyendo la altitud del estilete 116 desde la superficie del material conductor de la hoja 100, al actitud o ángulo del estilete 116, y cambios en los circuitos debidos a cambios ambientales, envejecimiento u otros factores. La señal SeñalcoMPETA/ es igualmente afectada por la altitud, actitud y cambios del circuito, aunque tiene un mapa equipotencial de señales constante, por lo que el valor de la Señal8MPi,ETA puede ser utilizado para normalizar los valores de la Señáis™ RECTIFICAR-AB y la Señáis™ RECTIFICAR-AC para remover los efectos de la altitud, actitud y cambios en el circuito utilizando la siguiente fórmula. SeñalNORM = Señáis™ RECTIFICAR / SeñalcoMP E A ( 3 ) La Señáis™ RECTIFICAR y SeñalcoMP ETA son afectadas por ciertos cambios en los circuitos que producen una desviación de CD a los valores finales . La ecuación 3, si se desea, puede ser modificada para remover aquellos efectos como se muestra en la ecuación 4 a continuación . SeñalNORM = (SeñalsiN RECTIFICAR _ SeñalpEs iADA) / SeñalcoMP E A — Señal DESVIADA) ( 4 ) Aplicando cualquiera de las fórmulas de las ecuaciones 3 y 4 a cada una de la Señáis™ RECTIFICAR-AB y Señals™ RECTIFICAR-AC, pueden derivarse las señales normalizadas, SeñalNORM-AB y SenaluoRM-Ac- Por ejemplo, utilizando el mapa de señales predeterminado 114A y el valor SeñalNoRM-AB, puede resolverse la posición del estilete 116 a una sola línea de nivel de la señal, tal como 115, entre los contactos 102 y 104. Utilizando el mapa de señales predeterminado 114B y el valor de la SeñalNoRM-Ac puede determinarse otra línea de nivel de señal en el mapa de señales 114B entre los contactos 102 y 106. La posición del estilete 116 se resuelve entonces en el punto, P, en donde la línea del nivel de señal seleccionada por la SeñalN0RM-AB en 114A cruza la línea del nivel de señal seleccionada por la SeñalNoRM-Ac en 114B. El uso del punto resuelto, P, es calificado por el microprocesador 142 comparando el valor de la SeñalcoMPET con un nivel de umbral predeterminado para determinar si la señal recibida es válida. Este umbral es determinado de manera general empíricamente para satisfacer los requerimientos de resolución de la aplicación o el usuario. Cuando la altitud del estilete 116 desde la superficie del material conductor de la hoja 100 se reduce, la señal recibida es más fuerte y la resolución de la posición es más precisa. Algunas aplicaciones tales como las tablillas de trazo, pueden desear un umbral de amplitud específico para ajustarse a las expectativas de operación del usuario. En esas aplicaciones, los usuarios no esperan que el sistema reconozca la posición del estilete hasta que la punta esté en contacto con la superficie. Otras aplicaciones pueden desear un mayor o menor grado de resolución. La aplicación puede seleccionar el umbral de altitud que se ajuste mejor a los requerimientos. Cuando un umbral de la SeñalcoMPLETA para una aplicación particular es satisfecho, el punto resuelto, P, se considera válido. Las mediciones reseñadas anteriormente se hacen en sucesión, y cada medición puede hacerse típicamente dentro de 4 mseg, de modo que toda la secuencia sea completada en 16 mseg. Esto es importante, puesto que la secuencia de medición necesita ser completada rápidamente, de modo que cualesquíer cambios de posición del estilete entre las mediciones se reduzcan al mínimo. Pueden utilizarse tiempos de muestreo sustancialmente más rápidos, siempre que las capacidades, del dispositivo de medición de señales se seleccionen apropiadamente. Para soportar una aplicación que requiera una serie de localizaciones del estilete a ser medidas en sucesión rápida, necesita elegirse un tiempo de muestreo que sea sustancialmente más rápido que el movimiento del estilete. Una aplicación que podría requerir la detección sucesiva de la localización del estilete, podría ser una tablilla de trazo electrónico, en donde la sucesión de puntos podría formar una línea. Una aplicación de este tipo puede requerir tiempos de muestreo del orden de 200 microsegundos .

En la modalidad discutida anteriormente, el generador de señales 122 produce una señal de CA de 60 KHz, sin embargo, podría utilizarse de manera alternativa un nivel de voltaje de CD. Con un nivel de señal de CD en lugar de la señal de 60 KHz, la capacidad para detectar la posición del estilete sin hacer contacto entre el estilete 116 y el material conductor de la hoja 100 se elimina. Puesto que el contacto directo es hecho el estilete y el material, los efectos de la altitud y postura del estilete no contribuyen más a la medición de la Señals™ RECTIFICAR puesto que la altitud y postura del estilete son la fuente de variación dominante en la medición de la Señáis™ RECTIFICAR. L eliminación de la altitud y postura del estilete por la medición, reduce, o elimina, la necesidad de normalizar la Señals™ RECTIFICAR con la Señalco P ETA' También pueden hacerse más mediciones (contactos 104 a 106, es decir, B a C) para refinar/confirmar el punto al cual el estilete 116 debe ser apuntado con un número mínimo de mediciones. El microprocesador 142 podría también ser programado para filtrar las mediciones para amortiguar los cambios hechos por el movimiento del estilete 116 y para incrementar la resolución. Las técnicas de detección sincrónicas en el desmodulador receptor mejoran sustancialmente la inmunidad al ruido. La señal recibida es multiplicada por la señal transmitida con un conmutador FET (por ejemplo, DG441) . La señal multiplicada resultante, es entonces integrada para determinar el componente de CD. Es esta señal integrada la que es presentada al CAD para la conversión. El efecto neto de la multiplicación e integración es que únicamente son observadas las señales recibidas de la misma frecuencia y fase de la señal transmitida. Se considera que tales señales son sincrónicas con el transmisor, y de ahí el nombre de desmodulación sincrónica. La inmunidad efectiva al ruido se logra, puesto que, en general, las fuentes de ruido no se sincronizarán con el transmisor, y por lo tanto, no serán observadas después de multiplicar e integrar. Únicamente será medida la posición deseada de la señal transmitida que ha sido detectada por el estilete receptor. Pueden utilizarse técnicas especiales para mejorar la exactitud cerca de los bordes de una superficie conductora. Sobre superficies de ciertas formas, las líneas equipotenciales pueden ser casi paralelas cerca de los bordes, lo cual tiende a reducir la exactitud posicional. La distancia hacia el borde, puede ser estimada a partir de la SeñalcoMPETA únicamente, puesto que la SeñalcoMPETA tiende a caer un tanto cerca del borde. Aplicar una estimación de la distancia del borde al punto determinado por la intersección de las dos líneas equipotenciales cerca del borde puede ayudar a mejorar la exactitud posicional en algunos casos.

En casos en donde dos superficies eléctricamente aisladas terminan a lo largo del mismo borde, tal como el ecuador en un globo hecho de hemisferios Norte y Sur aislados, pueden utilizarse técnicas mejoradas para mejorar la exactitud posicional cerca del borde. En tales casos, la distancia desde el borde, puede estimarse comparando la SeñalcoMPETA de ambas superficies, y utilizando la relación de la SeñalcoMPETA- a la SeñalCoMPLETA-B para ayudar a eliminar los efectos de la altitud y actitud. Una vez que la posición indicada por el usuario es determinada, el sistema podría ser empleado en una aplicación en donde la información relativa a esa posición ha sido prealmacenada, s va a ser almacenada, en el sistema total. Para permitir esa aplicación, la RAM 144, RAM 146, tarjeta de audio/video 150 y unidad de ROMO de DC 156 se muestran interconectadas con el microprocesador 142 vía un conductor colectivo de datos. Por ejemplo, si la superficie 100 tiene un dibujo de un mapa superpuesto puede haber información prelamacenada en la ROM 146 o en un DC (disco compacto) en la unidad de ROM de DC 156 que puede ser proporcionada al usuario en forma de audio o visual vía la tarjeta de audio/video 150 y la bocina 154 o monitor 152. La resistencia al contacto de las conexiones entre los contactos 102, 104 y 106 y el material conductor de la hoja 100 puede jugar un papel significativo en la definición de los niveles absolutos de la señal en los mapas de señales (114A, 114B y 114C) . Esa resistencia al contacto afecta el valor absoluto del nivel de la señal, pero tiene únicamente un efecto menor sobre la forma o distribución de las líneas de señal. En algunos casos, la resistencia al contacto entre un contacto y el material conductor de la hoja 100, puede ser de un valor similar, o superior, al de la resistencia a través del material conductor entre diferentes contactos. La resistencia entre un solo contacto y el material conductor, también es sometida a cambios con el tiempo, debido a factores químicos o mecánicos. La resistencia al contacto del material conductor también puede diferir de unidad a unidad en un producto manufacturado . Para compensar automáticamente las diferencias de resistencia al contacto del material conductor, lo cual se resuelve en la modalidad de la Figura 4, mediante un cálculo, en la Figura 5 se muestra otra modalidad de la presente invención. Como puede observarse, por la comparación de las Figuras 4 y 5, muchos de los elementos de las dos modalidades de circuito son los mismos y están conectados de la misma forma, en particular la hoja 100, la etapa de medición de señales 120, el microprocesador 142 y los componentes asociados, el generador de señales 124, el amplificador 134, y los conmutadores 132 y 136. Los elementos adicionales en la Figura 5, los cuales se describen más adelante, han sido agregados para proporcionar la compensación automática por las diferencias de resistencia mencionadas anteriormente. La primer diferencia entre las dos figuras se encuentra en la estructura de los contactos fijados a la hoja 100. En la Figura 5, dicho en términos simples, se reemplazo un solo contacto como se muestra en la Figura 4 con un par de contactos conectados . Un primer contacto de cada par conectado se utilizó como el punto en el cual se hizo la conexión del generador de señales, mientras que el segundo contacto del par conectado se utilizó como el punto en el cual se hicieron las mediciones del nivel de la señal, y en el cual se hicieron los ajustes del nivel de la señal que se inyectó al primer contacto en ese para conectado, de modo que el nivel de la señal en el punto medido es un nivel conocido. Por ejemplo, el contacto 102 en la Figura 4, fue reemplazado con el par conectado 202a y 202b en la Figura 5. En esta modalidad, el contacto 202a podría ser un contacto de 0.16 cm (0.0625 pulgadas) de diámetro colocado en el mismo punto sobre la hoja 100 como el contacto 102 en la Figura 4, se utilizó como el punto de inyección de una señal al material conductor de la hoja 100. De manera similar, el contacto 202b, podría ser un contacto de 0.16 cm (0.0625 pulgadas) de diámetro colocado a 0.635 cm (0.25 pulgadas) del contacto 202a y se utilizó como el punto en el cual se midió el nivel de la señal en el punto asociado sobre la hoja 100.

La segunda diferencia de la modalidad de la Figura 4, es la conexión de la terminal de salida de cada uno de dos amplificadores de la terminal de entrada 220, 224 y 228 (por ejemplo, MC4558) a los contactos 202a, 204a y 20da, respectivamente. Cada uno de los amplificadores 220, 224 y 228 tiene la terminal de entrada conectada a una terminal de salida diferente de los conmutadores 132 y 136. Cada uno de los amplificadores 220, 224 y 228 tiene la terminal de entrada negativa conectada a uno diferente de los contactos *b" de cada par conectado unido a la hoja 100 (es decir, los contactos 202b, 204b y 206b) . Cuando la señal de entrada pasa a través de la resistencia del contacto, el nivel de la señal disminuye. Si la resistencia de contacto cambia, el nivel de la señal cambia inversamente proporcional al cambio en la resistencia del contacto. Por lo tanto, si tal cambio en el nivel de la señal de entrada es compensado de manera inversa de otra manera, cualquier cambio del nivel de la señal resultante de un cambio en la resistencia de un contacto es negado. Los expertos en la técnica de la teoría de retroalimentación de circuitos cerrados, reconocerán que los contactos ,b" de la hoja 100, proporcionan retroalimentación al amplificador de accionamiento del contacto ""a" 202A, 204a y 206a, de modo que esos amplificadores puedan detectar cualquier disminución en el nivel de la señal debido a la resistencia al contacto, y proporcionar el refuerzo necesario a la señal para compensar las pérdidas. Un mecanismo alternativo para compensar la resistencia al contacto, es determinar el valor de la corriente de la resistencia al contacto y ajustar los valores absolutos en el mapa de señales en base a cualquier cambio en el valor de la resistencia al contacto. La modalidad mostrada en la Figura 6 efectúa esa función. Comparando nuevamente las modalidades de las Figuras 4 y 6, pueden notarse varias similitudes, las cuales incluyen la hoja 100 con los contactos 102, 104 y 106, el estilete 116 y el cable forrado 118, la etapa de medición de señales 120, el microprocesador 142, y los componentes asociados, y el generador de señales 122. El nuevo componente aquí es el conmutador de cuatro posiciones 301, el cual proporciona la capacidad de seleccionar cual señal debe ser alimentada a la terminal de entrada del desmodulador 144 de la etapa de medición de señales 120, bajo el control del microprocesador 142 vía la línea 302. Las cuatro fuentes potenciales de entrada de señales son el estilete 116 y cualquiera de los contactos 102, 104 y 106 sobre la hoja 100. Para cualquier posición en el mapa de señales entre dos puntos, cualquier cambio en la resistencia de cualquier contacto a través del cual fluye corriente, modificará el valor de la señal observada. Por ejemplo, para un mapa de señales predeterminado, o calculado, tal como el 114A entre los contactos 102 y 104 en la Figura 4, un cambio en la resistencia al contacto, en el contacto 102 cambiará los valores absolutos en el mapa de señales, pero no la distribución o forma del mapa de señales. Si la resistencia al contacto en 104 tuviera que cambiar a una nueva resistencia al contacto medida, el microprocesador podría ajustar el mapa de señales predeterminado s calculado para compensar el cambio de la resistencia al contacto. Para medir y calcular los cambios de la resistencia al contacto en los tres contactos 102, 104 y 106 en la Figura 6, se hacen tres mediciones adicionales. Esas mediciones pueden ser agregadas a la secuencia de mediciones de la SeñalcoMPLETA/ SefialoESVIADA/ Señals?N RECTIFICAR-AB/ SeñalsiN RECTIFICAR-AC -Para esta discusión, se dará a los contactos la designación A, B y C para los contactos 102, 104 y 106. Para la primer medición adicional, el microprocesador selecciona el contacto 102 para ser conectado a la señal de CA de 60 KHz vía el conmutador 132, y el contacto 104 para ser conectado a la señal invertida de CA de 60 KHz vía el conmutador 136. El dispositivo de medición de señales es conectado a un lugar fijo, el contacto 106 vía el conmutador 301. El microprocesador almacena entonces el nivel de la señal de la etapa de medición de la señal en la RAM como Señale.

La segunda medición adicional, se hace con el contacto 102 conectado a la señal de CA de 60 KHz y el contacto 106 conectado a la señal invertida de CA de 60 KHz. El punto fijo, contacto 104, es conectado al dispositivo de medición de señales. El microprocesador almacena entonces el nivel de la señal de la etapa de medición de señales en la RAM como SeñalB. La tercer medición se hace con el contacto 104 conectado a la señal de CA de 60 KHz y el contacto 106 conectado a la terminal de la señal invertida de CA de 60 KHz del amplificador 134. El punto de fijo, contacto 102, e conectado al dispositivo de medición de señales. El microprocesador almacena entonces el nivel de la señal en la etapa de medición de señales en la RAM como SeñalA. De este modo, los niveles de señal medidos, pueden ser definidos por las ecuaciones 5a-5c: Señale = Señal™ [ (X-RAB+RA) / (RA+RAB+RB) ] (5a) SeñalB = Señal™ [ (Y"RAC+RA) / (RA+RAC+RC) ] (5b) SeñalA = Señal™ [ (Z-RBc+RB) / (RB+RBC+RC) ] (5c) en donde: La Señal™ es el nivel de señal inyectado entre dos contactos; AB RAC y *RBC son las resistencias volumétricas del material entre los contactos A y B, A y C, y B y C, respectivamente; X, Y y Z definen la distribución de la resistencia volumétrica como se observa en el punto de medición, entre los contactos de accionamiento o excitación; y RA, RB y Rc son las resistencias al contacto en los contactos A, B y C, respectivamente. Los valores de la Señal™, X, Y, Z, RAB, RAC y RBC son valores constantes que pueden ser medidos y/o calculados por un dispositivo particular y almacenados en la memoria del microprocesador. Eso da lugar a una serie de tres ecuaciones simultáneas con tres variables, es decir, RA, RB y Re- El microprocesador puede entonces resolver esas ecuaciones simultáneas para los valores de RA, RB y Re, y a continuación el microprocesador puede ajustar las tablas de valores de las señales en base a nuevos valores de RA, RB y e Un mecanismo alternativo para excitar o accionar un par de contactos y detectar un receptor conectado al estilete, es utilizar el estilete y uno de los contactos como mecanismo de accionamiento y efectuar la detección con uno de los otros contactos. Podría hacerse una secuencia de medición, en donde el otro contacto es seleccionado como el contacto de accionamiento y el otro contacto se selecciona como el contacto de selección. Un método de excitación y medición alternativo es proporcionado por el uso de la multiplexión de división por frecuencia. Los métodos discutidos anteriormente incluyen una serie de pasos de medición separados en el tiempo. En un método de multiplexión de división por frecuencia, se excitan pares de puntos de contacto simultáneamente con señales de diferente frecuencia. Por lo tanto, la señal recibida por el estilete es una "señal compuesta de esas señales de diferente frecuencia y de este modo se distribuye a los dispositivos de medición de señales múltiples independientes (es decir, que se almacenan por frecuencia) cada uno de los cuales miden la señal correspondiente simultáneamente. Los dispositivos de medición múltiple en esta modalidad están diseñados para medir señales dentro de bandas estrechas de frecuencia. Este método de medición ofrece la posibilidad de medir la posición en menos tiempo, sin embargo, con un sistema de detección, excitación y medición de señales más complicado. Pueden hacerse varios diseños relacionados con la implementación de la presente invención para utilizarse en un dispositivo específico. Para mejorar la resolución puede utilizarse un esquema de generación y medición de señales de mayor resolución. De manera alternativa el número de puntos de contacto puede incrementarse e implementarse un mejor algoritmo que utilice subconjuntos de los puntos de contacto para resolver los contactos del estilete sobre las diferentes áreas de la superficie. Otra alternativa podría ser la selección de un material conductor y un método de manufactura que proporcionaran una resistividad más homogénea en la superficie. Esto incrementa la resolución y permite mapas de señales calculadas, más que medidas. Si el material utilizado no es homogéneo, otra forma de elevar la resolución puede llevarse a cabo midiendo un mapa de señales más extenso que sea almacenado en la memoria del microprocesador. Las modalidades descritas en las Figuras 4, 5, 6, y 7 incluyen un estilete que es cautivo del resto del sistema de detección debido al conductor 118. Este conductor puede ser reemplazado con un enlace de comunicaciones que no requiera cautivar el estilete al sistema con un conductor. Podría incluirse o conectarse un transmisor de FR (Frecuencia de Radio) de baja potencia al estilete y conectarse a un receptor de FR compatible a los medios de medición de señales. El transmisor y receptor de FR podría entonces implementar el enlace de comunicaciones que proporciona el conductor 118. La presente invención puede extenderse para incluir otras formas di - o tridimensionales, ambas con una forma de superficie cuya pendiente cambia uniformemente (por ejemplo, una esfera o una forma de silla de montar) y formas con bordes agudos (por ejemplo, un cubo o una pirámide) en tanto la superficie resistiva sea continua a través de aquellos cambios de pendiente y alrededor de los bordes de la forma. En otra modalidad, como se muestra en la Figura 7, puede ser detectada la posición de estilete 116 sobre una esfera. En esta modalidad una esfera 400, moldeada de un material conductor del mismo tipo discutido para cada una de las otras modalidades, tiene cuatro contactos 401, 402, 403 y 404 conectados a ésta. Para ser capaz de distinguir individualmente cada punto sobre la superficie de una forma tridimensional cerrada (por ejemplo una esfera) los contactos deben ser colocados de modo que cada plano definido por cada posible combinación de cualesquier tres de esos puntos de contacto no pase a través del centro de la esfera. Qué tan cerca esos planos imaginarios pueden quedar del centro de la esfera (es decir, el emplazamiento de los contactos) es determinado por la resolución del dispositivo de medición de señales y la precisión del mapa equipotencial de señales predeterminado o calculado que determina el punto hacia el cual el estilete está apuntando. El cálculo de la posición es por lo tanto sustancialmente el mismo que se discutió con respecto a un par de contactos, de modo que esta discusión y las reivindicaciones también incluyen esta variación. Para resolver la posición del estilete 116 sobre el área bidimensional de la hoja rectangular 100 en la modalidad de la Figura 4, se requieren tres mediciones, SeñalcoMPETA/ Señáis™ RECTIFICAR-AB, y Señáis™ RECTIFICAR-AC, puesto que, como se describió anteriormente con respecto a la Figura 2, las líneas equipotenciales para cada una de las mediciones AB y AC pueden cruzarse únicamente en un punto. Para una esfera como en la Figura 7, sin embargo, se requieren cuatro mediciones para resolver completamente la posición. Por ejemplo, si el contacto 401 es el punto A, el contacto 402 es el punto B, el contacto 403 es el punto C y el contacto' 404 es el punto D, una medición de la SeñalcoMPLETA, con los cuatro puntos excitados simultáneamente es la medición uno, y deben hacerse tres mediciones de las seis combinaciones de pares posibles de los cuatro contactos, a saber tres de las mediciones posibles Señáis™ RECTIFICAR-AB, y Señáis™ RECTIFICAR-AC, Señáis™ RECTIFICAR-AD, SeñalsiN RECTIFICAR-BC, Señáis™ RECTIFICAR-BD/ O Señáis™ RECTIFICAR-CD • Calculando los tres valores de la SeñalN0RM como en la ecuación (3) anterior y graficando esos valores sobre los mapas de señales aplicables se resolverán de manera única todos los puntos sobre la esfera. Cuando se grafican dos valores de la SeñalN0RMf las líneas equipotenciales se intersectan en dos lugares sobre los lados opuestos de la esfera. El valor de la tercera SeñalN0RM se utiliza para determinar cuál de los dos puntos de intersección es al cual el estilete está siendo apuntado. Específicamente, si la señal medida en el cuarto punto fuese utilizada con la señal de uno de los otros dos puntos que fueron utilizados para localizar los primeros dos puntos alternativos, esa combinación podría también dar como resultado dos puntos posibles sobre la esfera, sin embargo, uno de esos dos puntos podría corresponder a uno de los dos puntos determinados anteriormente y es el punto que corresponde al punto real de interés sobre la esfera. Una alternativa al uso del estilete como dispositivo de señalamiento o indicación es el uso de un dedo como dispositivo de señalamiento o indicación. Para permitir ésto, puede utilizarse un material de capas múltiples construido con una capa interna similar al material conductor discutido en las modalidades anteriores. Tal superficie se ilustra en la Figura 10 con la capa conductora 100 sobre la parte inferior, y una capa conductora 501 sobre la parte superior (por ejemplo, una chapa de metal o una capa delgada de un polímero conductor) , y una capa no conductora, compresible, 502 (por ejemplo, caucho de silicón o espuma plástica) entre las capas 100 y 501. La capa externa 501 puede ser de metal, o algún material conductor. En esta configuración, la capa conductora externa 501 reemplaza el estilete conectado 116 como en la Figura 4 con la capa externa 501 conectada al dispositivo de medición de señales por el conductor 118 (por ejemplo, véase la Figura 4) . De este modo, cuando el usuario toca la capa externa 501, se comprime y la capa externa conductora 501 queda más cerca de la capa interna conductora 502. En esa situación, el nivel de la señal recibida por la capa externa 501 de las señales irradiadas sobre la capa interna 100 se incrementa de la misma manera que el nivel de la señal recibida por el estilete 116 se incrementa cuando la altitud del estilete 116 disminuye en relación a la superficie 100 en la Figura 4. En la modalidad que utiliza la superficie de capas múltiples, la posición del dedo del usuario podría ser calculada de la misma manera que la localización del estilete con un valor de umbral elegido para la SeñalcoPETA, en el paso de determinación de la señal válida que corresponde a la capa externa completamente comprimida. Como se mencionó de manera breve anteriormente con respecto a la Figura 4, una aplicación de la presente invención podría ser un globo interactivo de la tierra, la luna, uno de los planetas, una de las estrellas, o aún un cuerpo o planeta artificial para un juego interactivo. Dos implementaciones potenciales de tal globo se ilustran en las Figuras 11 y 12. Las diferencias principales entre las modalidades de aquellas figuras es que en la Figura 11 la superficie conductora es una esfera, y en la Figura 12 la superficie conductora se implemento con dos semiesferas. La Figura 11 ilustra el sistema descrito anteriormente con respecto a la Figura 7 siendo modificado para ser un globo terráqueo. De este modo, los dispositivos electrónicos en la porción inferior de la Figura 11 tienen los mismos números de referencia que, y operan de la misma manera descrita, en la Figura 7. En la Figura 11 existe una esfera conductora 603 con cuatro puntos de contacto 604, 605, 606 y 607 sobre el lado interno de la esfera 603, con cada uno de los puntos de contacto conectados, respectivamente, a uno de los cuatro conductores aislados del cable 608 en un extremo de esos conductores. El cable 608 sale de la esfera 603 a través de un pequeño orificio en el fondo de la esfera 603, con el otro extremo de los conductores de cable 608 interconectándose con las secciones correspondientes de los conmutadores 422 y 432. Para proporcionar los detalles geográficos del globo, se colocaron sobre la esfera 603 dos revestimientos de vinilo 601 y 602, mostrados aquí representando los hemisferios norte y sur de la tierra. De este modo cuando un usuario utiliza el estilete 116 para apuntar o señalar hacia una localización sobre el globo, los dispositivos electrónicos determinan las coordenadas de la localización seleccionada como se describió anteriormente en la discusión con respecto a la Figura 7, puesto que los dispositivos electrónicos aquí son como se describió ahí. La única localización sobre la superficie del globo es definida de este modo por las coordenadas equipotenciales, que pueden entonces ser trazadas por el microprocesador 142 (por ejemplo, por medio de una tabla de consulta) dentro de las coordenadas del .globo (por ejemplo, longitud y latitud) que corresponde a la posición seleccionada sobre el globo.

Una base de datos que contiene las características de interés en el mundo, tal como localizaciones y nombres de países, capitales y poblaciones puede ser prealmacenada en la RAM 144 en relación a cualquier sistema coordenado que se desee. De este modo, cuando un usuario selecciona un punto sobre el globo con el estilete 116, el microprocesador 142 determina las coordenadas de esa posición y permite la recuperación de la información en relación a esa posición de la base de datos para presentarlas al usuario vía, por ejemplo, la tarjeta de audio/video 150 y la bocina 154. Una implementación alternativa del globo terráqueo se ilustra en la Figura 12, en donde las semiesferas conductoras 701 y 702, que están aisladas eléctricamente entre sí, proporcionan las superficies conductoras para el globo. Aquí, las semiesferas 701 y 702 están unidas con sus bordes muy cercanos entre sí con separadores no conductores continuos, o varios separadores rígidos (por ejemplo, tres) fijados a los bordes de cada una de las semiesferas 701 y 702 para mantener la relación de separación y el aislamiento eléctrico. De manera alternativa puede utilizarse un adhesivo no conductor entre los bordes de las semiesferas 701 y 702. A continuación se montan revestimientos de vinilo 601 y 602 con la información geográfica sobre los dos hemisferios como se discutió anteriormente con respecto a la Figura 11.

En esta modalidad cada semiesfera tiene tres puntos de contacto fijos en cada borde interno, con la semiesfera 701 teniendo los puntos de contacto 710, 711 y 712, y la semiesfera 702 teniendo los puntos de contacto 740, 741 y 742. Aquí, cada semiesfera se muestra con un pequeño orificio a través del casquete polar para permitir que tres cables conductores aislados 730 y 750, pasen a su través y tengan un extremo de cada conductor aislado conectado a los tres puntos sobre el borde interno de la semiesfera correspondiente. El otro extremo de cada uno de los cables 730 y 750 está, a su vez conectado a un par separado de conmutadores en el generador de señales 722. La semiesfera superior 701 tiene el cable 730 conectado a los conmutadores 770 y 771, mientras que la semiesfera inferior 702 tiene el cable 750 conectado a los conmutadores 772 y 773. Comparando la Figura 12 con la Figura 4, puede observarse que mientras la modalidad de la Figura 4 es para una sola superficie y la Figura 12 es para un par de superficies, el único cambio en el cableado entre el generador de señales de cada modalidad es la adición de un segundo par de conmutadores para la segunda superficie para la modalidad de la Figura 12. El resto del generador de señales en cada caso es el mismo, con el amplificador 134 conectado a ambos pares de conmutadores 770 y 771, y 772 y 773. Esto es posible debido a que existe únicamente un estilete 116 y únicamente puede ser seleccionado un punto sobre el globo a la vez (es decir, que el punto seleccionado puede encontrarse únicamente sobre una semiesfera a la vez) . De este modo, cada semiesfera es tratada como una superficie de detección de localización independiente. Para hacer la determinación de a cual de las semiesfera 701 y 702 el usuario ha apuntado el estilete 116, el microprocesador 142 es programado para hacer una serie de mediciones . Primero, como en muchas de las modalidades discutidas anteriormente, con el estilete 116 apuntando hacia el punto seleccionado sobre una de las semiesferas, la SeñalcoMPLETA y la SeñalDEsviADA se miden para cada semiesfera de manera independiente, y se determina la diferencia entre esos valores medidos para cada semiesfera (es decir, SeñalcoMPLETA- o?, SeñalDEsvi?D-701/ y SeñalcoMPLETA-7o2/ SeñalDEsviADA-702 y se almacena en la RAMIFICACIÓN 144. En resumen, la SeñalcoMPLETA se mide aplicando la señal de CA de 60 KHz a todos los puntos de contacto sobre la superficie, y la SeñalDEsviADA será medida en todos los contactos de los conmutadores correspondientes en el generador de señales 722 para esa superficie abierta. Una vez determinados esos valores de la diferencia, cada uno de esos valores de la diferencia se compara con un valor de umbral preseleccionado. El valor umbral se determina empíricamente y de manera típica son los valores medidos cuando la punta del estilete está alrededor de 0.254 cm (0.10 pulgadas) de la superficie. Se nota entonces de cual, si lo hay, de esos valores de la diferencia excede el umbral y si está dentro del mayor margen de la seraiesfera correspondiente que está siendo identificada como aquella a la cual el estilete 116 está siendo apuntado. Una vez que la semiesfera de interés ha sido determinada, el microprocesador 142 calcula la posición seleccionada por la secuencia de cálculos explicados anteriormente con respecto a la Figura 4. De este modo, se hacen cuatro mediciones, SeñalcoMPETA, señalDESviADA, Señáis™ RECTIFICAR-AB, y Señals™ RECTIFICAR-AC sobre la semiesfera y se calculan los valores de la SeñalNoRM-AB y la SeñalNoRM-Ac como en la ecuación 4 con aquellos valores que definen una localización única sobre esa semiesfera. La localización única proporcionada por los valores de SeñalNoRM-AB y la. SeñalN0RM-Ac, junto con los resultados de la prueba de umbral para determinar cual semiesfera es de interés al usuario, pueden entonces ser trazados en una localización sobre el globo por medio de una tabla de consulta para la semiesfera seleccionada, si es necesario, para obtener la longitud y latitud del punto seleccionado, en un sistema de coordenadas esféricas estándar. A continuación, como se discutió con respecto a la Figura 11, el microprocesador 142 puede presentar al usuario la información relacionada con la memoria vía la tarjeta de audio/video 150 y la bocina 154, o por cualquier otro medio deseado (por ejemplo, una impresora, monitor, etc.) o combinaciones de medios . Además del usuario que actúa como una antena y capta ruido atmosférico y señales como se describió en los antecedentes de la invención anteriormente, existe otro efecto secundario que puede ocurrir potencialmente si el usuario no está conectado a tierra con respecto al sistema de la presente invención. Puesto que en la presente invención la superficie hacia la cual apunta la sonda el usuario, en el modo de CA, está irradiando una señal diferente a diferentes coordenadas de la superficie, una porción de la mano del usuario, quizá un dedo o el pulgar, mientras sostiene la sonda en el lugar deseado, puede captar una señal diferente de otro lugar lejos del lugar de interés. En tal situación, la antena de la sonda puede ser influenciada potencialmente por esa segunda señal acoplada de manera capacitiva de la superficie al usuario y entonces acoplada a la antena de la sonda. Esa señal secundaria podría dar como resultado una señal modificada que está siendo recibida por la etapa de medición de la señal 120. Esa señal modificada de la superficie podría entonces ser procesada para identificar un lugar diferente al lugar real al cual el usuario ha apuntado la punta de la sonda.

Por ejemplo, asúmase que el usuario ha apuntado la punta de la sonda a Chicago sobre la superficie de un globo de la presente invención. Al mantener la punta de la sonda en ese lugar, el pulgar del usuario puede extenderse al este y estar cerca de Detroit, mientras varios de los dedos del usuario se extienden hacia el oeste de Chicago hacia Quincy, Illinois, sobre el Río Mississippi. Lo que en realidad podría suceder, es que podría recibirse una mezcla de señales del lugar al cual la sonda está apuntada, junto con una señal de cada dedo y el pulgar del usuario por la etapa de medición de la señal 120 como una señal promedio resultante en la identificación del punto seleccionado como un lugar entre Detroit y Quincy, o aún cualquier otro lugar más sobre la superficie que no esté cerca del lugar seleccionado por el usuario, quizá Tokio. Aún peor, la señal recibida por la antena de la sonda puede ser demasiado compleja como resultado de todas las señales acopladas a esta que la etapa de medición de la señal es incapaz de identificar cualquier lugar que corresponda a la señal combinada. Mediante la inclusión del mecanismo para conectar a tierra al usuario con respecto al sistema, como se discute más adelante, este problema potencial, así como cualquier influencia creada por el ruido atmosférico como se discutió en los Antecedentes de la Invención será resuelto eliminado virtualmente las otras señales acopladas a la antena de la sonda del usuario.

En cada una de las modalidades en donde una señal de CA radiada es detectada por el estilete 116 que actúa como una antena (véanse las Figuras 4, 5, 6, 7, 11 y 12), el estilete 116 está acoplado al desmodulador 144 con un cable forrado 118. El cable forrado 118 ha sido incluido en un esfuerzo para prevenir que la longitud del cable 118 actúe como una antena, además del estilete 116, y capte señales a alguna distancia de, y que no emanen de la superficie de interés correspondiente (es decir, 100, 400, 603, 701 ó 702) . En las situaciones de la técnica anterior que requieren una antena en un extremo distal de un cable para utilizarse como un indicador en el sistema para localizar el punto al cual el estilete está apuntando, la configuración del circuito interno de ese estilete es muy compleja. La Figura 13 es una representación esquemática de tal estilete 916 utilizado con el libro de cuentos de juguete SEGA PICO. Nótese que, aún en una industria, la industria del juguete en este ejemplo, en donde es imperativo mantener los costos bajos para no poner un precio a un producto fuera del alcance del mercado que se pretende, se ha utilizado un circuito relativamente complejo. El único ahorro favorable, en gasto prudente, es que el producto probablemente fue montado por medio de un trabajo de baja remuneración en un país del tercer mundo .

Existen varias diferencias que pueden ser observadas entre este diseño del estilete 916 y el estilete 116 de la presente invención. Primera, y ante todo, es el diseño del circuito activo de la técnica anterior que incluye dos transistores, y específicamente el diseño de Cl (circuito integrado) , numerosos capacitores, inductores y resistencias, un conmutador de energía y un potenciómetro que requiere un montaje extensivo, en oposición al diseño de circuito pasivo de la presente invención. Además del diseño del circuito activo, existe la necesidad de un armazón de metal formado en 920 en el extremo de la antena del estile 916 para excluir respuestas espurias que interfieran con la señal recibida de la antena. También existe un paso de trabajo Intensivo para calibrar el estilete 916 al sistema con el cual va a ser utilizado por medio del potenciómetro 922. Otro costo agregado al producto es el uso de un cable de cuatro alambres 918, que es necesario para efectuar varias funciones: un forro; una línea para transportar la señal recibida de nuevo al armazón principal del producto; y dos alambres para llevar energía al estilete 920. Finalmente, existe un conmutador de energía 912 que necesita ser oprimido durante el uso para alimentar al estilete 916, el cual puede presentar un problema si se pretende que el usuario sea un niño, como es el caso con el producto SEGA.

La Figura 14a ilustra una modalidad de la combinación del estilete 11 y un cable forrado 118. En esta vista, el extremo distal del estilete 116 se muestra en un esbozo punteado para ilustrar el extremo del cable 118 en el interior del extremo distal del estilete 116. En esta modalidad, el cable forrado 118 continua hasta cerca del extremo distal lejano del estilete 116 con el forro intacto y a continuación una longitud seleccionada del conductor central 802r se expone para actuar como la antena. En el extremo próximo del cable forrado 118, el forro 800 se conecta a tierra en la etapa de medición de la señal 120, y el conductor central 802 se conecta al desmodulador 144 para proporcionar la señal de entrada a este. De este modo, en esta modalidad, una señal que choque a lo largo de la longitud del cable forrado 118 no contribuirá a la señal detectada por la longitud de la antena del conductor central 802' . Sin embargo, si la persona que sostiene el estilete 116 actúa también de manera inadvertida como antena e irradia algo de la señal recibida al conductor central 802, esa señal se suma a la señal deseada de la superficie de interés (por ejemplo, la superficie 100) . Entonces, dependiendo de muchos factores, incluyendo la capacidad del desmodulador 144 para rechazar frecuencias de señales indeseables y ruido, la posición del estilete 116 que es finalmente determinada por el sistema de localización de la presente invención, puede no ser tan segura como se desee. Una primer modalidad de este aspecto de la presente invención se ilustra en la Figura 14b. En esta vista, las conexiones en el extremo próximo del cable forrado 118 son las mismas que en la Figura 14a. En el extremo distal del estilete 116, existen algunos cambios que han sido hechos para efectuar la conexión a tierra del usuario cuando sostenga el estilete 116 para eliminar el efecto de antena paralela creado de manera inadvertida por el usuario que sostiene el estilete 116 cerca del conductor/antena central 802' . Aquí, puede verse que el extremo distal del cable forrado 118, además de tener el conductor central 802 expuesto, tiene una porción del forro 800' expuesta. Además, el estilete 116 define un orificio 804 a su través, de modo que cuando un usuario sujeta el estilete 116, una porción de uno de los dedos del usuario debe extenderse a través del orificio 804 y hacer contacto con el forro 800', conectando a tierra de este modo al usuario. Una segunda modalidad de este aspecto de la presente invención, se ilustra en las Figuras 14c y 14d, con la Figura 14d mostrando una vista en corte del extremo distal del estilete 116 para ilustrar la configuración interna de esta modalidad. En esas vistas, las conexiones en el extremo próximo del cable forrado 118 son las mismas que en las Figuras 14a y 14b. En la Figura 14c, el estilete 116 incluye tres porciones: la punta 810; el cuerpo principal 812; y el sujetador conductor 806 que se extiende alrededor del estilete 116 en el punto de sujeción del usuario. En la Figura 14d una porción de la punta 810 y el sujetador conductor 806 han sido cortados para ilustrar la estructura interna del extremo distal del estilete 116. El arreglo interno es similar al de la Figura 14b, con la excepción de la longitud del forro 800' que ha sido expuesta y dirigida de una conexión en espiral 808 del forro 800' de regreso debajo del sujetadox conductor 806. De este modo, cuando el usuario sujeta el estilete 116 con el sujetador conductor 806, el usuario es conectado a tierra por la interacción eléctrica del sujetador conductor 806 y el forro 80Q' y la conexión es espiral 808. Podrían utilizarse varias estructuras y materiales para hacer variar el sujetador conductor 806 de anillos metálicos cargados por resorte a polímeros conductores. Uno de tales polímeros conductores podría ser un polímero Kraton D-2104 impregnado con carbón (por ejemplo, RTP 2799X66439) . De manera adicional, es bien sabido por aquellos expertos en la técnica cómo podrían almacenarse datos relacionados con puntos sobre cualquier superficie que pudiera se empleada con la presente invención, como serían las tablas de consulta para convertir un sistema de coordenadas para una superficie a otro sistema de coordenadas . Aunque la discusión de las diferentes modalidades de la presente invención presentadas anteriormente tratan una variedad de formas y aplicaciones para la presente invención, las formas y aplicaciones tratadas, no constituyen, por supuesto una lista exhaustiva. Podría fácilmente extenderse tal lista a muchas otras formas y aplicaciones y las técnicas discutidas anteriormente podrían extenderse fácilmente a cada una de ella. De este modo, la presente invención no se limita únicamente a los aspectos discutidos anteriormente, sino que únicamente es limitada por el alcance de las reivindicaciones anexas a la presente.

Claims

CAPITULO REIVINDICATORÍO Habiendo descrito la invención, se considera como una novedad y, por lo tanto, se reclama lo contenido en las siguientes: RESINDICACIONES

1. Una unidad de detección electrográfica para utilizarse en la determinación de la posición de un punto seleccionado, la cual se caracterizada porque comprende : una capa de un material conductor que tiene una resistividad eléctrica y una superficie; K puntos de contacto separados, interconectados eléctricamente con la capa de material conductor; un procesador conectado a los K contactos separados y conlocados para aplicar selectivamente una señal a N de los K puntos de contacto en relación a un punto neutro de la señal, y en donde N tiene un valor entero de 3 a K; y un montaje de sonda, que incluye: ün cable que tiene un primer conductor y un segundo conductor con el extremo próximo de un conductor acoplado al procesador y el extremo próximo del segundo conductor conectado al punto neutro de la señal; y un estilete acoplado al cable, y que incorpora en él los extremos distales del primer y segundo conductores con el extremo distal del primer conductor colocado para recibir señales de la capa cuando los puntos de contacto tengan señales aplicadas selectivamente a estos y el usuario coloca el estilete en la vecindad de un punto seleccionado por el usuario sobre la superficie, y con el extremo distal del segundo conductor colocado para hacer contacto con el usuario cuando sujeta el estilete para conectar al usuario con el punto neutro de la señal; en donde la posición del estilete en relación a la superficie de la capa es determinable por el procesador a partir de las señales recibidas del primer conductor del estilete cada una en relación a una excitación similar de J pares diferentes de los K puntos de contacto bajo el control del procesador, en donde J es un número entero de entre 2 y (N-l) . 2. La unidad de detección electrográfica de conformidad con ia reivindicación 1, caracterizada porque: el procesador aplica selectivamente señales de

CA a uno de los K puntos de contacto separados seleccionados; el extremo distal del primer conductor detecta las señales radiadas desde la capa de material conductor como una antena sin hacer contacto físico con la capa; y el extremo distal del segundo conductor cuando entra en contacto con el usuario, conecta al usuario con el punto neutro de la señal para reducir al mínimo cualquier ruido radiado por el usuario siendo recibido por tal extremo distal del primer conductor y este siendo entregado al procesador.

3. La unidad de detección electrográfica de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el estilete incluye además un contacto eléctricamente conductor, que hace contacto eléctrico con el extremo distal del segundo conductor, y localizado externamente y colocado para hacer contacto con el usuario durante el uso de tal estilete.

4. La unidad de detección electrográfica de conformidad con la reivindicación 3, caracterizada porque el contacto eléctricamente conductor es un polímero conductor flexible que circunda al estilete en una posición para maximizar la comodidad del usuario cuando sujeta el estilete.

5. Una unidad de detección electrográfica para utilizarse en la determinación de la posición de un punto seleccionado, caracterizada porque comprende: una capa de un material conductor que^ tiene una resistividad eléctrica y una superficie; tres puntos de contacto separados, interconectados eléctricamente con la capa de material conductor; un procesador conectado a los tres contactos separados y colocado para aplicar selectivamente una señal a cada uno de los tres puntos de contacto en relación a un punto neutro de la señal; y un montaje de sonda, que incluye: un cable que tiene un primer conductor y un segundo conductor con el extremo próximo de un conductor acoplado al procesador y el extremo próximo del segundo conductor conectado al punto neutro de la señal; y un estilete acoplado al cable, y que incorpora en él los extremos distales del primer y segundo conductores con el extremo distal del primer conductor colocado para recibir señales de la capa cuando los puntos de contacto tienen señales aplicadas selectivamente a éstos y el usuario coloca el estilete en la vecindad de un punto seleccionado por el usuario sobre la superficie, y con el extremo distal del segundo conductor colocado para hacer contacto con el usuario cuando sujeta el estilete para conectar al usuario al punto neutro de la señal; en donde la posición del estilete en relación a la superficie de la capa es determinable por el procesador a partir de las señales recibidas del primer conductor del estilete, cada una en relación a una excitación similar de dos pares diferentes de los tres puntos de contacto bajo el control del procesador.

6. La unidad de detección electrográfica de conformidad con la reivindicación 5, caracterizada porque: el procesador aplica selectivamente señales de CA a uno de los tres puntos de contacto separados seleccionados; el extremo distal del primer conductor detecta las señales radiadas desde la capa de material conductor como una antena sin hacer contacto físico con la capa; y el extremo distal del segundo conductor cuando hace en contacto con el usuario, conecta al usuario con el punto neutro de la señal para reducir al mínimo cualquier ruido radiado por el usuario que esté siendo recibido por el extremo distal del primer conductor y esté siendo entregado al procesador.

7. La unidad de detección electrográfica de conformidad con la reivindicación 5, caracterizada porque el estilete incluye además un contacto eléctricamente conductor, que hace contacto eléctrico con el extremo distal del segundo conductor, y se localiza externamente y está colocado para hacer contacto con el usuario durante el uso del estilete.

8. La unidad de detección electrográfica de conformidad con la reivindicación 7, caracterizada porque el contacto eléctricamente conductor es un polímero conductor flexible que circunda al estilete en una posición para maximizar la comodidad del usuario cuando sujeta el estilete.

9. Una unidad de detección electrográfica en forma de un globo para utilizarse en la determinación de la posición de un punto seleccionado por el usuario sobre la superficie de la misma, caracterizada porque comprende: una esfera formada de una capa de un material conductor que tiene una resistividad eléctrica sustancialmente uniforme y una superficie externa; un conjunto de cuatro puntos de contacto separados, interconectados eléctricamente con la capa de material conductor de la esfera; un procesador conectado al conjunto de cuatro contactos separados y colocado para aplicar selectivamente una señal a cada uno de los cuatro puntos de contacto en relación a un punto neutro de la señal; y un montaje de sonda, que incluye: un cable que tiene un primer conductor y un segundo conductor con el extremo próximo de un conductor acoplado al procesador y el extremo próximo del segundo conductor conectado al punto neutro de la señal; y un estilete acoplado al cable, y que incorpora en él los extremos distales del primer y segundo conductores con el extremo distal del primer conductor colocado para recibir señales de la capa cuando los puntos de contacto tienen señales aplicadas selectivamente a estos y el usuario coloca el estilete en la vecindad de un punto seleccionado por el usuario sobre la esfera, y con el extremo distal del segundo conductor colocado para hacer contacto con el usuario cuando sujeta el estilete para conectar al usuario al punto neutro de la señal; en donde la posición del estilete en relación a la superficie de la esfera es determinable a partir de las tres señales recibidas del estilete por el procesador, cada una en relación a una excitación similar de tres pares diferentes de los cuatro contactos sobre la esfera por el procesador.

10. La unidad de detección electrográfica de conformidad con la reivindicación 9, caracterizada porque: el procesador aplica selectivamente señales de CA a los cuatro puntos de contacto separados seleccionados; el extremo distal del primer conductor detecta las señales radiadas desde la capa de material conductor como una antena sin hacer contacto físico con la capa de la esfera; y el extremo distal del segundo conductor cuando hace en contacto con el usuario, conecta al usuario con el punto neutro de la señal para reducir al mínimo cualquier ruido radiado por el usuario que esté siendo recibido por el extremo distal del primer conductor y esté siendo entregado al procesador,

11. La unidad de detección electrográfica de conformidad con la reivindicación 9, caracterizada porque el estilete incluye además un contacto eléctricamente conductor, que hace contacto eléctrico con el extremo distal del segundo conductor, y se localiza externamente y está colocado para hacer contacto con el usuario durante el uso del estilete.

12. La unidad de detección electrográfica de conformidad con la reivindicación 11, caracterizada porque el contacto eléctricamente conductor es un polímero conductor flexible que circunda al estilete en una posición para maximizar la comodidad del usuario cuando el usuario sujete el estilete.

13. Una unidad de detección electrográfica para utilizarse en la determinación de la posición de un punto seleccionado, caracterizada porque comprende: una primer capa de un material conductor que tiene una resistividad eléctrica y una primer superficie; un primer conjunto de tres puntos de contacto separados, ipterconectados eléctricamente con la primer capa de material conductor; una segunda capa de un material conductor que tiene una resistividad eléctrica y una segunda superficie; un segundo conjunto de tres puntos de contacto separados, interconectados eléctricamente con la segunda capa de material conductor; un procesador conectado a cada uno del primer u segundo conjuntos de tres contactos separados y colocados para aplicar selectivamente una señal a cada uno de los tres 16 puntos de contacto en cada uno del primer y segundo conjuntos de los mismos; y un montaje de sonda, que incluye: un cable que tiene un primer conductor y un segundo conductor con el extremo próximo de un conductor acoplado al procesador y el extremo próximo del segundo conductor conectado al punto neutro de la señal; y un estilete acoplado al cable, y que incorpora en él los extremos distales del primer y segundo conductores con el extremo distal del primer conductor colocado para recibir señales de la capa con el punto seleccionado por el usuario con el conjunto correspondiente de puntos de contacto se les han aplicado selectivamente señales y el usuario coloca el estilete en la vecindad de un punto seleccionado por el usuario sobre una de la primer y segunda superficies y con el extremo distal del segundo conductor colocado para hacer contacto con el usuario cuando sujete el estilete para conectar al usuario con el punto neutro de la señal; en donde la identificación de cual de la primer y segunda superficies del estilete está adyacente es efectuada por el procesador mediante la medición dependiente de dos señales de cada una de la primer y segunda capas recibidas por el estilete, combinando las señales de la misma capa independientemente de las señales recibidas de la otra capa para formar un primer y segundo valores comparativos con cada valor comparativo asociado con una de la primer y segunda capas diferentes, y comparando independientemente cada uno del primer y segundo valores comparativos con un valor umbral preseleccionado con la capa asociada con uno del primer y segundo valores de comparación que es más grande y que es mayor que el umbral de la capa del estilete cercana a, y por lo tanto una capa identificada de la primer y segunda capas; y en donde la posición del estilete en relación a la primer o segunda capas identificadas es determinable por el procesador a partir de las señales recibidas del estilete, cada uno en relación a una excitación similar de los tres puntos de contacto sobre una de la primer y segunda capas identificadas y dos pares diferentes de los tres puntos de contacto sobre una de la primer y segunda capas identificadas bajo el control del procesador.

14. La unidad de detección electrográfica de conformidad con la reivindicación 13, caracterizada porque: el procesador aplica selectivamente señales de CA a los cuatro puntos de contacto separados seleccionados; el extremo distal del primer conductor detecta las señales radiadas desde la capa de material conductor como una antena sin hacer contacto físico con la capa de la esfera; y el extremo distal del segundo conductor cuando hace contacto con el usuario, conecta al usuario con el punto neutro de la señal para reducir al mínimo cualquier ruido radiado por el usuario que esté siendo recibido por el extremo distal del primer conductor y esté siendo entregado al procesador.

15. La unidad de detección electrográfíca de conformidad con la reivindicación 13, caracterizada porque el estilete incluye además un contacto eléctricamente conductor, que hace contacto eléctrico con el extremo distal del segundo conductor, y se localiza externamente y está colocado para hacer contacto con el usuario durante el uso del estilete.

16. La unidad de detección electrográfica de conformidad con la reivindicación 15, caracterizada porque el contacto eléctricamente conductor es un polímero conductor flexible que circunda al estilete en una posición para maxímizar la comodidad del usuario cuando el usuario sujete el estilete.