CN105556445B - 具有力量及/或角度感测功能性的触摸屏触控笔 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示一种结合显示装置使用的手持触控笔，其可包含：手持本体；笔头，其可移动地耦合到所述本体；及至少一个电容式传感器，其经配置以检测所述笔头相对于所述本体的移动。所述至少一个电容式传感器可包括：至少一个第一导电元件，其固定到所述本体或与所述本体成一体；及至少一个第二导电元件，其固定到所述可移动笔头或与所述可移动笔头成一体。所述笔头可经布置使得所述至少一个第一导电元件及所述至少一个第二导电元件彼此间隔开。所述至少一个电容式传感器可经配置以检测由所述笔头相对于所述本体的移动引起的所述至少一个第一导电元件与所述至少一个第二导电元件之间的相应距离的变化。

Description

具有力量及/或角度感测功能性的触摸屏触控笔
相关申请案的交叉参考
本申请案主张2013年8月22日申请的第61/868,899号美国临时申请案的权益，所述申请案以全文引用的方式并入本文中。
技术领域
本发明涉及一种用于与电子装置介接的触控笔，例如，电子装置(例如智能手机、平板计算机、电子阅读器等等)的触摸屏。
背景技术
触摸屏已普遍存在于(例如)包含智能手机、平板计算机、电子阅读器及众多其它装置的装置中。触摸屏触控笔允许用户输入数据，尤其是图形数据、核选标记、签名等等，或处置用户接口，包含用户屏幕的按钮、滑块或其它操作元件。然而，多数用户仍不习惯于用其等手指来画图。此外，运用现有触控笔，不可能轻易选择参数，例如线宽及色彩。多数触控笔仅为不具有关于触摸屏的特定或次要功能性的指向装置。一些常规触控笔最多允许测量点压力来确定线宽或使用调制方案来在用户手掌的触控与触控笔笔头的触控之间辨别。
发明内容
需要一种用于此类触摸屏应用的经改进触控笔，尤其需要一种允许容易地选择参数(例如(举例来说)线宽、线型或色彩)的触控笔。此外，需要由笔赋予的一定水平的艺术控制，例如，针对细线保持触控笔垂直及针对较宽线使触控笔倾斜的能力。一种推荐的智能触控笔将能够(例如)通过笔的旋转来辨别线宽的角度，其将允许实时控制色彩或明暗度或任何其它合适参数。经检测力量可用于控制(例如)色彩选择或色彩密度或任何其它合适参数。
根据各种实施例，触摸屏触控笔可经设计以包括所述触控笔的特定笔头，其允许(例如)选择一参数，例如色彩及线粗细。当用户对触控笔笔头施加压力时，所述笔头朝向所述触控笔的相对壁位移。可由所述触控笔的壁周围的电容式传感器的相对移位确定所述触控笔相对于触摸屏表面的角度(例如)以确定所述触摸屏上产生的标记的视觉参数，例如此类标记的色彩。可由适用传感器的电容的绝对移位确定位移量(例如)以确定另一视觉参数，例如所述屏幕上所画的线的宽度。此系统也可增强模拟笔在纸上拖拽的触觉反馈。
一个实施例提供一种结合显示装置使用的手持触控笔，其可包含：手持本体；笔头，其可移动地耦合到所述本体；及至少一个电容式传感器，其经配置以检测所述笔头相对于所述本体的移动。所述至少一个电容式传感器可包括：至少一个第一导电元件，其固定到所述本体或与所述本体成一体；及至少一个第二导电元件，其固定到所述可移动笔头或与所述可移动笔头成一体。所述笔头可经布置使得所述至少一个第一导电元件及所述至少一个第二导电元件彼此间隔开。所述至少一个电容式传感器可经配置以检测由所述笔头相对于所述本体的移动引起的所述至少一个第一导电元件与所述至少一个第二导电元件之间的相应距离的变化。
另一实施例提供一种结合显示装置使用的手持触控笔，其可包含：手持本体；外环，其固定到所述本体或与所述本体成一体；笔头，其布置于所述外环内且与所述外环间隔开，且可移动地耦合到所述本体以响应于施加到所述笔头的力量而相对于所述外环移动；及至少一个电容式传感器，其界定于所述外环与所述笔头之间且经配置以检测所述笔头与所述外环之间的相对移动。所述触控笔可经配置以在所述显示装置上产生标记，且可包含控制电子器件，所述控制电子器件经配置以：从所述触控笔的至少一个电容式传感器接收信号；及基于从所述至少一个电容式传感器接收的信号而产生信号以用于控制所述显示装置上产生的标记的视觉参数。
另一实施例提供一种系统，其包含：显示装置；及手持触控笔，其经配置以与所述显示装置交互以在所述显示装置上产生标记。所述触控笔可包含：手持本体；笔头，其可移动地耦合到所述本体；至少一个电容式传感器，其经配置以检测所述笔头相对于所述本体的移动；及控制电子器件，其经配置以：从所述触控笔的至少一个电容式传感器接收信号；及基于从所述至少一个电容式传感器接收的信号而产生信号以用于控制所述显示装置上产生的标记的视觉参数。
另一实施例提供一种系统，其包含：显示装置；及手持触控笔，其经配置以与所述显示装置交互以在所述显示装置上产生标记。所述触控笔可包含：手持本体；外环，其固定到所述本体或与所述本体成一体；笔头，其布置于所述外环内且与所述外环间隔开，且可移动地耦合到所述本体使得所述笔头可响应于施加到所述笔头的力量而相对于所述外环移动；至少一个电容式传感器，其界定于所述外环与所述笔头之间且经配置以检测所述笔头与所述外环之间的相对移动；及控制电子器件，其经配置以：从所述触控笔的至少一个电容式传感器接收信号，及基于从所述至少一个电容式传感器接收的信号而产生信号以用于控制所述显示装置上产生的标记的视觉参数。
附图说明
通过部分参考以下描述及随附图式可理解本发明的实例实施例，其中：
图1说明根据本发明的力量检测触控笔的简化视图；
图2A说明在触控笔笔头处包含多个电容式传感器的触控笔的实例实施例，所述触控笔笔头包含围绕接地导电元件布置的多个传感器元件；
图2B说明在触控笔笔头处包含多个电容式传感器的触控笔的实例实施例，所述触控笔笔头包含围绕多个传感器元件布置的接地导电元件；
图3说明经配置以检测触控笔笔头的横向移动的触控笔的实例配置；
图4说明经配置以检测触控笔笔头的横向移动及轴向移动两者的触控笔的实例配置；
图5说明图4的实例触控笔配置的另一视图；
图6说明用于提供轴向偏置力量及管理触控笔笔头的轴向移动的替代实施例；
图7说明经配置以检测触控笔笔头的横向移动的触控笔的另一实例配置；
图8说明经配置以检测触控笔笔头的横向移动及轴向移动两者的触控笔的另一实例配置；
图9说明经配置以通过使用在轴向方向上偏移彼此的多行电容式传感器检测触控笔笔头的横向移动及轴向移动两者的触控笔的另一实例配置；及
图10说明包含触控笔及具有电容式触摸屏的显示装置的实例系统。
具体实施方式
通过部分参考以下描述及随附图式可理解本发明的一些实施例，其中相似的元件符号指代相同或相似部件。
图1说明根据本发明的力量检测触控笔10的简化视图。力量检测触控笔10包含：本体12，其被设定大小及塑形为手持本体；笔头14，其可移动地耦合到所述本体；力量检测系统16，其经配置以检测笔头14相对于本体12的移动；及控制电子器件20，其经配置以分析来自力量检测系统16的信号且将相关数据信号传送到相关联显示装置，如下文论述。
力量检测系统16可经配置以检测触控笔笔头14相对于触控笔本体12在一或多个方向上的移动。举例来说，取决于特定实施例，力量检测系统16可经配置以检测：(a)笔头14相对于本体12(例如)大体上垂直于触控笔本体12的纵轴A的横向移动(由箭头ML指示此类横向移动)；或(b)笔头14相对于本体12(例如)大体上沿纵轴A或平行于纵轴A的轴向移动(由箭头MA指示此类轴向移动)；(c)笔头14的横向移动及轴向移动两者。笔头14的此类移动可起因于用户以不同压力且以相对于显示装置10成不同角度将触控笔10的笔头14压抵于显示装置。
力量检测系统16可包含一或多个电容式传感器，所述一或多个电容式传感器经配置以检测笔头14的横向移动、轴向移动、或横向移动及轴向移动两者。如下文更详细论述，此类电容式传感器可包含：至少一个第一导电元件，其固定到触控笔本体12或与触控笔本体12成一体；及至少一个第二导电元件，其固定到可移动笔头14或与可移动笔头14成一体，其中第一导电元件及第二导电元件彼此交互以界定至少一个电容式传感器。
控制电子器件20可经配置以分析从力量检测系统16接收的信号(例如，来自电容式传感器的指示笔头14的移动的信号)，以计算一或多个参数，例如笔头14上的力量的角度(例如，指示触控笔10被固持为抵着显示装置所成的角度)及/或笔头14上的力量的量值(例如，指示用户将触控笔10压抵于显示装置所用的力量)。在一些实施例中，接着，控制电子器件20可以数据信号的形式将此类参数传送到显示装置，接着，所述显示装置可基于从触控笔10接收的数据信号影响屏幕上显示的标记(例如，由触控笔所画的点或线)的视觉外观。举例来说，所述显示装置可基于从触控笔接收的数据信号调整由所述触控笔追踪的标记的厚度/宽度、色彩、明暗度及/或其它参数，(例如)从而指示所述触控笔相对于所述显示装置的角度、所述触控笔压抵于所述显示装置的力量及/或由力量检测系统16确定及传送的其它参数。
图2A及2B说明根据两个实例实施例的力量感测触控笔10的两个实例设计。如所示，触控笔10包含环30，环30固定地固定到本体12或与本体12成一体，其中笔头14径向地布置于环30内。笔头14可以允许相对于本体12横向移动(由箭头ML指示)、或轴向移动(由箭头MA指示)、或横向移动及轴向移动两者的方式耦合到本体12。在这些实例实施例中，笔头14由柔性长形部件36(例如，由弹簧钢或其它弹性材料形成的杆)耦合到本体12。长形部件36的第一端38耦合到触控笔本体12，且长形部件36的第二端40支撑笔头14。笔头14可通过间隙32与环30间隔开，使得笔头14可在环30内移动。间隙32可为空气间隙或填充有柔性或韧性材料，例如泡沫或其它材料。
在一些实施例中，长形部件36的第一端38刚性地耦合到本体12，使得长形部件36的自由端可弯曲(如由箭头EMF指示)以在横向力量或成角力量施加到笔头14时(例如，当触控笔10以非法线角压抵于显示装置时)允许笔头14的横向移动。在其它实施例中，例如，如下文论述的图4到6及9中所展示，长形部件36的第一端38以允许部件36相对于本体12轴向移动的方式耦合到本体12，使得(例如)在触控笔10以法线角及非法线角压抵于显示装置时部件36可响应于施加到笔头14的各种横向、轴向及成角力量而同时横向弯曲(如由箭头EMF指示)及轴向移动(如由箭头EMA指示)。
笔头14可包含支撑于笔头基底48上的笔头元件46。在一些实施例中，笔头元件46是由可变形材料(例如，泡沫、橡胶或其它可变形材料)形成。笔头基底48可界定或支撑一或多个电容式传感器元件，如下文论述。
如上文论述，触控笔10可包含力量检测系统16，力量检测系统16包含一或多个电容式传感器，所述一或多个电容式传感器经配置以(取决于特定实施例)检测笔头14的横向移动、轴向移动、或横向移动及轴向移动两者。在图2A及2B的实施例中，触控笔10包含多个电容式传感器50，由固定到触控笔本体12或与触控笔本体12成一体的导电元件与固定到可移动笔头14或与可移动笔头14成一体的导电元件之间的交互界定每一电容式传感器50。触控笔10可包含任何数目的导电元件，所述导电元件用于界定用于检测笔头14的移动的任何适当数目的电容式传感器50。
如所示，图2A的实施例包含：多个导电传感器元件52，其围绕环30的圆周以规则间隔耦合到环30；及单一导电元件54，其由笔头基底48界定或耦合到笔头基底48且至少局部围绕笔头基底48的圆周延伸。元件54可电接地。环30上的每一导电传感器元件52与笔头基底48上的导电元件54交互以界定电容式传感器50。所说明的实例包含围绕环30以90度间隔间隔开的四个导电传感器元件52，从而界定四个电容式传感器50。然而，其它实施例可包含可围绕环30均匀地或以其它方式间隔开的任何其它数目的导电传感器元件52，例如，三个、五个、六个、七个、八个、九个、十个、十一个、十二个或十二个以上传感器元件。此外，其它实施例可包含围绕笔头基底48而布置的多个导电元件54。
相比之下，图2B的实施例包含：多个导电传感器元件52，其以规则间隔围绕笔头基底48的圆周而布置；及单一导电元件54，其由环30界定或耦合到环30且至少局部围绕环30的圆周延伸。元件54可电接地。笔头基底48上的每一导电传感器元件52与环30上的导电元件54交互以界定电容式传感器50。所说明的实例包含围绕笔头基底48以90度间隔间隔开的四个导电传感器元件52，从而界定四个电容式传感器50。然而，其它实施例可包含可围绕笔头基底48均匀地或以其它方式间隔开的任何其它数目个导电传感器元件52，例如，三个、五个、六个、七个、八个、九个、十个、十一个、十二个或十二个以上传感器元件。此外，其它实施例可包含围绕环30布置的多个导电元件54。
当笔头14横向移动时，例如，当保持触控笔相对于显示装置表面成非法线角的用户将触控笔笔头14压抵于装置表面时，个别传感器元件52与导电元件54之间的相应距离–图2A及2B中指示为距离DC–随所述触控笔相对于所述装置表面的角度及由用户施加的力量的量成比例增大或减小。电容式传感器50经配置以检测距离DC的相应变化，所述变化表现为每一相应传感器50处的电容的变化。由每一传感器50检测的电容信号被传送到控制电子器件，控制电子器件包含可执行算法，所述可执行算法经配置以计算笔头14的横向移动的方向及量值，且可根据此类参数进一步计算触控笔围绕纵轴的旋转角度、所述触控笔相对于显示装置的角度(所述触控笔压抵于所述显示装置)、以及将所述触控笔压抵于所述显示装置所用的力量。接着，此类经计算数据的任何者或所有者可被传送到所述显示装置，例如，如下文更详细论述。
在图2A及2B的实例实施例中，相应导电传感器元件52及导电元件54在轴向方向上布置于相同平面中。在其它实施例中，导电传感器元件52中的一或多者可在轴向方向上偏移彼此，或偏移相应导电元件54。一些实施例可包含在轴向方向上偏移彼此的元件52及/或54以便检测笔头14的轴向移动。举例来说，触控笔10可包含在轴向方向上偏移彼此而布置的传感器元件52的两个或两个以上环，其中每一环包含围绕环30或笔头基底48的圆周而布置的多个传感器元件52。替代地或另外，触控笔10可包含两个或两个以上环形导电元件54或离散导电元件54的环，其在轴向方向上偏移彼此而布置(例如)以界定围绕环30或笔头基底48的圆周的两个或两个以上偏移的导电元件环。
图3到9说明用于将触控笔笔头14耦合到本体12以允许笔头14相对于本体12横向移动及/或移动的一些实例配置。
图3展示其中长形支撑部件36(例如，柔性杆)的远端38牢固地固定到本体12的实例配置，其中笔头14布置于环30内。此实施例允许笔头14的横向移动(经由杆36的弯曲)，且可包含电容式传感器50，电容式传感器50用于(例如)使用如图2A或2B中所展示的电容式传感器50的布置检测此横向移动。
图4展示其中长形支撑部件36(例如，柔性杆)可移动地耦合到本体12的实例配置。如所示，支撑部件36可经轴向引导穿过固定到本体12的管状支撑结构60，且由弹簧或其它偏置部件62偏置朝向笔头14的方向。此实施例允许笔头14的横向移动(经由杆36的弯曲)及笔头14的轴向移动(经由支撑部件36的轴向移动)两者，且可包含用于检测此类横向及轴向移动的电容式传感器50的任何布置。举例来说，所述触控笔可包含：电容式传感器50的布置，其在笔头14处或附近以用于检测笔头14的横向移动(例如，使用如图2A或2B中所示的电容式传感器50的布置)；及电容式垂直力量传感器50A，其在支撑部件36的远端38处以用于检测笔头14/支撑部件36组合件的轴向移动，例如，如图4中所示。作为另一实例，所述触控笔可使用14(其包含在轴向方向上偏移彼此而布置的导电传感器元件52及/或导电元件54的多个环或集合)处或附近的电容式传感器50的布置而不是支撑部件36的远端38处的电容式垂直力量传感器50A以检测笔头14的横向移动及轴向移动两者，例如，如下文参考图9论述。
图5展示类似于图4的实施例的实例实施例的三维视图。如所示，支撑部件36经引导穿过固定到本体12的支撑结构60中的开口，且由弹簧62偏置朝向笔头14的方向。再者，此实施例允许笔头14的横向移动(经由杆36的弯曲)及笔头14/支撑部件36组合件的轴向移动两者，且可包含用于检测此类横向及轴向移动的电容式传感器50的任何布置。举例来说，如所示，所述触控笔可包含：电容式传感器50的布置，其在笔头14处或附近以用于检测笔头14的横向移动；及电容式垂直力量传感器50A，其在支撑部件36的远端38处以用于检测笔头14/支撑部件36组合件的轴向移动。
图6说明用于管理及检测笔头14/支撑部件36组合件的轴向移动的图5的实施例的替代实施例。弹性泡沫或其它可变形弹性材料68(而不是作用于固定支撑件60上的弹簧或其它偏置部件62)可被布置于电容式垂直力量传感器50A的导电元件(例如，板)70A与70B之间，以偏置笔头14/支撑部件36组合件使其朝向笔头14且限制支撑部件36的轴向移动(借此防止电容器50A短路)。
图7说明触控笔10的另一实例实施例，其中可变形弹性材料80(例如，泡沫)被布置于笔头基底48与环30之间的间隙中。例如，根据上文论述的实例的任何者，电容式传感器50可被布置于笔头基底48及环30处。可变形弹性材料80可允许笔头14的横向移动但提供弹性阻力，使得在移除所述力量时笔头14重新居中于环30内。此设计也可防止或实质上减小笔头基底48接触周围环30的可能性，借此防止电容式传感器50短路。尽管所说明的实例展示固定于轴向方向上的笔头14，但此实施例也可与允许笔头14的轴向移动及此类移动的基于电容式检测的任何合适机构或设计组合。
图8说明另一实例实施例，其中多个垂直布置的电容式传感器50用于检测笔头14的横向移动及轴向移动两者。如所示，多个导电传感器元件52安装于触控笔本体12上或以其它方式附贴到触控笔本体12。可变形弹性层68(例如，弹性泡沫)被布置于导电传感器元件52之上，碟形导电元件54被布置于弹性层68之上，且笔头元件46被安装于导电元件54上。多个导电传感器元件52与导电元件54交互以界定多个电容式传感器50。导电传感器元件52可包含任何合适数目的传感器元件52(例如，一个、两个、三个、四个、五个、六个、七个、八个或八个以上)，其可布置成任何合适图案，例如，环形图案、其中中心传感器元件52居中于环形图案内的环形图案、矩形行/列阵列或任何其它合适图案。所说明的实例包含布置为彼此相距90度的四个传感器元件52，借此界定四个电容式传感器50。
可由控制电子器件分析来自电容式传感器50的信号以确定导电元件54相对于导电传感器元件52的阵列(且因此相对于触控笔本体12)的角旋转以及导电元件54朝向或远离传感器元件52的移动，所述信号可进一步经处理以计算触控笔相对于显示装置的角度(所述触控笔压抵于所述显示装置)以及将所述触控笔压抵于所述显示装置所用的力量。
图9说明包含用于检测笔头14相对于本体12的横向移动(ML)及轴向移动(MA)两者的两行电容式传感器50的实例实施例。如所示，导电传感器元件52被布置成两行90A及90B，其围绕环形导电元件54延伸。在此实例中，导电传感器元件52被固定到触控笔本体12且导电元件54固定到笔头14。在其它实施例中，导电传感器元件52可被固定到笔头14，其中导电元件54被固定到本体12且围绕导电传感器元件52延伸(例如，类似于图2B的布置)。
可通过比较来自每一个别行90A及/或90B内的传感器元件52的相应电容信号检测笔头14的横向移动。举例来说，可分析来自特定行90内的传感器元件52的信号的比率以计算笔头14的横向移动。可通过比较行90A与90B之间的相应电容信号检测笔头14的轴向移动。举例来说，可分析来自行90A的电容信号对来自行90B的电容信号的比率以计算笔头14的轴向移动。可使用所述经计算横向移动及轴向移动以使用任何合适算法计算不同参数，例如，触控笔围绕纵轴的旋转角度、触控笔相对于装置表面的角度(所述触控笔笔头压抵于所述装置表面)、抵着所述装置表面施加到所述触控笔的力量的量等等。
图10说明包含有源触控笔110及具有电容式触摸屏142的显示装置140的实例系统100。有源触控笔110经配置以检测笔头移动、计算力量及/或其它相关数据及(例如)经由从触控笔笔头14传送到显示装置140的经调制信号将此类经计算数据实时传送到显示装置140。显示装置140可为包含电容式触摸屏(例如，PCT或PCAP屏幕)的任何装置，例如智能手机、平板计算机、电子阅读器或任何其它合适装置。
如所示，触控笔110包含：基于电容式力量检测系统116，其经配置以(例如)根据上文论述的实例实施例中的任何者检测对应于笔头14的移动的电容信号；及控制电子器件120，其经配置以分析所述经检测电容信号以计算相关数据(例如，触控笔110的物理定向及施加到笔头14的力量)且将此类数据传送到显示装置140。控制电子器件120可包含：处理器122；算法或其它逻辑指令124，其存储于非暂时性存储器126中；及调制器130，其用于产生传送到显示装置140的经调制信号。算法124可包含用于从经检测电容信号计算本文中论述的任何类型的数据(例如，相应电容式元件之间的距离的变化、触控笔笔头14的横向移动及/或轴向移动、触控笔围绕纵轴的旋转角度、触控笔相对于触摸屏142的角度、抵着触摸屏142施加到触控笔的力量的量等等)的任何合适算法。
调制器130可经配置以产生信号以用于调制开关132以通过导电部件36递送经调制电信号，可将所述经调制电信号经由部件36的定位于笔头的末端40与电容式触摸屏142之间的导电耦合无线地传送到显示装置140。举例来说，调制器130可产生且传送经调制方波信号或经脉冲宽度调制信号。调制器130可实时传送此类数据使得显示装置140可处理此类数据且基于此类数据影响触摸屏142上显示的标记。在其它实施例中，调制器130可经由力量检测系统116的一或多个传感器元件52及/或导电元件54将经调制信号传送到显示装置140。在其它实施例中，调制器130可经由触控笔110中所提供的其它导电元件将经调制信号传送到显示装置140。在再其它实施例中，触控笔110可经由单独无线或有线接口与显示装置140传送此类笔头传感器数据。为此目的，单独无线电路可被并入到触控笔110中。
显示装置140可包含控制电子器件146，控制电子器件146包含处理器150及存储于非暂时性存储器154中的软件或其它逻辑指令152，用于分析经接收数据且基于触控笔110与电容式触摸屏142的交互在触摸屏142上产生标记。
举例来说，触控笔110可跨越触摸屏142的表面移动。触控笔控制电子器件120检测来自力量检测系统116的电容式信号且计算关于触控笔110相对于触摸屏142的定向、力量(等等)的相关联笔头传感器数据，且通过触控笔笔头14(例如，部件36的末端40)与触摸屏142之间的电容式耦合调制信号。触摸屏控制电子器件146除进行屏142上的触控笔笔头14的典型x-y位置检测以外，也检测来自触控笔110的经调制笔头传感器信号(例如，指示触控笔110的定向及力量)。接着，触摸屏的控制电子器件146(例如，通过由处理器150执行软件152)可实时使用从触控笔110接收的笔头传感器数据以影响屏幕142上显示的标记的一或多个视觉方面。举例来说，控制电子器件146可基于经接收笔头传感器数据调整由所述屏幕上的触控笔110追踪的标记的线厚或宽度、色彩、明暗度及/或其它参数。
作为一个实例，软件152可使用从触控笔110接收的笔头传感器数据以模拟笔，例如通过基于所述触控笔相对于屏幕表面的角度控制所述屏幕上显示的线厚及/或线暗度(或明暗度百分比)，其中所述经显示线厚随触控笔与到表面法线的定向的偏差成比例增大。作为另一实例，软件152可基于在触控笔笔头14与触摸屏142之间检测到的力量的量值控制所述屏幕上显示的厚度及/或线暗度(或明暗度百分比)。作为另一实例，软件152可基于以下两者控制所述屏幕上显示的厚度及/或线暗度(或明暗度百分比)：(a)触控笔相对于屏表面的角度；及(b)触控笔笔头14与触摸屏142之间检测到的力量的量值。
另外，软件152可基于围绕触控笔的纵轴的触控笔的经检测旋转角度控制另一参数，例如，所述屏幕上显示的标记的色彩、明暗度等等。因此，用户可(例如)通过将所述触控笔旋转到不同角度来选择所要色彩。举例来说，360度旋转可分成两种、三种、四种、五种、六种、七种、八种或八种以上不同色彩，使得用户可据此根据需要通过简单地旋转所述触控笔选择不同色彩及在不同色彩之间切换。
尽管在本发明中详细描述所揭示的实施例，但应理解在不背离所述实施例的精神及范围的情况下可对其进行各种变更、替换及改变。

Claims (22)

1.一种手持触控笔，其包括：
手持本体；
外环，其耦合到所述本体或与所述本体成一体；
笔头，其径向地布置于所述外环内且与所述外环间隔开以使得所述笔头可相对于所述外环移动，所述笔头可移动地耦合到所述本体使得所述笔头可响应于施加到所述笔头的力量而相对于所述外环及在纵向方向上移动；
多个电容式传感器，其界定于所述外环与所述笔头之间，所述多个电容式传感器在所述纵向方向上彼此间隔排列成两行，所述多个电容式传感器中的每一者经配置以在所述手持触控笔与显示装置之间的交互期间检测相应电容，以及
处理器，其经配置以：
基于由经布置以在所述纵向方向上彼此间隔的所述多个电容式传感器检测到的所述相应电容来计算由施加到所述笔头的力量引起的所述笔头与所述外环之间沿着所述纵向方向的相对移动；
基于由所述多个电容式传感器检测到的所述相应电容来计算包含以下两者中的至少一者的触控笔状态数据：(a)所述触控笔相对于所述显示装置的角度，或者(b)所述触控笔笔头上的力量的量值；及
将所计算的触控笔状态数据传送到所述显示装置以基于所计算的触控笔状态数据来控制在所述显示装置上产生的标记的视觉参数。
2.根据权利要求1所述的手持触控笔，其包括：
至少一个第一导电元件，其固定到所述外环或与所述外环成一体，且所述至少一个第一导电元件至少局部围绕所述外环的圆周而定位；
多个第二导电元件，其固定到所述可移动笔头或与所述可移动笔头成一体，且所述多个第二导电元件至少局部围绕所述笔头的圆周而定位且在所述纵向方向上间隔排列成两行；
其中所述笔头经布置使得所述至少一个第一导电元件及所述多个第二导电元件彼此间隔开；
其中所述多个电容式传感器分别由所述至少一个第一导电元件和所述多个第二导电元件形成；且
其中所述多个电容式传感器经配置以检测多个相应电容值，所述多个相应电容值表示由所述笔头相对于所述本体的移动所分别引起的介于所述至少一个第一导电元件与所述多个第二导电元件之间的相应距离的变化。
3.根据权利要求1所述的手持触控笔，其包括：
至少一个第一导电元件，其固定到所述笔头或与所述笔头成一体，且所述至少一个第一导电元件至少局部围绕所述笔头的圆周而定位；
多个第二导电元件，其围绕所述外环固定或围绕所述外环成一体，且所述多个第二导电元件至少局部围绕所述外环的圆周而以两行定位；
其中所述笔头经布置使得所述至少一个第一导电元件及所述多个第二导电元件彼此间隔开；
其中所述多个电容式传感器分别由所述至少一个第一导电元件和所述多个第二导电元件形成；
其中所述至少第一导电元件从在所述纵向方向上的所述两行之间的中央向小于第一行的所述多个第二导电元件的所述第一行延伸，以及向小于第二行的所述多个第二导电元件的所述第二行延伸；且
其中所述多个电容式传感器经配置以检测多个相应电容值，所述多个相应电容值表示由所述笔头相对于所述本体的移动所分别引起的介于所述至少一个第一导电元件与所述多个第二导电元件之间的相应距离的变化。
4.根据权利要求3所述的手持触控笔，其中所述第一导电元件是单一第一导电元件，其至少局部围绕所述笔头的所述圆周或围绕所述外环的内表面延伸。
5.根据权利要求3所述的手持触控笔，其中单一第一导电元件通过开关耦合到接地。
6.根据权利要求1所述的手持触控笔，其中所述多个电容式传感器经配置以检测所述笔头的所述纵向移动。
7.根据权利要求1所述的手持触控笔，其中所述笔头通过柔性杆可移动地耦合到所述本体，所述柔性杆允许所述笔头沿所述纵向方向移动，且其中由第一行和第二行的所述多个传感器检测到的所述多个相应电容的变化被用于形成电容式力量传感器以检测所述笔头的所述纵向移动。
8.根据权利要求1所述的手持触控笔，其中所述手持触控笔具备控制电子器件，所述控制电子器件经配置以基于从所述多个电容式传感器接收的信号而产生信号以用于控制所述显示装置上产生的线的宽度。
9.根据权利要求1所述的手持触控笔，其中所述手持触控笔具备控制电子器件，所述控制电子器件经配置以基于从所述多个电容式传感器中接收的信号而产生信号以用于控制所述显示装置上产生的线的色彩或明暗度。
10.根据权利要求1所述的手持触控笔，其包括：
电子器件，其经配置以在所述触控笔与显示装置之间的交互期间基于从所述多个电容式传感器中接收的信号产生数据信号；及
通信系统，其集成到所述触控笔中且经配置以将所述数据信号实时传送到所述显示装置。
11.根据权利要求10所述的手持触控笔，其中所述触控笔的所述集成式通信系统经配置以通过控制所述触控笔笔头与所述显示装置之间的电容式耦合将所述数据信号传送到所述显示装置。
12.一种手持触控笔，其包括：
手持本体；
外环，其耦合到所述本体或与所述本体成一体；
笔头，其布置于所述外环内且与所述外环间隔开，所述笔头可移动地耦合到所述本体使得所述笔头可响应于施加到所述笔头的力量而相对于所述外环移动；及
多个电容式传感器，其界定于所述外环与所述笔头之间，所述多个电容式传感器经布置以在纵向方向上彼此间隔开，所述多个电容式传感器中的每一者经配置在所述手持触控笔与显示装置之间的交互期间检测相应电容，以及
处理器，其经配置以：
基于由经布置以在所述纵向方向上彼此间隔开的所述多个电容式传感器检测到的所述相应电容来计算由施加到所述笔头的力量引起的所述笔头与所述外环之间沿着所述纵向方向的相对移动；
基于由所述多个电容式传感器检测到的所述相应电容来计算包含以下两者中的至少一者的触控笔状态数据：(a)所述触控笔相对于所述显示装置的角度；或者(b)所述触控笔笔头上的力量的量值；及
将所计算的触控笔状态数据传送到所述显示装置以基于所计算的触控笔状态数据来控制在所述显示装置上产生的标记的视觉参数。
13.根据权利要求12所述的手持触控笔，其包括具有固定到所述本体的第一端和耦合到所述笔头的第二端的长形部件，所述长形部件经配置以响应于施加到所述笔头的力量而挠曲。
14.根据权利要求12所述的手持触控笔，其中所述笔头包括可变形的形状元件。
15.根据权利要求12所述的手持触控笔，其中所述外环接地，且所述笔头包括布置于所述笔头周界且与所述外环间隔开的多个电容式传感器元件，其中所述多个电容式传感器元件以及经接地的外环经配置以交互而界定所述多个电容式传感器。
16.根据权利要求12所述的手持触控笔，其中所述笔头接地且其中所述外环包括围绕所述外环的周界布置且经配置以与经接地的笔头交互以界定多个电容式传感器的多个导电电容式传感器元件。
17.一种系统，其包括：
显示装置；
手持触控笔，其经配置与所述显示装置交互以产生位于所述显示装置上的标记，所述触控笔包括：
手持本体；
外环，其耦合到所述本体或与所述本体成一体；笔头，其径向地布置于所述外环内且与所述外环间隔开使得所述笔头可相对于所述外环移动，所述笔头可移动地耦合到所述本体使得所述笔头可响应于施加到所述笔头的力量而相对于所述外环移动；及
多个电容式传感器，其界定于所述外环与所述笔头之间，其中所述多个电容式传感器在纵向方向上彼此间隔开，所述多个电容式传感器中的每一者经配置以检测相应电容；及
控制电子器件，其经配置以：
从在所述纵向方向上彼此间隔开的所述多个电容式传感器接收表示由所述多个电容式传感器检测的相应电容的信号；
基于由所述多个电容式传感器检测的所述相应电容来计算所述笔头与所述外环之间的纵向方向上的相对移动；
基于由所述多个电容式传感器检测的所述相应电容，计算包含以下两者其中至少一者的触控笔状态数据：(a)所述触控笔相对于所述显示装置的角度，或者(b)所述触控笔笔头上力量的量值；及
将所计算的触控笔状态数据传送到所述显示装置以基于所计算的触控笔状态数据来控制在所述显示装置上产生的标记的视觉参数。
18.根据权利要求17所述的系统，其中所述触控笔包括：
至少一个第一导电元件，其固定到所述外环或与所述外环成一体，且所述至少一个第一导电元件至少局部围绕所述环的圆周而定位；
多个第二导电元件，其固定到所述可移动笔头或与所述可移动笔头成一体，且所述多个第二导电元件至少局部围绕所述笔头的圆周而定位且在纵向方向上被布置成两行，其中所述至少一个第一导电元件位于第二导电元件的第一行及第二行中间；
其中所述笔头经布置以使所述至少一个第一导电元件及所述多个第二导电元件彼此间隔开；
其中所述多个电容式传感器分别由所述至少一个第一导电元件及所述多个第二导电元件形成；及
其中所述多个电容式传感器经配置以检测多个相应电容值，所述多个相应电容值表示由所述笔头相对于所述本体的移动所分别引起的介于所述至少一个第一导电元件与所述多个第二导电元件之间的相应距离的变化。
19.根据权利要求17所述的系统，其中所述控制电子器件经配置以基于从所述至少一个电容式传感器接收的信号而产生信号以用于控制所述显示装置上产生的线的宽度。
20.根据权利要求17所述的系统，其中所述控制电子器件经配置以基于从所述至少一个电容式传感器接收的信号而产生信号以用于控制所述显示装置上产生的线的色彩或明暗度。
21.一种手持触控笔，其经配置以产生显示装置上的标记，所述手持触控笔包括：在纵向方向上延伸的长形手持本体；耦合到所述本体或与所述本体成一体的外环；布置于所述外环之内且与所述外环间隔开的笔头，所述笔头可移动地耦合到所述本体使得所述笔头可响应于以垂直于纵向方向的横向方向而施加到所述笔头的横向力量而相对于所述外环横向移动；及多个电容式传感器，其界定于所述外环和所述笔头之间，所述多个电容式传感器中的每一者经配置以检测相应电容；及处理器，其经配置以基于由所述电容式传感器检测到的所述相应电容来计算由施加到所述笔头上的力量引起的所述笔头相对于所述外环的横向移动；将指示所计算的所述笔头相对于所述外环的横向移动的数据传送到所述显示装置以基于所计算的所述笔头相对于所述外环的横向移动来控制在所述显示装置上产生的标记的一个或多个视觉参数。
22.根据权利要求21所述的手持触控笔，其中所述笔头响应于施加到所述笔头的力量而相对于所述外环纵向和横向移动。
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