JP6466941B2 - 通信インターフェースを有するタッチスクリーンスタイラス - Google Patents

Description

（関連特許出願）
本願は、２０１４年８月２２日に出願された、共有に係る米国仮特許出願第６１／８６８，７０８号に対する優先権を主張するものであり、該仮出願は、あらゆる目的のために参照により本明細書中に援用される。

本開示は、タッチスクリーンデバイス上に情報を入力するために使用されるタッチスクリーンスタイラスに関し、具体的には、触覚フィードバックとの通信インターフェースを有する、タッチスクリーンスタイラスに関する。

タッチスクリーンは、普遍的になりつつある。タッチスクリーンスタイラスは、ユーザが、データ、具体的には、図形データ、チェックマーク、署名等を指で入力すること、またはデバイスのタッチスクリーン、例えば、タブレットコンピュータ等のボタン、スライダ、もしくは他の稼動要素を含む、ユーザインターフェースを起動することを可能にする。しかしながら、殆どのユーザは、まだ指で描くことに慣れていない。タッチスクリーンスタイラスのいくつかのブランドが市場に現れている。知的タッチスクリーンスタイラスは、ケーブル、音、またはＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）は、デラウェア州下企業である、５２０９ Ｌａｋｅ Ｗａｓｈｉｎｇｔｏｎ Ｂｏｕｌｅｖａｒｄ， Ｓｕｉｔｅ ３５０， Ｋｉｒｋｌａｎｄ， Ｗａｓｈｉｎｇｔｏｎ ９８０３３に所在するＢｌｕｅｔｏｏｔｈ ＳＩＧ， Ｉｎｃ．の登録商標である）を通して、タッチスクリーンデバイスと通信する。Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）技術は、タッチスクリーンタブレット上に存在するが、高い所要電力を有し、高周波干渉に敏感である。音声結合スタイラスは、マイクロホンを使用するが、同様に高い所要電力を有し、音声干渉、例えば、大きい話し声および雑音に敏感である。ＩＲＤＡは、指向性（見通し線）であり、全てのタッチスクリーンタブレットがＩＲＤＡインターフェースを有するわけではない。スタイラスへの有線インターフェースは、煩雑である。

したがって、タッチスクリーン用途のための改良型タッチスクリーンスタイラス、具体的には、スタイラスが図形入力情報を提供し、および／またはそこから触覚フィードバックを受信する、タッチスクリーンデバイス内のソフトウェアアプリケーションとのスタイラス、タッチスクリーン、およびユーザの間の簡略化通信の必要性が存在する。

実施形態によると、容量タッチスクリーンスタイラスは、本体と、本体の近位端における先端と、先端と一体であり、容量結合をタッチスクリーンに提供する、電極と、電極に連結され、タッチスクリーンに連結される容量タッチスクリーンコントローラによって検出され得る変調信号を提供し得る、変調ユニットとを備えてもよい。

さらなる実施形態によると、変調信号は、パルス幅変調（ＰＷＭ）、パルス位置変調（ＰＰＭ）、およびパルス分割変調（ＰＤＭ）から成る群から選択されてもよい。さらなる実施形態によると、変調信号は、オンオフキーイング（ＯＯＫ）、振幅偏移キーイング（ＡＳＫ）、位相偏移キーイング（ＰＳＫ）、および周波数偏移キーイング（ＦＳＫ）から成る群から選択されてもよい。さらなる実施形態によると、複数の圧力センサが、先端に印加される圧力を測定するために本体の近位端に提供されてもよい。さらなる実施形態によると、複数の圧力センサは、どれだけの力が先端に印加されているかを測定してもよい。さらなる実施形態によると、複数の圧力センサは、タッチスクリーンに対する本体の角度を判定するように力情報を提供してもよい。さらなる実施形態によると、複数の圧力センサは、タッチスクリーンに触れるときに、本体の回転を判定するように力情報を提供してもよい。

さらなる実施形態によると、少なくとも１つの制御ボタンが、ユーザによって押されたときに、コマンドを入力するか、またはタッチスクリーン上の画像の一部分を修正するために提供されてもよい。さらなる実施形態によると、少なくとも１つの入力ホイールが、ユーザによって回転させられたときに、コマンドを入力するか、またはタッチスクリーン上の画像の一部分を修正するために提供されてもよい。さらなる実施形態によると、少なくとも１つの触覚変換器が、提供されてもよい。さらなる実施形態によると、少なくとも１つの触覚変換器は、スタイラスを握るユーザに振動フィードバックを提供するための振動変換器であってもよい。さらなる実施形態によると、少なくとも１つの触覚変換器は、スタイラスを握るユーザに音声フィードバックを提供するための音声変換器であってもよい。

さらなる実施形態によると、デジタルプロセッサおよびメモリが本体内に提供されてもよく、デジタルプロセッサは、変調ユニットに連結され、タッチスクリーンを介して、デジタル情報を容量タッチスクリーンコントローラに送信してもよい。さらなる実施形態によると、復調ユニットが、電極およびデジタルプロセッサに連結されてもよく、復調ユニットは、タッチスクリーンを介して容量タッチスクリーンコントローラから情報を受信してもよい。さらなる実施形態によると、デジタルプロセッサは、複数の圧力センサから情報を受信してもよい。さらなる実施形態によると、デジタルプロセッサは、本体上の少なくとも１つの制御ボタンから情報を受信してもよい。さらなる実施形態によると、デジタルプロセッサは、本体上の少なくとも１つの入力ホイールから情報を受信してもよい。さらなる実施形態によると、デジタルプロセッサは、少なくとも１つの触覚変換器を制御してもよい。さらなる実施形態によると、デジタルプロセッサ、メモリ、および変調ユニットは、マイクロコントローラによって提供されてもよい。

別の実施形態によると、タッチスクリーンおよびスタイラスシステムは、容量タッチスクリーンと、容量タッチスクリーンに連結される容量タッチスクリーンコントローラと、容量タッチスクリーンコントローラに連結されるデジタルプロセッサおよびメモリとを備え得る、タッチスクリーンデバイスと、本体と、本体の近位端における先端と、先端と一体であり、容量結合をタッチスクリーンに提供する、電極と、電極に連結され、タッチスクリーンに連結される容量タッチスクリーンコントローラによって検出され得る変調信号を提供する、変調ユニットとを備え得る、タッチスクリーンスタイラスとを備えてもよく、タッチスクリーンスタイラスは、図形情報をタッチスクリーンデバイスに提供してもよい。さらなる実施形態によると、図形情報は、線の幅、線の太さ、および線の色から成る群から選択されてもよい。さらなる実施形態によると、少なくとも１つの制御ボタンが、ユーザによって押されたときに、コマンドを入力するか、またはタッチスクリーン上の画像の一部分を修正するために、タッチスクリーンスタイラスの本体上に提供されてもよい。さらなる実施形態によると、少なくとも１つの入力ホイールが、ユーザによって回転させられたときに、コマンドを入力するか、またはタッチスクリーン上の画像の一部分を修正するために、タッチスクリーンスタイラスの本体上に提供されてもよい。さらなる実施形態によると、複数の圧力センサが、タッチスクリーンスタイラスの本体の近位端に位置してもよい。さらなる実施形態によると、少なくとも１つの触覚変換器が、タッチスクリーンスタイラスの本体の中に提供されてもよい。

さらに別の実施形態によると、タッチスクリーンスタイラスを用いてタッチスクリーンデバイスを制御するための方法は、タッチスクリーンデバイス内の容量タッチスクリーンコントローラに連結される容量タッチスクリーンの近位にあるタッチスクリーンスタイラスの先端内の電極を通して、タッチスクリーンスタイラスからタッチスクリーンデバイスに図形情報を送信するステップを含んでもよい。

本方法のさらなる実施形態によると、図形情報は、線の幅、線の太さ、および線の色から成る群から選択されてもよい。本方法のさらなる実施形態によると、タッチスクリーンデバイス内の容量タッチスクリーンコントローラに連結される容量タッチスクリーンの近位にあるタッチスクリーンスタイラスの先端内の電極を通して、タッチスクリーンデバイスからフィードバック情報を受信するステップを含んでもよい。本方法のさらなる実施形態によると、フィードバック情報は、振動および音から成る群から選択されてもよい。
本願明細書は、例えば、以下の項目も提供する。
（項目１）
本体と、
前記本体の近位端における先端と、
前記先端と一体であり、容量結合をタッチスクリーンに提供する、電極と、
前記電極に連結され、前記タッチスクリーンに連結される容量タッチスクリーンコントローラによって検出される変調信号を提供する、変調ユニットと、
を備える、容量タッチスクリーンスタイラス。
（項目２）
前記変調信号は、パルス幅変調（ＰＷＭ）、パルス位置変調（ＰＰＭ）、およびパルス分割変調（ＰＤＭ）から成る群から選択される、項目１に記載の容量タッチスクリーンスタイラス。
（項目３）
前記変調信号は、オンオフキーイング（ＯＯＫ）、振幅偏移キーイング（ＡＳＫ）、位相偏移キーイング（ＰＳＫ）、および周波数偏移キーイング（ＦＳＫ）から成る群から選択される、項目１に記載の容量タッチスクリーンスタイラス。
（項目４）
前記先端に印加される圧力を測定するための複数の圧力センサを前記本体の前記近位端にさらに備える、項目１に記載の容量タッチスクリーンスタイラス。
（項目５）
前記複数の圧力センサは、どれだけの力が前記先端に印加されているかを測定する、項目４に記載の容量タッチスクリーンスタイラス。
（項目６）
前記複数の圧力センサは、前記タッチスクリーンに対する前記本体の角度を判定するように力情報を提供する、項目５に記載の容量タッチスクリーンスタイラス。
（項目７）
前記複数の圧力センサは、前記タッチスクリーンに触れるときに、前記本体の回転を判定するように力情報を提供する、項目５に記載の容量タッチスクリーンスタイラス。
（項目８）
ユーザによって押されたときに、コマンドを入力するか、または前記タッチスクリーン上の画像の一部分を修正するための少なくとも１つの制御ボタンをさらに備える、項目１に記載の容量タッチスクリーンスタイラス。
（項目９）
ユーザによって回転させられたときに、コマンドを入力するか、または前記タッチスクリーン上の画像の一部分を修正するための少なくとも１つの入力ホイールをさらに備える、項目１に記載の容量タッチスクリーンスタイラス。
（項目１０）
少なくとも１つの触覚変換器をさらに備える、項目１に記載の容量タッチスクリーンスタイラス。
（項目１１）
前記少なくとも１つの触覚変換器は、前記スタイラスを握るユーザに振動フィードバックを提供するための振動変換器である、項目１０に記載の容量タッチスクリーンスタイラス。
（項目１２）
前記少なくとも１つの触覚変換器は、前記スタイラスを握るユーザに音声フィードバックを提供するための音声変換器である、項目１０に記載の容量タッチスクリーンスタイラス。
（項目１３）
前記本体内にデジタルプロセッサと、メモリとをさらに備え、前記デジタルプロセッサは、前記変調ユニットに連結され、前記タッチスクリーンを介して、デジタル情報を前記容量タッチスクリーンコントローラに送信する、項目１に記載の容量タッチスクリーンスタイラス。
（項目１４）
前記電極および前記デジタルプロセッサに連結される復調ユニットをさらに備え、前記復調ユニットは、前記タッチスクリーンを介して前記容量タッチスクリーンコントローラから情報を受信する、項目１３に記載の容量タッチスクリーンスタイラス。
（項目１５）
前記デジタルプロセッサは、前記複数の圧力センサから情報を受信する、項目１３に記載の容量タッチスクリーンスタイラス。
（項目１６）
前記デジタルプロセッサは、前記本体上の前記少なくとも１つの制御ボタンから情報を受信する、項目１３に記載の容量タッチスクリーンスタイラス。
（項目１７）
前記デジタルプロセッサは、前記本体上の前記少なくとも１つの入力ホイールから情報を受信する、項目１３に記載の容量タッチスクリーンスタイラス。
（項目１８）
前記デジタルプロセッサは、前記少なくとも１つの触覚変換器を制御する、項目１３に記載の容量タッチスクリーンスタイラス。
（項目１９）
前記デジタルプロセッサ、メモリ、および変調ユニットは、マイクロコントローラによって提供される、項目１３に記載の容量タッチスクリーンスタイラス。
（項目２０）
タッチスクリーンおよびスタイラスシステムであって、
タッチスクリーンデバイスであって、
容量タッチスクリーンと、
前記容量タッチスクリーンに連結される、容量タッチスクリーンコントローラと、
前記容量タッチスクリーンコントローラに連結される、デジタルプロセッサおよびメモリと、
を備える、タッチスクリーンデバイスと、
タッチスクリーンスタイラスであって、
本体と、
前記本体の近位端における先端と、
前記先端と一体であり、容量結合をタッチスクリーンに提供する、電極と、
前記電極に連結され、前記タッチスクリーンに連結される前記容量タッチスクリーンコントローラによって検出される変調信号を提供する、変調ユニットと、
を備える、タッチスクリーンスタイラスと、
を備え、
前記タッチスクリーンスタイラスは、図形情報を前記タッチスクリーンデバイスに提供する、タッチスクリーンおよびスタイラスシステム。
（項目２１）
前記図形情報は、線の幅、線の太さ、および線の色から成る群から選択される、項目２０に記載のタッチスクリーンおよびスタイラスシステム。
（項目２２）
ユーザによって押されたときに、コマンドを入力するか、または前記タッチスクリーン上の画像の一部分を修正するための少なくとも１つの制御ボタンを前記タッチスクリーンスタイラスの前記本体上にさらに備える、項目２０に記載のタッチスクリーンおよびスタイラスシステム。
（項目２３）
ユーザによって回転させられたときに、コマンドを入力するか、または前記タッチスクリーン上の画像の一部分を修正するための少なくとも１つの入力ホイールを前記タッチスクリーンスタイラスの前記本体上にさらに備える、項目２０に記載のタッチスクリーンおよびスタイラスシステム。
（項目２４）
前記タッチスクリーンスタイラスの前記本体の前記近位端に位置する、複数の圧力センサをさらに備える、項目２０に記載のタッチスクリーンおよびスタイラスシステム。
（項目２５）
前記タッチスクリーンスタイラスの前記本体の中に少なくとも１つの触覚変換器をさらに備える、項目２０に記載のタッチスクリーンおよびスタイラスシステム。
（項目２６）
タッチスクリーンスタイラスを用いてタッチスクリーンデバイスを制御するための方法であって、
タッチスクリーンデバイス内の容量タッチスクリーンコントローラに連結される容量タッチスクリーンの近位にある前記タッチスクリーンスタイラスの先端内の電極を通して、タッチスクリーンスタイラスから前記タッチスクリーンデバイスに図形情報を送信するステップ
を含む、方法。
（項目２７）
前記図形情報は、線の幅、線の太さ、および線の色から成る群から選択される、項目２６に記載の方法。
（項目２８）
前記タッチスクリーンデバイス内の前記容量タッチスクリーンコントローラに連結される前記容量タッチスクリーンの近位にある前記タッチスクリーンスタイラスの前記先端内の前記電極を通して、前記タッチスクリーンデバイスからフィードバック情報を受信するステップをさらに含む、項目２６に記載の方法。
（項目２９）
前記フィードバック情報は、振動および音から成る群から選択される、項目２８に記載の方法。

添付図面と併せて解釈される以下の説明を参照することによって、本開示のさらに完全な理解が獲得され得る。

図１は、本開示の具体的な例示的実施形態による、スタイラスおよびタッチスクリーンデバイスの概略図を図示する。 図２は、図１に示されるスタイラスのより詳細な概略ブロック図を図示する。

本開示は、種々の修正および代替的な形態の影響を受けやすいが、その具体的な例示的実施形態が図面に示されており、本明細書で詳細に説明される。しかしながら、具体的な例示的実施形態の本明細書の説明は、本開示を本明細書で開示される特定の形態に限定することを目的としておらず、対照的に、本開示は、添付の請求項によって定義されるような全ての修正および均等物を対象とするものであることを理解されたい。

本開示の教示によると、タッチスクリーンスタイラスは、データインターフェースを有するように設計されてもよく、スタイラスの先端は、例えば、色および線の太さの情報を提供する変調信号で駆動されてもよい。スタイラスの先端に連結される接地接続は、図形線特性情報、例えば、タッチスクリーンに連結される容量タッチスクリーンコントローラに伝えられ得る、色および線の太さの情報で変調されてもよい。ユーザがスタイラスの先端でタッチスクリーンに触れるとき、本図形線特性情報は、容量タッチスクリーンコントローラには、スタイラスがタッチスクリーンに触れる場所と関連付けられる変動静電容量として出現してもよい。変調された図形線特性情報信号は、圧力が、スタイラスの先端、例えば、タッチスクリーンに触れるスタイラスの先端に印加されるときにオンにされ、スタイラスの先端がタッチスクリーンに触れていないときにオフにされてもよい。変動する印加された力、傾転角度、および／またはユーザによるスタイラスの回転は、スタイラス内の基板電子機器によって検出されてもよく、図形線特性情報を伝えるようにタッチスクリーンに伝送されてもよい。

次いで、タッチスクリーンデバイス内のソフトウェアアプリケーションが、その上に描かれている線の正しいレンダリングのために、スタイラスからの図形線特性信号情報を復調してもよい。情報が、タッチスクリーンの走査速度を変動させることによって、スタイラスに返送されてもよい。タッチスクリーンデバイスからの本情報は、スタイラスの中に位置する比較器によって検出され、触覚デバイスを制御するようにマイクロコントローラによって復調および使用されてもよい。実施例は、スタイラス内の振動変換器および／または音声変換器を通して触覚フィードバック効果を提供すること、例えば、紙の上で鉛筆を引きずることのシミュレーションを含んでもよい。したがって、スタイラスの先端内の伝送／受信電極およびタッチスクリーン容量構造を使用する低電力通信を通して、スタイラスとタッチスクリーンデバイスとの間の簡略化通信が提供されてもよい。

容量タッチスクリーン技術（ｍＴｏｕｃｈ（登録商標））は、アプリケーションノート、すなわち、ＡＮ１２５０−Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ ＣＴＭＵ ｆｏｒ Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ Ｔｏｕｃｈ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ、ＡＮ１３２５−ｍＴｏｕｃｈ（登録商標） Ｍｅｔａｌ Ｏｖｅｒ Ｃａｐ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、ＡＮ１３３４−Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ ｆｏｒ Ｒｏｂｕｓｔ Ｔｏｕｃｈ Ｓｅｎｓｉｎｇ Ｄｅｓｉｇｎ、ＡＮ１３７５−Ｓｅｅ Ｗｈａｔ Ｙｏｕ Ｃａｎ Ｄｏ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ＣＴＭＵ、ＡＮ１４７８−ｍＴｏｕｃｈ（登録商標） Ｓｅｎｓｉｎｇ Ｓｏｌｕｔｉｏｎ Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ Ｍｅｔｈｏｄｓ Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｄｉｖｉｄｅｒ、およびＡＮ１４９２−Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ Ｐｒｏｘｉｍｉｔｙ Ｄｅｓｉｇｎ Ｇｕｉｄｅにおいて、ｗｗｗ．ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ．ｃｏｍでさらに完全に説明され、その全ては、あらゆる目的で参照することにより本明細書に組み込まれる。触覚技術（ＧｅｓｔＩＣ（登録商標））は、ＭＴＣＨ８１０およびＭＧＣ３１３０デバイスの製品データシートにおいてｗｗｗ．ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ．ｃｏｍでさらに完全に説明され、その全ては、あらゆる目的で参照することにより本明細書に組み込まれる。ＧｅｓｔＩＣ（登録商標）およびｍＴｏｕｃｈ（登録商標）は、デラウェア州下企業である、Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ， Ｌｅｇａｌ Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ， ２３５５ Ｗｅｓｔ Ｃｈａｎｄｌｅｒ Ｂｏｕｌｅｖａｒｄ， Ｃｈａｎｄｌｅｒ， Ａｒｉｚｏｎａ ８５２２４−６１９９の登録商標である。

図１を参照すると、本開示の具体的な例示的実施形態による、スタイラスおよびタッチスクリーンデバイスの概略図が描写されている。概して、数字１００によって表される、タッチスクリーンシステムは、タッチスクリーンデバイス１０２、例えば、コンピュータタブレット、スマートフォン、コンピュータタッチスクリーンディスプレイと、ソフトウェアボタンを作動させ、線を描き、タッチスクリーンデバイス１０２上に草書体で書くためのタッチスクリーンスタイラス１０４とを備えてもよい。タッチスクリーンデバイス１０２は、タッチスクリーン１２８と、タッチスクリーンコントローラ１２２、デジタルプロセッサ１２４、およびメモリ１２６を備え得る、デジタルデバイス１０６とを備えてもよい。デジタルデバイス１０６は、パーソナルコンピュータ、タブレット、スマートフォン等のマイクロコントローラまたはマイクロプロセッサであってもよい。限定されないが、Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ ｍＴｏｕｃｈ（登録商標）技術を使用して、タッチスクリーン走査検出が行われてもよい。

スタイラス１０４は、バッテリ１０５、例えば、再充電可能バッテリと、圧力と、複数の圧力センサ１１８と、少なくとも１つの触覚変換器１２０と、デジタル変調器１１０、デジタル復調器１１２、デジタルプロセッサ１１４、およびデジタルプロセッサ１１４用のメモリ１１６を備え得る、デジタルデバイス１０８とを備えてもよい。デジタルデバイス１０８は、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、プログラマブル論理アレイ（ＰＬＡ）、および同等物であってもよい。

図２を参照すると、図１に示されるスタイラスのより詳細な概略ブロック図が描写されている。スタイラス１０４は、本体２０４と、本体２０４の近位端に位置する先端２０５とを備えてもよい。スタイラス本体２０４は、バッテリ１０５、複数の圧力センサ１１８、少なくとも１つの触覚変換器１２０、およびデジタルデバイス１０８を囲んでもよい。本体２０４上で、ユーザがタッチスクリーンへの情報を修正または入力するために、少なくとも１つの制御ボタン２３４および／または少なくとも１つの入力ホイール２３６が提供されてもよい。スタイラス１０４の先端２０５は、スイッチ２４２と接地させられ得る、電極２３０を備えてもよい。本体２０４は、伝導性であり、ユーザの手を通して容量的に接地され、先端２０５は、スイッチ２４２が閉鎖されて電極２３０を接地へ引くまで、電極２３０が接地されていないままであるように絶縁される。先端２０５内の電極２３０が接地されるとき、先端２０５が近位にあるタッチスクリーン１２８上の点の容量値を修正するであろう。これらの修正された静電容量値は、タッチスクリーン１２８の走査中にタッチスクリーンコントローラ１２２によって検出されてもよい。パルス変調発生器２０６は、線特性の情報をタッチスクリーンコントローラ１２２に伝えるように、変調速度でスイッチ２４２を制御してもよい。スイッチ２４２は、ソリッドステートデバイスであってもよい。

少なくとも１つの触覚変換器１２０は、デジタルプロセッサ１１４によって起動されてもよい。タッチスクリーンコントローラ１２２の走査速度を変調することによって、触覚情報が、タッチスクリーン１２８からスタイラス１０４の先端２０５（電極２３０）に送信されてもよい。電極２３０は、本触覚情報を受信するために使用されてもよく、デジタル復調器１１２は、本触覚情報を復号し、それをデジタルプロセッサ１１４に送信してもよい。次いで、デジタルプロセッサ１１４は、触覚変換器１２０のうちの少なくとも１つ、例えば、振動および／または音響変換器を起動してもよい。

本体２０４の近位端に位置する複数の圧力センサ１１８は、圧力が先端２０５に印加される、例えば、先端２０５がタッチスクリーン１２８に触れるときに、そこから力ベクトルを測定してもよい。例えば、先端２０５がタッチスクリーン１２８の面に接触させられ、それと垂直に保持されるとき、先端２０５の軸方向押下が、圧力センサ１１８のそれぞれに実質的に同一の力（圧力）を提供するであろう。スタイラス１０４の本体２０４がタッチスクリーン１２８の面に対して９０度未満の角度で保持されるとき、複数の圧力センサ１１８のうちの異なるものが、それにそれぞれ印加された異なる力（圧力）値を有するであろう。例えば、タッチスクリーン１２８の面に対して４５度で保持される先端２０５の角度押下は、力の約半分を本体２０４の中心軸に沿って印加させ、半分をその中心軸と垂直に印加させるであろう。これら２つの力の比は、本体１０４がタッチスクリーン１２８の面に対して保持されている角度を判定するように復号されてもよい。複数の圧力センサ１１８上で力（圧力）の正弦波変動として出現し得る、先端２０５の角度押下によって、その軸の周囲でのスタイラス１０４の回転が判定されてもよい。本体２０４の軸と平行である恣意的な０度線に対するこれらの横力によって、相対的回転方向が判定されてもよい。

タッチスクリーン１２８上に描かれている線および／またはオブジェクトの線の太さ、色、および／または他の特性を伝えるために、複数の圧力センサ１１８上の力（圧力）、例えば、先端２０５からタッチスクリーン１２８の面に印加される力、タッチスクリーン１２８の面に対する本体２０４の角度、および／または本体２０４の軸方向回転の判定が使用されてもよい。加えて、例えば、それぞれのボタン２３４を押すことによって、および／または本体上の選択ホイール２３６を回すことによって、特定の色または線の幅が選択されてもよい。

デジタル復調器１１２は、単純な電圧比較器２４８と、電圧基準２５０とを備えてもよい。例えば、パルス変調発生器２０６（デジタル変調器１１０）を使用して、スタイラス１０４からタッチスクリーンコントローラ１２２に情報を伝送するときに、先端２０５内の電極２３０を接地するために、スイッチ２４２が使用されてもよい。パルス変調発生器２０６は、例えば、限定されないが、パルス幅変調（ＰＷＭ）、パルス位置変調（ＰＰＭ）、パルス分割変調（ＰＤＭ）、マンチェスタ符号化情報を伝送するオンオフキーイング（ＯＯＫ）、振幅偏移キーイング（ＡＳＫ）、位相偏移キーイング（ＰＳＫ）、周波数偏移キーイング（ＦＳＫ）、および同等物を提供するように適合されてもよい。

本開示の教示による、通信インターフェースを伴う前述のタッチスクリーンスタイラスは、タッチスクリーンスタイラスとタッチスクリーンデバイスとの間に低電力で確実な通信を提供する。さらに、提案された実施形態は、既存のタッチスクリーンコントローラを使用することができ、したがって、タッチスクリーン技術の能力を補完して拡張する。

本開示の実施形態は、本開示の例示的実施形態を参照することによって、描写、説明、および定義されているが、そのような参照は、本開示への制限を示唆せず、いかなるそのような制限も推測されない。開示される主題は、本開示の利益を有する当業者に想起されるように、形態および機能のかなりの修正、改変、および均等物が可能である。本開示の描写および説明された実施形態は、実施例にすぎず、本開示の範囲について包括的ではない。

Claims (21)

1. 容量タッチスクリーンスタイラスであって、
   伝導性本体と、
   前記本体の一端にある先端と、
   前記先端と一体である電極であって、前記電極は、前記伝導性本体から絶縁され、容量結合をタッチスクリーンに提供する、電極と、
   前記電極と連結された変調ユニットであって、前記変調ユニットは、前記電極を前記伝導性本体と接続するスイッチを制御し、前記タッチスクリーンに連結された容量タッチスクリーンコントローラによって検出されることができる変調信号を提供する、変調ユニットと、
   デジタルプロセッサおよびメモリと、
   前記電極および前記デジタルプロセッサに連結された復調ユニットであって、前記復調ユニットは、前記タッチスクリーンを介して、および、前記電極を介して、前記容量タッチスクリーンコントローラから情報を受信する、復調ユニットと、
   少なくとも１つの触覚変換器と
   を備え、
   前記デジタルプロセッサは、前記容量タッチスクリーンコントローラから受信された情報に基づいて前記少なくとも１つの触覚変換器を制御する、容量タッチスクリーンスタイラス。
2. 前記変調信号は、パルス幅変調（ＰＷＭ）、パルス位置変調（ＰＰＭ）、パルス分割変調（ＰＤＭ）から成る群から選択される、請求項１に記載の容量タッチスクリーンスタイラス。
3. 前記変調信号は、オンオフキーイング（ＯＯＫ）、振幅偏移キーイング（ＡＳＫ）、位相偏移キーイング（ＰＳＫ）、および周波数偏移キーイング（ＦＳＫ）から成る群から選択される、請求項１に記載の容量タッチスクリーンスタイラス。
4. 前記先端に印加される圧力を測定するための複数の圧力センサを前記本体の前記一端にさらに備える、請求項１に記載の容量タッチスクリーンスタイラス。
5. 前記複数の圧力センサは、どれだけの力が前記先端に印加されているかを測定する、請求項４に記載の容量タッチスクリーンスタイラス。
6. 前記複数の圧力センサは、前記タッチスクリーンに対する前記本体の角度を判定するように力情報を提供する、請求項５に記載の容量タッチスクリーンスタイラス。
7. 前記複数の圧力センサは、前記タッチスクリーンに触れるときに、前記本体の回転を判定するように力情報を提供する、請求項５に記載の容量タッチスクリーンスタイラス。
8. ユーザによって押されたときに、コマンドを入力するか、または前記タッチスクリーン上の画像の一部分を修正するための少なくとも１つの制御ボタンをさらに備える、請求項１に記載の容量タッチスクリーンスタイラス。
9. ユーザによって回転させられたときに、コマンドを入力するか、または前記タッチスクリーン上の画像の一部分を修正するための少なくとも１つの入力ホイールをさらに備える、請求項１に記載の容量タッチスクリーンスタイラス。
10. 前記復調ユニットは、前記電極と連結された第１の入力と、電圧基準を受信する第２の入力とを有する比較器を備え、前記比較器の出力は、前記デジタルプロセッサと連結される、請求項１に記載の容量タッチスクリーンスタイラス。
11. 前記少なくとも１つの触覚変換器は、前記スタイラスを握るユーザに振動フィードバックを提供するための振動変換器である、請求項１０に記載の容量タッチスクリーンスタイラス。
12. 前記少なくとも１つの触覚変換器は、前記スタイラスを握るユーザに音声フィードバックを提供するための音声変換器である、請求項１０に記載の容量タッチスクリーンスタイラス。
13. 前記変調ユニットと、前記デジタルプロセッサおよびメモリとを備えるマイクロコントローラをさらに備え、前記デジタルプロセッサは、前記変調ユニットに連結され、前記タッチスクリーンを介してデジタル情報を前記容量タッチスクリーンコントローラに送信するように構成されている、請求項１に記載の容量タッチスクリーンスタイラス。
14. 前記デジタルプロセッサは、前記複数の圧力センサから情報を受信する、請求項１３に記載の容量タッチスクリーンスタイラス。
15. 前記デジタルプロセッサは、前記本体上の少なくとも１つの制御ボタンから情報を受信する、請求項１３に記載の容量タッチスクリーンスタイラス。
16. 前記デジタルプロセッサは、前記本体上の少なくとも１つの入力ホイールから情報を受信する、請求項１３に記載の容量タッチスクリーンスタイラス。
17. タッチスクリーンおよびスタイラスシステムであって、前記システムは、
    タッチスクリーンデバイスであって、
    容量タッチスクリーンと、
    前記容量タッチスクリーンに連結された容量タッチスクリーンコントローラと、
    前記容量タッチスクリーンコントローラに連結されている、デジタルプロセッサおよびメモリと
    を備える、タッチスクリーンデバイスと、
    請求項１〜１６のうちの１項に記載のタッチスクリーンスタイラスと
    を備え、
    前記タッチスクリーンスタイラスは、図形情報を前記タッチスクリーンデバイスに提供する、タッチスクリーンおよびスタイラスシステム。
18. 前記図形情報は、線の幅および線の色から成る群から選択される、請求項１７に記載のタッチスクリーンおよびスタイラスシステム。
19. 請求項１７または１８に記載のタッチスクリーンスタイラスを用いてタッチスクリーンデバイスを動作させるための方法であって、前記方法は、
    前記タッチスクリーンデバイス内の前記容量タッチスクリーンコントローラに連結された前記容量タッチスクリーンの近位にある前記タッチスクリーンスタイラスの前記先端内の前記電極を通して、前記タッチスクリーンスタイラスから前記タッチスクリーンデバイスに図形情報を送信するステップ
    を含む、方法。
20. 前記タッチスクリーンデバイス内の前記容量タッチスクリーンコントローラに連結された前記容量タッチスクリーンの近位にある前記タッチスクリーンスタイラスの前記先端内の前記電極を通して、前記タッチスクリーンデバイスからフィードバック情報を受信するステップをさらに含む、請求項１９に記載の方法。
21. 前記タッチスクリーンスタイラスは、触覚変換器を通して前記フィードバック情報を振動または音として提供する、請求項２０に記載の方法。