具有侧开关的数字转换器指示笔的制作方法

文档序号:6405954阅读:229来源:国知局
专利名称:具有侧开关的数字转换器指示笔的制作方法
技术领域
本发明涉及为了与数字转换器或类似设备一起使用的、具有开关的指示笔,该形状可以用来控制数字转换器、图形的或类似的功能。
数字转换器和类似设备包括数字化表面或图形输入板、与数字转换器表面或图形输入板有关的电路和元件以及指示笔或光标;它们这样地相互作用电路提供代表指示笔或光标在数字化表面或图形输入板上位置的数字化信号。为了与数字转换器及类似设备一起使用的、具有可在指示笔壳轴线方向上触发的压敏装置的指示笔是已知的。在转让给本申请受让人的、第4786764号美国专利(帕杜拉-Padula,等人)中公开了这种指示笔的一个实例。在使用那种类型的指示笔时,操作员以与握着书写工具相类似的方法握着指示笔壳,并且通过对着数字转换器图形输入板或表面加力于指示笔的笔尖上来触发该压敏装置。例如,线的粗细就可以是由压敏装置与图形应用程序(例如,计算机辅助设计-CAD)以及计算机相配合来控制的一种图形功能。
本发明的目的是,利用指示笔类型的装置来改善对于参数或功能的控制,这种参数或功能一般是由数字化转换器类型的装置来提供的。
本发明的另一目的是,改善这样的指示笔类型装置的人机控制。
这里所公开的、提供指示笔类型装置的本发明实现了上述和其它目的,这种指示笔类型的装置具有可变开关,例如,压敏开关,可以通过沿着指示笔的横向方向对于开关加力或加压力来触发或控制该压敏开关。
根据本发明的指示笔包括细长的壳和具有单元的装置。该单元响应于沿着壳的横向方向加到这里的压力或力以便提供与这种所加压力或力的大小相关的、具有两个值以上的输出。这种装置最好提供与所加压力或力的大小呈线性关系的输出。
根据一个实施例,这种装置包括用来安装使外壳沿横向方向运动的元件的方法,并且,这种装置提供与可动单元沿着壳的横向(例如,基本上垂直于指示笔轴线)方向运动的距离相关的输出。这样的方法最好把可动单元弹性地安装到壳上,使得当所加压力或力消失时,该单元返回到原来位置上。
在所说明的实施例中,这种装置包括磁铁和霍尔效应器件,把其中之一耦合到可动单元上,以便根据可动单元的运动而运动,使另一个相对于指示笔保持静止。
在所说明的实施例中,安装方法使可动单元弹性地、枢转地安装到壳上,以便沿着壳的横向方向运动,而且,该可动单元载有磁铁。
本发明还包括通过沿着指示笔的横向方向加手指压力来控制数字转换器类型的功能的方法。
包括本发明的指示笔不会因为在传统设备中利用腕或臂的运动来触发压敏开关时,引起非所需的运动。而且,当指示笔笔尖通过有网纹或不平的表面时,包括本发明的指示笔基本上不受由压敏开关控制的功能所产生的影响。
压敏开关的输出可以送到数字转换器类型的设备上,该输出与图形应用程序(例如,计算机辅助设计-CAD)及计算机相配合,可以用来控制线宽、着色、灰度换算、Z轴输入,等等,并且对于随机扫描印字(Calligraphic lettering)具有特殊的适用性。
本发明以实例做了说明,且不受附图的限制,附图中,相同的标号表示相同或相对应的元件,其中

图1为包括本发明的指示笔的透视图;
图2为图1指示笔从图1转动90°以后的透视图;
图3和图4分别为说明图1指示笔中所包括压敏开关工作的、该指示笔一部分的透视图和侧视图;
图5为图1指示笔沿其5-5线所取的剖面图;
图6为图1指示笔沿其6-6线所取的剖面图;
图7为图1指示笔的前视图(笔尖视图);
图8为指示笔中的印刷电路板图,其中一块印刷电路板安装图1指示笔中所包括的开关零件;
图9为包括本发明另一实施例指示笔的透视图;
图10为图9指示笔沿其10-10线所取的剖面图;
图11为说明图9指示笔中所包括压敏开关工作的图。
图1和图2所画的、根据本发明实施例的指示笔20包括根据本发明的压敏侧开关22。指示笔20包括细长的管状壳24,在24中靠近端部26安装了检测或发射元件,例如,电感或电容元件(未示出)。指示笔中这样的元件与装置(未示出)中的元件相互作用,这种装置如象具有表面(数字化表面)的数字转换器图形输入板一样,该表面与指示笔笔尖相邻的座标以传统方法来识别或数字化。
指示笔20也可以包括传统的开关(未示出),当对着数字化表面压笔的替换件30的笔尖28时,这种传统开关就接通了。那种开关可以是机械的、薄膜的、光学的、磁性的(例如,霍尔效应),等等。指示笔20的电缆组件34把该指示笔连接到数字转换器装置、或计算机上,等等(未示出)。
参看图1-图4,从壳24的侧面、沿着横向(即基本上垂直于指示笔20的纵轴或中心线36)方向所加的力或压力触发压敏侧开关22。开关22包括可动单元40,为了触发开关22,可以沿着垂直于指示笔20的轴36(图2中的箭头41)的方向压40。如图3和图4所画的,用户与握着书写工具一样地握着指示笔20,并且,用食指42向内(即垂直于轴36)压可动单元40。可动单元40装有弹簧,因此,当压力释放时,40向外枢转到其原来位置上,这样,可动单元40沿着箭头41(图2)在两个方向上运动。如下所述,可动单元40是枢转运动的,因此,40也响应于食指42(图4中的箭头43)的侧运动,沿着箭头44的方向(图6)作圆周运动。
参看图4-图6,把可动单元40的头部45(图4)成形为按钮或钥匙帽,该按钮或钥匙帽利用枢轴48在其一端47对于指示笔壳24进行枢转。利用悬垂部分51和把可动单元40向外推动的螺旋弹簧52使法兰盘49连接到头部45上,利用49使可动单元40保持连接到壳24上。枢轴48的轴一般平行于指示笔20的轴36。壳24在靠近指示笔端26的直径增大的部分53内包括一个圆周槽55,可动单元40的悬垂部分51通过55伸展出去。槽55和法兰盘49的尺寸成比例,因此,可动单元40保持在相对于槽55可动的外壳部分53内。
螺旋弹簧52分别在法兰49上的座59和安装在外壳部分53内的印刷电路板62上的座60之间伸展。弹簧52向外(即,根据图3,为反时针方向)推动可动单元40。枢轴48与弹簧52的组合弹性地支持着可动单元40,同时,允许沿着基本上垂直于指示笔轴线36的方向压40。座59,60包括在法兰49上和印刷电路板62上的凸台,在其周围对着弹簧52相对的两端伸展并镶接。
开关22包括彼此相对可动地安装着的磁铁66和霍尔效应器件(或检测器)67,即,其中一个由可动单元40载有,另一个安装到印刷电路板62上。在所说明的实施例中,可动单元40载有磁铁66,印刷电路板62上固定着霍尔效应器件67,不过,这样的安装也可以颠倒过来。磁铁66和霍尔效应器件67以已知方式工作,霍尔效应器件67提供信号,该信号随着67与磁铁66的分离度而改变。这样,磁铁66与霍尔效应器件67的组合产生了压敏开关,这种开关的输出随着沿着基本上垂直于指示笔轴线36的方向加到可动单元40上的压力或力而改变。
参看图5和图6,指示笔壳部分53的直径变大了,以便容纳开关22,与此同时,允许笔的替换件30从那里通过。从审美学和人机控制考虑,壳部分53的直径沿着末端26的方向逐渐增大,在靠近可动单元40处,达到最大值。
参看图8,把霍尔效应器件67安装到印刷电路板62上,利用导线70把62连接到主印刷电路板72上,72包括传统上由指示笔载有的电路和元件。把电缆组件34连接到印刷电路板72上。
可以把霍尔效应器件67安装到印刷电路板62上、印刷电路板72上或指示笔20的外部,利用先有技术中所已知的电路可以把67的输出线性化。这样的线性化电路可以包括例如,耦合上去以便接受霍尔效应器件输出的模-数(A/D)转换器、耦合到模-数转换器上的输入-输出装置、耦合到输入-输出装置上的微处理器,该输入-输出装置包括只读存储器(ROM),该只读存储器包括线性化查询表或传递函数程序,利用具有适当传递函数的运算放大器也可以把霍尔效应器件67的输出线性化。另一种可以把霍尔效应器件67的输出线性化的方法是,利用两块磁铁、并且把霍尔效应器件悬挂在它们之间。上述用来把霍尔效应器件的输出线性化的方法,在先有技术中是已知的。例如,具有线性输出的霍尔效应集成电路芯片可以从霍尼韦尔公司微型开关部(Microswitch Division of Honcywell Corp.)买到,像组件ss9。磁铁66是传统的,可以从例如日本日立磁性元件公司(Hitachi Magnetics Corp.)买到。
接着,参看图9-图11,示出了包括压敏侧开关22a的指示笔20a的另一实施例。类似于图1的实施例,安装了侧开关22a,以便沿着基本上垂直于指示笔20a的轴线36a的方向运动,并且把22a能够枢转地安装到指示笔20a的直径增大的部分53a上。在图9-图11的实施例中,安装了可动单元40a,以便在轴80(图9)上沿着垂直于指示笔20a的纵轴36a的方向枢转。类似于开关22,开关22a包括成形为按钮或钥匙帽形式的头部45a,该按钮或钥匙帽载有磁铁66。利用在可动单元40a一侧上的凸台82(在壳部分53a的凹槽83中,接受了凸台82)可动单元40a通过开口55a对于壳部分53a进行枢转。为了使可动单元保持可动地被吸引到壳部分53a中,可动单元40a的对侧包括凸台84,84在螺旋弹簧52a的推动下与壳部分53a中的口承86相啮合。
正如以上对于开关22所描述的那样,借助于凸台把螺旋弹簧52a安置在可动单元40a的口承86的底部和印刷电路板62a上。正如以上对于开关22所描述的那样,把霍尔效应器件67安装到印刷电路板62a上,67与磁铁66相互作用。如上所述,可以把霍尔效应器件67的输出线性化。开关22a在其它方面一般地正如对于开关22所描述的那样,指示笔20a在其它方面一般地正如对于指示笔20所描述的那样。
在图1实施例中,用户食指向左或向右运动时,将使可动单元40在窄槽55内保持稳固地对着指示笔的壳部分;在图8-图10实施例中,用户的食指向上和向下运动(轴向地)将使可动单元稳固地保持在开口55a内。
在上述实施例中,磁铁和霍尔效应器件构成了压敏开关22、22a的有效部分。但是,也可以采用其它器件它们在给定范围内,根据给定关系提供随着加到可动单元或该开关零件上的压力来改变输出。例如,开关22、22a可以利用应变测量器件压电器件、压敏薄膜或油墨、光学位置检测器、微型机械加工-蚀刻硅检测器,等等来实施。
根据本发明的侧压敏指示笔不像传统的笔尖、压敏指示笔那样,不会因为为了触发传统开关所要求的腕和臂的运动而引起压力的非所需变化,并且基本上不受由于压在变化着的表面网纹上所产生的影响。例如,利用这里所公开的枢转,在垂直于指示笔纵轴方向上被压的可动单元,对于开关的各种位置都提供了稳定性。
可以把压敏开关22、22a的输出通过电缆束34送到数字转换器或类似设备上,可以利用这种输出来控制用于各种功能包括着色或寄生信号补偿(shading)、行亮度、Z轴控制,等等的电压或信号的大小。在优选实施例中,利用压敏开关22、22a来控制灰度换算,并且可以把压敏开关有利地用于随机扫描印字,特别是铜板印字上。这样,用户可以只利用食指容易地运动压敏开关22、22a,而不需要腕或臂的动作,腕或臂的动作能够使指示笔受到非所需的运动。
虽然本发明已参考优选实施例作了描述,但是,对于熟悉这种技术的人来说,显然可以在本发明的精神和范围内进行变动和改进。例如,如上所讨论的,可以不利用磁铁和霍尔效应器件来构成压敏开关,可以利用其它方法来安装可动单元40、40a,可以控制没有提到的那些参数。还有,可以把指示笔用于不同类型的数字化转换器及其它电视图形装置中,例如,电磁的、电容的、磁致伸缩的、电阻的、光学的、声学的、阴极射线管的,光笔等等。应该了解作为实例给出了优选实施例的图纸并且作了描述,但这并不是作为对于本发明范围的限制,而且打算把全部这样的变动和改进包括到本发明的精神和范围之内。
权利要求
1.一种指示笔,包括细长的壳和响应于沿着所述壳的横向方向加到那里的压力或力、以便提供与这样所加压力或力的大小相关的输出的装置。
2.根据权利要求1所述的那种指示笔,其中,所述装置提供与所述所加压力或力的大小有线性关系的输出。
3.根据权利要求1所述的那种指示笔,其中,含有包括可动单元的所述装置和安装所述单元以便沿着所述壳的横向方向运动的方法,并且,所述装置提供与所述可动单元沿着壳的横向方向运动的距离相关的输出。
4.根据权利要求3所述的那种指示笔,其中,所述装置包括磁铁和霍尔效应器件,把其中之一耦合到所述可动单元上,以便根据所述可动单元的运动而运动,使另一个相对于指示笔保持静止。
5.根据权利要求3所述的那种指示笔,包括把所述可动单元弹性地安装到所述壳上,使得当所加所述压力或力消失时,所述单元返回到原来位置上的方法。
6.根据权利要求3所述的那种指示笔,包括把所述可动单元枢转地安装到所述壳上,以便沿着壳的横向方向运动的方法。
7.根据权利要求6所述的那种指示笔,其中,所述方法用于枢转地安装所述可动单元,以便在基本上平行于所述指示笔纵轴的轴上进行枢转。
8.根据权利要求6所述的那种指示笔,其中,所述方法用于枢转地安装所述可动单元,以便在基本上垂直于所述指示笔纵轴上进行枢转。
9.一种指示笔,包括细长的壳和具有单元的装置,安装该单元以便沿着所述壳的横向方向作弹性运动,所述装置提供与所述可动单元沿着所述壳的横向方向运动相关的输出。
10.根据权利要求9所述的那种指示笔,其中,所述装置提供与所述可动单元运动的距离呈线性关系的输出。
11.根据权利要求9所述的那种指示笔,其中,所述装置包括磁铁和霍尔效应器件,把其中之一耦合到所述可动单元上,以便根据所述可动单元的运动而运动,使另一个相对于所述指示笔保持静止。
12.一种指示笔,包括细长的壳和压敏装置,所述壳具有纵轴,所述装置具有可动单元,安装该可动单元以便沿着所述轴的横向方向作弹性运动,所述装置提供与所述可动单元沿着所述轴的横向方向运动相关的输出。
13.根据权利要求12所述的那种指示笔,其中,所述装置提供与所述可动单元运动的距离呈线性关系的输出。
14.根据权利要求12所述的那种指示笔,其中,所述装置包括磁铁和霍尔效应器件,把其中之一耦合到所述可动单元上,以便根据所述可动单元的运动而运动,使另一个相对于所述指示笔保持静止。
15.一种利用与所述数字转换器设备合作的指示笔来控制所述数字转换器或类似设备中可变参数的方法,这种方法包括把压敏装置安装到所述指示笔上,利用沿着所述指示笔的横向方向所加的压力或力来触发该压敏装置,该压敏装置提供与沿着所述指示笔的横向方向加到那里的所述压力或力相关的输出,并且,把所述装置的输出提供到所述数字转换器设备或与此有关的设备上。
16.一种指示笔,包括细长的壳和具有单元的装置,该单元响应于沿着所述壳的横向方向加到那里的压力或力,以便在给定范围内、根据给定关系提供随着这种所加压力或力的大小而改变的输出。
17.根据权利要求16所述的那种指示笔,其中,所述装置提供在所述给定范围内、根据线性关系随着所述所加压力或力的大小而改变的输出。
18.根据权利要求16所述的那种指示笔,其中,所述装置包括安装所述单元以便沿着所述壳的横向方向运动的方法,并且,所述装置提供随着所述可动单元沿着所述壳的横向方向运动的距离而改变的输出。
19.根据权利要求18所述的那种指示笔,其中,所述装置包括磁铁和霍尔效应器件,把其中之一耦合到所述可动单元上,以便根据所述可动单元的运动而运动,使另一个相对于所述指示笔保持静止。
20.根据权利要求18所述的那种指示笔,包括把所述可动单元弹性地安装在所述壳上,使得当所加所述压力或力消失时,所述单元返回到原来位置上的方法。
21.根据权利要求18所述的那种指示笔,包括把所述可动单元枢转地安装到所述壳上,以便沿着壳的横向方向运动的方法。
22.根据权利要求21所述的那种指示笔,其中,所述方法用于枢转地安装所述可动单元,以便在基本上平行于所述指示笔纵轴的轴上进行枢转。
23.根据权利要求21所述的那种指示笔,其中,所述方法用于枢转地安装所述可动单元,以便在基本上垂直于所述指示笔纵轴的轴上进行枢转。
24.一种指示笔,包括细长的壳和响应于沿着所述壳的横向方向加到那里的压力或力、以便提供与这种所加压力或力的大小相关的、具有两个值以上的输出的装置。
25.一种指示笔,包括细长的壳和具有单元的装置,安装该单元以便沿着所述壳的横向方向作弹性运动,所述装置提供与所述可动单元沿着所述壳的横向方向运动相关的、具有两个值以上的输出。
26.一种指示笔,包括细长的壳和压敏装置,所述壳具有纵轴,所述装置具有可动单元,安装该可动单元以便沿着所述轴的横向方向作弹性运动,所述装置提供与所述可动单元沿着所述轴的横向方向运动相关的、具有两个以上值的输出。
27.一种利用与所述数字转换器设备合作的指示笔来控制数字转换器或类似设备中可变参数的方法,这种方法包括把压敏装置安装到所述指示笔上,利用沿着所述指示笔的横向方向所加的压力或力来触发该压敏装置,该压敏装置提供与沿着所述指示笔的横向方向加到那里的所述压力或力相关的、具有两个以上值的输出,并且,把所述装置的输出提供到所述数字转换器设备或与此有关的设备上。
全文摘要
一种与数字转换器设备一起使用、具有压敏侧开关的指示笔。用户利用手指沿基本上垂直于指示笔轴线的方向在压敏侧开关上加力来触发该开关。该压敏开关包括可动单元,并提供与可动单元沿着基本上垂直于指示笔轴线方向的运动相关的信号。在优选实施例中,开关的输出与可动单元的运动呈线性关系。该开关可包括安装在指示笔中以便相对运动的磁铁和霍尔效应器件。这种开关可用来控制线宽、着色、灰度换算、Z轴输入,等等。
文档编号G06F3/041GK1051806SQ9010911
公开日1991年5月29日 申请日期1990年11月13日 优先权日1989年11月13日
发明者阿历山大·M·珀塞尔 申请人:萨马图形公司
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