电子设备的高功效触笔的静电放电保护的制作方法

1.本公开总体涉及触笔，并且更具体地涉及电子设备的高功效触笔，并且更具体地涉及具有静电放电保护的这种触笔，以及涉及用于该触笔的系统、方法和计算机可读介质。

背景技术：

2.一些系统可包括电子设备，该电子设备具有传感器组件以促进用户与该设备的交互；以及触笔，该触笔用于为用户提供比用户的手指更精密的仪器来与传感器组件交互，诸如在电子设备的显示器上生成图形对象。然而，现有系统通常需要使用功率密集型电子器件的主动式触笔或难以与用户的手指区分开的被动式触笔。

技术实现要素：

3.提供了用于实现电子设备的具有静电放电保护的高功效触笔的系统、方法和计算机可读介质。
4.作为一个示例，可提供与电子设备一起使用的触笔，该电子设备包括具有输入表面的输入部件，该触笔包括外壳和至少部分地定位在该外壳内的触笔电路，其中该触笔电路包括主体电路、前尖端接口部件和前尖端触笔电路，该前尖端触笔电路定位在该主体电路和该前尖端接口部件之间并且电耦合到该主体电路和该前尖端接口部件中的每一者，该前尖端触笔电路包括非线性电路，该非线性电路可操作以在该触笔电路受到外部刺激的刺激时在该主体电路与该前尖端接口部件之间提供非线性负载，并且该非线性负载可操作以提供触笔电场，在该触笔的该前尖端接口部件定位在该电子设备的该输入部件的该输入表面附近时该触笔电场可由该电子设备检测。
5.作为另一个示例，可提供与电子设备一起使用的触笔，该电子设备包括具有输入表面的输入部件，该触笔包括尖端接口部件和电耦合到该尖端接口部件的尖端触笔电路，其中该触笔可操作以在该尖端触笔电路受到由该电子设备的该输入部件提供的电信号的刺激时驱动电流往返流过该尖端触笔电路，并且该驱动电流可操作以提供该电信号的调制版本，在该触笔的该尖端接口部件定位在该电子设备的该输入部件的该输入表面附近时该电信号的该调制版本可由该电子设备检测。
6.作为又一个示例，可提供使用触笔的方法，该触笔在电子设备的输入部件处包括非线性电路，该方法包括从该电子设备的该输入部件的发射器电路发射电信号；用该发射的电信号刺激该触笔的该非线性电路；基于该刺激来在该触笔处提供非线性负载；以及基于该提供的非线性负载来在该电子设备的该输入部件处形成该发射的电信号的谐波。
7.作为又一个示例，可提供与电子设备一起使用的触笔，该电子设备包括具有输入表面的输入部件，该触笔包括外壳和至少部分地定位在该外壳内的触笔电路，其中该触笔电路包括主体电路、尖端接口部件和尖端触笔电路，该尖端触笔电路包括开关电路，该开关电路可操作以根据一定图案来在该主体电路和该尖端接口部件电耦合的第一状态与该主体电路和该尖端接口部件不电耦合的第二状态之间交变，并且该开关电路的该交变可操作
以在该尖端接口部件处提供调制电容，在该触笔的该尖端接口部件定位在该电子设备的该输入部件的该输入表面附近时该调制电容可由该电子设备检测。
8.作为又一个示例，可提供与电子设备一起使用的触笔，该电子设备包括具有输入表面的输入部件，该触笔包括尖端接口部件和电耦合到该尖端接口部件的尖端触笔电路，其中该尖端触笔电路可操作以在该尖端触笔电路暴露于由该电子设备的该输入部件提供的电信号时根据一定图案来改变该触笔的负载，并且该改变的负载可操作以提供该电信号的调制版本，在该触笔的该尖端接口部件定位在该电子设备的该输入部件的该输入表面附近时该电信号的该调制版本可由该电子设备检测。
9.作为又一个示例，可提供使用触笔的方法，该触笔在电子设备的输入部件处包括切换电路，该方法包括从该电子设备的该输入部件的发射器电路发射电信号；在该发射的同时，根据一定图案来切换该切换电路；以及基于该切换，根据该图案来调制该发射的电信号。
10.作为又一个示例，可提供用于检测电子设备的输入部件的输入表面上的附件的方法，该输入部件包括多个发射电极和多个接收电极的矩阵，该方法包括在该多个发射电极的至少一个子组的每个发射电极上发射发射信号；在该多个接收电极的至少一个子组的每个接收电极上感测接收信号；从每个感测的接收信号提取指示该发射信号的非线性方面的数据；以及基于该提取的数据来估计该输入表面上的该附件的位置。
11.作为又一个示例，可提供电子设备，该电子设备包括：输入部件，该输入部件包括输入表面和在该输入表面下面的矩阵，该矩阵包括多个发射电极和多个接收电极；和处理电路，该处理电路被配置为在该多个发射电极的至少一个子组的每个发射电极上发射发射信号，在该多个接收电极的至少一个子组的每个接收电极上感测接收信号，从每个感测的接收信号提取指示该发射信号的非线性方面的数据，以及基于该提取的数据来估计该输入表面上的附件的位置。
12.作为又一个示例，可提供电子设备输入部件，该电子设备输入部件包括输入表面、多个电极和处理电路，该处理电路被配置为在该多个电极的至少一个子组的每个电极上提供发射波形，在该多个电极的至少另一个子组的每个电极上检测接收波形，从每个检测的接收波形提取指示该发射波形的不对称畸变的数据，以及基于该提取的数据来确定该输入表面上的附件的位置。
13.作为又一个示例，可提供电子设备，该电子设备包括：输入部件，该输入部件包括输入表面和在该输入表面下面的矩阵，该矩阵包括多个发射电极和多个接收电极；和处理电路，该处理电路被配置为在该多个发射电极的至少一个子组的发射电极上发射信号，在该多个接收电极的至少一个子组的每个接收电极上感测接收信号，从所述感测的接收信号提取指示对所述发射信号的非线性响应的数据，以及基于该提取的数据来估计该输入表面上的附件的位置。
14.作为又一个示例，可提供电子设备输入部件，该电子设备输入部件包括输入表面、多个电极和处理电路，该处理电路被配置为在该多个电极的至少一个子组的电极上提供发射波形，在该多个电极的至少另一个子组的每个电极上检测接收波形，从所述检测的接收波形提取指示对所述发射波形的非线性响应的数据，以及基于该提取的数据来确定该输入表面上的附件的位置。
15.作为又一个示例，可提供与电子设备一起使用的触笔，该电子设备包括具有输入表面的输入部件，该触笔包括外壳和至少部分地定位在该外壳内的触笔电路，其中该触笔电路包括主体电路、尖端接口部件和尖端电路，该尖端电路定位在该主体电路和该尖端接口部件之间并且电耦合到该主体电路和该尖端接口部件中的每一者，并且该尖端电路包括：非线性电路，该非线性电路可操作以在该触笔受到外部刺激的刺激时在该主体电路与该尖端接口部件之间提供非线性负载；和静电放电(“esd”)电路，该esd电路可操作以向该非线性电路提供esd保护，该esd电路包括与该非线性电路并联电耦合的esd路径电路以及与该非线性电路串联并与该esd路径电路并联电耦合的esd电阻电路。
16.作为又一个示例，可提供与电子设备一起使用的触笔，该电子设备包括具有输入表面的输入部件，该触笔包括外壳和至少部分地定位在该外壳内的触笔电路，其中该触笔电路包括：主体电路，该主体电路包括主体尖部部分；尖端接口部件；尖端电路，该尖端电路可操作以在该触笔受到外部刺激的刺激时在该主体电路与该尖端接口部件之间提供负载；以及电耦合到该尖端电路的导电垫，该外壳包括第一外壳、可移除地耦合到该第一外壳的第二外壳以及设置在该第一外壳的开口上方的盖，该尖端电路至少部分地定位在该第一外壳所限定的第一外壳空间内，该导电垫至少部分地定位在该第一外壳空间内，该主体电路至少部分地定位在该第二外壳所限定的第二外壳空间内，并且当该第二外壳耦合到该第一外壳时，该主体电路的该主体尖部部分可操作以穿过该盖并压入该导电垫中。
17.作为又一个示例，可提供与电子设备一起使用的触笔，该电子设备包括具有输入表面的输入部件，该触笔包括外壳和至少部分地定位在该外壳内的触笔电路，其中该触笔电路包括主体电路、尖端接口部件和尖端电路，该尖端电路可操作以在该触笔受到外部刺激的刺激时在该主体电路与该尖端接口部件之间提供负载，该负载可操作以提供触笔电场，在该触笔的该尖端接口部件定位在该电子设备的该输入部件的该输入表面附近时该触笔电场可由该电子设备检测，该尖端接口部件被成形为具有中空空间的球形帽，并且该尖端电路的至少一部分定位在该中空空间内。
18.作为又一个示例，可提供与电子设备一起使用的附件，该电子设备包括具有输入表面的输入部件，该附件包括壳体和至少部分地定位在该壳体内的附件电路，其中该附件电路包括主体电路、尖端接口部件和尖端电路，该尖端电路定位在该主体电路和该尖端接口部件之间并且电耦合到该主体电路和该尖端接口部件中的每一者，其中该尖端电路包括：第一电路，该第一电路可操作以在该附件受到外部刺激的刺激时在该主体电路与该尖端接口部件之间提供不对称负载；和第二电路，该第二电路可操作以向该第一电路提供静电放电(“esd”)保护，并且其中该第二电路包括与该第一电路并联电耦合的esd路径电路或与该第一电路串联电耦合的esd电阻电路。
19.作为又一个示例，可提供附件组件的可替换尖端，该附件组件还包括至少部分地定位主体外壳所限定的主体外壳空间内的主体电路，该可替换尖端包括可移除地耦合到该主体外壳的尖端外壳、至少部分地定位在该尖端外壳所限定的尖端外壳空间内的尖端电路、尖端接口部件以及设置在该第一外壳的开口上方的盖，其中在该尖端外壳耦合到该主体外壳之前，该盖可操作以防止该尖端外壳空间内的静电放电(“esd”)事件，并且当该尖端外壳耦合到该主体外壳时，该主体电路的一部分穿过该盖并进入该尖端外壳空间，并且该尖端电路可操作以在该附件受到外部刺激的刺激时在该主体电路与该尖端接口部件之间
提供负载。
20.提供本发明内容的目的仅为概述一些示例性实施方案，以便提供对本文所述主题的一些方面的基本了解。因此，应当理解，本发明内容中所述的特征仅为示例，而不应理解为以任何方式缩小本文所述主题的范围或实质。除非另有说明，否则在一个示例的上下文中所描述的特征可与在一个或多个其他示例的上下文中所描述的特征组合或一起使用。本文所描述的主题的其它特征、方面和优点将通过以下具体实施方式、附图和权利要求书而变得显而易见。
附图说明
21.下文论述参考以下附图，其中在全文中类似的附图标记是指类似的部件，并且其中：
22.图1是包括电子设备和高功效触笔的例示性用户输入系统的示意图；
23.图1a是与图1的系统的示例性电子设备的输入表面交互的示例性高功效触笔的透视图；
24.图1b是图1和图1a的系统的一部分的侧视图，其中触笔被取向成与电子设备的输入表面垂直；
25.图1c是图1至图1b的系统的前视图，示出了触笔以触笔相对于电子设备的输入表面的平面的水平轴线的方位角进行取向；
26.图1d是图1至图1c的系统的底视图，示出了触笔以触笔相对于电子设备的输入表面的平面的极角进行取向；
27.图2是图1至图1d的系统的触笔的例示性部分的部分透明的半示意图；
28.图2a是使用图1至图1d和图2的触笔的一部分时系统的一部分的示意图；
29.图2b是使用图1至图2a的触笔的该部分时系统的该部分的电路图；
30.图2c是图1至图2b的触笔的部分透明的半示意图；
31.图2d是使用图1至图2c的触笔的另一个部分时系统的该部分的示意图；
32.图2e是使用图1至图2d的触笔的另一部分时系统的该部分的电路图；
33.图2f是使用图1至图2e的触笔的该部分时系统的另一个部分的示意图；
34.图2g是使用图1至图2f的触笔的该部分时该系统的另一部分的电路图；
35.图3是图1至图1d的系统的另一个触笔的例示性部分的部分透明的半示意图；
36.图3a是使用图1至图1d和图3的触笔的一部分时系统的一部分的示意图；
37.图3b是使用图1至图1d、图3和图3a的触笔的该部分时系统的另一个部分的示意图；
38.图3c是使用图1至图1d和图3至图3b的触笔的该部分时该系统的另一部分的电路图；
39.图4是图1至图1d的系统的又一个触笔的例示性部分的部分透明的半示意图；
40.图5是图1至图1d的系统的又一个附件的例示性部分的部分透明的半示意图；
41.图6是使用图1至图1d的触笔的一部分时系统的一部分的示意图；
42.图6a是系统的一部分的示意图以及图1至图1d和图6的系统和触笔的另一个部分的剖视图；
43.图6b是向图1至图1d、图6和图6a的系统的发射电极施加的示例性电压的随时间变化的图表；
44.图6c是由图1至图1d、图6和图6a的系统的触笔的尖端提供的示例性电压的随时间变化的图表；
45.图6d是图1至图1d、图6和图6a的系统的接收电极所感测的施加的电压的示例性量值相对于频率的图表；
46.图6e是图1至图1d、图6和图6a的系统的电子设备的表面上的感测的外部元件的第一描绘；
47.图6f是图1至图1d、图6和图6a的系统的电子设备的表面上的感测的外部元件的第二描绘；
48.图7至图10是使用触笔的例示性过程的流程图；
49.图11和图11a是另一个附件的电路图；
50.图12和图12a是不同组装阶段中的另一个触笔的剖视图；
51.图13是中空尖端接口部件的剖视图；
52.图13a是包括图13的中空尖端接口部件的附件的尖端部分的剖视图；
53.图13b是从图13a的线xiiib-xiiib截取的图13a的尖端部分的视图；
54.图14是球形尖端接口部件的侧视图；
55.图14a是包括图14的球形尖端接口部件的附件的尖端部分的剖视图；
56.图14b是从图14a的线xivb-xivb截取的图14a的尖端部分的视图；
57.图15是球形尖端接口部件的侧视图；
58.图15a是包括图15的球形尖端接口部件的附件的尖端部分的剖视图；
59.图15b是包括图15的球形尖端接口部件但具有可压缩特征的附件的尖端部分的剖视图；
60.图15c是从图15b的线xvc-xvc截取的图15a的尖端部分的视图；
61.图16是包括某些接地特征的附件的一部分的剖视图；
62.图16a是从图16的线xvia-xvia截取的图16的附件的视图；
63.图17是包括其他某些接地特征的附件的一部分的剖视图；
64.图17a是从图17的线xviia-xviia截取的图17的附件的视图；
65.图18是包括又其他某些接地特征的附件的一部分的剖视图；
66.图18a是从图18的线xviiia-xviiia截取的图18的附件的视图；
67.图19是包括又其他某些接地特征的附件的一部分的剖视图；并且
68.图19a是从图19的线xixa-xixa截取的图19的附件的视图。
具体实施方式
69.在以下详细描述中，为了解释的目的，阐述了很多具体细节，以便提供对本文所述的各种实施方案的彻底理解。本领域的普通技术人员将认识到，这些各种实施方案仅为例示性的，而并非旨在以任何方式进行限制。从本公开中受益的这类技术人员将容易提出其他实施方案。
70.此外，为了清楚起见，没有示出或描述本文所述的实施方案的所有常规特征。本领
域普通技术人员将容易理解，在任何这样的实际实施方案的开发中，可能需要许多特定于实施方案的决定来实现特定的设计目标。这些设计目标将因不同的实施方案和不同的开发者而异。此外，应当理解，此类开发工作可能是复杂且费时的，但尽管如此，对于受益于本公开的那些普通技术人员而言，这仍然是他们的日常工作。
71.本公开涉及用于与电子设备的传感器组件交互，诸如用于在电子设备的显示器上生成图形对象的一个或多个高功效触笔。
72.提供并参考图1至图19a描述了用于实现电子设备的具有静电放电保护的高功效触笔的系统、方法和计算机可读介质。
73.图1是具有电子设备100和触笔400的例示性系统1的示意图。触笔400(例如，标记工具、智能笔、智能电刷、识别笔、凿子、用户操纵的电子输入设备、手持式输入设备等或任何其他合适的附件诸如手套)可被配置为向电子设备100(例如，平板电脑、膝上型计算机、台式计算机等)提供输入。系统用户可操纵触笔400相对于电子设备100的输入表面的取向和位置，以向电子设备100传送信息，诸如但不限于书写、速写、滚动、游戏、选择用户界面元素、移动用户界面元素等等。在许多实施方案中，电子设备100的输入表面可为多点触摸显示屏。然而，在其他实施方案中，电子设备100的输入表面可为非显示输入表面，诸如但不限于触控板或绘图板。输入表面可为可折叠或柔性的表面或显示器。系统1可用于从触笔400捕获自由形式用户输入。例如，用户可横跨电子设备100的输入表面滑动、移动、拉动或拖动触笔400的尖端，作为响应，这可使用位于输入表面下方的显示器来呈现图形对象(例如，线条)。在这种示例中，呈现的图形对象可跟随或以其他方式对应于触笔400横跨电子设备100的输入表面的路径。呈现的图形对象的厚度和/或形状和/或强度和/或任何其他合适的呈现特性可至少部分地基于各种特性中的一者、一些或每一者而变化，包括但不限于用户横跨输入表面移动触笔400的力或速度、触笔400相对于输入表面的角度(例如，触笔400相对于输入表面的平面的倾斜度、触笔400相对于穿越输入表面的水平书写线的书写角度等)、触笔400的变量输入部件的变量设置、触笔400的多个尖端中的哪个尖端正与输入表面交互、电子设备100上运行的应用程序(例如，虚拟绘图空间应用程序)的变量设置和/或它们的组合。触笔400和电子设备100在本文中可统称为“用户输入”系统1。
74.广义地且一般地讲，系统1可操作以确定和/或估计触笔400的一个或多个输出(和/或触笔中随时间而作为标量或向量出现的变化)，以将用户对其的操纵解译为对电子设备100的输入。例如，系统1可操作以估计：由用户对触笔400的抓握所施加的力的量值(例如，作为标量或向量的量值的非二进制估计)；由触笔400施加到电子设备100的输入表面的力(例如，施加的力fa)的量值(例如，作为标量或向量的量值的非二进制估计)；触笔400可触摸或几乎触摸电子设备100的输入表面的位置或其上方的区域；触笔400相对于输入表面的平面的极角(例如，触笔400的倾斜度(例如，极角118(θ)(例如，如可在与输入表面110a的平面垂直的向量和触笔400的纵向轴线120诸如顶点之间限定的)))；触笔400相对于输入表面的轴线的方位角(例如，方位角122(φ)(例如，如可在极角118(θ)和输入表面110a的平面内的参考向量诸如轴线之间限定的))；触笔400相对于输入表面的平面的角位置的向量或标量表示；沿触笔400的长度的一个或多个点相对于输入表面的三维坐标(例如，球坐标、笛卡尔坐标等)等等。在许多实施方案中，系统1可操作以随时间的推移而监测此类变量，从而将其中的变化速率作为标量或向量(例如，速度、加速度等)来估计。对触笔400作为输入表
面的平面内的点或平行于该平面的区域的二维位置坐标进行估计或确定的这一操作，在本文中通常被称为“定位”触笔，而不论这种操作是由电子设备100执行、还是由触笔400执行并且/或者至少部分地由于它们之间的协作(或与一个或多个其他电子设备的协作)而被执行。
75.电子设备100和/或触笔400可被配置为随时间的推移而估计和/或监测触笔400的位置，并计算微分量或积分量，诸如但不限于加速度、速度，所施加的总力、路径长度等等。例如，当触笔400横跨输入表面移动时，对触笔400相对于该表面的速度和/或加速度进行估计的这一操作，在本文中通常被称为估计触笔的“平面运动”，而不论这种操作是由电子设备100执行、还是由触笔400执行并且/或者至少部分地由于它们之间的协作(或与一个或多个其他电子设备的协作)而被执行。当触笔400横跨输入表面移动时，对触笔相对于输入表面的平面的角速度和/或加速度进行估计的这一操作，在本文中通常被称为估计触笔的“角运动”，而不论这种操作是由电子设备100执行、还是由触笔400执行并且/或者至少部分地由于它们之间的协作(或与一个或多个其他电子设备的协作)而被执行。附加地或另选地，电子设备100和/或触笔400可被配置为估计触笔400的一部分(例如，触笔的尖端)离设备100的输入表面的距离(例如，z-高度)，并且这种估计距离可用于确定触笔与设备之间的“闭合或中断”事件，诸如用于作出绘制的图形线何时应开始或停止或者触笔抬起事件何时应发生的确定。
76.电子设备100可为任何便携式、移动或手持式电子设备，其被配置为与触笔400交互以便响应于触笔400横跨电子设备100的输入表面的操纵而改变设备100的任何合适的特性(例如，可用于呈现图形对象的任何合适的图形对象输入工具特性)。另选地，电子设备100可以根本不是便携式的，相反可以一般是固定的。电子设备100可包括但不限于媒体播放器、视频播放器、静态图像播放器、游戏机、其他媒体播放器、音乐记录器、电影或视频相机或记录器、静态相机、其他媒体记录器、收音机、医疗装备、家用电器、交通工具仪表、乐器、计算器、蜂窝电话、其他无线通信设备、个人数字助理、遥控器、寻呼机、计算机(例如，台式机、膝上型电脑、平板电脑、服务器等)、商家附件(例如，签名板(例如，如可在付款处理期间用于商店的结账队伍))、监视器、电视机、音响装备、机上盒、机顶盒、可穿戴设备(例如，手表、衣服等)、小音响、调制解调器、路由器、打印机以及它们的组合。电子设备100可包括任何合适的控制电路或处理器102、存储器104、通信部件106、电源108、输入部件110和输出部件112。电子设备100还可包括总线114，该总线可提供一条或多条有线或无线通信链路或路径以用于向设备100的各种其他部件传输数据和/或功率、从设备100的各种其他部件传输数据和/或功率或者在设备100的各种其他部件之间传输数据和/或功率。设备100还可具有外壳101，该外壳可至少部分地包封设备100的部件中的一个或多个部件，以保护其免受设备100外部的碎屑和其他降解力的损害。在一些实施方案中，可将部件中的一个或多个部件提供在其自身的外壳内(例如，输入部件110可为位于其自身的外壳内、可无线地或通过导线与处理器102进行通信的独立键盘或鼠标，该处理器可被提供在其自身的外壳内)。在一些实施方案中，可对电子设备100的一个或多个部件进行合并或省略。此外，电子设备100可包括未被合并或包括在图1中的其他部件。例如，设备100可包括任何其他适当的部件或图1所示的部件的若干个实例。为了简单起见，图1中仅示出了这些部件中的每一者的一个部件。
77.存储器104可包括一个或多个存储介质，例如包括硬盘驱动器、闪存存储器、永久性存储器诸如只读存储器(“rom”)、半永久性存储器诸如随机存取存储器(“ram”)、任何其他合适类型的存储部件，或它们的任意组合。存储器104可包括高速缓存存储器，该高速缓存存储器可为用于暂时存储电子设备应用程序的数据的一个或多个不同类型的存储器。存储器104可存储媒体数据(例如，音乐文件和图像文件)、软件(例如，用于实现设备100上的功能的应用程序(例如，虚拟绘图空间应用程序、触笔检测应用程序等))、固件、偏好信息(例如，媒体回放偏好)、生活方式信息(例如，食物偏好)、运动信息(例如，由运动监测装备获取的信息)、交易信息(例如，信息诸如信用卡信息)、无线连接信息(例如，可使设备100能够建立无线连接的信息)、订阅信息(例如，跟踪用户订阅的播客或电视节目或其他媒体的信息)、联系人信息(例如，电话号码和地址)、日历信息、任何其他合适的数据或它们的任何组合。
78.可提供通信部件106以允许设备100使用任何合适的通信协议与一个或多个其他电子设备或服务器或子系统(例如触笔400)进行通信。例如，通信部件106可支持wi-fi(例如，802.11协议)、以太网、bluetooth
tm
、近场通信(“nfc”)、射频识别(“rfid”)、高频系统(例如，900mhz、2.4ghz和5.6ghz通信系统)协议、红外线协议、传输控制协议/互联网协议(“tcp/ip”)(例如，在tcp/ip层中的每一个中使用的协议中的任一个)、超文本传输协议(“http”)、bittorrent
tm
协议、文件传输协议(“ftp”)、实时传输协议(“rtp”)、实时流式传输协议(“rtsp”)、安全外壳协议(“ssh”)、任何其他通信协议、或它们的任意组合。通信部件106还可包括可使得设备100能够电耦合到另一个设备或服务器或子系统(例如，触笔400或另一个用户电子设备或服务器)并与该另一设备以无线方式或经由有线连接进行通信的电路。
79.电源108可向设备100的一个或多个部件提供电力。在一些实施方案中，电源108可被耦接到电网(当设备100不是便携式设备，诸如台式计算机时)。在一些实施方案中，电源108可包括一个或多个电池以用于提供电力(例如，当设备100为便携式设备诸如蜂窝电话时)。又如，电源108可被配置为从天然来源(例如，使用太阳能电池的太阳能)生成电力。
80.可提供一个或多个输入部件110以允许用户与设备100进行交互或接口连接，并且/或者感测关于周围环境的某些信息。例如，输入部件110可采取多种形式，包括但不限于触摸板、触控板、拨号盘、点击轮、滚轮、触摸屏、超声线传感器、超声成像阵列、一个或多个按钮(例如，键盘)、鼠标、操纵杆、跟踪球、开关、光电单元、力感测电阻(“fsr”)、编码器(例如，旋转编码器和/或可将轴或轴线的角度位置或运动转换为模拟或数字代码的轴角编码器)、麦克风、相机、扫描仪(例如，条形码扫描仪或可从代码获得产品识别信息的任何其他合适的扫描仪，代码诸如线性条形码、矩阵条形码(例如，快速响应(“qr”)码)等)、接近传感器(例如，电容式接近传感器)、生物识别传感器(例如，指纹读取器或其他特征识别传感器，该特征识别传感器可与可供电子设备100访问的特征处理应用程序结合操作，以验证或以其他方式识别或检测用户)、用于数据和/或电源的线路输入连接器、力传感器(例如，任何合适的电容式传感器、压力传感器、应变仪、感测板(例如，电容和/或应变感测板)等)、用于检测电子设备100的一部分或其周围环境的温度的温度传感器(例如，热敏电阻、热电偶、温度计、硅带隙温度传感器、双金属传感器等)、用于检测与电子设备100的一个或多个部件的当前操作相关的应用特性的性能分析仪(例如，处理器102)、运动传感器(例如，单轴或多轴
加速度计、角速率或惯性传感器(例如，光学陀螺仪、振动陀螺仪、气体速率陀螺仪或环形陀螺仪)、线速度传感器等)、磁力仪(例如，标量或向量磁力仪)、压力传感器、光传感器(例如，环境光传感器(“als”)、红外线(“ir”)传感器等)、热传感器、声学传感器、声波或声纳传感器、雷达传感器、图像传感器、视频传感器、全球定位系统(“gps”)检测器、射频(“rf”)检测器、rf或声学多普勒检测器、rf三角测量检测器、电荷传感器、外围设备检测器、事件计数器以及它们的任何组合。每个输入部件110可被配置为提供一个或多个专用控制功能以用于作出选择或发出与操作设备100相关联的命令。
81.电子设备100还可包括可向设备100的用户呈现信息(例如，图形信息、听觉信息和/或触觉信息)的一个或多个输出部件112。电子设备100的输出部件可采取各种形式，包括但不限于音频扬声器、耳机、数据和/或电源线输出、视觉显示器(例如，用于经由可见光和/或经由不可见光传输数据)、天线、红外端口、闪光灯(例如，用于提供照亮设备环境的人造光的光源)、触感/触觉输出(例如，发声器、振动器等)、触觉部件(例如，可操作以提供振动形式的触感的部件)以及它们的任何组合。
82.例如，电子设备100可包括显示器作为输出部件112。显示器112可包括用于向用户呈现视觉数据的任何合适类型的显示器或界面。在一些实施方案中，显示器112可包括嵌入设备100中或耦接至设备100的显示器(例如，可移除的显示器)。显示器112可包括例如液晶显示器(“lcd”)、发光二极管(“led”)显示器、有机发光二极管(“oled”)显示器、表面传导电子发射显示器(“sed”)、碳纳米管显示器、纳米晶体显示器、有机电致发光显示器、电子墨水或另一类型的显示器技术或显示器技术类型的组合。另选地，显示器112可包括用于在远离电子设备100的表面上提供内容显示的可移动显示器或投影系统，诸如例如视频投影仪、平视显示器或三维(例如，全息)显示器。又如，显示器112可包括数字取景器或机械取景器，诸如存在于紧凑型数字相机、反射式相机或任何其他合适的静物相机或摄像机中的类型的取景器。在一些实施方案中，显示器112可包括显示驱动器电路、用于驱动显示驱动器的电路或两者。显示器112可操作以显示可在处理器102的指导下的内容(例如，媒体回放信息、用于在电子设备100上实现的应用程序的应用程序屏幕、关于正在进行的通信操作的信息、关于传入通信请求的信息、设备操作屏幕等)。显示器112可与限定显示器的尺寸和形状的任何合适的特征尺寸相关联。例如，显示器可为矩形或具有任何其他多边形形状，或者另选地可由弯曲的或其他非多边形形状(例如，圆形显示器)限定。显示器112可具有一个或多个主要取向，界面可针对所述一个或多个主要取向而被显示，或者替代地或除此之外可操作以沿用户所选择的任何取向来显示界面。
83.应当指出，在本文有时可将一个或多个输入部件110和一个或多个输出部件112统称为输入/输出(“i/o”)部件或i/o接口111(例如，输入部件110和显示器112作为i/o部件或i/o接口111)。例如，输入部件110和显示器112有时可以是可通过用户和/或触笔触摸显示屏接收输入信息并且还可经由同一显示屏向用户提供视觉信息的单个i/o部件111诸如触摸屏。电子设备100的输入部件110可提供输入表面，系统用户可相对于该输入表面操纵触笔400的取向和位置以将信息传送到电子设备100。在许多实施方案中，电子设备100的输入部件110的此类输入表面可被提供作为多点触摸显示屏组件的一部分(例如，作为具有显示输出部件112的i/o接口111的一部分)。然而，在其他实施方案中，电子设备100的输入部件110的此类输入表面可为非显示输入表面，诸如但不限于触控板或绘图平板电脑，无论设备
100是否还可包括显示输出部件。输入部件110的输入表面可为可折叠或柔性的表面或显示器。
84.设备100的处理器102可包括操作以控制电子设备100的一个或多个部件的操作和性能的任何处理电路。例如，处理器102可用于运行一个或多个应用程序诸如应用程序103。应用程序103可包括但不限于一个或多个操作系统应用程序、固件应用程序、虚拟绘图空间应用程序、触笔或其他合适的附件检测应用程序、媒体回放应用程序、媒体编辑应用程序、通行证应用程序、日历应用程序、状态确定应用程序(例如，设备状态确定应用程序、触笔状态确定应用程序、附件状态确定应用程序等)、生物识别特征处理应用程序、罗盘应用程序、健康应用程序、温度计应用程序、天气应用程序、热管理应用程序、力感测应用程序、设备诊断应用程序、视频游戏应用程序或任何其他合适的应用程序。例如，处理器102可加载应用程序103作为用户界面程序或任何其他合适的程序，以确定经由输入部件110(例如，由于与触笔400的尖端交互)和/或设备100的任何其他部件接收的指令或数据(例如，经由通信部件106从触笔400接收的触笔数据等)可如何操纵可将信息存储在设备100上(例如，存储器104中)和/或经由输出部件112提供给用户和/或提供给远程子系统(例如，经由通信部件106提供给触笔400和/或提供给任何其他电子设备或服务器)的一种或多种方式。应用程序103可由处理器102从任何合适的源访问，诸如从存储器104(例如，经由总线114)或从另一个设备或服务器(例如，经由通信部件106从触笔400，和/或经由通信部件106从任何其他合适的远程源)访问。电子设备100(例如，处理器102、存储器104或设备100可用的任何其他部件)可被配置为以可能适合于设备100的能力和资源的各种分辨率、频率、强度和各种其他特征来处理图形数据。处理器102可包括单个处理器或多个处理器。例如，处理器102可包括至少一个“通用”微处理器、通用微处理器和专用微处理器的组合、指令集处理器、图形处理器、视频处理器和/或相关的芯片集，和/或专用微处理器。处理器102还可包括用于高速缓存目的的板上存储器。处理器102可被实现为能够处理、接收或发送数据或指令的任何电子设备。例如，处理器102可以是微处理器、中央处理单元、专用集成电路、现场可编程门阵列、数字信号处理器、模拟电路、数字电路或这些设备的组合。处理器102可以是单线程或多线程处理器。处理器102可以是单核或多核处理器。因此，如本文所述，术语“处理器”可指由硬件实施数据处理的设备或电路，其被物理地配置为执行数据的特定转换，包括表示为程序中所包括的代码和/或指令的数据操作，该程序可以存储在存储器中并从存储器访问。该术语意在涵盖单个处理器或处理单元、多个处理器、多个处理单元、模拟或数字电路，或其他适当配置的计算元件或元件的组合。
85.触笔400可以为可被配置为与电子设备100交互(例如，向该电子设备提供输入)的任何合适的附件、数字输入工具、标记工具、智能笔、智能电刷、识别笔、凿子、用户操纵的电子输入设备、手持式输入设备等。触笔400可包括可与设备100的任何合适的处理器102类似的任何合适的控制电路或处理器402、可与设备100的任何合适的应用程序103类似的应用程序403、可与设备100的任何合适的存储器104类似的存储器404、可与设备100的任何合适的通信部件106类似的通信部件406、可与设备100的任何合适的电源108类似的电源408、可与设备100的任何合适的输入部件110类似的输入部件410、可与设备100的任何合适的输出部件112类似的输出部件412、可与设备100的任何合适的i/o接口111类似的i/o接口411、可与设备100的任何合适的总线114类似的总线414，和/或可与设备100的任何合适的外壳101
类似的外壳401。在一些实施方案中，可对触笔400的一个或多个部件进行合并或省略。此外，触笔400可包括未被合并或包括在图1中的其他部件。例如，触笔400可包括任何其他合适的部件或图1所示部件的若干实例，或者仅包括图1所示的一些部件而非所有部件。为了简单起见，图1中仅示出了这些部件中的每一者的一个部件。
86.此外，如图所示，系统1可包括一个或多个附加触笔(诸如触笔400a、400b和400c中的一者或多者)和/或一种或多种其他类型的附件(诸如附件400d)，每个附件可包括任何合适的部件，诸如处理器、应用程序、存储器、通信部件、电源、输入部件、输出部件、i/o接口、总线、外壳等，并且可类似于触笔400。虽然系统1的每个触笔可操作以相对于设备100的输入表面来使用(例如，一次一个(例如，由用户使用))，但系统1的每个触笔彼此可在一种或多种物理特性(例如，颜、重量、尺寸、形状、材料、电路等)方面和/或在如可由设备100确定的与触笔相关联的一种或多种设备输入工具特性(例如，图形对象输入工具特性)方面不同以便响应于触笔相对于设备100的输入表面的操纵来限定任何合适的设备特性(例如，由设备100呈现的图形对象的呈现特性(例如，颜、厚度、形状、强度等)。
87.一般地且广义地讲，图1a至图1d提及包括电子设备100和触笔400的用户输入系统1。用户u操纵触笔400相对于电子设备100的输入表面输入部件110a(例如，特定输入部件110)的取向和位置以将信息传送到电子设备100。用户输入系统1可被配置为执行或协调多个操作，诸如但不限于定位触笔400，估计触笔400的角位置，估计触笔400对输入表面110a的力的量值，确定触笔400的变量输入部件410的变量设置，确定电子设备100上运行的应用程序103(例如，虚拟绘图空间应用程序)的变量设置和/或它们的组合。用户输入系统1可同时或不同时地执行这些和其他操作。在一个非限制性示例中，确定触笔400的位置的操作可与确定触笔400的角位置的操作同时执行，而估计触笔400对输入表面110a的力的量值的操作仅可周期性地执行，并且/或者基于电子设备100是否被配置为在特定时间、在给定电子设备100(或者触笔400)特定操作模式的情况下接受来自触笔400的力输入来执行。
88.图1a描绘了用户u抓握触笔400的笔杆或手柄或主体部分417，该部分在触笔400的前尖端部分415与触笔400的后尖端部分419之间延伸。用户u可横跨电子设备100的输入表面110a滑动触笔400的尖端部分(诸如尖端部分415)以与电子设备100的显示输出部件112a上展现或呈现的用户界面交互，该显示输出部件可位于输入表面110a的至少一部分下方或与输入表面110a的至少一部分集成以提供设备100的i/o接口111a。但在其他实施方案中，应当理解，设备100可不包括显示输出部件或可不包括与输入表面110a协同定位的显示输出部件。输入表面110a可为可折叠或柔性的表面或显示器。如图1a至图1d所示，仅作为一个示例，设备100可呈现为平板计算设备，而可以设想到许多其他电子设备(具有或没有定位在触笔输入表面下方的显示器)。例如，用户输入系统1的电子设备可被实现为外围输入设备、触控板、绘图板等。
89.触笔400可采取各种形式以促进用户u使用和操纵。在图1a至图1d的所示示例中，触笔400可具有书写用具的一般形式，诸如具有圆柱形主体417的钢笔或铅笔，该圆柱形主体具有两端，诸如终止于前部415处的第一端和终止于后部419处的第二端。部分415和419中的任一者或两者可为(例如，由用户)可移除和/或可替换的，附连到主体417，或为主体417的一体部分。用户u可横跨输入表面110a滑动触笔400的前部415以将信息传送到电子设备100。电子设备100可以以任何特定于具体实施的且合适的方式来解译用户对触笔400的
操纵。
90.触笔400的主体417可由任何数量的合适材料形成，诸如由塑料、金属、陶瓷、层合物、玻璃、蓝宝石、木材、皮革、合成材料、介电材料或任何其他材料或材料的组合形成。主体417可形成用于触笔400的一个或多个内部部件的外表面(或部分外表面)和保护壳(例如，作为外壳401的一部分)。主体417可由可操作地连接在一起的一个或多个部件形成，诸如前件和后件或者顶部翻盖和底部翻盖。另选地，主体417可由单个零件(例如，均匀的主体或单件式主体)形成。在一些实施方案中，主体417可部分地或全部地被配置为光学信号漫射器，以漫射红外信号或另一个光学信号，诸如从多发光二极管发射的光。在其他情况下，主体417可全部地或部分地被配置为天线窗口，从而允许无线通信和/或电场通过。主体417可由掺杂有试剂的材料形成，该试剂被配置为向主体417提供选定颜、硬度、弹性、刚度、反射率、折射图案、纹理等。在其他示例中，掺杂剂可赋予主体417其他性质，包括但不限于导电性和/或绝缘性、磁性和/或抗磁性、耐化学性和/或反应性、红外和/或紫外光吸收和/或反射性能、可见光吸收和/或反射性能、抗微生物和/或抗病毒性、疏油性和/或疏水性、热吸收性、驱虫性、不褪性和/或防褪性、抗静电性性质、液体暴露反应性质等。
91.主体417可具有恒定或可变直径的横截面。如图所示，例如，主体417的圆柱形剖视图可从尖端部分415到后部419保持基本上恒定的直径。在其他实施方案中，主体417可包括可变的横截面(例如，主体417的“轮廓”可在主体417的整个长度上变化)。在一个示例中，主体417的直径在尖端部分415附近可比后部419处更小。在一些示例中，主体417的直径在部分415和419之间的主体417中间中可向外突出。在一些情况下，主体417的轮廓可以遵循数学函数，诸如凹凸函数、高斯函数或阶梯函数。主体417可包括一个或多个抓握特征(未示出)，诸如凸起或印痕、紧密间隔的通道、突出部、突起等。在一些情况下，抓握特征可由与主体417不同的材料形成(例如，抓握特征可由表现出高摩擦的聚合物材料形成)。
92.尽管图示为圆柱体，但是主体417无需在所有实施方案中都呈圆柱形。因此，如本文所用，术语“直径”可指可连接二维形状的两个点的直线距离，而无论该形状是圆形还是其他形状。例如，触笔400可包括具有n边的多边形横截面(例如，两端尖的椭圆形横截面、三角形横截面、正方形横截面、五边形横截面等等)的主体417，其直径会变化或者直径恒定不变。在一些示例中，主体417的横截面可为轴对称的，但这不是必需的，因为根据本文所述实施方案的某些触笔可包括具有沿着一条轴线反射对称而沿着另一条轴线反射不对称的横截面的主体417。在更进一步的示例中，主体417可被形成为人体工学形状，包括被配置为增强用户u的舒适度的凹槽、凹口和/或突出部。在一些情况下，主体417可包括锥形区段，该锥形区段的直径朝向尖端部分415线性地或非线性地减小。主体417与尖端部分415的界面处的主体417的直径可基本上类似于该位置处的尖端部分415的直径。这样，部分415和417的外表面可形成触笔400的外壳401的基本上连续的外表面。附加地或另选地，主体417与后部419的界面处的主体417的直径可基本上类似于该位置处的后部419的直径。这样，部分417和419的外表面可形成触笔400的外壳401的基本上连续的外表面。
93.触笔400的部分415、417和419中的一者或多者可限定一个或多个孔416，触笔400的一个或多个输入部件410和/或一个或多个输出部件412诸如按钮、拨号盘、滑块、力垫(force pad)、触摸板、音频部件、触觉部件等可至少部分地驻留在这些孔中和/或此类部件可至少部分地通过这些孔暴露。这些孔(及相应地，与之相关联的输入/输出部件)可限定于
尖端部分415附近的主体417的下端处，使得输入/输出部件可方便地定位在用户u在抓握触笔400时可搁放用户食指的位置附近。作为一个示例，孔416可暴露简单机械开关或按钮输入部件410的至少一部分，用户u可操纵该简单机械开关或按钮输入部件以便调节触笔400的变量设置(例如，触笔400可被配置为在以第一方式操纵这种输入部件时在第一模式下操作并且在以第二方式操纵这种输入部件时在第二模式下操作(例如，以选择本文所述触笔400b的不同图案))。
94.触笔400的后部419或更一般地触笔400的“帽”可被配置为向主体417提供装饰端部。在一些情况下，后部419可与主体417一体形成。在一些情况下，后部419可与前部415类似地形成以提供用于与设备100的输入表面交互的另一个尖端特征(例如，用户u可翻转触笔400以横跨电子设备100的输入表面输入部件110a拖动部分419而不是横跨电子设备100的输入表面输入部件110a拖动部分415，这可实现与设备100的不同用户可选交互)。后部419的任何部分或全部可暴露或提供简单机械开关或按钮或任何其他合适的输入部件410的至少一部分，用户u可操纵该简单机械开关或按钮或任何其他合适的输入部件以便调节触笔400的变量设置(例如，触笔400可被配置为在以第一方式操纵这种输入部件时在第一模式下操作并且在以第二方式操纵这种输入部件时在第二模式下操作(例如，以选择本文所述触笔400b的不同图案))。
95.触笔400的尖端部分415或更一般地触笔400的“尖端”可被配置为接触或几乎接触设备100的输入表面110a以便促进用户u与设备100之间的交互。类似于钢笔，尖端415可以逐渐变细至一个点，使得用户u可以以熟悉的形状因数精确地控制触笔400。在一些示例中，与尖头截然相反，尖端415可以是钝的或圆形的，或者可以采取可旋转球或固定球的形式。尖端415可由比输入表面110a更软的材料形成。例如，尖端415可由有机硅、橡胶、含氟弹性体、塑料、尼龙、导电或介电泡沫、具有聚合物涂层或介电涂层(例如，具有高介电常数的薄涂层)或任何其他合适的涂层的黄铜或金属球或任何其他合适的材料或材料的组合形成。这样，在整个输入表面110a上拖动尖端415可不对输入表面110a或涂敷到输入表面110a的涂层造成损害，诸如但不限于抗反射涂层、疏油涂层、疏水涂层、装饰涂层、油墨层等。尖端415可被配置为可移除地附接到主体417(诸如经由螺纹/螺钉、棘爪和/或凹部、过盈配合或卡扣配合和/或磁吸引力等)，并且电容式电耦合(诸如通过弹簧针、弹簧等)。
96.电子设备100可基本上实时地定位和/或估计触笔400的角位置。设备100可在具有和/或不具有来自触笔400的通信的情况下执行这些操作。如图1a至图1d所示，设备100可被描绘为平板计算设备，尽管这种形状因数并不是所有实施方案都需要的(如上所述)。例如，设备100可以是任何合适的设备，诸如台式计算机、膝上型计算机、蜂窝电话、工业或商业计算终端、医疗设备、外围或集成输入设备、手持式或电池供电便携式电子设备、导航设备、可穿戴设备等。显示输出部件112a可定位在输入表面110a下方或可与输入表面110a集成。
97.通信接口(不论是在电子设备100与触笔400之间还是在设备100与另一个设备或服务器之间或采用其他方式)可被实现为电容耦合接口(例如，经由i/o接口111和411(例如，作为电容耦合接口数据51(例如，由这些接口之一接收或调节或提供给另一接口的信号)))、感应接口、共振接口、光学接口、声学接口、磁性接口、无线接口、蓝牙接口(例如，经由通信部件106和406(例如，作为有线/无线通信接口数据56))、通用串行总线接口、wi-fi接口、tcp/ip接口、网络通信接口或任何其他合适的通信接口。在一些实施方案中，触笔400
可不被配置为经由任何通信部件接口来与设备100通信(例如，触笔400可未设置有任何通信部件(例如，没有通信部件406)但仍可使用任何合适的i/o接口411(例如，经由i/o接口111和411(例如，作为电容耦合接口数据51)))来与设备100通信)。除了通信以外，电子设备100可提供与外部连接的设备或正在进行通信的设备和/或在此类设备上运行的软件相关的信息、消息、视频、操作命令等等(并且可从外部设备接收上述各项中的任一者)。输入表面110a可与设备100的外壳101配合以形成其外表面。在一些情况下，输入表面110a的前表面可与外壳101的外表面齐平，尽管这不是所有实施方案都需要的。在一些示例中，输入表面110a可立在外壳101的至少一部分的上方。输入表面110a可由玻璃或另一种合适的材料形成，诸如塑料、蓝宝石、金属、陶瓷、注入离子的玻璃等等。在一些情况下，输入表面110a可为固体材料，而在其他情况下，输入表面110a可通过将若干材料层合或粘合在一起而形成。显示部件112a可定位在输入表面110a下方或与该输入表面集成，其中设备100可利用显示器112a呈现图像以将信息传送给用户。显示器112a可被配置为显示文本、颜、线条图、照片、动画、视频等。输入表面110a和/或显示器112a可提供可折叠或柔性的表面或显示器。
98.设备100还可包括定位在输入表面110a和/或显示器112a下方或与之集成的传感器层输入部件110b，其中设备100可利用传感器层来检测输入表面110a上的触笔400的存在和/或位置以及其他目的。在其他示例中，设备100可利用传感器层110b来检测输入表面110a上的另一个对象(诸如用户的手指)的存在。在更进一步的示例中，设备100可利用传感器层110b来检测对象(诸如触笔400)在输入表面110a上按压的力。(例如，输入表面输入部件110a的)这种传感器层110b可为光学透明的或不透明的。如果特定实施方案的传感器层110b设置在显示器112a内，则传感器层110b可为光学透明的，从而不影响显示器的清晰度。在另一个示例中，传感器层110b可被设置成围绕显示器的周边，位于显示器周围的边框下方等。在该实施方案中，传感器层110b不需要是光学透明的。输入表面110a和/或传感器层110b可提供可折叠或柔性的表面或显示器的至少一部分。传感器层110b可为金属网格，其可定位在i/o接口111a的一个或多个发光元件之间并且不阻挡该一个或多个发光元件(例如，以便提供覆盖表面式(on-cell)或内嵌式(in-cell)电极)。附加地或另选地，传感器层110b的电极可与i/o接口111a的显示电子器件共享(例如，以便提供内嵌式电极)。
99.接下来，参考使用设备100的传感器层110b来对设备100的输入表面110a上的触笔400进行定位的这一操作。设备100可定位触笔400的接口部分(诸如尖端415)，并且以多种合适的方式估计其笛卡尔坐标。在典型实施方案中，作为触笔400与设备100之间的协作结果，触笔400得到定位。一般地且广义地讲，触笔400可操作以(例如，使用任何合适的i/o接口或i/o部件或i/o电路411)生成和/或调节电场(例如，沿着输入表面110a具有小有效直径的电场，或电势线可为近球形而电场线可强烈弯曲但非圆形的电场)。该“触笔电场”(例如，如由触笔400调节和/或生成(例如，引起))可由触笔接口部分(例如，尖端415)提供并且在触笔400的触笔接口部分放置在表面110a上或附近时可与输入表面110a相交。设备100可检测触笔电场并且估计触笔400的位置(例如，基于检测到触笔电场的位置(和/或区域)来估计触笔接口部分(例如，尖端415)的位置)。传感器层110b可被配置为检测触笔400所引起的触笔电场，其中层110b可包括可位于显示器112a之上或之内和/或输入表面110a之上或之内的任何合适的层上或之间的多个电容感测节点。电容感测节点可至少部分地由光学透明导体形成，诸如但不限于金属氧化物(诸如铟锡氧化物和锑锡氧化物)、由银纳米线、碳纳米
管、铂纳米线、金纳米线等等形成的纳米线图案、金属的薄沉积物等。电容感测节点可被配置为在任何合适的电容模式或投射电容式触摸(“pct”)模式诸如自电容模式、互电容模式或任何其他合适的电容模式或它们的组合下操作，从而电容耦合到触笔400并且检测触笔400所引起的信号和场。
100.触笔400可引起由此(例如，由i/o电路411从尖端415)提供基本上球形或半球形或任何其他合适形状的触笔电场。该触笔场可影响触笔接口部分附近的每个电容感测节点的电容(例如，互电容或自电容)。设备100可通过以下方式定位输入表面110a上的触笔400：监测每个电容感测节点或适当组的电容感测节点的这些电容变化并且估计已发生此类变化(如果有的话)的位置。如本文所用，术语“尖端信号”通常可指由触笔400在触笔接口部分(例如，尖端415)处提供或接收的电信号。如本文所用，术语“尖端场”通常可指由触笔接口部分(例如，尖端415)响应于尖端信号而提供的触笔电场。尖端场可采取任何合适的形状，但是在许多实施方案中，尖端场呈基本上球形(或半球形)并且可被建模为点源单极电场。与尖端场相交的输入表面110a(或平行于输入表面110a的平面)的区域在本文中通常可被称为“尖端场相交区域”，其可为任何合适的形状，诸如基本上圆形。尖端场相交区域的周界可被限定为这样的边界，自该边界往后，电子设备100接收的尖端场的功率密度(例如，量值)可低于选定阈值。在一个示例中，尖端场相交区域的圆周可被限定在尖端场的半功率点处。换句话讲，在该示例中，尖端场相交区域可被限定为输入表面110a中与尖端场相交的那一部分，其量值至少大于提供该场的功率的一半。只要电荷覆盖区(例如，电荷分布)高于本底噪声，就可对其进行计数。
101.尖端信号可具有至少一个交流电分量，该交流电分量可经由电容耦合或另一种合适的感测技术被电子设备的传感器层接收(例如，作为尖端场)。本文参考电子设备100的传感器层110b描述了许多实施方案，该传感器层可被配置为通过监测互电容来检测尖端信号。然而，可以理解的是，电子设备100可以以任何特定于具体实施的方式被适当地配置，以检测尖端场。例如，电子设备可以包括传感器层，其被配置为监测一个或多个电容传感器节点的自电容变化。在其他示例中，电子设备可被配置为在自电容模式和互电容模式下操作。在其他实施方案中，可使用其他感测技术来确定尖端场的位置和相对位置。如上所述，传感器层110b也可用于检测用户u的一根或多根手指或手掌等，同时检测尖端场。在这些情况下，电子设备100可接受触摸输入和触笔输入。
102.在许多情况下，设备100的处理器102可被配置为检测通过传感器层110b经由电容耦合从触笔400接收到的尖端信号。处理器102可被配置为对从传感器层110b和/或从任何其他传感器/输入部件接收到的一个或多个原始信号进行解调、解码或以其他方式滤波以便获得尖端信号和/或可用其来调制的数据和/或任何其他合适的数据。由处理器102(或可通信地耦合到传感器层110b的另一个部件)执行的获得尖端信号的操作可以以适用于任何数量的实施方案的多种特定于具体实施的方式来实现。一旦获得尖端信号，处理器102就可采用任何合适的技术执行(或协助执行)定位输入表面110a上的触笔400的操作，并且确定尖端场相交区域。一旦估计触笔400的位置，处理器102就可进一步使用此类信息来进一步处理和解译。
103.在许多实施方案中，处理器102可被配置为获得某些统计界限内(例如，100微米的误差内、50微米内、10微米内或任何其他合适的界限内)的触笔400的位置的估计。可以理
解，由设备100定位触笔400的操作的准确度和/或精确度可能因实施方案而异。在一些情况下，该操作的准确度和/或精确度可为基本上固定的，而在其他情况下，该操作的准确度和/或精确度可根据用户设置、用户偏好、触笔的速度、触笔的加速度、电子设备100上操作的程序103的设置、电子设备100的设置、电子设备100的操作模式、设备100的功率状态、触笔400的功率状态、触笔400的设置或特性的识别以及其他变量等等而可变化。
104.尖端信号可包括可被配置为令电子设备100识别触笔400的特定信息和/或数据。此类信息在本文中通常可被称为“触笔标识”信息(例如，指示具有如本文所述的特定谐波和/或相位的触笔400a的特定触笔尖端的信息)。该信息和/或数据可由传感器层110b接收，并由设备100的处理器100解译、解码和/或解调。处理器102可以以任何合适的方式利用触笔标识信息(或其不存在)，包括但不限于接受或拒绝来自特定触笔的输入，接受来自多个触笔和/或来自单个触笔的输入，允许或拒绝访问电子设备的特定功能，应用特定触笔轮廓，恢复电子设备的一个或多个设置，向第三方通知触笔在使用中，将设置应用于电子设备，将设置应用于电子设备上操作的程序(例如，这可包括更新显示器112a上的用户界面或设备100的其他方面)，改变图形对象的线厚度、颜、图案、擦除等等以便由电子设备的图形程序呈现，改变电子设备上操作的视频游戏的设置等等。处理器102可操作以接收触笔400的触笔标识信息。附加地或另选地，处理器102可操作以从可能正与设备100交互的两个不同触笔中的每个触笔接收触笔标识信息。例如，处理器102可操作以确定第一检测到的触笔定位在离第二检测到的触笔的3厘米处，这可以以任何合适的方式经由显示器112a传送给用户。附加地或另选地，从触笔400传送的任何合适的数据可操作以包括可用于识别触笔的用户的特定设置或偏好的某些信息和/或数据(例如，变量输入部件的当前设置或触笔的其他合适的可配置特性(例如，指示触笔400的输入部件410的特定特性的数据))，其中此类信息在本文中通常可被称为“触笔设置”信息(例如，指示如本文所述的触笔400b的特定图案的信息)。处理器102可操作以按任何合适的方式使用触笔设置信息(或其不存在)，包括但不限于将设置应用于电子设备，将设置应用于电子设备上操作的程序(例如，这可包括更新显示器112a上的用户界面或设备100的其他方面)，改变图形对象的线厚度、颜、图案、擦除等等以便由电子设备的图形程序呈现，改变电子设备上操作的视频游戏的设置等等。
105.系统1的触笔可未设置有任何电源(例如，没有电池或任何其他合适的电源如电源408)，使得触笔可不操作以独立地生成任何触笔电场(例如，未受到外部刺激的刺激)。相反，触笔可设置有受限的触笔i/o电路，该受限的触笔i/o电路可操作以受到外部刺激(诸如可由电子设备100的设备i/o接口111a的设备i/o电路生成的设备刺激)的刺激，并且可操作以在定位在设备i/o接口111a附近时刺激触笔i/o电路和/或由用户u在握持触笔400时刺激触笔i/o电路，由此触笔i/o电路的该刺激可操作以使触笔i/o电路能够提供任何合适的触笔电场，然后设备100可检测该触笔电场以便估计触笔的位置。不仅此类触笔i/o电路可被配置为不需要内部电源来提供独特触笔电场，而且此类触笔i/o电路在受刺激时可被配置为提供触笔电场，设备100可将该触笔电场和可由用户与设备i/o接口111a的直接接触提供的电场区分开。
106.例如，图2至图2g示出了单独的和/或与系统1的设备100组合的触笔400a，该触笔可包括触笔i/o电路411a，其中触笔i/o电路411a可操作以仅受到外部刺激(诸如可由电子设备100的设备i/o接口111a的设备i/o电路和/或由用户u在握持触笔400a时生成的设备刺
激)的刺激，由此触笔i/o电路411a的该刺激可操作以使触笔i/o电路411a能够提供任何合适的触笔电场，然后设备100可检测该触笔电场以便估计触笔400的位置。如图2和图2c所示，例如，触笔400a可包括在前尖端部分415a与后尖端部分419a之间延伸的笔杆或手柄或主体部分417a，其中主体部分417a可被配置为在用户u可横跨设备100的设备i/o接口111a的输入表面110a滑动触笔400的尖端部分时由该用户握持。
107.触笔i/o电路411a可包括主体触笔电路427a，该主体触笔电路可电耦合到前尖端触笔电路426a和/或电耦合到后尖端触笔电路436a。主体触笔电路427a可为任何合适的电路，其可操作以在用户u围绕主体部分417a的至少一部分握持触笔400a时电耦合(例如，电容耦合)到用户u。如图2和图2c所示，例如，主体触笔电路427a可为沿着触笔400a的主体部分417a的长度的至少一部分延伸的至少一个导电线，其可由任何合适的绝缘物428a绝缘。另选地，主体触笔电路427a可由导电(例如，铜)带沿着主体417a的一部分提供，其中这种带可定位在任何合适的绝缘物(诸如任何合适的材料的指垫)下方。可提供任何合适的外壳401a以保护主体触笔电路427a，诸如塑料外壳。在一些实施方案中，这种外壳可操作以提供绝缘物428a。附加地或另选地，主体触笔电路427a的至少一部分可经由外壳401a和/或绝缘物428a至少部分地暴露以实现由用户u进行的直接接触。当用户u围绕和/或沿着主体417a的一部分握持触笔400a时，可固有地形成电容或用户处理电容器uhc(例如，如图2b、图2e和图2g所示)。与面板至尖端电容(例如，前尖端接口部件421a与靠近前尖端接口部件421a的一个或多个节点111an的阵列迹线行111ar和阵列迹线列111ac中的每一者之间的电场响应电容sdc)相比，用户处理电容器uhc的电容可相对较大，但不会大到使得静电放电将可能损坏设备。例如，当面板至尖端电容可在50.0飞法至200.0飞法的范围内时，用户处理电容器uhc的电容可为任何合适的电容，诸如在1.0皮法至10.0皮法的范围内的电容。用户处理电容器uhc的电容可能能够对峙(stand off)典型静电放电脉冲的电压(例如，10千伏左右)。
108.触笔i/o电路411a可包括前尖端接口部件421a，该前尖端接口部件可提供前尖端部分415a的至少一部分。前尖端接口部件421a可以是触笔400a中被配置为与设备i/o接口111a直接对接的部分。例如，前尖端接口部件421a可由任何合适的材料形成，包括但不限于有机硅、橡胶、含氟弹性体、塑料、尼龙、导电或介电泡沫、金属(例如，黄铜(例如，具有介电或聚合物涂层(例如，具有高介电常数的薄涂层)的黄铜球))或任何其他合适的材料或材料的组合。这样，在整个输入表面110a上拖动前尖端接口部件421a可不对输入表面110a或涂敷到输入表面110a的涂层造成损害，诸如但不限于抗反射涂层、疏油涂层、疏水涂层、装饰涂层、油墨层等。前尖端接口部件421a可被配置为可移除地附接到主体417a(诸如经由螺纹/螺钉、棘爪和/或凹部、过盈配合或卡扣配合和/或磁吸引力等)，并且电容式电耦合(诸如通过弹簧针、弹簧等)。任何触笔电场的输送可从前尖端接口部件421a提供并且不从触笔i/o电路411a的其他部分提供。前尖端接口部件421a可为任何合适尺寸的任何合适形状，诸如球体或半球体或球形帽。例如，在一些特定实施方案中，前尖端接口部件421a可按如下形式提供：任何合适的直径(诸如直径为2毫米或3.6毫米或在1.7毫米至2.3毫米的范围内或在3.3毫米至3.9毫米的范围内)的球(例如，焊球和/或黄铜球)，或作为一个示例，直径为3.6毫米并且其周围具有约0.2毫米厚度的涂层的黄铜或金属球。前尖端接口部件421a可为具有涂层或导电聚合物球形的金属或黄铜球，其总直径为约3.4毫米或3.0毫米或2.4毫米或2.0毫米。前尖端接口部件421a可被配置为提供输入表面110a上的相同覆盖区域(例如，
(例如，电荷的)尖端场相交区域)，而不管(例如，基本上不管)轴线120相对于输入表面110a的平面的角度如何。前尖端接口部件421a的尺寸可被制得尽可能小以实现前尖端部分415a相对于设备i/o接口111a的精确定位。
109.前尖端触笔电路426a可定位在前尖端接口部件421a和主体触笔电路427a的一部分(例如，前端)之间并且电耦合到该前尖端接口部件和该主体触笔电路的该部分中的每一者。前尖端触笔电路426a可被配置为任何合适的电路，其可操作以在用户u握持触笔400a的主体417a时在主体触笔电路427a与前尖端接口部件421a之间提供非线性负载，使得触笔400a的前尖端接口部件421a可受到可由电子设备100的设备i/o接口111a的设备i/o电路生成的设备刺激的刺激。例如，前尖端触笔电路426a可包括可(例如，串联)电耦合在前尖端接口部件421a与主体触笔电路427a之间的任何合适的非线性电路423a。非线性电路423a可包括任何合适数量的任何合适类型的非线性电元件，诸如至少一个二极管422a。二极管422a可为任何合适类型的二极管，诸如肖特基二极管、呈二极管配置的晶体管(例如，二极管连接的晶体管)等。在一些实施方案中，非线性电路423a可包括任何合适数量(例如，两个或三个或四个或更多个)二极管422a，这些二极管可串联(例如，一个二极管的阴极可耦合到下一个二极管的阳极等)或并联耦合在一起。另选地，如图所示，仅可由非线性电路423a提供单个二极管422a，其中二极管422a的阳极a可电耦合到主体触笔电路427a并且其中二极管422a的阴极c可电耦合到前尖端接口部件421a。
110.i/o接口111a的设备i/o电路可以以任何合适的方式配置以在触笔400的前尖端接口部件421a定位在i/o接口111a的输入表面输入部件110a上或附近时(此时用户u可横跨输入表面输入部件110a拖动前尖端接口部件421a)提供设备刺激来刺激触笔400a的前尖端接口部件421a。例如，i/o接口111a的设备i/o电路的传感器层110b可被配置为监测可由触笔400a在传感器层110b的一个或多个电容感测节点处提供的触笔电场所引起的互电容的变化。如图2a、图2b、图2d和图2e所示，例如，传感器层110b可被配置为提供互电容传感器或感测节点的阵列，该阵列可操作以实现互电容pct感测技术。传感器层110b可提供任何合适数量的阵列迹线列111ac和任何合适数量的阵列迹线行111ar的阵列或网格，这些阵列迹线列和阵列迹线行中的任何两者可相交以提供感测节点111an。可在每个感测节点111an处固有地形成电容或互节点电容器mnc(例如，如图2a、图2b、图2d和图2e所示)。当可由任何合适的发射器电路t(例如，高频驱动放大器和/或由任何合适量值(例如，6.5伏量值(例如，峰到峰))和/或任何合适频率(例如，150khz或70khz或40khz等)或任何其他合适配置的波形w(例如，正弦或梯形波形)控制的电压源v)沿着阵列迹线列111ac中的一者、一些或每一者提供任何合适的电信号(例如，发射信号)ts时，可由沿着阵列迹线行111ar中的每一者提供的任何合适的接收器电路r检测任何合适的电信号(例如，接收信号)rs。当将信号ts(例如，电压)施加到阵列迹线列111ac时，使手指或导电触笔靠近传感器层110b的表面可改变局部静电场(例如，响应于信号ts和/或电容mnc刺激触笔400a的前尖端接口部件421a)，继而可降低互电容。可测量阵列网格上的每个单独点处的电容变化以通过测量并分析另一轴线中的信号(诸如沿着每个阵列迹线行111ar的信号rs)来准确地确定触摸位置。互电容可允许多点触摸操作，其中可同时准确地跟踪多个手指、手掌或触笔。例如，如图2a和图2b所示，一个或多个节点111an处的电容mnc和/或信号ts可由前尖端接口部件421a接收到并且可刺激前尖端触笔电路426a，该前尖端触笔电路继而可操作以在主体触笔电路427a与前尖端接口部
件421a之间提供非线性负载来生成用于改变一个或多个节点111an本地的电场的触笔电场响应。例如，刺激和非线性负载的反应可形成谐波，这些谐波随后可由一个或多个节点诸如由图2a和图2b的节点111an和/或由相关联的阵列迹线行111ar和/或由相关联的阵列迹线列111ac接收到，例如经由前尖端接口部件421a与前尖端接口部件421a附近的一个或多个节点111an的阵列迹线行111ar和阵列迹线列111ac中的每一者之间的电场响应电容sdc。然后此类谐波可被检测为沿着阵列网格上的一个或多个节点111an的阵列迹线行111ar的信号rs，随后可分析此类信号(例如，使用任何合适的算法或设备100的检测应用程序103(例如，在处理器102或(例如，i/o接口111a的)任何合适的电路处))以确定触笔400a的前尖端接口部件421a沿着i/o接口111a的输入表面输入部件110a的触摸位置。因此，可由节点111an处或附近的前尖端触笔电路426a的非线性度调节信号ts并且该调节(例如，作为谐波)可被该节点111an检测为信号rs。
111.当可通过互电容传感器阵列的迹线(诸如由沿着一个或多个阵列迹线列111ac的信号ts)发射频率时，在握持触笔400a的主体417a的用户u将触笔400a的前尖端接口部件421a定位在阵列迹线列中的至少一者附近时该信号可驱动电流往返流过前尖端触笔电路426a的非线性电路423a(例如，流过一个或多个非线性电元件，诸如流过至少一个二极管422a)。电流往返流过非线性电路423a的这种驱动可使前尖端接口部件421a能够看见信号ts的调制版本而不是信号ts的纯净版本，因为前尖端触笔电路426a可由非线性偏压加载，使得电流可更容易在一个方向上穿过前尖端触笔电路426a，但可在另一方向上削波以提供谐波。例如，当前尖端触笔电路426a包括单个二极管422a时，可由前尖端接口部件421a提供信号ts的二次谐波。因此，当可能已知这种触笔400a可供设备100的用户使用时，设备100可(例如，经由用于处理i/o接口111a的任何合适的应用程序和/或算法或控制电路)被配置为(例如，由信号rs)沿着一个或一些或每个阵列迹线行111ar寻信号ts的二次谐波以便确定触笔400a的位置，其中可针对每个行或节点111an检测的二次谐波的量可取决于该行或节点可与触笔400a的前尖端接口部件421a有多近。可通过二极管对经过电容分压的发射电压信号ts进行整流来生成这种二次谐波。分压器(例如，电容分压器)可由系统1提供，该系统可由触笔400a的前尖端接口部件421a至传感器层110b的发射平面或i/o接口111a的其他部分的电容对前尖端触笔电路426a(例如，二极管422a)的阻抗(可包括其结电容)组成。前尖端接口部件421a可被配置为具有足以使用投射电容进行无源定位的有效电容，诸如例如，200飞法或任何其他合适的量值的有效电容。
112.一旦可看到i/o接口111a的发射平面上的电荷(例如，信号ts)以谐波(例如，二次谐波(例如，由触笔400a的i/o接口电路411a))进行调制，i/o接口111a就可被配置为充当该谐波的发射器。与可由用户u(例如，用户u的手指)在i/o接口111a处进行的直接触摸或接近触摸引起的任何调节或效应相比，如可由前尖端触笔电路426a的非线性度实现的发射信号ts的这种谐波可为独特的，使得设备100可被配置为相应地区分这两者。例如，当用户的手指触摸可操作以截走(steal)发射信号所生成的一些电场时，触笔400a的前尖端触笔电路426a所生成的谐波可特别不同且独特，使得设备100可被配置为检测和使用例如此类无源信号谐波，并且还拒绝任何检测到的手指用户触摸，以便确定触笔400a的准确位置。例如，当前尖端触笔电路426a包括单个二极管422a时，可由前尖端接口部件421a提供信号ts的二次谐波，使得在设备100沿着i/o接口111a以特定频率(例如，150khz或70khz或40khz)发射
信号(例如，信号ts)时，设备100可被配置为以该特定频率的两倍(例如，300khz或140khz或80khz)寻信号(例如，信号rs)，其中谐波可弱于基频下的信号(例如，比来自被动式触笔的信号电平低约20db至25db)，但为独特的并且在该频率下具有低本底。因此，当可能已知用于提供二次谐波的这种触笔400a可供设备100的用户使用时，设备100可(例如，经由用于处理i/o接口111a的任何合适的应用程序和/或算法或控制电路)被配置为由信号rs寻信号ts的二次谐波以便确定触笔400a的位置，其中可针对每个行或节点111an检测的二次谐波的量可取决于该行或节点可与触笔400a的前尖端接口部件421a有多近。信号ts可作为任何合适的信号发射，诸如正弦形信号或梯形信号或任何其他合适形状的信号，该信号的非线性畸变或任何合适阶数的谐波可由设备100的任何合适的控制应用程序和/或算法高效地和/或有效地检测。
113.用于识别和定位这种触笔400a的i/o接口111a的设备i/o接口控件可特别地被配置或调谐用于该特定类型的触笔，使得其可有效地操作以初始识别并粗略定位这种触笔的位置(例如，通过有效地实现其他类型的触摸检测(例如，用户手指触摸)的拒绝)，诸如通过检测发射信号的非线性畸变或一个或多个二次谐波信号(例如，精确到像素或节点间距距离)，然后该控件(例如，一种或多种算法或应用程序)可被配置为切换到特定于所检测的触笔的该类型的模式(例如，横跨传感器层110b或在触笔的初始检测位置的特定半径内(例如，以实现更好的抖动性能))。例如，算法可被配置为针对特定发射信号来感测触笔的特定谐波，并且一旦被检测到，就可利用更密集和/或频繁和/或聚焦的扫描来沿着i/o接口检测该特定谐波(例如，作为正常扫描的一部分，尝试检测特定预期触笔的特定谐波，然后当检测到该特定谐波时，使扫描特征斜升以跟踪该特定触笔(例如，可更新信号驱动的类型(例如，仅可驱动触笔的初始检测位置周围的迹线(例如，以降低信噪比)))。
114.可电耦合到前尖端接口部件421a的非线性电路423a的至少一个非线性电元件或负载或整流器(诸如至少一个二极管422a)可使触笔400a能够被识别并且与附近用户触摸、拖动手指、手掌搁放等区分开，这是由于非线性负载可在触笔尖端附近的触摸像素处生成非线性畸变或谐波(例如，二次谐波)。每个非线性电元件可被配置为具有任何合适的特性。例如，二极管422a可设置有任何合适的特性，诸如低电容(例如，低寄生电容)、低反向漏电流和/或低开启电压二极管。这种二极管的结电容可被配置为低(例如，小于1.0皮法和/或小于50飞法)。这种二极管的反向漏电流可被控制为不太高。肖特基二极管、串联的两个或更多个肖特基二极管或专门设计的二极管可最适合这种用途。在一些实施方案中，如图所示，电路426a还可包括(例如，与非线性电路423a并联)任何合适的电阻电路425a(例如，至少一个电阻器424a)以用于任何合适的功能，包括但不限于控制非线性电路423a的反向漏电流和/或通过在保持电路426a的非线性度的同时有效地消耗掉任何直流(“dc”)来防止二极管处的dc正电压上升。电阻电路425a(例如，电阻器424a)的电阻可以以任何合适的方式来选择，诸如通过使用面板的模型(包括其至尖端的刺激电压和电容)和非线性设备模型并且优化该模型。对于将一个或多个肖特基二极管用于非线性电路423a的实施方案，最优状态可例如在4.0至6.0兆欧之间改变，或甚至可能不需要附加漏电流。
115.非线性电路423a的至少一个非线性电元件(诸如二极管422a)可用于对前尖端接口部件421a上的电压进行调制和整流并可提供负载(例如，前尖端接口部件421a的电容(例如，有效地))，并且电阻电路425a(诸如电阻器424a)可用于对该电容放电和/或防止电容充
电。高性能和/或低电容和/或低电压肖特基二极管(例如，绝缘基板上)可用于提供这种二极管(例如，二极管422a和/或本文所述的任何其他适当的二极管)，其中这种二极管可由任何合适的材料制成，包括但不限于砷化镓和/或氮化钛，这些材料可具有大反向漏电流，但这种漏电流可由电阻电路(例如，电阻电路425a)适当地处理。在一些实施方案中，如果二极管被配置为具有呈某些性质的电流
–
电压特性(例如，i-v曲线)，包括但不限于在某个电压下具有突变的或基本上突变的非线性度的特性以及可通过平衡正向和反向特性来保持该电压的特性，则该二极管将为有用的。为了产生一定反向电压，二极管可被配置为具有i-v曲线，其中电流可足以漏出在正向电压上推入二极管中的电流和/或将操作点保持在非线性的区域中。一种或多种特定材料可用于为这种二极管提供此类性能特性。另选地或附加地，特定二极管可受到辐射损伤，使得二极管可操作以在触笔中使用期间漏电，这可消除对电阻电路(例如，电阻电路425a)的任何需求。例如，具有恒定反向电流而不是用一次谐波调制的电流的二极管可提供有用结果和/或可允许没有电阻电路(例如，电阻电路425a)的触笔，从而减少触笔的部件的数量。作为辐射损伤用于触笔的二极管的补充或替代，二极管可以以任何其他合适的方式处理，包括但不限于热处理或损伤和/或辐射处理或损伤以便将二极管配置为以有效方式执行，诸如增加或改变二极管的反向漏电流(例如，独立于反向电压来增加反向漏电流)。
116.触笔的前尖端触笔电路的电阻电路(例如，触笔400a的前尖端触笔电路426a的电阻电路425a)可包括一个或多个电阻器或可根本不提供该电阻电路(例如，当非线性电路423a利用具有有效增加的反向漏电流的二极管时)。另选地，此类电阻电路可包括任何合适的限流设备或由任何合适的限流设备提供，该限流设备可被视为恒流源。这可通过提供任何合适的限流场效应晶体管(“fet”)(例如，n型金属氧化物半导体(“nmos”)设备或耗尽型设备)而不是电阻器来实现。这种设备可被配置为不具有栅极，但可包括掺杂沟道上方的sio2或任何其他合适的元件(例如，轻微n型元件)，例如，使得流过其中的总电流量可为约1微安。这可提供平坦区域，使得当电路转到高电压时，该沟道可消失。因此，在一些实施方案中，尖端触笔电路(诸如尖端触笔电路426a)可被生成为单个芯片(例如，通过超大规模集成电路(“vlsi”))，该单个芯片可包括二极管(例如，肖特基二极管)(例如，作为电路423a的至少一部分)和限流fet(例如，二极管连接的耗尽型设备(例如，具有与mosfet的漏极相连的栅极的设备)，其中二极管连接的fet可提供二极管动作以及尖端触笔电路的恒定电流反向泄漏)(例如，作为电路425a的至少一部分)。
117.尽管仅一个二极管422a可被示出为由非线性电路423a提供，但是应当理解，任何合适的其他数量的非线性电元件可由非线性电路423a提供，这些非线性电元件彼此可为相同类型或不同类型的非线性电元件。例如，两个二极管可串联电耦合(例如，第一二极管的阳极可直接电耦合到主体触笔电路427a，而该第一二极管的阴极可直接电耦合到第二二极管的阳极，同时该第二二极管的阴极可直接电耦合到触笔400a的前尖端接口部件421a)。例如，两个或更多个二极管(例如，如图6所示的三个二极管)可串联耦合(例如，其中第一二极管的阳极耦合到第二二极管的阴极等)以形成不对称(例如，从上到下)波形，并且这可提供二次谐波。然而，与仅单个二极管(参见例如图2b)相比，串联提供的多个二极管(参见例如图6)可操作以降低跨该组合的寄生电容。换句话讲，串联的两个或三个二极管在电学上可看起来像单个二极管(例如，可操作以使设备100能够提取相同谐波(例如，二次谐波))，但
具有跨这些二极管的更低电容。跨这些二极管的正向电压降也可增加，但寄生电容的降低可更显著和/或有效。例如，跨串联的两个二极管的寄生电容可为一个二极管的寄生电容的一半，但具有该正向电压降的两倍。如果驱动波形被配置为在电压上对称(例如，方波、正弦波或梯形波)，则原始场中可不存在二次谐波，并且单个二极管或在相同方向上连接的二极管对(例如，如果两个二极管串联耦合的话，诸如其中第一二极管的阳极耦合到第二二极管的阴极)可由非线性电路423a提供以形成不对称(例如，从上到下)波形，并且这可提供二次谐波。方形或梯形刺激可具有发射场中的所有奇次谐波(包括三次谐波)，因此其可优先从二极管或非线性电路423a生成二次谐波。正弦驱动可不具有任何三次谐波，因此可使用背对背二极管或其他对称非线性电路423a，其可生成可被检测到的奇次谐波。在使用背对背二极管或其他对称非线性电路的一些实施方案中，可不提供或利用包括此类非线性电路的尖端触笔电路的电阻电路(例如，因为一个二极管可在向前方向上传导并且一个二极管可在向后方向上传导)。
118.作为另一个示例，两个或更多个二极管可并联电耦合(例如，第一二极管的阳极可直接电耦合到主体触笔电路，而该第一二极管的阴极可直接电耦合(或经由开关电耦合)到尖端接口部件，并且第二二极管的阴极可直接电耦合到主体触笔电路，而该第二二极管的阳极可直接电耦合(或经由开关电耦合)到尖端接口部件(参见例如图4))。此类并联二极管可操作以将尖端触笔电路(例如，图4的尖端触笔电路426c的非线性电路423c)配置为生成发射信号的三次谐波(例如，而不是仅在非线性电路内提供一个二极管时的二次谐波)，并且设备100可被配置为以与其他触笔类型的其他谐波不同的方式检测和处理此类三次谐波。
119.非线性电路423a的非线性电元件(诸如至少一个二极管422a)相对于触笔400a的前尖端接口部件421a的方向(例如，向前方向)可为任何合适的方向。例如，如图2至图2c所示，二极管422a的阳极a可直接电耦合到主体触笔电路427a，而二极管422a的阴极c可直接电耦合到触笔400a的前尖端接口部件421a。另选地，在其他实施方案中，二极管422a的阳极a可直接电耦合到前尖端接口部件421a，而二极管422a的阴极c可直接电耦合到主体触笔电路427a(参见例如图6的电路436a'的二极管的方向或图2c的电路436a的二极管的方向)。在任一实施方案中，由仅具有非线性电路423a内的二极管422a的前尖端触笔电路426a生成的谐波的阶数可为二次谐波，但此类谐波的相位或极性在这两个实施方案之间可不同，如可由i/o接口111a的投射电容电路检测的。因此，这两个实施方案可由相同或不同触笔利用以使两种不同触笔类型能够被i/o接口111a定位，其中每种触笔类型可与一种或多种特定输入特性相关联。例如，提供具有第一相位的二次谐波的触笔的尖端接口部件可由设备100确定为具有第一触笔标识，而提供具有与第一相位不同的第二相位的二次谐波的触笔的尖端接口部件可由设备100确定为具有与第一触笔标识不同的第二触笔标识，并且可由设备100以任何合适的一种或多种不同方式处理不同触笔标识。例如，处理器102可以以任何合适的方式利用特定所检测的触笔标识(或其不存在)，包括但不限于接受或拒绝来自特定触笔的输入，接受来自多个触笔和/或来自单个触笔的输入，允许或拒绝访问电子设备的特定功能，应用特定触笔轮廓，恢复电子设备的一个或多个设置，向第三方通知触笔在使用中，将设置应用于电子设备，将设置应用于电子设备上操作的程序(例如，这可包括更新显示器112a上的用户界面或设备100的其他方面)，改变图形对象的线厚度、颜、图案、擦除等等
以便由电子设备的图形程序呈现，改变电子设备上操作的视频游戏的设置等等。如图2c所示，例如，单个触笔400a可设置有两个不同尖端接口部件以用于提供两个不同触笔标识。例如，如图所示，前尖端触笔电路426a的非线性电路423a的二极管422a的阳极a可直接电耦合到主体触笔电路427a，而二极管422a的阴极c可直接电耦合到触笔400a的前尖端接口部件421a，并且相反地，后尖端触笔电路436a的非线性电路433a的二极管432a的阴极c可直接电耦合到主体触笔电路427a，而二极管432a的阳极a可直接电耦合到触笔400a的后尖端接口部件431a，使得前尖端接口部件421a可提供具有第一相位的二次谐波，而后尖端接口部件431a可提供具有第二相位的二次谐波。另选地，可由前尖端触笔电路426a的非线性电路423a提供第一数量的二极管(例如，1)，而可由后尖端触笔电路436a的非线性电路433a提供第二不同数量的二极管(例如，2)(例如，并联的2个二极管(如图4的电路423c所示)或串联的3个二极管(如图6的电路436a’所示))，使得前尖端接口部件421a可提供二次谐波，而后尖端接口部件431a可提供不同(例如，三次)谐波。因此，设备100可被配置为确定用户u是否可沿着i/o接口111a移动触笔400a的前尖端接口部件421a(例如，在图2a和图2b处)或沿着i/o接口111a移动触笔400a的后尖端接口部件431a(例如，在图2d和图2e处)，使得设备100可被配置为以不同方式处理这些不同尖端接口部件的检测。例如，设备100可被配置为利用前尖端接口部件421a的检测来实现绘图对象(例如，图形线)的生成并且利用后尖端接口部件431a的检测来实现擦除对象的生成(例如，任何图形内容的移除)，使得可以以与可在一端上具有绘图工具并在另一端上具有擦除工具的物理铅笔类似的方式在系统1内利用触笔400a。但应当理解，设备100可被配置为以任何合适的不同方式处理不同触笔标识。在一些实施方案中，不同尖端接口部件(例如，在相同触笔的相对两端上或在手套的不同手指上或在完全不同的触笔或附件上)可包括不同泄放电阻器(例如，不同尖端接口部件的不同电阻电路)。当泄放电阻器改变时，二次谐波的定时可改变，并且可检测为二次谐波相对于一次谐波的相对相位变化。此类相位变化检测的一种用途可为使用力敏电阻器来改变电阻，因此例如使得能够估计尖端力(例如，如可相对于图4的触笔400c的电路426c所描述的)。
120.因此，触笔400a可被配置为作为半被动式和/或非线性触笔来操作。半被动式触笔可为没有主动发射器的触笔，诸如可被配置为对入射场作出反应但可能不是简单线性探头(如用户的手指或导电杆)的触笔。触笔400a可以以极低成本提供，因为其可不需要任何内部功率源并且可不需要任何有线/无线通信接口数据56与设备100的任何直接耦合或通信。触笔400a由于能够与直接用户触摸事件(例如，无意用户触摸事件)区分开而可提供优于投射电容式输入设备上的被动式触笔的改进性能。触笔400a的非线性度可使发射信号ts的调制频率(例如，基频)加倍(或以其他方式提供其任何合适的倍数)(例如，从200khz到400khz(参见例如图6d，从一次谐波671到二次谐波673))，使得可检测到非线性度的许多循环，从而可通过要求在多个循环内检测谐波多次或仅在单个循环内检测谐波一次来减少噪声。
121.除了与在被配置为提供互电容感测时的i/o接口111a一起使用之外，触笔400a还可被配置为与在被配置为提供自电容感测时的i/o接口111a一起使用。例如，如图2f和图2g所示，当提供自电容感测时，i/o接口111a的阵列的每个像素或垫(例如，第一垫111ap1和第二垫111ap2)可由其自身发射器电路t的其自身信号ts驱动并且实现的信号rs可由任何合适的接收器电路r检测。在自电容感测的环境中，驱动像素所用的电流可为所驱动的电压的非线性函数，因此可与线性效应(诸如附近手指或手掌)区分开。可例如通过以下方式将自
电容感测与互电容感测组合：在一个电极上驱动电压并且监测进入该节点中的电流和进入保持在一定电压下的附近节点中的电流。
122.如图3至图3c所示的另一个触笔400b可包括触笔i/o电路411b，该触笔i/o电路可包括主体触笔电路427b，该主体触笔电路可电耦合到前尖端触笔电路426b和/或电耦合到后尖端触笔电路(未示出)。主体触笔电路427b可为任何合适的电路，其可操作以在用户u围绕主体部分417b的至少一部分握持触笔400b时电耦合(例如，电容耦合)到用户u。如图3所示，例如，主体触笔电路427b可为沿着触笔400b的主体部分417b的长度的至少一部分延伸的至少一个导电线，其可由任何合适的绝缘物428b绝缘。另选地，主体触笔电路427b可由导电(例如，铜)带沿着主体417b的一部分提供，其中这种带可定位在任何合适的绝缘物(诸如任何合适的材料的指垫)下方。可提供任何合适的外壳401b以保护主体触笔电路427b，诸如塑料外壳。在一些实施方案中，这种外壳可操作以提供绝缘物428b。附加地或另选地，主体触笔电路417b的至少一部分可经由外壳401b和/或绝缘物428b至少部分地暴露以实现由用户u进行的直接接触。当用户u围绕和/或沿着主体417b的一部分握持触笔400b时，可固有地形成电容或用户处理电容器uhc(例如，如图3c所示)。用户处理电容器uhc的电容可足够大以从尖端传递期望的信号，但不会大到允许来自静电放电事件的大瞬态通过。例如，用户处理电容器uhc的电容可为任何合适的电容，诸如在1.0皮法至10.0皮法的范围内的电容。
123.触笔i/o电路411b可包括前尖端接口部件421b，该前尖端接口部件可提供前尖端部分415b的至少一部分。前尖端接口部件421b可以是触笔400b中被配置为与设备i/o接口111a直接对接的部分。例如，前尖端接口部件421b可由任何合适的材料形成，包括但不限于有机硅、橡胶、含氟弹性体、塑料、尼龙、导电或介电泡沫、金属(例如，黄铜(例如，具有介电涂层(例如，具有高介电常数的薄涂层)的黄铜球))或任何其他合适的材料或材料的组合。这样，在整个输入表面110a上拖动前尖端接口部件421b可不对输入表面110a或涂敷到输入表面110a的涂层造成损害，诸如但不限于抗反射涂层、疏油涂层、疏水涂层、装饰涂层、油墨层等。前尖端接口部件421b可被配置为可移除地附接到主体417b(诸如经由螺纹/螺钉、棘爪和/或凹部、过盈配合或卡扣配合和/或磁吸引力等)，并且电容式电耦合(诸如通过弹簧针、弹簧等)。任何触笔电场的输送可从前尖端接口部件421b提供并且不从触笔i/o电路411b的其他部分提供。与部件421a一样，前尖端接口部件421b可为任何合适尺寸的任何合适形状，诸如球体或半球体。例如，在一些特定实施方案中，前尖端接口部件421b可作为任何合适的直径(诸如2毫米的直径)的球(例如，焊球和/或黄铜球)来提供。前尖端接口部件421b可被配置为提供输入表面110a上的相同覆盖区域(例如，(例如，电荷的)尖端场相交区域)，而不管轴线120相对于输入表面110a的平面的角度如何。前尖端接口部件421b的尺寸可被制得尽可能小以实现前尖端部分415b相对于设备i/o接口111a的精确定位。
124.前尖端触笔电路426b可定位在前尖端接口部件421b和主体触笔电路427b的一部分(例如，前端)之间并且电耦合到该前尖端接口部件和该主体触笔电路的该部分中的每一者。前尖端触笔电路426b可被配置为任何合适的电路，其可操作以在用户u握持触笔400b的主体417b时调制前尖端接口部件421b处的电容(例如，有效电容)，使得触笔400b的前尖端接口部件421b可受到可由电子设备100的设备i/o接口111a的设备i/o电路生成的设备刺激的刺激。例如，前尖端触笔电路426b可包括可(例如，串联)电耦合在前尖端接口部件421b与主体触笔电路427b之间的任何合适的开关电路423b。开关电路423b可包括任何合适数量的
任何合适类型的开关元件422b，诸如高阻抗开关，诸如场效应晶体管(“fet”)(例如，金属氧化物半导体场效应晶体管(“mosfet”))。另外，如图所示，前尖端触笔电路426b可包括由任何合适的电源408b供电的任何合适的微控制器402b(例如，低频、极低功率电池驱动电路)以便使开关元件422b在开路状态与闭合状态之间切换，在开路状态下，前尖端接口部件421b和主体触笔电路427b不电耦合，并且在闭合状态下，前尖端接口部件421b和主体触笔电路427b由开关元件422b电耦合。微控制器402b可被配置(例如，被编程)为根据特定图案(例如，微应用程序403b)或根据可由微控制器402b实现的两个或更多个图案中的选定图案来切换(例如，断开或闭合)开关元件422b。前尖端触笔电路426b可作为极低功率电路来提供，其可根据特定图案来调制触笔400b的前尖端接口部件421b的有效电容tc。前尖端接口部件421b可被配置为具有足以使用投射电容进行无源定位的有效电容，诸如例如，200飞法或任何其他合适的量值的有效电容。在一些实施方案中，并非由触笔400b本地的电源408b供电，控制器402b可由任何合适的外部刺激(例如，设备i/o电路和/或握持触笔的用户)供电。
125.一个、一些或每个可用图案可操作以使设备100能够将触笔400b与直接用户触摸事件(例如，通过用户u在i/o接口111a上的手指或手掌事件)区分开，因为可响应于前尖端接口部件421b的经图案调制的有效电容实现发射信号ts而由(例如，图3a的用于互电容的)一个或多个节点111an或垫111ap(例如，图3b和图3c的用于自电容的垫111ap3)处的接收信号rs检测到图案，其中该图案可为用户u可不自行重复的图案(例如，没有前尖端触笔电路426b)。作为一个示例，示例性图案可为巴克序列后跟数字代码，其中仅末尾数字代码中的位可改变。具有低频图案的原因可以是使切换电路所使用的功率最小化。因此，触笔400b可作为低功率、半永久电池切换触笔来提供。触笔400b可不提供任何其他电路，使得其可以以低成本并用极低功率的电池制得，该电池可被配置为使触笔400b能够正常工作很多年而不更换。在一些实施方案中，电池可被配置用于任何合适的使用持续时间，诸如在5至50毫安培小时的范围内。在一些实施方案中，触笔400b还可提供任何合适的输入部件以使用户u能够选择可供前尖端触笔电路426b使用的许多图案中的特定图案，使得设备100可检测到特定图案并且设备100可执行可与该特定图案相关联的特定功能(例如，设备100可被配置为利用具有第一经图案调制的有效电容的前尖端接口部件421b的检测来实现红绘图对象(例如，红图形线)的生成并且利用具有第二经图案调制的有效电容的前尖端接口部件421b的检测来实现绿绘图对象(例如，绿图形线)的生成，使得可以以与可选择性地输出各种墨之一的物理多笔类似的方式在系统1内利用触笔400b。但应当理解，设备100可被配置为以任何合适的不同方式处理作为不同触笔标识的不同图案。
126.用于识别和定位这种触笔400b的i/o接口111a的设备i/o接口控件可特别地被配置或调谐用于该特定类型的触笔和/或可供该触笔使用的一个、一些或每个图案，使得其可有效地操作以初始识别并粗略定位这种触笔的位置(例如，通过有效地实现其他类型的触摸检测(例如，用户手指触摸或其他图案)的拒绝)，诸如通过特定图案的检测，然后该控件(例如，一种或多种算法或应用程序)可被配置为切换到特定于所检测的触笔的该类型的模式(例如，横跨传感器层110b或在触笔的初始检测位置的特定半径内(例如，以实现更好的抖动性能))。例如，算法可被配置为针对特定发射信号来感测触笔的特定图案，并且一旦被检测到，就可利用更密集和/或频繁和/或聚焦的扫描来沿着i/o接口检测该特定图案(例
如，作为正常扫描的一部分，尝试检测特定预期触笔的特定图案，然后当检测到该特定图案时，使扫描特征斜升以跟踪该特定图案(例如，可更新信号驱动的类型(例如，仅可驱动触笔的初始检测位置周围的迹线(例如，以降低信噪比)))。在图案可为巴克序列后跟数字代码的实施方案中，巴克序列自身和其检测可不需要改变。
127.因此，触笔400b可被配置为提供开关，该开关可以以相对较低频率进行调制和/或可由可与电子表的低功率电路类似的低功率电路驱动，而i/o接口111a的投射电容式输入设备可被配置为寻和/或检测通过改变触笔400b的负载(例如，使用匹配滤波器)来调制的信号。触笔400b可以是极低功率半永久电池供电的触笔，其可以以极低成本提供，因为其可不需要实质内部功率源并且可不需要任何有线/无线通信接口数据56与设备100的任何直接耦合或通信。触笔400b由于能够与直接用户触摸事件(例如，无意用户触摸事件)区分开而可提供优于投射电容式输入设备上的被动式触笔的改进性能。尽管未示出，但是与触笔400a一样，单个触笔400b可设置有两个不同尖端接口部件以用于提供两个不同触笔标识。例如，前尖端触笔电路426b的开关电路423b可操作以生成第一图案，而后尖端触笔电路的开关电路可操作以生成与第一图案不同的第二图案。附加地或另选地，触笔400b的输入部件可操作以将其开关电路所生成的图案的类型从第一图案调节为与第一图案不同的第二图案。
128.除了如本文所述的之外，如图4所示的又一个触笔400c例如可类似于触笔400a。如图所示，触笔400c可包括触笔i/o电路411c，该触笔i/o电路可类似于触笔i/o电路411a并且可操作以仅受到外部刺激(诸如可由电子设备100的设备i/o接口111a的设备i/o电路和/或由用户u在握持触笔400c时生成的设备刺激)的刺激，由此触笔i/o电路411c的该刺激可操作以使触笔i/o电路411c能够提供任何合适的触笔电场，然后设备100可检测该触笔电场以便估计触笔400c的位置。触笔400c可包括在前尖端部分415c与后尖端部分(未示出)之间延伸的笔杆或手柄或主体部分417c，其中主体部分417c可被配置为在用户u可横跨设备100的设备i/o接口111a的输入表面110a滑动触笔400c的尖端部分时由该用户握持。
129.触笔i/o电路411c可包括主体触笔电路427c，该主体触笔电路可电耦合到前尖端触笔电路426c和/或电耦合到后尖端触笔电路(未示出)。主体触笔电路427c可为任何合适的电路，其可操作以在用户u围绕主体部分417c的至少一部分握持触笔400c时电耦合(例如，电容耦合)到用户u。如图4所示，例如，主体触笔电路427c可为沿着触笔400c的主体部分417c的长度的至少一部分延伸的至少一个导电线，其可由任何合适的绝缘物428c绝缘。另选地，主体触笔电路427c可由导电(例如，铜)带沿着主体417c的一部分提供，其中这种带可定位在任何合适的绝缘物(诸如任何合适的材料的指垫)下方。可提供任何合适的外壳401c以保护主体触笔电路427c，诸如塑料外壳。在一些实施方案中，这种外壳可操作以提供绝缘物428c。附加地或另选地，主体触笔电路427c的至少一部分可经由外壳401c和/或绝缘物428c至少部分地暴露以实现由用户u进行的直接接触。当用户u围绕和/或沿着主体417c的一部分握持触笔400c时，可固有地形成电容或用户处理电容器(例如，uhc(图4中未示出))。与面板至尖端电容(例如，当触笔400c与设备100一起使用时，前尖端接口部件421c与靠近前尖端接口部件421c的一个或多个节点111an的阵列迹线行111ar和阵列迹线列111ac中的每一者之间的电场响应电容(例如，电容sdc))相比，这种用户处理电容器的电容可相对较大，但不会大到使得静电放电将可能损坏设备。触笔i/o电路411c可包括前尖端接口部件
421c，该前尖端接口部件可提供前尖端部分415c的至少一部分。前尖端接口部件421c可以是触笔400c中被配置为与设备i/o接口111a直接对接的部分。例如，触笔400c的前尖端接口部件421c可类似于触笔400a的前尖端部件421a。
130.前尖端触笔电路426c可定位在前尖端接口部件421c和主体触笔电路427c的一部分(例如，前端)之间并且电耦合到该前尖端接口部件和该主体触笔电路的该部分中的每一者。前尖端触笔电路426c可被配置为任何合适的电路，其可操作以在用户u握持触笔400c的主体417c时在主体触笔电路427c与前尖端接口部件421c之间提供非线性负载，使得触笔400c的前尖端接口部件421c可受到可由电子设备100的设备i/o接口111a的设备i/o电路生成的设备刺激的刺激。例如，前尖端触笔电路426c可包括可(例如，串联)电耦合在前尖端接口部件421c与主体触笔电路427c之间的任何合适的非线性电路423c。非线性电路423c可包括任何合适数量的非线性电气子电路(例如，并联)，诸如非线性电气子电路422c'和/或非线性电气子电路432c'，每个非线性电气子电路可包括任何合适数量和类型的非线性电元件。例如，如图所示，非线性电气子电路422c'可包括至少一个二极管422c，并且非线性电气子电路432c'可包括至少一个二极管432c。非线性电路423c的一个、一些或每个二极管(例如，二极管422c和/或二极管432c)可为任何合适类型的二极管，诸如肖特基二极管、呈二极管配置的晶体管(例如，二极管连接的晶体管)等。在一些实施方案中，非线性电路423c的一个或每个非线性电气子电路可包括任何合适数量(例如，两个或三个或四个或更多个)二极管，这些二极管可串联耦合在一起(例如，一个二极管的阴极可耦合到下一个二极管的阳极等)。另选地，如图所示，仅可由每个非线性电气子电路提供单个二极管，其中二极管422c的阳极可电耦合到主体触笔电路427c并且其中二极管422c的阴极可经由任何合适的开关电路429c'电耦合到前尖端接口部件421c，该开关电路可(例如，串联)电耦合在前尖端接口部件421c与非线性电气子电路422c'之间，和/或其中二极管432c的阴极可电耦合到主体触笔电路427c并且其中二极管432c的阳极可经由任何合适的开关电路439c'电耦合到前尖端接口部件421c，该开关电路可(例如，串联)电耦合在前尖端接口部件421c与非线性电气子电路432c'之间。开关电路429c'可包括任何合适数量的任何合适类型的开关元件429c，并且开关电路439c'可包括任何合适数量的任何合适类型的开关元件439c，其中例如一个、一些或每个开关元件可为高阻抗开关，诸如场效应晶体管(“fet”)(例如，金属氧化物半导体场效应晶体管(“mosfet”))或可以以任何合适的方式(例如，通过用户输入按钮(例如，经由孔416)和/或任何其他合适的压力或力等)控制的任何其他合适的开关。尖端触笔电路426c的任何开关可为力或压力敏感开关(例如，如果向开关施加超过一定阈值量的力，则开关可闭合(例如，开关429c可被配置为断开，除非向其施加至少10克力(例如，除非用户用至少10克力抵靠设备100按压尖端接口部件421c)和/或开关439c可被配置为断开，除非向其施加至少20克力(例如，除非用户用至少20克力抵靠设备100按压尖端接口部件421c)等)。附加地或另选地，尖端触笔电路426c的任何开关可为机械开关，其可通过用户按压或压下用户界面按钮(例如，经由孔416)或经由任何其他合适的用户动作来断开或闭合。
131.因此，与触笔400a一样，触笔400c可操作以提供至少两个不同触笔标识。例如，由于二极管422c相对于二极管432c翻转，使得前尖端接口部件421c可在开关429c闭合时且在开关439c断开时(由此二极管422c而非二极管432c电耦合在主体触笔电路427c与前尖端接口部件421c之间)提供具有第一相位的二次谐波，和/或使得前尖端接口部件421c可在开关
429c断开时且在开关439c闭合时(由此二极管432c而非二极管422c电耦合在主体触笔电路427c与前尖端接口部件421c之间)提供具有与第一相位不同的第二相位的二次谐波，和/或使得前尖端接口部件421c可在开关429c和439c中的每一者断开时(由此二极管422c和432c都不电耦合在主体触笔电路427c与前尖端接口部件421c之间)不提供二次谐波。另选地，前尖端接口部件421c可在开关429c和开关439c中的仅一者闭合时且在开关429c和开关439c中的另一者断开时(由此二极管422c和二极管432c中的仅单一者电耦合在主体触笔电路427c与前尖端接口部件421c之间)提供二次谐波，或前尖端接口部件421c可在开关429c和开关439c中的每一者闭合时(由此二极管422c和432c中的每一者可电耦合在主体触笔电路427c与前尖端接口部件421c之间)提供不同(例如，三次)谐波，或前尖端接口部件421c可在开关429c和439c中的每一者断开时(由此二极管422c和432c都不电耦合在主体触笔电路427c与前尖端接口部件421c之间)不提供二次谐波或三次谐波。因此，设备100可被配置为确定用户u是否可沿着i/o接口111a移动触笔400c的前尖端接口部件421c，且仅非线性电气子电路422c'由开关电路429c'电耦合到该前尖端接口部件，或仅非线性电气子电路432c'由开关电路439c'电耦合到该前尖端接口部件，或非线性电气子电路422c'和非线性电气子电路432c'中的每一者由开关电路429c'和开关电路439c'电耦合到该前尖端接口部件，或没有任何非线性子电路由任何开关电路电耦合到该前尖端接口部件，使得设备100可被配置为以不同方式处理这些不同尖端接口部件的检测。因此，一个或多个切换电路的使用可用于改变触笔400c的尖端接口部件421c的触笔标识(例如，在不同谐波之间和/或在不同相位之间)而不是利用不同尖端接口部件(例如，如上文相对于触笔400a的尖端接口部件421a和431a所描述)。
132.在一些实施方案中，如图所示，电路426c还可包括(例如，与非线性电路423c并联)任何合适的电阻电路425c(例如，至少一个电阻器424c(例如，任何合适的力感测电阻器(例如，如图所示)或任何其他合适的电阻器))以用于任何合适的功能，包括但不限于控制非线性电路423c的反向漏电流和/或通过在保持电路426c的非线性度的同时有效地消耗掉任何dc来防止二极管处的dc正电压上升。在一些实施方案中，诸如与触笔400a的电阻电路425a类似，电阻电路425c(例如，电阻器424c)的电阻可以以任何合适的方式来选择，诸如通过使用面板的模型(包括其至尖端的刺激电压和电容)和非线性设备模型并且优化该模型。对于将一个或多个肖特基二极管用于非线性电路423c的实施方案，最优状态可例如在4.0至6.0兆欧之间改变，或甚至可能不需要附加漏电流。
133.如可由任何触笔或附件提供的本文所述的任何开关可设置在手柄部分中，诸如在任何二极管或电阻器或非线性电路或尖端触笔电路之后。这种开关可操作以中断它们之间的dc路径，这可有效地断开非线性度，因为dc电压可跨二极管上升，并且反向偏压可不允许任何电流流动。这可用作通向设备100的i/o接口111a的传感器电路的信号(例如，可由该传感器电路检测的信号)或用于“中断”或抬起笔。附加地或另选地，这可用开关完成，该开关可仅在向触笔/附件的尖端施加压力时接通，从而可在力上而不是在估计z-高度上(例如，如本文所提及)启用“闭合/中断”。
134.除了如本文所述的之外，如图5所示的又一个附件400d例如可类似于触笔400a或本公开的任何其他触笔。附件400d可被配置有任何合适结构的附件外壳401d，诸如如图所示的手套，或可由用户穿戴或以其他方式用来与电子设备100交互的任何其他附件。附件
400d包括附件i/o电路411d，该附件i/o电路可类似于触笔i/o电路411a或触笔i/o电路411b并且可操作以受到外部刺激(诸如可由电子设备100的设备i/o接口111a的设备i/o电路和/或由用户u在使用附件400d时(例如，在用户的手穿戴着手套附件400d时)和/或由附件400d的小电源生成的设备刺激)的刺激，由此附件i/o电路411d的刺激可操作以使附件i/o电路411d能够提供任何合适的附件电场，然后设备100可检测该附件电场以便估计附件400d的位置。附件400d可包括在前尖端部分415d与后尖端(或开口端)部分之间延伸的中空笔杆或手指主体部分417d(例如，属于主体401d的手指401df)，其中主体部分417d可被配置为在用户可横跨设备100的设备i/o接口111a的输入表面110a滑动附件400d的尖端部分(例如，可使附件400d的前尖端接口部件421d电气暴露或以其他方式与该前尖端接口部件相邻的手指尖端部分)时由用户u穿戴(例如，由或围绕用户的手指穿戴或以其他方式穿戴在用户的手指上)。
135.附件i/o电路411d可包括可电耦合到前尖端附件电路426d的主体附件电路427d。主体附件电路427d可为任何合适的电路，其可操作以在用户u围绕用户u的一部分或抵靠用户u的一部分(例如，手指(例如，指尖))穿戴着附件400d(例如，手指401df的主体部分417d)时电耦合(例如，电容耦合)到用户u。如图5所示，例如，主体附件电路427d可为横跨手指401df的主体部分417d的中空部延伸的至少一个导电垫以便由用户的手指和/或环状导电结构接触，该环状导电结构可操作以穿戴在用户的手指周围。可提供任何合适材料的任何合适外壳401d以保护主体附件电路427d。当用户u穿戴着附件400d时，可固有地形成电容或用户处理电容器(例如，uhc)。与面板至尖端电容(例如，当附件400d与设备100一起使用时，前尖端接口部件421d与靠近前尖端接口部件421d的一个或多个节点111an的阵列迹线行111ar和阵列迹线列111ac中的每一者之间的电场响应电容(例如，电容sdc))相比，这种用户处理电容器的电容可相对较大，但不会大到使得静电放电将可能损坏设备。附件i/o电路411d可包括前尖端接口部件421d，该前尖端接口部件可提供前尖端部分415d的至少一部分。前尖端接口部件421d可以是附件400d中被配置为与设备i/o接口111a直接对接的部分。例如，附件400d的前尖端接口部件421d可类似于触笔400a的前尖端部件421a。
136.前尖端附件电路426d可定位在前尖端接口部件421d和主体附件电路427d的一部分(例如，前端)之间并且电耦合到该前尖端接口部件和该主体附件电路的该部分中的每一者。前尖端附件电路426d可被配置为任何合适的电路(例如，类似于电路426a和/或电路426c)，其可操作以在用户u穿戴着附件400d的主体417d时在主体附件电路427d与前尖端接口部件421d之间提供非线性负载，使得附件400d的前尖端接口部件421d可受到可由电子设备100的设备i/o接口111a的设备i/o电路生成的设备刺激的刺激。另选地，前尖端附件电路426d可被配置为任何合适的电路，其可操作以按与电路426b和/或本文所述的任何其他尖端附件电路类似的方式工作。因此，虽然附件400d的总体结构可类似于手套或任何其他合适的可穿戴附件而不是触笔，但可利用与本文所述的任何触笔类似的附件400d。
137.如所提及的，并且如图6和图6a进一步所示，电子设备100的传感器层110b可被配置为提供任何合适数量的阵列迹线列111ac和任何合适数量的阵列迹线行111ar的矩阵或阵列或网格，这些阵列迹线列和阵列迹线行中的任何两者可相交以提供感测节点。阵列迹线列111ac在本文中也可被称为发射电极，而阵列迹线行111ar在本文中也可被称为接收电极。在一些实施方案中，这些发射和接收电极中的每一者可至少部分地由光学透明导体形
成，诸如但不限于金属氧化物(诸如铟锡氧化物和锑锡氧化物)、由银纳米线、碳纳米管、铂纳米线、金纳米线等等形成的纳米线图案、金属的薄沉积物等。每个发射电极可提供任何合适的电容(例如，c
jxd
)并且每个接收电极可提供任何合适的电容(例如，c
ixs
)。如图所示，发射电极可设置成可与矩阵中的接收电极正交(例如，在接收电极下方)的阵列，而传感器层110b的正交发射电极和接收电极的阵列或矩阵可设置在输入表面输入部件110a(例如，玻璃)下方或以其他方式与该输入表面输入部件相邻(例如，蚀刻进该输入表面输入部件中或层叠在该输入表面输入部件上或以其他方式抵靠该输入表面输入部件定位)。应当理解，尽管本文可使用各种方向和取向术语，诸如“列”和“行”及“x
‑”
和“y
‑”
和“z”、“上”和“下”、“前”和“后”、“左”和“右”、“上部”和“下部”、“顶部”和“底部”和“侧部”、“上方”和“下方”、“竖直”和“水平”和“对角”、“长度”和“宽度”和“厚度”和“直径”和“横截面”和“纵向”等，但此类参考仅是为了方便起见，并且利用这些词语并非要进行任何固定或绝对方向或取向限制。如果重新取向，可能需要在其描述中使用不同的方向或取向术语，但将不会以任何方式改变其在本文所述主题的范围和实质之内的基本性质。例如，虽然可相对于i/o部件111a来引用“x-y”布局，但可利用斜格子布局(其中可不存在专用x-或y-元件，但其中每个元件可在触摸屏的扫描期间的不同时间发射或感测)来实现使用本文所述的任何触笔或附件。因此，对所述实施方案的细节的引用并不旨在限制其范围。
138.可由i/o接口111a的(例如，传感器层110b的)任何合适的发射器电路t在一个、一些或每个发射电极上发出或发射任何合适的电信号(例如，发射信号)ts，诸如任何合适的电压波形(例如，正弦驱动或梯形电压)(例如，v
jstim
)。这种发射信号ts可驱动可定位在输入表面110a上的触笔的非线性电路(例如，触笔400a的电路436a')，并且此类非线性度可产生发射信号ts的谐波或任何其他合适的非线性方面。任何合适的电信号(例如，接收信号)rs诸如任何合适的感测电流(例如，i
i感测
)可由i/o接口111a的(例如，传感器层110b的)任何合适的接收器电路r检测，该接收器电路可沿着接收电极中的每一者设置或可与两个或更多个接收电极共享和串行使用。如图所示，接收器电路r可为任何合适的电路，诸如任何合适的运算放大器电路(例如，电流感测放大器(例如，具有反馈))和模数转换器(“adc”)，其可操作以使可在接收电极上感测的电流或其他信号数字化(例如，接收器电路r可操作以将其他电极保持在虚拟接地端并且利用电流-电压放大器，然后使接收电极上的电压数字化)。然后，可由处理器102和其上运行的任何合适的应用程序103与i/o接口111a的电路(例如，传感器层110b的电路t和电路r)的组合提供任何合适的数字信号处理(“dsp”)以便提取接收信号rs相对于发射信号ts的任何非线性方面(例如，以解调正弦波的二次谐波)，然后基于提取的非线性方面来估计触笔或附件尖端相对于设备100的位置(例如，沿着输入部件110a的表面的x-y位置)。
139.例如，图6b的曲线图650可指示示例性发射电压的示例性随时间变化的图表，该发射电压诸如为可由电路t向i/o接口111a的传感器层110b的发射电极施加的电压发射信号ts。图6c的曲线图660可指示示例性尖端电压的示例性随时间变化的图表，该尖端电压诸如为电压接收信号rs，当尖端可受到曲线图650的发射电压的刺激时，如由触笔的尖端(例如，触笔400a的尖端431a(例如，具有非线性电路436a'))在i/o接口111a的传感器层110b的接收电极上所提供的电路r可感测到该电压接收信号(如果不存在尖端，则发射电极可仅为纯电容，并且所感测的电流可通过该电容电抗性地相关，并且可异相但仍类似于发射信号(例
如，正弦，而非不对称畸变))。图6d的曲线图670可指示如接收电极(例如，曲线图660的电压接收信号rs)所感测的所施加的电压(例如，曲线图650的电压发射信号ts)的示例性量值相对于频率的示例性图表，例如如可由设备100的dsp确定。例如，如图所示，曲线图670可识别基频(例如，一次谐波)671(例如，在200khz的频率(例如，发射信号ts的基频)下)和非线性方面(例如，二次谐波)673(例如，在400khz的频率(例如，发射信号ts的基频的倍数)下)。因此，触笔400a的非线性度可使发射信号ts的调制频率(例如，基频)加倍(或以其他方式提供其任何合适的倍数)(例如，从200khz到400khz(参见例如图6d，从一次谐波671到二次谐波673))，使得可检测到非线性度的许多循环，从而可通过要求在多个循环内检测谐波或任何其他合适的非线性方面多次或仅在单个循环内检测谐波或任何其他合适的非线性方面一次来减少噪声。图6e的描绘680可指示(例如，由设备100的任何合适的处理的dsp1(例如，dsp1@1x))基于系统的一些或每个接收电极的任何基频或一次谐波信息(例如，曲线图670的频率671的信息)来确定要在输入部件110a的表面上感测的任何外部元件，如图所示，其可不仅由描绘部分681指示触笔尖端，而且由描绘部分683指示用户手部的一部分，而图6f的描绘690可指示(例如，由设备100的任何合适的处理的dsp2(例如，dsp2@2x)基于系统的一些或每个接收电极的任何非线性方面或多次(例如，二次)谐波信息(例如，曲线图670的频率673的信息)来确定要在输入部件110a的表面上感测的任何外部元件，如图所示，其仅可由描绘部分691指示触笔尖端并且还不指示用户手部的一部分。这可为具有非线性电路的触笔创建唯一标识符，该非线性电路可解决某些位置检测问题，诸如消歧、合并和负像素。
140.因此，每个接收电极解调路径的一个dsp可被设定为刺激频率(例如，刺激发射信号ts的频率)的两倍以便识别具有非线性电路(例如，提供二次谐波的电路)的触笔的位置，这可用于仅识别触笔的位置而不识别可能未提供任何非线性度的用户。因此，可在一个或多个发射电极上提供发射信号(例如，刺激电压(例如，纯音或仅具有奇次谐波))以驱动触笔的非线性电路，该非线性电路可在触笔尖端处产生发射信号的谐波或任何其他合适的非线性方面(例如，因非线性负载(例如，整流器(例如，二极管))引起的不对称畸变)，该谐波或任何其他合适的非线性方面可在一个或多个接收电极上接收为接收信号，并且通过任何合适的处理(例如，dsp)来使用以诊断谐波或非线性度(例如，通过识别感测电流谱中的非线性度(例如，识别感测电流谱包含二阶谐波))，从而确定触笔的尖端可相对于电极位于何处。
141.图7是用于确定在电子设备的输入部件处具有非线性电路的触笔(例如，在电子设备100的输入部件110a处具有非线性电路423a的触笔400a)的位置的例示性过程700的流程图。过程700可在操作710处开始，在该操作处，可由电子设备在一个、一些或每个发射电极上(例如，每个发射电极串行地)以任何合适的方式(例如，以任何合适的发射图案(例如，可以以任何合适的发射图案(例如，根据任何多刺激矩阵(multi-stim matrix))向或根本不向不同发射电极提供具有两个交变相位(例如，0
°
或180
°
)之一的相同刺激波形)发射或以其他方式提供任何合适的发射信号或电压波形(例如，发射信号ts)。发射信号可包括具有很少或可忽略的二次谐波或已知的二次谐波的波形。例如，二次谐波可较低，诸如比波形的基频低约50db。发射信号可为正弦波形或非正弦波形。例如，可通过将一次谐波和一些量的三次谐波和/或五次谐波等添加到正弦波形来生成或估计梯形波形，这可能不会增加发射
波形的电压(例如，vmax)但可增加波形的基频，从而可增加可经由非线性触笔(例如，具有电路426a的触笔400a)生成和检测的非线性方面(例如，二次谐波)。因此，通过添加奇次谐波(例如，生成可仅具有或可仅基本上具有奇次谐波的波形)，我们可基本驱动梯形波形，该梯形波形可在没有更高vmax的情况下提供更高基频，这可服从某些系统约束，同时还增加发射信号的非线性方面(例如，二次谐波)，该非线性方面可由系统通过使用具有非线性电路的触笔来检测。
142.在操作720处，过程700可包括电子设备(例如，使用运算放大器电路(例如，电流-电压放大器))将其他电极(例如，接收电极)保持在虚拟接地端，并且(例如，使用adc)使这些电极上(例如，一个、一些或每个接收电极上)所感测的任何电流(例如，接收信号rs)数字化。例如，i/o接口111a的传感器层110b的任何合适的接收电路r可电容耦合到节点(例如，接收和发射电极的阵列的电容感测节点)，并且可使用任何合适的反馈电路来保持在恒定电压和/或虚拟接地端，然后可将电压(例如，尖端电压)输出到adc。虽然在操作720处感测的接收信号rs通常可在一个或多个接收电极上感测，但设备100可附加地或另选地被配置为监测驱动电极上的电流以确定一个或多个接收信号rs。例如，可测量驱动电极处的电流，当具有非线性电路的触笔影响一个或多个驱动电极上的一个或多个发射信号时，该电流可包括谐波驱动的部分或在其他方面非线性或不对称畸变的部分。在操作730处，过程700可包括在所测量的电流(例如，操作720的接收电极的(和/或驱动电极的)接收信号rs)上移除任何相关的噪声。
143.在操作740处，过程700可包括(例如，利用电子设备(例如，使用任何合适的dsp))提取所测量的电流相对于发射波形的任何合适的非线性方面。例如，操作740可包括从操作720处感测的当前接收信号rs解调操作710的正弦发射信号ts的二次谐波。操作740可包括执行接收电极上的感测输出电流相对于发射电极上提供的输入电压的任何合适比较以便识别非线性方面(例如，(例如，接收信号处的发射信号的)基频的二次或三次或其他合适的谐波或不对称畸变或非线性畸变)。在操作750处，可确定是否已执行当前时间步的所有发射图案，并且如果否，则过程700可返回到操作710并且再一次对当前时间步的另一个发射图案执行操作710-740。然而，如果已执行当前时间步的所有发射图案，则过程700可从操作750前进到操作760。在一些实施方案中，对于设备100的特定时间步而言，可一次一个地对一个、一些或每个发射电极进行调制(例如，提供有发射波形ts)并且可在操作710-750处测量一个、一些或每个接收电极上的输出。另选地，为了更高效，对于设备100的特定时间步而言，可对发射电极的相关图案(例如，可逆哈达玛矩阵)进行调制(例如，提供有发射波形ts)并且可在操作710-750处测量一个、一些或每个接收电极上的输出。然而，一般来讲，对于设备100的特定时间步而言，可(例如，串行地或以各种图案)刺激一个或多个发射电极并且可从一个或多个接收电极(和/或驱动电极)提取接收信号数据以用于识别非线性方面以便在该特定时间步期间确定非线性附件或触笔的位置。在操作760处，过程700可包括(例如，使用设备100的任何合适的处理)使用特定时间步的操作710-740的测量值来估计在设备的特定时间步内附件的尖端在电子设备的输入表面上的位置。在操作770处，过程700可包括(例如，使用设备100的任何合适的处理)输出特定时间步内附件的尖端的x-y位置估计，同时过程700还可在设备的下一时间步内返回到操作710并且重复该过程。可以(例如，使用设备100的任何合适的处理和/或其他部件)以任何合适的方式利用附件尖端的这种输出x-y位
置估计来执行或调节系统的任何合适的功能，诸如将图形对象数据添加到设备100上的呈现的显示内容或调节设备100上的光标的位置或选择与设备100在该x-y位置处显示的图形对象相关联的选项等。
144.仅作为一个示例，操作760可包括一个或多个子操作，诸如操作761、763、765、767和/或769。例如，操作761可包括跨接收电极移除任何合适的相关噪声(例如，作为操作730处的移除的补充或替代)。例如，在给定时间步中，多个接收电极可接收可在操作720处感测的电流或任何其他信号，使得可移除可在这些接收电极之间共模或线性相关的任何或所有噪声(例如，作为改善信噪比的有效过程)。在操作763处，从设备100的任何合适的电子器件估计并移除任何合适的非线性残差(例如，可由设备100的任何电子器件发射并可干扰过程700的准确度的基频的任何二次谐波)。在操作765处，然后可由给定观察数据(例如，如先前在过程700中特定时间步内观察到的(例如，如可能已通过移除噪声和残差来调节))估计尖端的最可能位置(例如，x-y位置)。在操作767处，可提取过程700的任何信号的信号强度(例如，操作720的任何接收信号rs的信号强度)以确定尖端离输入表面110a的表面的高度。这种确定的高度可由设备100用来确定触笔是否触摸输入表面110a或以其他方式确定所估计的尖端的位置是否为旨在被识别为有意触笔输入事件的位置(例如，以确定触笔是否旨在用作用于画线的输入设备或触笔是否不旨在用作输入设备而是从输入表面抬起并且移动到用于新输入事件的新位置)。在操作769处，可使用来自先前时间步内的过程700的先前迭代的任何合适的估计位置来对操作765的特定时间步的估计位置进行时间滤波(例如，如果未因操作767的信号强度不足而被忽视)。例如，任何合适的时间滤波器可被配置为提供特定时间步内尖端位于何处的估计值，可在呈现当前时间步的估计位置以在操作770处使用之前(例如，在向可在设备100上运行的操作系统或特定触笔位置依赖性应用程序呈现该估计值之前)基于先前时间步的先前估计值来对该估计值进行平滑处理。
145.(例如，通过设备100的任何合适的处理/应用程序自动地)执行任何合适的过程以便估计触笔的尖端的最可能位置。例如，可将来自操作710-763的特定时间步的非线性方面和/或任何其他确定的信息与各种可能x-y位置的阵列的任何合适的模型的输出进行比较，然后查(例如，使用经由最小二乘法的最佳拟合)与为当前时间步确定的数据相比最有利的模型输出，之后使用该模型输出的x-y位置作为当前时间步的触笔尖端的估计位置。这种模型可以以任何合适的方式生成。例如，这种模型可以是基于至触笔的尖端的电容的物理模型并基于电子设备的电路模拟器模型(例如，以集成电路为重点的模拟程序(“spice”)模型)来建立的数学模型。例如，这种物理模型可利用有限元分析(“fea”)在物理上图解触笔与设备之间的交互以便计算预期场(例如，尖端的位置至电容的位置)，这可包括针对触笔尖端相对于设备的输入表面的每个可能位置来计算发射和接收电极之间的电容，而此类电路模拟器模型可利用关于设备100和/或触笔的电路(例如，任何合适的非线性元件)的电路信息。然后可利用组合数学模型来生成各种组的输出，其中每组可指示在尖端位于沿着设备的输入表面的各种可能x-y位置中的相应一者处时预期在每个设备电极处接收到的接收信号rs。然后可将此类组的模型输出与如在操作710-763处特定时间步内确定的设备的实际组的输出进行比较以便确定最佳拟合的模型输出组，从而使用与该最佳拟合的模型输出组相关联的x-y位置作为该特定时间步内触笔相对于设备100的估计最可能位置。
146.在一些实施方案中，可由电子设备确定附件尖端施加于输入表面上的力或压力的
量值。例如，可识别发射信号的基频与感测的接收信号的非线性方面之间的相位角并将其用于确定触笔所施加的压力的量(例如，当对信号进行解调以提取二次谐波时，可通过此类处理实现同相与正交(“i&q”)分量和相位角)。例如，用户可在触笔400c的使用期间选择性地调节电阻电路425c的电阻，这可调节尖端电压的电压和/或发射信号的基频与检测的接收信号的非线性方面之间的相位角。例如，可由电阻电路425c提供应变敏感或力感测或任何其他合适的电阻器424c，该电阻电路可基于向其施加了多少力或压力来调节电阻器424c的电阻。因此，触笔可被配置为使得用户用来抵靠电子设备的输入表面按压触笔尖端的力的量可调节电阻电路(例如，与该触笔的非线性电路并联的电阻电路)所提供的电阻的量。此类电阻调节可调节接收信号的电压和/或电子设备所检测的相位角，并且可用于估计用户和触笔所使用的力的量，这可提供用于影响设备100的功能的又一个输入(例如，作为触笔的估计位置的补充(例如，使得触笔的位置和力可一起用于确定设备如何调节设备功能(例如，在一定位置处画浅绿线或在该位置处画深绿线)))。仅作为一个示例，相对于操作765描述的模型的输出可包括相位角输出，该相位角输出随后可与力输出相关联，或该模型可包括基于所确定的相位角的力输出。
147.在一些实施方案中，可利用选择性或动态扫描来使过程700更有效和/或高效。例如，通过一个或多个先前时间步内过程700的一次或多次先前迭代，可估计触笔的先前位置，并且这种估计位置可用于选择性地或动态地限制可在当前时间步内过程700的当前迭代中使用的电极(例如，以仅在可靠近先前估计位置的某些发射电极上发射信号和/或仅在可靠近先前估计位置的某些接收和/或发射电极上感测接收信号)，这可加速处理和/或降低这种过程的功率消耗。不同模式的位置检测可用于不同类型的外部输入，诸如直接用户触摸、具有非线性电路的触笔(例如，触笔400a)、具有图案生成电路的触笔(例如，触笔400b)等。例如，如图6所示，第一dsp1可用于检测任何外部元件的基频信息，该基频信息可用于确定用户和/或任何触笔或附件的位置(参见例如图6e的描绘680)，而第二dsp2可用于检测任何外部元件的非线性信息，该非线性信息可用于确定具有非线性电路的触笔或附件的位置(参见例如图6f的描绘690)。可随时间切换此类不同模式，使得可在单个时间步内(例如，以时间切片方式)执行每种模式。在单个时间步内可由每种模式生成的外部元件的所检测的位置数据(例如，描绘680的数据和描绘690的数据)可一起用于提供一个或多个改进的位置估计值(例如，用于具有非线性电路的触笔)和/或提供更有效和/或高效的定位过程。附加地或另选地，此类随时间切换模式可允许在单个时间步期间同时检测不同触笔，诸如通过使用第一模式来检测第一非线性方面(例如，二次谐波或具有第一相位的谐波)以及通过使用第二模式来检测第二非线性方面(例如，三次谐波或具有第二相位的谐波)。
148.应当理解，图7的过程700中所示的操作仅仅是例示性的，可修改或省略现有操作、可添加附加操作，并且可改变某些操作的顺序。虽然通常可相对于作为可用于触笔定位的特定类型的非线性方面的二阶谐波提取来讨论图6、图6a至图6f和图7，但应当理解，可根据过程700来检测和利用任何其他合适类型的非线性方面，诸如例如相对于具有提供并联的两个二极管的非线性电路的触笔而言的三阶谐波。
149.图8是使用可在电子设备的输入部件处包括非线性电路的触笔(例如，在电子设备100的输入部件110a处具有非线性电路423a的触笔400a)的例示性过程800的流程图。过程800可在操作802处开始，在该操作处，可从电子设备的输入部件的发射器电路发射电信号
(例如，信号ts)。在操作804处，可用发射的电信号刺激触笔的非线性电路。在操作806处，可基于操作804的刺激来在触笔处提供非线性负载。在操作808处，可基于在操作806处提供的非线性负载来在电子设备的输入部件处形成发射的电信号的谐波。然后，例如，可用电子设备检测所形成的谐波，并且基于该检测，可确定触笔相对于输入部件的位置。
150.应当理解，图8的过程800中所示的操作仅仅是例示性的，可修改或省略现有操作，可添加附加操作，并且可改变某些操作的顺序。
151.图9是使用可在电子设备的输入部件处包括切换电路的触笔(例如，在电子设备100的输入部件110a处具有切换电路423b的触笔400b)的例示性过程900的流程图。过程900可在操作902处开始，在该操作处，可从电子设备的输入部件的发射器电路发射电信号(例如，信号ts)。在操作904处，(例如，与操作902同时)可根据图案来切换该切换电路。在操作906处，基于操作904的切换，可根据该图案来调制发射的电信号。然后，例如，可用电子设备检测调制的电信号，并且基于该检测，可确定触笔相对于输入部件的位置。
152.应当理解，图9的过程900中所示的操作仅仅是例示性的，可修改或省略现有操作，可添加附加操作，并且可改变某些操作的顺序。
153.图10是用于检测电子设备的输入部件(包括多个发射电极和多个接收电极的矩阵)的输入表面上的附件(例如，用于检测i/o部件111a(包括电极阵列)的输入表面110a上的任何附件或触笔400-400d)的例示性过程1000的流程图。过程1000可在操作1002处开始，在该操作处，可在多个发射电极的至少一个子组的每个发射电极上发射发射信号(例如，可由设备100的发射器电路t发射发射信号ts)。在操作1004处，可在多个接收电极的至少一个子组的每个接收电极上感测接收信号(例如，可由设备100的接收器电路r感测接收信号rs)。在操作1006处，可从每个感测的接收信号提取指示发射信号的非线性方面的数据(例如，如相对于过程700的操作740所描述)，并且在操作1008处，可基于提取的数据(例如，如相对于过程700的操作760所描述)来估计输入表面上的附件的位置。
154.应当理解，图10的过程1000中所示的操作仅仅是例示性的，可修改或省略现有操作，可添加附加操作，并且可改变某些操作的顺序。可在操作1002处(例如，在相同时间或在不同时间)在至少该子组的不同发射电极上发射不同发射信号，并且可在操作1006处从感测的接收信号提取指示这些发射信号的非线性方面的数据。
155.本文所述的触笔和其他附件的尖端部件可对静电放电敏感。因此，可提供用于保护附件(例如，附件的尖端部件)免受静电放电(“esd”)的影响的各种特征。可为任何合适的尖端部分的任何尖端触笔电路提供任何合适的esd保护电路以向尖端触笔电路(例如，向尖端触笔电路的非线性电路)提供esd保护。如图11和图11a所示，任何合适的附件或触笔1100(例如，该附件或触笔可与附件或触笔400、400a、400b、400c和400d中的任何一者或多者相同或类似)可包括任何合适的尖端部分1115(例如，该尖端部分可与尖端部分415、415a、415b、415c、415d、419和419a中的任何一者或多者相同或类似)，该尖端部分可以可移除地或固定地耦合(例如，物理地和/或电气地耦合)到任何合适的笔杆或手柄或主体部分1117(例如，该笔杆或手柄或主体部分可与主体部分417、417a、417b、417c和417d中的任何一者或多者相同或类似)的任何合适的主体触笔电路1127(例如，该主体触笔电路可与电路427a、427b、427c和427d中的任何一者或多者相同或类似)以便提供由任何合适的用户u以任何合适的设备i/o接口(例如，设备i/o接口111a)使用的任何合适的附件或触笔i/o电路
1111(例如，该附件或触笔i/o电路可与i/o电路尖端部分411、411a、411b、411c和411d中的任何一者或多者相同或类似)。尖端部分1115可包括任何合适的尖端接口部件1121(例如，该尖端接口部件可与尖端接口部件421a、421b、421c、421d和431a中的任何一者或多者相同或类似)和任何合适的尖端触笔电路1126(例如，该尖端触笔电路可与尖端触笔电路426a、426b、426c、426d、436a和436a'中的任何一者或多者相同或类似)。尖端触笔电路1126可定位在尖端接口部件1121和主体触笔电路1127(例如，(例如，纯电容耦合的设备的)接地棒)的一部分(例如，端部)之间并且电耦合到该尖端接口部件和该主体触笔电路的该部分中的每一者。尖端触笔电路1126可包括任何合适的非线性电路1123(例如，该非线性电路可与电路423a、423b、423c和433a中的任何一者或多者类似)，该非线性电路可(例如，串联)电耦合在尖端接口部件1121与主体触笔电路1127之间。例如，非线性电路1123可包括任何合适数量的任何合适类型的非线性电元件1122，诸如一个或多个信令二极管1122(例如，任何合适类型的二极管，诸如肖特基二极管、呈二极管配置的晶体管(例如，二极管连接的晶体管)等)。非线性电路1123可包括任何合适数量(例如，一个或两个或三个或四个或更多个)非线性电元件1122(例如，如图所示的3个)，这些非线性电元件可串联(例如，一个信令二极管1122的阴极可耦合到下一个信令二极管1122的阳极等)或并联或以其他方式耦合在一起(例如，在节点1191与节点1195之间)。另外，尖端触笔电路1126可包括(例如，与非线性电路1123并联(例如，在节点1191与节点1195之间))任何合适的信令电阻电路1125(例如，该信令电阻电路可与电路425a和425c中的任何一者或多者相同或类似)。例如，信令电阻电路1125可包括任何合适数量的任何合适类型的信令电阻元件1124，诸如可串联(例如，如图所示的3个)或并联或以其他方式耦合在一起的一个或多个信令电阻器1124，以用于任何合适的功能，包括但不限于控制非线性电路1123的反向漏电流和/或通过在保持尖端触笔电路1126的非线性度的同时有效地消耗掉任何dc来防止二极管或非线性电路1123的其他非线性电元件1122处的dc正电压上升。电阻电路1125的电阻可以以任何合适的方式来选择，诸如通过使用面板的模型(包括其至尖端的刺激电压和电容)和非线性设备模型并且优化该模型。对于将一个或多个肖特基二极管用于非线性电路1123的实施方案，最优状态可例如在4.0至6.0兆欧之间、在4.0至10.0兆欧之间、在4.0至15.0兆欧之间改变，或甚至可能不需要附加漏电流。
156.此外，如图所示，尖端触笔电路1126可包括任何合适的esd保护电路1150以向尖端触笔电路1126提供esd保护(例如，以使二极管或非线性电路1123的其他非线性电元件1122能够在esd电击中幸存下来(例如，以防止可由esd电击生成的电流通过流过其中的静电来损坏二极管或非线性电路1123的其他非线性电元件1122))。例如，esd保护电路1150可包括任何合适的esd路径电路1158，该esd路径电路可定位在节点1191和节点1199(该节点可耦合到主体触笔电路1127)之间并且电耦合到这两个节点(例如，esd路径电路1158可与非线性电路1123和电阻电路1125并联电耦合)。例如，esd路径电路1158可包括任何合适数量的任何合适类型的esd路径元件1156，诸如串联(例如，三个(例如，如图11所示)或六个(例如，如图11a所示))或并联或采用其他方式的一个或两个或更多个二极管1156，以用于任何合适的功能，包括但不限于在非线性电路1123周围提供esd路径(例如，以通过与非线性电路1123不同的电路路径泄放esd事件的至少一部分)。一个、一些或每个esd路径元件1156可为任何合适的二极管，诸如瞬时电压抑制(“tvs”)二极管或transil或可变电阻的硅二极管
(thyrector)或瞬态吸收器(transorb)或tvs阵列封装(例如，多合一封装)，该二极管可被配置为在通常情况下对峙若干伏，但随后在感应电压(例如，来自7,000伏放电事件或来自15,000伏放电事件或来自任何其他合适的放电事件的esd事件)超过雪崩击穿电位时在其中分流过剩电流，从而抑制高于其击穿电压的过电压，并且在过电压消失时自动地重置，但吸收大量瞬态能量。因此，esd路径元件1156可被配置为通过esd路径电路1158分流至少一些过剩电流(例如，如由静电生成)而不是此类电流通过流过非线性电路1123的非线性电元件1122来对非线性电路1123造成损坏。在一些实施方案中，并非仅提供一个esd路径元件1156(该esd路径元件可防范某些esd事件但增加显著的寄生电容(例如，约0.1皮法))，而是esd路径电路1158可包括串联的两个或更多个esd路径元件1156，这可降低或限制增加的寄生电容(例如，串联电容)的量和/或可增加击穿电压。在一些实施方案中，尖端触笔电路1126的串联电容可在50.0飞法至200.0飞法的范围内。触笔1100可被设计为使得通过触笔1100(例如，通过尖端)的总电容可在20.0飞法与500飞法之间或至少小于300飞法，其中通过该结构(例如，通过该尖端)的总电容可小于300飞法。
157.在一些情况下，非线性电路1123的非线性电元件1122可承载大部分电流并且可在esd路径电路1158的esd路径元件1156检测到esd事件的足够电压以开始在其中分流过剩电流之前击穿。因此，可提供附加电路以实现或更好确保在发生esd事件时至少大部分esd可穿过esd路径电路1158而不是穿过非线性电路1123。例如，esd保护电路1150可包括任何合适的esd电阻电路1152，该esd电阻电路可定位在节点1195和节点1199之间并且电耦合到这两个节点(例如，esd电阻电路1152可与主体触笔电路1127及非线性电路1123和电阻电路1125的并联组合串联电耦合，同时esd电阻电路1152还可与esd路径电路1158并联电耦合)。例如，esd电阻电路1152可包括任何合适数量的任何合适类型的esd电阻元件1154，诸如一个或多个限流电阻器1154(例如，一个(例如，如图11所示)或串联或并联或以其他方式耦合在一起的两个或更多个(例如，彼此并联和/或与单个电阻器(例如，0805或0603规格电阻器)并联的两组三个串联电阻器(例如，0402规格电阻器)(例如，如图11a中的另选电路1152'所示))等)，以用于任何合适的功能，包括但不限于限制能够穿过非线性电路1123的电流(例如，esd电流)的量。esd电阻电路1152(例如，图11的电阻元件1154)可为具有任何合适电阻的任何合适规格或类型，诸如电阻为10千欧、50千欧、100千欧、200千欧、500千欧、其间的任何值等的电阻器。在没有esd路径电路1158的情况下，esd电阻电路1152的电阻元件1154可在esd电击事件期间劣化，由此尖端触笔电路1126可在此类电阻元件1154劣化之后出故障。然而，与尖端触笔电路1126的esd保护电路1150中的esd路径电路1158组合，esd电阻电路1152可保护非线性电路1123的非线性电元件1122，至少达到esd路径电路1158的esd路径元件1156的增加的击穿电压。esd电阻电路1152可被配置为在其具有击穿事件的情况下防止非线性电路1123首先导通并且在esd事件期间使大部分电流流过esd路径电路1158，因为esd路径电路1158的esd路径元件1156可响应于高电压脉冲而击穿到非常低的电阻。esd电阻电路1152可被配置为使得尖端触笔电路1126可避免esd事件期间的电压/电流劣化。esd电阻电路1152可被配置为防止esd引弧事件在esd电阻电路1152的电阻元件1154中的一个、一些或每个电阻元件周围电弧放电并损坏尖端触笔电路1126。在一些实施方案中，可由esd电阻电路1152提供多个电阻元件1154，使得即使多个电阻元件1154中的一个或一些电阻元件出故障或被损坏，esd电阻电路1152仍可提供esd保护。esd电阻电路1152所提供
的电阻器元件的封装越长(例如，esd电阻电路越长)，esd电阻电路1152可越不可能出故障(例如，其可越不可能在周围电弧放电)。附加地或另选地，esd电阻电路1152所提供的电阻器元件越大，电阻器元件可越不可能出故障(例如，因刚出现太多电流而出故障)。
158.如图11a所示，尖端触笔电路1126可安装在任何合适的电路板1160上或以其他方式由该任何合适的电路板支撑或互连(例如，以提供可与总线414类似的任何合适的总线等)。然后电路板1160(例如，印刷电路板(“pcb”))可定位在触笔或附件的外壳内并且电耦合到尖端接口部件1121(例如，在节点1191处)并电耦合到主体触笔电路1127(例如，在节点1199处)。虽然图11和图11a可示出在节点1191处电耦合到尖端触笔电路1126的尖端接口部件1121和在节点1199处电耦合到尖端触笔电路1126的主体触笔电路1127(例如，以保持电路1126的(例如，电路1123的)振荡电压被约束为尽可能接近尖端接口部件1121，这可帮助减少晃动)，但应当理解，反之也可成立，其中尖端接口部件1121可在节点1199处电耦合到尖端触笔电路1126并且主体触笔电路1127可在节点1191处电耦合到尖端触笔电路1126。此外，如图11a所示，电路板1160可提供第一(例如，顶部)表面1161和第二(例如，底部)表面1169中的每一者，并且尖端触笔电路1126的不同部分可电耦合到板1160的不同表面。例如，如图所示，非线性电路1123可设置在表面1161上并电耦合到该表面，而电阻电路1125和esd路径电路1158可设置在表面1169上并电耦合到该表面。esd电阻电路1152可包括不同表面上的不同电阻元件1154或这些表面中的仅一个表面上的每个电阻元件1154。然而，在其他实施方案中，应当理解，非线性电路1123和esd路径电路1158可设置在相同电路板表面上。可形成电路板1160的各种表面上的尖端触笔电路1126的各种部件的任何布置(例如，一个侧面上的二极管和另一个侧面上的电阻器)，但是目标可能是在设备处于操作中时保持跨整个电路的净电容尽可能低，使迹线寄生耦合最小化，防止场跳过设备并且从堆栈中的一个电极跳到另一个电极，和/或减少杂散电容。
159.本文所述的触笔和其他附件的尖端部件可被配置为可移除地或固定地耦合到笔杆或手柄或主体部分。如图12和图12a所示，任何合适的附件或触笔1200(例如，该附件或触笔可与附件或触笔400、400a、400b、400c、400d和1100中的任何一者或多者相同或类似)可包括任何合适的尖端部分1215(例如，该尖端部分可与尖端部分415、415a、415b、415c、415d、419、419a和1115中的任何一者或多者相同或类似)，该尖端部分可以可移除地或固定地耦合(例如，物理地和/或电气地耦合)到任何合适的笔杆或手柄或主体部分1217(例如，该笔杆或手柄或主体部分可与主体部分417、417a、417b、417c、417d和1117中的任何一者或多者相同或类似)的任何合适的主体触笔电路1227(例如，该主体触笔电路可与电路427a、427b、427c、427d和1127中的任何一者或多者相同或类似)以便提供由任何合适的用户u以任何合适的设备i/o接口(例如，设备i/o接口111a)使用的任何合适的附件或触笔i/o电路1211(例如，该附件或触笔i/o电路可与i/o电路尖端部分411、411a、411b、411c、411d和1111中的任何一者或多者相同或类似)。尖端部分1215可包括任何合适的尖端接口部件1221(例如，该尖端接口部件可与尖端接口部件421a、421b、421c、421d、431a和1121中的任何一者或多者相同或类似)和任何合适的尖端触笔电路1226(例如，该尖端触笔电路可与尖端触笔电路426a、426b、426c、426d、436a、436a'和1126中的任何一者或多者相同或类似)。尖端触笔电路1226可定位在尖端接口部件1221和主体触笔电路1227(例如，(例如，纯电容耦合的设备的)接地棒)的一部分(例如，端部)之间并且电耦合到该尖端接口部件和该主体触笔电路
的该部分中的每一者。尖端触笔电路1226可在节点1291和1299之间延伸(例如，这两个节点可与节点1191和1199相同或类似)并且可设置在电路板1260上(例如，该电路板可与板1160相同或类似)。如图所示，尖端部件部分1215可包括尖端部件外壳1201a，该尖端部件外壳可至少部分地保护尖端部件部分1215的部件中的一个、一些或每个部件。例如，尖端部件外壳1201a可至少部分地限定尖端外壳空间1201as，尖端接口部件1221和/或尖端触笔电路1226和/或电路板1260可至少部分地定位在该尖端外壳空间内。如图所示，尖端部分1215还可包括任何合适的导电可压缩部件1270(例如，泡沫或弹簧(例如，预加载的弹簧))，该导电可压缩部件可在第一端1271与第二端1272之间延伸。尖端部分1215还可包括导电垫1274。如图所示，导电可压缩部件1270可定位在外壳空间1201as内，使得导电可压缩部件1270的第一端1271可接触或至少面向电路1226的节点1299(例如，板1260的节点触点或其他)并且使得导电可压缩部件1270的第二端1272可接触或至少面向导电垫1274。在一些实施方案中，保护盖1276(例如，聚酰亚胺膜(例如，杜邦公司(dupont)制造的))可设置在尖端部件外壳1201a的开口端处的开口上方，其可将空间1201as的内容物(例如，板1260、导电可压缩部件1270、导电垫1274等)保持在其中和/或保护此类内容物免受esd的影响。如图所示，主体部分1217可包括主体外壳1201z，该主体外壳可至少部分地保护主体部分1217的部件中的一个、一些或每个部件。例如，主体外壳1201z可至少部分地限定主体外壳空间1201zs，主体触笔电路1227可至少部分地定位在该主体外壳空间内(例如，自由地定位或经由任何合适的粘结剂1201b粘附到主体外壳1201z的内部)。主体外壳1201z可被限定为具有开口端，主体触笔电路1227的主体尖部部分1227p可面向该开口端。触笔1200的壳体或外壳可由尖端部件外壳1201a和主体外壳1201z的组合提供。
160.尖端部分1215可被配置为使用任何合适的耦合特征可移除地或固定地耦合到主体部分1217。例如，任何合适的尖端耦合特征1201ac可由尖端部件外壳1201a和/或由尖端部分1215的任何其他合适的部件提供，并且任何合适的主体耦合特征1201zc可由主体外壳1201z和/或由主体部分1217的任何其他合适的部件提供，并且特征1201ac和1201zc彼此可以以任何合适的方式交互以使尖端部件外壳1201a和主体外壳1201z彼此可移除地或固定地耦合。例如，特征1201ac和1201zc可经由螺纹/螺钉、棘爪和/或凹部、过盈配合或卡扣配合、磁吸引力等提供此类耦合。当通过将外壳1201a的端部插入到外壳1201z的开口端中(例如，在箭头i的方向上)来耦合在一起(例如，经由特征1201ac和1201zc)时，主体触笔电路1227的主体尖部部分1227p可刺穿或破坏或以其他方式穿过保护盖1276(如果提供的话)并且压入导电垫1274，这可抵靠导电可压缩部件1270的端部1272按压导电垫1274并且保持与该端部的电接触，由此可压缩导电可压缩部件1270以抵靠节点1299按压导电可压缩部件1270的端部1271并且保持与该节点的电接触，从而经由导电可压缩部件1270和导电垫1274形成并保持主体触笔电路1227和尖端触笔电路1226的电耦合。一旦外壳1201a和1201z已机械耦合在一起，导电可压缩部件1270的可压缩性和/或导电垫1274的可压缩性就可实现尖端部分1215与主体部分1217之间的任何合适的机械公差，同时确保主体触笔电路1227与尖端触笔电路1226之间的稳健电耦合。不论外壳1201a和1201z的耦合及因此尖端部分1215和主体部分1217的耦合是被配置为可移除耦合(例如，最终用户可用来替换这些部分之一(例如，重复使用具有不同可替换尖端部分的主体部分)的可拧紧/可拧开耦合)还是被配置为固定耦合(例如，胶粘或卡扣配合耦合，其被配置为由制造商一次完成并且不旨在由最终用
户解开(例如，在箭头o的方向上))，导电可压缩部件1270的可压缩性和/或导电垫1274的可压缩性都可用于确保稳健电耦合(例如，保持电压力)，同时实现任何合适的机械公差。此外，导电可压缩部件1270的可压缩性和/或导电垫1274的可压缩性可有助于在掉落时防止附件的部分的物理性损坏。例如，如果不是因为导电可压缩部件的可压缩性和/或导电垫的可压缩性(其可操作以减少主体部分向电路施加的力(例如，从10,000g减少至200g))，附件从某一高度落下并接着落在其尖端上时，主体部分的重量可对电路板施加损坏力。如果尖端部分1215要可移除地耦合到主体部分1217以使用户能够将一个尖端部分1215替换为另一个尖端部分，则保护盖1276可被配置为任何合适的esd保护膜，其可保护保护盖1276与空间1201as内的导电垫1274之间的esd气隙和/或可有效地作为(例如，在主体部分(例如，主体尖部部分1227p(例如，任何合适的尖端或尖锐或前导部分))刺穿该盖之前)可防止尖端背面的esd事件的esd屏障。一些可替换尖端可特别对esd敏感，这是由于在可替换尖端耦合到主体部分使得保护盖可保护可替换尖端的原本开口且无保护的背侧免于esd损坏之前(例如，在尖端首次耦合到主体部分之前(例如，在保护盖通过可替换尖端与主体部分的初始(例如，唯一)耦合而被刺穿或以其他方式破损之前)和/或在尖端首次耦合到主体部分时)潜在地没有完全外壳保护。导电可压缩部件1270的端部1271可(例如，经由焊料)机械地连接到节点1299，或导电可压缩部件1270可不固定到节点1299而是至少在外壳1201a和1201z组装在一起时保持抵靠在该节点上。类似地，导电可压缩部件1270的端部1272可(例如，经由焊料)机械地连接到导电垫1274，或导电可压缩部件1270可不固定到导电垫1274而是至少在外壳1201a和1201z组装在一起时保持抵靠在该导电垫上。
161.当尖端部分1215耦合到主体部分1217时，气隙1201p可存在于外壳1201a与外壳1201z之间(例如，在耦合特征1201ac和1201az之间和/或在外壳1201a和1201z的任何其他相对部分之间)。在某些esd引弧事件期间，电弧可试图跨越气隙1201p。因此，气隙1201p可被配置为具有可防止此类行为的几何结构以便保护外壳1201a和1201z的空间1201as和1201zs内的电路。例如，气隙1201p可被配置为足够长而窄(例如，3厘米长)，因此能够跨越这种间隙的电压将需要高于可能产生esd引弧的电压。另选地，可提供胶粘剂以完全填充气隙。
162.可由一个或多个外壳部分形成尖端部件外壳1201a。例如，如图所示，尖端部件外壳1201a可包括内部或第一外壳部分1201ai和外部或第二外壳部分1201ao。第一外壳部分1201ai可为任何合适的材料，诸如高介电强度材料，诸如尼龙11或聚酰胺11(例如，聚酰胺、生物塑料以及聚合物尼龙系列的成员(通过11-氨基十一酸的聚合来生产(例如，如可由阿科玛公司(arkema)作为来生产)))，其中这种高介电强度材料可操作以降低因esd事件引起的电击穿风险。可比第一外壳部分1201ai更软的第二外壳部分1201ao可为任何合适的材料，诸如聚醚嵌段酰胺(例如，热塑性弹性体(“tpe”)(例如，如可由阿科玛公司(arkema)作为来生产或由赢创工业公司(evonik industries)作为来生产))或聚偏氟乙烯或聚偏二氟乙烯(“pvdf”)(例如，高度非反应性热塑性含氟聚合物(例如，如可通过偏二氟乙烯的聚合来生产(例如，如可由阿科玛公司(arkema)作为来生产)))。在一些实施方案中，可通过以下方式生产尖端部件外壳1201a：作为第一注料(first shot)来模制第一外壳部分1201ai，然后作为第二注料
(second shot)来围绕尖端接口部件1221(例如，金属球)并围绕第一外壳部分1201ai的至少一部分模制第二外壳部分1201ao。在其他实施方案中，尖端部件外壳1201a可不包括第一外壳部分1201ai而是可通过围绕尖端接口部件1221模制外壳部分1201ao来生产，其中这种外壳部分可作为单注式(single shot)外壳来呈现完整的尖端部件外壳的形式(参见例如图13a和图13b的外壳1301a)。主体外壳1201z可为任何合适的材料，诸如与外壳部分1201ao相同的材料。主体1217的主体外壳1201z可由可操作地连接在一起的一个或多个部件形成，诸如前件和后件或者顶部翻盖和底部翻盖。另选地，主体1217的主体外壳1201z可由单个零件(例如，均匀的主体或单件式主体)形成。
163.可在不同实施方案中使用不同类型的尖端。例如，如图13、图13a和图13b所示，尖端接口部件1321可为基本上球形的或为球形帽但可包括或限定中空特征或中空空间1321s。这种中空空间1321s可使任何合适的组装工具(例如，嵌件模具内的销)能够将尖端接口部件1321保持在特定位置中，使得尖端部件外壳1301a可至少部分地围绕尖端接口部件1321模制(例如，注射模制)以便提供任何合适的尖端部分1315(例如，该尖端部分可与尖端部分415、415a、415b、415c、415d、419、419a、1115和1215中的任何一个或多个尖端部分相同或类似)，其中模制期间的这种位置可确保尖端接口部件1321的球形部分的中心尖端1321c可指向尖端部分1315的尖端。任何合适的附件或触笔1300(例如，该附件或触笔可与附件或触笔400、400a、400b、400c、400d、1100和1200中的任何一个或多个附件或触笔相同或类似)可包括尖端部分1315。任何合适的尖端触笔电路1326(例如，该尖端触笔电路可与尖端触笔电路426a、426b、426c、426d、436a、436a'、1126和1226中的任何一个或多个尖端触笔电路相同或类似)可以以任何合适的方式设置在任何合适的电路板1360上(例如，该电路板可与板1160和1260中的任何一个或多个板相同或类似)。如图所示，尖端部件外壳1301a可至少部分地保护尖端部件部分1315的部件中的一个、一些或每个部件。例如，尖端部件外壳1301a可至少部分地限定尖端外壳空间1301as，尖端接口部件1321和/或尖端触笔电路1326和/或电路板1360可至少部分地定位在该尖端外壳空间内。电路1326/1360的任何合适的部分或节点可以以任何合适的方式电耦合到尖端接口部件1321的任何合适的部分。在一些实施方案中，电路1326的至少一部分和/或板1360的至少一部分可延伸到尖端接口部件1321的中空空间1321s中并定位在该中空空间内。电路1326的电子部件可能离附件的外部尖端越近(例如，如可由中空空间1321s实现)，在附件的使用期间可产生越少非期望的晃动效应。例如，当附件倾斜时，附件内的电路的一个或多个部分(例如，附件1300的尖端接口部件1321和/或尖端触笔电路1326和/或电路板1360)可被定位成离任何合适的设备i/o接口的表面更近，这可通过使触笔电场的形状畸变来引入晃动，从而可扭曲系统估计附件的尖端相对于设备i/o接口的表面的位置的能力。然而，通过将更多电子部件移动到离尖端接口部件1321的球形部分的中心尖端1321c更近的地方，可减少晃动。
164.如图14、图14a和图14b所示，尖端接口部件1421可为实心球。这种球形形状可提供对称三维对象，使得其可落入模具中和/或保持在模具内的和/或相对于模具的任何取向，由此尖端部件外壳1401a的第二外壳部分1401ao可作为第二注料来围绕尖端接口部件1421并围绕第一外壳部分1401ai的至少一部分模制以便提供任何合适的尖端部分1415(例如，该尖端部分可与尖端部分415、415a、415b、415c、415d、419、419a、1115、1215和1315中的任何一个或多个尖端部分相同或类似)，其中模制期间的这种位置可确保尖端接口部件1421
的球体的中心尖端1421c可指向尖端部分1415的尖端。任何合适的附件或触笔1400(例如，该附件或触笔可与附件或触笔400、400a、400b、400c、400d、1100、1200和1300中的任何一个或多个附件或触笔相同或类似)可包括尖端部分1415。任何合适的尖端触笔电路1426(例如，该尖端触笔电路可与尖端触笔电路426a、426b、426c、426d、436a、436a'、1126、1226和1326中的任何一个或多个尖端触笔电路相同或类似)可以以任何合适的方式设置在任何合适的电路板1460上(例如，该电路板可与板1160、1260和1360中的任何一个或多个板相同或类似)。如图所示，尖端部件外壳1401a可至少部分地保护尖端部件部分1415的部件中的一个、一些或每个部件。例如，尖端部件外壳1401a可至少部分地限定尖端外壳空间1401as，尖端接口部件1421和/或尖端触笔电路1426和/或电路板1460可至少部分地定位在该尖端外壳空间内。电路1426/1460的任何合适的部分或节点可以以任何合适的方式电耦合到尖端接口部件1421的任何合适的部分。
165.如图15、图15a、图15b和图15c所示，尖端接口部件1521可为至少部分球形的(例如，半球形的)但可包括远离尖端接口部件1521的球形部分的中心尖端1521c延伸的任何合适的锥形或蘑菇形或倒角或台阶部分1521s。台阶部分1521s可使任何合适的组装工具(例如，与嵌件模具一起使用的夹具)能够将尖端接口部件1521保持在特定位置中，使得尖端部件外壳1501a可至少部分地围绕尖端接口部件1521模制(例如，注射模制)以便提供任何合适的尖端部分1515(例如，该尖端部分可与尖端部分415、415a、415b、415c、415d、419、419a、1115、1215、1315和1415中的任何一个或多个尖端部分相同或类似)，其中模制期间的这种位置可确保尖端接口部件1521的球形部分的中心尖端可指向尖端部分1515的尖端(例如，使得尖端部件外壳1501a的第二外壳部分1501ao可作为第二注料来围绕尖端接口部件1521并围绕第一外壳部分1501ai的至少一部分模制以便提供任何合适的尖端部分1515)。任何合适的附件或触笔1500(例如，该附件或触笔可与附件或触笔400、400a、400b、400c、400d、1100、1200、1300和1400中的任何一个或多个附件或触笔相同或类似)可包括尖端部分1515。任何合适的尖端触笔电路1526(例如，该尖端触笔电路可与尖端触笔电路426a、426b、426c、426d、436a、436a'、1126、1226、1326和1426中的任何一个或多个尖端触笔电路相同或类似)可以以任何合适的方式设置在任何合适的电路板1560上(例如，该电路板可与板1160、1260、1364和1460中的任何一个或多个板相同或类似)。如图所示，尖端部件外壳1501a可至少部分地保护尖端部件部分1515的部件中的一个、一些或每个部件。例如，尖端部件外壳1501a可至少部分地限定尖端外壳空间1501as，尖端接口部件1521和/或尖端触笔电路1526和/或电路板1560可至少部分地定位在该尖端外壳空间内。电路1526/1560的任何合适的部分或节点可以以任何合适的方式电耦合到尖端接口部件1521的任何合适的部分。与在附件保持笔直并垂直于设备表面(参见例如图1b)时相比，在附件朝向任何合适的设备i/o接口的表面倾斜(参见例如图1d的角度118和/或图1c的角度122)时电场(例如，可由电子设备检测的触笔电场)可不同。例如，当附件倾斜时，附件内的电路的一个或多个部分(例如，附件1500的尖端接口部件1521和/或尖端触笔电路1526和/或电路板1560)可被定位成离任何合适的设备i/o接口的表面更近，这可通过使触笔电场的形状畸变来引入晃动，从而可扭曲系统估计附件的尖端相对于设备i/o接口的表面的位置的能力。通过提供远离尖端接口部件1521的球形部分的中心尖端1521c延伸的台阶部分1521s(例如，通过在其远离中心尖端1521c延伸时减小尖端接口部件的尺寸而从完全球形尖端接口部件切下)，可由尖端
接口部件1521提供更少电路，这可减少晃动。如图15b所示，弹簧针1521p或任何其他合适的可压缩或弹簧加载或弹性的特征可设置在尖端接口部件1521内或该尖端接口部件的端部处，这可提供尖端接口部件1521与尖端触笔电路1526和/或电路板1560之间的任何合适的可压缩交互，从而可消除对任何其他导电可压缩部件(例如，附件1200的导电可压缩部件1270和/或导电垫1274)的需求。
166.附件可包括使接地区域能够减少晃动的一个或多个特征。例如，如图16和图16a所示，附件1600(该附件可与附件1200类似)可包括具有尖端接口部件1621和尖端部件外壳1601a的尖端部分1615并且可被配置为耦合到主体部分的主体触笔电路1627。主体触笔电路1627的主体尖部部分可刺穿或破坏或以其他方式穿过保护盖1676(如果提供的话)并且压入导电垫1674，这可抵靠导电可压缩部件1670的端部按压导电垫1674并且保持与该端部的电接触，由此可压缩导电可压缩部件1670以抵靠如定位在外壳1601a的空间1601as内的电路1626和/或电路板1660(例如，该电路和/或电路板可与板1160、1260、1364、1460和1560中的任何一个或多个板相同或类似)按压导电可压缩部件1670的端部并且保持与该电路和/或电路板的电接触。如图所示，附件1600可包括至少一个接地迹线1662(例如，两个接地迹线1662)，该至少一个接地迹线可延伸穿过板1660的至少一部分并且可经由导电垫1674和/或导电可压缩部件1670电耦合到主体触笔电路1627(例如，(例如，纯电容耦合的设备)的接地棒)。作为另一个示例，如图17和图17a所示，附件1700(该附件可与附件1200类似)可包括具有尖端接口部件1721和尖端部件外壳1701a的尖端部分1715并且可被配置为耦合到主体部分的主体触笔电路1727。主体触笔电路1727的主体尖部部分可刺穿或破坏或以其他方式穿过保护盖1776(如果提供的话)并且压入导电垫1774，这可抵靠导电可压缩部件1770的端部按压导电垫1774并且保持与该端部的电接触，由此可压缩导电可压缩部件1770以抵靠如定位在外壳1701a的空间1701as内的电路1726和/或电路板1760(例如，该电路和/或电路板可与板1160、1260、1364、1460、1560和1660中的任何一个或多个板相同或类似)按压导电可压缩部件1770的端部并且保持与该电路和/或电路板的电接触。如图所示，附件1700可包括至少一个屏蔽罩结构1764(例如，两个屏蔽罩结构1764(例如，板1760的每个表面上有一个))，该至少一个屏蔽罩结构可向板1760上的电路1726的任何部分或全部提供屏蔽。此外，如图所示，外壳1701a可具有减小的结构。作为另一个示例，如图18和图18a所示，附件1800(该附件可与附件1200类似)可包括具有尖端接口部件1821和尖端部件外壳1801a的尖端部分1815并且可被配置为耦合到主体部分的主体触笔电路1827。主体触笔电路1827的主体尖部部分可刺穿或破坏或以其他方式穿过保护盖1876(如果提供的话)并且压入导电垫1874，这可抵靠导电可压缩部件1870的端部按压导电垫1874并且保持与该端部的电接触，由此可压缩导电可压缩部件1870以抵靠如定位在外壳1801a的空间1801as内的电路1826和/或电路板1860(例如，该电路和/或电路板可与板1160、1260、1364、1460、1560、1660和1760中的任何一个或多个板相同或类似)按压导电可压缩部件1870的端部并且保持与该电路和/或电路板的电接触。如图所示，附件1800可包括屏蔽套管1866，该屏蔽套管可围绕整个板1860的至少一部分并且延伸到导电可压缩部件1870和/或导电垫1874，使得套管1866可经由导电垫1874和/或导电可压缩部件1870电耦合到主体触笔电路1827(例如，(例如，纯电容耦合的设备的)接地棒)。此外，如图所示，附件1800可包括至少一个接地迹线1862(例如，两个接地迹线1862)，该至少一个接地迹线可延伸穿过板1860的至少一部分并且可经由
导电垫1874和/或导电可压缩部件1870电耦合到主体触笔电路1827。此外，如图所示，外壳1801a可具有减小的结构。此外，如图所示，附件1800可具有更大直径的插塞。作为另一个示例，如图19和图19a所示，附件1900(该附件可与附件1200类似)可包括具有尖端接口部件1921和尖端部件外壳1901a的尖端部分1915并且可被配置为耦合到主体部分的主体触笔电路1927。主体触笔电路1927的主体尖部部分可刺穿或破坏或以其他方式穿过保护盖1976(如果提供的话)并且压入导电垫1974，这可抵靠导电可压缩部件1970的端部按压导电垫1974并且保持与该端部的电接触，由此可压缩导电可压缩部件1970以抵靠如定位在外壳1901a的空间1901as内的电路1926和/或电路板1960(例如，该电路和/或电路板可与板1160、1260、1364、1460、1560、1660、1760和1860中的任何一个或多个板相同或类似)按压导电可压缩部件1970的端部并且保持与该电路和/或电路板的电接触。如图所示，附件1900可包括屏蔽套管1966，该屏蔽套管可围绕整个板1960的至少一部分并且延伸到导电可压缩部件1970和/或导电垫1974，使得套管1966可经由导电垫1974和/或导电可压缩部件1970电耦合到主体触笔电路1927(例如，(例如，纯电容耦合的设备的)接地棒)。此外，如图所示，外壳1901a可具有减小的结构。此外，如图所示，附件1900可具有更大直径的插塞。
167.此外，相对于图1至图19a描述的过程(例如，任何控制应用程序和/或算法)以及本公开的任何其他方面可以各自由软件实现，但同样可以在硬件、固件或软件、硬件和固件的任何组合中实现。它们各自还可以实现为记录在计算机可读介质上的计算机可读代码。计算机可读介质可以是能够存储可在此之后由计算机系统读取的数据或指令的任何数据存储设备。计算机可读介质的示例可以包括但不限于只读存储器、随机存取存储器、闪存存储器、cd-rom、dvd、磁带和光学数据存储设备(例如，图1的存储器104)。计算机可读介质也可以分布在网络耦接的计算机系统中，使得计算机可读代码以分布的方式被存储和执行。例如，可以利用任何合适的通信协议将计算机可读介质从一个电子设备传送到另一个电子设备。计算机可读介质可以实现为计算机可读代码、指令、数据结构、程序模块或经调制的数据信号形式的其他数据，诸如载波或其他传输机构，并且可包括任何信息递送介质。被调制数据信号可以是其一个或多个特性被设置或改变以将信息编码在信号中的信号。
168.如所提及的，电子设备100可利用图形数据来驱动显示器(例如，显示器112a)，以显示图形用户界面(“gui”)。gui可被配置为经由输入部件110a和/或110b来接收触摸输入。被体现为触摸屏(例如，利用作为i/o部件111a的显示器112a)，i/o部件111a可显示gui。另选地，gui可被显示在独立于触摸输入部件110的显示器(例如，显示器112a)上。gui可包括在界面内的特定位置处显示的图形元素。图形元素可包括但不限于各种显示的虚拟输入设备，包括虚拟滚轮、虚拟键盘、虚拟旋钮、虚拟按钮、任何虚拟ui等。用户可在可与gui的图形元素相关联的输入部件110a和/或110b上的一个或多个特定位置处执行手势(例如，用户手指和/或用触笔400)。在其它实施例中，用户可在与gui的图形元素的位置无关的一个或多个位置处执行手势。在输入部件110a和/或110b上执行的手势可直接或间接地操纵、控制、修改、移动、致动、发起或一般性地影响gui内的图形元素，诸如光标、图标、媒体文件、列表、文本、所有图像或部分图像等。例如，就触摸屏而言，用户可通过在触摸屏上的图形元素上方执行手势来与图形元素直接进行交互。另选地，触摸板通常可提供间接交互。手势还可影响未显示的gui元素(例如，使得用户界面显现)或可影响设备100的其他动作(例如，影响gui、应用程序或操作系统的状态或模式)。可结合所显示的光标在输入部件110a和/或110b
上执行或不执行手势。例如，在触控板上执行手势的情况下，可以在显示屏或触摸屏上显示光标(或指针)，并且可经由触控板上的触摸输入来控制光标以与显示屏上的图形对象交互。在直接在触摸屏上执行手势的其他实施例中，不管是否有光标或指针被显示在触摸屏上，用户均可与触摸屏上的对象直接进行交互。
169.可响应于或基于触摸输入部件110上的触摸或接近触摸经由总线114向用户提供反馈。可通过光学、机械、电气、经由嗅觉、声学等或它们的任何组合并且以可变方式或不可变方式来传输反馈。
170.电路可设置在印刷电路板(“pcb”)或柔性印刷电路(“fpc”)上(例如，板1160上的电路1126、板1260上的电路1226、板1360上的电路1326、板1460上的电路1426、板1560上的电路1526、板1660上的电路1626、板1760上的电路1726、板1860上的电路1826、板1960上的电路1926等)。在一些实施方案中，电路可包括耦合在一起(例如，用焊料耦合在一起)的分立电路元件且没有pcb或fpc。尽管本公开描述并示出了包括以特定配置耦合的特定电路元件的特定电路系统，但是本公开设想了包括以任何合适的配置耦合的任何合适的电路元件的任何合适的电路系统和/或电路。
171.对于阅读了上述描述内容之后的本领域普通技术人员而言，对优选实施方案的许多改变和修改无疑将变得显而易见，应当理解，通过例示方式示出并描述的特定实施方案绝不是旨在被认为是限制性的。因此，对所述实施方案的细节的引用并不旨在限制其范围。

技术特征：

1.一种与电子设备一起使用的触笔，所述电子设备包括具有输入表面的输入部件，所述触笔包括：外壳；以及至少部分地定位在所述外壳内的触笔电路，其中：所述触笔电路包括：主体电路；尖端接口部件；以及尖端触笔电路；所述尖端触笔电路包括开关电路，所述开关电路可操作以根据一定图案来在所述主体电路和所述尖端接口部件电耦合的第一状态与所述主体电路和所述尖端接口部件不电耦合的第二状态之间交变；以及所述开关电路的所述交变可操作以在所述尖端接口部件处提供调制电容，在所述触笔的所述尖端接口部件定位在所述电子设备的所述输入部件的所述输入表面附近时所述调制电容能够由所述电子设备检测。2.根据权利要求1所述的触笔，其中：所述尖端触笔电路还包括：电源；以及控制器，所述控制器由所述电源供电以便使所述开关电路根据所述图案在所述第一状态与所述第二状态之间交变；并且所述图案由所述控制器的应用程序限定。3.根据权利要求1所述的触笔，其中所述尖端接口部件处的所述调制电容能够所述电子设备检测以便估计所述触笔的位置。4.根据权利要求1所述的触笔，其中：所述尖端触笔电路还包括控制器，所述控制器由所述触笔外部的功率源供电以便使所述开关电路根据所述图案在所述第一状态与所述第二状态之间交变；并且所述图案由所述控制器的应用程序限定。5.根据权利要求4所述的触笔，其中当用户握持所述触笔时，所述功率源包括所述用户。6.根据权利要求5所述的触笔，其中所述主体电路包括导电部件，所述导电部件可操作以在所述用户握持所述触笔时电耦合到所述用户。7.根据权利要求6所述的触笔，其中所述导电部件电耦合到所述尖端触笔电路。8.根据权利要求6所述的触笔，其中所述导电部件经由穿过所述触笔的所述外壳的开口暴露以在所述用户握持所述触笔时使所述用户能够直接接触所述导电部件。9.根据权利要求4所述的触笔，其中当所述触笔的所述尖端接口部件定位在所述电子设备的所述输入部件的所述输入表面附近时，所述功率源包括所述输入部件的发射器电路。10.根据权利要求1所述的触笔，其中所述触笔不包括任何电源。11.根据权利要求1所述的触笔，其中能够由所述电子设备将所述尖端接口部件处的所述调制电容与由用户和所述电子设备的所述输入部件的所述输入表面的直接接触提供的
电场区分开。12.根据权利要求1所述的触笔，其中：所述触笔包括输入部件；所述输入部件的操纵可操作以从第一图案改变为与所述第一图案不同的第二图案，利用所述图案，所述开关电路可操作以在所述第一状态与所述第二状态之间交变；所述开关电路根据所述第一图案的所述交变可操作以在所述尖端接口部件处提供第一调制电容，在所述触笔的所述尖端接口部件定位在所述电子设备的所述输入部件的所述输入表面附近时所述第一调制电容能够由所述电子设备检测；所述开关电路根据所述第二图案的所述交变可操作以在所述尖端接口部件处提供第二调制电容，在所述触笔的所述尖端接口部件定位在所述电子设备的所述输入部件的所述输入表面附近时所述第二调制电容能够由所述电子设备检测；并且所述第二调制电容与所述第一调制电容不同。13.根据权利要求1所述的触笔，其中：所述触笔电路还包括：另一个尖端接口部件；以及另一个尖端触笔电路；所述另一尖端触笔电路包括另一开关电路，所述另一开关电路可操作以根据另一个图案来在所述主体电路和所述另一尖端接口部件电耦合的另一个第一状态与所述主体电路和所述另一尖端接口部件不电耦合的另一个第二状态之间交变；并且所述另一开关电路的所述交变可操作以在所述另一尖端接口部件处提供另一个调制电容，在所述触笔的所述另一尖端接口部件定位在所述电子设备的所述输入部件的所述输入表面附近时所述另一个调制电容能够由所述电子设备检测。14.根据权利要求1所述的触笔，其中所述图案包括巴克序列后跟数字代码。15.根据权利要求1所述的触笔，其中所述开关电路包括高阻抗开关。16.根据权利要求1所述的触笔，其中所述图案不为所述触笔的用户所知。17.一种与电子设备一起使用的触笔，所述电子设备包括具有输入表面的输入部件，所述触笔包括：尖端接口部件；以及电耦合到所述尖端接口部件的尖端触笔电路，其中：所述尖端触笔电路可操作以在所述尖端触笔电路暴露于由所述电子设备的所述输入部件提供的电信号时根据一定图案来改变所述触笔的负载；并且所述改变的负载可操作以提供所述电信号的调制版本，在所述触笔的所述尖端接口部件定位在所述电子设备的所述输入部件的所述输入表面附近时所述电信号的所述调制版本能够由所述电子设备检测。18.根据权利要求17所述的触笔，其中所述图案不为所述触笔的用户所知。19.一种使用触笔的方法，所述触笔在电子设备的输入部件处包括切换电路，所述方法包括：从所述电子设备的所述输入部件的发射器电路发射电信号；在所述发射的同时，根据一定图案来切换所述切换电路；以及
基于所述切换，根据所述图案来调制所述发射的电信号。20.根据权利要求19所述的方法，还包括：用所述电子设备检测所述调制的电信号；以及基于所述检测，确定所述触笔相对于所述输入部件的位置。21.一种与电子设备一起使用的触笔，所述电子设备包括具有输入表面的输入部件，所述触笔包括：外壳；以及至少部分地定位在所述外壳内的触笔电路，其中：所述触笔电路包括：主体电路；前尖端接口部件；以及前尖端触笔电路，所述前尖端触笔电路定位在所述主体电路和所述前尖端接口部件之间并且电耦合到所述主体电路和所述前尖端接口部件中的每一者；所述前尖端触笔电路包括非线性电路，所述非线性电路可操作以在所述触笔电路受到外部刺激的刺激时在所述主体电路与所述前尖端接口部件之间提供非线性负载；以及所述非线性负载可操作以提供触笔电场，在所述触笔的所述前尖端接口部件定位在所述电子设备的所述输入部件的所述输入表面附近时所述触笔电场能够由所述电子设备检测。22.根据权利要求21所述的触笔，其中所述外部刺激包括由所述电子设备的所述输入部件的发射器电路提供的电信号。23.根据权利要求22所述的触笔，其中所述触笔电场能够由所述电子设备检测为所述电信号的谐波。24.根据权利要求21所述的触笔，其中所述触笔电场能够由所述电子设备检测以便估计所述触笔的位置。25.根据权利要求21所述的触笔，其中所述外部刺激由所述触笔外部的功率源生成。26.根据权利要求25所述的触笔，其中当用户握持所述触笔时，所述功率源包括所述用户。27.根据权利要求26所述的触笔，其中所述主体电路包括导电部件，所述导电部件可操作以在所述用户握持所述触笔时电耦合到所述用户。28.根据权利要求27所述的触笔，其中所述导电部件电耦合到所述前尖端触笔电路。29.根据权利要求27所述的触笔，其中所述导电部件经由穿过所述触笔的所述外壳的开口暴露以在所述用户握持所述触笔时使所述用户能够直接接触所述导电部件。30.根据权利要求25所述的触笔，其中当所述触笔的所述前尖端接口部件定位在所述电子设备的所述输入部件的所述输入表面附近时，所述功率源包括所述输入部件的发射器电路。31.根据权利要求21所述的触笔，其中所述触笔不包括任何电源。32.根据权利要求21所述的触笔，其中所述触笔不独立于任何外部刺激来生成任何触笔电场。33.根据权利要求21所述的触笔，其中能够由所述电子设备将所述触笔电场与由用户
和所述电子设备的所述输入部件的所述输入表面的直接接触提供的电场区分开。34.根据权利要求21所述的触笔，其中：所述前尖端触笔电路包括二极管；并且所述二极管的阳极直接电耦合到所述主体电路。35.根据权利要求21所述的触笔，其中：所述触笔电路还包括：后尖端接口部件；以及后尖端触笔电路，所述后尖端触笔电路定位在所述主体电路和所述后尖端接口部件之间并且电耦合到所述主体电路和所述后尖端接口部件中的每一者；所述后尖端触笔电路包括另一非线性电路，所述另一非线性电路可操作以在所述触笔电路受到另一个外部刺激的刺激时在所述主体电路与所述后尖端接口部件之间提供非线性负载；并且所述另一非线性负载可操作以提供另一个触笔电场，在所述触笔的所述后尖端接口部件定位在所述电子设备的所述输入部件的所述输入表面附近时所述另一个触笔电场能够由所述电子设备检测。36.根据权利要求35所述的触笔，其中：所述外部刺激包括由所述电子设备的所述输入部件的发射器电路提供的电信号；所述触笔电场能够由所述电子设备检测为具有第一相位的所述电信号的谐波；另一外部刺激包括由所述电子设备的所述输入部件的所述发射器电路提供的所述电信号；并且另一触笔电场能够由所述电子设备检测为具有与所述第一相位不同的第二相位的所述电信号的所述谐波。37.根据权利要求36所述的触笔，其中：所述前尖端触笔电路包括二极管；所述二极管的阳极直接电耦合到所述主体电路；所述后尖端触笔电路包括另一个二极管；并且所述另一二极管的阴极直接电耦合到所述主体电路。38.根据权利要求35所述的触笔，其中：所述外部刺激包括由所述电子设备的所述输入部件的发射器电路提供的电信号；所述触笔电场能够由所述电子设备检测为所述电信号的二次谐波；所述另一外部刺激包括由所述电子设备的所述输入部件的所述发射器电路提供的所述电信号；并且所述另一触笔电场能够由所述电子设备检测为所述电信号的三次谐波。39.根据权利要求38所述的触笔，其中：所述前尖端触笔电路仅包括单个二极管；并且所述后尖端触笔电路包括两个二极管。40.一种与电子设备一起使用的触笔，所述电子设备包括具有输入表面的输入部件，所述触笔包括：尖端接口部件；以及
电耦合到所述尖端接口部件的尖端触笔电路，其中：所述触笔可操作以在所述尖端触笔电路受到由所述电子设备的所述输入部件提供的电信号的刺激时驱动电流往返流过所述尖端触笔电路；并且所述驱动电流可操作以提供所述电信号的调制版本，在所述触笔的所述尖端接口部件定位在所述电子设备的所述输入部件的所述输入表面附近时所述电信号的所述调制版本能够由所述电子设备检测。41.一种使用触笔的方法，所述触笔在电子设备的输入部件处包括非线性电路，所述方法包括：从所述电子设备的所述输入部件的发射器电路发射电信号；用所述发射的电信号刺激所述触笔的所述非线性电路；基于所述刺激来在所述触笔处提供非线性负载；以及基于所述提供的非线性负载来在所述电子设备的所述输入部件处形成所述发射的电信号的谐波。42.根据权利要求41所述的方法，还包括：用所述电子设备检测所述形成的谐波；以及基于所述检测，确定所述触笔相对于所述输入部件的位置。43.一种用于检测电子设备的输入部件的输入表面上的附件的方法，所述输入部件包括多个发射电极和多个接收电极的矩阵，所述方法包括：在所述多个发射电极的至少一个子组的每个发射电极上发射发射信号；在所述多个接收电极的至少一个子组的每个接收电极上感测接收信号；从每个感测的接收信号提取指示所述发射信号的非线性方面的数据；以及基于所述提取的数据来估计所述输入表面上的所述附件的位置。44.根据权利要求43所述的方法，其中所述非线性方面包括三次谐波。45.根据权利要求43所述的方法，其中所述非线性方面包括二次谐波。46.根据权利要求45所述的方法，其中所述发射信号包括正弦波形。47.根据权利要求45所述的方法，其中所述发射信号包括具有可忽略的二次谐波的波形。48.根据权利要求45所述的方法，其中所述发射信号的基频为200khz。49.根据权利要求43所述的方法，其中所述非线性方面包括非线性畸变。50.根据权利要求43所述的方法，其中所述非线性方面包括不对称畸变。51.根据权利要求43所述的方法，还包括基于所述提取的数据来估计所述附件施加于所述输入表面上的力的量。52.根据权利要求43所述的方法，还包括基于所述提取的数据与所述发射信号之间的相位角来估计所述附件施加于所述输入表面上的力的量。53.根据权利要求43所述的方法，其中所述提取包括从每个感测的接收信号解调指示所述发射信号的所述非线性方面的数据。54.根据权利要求43所述的方法，其中所述估计包括将所述提取的数据与数学模型的输出进行比较。55.根据权利要求43所述的方法，还包括：
在所述估计之后，基于所述估计位置来限定所述多个发射电极的另一个子组；在所述多个发射电极的所述限定的另一子组的每个发射电极上发射另一个发射信号；在所述多个接收电极的至少另一个子组的每个接收电极上感测另一个接收信号；从每个其他感测的接收信号提取指示所述另一发射信号的所述非线性方面的其他数据；以及基于所述提取的其他数据来估计所述输入表面上的所述附件的另一个位置。56.根据权利要求43所述的方法，还包括：从每个感测的接收信号提取指示所述发射信号的另一个非线性方面的其他数据；以及基于所述提取的其他数据来估计所述输入表面上的另一个附件的位置。57.一种电子设备，包括：输入部件，所述输入部件包括：输入表面；以及在所述输入表面下面的矩阵，所述矩阵包括：多个发射电极；和多个接收电极；以及处理电路，所述处理电路被配置为：在所述多个发射电极的至少一个子组的每个发射电极上发射发射信号；在所述多个接收电极的至少一个子组的每个接收电极上感测接收信号；从每个感测的接收信号提取指示所述发射信号的非线性方面的数据；以及基于所述提取的数据来估计所述输入表面上的附件的位置。58.根据权利要求57所述的电子设备，其中所述非线性方面是二次谐波。59.一种电子设备输入部件，包括：输入表面；多个电极；以及处理电路，所述处理电路被配置为：在所述多个电极的至少一个子组的每个电极上提供发射波形；在所述多个电极的至少另一个子组的每个电极上检测接收波形；从每个检测的接收波形提取指示所述发射波形的不对称畸变的数据；以及基于所述提取的数据来确定所述输入表面上的附件的位置。60.根据权利要求59所述的电子设备，其中所述不对称畸变包括二次谐波。61.一种电子设备，包括：输入部件，所述输入部件包括：输入表面；以及在所述输入表面下面的矩阵，所述矩阵包括：多个发射电极；和多个接收电极；以及处理电路，所述处理电路被配置为：在所述多个发射电极的至少一个子组的发射电极上发射信号；在所述多个接收电极的至少一个子组的每个接收电极上感测接收信号；
从所述感测的接收信号提取指示对所述发射信号的非线性响应的数据；以及基于所述提取的数据来估计所述输入表面上的附件的位置。62.根据权利要求61所述的电子设备，其中所述非线性响应是二次谐波。63.一种电子设备输入部件，包括：输入表面；多个电极；以及处理电路，所述处理电路被配置为：在所述多个电极的至少一个子组的电极上提供发射波形；在所述多个电极的至少另一个子组的每个电极上检测接收波形；从所述检测的接收波形提取指示对所述发射波形的非线性响应的数据；以及基于所述提取的数据来确定所述输入表面上的附件的位置。64.根据权利要求63所述的电子设备，其中所述非线性响应包括二次谐波。65.一种与电子设备一起使用的触笔，所述电子设备包括具有输入表面的输入部件，所述触笔包括：外壳；以及至少部分地定位在所述外壳内的触笔电路，其中：所述触笔电路包括：主体电路；尖端接口部件；以及尖端电路，所述尖端电路定位在所述主体电路和所述尖端接口部件之间并且电耦合到所述主体电路和所述尖端接口部件中的每一者；并且所述尖端电路包括：非线性电路，所述非线性电路可操作以在所述触笔受到外部刺激的刺激时在所述主体电路与所述尖端接口部件之间提供非线性负载；以及静电放电(“esd”)电路，所述esd电路可操作以向所述非线性电路提供esd保护，所述esd电路包括：与所述非线性电路并联电耦合的esd路径电路；以及与所述非线性电路串联并与所述esd路径电路并联电耦合的esd电阻电路。66.根据权利要求65所述的触笔，其中所述esd路径电路可操作以在所述非线性电路周围提供esd路径。67.根据权利要求65所述的触笔，其中所述esd路径电路包括至少一个瞬时电压抑制(“tvs”)二极管。68.根据权利要求65所述的触笔，其中所述esd路径电路包括彼此串联电耦合的至少两个二极管。69.根据权利要求65所述的触笔，其中所述esd电阻电路可操作以限制能够穿过所述非线性电路的电流的量。70.根据权利要求65所述的触笔，其中所述esd电阻电路包括至少一个限流电阻器。71.根据权利要求65所述的触笔，其中所述esd电阻电路包括彼此串联电耦合的至少两个电阻器。
72.根据权利要求65所述的触笔，还包括电路板，其中：所述非线性电路安装在所述电路板的第一表面上；所述esd电阻电路的至少一部分安装在所述电路板的所述第一表面上；并且所述esd路径电路安装在与所述电路板的所述第一表面相对的所述电路板的第二表面上。73.根据权利要求72所述的触笔，其中：所述esd电阻电路的第一部分安装在所述电路板的所述第一表面上；并且所述esd电阻电路的第二部分安装在所述电路板的所述第二表面上。74.根据权利要求73所述的触笔，其中：所述esd电阻电路的所述第一部分包括串联的多个电阻器；并且所述esd电阻电路的所述第二部分包括至少一个电阻器。75.根据权利要求72所述的触笔，还包括信令电阻电路，其中：所述信令电阻电路与所述esd电阻电路串联并与所述非线性电路并联电耦合；并且所述信令电阻电路安装在所述电路板的所述第二表面上。76.根据权利要求65所述的触笔，还包括信令电阻电路，其中：所述信令电阻电路与所述esd电阻电路串联并与所述非线性电路并联电耦合；并且所述信令电阻电路包括串联的多个电阻器。77.根据权利要求65所述的触笔，其中所述非线性负载可操作以提供触笔电场，在所述触笔的所述尖端接口部件定位在所述电子设备的所述输入部件的所述输入表面附近时所述触笔电场能够由所述电子设备检测。78.根据权利要求65所述的触笔，其中所述非线性电路包括以下中的至少一者：多个二极管；或者至少一个肖特基二极管。79.一种与电子设备一起使用的触笔，所述电子设备包括具有输入表面的输入部件，所述触笔包括：外壳；以及至少部分地定位在所述外壳内的触笔电路，其中：所述触笔电路包括：主体电路，所述主体电路包括主体尖部部分；尖端接口部件；尖端电路，所述尖端电路可操作以在所述触笔受到外部刺激的刺激时在所述主体电路与所述尖端接口部件之间提供负载；以及导电垫，所述导电垫电耦合到所述尖端电路；所述外壳包括：第一外壳；第二外壳，所述第二外壳可移除地耦合到所述第一外壳；以及盖，所述盖设置在所述第一外壳的开口上方；所述尖端电路至少部分地定位在所述第一外壳所限定的第一外壳空间内；所述导电垫至少部分地定位在所述第一外壳空间内；
所述主体电路至少部分地定位在所述第二外壳所限定的第二外壳空间内；以及当所述第二外壳耦合到所述第一外壳时，所述主体电路的所述主体尖部部分可操作以穿过所述盖并压入所述导电垫中。80.根据权利要求79所述的触笔，其中所述盖可操作以在所述主体电路穿过所述盖之前保护所述导电垫与所述盖之间的气隙。81.根据权利要求79所述的触笔，其中所述盖是静电放电(“esd”)屏障，所述esd屏障可操作以在所述主体电路穿过所述盖之前防止所述第一外壳空间内的esd事件。82.根据权利要求79所述的触笔，其中所述盖是静电放电(“esd”)保护膜。83.根据权利要求79所述的触笔，其中所述触笔电路还包括弹簧，所述弹簧可操作以将所述导电垫电耦合到所述尖端电路。84.根据权利要求79所述的触笔，其中所述负载可操作以提供触笔电场，在所述触笔的所述尖端接口部件定位在所述电子设备的所述输入部件的所述输入表面附近时所述触笔电场能够由所述电子设备检测。85.一种与电子设备一起使用的触笔，所述电子设备包括具有输入表面的输入部件，所述触笔包括：外壳；以及至少部分地定位在所述外壳内的触笔电路，其中：所述触笔电路包括：主体电路；尖端接口部件；以及尖端电路，所述尖端电路可操作以在所述触笔受到外部刺激的刺激时在所述主体电路与所述尖端接口部件之间提供负载；所述负载可操作以提供触笔电场，在所述触笔的所述尖端接口部件定位在所述电子设备的所述输入部件的所述输入表面附近时所述触笔电场能够由所述电子设备检测；所述尖端接口部件被成形为具有中空空间的球形帽；以及所述尖端电路的至少一部分定位在所述中空空间内。86.一种与电子设备一起使用的附件，所述电子设备包括具有输入表面的输入部件，所述附件包括：壳体；以及至少部分地定位在所述壳体内的附件电路，其中：所述附件电路包括：主体电路；尖端接口部件；以及尖端电路，所述尖端电路定位在所述主体电路和所述尖端接口部件之间并且电耦合到所述主体电路和所述尖端接口部件中的每一者；所述尖端电路包括：第一电路，所述第一电路可操作以在所述附件受到外部刺激的刺激时在所述主体电路与所述尖端接口部件之间提供不对称负载；以及第二电路，所述第二电路可操作以向所述第一电路提供静电放电(“esd”)保护；以及
所述第二电路包括：与所述第一电路并联电耦合的esd路径电路；或者与所述第一电路串联电耦合的esd电阻电路。87.根据权利要求86所述的附件，其中所述第二电路包括与所述第一电路并联电耦合的esd路径电路。88.根据权利要求87所述的附件，其中所述第二电路还包括与所述第一电路串联电耦合的esd电阻电路。89.根据权利要求88所述的附件，其中所述esd电阻电路与所述第一电路串联并与所述esd路径电路并联电耦合。90.根据权利要求86所述的附件，其中所述第二电路包括与所述第一电路串联电耦合的esd电阻电路。91.根据权利要求90所述的附件，其中所述第二电路还包括与所述第一电路并联电耦合的esd路径电路。92.根据权利要求91所述的附件，其中所述esd电阻电路与所述第一电路串联并与所述esd路径电路并联电耦合。93.根据权利要求90所述的附件，其中所述esd电阻电路与所述第一电路串联并与所述esd路径电路并联电耦合。94.根据权利要求86所述的附件，其中：所述第二电路包括与所述第一电路串联电耦合的esd电阻电路；所述第二电路还包括与所述第一电路并联电耦合的esd路径电路；所述附件还包括信令电阻电路；所述信令电阻电路与所述esd电阻电路串联并与所述第一电路并联电耦合；并且所述信令电阻电路包括串联的多个电阻器。95.一种附件组件的可替换尖端，所述附件组件还包括至少部分地定位在主体外壳所限定的主体外壳空间内的主体电路，所述可替换尖端包括：尖端外壳，所述尖端外壳可移除地耦合到所述主体外壳；尖端电路，所述尖端电路至少部分地定位在所述尖端外壳所限定的尖端外壳空间内；尖端接口部件；以及盖，所述盖设置在所述第一外壳的开口上方，其中：在所述尖端外壳耦合到所述主体外壳之前，所述盖可操作以防止所述尖端外壳空间内的静电放电(“esd”)事件；并且当所述尖端外壳耦合到所述主体外壳时：所述主体电路的一部分穿过所述盖并进入所述尖端外壳空间；以及所述尖端电路可操作以在所述附件受到外部刺激的刺激时在所述主体电路与所述尖端接口部件之间提供负载。96.根据权利要求95所述的可替换尖端，其中所述盖是esd保护膜。97.根据权利要求95所述的可替换尖端，还包括导电垫，所述导电垫至少部分地定位在所述尖端外壳空间内，其中当所述尖端外壳耦合到所述主体外壳时，所述主体电路的所述部分穿过所述盖并压入所述导电垫中。
98.根据权利要求97所述的可替换尖端，还包括弹簧，其中当所述尖端外壳耦合到所述主体外壳时，所述弹簧将所述导电垫电耦合到所述尖端电路。99.根据权利要求95所述的可替换尖端，其中所述负载可操作以提供附件电场，在所述尖端接口部件定位在电子设备的所述输入部件的输入表面附近时所述附件电场能够由所述电子设备检测。

技术总结

本发明提供了用于实现电子设备的高功效触笔的系统、方法和计算机可读介质。可提供用于提供这种触笔的静电放电保护的各种部件。于提供这种触笔的静电放电保护的各种部件。于提供这种触笔的静电放电保护的各种部件。

技术研发人员：

D

受保护的技术使用者：

夏皮滕实验室有限责任公司

技术研发日：

2021.03.30

技术公布日：

2022/12/29