一种输入设备的制作方法

本申请涉及输入输出技术领域，尤其涉及一种输入设备。

背景技术：

目前，电子笔主要包含笔尖、笔杆以及笔杆内设置的与笔尖相连接的传感装置，由此，在使用笔尖在数位板上进行书写时，电子笔中利用传感装置检测笔尖上所受到的力，并根据该力来输入相应的内容。

例如，在电子笔检测到力大于一定值的时候，电子笔所输入的线条较粗，在电子笔检测到力小于一定值的时候，电子笔所输入的线条较细，由此，丰富用户的输入体验。

但是，电子笔在进行输入操作时，会因为受力而使得笔尖在笔杆头部所形成的圆柱形空间内晃动，因此，会使得用户的输入体验较差。

技术实现要素：

有鉴于此，本申请提供一种输入设备，如下：

一种输入设备，包括：

壳体，具有容纳空间，其中，所述壳体的第一端具有第一口径的开口；

输入装置，具有第二端和第三端，所述第二端和所述第三端相反，所述第二端的至少部分位于所述开口外，且所述第二端中位于所述开口外的局部为第二口径，所述第二端中位于所述开口内的局部为第三口径；其中，所述第二口径小于所述第一口径，第三口径大于所述第一口径；

传感装置，设置在所述容纳空间内，与所述输入装置的第三端相连，用于通过所述输入装置传递，检测所述输入装置的第二端所获得的外力。

上述输入设备，优选的，所述开口的内壁具有第一沿和第二沿，所述第一沿靠近所述第二端中位于所述开口外的部分，所述第二沿靠近所述第二端中位于所述开口内的部分，其中：

所述第一沿和所述第二沿均为第一口径；所述输入装置和所述第二沿抵接。

上述输入设备，优选的，所述开口的内壁具有第一沿和第二沿，所述第一沿靠近所述第二端中位于所述开口外的部分，所述第二沿靠近所述第二端中位于所述开口内的部分，其中：

所述第一沿和所述第二沿的口径平均值为所述第一口径，且所述第一沿的口径与所述输入装置中对应于所述第一沿位置的部分的口径相匹配，所述第二沿的口径与所述输入装置中对应于所述第二沿位置的部分的口径相匹配。

上述输入设备，优选的，还包括：

施力装置，设置在所述容纳空间内，用于对所述输入装置施加第一方向的力，所述第一方向为从所述第三端指向所述第二端的方向，使得所述输入装置与所述开口抵接。

上述输入设备，优选的，所述施力装置的一端与所述输入装置相连接，所述施力装置的另一端与所述传感装置相连接；

其中，所述传感装置具体用于：根据预先获得的压力值，检测所述输入装置的第二端所获得的外力，所述压力值为在所述输入设备处于非输入状态的情况下所获得的所述输入装置的第二端与所述开口抵接时的压力值。

上述输入设备，优选的，所述施力装置的一端与所述输入装置相连接，所述施力装置的另一端与所述传感装置相连接；

其中，所述施力装置为螺旋结构，所述螺旋结构缠绕在所述输入装置的第三端上；

且，所述施力装置还用于组成所述传感装置与所述输入装置对应的输出设备之间的信号传输电路，所述信号传输电路至少用于将所述传感装置所获得的外力传输到所述输出设备。

上述输入设备，优选的，所述信号传输电路至少包括：所述输入装置与所述输出设备之间形成的电容、所述施力装置的螺旋结构形成的电抗。

上述输入设备，优选的，还包括：

连接结构，设置在所述容纳空间内，用于将所述施力装置与所述容纳空间的内壁相连，以使得所述施力装置稳定缠绕在所述输入装置的第三端上。

上述输入设备，优选的，所述输入装置的第二端包括：输入部分和固定部分，所述输入部分包含所述第二端中位于所述开口外的部分，所述固定部分包含所述第二端中与所述开口位置相对应的部分和所述第二端中位置与所述开口内的部分；

其中，所述固定部分的硬度大于所述输入部分的硬度；和/或，所述固定部分与所述输入部分之间可拆卸的连接。

上述输入设备，优选的，所述第二端中所述第二口径的部分与所述第三口径的部分之间的局部口径为从所述第二口径到所述第三口径连续；

或，所述输入装置还具有中部，所述中部位于所述第二端和所述第三端之间，所述中部为第四口径，所述第四口径小于或等于所述第三口径。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种输入设备的结构示意图；

图2-图3分别为本申请实施例的使用示例图；

图4及图5分别为本申请实施例中输入装置的第二端的结构示例图；

图6及图7分别为本申请实施例中输入装置的多种结构示意图；

图8-图11分别为本申请实施例中开口的结构示意图；

图12-图16分别为本申请实施例提供的一种输入设备的其他结构示意图；

图17-图18分别为本申请实施例中输入装置的第二端的其他结构示例图；

图19-图21分别为本申请实施例所实现的电子笔的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

参考图1，为本申请实施例提供的一种输入设备的结构示意图，该输入设备可以为在数位板或触控屏等设备上进行输入的设备，如电子笔等。本实施例中的技术方案主要用于避免输入设备进行输入时的晃动，从而改善用户的输入体验。

具体的，本实施例中的输入设备中可以包括以下结构：

壳体1，具有容纳空间r，其中，壳体1的第一端a具有第一口径的开口2。

输入装置3，具有第二端b和第三端c，第二端b和第三端c相反，第二端b的至少部分x位于开口2外，且第二端b中位于开口2外的局部x为第二口径，第二端b中位于开口2内的局部y为第三口径；其中，第二口径小于第一口径，第三口径大于第一口径。

如图1中所示，输入装置3的第二端b位于开口2外的局部的口径小于开口2的口径，而输入装置3的第二端b位于开口2内的局部的口径大于开口2的口径，由此，开口2能够将输入装置3的第二端b稳定卡主，避免输入装置3在开口2形成的空间内晃动。

传感装置4，可以固定设置在容纳空间r内，与输入装置3的第三端c相连，用于通过输入装置3传递，检测输入装置3的第二端b所获得的外力。

结合图1，如图2中所示，输入设备在输出设备如数位板或者触控屏等上面进行输入操作时，设置在容纳空间r内的传感装置4通过与输入装置3的第三端b相连，就可以通过输入装置3的传递检测到输入装置3的第二端b所获得的来自输出设备上的外力。

进一步的，传感装置4将这些外力传输到输出设备之后，输出设备上能够输出相应的内容，如字符或者划线等内容，如图3中所示。

在一种实现方式中，传感装置4可以为压力传感器实现。具体的，压力传感器可以设置在容纳空间r内的pcba(printedcircuitboardassembly)上，同时，pcba上还可以设置其他传感器件。

由上述方案可知，本申请实施例提供的一种输入设备中，通过在具有容纳空间的壳体的第一端设置第一口径的开口，就可以将一端口径小于开口且另一端口径大于开口的输入装置固定在开口处，同时通过设置在容纳空间内的传感装置与输入装置处于容纳空间内的一端相连接，由此，传感装置通过输入装置的传递能够检测输入装置上处于容纳空间外的一端所获得的外力。可见，本实施例中将输入装置的两端分别设置为口径大于开口的一端和口径小于开口的一端，这样在输入装置进行输入而受力的过程中，壳体的开口可以稳定卡住输入装置，而不会出现晃动的情况，由此来改善用户的输入体验。

在一种实现方式中，输入装置3的第二端b中第二口径的部分x与第三口径的部分之间的局部y口径可以为从第二口径到第三口径线性的连续，如图4中所示，由此，输入装置2的第二端b的外壁为平滑的锥面结构；

在另一种实现方式中，输入装置3的第二端b中第二口径的部分与第三口径的部分之间的局部口径可以为从第二口径到第三口径呈阶梯递进的连续，如图5中所示，由此，输入装置2的第二端b的外壁为阶梯状的锥面结构。

在一种实现方式中，输入装置3还具有中部d，中部d位于第二端b和第三端c之间，如图6中所示，其中，中部d为第四口径，而第四口径可以小于或等于第三口径，其中：

如图6中所示，在第四口径小于第三口径的情况下，输入装置3的第三端c也可以为第四口径，此时，输入装置3呈箭型结构，箭型结构的箭头即第二端b的外壁为平滑或阶梯状的锥体结构，而箭型结构的箭尾可以为圆柱结构，锥体结构的最大口径大于圆柱结构的口径；

再如图7中所示，在第四口径等于第三口径的情况下，输入装置3的第三端c也可以为第四口径，此时，输入装置3呈类似弹头结构，弹头结构的弹头的外壁为平滑或阶梯状的锥体结构，而弹头结构的弹身的外壁为圆柱结构，锥体结构的最大口径等于圆柱结构的口径。

具体实现中，开口2的内壁具有第一沿21和第二沿22，第一沿21靠近第二端b中位于开口2外的部分，第二沿22靠近第二端b中位于开口2内的部分，基于此：

在一种实现方式中，如图8中所示，第一沿21和第二沿22均为第一口径，也就是说，开口2的与输入装置3相接触的内壁为直筒结构，此时，输入装置3和第二沿22抵接，由此，开口2的第二沿22能够稳定卡住输入装置3的第二端b，如图9中所示，使得输入装置3在输出设备上进行输入操作时不会出现晃动的情况，达到改善用户输入体验的目的。

在另一种实现方式中，如图10中所示，第一沿21和第二沿22的口径平均值为第一口径，且第一沿21的口径与输入装置3中对应于第一沿21位置的部分的口径相匹配，同时，第二沿22的口径与输入装置3中对应于第二沿22位置的部分的口径相匹配，也就是说，开口2的与输入装置3相接处的内壁至少近似为锥面结构。此时，由于第一沿21的口径与输入装置3中对应于第一沿21位置的部分的口径相匹配且第二沿22的口径与输入装置3中对应于第二沿22位置的部分的口径相匹配，同时，输入装置3的第二端b为一端口径小于开口2且另一端口径大于开口2的结构，由此，能够使得开口2的内壁与输入装置2的第二端b能够相接触但留有空间，即近似过盈配合而不是过盈配合，如图11中所示，由此，输入装置3能够与开口2之间的相对位置会更加稳定，由此，进一步避免输入装置3在输出设备上进行输入操作时出现晃动的情况，达到改善用户输入体验的目的。

在一种实现方式中，本实施例中的输入设备中还可以包括以下结构，如图12中所示：

施力装置5，设置在容纳空间r内，用于对输入装置3施加第一方向的力，这里的第一方向为从第三端c指向第二端b的方向，使得输入装置3与开口2抵接。

如图13中所示，为了能够使得输入装置3与开口2之间抵接，也就是让开口2给输入装置3有第二方向上的力，第二方向为从开口2指向输入装置3的第三端c的方向，或者说是从输入装置的第二端b指向第三端c的方向，基于此，本实施例中可以在与第二方向相反的第一方向上通过施力装置5向输入装置3施加力，使得输入装置3与开口2之间形成互相抵接的力，由此，保证输入装置3与开口2之间在沿输入装置3所在的线上不晃动。

可选的，施力装置5可以为弹性结构实现，例如，弹性结构可以单独以弹簧，弹簧的一端与输入装置3相连接，弹簧的另一端与壳体1相连接，由此，弹簧能够通过调节连接位置使得弹簧被压缩，由此，弹簧通过向外的弹力将输入装置3抵接在开口2上，如图14中所示；

或者，弹性结构可以由海绵和皮筋组合实现，海绵填充在容纳空间r内，且处于输入装置3与开口3之间的位置，使得输入装置3与开口2之间互相原理，此时，通过皮筋连接壳体1和输入装置3，皮筋能够通过调节连接位置使得皮筋被拉伸，由此，皮筋通过向内的收缩力将输入装置3抵接在开口2上。

基于以上实现，在一种实现方式中，施力装置5的一端e与输入装置3相连接，施力装置5的另一端f与传感装置4相连接，如图15中所示，传感装置4在检测输入装置3的第二端b所获得的外力时，具体是根据预先获得的压力值来检测输入装置3的第二端b所获得的外力，而这个压力值为在输入设备处于非输入状态的情况下所获得的输入装置3的第二端b与开口2抵接时的压力值。

也就是说，传感装置4预先在输入设备处于非输入状态即输入装置3的第二端b没有受到外力的情况下获得所检测到的压力值，基于此，传感装置4在输入装置3处于输入状态即输入装置3的第二端b受到外力的情况下检测输入装置3的第二端所获得的外力时，使用预先获得的压力值对检测到的输入设备在输出设备上进行输入操作时的实时压力值进行修正，从而得到更为准确的输入装置3的第二端所获得的外力。

例如，传感装置4将实时检测到的压力值减去预先获得的压力值，即可得到输入装置3的第二端所获得的外力。

在一种实现方式中，施力装置5的一端e与输入装置3相连接，施力装置5的另一端f与传感装置4相连接，如图15中所示，施力装置5为螺旋结构，且螺旋结构缠绕在输入装置3的第三端c上，基于此，在施力装置5为导电结构的情况下，施力装置5还用于组成传感装置4与输入装置3对应的输出装置之间的信号传输电路6，所形成的信号传输电路6至少用于将传感装置3所获得的外力传输到输出装置。

另外，信号传输电路6还用于传输设置在pcba上的倾角传感器所获得到的倾角数据以及输入装置3在输出设备上的输入位置等信息。

具体的，在施力装置5为缠绕在第三端c上的螺旋结构且为导电结构的情况下，施力装置5的螺旋结构形成电抗，而输入装置在对输出设备进行输入操作的情况下，输入装置与输出设备之间形成电容，由此，施力装置5能够作为电抗与电容形成rc振荡电路，当然，电路中还包含有输入设备中的电源等电路必要部件，基于此，电源、人体、大地、电容和电抗组成完整的rc振荡电路，在rc振荡电路中通过晶振频率的变化或电容的变化来向输出设备传输相应的信息，如外力、倾角以及输入位置等。

在一种实现方式中，输入设备中还可以包括以下结构，如图16中所示：

连接结构7，设置在容纳空间r内，用于将施力装置5与容纳空间r的内壁相连，以使得施力装置5稳定缠绕在输入装置3的第三端c上。

具体的，连接结构7可以为连接杆或焊接点，由此，连接结构7将施力装置5稳定缠绕在第三端c上，这样，在通过输入装置3将输入装置3的第二端b所受到的外力传递到pcba上的传感装置时，能够避免施力装置与传感装置4以及输入装置3之间的连接脱落。

在一种实现方式中，输入装置3的第二端b可以包括以下结构，如图17所示：

输入部分31和固定部分32。

其中，输入部分31可以包含第二端b中位于开口2外的部分，而固定部分32包含第二端b中与开口2位置相对应的部分和第二端b中位置与开口2内的部分；

其中，固定部分32的硬度大于输入部分31的硬度，例如，固定部件32即笔杆可以为硬质耐磨材料，如陶瓷、耐磨钢等，而输入部件31即笔尖可以为柔性耐磨树脂，如聚甲醛pom(polyformaldehyde)、高弹性体橡胶等。由此，输入装置3通过固定部分32与开口2接触，避免输入部件31直接与开口2接触，从而达到保护输入部件31的目的。

在另一种实现方式中，固定部分32与输入部分31之间可拆卸的连接，如图18中所示，输入部分31具有突出部分，而在固定部件32中有凹陷空间，基于此，输入部件31可以通过其突出部分嵌入连接到固定部件32的凹陷空间中，由此，在需要更换输入部分31或固定部件32时，可以将输入部件31的突出部分从固定部件32的凹陷部分取出，再将新的输入部件31的突出部分嵌入连接到固定部件32的凹陷空间中或者将输入部件31的突出部分嵌入连接到新的固定部件32的凹陷空间中。

以输入设备为电子笔为例，输出设备为触控屏，随着电子产品的性能的提高，价格的降低，以及相关技术的发展，电子笔越来越普及，作为会议记录，学习笔记等，比起键盘更加符合操作习惯，同时资料可以长久保存，易于查找并不容易遗失等。但是，随着这些精细化的应用场景，普遍存在的笔尖晃动问题，变成了越来越影响用户体验的因素；同时压力感应的触感基本取决于压力感应器，与人体感知的情况符合性并不好。

有鉴于此，本申请提出了一种新的实现无晃动、同时该电子笔还可以根据人因方法调整笔尖压力和笔迹粗细，改善了传感器压力特性与使用这不符合的不好体验；同时该申请，将发明构思、结构和倾斜传感结构结合，实现了成本友好。具体方案如下：

1、本申请所实现的一种新的主动笔结构中，可以将笔尖和笔杆头内部设计成圆柱形(多棱锥也可以)，如图19中所示，且笔尖圆锥角小于笔杆头内部圆锥角，在笔尖和笔杆连接的局部(如1mm以内)可以锥角一样，但分别走下公差和上公差；

2、笔尖与锥状螺旋状弹簧的一端连接，如图20中所示，该弹簧缠绕在笔尖中的非输入部分，并且弹簧的另一端连接pcba上的传感器，如检测倾角的传感器、检测输入位置的传感器和检测笔尖所受外力的压力传感器，等等；

3、弹簧将使笔尖和笔杆头压紧，防止笔尖晃动；

4、压力传感器将根据初始的笔尖和笔杆头压紧力来初始化；

5、该弹簧同时可以实现倾角和输入位置传感的目的；

6、优选的，该弹簧和倾角传感器同时固定在一个结构件上，同时，该弹簧与倾角传感器pcba连接之间，有一个固定结构，从而控制弹簧将压力传递给与pcba，导致连接的脱离的风险；

7、优选的，通过改变该弹簧材质、螺旋间距、截面形状等，使其弹性系数k值，符合人因压力感知曲线；

8、优选的，该笔尖与笔杆接触部分为硬质耐磨材料，如陶瓷、耐磨钢等，笔尖为柔性耐磨树脂，如pom、高弹性体橡胶等。

可见，本申请中的电子币结构简单，创新结构同步实现了无晃动和倾角测试，并且成本低。

如图21中所示，本申请中笔尖为小于笔杆锥度的设计，在最下端，笔尖和笔杆局部锥度一致，考虑到制作公差，分别使其走下、上公差，确保两者不是过盈配合。而当书写时，由于笔杆头内部锥度的存在，笔尖所受小于笔尖锥度的侧向力将不会导致笔尖摩擦力增加，大于笔尖锥度的侧向力，导致的摩擦力，也将大幅减少。

优选的，将笔尖设计为两部分，与笔杆接触的部分，为耐磨且刚度较大的材料制作(如陶瓷，耐磨钢等)，与书写对象接触的部分为耐磨且柔性材料，如pom，高弹性橡胶、树脂等。耐磨柔性材料可替换，提升了书写感受，降低了成本。

优选的，该笔尖与螺旋性弹簧连接，该弹簧一端连接笔尖，一端连接笔杆上固定位置，初始按照是该弹簧压缩，使笔尖和笔杆紧密接触，避免晃动；此时记录压力值，作为笔压初始值/归零值。

优选的，该弹簧另外一端，与倾角传感器(电容传感器)连接，实现倾角传感功能。

优选的，该弹簧与pcba控制板连接之间，有固定的结构，以避免将弹簧压缩的力传到其与pcba连接处，从而导致分离风险；

优选的，该弹簧通过材料、间距、截面形状等设计，使该弹力系数与变形行程产生的力更符合人因工程。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(ram)、内存、只读存储器(rom)、电可编程rom、电可擦除可编程rom、寄存器、硬盘、可移动磁盘、cd-rom、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。