平面端部活动头部活动双杆部鼠标手绘笔的制作方法

专利名称：平面端部活动头部活动双杆部鼠标手绘笔的制作方法
技术领域：
本发明“平面端部活动头部活动双杆部鼠标手绘笔”指的是同时具有以下电脑外设功能的硬件 比如由WAcom手绘板和手绘笔硬件系统组成的电脑手绘输入系统； 比如由汉王手写板和手写笔硬件组成的电脑手写输入系统； 以及比如纵横滚轮光电鼠标等电脑鼠标。
以及电玩游戏摇杆设备； 本发明内容主要分为硬件方面的发明和与硬件部份配合的电脑软件的设计方法的发明。
本发明不但具有以上硬件的所有功能且有以下优点 一分辨率高，刷新率高； 二压感级数高； 三可以仅有一个笔状输入部件，能在大多数物体平面，如桌面鼠标垫上使用，使用范围不受限制； 四具有以上硬件所没有的功能，如能将本发明杆部的倾斜摇摆的方向角度探测出来形成电子信息，并输入电脑，通过电脑软件转化为电脑图形的点和线条的宽度或颜色深浅变化，或产生电玩游戏摇杆功能及纵横滚轮鼠标的滚轮功能等。
五生产成本低，技术成熟。

背景技术：
第一部份为电脑手绘输入系统和电脑手写输入系统的
背景技术：
电脑手绘输入系统和电脑手写输入系统的硬件部份结构原理大致相同，不同的主要是压感级数和分辨率，因此这里仅介绍电脑手绘输入系统硬件。电脑手绘输入系统的硬件部份分为手绘板和手绘笔两部份。
目前的电脑手绘输入系统硬件主要为电磁感应式结构，它分为电磁感应手绘板和电磁感应手绘笔两部分。它的功能原理是通过在手绘板下方的布线电路通电后，在一定空间范围内形成电磁场来感应带有线圈的手绘笔的笔尖位置进行工作的。电磁感应手绘笔可放出电波，由手绘板感应到后计算出笔的位置形成电子信息输入给电脑。由于电磁波能隔空传导，所以即使手绘笔不接触到手绘板，手绘板也能感应到。因此在距离手绘板一定高度之内，手绘板仍能感应到手绘笔的位置。在手绘笔中有压感探测器能探测到手绘笔对手绘板的压力大小。手绘板中的布线电路和手绘笔中的线圈实际上组成了手绘笔在手绘板上方的xy轴探测器，线圈和布线电路需要互相配合才能工作。
第二部份为电脑鼠标的
背景技术：
目前的光电鼠标结构为在光电鼠标中有光学感应器芯片和发光二极管组成的xy轴探测器(也可看作是xy轴移动轨迹探测器)。在光电鼠标底部为平面，或者是有一些凸起，这些凸起减小了摩擦力，凸起的顶部在一个平面上，它们实际上组成了抽象的平面。光电鼠标底部有一个开口，当人手持光电鼠标在某一物体平面如桌面或鼠标垫上做沿这一物体平面的运动时，发光二极管发出的光线通过底部的开口照在这一物体平面上，反射回来的光线通过光学感应器芯片底部的感光孔，由光学感应器芯片接收到，经过计算等处理形成光电鼠标在这一物质平面上的xy轴坐标信息，或光电鼠标在这一物质平面上移动的轨迹信息。
目前的纵横滚轮光电鼠标具有移动屏幕光标和纵横滚轮的功能，纵横滚轮能控制屏幕页面向上下左右四个方向滚动。
机械鼠标中除开按键和滚轮(这个滚轮指的是鼠标顶部控制屏幕页面翻页的滚轮)外的部分，如底部的滚动球和滚动球驱动的滚轴和栅栏或齿纹，以及栅栏两侧的发光二极管和感光元件实际上也组成了xy轴探测器(也可看作是xy轴移动轨迹探测器)。机械鼠标除了xy轴探测器外其它部分与光电鼠标大致相同。
当用鼠标作为手绘输入工具进行书写和绘画时，由于人手持鼠标的方式与持笔写字绘画习惯不同，且做书写绘画动作时需要按下鼠标左键，因此使用不太方便。
第三都份为电脑游戏摇杆的
背景技术：
游戏摇杆的硬件部份通常分为两部分底座和摇杆。底座的底部为平面，这使它能平稳的放置在桌面上。底座上方是摇杆，摇杆下端与底座由一个倾斜摇摆接头相连。摇杆能以这一倾斜摇摆接头的中心为中心，向底座的底部平面的任意方向做倾斜摇摆运动，这一运动的方向和角度能由一个倾斜摇摆探测器探测出来并形成电子信息，用来控制游戏人物或其它物体的运动。
xy轴探测器当然也需要有一些电子线路和集成电路比如运算电路或接口电路的支持才能工作，但是为了说明方便省略不提。
从以上的背景技术中我们看到实际上电脑手绘输入系统也具有鼠标功能，同样的鼠标也能作为电脑手绘输入系统使用，但是目前的电脑手绘输入系统不能探测出手绘笔笔杆的倾斜摇摆的方向和角度，即使手绘笔笔杆的倾斜摇摆能够对形成的电子信息有一定的影响，使用者也不能自由方便的控制来产生各种功能。所以我的发明中只要能具有电脑手绘输入系统功能就能具有鼠标功能了，然后再使本发明能够探测出笔杆的倾斜摇摆的方向和角度，这样就可以用笔杆的倾斜摇摆的方向和角度来产生电脑游戏摇杆功能和鼠标滚轮功能，以及用笔杆的倾斜摇摆来控制电脑图形的点和线条的宽度或颜色深浅变化。
那么我们就从手绘输入系统进行说明，电磁感应式手绘板和手绘笔实际使用功能的基本实现方式为，人手持手绘笔在手绘板上模拟传统的笔在纸上的书写或绘画动作或鼠标动作，手绘板的布线电路和手绘笔中的线圈共同配合探测出手绘笔相对于手绘板的各种运动状态，并把运动状态转化为电子信息输入电脑，电脑根据这些信息通过软件模拟出书写的字或绘画的图形或鼠标移动的轨迹和鼠标的点击动作。
抽象的说在人的书写和绘画行为的过程中需要用到两大工具 (1)一是作用体，一般指的是人手持的工具，在书写和绘画时通常处于相对运动状态中。传统的如铅笔；美工钢笔；木刻刀等。
非传统的如电脑手绘笔；电脑手写笔；鼠标等。以及本发明的实际产品的笔状输入部件。
(2)二是受体，通常受体大多为平面状态，它的空间形态抽象为二维，在书写和绘画时通常处于相对静止状态中。传统的如纸；木板。
非传统的如电脑手绘板；电脑手写板；鼠标垫等。由于本发明的实际产品可仅有笔状输入部件，所以本发明的受体可为桌面，鼠标垫等。
本发明主要是非传统的作用体的发明。
在人用传统的作用体和受体进行书写和绘画时，人手持作用体在受体上做各种书写和绘画动作，在受体上留下痕迹形成书写和绘画的字体和图形。
在人用非传统的作用体和受体进行书写和绘画时，人手持作用体在受体上模拟各种书写和绘画动作，作用体和受体中的电子仪器探测到这些运动，并把这些运动转化为电子信息，在电脑中模拟出书写和绘画时的痕迹。
书写和绘画时的痕迹指的是点，线，面和颜色的变化。
要想产生或用电脑模拟书写和绘画的字体和图形。必须具有作用体和受体两大物质实体，书写和绘画的字体和图形的产生与作用体在受体上所做的运动直接相关。
由于本发明和电磁感应式手绘输入系统是模拟传统作用体在受体上的动作进行工作的，那么这里分析一下传统作用体的动作，以铅笔为例，铅笔的书写和绘画动作过程可分为四部份 1落笔动作过程铅笔笔尖在纸面上方，向纸面上的某一个想要书写和绘画的笔划或图形的起笔处下落的动作过程。这一过程中笔尖与纸面的距离不断减小，这一过程中笔尖在最后阶段接触到纸面，只形成一维点状的痕迹。
2运笔动作过程铅笔笔尖与纸面保持接触，笔在纸上的动作过程。这一过程中纸上形成了笔划或图形的痕迹。
3提笔动作过程铅笔笔尖离开纸面，不与纸接触并向上提起一定高度，笔尖与纸面保持一定距离的动作过程。这一过程中不形成笔划或图形的痕迹。实际上笔尖一离开纸面就不会形成笔划或图形的痕迹了，之所以铅笔要再向上提起一定距离，是为了在以后的移笔动作中，笔尖不会由于人手的不稳定性不小心接触到纸面，而形成不需要的痕迹。这一过程中笔尖与纸面的距离不断加大到一定程度停止。
4移笔动作过程笔尖与纸面保持一定距离，并向纸面上的某一位置，也就是下一个想要书写和绘画的笔划或图形的起笔处移动的过程。这一过程中笔尖不接触到纸面不形成笔划或图形的痕迹。
以上的书写和绘画动作过程中笔的具体运动方式有四种 1笔在纸面上的xy轴坐标上的运动。在这一运动方式中笔与纸的距离不变。
2笔在纸面上方的z轴方向上的运动。这一运动中笔尖与纸面的距离大小不断变化。
3笔或笔杆的倾斜摇摆运动。笔或笔杆与纸面的夹角大小和方向变化。
4笔以自身长度方向也就是纵方向的轴线为轴的自旋运动。
xy轴方向指的是水平面的方向，z轴方向指的是垂直于水平面的上下方向。
在铅笔的所有四种书写和绘画动作过程中笔都能够做以上的四种具体运动方式，但是它们的主要的运动方式不同。
在铅笔的运笔动作过程中，人能够自由方便的用笔的这四种具体运动方式控制形成的纸面痕迹的不同变化，比如用铅笔笔尖在纸面上的xy轴平面上的运动形成痕迹的轨迹变化；用手对笔施加的压力变化使笔尖对纸面的压力变化，产生痕迹的大小或颜色深浅变化，比如线条的颜色深浅变化，手对笔施加的压力变化可看作是笔尖保持与纸面接触并在纸面上的z轴方向上的微小范围的运动；用笔或笔杆的倾斜摇摆使笔尖与纸面的接触面积大小变化产生纸面痕迹的大小变化，比如线条的粗细变化；用笔的自旋来使笔尖在纸面上旋转以此产生痕迹的某些特征的变化，比如点的形状的变化。
在铅笔的提笔和落笔动作中铅笔与纸面的距离变化，所以可以说铅笔主要做纸面上方的z轴方向上的运动。
在铅笔的移笔动作中铅笔主要做纸面上方与纸面有一定距离的xy轴坐标上的运动。
电磁感应式手绘输入系统只能够用手绘笔的xyz轴的运动来控制电脑屏幕中模拟的痕迹的不同变化。它的控制方式具体为；当手绘笔在手绘板上做xy轴平面移动时，xy轴探测器探测到这一移动并形成电子信息输入电脑，电脑根据压感探测器的信息，把这一信息转化为书写和绘画痕迹的轨迹或电脑屏幕光标的移动轨迹，如果手绘笔笔尖与手绘板保持接触则压感探测器产生信息，电脑把手绘笔的xy轴平面移动信息转化为书写和绘画痕迹的轨迹，如果手绘笔笔尖与手绘板不接触则压感探测器不产生信息，电脑把手绘笔的xy轴平面移动信息转化为电脑屏幕光标的移动轨迹。手绘笔笔尖与手绘板保持接触时，手的压力大小由压感探测器探测出来产生信息输入电脑，电脑软件根据压力的大小产生书写和绘画痕迹的大小或颜色变化。
在用鼠标进行电脑书写绘画时按下鼠标左键相当于电磁感应式手绘输入系统的手绘笔笔尖与手绘板接触压感探测器产生信息的动作。
本发明能够用以上四种具体运动方式来控制电脑屏幕模拟的痕迹的不同变化，并能用杆部的倾斜摇摆运动来产生游戏摇杆和鼠标滚轮功能，杆部的倾斜摇摆运动是向平面的所有方向进行的，所以能控制屏幕页面向屏幕的所有方向滚动，而不是象纵横滚轮鼠标的滚轮能控制的方向只有上下左右四个方向。


发明内容
从以上的背景技术中我们看到，电磁感应式手绘输入系统存在四个问题 问题一在手绘笔作提笔和落笔动作中，手绘笔与手绘板有一定距离，这导致线圈和布线电路之间有一定距离，xy轴探测器需要在它的两部分也就是线圈和布线电路之间距离较远时工作，这使得xy轴探测器的工作比较困难，结构比较复杂。
问题二手绘笔在书写和绘画过程中，在手绘板上做各种方式的具体运动时，手绘笔中的线圈也随之做各种运动，不止是xy轴坐标上的平面的二维运动，这些运动都会对xy轴探测器的工作有影响，而xy轴探测器需要从这些复杂运动中，把手绘笔在xy轴平面上的二维运动的信息分辨出来，产生手绘笔在手绘板上的位置信息，这就有一定困难，结构比较复杂。
问题三电磁感应式手绘输入系统不能把手绘笔笔杆的倾斜方向和角度探测出来，用笔杆的倾斜摇摆来控制电脑软件产生各种功能。
问题四电磁感应式手绘输入系统需要手绘笔和手绘板配合工作，它有手绘笔和手绘板两大部件，且手绘板体积大，耗电高。
而鼠标在作为电脑手写和绘画的工具来使用时，同样也存在两个问题 问题一人手持鼠标的方法和姿势与书写绘画的持笔方法不同，这使得使用鼠标进行手写和绘画不方便，不灵活，也不符合人的习惯。
问题二人在用鼠标进行电脑书写和绘画时，需要按下鼠标左键，然后移动鼠标，才能在电脑屏幕上产生书写和绘画时的痕迹，这与铅笔做落笔动作使笔尖与纸面接触然后运笔，在纸面上产生痕迹的动作不同。相比于铅笔它的动作不灵活，不方便，也不符合人的习惯。
本发明的优点就在于能解决以上所有问题，并且具有多种功能。本发明的硬件部分主要为作用体的发明。为解决以上问题本发明的作用体大致为一个笔状部件，它的结构分为三大部分端部3，头部4，杆部5；杆部5分为杆一6和杆二7两部分。头部4是一个中空的物体，xy轴探测器比如光电鼠标中的光学感应器芯片和发光二极管在头部4中；或者电磁感应式手绘笔中的线圈在头部4中。端部3是头部4的底面，它是一个二维的平面，在本发明的使用过程中，端部3也就是头部4的底面始终与受体2保持紧密接触，并与之平行，头部3不随杆部5的提笔动作提起。头部4在受体2平面上随杆部5的移动，做沿着受体2平面xy轴坐标的二维滑动或移动，同时xy轴探测器开始工作探测出头部4在受体2上的位置信息。头部4的底部为了减小与受体2的摩擦力可以有几个小凸起，这些小凸起的顶部在一个平面上，这一个由小凸起组成的抽象平面也可称为端部3。(参考图2) 如果头部4中有电磁感应式手绘笔中的线圈，那么本发明可以在电磁感应式手绘板上使用，由于头部4的底部也就是端部3是平面，且在使用中端部3始终与受体2保持接触并成平行状态，可以说是端部3的平面形态限定了头部3的运动方式，头部3中的线圈只随头部3做以下两种运动在受体2上沿着受体2平面的二维移动，和与受体2平行的自旋运动。头部3不随杆部5的提笔动作提起。线圈与布线电路的距离小，且线圈的运动方式少，这就解决了电磁感应式手绘输入系统的第一和第二个问题。(参考图7、图8) 然后接着解决电磁感应式手绘输入系统的第三个问题。解决方法为本发明的杆部5有两部分，杆一6和杆二7。杆二7的下端750与头部4由一个倾斜摇摆接头相连，此接头使得杆部5在即使头部4不动时，也能做与铅笔的笔杆相同的倾斜摇摆运动，这种运动也类似于游戏摇杆中的摇杆在底座上的倾斜摇摆运动。杆部5的倾斜摇摆运动的方向和角度可以由倾斜摇摆探测器探测出来，并形成电子信息输入电脑。这样人就可以用杆部5的倾斜摇摆来控制电脑软件的各种功能了。在把本发明做为游戏摇杆用时，头部4实际上相当于底座，杆部5相当于摇杆。这就解决了电磁感应式手绘输入系统的第三个问题。(参考图3) 头部4的体积可以很小，不影响手的动作。
电磁感应式手绘输入系统的xy轴探测器必须有线圈和布线电路两部分，所以如果本发明的xy轴探测器采用电磁感应式结构的话，是无法不与手绘板配合使用的。从以上的本发明的结构中可以看到，头部4的形态结构实际上相当于是一个没有按键和滚轮的小鼠标，头部4中的xy轴探测器可以采用鼠标中的xy轴探测器，比如光电鼠标中的光学感应器芯片和发光二极管。这样本发明就可以无需与手绘板配合使用了，它可以在任何鼠标可以工作的物体平面上使用，如鼠标垫和桌面等。并且鼠标的耗电小、体积小、成本低，且分辨率和刷新率都高。
当头部4中的xy轴探测器是光电鼠标中的光学感应器芯片和发光二极管时，头部4相当于是一个没有按键和滚轮的小鼠标，光学感应器芯片可以是集成有其它所需电路比如接口电路等的一体化芯片，这样头部4中就可以只有一块集成电路芯片了，头部4的体积可以很小，长宽可以为2.5到3.5厘米，高度可以为1到2厘米，甚至更小也有可能。人手持杆部5做书写绘画动作，因此这也就解决了人手持鼠标进行电脑书写绘画时的，手持鼠标与持笔习惯不同的问题，也就是鼠标在作为电脑手写和绘画的工具来使用时的问题一。(参考图1) 接着解决鼠标在作为电脑手写和绘画的工具来使用时的问题二。鼠标手写和绘画中需要按下鼠标左键，然后移动鼠标，才可以在电脑中产生书写和绘画的痕迹比如笔划和线条等，放开左键后移动鼠标，则使屏幕光标移动；而电磁感应式手绘输入系统中，手绘笔是通过落笔和提笔动作，使手绘笔笔尖碰到或离开手绘板，压感探测器产生或不产生电子信息来控制电脑软件，产生手写和绘画的痕迹或产生光标移动的轨迹。这里提笔动作相当于鼠标使用中放开左键的动作，落笔动作相当于按下左键的动作。为解决这一问题，所以杆部5要分为两部分杆一6和杆二7。头部4只是与杆二7的下端750由一个倾斜摇摆接头相连，头部4与杆一6无机械连接，杆一6的下端60与杆二7的上端700以一种机械方式相连，比如以导轨式结构相连，杆二7的上部份相当于导轨中滑动的物体，而杆一6的下部有一个类似于导轨的管状结构。杆一6以管状结构套在杆二7的上部份，并能沿着杆二7的长度方向，也就是杆二7的上端700和下端750之间的方向做上下的一维的运动，这种运动就类似于铅笔绘画中铅笔的落笔提笔动作中铅笔在纸面上方的z轴运动了。人在使用本发明时，手持杆一6做书写和绘画动作，在杆一6做提笔动作时头部4不随之提起，而是由于重力作用停留在受体2平面上，杆一6只是与杆二7做向上的一维的z轴运动。在杆一6做落笔动作时它与杆二7做向下的一维的z轴运动，运动到接近杆二7下部份时，可以使一个压感探测器受到压力，比如在杆一6导轨上方安置一个压电陶瓷，当杆一6运动到下方时杆二7的上端700碰到压电陶瓷，这个压电陶瓷相当于压感探测器，它产生出杆一6向下运动的压力信息，这一信息也就相当于电磁感应式手绘输入系统中，手绘笔做落笔动作使笔尖与手绘板接触后压感探测器产生的信息。而当人手持杆一6做运笔和移笔动作时，由于杆一6只能沿着杆二7做上下的z轴运动，且杆二7也只能与头部4做倾斜摇摆运动，所以在运笔和移笔动作的xy轴平面运动中，杆一6将带动杆二7接着通过杆二7带动头部4，沿着受体2平面移动或滑动。在头部4的移动过程中头部4中的xy轴探测器将探测出头部4在受体2上移动的信息或头部4的位置信息，而这一信息是由电脑软件产生书写绘画的痕迹还是光标移动的轨迹和光标的坐标，将由杆一6在头部4运动时是否停留在杆二7下方并且保持使压感探测器受到压力决定。杆一6在头部4运动时停留在杆二7下方并且保持使压感探测器受到压力相当于按住鼠标左键后移动鼠标的动作，杆一6在头部4运动时不停留在杆二7下方并且不使压感探测器受到压力相当于放开鼠标左键后移动鼠标的动作。这就解决了鼠标在作为电脑手写和绘画的工具来使用时的问题二。(参考图4) 杆一6在头部4运动时停留在杆二7下方并且保持使压感探测器受到压力，这类似于铅笔书写绘画中笔尖保持与纸面接触，这时杆一6带动杆二7再带动头部4的移动就相当于运笔动作中的笔在纸面上的xy轴坐标上的运动了，它产生书写和绘画的痕迹，反之则相当于移笔动作。而由于杆一6只能沿着杆二7的长度方向，与杆二7做z轴方向上的上下一维运动，所以杆一6还能带动杆二7以倾斜摇摆接头为中心做倾斜摇摆运动，这一运动的方向和角度由倾斜摇摆探测器探测出来，这就相当于是铅笔笔杆的倾斜摇摆运动，和游戏摇杆中摇杆的倾斜摇摆运动。杆一6对压感探测器的压力大小，相当于铅笔笔尖对纸面的压力大小。(参考图5) 本发明中头部4、杆一6和杆二7都各自具有自己的结构，比如机械结构，电子元件等，但是它们在相互之间的机械运动上都各自成为单独的个体，相互之间以某种机械结构相连，头部4与杆二7的下端750以一个倾斜摇摆接头相连，杆一6不与头部4有直接的机械连接，而是以其底部60与杆二7的上部份70相连并通过杆二7与头部4相连。同时头部4、杆一6和杆二7也以某种方式做电子线路和电子仪器等的电源和电子信息连接(电子信息指的是比如数字信号等)。头部4、杆一6和杆二7具体的连接方法和结构包括机械连接和电子连接的方法和结构不是很重要，只要能够达到所需的功能即可。比如头部4、杆一6和杆二7之间的机械连接方法只要使得它们相互间能够做以下将说明的相互运动即可。(如图1)头部4的底部为二维平面，这一平面可以称为端部3平面，如图2a中的300平面；如果为了减小摩擦力头部4的底部可以有几个小凸起，这些小凸起的顶部在一个平面上，小凸起的顶部构成的平面也可以看作是实际上的头部4的底部(因为它在头部4的最下方)这一虚拟的平面也可以看作抽象的端部3平面，如图2b中由31、32、33组成的30平面。(如图2) 杆二7能以它与头部4的连接部位的中心84为中心向头部4的底部也就是端部3平面的xy轴平面做一种倾斜摇摆运动，或者说杆二7能以它与头部4的连接部位的中心84为中心杆二7的上端700向头部4的底部也就是端部3平面的xy轴平面做一种倾斜摇摆运动，这种倾斜摇摆运动的方向可以是xy轴平面坐标的任意方向，可以说是平行于端部3平面的xy轴平面的360度方向，当然在这一运动中杆二7的上端700划出一道与端部3平面的延伸线相切的圆弧，圆弧的切线方向是不断改变的，但总的来说圆弧的延伸线将与端部3平面的延伸线相交于两点，两点间的连线指向某一方向，这一方向可以是平行于端部3平面的xy轴平面的360度方向，杆二7只能与头部4或者说端部3做这一种运动。(如图3) 在本发明的使用过程中人手持杆一6进行工作。
杆一6能与杆二7做一种相对运动，这种运动通常是一维的相对运动，这种运动具体为杆一6沿着杆二7的长度方向或者说是杆二7的上端700与下端750之间的轴线方向，做一维的上下运动，在这种运动过程中杆一6与头部4的距离变大或变小，或者在这种运动过程中杆一6与头部4的底部也就是端部3平面的距离变大或变小，或者在这种运动过程中杆一6与头部4和杆二7的倾斜摇摆接头的中心84的距离变大或变小，当杆一6做一维的上下运动时在接近杆二7的某两个上下位置时都能够停止下来，向上运动停止于上端位置706，向下运动停止于下端位置707。杆一6只能与杆二7做这一种运动。(如图4) 杆一6在与杆二7做这一种一维上下运动时与头部4、端部3、倾斜摇摆接头的中心84的距离变大或变小，也可以说就是杆一6在与杆二7做这一种一维上下运动的同时，与头部4、端部3、倾斜摇摆接头的中心84做一维的相对运动。(如图4) 由于杆二7只能与头部4或者说端部3做倾斜摇摆运动且杆一6只能与杆二7做一维的上下运动，所以杆二7在与头部4或者说端部3做倾斜摇摆运动的同时，必将伴随着杆一6与头部4做相同的倾斜摇摆运动，这种运动的中心同样是杆二7与头部4的倾斜摇摆接头的中心84，也就是说杆一6将以倾斜摇摆接头的中心84为中心向头部4的底部也就是端部3平面的xy轴平面做倾斜摇摆运动，或者说杆一6将以倾斜摇摆接头的中心84为中心杆一6的上端65向头部4的底部也就是端部3平面的xy轴平面做倾斜摇摆运动，实际上也就是说杆部5的两部分杆一6和杆二7同时做同样的倾斜摇摆运动，那么也就是说杆部5整体做以倾斜摇摆接头的中心84为中心的倾斜摇摆运动，或者说杆部5将以倾斜摇摆接头的中心84为中心杆部5的上端向头部4的底部也就是端部3平面的xy轴平面做倾斜摇摆运动。(如图3) 倾斜摇摆接头的中心指的是做倾斜摇摆运动时杆部5、杆一6、杆二7的上端划出的圆弧的圆心。
当杆一6、杆部5、杆二7在做倾斜摇摆运动时，杆一6也能同时与杆二7和头部4、端部3、倾斜摇摆接头的中心84，做沿着杆二7的长度方向或者说是杆二7的上端700与下端750之间的轴线方向，做一维的上下运动。(如图5) 本发明的使用过程中头部4的底部也就是端部3始终与受体2平面紧密接触并与之平行。由于杆二7只能与头部4做倾斜摇摆运动且杆一6只能与杆二7做一维上下运动，所以当头部4在受体2平面上不做与受体2平行的自旋运动时，杆部5不能做以其长度方向或其上下端之间的轴线为轴的自旋运动，或者说杆部5与头部4不能做相反方向的自旋运动。(如图6) 头部4随杆部5、杆二7、杆一6所做的运动只有以下两种当杆部5、杆二7、杆一6做沿着受体2平面的xy轴坐标上的二维运动时，头部4随之做沿着受体2平面的xy轴坐标上的二维运动；当杆部5、杆二7、杆一6做以自身上下端之间的轴线为轴的自旋运动时，头部4随之做平行于受体2平面的自旋运动。(如图7、图8) 头部4随杆部5做的沿着受体2平面的xy轴坐标上的二维运动，相当于模拟了铅笔的书写和绘画动作过程中笔的具体运动方式中的1笔在纸面上的xy轴坐标上的运动。
杆一6沿着杆二7的长度方向或者说是杆二7的上端700与下端750之间的轴线方向，做一维的上下运动，相当于模拟了铅笔的书写和绘画动作过程中笔的具体运动方式中的2笔在纸面上方的z轴方向上的运动。
杆部5或杆二7和杆一6以倾斜摇摆接头的中心84为中心向头部4的底部也就是端部3平面的xy轴平面做倾斜摇摆运动，相当于是模拟了铅笔的书写和绘画动作过程中笔的具体运动方式中的3笔或笔杆的倾斜摇摆运动。
当杆部5、杆二7、杆一6做以自身上下端之间的轴线为轴的自旋运动时，头部4随之做平行于受体2平面的自旋运动，相当于是模拟了铅笔的书写和绘画动作过程中笔的具体运动方式中的4笔以自身长度方向也就是纵方向的轴线为轴的自旋运动。
头部4随杆部5做的沿着受体2平面的xy轴坐标上的二维运动，能够由头部4中的xy轴探测器探测出来。
杆一6沿着杆二7的长度方向或者说是杆二7的上端700与下端750之间的轴线方向，做一维的上下运动时，在向下运动停止或接近停止于下端位置707时，能够使一个压感探测器受到向下的压力，也就是说这一运动能够由压感探测器探测出来。
杆部5或杆二7和杆一6以倾斜摇摆接头的中心84为中心向头部4的底部也就是端部3平面的xy轴平面做倾斜摇摆运动，能够由倾斜摇摆探测器探测出来。倾斜摇摆探测器通常分为前后方向倾斜摇摆探测器和左右方向倾斜摇摆探测器两种，其它方向的倾斜摇摆运动由它们探测到的数值经过计算共同表示。
当杆部5、杆二7、杆一6做以自身上下端之间的轴线为轴的自旋运动时，头部4随之做平行于受体2平面的自旋运动，这一运动的探测方式可以是在头部4中装置有两个xy轴探测器11和110，它们与杆部5、杆二7、杆一6的中心轴线的延长线在xy轴平面方向上有一定距离，且它们的距离大小不同，一个距离近另一个距离远，当头部4自旋时两个xy轴探测器随之在受体2平面上划出两个圆弧111和112，由于它们与杆部5、杆二7、杆一6的中心轴线的延长线在xy轴平面方向上有一定距离，且它们的距离大小不同，所以它们划出的圆弧的长短也不同，电子仪器比如电子计算电路能够根据这一不同计算出头部4自旋的角度，和自旋的圆心的位置，并且在头部4同时做沿着受体2平面的xy轴坐标上的二维运动和头部4的自旋运动时，能够分别计算出头部4自旋和xy轴坐标上的二维运动的精确数值。两个xy轴探测器可以是两个电磁感应式手绘笔中的线圈，或两个光电鼠标中的光学感应器芯片；或者也可是单一的光电鼠标中的光学感应器芯片，但是它有两个感光孔，或者是有两个感光部位CM0S传感器，或者是把感光部位的CM0S传感器接收到的光线信号分为两部分进行处理。(如图9)(图中的点113是杆部5或杆二7或杆一6的中心轴线的延长线与受体2平面的交点) 本发明只要能够探测到这些运动的信息并且把这些信息输入电脑，就可以用这些运动来控制电脑软件产生各种功能了。
由于倾斜摇摆接头的中心84在做倾斜摇摆运动时在手感上相当于是笔尖，所以倾斜摇摆接头以及倾斜摇摆接头的中心应该尽量靠近头部4的底部也就是端部3平面。且头部4中的xy轴探测器通常不在杆部5或杆一6的中心轴线的延长线的位置上，所以当杆部5或杆一6带动头部4做自旋运动时，xy轴探测器将绕着杆部5或杆一6的中心轴线的延长线旋转，如果我们无需探测出头部4的自旋运动，头部4中只有一个xy轴探测器时，xy轴探测器绕着杆部5或杆一6的中心轴线的延长线旋转的运动将影响它探测头部4在受体2平面上的xy轴平面运动，对探测到的xy轴平面信息的精度将产生不利影响，所以xy轴探测器应该尽量靠近杆部5或杆一6的中心轴线的延长线；尤其是xy轴探测器中的光学感应器芯片的感光部位，如感光孔应该尽量靠近杆部5或杆一6的中心轴线的延长线；或者说是在本发明使用时xy轴探测器的感光部位如感光孔所对的受体2平面，也就是感光孔接收到的光线从其上反射出的受体2平面，应该尽量靠近杆部5或杆一6或杆二7的中心轴线的延长线。
头部4、杆一6、杆二7互相之间除了机械连接外还必须有电子线路和电子仪器间的引线(引线包括电源线和数据线等)的连接。鼠标的右键和滚轮键等按键通常安装在杆一6上，xy轴探测器在头部4中，压感探测器可以在杆一6或头部4或杆二7中，而倾斜摇摆探测器也可在杆一6或头部4或杆二7中，为了减少本发明与电脑之间的引线数量，在杆一6上通常要有一块集成电路，按键的信号引线和探测器的信号引线也就是数据线连接到这一块集成电路上，在集成电路中这些信号经过计算等处理合成到一起，把这些信号按照不同的数据引线标准进行处理，比如按照不同顺序排列后就可以从较少的引线输入电脑了，数据引线标准可以是usb或ps2等。
如果头部4中有倾斜摇摆探测器和或压感探测器等，那么头部4中还应该有这些探测器探测到的模拟信号的模数转换电路，并且为减少头部4与杆一6和杆二7之间的引线数量，头部4中的集成电路还应该能够把这些探测器的数据和xy轴探测器的数据按照某些方法合成到少量的数据引线中输出，如果头部4中的xy轴探测器是光电鼠标中的光学感应器芯片和发光二极管，那么这些电路最好都能够集成在光学感应器芯片中，这可以减小头部4的体积。即使头部4中的xy轴探测器采用其它结构比如机械鼠标和电磁感应式手绘笔的线圈，头部4中也要有这些电路，它们最好也要和其它电路集成到一块芯片中。也可以把发光二极管集成到光学感应器芯片中。杆一6中的探测器的模拟信号也要有模数转换电路进行转换。
所有的探测器的模拟信号都要经过转换为数字信号或者说是0和1的二进制数值，然后互相合成并与按键的信号数值合成，把这些数值按照顺序排列，中间加上标志数值，然后输入电脑。探测器和按键的数值排列时要根据它们的信号刷新率进行合成，比如如果xy轴探测器的刷新率是800，而其它探测器的刷新率是400，而按键的刷新率是200，那么每排列两次xy轴探测器数值后才排列一次其它探测器的数值，每排列四次xy轴探测器数值和两次其它探测器的数值后才加上一次按键的数值。所有探测器的刷新率可以相同，但是按键的刷新率通常较少，所以可以在多次循环排列探测器的数值后才加上按键的数值。在探测器或按键产生数值时可以加上它们自己的标志数值，在杆一6的集成电路中合成所有的数值时，可以根据标志数值分辨出其后的数值是属于哪一个探测器或按键的，然后再把它们按照顺序排列合成。或者可以根据连接引线的不同来分辨出数值是属于哪一个探测器或按键的。在头部4中产生的探测器数值通常需要加上标志数值。
头部4与杆一6之间连接的引线可以通过杆二7，也可以直接连接，头部4与杆一6之间的引线直接相连时杆部5和杆一6的运动将使引线发生大的机械变形，且这时引线常常是暴露在外部的，但是这种连接方式比较方便。头部4、杆一6、杆二7中的电子信息和电源通过引线连接到杆一6中，再从杆一6通过引线与电脑接口相连。
当头部4中的xy轴探测器是鼠标中的xy轴探测器结构(包括光电鼠标和机械鼠标)时，头部4的结构相当于是一个没有按键和滚轮的小鼠标，它的其它结构与鼠标大致相同，比如光学感应器芯片和发光二极管的安装方法和底部的光线通道开口等的结构相同，这里不做太多介绍。
头部4中的功能电路集成到一块芯片中，并且可以将这一芯片用贴片工艺装到电路板上，并改变发光二极管的安装角度和位置，这可以大大减小头部4的体积。
本发明使用时一般是以杆一6对压感探测器的加压和不加压动作来代替鼠标左键的点击动作的，杆一6上通常只有右键和滚轮键，但是在本发明做为鼠标用时，杆一6相对杆二7的上下运动可能使有的人觉得不方便，那么可以增加一个锁定机构，在本发明做为鼠标用时将杆一6相对杆二7的上下运动锁定住，然后在杆一6上增加鼠标左键，还是象鼠标一样使用左键点击。
当头部4中的xy轴探测器是电磁感应式手绘笔中的线圈时，本发明的新颖性和优点在于可以在电磁感应式手绘板上使用，由于头部4中的线圈的运动方式简单并且它与手绘板中的布线电路的距离近，因此可以简化结构包括其它配套电路比如运算电路的复杂性，这使手绘板的结构简单成本低，并且还具有探测杆部5倾斜摇摆运动的功能。
当头部4中的xy轴探测器是鼠标中的xy轴探测器结构(包括光电鼠标和机械鼠标)时，本发明的新颖性和优点在于手持杆一6做书写绘画动作，使用方法符合人手的书写和绘画习惯，使用方便灵活，同时也能做为鼠标使用，手持笔的方式不易产生手腕酸痛问题也就是鼠标手即腕管综合症问题，并且还具有探测杆部5倾斜摇摆运动的功能。只有笔状单一部件，无需手绘板。功能多，体积小，重量轻，耗电少，分辨率刷新率比电磁感应式手绘笔高，便携。由于头部4中无按键和滚轮，再通过各种方法减小头部4体积，头部4体积可以很小，且头部4底部或端部3平面的摩擦力很小，不会影响手的书写绘画动作的灵活性。
至于本发明的实际产品的头部4、杆部5和杆一6、杆二7的形状和体积由以下方法决定由于头部4中有xy轴探测器所以它有一定的体积大小，但是应该尽量按照说明书中的办法减小其体积，以使头部4在手持杆一6进行书写绘画动作时不影响动作的灵活，由于头部4中的电子元件一般是平面布置于电路板上的，所以头部4的高度通常会小于长度和宽度的二份之一到三份之一，杆部5的一部分杆一6是人手持的部份所以它的形状大小应该适合人手的掌握和使用，人手对本发明的掌握和使用方式不同杆部5和杆一6、杆二7的形状大小可以根据实际情况决定。如果人手对本发明的使用方法与笔相同，那么杆部5的总体体积和形状参考笔杆决定，一般是手持杆一6使用本发明的，所以杆一6的体积形状可参考笔杆，但是由于杆一6中有电子元件，所以它可以比笔杆稍粗。头部4的底部也就是端部3是平面或抽象平面。
倾斜摇摆接头的运动精度和杆一6与杆二7之间上下运动的精度一般达到100微米左右即可，运动的精度决定本发明使用时分辨率的高低。
本发明的原理可以说是将xy轴探测器置于头部4中，并以头部4底部也就是端部3平面限定头部4在受体2上的运动方式，使其运动方式只能为沿受体2平面xy轴平面的二维移动，和头部4与受体2平行的自旋运动；以杆部5或杆二7或杆一6相对头部4底部也就是端部3平面的倾斜摇摆运动模拟笔或笔杆和游戏摇杆中的摇杆的倾斜摇摆运动；以杆一6沿着杆二7的长度方向或者说是杆二7的上端700与下端750之间的轴线方向，做一维的上下运动来模拟笔的书写绘画动作中笔在纸面上方的z轴方向上的运动，以及鼠标的按住放开左键的动作；以头部4在受体2平面上沿受体2平面xy轴坐标的二维移动来模拟笔的书写绘画动作中的笔在纸面上的xy轴坐标上的运动，以及鼠标在鼠标垫等的物体平面上的移动动作。
本发明在做为鼠标、手绘笔手写笔、游戏摇杆使用时都具有与现有技术相比的极大优点，这从以下的软件设计中可以看到。
与本发明的硬件部份相配合使用的电脑软件的设计方法包括了屏幕页面如浏览器页面等页面滚动或翻页的设计；电脑绘图绘画软件如flash、photoshop等软件的设计；电玩游戏如网络游戏等的设计。
屏幕页面如浏览器页面等页面滚动或翻页的设计方法如下 (1)在使用中头部4底部也就是端部3与受体2平面紧密接触并成平行，然后将杆部5的上端向某个方向倾斜一定角度后，按一下滚轮键，页面向杆部5倾斜的方向滚动一定距离，滚动的距离可以是固定的不随页面的长短或宽度变化，滚动的距离也可以由杆部5的倾斜角度决定，连续按住滚轮键页面连续滚动，页面滚动的信息是由倾斜摇摆探测器和滚轮键共同决定的。
(2)在使用中头部4底部也就是端部3与受体2平面紧密接触并成平行，然后将头部4向某一个方向伸出一定距离，也就是杆部5的下端向某一个方向伸出，杆部5上端不动，杆部5的下端倾斜的指向某一方向，而杆部5上端倾斜的指向相反方向，然后按一下滚轮键，页面向头部4伸出的方向滚动一定距离，滚动的距离可以是固定的不随页面的长短或宽度变化，滚动的距离也可以由杆部5的倾斜角度决定，连续按住滚轮键页面连续滚动，页面滚动的信息是由倾斜摇摆探测器和滚轮键共同决定的，而不由xy轴探测器决定。这种方法实际上与第一种是一样的，只是人手的动作有些不同。
(3)在使用中头部4底部也就是端部3与受体2平面紧密接触并成平行，然后按住滚轮键，屏幕光标变为手形，然后将杆一6下压使压感探测器受到压力，屏幕光标变为抓手形状(也就是抓住东西的手的形状)，然后就可以将头部4向各种方向移动，头部4的移动使屏幕光标随之移动，屏幕页面将随光标移动，屏幕页面移动的速度与屏幕光标移动速度相同，就像手抓样屏幕页面移动一样，将杆一6上移不使压感探测器受到压力，则屏幕光标变为手形，这时就可以将光标移回来准备下次移动。或者只按住滚轮键(或只是杆一6下压使压感探测器受到压力)，屏幕光标变为抓手形状，就可以移动屏幕页面。(参考flash软件的手形工具)。
在以上的屏幕页面滚动方法中，由于它们都能够将页面向平行于受体2平面的各种方向移动，移动的方向有360度，而鼠标的纵横滚轮滚动方向只能为上下左右四个方向，所以本发明是有很大优点的。
电脑绘图绘画等软件的设计方法 (1)用杆部5倾斜的方向和角度控制点或线条的大小或宽度，以杆一6下压使压感探测器受到压力大小的变化来控制点或线条的颜色变化。使用时人手持杆一6，将杆部5向某一方向倾斜一定角度，屏幕光标的大小或宽度由杆部5倾斜的角度决定，然后将杆一6下压，使压感探测器受到一定压力，之后移动头部4绘制出点或线条，点或线条的大小或宽度由杆部5倾斜的角度决定，点或线条的颜色变化(比如颜色深浅变化)由杆一6下压的力量，使压感探测器受到的压力大小决定。如果屏幕光标不是圆形时，杆部5倾斜的方向可以决定屏幕光标的长度方向的指向，使绘制出的点或线条不同(参考flash软件的刷子工具)。(如图) (2)用杆部5倾斜的方向和角度控制点或线条的颜色变化，以杆一6下压使压感探测器受到压力大小的变化来控制点或线条的大小或宽度。使用时人手持杆一6，将杆部5向某一方向倾斜一定角度，屏幕光标的颜色由杆部5倾斜的角度决定，然后将杆一6下压，使压感探测器受到一定压力，之后移动头部4绘制出点或线条，点或线条的颜色变化(比如颜色深浅变化)由杆部5倾斜的角度决定，点或线条的大小或宽度由杆一6下压的力量，使压感探测器受到的压力大小决定。实际上杆部5倾斜的方向也可以来控制点或线条的颜色变化，这样就可以用杆部5倾斜的方向和角度分别控制颜色的不同特征，比如用方向控制色相，角度控制色深。
(3)可以用杆部5倾斜的方向和角度控制3D软件的观察角度方向。
电玩游戏如网络游戏等软件的设计 (1)可以用头部4的移动控制屏幕光标的移动方向来控制游戏中人物或其它物体的运动方向，并以杆部5倾斜摇摆的方向来控制游戏中人物或其它物体的攻击方向。比如头部4向左边移动，屏幕光标随之左移，游戏中人物向左边运动，而在头部4移动的同时杆部5向右边倾斜，人物手中的武器随杆部5倾斜的方向向右边攻击，攻击的力量或速度可以由杆部5倾斜的角度决定，攻击的力量或速度也可以由杆一6对压感探测器的压力决定。
(2)可以用杆部5倾斜的方向控制游戏人物或其它物体的运动方向，杆部5倾斜的角度控制运动的速度，或用杆一6对压感探测器的压力变化控制运动的速度变化。
(3)可以用杆部5倾斜的方向和角度控制3D游戏画面的观察角度方向。
在用本发明实际产品进行书写和绘画时人手持杆一6在受体2平面上作各种动作，这些动作由各种类型的电子元件组成的xy轴探测器，压感探测器，倾斜摇摆探测器探测到，传入电脑，经过软件处理产生各种功能。(在说明书附图10-15的俯视图中只绘制出头部4)。
本发明具体使用方式如下这里以书写“人”字为例“人”字有两笔，“丿”和“捺”。
手持杆一6将头部4置于某一受体2平面的你想要书写的“人”字首笔“丿”的起笔部分点20(“人”字以虚线绘制)如(图10)；并将杆一6向头部4方向的终点位置707下压，到达终点位置707时使压感探测器受到压力并产生电子信息，在电脑中形成“丿”的起笔21，(这相当于落笔动作)，如(图11)，(起笔21用细线绘制)。
然后按照“丿”的运动轨迹22向“丿”的终点23运动，由于杆一6只能与杆二7作上下一维相对运动，且杆二7只能与头部4作一种倾斜摇摆运动，因此当人手持杆一6向“丿”的终点23运动时，杆一6将带动杆二7再带动头部4向“丿”的终点23运动，，头部4中的xy轴探测器11将不断的探测出这一运动轨迹，在运动过程中杆一6始终保持在终点位置707保持使压感探测器受到压力，在(“人”字的“丿”划的已经书写出的部份以细线绘制)，如(图12)。；在头部4向“丿”的终点23运动的过程中，头部4中的xy轴探测器11将不断的探测出这一运动轨迹，并在电脑中形成“丿”的笔划轨迹，而运动过程中手持杆一6向头部4的压力由压感探测器不断探测出形成了“丿”的笔划粗细或颜色的变化，如(图13)；在这一运动过程中由于杆部5的两部分杆一6与杆二7互相只能作一维相对运动，所以当人手持杆一6带动杆二7做倾斜摇摆运动时，这一动作的方向和角度或者具体说是杆二7与头部4的夹角的方向和角度由倾斜摇摆探测器探测出来，通过电脑软件的作用也可形成“丿”的笔划粗细或颜色的深浅；这样一来就可用压感探测器和倾斜摇摆探测器分别形成“丿”的笔划粗细或颜色的深浅，它们的效果相加就能同时形成“丿”的笔划粗细和颜色的深浅。在运动过程中杆一6始终保持在终点位置707保持使压感探测器受到压力。(这相当于运笔动作)如(图13)，(“人”字的“丿”划以细线绘制代表它已经写出)。
当书写完“丿”划后人手持杆一6向离开头部4和终点位置707的方向运动到一定距离，使压感探测器不受到压力，不产生笔划的信息(这相当于提笔动作)如(图14)。
然后手持杆一6向人字的另一笔划“捺”的起笔点24运动，由于杆一6和杆二7互相只能作一维相对运动，因此杆一6将带动杆二7再带动头部4向“捺”的起笔点24运动，在这一运动过程中xy轴探测器11将不断的探测出这一运动轨迹，判断出头部4是否移动到“捺”的起笔点24的位置，在电脑中形成光标的运动轨迹222，由于压感探测器不受到压力，所以不产生笔划(这相当于移笔动作)。如(图15)。
当头部4移动到“捺”的起笔点24的位置后，书写的方法与书写“丿”划相同。
从以上书写“人”字的过程示例中可以看到头部4由于重力的作用始终停留在受体2上，端部3始终与受体2紧密接触，并始终成平行状态。那么xy轴探测器11仅仅只是探测到头部4在受体2平面上的xy轴平面的二维运动信息和头部4在受体2平面上的自旋运动信息(只要人的手尽量不做旋转动作就可以使xy轴探测器11只探测到头部4在受体2平面上的沿这一平面xy轴平面的二维运动信息这一种信息)。所产生的信息比电磁感应式手绘板和手绘笔配合进行输入的电脑手绘输入系统中xy轴探测器探测到的信息简单的多，而且头部4始终与受体2保持接触，它们的距离近，因此处理起来就方便的多了。并且本发明能把手的xy轴平面坐标的运动；以及杆部5(或杆二7或杆一6)倾斜摇摆运动；杆一6上下一维运动等动作探测出来并形成电子信息输入电脑，通过软件作用产生各种功能，所以本发明的功能多。



说明书附图中绘制的机械结构图中的所有空腔壁只由一条粗线绘制；机械结构绘制的比例并不太准确，主要绘制出机械结构功能的原理图；电子引线由细线绘制，正负线不分开绘制而由一条细线表示；在所有附图中当结构大致表示出后，细节部份尤其是需要虚线绘制的部份不绘制出；某些在说明书中提到的附图标记，由于附图的页面拥挤不绘制出，比如物体的某一表面，可以根据方向判断；附图中所有零件的方向按照图1中的方向决定，图1为前面视图方向；受体2平面由细线绘出；xyz轴坐标线由细线加箭头表示；杆一6和杆二7的指示线汇到一起表示出杆部5，这表示杆部5由杆一6和杆二7组成；头部4中的xy轴探测器由虚线绘制。在图7、图8、和图10到图15中的俯视图中只绘制出头部4。
在图1中杆二7与头部4连接的底端，绘制为笔尖状是为了观察和绘制方便，尖端可以表示倾斜摇摆运动的中心，在这些图中绘制的头部4和杆一6和杆二7的比例、形状、以及它们的结构位置等不是太准确，只是表示出大致的原理。杆二7在杆一6导轨腔60中的部份以虚线绘制出轮廓，导轨腔60也以虚线绘制出轮廓。在图17的主视图和顶视图中引线通道799的不可见部份没有用虚线绘制出。
在图3、图5、图7中的圆圈和其中的箭头表示运动的方向，每一根箭头都是圆圈的半径，这表示圆圈的每一条半径都可以是运动的方向，运动的方向可以是圆的360度各种方向。圆圈外指向圆圈的箭头表示哪一结构可以做这一运动。
在图16、图20、图21中头部4中是空腔，实际上只有空腔壁上和其中的一段有轴孔，所以轴孔不会这么长，为了观察方便附图中是示意的绘制。
在图19中轴杆没有绘制出轴环，且轴杆的相贯线是示意的简化绘制。
在图22中表示的是本发明装配后的原理示意图，未按照机械制图的标准绘制，内部结构不以虚线绘制，位置、比例等等并不太准确，也可大致视为剖视图。引线的长度余量部份用不规则细线绘出，其它部份用直的细线绘出。未绘制出发光二极管和它的引线。未绘制出头部4。
在图26、图28中所指的后视图意思是指头部4前面的内表面46是从头部4前面42的后方方向观看的，内表面46是头部4空腔的壁。在图29中齿轮、齿条做为示意简化绘制，没有绘制出正确的齿形。

具体实施例方式 本发明的一个具体实施方式
的结构中xy轴探测器是光电鼠标中的光学感应器芯片和发光二极管。说明分为三部份机械结构说明；电子元件的功能的说明；电子元件间的引线连接方法的说明。
本发明的机械结构说明(说明中的前后左右方向由本说明的观察方向决定，以图1为前方向视图。)机械结构分为四部份端部3、头部4、杆一6、杆二7，杆一6和杆二7合起来成为杆部5。
端部3是头部4的底部，在它的四角有四个凸起，凸起的顶部在一个平面上，这可以减小摩擦力。
头部4是一个中空物体，光电鼠标中的光学感应器芯片和发光二极管在头部4的空腔中，头部4底部也就是端部3有一个开口，当xy轴探测器工作时发光二极管发出的光线通过这一开口照在受体2平面上，当然头部4中还有光学感应器芯片和发光二极管工作所需的透镜，头部4的结构和原理相当于一个没有鼠标左右键和滚轮的小光电鼠标(它的具体结构可参考光电鼠标，这里不多说了)。为了使用时头部4体积不影响手的书写绘画动作，头部4的高度通常小于长和宽的二份之一到三份之一。头部4的高度可以小于1.5厘米，长宽可以小于3到3.5厘米。头部4的右侧有一个槽49与杆二7相连，槽49的前后侧壁上接近端部3各有一个轴孔前轴孔496、后轴孔497。(如图16) 杆二7的上半部份为一个四棱柱体70，下半部份为一个倒置的四棱锥台75，四棱柱体70和四棱锥台75的高度(也就是长度)都为1.5到2厘米左右。杆二7下方的四棱锥台75的顶部750也有一个槽76，槽76的左右壁上各有一个轴孔左轴孔77、右轴孔78。(如图17) 四棱锥台75的槽76的轴孔与头部4的槽49的轴孔由一个十字形四叉轴杆8相连，十字形四叉轴杆8有前后左右四个十字形交叉的轴杆前轴杆80、后轴杆81、左轴杆82、右轴杆83。头部4的槽49的前轴孔496、后轴孔497与四叉轴杆8的前轴杆80、后轴杆81相连，四棱锥台75的槽76的左轴孔77、右轴孔78与四叉轴杆8的左轴杆82、右轴杆83相连。轴杆在轴孔中能够自由旋转但是不进行轴向滑动。头部4的槽49和四棱锥台75的槽76以及十字形四叉轴杆8还有它们的轴孔和轴杆共同组成了杆二7和头部4之间的倾斜摇摆接头。(如图19、图20、图21) 杆一6底部也就是接近头部4和杆二7上端700的位置有一个导轨空腔60，空腔60底部开口，杆一6能够以这一导轨空腔60套在杆二7的四棱柱体70上，并沿着杆二7的长度方向做上下的一维运动，也只能做这一种运动。杆一6运动到四棱柱体70上端706和下端707位置附近都能停止下来。导轨空腔60形状与四棱柱体70相同，体积稍大几十微米左右，这使它们能自由滑动但是又能紧密配合。(如图18、图22) 头部4的具体结构为头部4为一个右侧有槽的中空体。当头部4不开槽时为一个中空的四棱柱体或者说六面体，头部顶面40和头部底面41为大小差不多的长方形或正方形，它们的长宽为3到3.5厘米；头部4的四个侧面头部前面42、头部后面43、头部左面44、头部右面45都为长方形，高度是长的二份之一到三份之一，大体为1.3厘米左右。(如图16) 头部底面41的四个角附近各有一个小凸起，以减小头部4在受体2上移动时的摩擦力。小凸起的顶部在一个平面上，它们的顶部组成的抽象平面可以称为抽象平面端部3。(如图16) 头部4的右侧有一个开槽49，槽49由前壁492、后壁493、左壁494、顶开口490、底开口491、右开口495组成，顶开口490大于底开口491。槽49的开口在头部4的顶面40、底面41和右侧面45上，槽49的前壁492、后壁493、左壁494都是斜面，它们的顶边都与头部4的顶面40相交，如果槽49的前壁492、后壁493的倾斜角度较大或头部4高度较小的话它们的顶边将与头部4的前面42和后面43相交。槽49的底部开口491的大小比杆二7的底部也就是四棱锥台75的顶面750稍大。槽49的前壁492、后壁493的倾斜角度应该使杆二7在做前后方向的倾斜摇摆运动时的角度大于45度左右，角度是由杆二7从垂直状态开始倾斜的角度来计算，以下所提到的杆二7或杆一6和杆部5的倾斜都与此相同。槽49的左壁494的倾斜角度可以较小，但也应该使杆二7在做左方向的倾斜摇摆运动时的角度大于30度左右。槽49的前壁492、后壁493的底边与头部4的底面41相交，它们的交线就是底开口491的其中两条边；槽49的前壁492、后壁493的顶边和底边与头部4的前面42、后面43平行；槽49的左壁494的顶边和底边与头部4的左面44平行；槽49的前壁492、后壁493的右边与头部4的右面45相交，它们的交线就是右开口495的其中两条边。槽49的前壁492、后壁493、左壁494和头部4的六个面组成了封闭的空腔，当然头部4的底部有光学感应器芯片和发光二极管工作所需的开口。头部4的槽49的前壁492和后壁493上各有一个轴孔前壁轴孔496、后壁轴孔497，轴孔的直径为2毫米左右，两轴孔的连线与头部底面41和右面45平行且距离极为接近，距离大致为1到2毫米(这一距离实际上大致是头部4的空腔壁的厚度)。(如图16) 杆二7大致为一个底部带槽的组合体，组合体上方为一个中空并顶部开口的四棱柱体70，下方为一个倒置的四棱锥台75，四棱锥台75的顶面750也就是杆二7的底部有一个梯形槽76。四棱柱体70有六个面顶面700、底面701、前面702、后面703、左面704、右面705，顶面700和底面701为正方形，四个侧面为长方形，四棱柱体70的高度或者说长度也就是四个侧面的长度比杆一6相对杆二7上下运动的距离稍大，这里为2厘米左右，顶面700和底面701的宽度也就是四棱柱体70的宽度，这里为6毫米左右。前面702、后面703的上方上各有一个小凸起前面凸起71和后面凸起72，凸起高度2毫米左右，凸起的形状为四棱柱体。(如图17) 杆二7四棱柱体70的中间有一个空腔73，空腔73的形状为四棱柱体，空腔73由顶部开口730、底部731、前壁732、后壁733、左壁734、右壁735组成，空腔73的四壁与四棱柱体70的四个侧面平行，空腔73壁厚1毫米左右，也就是说空腔73宽4毫米左右，空腔73长度与四棱柱体70相同。空腔73的左壁734上有一个沿着空腔73长度方向也就是上下方向的导轨74，导轨74内部空腔为四棱柱体形状，导轨74的后壁743与空腔73的后壁平行并距其1毫米左右，导轨74的后壁743与空腔73的左壁734垂直相交，导轨74的左壁744就是空腔73的左壁734的一部份，导轨74的右壁745与空腔73的右壁735平行并距其1毫米左右，导轨74的前壁742就是空腔73的前壁732的一部份。导轨74的右壁745上有一个沿其长度方向的狭长开口746。导轨74的作用在倾斜摇摆探测器中说明。(如图17) 杆二7组合体的另一部份四棱锥台75有六个面顶面750、底面751、前面752、后面753、左面754、右面755。底面751与四棱柱体70的底面701的形状大小相同并与之相接，它们实际上是一个面。四棱锥台75的顶面750为正方形且长宽都为4毫米左右。四棱锥台75的前后左右四个侧面都为斜面且倾斜角度相等。四棱锥台75的顶面750也就是杆二7的底部上有一个梯形槽76，槽76由顶部开口760、底部761、前面开口762、后面开口763、左壁764、右壁765组成。槽76的三个方向开口顶部开口760、前面开口762、后面开口763在四棱锥台75的顶面750、前面752、后面753上，槽的底部761与四棱锥台75的底面751平行。槽76的深度为8到9毫米。槽76的左壁764、右壁765上相对方向各有一个轴孔槽左壁轴孔77和槽右壁轴孔78，轴孔在四棱锥台75的前面752和后面753的正中间位置并距离顶面750为1毫米。(如图17)。杆二7还有一些机械结构在以后的倾斜摇摆探测器的结构中说明。
杆一6是人手持的部份，因此大致为圆柱体，中空，内部有电子元件。杆一6左侧靠近头部4有两到三个按键，做为鼠标左右键和滚轮键使用。杆一6长度大约为13厘米左右，粗为大约1.6厘米左右。(如图18) 杆一6内部有三个空腔，第一个空腔导轨腔60在杆一6的底部中间，导轨腔60形状与杆二7四棱柱体70相同，体积稍大几十微米左右，导轨腔60底部开口在杆一6的底部，这使得杆一6能以导轨腔60套在杆二7的四棱柱体70上做上下的自由的运动，运动精度达到几十微米左右。导轨腔60的前后侧壁上沿长度方向也就是上下方向各有一个狭长的槽前壁槽606和后壁槽607，槽的长度比导轨腔60长度稍短，槽的下端也就是接近导轨腔60底部位置不开口，后壁槽607的上端也就是接近导轨腔60上方位置有一个压感探测器12，当导轨腔60套在杆二7四棱柱体70中上下运动时，四棱柱体70的前面凸起71和后面凸起72在槽中滑动，当杆一6向上运动到上端位置706时，凸起71、72刚好被槽的下端封口挡住停止运动，当杆一6向下运动到下端位置707时凸起72碰到压感探测器12的压力感受部位，杆一6向下的运动停止(当然杆一6对压感探测器12的加减压动作相当于杆一6做微小的上下运动)，并把杆一6向下运动的力传递给压感探测器12。(如图18、图22) 导轨腔60的顶部也开口，开口使导轨腔60与杆一6的第二个空腔容线腔61相连，容线腔61是用来容纳引线的长度余量的，具体功能以后说明。容线腔61可以与导轨腔60一样是四棱柱体形状，宽度与导轨腔60一样，长度可以为5到7厘米。容线腔61顶部由一个隔板610封闭，但是隔板610有一到几个引线通过的小孔。(如图18) 容线腔顶部隔板610、导轨腔60以及容线腔61的侧壁板与杆一6的外壳共同组成了第三个空腔电子元件腔62。电子元件腔62是用来容纳杆一6中的电子元件和按键的，比如集成电路13、压感探测器12、电路板、鼠标左右键和滚轮键(这里只有鼠标右键和滚轮键)、电子引线、以及其它电子元件等等，其中压感探测器12的压力感受部位凸出在导轨腔60的后壁槽607上端。(如图18) 杆二7与头部4的机械连接方式为杆二7底部的槽76的左右侧壁上的轴孔槽左壁轴孔77和槽右壁轴孔78与头部4右侧的槽49的前后壁轴孔前壁轴孔496和后壁轴孔497通过一个十字形四叉轴杆8相连。十字形四叉轴杆8有前后左右四个十字形交叉的轴杆前轴杆80、后轴杆81、左轴杆82、右轴杆83，前后轴杆的中心轴线在一条线上，左右轴杆的中心轴线在一条线上，前后轴杆的中心轴线与左右轴杆的中心轴线垂直相交于交点84。前后轴杆较长，左右轴杆短，它们的直径相同且比轴孔稍小几十微米左右。(十字形四叉轴杆8的前轴杆80上还有一个拨杆结构，这将在以后的倾斜摇摆探测器中说明，这里的附图不绘制出，前后轴杆有轴环但不绘制出)。(如图19) 头部4的槽49的前轴孔496、后轴孔497与四叉轴杆8的前轴杆80、后轴杆81相连，前轴杆80比较长它通过前轴孔496进入头部4空腔中直达头部4的前壁，四棱锥台75的槽76的左轴孔77、右轴孔78与四叉轴杆8的左轴杆82、右轴杆83相连。轴杆在轴孔中能够自由旋转但是不进行轴向滑动，轴杆中心轴线交点84在头部4槽49底部的前后方向正中。头部4的槽49和四棱锥台75的槽76以及十字形四叉轴杆8还有它们的轴孔和轴杆共同组成了杆二7和头部4之间的倾斜摇摆接头，它所能做的倾斜摇摆运动是平行于头部4底部平面的360度方向的倾斜摇摆运动。以上说过的倾斜摇摆接头的中心84在这里就是十字形四叉轴杆8轴线交点84。(如图19、图20、图21) 本发明整体安装后，杆一6或杆二7的长度方向的中心轴线的延长线通过十字形四叉轴杆8的轴杆中心轴线交点84。(参考图21) 杆一6和杆二7的连接方式实际以上已经说明过了杆一6底部的导轨腔60套在杆二7的四棱柱体70上，并能上下滑动。杆一6与导轨腔60的上下方向的中心轴线在一条线上。(如图22) 杆二7的倾斜摇摆的动作的方向和角度可以由两个倾斜摇摆探测器共同配合探测出来，它们是前后方向倾斜摇摆探测器9和左右方向倾斜摇摆探测器10，它们共同探测出的杆二7的倾斜摇摆运动的前后左右方向和角度，经过计算能够得出杆二7做倾斜摇摆运动的360度方向和角度。也就是说杆二7做前后左右四个方向之间的倾斜摇摆运动时它运动的方向和角度由前后方向倾斜摇摆探测器9和左右方向倾斜摇摆探测器10共同探测的信息经过计算产生出来。
前后方向倾斜摇摆探测器9的结构(不包括运算部份)主要有扇形狭长缝板90、发光二极管91、感光元件92、感光元件拨杆93、感光元件92导轨74、感光元件拨杆93通道79等。(如图23、图24、图17) 扇形狭长缝板90的外形为扇形的板状，板90半径为8毫米，其上有一个狭长的缝900，缝900的前端905距离板90的圆弧边904极近，这里为1毫米，缝900的后端906距离板90的圆弧边904较远，这里为4毫米，缝900的两端之间跨越了板90的弧度为90度。缝900的上下两边907和908之间的距离始终不变，距离为1毫米，缝900的两端之间的狭长缝隙与圆弧边904的距离根据两端跨越的板90的弧度均匀加大，也就是说缝900的上下两边907和908与圆弧边904的距离根据两端跨越的板90的弧度均匀加大。缝900的两端与板90的两条半径边前半径边902和后半径边903的距离相等。(如图23) 感光元件92的底部有一个垂直于其底部的拨杆93，拨杆93为细长的圆柱体，直径为1毫米，在它的底端有一个与其垂直的短圆柱体931，直径稍小于1毫米，长1到2毫米，感光元件92的引线在其一侧而不在底部。(如图24) 扇形狭长缝板90安装于十字形四叉轴杆8的前轴杆80和后轴杆81上方，板90的圆心901与四叉轴杆8的左右轴杆和前后轴杆的中心轴线交点84重合。板90的前半径边902和后半径边903与圆弧边904的交点之间的连线与前轴杆80和后轴杆81平行，板90的前半径边902和后半径边903之间的中心轴线与四叉轴杆8的左轴杆82和右轴杆83的中心轴线垂直。板90和十字形四叉轴杆8机械固定不能移动。本发明整体安装后板90位于杆二7四棱锥台75的槽76的左右壁之间。(如图25、图21) 感光元件92安装于杆二7的四棱柱体空腔73的导轨74中，感光元件92的引线通过导轨74的右壁745上的狭长开口746引出，感光元件92的形状与导轨74相同但是长度只有5毫米左右，宽度和厚度比导轨74小10微米左右，感光元件92能够在导轨74中自由的上下滑动，导轨74底部有一个拨杆通道79，而杆二7的槽76的左壁764上方有一个拨杆槽792，拨杆通道79与拨杆槽792相通并且它们都在杆二7的四棱锥台75的前面752和后面753的正中间，感光元件92底部的拨杆93通过拨杆通道79和拨杆槽792，并且拨杆93的底端短圆柱体931刚好在扇形狭长缝板90的缝900的上边907和缝下边908之间，拨杆通道79和拨杆槽792的横截面形状大小使拨杆93能在其中自由的一维上下滑动，随着杆二7的前后摇摆，短圆柱体931在缝900中滑动，由于缝900与圆弧边904的距离在缝900两端之间变化，所以当短圆柱体931在缝900中滑动时缝上边907和缝下边908将推动它上下运动，短圆柱体931带动感光元件拨杆93然后带动感光元件92在导轨74中做上下的一维运动，当杆二7倾斜摇摆到缝900距离圆弧边904远的后端906时感光元件92刚好运动到导轨74底部，感光元件92上方与其相对着固定安装有发光二极管91，当杆二7倾斜摇摆到缝900距离圆弧边904近的前端905时感光元件92刚好运动到与发光二极管91最近的位置。发光二极管91的发光部位与感光元件92的感光部位相对着，当感光元件92在导轨74中上下运动时它与发光二极管91的距离不断变化，由于发光二极管91发出的光线是发散开的，所以当感光元件92与发光二极管91的距离不同时它接收到的光线量不同，感光元件92感光产生的电压或电流大小不同，我们就可以把电压或电流大小的模拟量通过模数转换电路转换为数字信息，表示出杆二7前后方向倾斜摇摆运动的方向和角度。由于缝900跨越了扇形狭长缝板90的90度弧度，所以杆二7的前后方向倾斜摇摆运动就可以有90度。(如图17、图21) 左右方向倾斜摇摆探测器10的原理与前后方向倾斜摇摆探测器9相同，但是机械结构稍有不同。它的结构主要有四份之一圆狭长缝板100、发光二极管101、感光元件102、十字形四叉轴杆8前轴杆拨杆103、滑杆104、感光元件连杆105、感光元件102导轨460、滑杆导轨461。(如图26、图27、图28) 四份之一圆狭长缝板100为四份之一圆形的板状，它的结构原理与扇形狭长缝板90相同，它的半径为8毫米，其上有一个狭长缝1000，狭长缝1000的上边1007和下边1008之间的距离始终不变，这里为1毫米，缝1000的右端1006距离板100的圆弧边1004极近，这里为1毫米，缝1000的左端1005距离板100的圆弧边1004较远，这里为4毫米，缝1000的两端距离板100的两条半径边垂直边1002和平行边1003为0.5毫米左右，缝1000的两端跨越了板100的弧度为接近90度，为了安装方便板100的圆心1001处有一个同心圆形小缺口。板100的圆弧边1004的两端附近各固定有一个细长的连杆连杆105和滑杆104，它们都与板100的平行边1003的延长线平行。连杆105的另一端与感光元件102底部相连并与其底部垂直。(如图26) 十字形四叉轴杆8的前轴杆80的端点处固定有一个与其垂直的拨杆103，拨杆103为圆柱体，直径1毫米，拨杆103顶端有一个与其垂直的短圆柱体1031。(如图27) 左右方向倾斜摇摆探测器10安装于头部4的空腔中，在十字形四叉轴杆8的前轴杆80旁。头部4的前面42的内表面46也就是头部4空腔的前壁上有感光元件102的导轨460和滑杆的导轨461。当四份之一圆狭长缝板100和感光元件102安装于内表面46上时，感光元件102和滑杆104能在导轨460和导轨461中做自由的一维左右滑动，滑动的精度为10微米左右。感光元件102的导轨460左侧与感光元件102相对安装有一个发光二极管101。安装后四叉轴杆8的前轴杆80上的拨杆103顶端的短圆柱体1031在板100的狭长缝1000之中，前轴杆80的轴心延长线通过板100的圆心1001。四份之一圆狭长缝板100的平行边1003与头部4底面41和前面42以及前面的内表面46平行，并且距离底面41极近，距离小于1毫米；垂直边1002与前面42以及前面的内表面46平行并与底面41垂直，距离头部4右面45极近，距离小于1毫米。当杆二7做左右方向倾斜摇摆运动时，前轴杆80带动拨杆103再带动短圆柱体1031使其在狭长缝1000的两端之间滑动，由于狭长缝1000的两端之间的上边1007和下边1008与圆弧边1004的距离变化，短圆柱体1031将会推动板100然后通过连杆105推动感光元件102在导轨460中左右一维滑动，当短圆柱体1031在狭长缝1000的右端1006时板100最靠近头部4右面45，并且此时感光元件102距离发光二极管101最远，当短圆柱体1031在狭长缝1000的左端1005时板100离头部4右面45最远，并且此时感光元件102距离发光二极管101最近，并且此时杆二7倾斜摇摆到左方向的最大角度处，此时四叉轴杆8前轴杆拨杆103与头部4的底面41接近平行。左右方向倾斜摇摆探测器10的信息探测的工作原理与前后向倾斜摇摆探测器9相同，把感光元件102产生的模拟信号转化为数字信号后即可得出杆二7左右方向倾斜摇摆的方向和角度。(如图28) 将左右方向倾斜摇摆探测器10和前后向倾斜摇摆探测器9的数字信号进行计算后即可得出杆二7做前后左右四个方向间的倾斜摇摆运动的方向和角度，杆二7的倾斜摇摆运动的方向和角度实际上也就是杆一6和杆部5的倾斜摇摆运动的方向和角度。
本发明的电子元件的功能的说明(注意在发明书中提到的探测器的“信号”和“信息”是一个意思，探测器的数字信号和数值是一个意思) 本发明的电子元件主要有xy轴探测器11、前后方向倾斜摇摆探测器9、左右方向倾斜摇摆探测器10、压感探测器12、集成电路13、鼠标左右键和滚轮键(这里只有鼠标右键和滚轮键)。xy轴探测器11在头部4的空腔中，前后方向倾斜摇摆探测器9如上所说在四叉轴杆8和杆二7中，左右方向倾斜摇摆探测器10在头部4的空腔中，压感探测器12、集成电路13、鼠标右键和滚轮键都在杆一6的电子元件腔62中。
左右方向倾斜摇摆探测器10的感光元件102产生的模拟信号，通过引线(也就是电源数据线)接入xy轴探测器的光学感应器芯片中，转化为数字信号或者说二进制数值并与xy轴探测器探测到的信息的二进制数值一起引出到杆一6中的集成电路13中进行处理。
xy轴探测器主要是光电鼠标中的光学感应器芯片和发光二极管(当然还有一些附属电子电路和电子元件，如电容等)，但是光学感应器芯片增加了左右方向倾斜摇摆探测器10探测的模拟信号的模数转换电路，还有以下功能电路将左右方向倾斜摇摆探测器10的转换后的信号与自身探测的信号合成并按顺序排列，并在其中加上信号的标志位，以表示此信号数值属于哪一个探测器的信号，并把所有排序并加标志位的信号数值按照刷新的时间顺序排列后，通过引线输入杆一6中的集成电路13中进行处理。这些信号数值排列在二到三条数据线中，数值的格式可以是usb和ps2等等。信号数值排列后可能还要转换为不同的电脑接口规范如usb和ps2等等。
前后方向倾斜摇摆探测器9和压感探测器12探测到的模拟信号都要通过引线输入杆一6中的集成电路13中转换为数字信号的数值。压感探测器12的将压力转化为模拟信号的结构可以是一块压电陶瓷，或压电晶体等等。
按键在杆一6左方靠下，右键14在下方，滚轮键15在上方，按键的信号也要通过引线输入杆一6中的集成电路13中转换为数字信号的数值。
杆一6中的集成电路13中有以下功能的电路 <1>将前后方向倾斜摇摆探测器9和压感探测器12探测到的模拟信号转换为数字信号数值的电路。
<2>将所有探测器探测到的信号，也就是已经转换为数字信号的数值，进行合成并按顺序排列，并在其中加上信号的标志位，以表示此信号数值属于哪一个探测器的信号，并把所有排序并加标志位的信号数值按照刷新的时间顺序排列，一般来说，两个倾斜摇摆探测器的信号数值按照顺序紧邻着排列在一起，然后再加上按键的信号数值，xy轴探测器11的信号数值一般应该排列在最前面，信号数值符合某一个电脑接口规范比如usb或者ps2等等，最后通过引线从杆一6上方输入到电脑的接口中，接口可以是usb或者ps2等等。
<3>所有合成后的按键和探测器的信号数值，如果需要的话还可以通过无线方式与电脑通讯，比如红外线，蓝牙等等方式。那么集成电路13中还要有这些无线通讯功能的信号转换、信号发射接收等等电路。
实际上如果杆一6中的空间允许的话，以上功能也可以不由一块集成电路完成。杆一6中可以有两块以上集成电路，但是这里把它们都绘制为一块集成电路。
本发明的电子元件间的引线连接方法的说明 在头部4空腔中的左右方向倾斜摇摆探测器10的感光元件102的引线接头在它的侧面，也就是在当感光元件102安装在导轨460中时的靠近导轨460的后面4600的一侧(导轨460的后面指的是与头部4后面43平行的这一面)，在导轨460的后面4600上有一个狭长开口4601，感光元件102的引线连接到引线接头上后通过狭长开口4601引出连接到电路板上，引线应该留有一定的长度余量，以使感光元件102在导轨460中滑动时不会受到引线长度的影响。(如图28) 头部4空腔中的xy轴探测器11和左右方向倾斜摇摆探测器10的引线1100(包括电源和数据引线)，用以下方法接入杆一6中在头部4的槽49的后壁493上靠近上方有一个引线孔498，头部4引线1100从中引出。在杆二7四棱锥台75中有一个头部4的引线通道799，引线通道799下端开口7990在四棱锥台75的左面754下方靠近轴孔77处，下端开口7990的后侧有一个缺口方便引线1100向后弯曲，上端开口7991在杆二7四棱柱体70的空腔73中，上端开口7991具体位置在空腔导轨74和空腔73的后壁733之间。头部4引线1100从引线通道799的下端开口7990进入后，从上端开口7991进入空腔73然后再进入杆一6导轨腔60和容线腔61中，并且通过容线腔顶部隔板610上的引线孔612进入电子元件腔62，最后连接到电路板上，数据线通过电路板与集成电路13相连。头部4引线1100在引线孔498中固定使其不能任意滑动，头部4引线1100在引线孔498与引线通道799的下端开口7990之间的这一段，应该留有长度余量，使其在杆二7做倾斜摇摆运动时不影响杆二7的运动，但长度不能过长以免下垂过多。头部4引线1100在引线通道799和空腔73中以及在引线孔612处也应该固定使其不能任意运动。头部4引线1100在导轨腔60和容线腔61中的这一段也应该留有长度余量，以使杆一6沿着杆二7的长度方向做上下维运动时不会受到引线1100长度的影响。(如图16、图17、图22) 杆二7的四棱柱体空腔导轨74中的前后向倾斜摇摆探测器9的发光二极管91和感光元件92的引线连接方式为感光元件92的引线从导轨74的右壁745上的狭长开口746中引出后，进入导轨74的右壁745与四棱柱体空腔73的右壁735之间的空间中，然后从空间上方进入杆一6导轨腔60和容线腔61中，通过容线腔顶部隔板610上的引线孔612进入电子元件腔62，最后连接到电路板上，感光元件92的引线在导轨右壁745与空腔右壁735之间的空间的上方位置固定，并在空间中留下长度余量，以使感光元件92在导轨74中上下滑动时不受到引线长度的影响；发光二极管91安装在导轨74上方，它的引线从导轨74上方进入杆一6导轨腔60和容线腔61中，通过容线腔顶部隔板610上的引线孔612进入电子元件腔62，最后连接到电路板上；发光二极管91和感光元件92的引线在导轨腔60和容线腔61中的这一段也应该留有长度余量，以使杆一6沿着杆二7的长度方向做上下一维运动时不会受到引线长度的影响。(如图22) 压感探测器12在电子元件腔62中，但是它的压力感应部位或者将压力传导到压力感应部位的机械结构，凸出在导轨腔60的后壁槽607上端，它的引线接头在电子元件腔62中，所以它的引线直接在电子元件腔62中连接到电路板上。(如图22) 按键包括右键和滚轮键都在电子元件腔62中，所以它的引线直接在电子元件腔62中连接到电路板上，但是它的按钮部份凸出在杆一6外部左面靠下。
以上本发明的具体实施方式
的优化方案 (1)头部4空腔中的光学感应器芯片和发光二极管以及其它电子元件安装于电路板上的可以采用贴片装配技术，以减小头部4体积。
(2)发光二极管在头部4空腔中安装的位置和方向，以及它的结构光电鼠标中发光二极管安装在光学感应器芯片的有感光孔的一端，并且是纵向安装的，发光二极管头部朝向光学感应器芯片，发光二极管有一定长度，所以造成头部4太长，可以把它横过来安装，发光二极管离开光学感应器芯片距离远的一侧可以是有反光板的，反射出的光线通过透镜向下照在受体2上。
(3)可以把透镜横过来安装在光学感应器芯片下方，发光二极管与发光二极管的光线平行安装，发光二极管的头部靠近光学感应器芯片的有感光孔的一端，发光二极管的引线脚靠近光学感应器芯片的另一端。这一个方案是考虑到光学感应器芯片可能是长方形的，如果是接近正方形就不太适用了。
(4)电路板底部由于有透镜，所以有一定空间，电路板可以是双面电路板，某些电子元件可以安装于底部空间中。尤其是发光二极管实际上可以安装于电路板底部空间中，并改变透镜的结构，并且在发光二极管侧面安装挡板，使发光二极管的光线向下发射，而不向旁边发射，使发光二极管的光线只有从受体2反射后才被光学感应器芯片接收，不影响光学感应器芯片工作。这可以缩小头部4体积。
(5)杆二7的底面也就是四棱锥台75的顶面750与四个侧面的相交处，可以是圆角的，相当于是把顶面750与四个侧面的交角切除一部份，使杆二7在做倾斜摇摆运动时交角不易碰到受体2。头部4的顶部平面四周也可向下倾斜，如鼠标一样，方便手的动作不易碰到头部4。
(6)杆一6底部的导轨腔60可以不在杆一6底部的左右面正中，而是靠近右面，但是它的长度方向的轴线还是要与杆一6的长度方向的轴线平行。当然容线腔61也要随之右移，这可以使得杆一6的长度方向的中心轴线的延长线更接近头部4中的xy轴探测器，或者说是更接近光学感应器芯片的感光孔和感光孔所对的受体2平面。这是因为当头部4中的xy轴探测器只有一个时，不能探测出头部4的自旋运动，头部4的自旋运动会影响xy轴探测器探测的信息的精度，人手持杆一6的自旋运动是以杆一6的长度方向的中心轴线为轴的，当杆一6的长度方向的中心轴线的延长线更接近头部4中的xy轴探测器时，人手动作产生的头部4的自旋幅度更小。(本发明使用时人手动作的自旋运动应该尽量小。)(如图30) (7)由于人手的持笔问题，头部4的左右方向可以与人的手臂方向垂直或者平行，那么可以用软件的方法使xy轴探测器的信息旋转90度。这种旋转将是能够由人在本发明的使用中自如的控制的，控制的方式可以是用键盘快捷键或者是用本发明硬件上增加的按钮。
(8)为了手持的方便，杆一6的上方三份之二的部份或者其后侧面可以是平的。
(9)头部4中的左右方向倾斜摇摆探测器10的驱动感光元件102移动的机构可以是齿轮驱动方式，这可以使杆二7的左右方向倾斜摇摆运动的幅度更大，结构也更简单。具体结构为在十字形四叉轴杆8的前轴杆80上，它的紧靠头部4前面42的内表面46的端点处固定有一个齿轮106，齿轮106的中心与前轴杆80的中心轴线重合，齿轮106的直径等于或稍大于前轴杆80的直径，齿轮106驱动另一个大小一样或稍大的齿轮107旋转，齿轮107位置比齿轮106更靠上方和更靠近感光元件102，齿轮107再带动感光元件102底部连接的齿条108，然后带动感光元件102移动，齿轮106不接触齿条108。(如图29) (10)本发明使用时一般是以杆一6对压感探测器的加压和不加压动作来代替鼠标左键的点击动作的，杆一6上通常只有右键和滚轮键，但是在本发明做为鼠标用时，杆一6相对杆二7的上下运动可能使有的人觉得不方便，那么可以增加一个锁定机构，在本发明做为鼠标用时将杆一6相对杆二7的上下运动锁定住，然后在杆一6上增加鼠标左键，还是象鼠标一样使用左键点击。具体锁定机构为它的原理类似于自动圆珠笔的机械结构，自动圆珠笔的顶端有一个按钮，按下按钮后笔尖从笔杆中伸出一定长度并且伸出的长度固定不会缩回，然后再按一下按钮笔尖缩回。可以在本发明杆一6中增加一个类似的机构，按下顶部按钮后一根细长的钢丝伸入杆一6导轨腔60的前壁槽606中顶在杆二7的前面凸起71的顶端，钢丝伸入的长度等于杆一6上下运动的距离，这样将使杆一6无法上下运动，再按一下顶部按钮钢丝缩回。
(11)由于倾斜摇摆探测器和压感探测器探测到的信息不一定是线性变化的，所以头部4中和杆一6中可能还要有与模数转换电路配合的运算电路。
(12)倾斜摇摆探测器的发光二极管和感光元件也可以是电磁感应式的两个线圈，通过它们距离变化产生的电感量变化来表示倾斜摇摆的方向和角度变化。
(13)当无需有级压感时压感探测器可以是按键。倾斜摇摆探测器也可以是杆部5四周的按键。
本发明的其它
具体实施例方式(1)将xy轴探测器更换为机械鼠标或电磁感应式手绘笔中的xy轴探测器即可成为其它实施方式。(2)将杆一6去处，将杆二7上方加长加大，按键和集成电路13等等装在杆二7中，人手持杆二7使用即可成为其它实施方式。(3)将电磁感应式手绘笔加上外套管，使外套管只能够沿着手绘笔长度方向做上下的一维运动，手绘笔笔杆下部处有一凸起使外套管向下运动停止，人手持外套管进行书写绘画动作，用外套管的上下一维运动模拟提笔落笔动作，手绘笔笔尖不离开手绘板，这可以简化xy轴探测器结构。按键在外套管上。外套管中还应该有其它与按键工作有关的电路和电子元件。
权利要求
1.本发明由端部3、头部4、杆部5组成，杆部5由杆一6和杆二7组成，头部4、杆一6和杆二7都各自具有自己的结构，比如机械结构、电子元件等，但是它们在相互之间的机械运动上都各自成为单独的个体，相互之间以某种机械结构相连，头部4中有xy轴探测器，比如光电鼠标中的光学感应器芯片和发光二极管，这时头部4大致相当于是一个没有按键和滚轮的小鼠标，头部4的底部为二维平面，这一平面可以称为端部3平面，如果为了减小摩擦力头部4的底部可以有几个小凸起，这些小凸起的顶部在一个平面上，小凸起的顶部构成的虚拟平面也可以看作是实际上的头部4的底部，因为它在头部4的最下方，小凸起的顶部构成的这一虚拟的平面也可以看作抽象的端部3平面，头部4与杆二7的下端750以一个倾斜摇摆接头相连，杆一6不与头部4有直接的机械连接，而是以其底部60与杆二7的上部份70相连并通过杆二7与头部4相连，同时头部4、杆一6和杆二7也以某种方式做电子线路和电子仪器等的电源和电子信息连接，头部4、杆一6和杆二7之间具体的连接方法和结构包括机械连接和电子连接的方法和结构不是很重要，只要能够达到所需的功能即可，比如头部4、杆一6和杆二7之间的机械连接方法只要使得它们相互间能够做以下将说明的相互运动即可，杆二7能以它与头部4的连接部位的中心84为中心向头部4的底部也就是端部3平面的xy轴平面做一种倾斜摇摆运动，或者说杆二7能以它与头部4的连接部位的中心84为中心杆二7的上端700向头部4的底部也就是端部3平面的xy轴平面做一种倾斜摇摆运动，这种倾斜摇摆运动的方向可以是xy轴平面坐标的任意方向，可以说是平行于端部3平面的xy轴平面的360度方向，并且这一运动的方向和角度能够由倾斜摇摆探测器探测出来，杆二7与头部4或者说端部3只能做这一种运动，杆一6能与杆二7做一种相对运动，这种运动通常是一维的相对运动，这种运动具体为杆一6沿着杆二7的长度方向或者说是杆二7的上端700与下端750之间的轴线方向，做一维的上下运动，当杆一6向下做一维的运动时在接近杆二7的下部位置时能够停止下来，并且能够使一个压感探测器受到向下的压力，也就是说杆一6向下的压力大小能够由压感探测器探测出来，杆一6与杆二7只能做这一种相对运动，当头部4在某一个物体平面上沿此平面做二维的移动时，头部4中的xy轴探测器将探测出头部4沿此平面移动的轨迹或者头部4在此平面上的坐标。
全文摘要
本发明指具电脑手写手绘、鼠标、游戏摇杆功能硬件。本发明可仅有笔状输入部件，能在大多数物体平面上使用，使用范围不受限制；能分辨出杆部的倾斜角度；价格低。本发明由端部、头部、杆部组成。头部的底面也就是端部为平面，或抽象平面。端部在使用中始终与物体平面接触，并成平行。杆部由杆一和杆二组成，头部和杆二由倾斜摇摆接头连接。杆一能与杆二和头部做自由的一维运动，杆一作提笔动作时，头部不随之提起，而留在物体平面上，杆部作物体平面xy轴方向移动时带动头部，头部中的xy轴坐标探测器能探测出这一移动。杆部能作摇摆运动，摇摆运动的方向和角度能由倾斜摇摆探测器探测出来。
文档编号G06F3/033GK101196785SQ20061016685
公开日2008年6月11日 申请日期2006年12月5日 优先权日2006年12月5日
发明者郑小军 申请人:郑小军