活动双杆部及活动头部光电鼠标笔

技术领域

本发明“活动双杆部及活动头部光电鼠标笔”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绘画输入设备；

比如由汉王手写板和手写笔硬件组成的电脑手写输入硬件；

比如电玩游戏摇杆设备；

以及比如纵横滚轮光电鼠标等电脑鼠标硬件。

以上产品和本发明“活动双杆部及活动头部光电鼠标笔”都可作为电脑手绘输入系统硬件。

目前的电脑手绘输入系统硬件大体分为四种，

第一种是用手绘笔在电脑屏幕上直接进行输入。

第二种是需要手绘板和手绘笔配合进行输入。

第三种是无需手绘笔，直接用手指在触摸板或触摸屏上进行输入。

第四种是用鼠标进行输入。

它们都可作为电脑手绘，电脑手写输入，和鼠标来使用。但是性能好坏，价格高低各不相同。

第一种分辨率高，但价格昂贵适合专业电脑绘画人员使用，使用范围受电脑屏幕面积限制。

第二种如果要达到高的分辨率，高的有级数压感，以及面积大的手绘板，那么价格也较高，且需要手写板 和手写笔配合使用，使用范围受手绘板面积限制。

第三种一般难以实现有级数压感。使用范围受触摸板或触摸屏面积限制。

第四种一般无法实现有级数压感，且外形不是笔状，作为电脑手绘，电脑手写输入时与平常人的持笔写字 和绘画的习惯不一样。

而本发明“活动双杆部及活动头部光电鼠标笔”不但具有以上硬件的所有功能且有以下优点：

一：分辨率高；

二：压感级数高；

三：仅有一个笔状输入部件，能在大多数物体平面，如桌面上使用，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“活动双杆部及活动头部光电鼠标笔”杆部的倾斜方向角 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深浅变化， 或产生电玩游戏摇杆功能及纵横滚轮鼠标的滚能等。

五：生产成本低廉。

背景技术

(1)：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。在手绘板或手绘笔中有压感部件 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轴坐标探测器。

(2)：电磁感应式手绘板和手绘笔实际使用功能地基本实现方式为，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，手绘板和手绘笔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。具体过程如下：

我们需要分析手绘笔书写和绘画的动作，手绘笔的动作可分为：

1：落笔动作：也就是持笔向字或图形的起笔处下落的动作。

2：书写绘画动作：笔尖与板接触后，实际形成字或图形的动作。(也相当于是使用鼠标时，按住鼠标左键 后移动鼠标的动作)。

3：提笔动作：完成某一连贯笔划或图形后的提起笔，笔尖离开手绘板面的动作。

4：移笔动作：笔尖不与手绘板面接触在手绘板板面上方的移动动作。(也相当于是使用鼠标时，放开鼠标 左键后移动鼠标的动作)。

当手绘笔在手绘板上方作以上动作时手绘笔和手绘板中的xy轴坐标探测器(也就是手绘板中的布线电路 和手绘笔中的线圈)连续不断地探测出手绘笔在手绘板上方的xy轴坐标信息并输入电脑。当手绘笔笔尖 与手绘板板面接触时手绘板或手绘笔中的压感部件能探测到这一接触和接触的压力大小并形成电子信息 输入电脑，电脑软件根据这一信息把手绘笔在手绘板上方的xy轴坐标信息转化为字或图形的轨迹也就模 拟了书写绘画动作，如果无这一接触信息则电脑软件把手绘笔在手绘板上方的xy轴坐标信息转化为电脑 屏幕光标的坐标数值也就模拟了移笔动作。

目前的电磁感应式手绘板和手绘笔的结构较复杂价格较高，它有三个问题：

问题一：我们可以看到在以上四种手绘笔的动作中只有书写绘画动作和移笔动作产生了电脑屏幕的字 或图形或光标的变化，而落笔动作和提笔动作产生的手绘笔与手绘板之间的距离变化并不形成电脑屏幕的 字或图形或光标位置的变化，所以落笔动作和提笔动作无需产生输入电脑的信息，并且提笔后手绘笔与手 绘板之间的距离变大，同样的手绘笔中的线圈和手绘板中的布线电路之间的距离变大，这使得手绘笔和手 绘板中的xy轴坐标探测器的工作产生一定难度，这使xy轴坐标探测器的结构更复杂，手绘板和手绘笔价 格提高。

问题二：在电脑手绘笔和手绘板的功能中xy轴坐标探测器只需要产生手绘笔相对手绘板的xy轴信息 即可。但是以上的电磁感应式手绘笔的线圈随手绘笔的各种动作进行各种方式的运动，并不仅是在手绘板 上的xy轴方向的运动，所以xy轴坐标探测器感应到的运动信息很复杂，必须把其中所需的手绘笔在手绘 板上的xy轴坐标信息提取出来所以这也使电磁感应式手绘板和手绘笔结构更复杂价格提高。

问题三：不能探测出手绘笔笔杆相对手绘板的倾斜方向和角度形成电子信息，并把这些电子信息从其 它电子信息中提取出来。它只能在某一时间里用压感信息控制电脑图形的线条粗细或颜深浅的其中一 种，而不能同时用压感信息和手绘笔笔杆相对手绘板的倾斜方向和角度的信息来分别控制电脑图形的线条 粗细或颜深浅。(当用铅笔在纸上绘画时，能够用铅笔笔尖对纸的压力变化形成线条的颜深浅变化， 用铅笔对纸面的倾斜角度变化使笔尖与纸面的接触面积大小变化来产生线条的宽度变化。而这里的电磁感 应式手绘输入系统就做不到)。

(3)：目前的光电鼠标结构为：在光电鼠标中有光学感应器部件和发光二极管组成的xy轴坐标探测 器(也可看作是xy轴移动轨迹探测器)。在光电鼠标底部有一开口，当人手持光电鼠标在某一物质平面如 桌面或鼠标垫上做沿这一物质平面xy轴方向的运动时，发光二极管发出的光线通过底部的开口照在这一 物质平面上，反射回来的光线由光学感应器部件接收到，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。

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。

下面介绍的本发明“活动双杆部及活动头部光电鼠标笔”就能解决这些问题。

发明内容

在说明书附图中：受体2平面由细线绘出作为示意；头部4中的xy轴坐标探测器17或xy轴坐标探 测器的一部份17在头部4内部本来应该用虚线绘制，但体积较小用虚线看不清楚，所以用细线绘出一个 小方块作为示意；xyz轴坐标线用细线绘出；运动的方向用细线加箭头指示；未绘制出压感探测器和倾斜 摇摆探测器，它们的结构和在本发明中的具体位置由实际产品设计情况而定。说明书附图主要为机械结构 示意图，表示出几个主要机械部件的大致形态和相对位置和大致的运动方式，它们的相互比例也只是大致 绘出；由于是示意图所以细致的结构不绘出，如图3中头部4和杆二7的连接部份的结构不绘出。

这里分析一下书写和绘画中用到的两大工具：

〔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。传统的如笔； 非传统的如电脑手绘笔，光电鼠标等。

〔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；非传统的如电磁感应式手绘板；或鼠标所在的物质平面如桌面和鼠标垫等。

传统的作用体和受体通过各种方式产生相对运动在受体上留下痕迹形成书写和绘画的字体和图形。

非传统的作用体和受体如由电磁感应式手绘板和手绘笔组成的计算机绘画设备硬件中手绘笔并不在手绘 板上留下痕迹产生书写和绘画的字体和图形，而是通过人手持作用体在受体上做动作模拟传统作用体和受 体的相对运动，把相对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。而光电鼠标在物质平 面上运动时，通过xy轴坐标探测器把光电鼠标在物质平面上的xy轴坐标或光电鼠标在物质平面上运动的 轨迹，转化为电子信息，在电脑中模拟出书写和绘画时的痕迹。

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和受体两大物质实体的相对位置，角度变化，运动状态等直接相关。

这里分析一下手绘笔的机械结构，手绘笔的机械结构分为三部份：

1.端部：在普通手绘笔机械结构中也就是相当于笔尖的部份。

本发明的第二种类型中的端部3，也就是与受体2平面紧密接触的部分是一个平面，如(图1a)(端 部底视图)中的8平面。或是由三个以上凸出的点构成的抽象平面如(图1b)(端部底视图)中由点10、 11、12构成的抽象作用体端部平面9。端部3是头部4的底面。如(图1)。

2.头部：与笔尖连接的部份，在笔尖和杆部之间，xy轴坐标探测器或xy轴坐标探测器的一部份在头 部中。

3.杆部：与头部相连的部份，杆部是人手持的部份，在使用手绘笔进行书写和绘画时人手持杆部进行 书写和绘画动作。也是手通过它控制头部移动的部份。

这里分析一下xy轴坐标探测器：

xy轴坐标探测器具有探测出作用体在受体平面xy轴的坐标或xy轴方向运动轨迹的功能，xy轴坐标 探测器有两种结构类型：

第一种类型的xy轴坐标探测器分为两个部份，分别存在于两个分离的物体中(比如作用体和受体中)， 当两个物体做相对运动时，xy轴坐标探测器的两部份也随之做相对运动，并将两部份相互间的坐标信息探 测出来，以之作为两个分离的物体的相对坐标信息。比如电磁感应式手绘笔和手绘板组成的电脑手绘输入 系统硬件中的xy轴坐标探测器分为两个部份：线圈和布线电路，分别存在于手绘笔和手绘板两个分离的 物体中。

第二种类型的xy轴坐标探测器，存在于一个物体中，当这一物体相对于某一物质平面做沿这一物质 平面xy轴方向的运动时，xy轴坐标探测器探测出这一物体在物质平面上的xy轴坐标信息。比如光电鼠标 中xy轴坐标探测器为光电鼠标的光学感应器部件和发光二极管，它们同时存在于光电鼠标中，当光电鼠 标在某一物质平面如桌面或鼠标垫上，做沿这一物质平面xy轴方向的运动时，发光二极管不断发出光线 照在光电鼠标底部的物质平面上，反射回来的光线由光学感应器部件接收到，经过分析产生出光电鼠标在 这一物质平面上的xy轴坐标信息或在这一物质平面上移动的轨迹信息。

本发明“活动双杆部及活动头部光电鼠标笔”总共有三种类型。

第一种类型结构为：将手绘笔的笔杆杆部5分为杆一6和杆二7两部份，杆二7相当于是普通电磁感 应式手绘笔的笔杆，头部4与杆二7相连，xy轴坐标探测器17或xy轴坐标探测器的其中一部份如线圈 17在头部4或杆二7中，杆一6是靠近杆二7的另一机械结构或是杆二7的外套管，它的长度和粗细为适 合人手掌握的尺寸，杆一6只能与杆二7做沿杆二7长径方向的自由的一维相对运动。杆一6与杆二7的 一维相对运动在接近头部4的终点位置16处终止，当杆一6运动到这一终点位置16时能把杆一6向头部 4运动的力传递给杆二7再传递给头部4。杆一6与杆二7之间摩擦力极小。当使用这一结构手绘笔进行 书写和绘画时人手持杆一6在受体2上进行书写和绘画动作。由于杆一6与杆二7之间摩擦力极小，因此 当人手持杆一6作提笔动作时，杆二7和头部4由于重力或其它力的作用停留在受体2上；在做所有的书 写和绘画动作时杆二7的笔尖部份也就是端部3始终与受体2接触；杆二7，头部4和头部4中的xy轴坐 标探测器17或xy轴坐标探测器的其中一部份如线圈17不随杆一6的提笔动作提起，头部4与受体2的 距离不变大，线圈17和手绘板中的布线电路之间的距离不变大。由于普通电磁式手绘笔的杆部，头部， 端部之间不能做机械运动，所以当人手持杆部做提笔动作时头部随之提起，头部中的线圈也随之提起，手 绘笔中的线圈和手绘板中的布线电路之间的距离变大，而在这里用杆一6相对杆二7长径方向的一维相对 运动解决了普通电磁式手绘笔做提笔动作时，头部和头部中的线圈随之提起，手绘笔中的线圈和手绘板中 的布线电路之间的距离变大的问题。如(图2)

第二种类型结构为：

〔1〕：本发明由端部3、头部4、杆部5三部分组成。杆部5由杆一6和杆二7两部分组成。杆部5 相当于笔杆，为方便使用杆一6的长度和粗细为适合人手掌握的尺寸，杆部5长度通常为头部4宽度的4 到8倍，杆部5长度通常为杆部5粗细的8到15倍。如(图3)。

〔2〕：头部4通常为中空体，它的高度通常小于宽度和长度的二份之一以上，xy轴坐标探测器17比 如光电鼠标中的光学感应器部件和发光二极管，或xy轴坐标探测器的其中一部份比如线圈17在头部4中， 如(图3)。

〔3〕：头部4的底面也就是端部3为平面8，或由三个以上的突出点状体10、11、12构成的抽象平面 端部9。如(图3)；(图1)。

〔4〕；端部3在书写和绘画运动中始终与受体2平面紧密接触，并始终成平行。如(图3)。

〔5〕：头部4只随杆部5作以下运动：

<5.1>：头部4在受体2平面上的二维运动，也就是在受体2平面xy轴坐标方向上的运动。如(图4)，(此 图仅绘制出头部4，受体2平面用细线绘出)。

<5.2>：头部4的自旋运动。如(图5)，(此图仅绘制出头部4，受体2平面用细线绘出)。

〔6〕：杆部5由两部分组成：第一部分杆一6和第二部分杆二7，杆二7为一杆状结构，杆一6是靠 近杆二7的另一机械结构或是杆二7的外套管，杆一6与杆二7之间摩擦力极小。杆一6不与头部4连接。 杆二7的下端13与头部4以某种方式在下端13部分相连，杆二7的下端13在头部4的底部也就是端部3 平面上或极为接近端部3平面。由于杆二7的下端13在本类型结构的使用过程中手感上相当于是笔尖， 而形成电脑中图形的是xy轴坐标探测器17的信息探测部位或信息探测部位所对的受体面，所以杆二7的 下端13在与xy轴坐标探测器17的信息探测部位或信息探测部位所对的受体面极为接近的位置。杆一6 和杆二7之间可以有一个压感探测器。如(图3)，(此图中杆一6是杆二7的外套管，杆二7在杆一6中 的部份用虚线绘制)。(信息探测部位指的是比如光电鼠标中的光学感应器部件的感光孔或电磁感应式手绘 笔的线圈)。

<6.1>：杆部5的两部分杆一6与杆二7互相只能作沿杆二7长径方向的自由的一维相对运动。这一运动在 杆二7的下端13也就是头部4方向的终点位置16处终止。如(图6)。(图6中的一维相对运动的方向由 带箭头的细线指出)。

<6.2>：当杆一6与杆二7作一维相对运动的同时杆一6与头部4作一维相对运动，这一运动方向和杆一6 与杆二7的一维相对运动方向相同。如(图6)。

杆一6在与杆二7和头部4作一维相对运动时，当运动到头部4方向的终点位置16时将能使一个压感探 测器受到压力并形成信息。压感探测器在杆一6和杆二7之间的具体位置不定，不一定在终点位置16，只 要杆一6运动到终点位置16时能使其受到压力即可。(压感探测器未绘出，它的实际位置由实际产品的结 构设计决定)。如(图6)。

<6.3>：杆二7能以靠近头部4的下端点13或与头部4的连接点为轴心，另一端点也就是上端点14向头部4 的底部也就是端部3平面xy轴方向做倾斜摇摆运动，也就是杆二7自身做倾斜摇摆运动。

杆二7只能与头部4作这一种相对运动。倾斜摇摆运动的幅度要有较大的角度。

这一倾斜摇摆运动的方向和角度可由倾斜摇摆探测器探测出来并形成电子信息。(倾斜摇摆探测器未绘出， 它的实际结构和位置由实际产品的结构设计决定)。如(图7)。(此图倾斜摇摆的方向由俯视图中带箭头的 细线指出，端部3用虚线绘制)。

<6.4>：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以杆二7靠近 头部4的下端点13或与头部4的连接点为轴心，杆一6的离头部4较远的端点也就是上端点15向头部4 的底部也就是端部3平面xy轴方向做倾斜摇摆运动，也就是杆一6自身做倾斜摇摆运动时将带动杆二7 以靠近头部4的下端点13或与头部4的连接点为轴心，另一端点也就是上端点14向头部4的底部也就是 端部3平面xy轴方向做倾斜摇摆运动，也就是杆二7做倾斜摇摆运动，整体上是杆部5整体做倾斜摇摆 运动。

这一倾斜摇摆运动的方向和角度可由倾斜摇摆探测器探测出来并形成电子信息。

如(图7)。

<6.5>：当头部4静止时，杆部5或杆二7和杆一6不能作以自身长径为轴的自旋运动。或杆二7与头部4 不能作以杆部5或杆二7轴线为轴的反方向旋转运动。如(图8)。

<6.6>：当端部3与受体2紧密接触，头部4以及端部3在受体2上作以受体2xy轴方向为方向的运动时， 这一运动由头部4中的xy轴坐标探测器17探测到并转化为电子信息，在电脑中产生出端部3或头部4在 受体2上的xy轴坐标或者是端部3或头部4在受体2上运动的轨迹。

当这一结构类型中的xy轴坐标探测器17为光电鼠标中的光学感应器部件和发光二极管时，本发明的 产品为一个单一的作用体，能在各种物质平面如桌面和鼠标垫等上作为电脑书写绘画；纵横滚轮鼠标；游 戏摇杆使用。

它的实际产品中是否有压感探测器、倾斜摇摆探测器由实际产品设计的所需功能决定。

第三种类型结构为：这一结构相当于第二种类型的杆部5无杆一6部份，只有杆二7部份的结构，其 它机械结构与第二种类型相同。

〔1〕：本发明由端部3、头部4、杆部5三部分组成。杆部5的长度和粗细为适合人手掌握的尺寸， 杆部5长度通常为头部4宽度的4到8倍，杆部5长度通常为杆部5粗细的8到15倍。如(图9)。

〔2〕：头部4通常为中空体，它的高度通常小于宽度和长度的二份之一以上，xy轴坐标探测器17比 如光电鼠标中的光学感应器部件和发光二极管，或xy轴坐标探测器的其中一部份比如线圈17在头部4中。 如(图10)。

〔3〕：头部4的底面也就是端部3为平面8，或由三个以上的突出点状体10、11、12构成的抽象平面 端部9。如(图9)；(图1)。

〔4〕：端部3在书写和绘画运动中始终与受体2平面紧密接触，并始终成平行。如(图9)。

〔5〕：头部4只随杆部5作以下运动：

<5.1>：头部4在受体2平面上的二维运动，也就是在受体2平面xy轴坐标方向上的运动。参考(图4)。

<5.2>：头部4的自旋运动。参考(图5)。

〔6〕：杆部5为一杆状结构，杆部5的下端13与头部4以某种方式在下端13部分相连，杆部5的下 端13在头部4的底部也就是端部3平面上或极为接近端部3平面。由于杆部5的下端13在本类型结构的 使用过程中手感上相当于是笔尖而形成电脑中图形的是xy轴坐标探测器17的信息探测部位所以杆部5的 下端13在与xy轴坐标探测器17的信息探测部位或信息探测部位所对的受体面极为接近的位置。头部4 和杆部5之间可以有一个压感探测器。如(图9)。(信息探测部位指的是比如光电鼠标中的光学感应器部 件的感光孔或电磁感应式手绘笔的线圈)。

<6.1>：杆部5能以靠近头部4的下端点13或与头部4的连接点为轴心，另一端点也就是上端点14向头部4 的底部也就是端部3平面xy轴方向做倾斜摇摆运动，也就是杆部5自身做倾斜摇摆运动。

杆部5只能与头部4作这一种相对运动。倾斜摇摆运动的幅度要有较大的角度。

这一倾斜摇摆运动的方向和角度可由倾斜摇摆探测器探测出来并形成电子信息。(倾斜摇摆探测器的实际 结构和位置由实际产品的结构设计决定)。参考(图7)。

<6.2>：当头部4静止时，杆部5不能作以自身长径为轴的自旋运动。或杆部5与头部4不能作以杆部5轴 线为轴的反方向旋转运动。参考(图8)。

<6.3>：当端部3与受体2紧密接触，头部4以及端部3在受体2上作以受体2xy轴方向为方向的运动时， 这一运动由头部4中的xy轴坐标探测器17探测到并转化为电子信息，在电脑中产生出端部3或头部4在 受体2上的xy轴坐标或者是端部3或头部4在受体2上运动的轨迹。

当这一结构类型中的xy轴坐标探测器17为光电鼠标中的光学感应器部件和发光二极管时，本发明的 产品为一个单一的作用体，能在各种物质平面如桌面和鼠标垫等上作为电脑书写绘画；纵横滚轮鼠标；游 戏摇杆使用。

它的实际产品中是否有压感探测器、倾斜摇摆探测器由实际产品所需功能决定。

在第一种类型的实际产品结构中，杆一6上可以有几个按键，作为鼠标左右键、滚轮键以及其它功能 按键使用。

在第二种类型的实际产品结构中，杆一6上可以有几个按键，作为鼠标左右键、滚轮键以及其它功能 按键使用。

在第三种类型的实际产品结构中，杆部5上可以有几个按键，作为鼠标左右键、滚轮键以及其它功能 按键使用。

在用本发明实际产品进行书写和绘画运动时人手持杆部的一部分杆一6或杆部5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轴坐标探测器，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，具体功能在具体实施方式中说明。

本发明的原理是以杆一6和杆二7的一维相对运动模拟提笔和落笔动作(在第一种类型和第二种类型 中)使手的提笔和落笔动作中头部4由于重力或其它力的作用停留在受体2上不随手的动作提起，xy轴坐 标探测器17与受体2的距离不变化，这样可以使xy轴坐标信息的获取较为容易；且由于端部3为平面当 头部4在书写和绘画等动作中始终与受体2平面成固定距离和平行状态，头部4只做xy轴方向运动，所 以xy轴坐标探测器17只需探测出头部4运动的xy轴坐标或xy轴方向的运动轨迹(在第二种类型和第三 种类型中)并且杆部5能与头部4作倾斜摇摆动作，杆部5的两部分能作一维相对运动，这样把头部4的 xy轴运动信息，杆一6或杆部5的下压动作信息，杆部5的摇动信息分别用xy轴坐标探测器，压感探测 器，倾斜摇摆探测器三种电子仪器探测出来，并分开处理，这样就使手部的各种书写，绘画，鼠标动作信 息的获得和处理比较容易和方便，这样产品的功能较易实现，而且功能多，全功能的产品如按照第二种类 型设计的实际产品中，可以同时有电脑手绘系统，电脑手写系统，纵横滚轮鼠标，电玩游戏摇杆等多种功 能。(实际上可根据电脑软件的设计用xy轴坐标探测器、压感探测器、倾斜摇摆探测器探测到的信息来产 生更多功能)

本发明第二种类型具体使用方式如下：这里以书写：“人”字为例：

“人”字有两笔，“丿”和“捺”。

手持杆一6将第二种类型的头部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)；并将杆一6向头部4方向的终点位置16下压，如(图10)，到达终点位 置16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“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轴坐标探测器17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16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轴坐标探测器17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”的笔划粗细或颜的深浅，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以 杆二7靠近头部4的下端点13或与头部4的连接点为轴心，杆一6的离头部4较远的端点也就是上端点 15向头部4的底部也就是端部3平面xy轴方向做倾斜摇摆运动，也就是杆一6自身做倾斜摇摆运动时将 带动杆二7以靠近头部4的下端点13或与头部4的连接点为轴心，另一端点也就是上端点14向头部4的 底部也就是端部3平面xy轴方向做倾斜摇摆运动，也就是杆二7做倾斜摇摆运动，整体上是杆部5整体 做倾斜摇摆运动。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”的笔划粗细或颜的深浅，它们的效果相加就能同时形成“丿”的笔 划粗细和颜的深浅。在运动过程中杆一6始终保持在终点位置16保持使压感探测器受到压力。(这相当 于书写绘画动作)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16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 坐标探测器17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”字的过程示利中可以看到：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轴坐标探测器17仅仅只是探测到头部4在受体2平面 上的沿这一平面xy轴方向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轴坐标探测器17只探测到头部4在受体2平面上的沿这一平面xy轴方向的二维 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硬 件中xy轴坐标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轴方向的运动；以及杆部摇动；下压等动作探测出来并 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。

本发明中的“xy轴坐标探测器、压感探测器、倾斜摇摆探测器”可以是由各种类型的电子元件构成。

附图说明

(在说明书附图10-15的俯视图中只绘制出头部)。

具体实施方式

以第二种类型为原理的具体实施方式，它的具体结构如下：

本发明中的xy轴坐标探测器实际上可以是光电鼠标中的光学感应器部件和发光二极管，下面说明的 本发明的一个具体实施方式中，这一光学感应器部件和发光二极管就存在于作用体头部中，而这一具体实 施方式的产品中只有一个笔状输入部件，无手绘板，它能象光电鼠标一样在各种受体平面上输入。

机械结构由端部3、头部4、杆部5三部分组成。杆部5由杆一外套管6和杆二杆状体7两部分组成。 杆部5相当于笔杆，为方便使用杆一6的长度和粗细为适合人手掌握的尺寸，为方便使用杆部5长度通常 为头部4宽度的4到8倍，杆部5长度通常为杆部5粗细的8到15倍。头部4为一个容器，通常为中空 体。使用中手持杆一6靠近头部4的部份，为了不影响手的持笔动作，头部4的高度通常小于宽度和长度 的二份之一以上。xy轴坐标探测器17的光学感应器部件和发光二极管装在头部4中，如(图16)。头部4 底面有一个开口(开口未绘出)，当头部4在受体2平面沿这一平面的xy轴方向运动时，发光二极管发出 的光通过头部4底面的开口照在受体2平面上，反射回来的光线由光学感应器部件中的感光块接收后，由 运算部件进行计算产生头部4在此受体平面2上的xy轴坐标，并转化为电子信息，或产生出头部4在受 体2平面上的运动的轨迹信息。

端部3为了减小与受体2的摩擦力，是一个由多个球形表面的凸出体组成的抽象平面。如(图16)。

杆部5由两个部分组成，一为杆状体7，二为杆状体的外套管6，杆状体7为一个横截面非圆形的杆 状结构，外套管6为杆状体7的外套管，外套管6不与头部4相连，而是套在杆状体7上能与杆状体7作 沿着轴线方向自由的一维的活塞运动，(也只能做一维的活塞运动)，外套管6与杆状体7之间的活塞运动 的摩擦力极小。在杆部5的杆状体7与外套管6之间有一个压感探测器，当外套管6与杆状体7做向头部 4方向的一维的活塞运动到终点位置16时将使压感探测器受到压力，压感探测器在外套管6和杆状体7之 间的具体位置不定，不一定在终点位置16，只要外套管6运动到终点位置16时能使其受到压力即可。外 套管6的中空部分横截面与杆状体7相同且不是圆形，这使得外套管6与杆状体7不能做以杆状体7的轴 线为轴的反方向旋转运动。杆状体7靠近头部4的一端13与头部4由一个接头25相连，在接头25位置 有一个倾斜摇摆探测器。杆状体7靠近头部4的一端13在头部4的底部也就是端部3平面上或极为接近 端部3平面。由于杆状体7靠近头部4的一端13在本发明使用过程中手感上相当于是笔尖而形成电脑中 图形的是xy轴坐标探测器17的光学感应器部件的感光孔或感光孔所对的受体2面，所以杆状体7靠近头 部4的一端13在与xy轴坐标探测器17的光学感应器部件的感光孔或感光孔所对的受体2面极为接近的 位置。杆状体7与头部4的接头25使得杆状体7与头部4只能作一种相对运动，这种运动是以接头25部 分为轴心，杆状体7的另一端点14向头部4的底部也就是端部3平面xy轴方向做倾斜摇摆运动，也就是 杆状体7自身向头部4的底部也就是端部3平面xy轴方向做倾斜摇摆动作。当头部4静止时，杆部5不 能作以自身长为轴的自旋运动，也就是杆状体7与头部4不能作以杆状体7轴线为轴的反方向旋转运动。 如(图16)。(参考第二种类型的附图)。

杆部5的另一种结构：杆状体7的上端点14包围在外套管6中，外套管6上端不开口，如(图16a)， 这里绘出的是杆部5的剖面图。

接头25功能上是一个倾斜摇摆接头，结构上是一个四端接头25。四端接头25具体结构为：头部4为 高度小于宽度一半以上的中空物体，一侧有一个槽26，槽26的两侧壁上靠近头部4的底部也就是端部3 处各开有一个轴孔27、28如(图17)。(头部4具体形状由实际产品设计决定，为了绘制和看图方便，这 里绘制为方块体)。

杆状体7靠近头部4的一端13的部分也有一个槽29，槽29的两侧壁上靠近槽29的开口处各开有一 个轴孔30、31如(图18)。

槽26和槽29通过一个四叉型轴杆32相连。四叉型轴杆32有四个分叉轴杆33、34、35、36；轴杆 33和轴杆34很短；轴杆35和轴杆36较长。轴杆33和轴杆34的中心轴线在一条线上，轴杆35和轴杆 36的中心轴线在一条线上，轴杆33和轴杆34的中心轴线与轴杆35和轴杆36的中心轴线垂直相交于交点 37。如(图19)；(轴杆35和轴杆36与轴杆33和轴杆34的比例通常比附图中大的多，通常为4-6倍)。

槽26的轴孔和槽29的轴孔与四叉型轴杆32的分叉轴杆相连的方式为：轴杆33穿过轴孔30，轴杆 34穿过轴孔31，轴杆35穿过轴孔27，轴杆36穿过轴孔28，连接后杆状体7的中心轴线穿过轴杆33和 轴杆34的中心轴线与轴杆35和轴杆36的中心轴线的交点37。四端接头25的结构在实际产品中应设计的 使杆部5的摇动幅度比较大为好。(槽的大小，形态结构和轴杆的粗细长短由实际产品设计时根据实际情 况决定，应该使杆部5的倾斜摇摆和外套管6的下压动作比较自由和方便且幅度大)

当杆状体7与头部4作倾斜摇摆动作时，倾斜摇摆探测器将探测出这一动作，如果不需要探测出这一 动作的角度，倾斜摇摆探测器可以是开关元件。如需要探测出这一动作的角度和方向，则倾斜摇摆探测器 可为以下结构：它由光学狭长孔挡板部件38和一对发光件和感光件组成。光学狭长孔挡板部件38是一个 半圆盘形结构部件，其上有一个以它的圆心为中心的狭长的螺旋形开口39，从开口的一端40到另一端41 宽度均匀增大，如(图20)。

四叉型轴杆32的分叉轴杆35和轴杆36上方沿其的轴线方向上固定有一个光学狭长孔挡板42，这个 光学狭长孔挡板42的圆心在轴杆33和轴杆34的中心轴线与轴杆35和轴杆36的中心轴线的交点37上并 且与轴杆33和轴杆34的轴线垂直，如(图21)，(未绘出光学狭长孔挡板43)。组装后这个光学狭长孔挡 板42在杆状体7的槽29的两侧壁之间。

四叉型轴杆32的分叉轴杆35或36上固定有一个光学狭长孔挡板43，挡板43的直径与轴杆35或轴 杆36的中心轴线垂直，与轴杆33和轴杆34的中心轴线平行；挡板43的圆心与轴杆35或轴杆36的中心 轴线重合，如(图22)。(未绘出光学狭长孔挡板42)。

在光学狭长孔挡板42和43两侧各相对固定有一对发光件和感光件，光学狭长孔挡板的螺旋形开口在 发光件和感光件之间，发光件的发光部位和感光件的感光部位的连线通过挡板上的螺旋形开口。发光件不 断发出光线，由感光件接收，当杆状体7作各种方向的倾斜摇摆时，轴杆或轴孔或槽的侧壁作各不同方向 的转动，光学狭长孔挡板与发光件和感光件作相互的旋转运动，狭长孔挡板的在发光件和感光件之间的开 口大小不断变化，发光件从狭长孔挡板开口中透过的光线量不断改变，或者说当杆状体7的倾斜角度不断 加大时开口的大小也不断变大，这将使感光件接收到的光线量发生变化，产生不同的电子信息，这些电子 信息将反映出杆状体7相对于头部4的倾斜方向和角度大小，这相当于是把四端接头25的轴杆或轴孔的 旋转角度转化为杆状体7的倾斜方向和角度。

当用本发明的这一实例进行书写和绘画或当做鼠标使用时，用法如下，人手持杆部外套管6，将头部 4放置在桌面或鼠标垫上，使端部3与桌面或鼠标垫紧密接触并成平行状态，然后进行书写和绘画或鼠标 动作。(参考说明书附图10-15)。以书写“人”字为例说明如下：

手持杆部5外套管6部分将本实例的头部4置于某一受体2平面如桌面或鼠标垫的你想要书写的“人” 字首笔“丿”的起笔部分，并将外套管6向头部4下压，到达终点位置时使压感探测器受到压力并产生信 息。在电脑中形成“丿”的起笔(这相当于落笔动作)，然后按照“丿”的运动轨迹向“丿”的终点运动， 由于外套管6只能与杆状体7作一维活塞相对运动，因此当人手持外套管6向“丿”的终点运动时，外套 管6将带动杆状体7再带动头部4向“丿”的终点运动，在头部4向“丿”的终点运动的过程中，头部4 中的xy轴坐标探测器17将不断的探测出这一运动轨迹，并在电脑中形成“丿”的笔画轨迹，而运动过程 中手持外套管6向头部4的压力由压感探测器不断探测出形成了“丿”的笔画粗细或颜的深浅。在这一 运动过程中由于外套管6只能与杆状体7作一维活塞相对运动，并且杆状体7能以四端接头25为轴心做 倾斜摇摆运动，那么人手还能持外套管6带动杆状体7作倾斜摇摆的动作，这一动作的幅度或者具体说是 杆状体7与头部4的夹角的角度和方向，由四端接头25上的光学多孔挡板部件和一对发光件和感光件探 测出来，通过电脑软件的作用也可形成“丿”的笔画粗细或颜的深浅；这样一来就可用压感探测器和四 端接头25上的光学多孔挡板和一对发光件和感光件分别形成“丿”的笔画粗细或颜的深浅，它们的效 果相加就能同时控制形成“丿”的笔画粗细和颜的深浅。(这相当于书写绘画动作)。

当书写完“丿”画后人手持外套管6向上提起，而头部4由于重力的作用停留在受体2上，人手持外 套管6离开头部4的方向运动到一定距离，使压感探测器不受到压力，不产生笔画的轨迹(这相当于提笔 动作)，然后手持外套管6向人字的另一笔画“捺”的起笔运动，由于外套管6只能与头部4作一维相对 运动，因此外套管6将带动杆状体7再带动头部4向“捺”的起笔运动，在这一运动过程中头部4中的xy 轴坐标探测器17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”的起笔的位置，在电脑 中形成光标的运动轨迹，由于压感探测器不受到压力，所以不产生笔画。(这相当于移笔动作)。

当头部4移动到“捺”的起笔的位置后，书写的方法与书写“丿”画相同。

直观的说，以上结构的原理是在本发明的使用过程中，本发明的第二种类型的具体实施方式中头部的 结构原理类似于光电鼠标，头部的底部平面也就是端部与受体接触相当于笔尖(与上面说的手感上的笔尖 不同)，也相当于是鼠标的底部；杆部相当于笔杆。当用本发明在某个平面上描绘图案时，这一平面相当 于纸面。由于本发明的原理是模拟笔在纸上的书写绘画过程的，所以在本发明的使用过程中也需要有书写 和绘画的四个动作过程。但是由于本发明的第二种类型的具体实施方式中头部的结构原理类似于光电鼠 标，当用这一具体实施方式在某个平面上描绘图案时，相当于是笔在纸上的绘画动作，图案的轨迹由头部 中的光电鼠标结构探测出来，输入电脑，在电脑中产生相同于这一轨迹的图案，在这一动作过程中，端部 相当于是鼠标的底部要始终与这一平面保持接触，否则当光电鼠标离开它所放置的桌面或鼠标垫时，它就 不能正常工作，但要模拟落笔和提笔动作，必须有人的手向上提起，笔尖离开纸面不与纸面接触，并不产 生图案的动作过程，那么就需要用另一结构模拟这一动作，所以杆部有两个部分，第二部分一端与头部相 连，第一部分套在第二部分上能够沿着第二部分轴线方向上下作自由活塞式移动，人手持第一部分进行绘 画动作，当第一部分向下运动时接触到一个压感探测器，压感探测器产生了电子信息，在电脑中模拟出笔 尖与纸面的接触，相当于是落笔动作；但当人手持第一部分进行平面的xy轴方向的移动，也就是绘画动 作时，第一部分必须带动第二部分，然后带动头部移动，所以第一部分必须只能与第二部分作上下活塞运 动，当第一部分与压感探测器保持接触并带动第二部分再带动头部进行平面的xy轴方向的移动时，移动 的轨迹由xy轴坐标探测器探测出并在电脑中模拟出了图案。当作提笔动作时第一部分向上运动而第二部 分与头部由于重力作用停留在这一平面上不向上运动，第一部分就不与压感探测器接触，压感探测器不产 生电子信息电脑中不产生图案，然后进行移笔动作，在移笔动作中，由于第一部分只能与第二部分作上下 活塞运动，因此当人手持第一部分作平面的xy轴移动时，将带动第二部分进而带动头部移动，在这一移 动过程中第二部分始终保持不与压感探测器接触，就不产生图案，但移动的轨迹由笔头中的光电鼠标结构 的xy轴坐标探测器探测出来，输入电脑，反映为端部和头部移动的轨迹即电脑屏幕光标移动的轨迹。并 且由于头部与第二部分的连接部分的结构使第二部分只能作相对于头部底部平面也就是端部平面xy轴方 向的倾斜摇摆动作，所以在不影响以上功能时，还能用倾斜摇摆探测器探测出杆部的倾斜摇摆动作的方向 和角度，为本发明产生新的功能，如绘画中笔杆的相对于纸面的倾斜，或电玩游戏摇杆的功能，或鼠标的 滚能。

实际上我们在用电脑进行绘画时经常也会使用鼠标，这里第一部分向下移动使压感探测器受力的动作 相当于是用鼠标进行绘画时按住鼠标左键的动作；向上移动相当于放开鼠标左键的动作。

头部中的xy轴坐标探测器原理相当于是一个鼠标，实际上可以采用任何一种鼠标的结构。

由于本发明能感应出杆部的倾斜摇摆动作，所以还可以作为电脑游戏的摇杆使用。

在这一类型的具体实施方式的实际产品结构中杆部外套管还可装有一到数个按健，作为鼠标左右按键 或双击按键或滚轮按键等用。

以第三种类型为原理的具体实施方式，它的具体结构如下：

这种结构实际上就是“第二种类型为原理的具体实施方式”的杆部无外套管，而其它部份结构相同的 结构。杆部可以有数个按键，人手持杆部作书写绘画和鼠标动作。可用杆部按键的按下和放开代替鼠标左 键的按下和放开和落笔和提笔动作中压感探测器的受力与不受力，这与鼠标相同，但手持的姿势比较方便， 由于杆部可作倾斜摇摆动作所以也可以有电脑游戏摇杆功能。头部和杆部之间也可有压感探测器。参考(图 9)。

以第一种类型为原理的具体实施方式，它的具体结构如下：

实际上也可仅仅由目前市场上的电磁感应式手写笔或手绘笔加上如第一种类型中所说的外套管，它的 头部和端部与普通手绘笔相同，端部也就是笔尖为一维点状，头部与杆二直接连接，中间无接头，就能组 成结构比较简单的手写笔了，在使用时手持外套管进行书写和绘画，由外套管的活塞运动模拟提笔和落笔 的动作，由于在书写和绘画时笔尖始终与手绘板接触，所以也可简化手绘板xy轴坐标探测器功能和结构。 参考(图2)。

本发明的其它实例：本发明的其它实例中，常常只要用不同原理的电子元件替代头部中的xy轴坐标探测 器就能成为不同的电脑手绘输入系统硬件。