专利名称：坐标输入记录笔的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种记录笔装置，用于与数字化装置或其他坐标输入系统一起使用。更为具体地说，本发明涉及一种指示记录笔，包括一可转动的侧轮，其中此侧轮的操纵和转动使得使用者能够改变正在经由坐标输入系统画出的图像的一项图形或控制参数(比如，线条粗细、颜色、笔划、明暗、线型等)。其他可能的用途包括利用手指拨轮在文字文件中移行、在3D空间第三维上导航、文件或图像的推近和拉远，以及类似用途。在某些实际例中，触垫可以代替记录笔一侧上的手指拨轮。
结合坐标输入系统一起使用的各种指示器在本技术领域中是为人熟知的。比如，请见美国专利第5731807号、第5028745号、第5061828号、第5109141号、第5055831号和第5004871号，其内容因而在此引入作为参考。这些指示器结合坐标输入系统一起使用，诸如数字化系统。
美国专利第5731807号披露了一种鼠标器，用于把坐标数据输进坐标输入系统。遗憾的是，图形输入板的某些使用者不喜观鼠标装置而偏爱记录笔式装置用于画图，因为其美感问题。
美国专利第5004871号披露了具有压敏侧向开关的记录笔，此开关以横交于壳体的某一角度从壳体向外突出。施加于开关的力(即压力)的大小形成了由记录笔输出的信号。遗憾的是，在第5004871号专利中相对于壳体沿横向设定开关和开关相对于壳体轴线的横向移动是不合要求的。开关的横向伸展或突出使之易受损伤，其次，某些使用者又难于在用记录笔写入(比如画图)的同时精确地调节横向手指压力。总起来说，在绘图笔划期间，随着要求记录笔侧向开关在横向上突出，要求精确和可调横向手指压力是不受欢迎并难以实现的。假如这些特征得以消除，就会合乎需要了。
美国专利第5109141号披露了一种数字化记录笔，包括一个可以沿着壳体侧面移动的开关，而其中此开关在由使用者予以释放之后可以保持它所移向的位置。在专利第5109141号之中的开关可以沿着平行于壳体纵向轴线的壳体侧面移动。专利第5109141号侧面开关的这些特征是不希望有的。首先，不希望在作画的同时必须沿着壳体的侧面移动开关。其次，不希望具有可以沿着平行于壳体纵向轴线的壳体侧面移动的侧面开关，因为在绘图或运笔期间要求这种移动是不受欢迎的，并且它要求手指滑动动作，这些动作并非适当地模拟了气刷用用途，而且在记录笔运笔期间是往往并不需要的。
应当是易而易见的，即在本技术领域中需要一种记录笔，能够模拟气刷用途，其中此记录笔包括一手指输入装置(比如手指拨轮或触垫)，可在绘图运笔期间容易使用，而且此时可用手指操作的输入装置(i)不相对于记录笔壳体沿横向突出，(ii)不需要装置的横向移动，(iii)不需要装置平行于记录笔纵向轴线的滑动动作，以及(iv)不需要装置或开关沿着壳体侧面的移动。
本发明的目的是，满足本技术领域中的上述需要，以及其他一些需要，对于熟练的技术人员来说，按照本发明某些实施例的以下详细说明，将是显然可见的。
一般说来，本发明满足本技术领域中的上述需要的办法是，提供一种用于数字化输入系统的记录笔，此记录笔包括一壳体；电子电路系统，设置在壳体之内；一可转动的手指拨轮或拨盘，可由使用者使之围绕中心轴线转动，其中手指拨轮被转动的角度确定了由数字化坐标输入系统利用的某一控制或图形参数被改变的程度；手指拨轮，包括许多在其周边部分上形成的轮齿；一齿轮，包括第一组齿轮轮齿，用于啮合于手指拨轮的轮齿，以及第二组齿轮轮齿，用于啮合于一电位计上的相应轮齿，以致此电位计可测出手指拨轮被转动的角度θ并导致作为其函数而改变参数；以及其中齿轮上的第一组轮齿形成一周边部分，具有与齿轮上的第二组轮齿的一周边部分不同的或较之为小的直径。
本发明满足本技术领域中上述需要的办法还有，提供一种记录笔，包括一壳体；一印刷电路板，包括至少一个基本上平坦的表面，设置在壳体里面，此印刷电路板具有至少一个装于其上的芯片，而此印刷电路板的一个平坦平面形成一平面；一按钮，设置在记录笔的一侧上，此按钮可以沿着按钮线朝向记录笔纵向轴线向内压下，以便使得记录笔输出表面按钮状态某一变化的数据，而其中按钮轴线和记录笔纵向轴线基本上是彼此垂直的；以及其中按钮轴线基本上平行于印刷电路板的平面。
本发明满足本技术领域中上述需要的办法还有，提供一种用于坐标输入系统之中的记录笔，此记录笔包括一触敏区域，没有任何运动零部件外露以便由使用者操作，其中此触敏区域使得使用者可能通过改变使用者的手指位置或施加在触敏区域之内的手指压力来调节正在绘制的图像的某一图形参数。在某些实施例中，记录笔上的触敏区域可以如此实施，即它可以测定在区域中的手指位置和/或施加在区域之内的手指压力。综合检测触敏区域中手指位置和压力二者会使得使用者可能利用触敏区域或侧面触垫操纵两个自由度。
本发明现在将参照以下图纸中表明的其某些实施例予以说明。
图1是符合本发明一项实施例、包括一手指拨轮的一种气刷模拟式记录笔的局部侧视剖面图。
图2是图1气刷模拟式记录笔的侧视平面图；图3(a)至3(j)是沿着图2中所示各相应剖切线所取、图1记录笔的前视剖面图。
图4是符合本发明另一项实施例、包括一手指拨轮的一种记录笔的顶视平面图。
图5是图4实施例的记录笔的侧视平面图。
图6是图4记录笔的前视图，表明相对于记录笔壳体稍微突出的手指拨轮。
图7是图4记录笔的后视图，表明相对于记录笔壳体稍微突出的一个通常的通/断开关。
图8是一种记录笔的顶视平面图，此笔包括符合本发明又一项实施例的触敏手指坐标输入触垫或区域。
图9是图8记录笔的侧视平面图。
图10是图记录笔的前视图，表明图8记录笔的触敏手指区域基本上齐平于记录笔壳体，并不从那里突出。
图11(a)是图8记录笔的后视图。
图11(b)是一种触垫的示意简图，可以结合本发明的图8-10实施例使用。
图11(c)是另一种触垫的示意简图，可以结合本发明的图8-10实施例使用。
图12是示意简图，表明一数字化图形输入板系统，在此所有实施例的记录笔都可以结合图12的数字化图形输入板坐标输入系统。
图13是表明电路布线的电路简图，包括在符合本发明任一实施例的一种记录笔之中的调谐电路和电位计。
图14是一种气刷模拟式记录笔的部分侧视剖面图，包括符合本发明图1实施例的手指拨轮，比在图1中较为详细地表明记录笔的内部。
图15是沿着示于图14中的剖切线15-15所取、图14记录笔的前视剖面图。
图16是沿着示于图14中的剖切线16-16所取、图14记录笔的前视剖面图。
图17是沿着示于图14中的剖切线17-17所取、图14记录笔的前视剖面图。
图18是本发明图14-17实施例的手指拨轮的后视平面图。
图19是图18的手指拨轮的侧视立面图。
图20是图14-19手指拨轮的前视剖面图。
现在更为具体地参看各附图，其中，遍及若干视图，相同的参照编号表示相同的零部件。
图1-3表明符合本发明一项实施例的模拟一气刷的记录笔1。记录笔1的形状并非完全修长，而是相反地包括一突出的抓握区域3，使得记录笔能够模拟一气刷的形状。记录笔1包括空心壳体5；可转动的手指拨轮或拨盘7，用于取决于拨轮被调节的大小或程度而输入变化的数据；关/断式数据输入开关9；压敏记录笔尖11，用于接触图形输入板；记录笔纵向轴线12；压力传感器13，用于检测使用者经由笔尖11抵靠图形输入板施加于记录笔的压力的大小；中间齿轮15；转动式电位计17，用于检测手指拨轮7被调节或旋转的角度；主处理芯片19；印刷电路板21，包括至少一个平坦的表面，形成一个平面；各微调电容器23；擦除装置25；擦除头27；以及擦除压力传感器29。如图所示，壳体5包括一形成在其上的孔眼或槽孔，用于允许拨轮7的上部穿过此孔眼或槽孔从壳体5内部向外突出，从而导致拨轮7的突出部分外露，以致使用者能够触及它而使拨轮7围绕固定的拨轮轴线31转动。在某些实施例中，拨轮7只被允许从其初始中性位置(亦即，从某一预定位置)围绕轴线31在一个方向上转动并随后返回其中性位置，尽管相对于某一预定位置的双向转动在另外一些实施例中是可能的。
手指拨轮7装在壳体5之内，以便可围绕固定的轴线31转动。记录笔1的使用者可以使用他/她的一只手指(比如食指)操作拨轮7，以便在绘图/书写时使之围绕轴线31转动。拨轮7的周边也在操作上连通(比如接触)可转动的齿轮15。齿轮15装在壳体之内，以便可围绕静止不动的轴线33转动。齿轮15在操作上连通(比如，接触)手指拨轮7和电位计17二者。转动式电位计17不确定齿轮15转动多么远(亦即，到什么程度)并因而不确定使用者已经操作或转动到什么程度。因而，当使用者使手指拨轮7围绕轴线31转动(或是顺时针或是反时针)时，拨轮7的转动可导致齿轮15在相反方向上转动。电位计17可检测齿轮15的转动角度并因而可测定由使用者造成的手指拨轮7的转动角度或大小。电位计17，与记录笔中其他电路系统相结合，随后可使记录笔的图形输入板(或计算机)输出一电磁波信号，表明拨轮曾被检测出来已经被转动多么远。转动的大小或角度可确定某一被选定的图形参数被改变多么大。
因而，使用者能够转动手指拨轮7，以便连续地调节图形或控制参数数据，比方诸如所画线条/笔划的粗细、所画线条/笔划的明暗、所画线条/笔划的颜色、所画线条/笔划的密度，以及/或者在所画线条/笔划的绘制中所模拟的气刷或记录笔的类型。换句话说，拨轮7不是一种关/断开关，而是一种可变动地转动的拨轮，可使记录笔输出许多取决于拨轮7围绕轴线31被转动的方向和/或角度θ的不同信号或电平。这些不同信号可以用来在书写/绘图时以不同大小连续地改变或调节许多参数之中的任何一个。
比如，如果线条粗细是被选定由手指拨轮7予以调节的图形参数，一具有第一粗细的线条可以由坐标输入系统之中的记录笔经由图形输入板画在显示器上，如果拨轮7从某一预定的初始位置围绕轴线31顺时针被转动10度；一具有第二粗细的线条可以画出，如果拨轮7围绕轴线31顺时针被转动12度；一具有第三粗细的线条可以画出，如果拨轮7围绕轴线31顺时针被转动14度，依此类推。另外，一具有变动粗细的线条可以画出，如果使用者在画此线的同时旋转拨轮7。
在某些实施例中，有待由手指拨轮7予以改变或调节的图像参数(比如，线宽、灰度、颜色，等)在方式/大小上是作为拨轮7转动角度的线性函数而变化的。比如，由记录笔1所画的线条宽度，对于拨轮7从其原点围绕轴线31转动的每一转动角度，可以在相应的LCD显示屏幕上增大某一给定大小(比如，0.1mm)。在本发明的其他一些实施例中，有待由拨轮7予以调节的参数可以以非线性方式随拨轮7转动的角度θ而变化。在某一非线性实例中，线条粗细的增加量可以是对于拨轮7围绕轴线3转动的第一角度，线条粗细的增加量可以是某一第一量(比如，0.10mm)；对于拨轮7转动的下一角度，是较大的某一第二量(比如，总增加量为0.225mm时，0.125mm)；对于转动的第三角度，是某一第三量(比如，粗细总增加量为0.375mm时，0.150mm)；等等。
在某些实施例中，拨轮/拨盘7不在任何方向由任何类型的弹簧或类似物予以推压，并需要使用者操作以使拨轮转动到所有的转动位置和从这些位置开始转动。在另外一些实施例中，手指拨轮7可以朝向一中性或零度位置(亦即，预定位置)受到弹力推压。它可以由一回力弹簧或者任何类型的回力装置推压到这一位置。因而，如果使用者从此初始或中性位置围绕轴线31反时针转动5度，拨轮7将在使用者放松(亦即释放)拨轮7时由于回力效应而转回到此中性位置。拨轮7如此受到推压，即它将在使用者释放或放松拨轮时围绕轴线31从任何位置转回到此中性位置。因而，当线宽是有待由拨轮7予以改变的参数时，记录笔将在拨轮7处在中性位置时输出一个表示有待画出的某一线宽的信号。当拨轮7围绕轴线31在一个方向上被转动时，线宽取决于转动的程序将逐步地变小，以致使用者可以通过改变拨轮7的转动位置而连续地改变线宽。当使用者释放拨轮7时，它将转回到中性位置，而线宽将返回到给定的线宽。不过，当使用者围绕轴线31在另一方向上转动拨轮7时，电位计将导致记录笔输出一个信号，指令系统应当增大线宽，而正被画出的图像的线宽将取决于转动程度而逐步增大。类似地，当使用者释放拨轮7时，它受到推压，以致转回到其初始或中性位置，而线宽将因而回复到前述的“给定”宽度。使用者可以把“中性”位置线宽设定或规划到多种不同粗细中的任何一种。另外，拨轮7从其预定的中性位置起，只可以在一个方向上转动。
在上面提到的某些优选实施例中，手指拨轮不以任何方向由弹簧加载或受弹力作用。在这些实施例中，当被转动以致拨轮的突出表面在一个方向上一直(比如在图1中一直反时针)被转到其最远的位置上时，它将在处于这一预定位置时给出一个表面零电平的信号，而当拨轮在相反方向上一直被转动时，它将给出完整数量的电平。在其间的各转动位置处，由记录笔给出了数字化系统的电平数量是相对于手指拨轮的零电平预定位置，手指拨轮转动或径向角度位置的某一函数。
应当指出，在一些优选实施例中，手指拨轮7具有圆形周边，围绕轴线31伸展360度，以致围绕它基本上形成一个完整的圆圈。还应当指出，在某些实施例中，用于接触使用者(各)手指的拨轮上段可以涂敷橡胶123(见图20)以便改进(各)手指的操纵效果，而下段(围绕轴线31从大约120-130°角起)具有齿轮101，用于相互作用于齿轮并因而不涂敷橡胶。不过，并不需要在所有实施例都是这种情况。在某些实施例中，拨轮7可以只有部分的圆形周边，围绕轴线31伸展不到360度。比如，拨轮7可以在某些实施例中采取半个圆饼(即半圆)或四分之三圆饼(即270°)的形状，同时仍然被称为“拨轮”7。另外，拨轮7的周边围绕轴线31并不需要是连续的。
在某些实施例中，拨轮/拨盘7是圆形的，尽管它可以采取其他一些形状，诸如长圆形、三角形，等等。此外，如图18-20所示，拨轮/拨盘7只不过需要围绕中心轴线31是可转动的，而并不需要是完全圆形的或到处具有相同的厚度而成为符合本发明的“拨轮”或“拨盘”。对于“拨轮”或“拨盘”7的要求是，它以某种方式围绕一轴线(比如31)是可转动的，以便输入变动的数据而调节由记录笔所画图像的某一参数。
仍然参看图1-3实施例，记录笔1可以包括安置在壳体5之内的电路板21，用于支承记录笔所采用的大量电子芯片(比如19)和其他电路系统。比如，在此引入作为参考的美国专利第5028745号披露，记录笔可以包括装入其中的一调谐电路，含有线圈和电容器(见图13)，以致记录笔不需要电池和不需要电线把记录笔连接于图形输入板。因而，记录笔1在某些实施例中包括一调谐电路，并且不以任何方式连接于相应的图形输入板。擦除装置25也可以设置在任选的一些实施例中。再有，通常的关/断开关9也可以设置以便在某些实施例中模拟鼠标器“敲打”或其他功能。因而，虽然在某些实施中开关9只具有两种状态(即关和断)，但手指拨轮7却具有许多可能的状态，其数量等于拨轮7可以被调配到的各个可能的角度位置的数量。拨轮7在某些实施例中也可以安置得，如图1-3中所示，以致转动轴线31基本上垂直于记录笔的纵向轴线12，也垂直于擦除头27的轴线。不过，可以想象，轴线31可以从其图示位置转动90度，以致它会基本上平行于记录笔的轴线12和擦除头27的轴线，而因此拨轮7会由使用者的一只手指使之转动，在壳体横向前后动作。
图4-7表明本发明的另一项实施例，包括具有手指拨轮的细长记录笔41。记录笔41包括细长壳体43，若有以上关于本发明图1-3实施例所述和图示的各零件，它们以与上述和图示的同样方式工作。壳体41不包括气刷模拟抓握部分3。此实施例因壳体的尺寸所致也不包括齿轮。手指拨轮7直接装在转动式电位计17的转动轴线上。在机械方面，各轮齿轮之间的游动得以减小，而此设计允许各部件适配在壳体之中。
图8-11表明本发明又一实施例，其中记录笔44包括细长的壳体45。这一实施例，如同图4实施例，可以包括或不包括气刷模拟抓握部分3。不过，本发明的图8-11实施例不包括手指拨轮，而代之以包括触敏表面区域51(即触垫)，由围绕其外围或外部区域的凸边53环绕或形成轮廓。向上突出的固定凸边53目的在于向使用者提供手指位置的触觉反馈，以致使用者能够说出他/她的手指相对于触敏区域在记录笔上的化出地方。在某些实施例中，触敏区域也可以敏感于(比如，经由压敏区域或开关52，或者经由与触垫51相关的任何其他类型的压敏装置)使用者以他/她的(各)手指施加在区域51内多大压力。因而，区域51可以敏感于区域之内的一手指的位置和/或由(各)手指施加在区域内的压力大小。触垫51可以检测区域51之中在任一维度(比如，x维度)上的手指位置，或者另外可以检测两侧向维度(比如，x和y)上的手指位置，或者另外可以检测在x和y维度上的手指位置以及在垂直的z维度上的压力或手指位置。在这些维度之中每一维度上的每一不同压力/位置可导致记录笔送回一不同的检测电平到图形输入板系统，而每一检测电平不同地影响或调节在正被书写/绘制的图像中有待改变的参数。此图像参数，作为手指位置和/或压力的函数，可以或是线性地或是非线性地予以改变。
触敏区域51可以检测使用者的手指在它上面的侧向位置，通过已知的电容式触摸检测技术，触垫的表面包括一个可经由手指出现而闭合以接触一对导线的薄膜开关基体；压电传感技术；光学传感技术；表面声波传感技术；电阻式触摸检测虚膜技术；红外(IR)敏感技术；或者任何其他已知的触敏或热敏技术。比如，用于检测手指或使用者身体上的接触的触敏区域或触垫51可以包括触敏和/或压敏技术，这种技术阐明在因而在此引入作为参考的任何一种以下的美国专利之中，这些专利是第4739299号，第4489302号，第4314277号，第5292837号，第5543589号，第5231380号，第4302011号，第4430917号，第4391746号，第4071691，第5327161号和第5666113号。图形输入板系统之中的处理器75或记录笔本身之中的处理器可判读使用者手指所作的对触垫的触摸，并判读手指在区域51之中的位置和/或手指在区域51之中施加的压力。触垫51各传感器的输出一般是表示手指在区域51之中位置和/或压力的模拟信号，但可以很快地转换为表示它们的数字信号，而表示触垫51上的位置和/或压力的触摸输入信号可以从记录笔或是以数字或是以模拟方式被送往图形输入板。
在本发明的某些实施例中，触垫51的表面可以是玻璃、聚合物、橡胶或其他类似材料，并可以涂敷特氟隆(TeflonTM)或某种别的低摩擦物质，以使在表面上滑动尽可能地容易。区域51之中的触摸传感装置可以是连续的，或者表面可以划分为起到开关作用的各小区，或者可以通过其任何组合来做出手指位置的传感。
使用者手指在区域51之中的位置受到检测并确定图形参数要调节多大。比如，一条正在画出的线条的粗细可以随着使用者手指在区域51之中的位置愈益接近区域51之中记录器的尖部而增大，而且可以随着使用者手指愈益接受区域51之中记录笔的擦除头而愈益变细。可以通过区域51予以改变的典型的图像控制或图形参数包括上面关于本发明其他一些实施例所述的那些。
触敏或指敏区域51最好是不从记录笔44的环绕壳体45上突出，并需要在记录笔表面上没有活动部分或从记录笔上突出。在某些实施例中，区域51顺遂壳体45环绕表面的轮廓，或者另外在外观上可以是平坦的。图13的电路或任何别的适当的记录器内含电路可使从记录笔发给图形输入板的信号表面使用者手指在触敏区域中的位置和/或其施加的压力，以致正被绘制/书写的图像的控制或图形参数可以按照手指在区域31之中的位置，以及/或者按照由手指在区域31之中施加的压力，而予以调节。
图11(b)表明可以用在本发明图8-10实施例之中的触垫51，其中触垫表面由柔软的电阻材料161诸如Goop制成，并配置Mylor支座162。材料161根据施加于它的力或压力的大小来改变其电阻。图11(b)表明这方面的一种标准的施加力测量方法。一已知的电压施加在163处，经过电阻器164和压力传感器达到地线165。材料161的电阻根据施加于它的力量而改变，而在166处测得的电压随后可以用来确定曾经施加的力的大小。这样，使用者手指的位置，在触垫表面x-y二维平面之中，可以确定为与触垫表面材料中电阻方面的变化存在依赖关系。
图11(c)表明符合本发明另一项实施例的触垫51，可以结合在此所述的图8-10实施例予以使用。在图11(c)中，触垫51可检测使用者手指的x和y位置以及施加的压力。图11(c)的传感器可以用来测定手指施加力的位置及其大小二者。在操作中，触垫51可以在位置传感状态与力大小传感模态之间间断地切换以检测二者。
仍然参见图11(c)，在手指位置传感模态中，一已知的电压施加在171处，经过Goop层172的长度达到地线174。施加手指作用力到挠性的触摸传感表面175可在顶部上导电带条176与压敏层172之间造成一接触点。这就使得触垫系统可以测定177处的电压，此电压将根据作用力沿着传感器长度的位置(亦即根据电极171与力作用点之间以及力作用点与电极174之间的Goop的相对电阻值)而改变。在这一实施例中，传感器工作得类似于标准可变电阻器。施加于传感器的总作用力对于测定值具有少许影响(并可能加以补偿)。
仍然参看图11(c)，在力传感模态中，一已知的电压自178处施加，经过电阻器179和传感装置达到地线端171和174。力接触点与地线之间的总电阻根据手指施加的总压力和所施加压力的位置而改变。在177处测出的电压可以用来确定施加于传感器一点的作用力大小，而来自位置传感模态的数据可以用来为作用力位置施用一校正因子。
图12表明一种数字化图形输入板系统，本发明任一实施例的任一记录笔均可以与之结合使用，尽管本发明的各种记录笔也可以结合任一其他的通常的数字化器或一些坐标输入系统加以使用。按照本发明的图12实施例，记录笔在其中包括调谐电路61，具有比如在操作上关联于感应线圈65的电容器63。记录笔的调谐电路61连通于图形输入板的各叠置的感应回路线圈67，比方如美国专利第5028745号之中所述，以便使得图形输入板的各回路线圈能够检测记录笔的存在和位置。图形输入板的各回路线圈可生成电磁波，由记录笔的调谐电路61接收，此电路随后把另一电磁波传回到图形输入板，由图形输入板的各回路线圈予以检测。从调谐电路传送到图形输入板各回路线圈的电磁波在其中包括由电位计17检测出来的、表示拨轮7转动状态或程度(或区域51)的信息。这就使得记录笔能够向图形输入板指出拨轮7的状态，后者本身又用来改变有待改变的图形参数。在某些实施例中，记录笔之中的调谐电路可接收来自图形输入板中一组回路线圈的电磁波而把它们送回到同一组回路线圈，以致同样的图形输入板各线圈既传送又检测电磁波。不过，在其他一些实施例中，调谐电路可以把电磁波送回到与发送供能电磁波给调谐电路的(各)线圈相比而不同的图形输入板中一组回路线圈。
图形输入板系统可以包括接收电路71、传输电路73和处理装置75。图形输入板的各回路线圈67各检测从记录笔发出的电磁波并检测记录笔的位置，而这种信息随后被送往处理装置75，后者就记录笔的位置指令相应的显示装置74。
图13表明一种可以用在本发明前述各实施例的任一记录笔之内的电路。此记录笔电路系统包括含有感应线圈65和电容器63的调谐电路61。可变电容器91可代表端头压敏开关13，由于容抗将根据由记录笔经由端头11施加于图形输入板表面的压力。此调谐电路具有一种共振频率，能够以在电力供给各传感线圈时从图形输入板各回路线圈生成的频率从事大致的调谐。
另外在电路系统中，开关93代表关/断旁置开关9。比如，调谐电路可以在开关93断开时发射频率A并在开关93关合时发射不同的频率B，或者由调谐电路输出的信号位相可以按照开关93是断开的还是闭合的而改变。
电位计17在某些实施例中包括了变电阻99，按照手指拨轮7的转动位置而变化。因而，电阻99将在拨轮7处于其预定中性位置时具有第一数值，在拨轮7在顺时针方向上被转动到某一给定点时具有第二和不同的电阻，依此类推。这样，拨轮7的每一可能位置将确定电位计电阻99的某一给定数值。另外认识到，在本发明的某些另外的实施例中，可以采用可变容抗和可变感抗来代替电位计的可变电阻99。
图14是图1记录笔的局部放大视图，较为详细地表明手指拨轮7、齿轮15和电位计17。图15-17是沿着图示剖切线所取，图14记录笔的前视剖面图。此外，图18-20表明图14实施例的手指拨轮7。
参看图14-20，在本发明的某些实施例中，手指拨轮或拨盘7形成一个至少部分带齿101的外围表面。比如，如图14和18-20所示，拨轮7外径周边的一半以上是大致上光滑的而没有齿轮形成在其上面。不过，许多齿轮101(比如7个)沿着拨轮7周边的下部设置。电位计轮16由齿轮15带动。图19最清楚地表明，包括轮齿101形成在其上的拨轮7外部周边部分是围绕轴线31从大约80-140度的一个弧段，更为可取的是从大约90-130度，而最为可取的是大约108度，于此，拨轮的中心同样构成此弧段的中心。拨轮7外部周边的其余部分基本上是无齿的。拨轮7的外部周边的无齿部分是为使用者用他/她的(各)手指接触之用，以便转动拨轮/拨盘7而改变正在用记录笔绘制/书写的图像的某一参数，而拨轮7的带齿部分一般不外露给使用者供操纵之用，而是与中间齿轮15(或者电位计的各轮齿轮)周边部分上形成的相应轮齿103相互作用，如图14和15所示。
齿轮15的各轮齿103啮合于和相互作用于手指拨轮7的各轮齿101，而齿轮15的各轮齿105啮合于和相互作用于电位计拨盘部分17的各轮齿107。在某些实施例中，沿弧向相对于其中心，从电位计17的可转动的拨轮或拨盘的周边的大约40到180度，包括各轮齿107。
中间齿轮15包括直径周边第一部分，含有各轮齿103，以及直径周边第二部分，含有形成在其上的各轮齿105。这些第一和第二共轴部分的周边基本上是围绕轴线33的环形，并最好是环绕其全部360度分别由各轮齿103和105覆盖。另外的办法是，齿轮15这些周边的一些部分不需要各轮齿覆盖。包含各轮齿105的外部或较大的周边带齿部分比包含各轮齿103的内部或较小的周边带齿部分具有显著较大的直径，以致电位计的可转动拨轮或带齿部分(由各轮齿105使之转动)以不同于拨轮7的速度转动。手指拨轮7的各轮齿101啮合于齿轮15的各轮齿103，从而导致齿轮与手指拨轮一道转动。当齿轮15被导致如此转动时，就使得其包含各轮齿105的外部周边也转动起来。各轮齿105啮合于电位计拨轮或拨盘的各轮齿107并使之围绕其中心轴线转动。电位计拨盘或拨轮109围绕其轴线转动的程度确定了电位计的输出，并且是手指拨轮7转动程度的函数。
如图15所示，齿轮15可以制成为塑料或金属的整体成形的零件，而各轮齿103和105形成其两个共轴然而错移开来的周边部分上。如图15所示，外部周边各轮齿105和内部周边各轮齿103各自形成围绕同一轴线的一个完全的圆圈。不过，各轮齿103沿侧向稍微从各轮齿105错移开来，以及拨轮7的各轮齿101能够接触各轮齿103而不啮合或接触各轮齿105，而各轮齿105正在同时啮合于并导致电位计的各轮齿107转动，从而使得电位计能够检测拨轮或拨盘7已经从某一预定位置转动的程度。
应当指出，带轮、绳索、皮带，或者任何其他联动装置都可以用于代替中间齿轮来把旋转运动从手指到检测装置，诸如电位计。
如图18-20所示，手指拨轮7可以围绕轴线31转动。切口113可以任由选择地形成在拨轮的外部周边上，以使使用者能够感觉到拨轮的某一给定部分相对于记录笔壳体沿弧向位于何处。比如，当拨轮7处于其零位或任何别的预定位置时，切口113可以设置在记录笔壳体上槽孔的中间而直接在轴线31的上方，如图15和19所示。当使用者想要改变拨轮或拨盘7的位置，从而调节正被绘制的图像的某一参数，然后，使用者可以在离开预定位置的转动方向上围绕轴线31把拨轮转动到比如示于图14的位置，在此，切口113已经被反时针转动θ度达到一个新的位置。拨轮/拨盘7从其预定位置被转动的转角度数θ确定了参数被改变的大小。转动角度θ由电位计17予以检测，一如上述。
仍然参看图18-20，在某些实施例中，拨盘/拨轮7可以包括一个模制塑料或金属的整体成形部分115。整体部分115形成了围住轴线31的中心空腔117，使得拨轮7能够套配管角119，如图15所示(亦即，管筒119或任何其他细长构件配装到环形或其他形状的空腔117里去，以致由于管筒与拨轮基本上是共轴的，拨轮可以相对于它围绕轴线31转动)。整体部分115在某些实施例中还包括基本上T形的环状突起121，用于允许橡胶或人造橡胶外围抓握123被固装在拨轮7的外部。在某些实施例中，人造橡胶抓握材料123在其不包含轮齿101的各周边部分处固装于拨轮7(比如，T形连接件121不需要设置在拨轮的各带齿区域)。部分121和人造橡胶材料部分123各自至少是围绕轴线31的部分环形，由于各自都至少围绕拨轮中心轴线31呈弧形弯成某一角度。拨轮7的整体部分115还包括齿基部分127，各轮齿101形成于其上。齿基127至少是围绕轴线31的部分环形，如图19所示，并在某些实施例中，可以从部分115中心区域向外伸展并包括形成在其外部周边部分上的各轮齿101，如图18-20所示。齿基部分127形成了角度与各轮齿101一样的围绕轴线31的环形弧段，或者在某些实施例中稍微大些的弧段(比如，围绕轴线31，从大约80到140度，更为可取的是，从大约90到130度)。此外，尽管环状T形构件121(和抓握部分123)以及齿基部分127在某些实施例中可以共同占有围绕轴线31的弧形空间，但示于图18-20的实施例之中的情况并非如此，这里T形部分121占有围绕轴线31的360度的某一给定部分，而部分127基本上占有围绕轴线31的不设有T形部分121的其余弧段。
仍然参看图18-20，拨轮/拨盘7的轮齿支承部分127具有相对于轴线31的第一厚度，而拨轮/拨盘7的中心部分115具有相对于轴线31的较大的第二轴向厚度，此时部分115的较大轴向厚度使得抓握构件123能够更为适当地固装于拨盘，而部分127的较薄特性以及因而形成在其上的各轮齿101使得各轮齿101和部分127能够配装到齿轮的各轮齿103里面而不干涉各轮齿105。
本发明的另一独特方面最清楚地示于图14和图16-17，并涉及开关9的支承结构。在此实施例中，基本上平面的电路板21形成一个平面，其顶面示于图14。电路板21的这一平面在图14中从记录笔的顶部朝向其底部伸展，并具有装于其上的芯片19。
开关9包括手指按钮 137和压敏开关检测装置133。检测装置133装在大致上平坦的台板或表面135上。台板135可以是开关9的一部分(开关9可以是关/断开关，或任何别的类型的、能够输出基于所受压力大小的多个信号的压敏装置)，或者另外可以是一支承表面，用于支承作为开关的一部分的(各)装置。在任一情况下，静止不动的台板135在操作上联接于开关9和按钮131，并沿着按钮轴线134设置在按钮131以下。如图11最清楚地所示，表面135装在第一支承结构与第二支承结构之间，前者从包括平行的各支承延伸段137和139的壳体内部的一侧伸出，而后者从包括平行的各支承延伸段141和143的壳体内部的另外或相反一侧伸出。支承延伸段137、139、141和143各自形成有一个基本上垂直于电路板21平面的平面。支承段137、139、141和143可以是塑料的并整体成形于空心的记录笔壳体5，虽然它们另外可以是金属的，或者也可以不是整体成形于壳体而予以径直地固装于其内部。
如图15-17最清楚地所示，电路板21的平面基本上平行(亦即，正、负大约相差10度地平行于)图15-17中的(各)侧壁部分，并基本上垂直于台板135的平面。换句话说，在开关操作期间按钮131沿之被压下(和释放)的轴线124基本上平行于(亦即，正、负相差大约10度地平行于)或在某些实施例中甚至共面于电路板21的平面。按钮移动轴线134(见图16)也基本上垂直于由支承件137、139、141和143形成的各平面，以及垂直于表面135。电路板21相对于开关装置和各开关支承结构的这种独特定位使得各种拨轮结构能够被配装到一较小的壳体里去。虽然在本发明的图示各实施例中按钮131是关/断开关9的一部分，但并不需要在所有实施例中都是这种情况，由于认识到，开关9可以代之以是一可变的压敏开关，能够检测许多(比如5、10、100或者至1000)由使用者施加于按钮的各不同压力等级。
一旦作出以上阐明，其他一些特性、改正和改进将对熟练的技术人员变得显而易见。这种其他的特征、改正和改进因此被认为是本发明的一部分，其范围应当由以下各项权利要求予以确定。
权利要求
1.一种记录笔，用于一数字化坐标输入系统，记录笔包括一壳体；一电子电路系统，设置在所述壳体之内；一可转动的手指拨轮或拨盘，可由一使用者使之围绕一中心轴线转动，其中所述手指拨轮被转动的角度θ确定了数字化坐标输入系统所采用的一控制或图形参数被改变的程度；所述手指拨轮包括许多形成在其一周边部分上的各轮齿；一齿轮，包括一第一组轮齿，用于啮合于所述手指拨轮的所述轮齿，以及一第二组轮齿，用于啮合于一电位计上的相应轮齿以致电位计可检测所述手指拨轮被转动的角度θ并可使所述参数作为其函数而变化；以及其中所述齿轮上的所述第一组轮齿形成一周边部分，其与所述齿轮上的所述第二组轮齿的周边部分具有不同的直径。
2.按照权利要求1所述的记录笔，其中所述手指拨轮包括一整体成形的部分，包括一至少局部的环状T形部分，用于使得一抓握部分能够装在所述手指拨轮上。
3.按照权利要求2所述的记录笔，其中所述抓握部分包括一种人造橡胶材料，固装于所述手指拨轮的不到整个周边，以及其中所述T形部分围绕所述拨轮的所述中心轴线围过不到360度，而所述T形部分围绕所述中心轴线沿环向围过至少180度。
4.按照权利要求1所述的记录笔，其中所述拨轮轴线的指向基本上垂直于所述记录笔的一纵向轴线，以及其中所述手指拨轮的所述轮齿围绕所述手指拨轮的所述中心轴线伸展一个范围从大约80到140度的弧段。
5.按照权利要求1所述的记录笔，还包括一调谐电路，用于接收来自一图形输入板的各回路线圈的电磁波并用于把电磁波传送到图形输入板的各回路线圈。
6.按照权利要求5所述的记录笔，其中电磁波从中接收的各回路线圈不同于来自调谐电路的电磁波所传向的各回路线圈。
7.按照权利要求1所述的记录笔，其中手指拨轮不是由弹簧推压到任一位置的，而记录笔向一相应的图形输入板系统输出一信号，表明手指拨轮相对于一预定转动位置的转动位置。
8.按照权利要求1所述的记录笔，其中壳体包括一形成于其上的孔眼，用于允许所述手指拨轮穿过所述孔眼向外突出。
9.按照权利要求1所述的记录笔，其中参数包括以下各参数之一线条粗细、移行、导向、颜色、明暗、灰度和线型。
10.一种图形坐标输入系统，包括一数字化图形输入板和权利要求1的记录笔。
11.一种数字化记录笔，用于一数字化图形输入板系统之中，以便输入坐标信息，此记录笔包括一壳体，在壳体的特定点处具有一给定的横截面；以及一触敏区域，包括一触敏表面，可检测一手指在触敏区域内的位置，以及其中此触敏区域没有外露的供使用者操纵的活动部分，另外其中此触敏区域使得使用者能够通过改变使用者在触敏区域之中的手指位置来调节正在绘制的一图形的一图形或控制参数。
12.按照权利要求11所述的记录笔，其中触敏区域可通过利用电阻薄膜手指检测、电容式手指检测和压电式手指检测这几种检测之中的一种来检测一使用者的手指在其中的位置。
13.按照权利要求11所述的记录笔，其中触敏区域还可检测由使用者的手指施加的压力大小并可输出表示所检测的压力的信号。
14.按照权利要求11所述的记录笔，其中一脊棱至少部分地围绕触敏区域，并包括一基本上连续的突起、各凸头和各凹坑等的其中之一，以便为触敏表面上的手指位置提供触觉反馈。
15.按照权利要求11所述的记录笔，其中触敏区域包括一表面，具有一种整体的表面结构的表面，用于为触敏区域上的使用者手指位置提供触觉反馈。
16.一种数字化记录笔，用于一数字化坐标输入系统，此记录笔包括一壳体；一印刷电路板，包括至少一个基本上平坦的表面，设置在所述壳体的内部，所述印刷电路板具有至少一个装于其上的芯片，而所述印刷电路板的所述一个平坦表面形成一平面；一按钮，设置在记录笔的一侧，所述按钮可以沿着一朝向记录笔的一纵向轴线的按钮轴线向内压下，以便使记录笔输出代表所述按钮状态方面某种变化的数据，而且其中所述按钮轴线和所述记录笔纵轴线基本上是彼此垂直的；以及其中所述按钮轴线基本上平行于所述印刷电路板的所述平面。
17.按照权利要求16所述的数字化记录笔，其中所述按钮轴线伸展在所述印刷电路板的所述平面之内。
18.按照权利要求16所述的数字化记录笔，还包括第一和第二平行的支承构件，从所述壳体的一内壁向内伸展，以及第三和第四平行的支承构件，从所述壳体的一相反内壁向内伸展，而且其中所述第一和第三支承构件基本上是彼此共面的并彼此间隔开来，另外其中每一所述第一、第二、第三和第四支承构件形成一相应的平面，基本上垂直于所述印刷电路板的所述平面；以及其中一静止不动的台板，在操作上联接于所述按钮，由所述第一、第二、第三和第四支承构件予以支承，以及其中所述静止不动的台板沿着所述按钮轴线设置在所述按钮下面并位于所述第一与第二支承构件之间，也还位于所述第三与第四支承构件之间。
19.按照权利要求18所述的数字化记录笔，其中所述按钮构成一关/断开关的一部分，以及其中所述台板支承一传感装置，联接于所述开/断开关。
20.按照权利要求18所述的数字化记录笔，其中所述台板结合所述按钮构成一开关的一部分，以及其中所述记录笔还包括一由一使用者操作的手指拨轮或拨盘，其中所述记录笔输出一个信号，表示所述手指拨轮相对于所述拨轮的一预定位置的某一转动位置。
全文摘要
一种记录笔,用于一坐标输入系统包括一手指拨轮。手指拨轮由使用者转动的角度,确定了一选定的图形参数被改变的程度。因而,一使用者可以在绘图时只是通过围绕手指拨轮的固定转动轴线使之转动而改变此图形参数。最好是拨动的转动可导致其上带有轮齿的中间齿轮转动,齿轮本身又可导致一电位计检测手指拨轮的转动角度。根据本发明,一用于输入手指位置和/或手指压力信息的触垫可以代替手指拨轮而设置在记录笔的一侧上。
文档编号G06F3/03GK1243282SQ9910697
公开日2000年2月2日 申请日期1999年6月3日 优先权日1998年6月4日
发明者戴维·C·弗莱克, 斯科特·罗林斯, 福岛康幸 申请人:株式会社华科姆