CN117321544A - 触控笔触觉输出 - Google Patents

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CN117321544A CN202280034542.3A CN202280034542A CN117321544A CN 117321544 A CN117321544 A CN 117321544A CN 202280034542 A CN202280034542 A CN 202280034542A CN 117321544 A CN117321544 A CN 117321544A
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V·米沙洛夫
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Abstract

公开了涉及向触控笔提供触觉输出的示例。在一个示例中，接收旋转位置数据，所述旋转位置数据指示触控笔绕触控笔的主体的纵轴的旋转位置。还接收指示触控笔的尖端相对于计算设备的触敏屏幕的行进方向的行进方向数据。至少使用旋转位置数据和行进方向数据来确定驱动信号的一个或多个特性。随后将驱动信号传送给触控笔的主体内的触觉反馈机构以在主体处生成触觉输出。

Description

触控笔触觉输出
背景技术
手持电子触控笔可以被操纵以向计算设备提供用户交互，诸如通过接触触摸屏显示器。一些触控笔以在触控笔主体中产生的振动的形式向用户提供触觉输出。
发明内容
提供本发明内容以便以简化的形式介绍以下在具体实施方式中还描述的概念的选集。本公开内容并不旨在标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求保护的主题的范围。此外，所要求保护的主题不限于解决在本公开的任一部分中提及的任何或所有缺点的实现。
公开了涉及触控笔、计算设备和用于向触控笔主体提供触觉输出的方法的示例。在一个示例中，一种方法包括接收指示触控笔绕触控笔主体的纵轴的旋转位置的旋转位置数据。接收指示触控笔的尖端相对于计算设备的触敏屏幕的行进方向的行进方向数据。至少使用旋转位置数据和行进方向数据来确定驱动信号的一个或多个特性。随后将驱动信号传送给触控笔的主体内的触觉反馈机构以在主体处生成触觉输出。
附图说明
图1示出了根据本公开的示例的触控笔和具有触敏显示屏的计算设备。
图2示出了根据本公开的示例的图1的触控笔的组件的示意图。
图3A-3B示出了解说根据本公开的示例的用于向触控笔的主体提供触觉输出的方法的流程图。
图4和图5示出了根据本公开的示例的处于两个旋转位置的触控笔。
图6示出了根据本公开的示例的横越触敏屏幕的触控笔的尖端。
图7示出了根据本公开的示例的横越触敏屏幕的触控笔尖端的另一示例。
图8示出了根据本公开的示例的将驱动信号振幅与触控笔的行进方向角度进行相关的示例函数。
图9示出了根据本公开的示例的在成角度的行进方向上移动的触控笔。
图10示出了根据本公开的示例的角度范围和对应波形的表。
图11示出了根据本公开的示例的操纵虚拟尖端形状的触控笔。
图12示出了根据本公开的示例的图11的虚拟尖端形状。
图13示出了根据本公开的示例的具有可更换尖端的触控笔。
图14示出了根据本公开的示例的处于相对于触敏屏幕的第一角度位置的触控笔。
图15示出了根据本公开的示例的处于相对于触敏屏幕的第二角度位置的图14的触控笔。
图16示意地描绘了示例计算系统。
详细描述
一些电子触控笔可以经由内部电机以施加到触控笔主体的振动的形式来向用户提供触觉输出。触觉输出可以被提供用于各种目的，包括但不限于模拟触感(例如，由横越虚拟表面(诸如砾石)或由触摸虚拟对象而产生)、模拟力、确认用户输入(例如，响应于用户对图形用户界面元素的选择)、或提供其他类型的反馈(例如，对输入设备的状态的指示，诸如电池电量、应用的状态)。
在一些示例中，用户可能希望使用触控笔与显示器来模拟用户可能使用铅笔、荧光笔、记号笔、画笔、建模刀或其他工具执行的真实世界活动。在这些活动中的一些活动中，触控笔相对于显示表面的定位可以产生显示在表面上的不同结果，诸如更粗和/或更深色的线和阴影。在这些示例中，除了虚拟工具的特定定位的不同视觉结果之外，可能希望在不同位置向用户提供不同的触感。在其他示例中，可能希望模拟由横越虚拟表面而产生的触感，并且随着触控笔相对于接触表面的不同位置而改变这种感觉。
因此，公开了涉及基于触控笔相对于计算设备的触敏显示屏的位置来向触控笔的主体提供触觉输出的示例。在一个示例中并且如下面更详细描述的，触控笔接收指示触控笔绕触控笔主体的纵轴的旋转位置的旋转位置数据。还接收指示触控笔尖端相对于触敏屏幕的行进方向的行进方向数据。至少使用旋转位置数据和行进方向数据来确定驱动信号的一个或多个特性。随后将驱动信号传送给触控笔的主体内的触觉反馈机构以向主体施加触觉输出。
现在参考图1和图2，描绘了根据本公开的示例的触控笔100的一个示例。触控笔100包括细长主体101，该细长主体101沿着纵轴103延伸并且具有笔的形状因子，但该主体可以采用其他合适的形式。如所描绘的示例中所示，触控笔100可操作以向计算设备104提供用户输入，诸如经由该设备的触敏显示屏106。计算设备104以移动计算设备(例如，平板)的形式示出，但是可以采用任何合适的形式。可以使用触控笔100向计算设备104提供任何合适类型的用户输入。作为示例，触控笔100可被用于在触敏显示屏106上书写或绘制图形内容、修改显示的图形内容(例如，调整大小、重新定位、旋转)、擦除图形内容、选择图形用户界面(GUI)元素和/或提供手势输入。
在一些示例中，为了能够从触控笔100向计算设备104提供用户输入，触可包括通信子系统107，该通信子系统107可将能量和/或数据从触控笔传送到计算设备。例如，通信子系统107可包括用于沿着无线电链路向计算设备104无线地传送数据的无线电发射机。作为另一示例，通信子系统107替换地或附加地可包括用于沿着电容式链路向计算设备104无线地传送数据的电容式发射机。例如，电容式链路可以建立在电容式发射机与具有电容式触摸传感器的触敏屏幕106之间。在一些示例中，触控笔100可以包括被配置成产生静电场的一个或多个静电天线。
任何合适的数据可以经由通信子系统107传送到计算设备104，包括但不限于对触控笔100处的致动指示(例如，按下一个或多个按钮110)，关于触控笔相对于计算设备的位置的数据(例如，一个或多个坐标)，触控笔的电源状态或电池电量，以及来自触控笔板载的一个或多个传感器的数据(例如，陀螺仪和/或加速度计数据)。在一些示例中，可以经由通信子系统107将与用户手114和触控笔100之间的接触点的位置有关的数据传送到计算设备104。
将理解，任何合适的机构都可用于将信息从触控笔100传送到计算设备104。其他示例包括光学、电阻和有线机构。在其他示例中，根据本公开的触控笔不包括用于将能量和/或数据从触控笔传输到计算设备的通信子系统。另外并且在其他示例中，本公开的原理可被用于采用其他触摸检测技术(包括但不限于电阻触摸检测、自电容触摸检测以及投影电容触摸检测)的触摸屏显示器。
在本公开的一些示例中，除了向计算设备传送数据之外或替代向计算设备传送数据，触控笔被配置成从计算设备104接收能量和/或数据。在图1和图2的示例中，触控笔100包括传感器子系统112，该传感器子系统112包括静电电压传感器115，该静电电压传感器包括位于主体101的一个或多个位置(诸如在触控笔的尖端108处)的一个或多个天线。该一个或多个天线被配置成通过诸如变频信道之类的静电信道接收来自触敏屏幕106的静电能量信号。在一些示例中，这些信号由来自触敏屏幕106的电极的电容耦合电流提供。这些信号被放大并转换成数字信号以供触控笔100的处理器116使用。
在一些示例中，传感器子系统112可以包括一个或多个其他感测组件和功能，诸如(诸)加速度计、(诸)陀螺仪、(诸)磁力计、(诸)惯性测量单元、沿着主体101的(诸)触摸传感器、沿着主体101的(诸)应变传感器和(诸)力(压力)传感器。在本示例中，传感器子系统112包括陀螺仪122和在触控笔100的尖端108处的压力传感器126，诸如响应于施加在其上的压力而提供输出电压的压电晶体。
下面参照图16进一步描述包括处理器116、存储器120和通信子系统107的示例硬件，该示例硬件可以由触控笔100结合以实现所公开的方法。在一些示例中，处理器116包括触觉电路128，触觉电路128被配置成执行控制触觉反馈组件130的激活的触觉驱动器129。触控笔100还包括一个或多个电池127，电池127被配置成向处理器以及触控笔的各个组件提供电力。
如上所提及的，触控笔100被配置成向用户提供触觉反馈。为此，触控笔100包括触觉反馈组件130，该触觉反馈组件被配置成将触觉输出施加到主体。如图1的示例中所示，触觉反馈组件130被布置在主体101内朝向尖端108。在其他示例中，可以在触控笔100内的任何合适位置处提供一个或多个触觉组件。触觉反馈组件130可以采用任何合适的组件来提供如本文所描述的触觉反馈。作为一个示例，触觉反馈组件130可包括以在主体中引发的振动的形式将触觉输出施加到主体101的电机132。在一些示例中，在触控笔内的不同位置处提供多个触觉反馈组件。
如上所提及的，具有触觉输出功能的触控笔可以出于各种目的并响应于不同的用户活动来生成触觉输出。同样如前所述并且在一些示例使用情况下，希望在触控笔相对于其接触的表面的不同位置处向用户提供不同的触觉。因此，如以下更详细描述的以及在本公开的一个潜在优点中，本公开的触控笔可以至少使用触控笔尖端相对于触敏屏幕的旋转位置数据和行进方向数据来确定驱动信号的一个或多个特性。在一些示例中，诸如触控笔尖端的尖端形状之类的其他数据也可以被用于确定驱动信号的特性。驱动信号随后被传送给触控笔的触觉反馈机构以向触控笔的主体施加对应的触觉输出。
现在参考图3A-3B和4-16，现在将描述用于向触控笔的主体提供触觉输出的方法200以及相应的示例使用情况。图3A至图3B描绘了解说方法200的流程图。如以下更详细描述的，在一些示例中，方法200可以在诸如触控笔100之类的触控笔处实现和执行。在其他示例中，方法200的一个或多个步骤可以在诸如计算设备104之类的计算设备处实现和执行。
以下对方法200的描述是以举例方式提供的，并且不旨在为限制性的。因此，可以理解，方法200可包括相对于图3A-3B中例示的那些步骤而言附加的和/或替换的步骤。此外，应当理解，方法200的各步骤可以以任何合适的顺序来执行。此外，应当理解，在不脱离本公开的范围的情况下，可以从方法200中省略一个或多个步骤。将理解，方法200还可在使用其他合适的组件的其他上下文中来执行。
参考图3A，在204，方法200包括接收指示触控笔100绕触控笔100的主体101的纵轴103的旋转位置的旋转位置数据。在一些示例中，旋转位置数据指示触控笔100绕其纵轴103相对于计算设备100的触敏屏幕106的旋转位置。现在参考图4和图5，在一个示例中，针对触敏屏幕106定义了屏幕坐标系140，其中x轴和y轴与屏幕表面共面。图4示出了触控笔100的初始旋转位置，其中横向触控笔轴144平行于屏幕坐标系140的y轴。在图5中，触控笔100已经相对于触敏屏幕106旋转了45度。如以下更详细地描述的，并且在本公开的一个潜在优点中，触控笔100的旋转位置可以被用于确定用于在触控笔处产生触觉输出的驱动信号的一个或多个特性。
在一些示例中，触控笔100的旋转位置数据可以由计算设备104确定。这样的旋转位置数据可以被接收在计算设备的存储器中，或者被传送到触控笔100并由触控笔100接收。例如，计算设备100中的数字化仪可以接收来自触控笔100中的一个或多个静电发射器的静电信号。数字化仪可以解释并利用这些信号来确定触控笔100相对于触敏屏幕106的旋转位置。在其他示例中，作为静电信号的补充或替换，数字化仪可以利用来自触控笔的一个或多个其他信号来确定触控笔的旋转位置。例如，触控笔100中的陀螺仪122可以生成被传送到计算设备100的旋转数据。计算设备100中的数字化仪然后可以利用该数据来确定触控笔100相对于触敏屏幕106的旋转位置。在其他示例中，可以使用用于确定触控笔100相对于触敏屏幕106的旋转位置的任何合适的技术。
再次参考图3A，在208，方法200包括接收指示触控笔100的尖端108相对于触敏屏幕106的行进方向的行进方向数据。现在参考图6，示出了触控笔100的尖端108在屏幕的x-y平面中横越触敏屏幕106的一个示例。在该示例中，触控笔100的尖端108在触敏屏幕106的一部分上勾画路径148。
在不同的示例中，触控笔100的尖端108的行进方向数据可以由计算设备104确定，并且或者被接收在计算设备的存储器中或者被传送到触控笔100并由触控笔100接收。例如，触敏屏幕106可以包括互电容触摸屏显示器。在这些示例中，通过采样显示器中的驱动电极和感测电极之间的电容来标识触摸输入。驱动电极和感测电极在触摸屏显示器内被布置成阵列。以不同的频率和/或在不同的时间向每个电极提供信号。
导电材料，诸如触控笔尖端108，当定位在触敏屏幕106附近或与触敏屏幕106接触时，从驱动电极汲取电流。可以通过检测该电流来标识触摸输入，并且可以基于确定当输入发生时哪些驱动电极正在被驱动以及驱动每个驱动电极的信号的频率来重构此类输入的位置。检测该电流还包括检测流入各感测电极的电流，该电流是由提供触摸输入的触控笔尖端108或其他导电物体引起的、驱动电极和感测电极之间的电容耦合增加所造成的。以此方式，可以确定与触控笔尖端108的行进方向相对应的输入的位置，其中这样的位置数据对应于尖端相对于触敏屏幕106的行进方向数据。
在一些示例中，行进方向数据包括触控笔尖端108相对于触敏表面的速度，诸如在x轴和y轴方向上的速度。在不同的示例中，行进方向数据可以经由静电信号、无线电信号(诸如蓝牙)或任何其他合适的传输介质从计算设备104传送到触控笔100。
再次参考图3A，在212，方法200包括至少使用旋转位置数据和行进方向数据来确定驱动信号的一个或多个特性。并且在216，方法200包括使得驱动信号被传送到触控笔的主体内的触觉反馈机构，以在主体处生成触觉输出。在一个示例中并且参考图7，用户可以使用触控笔100来控制由触敏屏幕106显示的图标150的取向和移动。在该示例中，当图标150横越一条或多条所显示的线152时，触控笔100产生触觉输出以模拟图标行进通过一个或多个凸起的触感。使用触敏屏幕106上的线152的位置、触控笔的旋转位置数据和触控笔尖端行进方向数据，可以基于图标150穿过的线152数量来确定用于产生所需触觉输出的驱动信号的一个或多个特性。
例如，每条线152可以与当图标150横越一条线时触觉反馈组件130将产生的预定量级X的振动相对应。在图7的示例中并且在位置A处，触控笔尖端108和图标150在如图所示的向上倾斜的行进方向上移动，如图所示，并且触控笔100的旋转位置使得图标150定向在直立位置。相应地，在位置A处，图标150正横越单条线152。使用该行进方向数据和旋转位置数据，确定将产生具有量级X的触觉输出的驱动信号，并且触控笔将驱动信号传送到触觉反馈机构130以在触控笔100的主体101处产生该所选择的触觉输出。
当用户将触控笔100和图标150移动到位置B时，用户还沿顺时针方向旋转触控笔，以使图标150相应地旋转到如图所示的取向。在位置B处，触控笔尖端108和图标150已经改变了方向并且如所指示的那样在稍微向下倾斜的行进方向上移动。相应地，在位置B处，图标150正横越三条线152。使用该行进方向数据和旋转位置数据，确定并选择将产生具有量级3X(对应于三条线152)的触觉输出的驱动信号，并且触控笔将这一驱动信号传送到触觉反馈机构130以在该位置处在触控笔100的主体100处产生该所选择的触觉输出。有利地并且以此方式，触控笔行进方向数据和旋转位置数据被用于向用户提供定制的和逼真的触觉输出，这本来通过仅利用这些数据类型中的一种将是不可用的。
在不同示例中，触控笔的旋转位置和行进方向可以被用于确定驱动信号的各种特性和对应的触觉输出。此类特性可以包括但不限于量级和频率。在一些示例中，与触觉反馈机构130的不同驱动信号相对应的波形数据160可以被存储在触控笔100的存储器120中。在一些示例中，触控笔100可以利用旋转位置数据和行进方向数据来确定并从存储器120中选择对应的波形。在一些示例中，触控笔100可以利用旋转位置数据和行进方向数据来计算对应的波形。例如，多个波形的波形数据160以及对应的旋转位置和行进方向数据值可以被存储在查找表中，并且触觉反馈计算器111可以利用当前测得的旋转位置数据和行进方向数据来确定对应的波形。如上所述，在本公开的一个潜在技术益处中，通过组合和利用触控笔行进方向数据和旋转位置数据这两者，可以选择和/或计算特定波形以生成定制的和逼真的触觉输出。
在其他示例中，波形数据可以被存储在计算设备104的存储器中，并且根据需要被传送到触控笔100。在一些示例中，计算设备104可以根据旋转位置数据和行进方向数据来计算波形，并且诸如通过参考如上所述的查找表来将波形传送到触控笔100。
在一些示例中，触控笔100的尖端108的行进方向限定了触敏屏幕106的x-y平面中相对于屏幕坐标系140的角度。再次参考图3A并且在220，方法200可以包括在触敏屏幕的x-y平面中相对于屏幕坐标系的行进方向的不同角度处改变驱动信号的振幅。参考图8和图9并且在一个示例中，尖端108的行进方向的角度被定义成相对于屏幕坐标系140的y轴的角度。如图8所示，在该示例中，驱动信号的振幅可以在最小缩放值1到最大缩放值10之间变化。在该示例中，驱动信号的振幅与零度(平行于y轴)处的最小振幅和90度(垂直于y轴)处的最大振幅之间的行进方向角度线性地成比例。当行进方向具有负y轴分量时，可以测量行进方向相对于负y轴的角度。
在图9的示例中，触控笔100在相对于y轴成30度角的行进方向上移动。因此并且参照图8，驱动信号的对应振幅是3.5。当触控笔的行进方向改变时，驱动信号的振幅根据图8的函数相应地改变。在其他示例中，可以利用定义行进方向和驱动信号的振幅之间的关系的各种其他线性和非线性函数。在不同的示例中，这些函数可以被存储在触控笔100的存储器120或计算设备104的存储器中的查找表中。有利地，并且结合如上所述的旋转位置数据，在这些示例中，触控笔100的触觉输出被定制成反映触控笔的行进方向。在一些示例中，驱动信号波形的其他特性保持恒定，而与触控笔的行进方向无关。
在一些示例中，驱动信号波形的一个或多个不同特性可以在行进方向的不同角度处改变。例如并再次参考图3A(其中触控笔100的尖端108的行进方向限定触敏屏幕106的x-y平面中相对于屏幕坐标系140的角度)，在224处，方法200包括在触敏屏幕的x-y平面中相对于屏幕坐标系的行进方向的不同角度处改变驱动信号的频率。在一些示例中并且如上所述，尖端108的行进方向的角度被定义成相对于屏幕坐标系140的y轴的角度。可以定义多个角度范围，每个角度范围对应于具有不同频率的不同波形。在一些示例中，两个或更多个角度范围可以对应于同一频率。可以利用任何所需的角度范围。在一个示例中并且参考图10，可以利用0度和90度之间的5度角度范围，每个5度范围对应于具有不同频率的波形。
再次参考图9的示例，当触控笔100在相对于y轴成30度角的行进方向上移动时，来自图10的表的对应波形是波形F。当触控笔的行进方向移动到不同的角度范围时，根据图10的查找表使用不同的波形。与上面讨论的示例一样，在不同的示例中，这些角度范围和对应的波形可以被存储在触控笔100的存储器120或计算设备104的存储器中的查找表中。有利地，在这些示例中，可以根据触控笔的行进方向来进一步定制触控笔100的触觉输出。
在一些示例中并且如下面更详细地描述的，指示触控笔100的尖端108的虚拟或实际形状的尖端形状数据136可以与旋转位置数据和行进方向数据一起被用来确定和传递所选择的触觉输出。再次参考图3A，在228，方法200可以包括接收指示触控笔100的尖端108的形状的尖端形状数据136。在232，方法200可以包括至少使用旋转位置数据、行进方向数据和尖端形状数据来确定要提供给触觉反馈机构130的驱动信号的一个或多个特性。
在一些示例中并且在236处，方法200包括接收尖端形状数据136，该尖端形状数据描述触控笔100的尖端108的虚拟形状。在一些示例中，用户可为触控笔100选择不同的虚拟尖端形状，这些形状在触敏显示器上产生不同的显示输出。例如，用户可以选择虚拟圆珠笔形状来在触敏屏幕106上生成(“绘制”)细线。在一些示例中，虚拟尖端形状可以是对称的，诸如在显示器上产生圆形标记的圆形圆珠笔形状。在这些示例中，当触控笔100的尖端108沿着触敏屏幕106的表面移动时，所得到的显示输出的宽度和形状(在显示器的x-y平面中)可能不受触控笔的旋转位置和行进方向的影响。
在其他示例中，虚拟尖端形状可以是不对称的，诸如凿子、剃刀或记号笔形状。对于不对称尖端形状，当触控笔100的尖端108沿着触敏屏幕106的表面移动时，所得到的显示输出的宽度和/或形状(在显示器的x-y平面中)取决于触控笔的旋转位置和行进方向。在这些示例中，可能希望提供与触控笔100的旋转位置和/或行进方向相对应的不同触觉反馈。相应地并且在本公开的另一潜在技术益处中，通过组合和利用触控笔行进方向数据、旋转位置数据和尖端形状数据，可以选择和/或计算不同波形以生成定制的和逼真的触觉输出。
现在参考图11和图12，解说了示出虚拟凿尖形状170的一个示例。在该示例中，虚拟凿尖形状170包括两个成角度的侧表面172和174，它们会聚以限定边缘176。如图11所示，在该示例中，在位置A处，触控笔100的旋转位置使得虚拟凿形170的边缘176与屏幕坐标系140的y轴对准。当触控笔100沿着y轴方向从位置A垂直移动到位置B时，显示相对细的线180，对应于边缘176在平行于边缘长度的方向上的移动。为了向用户提供创建这条线的触觉体验，这条线可以模拟在纸上绘图、刨削或从表面去除材料，或者另一体验，触控笔使用旋转位置数据、行进方向数据、以及虚拟凿形数据来确定驱动信号的一个或多个特性，该驱动信号将产生模拟触觉体验的所选触觉输出。驱动信号随后被传送到触觉反馈机构130，如上所述。
在位置B处，用户改变指示笔100的行进方向以如所指示的那样横向移动。当触控笔100至少部分地在x轴方向上从位置B移动到位置C时，显示较粗的线182，对应于边缘176在不平行于边缘长度的方向上的移动。在该示例中，线182的粗度对应于虚拟凿形170的边缘176的长度。
为了向用户提供模拟创建这条较粗线的不同触觉体验，触控笔100使用旋转位置数据、行进方向数据和虚拟凿形数据来确定不同驱动信号的一个或多个特性，以产生不同的触觉输出，诸如模拟更大摩擦的更高量级的振动。在一个示例中，对于传送到触觉反馈机构130的驱动信号，选择具有更大振幅的波形，从而与由对应于线180的触觉输出产生的振动相比，在触控笔100中产生更明显的振动。在其他示例中，作为更大量级的补充或替换，可以选择与用于线180的波形相比具有不同频率的波形。在不同的示例中，虚拟凿形170可以显示给用户，也可以不显示给用户。
现在参考图3B，在一些示例中并且在240，方法200包括接收尖端形状数据136，该尖端形状数据描述了触控笔的尖端的实际物理形状。与上述虚拟尖端形状示例一样，触控笔可以使用旋转位置数据、行进方向数据和实际尖端形状数据来确定驱动信号的一个或多个特性，然后如上所述在触控笔的主体处生成对应的触觉输出。在一个示例中并且如图13所示，触控笔100可以包括可更换的尖端109，其具有类似于上述虚拟凿形170的凿形111。在其他示例中，可以使用具有对称和非对称形状的各种不同的可更换物理尖端。
再次参考图3B，在一些示例中并且在244，方法200包括接收倾斜数据162，该倾斜数据162指示触控笔100的主体101的纵轴103相对于触敏屏幕的平面的角度位置。在248，方法200包括至少使用触控笔的角度位置来确定触控笔尖端与触敏屏幕106接合的区域。并且在252，方法200包括至少使用旋转位置数据、行进方向数据和触控笔尖端区域来确定驱动信号的一个或多个特性。
在一个示例中并且参考图14和15，触控笔100被配置成控制虚拟凿尖形状170，该虚拟凿尖形状170相对于虚拟显示表面190被示意性地示出。在图14中，确定触控笔100的主体101的纵轴103相对于触敏屏幕106的x-y平面的角度位置192。可以按任何合适的方式确定角度位置192。在一些示例中，在触敏屏幕106处接收来自触控笔100的静电信号，并由计算设备104进行分析以确定触控笔100相对于显示器的倾斜和/或方位。在一些示例中，可以利用来自触控笔的一个或多个传感器的输出来确定触控笔100的倾斜和/或方位。
然后，角度位置192可被用于确定与虚拟显示表面190接合的虚拟凿尖形状170的触控笔尖端区域。在一些示例中，尖端形状数据也可以被用于确定触控笔尖端区域。再次参考图3B，在256，方法200包括至少使用角度位置和尖端形状数据来确定与触敏屏幕106接合的触控笔尖端区域。在利用虚拟尖端形状的本示例中，与触敏屏幕106接合的触控笔尖端区域被定义成与虚拟显示表面190接合的虚拟凿形尖端形状170的触控笔尖端区域。
在本示例中并且参考图14，使用触控笔100的角度位置192和描述虚拟凿尖形状170的形状和尺寸的尖端形状数据，触控笔100确定与虚拟显示表面190(模拟触敏屏幕106)接合的虚拟凿尖形状170的触控笔尖端区域。在该示例中，触控笔尖端区域是虚拟显示表面190的、被虚拟凿尖形状170的边缘176“接触”的相对窄的区域。所确定的触控笔尖端区域、旋转位置数据和触控笔100的行进方向数据然后被用于确定驱动信号的一个或多个特性以产生触觉输出(诸如相对较小量级的振动)，以模拟虚拟凿尖形状170的边缘176与虚拟显示表面190之间的相对窄的虚拟接触区域。相应地并且在本公开的又一潜在技术益处中，通过组合并利用触控笔角度位置数据和尖端形状数据来确定与虚拟显示表面190接合的触控笔尖端区域，并随后利用尖端区域、旋转位置数据和行进方向数据来确定驱动信号的(诸)特性，可以提供定制的和逼真的触觉输出。
现在参考图15，在该示例中，用户已经将触控笔100朝向触敏屏幕106倾斜到相对于显示器的较窄的角度位置193。在该位置，虚拟凿尖形状170的倾斜侧表面174现在接触虚拟显示表面190。在一个示例中，用户可以以这种方式倾斜触控笔100以执行类似于在纸或其他介质上倾斜和来回移动绘图笔的“描影(shading)”操作。
使用触控笔100的该角度位置193和描述虚拟凿尖形状170的形状和尺寸的数据，触控笔100确定与虚拟显示表面190接合的虚拟凿尖形状170的触控笔尖端区域。在该示例中，触控笔尖端区域是倾斜侧表面174的矩形区域(也参见图12)。所确定的触控笔尖端区域、旋转位置数据和触控笔100的行进方向数据然后被用于确定驱动信号的一个或多个特性以产生不同触觉输出(诸如相对较大量级的振动)，以模拟虚拟凿尖形状170的倾斜侧表面174与虚拟显示表面190之间的相对宽/大的虚拟接触区域。
在其他示例中并使用前述技术，可以使用触控笔的角度位置以及描述实际物理尖端形状的形状和尺寸的数据来确定接触触敏屏幕106的触控笔的实际物理尖端的触控笔尖端区域。在这些示例中并且如上所述，所确定的触控笔尖端区域、旋转位置数据和触控笔的行进方向数据然后被用于确定驱动信号的一个或多个特性。
在一些示例中，当触控笔100与不同类型的计算设备一起使用时，触控笔可以取决于与之一起使用的设备的类型来产生不同的触觉输出。例如并再次参考图3B，在260，方法200可以包括接收指示计算设备的设备类型的设备类型数据。在264，方法200可包括至少使用旋转位置数据、行进方向数据和设备类型数据来确定驱动信号的一个或多个特性。
例如并且关于诸如计算设备104之类的平板计算设备，触控笔100在y轴方向上相对于触敏屏幕106的移动可以使得触控笔利用具有第一频率的第一驱动信号，该第一驱动信号产生第一触觉输出。当触控笔100与不同类型的计算设备(例如，大格式交互式白板)一起使用时，触控笔100相对于白板在相同y轴方向上的移动导致触控笔利用具有第二频率的不同的第二驱动信号，该第二驱动信号产生不同的第二触觉输出。以这种方式，触控笔触觉输出可以基于与之一起使用的计算设备的类型被定制成提供不同的触感。
在一些实施例中，本文描述的方法和过程可与包括一个或多个计算设备的计算系统关联。具体而言，此类方法和过程可被实现为计算机应用程序或服务、应用编程接口(API)、库、和/或其他计算机程序产品。
图16示意性地示出了可执行上述方法和过程中的一个或多个的计算系统300的非限制性实施例。以简化形式示出了计算系统300。计算系统300可包含上述且在图1中解释的计算设备104。计算系统300可采取以下形式：一个或多个个人计算机、服务器计算机、平板计算机、家庭娱乐计算机、网络计算设备、游戏设备、移动计算设备、移动通信设备(例如，智能电话)和/或其他计算设备，以及诸如智能手表和头戴式增强现实设备之类的可穿戴计算设备。计算系统300的一个或多个方面可以被用在触控笔100中。
计算系统300包括逻辑处理器302、易失性存储器304以及非易失性存储设备306。计算系统300可以可任选地包括显示子系统308、输入子系统310、通信子系统312和/或在图16中未示出的其他组件。
逻辑处理器302包括被配置成执行指令的一个或多个物理设备。例如，逻辑处理器可以被配置成执行指令，该指令是一个或多个应用、程序、例程、库、对象、组件、数据结构或其他逻辑构造的一部分。此类指令可被实现以执行任务、实现数据类型、变换一个或多个组件的状态、实现技术效果、或以其他方式得到期望的结果。
逻辑处理器可包括被配置成执行软件指令的一个或多个物理处理器(硬件)。附加地或替换地，逻辑处理器可包括被配置成执行硬件实现的逻辑或固件指令的一个或多个硬件逻辑电路或固件设备。逻辑处理器302的各处理器可以是单核的或多核的，并且其上所执行的指令可被配置成用于串行、并行和/或分布式处理。逻辑处理器的各个个体组件可任选地分布在两个或更多个分开的设备之间，这些设备可以位于远程以及/或者被配置成用于协同处理。逻辑处理器的各方面可由以云计算配置进行配置的可远程访问的联网计算设备来虚拟化和执行。将理解，在这样的情形中，这些虚拟化方面在各种不同机器的不同物理逻辑处理器上运行。
非易失性存储设备306包括被配置成保持可由逻辑处理器执行的指令以实现本文中所描述的方法和过程的一个或多个物理设备。当实现此类方法和过程时，非易失性存储设备306的状态可以被变换－例如以保持不同的数据。
非易失性存储设备306可包括可移动的和/或内置设备。非易失性存储设备306可包括光学存储器(例如，CD、DVD、HD-DVD、蓝光碟等)、半导体存储器(例如，ROM、EPROM、EEPROM、闪存等)、和/或磁性存储器(例如，硬盘驱动器、软盘驱动器、磁带驱动器、MRAM等)或其他大容量存储设备技术。非易失性存储设备306可包括非易失性、动态、静态、读/写、只读、顺序存取、位置可寻址、文件可寻址、和/或内容可寻址设备。将领会，非易失性存储设备306被配置成即使当切断给非易失性存储设备306的电力时也保存指令。
易失性存储器304可以包括包含随机存取存储器的物理设备。易失性存储器304通常被逻辑处理器302用来在软件指令的处理期间临时地储存信息。将领会，当切断给易失性存储器304的电源时，易失性存储器304通常不继续存储指令。
逻辑处理器302、易失性存储器304和非易失性存储设备306的各方面可以被一起集成到一个或多个硬件逻辑组件中。此类硬件逻辑组件可包括例如现场可编程门阵列(FPGA)、程序和应用专用集成电路(PASIC/ASIC)、程序和应用专用标准产品(PSSP/ASSP)、片上系统(SOC)，以及复杂可编程逻辑设备(CPLD)。
术语“模块”、“程序”和“引擎”可被用于描述典型地由处理器以软件实现的计算系统300的方面，以使用易失性存储器的部分来执行特定功能，该功能涉及专门将处理器配置成执行该功能的变换处理。因此，模块、程序或引擎可经由逻辑处理器302执行由非易失性存储设备306所保持的指令、使用易失性存储器304的各部分来实例化。将理解，不同的模块、程序、和/或引擎可以从相同的应用、服务、代码块、对象、库、例程、API、函数等实例化。类似地，相同的模块、程序和/或引擎可由不同的应用、服务、代码块、对象、例程、API、功能等来实例化。术语“模块”、“程序”和“引擎”意在涵盖单个或成组的可执行文件、数据文件、库、驱动程序、脚本、数据库记录等。
当包括显示子系统308时，显示子系统308可被用来呈现由非易失性存储设备306保持的数据的视觉表示。该视觉表示可采用图形用户界面(GUI)的形式。由于本文中所描述的方法和过程改变了由非易失性存储设备保持的数据，并因而变换了非易失性存储设备的状态，因此同样可以变换显示子系统308的状态以视觉地表示底层数据中的改变。显示子系统308可包括利用实质上任何类型的技术的一个或多个显示设备。此类显示设备可以与逻辑处理器302、易失性存储器304和/或非易失性存储设备306一起组合在共享壳体中，或此类显示设备可以是外围显示设备。
在被包括时，输入子系统310可以包括诸如触控笔、键盘、鼠标、触摸屏或游戏控制器之类的一个或多个用户输入设备或者与其对接。在一些实施例中，输入子系统可包括所选择的自然用户输入(NUI)部件或者与上述自然用户输入(NUI)部件相对接。此类部件可以是集成的或外围的，并且输入动作的换能和/或处理可以在板上或板外被处置。示例NUI部件可包括用于语言和/或语音识别的话筒；用于机器视觉和/或姿势识别的红外、色彩、立体显示和/或深度相机；用于运动检测和/或意图识别的头部跟踪器、眼睛跟踪器、加速计和/或陀螺仪；以及用于评估脑部活动的电场感测部件；和/或任何其他合适的传感器。
当包括通信子系统312时，通信子系统312可被配置成将本文描述的各种计算设备彼此通信地耦合，并且与其他设备通信地耦合。通信子系统312可包括与一个或多个不同通信协议兼容的有线和/或无线通信设备。作为非限制性示例，通信子系统可被配置成用于经由无线电话网络或者有线或无线个人网络、局域网或广域网(诸如Wi-Fi连接上的蓝牙或HDMI)来进行通信。在一些实施例中，通信子系统可允许计算系统300经由诸如因特网之类的网络将消息发送至其他设备以及/或者从其他设备接收消息。
以下各段提供了对本申请的权利要求书的附加支持。一个方面提供了一种用于向触控笔的主体提供触觉输出的方法，该方法包括：接收旋转位置数据，所述旋转位置数据指示所述触控笔绕所述触控笔的所述主体的纵轴的旋转位置；接收指示所述触控笔的尖端相对于计算设备的触敏屏幕的行进方向的行进方向数据；至少使用所述旋转位置数据和所述行进方向数据来确定驱动信号的一个或多个特性；以及使得所述驱动信号被传送到所述触控笔的主体内的触觉反馈机构，以在所述主体处生成所述触觉输出。该方法可附加地或替换地包括，接收指示所述触控笔的尖端的形状的尖端形状数据；以及至少使用所述旋转位置数据、所述行进方向数据和所述尖端形状数据来确定所述驱动信号的所述一个或多个特性。该方法可附加地或替换地包括其中所述尖端形状数据描述所述触控笔的尖端的虚拟形状。该方法可附加地或替换地包括其中所述尖端形状数据描述所述触控笔的尖端的物理形状。该方法可附加地或替换地包括，接收倾斜数据，所述倾斜数据指示所述触控笔的主体的纵轴相对于所述触敏屏幕的平面的角度位置；至少使用所述触控笔的角度位置来确定与所述触敏屏幕接合的触控笔尖端区域；以及至少使用所述旋转位置数据、所述行进方向数据和所述触控笔尖端区域来确定所述驱动信号的所述一个或多个特性。
该方法可附加地或替换地包括，接收指示所述触控笔的尖端的形状的尖端形状数据；以及至少使用所述触控笔的角度位置和所述尖端形状数据来确定与所述触敏屏幕接合的所述触控笔尖端区域。该方法可附加地或替换地包括，接收指示所述计算设备的设备类型的设备类型数据；以及至少使用所述旋转位置数据、所述行进方向数据和所述设备类型数据来确定所述驱动信号的一个或多个特性。该方法可附加地或替换地包括，其中所述尖端的行进方向限定在所述触敏屏幕的平面中相对于屏幕坐标系的角度，所述方法还包括在所述触敏屏幕的平面中的行进方向的不同角度处改变所述驱动信号的振幅。该方法可附加地或替换地包括，其中所述尖端的行进方向限定在所述触敏屏幕的平面中相对于屏幕坐标系的角度，所述方法还包括在所述触敏屏幕的平面中的行进方向的不同角度处改变所述驱动信号的频率。
另一方面提供了一种用于向计算设备的触敏屏幕提供输入的触控笔，所述触控笔包括：主体；所述主体内的触觉反馈机构；逻辑处理器；以及存储指令的存储器，所述指令能由处理器执行以经由所述触觉反馈机构向所述主体提供触觉输出，所述指令能执行以：接收旋转位置数据，所述旋转位置数据指示所述触控笔绕所述触控笔的所述主体的纵轴的旋转位置；接收指示所述触控笔的尖端相对于所述触敏屏幕的行进方向的行进方向数据；至少使用所述旋转位置数据和所述行进方向数据来确定驱动信号的一个或多个特性；以及使得所述驱动信号被传送到所述触觉反馈机构，以在所述触控笔的所述主体处生成所述触觉输出。作为补充或替换，触控笔可包括，其中指令可执行以：接收指示所述触控笔的尖端的形状的尖端形状数据；以及至少使用所述旋转位置数据、所述行进方向数据和所述尖端形状数据来确定所述驱动信号的所述一个或多个特性。该触控笔可附加地或替换地包括其中所述尖端形状数据描述所述触控笔的尖端的虚拟形状。该触控笔可附加地或替换地包括其中所述尖端形状数据描述所述触控笔的尖端的物理形状。作为补充或替换，触控笔可包括，其中指令可执行以：接收倾斜数据，所述倾斜数据指示所述触控笔的主体的纵轴相对于所述触敏屏幕的平面的角度位置；至少使用所述倾斜数据来确定与所述触敏屏幕接触的所述尖端的尖端区域；以及至少使用所述旋转位置数据、所述行进方向数据和所述尖端区域来确定所述驱动信号的所述一个或多个特性。
作为补充或替换，触控笔可包括，其中指令可执行以：接收指示所述触控笔的尖端的形状的尖端形状数据；以及至少使用所述倾斜数据和所述尖端形状数据来确定与所述触敏屏幕接触的所述尖端的尖端区域。作为补充或替换，触控笔可包括，其中指令可执行以：接收指示所述计算设备的设备类型的设备类型数据；以及至少使用所述旋转位置数据、所述行进方向数据和所述设备类型数据来确定所述驱动信号的一个或多个特性。该触控笔可附加地或替换地包括，其中所述尖端的行进方向限定在所述触敏屏幕的平面中相对于屏幕坐标系的角度，并且所述指令还可执行以在所述触敏屏幕的平面中的行进方向的不同角度处改变所述驱动信号的振幅。该触控笔可附加地或替换地包括，其中所述尖端的行进方向限定在所述触敏屏幕的平面中相对于屏幕坐标系的角度，并且所述指令还可执行以在所述触敏屏幕的平面中的行进方向的不同角度处改变所述驱动信号的频率。
另一方面提供了一种在用于向另一计算设备的触敏屏幕提供输入的触控笔中的计算设备，触控笔中的计算设备包括：逻辑处理器；以及存储指令的存储器，所述指令能由处理器执行以向触控笔的主体提供触觉输出，所述指令能执行以：接收旋转位置数据，所述旋转位置数据指示所述触控笔绕所述触控笔的所述主体的纵轴的旋转位置；接收指示所述触控笔的尖端相对于所述触敏屏幕的行进方向的行进方向数据；至少使用所述旋转位置数据和所述行进方向数据来确定驱动信号的一个或多个特性；以及使得所述驱动信号被传送到所述触控笔的主体内的触觉反馈机构，以在所述主体处生成所述触觉输出。作为补充或替换，该计算设备可包括，其中指令可执行以：接收指示所述触控笔的尖端的形状的尖端形状数据；以及至少使用所述旋转位置数据、所述行进方向数据和所述尖端形状数据来确定所述驱动信号的所述一个或多个特性。
应当理解，本文中所描述的配置和/或办法本质上是示例性的，并且这些具体实施例或示例不应被视为具有限制意义，因为许多变体是可能的。本文中所描述的具体例程或方法可表示任何数目的处理策略中的一个或多个。由此，所解说和/或所描述的各种动作可按所解说和/或所描述的顺序执行、按其他顺序执行、并行地执行，或者被省略。同样，以上所描述的过程的次序可被改变。
本公开的主题包括此处公开的各种过程、系统和配置以及其他特征、功能、动作和/或属性、以及它们的任一和全部等价物的所有新颖且非显而易见的组合和子组合。

Claims (15)

1.一种用于向触控笔的主体提供触觉输出的方法，所述方法包括：
接收旋转位置数据，所述旋转位置数据指示所述触控笔绕所述触控笔的主体的纵轴的旋转位置；
接收指示所述触控笔的尖端相对于计算设备的触敏屏幕的行进方向的行进方向数据；
至少使用所述旋转位置数据和所述行进方向数据来确定驱动信号的一个或多个特性；以及
使得所述驱动信号被传送到所述触控笔的主体内的触觉反馈机构，以在所述主体处生成所述触觉输出。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
接收指示所述触控笔的尖端的形状的尖端形状数据；以及
至少使用所述旋转位置数据、所述行进方向数据和所述尖端形状数据来确定所述驱动信号的所述一个或多个特性。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述尖端形状数据描述所述触控笔的尖端的虚拟形状。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述尖端形状数据描述所述触控笔的尖端的物理形状。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
接收倾斜数据，所述倾斜数据指示所述触控笔的主体的纵轴相对于所述触敏屏幕的平面的角度位置；
至少使用所述触控笔的角度位置来确定与所述触敏屏幕接合的触控笔尖端区域；以及
至少使用所述旋转位置数据、所述行进方向数据和所述触控笔尖端区域来确定所述驱动信号的所述一个或多个特性。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，还包括：
接收指示所述触控笔的尖端的形状的尖端形状数据；以及
至少使用所述触控笔的角度位置和所述尖端形状数据来确定与所述触敏屏幕接合的所述触控笔尖端区域。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
接收指示所述计算设备的设备类型的设备类型数据；以及
至少使用所述旋转位置数据、所述行进方向数据和所述设备类型数据来确定所述驱动信号的一个或多个特性。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述尖端的行进方向限定在所述触敏屏幕的平面中相对于屏幕坐标系的角度，所述方法还包括在所述触敏屏幕的平面中的行进方向的不同角度处改变所述驱动信号的振幅。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述尖端的行进方向限定在所述触敏屏幕的平面中相对于屏幕坐标系的角度，所述方法还包括在所述触敏屏幕的平面中的行进方向的不同角度处改变所述驱动信号的频率。
10.一种用于向计算设备的触敏屏幕提供输入的触控笔，所述触控笔包括：
主体；
所述主体内的触觉反馈机构；
逻辑处理器；以及
存储指令的存储器，所述指令能由处理器执行以经由所述触觉反馈机构向所述主体提供触觉输出，所述指令能执行以：
接收旋转位置数据，所述旋转位置数据指示所述触控笔绕所述触控笔的所述主体的纵轴的旋转位置；
接收指示所述触控笔的尖端相对于所述触敏屏幕的行进方向的行进方向数据；
至少使用所述旋转位置数据和所述行进方向数据来确定驱动信号的一个或多个特性；以及
使得所述驱动信号被传送到所述触觉反馈机构，以在所述触控笔的所述主体处生成所述触觉输出。
11.根据权利要求10所述的触控笔，其特征在于，所述指令能执行以：
接收指示所述触控笔的尖端的形状的尖端形状数据；以及
至少使用所述旋转位置数据、所述行进方向数据和所述尖端形状数据来确定所述驱动信号的所述一个或多个特性。
12.根据权利要求11所述的触控笔，其特征在于，所述尖端形状数据描述所述触控笔的尖端的虚拟形状。
13.根据权利要求11所述的触控笔，其特征在于，所述尖端形状数据描述所述触控笔的尖端的物理形状。
14.根据权利要求10所述的触控笔，其特征在于，所述指令能执行以：
接收倾斜数据，所述倾斜数据指示所述触控笔的主体的纵轴相对于所述触敏屏幕的平面的角度位置；
至少使用所述倾斜数据来确定与所述触敏屏幕接触的所述尖端的尖端区域；以及
至少使用所述旋转位置数据、所述行进方向数据和所述尖端区域来确定所述驱动信号的所述一个或多个特性。
15.根据权利要求14所述的触控笔，其特征在于，所述指令能执行以：
接收指示所述触控笔的尖端的形状的尖端形状数据；以及
至少使用所述倾斜数据和所述尖端形状数据来确定与所述触敏屏幕接触的所述尖端的尖端区域。
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