CN107621893B - 在非电子表面上使用电子输入设备的内容创建 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及在非电子表面上使用电子输入设备的内容创建。可以在无触敏表面的情况下使用输入设备来生成内容。在一些示例中，可通过输入设备的力传感器来监视非触敏表面上的触碰和抬离。可根据各种方法来跟踪输入设备的位置和/或运动，该各种方法包括运动和取向传感器、相机、或者基于电磁或声音的三角测量方案中的一者或多者。可处理力数据和位置/运动数据，以生成包括文本字符输入和三维对象的内容。在一些示例中，可基于跟踪输入设备的位置和/或运动来生成该内容，而无需与表面接触。

Description

在非电子表面上使用电子输入设备的内容创建
相关专利申请的交叉引用
本专利申请根据35USC 119(e)要求于2016年7月15日提交的美国专利申请No.62/363,172的权益，该专利申请的内容全文以引用方式并入本文，以用于所有目的。
技术领域
本发明大体上涉及输入设备，并且更具体地涉及在非电子表面上使用电子输入设备来创建内容。
背景技术
许多类型的输入设备目前可用于在计算系统中执行操作，该计算系统诸如按钮或按键、鼠标、轨迹球、操纵杆、触摸面板、触摸屏等等。触敏设备和触摸屏因其在操作方面的简便性和灵活性以及其买得起的价格而变得相当普及。该触敏设备可包括触摸面板和显示设备诸如液晶显示器(LCD)，该触摸面板可以是具有触敏表面的透明面板，该显示设备可部分地或完全地被定位在面板的后方，使得触敏表面可覆盖显示设备的可视区域的至少一部分。该触敏设备可允许用户通过使用手指、触笔或其他对象在由显示设备所显示的用户界面(UI)常常指示的位置处触摸触摸面板或悬停在其上方来执行各种功能。一般来讲，该触敏设备可识别触摸事件或悬停事件、以及事件在触摸面板上的位置，并且计算系统然后可根据事件发生时出现的显示内容来解释事件，并且然后可基于该事件来执行一个或多个动作。
触笔已变为针对触敏设备的越来越普遍的输入设备。具体地，使用能够生成可由触敏设备感测到的触笔激励信号的主动式触笔可改善触笔输入的精确度。然而，此类触笔需要触敏表面，以便生成内容。
发明内容
本专利申请涉及使用无触敏表面的输入设备来生成内容。在一些示例中，可通过输入设备的力传感器来监视非触敏表面上的触碰和抬离。可根据各种方法来跟踪输入设备的位置和/或运动，该各种方法包括运动和取向传感器、相机、或者基于电磁或声音的三角测量方案中的一者或多者。可处理力数据和位置/运动数据以生成包括文本字符输入和三维对象的内容。在一些示例中，可基于跟踪输入设备的位置和/或运动来生成该内容，而无需与表面接触。
附图说明
图1A-图1E示出了根据本公开的示例的具有触摸屏的系统的示例，该系统可经由触敏表面或经由非触敏表面来接受来自输入设备诸如主动式触笔的输入。
图2示出了根据本公开的示例的示例性计算系统的框图，该计算系统可接收来自输入设备诸如主动式触笔的输入。
图3示出了根据本公开的示例的包括被配置作为驱动和感测区域或线的触摸感测电路的示例性触摸屏。
图4示出了根据本公开的示例的包括被配置作为像素化电极的触摸感测电路的示例性触摸屏。
图5示出了根据本公开的示例的示例性主动式触笔。
图6示出了根据本公开的示例的可与图2的触摸ASIC一起操作以执行触笔扫描的示例性触摸传感器面板配置。
图7示出了根据本公开的示例的可与图2的触摸ASIC一起操作以执行触笔频谱分析扫描的示例性触摸传感器面板配置。
图8示出了根据本公开的示例的用于在非触敏表面上利用输入设备来生成内容的示例性过程。
图9示出了根据本公开的示例的用于在非触敏表面上使用输入设备来生成内容的示例性配置。
图10A-图10B示出了根据本公开的示例的用于在非触敏表面上使用输入设备来生成内容的示例性配置。
图11示出了根据本公开的示例的用于在非触敏表面上使用输入设备来生成内容的另一示例性配置。
图12A-图12B示出了根据本公开的示例的由输入设备创建的内容的示例。
图13示出了根据本公开的示例的由输入设备创建的三维内容的示例。
图14示出了根据本公开的示例的由输入设备创建的三维内容的另一示例。
具体实施方式
在以下对示例的描述中将引用附图，在附图中以例示的方式示出了可被实施的特定示例。应当理解，在不脱离各个示例的范围的情况下，可使用其他示例并且可作出结构性变更。
在包括触敏表面(例如，触摸屏或触摸传感器面板)的常规系统中，使用输入设备诸如主动式触笔而进行的内容生成可基于触碰位置和抬离位置之间的所检测到的路径。本专利申请涉及使用无触敏表面的输入设备来生成内容。在一些示例中，可通过输入设备的力传感器来监视非触敏表面上的触碰和抬离。可根据各种方法来跟踪输入设备的位置和/或运动，该各种方法包括运动和取向传感器、相机、或者基于电磁或声音的三角测量方案中的一者或多者。可处理力数据和位置/运动数据以生成包括文本字符输入和三维对象的内容。在一些示例中，可基于跟踪输入设备的位置和/或运动来生成该内容，而无需与表面接触。
图1A-图1E示出了根据本公开的示例的具有触摸屏的系统的示例，该系统可经由触敏表面或经由非触敏表面来接受来自输入设备诸如主动式触笔的输入。图1A示出了根据本公开的示例的具有触摸屏124的示例性移动电话136，该示例性移动电话可经由触敏表面(例如，触摸屏124)或经由非触敏表面来接受来自输入设备诸如主动式触笔的输入。图1B示出了根据本公开的示例的具有触摸屏126的示例性媒体播放器140，该示例性媒体播放器可经由触敏表面(例如，触摸屏126)或经由非触敏表面来接受来自输入设备诸如主动式触笔的输入。图1C示出了根据本公开的示例的具有触摸屏128的示例性个人计算机144，该示例性个人计算机可经由触敏表面(例如，触摸屏128)或经由非触敏表面来接受来自输入设备诸如主动式触笔的输入。图1D示出了根据本公开的示例的具有触摸屏130的示例性平板计算设备148，该示例性平板计算设备可经由触敏表面(例如，触摸屏130)或经由非触敏表面来接受来自输入设备诸如主动式触笔的输入。图1C示出了根据本公开的示例的具有触摸屏152的示例性可穿戴设备150(例如，手表)，该示例性可穿戴设备可经由触敏表面(例如，触摸屏152)或经由非触敏表面来接受来自输入设备诸如主动式触笔的输入。可穿戴设备150可经由带154或任何其他合适的紧固件而被耦接到用户。应当理解，在图1A-图1E中示出的示例设备以举例的方式提供，并且根据本公开的示例，其他设备也可经由触敏表面或经由非触敏表面来接受来自输入设备诸如主动式触笔的输入。另外，虽然图1A-图1E中示出的设备包括了触摸屏，但是在一些示例中，该设备可具有非触敏显示器。如下面更详细地描述的，输入设备和计算设备可包括附加输入/输出(IO)能力，以使得能够经由非触敏表面来从输入设备进行输入。
例如，触摸屏124,126,128,130和152可基于自电容或互电容感测技术、或者另一触摸感测技术。例如，在基于自电容的触摸系统中，可使用具有与接地部之间的自电容的个体电极来形成用于检测触摸的触摸像素(触摸节点)。在对象接近触摸像素时，可在对象和触摸像素之间形成与接地部的附加电容。与接地部的附加电容可能导致由触摸像素看到的自电容的净增加。自电容的这种增加可由触摸感测系统检测到和测量到，以在多个对象触摸该触摸屏时确定它们的位置。
基于互电容的触摸系统可包括例如驱动区域和感测区域，诸如驱动线和感测线。例如，驱动线可形成行，而感测线可形成列(即，正交)。可在行和列的交点或邻接处(在单层配置中)形成触摸像素(触摸节点)。在操作期间，可利用交流(AC)波形来激励行并且可在触摸像素的行和列之间形成互电容。在对象接近触摸像素时，可耦接在触摸像素的行和列之间的一些电荷转而耦接到对象上。触摸像素上的电荷耦接的这种减少可能导致行和列之间的互电容的净减小、以及触摸像素上耦接的AC波形的减少。可由触摸感测系统来检测并测量电荷耦接的AC波形的这种减小，以在多个对象触摸触摸屏时确定它们的位置。在一些示例中，触摸屏可以是多点触摸、单点触摸、投影扫描、完整成像多点触摸、或任何电容式触摸。
图2示出了根据本公开的示例的示例性计算系统200的框图，该计算系统可接收来自输入设备诸如主动式触笔的输入。计算系统200可被包括在例如移动电话136、数字媒体播放器140、个人计算机144、平板计算设备148、可穿戴设备150、或包括显示器的任何移动计算设备或非移动计算设备中。计算系统200可包括集成式触摸屏220，以显示图像并检测来自位于触摸屏220的表面或邻近该触摸屏220的表面的对象(例如，手指203或主动式或被动式触笔205)的触摸和/或邻近性(例如，悬停)事件。计算系统200还可包括被示出为触摸ASIC 201的用于执行触摸屏220的触摸和/或触笔感测操作的专用集成电路(“ASIC”)。触摸ASIC 201可包括一个或多个触摸处理器202、外围设备204、和触摸控制器206。触摸ASIC201可耦接到触摸屏220的触摸感测电路，以执行触摸和/或触笔感测操作(如下面更详细地描述的)。外围设备204可包括但不限于随机存取存储器(RAM)或其他类型的存储器或存储装置、看门狗定时器等等。触摸控制器206可包括但不限于接收电路208、面板扫描引擎210(其可包括信道扫描逻辑部件)和传输电路214(其可包括模拟或数字驱动器逻辑部件)中的一个或多个感测信道。在一些示例中，传输电路214和接收电路208可由面板扫描引擎210基于要执行的扫描事件(例如，互电容行-列扫描、互电容行-行扫描、互电容列-列扫描、行自电容扫描、列自电容扫描、触摸频谱分析扫描、触笔频谱分析扫描、触笔扫描等)重新配置。面板扫描引擎210可访问RAM 212、自主地从感测信道读取数据，并且提供对感测信道的控制。触摸控制器206还可包括扫描计划(例如，被存储在RAM 212中)，该扫描计划可限定要在触摸屏处执行的扫描事件序列。该扫描计划可包括针对要执行的特定扫描事件而配置或重新配置传输电路和接收电路所必需的信息。来自各种扫描的结果(例如，触摸信号或触摸数据)也可被存储在RAM 212中。另外，面板扫描引擎210可提供对传输电路214的控制以在各种频率和/或相位下生成激励信号，这些激励信号可选择性地被施加至触摸屏220的触摸感测电路的驱动区域。触摸控制器206还可包括用于确定触摸和触笔扫描的低噪声频率的频谱分析器。该频谱分析器可对来自未受激励的触摸屏的扫描结果执行频谱分析。虽然在图2中被示出为单个ASIC，但是触摸ASIC 201的各种部件和/或功能可利用多个电路、元件、芯片和/或分立部件来实现。
计算系统200可还包括被示出为用于执行显示操作的显示ASIC 216的专用集成电路。显示ASIC 216可包括用于处理一个或多个静态图像和/或一个或多个视频序列以用于显示在触摸屏220上的硬件。例如，显示ASIC 216可被配置为生成读取存储器操作，以通过存储器控制器(未示出)来从存储器(未示出)读取表示帧/视频序列的数据。显示ASIC 216可被配置为执行对图像数据(例如，静止图像、视频序列等)的各种处理。在一些示例中，显示ASIC 216可被配置为缩放静止图像，以及抖动、缩放视频序列的帧并对其执行色彩空间转换。显示ASIC 216可被配置为混合静止图像帧和视频序列帧，以产生输出帧以用于显示。显示ASIC 216还可更一般地被称为显示控制器、显示管、显示控制单元、或显示流水线。显示控制单元通常可一般地是被配置为从一个或多个源(例如，静止图像和/或视频序列)准备帧以用于显示的任何硬件和/或固件。更具体地，显示ASIC 216可被配置为从被存储在存储器中的一个或多个源缓冲器检索源帧、从源缓冲器检索复合帧，并且在触摸屏220上显示所得的帧。因此，该显示ASIC 216可被配置为读取一个或多个源缓冲器并且将图像数据复合以生成输出帧。
该显示ASIC 216可向显示器提供包括定时信号(例如，一个或多个时钟信号)和/或垂直消隐周期控制和水平消隐间隔控制的各种控制和数据信号。该定时信号可包括可指示显示像素的传输的显示像素时钟。该数据信号可包括色彩信号(例如，红色、绿色、蓝色)。该显示ASIC 216可实时地控制触摸屏220，从而在该触摸屏显示由帧指示的图像时提供用于指示要显示的显示像素的数据。例如，该触摸屏220的接口可以是视频图形阵列(VGA)接口、高清晰度多媒体接口(HDMI)、数字视频接口(DVI)、LCD接口、等离子体接口、或任何其他合适的接口。
在一些示例中，切换电路218还可被包括在计算系统200中。切换电路218可耦接到触摸ASIC 201、显示ASIC 216和触摸屏220，并且可被配置为使触摸ASIC 201和显示ASIC216与触摸屏220对接。该切换电路218可根据来自触摸ASIC 201和显示ASIC 216的扫描/感测和显示指令来适当地操作触摸屏220。在其他示例中，显示ASIC 216可耦接到触摸屏220的显示电路，并且触摸ASIC 201可耦接到触摸屏220的触摸感测电路，而无需切换电路218。
虽然触摸屏220可使用液晶显示器(LCD)技术、发光聚合物显示器(LPD)技术、有机LED(OLED)技术或有机电致发光(OEL)技术，但是在其他示例中也可使用其他显示技术。在一些示例中，触摸屏220的触摸感测电路和显示电路可堆叠于彼此的顶部上。例如，触摸传感器面板可覆盖显示器的一些或全部表面(例如，在单个叠层中堆叠地制造的，或者通过将触摸传感器面板叠层与显示器叠层粘附在一起而形成的)。在其他示例中，触摸屏220的触摸感测电路和显示电路可部分地或完全地彼此集成。集成可以是结构和/或功能的。例如，一些或全部触摸感测电路在结构上可位于显示器的衬底层之间(例如，在显示像素单元的两个衬底之间)。触摸感测电路的被形成在显示像素单元外部的部分可被称为“单元上”部分或层，而触摸感测电路的被形成在显示像素单元内部的部分可被称为“单元中”部分或层。另外，一些电子部件可被共享并且有时用作触摸感测电路，并且在其他时候用作显示电路。例如，在一些示例中，公共电极可在主动显示刷新期间用于显示功能，并且可在触摸感测周期期间用于执行触摸感测功能。在感测功能和显示功能之间共享部件的触摸屏叠层可被称为单元中触摸屏。
计算系统200还可包括耦接到触摸ASIC 201并且可从触摸ASIC 201(例如，经由通信总线诸如串行外围接口(SPI)总线从触摸处理器202)接收输出并且基于该输出来执行动作的主机处理器228。主机处理器228还可被连接到程序存储装置232和显示ASIC 216。例如，主机处理器228可与显示ASIC 216进行通信，以在触摸屏220上生成图像诸如用户界面(UI)的图像并且可使用触摸ASIC 201(包括触摸处理器202和触摸控制器206)来检测触摸屏220上或附近的触摸，诸如对所显示的UI的触摸输入。触摸输入可由被存储在程序存储装置232中的计算机程序用于执行动作，该动作可包括但不限于移动对象诸如光标或指针、滚动或平移、调节控制设置、打开文件或文档、查看菜单、作出选择、执行指令、操作连接到主机设备的外围设备、应答电话呼叫、拨打电话呼叫、终止电话呼叫、改变音量或音频设置、存储与电话通信相关的信息(诸如地址、频繁拨打的号码、已接来电、未接来电)、登录到计算机或计算机网络上、允许经授权的个体访问计算机或计算机网络的受限区域、加载与计算机桌面的用户优选的布置相关联的用户配置文件、允许访问网页内容、启动特定程序、对消息进行加密或解密等等。如本文描述的，主机处理器228还可执行可能与触摸处理无关的附加功能。
计算系统200可包括可执行实施各种功能的软件或固件的一个或多个处理器。具体地，针对在触摸和/或触笔感测和显示功能之间共享部件的集成式触摸屏，触摸ASIC和显示ASIC可被同步，以便适当地共享该触摸传感器面板的电路。一个或多个处理器可包括一个或多个触摸处理器202、显示ASIC 216中的处理器、和/或主机处理器228中的一者或多者。在一些示例中，显示ASIC 216和主机处理器228可被集成到单个ASIC中，但是在其他示例中，主机处理器228和显示ASIC 216可以是耦接在一起的独立电路。在一些示例中，主机处理器228可用作主电路并且可生成同步信号，这些同步信号可由显示ASIC 216、触摸ASIC201和切换电路218中的一者或多者用于适当地执行单元中触摸屏的感测和显示功能。同步信号可直接地从主机处理器228传送到显示ASIC 216、触摸ASIC 201和切换电路218中的一者或多者。作为另外一种选择，可间接地传送同步信号(例如，触摸ASIC 201或切换电路218可经由显示ASIC 216来接收同步信号)。
计算系统200还可包括无线通信电路240。无线通信电路240可实施无线通信标准诸如
Figure BDA0001350047950000081
BLUETOOTHTM等等。无线通信电路240可耦接到主机处理器228(如图所示)和/或触摸ASIC 201。例如，触摸ASIC 201和/或主机处理器228可例如将扫描计划信息、定时信息和/或频率信息传输到无线通信电路240，以使得无线模块能够将信息传输到主动式触笔(即，能够生成激励信号并将其注入到触摸传感器面板中的触笔)。例如，计算系统200可传输用于指示触笔可用于生成激励信号的一个或多个低噪声频率的频率信息。另外地或作为另外一种选择，定时信息可用于将触笔205与计算系统200同步，并且扫描计划信息可用于向触笔205指示计算系统200何时执行触笔扫描并期望该触笔激励信号(例如，以通过仅在触笔扫描周期期间生成激励来节省电力)。在一些示例中，无线通信电路240还可从外围输入设备诸如主动式触笔205接收可被传输到触摸ASIC 201和/或主机处理器228的信息。在其他示例中，可将无线通信功能结合在计算系统200的其他部件中，而非在专用电路中。
如本文讨论的，在一些示例中，除在触摸屏220处接受输入设备输入之外或作为另外一种选择，计算系统200可包括另一个电路以使得能够在非电子或非触敏表面上从输入设备诸如主动式触笔收集信息/数据并生成内容。例如，该计算系统200可包括用于检测关于外围输入设备的信息的输入/输出电路(I/O电路)250。例如，该I/O电路250可包括用于跟踪关于输入设备的信息(例如，输入设备的位置、运动、取向等)的一个或多个收发器、接收器、或发射器。例如，该I/O电路可包括用于三角测量输入设备的位置诸如该输入设备的位置(例如，触笔尖端的位置)的一个或多个电磁或声学接收器。关于输入设备的附加信息(例如，位置、运动、取向、力)可经由无线通信电路240而从输入设备被传输到计算系统。来自I/O电路250和无线通信电路240的信息可被存储在存储器260中。所存储的信息可由主机处理器328处理，以将内容呈现和/或显示在显示器上。在一些示例中，关于输入设备的信息可由输入设备收集、传输到输入设备、由输入设备处理、和/或被存储在输入设备上。然后，该信息可传输到计算设备、由计算设备处理和/或被存储在计算设备上，以将内容呈现和/或显示在显示器上。
需注意，本文所描述的功能中的一个或多个功能可由被存储在存储器中并由触摸ASIC 201中的触摸处理器执行或被存储在程序存储器中并由主机处理器228执行的固件执行。该固件也可被存储和/或输送于任何非暂态计算机可读存储介质内，以供指令执行系统、装置或设备诸如基于计算机的系统、包括处理器的系统或可以从指令执行系统、装置或设备获取指令并执行指令的其他系统使用或与其结合。在本文档的上下文中，“非暂态计算机可读存储介质”可以是可包含或存储程序以供指令执行系统、装置和设备使用或与其结合的任何介质(不包括信号)。非暂态计算机可读介质存储器可包括但不限于电子、磁性、光学、电磁、红外或半导体系统、装置或设备、便携式计算机磁盘(磁性)、随机存取存储器(RAM)(磁性)、只读存储器(ROM)(磁性)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)(磁性)、便携式光盘(诸如CD、CD-R、CD-RW、DVD、DVD-R或DVD-RW)、或者闪存存储器(诸如紧凑型闪存卡、安全数字卡、USB存储器设备、记忆棒)等等。
该固件也可被传播于任何传输介质内以供指令执行系统、装置或设备诸如基于计算机的系统、包括处理器的系统或可从指令执行系统、装置或设备获取指令并执行指令的其他系统使用或与其结合。在本文的上下文中，“传输介质”可以是可传输、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备使用或与其结合的任何介质。传输可读介质可包括但不限于电子、磁性、光学、电磁或红外有线或无线传播介质。
应当理解，该计算系统200不限于图2的部件和配置，而是可包括根据各种示例的多种配置中的其他部件或附加部件。此外，计算系统200的部件可被包括在单个设备内，或者可分布于多个设备之间。
如上文讨论的，触摸屏220可包括触摸感测电路。图3示出了根据本公开的示例的包括被配置作为驱动和感测区域或线的触摸感测电路的示例性触摸屏。触摸屏320可包括触摸感测电路，该触摸感测电路可包括具有多个驱动线322和多个感测线323的电容式感测介质。应注意，术语“线”有时在本文中用于表示简单导电路径，如本领域的技术人员将容易理解的，而不限于完全地线性的元件，而且包括改变方向的路径，并且包括不同大小、形状、材料等的路径。另外，驱动线322和感测线323可由较小电极形成，这些较小电极耦接在一起以形成驱动线和感测线。驱动线322可由来自传输电路214的激励信号通过驱动接口324驱动，并且在感测线323中生成的所得感测信号可通过感测接口325传输到触摸控制器206中的接收电路208(也被称为事件检测和解调电路)的感测信道。以此方式，驱动线和感测线可以是触摸感测电路的一部分，它们可进行交互以形成可被认为是触摸图片元素(触摸像素)诸如触摸像素326和327的电容式感测节点。在触摸屏320被视为捕获触摸的“图像”时，这样理解可能尤其有用。换句话讲，在触摸控制器206已确定在触摸屏中的每个触摸像素处是否已检测到触摸之后，在触摸屏中发生触摸的触摸像素的图案可被视为触摸的“图像”(例如，触摸触摸屏的手指或其他对象的图案)。
应当理解，行/驱动和列/感测关联可以是示例性的，并且在其他示例中列可以是驱动线并且行可以是感测线。在一些示例中，行和列电极可以是垂直的，使得触摸节点可具有x坐标和y坐标，但是也可使用其他坐标系并且可不同地限定触摸节点的坐标。应当理解，触摸屏220可包括任何数量的行电极和列电极，以形成所需数量和图案的触摸节点。触摸传感器面板的电极可被配置为执行各种扫描，包括行-列和/或列-行互电容扫描、自电容行和/或列扫描、行-行互电容扫描、列-列互电容扫描、和触笔扫描。
另外地或作为另外一种选择，该触摸屏可包括具有像素化电极阵列的触摸感测电路。图4示出了根据本公开的示例的包括被配置作为像素化电极的触摸感测电路的示例性触摸屏。触摸屏420可包括触摸感测电路，该触摸感测电路可包括具有多个电隔离的触摸像素电极422的电容式感测介质(例如，像素化触摸屏)。例如，在自电容配置中，触摸像素电极422可耦接到触摸控制器206中的接收电路208中的感测信道，可由来自感测信道(或传输电路214)的激励信号通过驱动/感测接口425驱动，并也可由感测信道通过驱动/感测接口感测，如上文描述的。在触摸屏420被视为捕获触摸的“图像”时，将用于检测触摸的导电板(即，触摸像素电极422)标记为“触摸像素”电极可能是尤其有用的。换句话讲，在触摸控制器206已确定在触摸屏420中的每个触摸像素电极422处检测到的触摸量之后，可将触摸屏中发生触摸的触摸像素电极的图案视为触摸的“图像”(例如，触摸触摸屏的手指或其他对象的图案)。该像素化触摸屏可用于感测互电容和/或自电容。
如本文描述的，除了执行触摸扫描以检测触摸或邻近触摸屏220的对象诸如手指或被动式触笔之外，计算系统200还可执行输入设备扫描，以检测触摸或邻近触摸屏220的输入设备并且与其进行通信。例如，触笔扫描可被执行以检测主动式触笔并且可与主动式触笔进行通信。例如，主动式触笔可用作触敏设备的触摸屏的表面上的输入设备。图5示出了根据本公开的示例的示例性主动式触笔。触笔500可包括可位于例如触笔的远端(例如，触笔的尖端)处的一个或多个电极502。如图5所示，触笔500可包括尖端电极501和环形电极503。尖端电极501可包含能够将触笔激励信号从触笔激励电路504传输到触敏设备的材料，诸如柔性导体、金属、被非导体包裹的导体、涂覆有金属的非导体、透明导电材料(例如，氧化铟锡(ITO))或涂覆有透明(例如，ITO)或不透明材料的透明非导电材料(例如玻璃)(如果尖端也是用于投影目的)等等。在一些示例中，触笔尖端可具有2mm或更小的直径。在一些示例中，触笔尖端可具有介于1mm和2mm之间的直径。环形电极503可包含导电材料，诸如柔性导体、金属、被非导体包裹的导体、涂覆有金属的非导体、透明导电材料(例如，ITO)、或涂覆有透明(例如，ITO，如果尖端用于投影目的的话)或不透明材料的透明非导电材料(例如玻璃)等等。
触笔500还可包括触笔激励电路504。触笔激励电路504可被配置为在一个或多个电极502处生成一个或多个触笔激励信号，以激励触敏设备的触摸传感器面板。例如，可将触笔激励信号从触笔500耦合到触摸屏220的触摸感测电路，并且所接收的信号可由触摸ASIC 201来处理。所接收的信号可用于确定主动式触笔500在触摸屏220的表面处的位置。
触笔激励电路504的操作可由处理器506控制。例如，处理器可被配置为与触笔激励电路进行通信，以控制激励信号的生成。在一些示例中，处理器和触笔激励电路之间的通信可经由SPI总线来完成，并且触笔激励电路可作为SPI从设备来进行操作。在一些示例中，触笔500可包括多于一个处理器，并且触笔激励电路504可包括一个或多个处理器。在一些示例中，本文中描述的触笔功能中的一个或多个触笔功能可由被存储在存储器中或被存储在程序存储器(未示出)中并由处理器506或触笔激励电路504中的处理器执行的固件执行。
在一些示例中，触笔500还可包括用于检测在触笔500的尖端处的力的量的力传感器508。例如，当触笔尖端触摸触摸屏220时，该力传感器508可测量触笔尖端处的力。力信息可被存储在触笔中(例如，在存储器518中)和/或(经由有线连接或无线地)被传输到计算系统200。例如，力信息可被传送到计算系统200中的主机处理器228或触摸ASIC 201。力信息和对应的位置信息可由主机处理器228和/或触摸ASIC 201一起处理。
在一些示例中，力传感器508可耦接到处理器506。处理器506可处理来自力传感器508的力信息，并且基于该力信息来控制触笔激励电路504生成或不生成触笔激励信号。例如，当未检测到力时或当力低于阈值水平时，该处理器可使得触笔激励电路504不产生触笔激励信号。当已检测到力(例如，其对应于该触笔的触碰)(或力处于或高于阈值水平)时，该处理器可使得触笔激励电路504生成触笔激励信号并继续生成触笔激励信号，直到所检测到的力降至低于阈值(或某个其他阈值水平)。
虽然触笔500还可包括无线通信电路510，但是在一些示例中，可将无线通信功能结合到触笔500内的其他部件中，并且在其他示例中，触笔可经由有线连接来进行通信。无线通信电路510可将力信息(或其他信息诸如运动和取向信息)从触笔500传输到计算系统200的无线通信电路540。无线通信电路510还可接收其他信息，包括但不限于关于触笔激励频率的信息、扫描计划信息(即，要由触敏设备执行的扫描序列)、和时钟同步信息。例如，该触敏设备可将一个或多个低噪声频率传输到触笔500，并且触笔激励电路504可基于一个或多个低噪声频率或在一个或多个低噪声频率下在电极502处生成激励信号。在一些示例中，该触笔激励电路504可在两个或更多个不同频率下(例如，在环形电极处的一个频率下和在尖端电极处的第二频率下)生成激励信号，但是在其他示例中，仅由触笔在一个频率下生成激励信号。在一些示例中，信息诸如关于触笔激励频率和扫描事件计划的信息可经由主机处理器228从触摸ASIC 201传输到计算系统200的无线通信电路。在其他示例中，信息诸如时钟同步信息可直接地从触摸ASIC 201传输到计算系统200的无线通信电路。
在一些示例中，触笔500可与计算系统200异步操作。在异步示例中，触笔可连续地生成激励信号、在各种间隔上生成激励信号，或者在力被力传感器508检测到时生成激励信号。在其他示例中，可使用无线通信来使触笔500和计算系统200同步。例如，该触笔500可从计算系统200接收时钟同步信息和扫描计划，使得当计算系统期望来自该触笔的此类激励信号时，该触笔可生成激励信号。例如，时钟同步信息可为触笔时钟(例如，定时器、计数器等)提供更新的值，或者重置触笔时钟，使得该触笔时钟可基本上与触敏设备的系统时钟相同(或以其他方式跟踪该触敏设备的系统时钟)。然后，该触笔可使用扫描计划和触笔时钟，该扫描计划可限定要在特定时间由触敏设备执行的扫描事件序列，该触笔时钟将用于确定触敏设备期望何时生成触笔激励信号。当计算系统200不期望触笔激励信号时，该触笔可停止生成激励信号。另外，在一些示例中，计算系统200和触笔500可将它们的通信同步到规律时间间隔，使得计算系统200和触笔500两者可节省电力。例如，在经由无线通信信道的触笔和计算系统对之后，在触笔和计算系统之间的通信只能在指定时间(基于它们相应地同步的时钟)发生。触笔500和/或计算系统200可包括用于生成稳定且准确的时钟信号以改善同步并减少计算系统和触笔时钟之间的漂移的一个或多个晶体。
图6示出了根据本公开的示例的可与图2的触摸ASIC一起操作以执行触笔扫描的示例性触摸传感器面板配置。在触笔扫描期间，一个或多个激励信号可由触笔604邻近一个或多个触摸节点606注入。由触笔604注入的激励信号可在触笔604和一个或多个行迹线601之间形成电容耦合Cxr，并且在触笔604和与一个或多个邻近触摸节点606对应的一个或多个列迹线602之间形成电容耦合Cxc。在触笔604和一个或多个触摸节点606之间的电容耦合Cxr和Cxc可基于触笔604与一个或多个触摸节点606的邻近性而变化。在触笔扫描期间，传输电路214可被禁用，即来自触摸控制器的激励信号Vstim不被发送到触摸传感器面板600。电容耦合(例如，互电容)可由接收电路208从一个或多个触摸节点606的行和列迹线接收，以进行处理。如本文描述的，在一些示例中，一个或多个触笔激励信号可具有一个或多个频率。触摸ASIC 201可使用来自触笔频谱分析扫描的信息(如下面更详细地描述的)来选择一个或多个频率。该频率信息可以无线方式传送到触笔604，使得该触笔604可在适当频率下生成激励信号。
在一些示例中，一个或多个多路复用器可用于将行和/或列电极耦接到接收电路和/或传输电路。例如，在互电容触摸感测扫描期间，行迹线可耦接到传输电路并且列迹线可耦接到接收电路。在触笔感测扫描期间，列迹线(或行迹线)可经由一个或多个多路复用器耦接到接收电路，以沿触摸屏的一个轴线来检测来自触笔或其他输入设备的输入，并且然后行迹线(或列迹线)可经由一个或多个多路复用器而被耦接到接收电路，以沿触摸屏的第二轴线来检测来自触笔或其他输入设备的输入。在一些示例中，可同时感测行和列迹线(即，可将行和列迹线同时耦接到接收电路)。在一些示例中，可在互电容扫描触摸感测扫描的同时在列迹线上检测触笔。可通过对在不同频率下的所接收的响应信号进行滤波和解调来区分触摸信号和触笔信号。
图7示出了根据本公开的示例的可与图2的触摸ASIC一起操作以执行触笔频谱分析扫描的示例性触摸传感器面板配置。在触笔频谱分析扫描或触摸频谱分析扫描期间，传输电路214可被禁用，即，激励信号Vstim不被发送到触摸传感器面板700，而一些或全部行迹线701和列迹线702可被耦接到接收电路208。接收电路208可接收和处理来自触摸传感器面板700的一些或全部行和列的触摸信号，以便确定在后续触摸和/或触笔扫描期间要使用的一个或多个低噪声频率。
当触笔500首先以无线方式连接到或重新连接到计算系统200时，该触笔可从计算系统200接收频率信息。触笔频谱分析扫描可确定触笔用于生成一个或多个激励信号的一个或多个清理频率。该计算系统200和触笔500可进行通信(包括例如在两个设备之间执行握手)，并且该计算系统200可将频率信息传输到触笔500，使得触笔获知用于生成一个或多个激励信号的一个或多个适当的频率。
作为触笔频谱分析扫描的结果，该触笔500可改变至少一个激励频率。在同步系统中，触笔频谱分析扫描可在触笔500被预测为将不生成激励信号时例如当触笔扫描没有被执行时执行。在完成触笔频谱分析扫描之后，该频率信息可以无线方式传送到触笔500，并且通信可使触笔500改变一个或多个激励频率。然后，该计算系统200可在触笔500切换频率时切换用于对触笔扫描事件进行解调的一个或多个频率。
在其他示例中，触笔500可以是异步的，使得触笔500可在一个或多个激励频率下生成一个或多个激励信号，而无论触笔扫描事件的定时如何。因此，该触笔500可在触笔频谱分析扫描期间激励触摸传感器面板。异步触笔激励信号在激励频率下解调时可使计算系统检测信号，该信号可被解释为在该频率下的噪声并且触发频率切换。为了防止触发不必要的频率切换，该计算系统200可假定触笔抬离将最终发生，并且等待直到抬离，以发起触笔频谱分析扫描。该计算系统200可使用其他扫描(例如，触笔扫描)的结果或触笔力信息来预测该触笔不在面板上，并且然后执行触笔频谱分析扫描。
返回参考图5，该触笔500可包括附加电路(并且利用上述电路中的一些电路)来使得能够在无触敏表面的情况下生成内容。例如，触笔还可包括可用于对触笔尖端的位置三角进行测量的一个或多个电磁或声学发射器、接收器、或收发器。例如，该触笔可包括电磁收发器514和/或声学收发器516。如本文更详细地描述的，该触笔可生成电磁或声学信号，该电磁或声学信号可由多个接收器接收以触笔位置(和跟踪移动)进行三角测量，以在非触敏表面上生成内容。
另外地或作为另外一种选择，触笔500可包括一个或多个运动或取向传感器512。例如，触笔可包括用于跟踪该触笔的运动和/或取向的加速度计和/或陀螺仪，该触笔的运动和/或取向可用于在由触敏表面或非触敏表面检测时添加触笔位置数据，或者可用于在非触敏表面上生成内容。运动和/或取向信息可被存储在存储器518中和/或经由无线通信电路510而被传输到计算设备。另外地或作为另外一种选择，触笔500可包括用于记录图像或视频的相机，该图像或视频可用于确定触笔的位置和/或跟踪触笔的运动。
电磁收发器514和/或声学收发器516可耦接到处理器506，以生成激励信号。例如，当开关(例如，按钮)被激活时或每当阈值力或运动被力传感器508检测到时，便生成激励信号。在一些示例中，当在触敏表面上检测到触笔时，便禁用激励信号。在一些示例中，当内容生成应用程序活动时，便生成激励信号。在一些示例中，不管以上条件如何，均生成激励信号。
应当理解，根据各种示例，该触笔500不限于图5的部件和配置，而可在多个配置中包括其他、较少或附加部件。另外，触笔500的部件可被包括在单个设备内，或者可被分布于多个设备部分之间。例如，触笔500可包括轴部分520和尖端部分522。在一些示例中，触笔500可包括可去除触笔尖端部分522，使得尖端部分可在必要时或为了实现不同的功能而被去除和替换。可去除尖端部分522和轴部分520可利用连接器(未示出)而被耦接在一起。例如，该连接器可以是带螺纹的螺钉型连接器\插入式连接器等。在一些示例中，为可去除尖端部分522和轴部分520之间的锁定或紧固系统可包括紧固杆、弹簧紧固件、和释放按钮。该可去除尖端部分522可包括一个或多个电极502(例如，用于激励电容传感器面板)。如图所示，剩余部件可被包括在轴部分520中。应当理解，各种部件可以不同的方式被分布在轴部分和尖端部分之间。例如，在一些示例中，该可去除尖端部分522可包括声学或电磁收发器，使得可通过替换尖端部分522来为触笔提供用于非触敏表面的三角测量能力。在一些示例中，用于在无触敏表面的情况下生成内容的传感器可被定位在该触笔的尖端附近，以使得能够更准确地检测触笔的尖端的位置。例如，如果使用射频或声学三角测量方案，则射频或声学收发器可被放置在该触笔的尖端附近。另外，应当理解，被配置为用于在无触敏表面的情况下生成内容的触笔(或其他输入设备)的部件可在另一被动式触笔中实现，使得用于邻近触敏表面进行触摸检测的部件可被省略(例如，触笔激励电路504)。
如本文讨论的，使用无触敏表面的输入设备来生成内容的能力可提供附加内容生成能力。例如，可独立于计算设备来记录该输入设备的运动，使得用户可在无触敏设备或计算设备的情况下生成内容(例如，在沙子中、在桌子上、在书本上、在窗户上和/在墙壁上绘画/书写)，并且然后内容可实时地或在稍后时间上呈现在显示器上。另外地或作为另外一种选择则，针对非触敏表面生成内容的能力可克服触摸屏面积的限制。例如，移动电话和可穿戴设备可包括相对小的触摸屏，这可限制在这些屏幕上书写和绘画的能力。
图8示出了根据本公开的示例的用于在非触敏表面上利用输入设备来生成内容的示例性过程800。在805处，可检测和跟踪与输入设备相关联的一个或多个参数。在一些示例中，除其他参数外，一个或多个参数还可包括输入设备的位置、输入设备的运动、输入设备的取向。输入设备的位置、运动和/或取向可以各种方式检测和跟踪，包括但不限于基于电磁或声音的三角测量技术、运动和取向传感器、相机、编码表面等。该检测和跟踪还可包括信息，诸如力信息或来自输入设备的其他传感器的信息。力数据可以许多不同方式表示输入设备和表面之间的接触。例如，力数据可被表示为可变力测量，诸如表示施加到触笔的尖端的力的原始数据。在一些示例中，力数据可被表示为二进制测量，其中力报告接触力或不存在接触力。例如，可将原始力测量与阈值进行比较，以在原始力测量高于阈值时报告接触力并且在原始力测量低于阈值时报告不存在接触力。在一些示例中，可使用第一阈值从报告不存在接触转变为报告接触，并且可使用第二阈值从报告接触转变为报告不存在接触，其中第一阈值和第二阈值不同。与输入设备相关联的参数可被输入设备和/或不同的计算设备810检测或跟踪。在一些示例中，当输入设备不接触或邻近计算设备的触敏表面时(例如，当位于触摸屏815上方或触摸其时禁用)，可执行一个或多个参数的检测和跟踪。
在820处，可将与输入设备相关联的参数存储在位于输入设备和不同的计算设备820中的一者或两者中的存储器中。另外地或作为另外一种选择，在一些示例中，可使参数在输入设备和计算设备之间进行传输。在825处，可处理所跟踪的输入设备参数以生成内容。在一些示例中，可将所处理的输入呈现在显示器上或进行存储，使得其可被呈现在显示器上。
图9示出了根据本公开的示例的用于在非触敏表面上使用输入设备来生成内容的示例性配置。图9示出了可用于与非触敏表面900接触以生成内容的输入设备902。例如，输入设备902可以是触笔并且非触敏表面900可以是桌面。输入设备902可包括发射器906和一个或多个传感器908。发射器906可生成可由可包括显示器905的电子设备904(例如，平板计算设备、移动电话)中的多个接收器910(Rx1-RxN)所接收的信号。例如，发射器906可生成声学信号、声纳信号、超声信号、射频(RF)信号(例如，蓝牙信号)、光学信号、激光信号、或任何其他合适的电磁或声音信号。这些信号可由多个接收器910(例如，I/O电路250的部分)接收，以对输入设备902的位置进行三角测量。例如，可计算位于914处的输入设备尖端和第一接收器910之间的第一距离916，并且可计算位于914处的输入设备尖端和第二接收器910之间的第二距离918。可计算输入设备尖端和附加接收器之间的附加距离。两个或更多个距离可用于对输入设备的位置进行三角测量。可基于信号的定时(例如，飞行时间)或基于信号的信号强度来计算距离。在声学信号的情况下，可使用波束形成原理来确定所发射的声音的源。
在一些示例中，接收器910可对应于已结合到计算设备中的麦克风(用于声学三角测量)或天线(用于RF三角测量)。这些接收器的操作可被修改为用于双重用途，即以用于如本文描述的内容生成和用于它们的原始目的。在一些示例中，可使用RF三角测量来确定位置，因为RF三角测量可对路径障碍更为稳健，而声学三角测量或光学三角测量可能因环境中的路径障碍和/或噪声而劣化。
虽然在图9中被示出为发射器被结合到输入设备中并且接收器被结合到电子设备中，但是在其他示例中，也可使用接收器和发射器功能的不同分布。当可能知道电子设备(以及因此其接收器)固定时，使用输入设备作为发射器便可简化三角测量。然而，在一些示例中，该输入设备可包括接收器，并且该电子设备可包括接收器和发射器，当一起操作时，该接收器和发射器可用于确定输入设备的位置。然而，在使用输入设备生成内容时确定输入设备在该配置中的位置可能因输入设备接收器的移动而需要更复杂的处理。
跟踪输入设备的位置可用于生成内容，如下面更详细地描述的。所生成的内容可包括但不限于文本、表情、绘图、音符等。该内容可在处理之后被呈现在显示器905上，或者被存储在存储器中以待在不同的时间呈现或以其他方式被使用。
电子设备904可包括用于存储从接收器910所收集的数据的存储器912。在一些示例中，该存储器可存储由接收器收集的原始数据(例如，信号强度或定时)、接收器910和发射器906之间的距离、或者基于处理来自各种接收器的数据的输入设备坐标。在一些示例中，传感器908可包括被配置为感测可被传送到电子设备904的力并且用于使来自接收器的数据与输入设备所进行的笔画相关联的力传感器，其中每个笔画可基于如由力数据确定的输入设备的触碰和抬离来限定。在一些示例中，来自接收器910的数据可被传送到输入设备902、被存储在输入设备902中的存储器中，并且力信息可用于使接收器数据与输入设备处的笔画相关联。应当理解，除了收集可出现于相应的传感器的位点处的原始数据之外，还可在输入设备或一个或多个计算设备处执行所收集的数据的存储和/或处理，这取决于在系统中的输入设备和计算设备的存储和处理能力。
在一些示例中，在无触敏表面的情况下可使用输入设备中的各种传感器来生成内容，而非使用三角测量技术。例如，运动和/或取向传感器诸如加速度计和陀螺仪可检测输入设备的运动和/或取向以确定输入的运动和/或取向，并且从而使得当在非触敏表面上使用时能够生成内容。另外地或作为另外一种选择，输入设备可包括用于记录图像或视频的相机，该图像或视频可用于确定触笔的位置和/或跟踪输入设备的运动和/或取向。例如，可处理由相机记录的图像来检测图像的改变，从而确定位置和/或运动和/或取向的改变。在一些示例中，输入设备可与非触敏表面一起使用，该非触敏表面可包括可确定位置的编码信息。例如，可使用编码的纸或其他编码表面。可处理由相机捕获的编码表面的图像(例如，通过触笔的尖端拍摄图片)并且将其进行解码，以确定输入设备在非触敏表面上的位置。
应当理解，以上示例是示例性的，并且更一般地，位置/定位和/或运动和/或取向可根据结合在输入设备和一个或多个计算设备中的一者或多者中的一个或多个传感器来确定。
图10A-图10B示出了根据本公开的示例的用于在非触敏表面上使用输入设备来生成内容的示例性配置。图10A和图10B包括两部分输入设备1000诸如触笔1002和盖1004的不同配置。图10A示出了其中触笔1002和盖1004耦接在一起的配置(例如，其类似于具有盖的常规的笔)。图10B示出了其中触笔1002与盖1004脱离的配置。触笔1002可包括发射器1006，并且盖1004可包括用于接收从触笔1002传输的信号的多个接收器1010。发射器和接收器可用于跟踪位置，如上文参考图9描述的。盖1004还可包括用于存储、传输和/或处理由接收器1010所接收的数据的存储器、无线通信电路和/或处理器。
例如，该盖1004可包括两个或更多个射频接收器，使得可在没有附加计算设备(例如，智能电话或平板电脑)的情况下使用触笔1002。用户可例如将盖1004留在用户的口袋或包袋中，并且触笔1002可用于在附近表面(例如，桌子、窗户、用户的身体)上进行绘图或书写。位置记忆可被存储在触笔和/或盖中，并且可稍后上传和呈现在电子设备诸如平板电脑或计算机上。
在图9、图10A和图10B中，输入设备可与具有多个接收器的设备(例如，电子设备904)或部件(盖1004)一起用于跟踪该输入设备的位置。在一些示例中，一个或多个设备中的一个或多个接收器可用于跟踪输入设备的位置，以用于内容生成。图11示出了根据本公开的示例的用于在非触敏表面上使用输入设备来生成内容的另一示例性配置。输入设备诸如触笔1102可包括可如本文描述的发射器那样操作的发射器1103。接收器可被包括在各种设备中以检测和跟踪触笔位置。例如，如图11所示，操作环境可包括各种设备，诸如台式计算机1104、膝上型计算机1108、和充电器1112。台式计算机1104可包括一个或多个接收器1106，膝上型计算机1108可包括一个或多个接收器1110，并且充电器1112可包括一个或多个接收器。触笔的定位和移动可由各种设备中的一个或多个接收器跟踪。
在一些示例中，每个接收器可用于跟踪触笔位置，并且从其收集到的信息可本地存储在环境中的每个设备处。在一些示例中，该信息可在环境中的设备之间传输或传输到一个设备(例如，主设备)或触笔1102。可处理来自接收器的信息，以跟踪触笔并且从其生成内容。在一些示例中，可使用接收器的子集(即，进行跟踪所必需的数量)。例如，当必需两个接收器进行跟踪时，可使用用户环境中的多个接收器中的两个接收器来跟踪触笔。可以各种方式来选择接收器。例如，可首先将触笔与一个或多个设备进行配对，并且可基于该配对(在输入设备和其他设备之间)来选择接收器。在一些示例中，包括接收器的设备可彼此通信，并且该通信可用于选择必需的接收器(以及所接收的信息的后续存储、传输和/或处理)。在一些示例中，当在相同设备中存在足够数量的接收器时，可从同一设备选择接收器，但是在其他示例中，可从不同的设备选择接收器。从同一设备选择接收器可最小化生成内容的电力、存储、传输要求。
在一些示例中，可使用多个接收器子集来跟踪输入设备的位置。为了提高跟踪的准确度，不同的接收器子集可独立地跟踪输入设备的位置。内容的生成可基于由每个子集所进行的跟踪的比较。例如，当所跟踪的信息在两个不同测量集合之间匹配(在阈值公差内)时，可验证该内容并存储或呈现。然而，当所跟踪的信息不匹配时，可丢弃该内容。在一些示例中，可组合来自不同子集的跟踪信息。例如，可使用从不同子集计算的检测位置的平均值来生成内容。在一些示例中，置信度度量可与每个子集所进行的跟踪相关联，并且来自在给定时间具有较高置信度度量的接收器子集的跟踪信息可用于生成内容。
接收器可结合到其他电子设备(例如，包括平板计算机或输入设备盖)中，如图10A-图10B所示。另外地或作为另外一种选择，接收器可被包括在其他部件中或被提供作为各种环境中的专用接收器(例如，独立传感器)。例如，接收器可被包括在办公楼、会议室、教室、艺术工作室、实验室、公交站和车辆、飞机和机场、商业企业、住宅等中。
图12A-图12B示出了根据本公开的示例的由输入设备创建的内容的示例。图12A示出了根据本公开的示例的可由对应笔画所生成的不同类型的内容的示例。在图12A中，每个笔画可开始于输入设备对表面(其由圆圈示出)的触碰，并且可结束于从表面的抬离(其由箭头示出)。可例如通过由输入设备中的力传感器(例如，力传感器508)检测到至少第一阈值量的力来检测触碰，并且可例如通过由力传感器检测到小于第二阈值量的力来检测抬离。第一阈值和第二阈值可相同或不同，这取决于系统设计。可例如基于上述三角测量原理来跟踪输入设备的位置，并且在触碰和抬离之间该输入设备的位置可与笔画相关联。在一些示例中，例如可使用原始数据来在显示器上呈现绘图，并且在一些示例中，可修改原始数据来在显示器上呈现绘图。
例如，路径1可对应于从触碰(其由圆圈指示)开始而以抬离结束(其由箭头指示)的笔画。该输入设备的位置可从触碰跟踪到抬离，以呈现螺旋形状。在一些示例中，螺旋形状可对应于实际测量位置，并且在一些示例中，路径1的输入的一般螺旋形状可用于生成没有手绘螺旋形状的缺陷的几何螺旋形状。类似地，路径2到路径5示出了可绘制的其他线或形状，包括形状诸如圆形(路径4)、多边形(诸如包括正方形(路径3)和三角形(路径6))，或者段诸如直线段(路径5)或曲线段(路径2)。这些示例路径出于说明目的，并且内容生成范围并不限于形状。可使用与笔画对应的力信息来确定与笔画相关联的不透明度或线厚度。
图12B示出了根据本公开的示例的可由对应笔画生成的示例性文本内容。笔画可记录和显示为手写文本，或者可根据所选择的字体来识别、转换和显示手写文本。例如，当输入设备(无论是与触敏表面接触还是与非触敏表面接触)作出对应笔画时，可在显示器上生成消息“打电话给我”。例如，第一笔画1201可开始于圆圈1202并结束于箭头1204，从而形成与字母“c”对应的路径。可基于输入设备的力感测能力来确定第一笔画的定时和持续时间。笔画1205可开始于圆圈1206并结束于箭头1208，从而形成与字母“a”对应的路径。同样，分别开始于圆圈1210和1214并结束于箭头1212和1216的笔画1209和1213可形成与字母“l”对应的路径。可使用本文所讨论的各种跟踪方案中的一种或多种跟踪方案来检测每个笔画的形状和每个笔画的相对位置。例如，此类功能可对空间不足以包括用于草拟文本消息的虚拟键盘的触摸屏界面是尤其有用的。可根据输入设备的位置来生成文本，或者可根据所选择的字体来处理路径以生成对应字母。
在一些示例中，图12A和图12B的所跟踪的信息可包括笔画持续时间(例如，在触碰和抬离之间的时间)、笔画形状(例如，通过跟踪输入设备的位置而得到)、和相对位置(例如，用于确定输入的相对间距)。因此，例如被绘制在具有图12A中示出的相对位置的画布上的路径1-6可根据所示的相对位置而被呈现在显示器上。同样，与在非触敏表面上书写出的字母对应的路径可根据相对位置而被转换成消息。在一些示例中，当输入字符时，可将各个字符绘制在相同位置处，但顺序地呈现。例如，笔画1201,1205,1209和1213可各自被绘制在非触敏表面上的相同的相对位置中，但是由于该输入可被识别为文本(而非绘图)，因此不同的笔画可被显示为书写一个字词，而非一个接一个地书写字符。
在一些示例中，可使用输入设备来生成二维内容(2D)或三维(3D)内容。图13示出了根据本公开的示例的由输入设备创建的三维内容的示例。为了生成3D形状诸如3D圆柱体1300，输入设备1302可利用一个或多个笔画来跟踪圆柱体的一个或多个表面。例如，第一笔画1304可跟踪圆柱体1300的顶表面的直径和圆柱体1300的高度(沿长度)。第二笔画1306和第三笔画1308可跟踪圆柱体1300的圆周。可使用所捕获的3D笔画来在建模程序诸如计算机辅助设计(CAD)软件或动画软件中呈现3D形状。例如，如图13所示，3D圆柱体1320可基于笔画1304,1306和1308而被呈现在计算机1310的显示器上。相比于将所有尺寸手动输入到3D建模软件中，以此方式呈现3D对象可为用户提供更简单的起点。在一些示例中，可使用对象的3D跟踪来以简单的方式生成用于3D打印机的模型。
在一些示例中，可捕获2D笔画并将其呈现为3D对象。例如，在二维空间中绘制三维圆柱体(被捕获为2D笔画)可用于在计算设备上呈现三维圆柱体。在一些示例中，所捕获的3D笔画可被投影到2D表面上。例如，跟踪3D圆柱体1300可导致捕获可用于将3D圆柱体投影到二维空间中的3D笔画。
笔画的数量和由笔画跟踪的尺寸可能因软件设计而变化。例如，圆柱体1300可仅需要笔画1304、以及笔画1306和1308中的一个笔画便可呈现该圆柱体。在一些示例中，可围绕圆柱体1300的顶表面和底表面的圆周来收集笔画1306和1308，以呈现圆柱体(例如，在没有笔画1304的情况下)。在一些示例中，可使用附加的或不同的笔画组合来呈现包括几何形状和非几何形状的不同类型的对象。
图14示出了根据本公开的示例的由输入设备创建的三维内容的另一示例。例如，可使用点而不是笔画来映射2D和3D环境。例如，环境1400可对应于房间。为了测量房间的尺寸和/或面积，可使用输入设备来记录房间的四个拐角1402(对于矩形或正方形房间)。所存储的输入可用于生成房间的尺寸的模型呈现1480。例如，该内容可用于建筑或室内设计应用。在一些示例中，可捕获房间和家具的尺寸并将其重叠，以确定家具物件是否可适配在可用空间中。类似地，可使用输入设备来呈现其他3D形状。例如，该输入设备可进一步用于记录天花板的拐角，以呈现房间的3D尺寸。类似地，可呈现其他2D和3D形状(几何形状或其他形状)。例如，可利用输入设备来收集多个点样本1404，并且然后可使用这些样本来呈现对应的形状。例如，图14中的点样本1404可具有圆形形状并且可用于基于测量的点样本1404的尺寸来呈现圆形1406。应当理解，可通过跟踪而不是点样本来呈现相同的形状。
在一些示例中，可使用所捕获的点来得到点云，可从点云得到预期的几何形状。例如，可使用与四个拐角1402对应的四个点来得到点云，可从点云得到为2D矩形的预期的几何形状。同样，可使用点样本1404来得到点云，可从点云得到为2D圆形的预期的几何形状。虽然示出的是2D示例，但是可使用相同原理来捕获3D点云以呈现3D对象。
在一些示例中，跟踪或点样本可被记录并用于准确地测量内容的尺寸。可使用尺寸来创建具有适当的尺寸的电子画布，或者可使用尺寸来缩放内容以使其适应于所测量到的尺寸。例如，可使用跟踪或点样本来测量画框尺寸，并且可使用尺寸来缩放现有照片以使其适应于框架。在一些示例中，可使用尺寸来创建适当尺寸的电子画布，使得用户可创建将适应于框架尺寸的内容，而无需可能使内容变形的缩放。在一些示例中，用户可提供缩放参数，以缩放由触笔记录的尺寸(在生成和显示内容之前或之后)。例如，计算机化GUI可允许大房间或建筑物的实际比例绘图，但是将图形印刷到普通尺寸纸张可能需要进行缩放。例如，可基于用户提供的缩放参数来实现这种缩放。
应注意，虽然常常在触笔的上下文中进行描述，但是本文中的示例可适用于与触敏表面和非触敏表面进行交互的其他输入设备。另外，虽然常常针对触摸屏进行描述，但是输入设备可与不包括触摸屏的触敏设备或非触敏设备一起使用。另外，如本文描述的传感器和使用输入设备在非触敏表面上生成内容的能力可以是设备(例如，内置于触笔500中的传感器)固有的或通过附件来实现的。例如，在一些示例中，可将传感器结合到可被添加到触笔500上的替换尖端部分中。在一些示例中，可将传感器紧固到传统书写工具诸如触笔、笔、铅笔、画笔、指针、或任何其他合适的设备上。在一些示例中，可使用用于在非触敏表面上生成内容的传感器来添加对手指或其他身体部位的感应。例如，可将传感器结合到由用户穿戴的手套或手环中，或者可将传感器紧固到用户的手指(例如，利用带或其他紧固件)。
虽然在本文中常常被描述为使用由触笔和表面(触敏或非触敏)之间的接触限定的笔画来生成内容，但是在一些示例中，可在没有表面的情况下生成内容(例如，基于设备在空中的移动)。例如，可使用本文所描述的三角测量技术来跟踪触笔位置(例如，尖端位置)，并且可基于除接触力之外的其他输入来确定笔画。例如，笔画可开始于输入设备的第一输入元件(例如，按钮、拨动开关等)的致动，并且可结束于输入设备的第一输入元件或第二输入元件(例如，按钮、拨动开关等)的致动。在一些示例中，用户可在笔画输入期间致动和按住按钮，并且释放按钮以终止笔画。在一些示例中，可使用在触笔外部的光传感器或电容传感器来区分笔画。例如，用户可使触笔在笔画之间通过外部传感器上方以区分笔画。在一些示例中，可使用触笔内的运动传感器来检测用于指示笔画结束的暂停和指示笔画开始的运动。例如，当设备的运动超过第一运动阈值时，笔画可开始。当设备的运动降至低于第二运动阈值时，笔画可结束。在一些示例中，第一运动阈值和第二运动阈值可相同。在其他示例中，第一运动阈值和第二运动阈值可不同。在一些示例中，除了运动阈值之外，还可实施时间阈值。例如，有必要使运动暂停的持续时间高于时间阈值，以停止笔画。
另外，输入设备和本文所述的内容生成可用于虚拟现实或增强现实上下文。例如，该输入设备(例如，触笔或用于增强手指或其他身体部位的其他传感器)可用于使用点样本来跟踪2D或3D物理表面或捕获物理对象，并且所捕获的笔画或点样本可用于以如2D或3D表面或对象那样的增强现实或虚拟现实显示来呈现表面或对象。在一些示例中，所捕获的物理内容在虚拟现实或增强现实环境中显示之前被缩放，以匹配虚拟现实或增强现实环境中的对象的相对尺寸。
另外地或作为另外一种选择，在一些示例中，该输入设备可用于与在增强现实或虚拟现实环境中所显示的对象进行交互。在一些示例中，该输入设备可被用作用于与虚拟现实或增强现实显示中的GUI对象进行交互的选择或编辑工具。例如，一些或全部计算机文件系统可使用增强现实或虚拟现实图标而被显示，并且用户可利用增强现实或虚拟现实图标的位置处的输入设备进行轻击或双击(或选择手段)，以打开或激活该图标。在一些示例中，该输入设备可被用作编辑工具，以修改在增强现实或虚拟现实环境中所显示的图13的3D圆柱体的形状(使该圆柱体伸长，或改变该圆柱体的半径等)。在一些示例中，该输入设备可用于捕获在虚拟现实或增强现实环境中所显示的内容，并且该内容可被显示在虚拟现实或增强现实环境之外(或被显示在不同的虚拟现实或增强现实环境中)。例如，2D或3D形状或对象可使用虚拟现实或增强现实对象的点样本通过跟踪虚拟现实或增强现实对象或以其他方式选择虚拟现实或增强现实对象而被捕获，并且所捕获的形状或对象可被显示在触摸屏或其他显示设备(或其他虚拟现实或增强现实环境)上，从而从该环境提取虚拟现实或增强现实对象，并将该内容置于不同的环境中。
因此，根据以上所述，本公开的一些示例涉及一种计算设备。该计算设备可包括显示器和耦接到该显示器的处理器。该处理器可被配置为基于从与非触敏表面接触的外围输入设备所接收的数据来生成内容，并且在显示器上显示由处理器生成的内容。除上面所公开的示例中的一者或多者之外或作为另外一种选择，在一些示例中，该计算设备可进一步包括耦接到处理器的无线通信电路。该无线通信电路可被配置为从外围输入设备接收数据。从外围输入设备所接收的数据可至少包括指示外围输入设备和非触敏表面之间的接触的力信息。除上面所公开的示例中的一者或多者之外或作为另外一种选择，在一些示例中，该计算设备可进一步包括被配置为接收从外围输入设备传输的射频信号的多个射频接收器。该处理器可被进一步被配置为基于所接收的射频信号来对外围输入设备的位置进行三角测量，并且基于外围输入设备的进行三角测量的位置来生成内容。除上面所公开的示例中的一者或多者之外或作为另外一种选择，在一些示例中，该计算设备可进一步包括被配置为接收从外围输入设备传输的声学信号的多个声学接收器。该处理器可被进一步被配置为基于所接收的声学信号来对外围输入设备的位置进行三角测量，并且基于外围输入设备的进行三角测量的位置来生成内容。除上面所公开的示例中的一者或多者之外或作为另外一种选择，在一些示例中，该处理器可被进一步被配置为基于从外围输入设备所接收的数据来识别一个或多个笔画。笔画持续时间可对应于在外围输入设备处的所检测到的力超过阈值的连续间隔。除上面所公开的示例中的一者或多者之外或作为另外一种选择，在一些示例中，一个或多个所识别的笔画可包括至少一个三维笔画。除上面所公开的示例中的一者或多者之外或作为另外一种选择，在一些示例中，该处理器可被进一步被配置为从一个或多个所识别的笔画得到点云。除上面所公开的示例中的一者或多者之外或作为另外一种选择，在一些示例中，该处理器可被进一步被配置为基于一个或多个二维或三维笔画来呈现二维或三维对象。除上面所公开的示例中的一者或多者之外或作为另外一种选择，在一些示例中，该处理器可被进一步被配置为基于一个或多个所识别的笔画来呈现一个或多个字符。除上面所公开的示例中的一者或多者之外或作为另外一种选择，在一些示例中，该处理器可被进一步被配置为根据从一个或多个笔画得到的尺寸来生成内容。除上面所公开的示例中的一者或多者之外或作为另外一种选择，在一些示例中，该处理器可被进一步被配置为根据从一个或多个笔画得到的尺寸并根据缩放参数来生成内容。
本公开的一些示例涉及一种输入设备。该输入设备可包括：力传感器，该力传感器被配置为检测用于指示输入设备和非触敏表面之间的接触的力数据；发射器，该发射器被配置为生成三角测量信号；以及处理器，该处理器耦接到力传感器和发射器，该处理器被配置为基于力数据和输入设备的进行三角测量的位置来生成多个笔画。除上面所公开的示例中的一者或多者之外或作为另外一种选择，在一些示例中，该发射器可被配置为生成声学信号。除上面所公开的示例中的一者或多者之外或作为另外一种选择，在一些示例中，该发射器可被配置为生成射频信号。除上面所公开的示例中的一者或多者之外或作为另外一种选择，在一些示例中，该输入设备可进一步包括存储器，该存储器耦接到处理器并且被配置为存储由处理器所生成的笔画。除上面所公开的示例中的一者或多者之外或作为另外一种选择，在一些示例中，该输入设备可进一步包括被配置为检测用于跟踪输入设备的运动或取向数据的运动或取向传感器。该处理器可被进一步被配置为基于来自运动或取向传感器的运动或取向数据来生成多个笔画。除上面所公开的示例中的一者或多者之外或作为另外一种选择，在一些示例中，该输入设备可进一步包括被配置为检测输入设备的位置或运动数据的相机。该处理器可被进一步被配置为基于来自相机的位置或运动数据来生成多个笔画。除上面所公开的示例中的一者或多者之外或作为另外一种选择，在一些示例中，该输入设备可进一步包括可配置为与输入设备分开或附接到该输入设备的盖。该盖可包括被配置为接收三角测量信号的多个接收器。
本公开的一些示例涉及一种方法。该方法可包括：跟踪输入设备的位置，并在输入设备与非触敏表面接触时基于所跟踪的位置来生成内容。除上面所公开的示例中的一者或多者之外或作为另外一种选择，在一些示例中，该方法可进一步包括检测输入设备和非触敏表面之间的力。可进一步基于所检测到的力来生成内容。除上面所公开的示例中的一者或多者之外或作为另外一种选择，在一些示例中，该方法可进一步包括基于输入设备的所跟踪的位置以及所检测到的力来识别一个或多个笔画。笔画可当所检测到的力满足第一力阈值时开始，并且可当所检测到的力不满足第二力阈值时结束。除上面所公开的示例中的一者或多者之外或作为另外一种选择，在一些示例中，该方法可进一步包括基于一个或多个笔画来呈现三维对象或一个或多个字符。除上面所公开的示例中的一者或多者之外或作为另外一种选择，在一些示例中，跟踪输入设备的位置可包括生成三角测量信号，在多个接收器处接收三角测量信号，并且基于所接收的三角测量信号来确定输入设备的位置。除上面所公开的示例中的一者或多者之外或作为另外一种选择，在一些示例中，该三角测量信号可以是射频信号。除上面所公开的示例中的一者或多者之外或作为另外一种选择，在一些示例中，该三角测量信号可以是声学信号。本公开的一些示例涉及一种非暂态计算机可读存储介质。该非暂态计算机可读存储介质可存储一个或多个程序，该一个或多个程序包括在由包括一个或多个处理器的设备执行时可使得该设备执行上述方法中的任一方法的指令。
本公开的一些示例涉及一种计算设备。该计算设备可包括显示器和耦接到该显示器的处理器。该处理器被配置为基于从不与表面接触的外围输入设备所接收的数据来生成内容，并且在显示器上显示由处理器所生成的内容。
虽然参照附图对示例进行了全面的描述，但应注意，各种变化和修改对于本领域内的技术人员而言将变得显而易见。应当理解，此类变化和修改被认为被包括在由所附权利要求所限定的各种示例的范围内。

Claims (18)

1.一种输入设备，包括：
力传感器，所述力传感器被配置为检测用于指示所述输入设备和一表面之间的接触的力数据；
发射器，所述发射器被配置为：
在输入设备与非触敏表面接触时生成三角测量信号；以及
在输入设备被检测到与触敏表面接触时放弃生成所述三角测量信号，其中基于所述输入设备与所述触敏表面之间的电容耦合，所述输入设备被检测到与所述触敏表面接触；
存储器，被配置为存储从与输入设备通信的主机设备接收的响应于由所述发射器生成的所述三角测量信号而生成的数据；和
耦接到所述力传感器、所述存储器和所述发射器的处理器，所述处理器被配置为基于所述力数据和所述输入设备的三角测量的位置来生成多个笔画。
2.根据权利要求1所述的输入设备，其中所述发射器被配置为生成声学信号或射频信号。
3.根据权利要求1所述的输入设备，其中存储在所述存储器中的所述数据包括：
由所述处理器生成的所述笔画。
4.根据权利要求1所述的输入设备，还包括：
运动或取向传感器，所述运动或取向传感器被配置为检测用于跟踪所述输入设备的运动或取向数据，其中所述处理器被进一步配置为基于来自所述运动或取向传感器的所述运动或取向数据来生成所述多个笔画。
5.根据权利要求1所述的输入设备，还包括：
相机，所述相机被配置为检测所述输入设备的位置或运动数据，其中所述处理器被进一步配置为基于来自所述相机的位置或运动数据来生成所述多个笔画。
6.根据权利要求1所述的输入设备，还包括：
可配置为与所述输入设备分开或附接到所述输入设备的盖，所述盖包括被配置为接收所述三角测量信号的多个接收器。
7.根据权利要求1所述的输入设备，其中存储在所述存储器中的所述数据包括从所述主机设备接收的接收器数据，并且其中所述处理器还被配置为基于所述接收器数据来估计所述输入设备的所述三角测量的位置。
8.根据权利要求1所述的输入设备，其中存储在所述存储器中的所述数据包括所述输入设备的所述三角测量的位置。
9.根据权利要求6所述的输入设备，其中所述盖还包括：
第二存储器，被配置为存储由所述多个接收器接收的数据；
第二处理器，被配置为处理由所述多个接收器接收的所述数据以估计所述输入设备的所述三角测量的位置；和
无线通信电路，被配置为向所述输入设备发送所述三角测量的位置。
10.根据权利要求1所述的输入设备，其中所述多个笔画包括至少一个三维笔画。
11.根据权利要求1所述的输入设备，所述处理器还被配置为从所述多个笔画得出点云。
12.一种输入方法，包括：
在包括力传感器、发射器、存储器和处理器的输入设备处：
在输入设备被检测到与非触敏表面接触时生成三角测量信号；
在输入设备被检测到与触敏表面接触时放弃生成三角测量信号，其中基于所述输入设备与所述触敏表面之间的电容耦合，所述输入设备被检测到与所述触敏表面接触；
检测用于指示所述输入设备和所述非触敏表面之间的接触的力数据；
从与所述输入设备通信的主机设备接收响应于由所述发射器生成的所述三角测量信号而生成的数据；以及
基于所述力数据和所述输入设备的三角测量的位置来识别一个或多个笔画，其中笔画持续时间对应于在所述输入设备处检测到的力超过阈值的连续间隔。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述三角测量信号是射频信号。
14.根据权利要求12所述的方法，其中所述三角测量信号是声学信号。
15.根据权利要求12所述的方法，还包括：
把所述一个或多个笔画存储在所述存储器中。
16.根据权利要求12所述的方法，其中所述数据包括从所述主机设备接收的接收器数据，并且所述方法还包括：
在所述输入设备处基于所述接收器数据估计所述输入设备的所述三角测量的位置。
17.根据权利要求12所述的方法，其中所述数据包括所述输入设备的所述三角测量的位置。
18.一种存储指令的非暂态计算机可读存储介质，所述指令当由一个或多个处理器执行时使得所述一个或多个处理器执行根据权利要求12至17中任一项所述的方法。
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