触摸输入工具和系统的制作方法

触摸输入工具和系统
1.相关申请案交叉引用
2.本技术要求于2020年5月5日提交的发明名称为“触摸输入工具和系统”的第16/867,230号美国非临时申请的利益，该申请通过引用的方式并入本文中。
技术领域
3.本发明大体上涉及用于触摸屏显示器的触摸输入工具，更具体地，涉及可以生成多个输入手势的触摸输入工具。


背景技术：

4.电子设备通常具有触摸屏显示器，以实现用户与设备的交互。用户可以通过使用笔式手写笔等输入设备或一个或多个手指触摸触摸屏显示器，通过简单或多点触摸手势输入信息。触摸屏显示器的大尺寸和高级硬件规格使触摸屏设备成为提高工作效率的重要工具。
5.用户与触摸屏显示器交互的常见方法是使用手指或笔式手写笔的端部(尖端)通过触摸手势来实现的。例如，microsoft surface
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操作系统可以根据基于手指的触摸事件识别的手势及其对应的描述包括：“轻触：按后释放”；“滑动或推：使用滑动或推动作在手指下移动显示的对象”；“快滑：按，快速滑动，然后释放”；“触摸和旋转：在内容上在内容的一点周围滑动手指”；“急转：快速扭转以旋转对象”；“拉开伸展：拉开两只手的手指”；“推拢收缩：两只手的手指并拢”；“扭转：用两个或更多个手指扭转对象，就像转动旋钮或纸一样”；“捏合：一只手的两个手指并拢”；“挤压：一只手的三个或更多个手指并拢”；“展开：一只手的手指分开”；“钉旋转：一个手指将对象钉在适当的位置，而另一个手指在所钉点周围拖动对象”。
6.从上面的列表中可以看出，除了可以使用手写笔提示执行的基本点击和拖动手势外，大多数触摸屏交互都需要基于手指的手势，因此，想要使用手写笔的用户通常必须切换到手指手势，以利用高级触摸屏功能。
7.笔式手写笔已被广泛用作带有触摸屏显示器的电子设备上的触摸输入工具。手写笔通常有轴和尖端。大多数与手写笔有关的研究集中在手写的准确性上，或集中在通过笔尖与触摸屏显示器交互的方法上。
8.已经开发了一些触摸输入工具，这些触摸输入工具使手写笔的非尖端部分能够用于提供用户输入。一种现有的触摸输入工具具有可弯曲的手写笔，该手写笔使用嵌入式传感器通过光纤传感测量其轴的弯曲程度和角度。另一种现有的触摸输入工具与嵌入在屏幕边框周围的电场传感器交互，以用于接近检测，使得电场传感器检测到手写笔在屏幕上的放置，从而触发智能菜单显示。
9.上述设备提供的输入功能有限，成本高昂，并且需要定制硬件驱动程序形式的计算资源。因此，需要一种工具轴触摸屏交互方案，其为以下中的一个或多个：制造和实现成本高效，可与现有的触摸屏驱动程序一起使用，并支持工具轴用于一系列不同的工具轴输
入手势。


技术实现要素：

10.根据本发明的一方面，提供了一种用于与电容式触摸屏显示器交互的触摸输入工具。所述触摸输入工具包括多个间隔开的导电触摸屏触摸元件，所述多个间隔开的导电触摸屏触摸元件被设置成在对应的多个离散的相应触摸位置同时可操作地接合所述触摸屏显示器的屏幕。
11.在上述方面中，相对于可以使用传统触摸输入工具(例如电容式尖端手写笔)提供的输入手势集，所述触摸输入工具可以实现增强的输入手势集。这可以改善具有触摸屏功能的设备的用户体验，并且在一些示例中，可以支持用户以较少的用户与显示屏的交互提供较大范围的用户输入，这在一些应用中可以提高触摸屏显示器的寿命、提高设备性能和/或降低功耗等。
12.在上述方面中的至少一些方面中，所述触摸输入工具包括第一导电结构，所述第一导电结构包括人接触界面和所述触摸屏触摸元件。所述人接触界面和所述触摸屏触摸元件被配置为使得导电路径被设置为从所述触摸屏触摸元件中的每个触摸屏触摸元件到所述人接触界面，从而使得当所述人接触界面与人导电接触并且所述触摸屏触摸元件触摸所述屏幕时，所述触摸屏触摸元件能够在所述相应触摸位置同时可操作地接合所述屏幕。
13.在上述方面中的至少一些方面中，所述触摸输入工具是手写笔，并且所述触摸屏触摸元件沿着所述手写笔的轴设置。
14.在上述方面的至少一些示例中，所述第一导电结构包括所述触摸屏触摸元件中的三个触摸屏触摸元件，所述三个触摸屏触摸元件被设置成提供触摸屏触摸图案，当所述三个触摸屏触摸元件可操作地接合所述屏幕时，所述触摸屏触摸图案指示所述触摸输入工具相对于所述触摸屏显示器的方向。
15.在上述方面中的至少一些方面中，所述三个触摸屏触摸元件沿着所述触摸输入工具的轴线设置，所述三个触摸屏触摸元件的中间一个触摸屏触摸元件不对称地位于所述三个触摸屏触摸元件中的其它两个触摸屏触摸元件之间。
16.在上述方面中的至少一些方面中，所述触摸屏触摸元件中的至少一个触摸屏触摸元件被配置为提供与所述触摸屏触摸元件中的至少一个其它触摸屏触摸元件不同的触摸元件图案。
17.在上述方面中的至少一些方面中，所述触摸输入工具包括第二导电结构，其中，所述第二导电结构与所述第一导电结构电隔离，并且所述第二导电结构包括：相应触摸屏触摸元件，用于在相应触摸位置可操作地接合所述屏幕；相应人接触界面，相对于所述第一导电结构的所述人接触界面设置，以使得所述两个人接触界面能够由用户的同一只手同时接触。
18.在上述方面中的至少一些方面中，所述触摸输入工具包括第三导电结构，所述第三导电结构与所述第一导电结构和所述第二导电结构电隔离，所述第三导电结构包括：相应触摸屏触摸元件，用于在相应触摸位置可操作地接合所述屏幕；相应人接触界面，相对于所述第一导电结构的所述人接触界面设置，以使得所述两个人接触界面能够由用户的同一只手同时接触。
19.在上述方面中的至少一些方面中，所述第一导电结构的所述触摸屏元件、所述第二导电结构的所述触摸屏元件和所述第三导电结构的所述触摸屏元件沿着所述触摸输入工具的轴设置，以在所述触摸输入工具放置在所述屏幕上时同时接触所述屏幕，并且所述人接触界面沿着所述轴设置。
20.在上述方面中的至少一些方面中，所述间隔开的导电触摸屏触摸元件均由位于所述触摸输入工具的轴上的相应导电环结构限定。
21.在上述方面中的至少一些方面中，所述触摸输入工具包括限定轴向延伸的内部通道的壳体和在所述内部通道内延伸的导电主体，所述多个间隔开的导电触摸屏元件从所述导电主体延伸，穿过沿着所述壳体的一侧限定的相应开口。在一些示例中，所述触摸输入工具包括位于所述导电主体端部的导电触摸尖端，所述触摸尖端电连接到所述导电主体。
22.在上述方面中的至少一些方面中，所述触摸输入工具包括另外多个间隔开的导电触摸屏触摸元件，所述另外多个间隔开的导电触摸屏触摸元件从所述导电主体延伸，穿过沿着所述壳体的另一侧限定的相应开口，所述另外多个间隔开的导电触摸屏触摸元件被设置成同时可操作地接合所述触摸屏显示器的所述屏幕，所述另外多个间隔开的导电触摸屏触摸元件具有与所述多个触摸屏元件不同的图案。
23.在上述方面中的至少一些方面中，触摸输入工具仅包括用于实现触摸屏触摸元件对屏幕的可操作接合的无源电气组件。
24.根据本发明的另一个方面，提供了一种系统，所述系统包括上述方面的触摸输入工具和包括触摸屏显示器的电子设备，所述电子设备被配置为传感所述触摸屏显示器上的触摸事件，并确定所述触摸事件是否匹配与同时可操作地接合所述触摸屏显示器的所述多个触摸屏触摸元件对应的触摸输入工具手势图案。
25.在上述方面中，所述多个触摸屏触摸元件电连接到第一人接触界面，所述触摸输入工具包括彼此电连接并与所述第一人接触界面电隔离的另一个触摸屏触摸元件和第二人接触界面，所述电子设备被配置为，如果所述触摸屏显示器上的另一个触摸事件匹配与可操作地接合所述触摸屏显示器的所述另一个触摸屏触摸元件对应的触摸输入工具手势图案，则确定按钮点击输入已经发生。
26.根据本发明的另一个方面，提供了一种方法，包括：从电子设备的电容式触摸屏显示器的触摸传感系统接收多个信号，所述信号指示与所述触摸屏显示器上的触摸事件对应的相对触摸位置；确定所述触摸事件的所述触摸位置是否匹配与所述触摸输入工具的多个间隔开的触摸屏触摸元件在所述触摸屏显示器上对触摸屏显示器放置的同时可操作接合对应的触摸图案。
27.根据上述方面，所述方法还包括，如果所述触摸事件的所述触摸位置匹配所述触摸图案，则使所述电子设备执行预定动作。
28.根据本发明的又一方面，提供了一种方法，包括：从所述触摸传感系统接收指示与所述触摸屏显示器上的另一个触摸事件对应的相对触摸位置的信号；如果所述另一个触摸事件的触摸位置匹配与所述触摸输入工具的另一个触摸屏触摸元件在所述触摸屏显示器上对所述触摸屏显示器的放置可操作接合对应的触摸图案，则确定点击输入已经发生。
29.根据上述内容，所述方法还包括根据所述触摸事件的所述触摸位置确定所述触摸输入工具的取向。
附图说明
30.通过示例参考示出本技术的示例性实施例的附图。
31.图1a是采用自电容测量机构的触摸传感子系统的简化的现有技术电路图。
32.图1b是图1a的触摸传感子系统的简化的现有技术电路图，示出了与机构接合的人手指。
33.图2a是采用互电容测量机构的触摸传感子系统的简化的现有技术电路图。
34.图2b是图2a的触摸传感子系统的简化的现有技术电路图，示出了与子系统接合的人手指。
35.图3是根据本发明的实施例的触摸输入工具的透视图，该触摸输入工具具有支撑多个间隔开的导电触摸屏触摸元件的刚性主体。
36.图4a示出了导电橡胶结构，该导电橡胶结构可以被切割和成形以制造用于触摸输入工具的触摸屏触摸元件。
37.图4b示出了铜带，该铜带可以被切割并粘附到触摸输入工具的刚性主体上，以在其上形成触摸屏触摸元件。
38.图4c示出了可用于在触摸输入工具的刚性主体上绘制触摸屏触摸元件的导电涂料。
39.图4d示出了可用于在触摸输入工具的刚性主体上提供触摸屏触摸元件的箔带卷的透视图。
40.图5a示出了包括触摸屏触摸元件的触摸输入工具，该触摸输入工具以大致垂直的取向放置在电子设备的触摸屏显示器的屏幕上。
41.图5b示出了图5a的触摸输入工具，该触摸输入工具以大致水平的取向放置在触摸屏显示器的屏幕上。
42.图6是被配置为与本发明中所描述的触摸输入工具一起使用的电子设备的触摸屏显示系统的选定组件的框图。
43.图7a示出了刚性杆形式的触摸输入工具的轴相对于触摸屏显示器的屏幕的放置和释放轴手势。
44.图7b示出了刚性杆形式的触摸输入工具的轴相对于触摸屏显示器的屏幕的扫描轴手势。
45.图7c示出了刚性杆形式的触摸输入工具的轴相对于触摸屏显示器的屏幕的旋转轴手势。
46.图7d示出了一组动作到工具轴手势的相应空间和时间组合的映射。
47.图8a示出了根据本发明的实施例的触摸输入工具，该触摸输入工具具有支撑第一多个方形触摸屏触摸元件和第二多个圆形触摸屏触摸元件的刚性主体。
48.图8b示出了根据本发明的实施例的触摸输入工具，该触摸输入工具具有支撑方形触摸屏触摸元件、星形触摸屏触摸元件和圆形触摸屏触摸元件的刚性主体。
49.图8c示出了根据本发明的实施例的具有刚性主体的触摸输入工具形式的触摸输入工具，该刚性主体支撑多个触摸屏触摸元件，多个触摸屏触摸元件之间具有不对称的间隔。
50.图9是根据本发明的实施例的手写笔形式的触摸输入工具的透视图。
51.图10是图9的触摸输入工具的上半壳的透视图。
52.图11是图9的触摸输入工具的透视图，其中，上半壳被移除以完全示出内部导电结构。
53.图12a是根据本发明的实施例的触摸输入工具的示意性底平面图，该触摸输入工具具有通过人接触界面连接的第一多个触摸屏触摸元件，和第二多个触摸屏触摸元件。
54.图12b是图12a的触摸输入工具的透视图。
55.图13a和图13b示出了根据本发明的实施例的使用放置在电子设备的触摸屏显示器的屏幕上的触摸输入工具执行的工具轴点击手势。
56.图14示出了根据本发明的实施例的使用放置在电子设备的触摸屏显示器的屏幕上的触摸输入工具执行的工具轴滑动手势。
57.图15是根据本发明的实施例的另一个触摸输入工具的透视图和截面图。
58.图16是根据本发明的实施例的触摸输入工具可以从触摸屏显示器的屏幕上的固定位置执行的各种工具轴手势的状态图。
59.图17是表示被配置为与本发明中描述的触摸输入工具一起使用的电子设备的框图。
具体实施方式
60.在本发明中，术语“电子设备”是指具有计算能力的电子设备。电子设备的示例包括但不限于：个人电脑、笔记本电脑、平板计算机(“平板电脑”)、智能手机、表面计算机、增强现实设备、自动柜员机(automated teller machine，atm)、销售点(point of sale，pos)终端等。
61.在本发明中，术语“显示器”是指具有在其上显示图形图像、文本和视频内容的功能的电子设备的硬件组件。显示器的非限制性示例包括液晶显示器(liquid crystal display，lcd)、发光二极管(light-emitting diode，led)显示器和等离子显示器。
62.在本发明中，“屏幕”是指触摸屏显示器的面向用户的外部层。
63.在本发明中，术语“触摸屏显示器”是指显示器与能够通过接收触摸输入充当输入设备的触摸传感系统的组合。触摸屏显示器的非限制性示例有：电容式触摸屏、电阻式触摸屏、红外触摸屏和表面声波触摸屏。
64.在本发明中，术语“具有触摸屏功能设备”是指配备触摸屏显示器的电子设备。
65.在本发明中，术语“触摸事件”是指在其中检测到物理对象与触摸屏显示器的屏幕交互的事件。图1a和图1b示出了采用自电容测量机构的触摸屏传感子系统10的传感元件的简化的现有技术电路图。在所示系统中，信号源12在触摸屏显示器的屏幕的屏幕区域14上流过电流i。屏幕的屏幕区域14相对于地面的电容15可以通过传感器(未示出)测量为cs。当导电对象，例如人手指16触摸屏幕区域14时，人手指16充当另一个电容器，在屏幕区域14与接地18之间具有电容ch。在这种情况下，屏幕区域14的等效电容是原始屏幕电容ch和人手指的电容ch的总和，因为这两个电容是并联连接的。因此，等效值为cs+ch，并且可以由传感器测量。两个情况之间的电容差用作屏幕区域14已经被人手指16或另一个导电对象(例如触摸输入工具)触摸的指示。触摸屏显示器包括屏幕区域14的阵列。因此，与触摸屏显示器可操作地连接的触摸传感系统可以根据相应屏幕区域14处的自电容的差检测屏幕上触摸事
件的发生和位置。
66.图2a和图2b示出了采用互电容的触摸屏传感子系统20的简化的现有技术电路图。在所示子系统中，电荷源26向驱动电极27提供电荷。靠近驱动电极27的是传感电极28。驱动电极和传感电极位于电容式触摸屏显示器的屏幕的玻璃区域24下面。驱动电极27向传感电极28投射电场22，该电场22可以由连接到传感电极28的传感器(未示出)传感。当人手指16触摸玻璃24时，电场22的一部分作为第二电场18转移到人手指16。结果，驱动电极与传感电极28之间的第一电场22的强度降低。因此，传感器在传感电极28处检测到减小的电场，从而指示屏幕的屏幕区域14正被人手指或其它对象(例如触摸输入工具)触摸。
67.根据本发明的实施例，提供了一种用于与电容式触摸屏显示器交互的触摸输入工具。触摸输入工具被配置为同时与触摸屏显示器的屏幕和用户交互，以生成一个或多个屏幕触摸事件。触摸输入工具具有刚性主体，该刚性主体支撑多个间隔开的导电触摸屏触摸元件，导电触摸屏触摸元件相对于彼此固定在离散位置。图3示出了根据示例性实施例的触摸输入工具1000。触摸输入工具1000采取笔形手写笔的形式，具有刚性主体1012，刚性主体1012沿着细长轴线1014从第一轴向端部1016延伸到第二轴向端部1018。刚性主体1012包括细长轴1010，细长轴1010沿着细长轴线1014延伸，并且位于主体1012的第一端部1016与第二端部1018之间。在示例性实施例中，轴1010被配置为支持用户抓握手写笔，并且沿着其长度呈圆柱体或长方体形状。触摸输入工具1000可以具有设置在主体1012的轴向端部1016、1018中的一个或多个处的锥形尖端1025。尖端1025可用于致动触摸屏显示器上的用户界面元件。在一些示例中，触摸输入工具1000还可以结合书写笔。例如，触摸输入工具1000可以在与尖端1025相对的端部具有墨水分配书写尖端。
68.在图3的示例性实施例中，触摸输入工具1000包括沿着轴1010支撑的导电结构1039。导电结构1039包括通常由虚线椭圆1040指示的导电人接触界面和通常由虚线椭圆1017指示的屏幕界面。导电的人接触界面1040和屏幕界面1017可以例如沿着轴1010的相对的侧定位。在图3的示例中，导电结构1039由多个导电环结构1019a、1019b、1019c、1019d(例如，图3的示例中的4)形成，这些导电环结构沿着轴1010的长度相对于彼此以固定距离设置。导电结构1039还包括沿着轴1010的长度延伸的细长导电元件1015，以电连接导电环结构1019a、1019b、1019c、1019d。在图3的示例中，细长导电元件1015在轴1010的一部分处延伸到电连接导电环结构1019a、1019b、1019c、1019d之外，为人接触提供了附加的表面积。导电环结构1019a、1019b、1019c和1019d中的每一个限定了相应触摸屏触摸元件1020a、1020b、1020c和1020d(统称为触摸元件1020)。触摸元件1020共同形成屏幕界面1017，并且被配置为在相应离散位置可操作地接合触摸屏显示器的屏幕。如图3所示示例中所示，触摸元件相对于彼此均匀地间隔开。即，触摸元件1020a与1020b之间的间隔为“d
1”，触摸元件1020b与1020c之间的间隔也为“d
1”，触摸元件1020c与1020d之间的间隔也为“d
1”。
69.在图3的示例中，人接触界面1040由细长条1015和导电环结构1019a、1019b、1019c和1019d的区域共同提供，这些区域通常沿着轴1010的限定触摸屏触摸元件1020a、1020b、1020c和1020d的区域的相对侧定位。因此，导电结构1039提供：四个离散触摸屏触摸元件1020a、1020b、1020c和1020d，它们各自可以在相应离散触摸位置可操作地接合触摸屏显示器的屏幕；可由用户接合的人接触界面1040；人接触界面1040与离散触摸屏触摸元件1020a、1020b、1020c之间的导电路径。在一些示例中，触摸输入工具尖端1025可以电连接到
人接触界面1040，使得尖端1025能够用于独立于离散触摸屏触摸元件1020a、1020b、1020c、1020d提供触摸输入。
70.在图3的示例中，一个人接触界面1040电连接到所有触摸屏触摸元件1020，以在触摸输入工具1000放置在触摸屏显示器的屏幕上时，通过触摸屏显示器实现可检测的工具触摸事件。在示例性实施例中，触摸输入工具1000是无源设备，因为它不具有内部电源，并且不包括任何有源电气元件。该触摸输入工具仅基于导电结构起作用，导电结构包括触摸元件，触摸元件可以离散地接合触摸屏显示器以生成可识别的触摸图案。触摸输入工具1000可以采取图3中所示的配置以外的多种配置，下面将描述多种替代示例。
71.图4a至图4d示出了可用于制造导电结构1039的多种导电材料。图4a示出了可切割和成形以制造环结构1019a、1019b、1019c和1019d的导电橡胶结构40，这些环结构限定了触摸元件1020，并安装在触摸输入工具1000的刚性主体1012上的离散位置。图4b示出了铜带42，其可以在离散位置切割并粘附到触摸输入工具1000的刚性主体1012上，以在其上形成环结构1019a、1019b、1019c和1019d。在一个实施例中，铜带42包括多层导电铜带。图4c示出了导电涂料44，可用于在触摸输入工具1000的刚性主体1012上的离散位置绘制环结构1019a、1019b、1019c和1019。图4d示出了箔带46，可以在离散位置粘附到触摸输入工具1000的刚性主体1012上，以在其上形成环结构1019a、1019b、1019c和1019d。除铜和箔以外的导电带也可用于各种示例。细长导电元件1015也可以由导电橡胶、导电带(例如铜或箔)、导电涂料或固定到刚性主体1012或支撑在刚性主体1012内的其它导电元件中的一种或多种形成。
72.在示例性实施例中，电子设备100被配置为使得触摸输入工具1000的触摸元件1020能够向触摸屏显示器45提供触摸输入。在这方面，图5a和图5b各自示出了这样的示例，其中，触摸输入工具1000被放置在触摸屏显示器45的一部分上，使得轴1010的细长轴线1014平行于触摸屏显示器45的屏幕48的观察表面。沿着轴1010间隔开的多个触摸元件1020同时并离散地可操作地接合触摸屏显示器45的屏幕48。
73.图6示出了电子设备100的触摸屏显示系统110的选定硬件和软件组件，用于检测和处理关于触摸输入工具1000的触摸元件1020与触摸屏显示器45的交互的信息。触摸屏显示系统110的硬件组件包括触摸屏显示器45，触摸屏显示器45包括显示器128和触摸传感系统112，触摸传感系统112包括电容屏幕48和用于检测与屏幕48的触摸交互的组件。
74.在示例性实施例中，触摸屏显示器45是电容式触摸屏显示器，例如上面关于图1a和图1b描述的表面电容式触摸屏。屏幕48配置有由触摸传感系统112的监控电路监控的电荷存储元件阵列。当能够吸收少量电荷的导电对象可操作地接合屏幕48时，触摸传感系统112生成指示触摸事件的触摸接触点的信号。在示例性实施例中，触摸接触点(也称为“触摸接触点”)与触摸屏显示器的触摸传感分辨率对应，指的是可以检测到触摸输入的最小屏幕区域。
75.关于图3的触摸输入工具1000，轴1010靠近屏幕48的放置使得触摸元件1020分别在与工具触摸事件对应的离散的触摸位置可操作地接合屏幕48。因此，工具触摸事件是多个触摸元件触摸事件的组合，其中，每个相应触摸元件触摸事件发生在相应离散触摸位置。根据相应触摸元件1020的尺寸和形状，以及触摸屏显示器45的触摸分辨率，每个触摸位置将是一个或多个触摸接触点的结果。当从触摸位置到用户(经由由触摸元件1020和人接触
界面1040提供的导电路径)的导电路径被实现时，屏幕在触摸位置处的可操作接合发生，该导电路径吸收足够量的电荷以由触摸传感系统112检测。
76.在一些示例中，触摸屏显示器45可以是如以上所描述的关于图2a和图2b描述的投影电容触摸屏显示器，在这种情况下，当触摸元件1020足够靠近待检测的屏幕时，触摸元件1020对屏幕48的可操作接合发生，并且可能不需要实际的物理接触。
77.因此，在示例性实施例中，触摸传感系统112生成针对触摸事件指定对象与显示器128的屏幕的接触点的信号。这些信号由触摸屏显示系统110的软件组件处理，在示例性实施例中，触摸屏显示系统110可以是电子设备100的操作系统(operating system，os)软件118的一部分。例如，os软件118可以包括触摸屏驱动程序114，触摸屏驱动程序114被配置为将来自触摸传感系统112的信号转换为空间坐标信息，空间坐标信息指定用于显示器128的屏幕上的触摸事件的触摸接触点的物理位置。例如，如图5a和图5b中所示，在触摸输入工具1000放置在触摸屏显示器45上的情况下，触摸屏驱动程序114将生成触摸图案数据115，该触摸图案数据115包括一组x坐标和y坐标，每个x坐标和y坐标定义了触摸接触点，触摸接触点与轴1010的触摸元件1020中的每一个触摸元件相对于触摸屏显示器45的定义坐标系的相应触摸位置对应。
78.在至少一些示例中，触摸图案数据115还可以包括触摸元件1020在触摸接触点处施加的压力的指示。
79.在示例性实施例中，由触摸屏驱动程序114生成的用于触摸事件的触摸图案数据115被提供给os软件118的用户界面(user interface，ui)模块116，ui模块116将时间信息(例如，开始时间)与用于触摸事件的触摸图案数据相关联，从而产生包括每个触摸元件1020触摸位置的空间坐标信息以及时间信息的触摸图案数据。ui模块116被配置为确定触摸图案数据是否匹配一组候选触摸图案中的触摸图案，每个候选触摸图案与通常称为手势的相应触摸输入动作对应。
80.在示例性实施例中，除了检测和识别如上述microsoft surface
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手势的传统手指和手写笔尖端手势之外，ui模块116被配置为根据触摸图案数据标识与触摸输入工具1000的轴1010与显示器128的屏幕的交互对应的触摸图案匹配的触摸输入工具手势。
81.在示例性实施例中，os 118的组件(例如ui模块116)与其它软件程序(例如，其它应用程序120)的ui组件交互，以协调在显示器128上的观看区域中显示的内容。
82.再次参考图5a和图5b，现在将描述触摸屏显示系统110对工具轴手势的一般检测。如上所述，图5a和图5b各自示出了这样的示例，其中，工具轴1010位于屏幕48上，触摸元件1020同时并离散地可操作地接合屏幕48。
83.在图5a和图5b中的每个示例中，触摸传感系统112生成指示与触摸元件1020a、1020b、20120c和1020d中的每一个触摸元件对应的相应触摸位置处的一个或多个触摸接触点的信号。这些信号被提供给触摸屏驱动程序114，触摸屏驱动程序114为ui模块116生成对应的触摸图案数据。ui模块116根据与具有相应元件间间隔d1的四个轴向对齐触摸位置的已知图案匹配的图案数据，确定与工具轴手势对应的工具触摸事件发生。
84.将参考图7a至图7c更详细地解释工具轴手势的类型。在图7a至图7c的每个示例中，人用户与人接触界面1040电触摸。
85.手势1：“工具轴放置手势”。图7a示出了位于触摸屏显示器45的屏幕48上方的触摸
输入工具1000。触摸输入工具1000以其轴1010大致平行于屏幕48延伸，并沿箭头70的方向移动(降低)，直到触摸屏触摸元件1020沿着其轴1110同时可操作地接合屏幕48。这被ui模块116分类为“工具轴放置手势”。
86.手势2：“工具轴移除手势”。如图7a所示，在手势1之后，触摸输入工具1000沿箭头72的方向被提起离开屏幕48，以沿着其轴1110移除触摸屏触摸元件1020，使其不能可操作地接合屏幕48。这被ui模块116分类为“工具轴移除手势”。
87.手势3：“工具轴拖动手势”。图7b示出了工具轴移动手势，该工具轴移动手势与触摸输入工具1000在垂直于其轴线1014的线性方向上沿着屏幕48沿箭头74的方向被拖动对应，其中，触摸屏触摸元件1020沿着其轴1110同时可操作地接合屏幕48。触摸输入工具1000在屏幕48上的新位置结束，在该位置，触摸输入工具1000平行于屏幕48上的原始位置，但与屏幕48上的原始位置间隔开。这被ui模块116分类为“工具轴拖动手势”。
88.手势4：“工具轴旋转手势”。图7c示出了与触摸输入工具1000相对于屏幕48沿箭头76的方向旋转对应的工具轴移动手势，其中，触摸屏触摸元件1020沿着其轴1110同时可操作地接合屏幕48。触摸输入工具1000的旋转可以是顺时针方向或逆时针方向。这被ui模块116分类为“工具轴旋转手势”。
89.在示例性实施例中，上面指示的手势1至手势4是可能的“核心”手势的示例。在一些示例中，ui模块116被配置为根据在定义的时间段内多个核心手势的出现来检测和分类另外的手势。这些另外的手势的一些示例包括：
90.手势5：“工具轴放置和移除手势”。在定义的阈值时间段(例如，2s)内，手势1(“工具轴放置手势”)，然后是手势2(“工具轴放置移除手势”)将被ui模块116分类为“工具轴放置和移除手势”。
91.手势6：“工具轴拖动和移除手势”。在定义的阈值时间段(例如，2s)内，手势3(“工具轴拖动手势”)，然后是手势2(“工具轴放置移除手势”)将被ui模块116分类为“工具轴拖动和移除手势”。
92.上面的列表是一个非详尽的可能手势列表。
93.图7d中示出了ui模块116可以检测到的不同手势组合的非限制性示例。如项目2所示，检测到工具轴放置手势，然后是工具轴拖动手势(项目4)、工具轴旋转手势(项目6)或工具轴移除手势(项目8)。在工具轴放置和拖动手势的情况下，拖动运动的取向相对于屏幕取向(例如左、右、上、下)以及任何后续移除选项的定时确定。如图7d所示，在工具轴放置-拖动-移除手势被分类在四个移动方向中的一个中，并与工具移除的阈值时间进行比较的情况下，则工具轴放置-拖动-移除手势可以表达八个不同的输入可能性，每一个都可以使ui模块116实现相应预定动作a1至a8。此外，拖动手势的距离和位置可以提供另一个输入，该另一个输入可以确定动作a1至a8中的任何动作的参数。
94.类似地，根据旋转方向(ccw-逆时针、cw-顺时针)和旋转手势与移除手势之间的时间间隔，一组不同的动作(动作a9至a12)可以与工具轴放置-旋转-移除手势相关联。根据放置手势与移除手势之间的时间间隔，一组不同的动作(动作a13至a14)可以与工具轴放置-移除手势相关联。
95.此外，工具轴拖动和旋转手势可以组合起来，以定义具有非矩形或圆形形状的工具轴交互区域。附加地，如上所述，在一些示例中，由触摸元件1020施加的压力量也可以包
括在关于触摸位置和触摸事件测量的属性集中，并由ui模块用于进一步区分触摸事件。
96.除了图7d中所示的属性之外，通过考虑工具轴输入手势的另外的时间、空间和压力属性，可以添加另外的动作输入，但是，从实际方面来看，随着输入可能性的数量的增加，手势对用户的直观性可能会降低。在一些示例中，ui模块116和应用程序120中的一个或两个可以是用户可配置的，以支持用户定制与不同动作相关联的工具轴手势组合，从而使得可用工具轴输入手势的数量和复杂性能够根据用户的偏好调整。
97.从上面的列表中可以看出，触摸输入工具手势可以根据工具触摸事件的位置、取向和定时进行分类。包括在触摸图案数据115中的触摸坐标信息包括关于引起触摸事件的对象的位置、取向和形状的信息，以及关于触摸事件的定时信息。ui模块116可以使用该信息将触摸事件分类为一组可能的手势中的特定工具轴手势，每个可能的手势都具有相应预定义触摸图案。
98.再次转向图5a和图5b，在示例性实施例中，ui模块116被配置为将位置和取向信息中的一个或两个分配给检测到的工具轴放置手势。在这方面，图5a示出了“垂直工具轴放置手势”，图5b示出了“水平工具轴放置手势”。在图5a和图5b所示出的示例中，电子设备100以通常称为“纵向取向模式”示出，其中，矩形触摸屏显示器45的较短尺寸限定主观看区域55的宽度(例如从左边缘到右边缘的距离)，矩形触摸屏显示器45的较长尺寸限定高度(例如，主观察区域的上边缘到下边缘的距离)。在示例性实施例中，电子设备100还可以在“横向取向模式”中操作，其中，矩形触摸屏显示器45的较短尺寸限定主观看区域55的垂直高度，矩形触摸屏显示器45的较长尺寸限定主观看区域55的水平宽度。图5a的虚线垂直线41是将触摸屏显示器45的主观看区域划分为右观看区域56和左观看区域54的垂直虚拟线，并表示与垂直工具轴放置手势对应的触摸图案。
99.在图5a中，触摸输入工具1000被放置在触摸屏显示器45的屏幕上，使得轴1010基本上平行于由垂直虚拟线51表示的触摸图案轴线，并大致与其重合。在所示示例中，ui模块116确定触摸图案数据与垂直工具轴放置手势的触摸图案轴线51对应。因为触摸图案数据沿着触摸屏显示器45的垂直中心线延伸，所以ui模块116还可以确定工具轴放置手势与“垂直工具轴，屏幕中心放置手势”对应。在示例性实施例中，ui模块116支持触摸输入工具1000的取向与由虚拟垂直线51表示的触摸图案之间的一些偏差。例如，触摸屏ui模块116可以认为触摸输入工具1000的轴的细长轴线与垂直虚拟线51之间的多达+/-20度的角度是可忽略不计的角度。因此，触摸输入工具1000，被放置成使得触摸屏触摸元件1020的行平行于虚拟垂直线51或偏离平行线多达阈值取向偏差量(例如，20度)，被认为匹配由虚拟垂直线51表示的触摸图案，该触摸图案与垂直工具轴放置手势对应。
100.类似地，图5b的虚线水平线59是表示触摸屏显示器45的主观察区域55上水平工具轴放置手势的触摸图案的虚拟水平线。触摸输入工具1000在虚拟线59上的放置，或者触摸输入工具1000的轴1010的细长轴线与由水平虚拟线59表示的触摸图案之间的偏差角度多达定义的取向偏差阈值(例如，20度)的放置，被认为是触摸输入工具1000在触摸屏显示器45的主观看区域上的中心位置中基本上或大致水平的放置。
101.除了或替代具有针对取向偏差的定义的角度值公差，ui模块116还可以被配置为在相对于显示的标志(例如，显示区域之间的边界)确定工具轴手势的接近度的情况下应用距离偏差阈值。例如，如果轴1010的最近触摸元件1020触摸位置在标志的任何部分的距离
偏差阈值内(例如，在多达屏幕总宽度20％的水平距离和多达屏幕总宽度20％的垂直距离内)，则ui模块116可以认为轴1010放置在显示的标志处或与显示的标志重合。在一些示例中，距离偏差阈值可以基于轴1010的触摸元件1020的触摸位置的长度相对于标志的长度的平均或平均值。在一些示例中，在确定工具轴放置是否位于或与具有相关位置和取向特征的显示的标志重合的情况下(例如，确定工具轴放置手势的触摸位置坐标是否落在与分离器的取向偏差阈值内和分离器的距离阈值内)，可以应用定义的角度取向偏差阈值和距离偏差阈值。
102.上述空间偏差阈值是示例。可以使用其它阈值，并且在一些示例中可以是用户定义的。在对移动手势进行分类时，也可以应用偏差阈值，例如，在一些实施例中，工具轴拖动手势不需要是完全线性的，并且可以支持包括轴1010在移动期间的屏幕上旋转的阈值水平。类似地，工具轴旋转手势不需要完全旋转，并且可以支持包括轴1010在移动期间的线性屏幕上拖动的阈值水平。在一些示例中，超过屏幕上旋转阈值和屏幕上线性移动阈值的屏幕上移动可以被分类为组合的屏幕上“工具轴拖动和旋转手势”。
103.在示例性实施例中，由ui模块116执行的触摸图案分类可以是多步骤过程，其中，在触摸图案数据中定义的相对触摸位置用于一般的核心手势检测(例如，“工具轴放置手势”)，然后，触摸图案数据在整个ui显示坐标系中的取向和位置被用于进一步细化分类(例如，“垂直工具轴放置手势”、“垂直工具轴，屏幕中心放置手势”或“与显示区域间边界重合的垂直工具轴放置手势”)。如上文关于手势5和6所指出的，在一些示例中，触摸图案数据随时间的变化用于检测和分类基于核心手势的组合的基于移动的手势。
104.在示例性实施例中，ui模块116被配置为根据检测到的工具轴手势的类型和位置中的至少一个，执行一组预定动作中的对应动作。例如，ui模块116可以被配置为通过向os 108的显示驱动程序118提供指令来改变显示器128上信息的显示布局。改变显示布局的方式将取决于检测到的工具轴手势的类型。在示例性实施例中，os 108的组件(例如ui模块116)与其它软件程序(例如，其它应用程序120)的ui组件交互，以协调在显示器128上的观看区域中显示的内容。
105.图3中所示的触摸输入工具1000的示例性实施例包括导电结构1039，该导电结构1039具有一行等间距间隔开的相同触摸屏触摸元件1020。触摸屏触摸元件1020都具有类似形状和尺寸的表面，该表面可操作地接合触摸屏显示器45。但是，在其它示例性实施例中，具有非均匀(例如非对称间隔)和非均匀形状中的一个或两个的触摸元件1020可以包括在触摸输入工具1000的导电结构1039中。在示例性实施例中，单个触摸元件1020的尺寸和形状以及触摸屏显示器45的触摸分辨率被配置为使得关于触摸位置生成的触摸接触点可以与一组触摸元件触摸图案(每一个触摸元件触摸图案与不同触摸位置形状和尺寸对应)进行比较，从而使ui模块116能够区分触摸元件1020的不同形状和尺寸。
106.在这方面，根据另一个示例性实施例，图8a至图8c提供了位于相应触摸输入工具1000a至1000c的轴1010上的触摸元件的不同配置。触摸输入工具1000a至1000c可以与触摸输入工具1000相同，不同之处在于触摸元件形状、尺寸和间隔不同，如以下所描述。在这方面，图8a示出了根据本发明的实施例的触摸输入工具1000a，该触摸输入工具1000a具有成行设置在刚性主体1110上的第一多个(例如，两个)方形触摸屏触摸元件1022和第二多个(例如，三个)圆形触摸屏触摸元件1024。当触摸输入工具1000a放置在触摸屏显示器45的屏
幕48上时，触摸传感系统112检测到触摸屏触摸元件(1022，1024)。方形触摸屏触摸元件1022中的每一个具有由相应多个触摸屏接触点1023限定的触摸位置，而圆形触摸屏触摸元件1025中的每一个具有由相应多个触摸屏接触点1025限定的触摸位置。
107.触摸传感系统112检测与触摸元件1022和1024的相应触摸元件触摸位置对应的触摸屏接触点1023、1025，并生成对应的信号。触摸屏驱动程序114将来自触摸传感系统112的信号转换为触摸图案数据115，该触摸图案数据115包括指示触摸屏显示器45的屏幕上相应触摸屏接触点1023和1025的物理位置(x坐标和y坐标)的空间触摸坐标。ui模块116根据触摸屏接触点1023的坐标以及触摸位置的尺寸和形状，检测两个方形触摸元件1022和三个圆形触摸元件的触摸元件触摸位置。ui模块116将触摸位置的尺寸和形状与触摸元件图案的数据集进行比较，以确定触摸图案数据115包括设置成行的两个矩形触摸元件1022和三个圆形触摸元件1024。因此，在图8a的情况下，与触摸元件1022中的每一个的触摸屏接触点1023对应的多个坐标匹配方形形状图案，因此ui模块116确定触摸屏触摸元件1022的形状的触摸模式数据是方形的。类似地，与触摸元件1024中的每一个的触摸屏接触点1025对应的多个坐标匹配圆形形状图案，因此ui模块116确定触摸屏触摸元件1024的形状的触摸图案数据是圆形的。对于图8a的触摸输入工具1000a，ui模块116可以确定两个方形触摸屏触摸元件1022的位置和形状以及三个圆形触摸屏触摸元件1024的位置和形状。
108.在图8b的情况下，触摸输入工具1000b包括成行设置在刚性主体1110上的方形触摸屏触摸元件1122、星形触摸屏触摸元件1126和圆形触摸屏触摸元件1124。方形触摸元件1022和圆形触摸元件1026的触摸位置的形状由接触点1023、1025限定，如上文关于图8a所描述。附加地，星形触摸屏触摸元件1026可以被认为是由多个触摸屏接触点1027限定的。当触摸输入工具1000b放置在触摸屏显示器的屏幕上时，触摸屏接触点1027由触摸传感112检测，并由触摸屏驱动程序114转换为坐标。ui模块116将与触摸屏驱动程序114提供的触摸屏接触点1027对应的坐标与星形图案进行比较。如果与触摸屏接触点1027对应的多个坐标匹配星形图案，则ui模块116确定触摸屏触摸元件1026的形状为星形。对于图8b的触摸输入工具1000，ui模块116可以确定存在三个形状分别为正方形、星形和圆形的触摸屏触摸元件。除其它外，ui模块116可以使用不同的触摸元件图案来确定触摸工具1000a和1000b的取向。ui模块116还知道触摸屏触摸元件(1022，1024，1026)的位置。
109.图8c示出了类似于以上所描述的触摸输入工具1000的触摸输入工具1000c，不同之处在于多个形状和尺寸相同的触摸屏触摸元件1020a、1020b、1020c和1020d(统称为“1020”)在一行中不均匀地地间隔开。例如，触摸屏触摸元件1020a与1020b之间的距离为d1，触摸屏触摸元件1020b与1020c之间的距离为d2，触摸屏触摸元件1020c与1020d之间的距离为d3。在一般情况下，对于n+1个触摸元件，它们之间有n个距离，其中，最后一个距离表示为d
n-1
。相邻触摸屏触摸元件120之间的距离d1、d2……dn
(统称为“d”)可以相等或不同。当触摸屏触摸元件接合触摸屏显示器的屏幕时，相邻触摸屏触摸元件1020之间的不同间隔(d)限定了触摸输入工具的触摸图案。例如，触摸元件1020之间的不同间隔可用于确定触摸输入工具(例如触摸输入工具1000c)放置在触摸屏的屏幕上时的取向。在图8c所示的实施例中，d1和d2相等，而d3大于d1和d2。在其它实施例中，可以使用触摸屏触摸元件的不同形状和它们之间的不同间隔的组合。
110.因此，在示例性实施例中，ui模块116或基于工具触摸图案的任何其它软件组件执
行的动作可以是触摸工具的触摸屏触摸元件的形状、尺寸和相对间隔以及触摸工具的位置和取向的函数。在一些示例中，例如方形、圆形和星形触摸屏触摸元件(1022，1024，1026)的触摸屏触摸元件的不同形状的相应触摸位置可以触发操作系统108的各种组件和在电子设备上运行的应用程序的不同动作。例如，如果应用程序从ui模块116接收到在其应用窗口内的特定区域中检测到星形触摸屏触摸元件的指示，则应用程序可以被配置为打开上下文菜单。又例如，如果在应用窗口的边界内检测到圆形触摸屏触摸元件1024，则可以关闭应用窗口。因此，当不同形状的触摸屏触摸元件接合触摸屏显示器45的屏幕时，可以通过不同形状的触摸屏触摸元件来实现对触摸屏显示器45的布局或内容的布局或内容的许多修改。
111.此外，在一些示例性实施例中，电子设备100可以被配置为使得具有不同触摸元件配置的触摸工具能够使用相同的触摸工具放置手势触发不同的动作。
112.在一些实施例中，触摸屏触摸元件不是触摸输入工具的一部分，而是可连接到触摸输入工具的附件的一部分。例如，导电结构1039及其触摸屏触摸元件1020可以在滑动到现有笔或手写笔上的套筒或盖上形成。
113.在一些实施例中，触摸屏触摸元件是定制的，并用于通过形成唯一的触摸图案来唯一地标识触摸工具。例如，触摸屏触摸元件形状和它们之间的间隔可以唯一地限定，以标识与唯一用户相关联的触摸工具。在这种情况下，触摸输入工具例如可以用作文档的数字签名。在其它实施例中，唯一的触摸图案可以用来代替生物识别技术来解锁电子设备的触摸屏显示。在其它实施例中，可以在触摸输入工具上形成唯一的触摸图案，并用于解锁电子设备，例如智能锁。
114.图9至图11示出了根据另一个示例性实施例的触摸输入工具2000。类似于触摸输入工具1000，触摸工具2000也是手写笔形状的无源输入工具，其通过提供从沿着轴2010定位的多个离散屏幕触摸元件到人用户的导电路径来操作。但是，触摸输入工具2000具有容纳内部导电结构2200的外壳2100(或壳体)。图9示出了完全组装的触摸输入工具2000；图10仅示出了外壳2100的一半；图11示出了移除外壳2100的一半的触摸输入工具2000。外壳2100限定了在第一轴向端部2116与相对的第二轴向端部2118之间轴向延伸的细长内部通道。外壳2100由非导电材料制成，例如热固性、热塑性材料或任何其它合适的非导电材料。在一个实施例中，外壳2100由轴向延伸的两个半壳2100a和2100b组成。在组装过程中，两个半壳(2100a，2100b)被分离，暴露出壳2100的中空内部，其尺寸和形状用于将导电结构2200容纳在其中，如图11所示。在一些实施例中，两个半壳(2100a，2100b)使用热粘合剂和/或机械紧固件固定在一起，以将导电结构2200包围在中空内部通道内。导电结构2200包括细长的刚性导电主体2210，刚性导电主体2210在第一轴向端部2216与第二轴向端部2218之间的轴2100的中空内部通道内轴向延伸。导电结构2200的主体2210支撑多个径向延伸的第一导电元件2220和第二导电元件2240。
115.在所示实施例中，轴2010具有限定第一对平行边和第二对平行边的长方体形状。如图9和图11中所示，第一组2225第一导电元件2220(例如，五个)穿过沿着壳2100的一侧限定的相应开口2120伸出。第一组2225第一导电元件2220设置成一行，并间隔开，使得当轴2010放置在触摸屏显示器45上时，第一导电元件2220中的每一个可以离散地可操作地接合屏幕48，其中，第一组2225触摸屏触摸元件2220面向屏幕48。在所示示例中，所有第一导电元件2220具有相同的屏幕触摸表面尺寸和形状(例如，所示附图中的小圆)，并且相对于彼
此等距间隔开。类似地，如图11所示，第二组第一导电元件2220穿过沿着壳2100与第一组2225相对的一侧限定的相应开口2120伸出。在所示实施例中，第二组第一导电元件2220限定了与第一组2225相同的触摸位置图案，但在轴2010的相对侧上。
116.此外，如图9和11所示，一组2245第二导电元件2240(例如，三个)穿过沿着壳2100的另一侧限定的相应开口2140伸出，该另一侧垂直于第一组2225第一导电元件2240从其伸出的一侧。该组2245第二导电元件2420也设置成一行，并等间距间隔开，使得当轴2010放置在触摸屏显示器45上时，第二导电元件2240中的每一个可以离散地可操作地接合屏幕48，其中，该组2245触摸屏触摸元件2240面向屏幕48。在所示示例中，所有第二导电元件2240具有相同的屏幕触摸表面尺寸和形状(例如，所示附图中的矩形)，并且相对于彼此等距间隔开。尽管图中未示出，另一组第二导电元件2240也可以穿过沿着壳2100的与组2245相对的一侧限定的相应开口2120伸出。在所示的实施例中，另一个组第二导电元件2240限定了与该组2245相同的触摸位置图案，但在轴2010的相对侧上。
117.在触摸工具2000的情况下，第一导电元件2220或第二导电元件2240中的任何一个都可以用作人接触界面。类似地，都位于轴2010的一侧上的一行中的任何一组第一导电元件2220或第二导电元件2240都可以用作屏幕界面，其中，单个导电元件2220或2240用作相应离散触摸屏触摸元件。在一些示例中，壳2100包括在外壳2100端部处的另一个开口2150，支持导电尖端2250延伸穿过其中。尖端225可以连接到导电结构2200。
118.在使用中，为了实现触摸工具放置手势，用户通过外壳2100按住手写笔2000，同时触摸第一导电元件2220或第二导电元件2240中的至少一个。然后，触摸输入工具2000以其轴2010的一侧放置在触摸屏显示器45的屏幕上。相应一组第一导电元件2220或第二导电元件2240由生成对应的信号的触摸传感系统112检测。触摸屏驱动程序114将信号转换为包括与屏幕触摸位置对应的坐标的触摸图案数据，并将触摸图案数据提供给ui模块116。ui模块116标识如以上所描述的触摸图案和轴手写笔手势，其可用于修改触摸屏显示器的内容或布局。此外，不同形状的导电元件2220、2240支持ui模块116区分触摸输入工具2000的不同侧何时已经放置在触摸屏上。例如，如果uo模块116检测到具有一组第一导电元件2220的侧的放置，则可以执行第一动作，如果uo模块116检测到具有第二导电元件2240的侧的放置，则可以执行不同的第二动作。在一些示例中，不同形状的导电元件的图案可以提供在触摸输入工具2000的所有四个侧面上，以提供附加的功能。
119.在以上所描述的示例性实施例中，沿着触摸工具轴定位的所有屏幕触摸元件都是相同导电结构的一部分。根据进一步的示例性实施例，描述了包括多个离散电隔离导电结构的触摸输入工具，每个结构包括人接触界面和一个或多个触摸屏触摸元件。除了由上述实施例支持的手势之外，这种配置还可以支持另外的工具轴手势。具体地，下面描述的触摸输入工具的示例性实施例支持包括按钮交互(例如单击和双击)的手势，以及传统上通过在触摸屏或触摸板上滑动手指或滚动跟踪球或鼠标来完成的滚动交互。
120.参考图12a和图12b，示出了手写笔型触摸输入工具3000的另一个示例。图12a示出了触摸输入工具3000的轴3010的屏幕接合侧，图12b示出了轴3010的相对侧。与触摸输入工具入1000类似，触摸输入工具3000具有细长轴3010形式的刚性主体，该刚性主体支撑第一导电结构3039。与以上所描述的导电结构1039类似，第一导电结构3039包括导电人接触界面3040和屏幕界面，屏幕界面包括间隔开的触摸屏触摸元件3020a、3020b、3020c。在所示示
例中，第一导电结构3039由多个导电环结构3019(例如，图12a和12b的示例中的3)形成，这些导电环结构3019沿着轴3010的长度相对于彼此以固定距离设置。导电结构3039包括细长导电元件3015，该细长导电元件3015沿着轴3010的长度延伸，以电连接导电环结构3019。导电环结构3019中的每一个导电环结构限定了触摸屏触摸元件3020a、3020b和3020c中的相应一个触摸屏触摸元件。
121.第一导电结构3039的人接触界面3040由细长条3015和导电环结构3019的区域共同提供，这些区域通常沿着轴3010的限定触摸屏触摸元件3020a、3020b、3020c的区域的相对侧定位。因此，第一导电结构3039提供三个离散触摸屏触摸元件3020a、3020b和3020c，它们各自可以在相应离散触摸位置可操作地接合触摸屏显示器的屏幕48，并且它们都电耦合到公共的人接触界面3040。
122.除了第一导电结构3039之外，轴3010还支撑间隔开的第二导电结构3070、第三导电结构3080和第四导电结构3090。多个导电结构3039、3070、3080、3090沿着轴301彼此电隔离。第二导电结构3070、第三导电结构3080和第四导电结构3090可以各自形成具有与导电环结构3019相同尺寸和形状的导电环结构。在这方面，第二导电结构3070、第三导电结构3080和第四导电结构3090中的每一个导电结构限定了相应触摸屏触摸元件3020d、3020e和3020f，这些触摸屏触摸元件沿着轴轴向设置，与触摸元件3020a、3020b和3020c成一行。导电结构3070、3080和3090也用作相应人接触界面。在所示示例中，相应触摸元件之间的间隔固定如下：触摸元件3020a与3020b的间隔为“d
1”；触摸元件3020b与3020c的间隔为“d
2”；触摸元件3020a与3020d的间隔为“d
3”；触摸元件3020d与3020e间隔为“d
4”；触摸元件3020e与3020f的间隔为“d
5”。
123.在示例性实施例中，选择触摸元件间间隔以使得ui模块116能够针对导电结构3039、3070、3080、3090的每个可能的触摸事件组合检测唯一的触摸图案。当导电结构的触摸元件可操作地接合屏幕48，同时人用户也与相应导电结构3039、3070、3080、3090电接触时，导电结构3039、3070、3080、3090的触摸事件发生。在一些示例中，第一导电元件3039的触摸屏触摸元件3020a、3020b和3020c间隔不同的距离，即d1≠d2。在一些示例中，d3≠d1≠d2≠d4，d4＝d5。在一些示例中，第一导电元件3039的触摸屏触摸元件之间的间隔差使得ui模块116能够在触摸输入工具3000放置在触摸屏显示器45的屏幕上时确定触摸输入工具3000的取向和方向。
124.参考图13a和图13b、图14以及图15a和图15b描述图12a和图12b的触摸输入工具3000的使用。首先，参考图13a和图13b，描述了单个按钮点击动作或“工具轴点击手势”。在图13a中，触摸输入工具3000放置在电子设备100的触摸屏显示器45的屏幕48上。在图13a中，第一导电结构3039被用户手指16b触摸。触摸传感系统112传感包括第一导电结构3039的触摸屏触摸元件3020a、302b、3020c中的每一个触摸屏触摸元件的触摸元件触摸事件的触摸事件，并生成对应的信号。基于这些信号，触摸屏驱动程序114生成用于触摸事件的触摸图案数据，该触摸图案数据包括指定触摸元件3020a、302b、3020c中的每一个触摸元件的触摸位置的坐标。通过将触摸图案数据与触摸图案的数据集进行比较，ui模块116可以确定触摸输入工具3000的轴3010放置在显示器上，并且还基于所讨论的元件3020a、3020b和3020c之间的不同间隔确定其取向和方向。这表示ui模块116对工具轴放置手势的确定。
125.在示例性实施例中，ui模块116被配置为解释用户与导电结构3070、3080、3090中
的另一个的接触，同时导电结构3039可操作地接合屏幕48，作为“工具轴点击”手势。例如，在图13a中，当第一导电结构3039被用户手指16b触摸时，第二用户手指16a随后接触导电结构中的一个，即第四导电结构3090。如以上所讨论的，导电结构3070、3080和3090及其相应触摸元件3020d、3020e和3020f彼此电隔离，并沿着轴3010与第一导电元件3039电隔离。因此，在图13a的示例中，触摸传感系统112检测与第四导电结构3090的触摸元件3020f对应的另一个触摸事件，并产生对应的信号。触摸屏驱动程序114处理信号并生成触摸图案数据，该触摸图案数据包括指示第四导电结构3090的触摸元件3020f的位置的坐标。该另一个触摸图案数据被提供给ui模块116。
126.基于关于第一导电结构3039生成的较早的触摸图案数据，ui模块116知道触摸输入工具3000的取向(包括方向)，因此ui模块116可以基于另一个触摸图案数据和触摸输入工具3000的配置的预定义信息确定第四导电结构3090已经被用户触摸。ui模块116确定已经执行了工具轴点击手势或工具轴点击并按住手势。在一些示例中，ui模块116可以启动计时器并等待两个事件中较早的事件：计时器的到期，或人与触摸屏第四导电结构3090的接触的移除。在图13b中，与触摸屏第四导电结构3090对应的触摸事件通过将用户手指16a从第四导电结构3090提起(移除)而终止。与前面一样，该移除触摸事件由触摸传感系统112检测，并且导电结构3090的坐标被提供给ui模块116。如果ui模块116在计时器到期之前检测到移除触摸事件，则ui模块116推断存在涉及触摸屏第二导电结构3090的工具轴点击手势。如果在定义的计时器周期中没有检测到移除触摸事件，则ui模块116推断涉及导电结构3090的工具轴点击并按住手势。
127.分别由导电元件3070、3080和3090的不同触摸屏触摸元件3020d、3020e和3020f产生的触摸事件，可以产生基于这些触摸事件相对于彼此的定时和顺序以及相对于与第一导电结构3039对应的触摸事件在电子设备100处执行不同的功能和动作。例如，与第四导电结构3090对应的触摸事件可以解释为传统鼠标的鼠标左键点击。与用户与第二导电结构3070的接触对应的屏幕触摸事件可以被解释为鼠标右键单击。与用户与第三导电结构3080的接触对应的屏幕触摸事件可以解释为鼠标轨迹轮事件或3按钮鼠标的中间按钮。ui模块116可以向操作系统108或应用程序提供工具轴点击手势的指示。工具轴点击手势指示可以包括被致动的触摸屏触摸元件的标识符。基于该元件，操作系统或应用程序可以相应地修改一个或多个观看区域或应用窗口上呈现的内容或布局。
128.如上文关于图13a所示，当“工具轴点击手势”持续超过阈值周期时，它将被ui模块116分类为“工具轴点击并按住手势”。工具轴点击并按住手势可以由一些应用用于特殊操作(例如选择文本)，或用于游戏应用。在一些示例中，其可以与以上所描述的工具轴手势(例如工具轴拖动手势)组合，以突出显示的区域或采取其它动作。
129.现在将参考图13a和图14描述使用触摸输入工具3000的另一个工具轴手势。如上所述，图13a示出了“工具轴时钟手势”，其中，用户触摸第四导电结构3090以在用户也触摸第一导电元件3039(其生成包括三个触摸元件3020a、3020b和3020c的触摸事件)的时间期间在触摸元件3020f处生成触摸事件。如以上所讨论的，触摸事件的定时信息由ui模块116跟踪(例如，每个触摸事件的开始时间、持续时间和结束时间)。在示例性实施例中，ui模块被配置为检测与用户将手指16a从第四导电结构3090(如图13a所示)滑动到第三导电结构3080，再到第二导电结构3070(如图14所示)对应的触摸事件。在这种情况下，ui模块116将
在与第四导电结构3090对应的触摸位置处检测触摸事件，然后在与第三导电结构3080对应的触摸位置处检测触摸事件，随后在与第二导电结构3070对应的触摸位置处检测触摸事件。当这三个触摸事件在定义的持续时间内发生时，ui模块116被配置为确定在第一轴向方向上发生了哪个“工具轴滑动手势”。当手指16a从第二导电结构3070滑动到第三导电结构3080，再滑动到第四导电结构3090时，工具轴滑动手势也可以以相反的顺序发生。
130.在一些示例中，对工具轴滑动手势的检测可以使操作系统108(或进一步的应用程序)执行也可以取决于工具轴滑动手势的位置、取向和方向以及在显示器128上呈现的内容的动作。例如，工具轴滑动手势可以用于操作滑块控制，例如多媒体应用中的音量控制。在其它应用中，工具轴滑动手势可用于滚动观看区域或应用窗口的内容。
131.因此，除了上面提到的工具轴手势是关于触摸输入工具1000的，在示例性实施例中，触摸输入工具3000还可以支持以下手势。
132.手势7：“工具轴点击手势”。手势1(“工具轴放置手势”)由位于工具轴3010上的第一导电结构(例如，第一导电结构3039)引起，然后是由另一个导电结构(例如，结构3070、3080或3090)引起的另一个触摸事件。在示例性实施例中，另一个触摸事件必须在定义的持续时间内终止(例如，指示用户已经从另一个导电结构中移除手指)。
133.手势8：“工具轴点击并按住手势”。手势1(“工具轴放置手势”)由位于工具轴3010上的第一导电结构(例如，第一导电结构3039)引起，探后是由另一个导电结构(例如，结构3070、3080或3090)引起的另一个触摸事件，其中，该另一个触摸事件超过限定的持续时间(例如，指示用户已将手指保持在另一个导电结构上)。
134.手势9：“工具轴点击并按住和拖动手势”。手势1(“工具轴放置手势”)，然后是手势8(“工具轴单击并按住手势”)，然后是手势3(“工具轴拖动手势”)。
135.手势10：“工具轴点击并按住和旋转手势”。手势1(“工具轴放置手势”)，然后是手势8(“工具轴单击并按住手势”)，然后是手势4：(“工具轴旋转手势”)。
136.手势10：“工具轴滑动手势”。手势1(“工具轴放置手势”)，然后是在定义的时间阈值内在多个另外的导电结构3070、3080或3090处的连续触摸事件。
137.具有多个离散导电结构的触摸输入工具可以具有多种配置，而不只是如图12a和图12b的示例性触摸输入工具3000中所示的配置。例如，如上文关于图9至图11所描述的触摸输入工具2000的结构可以被修改为包括多个离散导电结构，每个离散导电结构包括一个或多个相应触摸元件。在这方面，图15示出了类似于触摸输入工具2000的另一个触摸输入工具2000a，不同之处在于触摸输入工具2000a不包括容纳在壳2100内的单个导电结构2200，但包括两个离散的导电结构2039和2070，每个导电结构2039和2070限定了相应触摸屏触摸元件。两个离散的导电结构2039和2070被软管连接在非导电壳内，并通过非导电结构2072彼此电隔离。
138.图16是状态图1500，概括了触摸输入工具与触摸屏显示器之间的至少一些工具轴手势，如本发明中所描述。在1510处，工具轴放置手势以文具模式将触摸输入工具定位在触摸屏显示器的屏幕上，同时用户保持与包括第一多个触摸屏触摸元件的导电结构(例如1039或3039)的接触。多个工具轴移动手势被分组在组1500a中。在1520处，触摸输入工具的轴可以沿着屏幕拖动或滑动，这被称为工具轴拖动手势。或者，在1530处，针的轴可以旋转，这被描述为工具轴旋转手势。多个工具轴点击/滑动手势被分组在组1500b中。当用户从固
定位置1510触摸包括第一多个触摸屏触摸元件的导电结构(例如3039)时，当另外的具有相应触摸屏触摸元件的导电结构(例如3020d、3020e、3020f)中的一个导电结构如以上所描述被触摸和释放时，轴点击手势(1540处表示)发生。如果另外的导电结构中的一个导电结构被触摸和按住，则在1560处检测到工具轴的点击并按住手势。在另外的导电结构被手指依次触摸的情况下(例如，手指沿着另外的导电结构滑动，从一个触摸屏触摸元件到至少第二触摸屏触摸元件)，在1550处检测到工具轴滑动手势。
139.本文所描述的触摸输入工具是无源的，不需要电池等电源。在至少一些示例中，触摸输入工具提供了一种低成本的方案，用于增强具有交互能力的电容式手写笔的轴。在手写笔轴上以特定图案应用导电材料使得当将其放置在电容式触摸屏上时，该轴可以被检测到。在一些示例中，支持手写笔上的交互，例如按钮单击或滑动，这在典型的无源电容式手写笔上是不可能的。还支持轴与平板电脑的交互，如旋转和拖动手写笔。
140.图17是可用于实现电子设备100的示例性简化处理装置170的框图。处理设备170可用于执行机器可读指令，以便实现本文所描述的方法和示例。可以使用适合于实现本发明中描述的实施例的其它处理单元，这些单元可以包括与下面讨论的那些组件不同的组件。尽管图17示出了每个组件的单个实例，但是在处理设备170中可能存在每个组件的多个实例。
141.处理设备170可以包括一个或多个处理单元172，例如处理器、微处理器、专用集成电路(application-specific integrated circuit，asic)、现场可编程门阵列(field-programmable gate array，fpga)、专用逻辑电路、张量处理单元、神经处理单元、硬件加速器或其组合。处理设备170还可以包括一个或多个输入/输出(input/output，i/o)接口174，这些接口可以支持与一个或多个合适的输入设备184和/或输出设备186连接。处理设备170可以包括一个或多个网络接口176，用于与网络(例如内网、互连网、p2p网络、wan和/或lan)或其它节点进行有线或无线通信。网络接口176可以包括用于进行网内通信和/或网间通信的有线链路(例如以太网线)和/或无线链路(例如，一个或多个天线)。
142.处理设备170还可以包括一个或多个存储单元178，一个或多个存储单元178可以包括如固态硬盘、硬盘驱动器、磁盘驱动器和/或光盘驱动器等大容量存储单元。处理设备170可以包括一个或多个存储器180，一个或多个存储器180可以包括易失性或非易失性存储器(例如，闪存、随机存取存储器(random access memory，ram)和/或只读存储器(read-only memory，rom))。非瞬时性存储器180和/或存储单元178可以存储软件程序113，软件程序113包括用于由处理单元172执行的指令，以例如实现本发明中描述的示例。软件程序113可以包括用于实现操作系统108(如上所述，操作系统108可以包括触摸屏驱动程序114、ui模块116和显示驱动程序118以及其它os组件)和其它应用程序/功能120的软件指令。在一些其它示例中，一个或多个数据集和/或模块可以由外部存储器(例如，与处理设备170进行有线通信或无线通信的外部驱动器)提供，也可以由瞬时性或非瞬时性计算机可读介质提供。非瞬时性计算机可读介质的示例包括ram、rom、可擦除可编程rom(erasable programmable rom，eprom)、电可擦除可编程rom(electrically erasable programmable rom，eeprom)、闪存、cd-rom或其它便携式存储器。
143.在一些示例中，与以上所描述的触摸输入手势对应的触摸图案可以存储在存储单元178和/或存储器180中。
144.可以存在总线182，总线182在处理设备170的组件之间提供通信，这些组件包括处理单元172、i/o接口174、网络接口176、存储单元178和/或存储器180。总线182可以是任何合适的总线架构，例如包括存储器总线、外围总线或视频总线。
145.在图17中，输入设备184和输出设备186包括触摸屏显示器45，触摸屏显示器45同时执行输入和输出功能。
146.尽管本发明通过按照一定的顺序执行的步骤描述方法和过程，但是可以适当地省略或改变方法和过程中的一个或多个步骤。在适当情况下，一个或多个步骤可以按所描述的顺序以外的顺序执行。
147.尽管就方法而言至少部分地描述了本发明，但本领域普通技术人员将理解，本发明还涉及用于执行所描述的方法的至少一些方面和特征的各种部件，无论是硬件部件、软件或两者的任何组合。相应地，本发明的技术方案可以通过软件产品的形式体现。合适的软件产品可以存储在预先记录的存储设备或其它相似的非易失性或非瞬时性计算机可读介质中，包括dvd、cd-rom、usb闪存盘、可移动硬盘或其它存储介质等。软件产品包括有形地存储在其上的指令，这些指令使得处理设备(例如，个人计算机、服务器或网络设备)能够执行本文中公开的方法的示例。
148.本发明可以在不脱离权利要求书的主题的情况下以其它特定形式体现。所描述的示例性实施例在所有方面均被视为仅是说明性的而非限制性的。可以组合从一个或多个上述实施例中选择的特征，以创建非显式描述的可选实施例，在本发明的范围内可以理解适合于此类组合的特征。
149.此外，还公开了所公开范围内的所有值和子范围。此外，尽管本文所公开和示出的系统、设备和过程可以包括特定数量的元件/部件，但是可以修改这些系统、设备和组件以包括更多或更少这种元件/部件。例如，尽管任何所公开的元件/部件可以为单个数量，但是可以修改本文所公开的实施例以包括多个这种元件/部件。本文所描述的主题旨在涵盖和包括所有合适的技术变化。