TWI645315B - 用於電子裝置之觸控筆 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種包括一觸控筆及一電子裝置之使用者輸入系統。一使用者可橫越該電子裝置之一輸入表面而操縱該觸控筆,且可使用由該觸控筆產生之軸向對準的電場來偵測移動。該觸控筆亦可包括可用以估計藉由該觸控筆施加至該電子裝置之一力的一力敏結構。

Description

用於電子裝置之觸控筆
本文中所描述之實施例係有關於用於電子裝置之使用者輸入系統,且更特定而言,係有關於一種可對電子裝置之觸控式螢幕操作的高精確度觸控筆。
電子裝置可將觸控感測器整合至顯示器中以促進使用者與展示於顯示器上之元件的互動。當使用者用一或多個手指觸碰顯示器時,觸控感測器將每一觸碰之區位提供至電子裝置,該電子裝置又可使展示於顯示器上之元件(諸如,圖示、按鈕、按鍵、工具列、功能表、圖像、子畫面(sprite)、應用程式、文件、畫板、地圖等)改變。在一些情況下,使用者可偏好使用比使用者之手指精確的器具(諸如,觸控筆)與顯示器互動。 然而,習知觸控筆常常僅向使用者提供略微增強之精確度,此係因為習知觸敏式電子裝置主要經組態以偵測使用者之手指的存在及區位。舉例而言,許多習知觸敏式電子裝置可能不能夠可靠地區分開來自觸控筆之輸入與來自使用者之手掌、手腕或手指的有意或偶然輸入。 在其他狀況下,為適應觸控筆輸入,一些習知電子裝置可併有具體地專用於自產生磁場之觸控筆接收輸入的單獨輸入感測器,諸如電磁數位轉換器。然而,此等額外組件除增加電子裝置之厚度及電力消耗外,亦常常增加製造電子裝置之成本及複雜度。
本文中所描述之實施例大體上提及一種觸控筆,其至少包括主體及尖端。該尖端可安置於該主體之第一末端處。該尖端可經組態以發射待由電子裝置偵測之電場。另外,該尖端經組態以在該尖端時觸碰電子裝置時接收力。控制電路系統可定位於主體內。控制電路系統經組態以產生用以產生電場之電信號。力敏結構亦定位於主體內,且經組態以回應於力而產生非二進位輸出。最後,主體內之剛性導管將控制電路系統電耦接至尖端,且將力機械地傳送至力敏結構。 一些實施例可包括外部裝置可經組態以基於電場之區位偵測尖端之區位的組態。一些實施例可參考該電場作為第一電場,且亦可至少包括安置於剛性導管周圍之環形元件。該環形元件可經組態以發射第二電場。一些實施例可包括外部裝置經組態以使用第二電場偵測觸控筆之角位置的組態。 一些實施例亦可包括可撓性電路,該可撓性電路將力敏結構內或耦接至力敏結構之電路系統電耦接至定位於主體內之電路系統及在力敏結構後方之電路系統。該可撓性電路包括經組態以回應於力敏結構之移動而撓曲的鉸接區。一些實施例可包括電路中之任一者或兩者可包括藉由摺疊式可撓性連接件附接之兩個或多於兩個基板的組態。 一些實施例亦可至少包括定位於觸控筆之主體內且具有圓內容積之圓柱形底座。電池可附接至底座且定位於圓內容積內。電池可包括至少一個摺疊電極對。 一些實施例可包括剛性導管包括沿剛性導管之長度形成的導電跡線之陣列的組態。舉例而言,導電跡線之陣列可按交替偏移列之形式形成。在此等及相關實施例中,剛性導管包括自其外表面延伸至導電跡線之陣列中的一或多個導電跡線的缺口通孔。 一些實施例可包括如下組態:剛性導管包括經組態以傳輸尖端信號之導體之第一集合、經組態以傳輸環信號之導體之第二集合,及定位於第一集合與第二集合之間的接地導體之集合。 本文中所描述之實施例大體上提及一種觸控筆,其至少包括主體及安置於該主體之第一末端處的尖端,且至少包括經組態以發射待由電子裝置偵測之電場的燈泡形部分及形成於燈泡形部分周圍之具有可小於燈泡形部分之硬度的塗層。在其他狀況下,該觸控筆可包括形成於燈泡形部分周圍之具有小於電子裝置之輸入表面的硬度的塗層。 一些實施例可包括如下組態:電場可為在第一半徑處具有半功率點之第一電場,且觸控筆進一步包括導電環,該導電環定位於燈泡形部分後方且經組態以發射在可不同於第一半徑之第二半徑處具有半功率點的第二電場。一些實施例可包括第一電場或第二電場對於可經組態以與電子裝置相交之場的一部分可大體上為球形的組態。一些實施例可包括尖端可藉由帶螺紋連接件自主體移除之組態。 一些實施例可包括燈泡形部分具有朝向主體延伸之根部分且可與信號產生器電通信的組態。一些實施例可包括塗層可由聚合物材料形成且可使用包覆模製製程形成之組態。 一些實施例可包括塗層包括由第一聚合物材料形成之第一內射物及由第二聚合物材料形成之第二外射物的組態。一些實施例可包括第二聚合物材料可軟於第一聚合物材料之組態。在一些實施例中,第一內射物包括纖維加強型聚合物材料,且第二外射物之第二聚合物材料可基本上不含纖維。 一些實施例可包括主體可由中空管形成之組態。信號產生器可安置於該管內且以操作方式耦接至燈泡形部分。在此等狀況下,尖端及燈泡形部分經組態以經由帶螺紋連接件自主體及驅動電路移除。 本文中所描述之實施例大體上提及一種手持型使用者輸入裝置,其至少包括:主體;尖端,其安置於主體之第一末端處且經組態以接收力;及力敏結構,其安置於主體內且至少包括:第一懸臂式支腳,其具有相對於主體固定之第一邊緣;第二懸臂式支腳,其大致平行於第一懸臂式支腳且具有相對於主體固定之第二邊緣;及側向床座,其在第一懸臂式支腳與第二懸臂式支腳之間延伸且連接該兩個支腳。應變敏感元件可附接至第一懸臂式支腳。第一懸臂式支腳可經組態以回應於由尖端接收之力而偏轉。 一些實施例可包括尖端可機械耦接至側向床座之組態。在一些狀況下,機械耦接係藉由安置於尖端與側向床座之間的剛性信號導管提供。一些實施例可包括第二懸臂式支腳可經組態以回應於由尖端接收之力而偏轉的組態。一些實施例可包括第一懸臂式支腳可經組態以回應於由尖端接收之力而沿蛇形曲線偏轉的組態。一些實施例亦可至少包括附接至第一懸臂式支腳之表面的兩個或大於兩個應變敏感元件,其中一或多個應變敏感元件回應於力而置於拉伸應變中,且一或多個其他應變敏感元件回應於力而置於壓縮應變中。 一些實施例亦可至少包括感測器電路系統,該感測器電路系統以操作方式耦接至兩個或大於兩個應變敏感元件且經組態以基於由尖端上之力引起的拉伸應變與壓縮應變之間的差異而產生輸出。 一些實施例可包括感測器電路系統之至少一部分可安置於第一懸臂式支腳與側向床座之間且感測器電路系統可相對於第二懸臂式支腳固定的組態。一些實施例可包括尖端經由力敏結構將力傳輸至主體之組態。一些實施例可包括第一懸臂式支腳之第一邊緣可熔接至管部件,側向床座之第三邊緣可熔接至管部件且管部件可安置於主體內並附接至主體的組態。 本文中所描述之實施例大體上提及一種觸控筆,其至少包括:主體;尖端,其安置於主體之第一末端處且經組態以接收力;中間部件,其定位於主體內且以操作方式耦接至尖端以傳送在尖端處接收之力;及力敏結構,其安置於主體內且至少包括:兩個支腳,其具有相對於主體固定之各別邊緣;側向部件,其在兩個支腳之間延伸且以操作方式耦接至中間部件;及應變敏感元件,其附接至兩個支腳中之第一支腳,其中第一支腳可經組態以回應於在尖端處接收之力而偏轉。 一些實施例亦可至少包括安置於主體內之套管,且其中兩個支腳熔接至套管之內部表面。一些實施例可包括兩個支腳自側向部件之對置側延伸的組態。 一些實施例亦可至少包括附接至第一支腳之表面的兩個或大於兩個應變敏感元件,其中一或多個應變敏感元件回應於力而置於拉伸應變中,且一或多個其他應變敏感元件回應於力而置於壓縮應變中。本文中所描述之實施例大體上提及一種觸控筆,其至少包括:主體;尖端,其定位於主體之第一末端處,但相對於主體之第一末端不固定且經組態以接收力;力敏結構,其定位於主體內,該力敏結構至少包括:箱式結構,其至少包括橫向於主體之軸線而定位的第一懸臂式支腳及側向床座;該側向床座在第一懸臂式支腳與第二懸臂式支腳之間延伸。在此等實施例中,第二懸臂式支腳可經組態以回應於力而相對於主體移位。 一些實施例可包括如下組態:箱式結構進一步包括:由定位於主體內之套管之一部分形成的側面,其可相對於主體固定;及第二側面,其可經組態以回應於力而沿主體之軸線相對於側面移位。一些實施例可包括第一側面及第二側面經組態以回應於力而偏轉的組態。在許多狀況下,第二側面偏轉成蛇形剖面。 一些實施例係有關於一種如本文中大體所描述之觸控筆。一些實施例係有關於一種如本文中大體所描述之電子裝置。一些實施例係有關於一種如本文中所描述之操作觸控筆及電子裝置之方法。一些實施例係有關於一種在觸控筆與電子裝置之間進行通信的方法。一些實施例係有關於一種定位電子裝置之輸入表面上之觸控筆的方法。一些實施例係有關於一種估計進入抑或退出由觸控筆執行之低電力狀態的方法。一些實施例係有關於一種估計觸控筆相對於電子裝置之輸入表面之角位置的方法。 一些實施例係有關於一種量測藉由觸控筆施加至電子裝置之輸入表面之力的方法。一些實施例係有關於一種藉由觸控筆執行的量測藉由觸控筆施加至電子裝置之輸入表面之力的方法。一些實施例係有關於一種藉由電子裝置執行的量測藉由觸控筆施加至電子裝置之輸入表面之力的方法。一些實施例係有關於一種用於觸控筆之可經由帶螺紋連接件移除的鼻件。一些實施例係有關於一種用於觸控筆之鼻件,其包括在鼻件之尖端處的燈泡形電場產生器。一些實施例係有關於一種鼻件,其中燈泡形電場產生器為彈簧式頂針。一些實施例係有關於一種用於觸控筆之主控制板,其藉由將兩個或大於兩個電路板摺疊在彼此上方(諸如本文中所描述)而形成。一些實施例係有關於一種用於觸控筆之盲蓋。一些實施例係有關於該盲蓋,其進一步包含壓力釋放口。一些實施例係有關於該盲蓋,其進一步包含經組態以吸引自觸控筆延伸之插塞的永久磁體。
對相關申請案之交叉參考 本申請案為非臨時專利申請案,且主張在2015年9月8日申請且題為「用於電子裝置之觸控筆(Stylus For Electronic Devices)」的美國臨時專利申請案第62/215,620號及2016年3月17日申請且題為「用於電子裝置之觸控筆(Stylus For Electronic Devices)」的美國臨時專利申請案第62/309,816號之權益,該兩個申請案之全部揭示內容特此以引用之方式併入本文中。 本文中所描述之實施例大體上提及經組態以將輸入提供至電子裝置(例如,平板電腦、膝上型電腦、桌上型電腦及其類似者)之觸控筆(例如,標記工具、智慧型手寫筆、智慧型筆刷、識別筆(wand)、平頭筆(chisel)、使用者操縱式電子輸入裝置、手持型輸入裝置及其類似者)。使用者操縱觸控筆相對於電子裝置之輸入表面的定向及位置以將諸如(但不限於)以下各者之資訊輸送至電子裝置:寫入、草圖繪製、捲動、遊戲、選擇使用者介面元件、移動使用者介面元件等。在許多實施例中,電子裝置之輸入表面為多點觸碰顯示螢幕,但此並非所需的;在其他實施例中,輸入表面可為諸如軌跡墊或繪圖板之非顯示器輸入表面。共同地,觸控筆及電子裝置在本文中被稱作「使用者輸入系統」。 本文中所描述之使用者輸入系統可用以俘獲來自觸控筆之自由形式的使用者輸入。舉例而言,使用者可橫越電子裝置之輸入表面滑動、移動、拖動或拖曳觸控筆之尖端,作為回應,該電子裝置可使用定位於輸入表面下方之顯示器顯現線。在此實例中,所顯現線遵循或對應於觸控筆橫越輸入表面之路徑。所顯現線之厚度可至少部分地基於使用者橫越輸入表面移動觸控筆之力或速度而變化。在其他狀況下,所顯現線之厚度可至少部分地基於觸控筆相對於輸入表面之角度而變化,諸如(但不限於)觸控筆相對於輸入表面之平面的傾角、觸控筆相對於橫越輸入表面之水平寫入線的寫入角度等。在其他實例中,觸控筆及電子裝置可一起用於任何其他合適的輸入目的。 廣泛且一般而言,本文中所描述之使用者輸入系統判定及/或估計觸控筆之一或多個輸出(及/或其中隨時間之改變,作為純量或向量)以將其使用者操縱解譯為至電子裝置之輸入。舉例而言,使用者輸入系統可估計:藉由使用者之抓握施加至觸控筆之力的量值(例如,量值之非二進位估計,作為純量或向量);藉由觸控筆施加至電子裝置之輸入表面的力之量值(例如,量值之非二進位估計,作為純量或向量);觸控筆之尖端觸碰電子裝置之輸入表面所處之區位或下方的區域;觸控筆尖端之區位與使用者之手掌、手腕或亦接觸輸入表面之其他手指之間的距離;觸控筆相對於輸入表面之平面的極角(例如,觸控筆之傾角);觸控筆相對於輸入表面之軸線的方位角;觸控筆相對於輸入表面之平面的角位置之向量或純量表示;沿相對於輸入表面之觸控筆之長度的一或多個點之三維座標(例如,球面、笛卡爾)等。在許多實施例中,使用者輸入系統隨時間監測此類變數以估計其中之改變的速率作為純量或向量(例如,速度、加速度等)。 將觸控筆之二維位置座標估計或判定為輸入表面之平面內或平行於該平面之點(或區域)的操作大體上在本文中被稱作「定位」觸控筆,而不管此操作係藉由電子裝置執行、藉由觸控筆執行,及/或作為其間之協作的結果而至少部分地執行(或藉由一或多個其他電子裝置)。在許多實施例中,此操作涉及估計觸控筆尖端相對於電子裝置之輸入表面的平面之原點(諸如,安置於電子裝置之觸敏式顯示器上方的防護玻璃罩之外部表面的左下方拐角)的笛卡爾座標。在其他實例中,此操作涉及估計觸控筆之尖端觸碰的輸入表面之二維區域或區。笛卡爾座標(及/或與區域相關聯之座標的集合)可相對於由平行於或相關聯於輸入表面自身之平面界定的原點(例如,本端笛卡爾座標系統)。在一個實例中,原點可在矩形輸入表面之右上方拐角中。觸控筆之區位可用任何合適的方式或格式(諸如,藉由向量或純量)來表示。 估計觸控筆相對於輸入表面之平面之定向的操作大體上在本文中被稱作估計觸控筆之「角位置」,而不管此操作係藉由電子裝置執行、藉由觸控筆執行,及/或作為其間之協作的結果而至少部分地執行(或藉由一或多個其他電子裝置)。在許多實施例中,估計觸控筆之角位置的操作涉及估計描述觸控筆之縱向軸線相對於輸入表面之平面之定向的球面座標。在其他狀況下,估計觸控筆之角位置涉及估計沿觸控筆之縱向軸線的一或多個參考點之三維笛卡爾座標。可瞭解,用於判定觸控筆相對於輸入表面之平面之角位置的任何數目個實施特定且合適的方法可用於其他實施例中,且如同觸控筆之區位,觸控筆之角位置可用任何合適的方式或格式(諸如,藉由一或多個向量或純量)來表示。 在一些實施例中,可估計觸控筆相對於輸入表面之平面及天頂的極角及方位角。極角可計算為觸控筆相對於正交於輸入表面之平面之向量(例如,天頂)的角度,且方位角可計算為觸控筆相對於平行於輸入表面之平面之向量(例如,軸線)的角度。在此等實例中,觸控筆之尖端在輸入表面上的區位可考慮界定觸控筆之角位置的本端球面座標系統之原點。 儘管本文中大體上相對於本端定義之笛卡爾座標系統及本端定義之球面座標系統來提及定位及估計觸控筆之角位置的操作,但熟習此項技術者將瞭解,此類座標系統並非任何特定實施例所需的,且可在執行(諸如)本文中所描述之各種計算及操作時使用其他座標系統或多個座標系統之協作。在一些實例中,仿射變換或類似運算或轉譯可藉由電子裝置或觸控筆中之任一者或兩者執行以便自一個座標系統移位至另一座標系統。 如上文所提到,電子裝置及/或觸控筆可經組態以隨時間估計及/或監測觸控筆之區位及角位置,且運算微分或積分量,諸如(但不限於)加速度、速度、所施加之總力、路徑長度等。舉例而言,在觸控筆橫越輸入表面移動時估計觸控筆相對於彼表面之速度及/或加速度的操作在本文中大體上被稱作估計觸控筆之「平面運動」,而不管此操作係藉由電子裝置執行、藉由觸控筆執行,及/或作為其間之協作的結果而至少部分地執行(或藉由一或多個其他電子裝置)。在許多實施例中,此操作涉及估計觸控筆隨時間之相對移動,且更特定而言,觸控筆之區位隨時間的改變。觸控筆之區位在特定時間段內的改變可用以估計觸控筆在彼時間段期間之速度。類似地,觸控筆之速度在特定時間段中的改變可用以估計觸控筆在彼時間段期間之加速度。 在觸控筆橫越輸入表面移動時估計觸控筆相對於輸入表面之平面之角速度及/或加速度的操作在本文中大體上被稱作估計觸控筆之「角運動」,而不管此操作係藉由電子裝置執行、藉由觸控筆執行,及/或作為其間之協作的結果而至少部分地執行。在許多實施例中,此操作涉及估計觸控筆之極角及方位角隨時間的改變。觸控筆之極角在特定時間段中的改變為觸控筆在彼時間段期間之極角速度。觸控筆之方位角在特定時間段中的改變為觸控筆在彼時間段期間之方位角速度。在此等實施例中,極角速度或方位角速度在特定時間段中之改變在本文中大體上分別被稱作極角加速度及方位角加速度。 在許多實施例中,可估計、量測、計算或以其他方式精確地或大致地運算藉由觸控筆施加至輸入表面之力。如本文中所使用,術語「力」指力估計、判定及/或計算,其可對應於諸如壓力、變形、應力、應變、力密度、力區域關係、推力、扭力及包括力或相關量之其他效應的性質或特性。 估計藉由觸控筆施加至輸入表面之力的操作在本文中大體上被稱作估計「所施加力」,而不管此操作係藉由電子裝置執行、藉由觸控筆執行,及/或作為其間之協作的結果而至少部分地執行(或藉由一或多個其他電子裝置)。更廣泛而言,該操作涉及依賴於或獨立於藉由觸控筆之尖端施加且在該尖端與輸入表面之間施加的力之定向或方向而估計彼力之量值。在許多實施例中,藉由觸控筆之尖端施加至輸入表面的力藉由觸控筆自身估計。舉例而言,觸控筆內之力敏結構可藉由解析或量測在觸控筆將力施加至輸入表面時由觸控筆經受之「反作用力」來估計所施加力。反作用力等於且相反於藉由觸控筆施加至輸入表面之力,且因此觸控筆對反作用力之量測對應於施加至輸入表面之力的量測。 在其他狀況下,電子裝置可直接量測所施加力。在此實例中,可能不需要觸控筆判定或估計反作用力。 在另外其他實施例中,可估計及/或判定所施加力及反作用力兩者。舉例而言,除反作用力之估計外,使用者輸入系統亦可獲得所施加力之估計。使用者輸入系統可選擇及使用兩個量測中之一者或兩者,或在其他狀況下,使用者輸入系統可按適當方式(例如,平均化)組合兩個量測。 下文參看圖1A至圖24論述此等及其他實施例。然而,熟習此項技術者將易於瞭解,本文中關於此等圖式所給出之詳細描述僅係出於解釋性目的,且不應視為限制性的。貫穿描述而呈現之章節標題僅出於便利及組織目的而提供,且不意欲將任何特定章節內之發明限定或限制於彼章節中所描述之實施例、修改、替代例、細節、特徵及/或特性。併有觸控筆之使用者輸入系統 一般且廣泛而言,圖1A至圖1D提及包括電子裝置102及觸控筆104之使用者輸入系統100。使用者106操縱觸控筆104相對於電子裝置102之輸入表面108的定向及位置以便將資訊輸送至電子裝置102。使用者輸入系統100可經組態以執行或協調多個操作,諸如(但不限於)定位觸控筆104、估計觸控筆104之角位置、估計藉由觸控筆104施加至輸入表面108之力的量值,等等。 使用者輸入系統100可同時或在不同時間執行此等及其他操作。在一個非限制性實例中,判定觸控筆104之區位的操作可與判定觸控筆104之角位置的操作同時執行,而估計藉由觸控筆104施加至輸入表面108之力之量值的操作僅週期性地執行及/或基於在給定電子裝置102 (或觸控筆104)在特定時間之特定操作模式的情況下電子裝置102是否經組態以接受自觸控筆輸入之力而執行。關於此等及其他實施例而提供圖1A至圖1D。 圖1A描繪包括電子裝置102及觸控筆104之使用者輸入系統100。使用者106橫越電子裝置102之輸入表面108滑動觸控筆104之尖端以與呈現或顯現於電子裝置102之顯示器上的使用者介面互動,該顯示器定位於輸入表面108下方或與輸入表面108成一體。 在其他狀況下,電子裝置102可能不包括顯示器。舉例而言,電子裝置102在圖1A至圖1D中呈現為平板運算裝置,僅作為實例;預想到其他電子裝置(具有或不具有定位於輸入表面108下方之顯示器)。舉例而言,使用者輸入系統100之電子裝置可實施為周邊輸入裝置、軌跡墊、繪圖板及其類似者。 最初提及觸控筆104之某些實體及操作特性,例如,如圖1A至圖1B中所展示。觸控筆104可採用各種形式以促進由使用者106使用及操縱。在所說明之實例中,觸控筆104具有諸如手寫筆或鉛筆之寫入器具的一般形式。在所說明之實施例中,觸控筆104包括具有兩個末端之圓柱形主體。在此實例中,主體之兩個末端分別與逐漸變窄之尖端及圓化罩蓋端接。逐漸變窄之尖端及圓化罩蓋中之任一者或兩者可移除、貼附至主體或為主體之整體部分。使用者106橫越輸入表面108滑動觸控筆104之逐漸變窄之尖端以將資訊輸送至電子裝置102。電子裝置102可按任何實施特定且合適的方式解譯使用者對觸控筆104的操縱。 觸控筆104之圓柱形主體,或更一般而言,「主體」或「筆筒」可由任何數目種合適的材料形成。筆筒在圖1B中識別為筆筒104a。筆筒104a可由塑膠、金屬、陶瓷、層壓物、玻璃、藍寶石、木材、皮革、合成材料或任何其他材料或材料組合形成。筆筒104a可形成用於觸控筆104之一或多個內部組件的外表面(或部分外表面)及保護性殼體。筆筒104a可由以可操作方式連接在一起之一或多個組件形成,諸如前片件及後片件或頂部掀蓋及底部掀蓋。替代地,筆筒104a可由單一片件形成(例如,均勻主體或單體)。在許多實施例中,筆筒104a由介電材料形成。 在一些實施例中,筆筒104a可部分或完全地組態為光學信號漫射器以漫射紅外線信號或另一光學信號,諸如自多色發光二極體發射之光。在其他狀況下,筆筒104a可完全或部分地組態為天線窗,以允許無線通信及/或電場穿過。 筆筒104a可由摻雜有經組態以向筆筒104a提供選定色彩、硬度、彈性、剛度、反射率、折射圖案、紋理等之試劑的材料形成。在其他實例中,摻雜劑可賦予筆筒104a其他性質,包括(但未必限於)導電性及/或絕緣性質、磁及/或反磁性質、耐化學及/或反應性性質、紅外線及/或紫外光吸收及/或反射性性質、可見光吸收及/或反射性性質、抗菌及/或抗病毒性質、疏油及/或疏水性質、熱吸收性質、防害蟲性質、不褪色及/或抗褪色性質、抗靜電性質、液體曝露反應性性質等。 筆筒104a可展現恆定或可變直徑橫截面;如所說明,筆筒104a之圓柱形橫截面圖自逐漸變窄之尖端至圓化罩蓋維持大體上恆定之直徑。逐漸變窄之尖端在圖1B中識別為尖端104b。圓化罩蓋在圖1B中識別為盲蓋104c。 在其他實施例中,筆筒104a可包括可變橫截面(例如,筆筒104a之「剖面」橫越筆筒104a之長度可改變)。在一個實例中,筆筒104a之直徑在尖端104b附近比在盲蓋104c處小。在一些實例中,筆筒104a之直徑在筆筒104a中間(在尖端104b與盲蓋104c之間)可向外凸出。在一些狀況下,筆筒104a之剖面可遵循數學函數,諸如結突函數、高斯函數或階梯函數。筆筒104a可包括一或多個抓握特徵(未圖示),諸如凸起或壓痕、緊密間隔之通道、突起物、突出物及/或其類似者。在一些狀況下,抓握特徵可由與筆筒104a不同之材料形成;抓握特徵可由展現高摩擦力之聚合物材料形成。 儘管說明為圓柱形,但筆筒104a無需在所有實施例中皆採用圓柱形形狀。因此,如本文中所使用,術語「直徑」指可連接二維形狀之兩個點的直線距離,而不管形狀係圓形抑或其他形狀。舉例而言,觸控筆104可包括具有直徑變化或直徑恆定之N邊多邊形橫截面(例如,尖橢圓橫截面、三角形橫截面、正方形橫截面、五邊形橫截面等)的筆筒104a。 在一些實例中,筆筒104a之橫截面圖軸向對稱,但此並非所需的;根據本文中所描述之實施例的某些觸控筆包括具有沿一個軸線反射對稱而沿另一軸線反射不對稱之橫截面的筆筒104a。在另外其他實例中,觸控筆104之筆筒104a可形成為符合人體工學之形狀,包括經組態以增強使用者106之舒適性的溝槽、凹痕及/或突起物。在一些狀況下,筆筒104a包括朝向尖端104b而直徑線性地或非線性地減小之逐漸變窄之區段。 在許多狀況下,筆筒104a在筆筒104a與尖端104b之界面處的直徑可大體上類似於尖端104b在彼區位處之直徑。以此方式,逐漸變窄之頂部及筆筒104a之外部表面形成觸控筆104之大體上連續的外部表面。 在一些狀況下,筆筒104a可界定一或多個孔隙,諸如按鈕、撥號盤、滑件、力襯墊、觸控板、音訊組件、觸感組件及其類似者之一或多個輸入/輸出組件可至少部分地駐留於該一或多個孔隙內。該等孔隙(及相應地,與其相關聯之輸入/輸出組件)可界定於筆筒104a在尖端104b附近之下部末端處。以此方式,輸入/輸出組件可便利地位於使用者106在抓握觸控筆104時將使用者之手指在筆筒104a上擱置處附近。 如圖1B中所展示,指示器110可安置於由筆筒104a界定之另一孔隙中。在一個實例中,指示器110包括可變亮度單色或多色發光二極體,其經照亮以將諸如(但不限於)以下各者之資訊輸送至使用者106:觸控筆104之當前操作模式、電子裝置102之當前操作模式及/或觸控筆104之剩餘電池電量。在其他實例中,在電子裝置102上操作之程式或應用程式的狀態或操作模式藉由指示器110輸送至使用者106。可用任何數目種合適且實施特定的方式照亮指示器110。指示器110可定位於漫射器或透鏡後方。在其他實例中,可包括多於一個指示器。 觸控筆104之盲蓋104c,或更一般而言,「罩蓋」可經組態以為觸控筆104之筆筒104a提供裝飾性末端。在一些狀況下,盲蓋104c可與筆筒104a一體地形成,但此並非所有實施例所需的。舉例而言,在一些實施例中,盲蓋104c可為可移除的。在一個此實例中,盲蓋104c可經組態以隱藏觸控筆104之資料及/或電源連接器112。可藉由盲蓋104c隱藏之資料及/或電源連接器112可經組態以耦接至電子裝置102 (及/或另一電子裝置)之電源及/或資料埠114以促進含於觸控筆104內之電池的再充電。在其他狀況下,資料及/或電源連接器112可用以經由電源及/或資料埠114在觸控筆104與電子裝置102之間交換資料。資料及/或電源連接器112可經組態為可撓的,以使得在連接至電源及/或資料埠114時,觸控筆104可抵抗且耐受否則可損害觸控筆104及/或電子裝置102之某些力。 儘管資料及/或電源連接器112說明為多接腳、可反轉且標準化之資料及/或電源連接器,但應瞭解,此連接器並非所需的。特定而言,在一些實施例中,可使用Lightning連接器、通用串列匯流排連接器、Firewire連接器、串列連接器、Thunderbolt連接器、頭戴式耳機連接器或任何其他合適的連接器。 如所說明,資料及/或電源連接器112可自筆筒104a之末端向外延伸。然而,此可能並非所有實施例所需的。舉例而言,資料及/或電源連接器112可實施為安置於筆筒104a之表面上的一系列電接點。在一個實例中,該系列電接點安置於筆筒104a之扁平尖端表面(例如,具有圓柱形形狀之圓形端蓋)上。在此實施例中,資料及/或電源連接器112可在不使用時回縮(手動地或自動地)至筆筒104a中。在一些實例中,資料及/或電源連接器112可連接至推推式機構。在此等實施例中,可能不需要盲蓋104c。在此等實施例中,資料及/或電源連接器112為經組態以與諸如電源及/或資料埠114之母插座配合的公連接器。在其他狀況下,資料及/或電源連接器112可為經組態以與公連接器配合之母插座。在此等實施例中,盲蓋104c可包括經組態以適配於資料及/或電源連接器112內之延伸部分。延伸部分可包括一或多個磁體以吸引資料及/或電源連接器112之一或多個部分。 資料及/或電源連接器112可包括共同地標記為止動件112a之一或多個止動件,其可有助於促進將資料及/或電源連接器112保持在電子裝置102之電源及/或資料埠114內。另外,止動件112a可有助於促進保持盲蓋104c,諸如下文參看圖9A至圖9D所描述。在其他實施例中,可能不需要止動件。 在一些狀況下,盲蓋104c包括用於將觸控筆104附接至使用者之口袋或任何其他合適的儲存區位的夾具(未圖示)。盲蓋104c可包括經組態以耦接至束帶或繫鏈之通孔。束帶或繫鏈亦可經組態以耦接至電子裝置102。 盲蓋104c可由諸如(但不限於)金屬、塑膠、玻璃、陶瓷、藍寶石及其類似者或其組合之任何合適材料形成。在許多狀況下,盲蓋104c由與筆筒104a相同之材料形成,但此並非所需的。在一些實施例中,盲蓋104c可完全或部分地經組態為信號漫射器以漫射紅外線信號或另一光學信號,諸如多色發光二極體。在其他狀況下,盲蓋104c可完全或部分地組態為天線窗,以允許無線通信及/或電場穿過。 在一些實例中,盲蓋104c可包括一般標記為壓力排放口116之一或多個壓力排放口。壓力排放口116可在盲蓋104c應用於觸控筆104之資料及/或電源連接器112上時提供壓力正規化路徑。在其他狀況下,壓力排放口116可經組態以防止及/或減輕壓力差之產生,該壓力差在一些狀況下可將盲蓋104c自觸控筆104之筆筒104a推出。壓力排放口116可包括調節及/或以其他方式控制氣流之閥。 如所說明,盲蓋104c端接於圓化末端中,但此並非所有實施例所需的。在一些實施例中,盲蓋104c作為平面端接。在其他實施例中,盲蓋104c以另一合適形狀端接。 盲蓋104c可展現恆定或可變直徑橫截面。在(諸如)所說明之許多實施例中,盲蓋104c之橫截面圖匹配筆筒104a與盲蓋104c界接處筆筒104a之橫截面圖。 在其他實施例中,盲蓋104c可包括可變橫截面。在一個實例中,盲蓋104c之直徑在盲蓋104c之末端附近可小於盲蓋104c之經組態以連接至筆筒104a之部分處的直徑。在一些實例中,盲蓋104c之直徑可類似於鉛筆之橡皮擦。在一些狀況下,盲蓋104c之剖面可遵循數學函數,諸如結突函數、高斯函數或階梯函數。盲蓋104c可包括抓握特徵,諸如凸起或壓痕、緊密間隔之通道、突起物、突出物及/或其類似者。在一些狀況下,抓握特徵可由與盲蓋104c不同之材料形成;抓握特徵可由展現高摩擦力之聚合物材料形成。 盲蓋104c可經組態以可移除地附接至筆筒104a。在一個實施例中,盲蓋104c帶螺紋以使得盲蓋104c旋擰至筆筒104a內之對應螺紋中。在其他狀況下,盲蓋104c包括一或多個止動件及/或凹口,其經組態以與筆筒104a及/或盲蓋104c可隱藏之連接器內的一或多個對應凹口及/或止動件對準。在其他狀況下,盲蓋104c與筆筒104a干擾配合或搭扣配合。在另外其他狀況下,盲蓋104c以磁性方式吸引筆筒104a之一部分及/或盲蓋104c可隱藏之連接器。 在一些狀況下,盲蓋104c可組態為輸入組件。舉例而言,觸控筆104可在盲蓋104c經附接時在第一模式中操作,且在盲蓋104c經移除時在第二模式中操作。類似地,觸控筆104在盲蓋104c旋轉至第一角度時在第一模式中操作,而觸控筆104在盲蓋104c旋轉至第二角度時在第二模式中操作。電子裝置102亦可經組態以在與觸控筆104之盲蓋104c之角位置相關的模式中操作。在其他狀況下,觸控筆104及/或電子裝置102可監測盲蓋104c之旋轉角度作為旋轉輸入。在其他狀況下,盲蓋104c可機械耦接至開關,以使得按壓盲蓋104c向觸控筆104及/或電子裝置102發出命令或指令。 觸控筆104之尖端104b,且更一般而言,「尖端」可經組態以接觸電子裝置102之輸入表面108以便促進使用者106與電子裝置102之間的互動。尖端104b可逐漸變窄至點(類似於手寫筆),以使得使用者106可在熟悉外觀尺寸中精確地控制觸控筆104。在一些實例中,相對於尖的,尖端104b可為鈍的或圓化的,或可採用可旋轉或固定球之形式。 在許多實施例中,尖端104b由比輸入表面108軟之材料形成。舉例而言,尖端104b可由聚矽氧、橡膠、氟彈性體、塑膠、耐綸、導電或介電發泡體或任何其他合適的材料或材料組合形成。以此方式,橫越輸入表面108拖動尖端104b可能不會引起對輸入表面108或應用至輸入表面108的諸如(但不限於)以下各者之層的損害:抗反射塗層、疏油性塗層、疏水性塗層、裝飾性塗層、油墨層及其類似者。 如同筆筒104a,尖端104b可由摻雜有經組態以向尖端104b提供選定色彩、硬度、彈性、剛度、反射率、折射圖案、紋理等之試劑的材料形成。在其他實例中,摻雜劑可賦予尖端104b其他性質,包括(但未必限於)導電性及/或絕緣性質、磁及/或反磁性質、耐化學及/或反應性性質、紅外線及/或紫外光吸收及/或反射性性質、可見光吸收及/或反射性性質、抗菌及/或抗病毒性質、疏油及/或疏水性質、熱吸收性質、防害蟲性質、不褪色及/或抗褪色性質、抗靜電性質、液體曝露反應性性質等。 在許多狀況下,尖端104b由與筆筒104a相同之材料形成,但此並非所需的。在一些實施例中,尖端104b可完全或部分地經組態為信號漫射器以漫射紅外線信號或另一光學信號,諸如多色發光二極體。在其他狀況下,尖端104b可完全或部分地組態為天線窗,以允許無線通信及/或電場穿過。 尖端104b可具有線性減小之直徑。在(諸如)所說明之許多實施例中,尖端104b之橫截面圖匹配筆筒104a與尖端104b界接處筆筒104a之橫截面圖,其線性地減小直至端接點。在其他實例中,尖端104b之橫截面圖可在端接於端接點處之前減小及/或增加。在一些狀況下,尖端104b之剖面可遵循數學函數,諸如結突函數、高斯函數或階梯函數。尖端104b可包括抓握特徵,諸如凸起或壓痕、緊密間隔之通道、突起物、突出物及/或其類似者。在一些狀況下,抓握特徵可由與尖端104b不同之材料形成;抓握特徵可由展現高摩擦力之聚合物材料形成。 尖端104b可經組態以可移除地附接至筆筒104a。在一個實施例中,尖端104b帶螺紋以使得尖端104b旋擰至筆筒104a內之對應螺紋中。在其他狀況下,尖端104b包括一或多個止動件及/或凹口,其經組態以與筆筒104a內之一或多個對應凹口及/或止動件對準。在其他狀況下,尖端104b干擾配合或搭扣配合至筆筒104a。在另外其他狀況下,尖端104b以磁性方式吸引筆筒104a之一部分。經組態以自觸控筆接收輸入之電子裝置 接下來,返回圖1A,參考電子裝置102之某些實體及操作特性以及其與圖1A至圖1B中所描繪之觸控筆104的交互操作。 在一些實施例中,電子裝置102大體上即時地定位及估計觸控筆104之角位置。電子裝置102可在具有及/或不具有來自觸控筆104之通信的情況下執行此等操作。 在所說明之實施例中,電子裝置102描繪為平板運算裝置,但此外觀尺寸並非所有實施例所需的(如上文所提到)。舉例而言,電子裝置102可為任何合適裝置,諸如桌上型電腦、膝上型電腦、蜂巢式電話、工業或商業運算終端機、醫療裝置、周邊裝置或整合式輸入裝置、手持型或電池供電式攜帶型電子裝置、導航裝置、可穿戴式裝置等。為說明簡單起見,下文所描述之圖1A的電子裝置102之許多組件未標記於圖1A至圖1D中或未描繪於圖1A至圖1D中。 電子裝置102包括罩殼(例如,「外殼」)。外殼102a可形成用於電子裝置102之一或多個內部組件的外表面(或部分外表面)及保護性殼體。在所說明之實施例中,外殼102a形成為大體上矩形的形狀,但此組態並非所需的。外殼102a可由以可操作方式連接在一起之一或多個組件形成,諸如前片件及後片件或頂部掀蓋及底部掀蓋。替代地,外殼102a可由單一片件形成(例如,均勻主體或單體)。 外殼102a可經組態以圍封、支撐及持留電子裝置102之內部組件。電子裝置102之組件可包括(但未必限於)以下各者中之一或多者:一處理器、一記憶體、一電源供應器、一或多個感測器、一或多個通信介面、一或多個資料連接器、一或多個電源連接器、一或多個輸入/輸出裝置(諸如,揚聲器、旋轉式輸入裝置、麥克風)、一開/關按鈕、一靜音按鈕、一生物測定感測器、一攝影機、一力及/或觸敏式軌跡墊等。 電子裝置102可包括顯示器108a。顯示器108a可定位於輸入表面108下方。在其他實例中,顯示器108a與輸入表面108成一體。顯示器108a可藉由任何合適技術實施,包括(但不限於):使用液晶顯示技術、發光二極體技術、有機發光顯示技術、有機電致發光技術、電子油墨或另一類型之顯示技術或顯示技術類型之組合的多點觸碰及/或多力感測觸控螢幕。 在一些實施例中,電子裝置102之通信介面促進電子裝置102與觸控筆104之間的電子通信。舉例而言,在一個實施例中,電子裝置102可經組態以經由低能量藍芽通信介面或近場通信介面與觸控筆104通信。在其他實例中,通信介面促進電子裝置102與外部通信網路、裝置或平台之間的電子通信。 通信介面(無論係電子裝置102與觸控筆104之間抑或其他)可實施為無線介面、藍芽介面、近場通信介面、磁性介面、通用串列匯流排介面、電感介面、諧振介面、電容耦合介面、Wi-Fi介面、TCP/IP介面、網路通信介面、光學介面、聲學介面或任何習知通信介面。 除進行通信外,電子裝置102亦可提供關於外部連接或通信之裝置及/或在此等裝置上執行之軟體的資訊、訊息、視訊、操作命令等(且可自外部裝置接收前述各者中之任一者)。如上文所提到,為說明簡單起見,電子裝置102在圖1A至圖1D中描繪為不具有此等元件中之許多者,其中之每一者可部分地、視情況或完全包括於電子裝置102之外殼102a內。 如上文所提到,電子裝置102包括輸入表面108。輸入表面108與電子裝置102之外殼102a協作以形成其外部表面。在一些狀況下,輸入表面108之頂表面可與外殼102a之外部表面齊平,但此並非所有實施例所需的。在一些實例中,輸入表面108高出於外殼102a之至少一部分。 在許多實例中,輸入表面108由玻璃或另一合適材料(諸如,塑膠、藍寶石、金屬、陶瓷、離子植入玻璃等)形成。在一些狀況下,輸入表面108為固體材料,而在其他狀況下,輸入表面108藉由將若干材料層壓或黏附在一起而形成。在一些狀況下,輸入表面108為光學透明的,而在其他狀況下,輸入表面108為不透明的。 輸入表面108可包括安置於其外表面上之一或多個裝飾或功能層。舉例而言,抗反射塗層可經應用至輸入表面108之外(或內)表面。在另一實例中,疏油性塗層經應用至輸入表面108。在其他實例中,觸覺層經應用至輸入表面108。觸覺層可經組態以在觸控筆104橫越其移動時展現特定動力或靜摩擦力。 電子裝置102亦可包括定位於輸入表面108下方或與其成一體之顯示器。電子裝置102利用顯示器顯現影像以將資訊輸送至使用者。顯示器可經組態以展示文字、色彩、線圖、相片、動畫、視訊及其類似者。 顯示器可黏附至輸入表面108之底表面、與該底表面層壓或經定位以接觸該底表面。顯示器可包括促進影像之顯現的多個元件之堆疊,包括(例如)透明電路層、彩色濾光片層、偏光片層及其他元件或層。顯示器可藉由任何合適的顯示技術實施,包括(但不限於)液晶顯示技術、有機發光二極體技術、電致發光技術及其類似者。顯示器亦可包括用於改良其結構或光學效能之其他層,包括(例如)玻璃薄片、聚合物薄片、偏光薄片、色彩光罩、剛性或彈性框架及其類似者。 電子裝置102亦可包括定位於電子裝置102之輸入表面108及/或顯示器下方或與其成一體之感測器層。電子裝置102利用感測器層偵測觸控筆104在輸入表面108上之存在及/或區位連同其他目的。在其他實例中,電子裝置102利用感測器層偵測另一物件(諸如,使用者之手指)在輸入表面108上之存在。在另外其他實例中,電子裝置102利用感測器層偵測物件(諸如,觸控筆104)藉以按壓在輸入表面108上之力。 感測器層可為光學透明或不透明的。若特定實施例之感測器層安置於顯示器內,則感測器層可為光學透明的以免影響顯示器之清晰度。在另一實例中,感測器層可安置於顯示器之周邊周圍,定位於圍繞顯示器之邊框下方。在此實施例中,感測器層無需為光學透明的。定位觸控筆 接下來,參考使用電子裝置102之感測器層定位電子裝置102之輸入表面108上之觸控筆104的操作。電子裝置102可用數種合適方式定位觸控筆104之尖端且估計其笛卡爾座標。 在典型實施例中,作為觸控筆104與電子裝置102之間的協作之結果而定位觸控筆104。一般且廣泛而言,觸控筆104可產生具有小有效直徑之電場。當觸控筆置放於輸入表面上時,此場與輸入表面相交。電子裝置102偵測該場且基於偵測到場所在之區位(及/或區域)而估計觸控筆之區位。下文特定參看圖5A至圖5M更詳細地描述可由觸控筆104產生之場。 更具體而言,如上文所提到,電子裝置102可包括可經組態以偵測由觸控筆104產生之電場的感測器層。在一個實施例中,感測器層包括數個電容感測節點。電容性感測節點可位於顯示器上或內及/或輸入表面108上或內之任何合適層上或之間。 在一些實例中,電容性感測節點可至少部分地由光學透明導體形成,諸如(但不限於):金屬氧化物,諸如氧化銦錫及氧化銻錫;由銀奈米線、碳奈米管、鉑奈米線、金奈米線等形成之奈米線圖案;薄金屬沈積物;及其類似者。電容性感測節點可經組態以在自電容、互電容或其他電容模式中操作,從而電容耦合至觸控筆104且偵測藉此產生之信號及場。 在此等實施例中,觸控筆104可建立待自其尖端產生之大體上球形的電場。此場影響尖端附近之每一電容性感測節點的互電容。電子裝置102藉由監測每一電容性感測節點之此等電容性改變且估計此等改變(若存在)已出現所在之區位來定位輸入表面108上之觸控筆104。 如本文中所使用,術語「尖端信號」大體上指藉由觸控筆104施加至尖端104b之電信號。如本文中所使用,術語「尖端場」大體上指由觸控筆104之尖端104b回應於尖端信號而產生的電場。如上文所提到,尖端場可採用任何合適形狀,但在許多實施例中,尖端場採用大體上球形的形狀且可模型化為點源單極電場。輸入表面108 (或平行於輸入表面108之平面)之與尖端場相交的區域大體上在本文中被稱作「尖端場相交區域」。 尖端場相交區域之周邊可界定為之後藉由電子裝置102接收之尖端場的功率密度(例如,量值)低於選定臨限值的邊界。在一個實例中,尖端場相交區域之周界界定於尖端場之半功率點(例如,3 dB點)處。換言之,在此實例中,尖端場相交區域界定為輸入表面108的與具有至少大於藉以產生彼場之功率的一半之量值的尖端場相交的一部分。下文特定地參看圖3A及圖5A至圖5N詳細地描述可經組態以產生及/或發射尖端場之實例結構。 因為電場係由觸控筆104之尖端產生,所以尖端場相交區域大體上僅基於觸控筆104之區位而移位,在典型實施例中,尖端場相交區域可能不按基於觸控筆104之角位置的實質方式移位。因此,為判定觸控筆104之區位,電子裝置判定尖端場相交區域之幾何中心。然而,如可理解,電子裝置102之感測器層可安置於輸入表面108之最外表面下方某距離處。在此等實例中,尖端場相交區域可取決於觸控筆104之角位置(例如,透視縮減/視差效應)。 在其他實施例中,觸控筆104之區位可藉由電子裝置102、觸控筆104或其組合以另一方式判定。舉例而言,電子裝置102可判定尖端場周邊形狀、尖端場之最大值的區位、尖端場之最小值的區位等。換言之,可瞭解,儘管本文中描述某些技術,但其他合適技術可由電子裝置102或觸控筆104使用以判定觸控筆之區位。 在許多狀況下,同一感測器層亦可用以在偵測尖端場的同時偵測使用者106之一或多個手指。在此等狀況下,電子裝置102可接受觸碰輸入及觸控筆輸入兩者。詳言之,電容性感測節點可在觸碰輸入模式中操作以偵測手指觸碰,且在工具輸入模式中操作以偵測觸控筆輸入。該兩個模式可按實現手指觸碰(多點觸碰或單點觸碰)及觸控筆輸入兩者之同時或幾乎同時偵測的速率切換。觸控筆之角位置 接下來參看圖1B至圖1D,參考估計觸控筆104相對於輸入表面108之角位置的操作。在此等實施例中,觸控筆104可產生與尖端場分離且偏移之第二電場。第二電場與尖端場同軸對準,且兩個場沿觸控筆104之縱向軸線軸向對稱,藉此允許觸控筆104為抓握不可知的。 為確保尖端場與第二電場軸向對稱,許多實施例藉由具有小直徑之導電環或管產生第二電場。在一些實施例中,導電環之直徑大致等於產生尖端場之電導體的寬度(例如,相差在1毫米內)。負責將尖端信號輸送至尖端104b之信號線穿過導電環。以此方式,由導電環產生之場可軸向對稱;該場不受負責將尖端信號輸送至尖端104b之信號線的存在影響。 如本文中所使用,術語「環信號」大體上指藉由觸控筆104施加以產生第二電場之電信號。在許多實施例中,歸因於環形電導體之小直徑,第二電場亦為大體上球形的電場。換言之,儘管場源為環形導體且並非點源,但導體之半徑相較於分離導體與尖端(及因此電子裝置102之輸入表面108)之距離足夠小以使得環場向電子裝置102呈現為源自點源單極。 在一些實施例中,環形電導體為管或圓筒。在此等實施例中,所產生之電場可採用膠囊形狀(例如,藉由半球形末端加蓋之圓筒)。在此等實施例中,環形導體具有沿觸控筆104之縱向軸線對準的縱向軸線。以此方式,由管形電導體產生之膠囊形電場的一個半球形末端朝向觸控筆104之尖端104b定向。 如同尖端場,如本文中所使用,術語「環場」大體上指由觸控筆104回應於環信號而產生之電場。輸入表面108 (或平行於輸入表面108之平面)之與環場相交的區域大體上在本文中被稱作「環場相交區域」。 在其他實施例中,觸控筆104之角位置可藉由電子裝置102、觸控筆104或其組合以另一方式判定。舉例而言,電子裝置102可判定環場周邊形狀、環場之最大值的區位、環場之最小值的區位等。換言之,可瞭解,儘管本文中描述某些技術,但其他合適技術可由電子裝置102或觸控筆104使用以判定觸控筆之角位置。 因此,一般且廣泛而言,(諸如)本文中所描述之觸控筆(例如,觸控筆104)產生兩個不同的電場,該等電場之源彼此偏移某一距離。電場沿觸控筆之縱向軸線彼此對準以使得該等場軸向對稱。第一場接近觸控筆之尖端發源且被稱作尖端場。第二場與尖端場偏移小距離而發源且被稱作環場。在觸控筆之尖端的方向上,尖端場及環場兩者為大體上球形(或半球形)的。當在使用中時,尖端場及環場分別在尖端場相交區域及環場相交區域上與電子裝置(例如,電子裝置102)之輸入表面(例如,輸入表面108)相交。在許多狀況下,相交區域可為大體上圓形的。 如同尖端場相交區域,環場相交區域之周邊可界定為之後藉由電子裝置102接收之環信號的功率密度(例如,量值)低於選定臨限值的邊界。在一個實例中,環場相交區域之周界界定於環場之半功率點(例如,3 dB點)處。換言之,在此實例中,環場相交區域界定為輸入表面108的與具有至少大於藉以產生彼場之功率的一半之量值的環場相交的一部分。下文特定地參看圖3A及圖5A至圖5N詳細地描述可經組態以產生及/或發射環場之實例結構。 尖端信號及環信號可各自具有藉由電子裝置之感測器層經由電容耦合或另一合適感測技術接收的至少一個交流電分量。在許多實施例中,尖端信號之頻率不同於環信號之頻率或調變圖案(例如,頻率多工)。在其他狀況下,尖端信號及環信號可經時間多工。 然而,不同於尖端場,環場相交區域可基於觸控筆104之角位置而移位,具體而言,此係因為環場(例如,環形電導體)之源與尖端104b分離。因此,將觸控筆104在一個方向或另一方向上傾斜使環場相交區域之面積及/或區位改變,而尖端場相交區域保持基本上固定。 在此等實施例中,尖端場相交區域與環場相交區域之相對位置可用以估計觸控筆104之極角及方位角。更特定而言,尖端場相交區域之幾何中心與環場相交區域之幾何中心彼此隔開得愈遠,則觸控筆104相對於輸入表面108之極角愈小(例如,觸控筆104愈接近平行於輸入表面108)。類似地,界定於尖端場相交區域之幾何中心與環場相交區域之幾何中心之間的向量之角度可用以估計觸控筆104相對於輸入表面108之方位角。 在另一非限制性片語中,在許多實施例中,電子裝置102使用尖端場及環場之已知球面直徑、環場相交區域之直徑及/或尖端與環之間的距離,以便估計極角118 (界定於正交於輸入表面108之平面的向量與觸控筆104之縱向軸線120 (諸如,天頂)之間)及方位角122 (界定於極角118與輸入表面108之平面內的參考向量(諸如,軸線)之間)。 為促進理解極角118與方位角122之間的相對關係,提供描繪如圖1A中所展示之電子裝置102及觸控筆104之額外視圖的圖1C及圖1D,出於清楚之目的而省略使用者106之手。圖1C描繪圖1A之電子裝置102的俯視圖,其具體地說明觸控筆104相對於輸入表面108之平面的方位角122。類似地,圖1D描繪電子裝置102之底部側視圖,其具體地說明觸控筆104相對於電子裝置之輸入表面之平面的極角118。 本文中參考電子裝置102的可經組態以藉由監測互電容而偵測尖端信號及環信號之感測器層來描述許多實施例。然而,可瞭解,電子裝置102可適當地以任何實施特定方式組態從而偵測環場及尖端場兩者。舉例而言,電子裝置可包括經組態以監測一或多個電容性感測器節點之自電容改變的感測器層。在其他實例中,電子裝置可經組態以在自電容模式及互電容模式兩者中操作。在其他實施例中,其他感測技術可用以判定尖端場及環場之區位及相對位置。 如上文所提到,感測器層亦可用以在偵測環場的同時偵測使用者106之一或多個手指。在此等狀況下,電子裝置102可接受觸碰輸入及觸控筆輸入兩者。偵測藉由觸控筆施加之力 返回圖1B,參考估計藉由觸控筆104施加至輸入表面108之力Fa 的操作。如同本文中所描述之其他實施例,可估計、量測、估算或以數種方式另外獲得藉由觸控筆104施加之力。 在一些實例中,該力藉由電子裝置102估計。在其他實例中,該力藉由觸控筆104估計,其後觸控筆104使用任何合適的編碼或非編碼格式將所估計力作為向量或純量傳達至電子裝置102 (例如,經由無線通信介面)。在另外其他實施例中,藉由電子裝置102獲得之力估計及藉由觸控筆104獲得之力估計可組合、平均化或以其他方式一起使用以估計藉由觸控筆104施加之力的量值。 最初參考電子裝置102估計藉由觸控筆104施加之力Fa 的實施例。在此等實施例中,電子裝置102可包括經組態以估計及/或估算施加至輸入表面108之力的一或多個組件。在估計到觸控筆104之尖端正接觸輸入表面108後,電子裝置102即刻藉此估計所施加之力Fa 。在此等實施例中,藉由電子裝置102估計之力可獲得為正交於輸入表面108之力向量。在此等狀況下,電子裝置102可使用極角118及方位角122 (例如,根據上文所呈現之技術運算)將力向量解析(例如,使用餘弦定律)成平行於縱向軸線120之向量分量及平行於輸入表面108之分量。電子裝置102可解譯平行於輸入表面108之分量及平行於觸控筆104之角位置之分量中的任一者或兩者之量值或方向作為使用者輸入。 接下來,參考觸控筆104估計施加至輸入表面108之力Fa 的實施例。在此等實例中,觸控筆104估計由觸控筆自身經受之反作用力Fr ,反作用力Fr 之量值與藉由觸控筆104施加至輸入表面108的力Fa 相等且正負號相反。 在一個實施例中,觸控筆104之尖端104b至少部分地由諸如壓電材料之力敏材料形成。觸控筆104內之電路估計力敏材料之電性質以便估計觸控筆104之尖端104b是否正經受反作用力Fr 。在獲得反作用力Fr 之估計之後,觸控筆104可將藉由尖端104b施加之力F a 傳達至電子裝置102。 在另一實施例中,力敏結構可整合於觸控筆104之尖端104b與筆筒104a之間。力敏結構可包括安置於密封墊片內之數個獨立力感測器,該密封墊片定位於尖端104b與筆筒104a之間。觸控筆104內之電路估計密封墊片之電性質以便估計尖端104b是否正經受反作用力。此後,觸控筆104可將藉由尖端104b施加之力F a 傳達至電子裝置102。 在另一實施例中,力敏結構可整合於觸控筆104之筆筒104a內。力敏結構可包括安置於沿筆筒104a之各種區位處的數個獨立應變或力回應元件。在偵測到一或多個力(例如,來自使用者106之手指中之一或多者)後,觸控筆104可即刻將此等力解析及/或組合成平行於縱向軸線120之單一向量。更特定而言,在此等實施例中,觸控筆104指明尖端104b為第二類槓桿之支點。以此方式,若藉由力敏結構在橫越觸控筆104之筆筒104a的各種區位處偵測到之各種力總計為零,則觸控筆104可估計觸控筆104之尖端104b未與輸入表面108接觸。相反,若藉由力敏結構在橫越觸控筆104之主體的各種區位處偵測到之各種力總計不為零,則觸控筆104可推斷剩餘力必須經由尖端104b施加至輸入表面108。此後,觸控筆104可將藉由尖端104b施加之力F a 傳達至電子裝置102。 在其他實施例中,觸控筆104之尖端104b可大體上沿縱向軸線120移動。以此方式,當觸控筆104之尖端104b觸碰輸入表面108 (或任何其他表面)且施加力時,作為反作用力Fr 之直接結果,其至少部分地縮回至觸控筆104之筆筒104a中。縮回量可在實施例間變化。在一個非限制性實例中,尖端104b可縮回至觸控筆104之主體中少於1.0 mm。在其他實施例中,尖端104b可縮回至觸控筆104之主體中少於0.1 mm。在另外其他實施例中,尖端104b可縮回不同(例如,較大或較少)量。 在此等實例中,觸控筆104之主體內的力敏結構可耦接至尖端104b。力敏結構可伺服若干目的。舉例而言,力敏結構可提供對尖端104b之支撐。在另一實例中,力敏結構可導引尖端104b縮回至筆筒104a中。在另一實例中,力敏結構可在藉此不再施加力Fa 時使觸控筆104之尖端104b恢復至中立位置。 在一個實施例中,力敏結構包括對觸控筆104之尖端104b向外加偏壓以提供對尖端104b至觸控筆104之主體中的縮回之抵抗的偏壓機構。在一些狀況下,偏壓機構為螺旋彈簧或板片彈簧。 力敏結構可至少部分地由金屬形成。力敏結構可包括側向床座,其具有自側向床座之每一末端延伸的兩個懸臂式支腳。懸臂式支腳可由與側向床座相同之材料形成。在一些實施例中,側向床座及懸臂式支腳形成為單一整體部分。在其他實例中,懸臂式支腳經由黏著劑、熔接或任何其他合適方法附接至側向床座。 懸臂式支腳中之每一者可相對於觸控筆104之內部框架固定,以使力敏結構之側向床座懸置於觸控筆104之主體內。如上文所提到,觸控筆104之尖端104b可機械耦接至力敏結構之一部分。舉例而言,尖端104b可耦接至懸臂式支腳及/或側向床座中之至少一者。以此方式,當觸控筆104之尖端104b相對於主體向內移動(例如,回應於尖端觸碰輸入表面108且施加力)時,懸臂式支腳可按可預測方式偏轉。可使用應變感測器或又可用以估計藉由觸控筆104施加之力的其他感測設備量測懸臂式支腳中之一者或兩者的偏轉。 在自輸入表面108移除觸控筆104後,力敏結構之懸臂式支腳中之一者或兩者可即刻展現使觸控筆104之尖端返回至其中立位置的恢復力。 在許多實施例中,懸臂式支腳在處於中立位置中時(例如,在尖端未施加力且觸控筆100在就緒狀態中時)大體上正交於側向床座。在其他狀況下,懸臂式支腳自側向床座以傾斜角延伸。在一些狀況下,兩個懸臂式支腳連接至側向床座之同一側;力敏結構之剖面採用加寬U形。在其他狀況下,懸臂式支腳連接至側向床座之對置側;力敏結構之剖面採用伸長S形或Z形。 在此等實施例中,應變感測器(或其他感測設備)可展現依據所施加力之量值而改變的電可量測性質。在一個實例中,應變感測器可耦接至力敏結構之懸臂式支腳。應變感測器可耦接至觸控筆104內之電路。電路可經組態以監測應變感測器之一或多個電特性(例如,電阻、電容、積聚電荷、電感等)的改變。 當觸控筆104之尖端104b將力施加至輸入表面108時,尖端104b相對於觸控筆104之主體向內移動,該移動又使力敏結構之懸臂式支腳中之至少一者偏轉,該偏轉又使應變感測器之一或多個電特性改變。電路接著量化此等改變,且又報告力經估計。此後,觸控筆104可將藉由尖端104b施加之力傳達至電子裝置102。 大體上出於解釋之目的且為促進對下文所呈現之詳細實施例的透徹理解而呈現圖1A至圖1D中所描繪之實施例的前文描述以及各種替代例及變化。然而,對於熟習此項技術者將顯而易見的,本文中所呈現之特定細節中的一些可能並非實踐特定所描述實施例或其等效物所需的。因此,出於說明及描述之限制目的而呈現特定實施例之前文及以下描述。此等描述並非定目標為詳盡的或將本發明限於本文中所述之精確形式。相反,對於一般熟習此項技術者將顯而易見的,鑒於上文教示,許多修改及變化係可能的。特定而言,可理解,可按數種合適且實施特定的方式實施圖1A至圖1D中所描繪之包括電子裝置及觸控筆的使用者輸入系統。 然而,廣泛且一般而言,電子裝置判定及/或估計觸控筆之特性及/或其隨時間之改變以解譯其使用者操縱作為輸入。電子裝置經由其自身估計或藉由與觸控筆通信而獲得觸控筆之區位、觸控筆之角位置、藉由觸控筆施加至電子裝置之力、觸控筆之速度、觸控筆之加速度、觸控筆之極角速度或加速度、觸控筆之方位角速度或加速度等。此等操作中之任一者或此等操作之部分可藉由電子裝置、藉由觸控筆執行,及/或作為其間及通信之協作的結果而至少部分地執行。使用者輸入系統之一般操作 圖2A至圖2F大體上描繪包括電子裝置202及觸控筆204以及其各種子部分之使用者輸入系統200的簡化系統圖。為說明簡單起見,可在系統元件之間無可為特定實施例所需或所要之信號及/或互連路徑的情況下呈現此等簡化系統圖中之許多者。因此,可理解,圖2A至圖2F之簡化方塊圖中所描繪的各種系統元件中之一或多者可按實施特定且適當之方式電或可通信地組態,以與任何其他適當的系統元件通信。特定而言,各種系統元件中之一或多者可經組態以經由一或多個電路跡線、跨接線、纜線、有線或無線通信介面、資料匯流排等與任何其他適當的系統元件交換資料、功率、類比或數位信號或其類似者。類似地,可理解,圖2A至圖2F之簡化方塊圖中所描繪的各種系統元件中之一或多者可按實施特定且適當的方式機械地組態,以耦接至(機械隔離於)任何其他適當的系統元件。 因此,圖2A至圖2F中所描繪之簡化系統圖的各種系統元件之間的信號路徑及/或互連路徑之不存在或存在並不理解為對各種系統元件之間的任何特定電或機械關係之存在或不存在的偏好或要求。 最初參考圖2A中所描繪之使用者輸入系統200的某些操作組件。如同本文中所描述之其他實施例,使用者輸入系統200包括電子裝置202及觸控筆204。電子裝置202可實施為任何合適的電子裝置,包括(但不限於):桌上型電腦、膝上型電腦、蜂巢式電話、工業或商業運算終端機、醫療裝置、周邊裝置或整合式輸入裝置、手持型或電池供電式攜帶型電子裝置、導航裝置、可穿戴式裝置等。圖2A之使用者輸入系統200可對應於上文關於圖1A至圖1D所論述之使用者輸入系統100。 觸控筆204可形成為採用可藉由使用者之一隻手操縱的大體上任何形狀。舉例而言,在許多實施例中,觸控筆204採用觸控筆、手寫筆、智慧型筆刷、識別筆、平頭筆等之形狀。 如關於本文中所描述之其他實施例所提到,使用者操縱觸控筆204相對於電子裝置202之輸入表面的定向及位置以將資訊輸送至電子裝置202。在許多實施例中,電子裝置202之輸入表面為顯示螢幕,但此並非所需的;在其他實施例中,輸入表面可為非顯示器輸入表面,諸如軌跡墊或繪圖板。使用者輸入系統之觸控筆的一般操作 接下來,參考(諸如)圖2B中所描繪之實例觸控筆204的某些操作組件。觸控筆204可包括協作以執行、協調或監測觸控筆204 (或更一般而言,使用者輸入系統200)之一或多個操作或功能的若干子系統。特定而言,如圖2B中所展示,觸控筆204包括協調引擎206、處理單元208、電源子系統210、無線介面212及電源連接器214。 一般且廣泛而言,觸控筆204之協調引擎206的任務可為產生如上文所描述之尖端場及環場。此等場促進電子裝置202發現觸控筆204之座標(笛卡爾及球面兩者)。在一些實施例中,協調引擎206之任務亦可為量測藉由觸控筆204施加之力,諸如關於圖1A至圖1D所描述之反作用力Fr 。 在許多實施例中,協調引擎206之一或多個組件可包括或可通信耦接至電路系統及/或邏輯組件,諸如處理器及記憶體。電路系統可控制或協調該協調引擎206之操作中的一些或全部,包括(但不限於):與觸控筆204之其他子系統進行資料通信及/或異動;接收用以產生尖端信號及環信號之參數;將尖端信號及環信號分別輸送至尖端場產生器及環場產生器;自觸控筆204之另一子系統接收尖端信號及環信號;量測及/或獲得一或多個類比或數位感測器(諸如,應變感測器或加速度計)之輸出;等等。下文參看圖2D來詳細地描述協調引擎206。 協調引擎206之處理器可實施為能夠處理、接收或傳輸資料或指令之任何電子裝置。舉例而言,處理器可為微處理器、中央處理單元、特殊應用積體電路、場可程式化閘陣列、數位信號處理器、類比電路、數位電路或此等裝置之組合。處理器可為單執行緒或多執行緒處理器。處理器可為單核心或多核心處理器。 因此,如本文中所描述,片語「處理單元」或更一般而言,「處理器」指經實體結構化以執行包括資料操作之資料之特定變換的硬體實施之資料處理裝置或電路,該等資料操作表示為包括於可儲存在記憶體內及自記憶體存取之程式中的程式碼及/或指令。該術語意謂涵蓋單一處理器或處理單元、多個處理器、多個處理單元、類比或數位電路,或其他經合適地組態之運算元件或元件組合。 協調引擎206可耦接至處理單元208,且可經組態以將尖端信號及環信號提供至協調引擎206。處理單元208亦可經組態以促進(例如)經由無線介面212與電子裝置202通信。下文參看圖2E來詳細地描述處理單元208。 在許多實施例中,處理單元208可包括或可通信耦接至電路系統及/或邏輯組件,諸如處理器及記憶體。處理單元208之電路系統可執行、協調及/或監測處理單元208之功能或操作中之一或多者,包括(但不限於):與觸控筆204之其他子系統進行資料通信及/或異動;與電子裝置202進行資料通信及/或異動;產生尖端信號及/或環信號;量測及/或獲得一或多個類比或數位感測器(諸如,應變感測器或加速度計)之輸出;將觸控筆204之電力狀態自正常電力狀態改變至待用電力狀態或低電力狀態;將資訊及/或資料調變至尖端信號及環信號中之任一者或兩者上;等等。 觸控筆204可藉由內部電池供電。電源子系統210可包括一或多個可再充電電池及一電源控制器。電源子系統210之電源控制器可經組態以促進在電源連接器214耦接至電源時對電池之快速充電。在一些狀況下,電源連接器214可經組態以連接至的電源為電子裝置202之資料及/或電源埠。在其他狀況下,電源連接器214包括經組態以吸引電子裝置之表面或通道的一或多個磁體。 在許多實施例中,電源子系統210之電源控制器可包括或可通信耦接至電路系統及/或邏輯組件,諸如處理器及記憶體。電源控制器之電路系統可執行、協調及/或監測電源子系統210之功能或操作中之一或多者,包括(但不限於):與電子裝置202進行資料通信及/或異動;控制電池之充電速率;估計及報告電池在特定時間之容量;報告電池之容量已降至低於最小臨限值;報告電池充滿電;等等。下文參看圖2F來詳細地描述電源子系統210。 對於熟習此項技術者將顯而易見的,上文關於觸控筆204所呈現之特定細節中的一些可能並非實踐特定所描述實施例或其等效物所需的。類似地,其他觸控筆可包括較大數目個子系統、模組、組件及其類似者。一些子模組可在適當時實施為軟體或韌體。因此,應瞭解,上文所呈現之描述並不意謂為詳盡的或將本發明限於本文中所述之精確形式。相反,對於一般熟習此項技術者將顯而易見的,鑒於上文教示,許多修改及變化係可能的。使用者輸入系統之電子裝置的一般操作 接下來,參看展示實例電子裝置202之各種子系統的圖2C。如同圖2B中所描繪之觸控筆204,電子裝置202可包括協作以執行、協調或監測電子裝置202 (或更一般而言,使用者輸入系統200)之一或多個操作或功能的若干子系統。電子裝置202包括輸入表面218、協調引擎220、處理單元222、電源子系統224、無線介面226、電源連接器228及顯示器230。 在許多實施例中,協調引擎220可包括或可通信耦接至電路系統及/或邏輯組件,諸如處理器及記憶體。協調引擎220之電路系統可執行、協調及/或監測協調引擎220之功能或操作中之一或多者,包括(但不限於):與電子裝置202之其他子系統進行資料通信及/或異動;與觸控筆204進行資料通信及/或異動;量測及/或獲得一或多個類比或數位感測器(諸如,觸控感測器)之輸出;量測及/或獲得感測器節點之陣列(諸如,電容性感測節點之陣列)的一或多個感測器節點之輸出;自觸控筆204接收及定位尖端信號及環信號;基於尖端信號相交區域及環信號相交區域之區位而定位觸控筆204;等等。 電子裝置202之協調引擎220包括或以其他方式通信耦接至定位於輸入表面218下方或與其成一體之感測器層。協調引擎220利用感測器層以使用本文中所描述之技術定位輸入表面218上之觸控筆204且估計觸控筆204相對於輸入表面218之平面的角位置。 在一個實施例中,電子裝置202之協調引擎220的感測器層係配置為行及列之電容性感測節點的柵格。更具體而言,行跡線陣列安置成垂直於列跡線陣列。諸如基板之介電材料將行跡線與列跡線分離以使得至少一個電容性感測節點形成於每一「重疊」點處,在該點處,一個行跡線與一個列跡線交叉或在該列跡線下方。一些實施例將行跡線及列跡線安置於基板之對置側,而其他實施例將行跡線及列跡線安置於基板之同一側。一些實施例可僅包括列跡線,而其他實施例可僅包括行跡線。感測器層可與電子裝置之其他層分離,或感測器層可直接安置於另一層上,諸如(但不限於):顯示器堆疊層;力感測器層;數位轉換器層;偏光片層;電池層;結構或裝飾性外殼層;等等。 感測器層可在數種模式中操作。若在互電容模式中操作,則行跡線及列跡線在每一重疊點(例如,「垂直」互電容)處形成單一電容性感測節點。若在自電容性模式中操作,則行跡線及列跡線在每一重疊點處形成兩個(垂直對準)電容性感測節點。在另一實施例中,若在互電容模式中操作,則鄰近行跡線及/或鄰近列跡線可各自形成單一電容性感測節點(例如,「水平」互電容。 在許多實施例中,感測器層可同時在多個模式中操作。在其他實施例中,感測器層可自一個模式快速移位至另一模式。在另外其他實施例中,感測器層可使用第一模式偵測物件(例如,觸控筆、使用者之手指等)之存在或接近,且接著使用第二模式獲得對彼物件之估計。舉例而言,感測器層可在自電容模式中操作直至在輸入表面附近偵測到物件,其後感測器層轉變至互電容模式(垂直或水平中之任一者或兩者)中。在其他狀況下,電容性感測節點可按另一實施特定且合適的方式安置。 獨立於感測器層之組態,包括於其中之電容性感測節點可經組態以偵測尖端場、環場及/或使用者之手指之觸碰的存在及不存在。感測器層可為光學透明的,但此可能並非所有實施例所需的。 如上文所提到,感測器層可藉由監測在電容性感測節點中之每一者處展現的電容(例如,互電容或自電容)之改變而偵測尖端場之存在、環場之存在及/或使用者之手指之觸碰。在許多狀況下,協調引擎220可經組態以經由電容耦合偵測經由感測器層自觸控筆204接收之尖端信號及環信號。 在一些狀況下,協調引擎220可經組態以解調變、解碼或以其他方式對自感測器層接收之一或多個原始信號進行濾波,以便獲得可藉由其調變之尖端信號、環信號及/或資料。如藉由協調引擎220 (或可通信耦接至感測器層或協調引擎220之另一組件)執行之獲得尖端信號及環信號的操作可按適合於本文中所描述之任何數目個實施例或其合理等效物的數種實施特定方式實現。 在其他實例中,感測器層可經組態以在自電容模式及互電容模式兩者中操作。在此等狀況下,協調引擎220可監測每一電容性感測節點之一或多個部分的自電容之改變以便偵測尖端場及/或環場(且相應地,獲得尖端信號及環信號),同時監測互電容之改變以偵測使用者之觸碰(或多於一個觸碰)。在另外其他實例中,感測器層可經組態以排他地在自電容模式中操作。 一旦藉由協調引擎220獲得尖端信號及環信號且尖端場相交區域及環場相交區域經判定,協調引擎220便執行(或輔助執行)使用本文中所描述之技術定位及/或估計輸入表面218上之觸控筆204之角位置的操作。一旦估計到觸控筆204之區位及觸控筆204之角位置,協調引擎220便可將此資訊轉遞至處理單元222以供進一步處理及解譯。 在許多實施例中,協調引擎220可用以獲得在某些統計界限內之觸控筆204的區位之估計。舉例而言,協調引擎220可經組態以在100微米之誤差內估計觸控筆204在輸入表面218上之區位。在其他實施例中,協調引擎220可經組態以在50微米內估計觸控筆204在輸入表面218上之區位。在另外其他實施例中,協調引擎220可經組態以在10微米或小於10微米內估計觸控筆204之區位。 可瞭解,藉由協調引擎220進行之定位觸控筆204之操作的準確度及/或精確度可在實施例間不同。在一些狀況下,操作之準確度及/或精確度可基本上固定,而在其他狀況下,操作之準確度及/或精確度可取決於以下各者連同其他變數而可變:使用者設定;使用者偏好;觸控筆之速度;觸控筆之加速度;在電子裝置上操作之程式的設定;電子裝置之設定;電子裝置之操作模式;電子裝置之電力狀態;觸控筆之電力狀態;等等。 協調引擎220亦可經組態以獲得在某些統計界限內之觸控筆204的角位置之估計。舉例而言,協調引擎220可經組態以在0.2弧度(例如,大約11.5度)之誤差內估計觸控筆204相對於輸入表面218之平面的角位置。在其他實施例中,協調引擎220可經組態以在0.1弧度(例如,大約5度)內估計輸入表面218上之觸控筆204的角位置。在另外其他實施例中,協調引擎220可經組態以在0.05弧度(例如,大約3度)內估計觸控筆204的角位置。 藉由協調引擎220進行的估計觸控筆204之角位置之操作的準確度及/或精確度可在實施例間不同。在一些狀況下,操作之準確度及/或精確度可基本上固定,而在其他狀況下,操作之準確度及/或精確度可取決於以下各者連同其他變數而可變:使用者設定;使用者偏好;觸控筆之速度;觸控筆之加速度;在電子裝置上操作之程式的設定;電子裝置之設定;電子裝置之操作模式;電子裝置之電力狀態;觸控筆之電力狀態;等等。 如上文所提到,尖端信號及/或環信號可包括可經組態以向電子裝置202識別觸控筆204之某些資訊及/或資料。此資訊大體上在本文中被稱作「觸控筆識別」資訊。此資訊及/或資料可藉由感測器層接收,且藉由協調引擎220解譯、解碼及/或解調變。 舉例而言,協調引擎220可將觸控筆識別資訊(若偵測到及/或可復原)轉遞至處理單元222。若觸控筆識別資訊不可自尖端信號及/或環信號復原,則協調引擎220可視情況向處理單元222指示觸控筆識別資訊不可用。電子裝置202可按任何合適的方式利用觸控筆識別資訊(或其不存在),包括(但不限於):接受或否決來自特定觸控筆之輸入;接受來自多個觸控筆之輸入;准許或拒絕存取電子裝置之特定功能性;應用特定觸控筆剖面;恢復電子裝置之一或多個設定;通知第三方觸控筆在使用中;等等。 處理單元222可使用觸控筆識別資訊以同時自多於一個觸控筆接收輸入。特定而言,協調引擎220可經組態以將藉由協調引擎220偵測到之若干觸控筆中之每一者的區位及/或角位置輸送至處理單元222。在其他狀況下,協調引擎220亦可將與藉由協調引擎220偵測到之若干觸控筆之相對區位及/或相對角位置相關的資訊輸送至處理單元222。舉例而言,協調引擎220可告知處理單元222偵測到之第一觸控筆定位成與偵測到之第二觸控筆遠離3厘米。 在其他狀況下,且如關於本文中所描述之其他實施例所提到,尖端信號及/或環信號亦可包括用以向電子裝置202識別特定使用者之某些資訊及/或資料。此資訊大體上在本文中被稱作「使用者識別」資訊。 協調引擎220可將使用者識別資訊(若偵測到及/或可復原)轉遞至處理單元222。若使用者識別資訊不可自尖端信號及/或環信號復原,則協調引擎220可視情況向處理單元222指示使用者識別資訊不可用。處理單元222可按任何合適的方式利用使用者識別資訊(或其不存在),包括(但不限於):接受或否決來自特定使用者之輸入;准許或拒絕存取電子裝置之特定功能性;問候特定使用者;應用特定使用者設定檔;恢復電子裝置之設定;鎖定電子裝置,藉此防止存取電子裝置之任何特徵;通知第三方使用者經識別或未經識別;等等。處理單元222可使用使用者識別資訊以同時自多於一個使用者接收輸入。 在另外其他狀況下,尖端信號及/或環信號可包括可經組態以向電子裝置202識別使用者或觸控筆104之設定或偏好的某些資訊及/或資料。此資訊大體上在本文中被稱作「觸控筆設定」資訊。 協調引擎220可將觸控筆設定資訊(若偵測到及/或可復原)轉遞至處理單元222。若觸控筆設定資訊不可自尖端信號及/或環信號復原,則協調引擎220可視情況向處理單元222指示觸控筆設定資訊不可用。電子裝置202可按任何合適的方式利用觸控筆設定資訊(或其不存在),包括(但不限於):將設定應用於電子裝置;將設定應用於在電子裝置上操作之程式;改變藉由電子裝置之圖形程式顯現的線之線厚度、色彩、圖案等;改變在電子裝置上操作之視訊遊戲的設定;等等。 因此,一般且廣泛而言,協調引擎220促進皆可由電子裝置202以許多不同實施特定方式單獨地或協作地使用的許多類型之輸入之間的區別。舉例而言,電子裝置202可使用以下各者中之任一者作為輸入:一或多個觸控筆之區位;一或多個觸控筆之極角;一或多個觸控筆之方位角;一或多個觸控筆之角或平面速度或加速度;一或多個觸控筆之示意動作路徑;一或多個觸控筆之相對區位及/或角位置;由使用者提供之觸碰輸入;由使用者提供之多點觸碰輸入;觸碰輸入之示意動作路徑;同時觸碰及觸控筆輸入;等等。 一般且廣泛而言,處理單元222可經組態以執行、協調及/或管理電子裝置202之功能。此等功能可包括(但不限於):與電子裝置202之其他子系統進行資料通信及/或異動;與觸控筆204進行資料通信及/或異動;經由無線介面進行資料通信及/或異動;經由有線介面進行資料通信及/或異動;促進經由無線(例如,電感、諧振等)或有線介面進行功率交換;接收一或多個觸控筆之區位及角位置;等等。 在許多實施例中,處理單元222可包括或可通信耦接至電路系統及/或邏輯組件,諸如處理器及記憶體。處理單元222之電路系統可藉由與電子裝置202之大體上所有子系統直接或間接地通信而控制或協調電子裝置之操作中的一些或全部。舉例而言,系統匯流排或信號線或其他通信機制可促進處理單元222與電子裝置202之其他子系統之間的通信。 處理單元222可實施為能夠處理、接收或傳輸資料或指令之任何電子裝置。舉例而言,處理器可為微處理器、中央處理單元、特殊應用積體電路、場可程式化閘陣列、數位信號處理器、類比電路、數位電路或此等裝置之組合。處理器可為單執行緒或多執行緒處理器。處理器可為單核心或多核心處理器。 在使用期間,處理單元222可經組態以存取記憶體,該記憶體具有儲存於其中之指令。該等指令可經組態以使處理器執行、協調或監測電子裝置202之操作或功能中之一或多者。 儲存於記憶體中之指令可經組態以控制或協調電子裝置202之諸如(但不限於)以下各者的其他組件之操作:另一處理器、類比或數位電路、揮發性或非揮發性記憶體模組、顯示器、揚聲器、麥克風、旋轉式輸入裝置、按鈕或其他實體輸入裝置、生物測定鑑認感測器及/或系統、力或觸碰輸入/輸出組件、通信模組(諸如,無線介面及/或電源連接器中之任一者)及/或觸感或觸覺回饋裝置。為說明簡單起見且為減少諸圖之間的元件之複製,自圖2C中省略此等(及其他)組件中之許多者。 記憶體亦可儲存可由觸控筆或處理器使用之電子資料。舉例而言,記憶體可儲存電資料或內容,諸如媒體檔案;文件及應用程式;裝置設定及偏好;用於各種模組之時序及控制信號或資料;與尖端信號及/或環信號之偵測相關的資料結構或資料庫、檔案或組態;等等。記憶體可經組態為任何類型之記憶體。藉由實例,記憶體可實施為隨機存取記憶體、唯讀記憶體、快閃記憶體、抽取式記憶體或其他類型之儲存元件或此等裝置之組合。 電子裝置202亦包括電源子系統224。電源子系統224可包括電池或其他電源。電源子系統224可經組態以將電力提供至電子裝置202。電源子系統224亦可耦接至電源連接器228。電源連接器228可為可經組態以自外部電源接收電力及/或經組態以將電力提供至外部負載之任何合適的連接器或埠。舉例而言,在一些實施例中,電源連接器228可用以對電源子系統224內之電池再充電。在另一實施例中,電源連接器228可用以將儲存於電源子系統224內(可用於電源子系統)之電力傳送至觸控筆204。 電子裝置202亦包括無線介面226以促進電子裝置202與觸控筆204之間的電子通信。在一個實施例中,電子裝置202可經組態以經由低能量藍芽通信介面或近場通信介面與觸控筆204通信。在其他實例中,通信介面促進電子裝置202與外部通信網路、裝置或平台之間的電子通信。 無線介面226 (在電子裝置202與觸控筆204之間抑或其他)可實施為一或多個無線介面、藍芽介面、近場通信介面、磁性介面、通用串列匯流排介面、電感介面、諧振介面、電容耦合介面、Wi-Fi介面、TCP/IP介面、網路通信介面、光學介面、聲學介面或任何習知通信介面。 在許多實施例中,無線介面226可經組態以與觸控筆204直接通信以自其獲得資訊。在典型實施例中,無線介面226可獲得與藉由觸控筆204施加至輸入表面218之力相關的資料。 電子裝置202亦包括顯示器230。顯示器230可定位於輸入表面218後方,或與其整合。顯示器230可通信耦接至處理單元222。處理單元222可使用顯示器230向使用者呈現資訊。在許多狀況下,處理單元222使用顯示器230呈現使用者可與之互動的介面。在許多狀況下,使用者操縱觸控筆204與介面互動。 對於熟習此項技術者將顯而易見的,上文關於電子裝置202呈現之特定細節中的一些可能並非實踐特定所描述實施例或其等效物所需的。類似地,其他電子裝置可包括較大數目個子系統、模組、組件及其類似者。一些子模組可在適當時實施為軟體或韌體。因此,應瞭解,上文所呈現之描述並不意謂為詳盡的或將本發明限於本文中所述之精確形式。相反,對於一般熟習此項技術者將顯而易見的,鑒於上文教示,許多修改及變化係可能的。觸控筆與電子裝置之間的協調 如上文所提到,圖2A中所描繪之使用者輸入系統200可經組態以定位觸控筆204且估計觸控筆204之角位置。此等操作藉由觸控筆204之協調引擎206與電子裝置202之協調引擎220之間的協作促進。上文描述此等兩個協調引擎之一般化交互操作;然而,為促進對觸控筆204之協調引擎206的更詳細理解,提供圖2D。 圖2D描繪可藉由觸控筆(諸如,參看圖2A至圖2C所描述之觸控筆204)併入之協調引擎206的實例系統圖。如關於本文中所描述之其他實施例所提到,協調引擎206可用以產生允許電子裝置202定位及估計觸控筆204之角位置的電場(例如,尖端場及/或環場)。 另外,協調引擎206可經組態以估計藉由觸控筆204施加至輸入表面218之力。更具體而言,協調引擎206可經組態以產生尖端場(未圖示),產生及/或發射環場(未圖示)且偵測藉由觸控筆204之尖端施加至輸入表面218的力。雖然提供此作為一個實例,但在一些實施例中,可藉由觸控筆204之單獨態樣執行場產生及力感測。 在許多實施例中,協調引擎206自處理單元208 (參見(例如)圖2B)接收尖端信號且將尖端信號輸送至尖端場產生器232。類似地,協調引擎206自處理單元208接收環信號,且將環信號輸送至環場產生器238。在另外其他實施例中,可藉由額外場產生器回應於接收到額外場信號而產生額外電場。 尖端信號及/或環信號可經調變而具有與使用者、觸控筆及/或電子裝置相關之其他資訊或資料。舉例而言,尖端信號及/或環信號可包括觸控筆識別資訊、使用者識別資訊、觸控筆設定資訊、力資訊或適合於特定實施例之任何其他資訊。 協調引擎206包括尖端場產生器232。尖端場產生器232可由任何數目種合適的導電材料形成。尖端場產生器232可連接至剛性信號導管234。剛性信號導管234可包括經組態以提供連接至剛性信號導管234之組件之間的機械耦接的剛性部分。另外,剛性信號導管234可包括一或多個經屏蔽信號線穿過之核心部件。下文參看圖3A至圖6G詳細地描述實例尖端場產生器及剛性信號導管。 剛性信號導管234將尖端場產生器232電耦接至協調引擎206內之處理器、電路或電跡線。以此方式,協調引擎206經由剛性信號導管234將尖端信號輸送至尖端場產生器232。另外,剛性信號導管234將尖端場產生器232機械耦接至下文詳細描述之力敏結構236。 可選擇剛性信號導管234之形狀以便向尖端場產生器232提供電磁屏蔽。更特定而言,可選擇剛性信號導管234之長度以便使尖端場產生器232與觸控筆204之其他電子組件分離特定最小距離。結果,由尖端場產生器232產生之尖端信號受觸控筆204之各種子系統(諸如,處理單元208、電源子系統210、無線介面212及/或電源連接器214,或觸控筆204之任何其他系統或子系統)之操作的影響儘可能小。 尖端場產生器232及剛性信號導管234可完全圍封於觸控筆204之外殼內。在此等實施例中,尖端場產生器232可在外殼材料內插入模製以使得尖端場產生器232定位成儘可能接近觸控筆204之外部表面。下文參看圖6A至圖6G描述尖端場產生器232與觸控筆204之外殼的相對位置。 在許多實施例中,尖端場產生器232係以朝向可經組態以嚙合輸入表面218之觸控筆204之尖端的末端定向的圓形形狀形成。由於此形狀,尖端場產生器232可產生至少在尖端場產生器232之圓形形狀定向所沿之方向上本質上為大體上球形的電場(例如,尖端場)。換言之,尖端場產生器232可大體上充當電場點源;電場可接近徑向均勻性。由尖端場產生器232產生之尖端場可軸向對稱。 在一些狀況下,尖端場產生器232之中心可被視為球形尖端場之源。輸入表面218可在數學上模型化為與球形尖端場相交之平面。因此,尖端場相交區域採用平面與球面之相交區之形狀,其無關於定向而為圓。然而,儘管尖端場、輸入表面及尖端場相交區域可在數學上分別模型化為球面、平面及圓,但可瞭解,在特定實施中產生之實際幾何形狀可僅接近球面、平面及/或圓。 當尖端場大體上為球形時,尖端場相交區域為輸入表面218之平面內的圓形區域(或區段),其中心可幾乎或精確地等於尖端場產生器232之區位。圓形區域之半徑可受施加至該場產生器232之尖端信號的振幅影響。 接下來,參考協調引擎206之環場產生器238。如同尖端場產生器232,環場產生器238可至少部分地連接至剛性信號導管234。在許多實例中,環場產生器238形成於剛性信號導管234內或周圍。舉例而言,環場產生器238可形成於剛性信號導管234之外部表面上。 環場產生器238與尖端場產生器232同軸對準以使得尖端場及環場亦同軸對準。在許多狀況下,環場產生器238與尖端場產生器232分離某一距離。下文參看圖5A至圖5N描述尖端場產生器232與環場產生器238之相對位置。 如同尖端場產生器232,剛性信號導管234將環場產生器238電耦接至協調引擎206內之處理器、電路或電跡線。以此方式,協調引擎206經由剛性信號導管234將環信號輸送至環場產生器238。剛性信號導管234亦將環場產生器238機械耦接至力敏結構236。 在一些實施例中,環場產生器238可實施為安置於剛性信號導管234之外部表面周圍的導電環。環場產生器238可與尖端場產生器232分離,且可一般具有大於尖端場產生器232之表面積,但此並非所有實施例所需的。環場產生器238可塑形為類似於環以便准許剛性信號導管234以不影響環場之軸向對稱性的方式將尖端信號輸送至尖端場產生器232。在此等實施例中,由環場產生器238產生之環場可軸向對稱。 在此等實施例中,剛性信號導管234包括至少一個通孔,其界定穿過其之電連接。在一些狀況下,可在形成環場產生器之前形成通孔。剛性信號導管234之電連接將安置於剛性信號導管234內之跡線電耦接至環場產生器238。在許多狀況下,跡線經屏蔽。作為屏蔽之結果,剛性信號導管234可將經屏蔽環信號輸送至環場產生器238。 環場產生器238可由任何數目種合適的導電材料形成。在一些實例中,環場產生器238由金屬形成。在其他狀況下,環場產生器238由所沈積導電材料(諸如,金屬氧化物或金屬粉末)形成。下文參看圖5A至圖5N詳細地描述實例環場產生器。 因為環場產生器238與觸控筆204之尖端分離,所以觸控筆204之角位置(自尖端旋轉)影響輸入表面218與環場產生器238之間的距離。舉例而言,若觸控筆204以極銳角觸碰輸入表面218 (例如,觸控筆基本上平放於輸入表面上),則環場產生器238可與輸入表面相距小距離。相反,若觸控筆204正交於輸入表面218 (例如,九十度角),則環場產生器238定位成與輸入表面218相距大距離。以此方式,當觸控筆204之極角改變時,環場產生器238在輸入表面218上方橫越一弧;該弧之頂點在觸控筆204正交於輸入表面218時出現。 如可瞭解,前文一般化描述參考觸控筆204之協調引擎206,此係因為其與可藉由電子裝置202之協調引擎220偵測之尖端場及環場的產生相關。如上文所提到,電子裝置202之協調引擎220可經組態以偵測尖端場及環場,且相應地偵測尖端場相交區域及環場相交區域。此後,電子裝置202比較尖端場相交區域與環場相交區域之相對位置,以便估計觸控筆之區位及觸控筆之角位置。以此方式,協調引擎206及協調引擎220協作,從而以高準確度判定觸控筆204相對於電子裝置202之輸入表面218之平面的區位及角位置。 在許多實例中,協調引擎206、220之協作准許使用者輸入系統200相比習知觸控筆輸入系統以更電力高效方式操作,該習知觸控筆輸入系統包括伺服對觸控筆供電(例如,電感電源、諧振電感耦合等)以及接收及解譯自其之輸入的雙重目的之單獨電磁數位轉換器。另外,協調引擎220所需之處理功率可小於包括電磁數位轉換器之習知觸控筆輸入系統所需的處理功率。因此,本文中所描述之使用者輸入系統實施例相比習知觸控筆輸入系統可在減少之潛時下操作。 協調引擎206亦可估計藉由觸控筆204之尖端施加至輸入表面218的力之量值。下文描述偵測藉由觸控筆204施加至輸入表面218之力之量值的一個實例方法;然而,可瞭解,此僅為一個實例且其他實施例可按另一實施特定且合適的方式偵測藉由觸控筆204施加之力。 如上文關於其他實施例所提到,觸控筆204之尖端可大體上沿縱向軸線(例如,如圖1A中所展示之縱向軸線120)相對於觸控筆204之主體移動。更特定而言,尖端場產生器232、環場產生器238及/或剛性信號導管234可經組態以回應於藉由觸控筆204之尖端施加至輸入表面218的力而相對於觸控筆204之外殼沿軸向方向至少部分地移位、平移、縮回或以其他方式改變位置。 剛性信號導管234可將觸控筆204之尖端耦接至協調引擎206之力敏結構236。以此方式,當觸控筆204之尖端觸碰輸入表面218 (或任何其他表面)且施加力時,觸控筆204之尖端經受反作用力,該反作用力又經由剛性信號導管234傳送至力敏結構236。 在此等實施例中,力敏結構236亦包括展現依據施加至力敏結構之力之量值而改變的電可量測性質的感測器。在一個實例中,感測器對應變敏感且可耦接至力敏結構236之後懸臂式支腳。以此方式,應變感測器與尖端場產生器232及環場產生器238兩者實體上分離減少應變感測器與尖端場產生器232及環場產生器238之間的任何寄生耦合、電磁干擾或任何其他干擾的距離。 在一個實施例中,應變感測器操作為由回應於一維改變(諸如,壓縮、拉力或力)而展現電阻(例如,電導)之改變的材料形成的電阻性感測器。應變感測器可為展現回應於電極之變形、偏轉或剪切而可變的至少一個電性質的柔性材料。應變感測器可由壓電性、壓阻性、電阻性或其他應變敏感材料形成。 力敏結構236經組態以回應於藉由觸控筆之尖端施加的力而相對於觸控筆之主體的框架偏轉。作為偏轉之結果,感測器之電可量測性質可改變。因此,藉由量測感測器之電性質,可藉由協調引擎206獲得力估計。該力估計可為作用於觸控筆204上之反作用力的量值之估計。一旦獲得力估計,協調引擎206便可使用任何合適的編碼或非編碼格式將力估計作為向量或純量傳達至電子裝置202。觸控筆之主控制器子系統 如上文所提到,圖2A中所描繪之使用者輸入系統200可經組態以定位觸控筆204,且基於協調引擎206、220之間的協作估計觸控筆204之角位置。在許多實施例中,可在電子裝置202與觸控筆204之間交換其他資訊,諸如(但不限於):所施加力量值;觸控筆204之電池容量;觸控筆設定資訊;使用者識別資訊;觸控筆識別資訊等。 如上文所提到,此資訊可藉由將該資訊調變為數位或類比資料信號而經由尖端信號及環信號中之任一者或兩者自觸控筆204輸送至電子裝置202。然而,在其他狀況下,可使用單獨通信技術。在許多實例中,觸控筆之此等額外操作及功能係藉由處理單元及無線介面(諸如,如圖2B中所展示之觸控筆204的處理單元208及無線介面212)執行、監測及/或協調。 接下來參看圖2E,其中展示圖2B之觸控筆204的處理單元208及無線介面212之簡化系統圖。處理單元208可經組態以促進協調引擎206、電源子系統210、無線介面212及/或電源連接器214 (如圖2A至圖2B中所展示)之間的通信。處理單元208之此等操作及目的僅為實例;不同實施例可不同地為處理單元208分派任務。 處理單元208可包括處理器240、記憶體242、感測器244及信號產生器246。處理器240可藉由與觸控筆204之處理單元208及/或其他子系統的大體上所有組件直接或間接地通信而控制或協調處理單元208之操作中的一些或全部。舉例而言,系統匯流排或信號線或其他通信機制可促進處理器240與處理單元208之各種組件,或更一般而言,觸控筆204之其他子系統之間的通信。 處理器240可實施為能夠處理、接收或傳輸資料或指令之任何電子裝置。處理器240可經組態以存取記憶體242,該記憶體具有儲存於其中之指令。該等指令可經組態以使處理器240執行、協調或監測處理單元208及/或觸控筆204之操作或功能中之一或多者。 在許多實施例中,處理器240之一或多個組件可包括或可通信耦接至電路系統及/或邏輯組件、此類比電路系統、數位電路系統及記憶體242。電路系統可促進處理器240之操作中的一些或全部,包括(但不限於):與觸控筆204之其他子系統進行資料通信及/或異動;產生用以產生尖端信號及環信號之參數;將尖端信號及環信號輸送至協調引擎206;量測及/或獲得一或多個類比或數位感測器(諸如,應變感測器或加速度計)之輸出;等等。 在一些狀況下,處理器240及記憶體242實施於同一積體電路(其可為表面黏著積體電路)中,但此並非所有實施例所需的。 儲存於記憶體242中之指令可經組態以控制或協調以下各者之操作:單獨處理器、類比或數位電路、揮發性或非揮發性記憶體模組、顯示器、揚聲器、麥克風、旋轉式輸入裝置、按鈕或其他實體輸入裝置、生物測定鑑認感測器及/或系統、力或觸碰輸入/輸出組件、通信模組(諸如,無線介面212)及/或觸感或觸覺回饋裝置。為說明簡單起見且為減少諸圖之間的元件之複製,自圖2A至圖2B及圖2E中所描繪之簡化系統圖中的一或多者中省略此等(及其他)組件中之許多者。可理解,此等元件及組件中之許多者可完全或部分地包括於觸控筆204之外殼內,且可按適當且實施特定的方式整合至本文中所描述之許多實施例中。 記憶體242亦可儲存可由觸控筆204或處理器240使用之電子資料。舉例而言,記憶體242可儲存電資料或內容,諸如(但不限於):媒體檔案;文件及應用程式;裝置設定及偏好;用於觸控筆204之各種模組或子系統之時序及控制信號或資料;與尖端信號及/或環信號相關之資料結構或資料庫、檔案、參數或組態;等等。 記憶體242可經組態為任何類型之記憶體。藉由實例,記憶體242可實施為隨機存取記憶體、唯讀記憶體、快閃記憶體、抽取式記憶體或其他類型之儲存元件或此等裝置之組合。 處理器240可經組態以自共同地標記為感測器244之一或多個感測器獲得資料。感測器244可大體上定位於處理單元208上任何處,或更一般而言,觸控筆204之外殼內任何處。舉例而言,感測器244中之一個感測器可為耦接至力敏結構236 (參見(例如)圖2D)之感測器。 在一些實施例中,感測器244經組態以偵測環境條件及/或觸控筆204之操作環境的其他態樣。舉例而言,環境感測器可為周圍光感測器、近接感測器、溫度感測器、大氣壓感測器、水分感測器及其類似者。在其他狀況下,感測器可用以運算周圍溫度、氣壓及/或進入至觸控筆204中之水。此資料可由處理器240使用以調整或更新觸控筆204之操作及/或可將此資料傳達至電子裝置202以調整或更新其操作。 在另外其他實施例中,感測器244經組態以偵測觸控筆204之運動特性。舉例而言,運動感測器可包括用於偵測觸控筆204之移動及加速度的加速度計、陀螺儀、全球定位感測器、傾角感測器等。此資料可用以調整或更新觸控筆204之操作及/或可將此資料傳達至電子裝置202以調整或更新其操作。 在另外其他實施例中,感測器244經組態以偵測操縱觸控筆204之使用者的生物學特性。實例生物感測器可偵測各種健康量度,包括皮膚溫度、心跳速率、呼吸速率、血氧含量、血量估計、血壓或其組合。處理器240可使用此資料以調整或更新觸控筆204之操作及/或可將此資料傳達至電子裝置202以調整或更新其操作。 觸控筆204亦可包括可用以估計或量化觸控筆204附近或另外在觸控筆外部之物件之性質的一或多個公用感測器。實例公用感測器包括磁場感測器、電場感測器、色彩儀錶(color meter)、聲學阻抗感測器、pH值感測器、材料偵測感測器等。處理器240可使用此資料以調整或更新觸控筆204之操作及/或可將此資料傳達至電子裝置202以調整或更新其操作。 在許多狀況下,處理器240可對外部資料、運動資料、電源資料、環境資料、公用程式資料及/或其他資料進行取樣(或接收其樣本),且追蹤其在所界定或未界定時間段內之進展。累積追蹤資料、追蹤資料之改變速率、追蹤資料之平均值、追蹤資料之最大值、追蹤資料之最小值、追蹤資料之標準偏差等皆可用以調整或更新觸控筆204之操作及/或可將此資料傳達至電子裝置202以調整或更新其操作。 無線介面212可通信耦接至處理器240,且可包括經調適以促進處理器240與單獨電子裝置(諸如,電子裝置202)之間的通信的一或多個無線介面。一般而言,無線介面212可經組態以傳輸及接收可藉由處理器240所執行之指令解譯的資料及/或信號。 無線介面212可包括射頻介面、微波頻率介面、蜂巢式介面、光纖介面、聲學介面、藍芽介面、紅外線介面、磁性介面、電場介面、通用串列匯流排介面、Wi-Fi介面、近場通信介面、TCP/IP介面、網路通信介面或任何其他無線通信介面。在許多實施例中,無線介面212可為低功率通信模組,諸如低功率藍芽介面。無線介面212可為雙向通信介面或單向通信介面。 在一個實施例中,處理器240利用無線介面212將關於觸控筆204之資訊大體上即時地輸送至電子裝置202。舉例而言,此資訊可為(但不限於):作為量測力敏結構236之感測器的結果而藉由協調引擎206及/或處理器240產生的即時或大體上即時力估計;在自觸控筆204內之加速度計或陀螺儀獲得資料之後藉由處理器240產生的即時或大體上即時角位置估計;等等。 處理器240亦可與信號產生器246通信。信號產生器246可經組態以產生藉由協調引擎206分別輸送至尖端場產生器232及環場產生器238 (參見(例如)圖2B及圖2D)之尖端信號及環信號。在其他實例中,信號產生器246產生、儲存、存取或修改經輸送至協調引擎206之尖端及/或環信號參數。協調引擎206可接收此等參數,且作為回應,可產生對應尖端信號及環信號。 在一些實例中,信號產生器246可將觸控筆或使用者識別資訊包括於尖端信號及/或環信號中之任一者或兩者內。舉例而言,信號產生器246可包括向特定電子裝置識別特定觸控筆之資訊。在此等實施例中,多於一個觸控筆(各自具有不同識別碼)可與同一電子裝置202一起使用。在一些狀況下,多個觸控筆可與電子裝置202之不同功能及/或操作相關聯。在一個實例中,一系列個別可識別觸控筆可用以執行在電子裝置上操作之圖形說明程式內的單獨任務。 在其他實例中,信號產生器246可將鑑認資訊包括於尖端信號及/或環信號中之任一者或兩者內。在此等狀況下,可向電子裝置識別特定觸控筆之特定使用者。舉例而言,觸控筆可包括用於建立操縱觸控筆之使用者的識別碼的一或多個生物鑑認感測器,諸如指紋感測器。在此實施例中,信號產生器246可將鑑認資訊(例如,公開金鑰、安全性憑證等)編碼至尖端信號或環信號中之任一者或兩者中。此後,電子裝置可解碼及/或解調變所接收之尖端信號及/或環信號以便獲得所提供之鑑認資訊。此後,電子裝置可估計所獲得之鑑認資訊是否與電子裝置已知或可知之使用者識別碼相關聯。已知使用者可被授權以操作電子裝置之某些特徵或存取可用於電子裝置或可由電子裝置存取之某些資訊。觸控筆之電源子系統 如上文所提到,圖2A中所描繪之使用者輸入系統200可經組態以定位觸控筆204,估計觸控筆204之角位置且促進電子裝置202與觸控筆204之間的直接通信。接下來,參考觸控筆204之電源子系統210,如圖2F中所描繪。 一般且廣泛而言,觸控筆204之電源子系統210可經組態以儲存電力且將電力提供至觸控筆204之各種組件及其他子系統。電源子系統210一般包括充電/放電控制器248、充電監視器250及電池252。 充電監視器250可經組態以估計電池252在特定時間之容量。充電/放電控制器248可實施為處理器及電源調節器,其可經組態以在處於充電模式中時控制供應至電池252之電壓及/或電流,且分開地,在處於放電模式中時控制由電池252供應之電壓及/或電流。 充電/放電控制器248亦耦接至電源連接器214。當電源連接器214耦接至電源(例如,供電資料埠,諸如圖1A中所展示之電子裝置102的資料埠114)時,充電/放電控制器248可將自其接收之電力輸送至電池252以便補滿電池252之電荷。 在一個實施例中,充電/放電控制器248可經組態以在不引起對電池252之損害的情況下准許對電池252快速充電。在一些狀況下,充電/放電控制器248可經組態以在電池252被再充電超出選定臨限容量後便減慢充電速率。舉例而言,充電/放電控制器248可經組態以在快速充電模式(例如,高恆定電流)中操作直至電池252之容量估計為大於80%。此後,充電/放電控制器248可將充電速率減慢至經選擇以便防止對電池252之永久性損害的速率。 電池252可為鋰聚合物電池或鋰離子電池。然而,在其他實施例中,可使用鹼性電池、鎳鎘電池、鎳金屬氫化物電池或任何其他合適的可再充電或單次使用電池。 對於電池252為鋰聚合物電池之實施例,電池252可包括可形成電池252之組件(例如,陽極、陰極)的堆疊層。在許多實施例中,電池252可在密封於小袋中之前經捲軋。以此方式,電池252可在定位於觸控筆204之主體內時具有極少或不具有未使用空間。 電池252包括陰極、電解質、隔板及陽極。陰極(或正電極)可為分層氧化物,諸如氧化鋰鈷(LiCoO2 );聚陰離子,諸如磷酸鋰鐵;或尖晶石,諸如氧化鋰錳。陰極可包括具有活性材料(例如,LiCoO2 )、導電添加劑(例如,碳黑、乙炔黑、碳纖維、石墨等)、黏合劑(諸如,聚偏二氟乙烯、乙烯-丙烯及二烯)及視情況溶劑之溶液。黏合劑可用以將活性材料及導電添加劑保持在一起,且在黏合劑並非可溶於水之情況下,溶劑(諸如,N-甲基吡咯烷酮)用以遍及黏合劑分佈活性材料及導電添加劑。應注意,陰極溶液之以上實例意謂僅為說明性的,且許多其他習知陰極材料可用以形成陰極。 陽極(或負電極)一般為用於電池252之離子及電子的源。陽極可包括陽極溶液,該溶液包括活性材料(例如,鋰、石墨、硬碳、矽或錫)、導電添加劑(例如,碳黑、乙炔黑或碳纖維)、黏合劑(諸如,聚偏二氟乙烯、乙烯-丙烯及二烯)及視情況溶劑。 隔板可定位於陰極與陽極之間。隔板可為玻璃纖維布或可撓性塑膠膜(例如,耐綸、聚乙烯或聚丙烯)。隔板分離陽極與陰極,同時允許充電鋰離子在陽極與陰極之間通過。 電解質可為含有鋰離子之錯合物的有機碳酸鹽(諸如,碳酸伸乙酯或碳酸二乙酯)之混合物。此等非水電解液一般使用非配位陰離子鹽,諸如六氟磷酸鋰(LiPF6 )、六氟砷酸鋰單水合物(LiAsF6 )、過氯酸鋰(LiClO4 )、四氟硼酸鋰(LiBF4 )及三氟甲磺酸鋰(LiCF3 SO3 )。電解質可在陽極及陰極溶液周圍填充至陽極及/或陰極中。在一些實施例中,電解質可浸透至隔板中,以使得在隔板被添加至芯時,電解質可同樣被添加。 在一些實施例中,電池252可包括諸如以可操作方式連接至陰極電極收集器及陽極電極收集器中之任一者或兩者的流動障壁及/或囊封壁的一或多個其他組件連同其他組件。上文所描述之電池252的特定組態僅為簡化實例,且個別組件之數目及次序可變化。 如同圖1A至圖1D中所描繪之特定實施例,大體上出於解釋之目的且為促進對(諸如)本文中所描述之輸入系統的一般操作及功能之透徹理解而呈現圖2A至圖2F中所描繪之實施例的前文描述以及各種替代例及變化。 然而,對於熟習此項技術者將顯而易見的,本文中所呈現之特定細節中的一些可能並非實踐特定所描述實施例或其等效物所需的。因此,出於說明及描述之限制目的而呈現特定實施例之前文及以下描述。此等描述並非定目標為詳盡的或將本發明限於本文中所述之精確形式。相反,對於一般熟習此項技術者將顯而易見的,鑒於上文教示,許多修改及變化係可能的。特定而言,可理解,圖2A至圖2F中所描繪之使用者輸入系統的操作特性(包括電子裝置之操作及觸控筆之操作)可按數種合適且實施特定的方式實施。觸控筆之組件佈局 如關於本文中所描述之許多實施例所提到,觸控筆經組態以產生尖端場及環場(其可由電子裝置之協調引擎偵測),尖端場及環場可按用以減少或消除寄生耦合、電磁干擾或可負面影響尖端場及/或環場之任何其他干擾的方式建構。一般且廣泛而言,本文中所描述之實施例將觸控筆內之單獨電子組件及電路與尖端場產生器及環場產生器實體上分離。另外,觸控筆內之某些結構組件經組態以充當使尖端場產生器、環場產生器及/或與其相關聯之信號線受益的電磁屏蔽件。下文參看圖3A描述一個此實例觸控筆;然而,可瞭解,其中所呈現且下文所描述之屏蔽技術及一般化佈局僅為一個實例,且其他實施例可按不同方式實施。 圖3A以分解圖描繪觸控筆300之各種組件。為促進對觸控筆300之各種組件的交互操作及裝配之理解,提供圖3D至圖3G,其展示完全經裝配之觸控筆300 (例如,圖3D)、觸控筆300之經裝配尖端的詳細視圖(例如,圖3E)、觸控筆300之經裝配中間部分的詳細視圖(例如,圖3F)及觸控筆300之經裝配盲蓋末端的詳細視圖(例如,圖3G)。為說明簡單起見,圖3D至圖3G中所描繪之實施例的一些部分係以幻影提供或經說明為半透明的。 所說明實施例之觸控筆300包括筆筒302。筆筒302為中空的。筆筒302可採用各種形式以促進使用者對觸控筆300之便利、熟悉且舒適的操縱。在所說明之實例中,筆筒302具有諸如手寫筆或鉛筆之寫入器具的一般形式。筆筒302大體上為具有恆定直徑之圓柱形。筆筒302可由塑膠、金屬、陶瓷、層壓物、玻璃、藍寶石、木材、皮革、合成材料或任何其他材料或材料組合形成。 筆筒302可經組態以在筆筒302之末端處連接至盲蓋304。盲蓋304可經組態以向觸控筆300之筆筒302提供裝飾性末端。盲蓋304在附接至筆筒302時與筆筒302形成大體上連續之外部表面。 在一些狀況下,盲蓋304包括用於將觸控筆300附接至使用者之口袋或任何其他合適的儲存區位的夾具(未圖示)。盲蓋304可包括經組態以耦接至束帶或繫鏈之通孔。束帶或繫鏈亦可經組態以耦接至電子裝置。 盲蓋304可由諸如(但不限於)金屬、塑膠、玻璃、陶瓷、藍寶石及其類似者或其組合之任何合適材料形成。在許多狀況下,盲蓋304由與筆筒302相同之材料形成,但此並非所需的。在一些實施例中,盲蓋304可完全或部分地經組態為信號漫射器以漫射紅外線信號或另一光學信號,諸如多色發光二極體。在其他狀況下,盲蓋304可完全或部分地組態為天線窗,以允許無線通信及/或電場穿過。 如所說明,盲蓋304端接於圓化末端中,但此並非所有實施例所需的。在一些實施例中,盲蓋304作為平面端接。在其他實施例中,盲蓋304以任意形狀端接。 盲蓋304可展現恆定或可變直徑橫截面。在(諸如)所說明之許多實施例中,盲蓋304之橫截面圖匹配筆筒302與盲蓋304界接處筆筒302之橫截面圖。 盲蓋304可經組態以可移除地附接至筆筒302。在一個實施例中,盲蓋304帶螺紋以使得盲蓋304旋擰至筆筒302內之對應螺紋中。在其他狀況下,盲蓋304包括一或多個止動件及/或凹口,其經組態以與筆筒302及/或盲蓋304可隱藏之連接器內的一或多個對應凹口及/或止動件對準。在其他狀況下,盲蓋304與筆筒302干擾配合。在另外其他狀況下,盲蓋304以磁性方式吸引筆筒302之一部分。 在所說明之實施例中,筆筒302在一個末端處逐漸變窄。筆筒302之逐漸變窄之末端在圖中識別為逐漸變窄之尖端302a。筆筒302的與筆筒302之末端對置的逐漸變窄之尖端302a可經組態以連接至盲蓋304,從而部分地圍封及支撐點總成306 (參見(例如)圖3D至圖3E)。 如所說明,逐漸變窄之尖端302a可與筆筒302一體地形成。在其他實施例中,逐漸變窄之尖端302a為與筆筒302分離之片件。舉例而言,逐漸變窄之尖端302a可黏附至筆筒302、音波熔接至筆筒302、搭扣配合至筆筒302、摩擦配合至筆筒302或以任何其他合適的方式連接至筆筒302。 點總成306部分地安置於逐漸變窄之尖端302a內。點總成306之其他部分自逐漸變窄之尖端302a之外部永久地或可移除地附接至其末端。點總成306自身經組態以圍封、持留及/或支撐與觸控筆300之尖端場產生器、環場產生器及應變回應元件(其皆在下文參考且詳細地描述)相關聯的各種電子組件。 點總成306可包括接地部分306a及可移動部分306b。點總成306之可移動部分306b可相對於筆筒302移動。點總成306之接地部分306a可相對於筆筒302或其底座固定。 點總成306之可移動部分306b包括鼻件308。鼻件308一般採用錐形形狀,然而,此形狀並非所有實施例所需的。鼻件308包括套環308a及筆尖308b。 在許多狀況下,鼻件308可藉由使用者更換及/或移除。舉例而言,不同鼻件可採用不同形狀。在一些實例中,使用者可偏好用具有特定形狀之鼻件來調換鼻件308。實例鼻件形狀包括(但不限於):具有不同大小之點形狀;平頭形狀;扁平形狀;鋼筆尖端形狀等。 鼻件308可由單一材料形成。在其他狀況下,套環308a由第一材料形成且筆尖308b由第二材料形成。鼻件308可藉由雙射模製製程、共模製製程、包覆模製製程、插入模製製程或任何其他合適的製程製造。 套環308a可經組態以與安置於筆筒302內之協調引擎310 (下文詳細地描述)之一部分可移除地或永久地嚙合。協調引擎310包括剛性信號導管310a及力敏結構310b。剛性信號導管310a經組態以將點總成306之可移動部分306b電且機械耦接至力敏結構310b (參見(例如)圖3D至圖3E)。 更具體而言,套環308a可包括可經組態以與剛性信號導管310a之對應螺紋嚙合的帶螺紋部分。在此實施例中,套環308a可緊密地鄰接附接至剛性信號導管310a之凸台,以使得鼻件308在使用者操縱觸控筆300期間經受之力矩不會使套環308a旋轉及/或自剛性信號導管310a脫嚙。 在其他實施例中,套環308a可經組態而以不同方式(諸如,藉由搭扣配合或摩擦配合)嚙合剛性信號導管310a。在另外其他實例中,套環308a可(例如)使用黏著劑或藉由熔接永久地附接至剛性信號導管310a。 一旦套環308a附接至剛性信號導管310a,鼻件308便可相對於筆筒302移動。更具體而言,可准許鼻件308回應於(諸如)上文所描述之反作用力而縮回至筆筒302中某一距離。 在一些實施中,當經裝配至筆筒302中時,鼻件308與逐漸變窄之尖端302a分離開間隙312,諸如圖3B中所展示。在本文中,觸控筆300之此狀態大體上被稱作「就緒」狀態。 在就緒狀態中,間隙312可具有任何合適的寬度;然而,對於典型實施例,在處於中立位置中時(例如,在觸控筆300未將力施加至任何表面且無反作用力起作用以封閉間隙312)時,間隙312可小於1毫米。在其他實施例中,在處於中立位置中時,間隙312可小於0.1毫米。在其他實施例中,間隙312具有不同寬度。在一些實例中,間隙312之寬度可藉由旋轉鼻件308來組態。在一個實施例中,使用者旋轉鼻件308,從而使套環308a沿剛性信號導管310a之螺紋朝向筆筒302前進,藉此減小間隙312。在另一實施例中,使用者能夠旋轉鼻件308,從而使套環308a自剛性信號導管310a之螺紋後退遠離筆筒302,藉此增大間隙312。 在一些實例中,可至少部分地選擇在就緒狀態中之間隙312的寬度以減小由協調引擎或更一般而言,安置於筆筒302內之電或機械組件所經受的峰值機械負載。更具體而言,間隙312可經組態以在鼻件308接收到超過某一臨限值(例如,在一個實施例中為1千克;在另一實施例中為0.5千克)的反作用力Fr 之後完全封閉,諸如圖3C中所展示。一旦間隙312完全封閉,筆尖308b便直接接觸逐漸變窄之尖端302a,藉此防止筆筒302內之組件(諸如,協調引擎)經受大於臨限量值之反作用力。如下文關於圖7所描述,一或多個可調整內部組件可用以限制鼻件308之行進及/或傳輸至諸如(但不限於)力敏結構之內部組件的力。 在一些實施例中,間隙312可填充有柔性材料,諸如彈性體或聚合物。在其他實例中,可變形或可壓縮材料可裝飾性地橋接間隙312,從而將鼻件308連接至筆筒302之逐漸變窄之尖端302a。 返回圖3A,點總成306之鼻件308的筆尖308b可經組態以接觸電子裝置之輸入表面。筆尖308b可逐漸變窄至點(類似於手寫筆),以使得使用者可在熟悉外觀尺寸中精確地控制觸控筆300。在一些實例中,相對於尖的,筆尖308b可為鈍的或圓化的,或可採用可旋轉或固定球之形式。 在許多實施例中,筆尖308b由比電子裝置(諸如,圖1A中所描繪之電子裝置102)之輸入表面軟的材料形成。舉例而言,筆尖308b可由聚矽氧、橡膠、氟彈性體、塑膠、耐綸或任何其他合適的材料或材料組合形成(或可具有由上述各者形成之外部表面或塗層)。以此方式,橫越輸入表面拖動筆尖308b可能不會引起對輸入表面或應用至輸入表面的諸如(但不限於)以下各者之層的損害:抗反射塗層、疏油性塗層、疏水性塗層、裝飾性塗層、油墨層及其類似者。 筆尖308b可由摻雜有經組態以向筆尖308ba提供選定色彩、硬度、彈性、剛度、反射率、折射圖案、紋理等之試劑的材料形成。在其他實例中,摻雜劑可賦予筆尖308b其他性質,包括(但未必限於)導電性及/或絕緣性質、磁及/或反磁性質、耐化學及/或反應性性質、紅外線及/或紫外光吸收及/或反射性性質、可見光吸收及/或反射性性質、抗菌及/或抗病毒性質、疏油及/或疏水性質、熱吸收性質、防害蟲性質、不褪色及/或抗褪色性質、抗靜電性質、液體曝露反應性性質等。在許多狀況下,筆尖308b由與筆筒302相同之材料形成,但此並非所需的。 尖端場產生器314安置於筆尖308b之尖端內(參見(例如)圖3D至圖3E)。在許多實施例中,尖端場產生器314係插入模製至筆尖308b中,但此可能並非所有實施例所需的。尖端場產生器314可安置成儘可能接近筆尖308b之外部表面。 如上文所提到,點總成306亦包括可安置於筆筒302內且相對於筆筒固定之若干組件。在典型實施例中,點總成306包括支撐套環316及帶凸緣螺帽318。在一些實施例中,此等組件可形成為一體式組件。 在許多實施例中,帶凸緣螺帽318可熔接、焊接或以其他方式永久地黏附至底座320。底座320可採用插入筆筒302內之套管的形狀。底座320可相對於筆筒302之內部表面固定(參見(例如)圖3D至圖3G;底座320描繪為半透明的)。支撐套環316可連接至帶凸緣螺帽318。在一些實例中,支撐套環316鄰接筆筒302之內部表面內的唇緣或環(不可見)。 底座320經組態以滑動至筆筒302之內部容積中,且可提供用於觸控筆300之各種內部組件的結構性支撐安裝特徵。底座320具有對應於筆筒302之形狀的形狀。在此狀況下,底座320採取大體上圓柱形的形狀,其對應於筆筒302之內部容積的圓柱形形狀。底座320可經大小設定以便橫越筆筒302之大部分長度延伸,但此可能並非所有實施例中所需的(參見(例如)圖3D)。 在一些實例中,底座320可包括安置於其外部表面上之一或多個電絕緣層。電絕緣層可防止底座320干擾觸控筆300內之一或多個電路的操作。電絕緣層可由油墨、塗層或黏附或以其他方式固定至底座320之內表面的單獨組件形成。 在一些實例中,底座320可包括安置於其外部表面上之一或多個電絕緣層。電絕緣層可防止底座320干擾觸控筆300內之一或多個電路的操作。 在其他實例中,底座320可電連接至一或多個電路。在許多實例中,底座320可充當系統接地,以證明安置於觸控筆300內之所有(或大體上所有)電路之電接地。在其他狀況下,底座320亦可充當用於一或多個天線元件之接地平面。 在一些實施例中,一或多個無線組件定位於底座320內,且經組態以將信號傳輸至一或多個外部裝置。為促進此等信號之傳輸,底座320可包括天線窗322。天線窗322為經大小設定以准許由天線總成324產生之電磁信號射出筆筒302的孔隙。天線窗322之大小及區位至少部分地取決於天線總成324之大小及區位。 儘管在所說明之實施例中,底座320界定一天線窗322,但其他實施例可包括多於一個天線窗(參見(例如)圖3D及圖3G)。在一些實例中,多於一個天線總成可共用同一天線窗,或在其他狀況下,每一天線總成可定位於其自身專用之天線窗內或鄰近於其自身專用之天線窗內。 底座320亦可包括接達或裝配窗326。可包括裝配窗326以促進觸控筆300之簡化製造。舉例而言,裝配窗326可界定於底座320中鄰近在兩個組件已安置於底座320內時需要或偏好熱壓操作以將一個組件電耦接組件另一組件所在的區位。在其他實例中,裝配窗326可界定為裝配窗326鄰近經由連接器形成兩個單獨電路之間的連接所在的區位。 如可瞭解,某些實施例可界定具有多於一個裝配窗之底座320。在其他狀況下,可能不需要裝配窗。 在一些實例中,一旦必需裝配窗326之製造操作完成,便可覆蓋裝配窗326。在一些狀況下,裝配窗326可藉由導電帶覆蓋。在另一狀況下,裝配窗326可藉由在裝配窗326上方熔接板來覆蓋。如可瞭解,在某些實施例中,安置於裝配窗326上方之外罩可導電以便提供對安置於底座320內之電子元件的電磁屏蔽。 底座320亦可包括結合點328。在所說明之實施例中,底座320具有兩個結合點,標記為結合點328及結合點330。結合點328、330可按促進結合至另一組件之幾何形狀形成。舉例而言,可製備結合點以用於熔接至另一金屬材料。製備用於熔接之結合點可包括任何數目個操作,包括(但不限於):移除應用至經選擇以用於底座320之材料的一或多個塗層;將結合點刻痕;將犧牲材料添加至結合點;將結合點形成為特定幾何形狀;等等。 儘管底座320之結合點描繪為界定於底座320之同一半中,但應瞭解,結合點可適當地界定於沿底座320之區位處。在許多實施例中,底座320之結合點328、330經組態以熔接至力敏結構310b (參見(例如)圖3D至圖3E)。 力敏結構310b可至少部分地由金屬形成。力敏結構310b可包括側向床座332,其具有自側向床座332之每一末端延伸的兩個懸臂式支腳。在所說明之實施例中,懸臂式支腳被識別為後懸臂式支腳334及前懸臂式支腳336。 後懸臂式支腳334及前懸臂式支腳336可由與側向床座332相同之材料形成。在一些實施例中,側向床座332以及後懸臂式支腳334及前懸臂式支腳336形成為單一整體部分。在其他實例中,後懸臂式支腳334及前懸臂式支腳336經由黏著劑、熔接或任何其他合適的方法附接至側向床座332。 在一些狀況下,後懸臂式支腳334及前懸臂式支腳336可藉由樞轉或鉸接連接而耦接至側向床座332。 後懸臂式支腳334及前懸臂式支腳336兩者可向底座320提供機械接地,以將力敏結構310b之側向床座332懸置於筆筒302內及/或觸控筆300之底座320的內部。在一些狀況下,前懸臂式支腳336及後懸臂式支腳334中之每一者的一個末端相對於底座320及筆筒302固定,且側向床座332被允許側向地移位或移動。如下文關於圖4A至圖4M更詳細地描述,前懸臂式支腳336及後懸臂式支腳334可偏轉,且側向床座332可回應於施加於筆尖308b (可移動部分306b)上之力而移位。 詳言之,觸控筆300之點總成306的可移動部分306b可機械耦接至剛性信號導管310a。剛性信號導管310a又可耦接至力敏結構310b之側向床座332。舉例而言,點總成306之可移動部分306b可耦接至後懸臂式支腳334或前懸臂式支腳336及/或側向床座332中之至少一者。在本實施例中,可移動部分306b經由管狀屏蔽件340耦接至側向床座332。以此方式,當觸控筆300之點總成306的可移動部分306b朝向筆筒302移動及/或縮回至底座320之內部中時,後懸臂式支腳334及前懸臂式支腳336偏轉。 在自輸入表面移除觸控筆300 (且因此,移除作用於觸控筆300上之反作用力)後,力敏結構310b之後懸臂式支腳334及前懸臂式支腳336中之一者或兩者由彈性材料形成且使觸控筆300之點總成306的可移動部分306b返回至其標稱位置。 在許多實施例中,後懸臂式支腳334及前懸臂式支腳336在處於中立位置中時大體上正交於側向床座332。在其他狀況下,後懸臂式支腳334及前懸臂式支腳336以傾斜角自側向床座332延伸。在一些狀況下,後懸臂式支腳334及前懸臂式支腳336兩者連接至側向床座332之同一側(例如,如所說明)。此實施例使力敏結構310b展現加寬U形剖面。在其他狀況下,後懸臂式支腳334及前懸臂式支腳336連接至側向床座332之對置側;力敏結構310b之剖面採取伸長S形或Z形。 在此等實施例中,力敏結構310b亦包括展現依據所施加力之量值而改變的電可量測性質的元件。在一個實例中,應變敏感電極338可耦接至力敏結構310b之後懸臂式支腳334。應變敏感電極338可耦接至觸控筆300內之電路。電路可經組態以監測應變敏感電極338之一或多個電特性(例如,電阻、電容、積聚電荷、電感等)的改變。電路接著量化可用以估計所施加力之此等改變。此後,觸控筆300可將可解譯為使用者輸入之所施加力傳達至電子裝置。 在許多實施例中,包括多於一個應變敏感電極。舉例而言,第一應變敏感電極可耦接至後懸臂式支腳334之左側,且第二應變敏感電極可耦接至後懸臂式支腳334之右側。換言之,多於一個應變敏感電極可彼此緊鄰地配置於後懸臂式支腳334上。在一些實施例中,回應於後懸臂式支腳334之變形,可將應變敏感電極中之一者置於壓縮中,而將另一應變敏感電極置於拉伸(例如,拉伸應變)中。在其他狀況下,回應於後懸臂式支腳334之變形而將多於一個應變敏感電極中之全部置於壓縮(例如,壓縮應變)中。 多個應變敏感電極可連接至電路(例如,感測器電路系統),以便估算後懸臂式支腳334所經受之應變(例如,壓縮或拉伸)之量值。在此實例中,應變之量值可藉由量測多個應變敏感電極之共同性質(例如,並聯及/或串聯電阻)或差異性質(例如,電壓劃分)而獲得。 在一個實施例中,諸如並聯電阻之共同性質估計可藉由將已知電壓施加至電路及量測通過多個應變敏感電極之電流而獲得。在另一實施例中,電流可注入至多個應變敏感電極中,且電壓可自其估計。在任一狀況下,多個應變敏感電極中之任一者或兩者的電阻可經由歐姆定律計算,且可又與應變敏感電極所經受之應變的量相關。 在另一實施例中,多個應變敏感電極可電耦接在一起以使得差異性質估計(諸如,電壓劃分)可藉由將已知電壓施加至電路及量測多個應變敏感電極中之兩者或多於兩者之間的點上的電壓及參考電壓而獲得。在另一實施例中,電流可注入至多個應變敏感電極中,且可估計一電壓或多於一個電壓。在任一狀況下,多個應變敏感電極中之任一者或兩者的電阻可經由歐姆定律計算,且可又與多個應變敏感電極中之一或多者所經受之應變的量相關。 在許多狀況下,差異性質估計可與共同性質估計組合或相比較。在一些實例中,差異性質估計及共同性質估計可藉由未加權或加權平均而組合。在其他實施例中,可使用兩個估計中之最大值或最小值。在另外其他實例中,可使用組合兩個估計或在兩個估計之間做出決定的其他方法。 在其他狀況下,可能不需要針對每一獨立應變敏感電極進行電阻及/或積聚電荷之實際計算。舉例而言,在某些實施例中,所估計電壓或電流(例如,來自共同性質估計、差異性質估計或其兩者)可直接與由力敏結構所經受之應變的量相關。 一旦經由計算或量測獲得每一應變敏感電極之電阻,便可將其與已知基線電阻值相比較以便判定應變敏感電極正經受拉伸抑或壓縮。換言之,當力敏結構經受反作用力時,其可變形,從而使一或多個應變敏感電極擴充(例如,拉伸)或收縮(例如,壓縮),此可使其電阻以數學上可預測方式改變。在一些狀況下,應變敏感電極338之電阻或其他電性質經量測為相對值,其可為諸如溫度及/或殘餘或靜態應變之環境效應的因素。 對於某些材料,電阻可由於壓縮或拉伸而線性地改變。對於其他材料,電阻可回應於壓縮或拉伸而遵循已知曲線改變。因此,取決於經選擇用於應變敏感電極之材料及應變敏感電極在力敏結構上之位置(在後懸臂式支腳334、側向床座332抑或其兩者上),特定電阻可與由特定應變敏感電極所經受之應變的特定量相關,該特定量又可自身與施加至力敏結構之力的量相關,該力的量又可與藉由尖端部分施加至輸入表面之力的量相關。 如上文所提到,應變敏感電極338可由任何數目種合適的材料製成。在一些實例中,應變敏感電極338可由以疊層堆疊配置之數種材料製成。舉例而言,在一個實施例中,應變敏感電極338可實施為電容性感測器;兩個導電板藉由介電材料分離。當電容性電極回應於力敏結構310b之變形(回應於反作用力)而移位及/或移動時,由電容性電極展現之電容改變。根據本文中所描述之實施例,電路可估計此等改變且使其與力之量值相關。 儘管許多實施例沿後懸臂式支腳334之外部表面定位應變敏感電極338,但此組態並非所需的。舉例而言,在一些實施例中,應變敏感電極338可經定位以重疊後懸臂式支腳334及側向床座332。換言之,應變敏感電極338可圍繞後懸臂式支腳334與側向床座332之間的拐角(例如,界面)而延伸。 在另外其他實施例中,應變敏感電極338可定位於側向床座332與底座320之間。在此等實施例中,應變敏感電極338部分固定且部分浮動。更具體而言,應變敏感電極338相對於底座320固定且機械耦接至側向床座332。以此方式,當側向床座332位移於底座320內(例如,回應於反作用力)時,應變敏感電極338變形。 在其他實施例中,可用另一方式量測力敏結構310b之偏轉,諸如藉由(但不限於):光學感測器;聲學感測器;共振感測器;壓阻性感測器等。 如上文所提到,力敏結構310b經由剛性信號導管310a與點總成306之可移動部分306b機械連通。 剛性信號導管310a包括管狀屏蔽件340。管狀屏蔽件340包括中空部分及托盤部分。如所說明,管狀屏蔽件340之中空部分向下延伸,且在其與托盤部分對置之末端處帶螺紋。管狀屏蔽件340可提供對穿過中空部分之電導管(例如,信號線、跡線等)的電磁屏蔽。管狀屏蔽件340亦可經組態以提供剛性結構支撐以將在點總成306處接收之反作用力傳送至力敏結構310b而無實質性偏轉或壓曲。管狀屏蔽件340之托盤部分可經組態以收納、支撐且部分地圍封下文詳細描述之控制板342 (參見(例如)圖3D至圖3E)。 管狀屏蔽件340可經組態以收納於力敏結構310b內。更具體而言,力敏結構310b之前懸臂式支腳336界定管狀屏蔽件340之中空部分延伸穿過的孔隙(圖3A中不可見)。管狀屏蔽件340之托盤部分連同控制板342機械地繫固至力敏結構310b之側向床座332。在一個實例中,管狀屏蔽件340之托盤部分經由一或多個螺桿或其他機械繫固技術繫固至側向床座332。管狀屏蔽件340可由金屬材料形成且熔接至側向床座332。在另一實例中,管狀屏蔽件340之托盤部分經由壓敏黏著劑、可固化黏著劑或聚矽氧或聚合物密封膠黏附至側向床座332。在一些狀況下,管狀屏蔽件340之托盤部分封裝於側向床座332內。在此等實例中,側向床座332可包括自側向床座332之邊緣向上延伸的側壁;經組態以密封管狀屏蔽件340之托盤部分之至少一個組件的封裝材料應用於托盤部分上方且可鄰接側向床座之側壁。 以此方式,管狀屏蔽件340至少部分地插入至力敏結構310b中。施加至管狀屏蔽件340之中空部分之帶螺紋末端的力(例如,反作用力,諸如上文所描述)傳送至側向床座332,從而使力敏結構310b之前懸臂式支腳336及後懸臂式支腳334偏轉。 在許多實施例中,管狀屏蔽件340亦延伸穿過點總成306之接地部分306a。舉例而言,管狀屏蔽件340可延伸穿過支撐套環316及帶凸緣螺帽318。在典型實施例中,管狀屏蔽件340可經組態以延伸穿過接地部分306a之每一元件而不衝擊其內部側壁。更具體而言,管狀屏蔽件340在接地部分306a內自由移動。 剛性信號導管310a亦包括附接至管狀屏蔽件340之中空部分之帶螺紋末端的一或多個負載移位螺帽344。在所說明之實施例中,展示兩個負載移位螺帽344,但可瞭解,在不同實施例中,可使用多於兩個負載移位螺帽344 (參見(例如)圖3D至圖3E)。在其他實施例中,可包括單一負載移位螺帽。 在所說明之實施例中,展示後負載移位螺帽344a及前負載移位螺帽344b。一般且廣泛而言,後負載移位螺帽344a及前負載移位螺帽344b附接至管狀屏蔽件340之中空部分的帶螺紋末端,且分離開選定距離。 後負載移位螺帽344a可與帶凸緣螺帽318分離開小於間隙312之距離。類似地,前負載移位螺帽344b可經組態以鄰接鼻件308之套環308a,從而確保鼻件308可能不會不當地與剛性信號導管310a分離。 後負載移位螺帽344a與帶凸緣螺帽318分離以便控制傳送至力敏結構310b,或更一般而言,安置於筆筒302內之其他電或機械組件的峰值機械負載。更具體而言,後負載移位螺帽344a可經組態以在間隙312封閉(例如,接收到反作用力,以使可移動部分306b朝向筆筒302移動)期間衝擊帶凸緣螺帽318。分離後負載移位螺帽344a與帶凸緣螺帽318之距離可為可組態或固定的。 剛性信號導管310a亦包括插芯346。插芯346之塊體由諸如塑膠之電絕緣材料形成。為增加剛性,插芯346之塊體可摻雜有纖維材料,諸如玻璃纖維。 插芯346界定穿過其之若干信號路徑。在一個實例中,插芯346界定兩個獨特的信號路徑:可經組態以將尖端信號輸送至尖端場產生器314之一個信號路徑及可經組態以將環信號輸送至環場產生器348之一個信號路徑(下文詳細地描述)。 插芯346亦可包括一或多個接地屏蔽件。接地屏蔽件可提供經組態以輸送尖端信號及環信號之信號路徑之間的電磁隔離。舉例而言,在一些實施例中,插芯346之接地屏蔽件可安置於環信號路徑與尖端信號路徑之間。在其他狀況下,一或多個接地屏蔽件可圍封環信號路徑及尖端信號路徑以便防止外部干擾影響該等信號路徑。 插芯346包括主體350及可撓性電路352。插芯346之主體350可經組態以插入管狀屏蔽件340內。以此方式,管狀屏蔽件340提供對橫越主體350之長度之信號路徑的電磁屏蔽。 插芯346之可撓性電路352可經組態以耦接至控制板342。在一個實例中,控制板342焊接至可撓性電路352。在其他狀況下,可使用熱壓耦接技術。 控制板342可包括連接器、焊接/熱壓墊、電路系統、處理器以及連接其之跡線及/或系統匯流排線。可使用任何合適的黏著技術將此等組件貼附至可撓性基板、剛性基板或耦接至加強件之可撓性基板。控制板342可包括藉由可撓連接器連接之多於一個電路板。在此實施例中,控制板342可摺疊於自身上方或觸控筆之另一組件上方。 如上文所提到,插芯346包括專用於將尖端信號輸送至尖端場產生器314之信號線(在本文中,「尖端信號線」)及專用於將環信號輸送至環場產生器348之另一信號線(在本文中,「環信號線」)。雖然此等線被描述為單一線,但尖端信號線及環信號線可各自由多個個別導電元件、線或跡線製成。 在一個實例中,尖端信號線(圖3A中不可見)在插芯346之底部末端處端接於接觸墊354中。在一個實例中,接觸墊354係在插芯346之製造製程期間形成。舉例而言,插芯346之溢料可在表面處理製程中切割。可有意地選擇切割之區位以便曝露尖端信號線。在一些狀況下,該切割可為鋸齒狀的以便增大所曝露信號線之表面區域;增大之表面區域可按更耐久方式結合及/或焊接至接觸墊354。 在此等實施例中,接觸墊354可按任何電合適方式耦接至尖端場產生器314。舉例而言,如上文所提到,尖端場產生器314可(例如)在實施為彈簧式頂針時部分可撓。在另一實例中,接觸墊354可焊接至尖端場產生器314。在另外其他實例中,尖端場產生器314可擱置於在製造步驟中應用至接觸墊354之導電膏內。 在另外其他實例中,接觸墊354可為部分可撓的。舉例而言,接觸墊354可由導電發泡體或彈性體形成。在其他狀況下,接觸墊354可包括除尖端場產生器314之彈簧式頂針幾何形狀外及/或與其分離的彈簧式頂針幾何形狀。 如關於本文中所描述之其他實施例所提到(且如所說明),尖端場產生器314與環場產生器348沿插芯346之長度同軸對準,以使得藉此產生之場(例如,尖端場及環場)軸向對稱。以此方式,使用者可按使用者舒適之任何方式抓握及固持觸控筆300。 環場產生器348採用尖端信號線穿過之封閉環之形狀。此外,一或多個接地層、外鞘或其他結構可圍封環場產生器348內之尖端信號線。以此方式,環場產生器348可能不干擾尖端信號,且環場及尖端場兩者可大體上為球形且同軸對準。 可按任何合適的方式形成環場產生器348。在許多狀況、許多實例(且如說明)下,環場產生器348圍繞插芯346(及/或部分地在插芯內)。舉例而言,環場產生器348形成於插芯346之外部表面上。可使用任何數目種合適的製造技術將環場產生器348安置至插芯346之外部表面上,包括(但不限於):物理氣相沈積、脈衝雷射沈積、自黏附導電薄膜、金屬漂浮技術、金屬鍍敷技術等。在其他狀況下,環場產生器348可為插入模製至插芯346中之固體金屬環。 環場產生器348可由任何數目種合適的導電材料形成。在一些實例中,環場產生器348由金屬形成。在其他狀況下,環場產生器348由所沈積導電材料(諸如,金屬氧化物或金屬粉末)形成。舉例而言,導電材料可經由脈衝雷射沈積、物理氣相沈積或任何其他合適的技術沈積。 在一些狀況下,環場產生器348由單一材料形成,而在其他狀況下,環場產生器348由多於一種材料形成。在一些狀況下,環場產生器348為剛性的,而在其他狀況下,環場產生器348可至少部分為柔性及/或可撓的。 環場產生器348可按任何電合適方式耦接至環信號線。在一個實例中,穿過插芯346之通孔將環信號線連接至環場產生器348。 如上文所提到,環場產生器348可經組態以產生在自特定距離估計時本質上大致為球形之電場(例如,環場)。換言之,環場產生器348可大體上充當採用環形(例如,環形形狀)之場源;由環形場源產生之場在自大於環半徑之距離量測的情況下大體上為球形。因此,在許多實施例中,環場產生器348之半徑小於環場產生器348之中心與筆尖308b之尖端分離開的距離。 一般且廣泛而言,上文所描述且圖3A中所描繪之觸控筆300的個別組件與關於圖2D所描述之協調引擎206相關。此等組件中之各種組件、連接及置放大體上在實施例間可變化;所描繪之元件僅呈現一個實例且在某些實施中,可替換或省略某些組件。 接下來,參考可安置於底座320內之觸控筆300的某些操作組件。特定而言,觸控筆300可包括處理單元電路板組356。 處理單元電路板組356可包括一或多個基板,一或多個電子組件安置於其上或穿過其安置。此等組件可為表面黏著或穿孔組件。組件可附接至基板之兩側。該基板可為單層電路板、多層電路板或可撓性電路板。在一些實例中,可使用藉由一或多個加強件使得剛性之可撓性電路板。 在所說明之實施例中,處理單元電路板組356包括藉由一或多個可撓性電路連接之基板。頂部控制板358可經由一或多個可撓性連接器362耦接至底部控制板360。在一些狀況下,可撓性連接器362與頂部控制板358及/或底部控制板360中之任一者或兩者一體地形成。在此等實施例中,可撓性連接器362將頂部控制板358電且機械耦接至底部控制板360而不需要單獨的機構、耦接件、連接器或製造步驟來連接頂部控制板及頂部控制板。 然而,在其他實施例中,可撓性連接器362可與頂部控制板358及/或底部控制板360分離。舉例而言,可撓性連接器362永久地或可移除地附接至頂部控制板358及/或底部控制板360中之任一者或兩者。 在許多狀況下,頂部控制板358及底部控制板360採用大體上相同形狀。以此方式,底部控制板360可摺疊於頂部控制板358之下(在所說明實施例中展示為摺疊路徑364)。此後,頂部控制板358及底部控制板360可按使該等板之間保持選定距離的方式繫固在一起。在一些實施例中,頂部控制板358及底部控制板360可摺疊於觸控筆300之其他組件上方。 在一個實施例中,頂部控制板358及底部控制板360可與第一支座366、第二支座368及隔片370繫固在一起。第一支座366及第二支座368可分別安置於摺疊板之頂部邊緣及底部邊緣處。隔片370可大體上定位於頂部控制板358與底部控制板360中間。 第一支座366及第二支座368可經由諸如螺桿之一或多個機械扣件繫固至該等板。在其他狀況下,使用黏著劑將第一支座366及第二支座368黏附至該等板。在一些狀況下,第一支座366及/或第二支座368可電連接至該等板中之任一者或兩者的接地電路。 將處理單元電路板組356在被摺疊時之寬度選擇為小於底座320之內徑。以此方式,處理單元電路板組356可在製造期間安置於底座320內。在許多實施例中,處理單元電路板組356定位於底座320之中間部分內鄰近於裝配窗326。以此方式,在裝配期間,可經由裝配窗326接達處理單元電路板組356之至少一部分(參見(例如)圖3D至圖3F)。 處理單元電路板組356耦接至協調引擎310之控制板342,因此可在其間交換資料、信號及/或功率。在一個實施例中,可撓性電路372可用以將處理單元電路板組356耦接至協調引擎310之控制板342。處理單元電路板組356可經組態以進行(但不限於)以下操作中之至少一者:提供至控制板342之電源及/或接地電路連接;將尖端信號及/或環信號提供至控制板342;將控制板342用以產生尖端信號及/或環信號之參數提供至控制板342;將資料提供至控制板342以供控制板342調變至尖端信號及/或環信號中;自控制板342接收力量測;等等。 類似地,控制板342可經組態以(但不限於)以下操作中之至少一者:自處理單元電路板組356接收電源及/或接地電路連接;自處理單元電路板組356接收尖端信號及/或環信號;自處理單元電路板組356接收與尖端信號及/或環信號相關之參數;根據參數產生尖端信號及/或環信號;量測應變敏感電極338之電性質;判定與應變敏感電極338之電性質相關聯的力;將力之估計提供至處理單元電路板組356;等等。 控制板342可包括任何數目個合適的電路或電路系統。舉例而言,在許多實施例中,控制板342可經組態以將尖端信號及環信號分別輸送至尖端場產生器314及環場產生器348。在其他狀況下,控制板342可經組態以估計應變敏感電極338之一或多個電特性及/或使此等電特性之量值與藉由力敏結構310b接收之力的量值相關聯。控制板342可與處理單元電路板組356通信。舉例而言,處理單元電路板組356可將觸控筆識別資訊、使用者識別資訊或觸控筆設定資訊輸送至控制板342。控制板342可接收此資訊且相應地修改尖端信號及/或環信號。在其他實例中,控制板342直接自處理單元電路板組356接收尖端信號及/或環信號。 在一個實例中,可撓性電路372包括可經組態以連接至處理單元電路板組356之埠376的連接器374。另外,可撓性電路372包括經組態以永久地耦接至控制板342之一或多個熱壓墊378。在其他狀況下,可撓性電路372可使用諸如連接器374之連接器連接至控制板342 (參見(例如)圖3D至圖3F)。 除將協調引擎310之控制板342耦接至處理單元電路板組356外,可撓性電路372亦可將力敏結構310b之應變敏感電極338 (或多於一個電極)耦接至控制板342或主控制板365中之任一者或兩者。可撓性電路372與應變敏感電極338之間的連接可為永久性或可移除的;該連接可為焊接連接、熱壓連接或在連接器與埠之間形成的連接。 可撓性電路372亦可包括鉸接部分382。鉸接部分382准許可撓性電路372在反作用力使機電耦接移位時收縮或摺疊。一般而言,可撓性電路372允許力敏結構310b相對於處理單元電路板組356進行相對運動。鉸接部分382之形狀可減少或最小化控制板342與處理單元電路板組356之間的電連接之效應。在一些實施例中,鉸接部分382經組態以在偏轉或力感測事件之後減少力敏結構310b之鬆弛時間或時間常數。 處理單元電路板組356亦耦接至電池組384。電池組384可為鋰聚合物電池組或鋰離子電池。然而,在其他實施例中,可使用鹼性電池、鎳鎘電池、鎳金屬氫化物電池或任何其他合適的可再充電或單次使用電池。 對於電池組384為鋰聚合物電池組之實施例,電池組384可包括可形成電池組384之組件(例如,陽極、陰極)的堆疊層。在許多實施例中,電池組384可在密封於小袋(未圖示)中之前經摺疊或捲軋。在一些實施例中,小袋可為可在電池組384插入於其中之後捲軋或摺疊的矩形小袋。捲軋或摺疊之方向可大體上與筆筒302之縱向軸線對準。以此方式,電池組384可在定位於底座320內時具有極少或不具有未使用空間。 在一些實施例中,電池組384可包括諸如以可操作方式連接至陰極電極收集器及陽極電極收集器中之任一者或兩者的流動障壁及/或囊封壁的一或多個其他組件連同其他組件。 上文所描述之電池組384的特定組態僅為簡化實例,且個別組件之數目及次序可變化。在許多實例中,電池組384包括經組態以永久地或可移除地附接處理單元電路板組356之一或多個引線386。電池組384包括電源控制板388。電池組384及電源控制板388經大小設定以便適配於底座320內。在一些狀況下,電池組384可與底座320之中心軸線軸向對準,但此並非所有實施例所需的。在一些狀況下,電池組384可相對於底座320之中心軸線軸向偏移。在此等實施例中,電池組384之偏移對準可使觸控筆300沿其縱向軸線偏心平衡,其又可防止觸控筆300在觸控筆300置放於表面上時滾動。在一些實施例中,觸控筆300外部上之標記(諸如,指示、標識、個人化標記、圖示等)可基於電池組384之對準而定位,以使得標記可在觸控筆300置放於表面上時可見或被隱藏。 電源控制板388包括經組態以控制電池組384之充電及/或放電速率的電路系統。在許多實例中,電源控制板388經由沿電池組384之長度延伸的信號路徑跡線直接通信耦接至處理單元電路板組356 (參見(例如)圖3D至圖3F)。 在一些狀況下,電源控制板388及/或電池組384之另一部分可(至少部分地)安置於天線支撐區塊324b之內部容積內。在一些狀況下,自電源控制板388延伸之引線可有意地延長至服務迴路中。可包括服務迴路以簡化觸控筆300之製造。 電源控制板388可包括連接器、焊接/熱壓墊、電路系統、處理器以及連接其之跡線及/或系統匯流排線。可使用任何合適的黏著技術將此等組件貼附至可撓性基板、剛性基板或耦接至加強件之可撓性基板。電源控制板388可包括藉由可撓性連接器連接之多於一個電路板。在此實施例中,電源控制板388可按類似處理單元電路板組356之方式摺疊於自身上方或觸控筆之另一組件上方。 在許多實例中,電源控制板388經組態以進行(但不限於)以下操作中之至少一者:將與電池組384之容量相關的資訊提供至處理單元電路板組356;將與電池組384之充電速度相關的資訊提供至處理單元電路板組356;將與電池組384之壽命、健康狀況或擴充相關之資訊提供至處理單元電路板組356;等等。 在許多狀況下,電池組384可經安置以使得電池組384之質量與觸控筆300之長度同軸對準。 觸控筆300亦包括資料及/或電源連接器390。資料及/或電源連接器390可耦接至電源控制板388及處理單元電路板組356兩者。資料及/或電源連接器390包括連接器末端392及塞環394。 連接器末端392可經組態以耦接至電子裝置之電源及/或資料埠從而促進電池組384之再充電。在其他狀況下,連接器末端392可用以在觸控筆300與電子裝置之間交換資料。連接器末端392可經組態為可撓的(可在塞環394內側向移動),以使得在連接至電子裝置時,觸控筆300可抵抗且耐受否則可損害觸控筆300及/或電子裝置之某些力。 儘管連接器末端392說明為多接腳、可反轉且標準化之資料及/或電源連接器,但應瞭解,此連接器並非所需的。特定而言,在一些實施例中,可使用Lightning連接器、通用串列匯流排連接器、Firewire連接器、串列連接器、Thunderbolt連接器、頭戴式耳機連接器或任何其他合適的連接器。 在一些狀況下,資料及/或電源連接器390可安置(至少部分地)於天線支撐區塊324b之內部容積內。在一些狀況下,自資料及/或電源連接器390延伸之一或多個引線390a可有意地延長至服務迴路中。可包括服務迴路以簡化觸控筆300之製造。 在許多狀況下,盲蓋304可經組態以隱藏觸控筆300之資料及/或電源連接器390。資料及/或電源連接器390可藉由盲蓋304隱藏(參見(例如)圖3D及圖3F)。 如所說明,資料及/或電源連接器390可在經裝配時自筆筒302向外延伸。塞環394可經組態以在經裝配時密封筆筒302。在一些實施例中,資料及/或電源連接器390可在不使用時回縮(手動地或自動地且部分地或完全地)至筆筒302中。在一些實例中,資料及/或電源連接器390可連接至推推式機構。 處理單元電路板組356亦耦接至天線總成324。天線總成324包括天線324a、天線支撐區塊324b、傳輸線324c及連接器324d。天線324a係安置至天線支撐區塊324b上或以其他方式耦接至該天線支撐區塊。在一些實施例中,天線支撐區塊324b由諸如塑膠之介電材料形成。可使用任何數目種合適的製造技術將天線324a安置至天線支撐區塊324b之外部表面上,包括(但不限於):物理氣相沈積、脈衝雷射沈積、自黏附導電薄膜、金屬漂浮技術、金屬鍍敷技術等。在一些實施例中,使用雷射直接結構化技術形成天線324a且其直接形成於天線支撐區塊324b之外表面上。 天線支撐區塊324b界定內部容積。天線支撐區塊324b之內部容積可經大小設定及/或以其他方式經組態以持留觸控筆300之其他組件,諸如(但不限於):電子電路、電池、感測器、電線服務迴路、可撓性連接器、接地平面、平衡重塊、可撓性元件、水分偵測特徵等。 連接器324d可經組態以直接連接至處理單元電路板組356上之連接器。在許多狀況下,連接器324d及傳輸線324c可被屏蔽以使得經由其傳遞之信號不受外部干擾影響,且相對地,經由其傳遞之信號不影響觸控筆300內之任何組件。 傳輸線324c可經組態以在天線總成324及電池組384裝配於底座320內時在電池組384邊側或鄰近電池組延行。傳輸線324c大體上對準以平行於筆筒302之縱向軸線。如上文所提到,天線總成324插入至底座320中以使得天線324a與天線窗322對準。 在一些狀況下,傳輸線324c可藉由可壓縮元件396與底座320之內表面分離。可壓縮元件396包括一可壓縮發泡體396a及一或多個接結元件396b。接結元件396b可將可壓縮發泡體396a及傳輸線324c附接至電池組384。 如關於上文所描述之許多實施例所提到,觸控筆300之許多組件可至少部分地安置於底座320內。以此方式,底座320提供對觸控筆300之數個元件的有效電磁屏蔽。 為促進各種組件在底座320內之裝載,該等組件在一些實例中可附接至滑板398。滑板398連同其含有之所有組件可滑動至底座320中。此後,底座320及滑板398可按任何合適的方式繫固至彼此。舉例而言,螺桿、鉚釘或黏著劑可用以將底座320繫固至滑板398。在其他實例中,底座320可熔接至滑板398。底座320可接著插入至筆筒302之內部容積中(參見(例如)圖3D至圖3F)。 在一些狀況下,滑板398可充當系統接地,以證明安置於觸控筆300內之所有(或大體上所有)電路之電接地。在其他狀況下,滑板398亦可充當用於一或多個天線元件之接地平面。 大體上出於解釋之目的且為促進對如本文所涵蓋之觸控筆的透徹理解而呈現圖3A至圖3B中所描繪之實施例的前文描述以及各種替代例及變化。然而,對於熟習此項技術者將顯而易見的,本文中所呈現之特定細節中的一些可能並非實踐特定所描述實施例或其等效物所需的。 因此,特定實施例之前文及以下描述被理解為出於說明及描述之有限目的而呈現。此等描述並非定目標為詳盡的或將本發明限於本文中所述之精確形式。相反,對於一般熟習此項技術者將顯而易見的,鑒於上文教示,許多修改及變化係可能的。特定而言,可理解,可按數種合適且實施特定的方式實施圖3A至圖3B中所描繪之觸控筆。 一般且廣泛而言,圖4A至圖4M參考(諸如)本文中所描述之觸控筆的協調引擎之不同實施例。使用者可操縱觸控筆且將力施加至電子裝置之輸入表面。對應反作用力可經由連接至機電耦接件及定位於觸控筆內之力敏結構的觸控筆之尖端傳送。作為回應,力敏結構可變形,其可藉由觸控筆量測且用以估計所施加力。關於圖4A至圖4M所描述之力敏結構可用以產生對應於所施加力之非二進位輸出。舉例而言,力敏結構可用以產生表示根據所施加力之可變量而變化的量值的輸出。 圖4A描繪觸控筆之協調引擎400的側視圖,其特定地展示支撐觸控筆之尖端的力敏結構。如同關於圖3A所描述之實施例,協調引擎400包括管狀屏蔽件402,其圍封經組態以經由一或多個信號路徑(例如,尖端信號路徑及環信號路徑)將自控制板406接收之電信號輸送至觸控筆之鼻件408的剛性導管404。鼻件408包括旋擰至管狀屏蔽件402之對應帶螺紋部分上的套環410,該帶螺紋部分又可機械耦接至力敏結構412。鼻件408可自力敏結構412移除且被視為可棄置、可替換或可更換組件。 管狀屏蔽件402及控制板406係用任何合適的方法機械耦接至力敏結構412。管狀屏蔽件402包括中空部分及床座部分。管狀屏蔽件402由具有剛性之導電材料形成,該剛性防止管狀屏蔽件402在力經施加時壓曲或偏轉。管狀屏蔽件402之中空部分的長度可經選擇以便提供對尖端場產生器(未圖示)或環場產生器之電磁屏蔽。 力敏結構412可一般描述為可回應於力而相對於觸控筆之主體向內移動的懸臂式滑板。力敏結構412之懸臂式部分在一個末端處貼附至觸控筆之內部結構,諸如圖3A中所描繪之底座320。 力敏結構412包括前懸臂式支腳414及後懸臂式支腳416,其藉由在兩個懸臂式支腳之間延伸的側向床座418耦接至一起或接合。如關於本文中所描述之其他實施例所提到,前懸臂式支腳414及後懸臂式支腳416相對於觸控筆之主體(例如,如圖3A中所展示之筆筒)固定。在此實例中,前懸臂式支腳414、側向床座418及後懸臂式支腳416之組合形狀形成伸長U形。應變敏感電極420定位於後懸臂式支腳416之背表面上。 力敏結構412可由經組態以偏轉或彎曲而不折斷或斷裂之彈性或柔性材料形成;在一些實施例中,力敏結構412由經組態而以可預測且可重複方式偏轉之回火彈簧鋼形成。力敏結構412亦可由聚合物材料模製,由聚合物與金屬之複合物或其他材料組合形成。 前懸臂式支腳414及後懸臂式支腳416可固定至觸控筆之一或多個內部組件。在一些實施中,使用雷射熔接或其他精確熔接製程將支腳熔接至套管或底座。亦可使用機械凸片、扣件或其他機械附接技術固定支腳。 以此方式,當觸控筆之鼻件408將力Fa 施加至輸入表面422且相等並相反之反作用力Fr 藉由鼻件408輸送至機電耦接件時,其使鼻件408部分地縮回或向內偏轉,此又使前懸臂式支腳414及後懸臂式支腳416沿蛇形曲線偏轉或變形,諸如圖4B中所展示。應變敏感電極420由於後懸臂式支腳416之變形而變形。應變敏感電極420之變形可藉由電路量測以便判定反作用力Fr 之量值。如下文關於圖4C及圖4K至圖4M更詳細地描述,多個應變敏感電極可安置於後懸臂式支腳416之一或多個表面上。 通常,前懸臂式支腳414及後懸臂式支腳416按S形變形(諸如所展示),但此並非所需的,且對於不同實施例,其他變形係可能的。後懸臂式支腳416之偏轉亦可描述為具有凹入區、凸起區及接合該等區之反曲區(例如,零或接近零應變點)之蛇形形狀。在一些實施例中,側向床座418可包括一或多個加強件424,如沿圖4A之線A-A截取的圖4D中所描繪之橫截面中所展示。加強件424可應用及/或黏附至側向床座418之一或多側。加強件424提供對側向床座418之結構性支撐以使得力敏結構412大體上僅在前懸臂式支腳414及後懸臂式支腳416之接地點處變形。換言之,加強件424使側向床座418保持大體上平行於觸控筆之筆筒的內側壁(例如,內部分)及/或觸控筆之底座。在此等實施例中,力敏結構412在無力經施加時採用箱之一般形狀,且在力經施加時採用平行四邊形(具有或不具有變形側)之一般形狀。 如圖4C中所說明,第一應變敏感電極420a安置於後懸臂式支腳416之上部部分416a上,且第二應變敏感電極420b安置於後懸臂式支腳416之下部部分416b上。反曲點416c在上部部分416a與下部部分416b之間。以此方式,第一應變敏感電極420a在後懸臂式支腳416變形時經受壓縮(例如,上部部分416a凹入),而第二應變敏感電極420b在後懸臂式支腳416變形時經受拉伸(例如,下部部分416b凸起)。 在一些實施例中,側向床座418可包括一或多個加強件424,諸如沿圖4A之線A-A截取的圖4D中所描繪之橫截面中所展示。加強件424可應用及/或黏附至側向床座418之一或多側。加強件424提供對側向床座418之結構性支撐以使得力敏結構412大體上僅在前懸臂式支腳414及後懸臂式支腳416之接地點處變形。 如關於本文中所描述之其他實施例所提到,可包括多於一個應變敏感電極。在一些實例中,應變敏感電極420可應用或以其他方式黏附至後懸臂式支腳416之內部表面。在另外其他實施例中,應變敏感電極420可應用於前懸臂式支腳414之前表面或後表面。 如關於本文中所描述之其他實施例所提到,力敏結構412可能未必採用如圖4A中所描繪之形狀。一般而言,力敏結構412可特性化為具有至少一個懸臂式支腳,該至少一個懸臂式支腳具有相對於觸控筆之主體或其他內部結構固定的一個邊緣。懸臂式支腳之非固定末端可連接或附接至經組態以相對於觸控筆之主體或其他結構側向地移位的床座。下文關於圖4E至圖4J描述此一般概念之各種非限制性實例。 舉例而言,在(諸如)圖4E中所描繪之一個實施例中,力敏結構412包括前懸臂式支腳414及後懸臂式支腳416,該兩個支腳自側向床座418之對置側延伸且耦接至觸控筆之主體(例如,如圖3A中所展示之筆筒)的對置側。在此實施例中,力敏結構412採用類似字母Z或字母S之形狀。 在(諸如)圖4F中所描繪之另一實施例中,力敏結構412包括前懸臂式支腳414及後懸臂式支腳416。每一支腳包括相對於觸控筆之主體(例如,如圖3A中所展示之筆筒)的對置側固定的兩個末端。在此實例中,前懸臂式支腳414及後懸臂式支腳416自側向床座418之兩側延伸且類似於伸長字母H之形狀。 在(諸如)圖4G中所描繪之另一實施例中,力敏結構412包括後懸臂式支腳416,該支腳包括自側向床座418之對置側延伸的兩個末端,其相對於觸控筆之主體(例如,如圖3A中所展示之筆筒)之對置側固定。在此實施例中,力敏結構412類似於順時針旋轉九十度之伸長字母T的形狀。 在(諸如)圖4H中所描繪之又一實施例中,力敏結構412包括後懸臂式支腳416,該支腳包括相對於觸控筆之主體(例如,如圖3A中所展示之筆筒)固定的一個末端。後懸臂式支腳416之不固定末端附接至側向床座418且具有類似於逆時針旋轉九十度之伸長字母L的形狀。 在(諸如)圖4I中所描繪之又一實施例中,力敏結構412包括後懸臂式支腳416,該支腳採用弧形且在側向床座418之末端處在兩個方向上延伸。弧之兩個末端可相對於觸控筆之主體(例如,如圖3A中所展示之筆筒)固定。雖然後懸臂式支腳416描繪為在形狀上凸起(如自觸控筆之尖端檢視),但後懸臂式支腳416亦可凹入或具有另一輪廓形狀。 在(諸如)圖4J中所描繪之又一實施例中,力敏結構412耦接至可壓縮部件426。在一個實例中,可壓縮部件426可由經組態以彈性地或黏彈性地變形之任何數目種材料形成。在此實施例中,可壓縮部件426可在一個或多於一個區位處耦接至觸控筆之主體。 大體上出於解釋之目的且為促進對如關於本文中所揭示之觸控筆實施例所描述之力敏結構及協調引擎的一般理解而呈現圖4A至圖4J中所描繪之實施例的前文描述以及各種替代例及變化。然而,對於熟習此項技術者將顯而易見的,本文中所呈現之特定細節中的一些可能並非實踐特定所描述實施例或其等效物所需的。 因此,此等實施例之前文及以下描述被理解為出於說明及描述之有限目的而呈現。此等描述並非定目標為詳盡的或將本發明限於本文中所述之精確形式。相反,對於一般熟習此項技術者將顯而易見的,鑒於上文教示,許多修改及變化係可能的。特定而言,可理解,可按數種合適且實施特定的方式實施圖4A至圖4J中所描繪之力敏結構及協調引擎。舉例而言,如上文所提到,可按任何數目種合適方式將如本文中所描述之應變感測器或更廣泛而言,應變回應元件應用於力敏結構之一或多個懸臂式支腳。 因此,一般且廣泛而言,圖4K至圖4M描繪(諸如)可附接至圖4A之協調引擎的力敏結構的沿圖4A之線B-B檢視的後視圖。 圖4K描繪力敏結構412之後懸臂式支腳416的背表面。後懸臂式支腳416之背表面可為固體材料薄片或可界定一或多個切口。如所描繪,後懸臂式支腳416之背表面包括U形切口或浮凸。在此等實施例中,後懸臂式支腳416之背表面的切口及/或形狀可取決於特定實施例所需或所要之力靈敏度的量。懸臂式支腳之部分可薄化或增厚以提供更多或更少靈敏度。懸臂式支腳之部分亦可經塑形以提供特定形狀之偏轉。舉例而言,懸臂式支腳可在經偏轉時具有形狀或包括沿懸臂式支腳之長度提供反曲點或線的特徵。一般而言,後懸臂式支腳416之剖面的尺寸及形狀將經調適以向所施加力提供特定回應性。在所說明之實施例中,可理解,後懸臂式支腳416之上部部分經組態以機械耦接至觸控筆之主體。在許多狀況下,此部分可熔接至觸控筆之底座。 後懸臂式支腳416之背表面可用以附接一或多個應變敏感電極420。在所說明之實施例中,包括兩個應變敏感電極420。一個應變敏感電極420安置於後懸臂式支腳416之右側,且一個應變敏感電極420安置於後懸臂式支腳416之左側。 應變敏感電極420可軸向對準(諸如所展示),但對於所有實施例,此可能並非所需或較佳的。舉例而言,兩個應變敏感電極420中之一者可定位成更鄰近於後懸臂式支腳416之上部部分。 在其他實施例中,可包括多於兩個應變敏感電極。舉例而言,圖4L描繪包括四個獨立應變敏感電極420之實施例。在另外其他實施例中,可包括多於四個應變敏感電極。舉例而言,圖4M描繪包括六個獨立應變敏感電極420之實施例。 在一些實施例中,一或多對應變敏感電極可定位於後懸臂式支腳416之表面的分別被置於壓縮及拉伸應變模式中之不同部分上。如上文關於圖4B所描述,後懸臂式支腳416可回應於所施加力而以S形或蛇形方式偏轉。該對之一個應變敏感電極可附接至表面之經組態以偏轉至壓縮應變模式中之區,且該對之另一應變敏感電極可附接至經組態以偏轉至拉伸應變模式中之不同區。在一些狀況下,該對應變敏感電極定位於對應於經偏轉表面中之凹入與凸起輪廓之間的過渡區的反曲點或反曲線之對置側。量測在拉伸及壓縮應變模式中之電極之間的電回應之差異可提高偏轉量測之靈敏度且因此提高觸控筆解析所施加力之小改變的能力。 用於應變敏感電極之合適材料在實施例間變化,且可包括鎳、康銅及卡馬合金、摻鎵之鋅氧化物、聚伸乙二氧基噻吩、氧化銦錫、碳奈米管、石墨烯、銀奈米線、鎳奈米線、其他金屬奈米線及其類似者。通常,當電極應變時,諸如當觸控筆之尖端將力施加至輸入表面時,電極之電阻依據應變而改變。電阻可藉由電路估計。 在某些實施例中,應變敏感電極可藉由使用惠斯登電橋估計。在此實例中,可估計連接至電壓供應器Vs 之兩個並聯分壓器之輸出端上的電壓Vg 。分壓器中之一者可包括具有已知電阻R1 及R2 之兩個電阻器,且另一分壓器可包括已知電阻R3 及電極Rx中之一個電阻器。藉由比較每一電壓輸出端上之電壓與電壓供應器Vs 之電壓,可計算電極之未知電阻Rx且因此可估計藉由觸控筆之尖端施加至輸入表面的力之量值。 在另一實施例中,多於一個應變敏感電極可彼此緊鄰地配置於後懸臂式支腳上。多個應變敏感電極可連接至電路以便估算由後懸臂式支腳所經受之應變(例如,壓縮或拉伸)的量值。在此實例中,應變之量值可藉由量測多個應變敏感電極之共同性質(例如,並聯及/或串聯電阻)或差異性質(例如,電壓劃分)而獲得。 在一個實施例中,諸如並聯電阻之共同性質估計可藉由將已知電壓施加至電路及量測通過多個應變敏感電極之電流而獲得。在另一實施例中,電流可注入至多個應變敏感電極中,且電壓可自其估計。在任一狀況下,多個應變敏感電極中之任一者或兩者的電阻可經由歐姆定律計算,且可又與應變敏感電極所經受之應變的量相關。 在另一實施例中,多個應變敏感電極可電耦接在一起以使得差異性質估計(諸如,電壓劃分)可藉由將已知電壓施加至電路及量測多個應變敏感電極中之兩者或多於兩者之間的點上的電壓及參考電壓而獲得。在另一實施例中,電流可注入至多個應變敏感電極中,且可估計一電壓或多於一個電壓。在任一狀況下,多個應變敏感電極中之任一者或兩者的電阻可經由歐姆定律計算,且可又與多個應變敏感電極中之一或多者所經受之應變的量相關。 在許多狀況下,差異性質估計可與共同性質估計組合或相比較。在一些實例中,差異性質估計及共同性質估計可藉由未加權或加權平均而組合。在其他實施例中,可使用兩個估計中之最大值或最小值。在另外其他實例中,可使用組合兩個估計或在兩個估計之間做出決定的其他方法。 在其他狀況下,可能不需要針對每一獨立電極之電阻的實際計算。舉例而言,在某些實施例中,所估計電壓或電流(例如,來自共同性質估計、差異性質估計或其兩者)可直接與由力敏結構所經受之應變的量相關。 一旦經由計算或估計獲得每一電極之電阻,便可將其與已知基線電阻值相比較以便估計應變敏感電極正經受拉伸抑或壓縮。換言之,當力敏結構經受力之施加(例如,作為將力施加至輸入表面之結果)時,其可變形,從而使一或多個應變敏感電極擴充(例如,拉伸)或收縮(例如,壓縮),此可使其電阻以數學上可預測方式改變。 大體上出於解釋之目的且為促進對應變敏感電極相對於如關於本文中所揭示之觸控筆實施例所描述的力敏結構之懸臂式支腳之可能置放的一般理解而呈現圖4K至圖4M中所描繪之實施例的前文描述以及各種替代例及變化。然而,對於熟習此項技術者將顯而易見的,本文中所呈現之特定細節中的一些可能並非實踐特定所描述實施例或其等效物所需的。 舉例而言,應理解,儘管本文中參考應變敏感電極描述此等及其他實施例,但可針對特定實施包括任何力敏及/或應變敏感元件。類似地,懸臂式支腳可採用任何合適的形狀。 一般且廣泛而言,圖5A至圖5N參考(諸如)本文中所描述之觸控筆的協調引擎之剛性信號導管的不同實施例。使用者操縱觸控筆以改變尖端場與環場之相對位置。電子裝置計算該等場之相對位置,且作為回應,定位及估計觸控筆之角位置。 舉例而言,圖5A描繪觸控筆之協調引擎500之一部分的側視圖。如同關於圖3A所描述之實施例,協調引擎500包括管狀屏蔽件502,該管狀屏蔽件經組態以將插芯504收納於其中。管狀屏蔽件502具有托盤區段506,控制板508可定位於該托盤區段中(或定位至該托盤區段上)。管狀屏蔽件502具有中空部分510,插芯504置放於該中空部分中。 插芯504可經組態以將自控制板508接收之電信號輸送至尖端場產生器512及環場產生器514。在一些實施例中,接地環513可安置於尖端場產生器512與環場產生器514之間。接地環513可有助於防止尖端場產生器512與環場產生器514之間的電容耦合。 插芯504可為經屏蔽信號路徑;插芯504內之一或多個信號路徑可被屏蔽以免受其他信號路徑影響以便防止其間之電容耦合。 在裝配及操作時,尖端場產生器512可產生及/或發射尖端場516,且環場產生器514可產生及/或發射環場518。尖端場516及環場518可在不同功率下產生,諸如圖5B中所展示,其中環場518係在高於尖端場516之功率下產生。在其他狀況下,尖端場516及環場518係在大體上相同的功率下產生,諸如圖5C中所展示。 尖端場產生器512可經組態以產生在自特定距離估計時本質上為大致球形之電場(例如,環場)。換言之,尖端場產生器512可大體上充當電場點源。 在所說明之實施例中,環場產生器514採用尖端信號線穿過之閉環的形狀。以此方式,環場產生器514可能不干擾尖端信號,且環場518及尖端場516兩者可大體上為球形且同軸對準,諸如圖5B中所說明。 環場產生器514產生環場518。環場產生器514可按任何數目種合適形狀形成,諸如(但不限於):圓柱形形狀(例如,諸如所展示)、冠狀、一系列環、線分佈(例如,線及/或環之斐波那契序列)等。 不管環場產生器514之環形形狀,環場518在許多實施例中大體上為球形。更具體而言,如可由熟習此項技術者瞭解,由環形元件產生之電場可藉由方程式模型化: 方程式 1 以上方程式描述在自與施加有電荷Q之環形元件之幾何中心相距距離a估計時的電場E 之量值,該環形元件具有半徑r。如可已知,庫倫常數k提供比例因子及單元校正以便準確地估計電場E 。 當距環形場產生器之幾何中心的距離a比半徑r 大得多時,電場E 大致等於: 方程式 2 因此,對於環場產生器514與電子裝置之輸入表面之間的距離大於環場產生器514之半徑的實施例,不管環場產生器514至少在幾何學上並非點源,環場518對輸入表面可呈現為大體上球形。 換言之,對於許多實施例,環場產生器514之半徑經選擇為小於自環場產生器514至輸入表面之距離。以此方式,環場518向輸入表面呈現為由點電荷產生之大體上球形電場。以此方式,尖端場516及環場518兩者至少在觸控筆之尖端的方向上大體上為球形。 然而,儘管本文中參考由觸控筆產生的藉由電子裝置內之感測器之大體圓形分組偵測的同軸對準球形場描述許多實施例,但此組態可能並非所有實施例所需的。在一些實例中,由環場產生器產生之環場可採用非球形形狀。舉例而言,環場產生器可經組態以產生大體上錐形之形狀。在此實例中,環場相交區域可為圓錐截面(例如,雙曲線、橢圓、圓等)。在其他實例中,環場產生器可經組態以產生多於一個電場。舉例而言,環場產生器可經組態以產生各自彼此均勻隔開之四個大體上錐形的電場。錐形電場可交替極性,且可與不同環信號相關聯以使得鄰近錐形電場並不干擾彼此。在此實例中,環場相交區域可為一系列圓錐截面(例如,雙曲線、橢圓、圓等)。因此瞭解到,任何合適的電場形狀或電場形狀系列可由特定實施例之環場產生器產生。 圖5D描繪穿過圖5B之截面線C-C截取的協調引擎500之插芯504的橫截面。如上文所提到,插芯504包括專用於將尖端信號輸送至尖端場產生器512之信號線(尖端信號線)及專用於將環信號輸送至環場產生器514之另一信號線(環信號線)。此外,一或多個接地層、外鞘或其他結構可圍封環場產生器514內之環信號線。因此,一般且廣泛而言,插芯504包括經組態以使一或多個電信號傳輸通過之若干組導體。 尖端場產生器512可由任何數目種合適的導電材料形成。在一些實例中,尖端場產生器512由金屬或金屬化材料形成。在其他狀況下,尖端場產生器512由導電聚合物或纖維(諸如,導電聚矽氧或導電耐綸)形成。在一些狀況下,尖端場產生器512由單一材料形成,而在其他實施例中,尖端場產生器512由多於一種材料形成。在一些狀況下,尖端場產生器512為剛性的,而在其他狀況下,尖端場產生器512可至少部分為柔性及/或可撓的。在一個實例中,尖端場產生器512可實施為至少部分可套縮之彈簧式頂針。彈簧式頂針可包括一彈簧及兩個或多於兩個連鎖可滑動部件。參看圖6A至圖6G描述尖端場產生器512之實例實施例。。 尖端場產生器512可形成為倒燈泡形部分之形狀。燈泡形部分之圓化末端朝向觸控筆之尖端定向。圓化末端可採用大體上球形形狀,或在其他實施例中,大體上半球形形狀。燈泡形部分之根端定向為延伸至觸控筆之內部中。燈泡形部分之圓化末端可經組態以充當電場點源。換言之,燈泡形部分之圓化末端可形成為可自此產生大體上球形電場之形狀。在許多狀況下,尖端場產生器512之燈泡形部分的根端之直徑遠離燈泡形狀之圓化末端而減小。直徑之減小可為恆定、步進的或可遵循諸如指數衰減函數之數學函數。 環場產生器514可由任何數目種合適的導電材料形成。在一些實例中,環場產生器514由金屬形成。在其他狀況下,環場產生器514由所沈積導電材料(諸如,金屬氧化物或金屬粉末)形成。 環場產生器514可按任何合適的方式形成。在許多狀況、許多實例(且如所說明)下,環場產生器514安置於插芯504之外部表面上。可使用任何數目種合適的製造技術將環場產生器514安置至插芯504之外部表面上,包括(但不限於):物理氣相沈積、脈衝雷射沈積、自黏附導電薄膜、金屬漂浮技術、金屬鍍敷技術等。在一些實施例中,使用雷射直接結構化技術形成環場產生器514且其直接形成於插芯504之外表面上。 環場產生器514可按任何電合適方式耦接至環信號線。在一個實例中,穿過插芯504之通孔520將環信號線連接至環場產生器514,該環場產生器可端接於支座電極522中。在許多狀況下,通孔520採用缺口(例如,倒錐形)形狀。通孔520將支座電極522連接至環場產生器514。可使用任何數目種合適的製造技術將橫越通孔520之電連接件520a安置至插芯504之外部表面或通孔520之內部側壁上,包括(但不限於):物理氣相沈積、脈衝雷射沈積、雷射直接結構化、自黏附導電薄膜、金屬漂浮技術、金屬鍍敷技術等。在一些狀況下,通孔520可完全由金屬材料填充,但此可能並非所需的。 如關於圖3A中所描繪之實施例所提到,尖端信號線在插芯504之末端處端接於接觸墊524中。在此等實施例中,接觸墊524可按任何電合適方式耦接至尖端場產生器512。 如關於本文中所描述之其他實施例所提到(且如所說明),尖端場產生器512及環場產生器514沿插芯504之長度同軸對準,以使得尖端場516及環場518軸向對準且軸向對稱。如可瞭解,許多實施例之尖端場516及環場518的球形本質促進定位輸入表面上之觸控筆及另外估計其角位置的操作。 可按數種方式建構插芯504。舉例而言,特定參看展示在穿過線D-D截取時之插芯504之橫截面的圖5E,插芯504可包括安置於介電塊體528內之多層電路板526。為簡單說明起見,自圖5D至圖5E省略多層電路板526之層,但可瞭解,多層電路板526可具有以任何合適方式定向之任何合適數目個層。在一個實例中,多層電路板526具有八層。 介電塊體528通常由塑膠或另一合適的電絕緣材料形成。為增加剛性,介電塊體528可摻雜有諸如玻璃之纖維材料。 在許多實例中,可在介電塊體528及多層電路板526之模製期間界定通孔520。舉例而言,多層電路板526可藉由支撐件固持於模具內,該支撐件在模製之後經移除時界定通孔520。 多層電路板526可包括沿多層電路板526之長度安置於任何特定且合適的區位處的任何數目個合適組件。舉例而言,多層電路板526可包括(及/或可耦接至)一或多個電路組件(未圖示),諸如(但不限於):處理器、電阻器、電容器、電感器、電晶體、信號線、接地線、接地連接件及其類似者。在許多實施例中,耦接至多層電路板526之組件係以減少及/或消除寄生電容之方式佈置及分佈。特定而言,多層電路板526之組件的佈局可經選擇以便減少或消除尖端信號線530與環信號線532之間的串擾(例如,寄生互電容)。此可特定地合乎需要以防止環信號由於尖端場而被電子裝置偵測到,且類似地,防止尖端信號由於環場而被電子裝置偵測到。 舉例而言,如所說明,尖端信號線530藉由若干接地信號線534而與環信號線532分離及隔離。在此實施例中,六個獨立的接地信號線以實體且電方式將兩個尖端信號線(各自識別為尖端信號線530)與兩個環信號線(各自識別為環信號線532)分離。以此方式,若干接地信號線534提供環信號線與尖端信號線之間的電隔離。 在許多狀況下,穿過多層電路板526之各種信號線的外部表面區域亦可經選擇以便減小產生寄生電容之可能性。特定而言,接地信號線、尖端信號線及環信號線可皆相對較薄;信號線中之任一者的外表區域愈大,則寄生電容可產生之改變愈大。在許多實施例(諸如,所說明實施例)中,每一信號可經由多於一個信號線輸送(例如,兩個信號線輸送環信號,兩個信號線輸送尖端信號,六個信號線接地),以使得信號在尖端場產生器512及環場產生器514處被接收而無由於單一信號線之薄度而引起的實質電阻損耗。 如可瞭解,儘管所說明實施例描繪將兩個環信號線與兩個尖端信號線分離之六個接地線,但此等量並非所有實施例所需的。在一些狀況下,可包括更多信號線或更少信號線。在一些狀況下,輸送相同信號之信號線可沿多層電路板526之長度在各種點處藉由一或多個通孔(未圖示)連接在一起。 如上文所提到,接觸墊524安置於插芯504之末端處。在許多狀況下,接觸墊524焊接至插芯504之末端。在其他狀況下,接觸墊524藉由合適製程形成至插芯504之末端上,諸如(但不限於):物理氣相沈積、脈衝雷射沈積、雷射直接結構化、自黏附導電薄膜、金屬漂浮技術、金屬鍍敷技術等。 插芯504之多層電路板526可與充填區段(未標記)端接,在該區段中,數個通孔將多層電路板526之若干層電耦接至同一電路或信號線。在許多實施例中,通孔及信號線中之每一者電耦接至尖端信號線530。舉例而言,圖5F描繪沿充填區段穿過圖5D之線E-E截取的插芯504之橫截面。出於清楚之目的,在圖5F中未展示接觸墊524。 在製造期間,多層電路板526可在充填區段中被切斷,藉此使一或多個通孔536及一或多個信號線538a、538b曝露。一或多個信號線538a、538b可平行或垂直於多層電路板526之長度。在其他實例中,信號線可按另一方式(諸如,沿一角度)定向。以此方式,所曝露之通孔及信號線(其耦接至尖端信號線530)在經切割時展現大的總導電表面區域。此大區域可使用任何合適的方法耦接至接觸墊524 (或充當接觸墊之一部分)。增加之表面區域提供尖端信號線530與接觸墊524之間的更多機械且電聲音耦合。 在一些實施例中,可能不需要接觸墊524;充填區之所曝露區域可用以將尖端信號輸送至尖端場產生器512。在其他狀況下,接觸墊524可為安置至充填區之所曝露區域上的導電材料之沈積物。 插芯504之充填區的長度可在實施例間變化,且可取決於可在製造插芯504時達成之製造公差。舉例而言,若特定實施係在低公差下製造,則充填區可為長的(例如,穿過多層電路板526之長度向內延伸某一距離)。在其他狀況下,若特定實施係在高公差下製造,則充填區可為短的。類似地,可瞭解,通孔之數目及密度可在實施例間變化,類似地,信號線(然而,經定向)之數目及密度亦可在實施例間變化。 接下來,參看圖5G至圖5I,其展示產生各自與電子裝置之輸入表面540相交之尖端場516及環場518 (具有不同量值)的觸控筆之側視圖。特定而言,此等圖說明(另外且由移除俯視圖補充)在觸控筆橫越輸入表面傾斜時尖端場相交區域542與環場相交區域544之相對位置。 圖5G描繪在觸控筆正交於輸入表面540定向時尖端場相交區域542與環場相交區域544之相對位置。特定而言,尖端場相交區域542與環場相交區域544同軸對準。 圖5H描繪在觸控筆相對於輸入表面540以銳極角定向(例如,向左傾斜)時尖端場相交區域542與環場相交區域544之相對位置。特定而言,尖端場相交區域542保持在與圖5G中所描繪大體上相同的位置;然而,環場相交區域544向左移位。 圖5I描繪在觸控筆相對於輸入表面540以銳極角定向(例如,向右傾斜)時尖端場相交區域542與環場相交區域544之相對位置。特定而言,尖端場相交區域542保持在與圖5G中所描繪大體上相同的位置;然而,環場相交區域544向右移位。 基於尖端場相交區域及環場相交區域之區位定位觸控筆的操作可如下完成,但應瞭解,下文所呈現之實施例僅為可藉由電子裝置在定位觸控筆過程中使用之許多方法及技術中的一者。類似地,應瞭解,下文所呈現之方程式及技術僅為實例,且與下文所呈現之彼等方程式及技術相關或不相關之許多方法及方程式可在定位(諸如)本文中所描述之觸控筆過程中使用。 圖5J描繪圖5G之觸控筆,其特定地說明觸控筆相對於電子裝置之輸入表面之平面的角位置之方位角f 及極角θ 。 在此等實施例中,一般且廣泛而言,電子裝置掃描與輸入表面540相關聯之數個感測器以偵測尖端信號。在估計出鄰近感測器之群組皆偵測尖端信號之存在後,電子裝置可即刻估計該群組之幾何中心。如上文所提到,鄰近感測器之群組通常採用圓形。此後,電子裝置記錄該群組之幾何中心相對於輸入表面540之原點的座標作為尖端場產生器之區位,且更一般而言,觸控筆之尖端部分觸碰輸入表面540所在的點的代表。舉例而言,可藉由將屬於具有半徑r之圓的圓周上之至少兩個所估計點代入方程式體系中來估計在笛卡爾座標系統中之圓之幾何中心 方程式 3 上文所呈現之方程式體系可解;僅兩個未知變數為幾何中心之座標。以此方式,電子裝置可藉由計算尖端場相交區域542之幾何中心546來判定觸控筆在輸入表面540上之區位。 基於尖端場相交區域542及環場相交區域544之區位判定觸控筆之角位置(例如,方位角f 及極角θ)的操作可如下完成,但應瞭解,下文所呈現之實施例僅為可藉由電子裝置在判定觸控筆之角位置過程中使用之許多方法及技術中的一者。 舉例而言,若尖端場相交區域542之幾何中心546的笛卡爾座標為且環場相交區域544之幾何中心548的笛卡爾座標為且分離尖端場產生器512與環場產生器514之距離為d,則估計觸控筆之極角θ的一個方法可藉由以下方程式模型化或近似: 方程式 4 在此狀況下,當尖端場相交區域542之中心與環場相交區域544之中心之間的距離大致等於分離尖端場產生器與環場產生器的距離(例如,觸控筆儘可能平放在輸入表面上)時,反餘弦運算產生接近0弧度之極角θ。 替代地,當尖端場相交區域542之中心與環場相交區域544之中心之間的距離大致等於零(例如,觸控筆正交於輸入表面)時,反餘弦運算產生接近弧度或九十度之極角θ。 類似地,可計算觸控筆之方位角f。如可瞭解,可參考諸如平行於笛卡爾座標系統之水平軸線(例如,x軸)之參考向量的任何合適的向量來估計方位角f。可瞭解,可選擇平行於輸入表面540之平面的任何合適的參考向量。舉例而言,在一些狀況下,可使用平行於笛卡爾座標系統之垂直軸線(例如,y軸)的參考向量。在另一實例中,可使用任意角度之參考向量。 穿過尖端場相交區域542之中心及環場相交區域544之中心而界定的觸控筆向量可輸入餘弦公式中以獲得點積,以便估計觸控筆向量與軸線向量之間的角度。舉例而言,可藉由以下方程式來執行運算: 方程式 5 在此狀況下,當尖端場相交區域542之幾何中心546與環場相交區域544之幾何中心548之間的水平距離大致等於零(例如,無關於極角θ,觸控筆大體上平行於輸入表面之垂直軸線)時,反餘弦運算產生接近弧度或九十度之方位角f。 替代地,當尖端場相交區域542之中心與環場相交區域544之中心之間的垂直距離大致等於零(例如,無關於極角θ,觸控筆大體上平行於輸入表面之水平軸線)時,反餘弦運算產生接近0弧度或0度之方位角f。 在另外其他實施例中,可用另一方式產生尖端場及環場。舉例而言,圖5K至圖5M描繪產生各自與電子裝置之輸入表面540相交的尖端場516及環場518 (具有相同量值)的觸控筆之側視圖。特定而言,此等圖說明(另外且由移除俯視圖補充)在觸控筆橫越輸入表面傾斜時尖端場相交區域542與環場相交區域544之相對位置。 圖5K描繪在觸控筆正交於輸入表面540定向時尖端場相交區域542與環場相交區域544之相對位置。特定而言,尖端場相交區域542與環場相交區域544同軸對準。在此實例中,環場相交區域544可能不可偵測。 圖5L描繪在觸控筆相對於輸入表面540以銳極角定向(例如,向左傾斜)時尖端場相交區域542與環場相交區域544之相對位置。特定而言,尖端場相交區域542保持在與圖5K中所描繪大體上相同的位置;然而,環場相交區域544向左移位。 圖5M描繪在觸控筆相對於輸入表面540以銳極角定向(例如,向右傾斜)時尖端場相交區域542與環場相交區域544之相對位置。特定而言,尖端場相交區域542保持在與圖5K中所描繪大體上相同的位置;然而,環場相交區域544向右移位。在其他實例中,環場相交區域544之大小可隨觸控筆之極角減小而增加,諸如圖5N中所展示。 一般且廣泛而言,圖6A至圖6E參考(諸如)本文中所描述之觸控筆的鼻件及尖端場產生器之不同實施例。該鼻件可按可移除方式、可互換方式或永久方式貼附至觸控筆。如同本文中所描述之其他實施例,使用者橫越電子裝置之輸入表面滑動鼻件,藉此改變由安置於鼻件內之尖端場產生器產生的尖端場之區位。以下情況一般可為有利的:鼻件提供與輸入表面之耐久且非損害性接觸,同時亦相對於輸入表面將尖端場產生器緊固於準確且可重複之位置中。 圖6A描繪觸控筆之鼻件600a的橫截面圖,其具體地描繪尖端場產生器602之一個實例。尖端場產生器602實施為由導電材料形成之燈泡形彈簧式頂針。尖端場產生器602之燈泡形部分包括圓化部分604及根部分606。 尖端場產生器602之燈泡形部分的圓化部分604形成為採用大體上半球形形狀。因此,藉此產生(且大體上在圓化部分604面向之方向上定向)之電場大體上為球形。 尖端場產生器602之燈泡形部分的根部分606形成為遠離圓化部分604而逐漸變窄。在所說明之實施例中,根部分606遵循梯階圖案而逐漸變窄,但此可能並非所有實施例所需的。舉例而言,燈泡形部分之根部分606可線性地或遵循指數衰減函數而逐漸變窄。 在根部分606的與燈泡形部分之圓化部分604對置的末端處,根部分606包括持留唇緣608。持留唇緣608可經組態以將尖端場產生器602之頂針610持留於界定在尖端場產生器602中之空腔內。偏壓彈簧612可經組態以在與燈泡形部分之圓化部分604對置的方向上對頂針610加偏壓。頂針610經組態以維持與形成至剛性信號導管620之末端中的一或多個導電跡線之電接觸。在一些實施例中,導電膏或導電介質置放於頂針610與剛性信號導管620之間以促進導電且最小化兩個組件之間的界面處之寄生電容。 在一些實例中,在界接尖端場產生器之末端處,剛性信號導管620可為鋸齒狀、經紋理化、經圖案化或以其他方式為非平面的。剛性信號導管620之此等特徵可增加兩個元件之間的摩擦,藉此防止偶然自其斷開電連接。在其他狀況下,剛性信號導管620之鋸齒可增加頂針610可接觸剛性信號導管620之表面區域。 尖端場產生器602之圓化部分604可由金屬或經組態以產生所要尖端場之其他導電材料形成。然而,在一些實施例中,圓化部分604之材料可能太硬而無法在不刮擦裝置之輸入表面或不具有損害表面之風險的情況下橫越表面滑動。因此,鼻件600a可包括經組態以提供與輸入表面之可靠、無痕接觸且亦維持鼻件600a之結構及尺寸完整性的一或多個材料層。 鼻件600a可由在一些實施例中可具有小於尖端場產生器602之材料之硬度的一或多個材料層形成。不同材料層為鼻件600a帶來不同電或機械性質。在其他狀況下,鼻件600a由單一材料形成,諸如圖6B中所描繪。 返回圖6A,鼻件600a可包括結構層614。結構層614通常由諸如摻玻璃塑膠、丙烯酸、纖維加強型塑膠或聚合物、金屬及其類似者之剛性、結構增強型材料形成。在一些實施例中,結構層614由包括(例如)耐綸、自托(Zytel)、克維拉(Kevlar)、麗絢(Rilsan)之聚醯胺材料形成。結構層614可形成有帶螺紋部分616。帶螺紋部分616經組態以將鼻件600a耦接至(諸如)本文中所描述之機電耦接件及/或管狀屏蔽件。鼻件600a可為可棄置、可替換或可更換組件。 鼻件600a亦包括外部層618。外部層618通常由諸如塑膠或耐綸之非導電材料形成。雖然在一些實施例中,外部層618可摻雜有諸如玻璃之纖維材料以用於結構剛性,但在其他實施例中,外部層618基本上不含纖維或其他加強材料。基本上不含纖維或其他加強材料之外部層618可特定適合於接觸較軟輸入表面或具有精密塗層或表面處理之輸入表面。在一些狀況下,外部層618之硬度選擇為小於電子裝置之輸入表面的硬度。在一些實施例中,外部層618由包括(例如)低硬度耐綸或其他聚醯胺、聚醚(例如,派巴斯)、彈性體及其類似者之較軟聚合物形成。外部層618可形成於結構層614上方,與結構層614一起形成,或與結構層614完全分離地形成。 一般且廣泛而言,應理解,可使用諸如(但不限於)以下各者之任何合適的製造製程一起或分離地製造尖端場產生器602、外部層618及結構層614:雙射模製製程、共模製製程、包覆模製製程、插入模製製程或任何其他合適的製程。此等製造製程可使得外部層618及結構層614能夠使用一或多個底切或連鎖特徵機械耦接,且亦可減小形成於兩個層之間的間隙或空隙。在一些實施例中,使用插入模製製造製程將該等層中之一者或兩者直接包覆模製至尖端場產生器602上。在一些狀況下,可用著色材料之裝飾(或功能)層噴塗或塗染外部層618。 以此方式,一旦裝配至觸控筆上,尖端場產生器602之頂針610便形成至觸控筆內之剛性信號導管620的電接點。在其他實施例中,觸控筆之鼻件可按不同方式實施。舉例而言,圖6C描繪包括尖端場產生器及環場產生器兩者之觸控筆的鼻件之橫截面。 觸控筆之鼻件600b形成為採用軸向電連接件之形狀,諸如頭戴式耳機連接器或插塞(例如,尖端-環套管或尖端-環-環套管連接器)之形狀。鼻件600b可為可棄置、可替換或可更換組件。鼻件600b包括尖端場產生器622及環場產生器624。在此實施例中,鼻件600b採用大體上圓柱形的形狀,但此可能並非所有實施例所需的。 尖端場產生器622實施為燈泡形插入件。尖端場產生器622包括圓化末端626及根端628。 如同圖6A中所描繪之彈簧式頂針,尖端場產生器622之圓化末端626形成為採用大體上半球形的形狀。因此,藉此產生(且大體上在圓化末端626面向之方向上定向)之電場大體上為球形。 尖端場產生器622之根端628形成為遠離圓化末端626而逐漸變窄。在所說明之實施例中,根端628遵循階梯式指數衰減圖案而逐漸變窄,但此可能並非所有實施例所需的。 在根端628的與尖端場產生器622之圓化末端626對置的尖端處,根端628接觸尖端信號線630。尖端信號線630電連接至在鼻件600b之一個末端處曝露的環信號接點636。 鼻件600b亦包括環場產生器624。在所說明之實施例中,環場產生器624形成為大體上錐形的形狀,但此可能並非所有實施例所需的。環場產生器624電耦接至環信號線634,該環信號線自身可耦接至曝露為包圍鼻件600b之環的環信號接點636。 第一接地信號線638安置於尖端信號線630及環信號線634兩者周圍。第二接地信號線640安置於尖端信號線630與環信號線634之間。以此方式,第一接地信號線638及第二接地信號線640提供對尖端信號線630及環信號線634兩者之電磁屏蔽。第一接地信號線638及第二接地信號線640分別端接於各自曝露為包圍鼻件600b之環的第一接地信號接點642及第二接地信號接點644。 為促進對此實施例之清楚理解,提供圖6D至圖6E。圖6D展示無第一接地信號線638及第二接地信號線640之鼻件600b,其更清楚地展示尖端信號線630及環信號線634。以幻影呈現鼻件600b之主體。類似地,圖6E展示無尖端信號線630及環信號線634之鼻件600b,其更清楚地展示第一接地信號線638及第二接地信號線640。以幻影呈現鼻件600b之主體。 如可瞭解,尖端信號線630、環信號線634、第一接地信號線638及第二接地信號線640、尖端信號接點632、環信號接點636、第一接地信號接點642及第二接地信號接點644皆由導電材料形成。鼻件600b之主體由電絕緣材料形成。 在一個實施例中,尖端場產生器622模製於鼻件600b之筆尖646內。筆尖646由導電塑膠或聚合物材料形成。筆尖646之硬度可選擇為小於電子裝置之輸入表面的硬度。為增加剛性,筆尖646可摻雜有諸如玻璃之纖維材料。 筆尖646可由不同於用以形成鼻件600b之主體之材料的材料形成,該鼻件可由諸如摻玻璃塑膠、丙烯酸、金屬及其類似者之剛性材料形成。 在許多狀況下,根端628之逐漸變窄經選擇以使得形成筆尖646與尖端場產生器622之間的有效結合。 一般且廣泛而言,應理解,可使用諸如(但不限於)以下各者之任何合適的製造製程一起或分離地製造尖端場產生器622及在展示於6C至圖6E中之實施例中所描繪的任何其他組件:雙射模製製程、共模製製程、包覆模製製程、插入模製製程或任何其他合適的製程。 其他實施例可採用其他組態。圖6F描繪觸控筆之鼻件600c的橫截面圖,其具體地描繪尖端場產生器648之一個實例。尖端場產生器648實施為燈泡形插入件。如同本文中所描述之其他實施例,尖端場產生器648之燈泡形部分包括圓化部分650及根部分652。 尖端場產生器648之燈泡形部分的圓化部分650形成為採用大體上半球形形狀。因此,藉此產生(且大體上在圓化部分650面向之方向上定向)之電場大體上為球形。 尖端場產生器648之燈泡形部分的根部分652形成為遠離圓化部分650而逐漸變窄。在所說明之實施例中,根部分652遵循梯階圖案而逐漸變窄,但此可能並非所有實施例所需的。舉例而言,燈泡形部分之根部分652可線性地或遵循指數衰減函數而逐漸變窄。在許多狀況下,根部分652之逐漸變窄經選擇以使得形成尖端場產生器648與另一元件(例如,結構層等)之間的有效結合。 如同本文中所描述之其他實施例,鼻件600c由一或多個材料層形成。不同材料層為鼻件600c帶來不同電或機械性質。舉例而言,鼻件600c可包括結構層654。結構層654可由諸如摻玻璃塑膠、丙烯酸、金屬及其類似者之剛性材料形成。結構層654可形成有帶螺紋部分656。帶螺紋部分656經組態以將鼻件600c耦接至(諸如)本文中所描述之協調引擎及/或管狀屏蔽件。在許多狀況下,根部分652之逐漸變窄經選擇以使得形成結構層654與尖端場產生器648之間的有效結合。 鼻件600c亦包括油墨層658。油墨層658可由非導電漆形成。脫水油墨層之硬度可選擇為小於電子裝置之輸入表面的硬度。 一般且廣泛而言,應理解,可使用諸如(但不限於)以下各者之任何合適的製造製程一起或分離地製造尖端場產生器648、油墨層658及結構層654:雙射模製製程、共模製製程、包覆模製製程、插入模製製程或任何其他合適的製程。 以此方式,一旦裝配至觸控筆上,尖端場產生器648之根部分652便形成至觸控筆內之剛性信號導管660的電接點。鼻件600c可為可棄置、可替換或可更換組件。 尖端場產生器648可由任何合適的導電材料製成。舉例而言,尖端場產生器648可為導電聚合物,諸如(但不限於):導電聚矽氧、導電耐綸、聚苯胺、聚噻吩、聚吡咯、聚伸乙二氧基噻吩等。 在另外其他實施例中,尖端場產生器648可按不同方式實施。舉例而言,如圖6G中所展示,尖端場產生器662係藉由將導電彈簧式頂針664至少部分地沈積於導電材料666內來形成。導電材料666可為導電聚合物或塑膠。為增加剛性,導電材料666可摻雜有諸如玻璃之纖維材料。 如同本文中所描述之其他實施例,鼻件600d由一或多個材料層形成。不同材料層為鼻件600d帶來不同電或機械性質。舉例而言,鼻件600d可包括結構層668。結構層668可由諸如摻玻璃塑膠、丙烯酸、金屬及其類似者之剛性材料形成。結構層668可形成有經組態以將鼻件600d耦接至(諸如)本文中所描述之協調引擎及/或管狀屏蔽件的帶螺紋部分。鼻件600d可為可棄置、可替換或可更換組件。油墨層670可塗佈於導電材料666及/或鼻件600d之結構層668的外部上。 在一些實例中,導電彈簧式頂針664藉由支撐套環672支撐於鼻件600d內。支撐套環672可由諸如(但不限於)以下各者之任何數目種合適的材料形成:聚合物材料、彈性材料、金屬、丙烯酸系物、陶瓷、纖維加強型材料等。為增加剛性,支撐套環672可摻雜有諸如玻璃之纖維材料。支撐套環672可由與導電材料666相同之材料形成,但此並非所需的。舉例而言,在許多實施例中,支撐套環672由不同材料形成。在一些實例中,經選擇用於導電材料666之材料比經選擇用於支撐套環672之材料軟。 一般且廣泛而言,應理解,可使用諸如(但不限於)以下各者之任何合適的製造製程一起或分離地製造尖端場產生器602、支撐套環672、結構層668、導電彈簧式頂針664及導電材料666:雙射模製製程、共模製製程、包覆模製製程、插入模製製程或任何其他合適的製程。舉例而言,在此等實施例中,支撐套環672可被稱作雙射模製製程之第一內射物,且導電材料666可被稱作第二外射物。 大體上出於解釋之目的且為促進對供本文中所揭示之觸控筆實施例使用的包括尖端場產生器及/或環場產生器之可能鼻件的一般理解而呈現圖6A至圖6G中所描繪之實施例的前文描述以及各種替代例及變化。然而,對於熟習此項技術者將顯而易見的,本文中所呈現之特定細節中的一些可能並非實踐特定所描述實施例或其等效物所需的。 更一般而言,大體上出於解釋之目的且為促進對根據本文中所描述之實施例的觸控筆之尖端部分之可移動區段及接地區段兩者的一般理解而呈現圖3A至圖6G中所描繪之實施例的前文描述以及各種替代例及變化。應理解,此等各種組件(包括(但不限於)鼻件、力敏結構、協調引擎、剛性導管等)可按數種實施特定方式裝配在一起。 然而,為促進對此等組件之一個可能總成的理解,呈現圖7,其描繪觸控筆之橫截面,其具體地說明將尖端連接至力引擎之力敏結構且提供用於尖端場產生器及環場產生器之信號路徑的協調引擎。 觸控筆700包括在一個末端逐漸變窄處之筆筒702。鼻件704在逐漸變窄之末端處與主體分離達間隙706。當鼻件704接收到力時,鼻件704朝向筆筒702移動,藉此減小間隙706之寬度。鼻件704經旋擰至管狀屏蔽件708之帶螺紋部分上以便鄰接負載移位螺帽710。負載移位螺帽710防止鼻件704變成與管狀屏蔽件708不當地斷開連接。負載移位螺帽710亦可限制鼻件704相對於筆筒702之彎曲或扭曲。具體而言,關於圖7之橫截面圖,負載移位螺帽710可限制由施加於鼻件704上之側向或非軸向力引起的鼻件704在向上及向下方向上之移動。 管狀屏蔽件708機械耦接至力敏結構712之一部分。力敏結構712部分地接地或以其他方式相對於底座714固定。底座714剛性地耦接至筆筒702。力敏結構712包括懸臂式支腳716,該懸臂式支腳熔接至底座714之一部分,藉此將懸臂式支腳716之一個末端機械接地或以其他方式固定至底座714。力敏結構712亦包括耦接至懸臂式支腳716之非接地或未固定末端之側向床座718。以此方式,側向床座718 (及耦接至其之任何物件)可在筆筒702內側向地平移。關於圖7,側向床座之側向平移可指大體上在水平方向上之移動。一或多個加強件720可耦接至側向床座718。 側向床座718為力敏結構712的管狀屏蔽件708可耦接至的部分。另外,管狀屏蔽件708可至少部分地延伸穿過界定開口722之懸臂式支腳716。以此方式,管狀屏蔽件708 (或耦接至其之任何物件)可隨側向床座718側向地平移。 以此方式,當鼻件704接收到力時,鼻件704將所接收之力傳送至管狀屏蔽件708,該管狀屏蔽件又將力傳送至力敏結構712之側向床座718,此使此等組件中之每一者側向地平移,從而減小間隙706之寬度。然而,懸臂式支腳716之固定支腳作為回應可能不移動;因此懸臂式支腳716回應於所接收之力而變形。 底座714可耦接(例如,熔接至)帶凸緣螺帽724。墊圈726可定位於帶凸緣螺帽724與底座714之間。在其他實例中,墊圈726可為發泡體襯墊。支撐套環728經旋擰至帶凸緣螺帽724之螺紋上,以使得支撐套環728鄰接界定於筆筒702之內部表面上的內部唇緣730。換言之,支撐套環728可提供內部唇緣730與底座714之間的不間斷機械連接。 管狀屏蔽件708延伸穿過支撐套環728及帶凸緣螺帽724兩者。另外,第二負載移位螺帽732可定位於管狀屏蔽件708上,以使得在鼻件704處於中立位置(例如,未接收到力)時,第二負載移位螺帽732與帶凸緣螺帽724分離達第二間隙734。第二間隙734可小於間隙706。 以此方式,當鼻件704接收到具有高量值之力時,鼻件704將所接收之力傳送至管狀屏蔽件708,該管狀屏蔽件又將力傳送至力敏結構712之側向床座718,此使此等組件中之每一者側向地平移。一旦總成已平移足以封閉第二間隙734之距離,便可藉由第二負載移位螺帽732及帶凸緣螺帽724使該總成停止進一步平移。以此方式,可由力敏結構712經受之峰值機械負載係藉由第二負載移位螺帽732與帶凸緣螺帽724之相對位置控制。 管狀屏蔽件708為中空的。剛性導管736在管狀屏蔽件708內延伸以將尖端信號遞送至尖端場產生器738及另外將環信號遞送至環場產生器740。 大體上出於解釋之目的且為促進對(諸如)本文中所揭示之觸控筆的一個可能總成之一般理解而呈現圖7中所描繪之實施例的前文描述以及各種替代例及變化。然而,對於熟習此項技術者將顯而易見的,本文中所呈現之特定細節中的一些可能並非實踐特定所描述實施例或其等效物所需的。 一般且廣泛而言,圖8A至圖8C參考(諸如)本文中所描述之觸控筆的可撓性電路板之不同實施例。圖8A描繪可摺疊以便收納於觸控筆之薄外觀尺寸中的控制器板組之平面圖。 控制器板組800可包括基板,一或多個電子組件安置於該基板上或穿過該基板而安置。此等組件可為表面黏著或穿孔組件。該基板可為單層電路板、多層電路板或可撓性電路板。在一些實例中,可使用藉由一或多個加強件使得剛性之可撓性電路板。 在所說明之實施例中,控制器板組800包括藉由一或多個可撓性電路連接之基板。第一控制板802可經由一或多個可撓性連接器806耦接至第二控制板804。在許多狀況下,第一控制板802及第二控制板804採用大體上相同形狀。以此方式,第二控制板804可摺疊於第一控制板802之下(如圖8B中所展示,在沿圖8A之線F-F檢視時)。此後,第一控制板802及第二控制板804可按使該等板之間保持選定距離的方式繫固在一起。 在一個實施例中,第一控制板802及第二控制板804可與第一支座808、第二支座810及隔片812繫固在一起。第一支座808及第二支座810可分別安置於摺疊板之頂部邊緣及底部邊緣處。隔片812可大體上定位於第一控制板802與第二部控制板804中間。 第一支座808及第二支座810可經由諸如螺桿之一或多個機械扣件繫固至該等板。在許多實施例中,第一支座808界定水平定向孔808a及垂直定向孔808b。水平定向孔808a及垂直定向孔808b中之任一者或兩者可部分地或完全地延伸穿過第一支座808。水平定向孔808a及垂直定向孔808b中之任一者或兩者可帶螺紋。 類似地,第二支座810界定水平定向孔810a及垂直定向孔810b。水平定向孔810a及垂直定向孔810b中之任一者或兩者可部分地或完全地延伸穿過第二支座810。水平定向孔810a及垂直定向孔810b中之任一者或兩者可帶螺紋以接受諸如螺桿814、816 (如圖8B中所展示)之扣件。 在其他狀況下,使用黏著劑將第一支座808及第二支座810黏附至該等板。在一些狀況下,第一支座808及/或第二支座810可電連接至該等板中之任一者或兩者的接地電路。 在另外其他狀況下,第一支座808及第二支座810係表面黏著、焊接、熱壓或以其他方式機械貼附至該等板,諸如圖8C中所展示。在一些狀況下,第一支座808及/或第二支座810可經由電連接件818電連接至該等板中之任一者或兩者的接地電路。 大體上出於解釋之目的且為促進對可包括於(諸如)本文中所揭示之觸控筆的主體或筆筒內的一個摺疊電路板組之一般理解而呈現圖8A至圖8C中所描繪之實施例的前文描述以及各種替代例及變化。然而,對於熟習此項技術者將顯而易見的,本文中所呈現之特定細節中的一些可能並非實踐特定所描述實施例或其等效物所需的。舉例而言,儘管所描繪實施例展示具有大致相等寬度之兩個電路板,但應瞭解,更多電路板可按所描述之方式摺疊在一起。 一般且廣泛而言,圖9A至圖9D參考可藉由(諸如)本文中所描述之觸控筆之盲蓋隱藏的電源連接器之不同實施例。在此等實施例中,盲蓋經由磁吸引力附接至電源連接器。圖9A描繪觸控筆之電源連接器900及用於在電源連接器不使用時將其隱藏之罩蓋。電源連接器900包括插塞902、套環904及主體906。 插塞902自觸控筆之筆筒延伸。盲蓋908可置放於插塞902上方以提供對觸控筆之筆筒的裝飾性端接以及保護插塞902免受損害。 插塞902可經組態以耦接至電子裝置之電源及/或資料埠從而促進對觸控筆內之電池組之再充電。在其他狀況下,插塞902可用以在觸控筆與電子裝置之間交換資料(例如,韌體更新、鑑認封包、安全憑證等)。在許多狀況下,插塞902為經組態以與母插座配合之公連接器,但此可能並非所有實施例中所需的。在其他狀況下,插塞902可為經組態以與公連接器配合之母插座。在此等實施例中,盲蓋908可包括經組態以適配於插座內之公延伸部分。 插塞902可包括至少一個鐵磁性元件。在其他狀況下,插塞902可包括永久磁體或可選擇地控制之電磁體。以此方式,插塞902可吸引安置於盲蓋內之鐵磁性部件及/或永久磁體。 插塞902可經組態為可撓的(可在套環904內側向移動),以使得在連接至電子裝置時,觸控筆可抵抗且耐受否則可損害觸控筆及/或電子裝置之某些力(參見(例如)圖11A至圖11B)。在許多狀況下,插塞902在一個自由度上(例如,諸如右方及左方之兩個方向)為可撓的。在其他實施例中,插塞902在多於一個自由度上為可撓的,諸如兩個自由度(例如,諸如右方及左方以及上方及下方之四個方向)。 另外,可瞭解,儘管插塞902說明為多頂針及標準化電源連接器,但此連接器並非所需的。特定而言,在一些實施例中,可使用Lightning連接器、通用串列匯流排連接器、Firewire連接器、串列連接器、Thunderbolt連接器、頭戴式耳機連接器或任何其他合適的連接器。 在一些實施例中,電源連接器900可在不使用時回縮(手動地或自動地且部分地或完全地)至筆筒中。在一些實例中,電源連接器900可連接至推推機構。 盲蓋908可採用任何合適的形狀。如所說明,盲蓋908採用半膠囊形狀(例如,用半球體加蓋之圓柱體)。盲蓋908包括可經組態以擱置於由套環904界定之通道內的環910。盲蓋908亦包括可經組態以將盲蓋908內之壓力正規化至周圍環境之壓力的壓力排放口912。換言之,壓力排放口912可經組態以防止及/或減輕壓力差之產生,該壓力差在一些狀況下可將盲蓋908自觸控筆之筆筒推出。在一些實施例中,壓力排放口912可包括閥(未圖示),其調節及/或以其他方式控制穿過其之氣流。 在許多實施例中,套環904由與觸控筆之筆筒相同的材料形成。在其他狀況下,套環904由諸如金屬之不同材料形成。在一些狀況下,套環904可為經熱處理之金屬。在許多實施例中,套環904具有低磁導率,但此並非所需的。在許多狀況下,套環904可包括將套環904直接連接至插塞902之外部表面的密封件(未圖示)。該密封件可准許插塞902在套環內移動,且該密封件可將插塞902之金屬部分連接至套環904之非金屬部分。在其他實施例中,套環904可按不同方式耦接至插塞902。在一些狀況下,套環904可耦接至接地電路或可耦接至觸控筆內之感測器電路,以使得觸控筆可能夠判定盲蓋908是否附接至觸控筆之筆筒。 套環904可提供對觸控筆或電源連接器900之一或多個組件的結構性支撐。舉例而言,套環904可至少部分地密封觸控筆之筆筒。然而,在其他狀況下,可能不需要套環904來提供對觸控筆或電源連接器900之結構性支撐。舉例而言,在一些狀況下,套環904可經組態以使得電源連接器900之附接並不僅僅取決於套環904 (例如,裝飾性及/或其他非結構特徵)。在此等狀況下,若套環904發生故障(例如,破裂、斷裂、脫離等),則電源連接器900可保持附接至觸控筆之筆筒且可保持起作用。 在一些實施例中,套環904可經雕刻或蝕刻以包括可用以識別觸控筆之製造商或使用者的符號、文字或圖案。 圖9B描繪圖9A的以穿過線G-G之橫截面展示的電源連接器900及盲蓋908。電源連接器900可至少部分地由鐵磁性材料形成。套環904包括封裝接頭914。封裝接頭914將自電源連接器900延伸之電路板電耦接至一或多個引線916。另外,用諸如聚矽氧、聚合物或彈性體之可撓性材料覆蓋、塗佈或以其他方式封裝及/或密封該封裝接頭914。封裝接頭914准許電源連接器900之有限移動而不將彼移動傳送至一或多個引線916。 一或多個引線916自封裝接頭914延伸穿過浮凸套管918,該浮凸套管自電源連接器900之背面部分延伸至主體906之末端。浮凸套管918係藉由恢復彈簧920圍繞。 以此方式,當電源連接器900連接至電子裝置且力矩經施加至觸控筆時,該力矩被傳送至浮凸套管918及恢復彈簧920中,從而准許觸控筆(未圖示)之筆筒遠離電源連接器900而至少部分地撓曲。此配置允許觸控筆在觸控筆連接至電子裝置時接收及/或吸收某一量之力矩。電源連接器900之此可撓性防止損害觸控筆及相關聯電子裝置兩者。 在許多實施例中,盲蓋908包括具有大體上彎曲剖面之導引件928。導引件928之彎曲剖面促使電源連接器900與盲蓋908對準。 盲蓋908亦包括一或多個磁體。在所說明之實施例中,該等磁體識別為磁體930a、930b。一或多個磁體930a、930b受電源連接器900吸引,藉此拖動電源連接器900穿過導引件928且將盲蓋908緊固至電源連接器900。磁分路器932定位於磁體後方。磁分路器932由具有高磁導率之材料形成。以此方式,磁分路器932將磁體930a、930b之通量向後重導向插塞902。類似地,磁分路器932將磁體930a、930b之通量重導向遠離盲蓋908之圓化末端。在一些狀況下,磁分路器932為附接至磁體930a、930b之後側的磁導薄片(例如,鐵、鈷鐵等)。在其他狀況下,磁分路器932可採用諸如半球形形狀之特定形狀。 在許多實例中,磁體930a、930b可彼此極性相反地緊固於盲蓋908內。作為此組態之結果,通量可朝向導引件928集中,藉此展現對插塞902之更強磁吸引力。 在一些實施例中,黏著劑934將導環936附接至磁體930a、930b之面。導環936可導引插塞902朝向磁體930a、930b。在其他實施例中,導環936可耦接至導引件928。 如上文所提到,磁體930a、930b經組態以吸引插塞902內之鐵磁性元件。此等元件可具體地包括於插塞902內,或其可為插塞902之結構性支撐及/或功能性另外所需之元件。 其他實施例可按其他方式實施。舉例而言,磁體930a、930b可安置於導引件928之外表面上,諸如圖9C中所描繪。在此實施例中,標記為磁體930c之第三較大磁體可覆蓋導引件928之開放末端。在其他實施例中,磁體930a、930b及930c可更換為單一大磁體930d,諸如圖9D中所展示。 此外,儘管上文所描述之許多實施例參考盲蓋908與自觸控筆之主體延伸的插塞902之間的磁吸引力(此等磁體在盲蓋內、插塞內抑或其兩者內),但可瞭解,其他實施例可按與本文中所描述之實施例一致的不同方式將盲蓋耦接至觸控筆。舉例而言,在其他實施例中,磁吸引力可藉由盲蓋與插塞之間的干擾配合更換及/或補充。舉例而言,自盲蓋908之內部側壁延伸的一或多個突起物可設定於由插塞界定之一或多個止動件902a、902b內。在其他狀況下,盲蓋908可藉由帶螺紋連接件連接至插塞902。在另一實施例中,盲蓋908可藉由搭扣配合連接件而連接至插塞902。 一般且廣泛而言,圖10A至圖10H參考可藉由(諸如)本文中所描述之觸控筆之盲蓋隱藏的電源連接器之不同實施例。此等實施例描繪經組態以附接至且隱藏觸控筆之插塞1002的盲蓋1000。盲蓋1000包括界定盲蓋1000之外部表面及內部容積的主體1004。在許多實例中,主體1004由聚合物材料形成,但此可能並非所需的。 在一些實施例中,主體1004可形成有經組態以界接插塞1002之特徵(例如,止動件)的一或多個突起物(未圖示)。在其他狀況下,主體1004可包括經組態以界接插塞1002之特徵的一或多個彈簧。描繪併有板片彈簧之主體1004的某些實例實施例描繪於圖10A至圖10C中,且描繪併有環箍彈簧之主體1004的某些實例實施例描繪於圖10D至圖10H中。在另外其他實施例中,可使用其他組態之彈簧。 圖10A描繪觸控筆之插塞1002及用於隱藏插塞1002之盲蓋1000的橫截面,其具體地展示盲蓋1000之主體1004內的在圖中標記為板片彈簧1006a、1006b的板片彈簧之組態。板片彈簧1006a、1006b自主體1004之內部表面延伸,且經組態以與插塞1002中之對應止動件嚙合,諸如圖10B中所展示。止動件1008a、1008b可採用任何合適的形狀。 在許多實施例中,板片彈簧1006a、1006b由金屬形成。板片彈簧1006a、1006b可插入模製至主體1004中。在其他狀況下,板片彈簧1006a、1006b可在盲蓋1000之製造期間被插入至主體1004中。在此等實例中,板片彈簧1006a、1006b可永久地貼附主體1004之內部。 板片彈簧1006a、1006b在圖10A至圖10B中描繪為自延伸自主體1004之基座的環延伸,但此組態並非所有實施例所需的,例如,板片彈簧1006a、1006b可為與環分離之片件,諸如圖10C中所描繪。在此實施例中,板片彈簧1010a、1010b向下延伸以與止動件1008a、1008b相接。 在其他狀況下,其他彈簧及/或彈簧類型可用以將盲蓋1000持留至插塞1002。舉例而言,圖10D至圖10E描繪盲蓋1000及其橫截面。盲蓋1000之主體1004包括圓形環箍彈簧。圓形環箍彈簧經識別為環箍彈簧1012。在一些實施例中,環箍彈簧1012可為自盲蓋1000之主體1004之基座向外延伸的裝飾性或功能性環(例如,環1014)之一部分。在其他狀況下,諸如圖10D中所展示,環箍彈簧1012可為與環1014分離之元件。 如圖10D至圖10E中所描繪,環箍彈簧1012包括經組態以與止動件1008a、1008b嚙合之識別為凹痕1016a、1016b的兩個凹痕,諸如圖10F中所展示。 如同圖10A至圖10C中所描繪之板片彈簧,環箍彈簧1012可由金屬形成。在一些狀況下,環箍彈簧1012可插入模製至主體1004中。在其他狀況下,環箍彈簧1012可在盲蓋1000之製造期間被插入至主體1004中。在此等實例中,環箍彈簧1012可永久地貼附主體1004之內部。 環箍彈簧1012可為環1014之一部分。在其他狀況下,環箍彈簧1012可與環1014分離。另外,儘管環箍彈簧1012描繪為單一連續環,但此組態並非所有實施例所需的。舉例而言,環箍彈簧1012可分成標記為環箍彈簧部分1014a、1014b之多個部分,諸如圖10G中展示。在其他狀況下,可使用多於一個環箍彈簧,諸如圖10H中所展示。在此實施例中,包括識別為環箍彈簧1018a、1018b之兩個環箍彈簧。 大體上出於解釋之目的且為促進對使用干擾配合技術將盲蓋附接至觸控筆之各種方法的一般理解而呈現圖10A至圖10H中所描繪之實施例的前文描述以及各種替代例及變化。然而,對於熟習此項技術者將顯而易見的,本文中所呈現之特定細節中的一些可能並非實踐特定所描述實施例或其等效物所需的。舉例而言,儘管所描繪實施例展示不具有磁性元件之各種彈簧組態,但可瞭解,圖10A至圖10H中所描繪之實施例中之任一者可併有(諸如)展示於圖9A至圖9D中之一或多個磁體以便改良盲蓋至觸控筆主體之附接。 本文中所描繪及描述之許多實施例大體上提及在觸控筆之電源連接器(例如,插塞)不使用時隱藏該電源連接器的盲蓋。如上文所提到,觸控筆之電源連接器可用以對觸控筆內之電池再充電。一般且廣泛而言,圖11A至圖11F描繪觸控筆之自外部電子裝置接收電力的電源連接器之各種實例實施例。 舉例而言,圖11A描繪電子裝置1100。電子裝置1100併有可耦接至觸控筆1102之電源連接器的電源埠。在一些狀況下,諸如上文關於圖9A至圖9D所提到,觸控筆1102之電源連接器可為可撓性的,且可經組態以回應於在觸控筆1102連接至電子裝置1100時施加至觸控筆1102之力F 而彎曲。舉例而言,圖11B描繪回應於力F 而彎曲之觸控筆1102。 在其他狀況下,觸控筆1102可按另一方式充電。舉例而言,觸控筆1102可耦接至擴充座1104,諸如圖11C中所展示。擴充座1104可經由資料或電源纜線1106耦接至另一電子裝置或插座。在其他實例中,觸控筆1102經由配接器1108直接耦接至資料或電源纜線1106,諸如圖11D中所展示。 在另外其他實施例中,觸控筆1102可能不包括(諸如)描述於其他實施例中之電源連接器。詳言之,觸控筆1102可經由安置於觸控筆1102之筆筒中的接點自電子裝置接收資料及/或電力,諸如圖11E至圖11F中所展示。在此實施例中,電子裝置1100可包括在圖11E中標記為接點群組1110之一或多個外部電接點。類似地,觸控筆1102包括在圖11E中標記為接點群組1112之一或多個對應外部電接點。 接點群組1110經組態以與接點群組1112介接,且促進觸控筆1102與電子裝置1100之間的資料及/或電力異動。因此,接點群組1110及接點群組1112通常具有相同數目個離散接點。然而,在其他實施例中,接點群組1110及接點群組1112可具有不同數目個接點。 在一些實施例中,電子裝置1100包括一或多個磁體,該一或多個磁體經組態而以使得接點群組1110介接(例如,配合)接點群組1112之方式將觸控筆1102吸引至電子裝置1100,諸如圖11F中所展示。在其他實例中,觸控筆1102亦可包括經組態以將觸控筆1102吸引至電子裝置1100之磁體。 大體上出於解釋之目的且為促進對觸控筆之內部電池充電的各種方法的一般理解而呈現圖11A至圖11F中所描繪之實施例的前文描述以及各種替代例及變化。然而,對於熟習此項技術者將顯而易見的,本文中所呈現之特定細節中的一些可能並非實踐特定所描述實施例或其等效物所需的。 另外,儘管本文中所描述之許多實施例參考併有各自包括特定硬體之觸控筆及電子裝置的使用者輸入系統,但本發明不限於特定設備或系統。相反,熟習此項技術者可瞭解,本文中所揭示之各種元件可按數種合適且實施特定的方式修改。換言之,熟習此項技術者可瞭解,本文中所描述之許多實施例係關於且大體上提及操作、控制、組態、校準、使用及/或製造使用者輸入系統、觸控筆、電子裝置等之方法。因而,提供圖12至圖24以促進對本文中所描述之某些實例方法的一般理解,但可瞭解,關於此等圖所描述及/或說明之各種操作並不意欲為在每一狀況下詳盡。 圖12為描繪根據本文中所描述之實施例的定位及估計觸碰電子裝置之輸入表面的觸控筆之角位置的程序1200之操作的流程圖。程序1200可藉由諸如(但不限於)以下各者之任何合適的電子裝置執行:參看圖1A至圖1D所描述之電子裝置102及/或參看圖2A至圖2F所描述之電子裝置202。 一般且廣泛而言,該程序在藉由電子裝置之感測器層接收尖端信號的操作1202處起始。接下來,在操作1204處,估計尖端信號相交區域。在許多實施例中,電子裝置藉由估計在操作1202處接收尖端信號之感測器層的若干感測器節點(諸如,電容性感測器節點)中之每一者之區位來估計尖端信號相交區域。 接下來,在操作1206處,藉由電子裝置之感測器層接收環信號。接下來,在操作1208處,估計環信號相交區域。在許多實施例中,電子裝置藉由估計在操作1206處接收環信號之感測器層的若干感測器節點(諸如,電容性感測器節點)中之每一者之區位來估計環信號相交區域。 接下來,在操作1210處,使用尖端信號相交區域及環信號相交區域來定位輸入表面上之觸控筆且估計觸控筆相對於輸入表面之平面的角位置。在許多實施例中,定位輸入表面上之觸控筆的操作包括估計相對於界定於輸入表面上之原點的笛卡爾座標。估計觸控筆相對於輸入表面之平面之角位置的操作包括:球座標集合,其包括相對於平行於觸控筆之輸入表面之平面的向量且相對於垂直(例如,正交)於的觸控筆之輸入表面之平面的向量的方位角及極角。 圖13為描繪估計藉由觸控筆施加至電子裝置之輸入表面之力的程序1300之操作的流程圖。程序1300可藉由諸如(但不限於)以下各者之任何合適的觸控筆執行:參看圖1A至圖1D所描述之觸控筆104及/或參看圖2A至圖2F所描述之觸控筆204。 該程序在於觸控筆之尖端(例如,筆尖)處接收反作用力的操作1302處起始。接下來,在操作1304處,估計機械耦接至觸控筆之尖端的力敏結構之電性質。電性質可為電阻、電容、積聚電荷、電感或任何其他合適的電性質。 接下來,在操作1306處,使所估計電性質與藉由觸控筆之尖端接收的力(例如,反作用力)之量值相關。可使用任何數目種合適技術執行相關操作。在一些狀況下,電性質隨施加至力敏結構之力線性地改變,而在其他狀況下,電性質隨施加至力敏結構之力以指數方式改變。 接下來,在操作1308處,使用任何合適的編碼或非編碼格式將反作用力之所估計量值(作為藉由觸控筆施加之力的量值)作為向量或純量傳達(例如,至電子裝置)。 圖14為描繪製造(諸如)本文中所描述之觸控筆的程序1400之操作的流程圖。該程序在將信號產生器連接至協調引擎之操作1402處起始。該信號產生器可為控制板,諸如關於圖3A中描繪之實施例所描述的控制板342。 接下來,在操作1404處,可將可撓性電路耦接至信號產生器。在一些狀況下,可撓性電路與信號產生器之間的連接為永久性的,而在其他狀況下,連接可為可移除的。舉例而言,可撓性電路可經由熱壓機焊接至信號產生器。在其他狀況下,可撓性電路之連接器可附接至信號產生器之埠。在另外其他狀況下,附接至可撓性電路之埠可附接至耦接至信號產生器之連接器。 接下來,在操作1406處,可撓性電路可耦接至應變回應元件,諸如關於圖3A中描繪之實施例所描述的應變敏感電極338。在一些狀況下,可撓性電路可按一角度彎曲以便連接至應變回應元件。 接下來,在操作1408處,可撓性電路可耦接至處理單元,諸如關於圖3A中描繪之實施例所描述的處理單元電路板組356。在一些狀況下,可撓性電路可按一角度彎曲以便連接至處理單元。 接下來,在操作1410處,處理單元可耦接至電源子系統,諸如關於圖3A中描繪之實施例所描述的電源控制板388。 圖15為描繪退出觸控筆之低電力模式的程序1500之操作的流程圖。程序1500可藉由諸如(但不限於)以下各者之任何合適的觸控筆執行:參看圖1A至圖1D所描述之觸控筆104及/或參看圖2A至圖2F所描述之觸控筆204。該程序在藉由觸控筆內之力敏結構接收力指示的操作1502處起始。在此實例中,觸控筆在低電力模式中。該力指示可為所估計力之量值,諸如關於圖13中描繪之方法所描述。在其他狀況下,該力指示可為已接收到力之二進位或另外粗略指示。接下來,在操作1504處,觸控筆退出低電力模式。此後,在操作1506及1508處,觸控筆可分別產生尖端信號及環信號。 圖16為描繪進入觸控筆之低電力模式的程序1600之操作的流程圖。程序1600可藉由諸如(但不限於)以下各者之任何合適的觸控筆執行:參看圖1A至圖1D所描述之觸控筆104及/或參看圖2A至圖2F所描述之觸控筆204。該程序在觸控筆估計使用者未操縱觸控筆達至少某一時間週期(例如,逾時週期)之操作1602處起始。觸控筆可基於與電子裝置之通信(或缺乏通信)而進行此估計。在其他狀況下,觸控筆可基於自觸控筆內之運動感測器獲得的感測器資料或感測器輸入而進行此估計。運動感測器可為加速度計、陀螺儀或任何其他合適的運動。在其他狀況下,觸控筆可藉由估計觸控筆內之力敏結構尚未接收到力而估計使用者尚未操縱觸控筆。 在估計逾時週期已屆期之後,觸控筆可進入低電力模式。在此實例中,觸控筆可停止產生尖端信號,諸如在操作1604處所展示。另外,觸控筆可停止產生環信號,諸如在操作1606處所展示。此後,在操作1608處,觸控筆進入低電力模式。低電力模式可為觸控筆的相比在觸控筆正由使用者主動地操縱時消耗較少電力量的組態。在一些實例中,多於一個低電力模式係可能的。舉例而言,在第一逾時達到之後,觸控筆可進入第一低電力模式。此後,在第二逾時達到之後,觸控筆可進入第二低電力模式。 在一些狀況下,觸控筆進入之一或多個低電力模式可取決於觸控筆之電池的當前容量。在其他狀況下,觸控筆可在來自電子裝置之直接通信之後進入一或多個低電力模式。舉例而言,電子裝置可在電子裝置進入可能不需要或不經組態以自觸控筆接受輸入之程式或應用程式狀態時將信號發送至觸控筆。在一個實例中,具有觸控式螢幕之電子裝置可在使用者請求鍵盤輸入時將此信號發送至觸控筆。在另一狀況下,電子裝置可在操作電子裝置之使用者自圖形設計應用程式切換至相片瀏覽應用程式時將此信號發送至觸控筆。在另外其他實例中,電子裝置可基於逾時週期已屆期的電子裝置之估計而將此信號發送至觸控筆。 在自電子裝置接收到此信號後,觸控筆可即刻進入低電力模式。在許多實施例中,經由諸如藍芽介面、紅外線介面、聲學介面或任何其他合適的無線介面之無線通信介面將信號自電子裝置發送至觸控筆。 在其他狀況下,電子裝置可在電子裝置進入低電力模式時將信號發送至觸控筆。舉例而言,電子裝置可在操作電子裝置之使用者使電子裝置電力關閉或進入待用狀態時將此信號發送至觸控筆。在另外其他實施例中,觸控筆可在估計出觸控筆之定向超出某一臨限值之後進入低電力模式。舉例而言,在估計出觸控筆平放於表面上(例如,極角為零)後,觸控筆可即刻進入低電力模式。在另外其他實施例中,觸控筆可在估計出觸控筆連接至電源埠且正接收電力(諸如圖9D至圖9E中所描繪)之後進入低電力模式。 圖17為描繪通知使用者對觸控筆充電之程序1700之操作的流程圖。程序1700可藉由諸如(但不限於)以下各者之任何合適的觸控筆執行:參看圖1A至圖1D所描述之觸控筆104及/或參看圖2A至圖2F所描述之觸控筆204。該程序在觸控筆估計出觸控筆之電池已降至低於某一最小臨限值的操作1702處起始。接下來,在操作1704處,觸控筆可向相關聯電子裝置傳達觸控筆需要充電。 圖18為描繪用電子裝置對觸控筆充電之程序1800之操作的流程圖。程序1800可藉由諸如(但不限於)以下各者之任何合適的觸控筆執行:參看圖1A至圖1D所描述之觸控筆104及/或參看圖2A至圖2F所描述之觸控筆204。該程序在觸控筆估計出觸控筆已插入至資料埠連接器中且準備好接收電力的操作1802處起始。接下來,在操作1804處,觸控筆可進入恆定電流快速充電模式。在此實例中,觸控筆內之電池可經快速充電。 在一些實施例中,觸控筆可照亮指示器以便輸送與電池之電流充電相關之資訊。舉例而言,觸控筆可在電池正充電時用紅色或橙色照亮指示器。一旦電池充滿電,觸控筆便可用綠色照亮指示器。在其他實例中,觸控筆可週期性地調整指示器之亮度。在其他實例中,觸控筆可動畫化指示器(例如,以呼吸型樣增加或減小其亮度)以向使用者輸送觸控筆正充電。 圖19為描繪通知使用者觸控筆充滿電之程序1900之操作的流程圖。程序1900可藉由諸如(但不限於)以下各者之任何合適的觸控筆執行:參看圖1A至圖1D所描述之觸控筆104及/或參看圖2A至圖2F所描述之觸控筆204。該程序在觸控筆估計出其中所含之電池充滿電或幾乎充滿電的操作1902處起始。接下來,在操作1904處,觸控筆使用任何合適的編碼或非編碼格式向電子裝置輸送觸控筆充滿電。 圖20為描繪以觸碰輸入模式或觸控筆輸入模式操作電子裝置的程序2000之操作的流程圖。程序2000可藉由諸如(但不限於)以下各者之任何合適的電子裝置執行:參看圖1A至圖1D所描述之電子裝置102及/或參看圖2A至圖2F所描述之電子裝置202。 該程序在電子裝置進入觸碰輸入模式之操作2002處起始。當在觸碰輸入模式中時,電子裝置可經組態以自使用者接收單點觸碰或多點觸碰。為接收此輸入,電子裝置可在操作2004處組態協調引擎(諸如,參看圖2A至圖2F所描述之協調引擎220)以偵測由使用者觸碰引起之電容性干擾。 接下來,在操作2006處,電子裝置進入觸控筆輸入模式。當在觸控筆輸入模式中時,電子裝置可經組態以定位及估計一或多個觸控筆之角位置。為接收此輸入,電子裝置可在操作2008處組態協調引擎以偵測環場信號及尖端場信號。 圖21為描繪以觸碰輸入模式及觸控筆輸入模式兩者操作電子裝置的程序2100之操作的流程圖。程序2100可藉由諸如(但不限於)以下各者之任何合適的電子裝置執行:參看圖1A至圖1D所描述之電子裝置102及/或參看圖2A至圖2F所描述之電子裝置202。該程序在電子裝置進入混合輸入模式之操作2102處起始。當在混合輸入模式中時,電子裝置可經組態以除自使用者接收觸碰輸入(例如,單點觸碰或多點觸碰)外,亦定位及估計一或多個觸控筆之角位置。為接收此混合輸入,電子裝置可在操作2104處組態協調引擎以除由使用者觸碰引起之電容性干擾外亦偵測環場信號及尖端場信號。 圖22為描繪在定位輸入表面之觸控筆上時補償傾斜誘發之偏移的程序2200之操作的流程圖。程序2200可藉由諸如(但不限於)以下各者之任何合適的電子裝置執行:參看圖1A至圖1D所描述之電子裝置102及/或參看圖2A至圖2F所描述之電子裝置202。 圖22中所描繪之方法可適合用於電子裝置之輸入表面與電子裝置之感測器層分離某一距離的實施例中,該感測器層偵測(諸如)本文中所描述之觸控筆的尖端場及環場之存在。如可瞭解,分離輸入表面與感測器層之距離可使尖端場相交區域基於觸控筆之極角及/或方位角而移位。由輸入表面與感測層之間的距離引起的此偏移一般被稱作「傾斜誘發之偏移」。 該程序在估計觸控筆之角位置的操作2202處起始。接下來,在操作2204處,電子裝置基於觸控筆之角位置而校正觸控筆之所估計區位。 圖23為描繪製造併有壓力排放口之盲蓋的程序之操作的流程圖。方法2300在模製盲蓋之操作2302處開始。可使用諸如(但不限於)射出模製、轉移模製、吹塑模製等之任何合適的製程模製盲蓋。在許多實施例中,盲蓋可經模製有內部特徵。舉例而言,在一個實施例中,一系列輻條可模製至盲蓋之內部頂表面中。該等輻條可在盲蓋之縱向軸線周圍徑向分佈。 接下來,在操作2304處,可對盲蓋進行機械加工。詳言之,可將一或多個通道機械加工至盲蓋之頂部部分中。在一個實施例中,通道具有大體上圓形的形狀,但此並非所需的。在許多實施例中,通道形成至至少部分地形成穿過盲蓋之孔隙的深度,該孔隙將盲蓋之內部容積連接至外部。舉例而言,若盲蓋經模製有一系列內部輻條,則通道可經形成以曝露彼等輻條之間的空間,同時將輻條保持在適當位置。 接下來,在操作2306處,可將一或多個壓力排放口機械加工至在操作2304處形成之通道之基座中。在一些狀況下,可能不需要壓力排放口之機械加工。 圖24為描繪以多於一個模式操作使用者輸入系統之程序之操作的流程圖。該方法可藉由(諸如)本文中所描述之觸控筆或(諸如)本文中所描述之電子裝置執行。一般且廣泛而言,該方法係關於可藉由選擇性地撤銷啟動給定觸控筆之特定操作狀態而在特定時間具體地不需要的觸控筆之特徵來獲得的觸控筆之電力節省。在一個特定實例中,觸控筆可在不需要判定觸控筆之角位置的模式中操作,諸如在使用觸控筆選擇顯示器上之使用者介面元件時。當在此操作模式中時,可撤銷啟動電子裝置之環場以節省觸控筆內之電力。 在其他狀況下,可藉由選擇性地撤銷啟動給定電子裝置之特定輸入要求而在特定時間具體地不需要的觸控筆之特徵來獲得觸控筆之電力節省。在一個特定實例中,電子裝置可在不需要判定觸控筆之角位置的模式中操作,諸如在電子裝置經組態以僅接收位置資訊(例如,繪製具有恆定厚度之線)時。當在此操作模式中時,可撤銷啟動電子裝置之環場以節省觸控筆內之電力。圖24描繪此方法。 方法2400在判定輸入類型之操作2402處開始。輸入類型可與電子裝置之操作狀態相關。舉例而言,電子裝置可在將自觸控筆獲得之區位及角位置資訊解譯為來自模擬鉛筆之輸入的模式中操作。在此實例中,觸控筆之區位可對應於模擬鉛筆線或筆觸之路徑,且角位置資訊可對應於彼鉛筆線或筆觸之寬度及/或著色品質。此模式可被稱作「鉛筆輸入模式」。 在另一實例中,電子裝置可在僅將來自觸控筆之區位資訊解譯為來自模擬手寫筆之輸入的模式中操作。在此實例中,觸控筆之區位對應於模擬手寫筆之路徑;角位置資訊並不以任何方式影響線之寬度或品質。此模式可被稱作「手寫筆輸入模式」。 在另一實例中,電子裝置可在僅將來自觸控筆之區位資訊解譯為來自使用者手指之輸入的模式中操作。在此實例中,觸控筆之區位對應於觸碰輸入;角位置資訊並不影響觸碰輸入。此模式可被稱作「觸碰輸入模式」。 在其他實施例中,電子裝置可在包括(但不限於)以下各者之數個額外模式中操作:鋼筆輸入模式、螢光筆輸入模式、炭筆輸入模式、齶刀輸入模式、筆刷輸入模式、平頭筆輸入模式、使用者介面選擇輸入模式、遊戲輸入模式、操縱桿輸入模式等。此等輸入模式中之一些可能需要區位及角位置資訊兩者,而其他模式僅需要區位資訊。 電子裝置之輸入模式可對應於觸控筆之輸入類型。觸控筆可操作以提供兩種類型之輸入:僅區位輸入與區位及角位置輸入。 因此,在操作2402處,方法2400判定在特定時間需要或請求何輸入類型。接下來,在操作2404處,觸控筆可判定經判定輸入類型是否需要區位資訊及角位置資訊兩者。若需要兩者,則方法2400繼續至觸控筆啟動環場及尖端場兩者之操作2406。在僅需要區位資訊之替代例中,方法2400繼續至觸控筆僅啟動尖端場、撤銷啟動環場之操作2408。 可瞭解,儘管上文揭示許多實施例,但關於本文所描述之方法及技術而呈現的操作及步驟意欲為例示性的,且因此並非為詳盡的。可進一步瞭解,替代性步驟次序或較少或額外步驟可實施於特定實施例中。 儘管上文就各種例示性實施例及實施而對本發明進行了描述,但應理解,在個別實施例中之一或多者中所描述之各種特徵、態樣及功能性在其適用性上不限於對其進行描述時所涉及之特定實施例,而是可單獨或以各種組合應用於本發明之實施例中之一或多者,無論此等實施例是否進行了描述,以及此等特徵是否作為所描述之一部分而呈現。因此,本發明之廣度及範疇不應由上文所描述之例示性實施例中之任一者限制,而是由本文中所呈現之申請專利範圍界定。
100‧‧‧使用者輸入系統
102‧‧‧電子裝置
102a‧‧‧外殼
104‧‧‧觸控筆
104a‧‧‧筆筒
104b‧‧‧尖端
104c‧‧‧盲蓋
106‧‧‧使用者
108‧‧‧輸入表面
108a‧‧‧顯示器
110‧‧‧指示器
112‧‧‧資料及/或電源連接器
112a‧‧‧止動件
114‧‧‧電源及/或資料埠
116‧‧‧壓力排放口
118‧‧‧極角
120‧‧‧縱向軸線
122‧‧‧方位角
200‧‧‧使用者輸入系統
202‧‧‧電子裝置
204‧‧‧觸控筆
206‧‧‧協調引擎
208‧‧‧處理單元
210‧‧‧電源子系統
212‧‧‧無線介面
214‧‧‧電源連接器
218‧‧‧輸入表面
220‧‧‧協調引擎
222‧‧‧處理單元
224‧‧‧電源子系統
226‧‧‧無線介面
228‧‧‧電源連接器
230‧‧‧顯示器
232‧‧‧尖端場產生器
234‧‧‧剛性信號導管
236‧‧‧力敏結構
238‧‧‧環場產生器
240‧‧‧處理器
242‧‧‧記憶體
244‧‧‧感測器
246‧‧‧信號產生器
248‧‧‧充電/放電控制器
250‧‧‧充電監視器
252‧‧‧電池
300‧‧‧觸控筆
302‧‧‧筆筒
302a‧‧‧逐漸變窄之尖端
304‧‧‧盲蓋
306‧‧‧點總成
306a‧‧‧接地部分
306b‧‧‧可移動部分
308‧‧‧鼻件
308a‧‧‧套環
308b‧‧‧筆尖
310‧‧‧協調引擎
310a‧‧‧剛性信號導管
310b‧‧‧力敏結構
312‧‧‧間隙
314‧‧‧尖端場產生器
316‧‧‧支撐套環
318‧‧‧帶凸緣螺帽
320‧‧‧底座
322‧‧‧天線窗
324‧‧‧天線總成
324a‧‧‧天線
324b‧‧‧天線支撐區塊
324c‧‧‧傳輸線
324d‧‧‧連接器
326‧‧‧接達或裝配窗
328‧‧‧結合點
330‧‧‧結合點
332‧‧‧側向床座
334‧‧‧後懸臂式支腳
336‧‧‧前懸臂式支腳
338‧‧‧應變敏感電極
340‧‧‧管狀屏蔽件
342‧‧‧控制板
344‧‧‧負載移位螺帽
344a‧‧‧後負載移位螺帽
344b‧‧‧前負載移位螺帽
346‧‧‧插芯
348‧‧‧環場產生器
350‧‧‧主體
352‧‧‧可撓性電路
354‧‧‧接觸墊
356‧‧‧處理單元電路板組
358‧‧‧頂部控制板
360‧‧‧底部控制板
362‧‧‧可撓性連接器
364‧‧‧摺疊路徑
366‧‧‧第一支座
368‧‧‧第二支座
370‧‧‧隔片
372‧‧‧可撓性電路
374‧‧‧連接器
376‧‧‧埠
378‧‧‧熱壓墊
382‧‧‧鉸接部分
384‧‧‧電池組
386‧‧‧引線
388‧‧‧電源控制板
390‧‧‧資料及/或電源連接器
390a‧‧‧引線
392‧‧‧連接器末端
394‧‧‧塞環
396‧‧‧可壓縮元件
396a‧‧‧可壓縮發泡體
396b‧‧‧接結元件
398‧‧‧滑板
400‧‧‧協調引擎
402‧‧‧管狀屏蔽件
404‧‧‧剛性導管
406‧‧‧控制板
408‧‧‧鼻件
410‧‧‧套環
412‧‧‧力敏結構
414‧‧‧前懸臂式支腳
416‧‧‧後懸臂式支腳
416a‧‧‧上部部分
416b‧‧‧下部部分
416c‧‧‧反曲點
418‧‧‧側向床座
420‧‧‧應變敏感電極
420a‧‧‧第一應變敏感電極
420b‧‧‧第二應變敏感電極
422‧‧‧輸入表面
424‧‧‧加強件
426‧‧‧可壓縮部件
500‧‧‧協調引擎
502‧‧‧管狀屏蔽件
504‧‧‧插芯
506‧‧‧托盤區段
508‧‧‧控制板
510‧‧‧中空部分
512‧‧‧尖端場產生器
513‧‧‧接地環
514‧‧‧環場產生器
516‧‧‧尖端場
518‧‧‧環場
520‧‧‧通孔
520a‧‧‧電連接件
522‧‧‧支座電極
524‧‧‧接觸墊
526‧‧‧多層電路板
528‧‧‧介電塊體
530‧‧‧尖端信號線
532‧‧‧環信號線
534‧‧‧接地信號線
536‧‧‧通孔
538a‧‧‧信號線
538b‧‧‧信號線
540‧‧‧輸入表面
542‧‧‧尖端場相交區域
544‧‧‧環場相交區域
546‧‧‧幾何中心
548‧‧‧幾何中心
600a‧‧‧鼻件
600b‧‧‧鼻件
600c‧‧‧鼻件
600d‧‧‧鼻件
602‧‧‧尖端場產生器
604‧‧‧圓化部分
606‧‧‧根部分
608‧‧‧持留唇緣
610‧‧‧頂針
612‧‧‧偏壓彈簧
614‧‧‧結構層
616‧‧‧帶螺紋部分
618‧‧‧外部層
620‧‧‧剛性信號導管
622‧‧‧尖端場產生器
624‧‧‧環場產生器
626‧‧‧圓化末端
628‧‧‧根端
630‧‧‧尖端信號線
632‧‧‧尖端信號接點
634‧‧‧環信號線
636‧‧‧環信號接點
638‧‧‧第一接地信號線
640‧‧‧第二接地信號線
642‧‧‧第一接地信號接點
644‧‧‧第二接地信號接點
646‧‧‧筆尖
648‧‧‧尖端場產生器
650‧‧‧圓化部分
652‧‧‧根部分
654‧‧‧結構層
656‧‧‧帶螺紋部分
658‧‧‧油墨層
660‧‧‧剛性信號導管
662‧‧‧尖端場產生器
664‧‧‧導電彈簧式頂針
666‧‧‧導電材料
668‧‧‧結構層
670‧‧‧油墨層
672‧‧‧支撐套環
700‧‧‧觸控筆
702‧‧‧筆筒
704‧‧‧鼻件
706‧‧‧間隙
708‧‧‧管狀屏蔽件
710‧‧‧負載移位螺帽
712‧‧‧力敏結構
714‧‧‧底座
716‧‧‧懸臂式支腳
718‧‧‧側向床座
720‧‧‧加強件
722‧‧‧開口
724‧‧‧帶凸緣螺帽
726‧‧‧墊圈
728‧‧‧支撐套環
730‧‧‧內部唇緣
732‧‧‧第二負載移位螺帽
734‧‧‧第二間隙
736‧‧‧剛性導管
738‧‧‧尖端場產生器
740‧‧‧環場產生器
800‧‧‧控制器板組
802‧‧‧第一控制板
804‧‧‧第二控制板
806‧‧‧可撓性連接器
808‧‧‧第一支座
808a‧‧‧水平定向孔
808b‧‧‧垂直定向孔
810‧‧‧第二支座
810a‧‧‧水平定向孔
810b‧‧‧垂直定向孔
812‧‧‧隔片
814‧‧‧螺桿
816‧‧‧螺桿
818‧‧‧電連接件
900‧‧‧電源連接器
902‧‧‧插塞
902a‧‧‧止動件
902b‧‧‧止動件
904‧‧‧套環
906‧‧‧主體
908‧‧‧盲蓋
910‧‧‧環
912‧‧‧壓力排放口
914‧‧‧封裝接頭
916‧‧‧引線
918‧‧‧浮凸套管
920‧‧‧恢復彈簧
928‧‧‧導引件
930a‧‧‧磁體
930b‧‧‧磁體
930c‧‧‧磁體
930d‧‧‧磁體
932‧‧‧磁分路器
934‧‧‧黏著劑
936‧‧‧導環
1000‧‧‧盲蓋
1002‧‧‧插塞
1004‧‧‧主體
1006a‧‧‧板片彈簧
1006b‧‧‧止動件
1008a‧‧‧止動件
1008b‧‧‧止動件
1010a‧‧‧板片彈簧
1010b‧‧‧板片彈簧
1012‧‧‧環箍彈簧
1014‧‧‧環
1014a‧‧‧環箍彈簧部分
1014b‧‧‧環箍彈簧部分
1016a‧‧‧凹痕
1016b‧‧‧凹痕
1018a‧‧‧環箍彈簧
1018b‧‧‧環箍彈簧
1100‧‧‧電子裝置
1102‧‧‧觸控筆
1104‧‧‧擴充座
1106‧‧‧資料或電源纜線
1108‧‧‧配接器
1110‧‧‧接點群組
1112‧‧‧接點群組
1200‧‧‧定位及估計觸碰電子裝置之輸入表面的觸控筆之角位置的程序
1300‧‧‧估計藉由觸控筆施加至電子裝置之輸入表面之力的程序
1400‧‧‧製造(諸如)本文中所描述之觸控筆的程序
1500‧‧‧退出觸控筆之低電力模式的程序
1600‧‧‧進入觸控筆之低電力模式的程序
1700‧‧‧通知使用者對觸控筆充電之程序
1800‧‧‧用電子裝置對觸控筆充電之程序
1900‧‧‧通知使用者觸控筆充滿電之程序
2000‧‧‧操作在觸碰輸入模式或觸控筆輸入模式中之電子裝置的程序
2100‧‧‧操作在觸碰輸入模式及觸控筆輸入模式兩者中之電子裝置的程序
2200‧‧‧在定位輸入表面之觸控筆上時補償傾斜誘發之偏移的程序
2300‧‧‧方法
2400‧‧‧方法
Fa ‧‧‧力
Fr ‧‧‧反作用力
θ‧‧‧極角
現將參考隨附圖式中所說明之代表性實施例。應理解,以下描述並不意欲將實施例限於一個較佳實施例。相反地,預期涵蓋如可包括於如由所附申請專利範圍定義的所描述實施例之精神及範疇內的替代例、修改及等效物。 圖1A描繪具有經組態以自觸控筆接收輸入之觸敏式顯示器(「輸入表面」)的電子裝置。 圖1B描繪圖1A之觸控筆,其正交於電子裝置之輸入表面而定向。 圖1C描繪圖1A之電子裝置及觸控筆的俯視圖,其具體地展示相對於輸入表面之平面以一角度定向的觸控筆,且詳言之,展示觸控筆相對於輸入表面之平面之水平軸線的方位角。 圖1D描繪圖1A及圖1C之電子裝置及觸控筆的側視圖,其具體地展示觸控筆相對於電子裝置之輸入表面之平面的極角。 圖2A描繪包括觸控筆及電子裝置之使用者輸入系統之簡化方塊圖。 圖2B描繪圖2A之使用者輸入系統的觸控筆之簡化方塊圖。 圖2C描繪圖2A之使用者輸入系統的電子裝置之簡化方塊圖,且該電子裝置可經組態以自圖2B之觸控筆接收輸入。 圖2D描繪圖2B之觸控筆的協調引擎之簡化方塊圖。 圖2E描繪圖2B之觸控筆的處理單元及無線介面之簡化方塊圖。 圖2F描繪圖2B之觸控筆的電源子系統之簡化方塊圖。 圖3A描繪(諸如)本文中所描述之觸控筆(例如,圖1A至圖1D中所描繪之使用者輸入系統的觸控筆、具有圖2D至圖2F中所描繪之子系統的觸控筆等)的各種組件及子系統之分解圖。 圖3B描繪圖3A之經裝配的觸控筆,其具體地展示在就緒狀態中之觸控筆,在該就緒狀態中,間隙在不存在作用於尖端上之反作用力的情況下分離觸控筆之尖端與主體。 圖3C描繪圖3B之觸控筆,其具體地展示在輸入狀態中之觸控筆,在該輸入狀態中,間隙由於在觸控筆壓抵表面(諸如,圖1A至圖1C中所描繪之電子裝置之顯示器)時作用於尖端上之反作用力而部分或完全封閉。 圖3D描繪圖3A之經裝配的觸控筆,其以幻影呈現觸控筆之筆筒、筆尖及盲蓋,同時將觸控筆之內部底座描繪為部分透明的。 圖3E描繪圖3D之經裝配觸控筆的尖端之詳細視圖。 圖3F描繪圖3D之經裝配觸控筆的筆筒區段之詳細視圖。 圖3G描繪圖3D之經裝配觸控筆的末端區段之詳細視圖。 圖4A描繪(諸如)本文中所描述之觸控筆的協調引擎之側視圖,其展示支撐觸控筆之尖端的力敏結構,且詳言之,展示在大體上藉由不存在作用於尖端上之反作用力而特性化的標稱狀態中的力敏結構。 圖4B描繪圖4A之協調引擎的側視圖,其展示在大體上藉由在觸控筆壓抵表面(諸如,圖1A至圖1C中所描繪之電子裝置之顯示器)時存在作用於尖端上之反作用力而特性化的經偏轉狀態中的力敏結構及尖端。 圖4C描繪圖4A之協調引擎之側視圖,其特定地展示另一力敏結構之經偏轉狀態。 圖4D描繪圖4A之協調引擎的穿過線A-A截取之橫截面圖,其特定地展示觸控筆之尖端與力敏結構之間的機械耦接之實例。 圖4E描繪在標稱狀態中之一個實例力敏結構之側視圖。 圖4F描繪在標稱狀態中之另一力敏結構之側視圖。 圖4G描繪在標稱狀態中之又一力敏結構之側視圖。 圖4H描繪在標稱狀態中之另一實例力敏結構之側視圖。 圖4I描繪在標稱狀態中之另一力敏結構之側視圖。 圖4J描繪在標稱狀態中之又一力敏結構之側視圖。 圖4K描繪圖4A之力敏結構的沿線B-B檢視到之後視圖,其特定地展示耦接至力敏結構之應變回應元件之分佈。 圖4L描繪在標稱狀態中之另一力敏結構之後視圖,其特定地展示耦接至力敏結構之應變回應元件之實例分佈。 圖4M描繪在標稱狀態中之又一力敏結構之後視圖,其特定地展示耦接至力敏結構之應變回應元件之實例分佈。 圖5A描繪觸控筆之協調引擎之側視裝配圖,其特定地展示安置於管狀及剛性電磁屏蔽件之中空部分內的信號導管。 圖5B描繪圖5A之協調引擎之經裝配視圖,其特定地說明可自圖5A之協調引擎的偏移點源以不同場強產生的電場。 圖5C描繪圖5B之協調引擎,其特定地說明可自圖5A之協調引擎的偏移點源以類似場強產生的實例電場。 圖5D描繪圖5B之協調引擎的穿過線C-C截取之橫截面圖,其特定地說明安置於管狀及剛性電磁屏蔽件之中空部分內的信號導管。 圖5E描繪圖5D之信號導管的沿線D-D截取的橫截面圖,其展示安置於信號導管內之電路板及信號線。 圖5F描繪圖5D之信號導管的沿線E-E檢視到之橫截面圖,其展示安置於信號導管內之電路板及信號線。 圖5G描繪正交於電子裝置之輸入表面而定向的觸控筆之側視圖及俯視圖,該觸控筆經組態以自觸控筆之尖端產生具有不同量值之尖端場及環場,每一場與輸入表面之平面相交且界定尖端場相交區域及環場相交區域。 圖5H描繪圖5G之觸控筆之側視圖及俯視圖,其特定地說明在觸控筆相對於電子裝置之輸入表面之平面以一角度定向時尖端場相交區域與環場相交區域之相對位置。 圖5I描繪圖5G之觸控筆之側視圖及俯視圖,其特定地說明在觸控筆相對於電子裝置之輸入表面之平面以不同角度定向時尖端場相交區域與環場相交區域之相對位置。 圖5J描繪圖5G之觸控筆之側視圖及俯視圖,其特定地說明觸控筆相對於電子裝置之輸入表面之平面的方位角及極角。 圖5K描繪觸控筆之側視圖,該觸控筆自觸控筆之尖端產生具有不同量值之尖端場及環場,該等場各自與電子裝置之輸入表面相交,該視圖特定地說明在觸控筆相對於電子裝置之輸入表面之平面正交地定向時尖端場相交區域與環場相交區域之相對位置。 圖5L描繪圖5K之觸控筆,其特定地說明在觸控筆相對於電子裝置之輸入表面之平面以一角度定向時尖端場相交區域與環場相交區域之相對位置。 圖5M描繪圖5K之觸控筆,其特定地說明在觸控筆相對於電子裝置之輸入表面之平面以不同角度定向時尖端場相交區域與環場相交區域之相對位置。 圖5N描繪圖5K之觸控筆,其特定地說明在觸控筆以幾乎平行於電子裝置之輸入表面之平面的角度定向時尖端場相交區域與環場相交區域之相對位置。 圖6A描繪觸控筆之鼻件之橫截面,其具體地描繪整合於鼻件內之尖端場產生器的一個實例。 圖6B描繪觸控筆之鼻件之橫截面,其具體地描繪整合於鼻件內之尖端場產生器的另一實例。 圖6C描繪觸控筆之鼻件之橫截面,其具體地描繪整合於鼻件內之尖端場產生器及環場產生器。 圖6D描繪圖6C之無接地信號線的鼻件。 圖6E描繪圖6C之無尖端信號線或環信號線的鼻件。 圖6F描繪觸控筆之鼻件之橫截面,其具體地描繪整合於鼻件內之尖端場產生器的另一實例。 圖6G描繪觸控筆之鼻件之橫截面,其具體地描繪整合於鼻件內之尖端場產生器的另一實例。 圖7描繪觸控筆之鼻件之橫截面,其具體地說明藉由安置於觸控筆之主體內的協調引擎之力敏結構支撐的鼻件。 圖8A描繪可摺疊以便收納於觸控筆之薄外觀尺寸中的控制器板組之平面圖。 圖8B描繪圖8A之可撓性電路的沿線F-F檢視到之側視圖,其具體地說明經組態以在摺疊時將可撓性電路耦接至觸控筆內之底座的雙軸支座之置放。 圖8C描繪圖8A之可撓性電路的沿線F-F檢視到之側視圖,其具體地說明經組態以在摺疊時將可撓性電路耦接至觸控筆內之底座的表面黏著式支座。 圖9A描繪觸控筆之電源連接器及用於在電源連接器不使用時將其隱藏之盲蓋。 圖9B描繪圖9A之以穿過線G-G之橫截面展示的電源連接器及盲蓋,其具體地展示將盲蓋吸引至電源連接器之磁體的組態。 圖9C描繪另一實例電源連接器及盲蓋,其具體地展示將盲蓋吸引至電源連接器之另一磁性組態。 圖9D描繪又一實例電源連接器及盲蓋,其具體地展示將盲蓋吸引至電源連接器之另一磁性組態。 圖10A描繪觸控筆之電源連接器及用於在電源連接器不使用時將其隱藏之盲蓋的橫截面,其特定地展示盲蓋內之經組態以與電源連接器之止動件嚙合的板片彈簧之組態。 圖10B描繪圖10A之橫截面,其特定地展示盲蓋之與電源連接器之止動件嚙合的板片彈簧。 圖10C描繪電源連接器及盲蓋之橫截面,其特定地展示盲蓋內之板片彈簧之替代組態。 圖10D描繪用於隱藏觸控筆之電源連接器的盲蓋,其特定地展示盲蓋內之經組態以與電源連接器之止動件嚙合的環箍彈簧組態。 圖10E描繪圖10D之盲蓋的穿過線H-H截取之橫截面。 圖10F描繪圖10E之橫截面,其具體地展示與電源連接器之止動件嚙合的環箍彈簧。 圖10G描繪併有經組態以與電源連接器之止動件嚙合之一或多個環箍彈簧的盲蓋之另一實例橫截面。 圖10H描繪併有經組態以與電源連接器之止動件嚙合之一或多個環箍彈簧的盲蓋之又一實例橫截面。 圖11A描繪併有耦接至電子裝置之電源連接器的觸控筆。 圖11B描繪圖11A之觸控筆及電子裝置,其具體地說明電源連接器之可撓性。 圖11C描繪併有圖11A之耦接至充電座之電源連接器的觸控筆。 圖11D描繪併有圖11A之耦接至充纜線線之電源連接器的觸控筆。 圖11E描繪併有經組態以電耦接至電子裝置之外部表面之電源連接器的觸控筆。 圖11F描繪圖11E之在配合組態中的觸控筆及電子裝置。 圖12為描繪定位及估計觸摸電子裝置之輸入表面的觸控筆之角位置的程序之操作的流程圖。 圖13為描繪估計藉由觸控筆施加至電子裝置之輸入表面之力的程序之操作的流程圖。 圖14為描繪製造本文中所描述之觸控筆的程序之操作的流程圖。 圖15為描繪退出觸控筆之低電力模式的程序之操作的流程圖。 圖16為描繪進入觸控筆之低電力模式的程序之操作的流程圖。 圖17為描繪通知使用者對觸控筆充電之程序之操作的流程圖。 圖18為描繪用電子裝置對觸控筆充電之程序之操作的流程圖。 圖19為描繪通知使用者觸控筆充滿電之程序之操作的流程圖。 圖20為描繪以觸碰輸入模式或觸控筆輸入模式操作電子裝置的程序之操作的流程圖。 圖21為描繪以觸碰輸入模式及觸控筆輸入模式兩者操作電子裝置的程序之操作的流程圖。 圖22為描繪在定位輸入表面上之觸控筆時補償傾斜誘發之偏移的程序之操作的流程圖。 圖23為描繪製造併有壓力排放口之盲蓋的程序之操作的流程圖。 圖24為描繪以多於一個模式操作使用者輸入系統之程序之操作的流程圖。 在不同圖中使用相同或類似參考數字指示類似的、相關的或相同的項目。 通常在附圖中提供交叉影線或陰影之使用,以闡明鄰近元件之間的邊界且亦促進諸圖之可讀性。因此,存在及不存在交叉影線或陰影均不輸送或指示對用於附圖中所說明之任何元件的特定材料、材料性質、元件比例、元件尺寸、以類似方式說明之元件的通用性,或任何其他特性、性質或性質的任何偏好或要求。 另外,應理解,在附圖中提供各種特徵及元件(及其集合及分組)之比例及尺寸(相對的或絕對的),及存在於其間的邊界、間隔及位置關係,僅僅為促進對本文所描述之各種實施例的理解,且因此可無需予以按比例呈現或說明,且並非意欲指示對所說明之實施例的任何偏好或要求(不包括參考其描述之實施例)。

Claims (18)

  1. 一種用於將使用者輸入提供至一電子裝置之一輸入表面的觸控筆,該觸控筆包含:一主體;一尖端總成,其相對於該主體之一末端定位且經組態以接觸該輸入表面,該尖端總成包含:一第一電場產生器,其經組態以產生指示該尖端總成與該輸入表面之間的一接觸點的一第一電場;及一第二電場產生器,其與該第一電場產生器偏移且與該主體之一中心軸線對準,該第二電場產生器經組態以產生指示該主體相對於該輸入表面之一角度的一第二電場;一力敏結構,其安置於該主體內且支撐該尖端總成,該力敏結構包含經組態以判定藉由該尖端總成施加至該輸入表面之一力的一力感測器;一控制板;及一信號導管,其至少部分地由該力敏結構支撐,該信號導管包含:一第一信號線,其將該控制板電耦接至該第一電場產生器;及一第二信號線,其將該控制板電耦接至該第二電場產生器。
  2. 如請求項1之觸控筆,其中:該第一電場產生器具有與該中心軸線對準且由一導電材料形成之一圓化末端;且該第二電場產生器具有一圓柱形形狀且沿該中心軸線而與該第一電場產生器偏移。
  3. 如請求項1之觸控筆,其進一步包含:定位於該第一電場產生器與該第二電場產生器之間的一接地環。
  4. 如請求項1之觸控筆,其中該第二電場產生器形成於該信號導管之一外部表面上。
  5. 如請求項1之觸控筆,其中該尖端總成經組態以在該尖端總成接觸該輸入表面時沿該中心軸線相對於該主體位移。
  6. 如請求項5之觸控筆,其中該力敏結構包含耦接至該主體且經組態以回應於該尖端總成之該位移而彎曲的一懸臂式支腳。
  7. 如請求項6之觸控筆,其中:該力感測器為一應變感測器;且該應變感測器耦接至該懸臂式支腳且經組態以回應於該懸臂式支腳之彎曲而變形。
  8. 如請求項7之觸控筆,其中:該懸臂式支腳為一第一懸臂式支腳;該力敏結構進一步包含藉由一基座部分連接至該第一懸臂式支腳之一第二懸臂式支腳;且該基座部分平行於該中心軸線且經組態以回應於該尖端總成之該位移而沿該中心軸線移位。
  9. 如請求項8之觸控筆,其進一步包含:一管狀屏蔽件,其至少部分地圍封該信號導管且包含耦接至該力敏結構之該基座部分的一托盤區段;及一控制板,其安置於該管狀屏蔽件之該托盤區段內,該控制板電耦接至該第一信號線、該第二信號線或該力感測器中之至少一者。
  10. 如請求項1之觸控筆,其中在該尖端總成接觸該輸入表面時:該輸入表面與該第一電場之間的一第一相交區具有一第一大體圓形區域;且該輸入表面與該第二電場之間的一第二相交區具有一第二大體圓形區域。
  11. 一種觸控筆,其包含:一筆筒,其界定一開口;及一筆尖,其經定位而鄰近於該開口;一尖端場產生器,其在該筆尖內且經組態以產生一第一電場;一環場產生器,其定位於該筆筒內且經組態以產生與該第一電場偏移之一第二電場;一接地環,其定位於該尖端場產生器與該環場產生器之間;一力敏結構,其安置於該筆筒內且耦接至該筆尖;及一控制板,其電耦接至該尖端場產生器及該環場產生器,該控制板相對於該筆筒係可移動的以回應在該筆尖處所接收之一力。
  12. 如請求項11之觸控筆,其中該尖端場產生器包含一彈簧式頂針,該彈簧式頂針經組態以電耦接至穿過一剛性信號導管而界定的與該筆筒之一縱向軸線對準的一信號線。
  13. 如請求項12之觸控筆,其中:該環場產生器形成於該剛性信號導管之一外部表面上;且該信號線延伸穿過該環場產生器。
  14. 如請求項12之觸控筆,其中:該筆尖經組態以回應於一所施加力而至少部分地沿該縱向軸線相對於該筆筒移動;且回應於該筆尖之該移動,該力敏結構經組態以產生對應於該所施加力之一信號。
  15. 一種用於一電子裝置之輸入裝置,該輸入裝置包含:一主體;一鼻件,其可移動地耦接至該主體且經組態以回應於一所施加力而相對於該主體移位;一力感測器,其定位於該主體內且經組態以偵測該鼻件相對於該主體之該移位;一第一電場產生器,其定位於該鼻件內且經組態以產生一第一電場;一第二電場產生器,其定位於該主體中且經組態以產生一第二電場;及一控制板,其經由延伸穿過該第二電場產生器之一信號線而電耦接至該力感測器、該第一電場產生器及該第二電場產生器,其中該控制板至少部分地定位於耦接至該力感測器之一電磁屏蔽件內。
  16. 如請求項15之輸入裝置,其中該第一電場產生器包含:一燈泡形末端,其定位於該鼻件內;及一根端,其與該燈泡形末端對置且相對於該主體向內定向。
  17. 如請求項16之輸入裝置,其中:該第一電場產生器之該根端包含一彈簧式頂針;且其中該鼻件包含包覆模製該燈泡形末端之一保護塗層。
  18. 如請求項17之輸入裝置,其中:該第二電場產生器具有一中空形狀;且該彈簧式頂針經組態以電耦接至延伸穿過該第二電場產生器之一經屏蔽信號線。
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