CN106575167B - 数字化仪的压敏触控笔 - Google Patents

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Abstract

一种供与数字化仪传感器一起操作的压敏触控笔，包括：外壳；书写笔尖，该书写笔尖能响应于施加在该书写笔尖上的接触压力而移动；肢端，该肢端能与该书写笔尖一起移动；开关；以及，弹性体元件，该弹性体元件被定位在该肢端周围并与外壳或被固定到该外壳的元件中的至少一者物理接触。该开关包括第一元件以及第二元件，第一元件被固定地定位在肢端周围，第二元件被固定到外壳，其中第一元件和第二元件之间的物理接触将该开关关闭。书写笔尖用于响应于弹性体元件针对外壳或被固定到该外壳的元件压缩而移动，并且开关用于在弹性体元件的预定义的压缩状态处切换。

Description

数字化仪的压敏触控笔
相关申请
本申请根据35USC 119(e)款要求2014年8月5日提交的美国专利申请No.14/451,448的优先权，该申请的内容通过全部援引纳入于此。
发明领域
本发明在其一些实施例中涉及用于与数字化仪传感器进行交互的信号传送触控笔，并且更具体地但不排他地涉及响应于在其笔尖上施加的压力来传送信号的触控笔。
发明背景
电磁触控笔在本领域中已知用于对数字化仪的使用和控制。
触控笔的位置检测向与数字化仪相关联的计算设备提供输入，并被解释为用户命令。位置检测在触控笔笔尖接触数字化仪的检测表面和/或悬停在数字化仪的检测表面之上时被执行。
通常，数字化仪与显示屏集成，并且触控笔在屏幕上方的位置与描绘在该屏幕上的虚拟信息相关。
转让给N-Trig有限公司的标题为“Pressure Sensitive Stylus for aDigitizer(数字化仪的压敏触控笔)”的美国专利申请公开No.20100051356(其内容通过援引结合于此)描述了一种压敏触控笔，该压敏触控笔具有响应于用户施加的接触压力而缩入触控笔的外壳内的可移动笔尖以及封装在该外壳内的光学传感器，该光学传感器用于光学地感测笔尖的位移并用于响应于该感测而提供输出。公开了笔尖位移和接触压力之间的关系和/或笔尖位移和光学传感器的输出之间的关系可以是非线性的。
非线性可以依据被定位成阻止笔尖的位移的弹性元件的非线性属性或者依据通过其来接收光学传感器的光学信号的孔的形状来达成。
标题为“Pressure sensor for a digitizer pen(数字化仪笔的压力传感器)”的美国专利No.7,202,862(其内容通过援引纳入在此)描述了一种数字化仪笔，该数字化仪笔具有用于感测从书写笔尖转移的压力的压力传感器。它描述了弹性体圆盘被安装在笔的书写笔尖保持器和压力传感器之间。当书写笔尖被压在感测表面(诸如数字化仪平板)上时，触控笔与书写笔尖相对的那端使笔尖保持器在弹性体圆盘上移动，并使压力从笔尖保持器转移到压力传感器。首先，笔尖保持器穿过弹性体圆盘特定量，并随后响应于笔尖上的附加压力，笔尖保持器和弹性体圆盘朝向压力传感器移动并致动压力传感器。由弹性体圆盘向压力传感器施加的力是针对压力传感器的输入。
标题为“Pressure sensitive pointing device for transmitting signals toa tablet(用于向平板传送信号的压敏定点设备)”的美国专利No.5,571,997(其内容通过援引纳入在此)描述了一种压敏笔系统。用户所施加的力导致笔尖的有限运动，并且其初始运动被利用来致动下笔开关；该开关致动可用于提供将由笔向平板辐射来向平板通知笔正与平板表面接触的信号。
用户所施加的附加力随后被用作用于改变辐射频率以为平板系统提供确定随着笔在平板的表面上行进，用户所使用的力的基础的手段。
被转让给N-trig有限公司的标题为“Transparent Digitizer(透明数字化仪)”的美国专利No.7,292,229(其通过援引纳入在此)描述了一种无源电磁触控笔，该无源电磁触控笔由围绕数字化仪的激励线圈触发以便以谐振频率振荡。振荡信号由数字化仪感测。触控笔以多种不同的状态操作，这些不同的状态包括悬停、笔尖触摸、右击鼠标仿真和擦抹。各种状态通过以下方式来标识：动态地控制触控笔的谐振频率使得触控笔在每一状态中以不同的频率谐振。基于通过传感器感测到的信号来确定触控笔(例如，触控笔的笔尖)相对于数字化仪传感器的位置。
发明概述
根据本发明的一些实施例的一方面，提供了一种触控笔，该触控笔包括用于监视书写笔尖上的接触压力的笔尖压力检测系统。通常，笔尖压力检测系统提供用于在悬停操作模式(抬笔)和处于笔尖上的预定义接触压力的触摸操作模式(下笔)之间进行切换的输入。在操作上，该系统附加地提供用于监视触摸操作模式(下笔)内的不同压力水平。
本发明的一些实施例的一方面提供一种供与数字化仪传感器一起操作的压敏触控笔，包括：外壳；书写笔尖，该书写笔尖是可移动的并响应于施加在该书写笔尖上的接触压力而朝向触控笔的外壳缩进；肢端，该肢端可与书写笔尖一起移动；开关，该开关包括：第一元件，该第一元件被固定地定位在肢端周围；以及第二元件，该第二元件被固定到外壳，其中第一元件和第二元件之间的物理接触将该开关关闭；弹性体元件，该弹性体元件被定位在肢端周围并与外壳或被固定到外壳的元件中的至少一者物理接触，其中书写笔尖用于响应于弹性体元件相对于外壳或被固定到外壳的元件中的至少一者压缩而移动；并且其中该开关用于在弹性体元件的预定义压缩状态处切换。
任选地，预定义的压缩状态定义触控笔的悬停操作状态和触摸操作状态之间的过渡。
任选地，预定义的压缩状态定义触控笔的休眠模式和活跃模式之间的过渡。
任选地，开关用于改变触控笔的重复率、占空比和功率状态中的至少一者。
任选地，压敏触控笔包括：控制器，该控制器用于监视开关的切换；以及传送单元，该传送单元用于将触控笔的操作状态传送给与该触控笔一起操作的数字化仪传感器。
任选地，第一元件由导电材料形成，其中第二元件包括两个端子，并且其中第一元件和第二元件之间的接触使这两个端子短路。
任选地，第一元件或第二元件由柔韧的导电材料形成。
任选地，第一元件或第二元件由嵌入在硅、橡胶、热塑性聚亚安酯和聚甲醛中的至少一者中的导电颗粒形成。
任选地，弹性体元件与第一元件或第二元件之一集成。
任选地，弹性体元件包括基底表面和从基底表面延伸出的至少一个突出元件，并且其中开关用于响应于归因于弹性元件相对于外壳或被固定到外壳的元件中的至少一者压缩至少一个突出元件弹性收缩而切换。
任选地，开关是常关型开关，并且其中该开关的第一和第二元件响应于书写笔尖朝向触控笔的外壳缩进而被分开。
任选地，开关是常开型开关，并且其中该开关的第一和第二元件响应于书写笔尖朝向触控笔的外壳缩进而接触。
任选地，弹性体元件包括基底表面和从基底表面延伸出的多个突出元件，其中第一元件包括与多个突出元件匹配的多个通孔，并且其中第一元件被安装在弹性体元件上使得多个突出元件通过多个通孔突出。
任选地，多个突出元件被定位成与开关的第二元件物理接触，并且尺寸被设为通过书写笔尖与触控笔的悬停操作状态相关联的预定义的位移将该开关的第一元件与该开关的第二元件分开。
任选地，第一元件包括第一导电层，且第二元件包括第二导电层，使得第一和第二导电层彼此面对，其中第一导电层层压有具有定义的介电系数的非导电层，并且其中在开关的打开状态期间，在非导电层和第二导电层之间形成的气隙的介电系数主导该气隙和非导电层的组合介电系数。
任选地，压敏触控笔包括用于检测该开关中电容响应于书写笔尖的移动的变化的控制器。
任选地，压敏触控笔包括：位移监视器，该位移监视器用于监视书写笔尖在位移范围上的位移；控制器，该控制器用于对来自位移监视器的输出进行采样；以及传送单元，该传送单元用于将与所采样的输出相关联的信息传送到与触控笔一起操作的数字化仪传感器。
任选地，位移范围是与触控笔的触摸操作模式相对应的范围。
任选地，对来自位移监视器的输出进行采样和传送与所采样的输出相关联的信息中的至少一者响应于开关的切换状态。
任选地，位移监视器是用于光学地感测笔尖的位移并用于响应于该感测来提供输出的光学检测器。
任选地，压敏触控笔包括可与书写笔尖一起移动的测量杆，其中测量杆包括通过其该光学检测器的光学信号被检测到的孔，并且其中光学检测器的输出基于在该孔和该光学检测器的光学传输和检测区域之间的交叠面积而改变。
任选地，弹性体元件被成形为平面环。
任选地，压敏触控笔包括可在被形成为外壳的部分的两个隔离部之间移动的套管元件，其中肢端被安装为穿过该套管元件并固定地连接到该套管元件，使得笔尖移动受到该套管元件的移动的约束。
本发明的一些实施例的一方面提供一种用于与数字化仪传感器一起操作的压敏触控笔，包括：外壳；书写笔尖，该书写笔尖是可移动的并响应于该书写笔尖上施加的接触压力而朝向触控笔的外壳缩进；肢端，该肢端可与书写笔尖一起移动；开关，该开关包括：第一导电层，该第一导电层被固定地定位在被定位在肢端周围的元件上；以及第二导电层，该第二导电层面向第一导电层，其中第二导电层被固定到外壳；其中，第一导电层和第二导电层之一层压有非导电材料；并且其中第一导电层和第二导电层之一与弹性体元件集成，该弹性体元件包括朝向第一导电层和第二导电层中的另一者延伸的一个或多个突出元件；并且其中第一导电层和第二导电层之间响应于弹性体元件的压缩的物理接触将该开关关闭，其中该物理接触被检测为归因于第一和第二层之间的气隙的缺失的电容方面的改变。
除非以其他方式定义，否则本文中所使用的所有技术和/或科学术语具有如本发明所属的本领域的普通技术人员共同理解的相同含义。虽然类似于或等同于本文所描述的方法或材料可在实践或实验本发明实施例中使用，下文描述了示例性的方法和/或材料。在冲突的情况下，包括定义的专利申请将优先。另外，材料、方法、以及示例指示说明性的，并且不旨在进行必然地限制。
附图的若干视图的简要描述
此处参考附图描述本发明的一些实施例，仅作为示例。现在专门详细地参考附图，强调的是，所示的细节作为示例且只是处于对本发明实施例的说明性讨论的目的。在这一点上，参考附图的描述使得如何体现本发明的实施例对本领域技术人员是显而易见的。
在附图中：
图1A、1B和1C是分别处于中性状态、悬停状态和触摸操作状态的压敏触控笔的公知笔尖压力检测系统的简化示意图；
图2是触控笔的笔尖上施加的压力和由公知笔尖压力检测系统获得的笔尖的位移之间的关系的简化图；
图3A、3B和3C是示出根据本发明的一些实施例的分别处于中性位置、悬停操作状态和触摸操作状态的压敏触控笔的示例性笔尖压力检测系统的简化示意图；
图4A、4B和4C是根据本发明的一些实施例的笔尖保持器的肢端的示例性几何结构的简化示意图；
图5A、5B、5C和5D是根据本发明的一些实施例的被包括在笔尖压力检测系统中的示例性弹性体元件的简化示意图；
图6A和6B是示出根据本发明的一些实施例的示例性笔尖压力检测系统的装配的简要示意图；
图7是根据本发明的一些实施例的用于协同压敏触控笔的触摸和悬停操作状态之间的切换来改变该触控笔对压力方面的变化的响应的示例性方法的简化流程图；
图8A、8B和8C是根据本发明的一些实施例的具有光学传感器的示例性笔尖压力检测系统的简化示意图；
图9是根据本发明的一些实施例的压敏触控笔的简化框图；
图10是根据本发明的一些实施例的用于接收来自压敏触控笔的输入的示例性数字化仪系统的简化框图；
图11A和11B是根据本发明的一些实施例的包括常开型接触开关的示例性触控笔的简化示意图；
图12是根据本发明的一些实施例的形成常开型接触开关的各组件的简化框示意图；
图13A和13B是根据本发明的一些实施例的包括常关型接触开关的示例性触控笔的简化示意图；以及
图14是根据本发明的一些实施例形成常关型接触开关的各组件的简化示意图。
本发明的具体实施例的描述
本发明在其一些实施例中涉及用于与数字化仪传感器进行交互的信号传送和/或谐振触控笔，并且更具体地但不排他地涉及响应于在其笔尖上施加的压力来传送信号的触控笔。
根据本发明的一些实施例，笔尖压力检测系统基于笔尖的检测到的位移来确定笔尖压力。
通常，该系统包括接触开关，该接触开关提供与悬停操作模式(抬笔)和触摸操作模式(下笔)之间的切换有关的输入。任选地，当笔尖达到阈值位移时，该接触开关在其是常关型开关的情况下打开，或者在其是常开型开关的情况下关闭。
由于不同触控笔之间的制造容差以及该系统中需要相同的笔尖行进距离和压力来实现笔尖激活，在不同的笔之间可存在对应于阈值位移的笔尖压力方面的变化性，并且可随时间由于各组件的磨损和撕裂和/或由于温度的变化而发生附加的变化性。本发明的发明人已发现处于期望压力水平的稳定压力阈值可通过基于如本文中所描述的装配方法减少累积部件容差的数目来达到。
根据本发明的一些实施例，接触开关由布置在两层中的两个或更多个导电元件形成，并且在这些层之间具有非导电材料。通常，这两层中的至少一者由被设计用于吸收机械容差的相对较软的材料形成，由此提供对制造不准确性的补偿。
根据本发明的一些实施例，笔尖压力检测系统包括弹性体元件，该弹性体元件响应于施加在书写笔尖上的接触压力而在笔尖上提供配衡压力。通常，笔尖的敏感性和/或刚度通过弹性体元件的属性以及在弹性体元件和交互元件(该交互元件与书写笔尖一起移动并压在弹性体上)之间和/或在弹性体元件和弹性体针对其压缩的壁之间形成的接触面积的量来定义。在一些示例性实施例中，弹性体元件的期望非线性响应是通过围绕被定义用于在悬停和触摸操作模式之间进行切换的压力按阶梯样式改变在弹性体元件和交互元件之间形成的接触面积的量来提供的。通常，增加接触面积的量增加了笔尖对位移的刚度或阻力。本发明的发明人已发现非线性刚度为使用触控笔的用户提供较好的感觉。通常，非线性刚度允许用户在笔尖上施加低压力(例如舒适水平的压力)以切换到触摸操作状态，但还在用户在笔尖上施加较高的压力时防止笔尖过度移动。
在一些示例性实施例中，笔尖压力检测系统附加地包括用于基于笔尖位移来监视在笔尖上施加的不同压力的光学传感器。在一些示例性实施例中，光学传感器仅响应于检测到笔尖对接触开关的触摸操作状态而被使用。
替换地，光学传感器不被包括，并且触摸操作状态的工作范围内的不同压力水平不被监视。
出于更好的理解本发明的一些实施例的目的，如附图中的图3-11所示，参考首先对如在图1A、1B和1C的简化示意图中示出的触控笔的已知笔尖压力检测系统的构造和操作，并对如图2中的图形所示的该已知系统对所施加的压力的响应的简化表示作出。
在一些已知触控笔中，笔尖压力检测系统90基于笔尖保持器11的检测到的位移来监视笔尖接触压力。笔尖保持器11以轴向方向15刚性地连接到笔尖10。位移由位移检测器20基于悬停和触摸操作状态中的哪个被定义来测量。
通常，当来自所定义的参考点的阈值位移(例如，50μιη)被超过时，触控笔从悬停切换到触摸操作状态。
在一个已知笔尖压力检测系统90中，两个不同的弹簧元件12、14提供回弹力来抵消施加在笔尖10上的压力并定义笔尖接触压力和测得的笔尖位移之间的关系。螺形弹簧12被用来在定义的悬停操作模式期间抵消笔尖上发生的低接触压力(图1B)，同时钛镍合金(NiTi)线14被附加地应用于抵消较高的接触压力并在笔尖上在定义的触摸操作状态期间发生的不同压力水平之间进行区别(图1C)。由NiTi线14所提供的附加抵消力改变笔尖接触压力和测得的笔尖位移之间的关系。笔尖接触压力和测得的笔尖位移之间的关系由此通过螺形弹簧12在悬停操作状态期间施加的阻力并通过螺形弹簧12和NiTi线14在触摸操作状态期间施加的阻力来定义。
用于激活触摸操作状态的位移通过笔尖保持器的维度以及笔尖保持器和NiTi线之间的固定距离来定义。该响应方面的变化可被指示给用户，并且还可向位移检测器20提供关于定义的触摸位移已被达到的指示。
在该笔尖压力检测系统的装配期间，弹簧元件12和NiTi线14需要被准确地定位，使得NiTi线14在被定义用于切换的期望位移处被激活。由于容差的累积，不同触控笔之间的变化可能十分大，从而使得校准过程变得困难。本发明的发明人已发现该系统的容差可被降低，并且系统的校准可通过使用单个弹性元件来提供对压力的笔尖响应的两个不同的阶段来简化。本发明的发明人相信通过简化该装配和校准过程，成本可被降低，并且触控笔之间的一致性可被提升。
在详细地解释本发明的至少一个实施例之前，应当理解本发明不必要限于其应用于构造的细节以及在以下描述中阐述和/或在附图中示出的组件的排列和/或方法。本发明可适用于其他实施例或者以各种方式实践或实现。
现参考附图，图3A、3B和3C是全部根据本发明的一些实施例的示出分别处于中性位置、悬停操作状态和触摸操作状态的压敏触控笔的笔尖压力检测系统的简化示意图。通常，笔尖压力检测系统100是压敏触控笔的一部分。压敏触控笔通常包括笔尖压力检测系统以及其他组件(例如处理电路系统、通信单元和电源)。根据本发明的一些实施例，笔尖压力检测系统100包括可移位的书写笔尖10、刚性地连接到笔尖10的可移位的笔尖保持器11、响应于笔尖10和/或笔尖保持器11的位移而提供抵消力的弹性体元件60以及用于检测笔尖10的位移的位移检测器21。通常，笔尖10可例如响应于如在用触控笔进行书写时在笔尖10上施加的接触压力而沿着笔尖10和/或笔尖保持器11的纵轴在方向15中移位。
根据本发明的一些实施例中，笔尖保持器11包括肢端50，该肢端50被形成并定位成当压力被施加在笔尖10上并通过该肢端50和壁70压在弹性体元件60上时与弹性体元件60接合。根据本发明的一些实施例，肢端50包括基底表面52以及一个或多个突出和/或突出部分或表面55，该一个或多个突出和/或突出部分或表面55从基底表面52延伸出，并提供与肢端50的基底表面52相比相对较小的与弹性体60的接触面积。任选地，一个或多个突出和/或突出表面替换地和/或附加地被添加到壁70和/或弹性体60。在本发明的一些示例性实施例中，在笔尖10上的低接触压力(例如笔尖10的小位移)期间，突出55接合并压缩弹性体元件60，而基底52不形成与弹性体元件60的直接接触。通常，在笔尖10的较大位移期间，突出表面55和基底表面52两者都接合并压缩弹性体60。通常，响应于基底表面52接合并压缩弹性体元件60，弹性体元件60所施加的抵消力与仅突出表面55接合弹性体60时所施加的抵消力相比明显更大。
根据本发明的一些实施例，弹性体元件60相对于触控笔的框架和/或外壳30被保持固定。任选地，弹性体元件60通过在触控笔的笔尖处形成在框架和/或外壳30中的裂隙来保持到位，和/或例如通过胶粘剂被支持和/或固定在停止元件和/或壁70上。任选地，停止元件70由触控笔的框架、隔离部和/或外壳30形成。
根据本发明的一些实施例，笔尖位移检测器21检测并监视笔尖10从中性位置起的位移，在中性位置中，压力或定义的阈值压力(例如，由1-20gm的重量引起)没有被施加在笔尖10上。在本发明的一些示例性实施例中，笔尖位移检测器21是检测测量杆24的位移的基于光的传感器。通常，测量杆24由笔尖保持器11形成和/或被刚性地连接到笔尖保持器11，使得测量杆24与笔尖保持器11和笔尖10一起移位。注意，虽然出于方便起见，元件24被称为测量杆，但它不必是杆状的。任选地，元件24为平面元件。
在一些示例性实施例中，笔尖位移检测器21与如在纳入的美国专利公开U.S.2010-0051356中描述的光学检测器类似。
替换地，笔尖压力检测系统100包括基于电容或电阻的传感器之一。
在一些示例性实施例中，触控笔的操作状态是基于如由笔尖位移检测器21检测到的笔尖10的位移来定义的。通常，用于激活触摸操作状态的阈值位移是预定义的，并且当该阈值位移被达到和/或超过时，触控笔从悬停操作状态切换到触摸操作状态。同样，当笔尖的位移被减小为越过该预定义的阈值时，触控笔可从触摸操作状态切换到悬停操作状态。通常，当压力没有被施加在笔尖10和/或预定义的参考位置上时，位移是相对于笔尖10的定义的中性位置来测量的。任选地，由触控笔例如向相关联的数字化仪传感器和/或主机计算机传送的输出响应于笔尖10的所检测到的位移而改变。由触控笔传送的笔尖压力相关输出可提供关于触控笔的操作状态的信息。触控笔的示例性操作状态可包括悬停、触摸、擦抹和右击。任选地，触摸操作状态包括基于不同压力水平的多个操作状态。任选地，由触控笔传送的输出附加地提供可用于各种适用目的(诸如响应于触控笔划动改变在相关联的屏幕上显示的线的宽度)的信息。任选地，在这样的实施例中，线的宽度是在用触控笔进行划动时在笔尖上施加的压力的函数。
现参考图3A，通常在触控笔笔尖10的中性位置期间，笔尖保持器11相对于弹性体元件60被定位成使得突出55触摸弹性体元件60，而不在弹性体60上施加压缩力。
任选地，在中性位置中，突出55以定义量的压力接合弹性体元件60，或者替换地笔尖保持器11被定位成使得突出55和弹性体元件60之间存在定义的气隙。通常，当笔尖处于中性位置时，触控笔被定义为处于悬停操作状态中。
根据本发明的一些实施例中，悬停操作状态也被定义为针对笔尖10从其中性位置起的小位移的情况。
根据本发明的一些实施例，突出表面55的高度被定义为在悬停操作模式的情况下与定义的最大笔尖位移相对应，和/或在触摸操作模式开始的情况下与定义的阈值笔尖位移相对应。通常，在悬停操作状态期间，当仅突出55接合弹性体元件60时，肢端50和弹性体元件60之间相对较小的接触面积能导致弹性体所施加的较低抵消力以及该系统对施加的压力方面的改变的较高敏感度。
现参考图3B，当压力在悬停操作状态期间被施加在笔尖10上时，归因于突出55的相对较小的表面积，仅弹性体60的相对较小的部分被压缩。通常，由弹性体元件60在该阶段施加的抵消力与突出55的表面积成比例和/或是该表面积的函数。
通常，一旦如图3C所示笔尖10被移位大于突出55的高度的距离，弹性体元件60所施加的抵消力被增加(例如按阶梯方式增加)，该系统的刚度被增加，并且系统100对所施加的压力方面的改变的敏感度被减少。
在一些示例性实施例中，弹性体元件60和肢端50之间的接触面积的阶梯变化导致系统100对笔尖上施加的压力的响应方面的显著改变。任选地，弹性体元件60由例如具有20-85邵氏A硬度计(硬度)的硅酮橡胶形成。在一些示例性实施例中，系统100对笔尖10上施加的压力的响应与图2中示出的响应类似。任选地，弹性体元件60由响应于笔尖上施加的0-0.35kg的力提供笔尖的0-250μιη的位移的硬度形成。
根据本发明的一些实施例，肢体50的形状以及突出55和基底52相对于弹性体元件60的尺寸的相对尺寸被定制以获得系统100对笔尖10上施加的压力的期望响应。例如，基于肢体50的形状和相对尺寸，对这些阶段中的每一者的倾斜性以及切换点可被定制。
根据本发明的一些实施例，笔尖保持器11、包括突出55的肢端50都是由相同材料成型或机器加工而成的单个元件的部分。任选地，笔尖保持器11是由不锈钢机器加工而成的。在一些示例性实施例中，测量杆24也是笔尖保持器11的集成部分(例如由相同材料成型或机器加工而成)，和/或被装配成与笔尖保持器11一起移动。任选地，笔尖保持器11和笔尖10不是分开的元件，而被形成为一个元件，例如由单个元件制成、被机器加工或成型为一个物件。通常，外壳30是由塑料(例如，液晶聚合物)成型的。
本发明的发明人已发现来自已知系统90中的不同元件的累积容差可通过用单个弹性体元件60替换两个弹簧元件12和14以及通过用被包括在笔尖保持器11的肢端50上的突出来以定义的压力影响响应方面的变化来降低。
现对图4A、4B和4C作出参考，图4A、4B和4C示出根据本发明的一些实施例的笔尖保持器的肢端的示例性几何结构的简化示意图。在一些示例性实施例中，示例性肢端50以围绕笔尖保持器11的纵轴150的圆盘或环形的形式来成形。替换地，肢端50可被成形为正方形盘、呈六边形的盘、球体或其他形状。通常，虽然不一定，但肢端50绕笔尖保持器11对称。在一些示例性实施例中，笔尖保持器11的肢端50包括具有矩形或圆形截面(图4A)的环形形式的突出表面55。通常，突出表面55当被成形为环形时具有从基底表面52突出的定义的高度“h”。任选地，突出表面55的宽度沿高度“h”是恒定的。
替换地，突出表面55的宽度被定义为从基底52起逐渐变细的远端。
现参考图4B，在一些示例性实施例中，笔尖保持器11的肢端50采用多个突出552(例如钉和/或凸起)的形式。
任选地，三个钉和/或凸起的集合定义一平面。通常，钉或凸起沿着基底表面52对称地分布。现参考图4C，任选地，肢端50包括其上形成有多个凸起552的环形形式的突出表面55。将领会，可在肢端上引入其他形式和尺寸的突出。任选地，凸起552由施加在肢端上的材料(例如，任选地形成凝胶体的UV固体胶)形成。
现对图5A作出参考，图5A示出根据本发明的一些实施例的包括在笔尖压力检测系统中的弹性体元件的简化示意图。根据本发明的一些实施例，弹性体元件60采用平面环的形状，并且被安装在笔尖保持器11周围。通常，弹性体元件60的内径“d”大到足以允许笔尖保持器11的自由轴向移动。通常，弹性体60的外径“D”和形状被定义为一般对应于肢端50的尺寸和形状。
通常，在装配期间，弹性体元件60被内置在肢端50和停止元件70之间(图3A-C)。
现对图5B、5C和5D作出参考，图5B、5C和5D示出根据本发明的一些实施例的被包括在笔尖压力检测系统中的交替的示例性弹性体元件和笔尖保持器的肢端的简化示意图。任选地，对笔尖压力的期望非线性响应经由由两个层(例如，层61和层62)(每一层具有不同的硬度)组成的弹性体元件提供，和/或用包括一个或多个突出表面或凸起(例如表面653和凸起656)的弹性体元件提供。在一些示例性实施例中，弹性体元件60成型有突出表面652，同时肢端50为平表面。任选地，表面652面对停止元件70(图3A)。替换地，表面655面对肢端50。任选地，弹性体元件60在其各相对侧中的每一侧上成型有突出表面655，使得突出表面655面对停止元件70和肢端50两者。
替换地和/或附加地，弹性体元件60包括一个或多个突出652。任选地，取代放置在肢端50上的突出而使用突出652。突出652可被定位在弹性体60的一侧或两侧上。
根据本发明的一些实施例，突出表面655和/或突出652由与用于形成弹性体的基底(例如，弹性体60的其余部分)不同的材料形成。任选地，突出表面655和/或突出652被形成为具有与弹性体60的基底的弹性体硬度相比更低的弹性体硬度。在一些示例性实施例中，弹性体元件60被成形为具有两个不同的层61和62的平面圆盘。任选地，每一层与不同的弹性体硬度相关联。
现对图6A和6B作出参考，图6A就6B示出根据本发明的一些实施例的用于装配笔尖压力检测系统的示例性方法的简化示意图。根据本发明的一些实施例，在装配期间，笔尖保持器11被安装为穿过弹性体元件60、穿过外壳30的钻孔并穿过定位在外壳30内的套管120。
根据本发明的一些实施例，套管120的尺寸和形状被设为限制笔尖保持器11在外壳30内的运动范围，并将笔尖保持器11维持在参考位置，同时没有接触压力被施加在触控笔的笔尖上。通常，笔尖保持器11的参考位置被定义为当笔尖保持器11被固定到套管120时笔尖保持器11仅可在一个方向中从其开始移动的位置。
任选地，套管120具有中空的圆柱形状，并且由任选为透明的塑料材料(例如，高度抛光的聚碳酸酯(PC)材料)形成。
根据本发明的一些实施例，套管120被保持为靠着壁71固定上，同时笔尖保持器11被推进以朝向框架30前进通过套管120到其参考位置，在该参考位置，这些元件之间的所有间隔被封闭，例如具有1-10gm的预加载。在一些示例性实施例中，夹具180被用于将套管120保持为靠着壁71。根据本发明的一些实施例，当笔尖保持器11被定位在参考位置并且套管120被定位为靠着壁21(例如，套管120的参考位置)时，套管120被粘合到笔尖保持器11，使得参考位置是固定的。一旦笔尖保持器11在各参考位置处被粘合和/或固定到套管120，与笔尖和/或笔尖保持器的位移相关联的容差可由一个移动部分的容差和预加载容差定义。任选地，笔尖保持器11由支撑件49支撑，同时笔尖保持器被朝向外壳30推进。在一些示例性实施例中，当肢端50和壁70例如任选地以定义的预加载接合弹性体元件60时，笔尖保持器11的参考位置被定义。任选地，公称力(例如，自重的10gm力)被施加在笔尖保持器11上以朝向外壳30推进肢端50和弹性体元件60，而例如不压缩弹性体60。任选地，笔尖保持器11的重量定义参考位置的预加载。任选地，在笔尖保持器11和外壳30在重力方向中对准时执行装配，使得笔尖保持器11和弹性体60的重量将其朝向外壳30的壁70推进。
根据本发明的一些实施例，在参考位置处，套管120被固定(例如，粘合)到笔尖保持器11。通常，一旦套管120被固定到笔尖保持器11，夹具180就被移除。任选地，夹具180由金属材料(例如不锈钢)构成。通常，夹具180呈马蹄形，使得它可被安装在笔尖保持器11和套管120周围的合适位置处。本发明的发明人已发现通过堆叠这些元件并在这些元件被堆叠时将套管120固定到笔尖保持器11，来自不同交互部件的许多累积容差可被消除。
现对图7作出参考，图7示出根据本发明的一些实施例的用于协同压敏触控笔的触摸和悬停操作状态之间的切换来改变该触控笔对压力方面的变化的响应的示例性方法的简化流程图。根据本发明的一些实施例，悬停操作状态期间的最大可允许笔尖位移被定义。替换地或附加地，悬停操作状态的最大笔尖压力被定义(框701)。突出表面的尺寸和/或形状被定义为提供期望响应和刚度(框702)。
将在悬停操作状态期间在笔尖上施加的抵消力可通过定义突出的表面积和/或形状来定义。通常，较大的接触面积在笔尖上提供较刚性的感觉。
根据本发明的一些实施例，定义的肢端被定位在提供抵消力的弹性体元件旁边。通信，笔尖的中性位置由距其的位移被测量的位置定义(框703)。通常，中性位置对应于当笔尖保持器的肢端接合弹性体元件而没有将压缩力施加在弹性体元件上时的笔尖的位置。在一些示例性实施例中，在校准过程期间，位移检测器检测触控笔的位移，并且在切换位移附近的响应方面的预期非线性变化被标识出。
悬停和触摸之间的切换被定义为在所标识的点处发生，并且所标识的点被存储在触控笔存储器中(框704)。
现对图8A、8B和8C作出参考，图8A、8B和8C示出根据本发明的一些实施例的用于报告触控笔的操作状态方面的切换的可移动笔尖系统和光学传感器的简化示意图。根据本发明的一些实施例，触控笔笔尖10的位移用光学传感器210来检测，该光学传感器210通常包括在区域22上发射光学信号(例如，光线27)的发射器29以及检测在区域22上从发射器29发射的光学信号的检测器28(图8A)。在一些示例性实施例中，光学传感器210与如在纳入的美国专利公开U.S.2010-0051356中描述的光学传感器类似。在一些示例性实施例中，笔尖保持器11的测量杆240包括来自发射器29的光学信号可通过其被传感器240的检测器28接收到的孔245。通常，检测器28所接收到的光的量取决于孔245和光学信号30在其上被发射和接收的区域22之间的交叠222的量。通常，交叠区域222是沿着方向15的笔尖位移的函数。根据本发明的一些实施例，孔245被成形为在笔尖10的预定义位移处提供交叠区域222的阶梯变化。任选地，孔245被成形为在较大矩形之上(或者替换地之下)的小矩形。通常，交叠区域222的阶梯变化围绕预定义的位移提供笔尖检测系统的响应方面的非线性变化，该阶梯和/或非线性变化在该预定义位移处发生。
根据本发明的一些实施例，在其处发生阶梯变化的预定义位移是被定义用于在悬停和触摸操作状态之间进行切换的位移。在一些示例性实施例中，非线性变化的孔形状结合肢端50上的突出55一起用于进一步强调和/或标记与悬停和触摸之间的切换相对应的位移。任选地，取代肢端50上的突出55使用非线性成形的孔。
现对图9作出参考，图9示出根据本发明的一些实施例的压敏触控笔的简化框图。
根据本发明的一些实施例，压敏触控笔200包括笔尖压力检测系统100、控制器110、传送单元130、一个或多个操作开关160和电源140(例如一个或多个电池和/或超级电容器)。通常，笔尖压力检测系统100包括笔尖位移检测器21、具有肢端50的笔尖保持器11以及弹性体元件60。
任选地，控制器110和/或控制能力被包括在笔尖压力检测系统100中。任选地，触控笔200部分地或完全地通过外部源(例如，由数字化仪系统提供的外部激励信号)供电。
根据本发明的一些实施例，控制器110控制触控笔200的操作。在一些示例性实施例中，控制器110附加地例如为笔尖压力检测系统10的操作提供处理和存储器能力。在一些示例性实施例中，来自笔尖压力检测系统100和/或操作开关160的输出被处理并任选地被存储在控制器110中。
通常，来自触控笔200的输出由传送单元120来传送，并且由相关联的数字化仪系统来接收。在一些示例性实施例中，来自笔尖压力检测系统100的输出在由传送单元130传送之前由控制器110编码。任选地，一个或多个操作开关的一个或多个状态被编码并传送。在一些示例性实施例中，传送单元130附加地包括用于提供例如与数字化仪系统的双向通信的接收能力。附加地，触控笔200可包括例如与在纳入的美国专利申请公开No.20080128180中描述的触控笔类似的各方面。
现对图10作出参考，图10示出根据本发明的一些实施例的包括数字化仪传感器的数字化仪系统的简化框图。数字化仪系统300可适合于允许用户和该设备之间的交互的任何计算设备，例如包括例如FPD屏幕的移动计算设备。这样的设备的示例包括平板PC、启用笔的膝上型计算机、桌面式计算机、PDA或任何手持式设备(诸如掌中宝和移动电话)。
根据本发明的一些实施例，数字化仪系统300包括用于感测触控笔200的输出和/或跟踪触控笔200的位置的传感器312。在一些示例性实施例中，传感器312包括导电条带或线(也被称为天线)的图案化布置，这些导电条带或线任选地被布置在包括行导电条带322和列导电条带324的网格中。在一些示例性实施例中，传感器312是透明的，并且任选地被覆盖在平板显示器(FPD)上。根据本发明的一些实施例，传感器312是同时检测触控笔和一个或多个手指触摸的基于电容的传感器。
通常，在被定位在触摸传感器312邻近的一个或多个印刷电路板(PCB)340上提供电路系统。被定位在PCB 340上的一个或多个因应用而异的集成电路(ASCI)316包括用于对该传感器的输出进行采样并将其处理为数字表示的电路系统。数字输出任选地被转发到数字单元319(例如，也被安装在PCB 340上的数字ASCI单元)以供进一步数字处理。通常，来自数字单元319的输出经由接口323被转发至主机320以供操作系统或任何当前应用处理。根据一些实施例，数字单元319还产生触发脉冲，并将触发脉冲发送给导线中的至少一个导线，触发脉冲为例如具有为10-300KHz的频率的触发器脉冲。在一些示例性实施例中，手指触摸检测在向导线发送触发脉冲时被促成。
根据本发明的一些实施例，数字单元319确定和/或跟踪触控笔200以及其他物理对象(诸如手指346)和/或通过接收到和经处理的信号触摸数字化仪传感器的电子标签的位置。根据本发明的一些实施例，数字单元319基于由触控笔传送的编码信号(例如，模拟编码信号)来确定施加在触控笔200上的笔尖压力。在本发明的一些示例性实施例中，对象(例如，触控笔200、手指346和手)的悬停也由数字单元319检测并处理。根据本发明的一些实施例，悬停和触摸触控笔依据由触控笔传送的信号(例如，模拟编码信号)来区分。
根据本发明的一些实施例，数字化仪系统300包括在触控笔200不在使用时用于存储触控笔200的触控笔箱365。任选地，触控笔箱365包括用于对触控笔200的电池进行充电的充电器367。
任选地，触控笔200通过在触控笔箱365底部的线或通过电解耦来供电。任选地，数字化仪300包括包围用于向触控笔200传送触发信号的传感器312的励磁线圈。
通常，触控笔200用于与电容式触摸屏一起使用。
在操作上，触控笔200可作为独立的产品被添加到现有电容式触摸屏，该现有电容式触摸屏包括支持触控笔交互的电路系统。
用于检测触控笔和/或指尖位置的数字化仪系统可例如与在纳入的美国专利No.6,690,156、美国专利No.7,292,229和/或美国专利No.7,372,455中描述的数字化仪系统类似。本发明的各实施例也将可适用于本领域已知的其他数字化仪系统，这取决于其构造。本发明的各实施例也将可适用于本领域已知的其他数字化仪传感器，例如，包括环形线圈的传感器。
现对图11A和11B以及图12作出参考，图11A和11B示出包括常开型接触开关的示例性触控笔的简化示意图，并且图12示出形成该常开型接触开关的各组件的简化示意图，其全部根据本发明的一些实施例。
根据本发明的一些实施例，触控笔410包括由导电环260和板270形成的接触开关450，板270包括彼此隔离的至少两个导电元件275，这些导电元件275各自连接到端子279。
根据本发明的一些实施例，板270被固定地附连到外壳30的壁70，并且导电环260被安装在弹性体元件60之上并响应于笔尖10上施加的压力与弹性体元件60和笔尖保持器11一起移动。通常，弹性体60、导电环260和板270中的每一者都呈环形，并被安装在笔尖保持器11周围。通常，导电环260由牢固地安装在笔尖保持器11周围的软导电材料形成，使得导电环260不会相对于笔尖保持器11移动。任选地，导电环260由导电硅形成，该导电硅包括碳或其他导电颗粒，诸如纳米管。任选地，导电环260由混合物(例如，导电材料和/或导电颗粒与橡胶、热塑性聚氨酯弹性体(TPU)和聚氧甲烯(POM)中的一者或多者的混合)形成。任选地，导电环260是使用双色注塑或嵌件成型来形成的。
替换地或附加地，板270由软的和/或柔韧的材料形成。
为了将导电环260附连到基底部分652，刚性元件(未示出)可任选地作为基底部分652的一部分来提供或被附连到基底部分652，该刚性元件将压入导电环260中并将导电环260附连到基底部分652。
根据本发明的一些实施例，导电环260包括多个开口和/或通孔262，并且弹性体60被形成为具有与孔262匹配并从开口262突出的凸起、笔尖和/或突出元件656。根据本发明的一些实施例，突出元件656用于在触控笔410的悬停操作模式期间将导电环260与板270分开。根据本发明的一些实施例，在触摸操作模式期间，突出元件656响应于笔尖保持器11的移动而收缩和/或压缩在板270上，并且导电环260变为与导电元件275接触并使端子279短路(图11B)。根据本发明的一些实施例，突出元件656提供防止笔尖保持器11移动的定义的回弹力，同时触控笔420保持倒置并在笔尖10上的压力被释放时释放环260和板270之间的接触。通常，开口262在直径方面被定义为比突出元件656大以适应突出元件656在压缩期间的变形。通常，导电元件275被连接到触控笔410的电路系统，例如触控笔410的PCB和/或控制器110(图9)。根据本发明的一些实施例，触摸操作状态是响应于检测到和/或感测到端子279之间的短路来被定义和/或感测的。
任选地，笔尖10上施加的附加压力压缩弹性体60的基底部分652。通常，由基底部分652提供的回弹力大于由突出元件656提供的回弹力。任选地，笔尖保持器11的移动是用笔尖位移检测器21按光学方式检测的。任选地，用笔尖位移检测器21的感测仅响应于感测到下笔状态接触开关450来激活。替换地，接触开关450取代笔尖位移检测器21被使用，并且触控笔410不用于在触摸操作模式中监视不同的压力水平。
现对图13A和13B和图14作出参考，图13A和13B示出包括常关型接触开关的示例性触控笔的简化示意图，并且图14示出形成该常关型接触开关的各组件的简化示意图，其全部根据本发明的一些实施例。
根据本发明的一些实施例，触控笔420包括由导电环265和板270形成的常关型接触开关455，板270包括彼此隔离的至少两个导电元件275，这些导电元件275各自连接到端子279。
根据本发明的一些实施例，板270被固定地附连到外壳30的壁72，并且导电环265被牢固地安装在笔尖保持器11周围，使得环260与笔尖保持器11一起移动但不相对于笔尖保持器11移动。通常，导电环260由软的导电材料形成。任选地，导电环260由导电硅形成，该导电硅包括碳或其他导电颗粒，诸如纳米管。任选地，导电环260由混合物(例如，导电材料和/或导电颗粒与橡胶、热塑性聚氨酯弹性体(TPU)和聚氧甲烯(POM)中的一者或多者的混合)形成。
根据本发明的一些实施例，弹性体60被形成为具有采用面对并接触外壳30的壁70的环的形式的突出元件655。任选地，弹性体元件60包括多个突出元件656。任选地，弹性体元件60是平的，使得基底652响应于施加的压力而被压缩，例如弹性体元件60不包括突出元件656。
根据本发明的一些实施例，响应于施加在笔尖10上的压力，突出元件656被向上推到壁70上并被压缩，并且笔尖保持器11被移位。通常，突出元件656的压缩提供抵抗施加在笔尖10上的压力的回弹力。根据本发明的一些实施例，笔尖保持器11在触控笔的触摸操作模式期间的位移将导电环265与板270分开，打开接触开关455(例如端子279)。通常，导电元件275被连接到触控笔420的电路系统，例如触控笔420的PCB和/或控制器110(图9)。根据本发明的一些实施例，触摸操作状态是响应于检测到和/或感测到接触开关455的打开状态来被定义和/或感测的。
任选地，笔尖10上施加的附加压力压缩弹性体60的基底部分652。任选地，笔尖保持器11的移动是用笔尖位移检测器21按光学方式检测的。任选地，用笔尖位移检测器21的感测仅响应于感测到下笔状态用接触开关455来激活。
替换地，接触开关455取代笔尖位移检测器21被使用，并且触控笔420不用于在触摸操作模式中监视不同的压力水平。
注意，如本文中所描述的用于组装笔尖压力检测系统的方法可被类似地应用于触控笔410和420。
将领会，以上描述的二状态开关可在有或没有压力监视机制的情况下被使用。它还可被用来控制触控笔的不同功率模式和不同操作模式，使得当触摸没有被感测到时，触控笔处于功率节省(休眠)模式，并且在压力被施加在笔尖上的情况下唤醒触摸。这些不同的模式也可被用来改变悬停和笔尖之间的报告率或报告内容。
在替换实施例中，开关可被实现为电容式开关，该电容式开关包括被气隙分隔开的两个导电层，其中这些层中的至少一个层被覆盖和/或层压有具有高介电系数的薄非导电层。在两个导电层之间存在气隙时(诸如，当压力没有被施加时)，介电系数下降，并且电容归因于该介电系数和这些层之间的距离下降。这提供了能力方面的显著差别，并因此在压力状态和无压力状态之间进行区分。任选地，导电层之一是弹性体元件60和/或与弹性体元件60集成。任选地，突出元件656定义这些导电层之间的气隙。
术语“包含”，“包含”，“包括”，“包括”，“具有”以及和它们同源的词都表示“包括但不限于”。
如本文中使用的，单数形式的“一”、“一个”以及“其”包括复数引用，除非上下文明确地以其他方式指示。
只要本文中指示了数字范围，就意味着包括所指示的范围内的任何引用数字(分数的或整数的)。短语“范围为/范围在”第一指示数字和第二指示数字“之间”以及“范围为/范围从”第一指示数字“到”第二指示数字在本文中可被互换地使用，并且意味着包括第一和第二指示数字以及其间的所有分数和整数数字。
应当理解，为了清楚起见在单独实施例的上下文中描述的本发明的特定特征还可在单一实施例中组合地提供。相反，为了简洁起见在单一实施例的上下文中描述的本发明的各个特征还可单独地或者以任何合适的子组合提供或适合于本发明描述的任何其他实施例。在不同实施例的上下文所描述的某些功能不被认为是那些实施例的基本功能，除非该实施例没有那些元件不运转。
虽然本发明已结合其特定实施例被描述，但显然许多替换、修改和变型对本领域的技术人员将是显而易见的。因此，本发明旨在涵盖所有这些落入所附权利要求书的精神和宽泛范围内的替换、修改和变型。

Claims (24)

1.一种供与数字化仪传感器一起操作的压敏触控笔，包括：
外壳；
书写笔尖，所述书写笔尖能响应于施加在所述书写笔尖上的接触压力而移动并朝向所述触控笔的所述外壳缩进；
肢端，所述肢端能与所述书写笔尖一起移动；
开关，包括：
第一元件，所述第一元件被固定地定位在所述肢端周围；以及
第二元件，所述第二元件被固定到所述外壳，其中所述第一元件和所述第二元件之间的物理接触将所述开关关闭；
弹性体元件，所述弹性体元件被定位在所述肢端周围并与所述外壳或被固定到所述外壳的元件中的至少一者物理接触，所述弹性体元件包括基底表面和从底表面延伸出的多个突出元件，其中所述书写笔尖用于响应于所述弹性体元件针对所述外壳或被固定到所述外壳的元件中的至少一者压缩而移动；以及
其中，所述开关用于在所述弹性体元件的预定义的压缩状态处切换。
2.如权利要求1所述的压敏触控笔，其特征在于，所述预定义的压缩状态定义所述触控笔的悬停操作状态和触摸操作状态之间的过渡。
3.如权利要求1所述的压敏触控笔，其特征在于，所述预定义的压缩状态定义所述触控笔的休眠模式和活跃模式之间的过渡。
4.如权利要求1所述的压敏触控笔，其特征在于，所述开关用于改变所述触控笔的重复率、占空比和功率状态中的至少一者。
5.如权利要求1所述的压敏触控笔，其特征在于，包括：
控制器，所述控制器用于监视所述开关的切换；以及
传送单元，所述传送单元用于将所述触控笔的操作状态传送给与所述触控笔一起操作的数字化仪传感器。
6.如权利要求1所述的压敏触控笔，其特征在于，所述第一元件由导电材料形成，其中所述第二元件包括两个端子，并且其中所述第一元件和所述第二元件之间的接触使所述两个端子短路。
7.如权利要求1所述的压敏触控笔，其特征在于，所述第一元件或所述第二元件由柔韧的导电材料形成。
8.如权利要求7所述的压敏触控笔，其特征在于，所述第一元件或所述第二元件由嵌入在硅、橡胶、热塑性聚亚安酯和聚甲醛中的至少一者中的导电颗粒形成。
9.如权利要求1所述的压敏触控笔，其特征在于，所述弹性体元件与所述第一元件或所述第二元件中的一者集成。
10.如权利要求1所述的压敏触控笔，其特征在于，所述弹性体元件包括基底表面和从所述基底表面延伸出的至少一个突出元件，并且其中所述开关用于响应于所述至少一个突出元件弹性地收缩而切换，所述至少一个突出元件弹性地收缩归因于所述弹性体元件针对所述外壳或被固定到所述外壳的元件中的至少一者压缩。
11.如权利要求1所述的压敏触控笔，其特征在于，所述开关是常关型开关，并且其中所述开关的所述第一和第二元件响应于所述书写笔尖朝向所述触控笔的所述外壳缩进而被分开。
12.如权利要求1所述的压敏触控笔，其特征在于，所述开关是常开型开关，并且其中所述开关的所述第一和第二元件响应于所述书写笔尖朝向所述触控笔的所述外壳缩进而变为接触。
13.如权利要求12所述的压敏触控笔，其特征在于，所述第一元件包括与所述多个突出元件匹配的多个通孔，并且其中第一元件被安装在所述弹性体元件上使得所述多个突出元件从所述多个通孔突出。
14.如权利要求13所述的压敏触控笔，其特征在于，所述多个突出元件被定位成与所述开关的所述第二元件物理接触，并且尺寸被设为通过所述书写笔尖与所述触控笔的悬停操作状态相关联的预定义的位移将所述开关的所述第一元件与所述开关的所述第二元件分开。
15.如权利要求1所述的压敏触控笔，其特征在于，所述第一元件包括第一导电层，且所述第二元件包括第二导电层，使得所述第一和第二导电层彼此面对，其中第一导电层层压有具有定义的介电系数的非导电层，并且其中在所述开关的打开状态期间，在所述非导电层和所述第二导电层之间形成的气隙的介电系数主导所述气隙和所述非导电层的组合介电系数。
16.如权利要求15所述的压敏触控笔，其特征在于，包括用于检测所述开关中电容响应于所述书写笔尖的移动的变化的控制器。
17.如权利要求1所述的压敏触控笔，其特征在于，包括：
位移监视器，所述位移监视器用于监视所述书写笔尖在位移范围上的位移；
控制器，所述控制器用于对来自所述位移监视器的输出进行采样；以及
传送单元，所述传送单元用于将与所采样的输出相关联的信息传送给与所述触控笔一起操作的数字化仪传感器。
18.如权利要求17所述的压敏触控笔，其特征在于，所述位移范围是对应于所述触控笔的触摸操作模式的范围。
19.如权利要求17所述的压敏触控笔，其特征在于，对来自所述位移监视器的输出进行采样和传送与所采样的输出相关联的信息中的至少一者是所述开关的响应切换状态。
20.如权利要求17所述的压敏触控笔，其特征在于，所述位移监视器是用于光学地感测所述笔尖的位移并响应于所述感测提供输出的光学检测器。
21.如权利要求20所述的压敏触控笔，其特征在于，包括可与所述书写笔尖一起移动的测量杆，其中测量杆包括通过其所述光学检测器的光学信号被检测到的孔，并且其中所述光学检测器的输出基于在所述孔和所述光学检测器的光学传输和检测区域之间的交叠面积而改变。
22.如权利要求1所述的压敏触控笔，其特征在于，所述弹性体元件被成形为平面环。
23.如权利要求1所述的压敏触控笔，其特征在于，包括：
可在被形成为所述外壳的部分的两个隔离部之间移动的套管元件，其中所述肢端被安装为穿过所述套管元件并固定地连接到所述套管元件，使得笔尖移动受到所述套管元件的移动的约束。
24.一种供与数字化仪传感器一起操作的压敏触控笔，包括：
外壳；
书写笔尖，所述书写笔尖能响应于所述书写笔尖上施加的接触压力而移动并朝向所述触控笔的所述外壳缩进；
肢端，所述肢端能与所述书写笔尖一起移动；
开关，包括：
第一导电层，所述第一导电层被固定地定位在被定位在所述肢端周围的元件上；以及
第二导电层，所述第二导电层面向所述第一导电层，其中所述第二导电层被固定到所述外壳；
其中所述第一导电层和所述第二导电层之一层压有非导电材料；以及
其中所述第一导电层和所述第二导电层中的一者与弹性体元件集成，所述弹性体元件包括朝向所述第一导电层和所述第二导电层中的另一者延伸的一个或多个突出；以及
其中所述第一导电层和所述第二导电层之间响应于所述弹性体元件的压缩的物理接触将所述开关关闭，其中所述物理接触被检测为归因于所述第一和第二层之间的气隙的缺失的电容方面的改变。
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