CN117590956A - 具有套筒的手持式输入设备 - Google Patents

Abstract

提供了一种具有套筒的手持式输入设备。一种系统可包括电子设备诸如头戴式设备以及用于控制该电子设备的手持式输入设备。该手持式输入设备可包括触控笔和位于该触控笔上的可移除套筒。该手持式输入设备的输入‑输出能力可在该触控笔和该可移除套筒之间共享。该触控笔可包括触摸传感器电路、力敏末端和运动传感器。该套筒可包括：用于将该套筒上的触摸输入传递到该触控笔上的该触摸传感器电路的导体；用于将该套筒上的力传递到该触控笔的该力敏末端的可变形构件；以及可由外部相机检测并与来自该触控笔的运动传感器数据一起使用以跟踪该手持式输入设备的视觉标记物。该可移除套筒可包括触觉输出设备和电池，并且可附接到不带电子器件的物品。

Description

具有套筒的手持式输入设备

本申请要求2023年7月12日提交的美国专利申请18/351,415号以及2022年8月17日提交的美国临时专利申请63/398,776号的优先权，这些专利申请据此全文以引用方式并入本文。

技术领域

本发明整体涉及计算机系统，并且更具体地涉及用于计算机系统的输入设备。

背景技术

电子设备(诸如计算机)可使用计算机鼠标和其他输入附件来控制。诸如平板计算机的一些设备具有触敏显示器。可使用诸如计算机触控笔的输入设备与触敏显示器交互。例如，触控笔的用户可以在显示器上进行绘制。在虚拟现实系统中，可使用力反馈手套来控制虚拟对象。移动电话可具有用于响应于触摸输入来创建触觉反馈的触摸屏显示器和振动器。

诸如这些设备对于用户来说可能不方便，也可能是麻烦的或者不舒服的，或者可能提供不充分的反馈。

发明内容

一种系统可包括电子设备诸如头戴式设备以及用于控制该电子设备的手持式输入设备。该头戴式设备或其他设备可具有被配置为显示叠加到真实世界内容上的虚拟内容的显示器。

该手持式输入设备可包括触控笔(stylus)和位于该触控笔上的可移除套筒。该手持式输入设备的输入-输出能力可在该触控笔和该可移除套筒之间共享。该触控笔可包括触摸传感器电路、力敏末端和运动传感器。该套筒可包括：用于将该套筒上的触摸输入传递到该触控笔上的该触摸传感器电路的导体；用于将该套筒上的力传递到该触控笔的该力敏末端的可变形构件；以及可由外部相机检测并与来自该触控笔的运动传感器数据一起使用以跟踪该手持式输入设备的视觉标记物。该可移除套筒可包括触觉输出设备和电池，并且可附接到不带电子器件的物品。

附图说明

图1为根据一个实施方案的具有手持式输入设备的例示性系统的示意图。

图2为根据一个实施方案的例示性手持式输入设备的透视图。

图3为根据一个实施方案的包括具有套筒的手持式输入设备和诸如头戴式设备的电子设备的例示性系统的图示。

图4为根据一个实施方案的包括已从其移除套筒的手持式输入设备和诸如平板计算机的电子设备的例示性系统的透视图。

图5为根据一个实施方案的具有带有铰接盖的套筒的例示性手持式输入设备的侧视图。

图6为根据一个实施方案的具有带有压配合盖的套筒的例示性手持式输入设备的侧视图。

图7为根据一个实施方案的具有带有螺纹盖和顺从性末端耦接结构的套筒的例示性手持式输入设备的侧视图。

图8为根据一个实施方案的具有带有两个相对的开口端部的套筒的例示性手持式输入设备的侧视图。

图9为根据一个实施方案的具有围绕不带电子器件的物品的套筒的例示性手持式输入设备的侧视图。

图10为根据一个实施方案的由柔性材料形成的可包裹在物品周围的例示性套筒的透视图。

图11为根据一个实施方案的具有触控笔和带有配合表面特征的套筒的例示性手持式输入设备的横截面视图。

图12为根据一个实施方案的具有带有用于将触控笔接收在套筒内的磁结构的套筒的例示性手持式输入设备的侧视图。

图13为根据一个实施方案的具有触摸传感器结构的例示性手持式输入设备的侧视图。

图14为根据一个实施方案的其中电子设备用于经由手持式输入设备的套筒中的充电电路来给手持式输入设备充电的例示性系统的侧视图。

图15为根据一个实施方案的其中电子设备用于通过手持式输入设备的套筒中的开口来给手持式输入设备充电的例示性系统的侧视图。

具体实施方式

被配置为握持在用户的手中的电子设备可用于采集用户输入并向用户提供输出。例如，被配置为控制一个或多个其他电子设备的电子设备(其有时被称为控制器、手持式控制器、输入设备或手持式输入设备)可用于采集用户输入并供应输出。例如，手持式输入设备可包括具有加速度计的用于采集关于输入设备运动(诸如划动运动、挥动运动、书写运动、绘制运动、摇动运动、旋转等)的信息的惯性测量单元，并且可包括用于与外部装备(诸如头戴式设备)通信的无线通信电路，可包括跟踪特征(诸如可利用外部电子设备中的光学传感器来跟踪的主动或被动视觉标记物)，可包括输入设备(诸如触摸传感器、力传感器、按钮、旋钮、轮等)，可包括用于采集关于手持式输入设备、与输入设备交互的用户的手、以及周围环境之间的交互的信息的传感器。手持式输入设备可包括向用户的手提供触觉输出的触觉输出设备，并且可包括诸如一个或多个扬声器的其他输出部件。

一个或多个手持式输入设备可采集来自用户的用户输入。用户可使用手持式输入设备来控制虚拟现实或混合现实设备(例如，头戴式装备，诸如眼镜、护目镜、头盔或具有显示器的其他设备)。在操作期间，手持式输入设备可采集用户输入，诸如关于手持式输入设备和周围环境之间的交互、用户的手指或手和周围环境之间的交互以及与为用户显示的虚拟内容相关联的交互的信息。用户输入可用于控制显示器(例如，头戴式显示器、计算机显示器等)上的视觉输出。可使用手持式输入设备向用户的手指提供对应的触觉输出。触觉输出可用于例如在用户使用手持式输入设备与真实或虚拟对象交互时向用户的手指提供期望的感觉(例如，纹理、重量、扭矩、推动、拉动等)。触觉输出还可用于产生制动、响应于供应给手持式输入设备的用户输入而提供局部或全局触觉反馈和/或提供其他触觉效果。

手持式输入设备可握持在用户的一只或两只手中。用户可使用手持式输入设备与任何合适的电子装备交互。例如，用户可使用一个或多个手持式输入设备与虚拟现实或混合现实系统(例如，具有显示器的头戴式设备)交互，以向台式计算机、平板计算机、蜂窝电话、手表、耳塞或其他附件提供输入，以控制诸如照明、电视、恒温器、电器等家庭用品，或与其他电子装备交互。

套筒可用于将物品转换为手持式输入设备和/或增强其他输入设备的输入-输出能力。套筒可包括输入-输出部件、传感器和/或其他电路，并且可被配置为包裹在可包含或可不包含任何电子器件或电路的物品周围。在一些布置中，套筒可包裹在不带电子器件的物品(诸如钢笔、铅笔、画笔、餐具或其他手持式物品)周围。当套筒被放置在物品上时，用户可正常使用物品(例如，通过用钢笔或铅笔书写、用餐具吃饭和/或用物品执行其他任务)，而套筒通过跟踪物品的运动、感测关于环境的信息、提供触觉反馈等来提供输入-输出能力。在一些布置中，套筒可包裹在诸如触控笔或其他输入设备的电子设备周围。通过这种类型的布置，套筒可增强触控笔的现有输入-输出能力，并且触控笔可增强套筒的输入-输出能力。当套筒位于触控笔上时，套筒和触控笔可形成组合的手持式输入设备(例如，用于头戴式设备或其他电子设备)，该组合的手持式输入设备具有套筒的输入-输出能力以及触控笔的输入-输出能力两者。当将套筒从触控笔移除时，可正常使用触控笔(例如，通过向触摸屏提供输入)。这允许用户使用单个输入设备容易地在电子设备之间切换。

图1为可包括一个或多个手持式输入设备的类型的例示性系统的示意图。如图1所示，系统8可包括电子设备，诸如手持式输入设备10和其他电子设备24。每个手持式输入设备10可被握持在用户的手中。系统8中的附加电子设备(诸如设备24)可包括以下设备：诸如膝上型计算机、包含嵌入式计算机的计算机监视器、平板计算机、台式计算机(例如、具有集成计算机处理器和其他计算机电路的支架上的显示器)、蜂窝电话、媒体播放器或其他手持或便携式电子设备、诸如手表设备的小型设备、悬挂设备、头戴式耳机或耳机设备，诸如佩戴在用户头上的眼镜、护目镜、头盔或其他装备的头戴式设备、或其他可佩戴或微型设备、电视机、不包含嵌入式计算机的计算机显示器、游戏设备、遥控器、导航设备、嵌入式系统(诸如其中装备安装在售货亭、汽车、飞机或其他车辆上的系统)，或其他车辆、可拆卸的电子装备外壳、带子、腕带或发箍、可拆卸的设备盖、具有带子或具有其他结构以容纳和携带电子装备和其他物品的箱子或包、可以插入电子装备或其他物品的项链或手臂带、钱包、袖子、口袋或其他结构、椅子、沙发或其他座椅的一部分(例如、靠垫或其他座椅结构)、衣物或其他可穿戴物品(例如、帽子、腰带、手腕带、发箍、袜子、手套、衬衫、裤子等)、或实现这些设备中的两个或更多个的功能的装备。

利用一种例示性构型(其有时在本文中可作为示例进行描述)，设备10为手持式输入设备，其具有被配置为握在用户手指内的细长记号笔形状的外壳，或者具有被配置为搁置在用户手中的其他形状的外壳，并且设备24为头戴式设备、蜂窝电话、平板计算机、膝上型计算机、手表设备、具有扬声器的设备或其他电子设备(例如，具有显示器、音频部件和/或其他输出部件的设备)。具有记号笔形状的外壳的手持式输入设备可具有横跨用户手的宽度的细长外壳，并且可像钢笔、铅笔、记号笔、握棒或工具一样被握持。

设备10和设备24可包括控制电路12和控制电路26。控制电路12和控制电路26可包括用于支持系统8的操作的存储和处理电路。存储和处理电路可以包括诸如非易失性存储器的存储器，(例如，闪存存储器或其他配置为形成固态驱动器的电可编程只读存储器)、易失性存储器(例如，静态或动态随机存取存储器)等，控制电路12和26中的处理电路可以用于采集来自传感器和其他输入设备的输入，并且可以用于控制输出设备。处理电路可基于一个或多个微处理器、微控制器、数字信号处理器、基带处理器和其他无线通信电路、电源管理单元、音频芯片、专用集成电路等。

为了支持设备10和设备24之间的通信和/或为了支持系统8中的装备与外部电子装备之间的通信，控制电路12可使用通信电路14进行通信和/或控制电路26可以使用通信电路28进行通信。电路14和/或电路28可包括天线、射频收发器电路以及其他无线通信电路和/或有线通信电路。例如，电路14和/或电路28(其有时可被称为控制电路和/或控制和通信电路)可以经由无线链路38支持设备10和设备24之间的双向无线通信(例如，无线局域网链路、近场通信链路或其他合适的有线或无线通信链路(例如，链路、/>链路、60GHz链路或其他毫米波链路等))。设备10和设备24还可包括用于传输和/或接收有线和/或无线功率的电源电路，并且可包括电池。在设备10和设备24之间支持无线功率传输的构型中，可以使用感应功率传输线圈(作为示例)来支持带内无线通信。

设备10和设备24可包括输入-输出设备，诸如设备16和设备30。输入-输出设备16和/或输入-输出设备30可用于采集用户输入，用于采集关于用户周围环境的信息和/或向用户提供输出。设备16可包括传感器18，并且设备30可包括传感器32。传感器18和/或32可包括力传感器(例如，应变仪、电容式力传感器、电阻式力传感器等)、音频传感器(诸如麦克风)、触摸传感器和/或接近传感器(诸如电容式传感器)、光学传感器(诸如发射和检测光的光学传感器)、超声传感器(例如，用于跟踪设备取向和位置和/或用于检测用户输入诸如手指输入的超声传感器)、和/或其他触摸传感器和/或接近传感器、单色和彩色环境光传感器、图像传感器、用于检测位置、取向和/或运动的传感器(例如，加速度计、磁性传感器(诸如罗盘传感器、陀螺仪和/或包含部分或全部这些传感器的惯性测量单元))、用于检测手指动作的肌肉活动传感器(EMG)、射频传感器、深度传感器(例如，基于立体成像设备的结构光传感器和/或深度传感器)、光学传感器(诸如采集飞行时间测量结果的自混合干涉型传感器和光探测及测距(激光雷达)传感器)、光学传感器(诸如视觉测距传感器，其使用在相机中的数字图像传感器采集的图像来采集位置和/或取向信息)、凝视跟踪传感器、具有数字图像传感器的可见光和/或红外相机、湿度传感器、含水率传感器和/或其他传感器。在一些布置中，设备10和/或设备24可使用传感器18和/或传感器32和/或其他输入-输出设备16和/或输入-输出设备30来采集用户输入(例如，按钮可用于采集按钮按压输入，与显示器重叠的触摸传感器可用于采集触摸屏输入，触摸板可用于采集触摸输入，麦克风可用于采集音频输入，加速度计可用于监测手指何时接触输入表面，并且因此可用于采集手指按压输入等)。如果需要，设备10和/或设备24可包括旋转按钮(例如，手表上的表冠机构或旋转并且任选地可被按压以选择所感兴趣的项目的其他合适的旋转按钮)。可在设备16和/或设备30中包括字母数字按键和/或其他按钮。在一些构型中，传感器18可包括操纵杆、滚珠、光学传感器(例如，发射光的激光器和通过监测和分析光斑图案的变化以及在设备10相对于那些表面移动时与用发射光照明的表面相关联的其他信息来跟踪运动的图像传感器)、指纹传感器和/或其他感测电路。射频跟踪设备可包括在传感器18中以检测位置、取向和/或范围。信标(例如，射频信标)可用于在用户环境中的不同位置(例如，在用户家或办公室中的一个或多个注册位置)发射射频信号。设备10和/或24可分析射频信标信号以帮助确定设备10和/或24相对于信标的位置和定位。如果需要，设备10和/或24可包括信标。频率强度(接收信号强度信息)、信标取向、飞行时间信息和/或其他射频信息可用于确定取向和位置信息。在一些频率(例如，较低频率，诸如低于10GHz的频率)下，可使用信号强度信息，而在其他频率(例如，较高频率，诸如高于10GHz的频率)下，可使用室内雷达方案。如果需要，除了使用射频信标和/或射频雷达技术之外或代替使用射频信标和/或射频雷达技术，可在系统8中使用基于光的信标、超声信标和/或其他信标设备。

设备16和/或设备30可包括触觉输出设备20和触觉输出设备34。触觉输出设备20和/或触觉输出设备34可产生由用户感测的运动(例如，通过用户的指尖感测的运动)。触觉输出设备20和/或触觉输出设备34可包括以下制动器：诸如电磁致动器、电动机、压电致动器、电活性聚合物致动器、振动器、线性致动器(例如，线性谐振致动器)、旋转致动器，可弯曲地弯曲构件的致动器、在设备10和/或设备24之间产生和/或控制排斥力和/或吸引力的致动器设备(例如，用于产生静电排斥和/或吸引力的部件，诸如电极；用于产生超声输出的部件，诸如超声换能器；用于产生磁性相互作用的部件，诸如用于产生直流和/或交流磁场的电磁体、永磁体、磁性材料，诸如铁或铁氧体；和/或用于在设备10和/或设备24之间产生排斥力和/或吸引力的其他电路)。在一些情况下，用于在设备10中产生力的致动器可用于在用户的手指上施加感觉(例如，重量、纹理、拉动、推动、扭矩等的感觉)和/或以其他方式与用户的手指直接交互。在其他情况下，这些部件可用于彼此交互(例如，通过使用电磁体在一对设备10和/或设备10与设备24之间产生动态可调的电磁排斥力和/或吸引力)。

如果需要，输入-输出设备16和/或输入-输出设备30可包括其他设备22和/或设备36，诸如显示器(例如，在设备24中显示用户图像)、状态指示灯(例如，用作功率指示器的设备10和/或设备24中的发光二极管，以及其他基于光的输出设备)、扬声器和其他音频输出设备、电磁体、永磁体、由磁性材料形成的结构(例如，被磁体吸引的铁棒或其他铁磁构件，诸如电磁体和/或永磁体)、电池等。设备10和/或设备24还可以包括配置为传输和/或接收有线和/或无线功率信号的功率传输和/或接收电路。

图2为用户的手(手40)和例示性手持式输入设备10(有时被称为手持式控制器)的透视图。如图2所示，输入设备10可以是装配在用户的手40内的细长记号笔形状的电子设备。输入设备10的细长形状允许手40握持输入设备10，就好像它是钢笔、铅笔、记号笔或其他书写工具一样。在其他构型中，输入设备10可如同握棒或指挥棒一样握持在手40中。一般来讲，输入设备10可以任何合适的方式(例如，在端部、在中间、在两个、三个、四个或所有五个手指之间、用双手等)握持在手40中。

用户可同时握持一个或多个设备10。例如，用户可将单个设备10握持在用户的左手或右手中。又如，用户可将第一设备10握持在用户的左手中，并且将第二设备10握持在用户的右手中。也可使用其中将多个设备10握持在一只手中的布置。其中设备10具有握持在用户的手内的主体的构型在本文中有时被描述为示例。

控制电路12(以及，如果需要，通信电路14和/或输入-输出设备16)可完全包含在设备10内(例如，在外壳54中)和/或可包括位于外部结构中的电路(例如，在诸如设备24、控制台、存储盒等的外部电子设备中)。

一般来讲，电子部件诸如控制电路12、通信电路14和/或输入-输出设备16(例如，传感器18、触觉输出设备20和/或其他设备22)可安装在输入设备外壳54内的任何合适位置和/或输入设备外壳的表面上的任何合适位置。

如图2所示，外壳54可具有细长记号笔形状、细长管形状、细长柱状和/或任何其他细长形状。有时可被称为壳体、主体或箱的外壳54可由塑料、玻璃、陶瓷、纤维复合材料、金属(例如，不锈钢、铝等)、织物、其他合适的材料或这些材料中的任意两种或更多种的组合形成。外壳54可使用一体式构型形成，在一体式构型中，外壳54的一部分或全部被机加工或模制成单个结构，或者可使用多个结构(例如，内部框架结构、形成外部外壳表面的一个或多个结构等)形成。外壳54可形成外壳壁、末端部分和/或用于设备10的内部支撑结构。外壳54可具有介于140mm和150mm之间、介于130mm和160mm之间、介于100mm和200mm之间、介于120mm和160mm之间、大于180mm、小于180mm或为任何其他合适的长度的长度L。外壳54的直径D可介于12mm和14mm之间、介于10mm和15mm之间、介于11mm和16mm之间、介于15mm和20mm之间、介于18mm和25mm之间、大于25mm、小于25mm或为任何其他合适的直径。

外壳54可具有一个或多个弯曲表面和一个或多个平面表面。在图2的例示性示例中，设备10具有包裹在设备10的第一部分周围的弯曲表面C和沿着设备10的第二部分延伸的平坦表面F。如果需要，平坦表面F可位于设备10的第一侧上，并且弯曲表面C可位于设备10的相对的第二侧上。弯曲表面C和平坦表面F包裹在设备10周围以形成细长管形状，该细长管形状围绕用于容纳诸如控制电路12、通信电路14和输入-输出设备16的内部部件的细长内部空间。外壳54可具有在第一末端部分和第二末端部分之间延伸的细长轴部分，诸如轴B，该第一末端部分和该第二末端部分诸如位于设备10的第一端部处的末端部分T1和位于设备10的相对的第二端部处的末端部分T2。外壳末端部分T1和T2中的一者或两者可从末端部分T1和T2之间的主细长轴B移除。

超声传感器、光学传感器、惯性测量单元、诸如电容式触摸传感器电极的触摸传感器、应变仪和其他力传感器、射频传感器和/或其他传感器可用于采集指示设备10和/或握持设备10的手40的活动的传感器测量结果。

在一些构型中，可使用安装在外部电子装备中(例如，在计算机或其他台式设备中、在头戴式设备或其他可穿戴设备中和/或在与设备10分开的其他电子设备24中)的传感器来监测输入设备位置、移动和取向。例如，光学传感器(诸如与设备10分开的图像传感器)可用于监测设备10以确定它们的位置、移动和/或取向。如果需要，设备10可包括无源光学对准特征和/或有源光学对准特征，以帮助设备24中的图像传感器跟踪设备10的位置、取向和/或运动。例如，设备10可包括发光设备。发光设备可包括发光二极管、激光器(例如，激光二极管、垂直腔面发射激光器等)或其他光源，并且可在可见波长、紫外波长和/或红外波长下操作。发光设备可以非对称图案布置在外壳44上，并且可发射由设备24(例如，头戴式设备、台式计算机、基于独立相机的监测系统和/或具有图像传感器或其他跟踪传感器电路的其他电气装备)中的图像传感器、深度传感器和/或其他基于光的跟踪传感器电路检测到的光。通过处理所接收的图案形发射光，设备24能够确定设备10的位置、取向和/或运动。如果需要，发光设备可为可移除的和/或可定制的(例如，用户可定制发光设备的位置和类型)。

还可执行涉及从已知身体部位取向(例如手指取向)进行推算以在其他身体部位(例如，使用反向运动学估计的手腕和/或臂取向)产生取向信息的跟踪。如果需要，可将视觉测距传感器包括在设备10中。这些传感器可包括采集设备10的环境的图像数据的帧的图像传感器，并且可用于测量来自图像数据的帧的位置、取向和/或运动。如果需要，可使用激光雷达、在多个方向上取向的超声传感器、射频跟踪传感器和/或其他输入设备跟踪布置。在一些布置中，用于控制系统8的用户输入可包括到输入设备10的用户输入和其他用户输入两者(例如，用户眼睛凝视输入、用户语音输入等)。例如，当控制系统8中的设备10和/或设备24时，凝视跟踪信息(诸如用凝视跟踪器测量的用户的凝视点)可与到输入设备10的输入融合。用户可例如凝视感兴趣的对象，同时设备10使用传感器18中的一个或多个传感器(例如，加速度计、力传感器、触摸传感器等)来采集信息，诸如轻击输入(其中用户用一个或多个手指在设备10上轻击的轻击输入、其中设备10轻击桌面或其他外部表面或对象的轻击输入和/或导致来自设备10的可测量力和/或加速度计输出的任何其他轻击输入)、双击输入、力输入、输入设备手势(轻击、划动、转动、摇动、书写、绘制、涂色、雕刻、游戏和/或与设备10的其他手势、与设备10的外部表面上的手势、与设备10的外部对象上的手势、与虚拟对象交互的手势、与输入设备10在空中的手势等)、与使用延迟凝视或其他凝视点输入选择的对象相关联的拖放操作等。从输入设备10到系统8的输入可包括关于相对于输入设备10的手指取向、位置和/或运动的信息，可包括关于手指按压输入设备10的表面的力度的信息(例如，力信息)，可包括关于输入设备10按压对象或外表面的力度的信息(例如，末端部分诸如末端部分T1按压外表面的力度)，可包括指向输入(例如，输入设备10指向的方向)，其可使用设备10中的传感器18和/或其他传感器中的射频传感器来采集，和/或可包括其他输入。

通过将来自设备10中的第一设备的用户输入与来自设备10中的第二设备的用户输入关联和/或通过以其他方式分析传感器输入，多设备输入可被检测并用于操纵虚拟对象或在系统8中采取其他动作。例如，考虑使用与设备10的轻击手势来选择与用户的当前凝视点相关联的虚拟对象。一旦已基于用户的凝视点的方向(或指向方向输入)并基于轻击手势输入或其他用户输入来选择虚拟对象，就可使用利用一个或多个设备10采集的另外的用户输入来旋转和/或以其他方式操纵虚拟对象。例如，可使用设备10中的内部测量单元或其他传感器18采集关于输入设备移动(例如，旋转移动)的信息，并且该旋转输入可用于旋转所选择的对象。在一些情况下，可基于凝视点(例如，当检测到用户的凝视点指向对象时)来选择对象，并且在选择之后，对象属性(例如，虚拟对象属性诸如虚拟对象外观和/或真实世界对象属性诸如真实世界设备的操作设置)可使用应变仪输入、触摸传感器输入、输入设备取向输入来调整(例如，旋转虚拟对象等)。

如果需要，与设备10的手势诸如凌空手势(三维手势)可涉及附加输入。例如，用户可使用混合手势来控制系统8，这些混合手势涉及设备10通过空气(例如，凌空手势部件)的移动，并且还涉及设备10和手40的一个或多个手指之间的接触。例如，设备10中的惯性测量单元和/或设备24中的相机可检测设备10通过空气的用户移动(例如，以描绘出路径)，而设备10中的传感器18(诸如二维触摸传感器、力传感器或其他传感器18)检测力输入、触摸输入或与对设备10的接触相关联的其他输入。

设备10中的传感器可例如测量用户相对于表面移动设备10的力度(例如，在垂直于表面的方向上)和/或用户沿着表面移动设备10的力度(例如，在平行于表面的方向上的剪切力)。设备10的移动方向也可由设备10中的力传感器和/或其他传感器18测量。

使用传感器18采集的信息，诸如利用力传感器采集的力传感器输入、利用运动传感器采集的运动数据(例如，指向输入、旋转等)、指示输入设备10的位置的位置信息、利用触摸传感器采集的触摸输入以及其他用户输入可用于控制外部装备诸如设备24。例如，控制电路12可向设备24发送控制信号，这些控制信号包括选择用户界面元素的指令、滚动显示内容的指令、为输入设备10选择不同的输入功能的指令(例如，从使用输入设备10作为绘制或书写工具切换到使用输入设备10作为指向设备或游戏棋子)、在设备24中的显示器上画线或键入字词的指令、调整设备24的操作设置的指令、操纵设备24上的显示内容的指令和/或采取与设备24的任何其他合适动作的指令。除了向来自设备10的传感器输入提供反馈(例如，触觉输出、音频输出、调整设备10的操作设置等)之外或代替向来自设备的传感器输入提供反馈，可发送这些控制信号。

在图2的例示性构型中，设备10包括触摸传感器42。触摸传感器42可由诸如电极46的电容式触摸传感器电极阵列形成，该阵列与外壳54的一个或多个表面(诸如弯曲表面C、平坦表面F和/或末端部分T1和T2上的表面)重叠。触摸传感器42可被配置为检测划动、轻击、多点触摸输入、挤压输入和/或其他触摸输入。在一些布置中，触摸传感器42由电容式电极46的一维或二维阵列形成。在一些布置中，触摸传感器42可以是应变仪，该应变仪检测对外壳54的挤压输入(例如，当用户在用户的手指之间挤压或捏住设备10时)。触摸传感器42可用于采集触摸输入，诸如来自与用户的不同手指或其他外部对象的直接接触和/或紧密接近的输入。在图2的示例中，触摸传感器42与设备10的弯曲表面C上的触摸输入区域44重叠。如果需要，可在相邻区域(诸如外壳54的平坦表面F)中采集附加触摸输入。如果需要，触摸传感器42可包括其他类型的触摸感测技术，诸如光学触摸传感器、基于声学的触摸传感器等。触摸传感器42可跨越设备10的长度L，可仅部分地沿着设备10的长度L跨越，可覆盖弯曲表面C中的一些或全部，可覆盖平坦表面F中的一些或全部和/或可覆盖末端部分T1和T2中的一些或全部。如果需要，触摸传感器42可被照明，可与显示器重叠(例如，以在设备10上形成触敏显示区域)，可与指示器或纹理表面重叠和/或可以其他方式在视觉上或在触觉上与外壳54的周围非触敏部分不同(如果需要)。

除了触摸传感器42之外或代替触摸传感器，设备10可包括一个或多个其他用户输入设备，诸如用户输入设备48。用户输入设备48可以是诸如可按压按钮、旋转旋钮、旋转轮、摇臂开关、滑块或其他机械输入设备的机械输入设备、诸如应变仪或其他力传感器的力传感器、诸如接近传感器的光学传感器、诸如电容式、声学或光学触摸传感器的触摸传感器和/或用于从用户的手40接收输入的任何其他合适的输入设备。如果需要，触觉输出设备20中的一个触觉输出设备(诸如致动器)可用于响应于到设备48的用户输入而提供触觉反馈。例如，输入设备48可以是不相对于外壳54物理移动的触敏按钮，但用户可从与设备48重叠的致动器20提供的触觉输出中感受到局部按钮点击感觉。

除了触摸传感器42和输入设备48之外或代替触摸传感器和输入设备，设备10可在末端部分T1和T2处包括一个或多个传感器。例如，末端部分T1和/或末端部分T2可以是力敏的。如图2所示，设备10可包括传感器52。传感器52可位于末端部分T1和T2中的一者或两者处和/或可位于设备10中的其他地方，诸如位于沿着设备10的轴B的位置处。有时可被称为圆柱形外壳的轴B可形成设备10的外壳54的细长主体部分，该细长主体部分在末端T1和末端T2之间延伸。末端部分T1和T2中的一者或两者可以是可移除的并且有时可被称为盖、书写末端等。位于末端部分T1和T2处的传感器(诸如传感器52)可包括设备位置传感器(例如，光学流量传感器，其具有照明表面的由设备10接触的部分的光源并且具有被配置为基于所照明部分的捕获图像来确定设备10在表面上的位置和/或测量电子设备相对于表面的移动的图像传感器；机械位置传感器，诸如跟踪设备10在表面上的移动的编码轮；或其他设备位置传感器)、力传感器(例如，一个或多个应变仪、压电力传感器、电容式力传感器和/或任何其他合适的力传感器)、光学接近传感器(诸如发光二极管和光检测器)、相机(例如，单像素相机或具有二维像素阵列的图像传感器)和/或其他传感器。

设备10可以是用于接收有线和/或无线功率的电路。例如，有线功率可通过充电端口诸如充电端口108传送到设备10，并且无线功率可通过电容耦接的接触件和/或感应充电线圈诸如线圈50传送到设备10。如果需要，设备10可仅接收有线功率并且可省略线圈50。在其他布置中，设备10可仅接收无线功率并且可省略充电端口108(或者端口108可充当数据端口、音频端口或其他合适的端口)。在设备10包括用于接收无线功率的电路的布置中，功率可在设备10和外部电子设备诸如设备24(例如，头戴式设备、无线充电垫、存储盒、电池盒、无线充电圆盘或其他电子设备)之间无线地传送。例如，接触件(例如，金属垫)可电容耦接(而不形成欧姆接触)以允许传递功率，和/或可使用在设备24中具有线圈的无线功率发射器传送功率以将无线功率信号传输到在设备10中具有线圈的无线功率接收器。可使用感应功率传递技术(例如，可使用设备24中的一个或多个无线功率传输线圈来传输无线功率，并且可使用功率接收线圈诸如线圈50在设备10中的功率接收电路中接收所传输的无线功率信号)。可使用设备10中的整流器将来自设备24的所接收的交流无线功率信号转换成直流功率，以用于给设备10中的电池充电和/或给设备10中的电路供电。在设备10的功率接收电路经由有线连接(例如，使用端子)接收功率的构型中，设备10中的功率接收电路可将所接收的功率提供给电池和/或设备10中的其他电路。

为了帮助将设备10中的无线充电线圈50与设备24中的无线充电线圈对准和/或以其他方式将设备10保持到功率源或其他设备(例如，图1的设备24)，设备10和设备24可设置有配合对准特征(例如，配合突起和凹陷部和/或其他互锁对准结构(例如，当通过扭转或其他锁定运动接合时允许设备10和/或设备24互锁的键和键孔结构)、磁体(或诸如铁棒的铁磁元件)和/或其他对准结构。

在设备10包括磁性附接结构(例如，磁体、被吸引到磁体的磁性材料或其他磁性附接结构)的构型中，可使用磁性附接结构保持设备10抵靠设备24的内部和/或外部。例如，设备24可以是具有接收设备10的凹槽或其他凹陷部的电池盒。设备24中(例如，靠近凹槽)和设备10中的磁性附接结构可配合(磁性附接)以帮助将设备10固定在盒的内部内(例如，不允许设备10在盒内过度发出咔嗒声)。又如，设备24可以是头戴式设备(例如，护目镜和/或眼镜)或带子或其他可穿戴设备。在这种类型的布置中，磁性附接结构可保持设备10抵靠设备24的外表面(例如，抵靠一副护目镜或眼镜的外壳的一部分，诸如沿着一副眼镜的框架，保持到一副护目镜的前表面、顶表面或侧表面等)或者保持在设备24的外壳中的凹陷部内。磁体和其他对准特征可位于线圈50附近或者可位于外壳54的其他部分中。

在一些布置中，手持式输入设备10可以是独立的输入设备，其中输入设备10的所有输入-输出部件形成在共同外壳中。在其他布置中，手持式输入设备10的输入-输出能力可在可移除套筒和输入设备诸如触控笔之间共享。这允许套筒将触控笔转换成用于与电子设备诸如头戴式设备交互的手持式输入设备(例如，图2中所示的类型)(例如，通过向触控笔提供视觉跟踪特征、触觉输出设备、附加电池、一个或多个视觉指示器等)。当将套筒从触控笔移除时，可正常使用触控笔(例如，通过向触摸屏提供输入)。如果需要，套筒可放置在不具有电子器件或电路的其他对象(诸如铅笔、钢笔、画笔、餐具或其他物品)上。这允许套筒将日常对象转换成用于与电子设备诸如头戴式设备交互的手持式输入设备。

图3为包括由套筒和触控笔形成的手持式输入设备10的例示性系统的图示。如图3所示，设备10可包括触控笔诸如触控笔62和可移除套筒诸如套筒60(有时被称为壳、盖或盒)。套筒60可包括外壳诸如外壳64。外壳64可具有细长记号笔形状、细长管形状、细长柱状和/或任何其他细长形状。有时可被称为壳体或盒的外壳64由塑料、玻璃、陶瓷、纤维复合材料、金属(例如，不锈钢、铝等)、织物、其他合适的材料或这些材料中的任意两种或更多种的组合形成。外壳64可具有细长中心开口，诸如沿着外壳64的纵向轴线延伸的开口56。外壳64可完全封闭开口56，或者开口56可延伸穿过外壳64的壁到达外壳64的一个或多个外表面。开口56可被配置为接收触控笔62。套筒60可用于增加触控笔62的重量和大小，同时还为触控笔62提供附加的输入-输出能力。例如，触控笔62通常可用于向触摸屏提供输入，但可能不具有足够的大小、重量、跟踪能力、电池寿命和/或要与其他非触摸屏设备(诸如具有显示器的头戴式设备)一起使用的其他特征。套筒60可向触控笔62提供这些缺失的特征，同时还利用触控笔62的现有输入-输出能力。

触控笔62(其有时可被称为数字铅笔、电子笔、触控笔设备、计算机触控笔等)可具有形成计算机触控笔轴的细长外壳或可具有其他合适的外壳结构。触控笔62可用于在平板计算机中的触摸屏上绘制。还可使用触控笔62在不包含显示器的绘制板表面进行绘制。触控笔62可与外部装备无线交互。例如，触控笔62可使用位于触控笔62的末端70处的一个或多个电极来生成交流(AC)电磁信号，这些AC电磁信号由平板计算机中的电容式触摸传感器检测(例如，以确定设备的末端相对于触摸传感器的位置)，并且可使用诸如链路或其他无线通信链路的无线局部连接来在触控笔62和平板计算机之间传送信息。如果需要，触控笔62可具有无线功率接收电路，该无线功率接收电路允许计算机触控笔中的电池无线地充电(例如，使用感应充电)。触控笔62和套筒60可无线地或通过接触件诸如套筒60的接触件124和触控笔62的配合接触件126彼此通信。

触控笔62可具有结合图1的设备10描述的一些或全部电路。具体地，如图3所示，触控笔62可包括电子部件68。电子部件68可包括控制电路12、通信电路14以及输入-输出设备16中的一些或全部(诸如传感器18、触觉输出设备20和其他设备22)。

套筒60可包括结合图1的设备10描述的一些或全部电路。例如，套筒60可包括电子部件74。电子部件74可包括控制电路12、通信电路14以及输入-输出设备16中的一些或全部(诸如传感器18、触觉输出设备20和其他设备22)。

在一些布置中，包括在套筒60中的电子部件可增强触控笔62的输入-输出能力，以形成相比单独的套筒60或触控笔62具有更多能力的组合的手持式输入设备10。例如，套筒60的部件74可包括帮助给套筒60和触控笔62内的电路充电的附加电池、提供触觉输出(例如，与由设备10控制的头戴式显示器所显示的显示内容相关联的触觉输出、响应于到设备10的用户输入的触觉输出等)的触觉输出设备诸如电磁致动器、提供视觉输出的视觉指示器、跟踪特征诸如运动传感器电路和/或视觉标记物(例如，红外发光二极管)以使得设备10可由头戴式设备中的外部相机跟踪，和/或其他电路。

例如，触控笔62可没有触觉输出设备，而套筒60的部件74可包括用于提供触觉反馈的触觉输出设备(例如，图1的触觉输出设备20)。在其他布置中，触控笔62可包括第一触觉输出设备20并且套筒60可包括第二触觉输出设备20。两个触觉输出设备可以是不同类型的触觉输出设备和/或可被配置为提供不同类型的触觉输出。例如，触控笔62中的触觉输出设备可被配置为提供相对弱的触觉反馈(例如，适于向触摸屏提供输入的触觉反馈)，而套筒60中的触觉输出设备可被配置为提供较强的触觉反馈、方向触觉反馈和/或其他更复杂的触觉反馈(例如，适于与头戴式设备一起使用的触觉反馈)。如果需要，套筒60可包括用于提供全局触觉反馈的触觉输出设备以及用于提供局部触觉反馈的触觉输出设备，诸如触觉输出设备66(例如，结合图1的设备20描述的电磁致动器或其他触觉输出设备)。

触控笔62还可增强套筒60的输入-输出能力。例如，触控笔62可包括力敏末端诸如力敏末端70。套筒72可包括顺从性结构诸如顺从性末端结构72(例如，顺从性聚合物、泡沫、弹性体硅酮或其他可变形构件)，当触控笔62被接收在套筒60内时，该顺从性末端结构耦接到力敏末端70。这允许套筒60的末端上的力(例如，力输入)通过顺从性结构72被传递到力敏末端70。

由于触控笔62主要用于向触摸屏提供输入，因此触控笔62可不包括用于帮助外部电子设备跟踪触控笔62的位置的任何跟踪特征。触控笔62可包括运动传感器(例如，加速度计、陀螺仪、罗盘等)，但单独的运动传感器可能不足以使头戴式设备能够跟踪触控笔62的位置。套筒60可包括视觉标记物诸如标记物96，以用于向触控笔62提供跟踪能力。如图3所示，系统8中的外部装备诸如电子设备24可包含传感器，诸如一个或多个相机92(例如，可见光相机、红外相机等)。例如，电子设备24可以是头戴式设备诸如增强现实(混合现实)或虚拟现实护目镜(或眼镜、头盔或其他头戴式支撑结构)。视觉标记物诸如标记物96可放置在设备10的套筒60上。标记物96可以是例如被动视觉标记物，诸如条形码、交叉符、反射器或其他视觉上可识别的图案，并且可应用于设备10的套筒60的任何合适的位置。如果需要，标记物96可包括由使用相机诸如相机92检测的发光部件(例如，使用可识别调制代码调制的视觉发光二极管和/或红外发光二极管)形成的主动视觉标记物。当用户与系统8中的计算机或其他装备交互时，标记物96可帮助向系统8通知输入设备10的位置。

设备10的套筒60上的视觉标记物96和/或惯性测量单元(诸如套筒60和/或触控笔62中的惯性测量单元)可用于跟踪输入设备10相对于设备24和/或相对于外部对象(诸如表面100)的位置。同时，系统8可为用户显示相关联的视觉内容(例如，使用设备24上的显示器)。用户可通过向设备10的套筒60和/或触控笔62供应力输入(例如，经由顺从性结构72向触控笔62的力敏末端)、由触控笔62和/或套筒60中的运动传感器检测的运动输入(例如，凌空手势、指向手势、旋转等)、轻击、剪切力输入、触摸输入以及其他输入来与所显示的视觉内容交互。

例如，在系统8的操作期间，可由设备10中的控制电路12或者由设备24(例如，头戴式设备、计算机、蜂窝电话或其他电子设备)的控制电路26来采集关于设备10相对于设备24和/或表面100的位置的信息，同时监测设备10以获得力输入、手势输入(例如，轻击、三维凌空手势、指向输入、书写或绘制输入等)、触摸输入和/或指示用户已选择(例如，突出显示)、移动或以其他方式操纵所显示的视觉元素和/或向系统8提供命令的任何其他用户输入。例如，用户可做出与设备10的凌空手势，诸如向左挥动设备10以向左移动视觉内容。系统8可使用设备10中的惯性测量单元来检测左手挥动手势，并且可响应于该左手挥动手势而移动利用设备24中的显示器呈现给用户的视觉元素。又如，用户可通过轻击用户视场中的设备10的视觉元素和/或指向设备10的该元素来选择该元素。用户可沿着表面100绘制、涂色或以其他方式移动设备10以在设备24的显示器上形成对应的绘制、涂色或其他视觉输出。

这样，设备10中的控制电路12和/或设备24中的控制电路26可允许用户操纵用户正在查看的视觉元素(例如，虚拟现实内容或利用头戴式设备诸如增强现实护目镜或具有显示器的其他设备24所呈现的其他视觉内容)。如果需要，相机诸如相机92可面向用户的眼睛(例如，相机92或其他视觉跟踪装备可形成凝视跟踪系统的一部分)。凝视跟踪系统的相机和/或其他电路可监测用户正在查看真实世界对象和视觉内容的方向。例如，当用户正在与由设备24呈现的虚拟内容交互时以及当用户正将输入设备10握持在手40中时，可使用相机来监测用户眼睛的凝视点(凝视方向)。设备10中的控制电路12和/或设备24中的控制电路26可测量用户的凝视停留在特定位置中的时间量，并且可使用该凝视点信息来确定何时选择虚拟对象。当确定用户正在查看特定对象时(例如，通过分析凝视点信息)并且当确定用户已作出语音命令、手指输入、按钮按压输入或其他用户输入以选择正在查看的特定对象时，也可选择虚拟对象。凝视点信息还可在拖放操作期间使用(例如，根据凝视点从场景中的一个位置到另一个位置的移动来移动虚拟对象)。

图4为其中套筒60已从触控笔62移除的例示性系统的透视图。如图4所示，触控笔62可从套筒60的中心开口56移除。当套筒60从触控笔62移除时，触控笔62可用于向电子设备诸如电子设备24提供输入。电子设备24可为例如具有触摸屏或触摸板的设备，诸如平板计算机、蜂窝电话、膝上型计算机或其他电子设备。电子设备24包括显示器诸如显示器76。设备24的显示器76可以是触敏的。例如，显示器76可包括二维电容式触摸传感器阵列，该阵列与被配置为显示图像的像素阵列重叠。位于触控笔62的末端70处的电极可发射电磁信号，这些电磁信号由显示器76的触摸传感器检测。这允许使用末端70在屏幕76上绘制屏幕上物品，诸如线(例如，使用绘图程序或在设备24上运行的其他软件)。来自末端70的信号也可用于制作菜单选择，以操纵在系统8中的其他设备上显示的视觉内容，和/或可以其他方式用于向系统8提供计算机触控笔输入。触控笔62可包括用于与设备24中的对应无线通信电路通信的无线电路(例如，通过链路或其他无线链路)。使用此无线链路，触控笔62可例如将传感器测量结果从触控笔62传送到设备24以控制设备24或者可以其他方式将输入供应到系统8。

如果需要，触控笔62可用于向显示器76提供输入，而无需移除套筒60。例如，末端70可通过套筒60中的开口暴露，或者套筒60可具有可移除部分，该可移除部分可被移除以暴露末端70，同时将套筒60的其余部分保持在触控笔62上。图4的示例仅仅是例示性的。

在第一操作模式下，触控笔62可用于向头戴式设备诸如图3的设备24提供输入。在第二操作模式下，触控笔62可向触摸屏诸如图4的设备24的显示器76提供输入。如果需要，触控笔62和/或套筒60可包括用于检测触控笔62上套筒60的存在的存在传感器(例如，接近传感器、光学传感器、电容式传感器和/或其他传感器)。如果需要，触控笔62中的控制电路可基于指示触控笔62上是否存在套筒60的传感器数据来在第一操作模式和第二操作模式之间自动切换。

图5为手持式输入设备10的侧视图，示出了套筒60可如何具有铰接外壳结构。如图5所示，套筒60的外壳64可包括第一外壳部分64A和第二外壳部分64B。第一外壳部分64A可形成主外壳部分，当触控笔62被接收在套筒60内时，该主外壳部分围绕触控笔62的大部分。第二外壳部分64B(有时被称为盖外壳部分)可经由铰链132耦接到第一外壳部分64A。铰链132可允许盖外壳部分64B相对于主外壳部分64A旋转打开和闭合。如果需要，触控笔62可完全包含在主外壳部分64A内，或者可具有诸如末端部分70的部分，当盖部分64B闭合时，该末端部分延伸到盖部分64B中。当盖部分64B在方向78上打开时，末端70可被暴露使得触控笔62可从套筒60移除，或者使得当触控笔62位于套筒60中时输入可从末端70被提供到触摸屏诸如显示器76。

图6为手持式输入设备10的侧视图，示出了套筒60可如何具有分离外壳结构。如图6所示，套筒60的外壳64可包括第一外壳部分64A和第二外壳部分64B。第一外壳部分64A可形成主外壳部分，当触控笔62被接收在套筒60内时，该主外壳部分围绕触控笔62的大部分。第二外壳部分64B可经由压配合连接(例如，摩擦配合)耦接到第一外壳部分64A。压配合连接可允许盖外壳部分64B从主外壳部分64A完全移除。如果需要，触控笔62可完全包含在主外壳部分64A内，或者可具有诸如末端部分70的部分，当盖部分64B闭合时，该末端部分延伸到盖部分64B中。当盖部分64B从主外壳部分64A移除时，末端70可被暴露使得触控笔62可从套筒60移除，或者使得当触控笔62位于套筒60中时输入可从末端70被提供到触摸屏诸如显示器76。

图7为手持式输入设备10的侧视图，示出了套筒60可如何具有螺纹连接在一起的外壳结构。如图7所示，套筒60的外壳64可包括第一外壳部分64A和第二外壳部分64B。第一外壳部分64A可形成主外壳部分，当触控笔62被接收在套筒60内时，该主外壳部分围绕触控笔62的大部分。第二外壳部分64B可经由配合螺纹82耦接到第一外壳部分64A。螺纹连接可允许盖外壳部分64B从主外壳部分64A完全移除。如果需要，触控笔62可完全包含在主外壳部分64A内，或者可具有诸如末端部分70的部分，当盖部分64B闭合时，该末端部分延伸到盖部分64B中。当盖部分64B从主外壳部分64A移除时，末端70可被暴露使得触控笔62可从套筒60移除，或者使得当触控笔62位于套筒60中时输入可从末端70被提供到触摸屏诸如显示器76。

如果需要，盖外壳部分64B螺纹连接在主外壳部分64A上或以其他方式附接到主外壳部分的接头可以是允许盖外壳部分64B在方向130上相对于主外壳部分64A移动的顺从性接头。这允许套筒60的末端部分134上的力(例如，力输入)通过盖外壳部分64B被传递到触控笔62的力敏末端70。

图8为手持式输入设备10的侧视图，示出了套筒60可如何具有第一开口端部和第二开口端部。如图8所示，套筒60的外壳64包括相对的第一端部86和第二端部88。开口56可从第一端部86穿过外壳64到达第二端部88。这允许套筒60内的物品(诸如物品136)的第一端部和相对的第二端部(例如，末端84和端部90)暴露在套筒60的任一端部上。

物品136可以是计算机触控笔(例如，图3的触控笔62)或者可以是不带电子器件的物品，诸如钢笔、铅笔、画笔或其他书写工具。套筒60可放置在物品136上以将物品136转换成用于外部电子设备(诸如头戴式设备、计算机、膝上型计算机、蜂窝电话、平板计算机或其他电子设备)的输入设备。使用套筒60的跟踪能力(例如，视觉标记物96、运动传感器等)，外部电子设备可跟踪物品136的运动，该物品的运动继而可用作到外部电子设备的输入。例如，如果用户在外部表面上用末端84书写、绘制或涂色，或者用端部90上的橡皮擦擦除，则外部电子设备可使用套筒60的跟踪能力来在显示器上显示来自物品136的书写、绘制、涂色或擦除。套筒60中的触觉输出设备可响应于物品136的运动或动作而向用户的手提供触觉输出。这样，套筒60可用于将日常对象转变成用于外部电子设备的输入设备或手持式控制器。

图9示出了其中套筒60已被放置在餐具(诸如叉)的细长轴上的例示性示例。如图9所示，用具94可包括末端98。套筒60可放置在用具94上以跟踪用具94的移动(例如，以跟踪用户的饮食习惯)和/或将用具94转换成用于外部电子设备(诸如头戴式设备、计算机、膝上型计算机、蜂窝电话、平板计算机或其他电子设备)的输入设备。使用套筒60的跟踪能力(例如，视觉标记物96、运动传感器等)，外部电子设备可跟踪用具94的运动，该物品的运动继而可用作到外部电子设备的输入。例如，如果用户利用用具94进食，则外部电子设备可使用套筒60的跟踪能力来跟踪并记录用户的进食习惯。套筒60中的触觉输出设备可响应于用具94的运动或动作而向用户的手提供触觉输出。

图10为其中套筒60的外壳是柔性的例示性布置中的套筒60的透视图。如图10所示，外壳64可由可卷起和展开的柔性材料形成。当套筒60放置在物品诸如触控笔62(或图8的物品136、图9的用具94等)上时，外壳64的相对的第一端部和第二端部(诸如第一端部64A和第二端部64B)可接合在一起以形成围绕纵向轴线诸如纵向轴线102的中空管。端部64A和64B可使用搭接接头、对接接头、粘合剂、夹具、钩-环紧固件、磁结构和/或其他附接机构耦接在一起。当期望从套筒60的开口56移除触控笔62时，触控笔62可从套筒60的一个开口端部拉出，或者套筒60可展开(例如，部分展开或完全展开成平坦形状)。

图11为输入设备10的横截面侧视图，示出了套筒60和触控笔62可如何具有配合表面以帮助将触控笔62对准并固定在套筒60内。如图11所示，套筒60可具有限定开口56的内壁，诸如平面内壁106F和弯曲内壁106C。触控笔62可具有带有一个或多个平坦部分(诸如平面部分104F)和一个或多个弯曲部分(例如弯曲部分104C)的外表面。触控笔62的外表面的弯曲部分104C可具有与套筒60的弯曲、凹形内壁106C配合(例如，适形)的凸形形状。触控笔62的外表面的平面部分104F可与平面内壁106F配合。这确保触控笔62锁定在套筒60内的适当位置(例如，不会在套筒60内来回晃动或在套筒内旋转)。这仅为例示性的。如果需要，可使用其他对准特征诸如磁体和/或互锁接合结构来将触控笔62对准并固定在套筒60内。

图12示出了其中磁结构用于将触控笔62固定在套筒60内的示例。如图12所示，套筒60可包括磁结构108。磁结构108可由电磁体、永磁体、由磁性材料形成的结构(例如，铁棒或被吸引到磁体诸如电磁体和/或永磁体的其他铁磁构件)等形成。触控笔62可包括被吸引到磁结构108的磁结构。当将触控笔62插入套筒60中时，触控笔62和磁结构108之间的磁性吸引可将触控笔62一直拉到套筒60中并且将触控笔62卡扣就位。如果需要，磁结构108可具有凹形表面诸如凹形表面108P(例如，锥形凹陷部)，该凹形表面接收触控笔62的末端70。

图13为输入设备10的侧视图，示出了触控笔62的触摸感测能力可如何通过套筒60操作。如图13所示，触控笔62可包括触摸传感器诸如触摸传感器112。触摸传感器112可包括触摸传感器电极(诸如电容式触摸传感器电极114)阵列。当套筒60不位于触控笔62上时，用户可通过在触摸传感器112上触摸触控笔62来提供触摸输入。

当套筒60位于触控笔62上时，触摸传感器112可被覆盖。套筒60可包括允许触摸传感器112通过套筒60采集手指输入的结构。例如，如图13所示，套筒60可包括导体116阵列。导体116可穿过外壳64并且可分别电耦接到触摸传感器电极114。导体116可充当触摸传感器电极114的延伸部，使得用户的手指110和套筒60的导体116之间的接触可被触摸传感器112检测到。该类型的触摸传感器有时可被称为互电容式触摸传感器。

在其他布置中，可省略导体116并且用外壳64的绝缘部分代替。这允许电极114检测由于手指触摸或悬停在套筒60上而引起的通过外壳64的电容变化。该类型的触摸传感器有时可被称为自电容式触摸传感器，并且可用于检测手指悬停输入(例如，在手指110与触摸传感器112分开某一距离的情况下)。

图14和图15示出了用于输入设备10的例示性充电解决方案。如图14所示，触控笔62可包括功率接收线圈诸如功率接收线圈120。功率接收线圈120可被配置为通过感应功率传递技术从功率传输线圈(诸如电子设备24(例如，头戴式设备、平板计算机、膝上型计算机等)中的功率传输线圈118)接收无线功率。输入设备10可经由磁体或其他附接机构附接到设备24。

当套筒60位于触控笔62上时，线圈120可被套筒60覆盖。为了将功率从设备24传递到触控笔62，套筒60可包括充电电路122。充电电路122可包括从功率传输线圈118接收功率的功率接收线圈，并且可包括用于向触控笔62的功率接收线圈120传输功率的功率传输线圈。在其他配置中，充电电路122可包括从功率传输线圈118接收功率的功率接收线圈，并且可包括存储所接收的功率的电池。充电电路122然后可将功率从套筒60中的电池传送到触控笔62中的电路(例如，经由图3的接触件126和124)。

在图15的示例中，套筒60包括开口诸如开口142。设备24的功率传输线圈118可位于设备24的突出到开口142中的突出部分140中。触控笔62的功率接收线圈120可与套筒60的开口142对准。这允许设备24的功率传输线圈118直接向功率接收线圈120提供无线功率。

如上所述，本发明技术的一个方面是采集和使用信息诸如传感器信息。本公开预期，在一些实例中，这些所采集的数据可包括唯一地识别或可用于联系或定位特定人员的个人信息数据。此类个人信息数据可包括人口统计数据、基于位置的数据、电话号码、电子邮件地址、twitter ID、家庭地址、与用户的健康或健身等级相关的数据或记录(例如，生命体征测量结果、药物信息、运动信息)、出生日期、眼镜度数、用户名、口令、生物识别信息、或任何其他识别信息或个人信息。

本公开认识到在本公开技术中使用此类个人信息可以用于使用户受益。例如，该个人信息数据可用于递送用户较感兴趣的目标内容。因此，使用此类个人信息数据使得用户能够对所递送的内容进行有计划的控制。此外，本公开还预期个人信息数据有益于用户的其他用途。例如，健康和健身数据可用于向用户的总体健康状况提供见解，或者可用作使用技术来追求健康目标的个人的积极反馈。

本公开设想负责采集、分析、公开、传输、存储或其他使用此类个人信息数据的实体将遵守既定的隐私政策和/或隐私实践。具体地，此类实体应当实行并坚持使用被公认为满足或超出对维护个人信息数据的隐私性和安全性的行业或政府要求的隐私政策和实践。此类政策应该能被用户方便地访问，并应随着数据的采集和/或使用变化而被更新。来自用户的个人信息应当被收集用于实体的合法且合理的用途，并且不在这些合法使用之外共享或出售。此外，应在收到用户知情同意后进行此类采集/共享。另外，此类实体应考虑采取任何必要步骤，保卫和保障对此类个人信息数据的访问，并确保有权访问个人信息数据的其他人遵守其隐私政策和流程。另外，这种实体可使其本身经受第三方评估以证明其遵守广泛接受的隐私政策和实践。另外，应当调整政策和实践，以便采集和/或访问的特定类型的个人信息数据，并适用于包括管辖范围的具体考虑的适用法律和标准。例如，在美国，某些健康数据的收集或访问可能受联邦和/或州法律诸如健康保险及责任法案(HIPAA)的管辖，而其他国家中的健康数据可能受其他法规和政策约束并且应当相应地加以处理。因此，在每个国家应为不同的个人数据类型保持不同的隐私实践。

不管前述情况如何，本公开还预期用户选择性地阻止使用或访问个人信息数据的实施方案。即本公开预期可提供硬件元件和/或软件元件，以防止或阻止对此类个人信息数据的访问。例如，本技术可被配置为允许用户在注册服务期间或其后随时选择参与采集个人信息数据的“选择加入”或“选择退出”。又如，用户可以选择不提供特定类型的用户数据。再如，用户可以选择限制特定于用户的数据被保持的时间长度。除了提供“选择加入”和“选择退出”选项外，本公开还设想提供与访问或使用个人信息相关的通知。例如，用户可以在下载应用程序(“应用”)时被告知其个人信息数据将被访问，然后就在个人信息数据被应用访问之前再次提醒用户。

此外，本公开的目的是应管理和处理个人信息数据以最小化无意或未经授权访问或使用的风险。一旦不再需要数据，通过限制数据收集和删除数据可最小化风险。此外，并且当适用时，包括在某些健康相关应用程序中，数据去标识可用于保护用户的隐私。在适当的情况下，可以通过移除特定标识符(例如，出生日期等)、控制存储的数据的量或特征(例如，在城市级而非地址级收集位置数据)、控制数据的存储方式(例如，在用户之间聚合数据)和/或其他方法来促进去标识。

因此，虽然本公开广泛地覆盖了使用个人信息数据来实现一个或多个各种所公开的实施方案，但本公开还预期各种实施方案也可在无需访问此类个人信息数据的情况下被实现。即，本发明技术的各种实施方案不会由于缺少此类个人信息数据的全部或一部分而无法正常进行。

物理环境：物理环境是指人们在没有电子系统帮助的情况下能够感测和/或交互的物理世界。物理环境诸如物理公园包括物理物品，诸如物理树木、物理建筑物和物理人。人们能够诸如通过视觉、触觉、听觉、味觉和嗅觉来直接感测物理环境和/或与物理环境交互。

计算机生成现实：计算机生成现实(CGR)环境是指人们经由电子系统感知和/或交互的完全或部分模拟的环境。在CGR中，跟踪人的物理运动的一个子集或其表示，并且作为响应，以符合至少一个物理定律的方式调节在CGR环境中模拟的一个或多个虚拟对象的一个或多个特征。例如，CGR系统可以检测人的头部转动，并且作为响应，以与此类视图和声音在物理环境中变化的方式类似的方式调节呈现给人的图形内容和声场。在一些情况下(例如，出于可达性原因)，对CGR环境中虚拟对象的特征的调节可以响应于物理运动的表示(例如，声音命令)来进行。人可以利用其感觉中的任一者来感测CGR对象和/或与之交互，包括视觉、听觉、触觉、味觉和嗅觉。例如，人可以感测音频对象和/或与音频对象交互，该音频对象创建3D或空间音频环境，该3D或空间音频环境提供3D空间中点音频源的感知。又如，音频对象可以使能音频透明度，该音频透明度在有或者没有计算机生成的音频的情况下选择性地引入来自物理环境的环境声音。在某些CGR环境中，人可以感测和/或只与音频对象交互。CGR的示例包括虚拟现实和混合现实。

虚拟现实：虚拟现实(VR)环境是指被设计成对于一个或多个感官完全基于计算机生成的感官输入的模拟环境。VR环境包括人可以感测和/或交互的多个虚拟对象。例如，树木、建筑物和代表人的化身的计算机生成的图像是虚拟对象的示例。人可以通过在计算机生成的环境内人的存在的模拟和/或通过在计算机生成的环境内人的物理移动的一个子组的模拟来感测和/或与VR环境中的虚拟对象交互。

混合现实：与被设计成完全基于计算机生成的感官输入的VR环境相比，混合现实(MR)环境是指被设计成除了包括计算机生成的感官输入(例如，虚拟对象)之外还引入来自物理环境的感官输入或其表示的模拟环境。在虚拟连续体上，混合现实环境是完全物理环境作为一端和虚拟现实环境作为另一端之间的任何状况，但不包括这两端。在一些MR环境中，计算机生成的感官输入可以对来自物理环境的感官输入的变化进行响应。另外，用于呈现MR环境的一些电子系统可以跟踪相对于物理环境的位置和/或取向，以使虚拟对象能够与真实对象(即，来自物理环境的物理物品或其表示)交互。例如，系统可以导致移动使得虚拟树木相对于物理地面看起来是静止的。混合现实的示例包括增强现实和增强虚拟。增强现实：增强现实(AR)环境是指其中一个或多个虚拟对象叠加在物理环境或物理环境的表示之上的模拟环境。例如，用于呈现AR环境的电子系统可具有透明或半透明显示器，人可以透过该显示器直接查看物理环境。该系统可以被配置为在透明或半透明显示器上呈现虚拟对象，使得人利用该系统感知叠加在物理环境之上的虚拟对象。另选地，系统可以具有不透明显示器和一个或多个成像传感器，该成像传感器捕获物理环境的图像或视频，这些图像或视频是物理环境的表示。系统将图像或视频与虚拟对象组合，并在不透明显示器上呈现组合物。人利用系统经由物理环境的图像或视频而间接地查看物理环境，并且感知叠加在物理环境之上的虚拟对象。如本文所用，在不透明显示器上显示的物理环境的视频被称为“透传视频”，意味着系统使用一个或多个图像传感器捕获物理环境的图像，并且在不透明显示器上呈现AR环境时使用那些图像。进一步另选地，系统可以具有投影系统，该投影系统将虚拟对象投射到物理环境中，例如作为全息图或者在物理表面上，使得人利用该系统感知叠加在物理环境之上的虚拟对象。增强现实环境也是指其中物理环境的表示被计算机生成的感官信息进行转换的模拟环境。例如，在提供透传视频中，系统可以对一个或多个传感器图像进行转换以施加与成像传感器所捕获的视角不同的选择视角(例如，视点)。又如，物理环境的表示可以通过图形地修改(例如，放大)其部分而进行转换，使得经修改部分可以是原始捕获图像的代表性的但不是真实的版本。再如，物理环境的表示可以通过以图形方式消除其部分或将其部分进行模糊处理而进行转换。增强虚拟：增强虚拟(AV)环境是指其中虚拟环境或计算机生成的环境结合了来自物理环境的一项或多项感官输入的模拟环境。感官输入可以是物理环境的一个或多个特性的表示。例如，AV公园可以具有虚拟树木和虚拟建筑物，但人的脸部是从对物理人拍摄的图像逼真再现的。又如，虚拟对象可以采用一个或多个成像传感器所成像的物理物品的形状或颜色。再如，虚拟对象可以采用符合太阳在物理环境中的定位的阴影。

硬件：有许多不同类型的电子系统使人能够感测各种CGR环境和/或与各种CGR环境交互。示例包括头戴式系统、基于投影的系统、平视显示器(HUD)、集成有显示能力的车辆挡风玻璃、集成有显示能力的窗户、被形成为被设计用于放置在人眼睛上的透镜的显示器(例如，类似于隐形眼镜)、耳机/听筒、扬声器阵列、输入系统(例如，具有或没有触觉反馈的可穿戴或手持控制器)、智能电话、平板电脑、和台式/膝上型计算机。头戴式系统可以具有一个或多个扬声器和集成的不透明显示器。另选地，头戴式系统可以被配置成接受外部不透明显示器(例如，智能电话)。头戴式系统可以结合用于捕获物理环境的图像或视频的一个或多个成像传感器、和/或用于捕获物理环境的音频的一个或多个麦克风。头戴式系统可以具有透明或半透明显示器，而不是不透明显示器。透明或半透明显示器可以具有媒介，代表图像的光通过该媒介被引导到人的眼睛。显示器可以利用数字光投影、OLED、LED、μLED、硅基液晶、激光扫描光源或这些技术的任意组合。媒介可以是光学波导、全息图媒介、光学组合器、光学反射器、或它们的任意组合。在一个实施方案中，透明或半透明显示器可被配置为选择性地变得不透明。基于投影的系统可以采用将图形图像投影到人的视网膜上的视网膜投影技术。投影系统也可以被配置为将虚拟对象投影到物理环境中，例如作为全息图或在物理表面上。

根据一个实施方案，提供了一种被配置为向具有相机的头戴式设备提供输入的套筒，该套筒包括：外壳，该外壳具有被配置为接收触控笔的开口；以及视觉标记物，这些视觉标记物位于该外壳的外表面上，该相机利用这些视觉标记物跟踪该套筒的位置。

根据另一个实施方案，该开口完全封闭在该外壳内。

根据另一个实施方案，这些视觉标记物包括红外发光二极管。

根据另一个实施方案，该套筒包括顺从性构件(compliant member)，该顺从性构件被配置为将力传递到该触控笔的力敏末端。

根据另一个实施方案，该外壳包括绝缘部分，该触控笔中的触摸传感器通过该绝缘部分采集手指悬停输入。

根据另一个实施方案，该套筒包括导体阵列，该触控笔中的触摸传感器通过该导体阵列采集触摸输入。

根据另一个实施方案，该外壳具有内壁，该内壁具有弯曲部分和平面部分，该弯曲部分和该平面部分分别与该触控笔的弯曲表面和平面表面配合。

根据另一个实施方案，该套筒包括第一接触件，该第一接触件被配置为电耦接到该触控笔上的第二接触件。

根据另一个实施方案，该套筒包括磁结构，该磁结构吸引该触控笔。

根据另一个实施方案，该磁结构包括与该触控笔的末端配合的凹陷部。

根据另一个实施方案，该套筒包括触觉输出设备和电池。

根据一个实施方案，提供了一种用于具有细长轴的物品的套筒，该套筒包括：外壳，该外壳具有配置为接收该细长轴的开口；位于该外壳中的致动器，该致动器被配置为提供触觉输出；位于该外壳中的电池；以及位于该外壳上的红外发光二极管，这些红外发光二极管被配置为发射红外光。

根据另一个实施方案，该外壳具有相对的第一端部和第二端部以及在该第一端部与该第二端部之间延伸的纵向轴线，并且该开口沿着该纵向轴线从该第一端部延伸到该第二端部。

根据另一个实施方案，该外壳包括主外壳部分、盖外壳部分和将该盖外壳部分耦接到该主外壳部分的铰链。

根据另一个实施方案，该外壳包括主外壳部分和螺纹连接到该主外壳部分上的盖外壳部分。

根据另一个实施方案，该外壳包括主外壳部分和经由压配合连接附接到该主外壳部分的盖外壳部分。

根据另一个实施方案，该外壳包括被配置为卷起和展开的柔性外壳。

根据一个实施方案，提供了一种系统，该系统包括：电子设备，该电子设备具有功率源；以及手持式输入设备，该手持式输入设备被配置为临时耦接到该电子设备，该手持式输入设备包括：触控笔，该触控笔具有功率接收线圈；以及可移除套筒，该可移除套筒至少部分地围绕该触控笔，该功率接收线圈被配置为通过该可移除套筒从该功率源接收无线功率。

根据另一个实施方案，该可移除套筒包括开口，并且该功率接收线圈被配置为通过该开口从该功率源接收该无线功率。

根据另一个实施方案，该可移除套筒包括充电电路，该充电电路被配置为将该无线功率从该功率源传送到该功率接收线圈。

前述内容仅为示例性的并且可对所述实施方案作出各种修改。前述实施方案可独立实施或可以任意组合实施。

Claims (20)

1.一种被配置为向具有相机的头戴式设备提供输入的套筒，所述套筒包括：

外壳，所述外壳具有被配置为接收触控笔的开口；和

视觉标记物，所述视觉标记物位于所述外壳的外表面上，所述相机利用所述视觉标记物跟踪所述套筒的位置。

2.根据权利要求1所述的套筒，其中所述开口完全封闭在所述外壳内。

3.根据权利要求1所述的套筒，其中所述视觉标记物包括红外发光二极管。

4.根据权利要求1所述的套筒，还包括顺从性构件，所述顺从性构件被配置为将力传递到所述触控笔的力敏末端。

5.根据权利要求1所述的套筒，其中所述外壳包括绝缘部分，所述触控笔中的触摸传感器通过所述绝缘部分采集手指悬停输入。

6.根据权利要求1所述的套筒，还包括导体阵列，所述触控笔中的触摸传感器通过所述导体阵列采集触摸输入。

7.根据权利要求1所述的套筒，其中所述外壳具有内壁，所述内壁具有弯曲部分和平面部分，所述弯曲部分和所述平面部分分别与所述触控笔的弯曲表面和平面表面配合。

8.根据权利要求1所述的套筒，还包括第一接触件，所述第一接触件被配置为电耦接到所述触控笔上的第二接触件。

9.根据权利要求1所述的套筒，还包括磁结构，所述磁结构吸引所述触控笔。

10.根据权利要求9所述的套筒，其中所述磁结构包括与所述触控笔的末端配合的凹陷部。

11.根据权利要求1所述的套筒，还包括触觉输出设备和电池。

12.一种用于具有细长轴的物品的套筒，包括：

外壳，所述外壳具有被配置为接收所述细长轴的开口；

位于所述外壳中的致动器，所述致动器被配置为提供触觉输出；

位于所述外壳中的电池；和

位于所述外壳上的红外发光二极管，所述红外发光二极管被配置为发射红外光。

13.根据权利要求12所述的套筒，其中所述外壳具有相对的第一端部和第二端部以及在所述第一端部与所述第二端部之间延伸的纵向轴线，并且其中所述开口沿着所述纵向轴线从所述第一端部延伸到所述第二端部。

14.根据权利要求12所述的套筒，其中所述外壳包括主外壳部分、盖外壳部分和将所述盖外壳部分耦接到所述主外壳部分的铰链。

15.根据权利要求12所述的套筒，其中所述外壳包括主外壳部分和螺纹连接到所述主外壳部分上的盖外壳部分。

16.根据权利要求12所述的套筒，其中所述外壳包括主外壳部分和经由压配合连接附接到所述主外壳部分的盖外壳部分。

17.根据权利要求12所述的套筒，其中所述外壳包括被配置为卷起和展开的柔性外壳。

18.一种系统，包括：

电子设备，所述电子设备具有功率源；和

手持式输入设备，所述手持式输入设备被配置为临时耦接到所述电子设备，所述手持式输入设备包括：

触控笔，所述触控笔具有功率接收线圈；和

可移除套筒，所述可移除套筒至少部分地围绕所述触控笔，其中所述功率接收线圈被配置为通过所述可移除套筒从所述功率源接收无线功率。

19.根据权利要求18所述的系统，其中所述可移除套筒包括开口，并且其中所述功率接收线圈被配置为通过所述开口从所述功率源接收所述无线功率。

20.根据权利要求18所述的系统，其中所述可移除套筒包括充电电路，所述充电电路被配置为将所述无线功率从所述功率源传送到所述功率接收线圈。