手写笔的压阻式传感器的制造方法
【专利说明】手写笔的压阻式传感器
[0001 ] 相关申请
[0002] 此申请依据35USC 119(e)要求2013年5月20日提交的美国临时专利申请号61/ 825118的优先权，该申请的内容通过援引而被整体结合于此。
[0003] 发明的领域与背景
[0004] 本发明在其一些实施例中涉及压敏手写笔，尤其但不仅涉及配合数字化仪系统操 作的压敏手写笔。
[0005] 手写笔已知用于与数字化仪系统一同使用。手写笔的位置检测向与数字化仪相关 联的计算设备提供了输入，并被解释为用户命令。在一些已知系统中，只有当手写笔笔尖触 及数字化仪的检测表面时位置检测才被执行。在其他已知系统中，当手写笔笔尖悬停在数 字化仪的检测表面上方时位置检测也被执行。通常情况下，悬停输入和触动输入被不同地 解释。通常，数字化仪与显示屏集成，例如，用以形成触摸屏，而手写笔在屏幕上的位置与屏 幕上描绘的虚拟信息相关。
[0006] 转让给N-Trig有限公司的题为"Pressure Sensitive Stylus for a Digitizer (用于数字化仪的压敏手写笔)"的美国专利号8536471(其内容通过援引而被结合于此)描 述了有可移动笔尖的压敏手写笔，所述可移动笔尖响应于用户施加的接触压力而退入手写 笔的外壳内。外壳内的光学传感器感测笔尖的位移并响应于该感测而提供输出。笔尖的位 移是所施加的接触压力的函数。
[0007] 转让给N-Trig有限公司的题为 "System and Method for Calibration of Capacitive Touch Digitizer System"（用于电容式触摸数字化仪系统的校准的系统和方 法）的美国专利申请公开号2008-0170046 (其内容通过援引而被结合于此)描述了动态校准 配合手写笔操作的电容式触摸数字化仪系统的方法。所述方法包括检测手写笔在多个不同 事件(例如触动事件和悬停事件)上发出的信号模式，其中信号模式是来自系统的数字化仪 传感器的输出。重复的信号模式被标识，当标识出以高于预先定义的重复阈值重复的某一 信号模式时，悬停输入被定义。
[0008] 发明的概述
[0009] 根据本发明一些实施例的一方面，提供了一种具有用于感测施加在手写笔的笔尖 上的压力的压阻式传感器的手写笔，以及一种用于校准来自所述压阻式传感器的输出的方 法。在一些示例性实施例中，所述压阻式传感器充当用于标识手写笔的触动操作状态的笔 尖开关。可选地，在用户用所述手写笔执行操作时，所述压阻式传感器操作以感测笔尖压力 和/或笔尖压力的变化。
[0010] 根据本发明一些实施例的一方面，提供了一种压敏手写笔，所述压敏手写笔包括 外壳;从所述外壳突出的书写笔尖；以及压力传感器。所述压力传感器包括压阻式元件;支 撑元件，所述支撑元件包括固定至所述书写笔尖的第一端以及与所述第一端相对且压在所 述压阻式元件上的第二端；以及用于检测通过所述支撑元件施加在所述压阻式元件上的压 力的电路。
[0011] 可选地，所述压敏手写笔包括设置在所述支撑元件的所述第二端和所述压阻式元 件之间的弹性元件或层。
[0012] 可选地，所述弹性元件的接触所述压阻式元件的表面形成有至少一个突出元件。
[0013] 可选地，所述弹性元件由第一弹性材料形成的第一弹性元件形成，所述第一弹性 元件堆叠在由第二弹性材料形成的第二弹性层上，其中所述第一弹性材料和所述第二弹性 材料提供不同的弹性性质。
[0014] 可选地，所述压阻式元件包括由第一压阻式材料形成的第一压阻式层，所述第一 压阻式层堆叠在由第二压阻式材料形成的第二压阻式层上。
[0015] 可选地，所述压阻式元件被安装在固定于所述手写笔的所述外壳上的PCBA上。
[0016] 可选地，所述压阻式元件被安装在所述手写笔的所述外壳上。
[0017] 可选地，所述书写笔尖具有响应于施加在所述书写笔尖上的压力而相对于所述手 写笔的所述外壳的移动范围。
[0018] 可选地，所述支撑元件是所述书写笔尖的组成部分。
[0019] 可选地，所述电路包括可操作以在所述压阻式元件上施加偏压的可变电压或电流 源，以及可操作以响应于所定义的持续期间上检测到的平均压力的变化而调整施加在所述 压阻式元件上的所述偏压的控制器。
[0020] 可选地，所定义的持续期间在1秒和10分钟之间。
[0021] 可选地，所述压敏手写笔包括可操作以生成提供与所述压力传感器的电路检测到 的压力有关的信息的信号的信号发生器。
[0022] 可选地，所述压力传感器被作为用于检测所述手写笔的触动操作模式的开始的笔 尖开关。
[0023] 根据本发明的一些实施例的一方面，提供了一种用于感测施加在手写笔的书写笔 尖上的压力的方法，所述方法包括:提供用于感测施加在所述手写笔的所述书写笔尖上的 压力的压阻式压力传感器;定义对应于无压力被施加在所述手写笔的所述书写笔尖上的第 一输出电平;检测当用户操作所述手写笔时来自所述压阻式压力传感器的输出；确定在所 定义的持续期间上检测到的输出的累计平均值;将所述第一输出电平与所述累计平均值相 比较；以及响应于所述比较的结果动态校准所述压阻式压力传感器。
[0024] 可选地，所定义的持续期间至少为1秒。
[0025] 可选地，动态校准所述压阻式压力传感器包括更新所述第一输出电平。
[0026] 可选地，动态校准所述压阻式压力传感器包括调整施加在所述传感器的压阻式元 件上的偏压。
[0027] 可选地，所述第一输出电平与所述累计平均值之间的差异随着时间按增量被修 正。
[0028] 可选地，所述方法包括定义与被定义用来在触动操作模式和悬停操作模式之间切 换的压力相对应的第二输出电平;将来自所述压阻式压力传感器的输出与所述第二输出电 平相比较；以及响应于从所述输出中标识出超出所述第二输出电平的输出而切换到所述触 动操作模式。
[0029] 可选地，动态校准所述压阻式压力传感器包括调整所述第二输出电平。
[0030] 可选地，所述方法包括将来自所述压阻式压力传感器的输出报告给数字化仪系 统。
[0031]可选地，所述方法包括:存储用于校准所述压阻式压力传感器的至少一个参数；以 及响应于所述比较来更新所存储的参数。
[0032]除非另外定义，否则本文中所使用的所有技术和/或科学术语具有如本发明所属 的领域的普通技术人员共同理解的相同含义。虽然类似于或等同于本文所描述的方法和材 料的方法和材料可在实践或测试本发明的实施例时被使用，但下文描述了示例性方法和/ 或材料。在冲突的情况下，包括定义的专利说明书将支配。另外，材料、方法、以及示例只是 说明性的，并且不旨在进行必然地限制。
[0033] 附图简述
[0034] 参考附图仅通过示例在此描述本发明的一些实施例。现在通过专门详细地参考附 图，强调所示的细节作为示例且用于对本发明的实施例的说明性讨论的目的。在这一点上， 利用附图进行的描述使得如何实践本发明的实施例对本领域技术人员是显而易见的。
[0035] 在附图中：
[0036] 图1是根据本发明的一些实施例的示例性压敏手写笔的简化框图；
[0037] 图2是根据本发明的一些实施例的具有压力感测机制的示例性手写笔笔尖部件的 简化不意图；
[0038]图3A、3B和3C是根据本发明的一些实施例的提供对施加的压力的期望的非线性响 应的三种替代压力感测机制的简化示意图；
[0039] 图4是根据本发明的一些实施例的手写笔的压阻式压力传感器的简化电路图；
[0040] 图5是根据本发明的一些实施例的用于动态校准压阻式压力传感器的示例性方法 的简化流程图；以及
[0041] 图6是根据本发明的一些实施例的与压敏手写笔一起操作的示例性数字化仪系统 的简化框图。
[0042] 发明的具体实施例的描述
[0043] 本发明在其一些实施例中涉及压敏手写笔，尤其但不仅涉及配合数字化仪系统操 作的压敏手写笔。
[0044] 根据本发明的一些实施例，提供了具有用来感测施加在手写笔的笔尖上的压力的 压阻式传感器的手写笔。根据本发明的一些