CN107430450B - 用于生成输入的设备和方法 - Google Patents

Abstract

公开了用于产生输入的设备和方法。在一个实施例中，提供了一种用于产生书写输入的触控笔。该触控笔包括具有远端的长形主体，以及被配置为向邻近远端的相对表面上投射相干光的光源。该触控笔还包括至少一个传感器，该至少一个传感器被配置为当远端与相对表面接触地移动时测量来自相对表面的相干光的第一反射，并且当远端在相对表面的上方移动并且不与相对表面接触时测量来自相对表面的相干光的第二反射。该触控笔还包括至少一个处理器，该至少一个处理器配置为从至少一个传感器接收输入，并且启用根据第一反射和第二反射对远端的三维位置的确定。

Description

用于生成输入的设备和方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2015年1月20日提交的第62/105401号美国临时专利申请的优先权，以及2015年12月17日提交的第62268807号美国临时专利申请的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及用于提供输入的设备和方法。更具体地说，本发明涉及通过确定触控笔的三维位置来提供输入的设备和方法。

背景技术

智能手机和平板电脑的使用迅速增长，在许多方面，这些设备已经取代了传统的电脑(如笔记本电脑和个人电脑)。传统电脑相对于智能手机和平板电脑的一个优点是易于输入文字。虽然智能手机和平板电脑在其触摸屏界面中具有内置的触摸键盘，但触摸键盘远不如传统键盘好用。这些触摸键盘中的字符紧密地定位在一起，并且用户经常需要访问用于特殊字符和数字的不同版本的触摸键盘。此外，为了显示触摸键盘，在触摸屏界面上减少了显示预先输入的文本的区域。所有这些限制使得使用触摸键盘输入文本是一种费力的且潜在容易出错的工作。

理解用户手指作为输入设备的限制，许多公司提供了不同类型的表面依赖的触控笔作为智能手机和平板电脑的输入设备。常见类型的表面依赖的触控笔是根据电容的触控笔。根据电容的触控笔的工作方式与用户手指相同；它具有电容性的尖端，当接触屏幕时会使屏幕的静电场发生扭曲。虽然提供了比用户手指更高的准确性，但根据电容的触控笔仍然不是理想的解决方案，因为所有根据电容的触控笔被限制在用于显示预先输入的文本的相同区域上进行书写。

另一种类型的表面依赖触控笔是根据摄像头的触控笔。当根据摄像头的触控笔与编码的表面配对时，根据摄像头的触控笔可以电子存储书写笔记的副本。编码表面的实例是一种具有点的专用纸，摄像头能够利用这些点跟踪触控笔的移动。在另一实例中，根据摄像头的触控笔可以具有非常高分辨率的摄像头，其可以跟踪LCD显示输出并识别LCD显示器上的各个像素。再次，根据摄像头的触控笔限于特定的表面。

本发明的设备和方法旨在提供一种新型的触控笔；该触控笔不限于任何表面并且解决了上述的一个或多个问题。

发明内容

符合本发明的实施例提供了通过确定触控笔的三维位置来产生输入的设备和方法。根据所公开的实施例，提供用于产生书写输入的触控笔，所述触控笔可以包括具有远端的长形主体，以及被配置为将相干光投射在与所述远端相邻的相对表面上的光源。触控笔还可以包括至少一个传感器，其被配置为当远端移动并与相对表面接触时，测量来自相对表面的相干光的第一反射，当远端移动到相对表面上方并且与相对表面脱离接触并时，测量来自相对表面的相干光的第二反射。触控笔还包括至少一个处理器，其配置为从至少一个传感器接收输入，并且启用根据第一反射和第二反射对远端的三维位置的确定。

与本发明一致的实施例提供用于产生书写输入的设备和方法。根据所公开的实施例，提供用于产生书写输入的触控笔。触控笔可以包括具有远端的外壳，以及被配置为将相干光投射在邻近远端的至少一个相对表面上的光源。触控笔还可以包括至少一个传感器，其配置为当远端相对于至少一个相对表面移动时，测量来自至少一个表面的相干光的至少三个非共线反射。触控笔还可以包括至少一个处理器，其被配置为根据至少三个非共线反射来确定远端的变动位置。至少一个处理器还被配置为，根据远端在第一书写输入周期期间的变动位置，来确定由远端在至少一个表面的第一区域中的位置的改变而导致的文本输入，并且使得在第一书写输入期间捕获的文本被呈现在显示器上。至少一个处理器还被配置为根据在外壳被提起并返回到至少一个与第一区域不连续的表面的第二区域之后，在第二书写输入周期期间的远端的变动位置，确定由第二区域中的远端的变动位置引起的文本输入，并且使得在第二书写输入周期期间捕获的文本与第一书写输入周期期间捕获的文本连续地显示在显示器上，即使第一次书写输入期间的文本输入和第二次书写输入期间的文本输入不是连续发生的。

与本发明一致的实施例提供用于从多个表面生成文本输入的设备和方法。根据所公开的实施例，提供了一种用于从多个表面生成文本输入的触控笔。触控笔可以包括具有远端和至少一个传感器的外壳。至少一个传感器被配置为测量在远端相对于由第一材料构成的第一非编码相对表面移动时指示远端的变动位置的第一数据，其中第一数据包括与第一非编码相对表面接触的远端的移动和与第一相对未编码表面脱离接触的远端的移动之间的信息差异，并且当远端相对于由不同于第一非编码相对表面材料的第二材料构成的第二相对表面移动时，测量表明远端的位置的第二数据，其中第二数据包括远端与第二相对表面接触的移动和与第二相对表面脱离接触的远端的移动之间的信息差异。触笔还可以包括配置为与配对设备和至少一个处理器通信的发射器。至少一个处理器被配置为通过远端从表明相对于第一非编码相对表面的位置变化的第一数据生成一系列的第一笔画，通过远端从表明相对于第二非编码相对表面的位置变化的第二数据生成一系列的第二笔画。至少一个处理器还被配置为经由发射器将第一笔画和第二笔画发送到配对设备，在与配对设备相关联的第三表面上使第一笔画和第二笔画融合，以显示在第三表面上，就像第一笔画和第二笔画发生在共同表面上。

符合本发明的实施例提供了用于确定触控笔的三维位置的设备和方法。根据所公开的实施例，提供了三维触控笔定位***。触控笔可以包括具有远端的外壳，以及在外壳内的，被构造成在与远端相对的表面上投射相干光的光源。触控笔还可以包括至少一个置于外壳内的传感器，并且被配置为测量远端相对于相对表面移动时来自相对表面的相干光的反射，以及至少一个置于外壳内的运动传感器，其被配置为检测远端相对于相对表面移动时的加速度和/或旋转。触控笔还可以包括至少一个处理器，其被配置为根据从至少一个传感器接收到的相干光反射信息和从至少一个运动传感器接收到的加速度信息来确定远端的三维位置。

与本发明一致的实施例提供用于触发配对设备中的预定义功能的设备和方法。根据所公开的实施例，提供了被配置为触发配对设备中预定义功能的触控笔。触控笔可以包括具有远端的外壳，在外壳中的被配置为将相干光投射在与远端相对的非编码表面上的光源，以及至少一个传感器，被配置为当远端以与非编码表面接触的第一方式移动和远端以与非编码表面脱离接触的第二方式移动时，接收来自非编码表面的相干光的反射。触控笔还可以包括被配置为与配对设备通信的发射器和被配置为确定触控笔的三维位置并且经由发射器向配对设备发送与三维位置有关的信息的至少一个处理器，其中信息表示对应于配对设备的至少一个预定义功能的三维触控笔姿态，这样到传送到配对设备的信息使配对设备执行预定义功能。

与本发明一致的实施例提供了用于控制多个不相关设备的设备和方法。根据所公开的实施例，提供了一种用于控制多个不相关设备的触控笔。触控笔可以包括具有远端的外壳，该外壳被配置用于在由不同材料构成的多个不同的非编码表面上移动，外壳中的至少一个传感器被配置为在远端接触多个非编码表面中的至少一个时和在远端与至少一个非编码表面脱离接触时，探测三维中的移动，和被配置为选择性地与多个不相关的设备通信的发射器。触控笔还可以包括至少一个处理器。在一些实施例中，至少一个处理器可以被配置为启用发射器以与多个不相关的设备选择性地和无线地配对，并且根据用户的选择，通过远端的移动来控制多个不相关的设备中的至少一个。处理器可以还被配置为接收不相关设备的用户选择，即用户通过使用末端的移动来获取期望的控制，根据远端相对于至少一个非编码表面的用户移动确定所选择的不相关设备的控制命令，指示发射器与所选不相关设备通信，并且经由发射器将基于移动的控制命令发送到所选不相关设备，从而允许根据相对于至少一个非编码表面移动的所选不相关设备的控制。

与其他公开的实施例一致，非易失计算机可读存储介质可以存储由至少一个处理器执行的程序指令，并执行本文所述的任何方法。

前面的一般描述和以下详细描述仅仅是实例性和解释性的，而不是对权利要求的限制。

附图说明

并入的并构成本发明的一部分的附图示出了各种公开的实施例。在图中：

图1是用户使用示例触控笔在相关智能手机生成书写输入的示意图；

图2A是图1所示的示例触控笔的示意性侧视图；

图2B是图1所示的示例触控笔的部件的示意性横截面图；

图3是可以被使用在图1所示的示例触控笔中的传感器的示意图；

图4是图1所示的示例触控笔的另一横截面视图，描绘了示例传感器的放置；

图5是描绘根据在表面的移动和表面之上的移动所产生的书写输入的三种情况的示意图；

图6是与所公开的实施例一致的用于使用触控笔生成书写输入的实例的过程的流程图；

图7是图1所示的示例触控笔，在一些实施例中，通过表面的不同区域产生书写输入的示意图；

图8是图1所示的示例触控笔，在另外的实施例中，通过表面的不同区域产生书写输入的示意图；

图9是与所公开的实施例一致的、用于将不同书写输入周期期间捕获的文本连续地显示在配对设备的显示器上的实例过程的流程图；

图10是图1所示的实例性触控笔，在一些实施例中，通过多个表面产生书写输入的示意图；

图11是描绘图1所示的示例触控笔如何可以相对于多个表面移动的四个示意性视图；

图12是与所公开的实施例一致的用于使用触控笔生成书写输入的实例的过程的流程图；

图13是根据一些实施例的，展示用于确定触控笔的变动位置的不同方法的框图；

图14是描绘图1所示的示例触控笔的坐标系和相对于其移动的表面的示意图；

图15是与所公开的实施例一致的用于确定触控笔的三维位置的实例过程的流程图；

图16A是描绘由触控姿态触发的预定义功能的实例的示意图；

图16B是描绘由书写输入和书写输入与触控笔姿态的组合触发的预定义功能的实例的示意图；

图17是与公开的实施例一致的用于触发配对设备中预定功能的实例性过程的流程图；

图18是图1所示的示例触控笔，在公开的实施例中，控制多个不相关的设备的示意图；

图19是图1所示的实例性触控笔启动与设备配对的实例性认证过程的示意图；

图20是展示配置为控制多个不相关设备的控制设备的框图；

图21是与公开的实施例一致的用于控制多个不相关设备的实例性过程的流程图。

具体实施例

以下参照附图进行的详细说明。尽可能地，在附图和以下描述中使用相同的附图标记来表示相同或相似的部分。本发明不限于所描述的实施例和实例。相反，适当的范围由所附权利要求限定。

公开的实施例可以涉及触控笔。如本文所使用的，术语“触控笔”广泛地包括用于数据输入的任何结构。仅作为实例，触控笔可以构造成为笔或铅笔的形状，但不需要呈现这样的形状。触控笔的横截面可以是圆形，正方形，三角形，矩形，椭圆形或能够被用户的手抓住的任何其它形状。触控笔的宽度可以是均匀的或变化的，并且可以具有平坦的外观，其中厚度大致大于或小于宽度。触控笔的边缘可以是陡峭的也可以是弯曲的。图1中示出了根据本发明的触控笔的一个实例。

在一些实施例中，触控笔可用于产生输入。在一个实例中，触控笔可以生成书写输入。如本文所使用的，术语“产生书写输入”广泛地包括创建任何类型的输入，这可以是，例如，用笔在一张纸上进行的绘制。书写输入的类型的实例可以包括：文本输入(例如，单词，句子)，标点符号输入(例如，句号，逗号)，格式输入(例如下划线，高亮)，表情符号输入(例如笑脸，符号)，文本编辑输入(例如，删除文本，复制粘贴文本)，绘图输入(例如，自由手绘)，命令输入，等等。然而，与笔不同，如本文所使用的书写输入可能不会在触控笔移动的表面上留下任何可辨别的标记。相反，如后面更详细地讨论的，触控笔的移动可以电子地感测，并且从这些移动导出的数据可以构成“书写输入”，尽管书写表面上没有标记。或者，其他实施例可以使用具有标记元件的触控笔。

在其他实施例中，触控笔可以产生用于控制配对设备的输入。配对设备可以包括具有屏幕的便携式计算设备；例如智能手表、智能电话、平板电脑、电视机、电话机、个人计算机、笔记本电脑、家庭娱乐设备，或者任何其它便携式或非便携式希望施加控制或者传输信息的电子设备。在其他实施例中，配对设备可以包括没有屏幕的计算设备；例如，智能灯、智能衣服、智能电器(例如冰箱、冷冻机、洗衣机、干衣机、空调、洗碗机、暖通空调***(恒温器)或任何其他可穿戴或不可穿戴的期望施加控制或传送信息的电子设备。如本文所使用的，术语“控制配对设备”广泛地包括向具有接收器的设备发送的可能导致设备执行移动的信息传送。移动的实例可以包括：上述电器的操作模式的控制、智能灯的亮度改变、智能衬衫的温度改变、配对设备的屏幕激活、配对设备中的特定应用的开启、被捕捉的文本在配对设备的屏幕上的显示、通信会话的发起、文本编辑功能的执行，或以任何其他在配对设备的模式，功能，或者屏幕上的任何形式的改变。

根据本发明的实施例的触控笔可以包括具有远端的外壳。如本文所用，术语“外壳”广泛地包括任何套壳或***的包裹。在一个实例中，外壳可以具有能够被握在用户手中的长形部分，其长度大致长于宽度或厚度。外壳可以是管状的，例如可以与笔的形状一致。长形部分可以具有圆形、三角形、正方形、矩形、椭圆形或能够被抓握的任何其它规则或不规则形状的横截面。横截面可以是平坦的，其宽度显着大于厚度。这种结构可以在使用期间允许可重复的、一致的抓握。外壳的远端可以布置成在一个或更多的多个表面上移动以产生输入。远端可以与外壳或者其他结构的其他部分共享尺寸，其他结构可以是，例如，包括尖端或其它一些具有比外壳或长形部分的典型尺寸更小的尺寸的结构。

与所公开的实施例一致，触控笔可以包括被配置为投射相干光的光源。光源可以包括被配置为发射相干光的任何设备。例如，可以使用的一种类型的光源是垂直腔表面发射激光器(VCSEL)。可以使用的另一种类型的光源是外腔二极管激光器(ECDL)。在一些实例中，光源可以包括被配置为发射波长大约在650nm和1000nm之间的光的激光二极管。或者，光源可以包括被配置为发射波长在800nm和900nm之间的光的激光二极管。

如本文所用，术语“投射相干光”可以包括在限定的方向上跨过其波前具有明确定义的相位关系的单色波的辐射。触控笔可以包括用于将相干波引向邻近远端的相对表面的光学器件。当远端与相对表面间隔约10mm时，投射光的光点直径可以在1.5mm至8mm之间。此外，从光源投射的光可以具有大于10mm，高于25mm，高于50mm或高于75mm的相干长度。在一些实施例中，光源可以在邻近远端的相对表面上投射相干光。术语“表面”包括任何类型的有形材料，例如由木材、金属、陶瓷、塑料、纸、织物、玻璃、水晶、石头或任何其它合成或天然材料制成的表面。

在所公开的实施例中，触控笔可以包括至少一个配置为测量相干光的反射的传感器。术语“传感器”广泛地包括能够确定与移动有关的信息的任何设备，元件或***。这种移动可以包括，例如，当触控笔相对于相对表面移动时远端的变动位置。在一个实例中，至少一个传感器可以包括将超声波转换为电信号的超声换能器。在该实例中，传感器可以产生高频声波并评估接收回来的回波。通过测量发送信号和接收回波之间的时间间隔，触控笔可以确定远端的变动位置。在另一个实例中，该实例在下文结合图3被更详细地描述。至少一个传感器可以包括至少一个光检测器，用于测量从相关光源投射的相干光的反射，以确定远端的变动位置。术语“光检测器”包括被配置为测量电磁波的属性(例如，功率、频率)并且产生与所测量的属性相关的输出的任何设备。

在一些实施例中，至少一个传感器可以包括多个光检测器。每个光检测器可以具有相似的结构，或者光检测器可以具有彼此电连接或断开的不同结构。例如，光检测器可以具有不同的尺寸或不同的形状。当使用多于一个光检测器时，光检测器可以被配置为独立地或协作地操作。光检测器可通过以电、光、机械地或允许它们相互作用的其他方式连接。如本文所使用的，术语“测量相干光的反射”可以包括接收从相对表面反射的相干光的至少一部分，以及收集与相干光的反射相关联的数据。收集的数据可以被提供给处理器，使得可以由处理器确定触控笔的变动位置。

在一些实施例中，至少一个传感器可以测量相干光的三个非共线反射。两个非共线反射是来自共同平面，但不沿同一作用线的反射。两个非共线反射可用于确定远端的二维位置。类似地，三个非共线反射是来自共同空间，但不沿相同作用平面的反射。三个非共线反射可用于确定远端的三维位置。

与所公开的实施例一致，触控笔可以包括或与至少一个处理器进行通信，该处理器被配置为根据反射来确定远端的三维位置。至少一个处理器可以构成具有对输入或输入执行逻辑运算的电路的任何物理设备。例如，至少一个处理器可以包括一个或多个集成电路、微芯片、微控制器、微处理器、全部或部分中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、数字信号处理器(DSP)、现场可编程门阵列(FPGA)或适用于执行指令或执行逻辑运算的其他电路。由至少一个处理器执行的指令可以，例如，被预加载到与控制器集成或嵌入到控制器中的存储器中，或者被存储在单独的存储器中。存储器可以包括随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、硬盘、光盘、磁介质、闪存器、其它永久的、固定的或易失性存储器，或任何其它能够存储指令的机构。在一些实施例中，存储器被配置为存储表示触控笔的移动的信息。在一个实例中，存储器可以存储与用户的典型笔迹有关的三维图案信息。在另一实例中，当触控笔不在配对设备的范围内时，存储器可以存储指示远端的变动位置的数据。

在一些实施例中，至少一个处理器可以包括多于一个的处理器。每个处理器可以具有类似的结构，或者处理器可以具有彼此电连接或断开的不同结构。例如，处理器可以是单独的电路或集成在单个电路中。当使用多于一个处理器时，处理器可以被配置为独立地或协作地操作。处理器可以通过电、磁、光、声、机械或允许它们相互作用的其他方式连接。

在一些实施例中，术语“确定远端的三维位置”可以包括确定远端相对于表面中的参考点的坐标(X，Y和Z)。或者，术语“确定远端的三维位置”可以包括确定远端相对于表面中的参考点的增量位置变化(dX，dY和dZ)。例如，触控笔的三维移动可以被认为是沿着三个正交方向的三个移动。处理器可以应用一种或多种算法来通过比较来自表面的反射和来自参考平面的反射来估计相位变换。具体地说，光束的一部分的相位中未被改变的相位可以与改变的相位进行比较，以确定沿三维的移动方向。在其他实施例中，术语“确定远端的三维位置”可以包括指示远端与至少一个传感器的速度，方向和/或位置的数据的收集；并将收集的数据发送到配对设备。

在一些实施例中，触控笔可以从表明相对于相对表面的变动位置的数据产生一系列笔画。如本文所使用的，术语“产生一系列笔画”可以包括触摸笔移动的过程呈现在配对设备的显示器上。在一个实例中，可以使用一系列笔画来生成写入。具体地，触控笔可以向配对设备发送光标位置的X和Y坐标的数据流。数据流通过配对设备可以用于在其显示器上呈现图形线。数据流可以大致被实时地传输，使得触控笔相对于相对表面的任何移动将导致光标在配对设备的显示器中的移动。此外，数据流可以包括额外的值，例如施加在相对表面的力和/或远端沿Z轴的位置。或者，触控笔可以提供比在显示器上呈现书写输入所需的全部信息更少的东西。例如，触控笔可以向配对设备传输从至少一个传感器收集的原始数据流，从而使配对设备能够确定光标或触控笔尖位置的X和Y坐标。

在另一实例中，产生一系列笔画可以是配设备控制过程的一部分。例如，可以使用数据流来使设备执行移动。此外，数据流可以包括额外的值，例如施加在相对表面上的力。例如，力的识别值高于预定阈值可以表示类似于鼠标点击移动的选择。或者，触控笔可以提供少于控制配对设备所需的全部信息的东西。例如，触控笔可以将从至少一个传感器收集的原始数据传送到配对设备。

图1示展示了用户100握住触控笔105与表面110相对。与一些实施例一致，用户100可以相对于表面110移动触控笔105以产生书写输入。书写输入可以同时(或稍后)显示在配对设备115的显示器上。与其他实施例一致，用户100可以相对于表面110移动触控笔105，以产生用于控制配对设备115的输入。命令的实例可以包括：向上/向下滚动，选择项目，打开应用程序，执行功能，等等。

如图1所示，用户100握住触控笔105类似于握住普通笔。在一些实施例中，触控笔105可以包括具有远端125和尖端130的外壳120。外壳120可以具有扁平形状的长形主体，当远端125相对于表面110移动时，这有助于用户重复抓握方向以产生输入。如后面更详细地描述的那样，当尖端130与表面110接触时，甚至当尖端130与表面110脱离接触时，触控笔105可以产生输入。通过在尖端130与表面110脱离接触时产生输入，本发明提供用于克服表面相关触控笔的一些缺陷的解决方案。

图2A和图2B描绘了触控笔105的各种部件。具体地，图2A是触控笔105的侧视图，图2B是触控笔105的横截面图。如图2A所示，触控笔105可以包括传感器200，按钮205，麦克风210，扬声器215和屏幕220。另外，如图2B所示，触控笔105还可以包括发射器225，力传感器230，运动传感器235，移动电源240，充电连接器245，处理器250和存储器255。触控笔105中的各种部件可以由一个或多个通信总线或信号线连接。本领域技术人员将理解，触控笔105的配置可以具有许多变化和修改。

如图2B所示，触控笔105可以包括按钮205，用于接受来自用户100的附加类型的输入。按钮205可以采取一个或多个压力按钮，开关，触敏控件，滚轮等诸如此类的形式。在一个实例中，按钮205可以是开/关开关。在另一实例中，按钮205可以是滚轮，使得用户100能够从多个配对设备115中进行选择。在一些实施例中，按钮205可以起到鼠标右键的作用，用于运行在配对设备115上的应用程序菜单控制。或者，当用户100使用按钮205同时相对于表面110移动远端125，其可用于向处理器250发送命令。

在一些实施例中，触控笔105也可以用作耳机。因此，根据这些实施例，触控笔105可以包括位于触控笔105第一远端附近的麦克风210和位于触控笔105的第二远端附近的扬声器215。在一个实例中，用户100可以使用触控笔105来接受来自配对设备115的呼入，同时继续启用生成书写输入。在其他实施例中，麦克风210可用于检测语音语音命令。语音命令的实例可以包括：改变书写输入的颜色、改变书写输入的大小、撤消上一个动作等等。

与一些实施例一致，触控笔105包括屏幕220，其可以是触摸屏也可以不是触摸屏。屏幕220可以被配置为呈现来自配对设备115信息和通知。例如，屏幕220可以呈现传入的文本消息，日历提醒和传入的电子邮件。用户100可以选择使用配对设备115或触控笔105对传入的通知进行响应。当使用触控笔105时，用户100可以通过屏幕220的触摸控制或通过产生书写输入来响应传入的通知。例如，响应发送到配对设备115并呈现在屏幕220上的文本消息，用户100可以使用触控笔105来涂抹笑脸表情符号。在其他实施例中，屏幕220允许在各种配对设备115之间快速切换。例如，可以在屏幕220上显示当前配对设备115的表达。用户100可以使用触控笔105与第一配对设备(例如，智能手机)进行交互，或切换到与第二配对设备(例如，TV)的交互。可以通过在屏幕220上选择图标或通过使用按钮205来实现各种配对设备115之间的控制切换。

如图2B所示，触控笔105可以包括发射器225。本文所用的术语“发射器”是指能够将信号无线地传输到配对设备115的任何设备。在本发明的一些实施例中，发射器225还可以能够从配对设备115(例如，收发机)无线地发送和接收信号。或者，触控笔105可以包括发射器225和使用一个或多个以下实例性短距离通信标准的用于和配对设备115进行通信的单独的接收机：蓝牙、红外线、WiFi、LiFi、近场通信、ultraband和Zigbee。另外，本发明的实施例可以涉及使用其他已知的或将来的无线协议的发射器，接收机或收发器。

触控笔105可以包括力传感器230和运动传感器235。术语“力传感器”可以包括被配置为测量代表尖端130在表面110上施加的力的参数的任何类型的设备。例如，力传感器230可以包括压力感测器(FSR)，其根据尖端130在表面110上施加的力的大小来改变其电阻值。力传感器230的读取速率可以在50Hz和2000Hz之间。术语“运动传感器”可以包括配置为在多个预定方向上测量触控笔105的线性和/或角加速度的任何设备。在一个实例中，运动传感器235可以包括多个加速度计，并且被配置为在至少两个(例如，三个)非共线方向上检测加速度。此外，运动传感器235还可以包括相对于彼此大致正交设置的多个陀螺仪，并且被配置为检测三个方向上的旋转。力传感器230和运动传感器235可以提供可用于更好地确定来自用户100的输入的附加信息。以下参考图13-15提供了关于力传感器230和运动传感器235的进一步细节。

在一些实施例中，触控笔105可由电源240供电。术语“电源”包括可重复存储和分配电力的任何设备，包括但不限于化学电池(例如，铅酸电池、锂离子电池、镍氢电池、镍镉电池)。在一些实施例中，电源可以是可移动的，这意味着触控笔105可以容易地由手移动(例如，电源240的总重量可能小于一磅)。电源的移动性使得用户100能够在各种情况下使用触控笔105。与一些实施例一致，用户100可以使用充电连接器245为电源240充电。充电连接器245可以与一个或多个充电电缆和/或感应充电座兼容。在其它实施例中，电源240可以包括用于将外界能量转换成电能的一个或多个能量收集设备(例如，将手写的移动转换为电能的人类振动单元等)。

在一些实施例中，触控笔105可以从指示远端125相对于表面110的变动位置的数据生成输入。处理器250可以根据由触控笔105测量的信息来确定指示远端125的变动位置的数据。在一个实例中，触控笔105可以包括在外壳120内的处理器250。在其他实例中，触控笔105可以直接或间接地与远离触控笔105的处理器250通信。下面参考图13提供了关于确定表示远端125的变动位置的数据的处理的进一步细节。

图3是可以检测相位(“多普勒”)转换并执行精确移动测量的传感器200的简化实例的示意图。如之前所讨论的，传感器200的一个实例可以测量来自表面110的相干光的反射，以确定远端125的变动位置。

如图3所示，传感器200可以包括光源300，多个光检测器305和透镜310。光源300被配置为投射相干光通过透镜310到达表面110。此后，多个光检测器305被配置为测量来自参考平面315和表面110的相干光的反射，并且经由出射引线320将测量值传输到处理器250。来自光源300被投射的光束被描绘为直线，并且由光检测器305测量的反射光束被描绘为虚线。在该简化实例中，传感器200仅包括两个光检测器305，因此它仅能够测量远端125的二维变动位置。然而，本领域技术人员将意识到，传感器200可以包括至少三个光检测器305，以测量足够使处理器250能够确定远端125三维变动位置的数据。与传感器200的一些实施例一致的传感器的特性的附加信息和细节可以在申请人的美国专利号6741 335中获得，其通过引用并入本文。

在一些实施例中，光源300配置为沿着与尖端130相邻的投射路径投射相干光。光源300可以包含或不包含在传感器200中。在一些实施例中，光源300的工作功率可以在约50微瓦至约1000微瓦之间，约75微瓦至600微瓦之间，或约400微瓦至800微瓦之间。

传感器200可以包括以大致共面的方式布置到光源300的多个光检测器305，并且被配置为测量从表面110反射的至少三个非共线光束。在一些实施例中，多个光检测器305和光源300可以安装在共同基底上。此外，多个光检测器305可以定位在光源300周围。例如，多个光检测器305可以包括布置成矩形的四对光检测器。在第一配置中，光源300可以大致位于矩形的中心。在第二配置中，光源300可以位于偏离矩形中心的位置。

从上述可以看出，触控笔105提供了广泛的功能范围。

与本发明一致的一些实施例提供了一种被配置为探测在表面上的和/或表面上方的移动的触控笔。在最常用的语言中，手写涉及在表面上和表面上方的移动。当在编码表面或触摸表面上使用与表面依赖的触控笔时，上述表面移动可能不那么重要。使用表面确定与表面依赖的触控笔的远端的位置(例如，在尖端被提起并返回到不同位置之后)。然而，当从非编码表面输入文本时，触控笔105检测在表面上的的和表面上方的移动的能力变得更有优势。这是因为表面依赖的触控笔不能依赖于来自非编码表面的信息来确定尖端在上表面上方移动之后的位置。术语“非编码表面”广泛地包括没有预定图案的有形物质的任何形式。预定图案可以包括在表面上形成区域的任何规则或不规则间隔的视觉标志，其可以用作定位触控笔位置的参考。

符合本发明的实施例提供了通过确定触控笔的三维位置来产生输入的设备和方法。根据所公开的实施例，提供用于产生书写输入的触控笔，所述触控笔可以包括具有远端的长形主体，以及被配置为将相干光投射在与所述远端相邻的相对表面上的光源。触控笔还可以包括至少一个传感器，其被配置为当远端移动并与相对表面接触时，测量来自相对表面的相干光的第一反射，当远端移动到相对表面上方并且与相对表面脱离接触并时，测量来自相对表面的相干光的第二反射。触控笔还包括至少一个处理器，其配置为从至少一个传感器接收输入，并且启用根据第一反射和第二反射对远端的三维位置的确定。

在一些实施例中，至少一个传感器包括至少三对光检测器，每对光检测器被配置为检测在非共线空间方向上的相干光的不同反射。至少三对光检测器相对于彼此以大致共平面的关系布置。至少一个处理器还被配置为从至少三对光检测器的输出确定三维位置。远端包括被配置为与相对表面接触并且维持在长形主体和相对表面之间的空间的尖端，并且其中光源包括被配置为将相干光投射在与尖端相邻的相对表面上的激光二极管。触控笔还包括被相干光贯穿的光学孔，第一反射和第二反射被配置为通过该光学孔，并且其中光学孔具有尺寸在约1.6mm至约8mm之间的开口。尖端被配置为与相对表面接合而大致不在相对表面上留下痕迹。触控笔还包括发射器，其被配置为将书写输入发送到配对设备并由此使得在配对设备上显示书写输入。触控笔还包括力传感器，其被配置为检测远端何时与相对表面接触。至少一个处理器还被配置为区分第一反射的测量和第二反射的测量。至少一个处理器配置为当远端与相对表面间隔约10mm时，确定三维位置。至少一个处理器配置为当远端与相对表面间隔在20mm至30mm之间时，确定三维位置。光源被配置为投射具有至少约50mm的相干长度的相干光。光源被配置为投射具有在约650nm和约1000nm之间的波长的相干光。光源的光功率在约50微瓦至约1000微瓦之间。光源被配置为朝向相对表面投射大致准直的相干光。

根据另一公开的实施例，提供了一种用于产生书写输入的设备，该设备可以包括至少一个处理器，该处理器被配置为控制被配置为在邻近触控笔的远端的相对表面上投射相干光的光源。至少一个处理器还被配置为从至少一个传感器接收来自相对表面的相干光的第一反射的测量值，同时远端移动至与相对表面接触，并且从至少一个传感器接收来自相对表面的相干光的第二反射的测量值，同时远端在相对表面上方移动并与相对表面脱离接触。另外，至少一个处理器还被配置为启用根据第一反射和第二反射对远端的三维位置的确定。

在一些实施例中，从至少一个传感器的接收包括接收来自至少三对光检测器的信号，每个光检测器配置为当至少三对光检测器被大致互相共面排布时，检测相干光的不同反射。至少一个处理器还被配置为从至少三对光检测器的输出确定三维位置。远端包括被配置为接触相对表面并且保持触控笔和相对表面之间的空间的尖端，其中光源包括激光二极管，并且其中至少一个处理器还被配置为将控制激光二极管将相干光投射在与尖端相邻的相对表面上。至少一个处理器还被配置为控制发射器发送书写输入到配对设备，并由此使得书写输入显示在配对设备上。至少一个处理器被配置为接收来自力传感器的指示远端何时与相对表面接触的信号。至少一个处理器还被配置为区分第一反射和第二反射。至少一个处理器配置为当远端与相对表面间隔约10mm时，确定三维位置。至少一个处理器配置为当远端与相对表面间隔在20mm至30mm之间时，确定三维位置。

根据另一个公开的实施例，提供了一种使用触控笔生成书写输入的方法。该方法包括在邻近触控笔远端的相对表面上投射相干光。该方法还包括测量来自相对表面的相干光的第一反射，同时远端移动并与相对表面接触，并且测量来自相对表面的相干光的第二反射，同时远端在相对表面上方移动并且与相对表面脱离接触。此外，该方法包括根据第一反射和第二反射来确定远端的三维位置。

在相关实施例中，该方法还包括将书写输入发送到配对设备，从而使得在配对设备上显示书写输入。方法还包括确定远端在三个正交方向上的增量位置变化。该方法还包括测量当远端与相对表面间隔在10mm至30mm之间时发生的相干光的第二反射。该方法还包括确定书写输入而大致不在相对表面上留下痕迹。

图4是触控笔105的横截面视图，其中描绘了传感器200在外壳120中的相对位置。传感器200可以包括用于投射相干光400的光源300和用于测量来自表面110相干光400的反射405的多个光检测器305。在一个实施例中，多个光检测器305可以相对于彼此以大致共平面的关系布置。本领域技术人员将认识到，图4所示的实例是在几个方面简化了的。在一个方面，传感器200可以包括可以改变反射405的光路和/或可以***反射405的光学设备。在另一方面，传感器200可以包括多于两个的光检测器305。例如，传感器200可以包括至少三对光检测器305，每对被配置为检测在非共线空间方向上的相干光的不同反射。至少三对光检测器305可以测量来自表面110的相干光400的三个非共线反射405。

另外，如图4所示，触控笔105可以包括力传感器230，其被配置为检测何时远端125与表面110接触。处理器250可以使用来自力传感器230的信息来区分第一反射405的测量和第二反射405的测量。力传感器230可以连接到延伸到尖端130的杆410。在一些实施例中，当尖端130与表面110接触时，力传感器230可以提供反馈，并且处理器250可以根据来自传感器200和力传感器230的反馈的组合来确定触控笔的移动。在其他实施例中，力传感器230可以提供表示施加在表面110上的力的值，并且处理器250可以根据提供的值来改变书写输入的格式。例如，处理器250可以根据提供的值来改变书写输入的厚度。

此外，触控笔105可以包括光学孔415。相干光400，第一反射405和第二反射405被配置为穿过该光学孔415。光学孔415可以是传感器200的一部分，并且可以用于限制到达多个光检测器305的反射量405。在一些实施例中，光学孔415可具有尺寸约在1.6mm至约8mm之间的开口。例如，光学孔415可以具有尺寸约3mm、约4mm、约5mm或约6mm的开口。

在符合本发明的一个实施例中，触控笔105可以探测两种类型的移动，第一在表面上的移动和第二表面上方的移动。图4示出了第一在表面上的移动，其中尖端130与表面110接触。在这种类型的移动中，尖端130可以被配置为在远端125和表面110之间维持一定的空间，使得光源300可以在邻近尖端130的表面110上投射相干光400。传感器200可以被配置为测量来自表面110的相干光400的第一反射405，同时远端125移动并表面110接触。在第一在表面上的移动中，尖端130被配置为与表面110接触而大致不在表面110上留下痕迹。在第二表面上方的移动中，尖端130可能与表面110脱离接触。在这种类型的移动中，传感器200可以测量来自表面110的相干光400的第二反射405，即使当远端125可以位于距离表面110间隔在1mm至50mm之间时。处理器250可以被配置为根据来自传感器200的输入和/或来自力传感器230的输入来区分第一在表面上的移动和第二表面上方的移动。处理器250还可以根据第一和第二反射405确定远端125的三维位置。

图4还示出了通常用于绘制英文字母“X”的一系列移动。当触控笔105朝对角线左下方移动时，第一移动是从点A到点B.当触控笔105向上移动并在表面110上方时，第二移动是从点B到点C。当触控笔105朝对角线右下方移动时，第三移动是从点C到点D。理解触控笔105的操作的一种方法是将其视为使用虚拟墨水的书写输入设备。同时触控笔105可以被配置为与表面110接触而大致不在表面110上留下痕迹。触控笔105相对于表面110的移动可以使得在配对设备115的显示器上呈现出笔画。例如，从点A到点B的第一移动可以在配对设备115的显示器上产生符号“/”的虚拟墨水的呈现。从点B到点C的第二移动可以产生符号“(”的虚拟墨水的呈现，或者可以不引起任何呈现。第三移动是从点C到点D可以产生符号“\”的虚拟墨水的呈现。依次应用这三个不同的移动可能会在配对设备115的显示器上呈现出英文字母“X”。或者，依次应用这三个不同的移动可以使得在配对设备115的显示器上呈现出希腊字母“α”。

图5示出了上述移动的应用顺序三种情况。这些情况中的每一种都可能导致根据触控笔105检测在表面上和表面上方的移动的能力的不同输出。第一种情况描绘了导致英文字母“X”呈现的一系列移动。第二种情况描绘了导致希腊字母“α”呈现的一系列移动。第三种情况描绘了可能导致英文字母“X”或希腊字母“α”的呈现的一系列移动。

在第一种情况下，从点A到点B的第一动作是触笔105与表面110接触并向对角左下移动。从点B到点C的第二移动是触控笔105向上方移动的同时与表面110间隔距离d。从点C到点D的第三移动是当触控笔105在与表面110接触的并向对角右下移动。依次应用这三个不同的移动可能会在配对设备115的显示器上呈现出英文字母“X”。第一种情况确实的表明了触控笔105的能力。在第二移动期间，处理器250可以区分这是第二表面上方的移动，并且避免沿着从点B到点C的路径产生虚拟墨水。此外，处理器250根据来自传感器200的输入可以跟踪在第二移动期间远端125的变动位置。在第二移动期间跟踪远端125的变动位置用于定位在C点的第三移动的起始点。如果使用典型的光电学鼠标使用相同的移动序列，结果将是：<，因为当鼠标与表面脱离接触时，典型的光电鼠标不能跟踪鼠标的移动，所以不存在关于两个动作序列之间关系的信息，第三移动将从点B开始。

在第二种情况下，从点A到点B的第一动作是触控笔105与表面110接触并向对角左下移动。从点B到点C的第二移动是触控笔105在与表面110接触并向上移动。从点C到点D的第三移动是触控笔105在与表面110接触并向对角右下移动。依次应用这三个不同的移动可以使得在配对设备115的显示器上呈现出希腊字母“α”。

在第三种情况下，从点A到点B的第一移动是指针105沿对角左下移动并与表面110间隔距离d1。从点B到点C的第二移动是触控笔105向上方移动的同时与表面110间隔距离d2。从点C到点D的第三移动是触控笔105向对角右下移动并与表面110间隔距离d1。依次应用这三个不同的移动可能会在配对设备115的显示器上呈现出英文字母“X”或者希腊字母“α”。根据一些实施例，触控笔105不仅可以区分在表面上的和表面上方的移动，而且在远端125脱离与表面110的接触时可以连续跟踪其位置的变化。因此，处理器250可以确定何时距离d2远大于距离d1，并且导致英文字母“X”的呈现。此外，处理器250可以确定何时距离d2大致等于距离d1，并且导致希腊字母“α”的呈现。

根据与第三种情况相关联的实施例，当尖端130完全不与表面接触时，处理器250可能确定远端125相对于表面110的变动位置产生的一个或多个书写输入。在一个实例中，当远端125移动到表面110上方并且与表面110脱离接触时，处理器250可能产生与完整句子相关联的文本输入。生成文本输入的移动的顺序可以包括导致在配对设备115的显示器上呈现虚拟墨水的笔画，以及不会在配对设备115的显示器上呈现虚拟墨水的笔画。

图6是流程图，其展示与所公开的实施例一致的，用于使用触控笔105生成书写输入的，实例性过程600。在步骤602，光源300可以在邻近触控笔105的远端125的表面110上投射相干光400。在一些实施例中，光源300被配置为将基本准直的相干光400朝表面110投射。另外，光源300可以被配置为投射波长在约700nm和约900nm之间并且相干长度至少约15mm的相干光400。相干长度指的是传播距离，在这个传播距离上相干波维持在预定的相干程度。在一些实例中，光源300被配置为投射相干长度为约25mm，约50mm，约75mm，约100mm，约500mm或超过1000mm的相干光400。

在步骤604，在远端125移动并接触表面110时，传感器200可以测量来自表面110的相干光400的第一反射405。在一些实施例中，传感器200可以包括至少三对光检测器305，其中每对被配置为检测在非共线空间方向上的相干光400的不同反射。至少三对光检测器305中的每一个可以形成偏振敏感的正交信号检测器。此外，至少三对光检测器相对于彼此以大致共平面的关系布置。

在步骤606，在远端125于表面110上方移动并表面110脱离接触时，传感器200可以测量来自表面110的相干光400的第二反射405。如本文所用，术语“表面上方”广泛地包括与表面110的任何间隔(例如，如果表面110被垂直放置，则远端125可以在于它相距确定的水平距离的位置上移动)。在一些实施例中，如图1所示，当尖端130与表面110间隔距离为D时，处理器250可以确定远端125的三维位置。在某些情况下，D可以具有在0至30mm之间的值，例如D为约10mm，约20mm或约30mm。

在步骤608，处理器250可以根据第一反射405和第二反射405确定远端125的三维位置。在一些实施例中，处理器250可以确定远端125在三个正交方向上的增量位置变化。处理器250可以进一步从至少三对光检测器305的输出确定三维位置的不同分量。当第一反射405包括三个非共线反射405或第二反射405包括三个非共线反射405时，可能发生x，y和z分量的计算。但并不一定意味着至少三对光检测器305中的每一个测量正交分量。在一些实施例中，通过在独立处理器250中处理发自传感器200的的信息，处理器250也许能够确定远端125的三维位置。此外，触控笔105还可以包括运动传感器235，并且处理器250可以根据传感器200的输出和运动传感器235的输出的组合来确定远端125的三维位置。

在可选步骤610，处理器250可以从所确定的远端125的三维位置产生书写输入，并且发射器225可以将书写输入发送到配对设备115，从而使书写输入显示在配对设备115上。或者，发射器225可以发送包括与远端125的三维位置相关联的信息的数据流(例如，光标位置的X和Y坐标)，并且配对设备115被配置为从接收到的数据流生成书写输入。发射器225可以使用诸如蓝牙协议的短距离通信协议来发送书写输入和/或数据流。

符合本发明的一些实施例提供了一种触控笔，其被配置为使得在不同的书写输入周期期间捕获的文本被连续显示在配对设备115的显示器上，尽管在不同的书写输入周期期间输入的文本不是连续发生的。如上所述，在一些实施例中，触控笔105被配置为与表面110接触而基本上不在表面110上留下痕迹。这使得当配对设备115屏幕对用户100不可见时，诸如当配对设备115在背包或口袋内并且被在视野中隐藏时，用户100也可以输入文本。

根据所公开的实施例，提供用于产生书写输入的触控笔。触控笔可以包括具有远端的外壳，以及被配置为将相干光投射在邻近远端的至少一个相对表面上的光源。触控笔还可以包括至少一个传感器，其配置为当远端相对于至少一个相对表面移动时，测量来自至少一个表面的相干光的至少三个非共线反射。触控笔还可以包括至少一个处理器，其被配置为根据至少三个非共线反射来确定远端的变动位置。至少一个处理器还被配置为，根据远端在第一书写输入周期期间的变动位置，来确定由远端在至少一个表面的第一区域中的位置的改变而导致的文本输入，并且使得在第一书写输入期间捕获的文本被呈现在显示器上。至少一个处理器还被配置为根据在外壳被提起并返回到至少一个与第一区域不连续的表面的第二区域之后，在第二书写输入周期期间的远端的变动位置，确定由第二区域中的远端的变动位置引起的文本输入，并且使得在第二书写输入周期期间捕获的文本在与第一书写输入周期期间捕获的文本相连续地显示在显示器上，即使第一次书写输入期间的文本输入和第二次书写输入期间的文本输入不是连续发生的。

在一些实施例中，至少一个处理器被配置为，在没有代码的检测并且没有由触控笔在至少一个相对表面产生的物理痕迹的检测的情况下，确定在第一书写输入周期期间的文本输入和第二书写输入周期期间的文本输入。显示器可以与配对设备相关联，并且触控笔还包括发射器，其被配置为将文本输入发送到配对设备从而使得在第一和第二书写输入周期期间捕捉的文本被连续显示在配对设备的显示器上。至少一个处理器还被配置为使文本以模拟笔画的方式呈现在显示器上。至少一个处理器还被配置为在第一书写输入周期期间确定文本的初始对齐，并且将第二书写周期的文本对齐到初始对齐。来自第一区域的确定的文本输入是非水平的，并且使得在第一书写输入周期期间捕获的文本被呈现在显示器上，包括水平对齐要呈现的文本输入。来自第二区域的确定的文本输入是非水平的，并且使得在第二书写输入周期期间捕获的文本被连续的呈现在显示器上，包括水平对齐要呈现的文本输入。来自第一区域的确定的文本输入是句子的第一部分，并且从第二区域输入的确定的文本是该句子的第二部分，并且至少一个处理器还被配置为使得句子的第一和第二部分在同一行中呈现。在第一书写输入周期期间确定的文本输入沿着第一方位角发生，并且在第二书写输入周期期间确定的文本输入沿着与第一方位角不对齐的第二方位角发生，并且至少一个处理器还被配置为使得在第一和第二书写输入周期期间的确定的文本输入沿着相同的方位角显示。来自第一区域的确定的文本输入具有第一字符大小，并且来自第二区域输入的确定的文本输入具有与第一字符大小不同的第二字符大小，并且至少一个处理器进一步配置为将第一文本和第二文本以大致相同的字符大小显示。来自第一区域的确定的文本输入具有大体的第一倾斜，并且来自第二区域的确定的文本输入具有与第一倾斜不同的大体的第二倾斜，并且至少一个处理器还被配置为使第一文本输入和第二文本输入以大致相同的倾斜显示。至少一个表面包括第一表面和由与第一表面的材料不同的材料构成的第二表面，并且至少一个处理器还被配置为在第一书写周期期间确定由变动位置远端相对于第一表面的变动位置而导致的文本输入，并且在第二书写周期期间，确定由远端相对于第二表面的变动位置而导致的文本输入。光源包括激光二极管。触控笔还包括至少一个运动传感器，并且确定远端的变动位置是根据至少一个传感器的输出和至少一个运动传感器的输出的组合。

根据另一公开的实施例，提供一种用于产生书写输入的设备。该设备可以包括至少一个处理器，其配置为控制被配置为在邻近触控笔远端的相对的至少一个表面上投射相干光的光源，并且当远端相对于至少一个表面移动时，接收来自至少一个传感器的，来自至少一个表面的相干光的至少三个非共线反射的测量。至少一个处理器还被配置为根据至少三个非共线反射来确定远端的变动位置。至少一个处理器还被配置为根据在第一书写输入周期期间远端的变动位置来确定由至少一个表面的第一区域中的远端的变动位置而导致的文本输入，并使得在第一书写输入期间捕获的文本将被呈现在显示器上。至少一个处理器还被配置为根据在外壳被提起并返回到至少一个与第一区域不连续的表面的第二区域之后，在第二书写输入周期期间远端的变动位置，确定由第二区域中的远端的变动位置引起的文本输入，并且使得在第二书写输入周期期间捕获的文本与第一书写输入周期期间捕获的文本相连续地呈现在显示器上，即使第一次书写输入期间的文本输入和第二次书写输入期间的文本输入在至少一个面上不是连续发生的。

在一些实施例中，在第一书写输入周期期间确定的文本输入沿着第一方位角发生，并且在第二书写输入周期期间确定的文本输入沿着与第一方位角不对齐的第二方位角发生，并且至少一个处理器还被配置为使得在第一和第二书写输入周期期间的确定的文本输入沿着相同的方位角显示。来自第一区域的确定的文本输入具有第一字符大小，并且来自第二区域输入的确定的文本输入具有与第一字符大小不同的第二字符大小，并且至少一个处理器进一步配置为将第一文本和第二文本以大致相同的字符大小显示。来自第一区域的确定的文本输入具有大体的第一倾斜，并且来自第二区域的确定的文本输入具有与第一倾斜不同的大体的第二倾斜，并且至少一个处理器还被配置为使第一文本输入和第二文本输入以大致相同的倾斜显示。至少一个表面包括第一表面和由与第一表面的材料不同的材料构成的第二表面，并且至少一个处理器还被配置为在第一书写周期期间确定由变动位置远端相对于第一表面的变动位置而导致的文本输入，并且在第二书写周期期间，确定由远端相对于第二表面的变动位置而导致的文本输入。

根据另一公开的实施例，提供存储在非易失性计算机可读介质上的软件产品和包括用于执行使用触控笔生成书写输入的方法的计算机可实施指令。该方法包括在邻近触控笔远端的相对的至少一个表面上投射的相干光，以及当远端相对于至少一个表面移动时，来自至少一个表面的相干光的至少三个非共线反射的测量。该方法还包括根据至少三个非共线反射来确定远端的变动位置。该方法还包括根据在第一书写输入周期期间远端的变动位置确定的由至少一个表面的第一区域中的远端的变动位置而导致的文本输入，并使得在第一书写输入期间捕获的文本将被呈现在显示器上。该方法还包括至根据在外壳被提起并返回到至少一个与第一区域不连续的表面的第二区域之后，在第二书写输入周期期间远端的变动位置确定的由第二区域中的远端的变动位置引起的文本输入，并且使得在第二书写输入周期期间捕获的文本与第一书写输入周期期间捕获的文本相连续地呈现在显示器上，即使第一次书写输入期间的文本输入和第二次书写输入期间的文本输入在至少一个面上不是连续发生的。

图7和图8与所公开的实施例一致，表示由触控笔105相对于表面110移动生成的并呈现在配对设备115上的书写输入的示意图。如图7和8所示，表面110包括预先输入的文本的呈现。应当理解，表面110上的文本的呈现仅仅是实例性的并且是可选的。在一些实施例中，当其进行书写输入时，触控笔105在表面110上不留下任何标记。此外，如上所讨论的，当触控笔105未接触表面110时，触控笔105可以产生图7和图8中呈现的所有书写输入。

图7示出了具有第一区域700和第二区域705的表面110，第一区域700包括在第一书写输入周期期间输入的文本，第二区域705包括在第二书写输入周期期间输入的文本。在一些实施例中，触控笔105可识别区分第一和第二书写输入周期的事件。事件可以包括一个或多个外观参数的改变，例如，写入方位角，字符大小和倾斜度。或者，事件可以包括预定的时间段的传递或表面110上方的高度阈值的传递。在一些情况下，分隔两个书写输入周期的预定时间段可以在例如约1秒至2小时之间，超过5秒，超过10分钟或大于1小时。在图7所示的实例中，用户100正在写入“To-Do list”，在第一书写输入周期期间输入了“To-Do list”的第一个项目，而在第二书写周期期间输入了“To-Do list”的第二个和第三个项目。处理器250可以执行对齐移动以呈现在第一和第二书写输入周期期间捕获的文本，这与远端125相对于表面110的移动不同。例如，当第二区域705位于第一区域700的右侧时，“To-Dolist”的第二和第三项目被呈现在第一项目下方的配对设备115中。

在一些实施例中，书写输入中识别的不同符号可能影响在配对设备115中的书写输入的呈现。例如，处理器250可以在第二书写输入周期中输入的书写输入的开头识别星号，并且确定第二书写周期的书写输入应该被呈现在第一书写周期的书写输入的下方。在不同的实例中，处理器250可以将周期识别为在第一书写输入周期中输入的最后一个符号，并且确定第二书写周期的书写输入应当以新行显示。在其他实施例中，由处理器250识别的不同的触控笔姿态可能影响在配对设备115中的书写输入的呈现。例如，某个触控笔姿态可以改变文本在配对设备115上呈现的大小，而不同的触控笔可以改变在文本配对设备115上呈现的颜色。

与所公开的实施例一致，在第一书写输入周期期间的确定的文本输入可以沿着第一方位角710发生，并且在第二书写输入周期期间的确定的文本输入可以沿与第一方位角710不对齐的第二方位角715发生。处理器250可以在第一和第二书写输入周期期间使确定的文本输入沿着相同的方位角720显示。在一些实例中，相同的方位720可以是第一方位角710，第一和第二方位角的平均值或水平方位角。

与其他实施例一致，从第一区域700输入的所确定的文本可以具有第一字符尺寸725，并且来自第二区域705的确定的文本输入可以具有与第一字符尺寸725不同的第二字符尺寸730。处理器250可以使得在第一和第二书写输入周期期间所确定的文本输入以大致相同的字符尺寸735显示。在一些实例中，相同的字符尺寸735可以是第一字符尺寸725，第一和第二尺寸的平均值，或与配对设备115相关联的可调整的默认尺寸值。

与附加实施例一致，来自第一区域700的确定的文本输入具有大体的第一倾斜740，并且来自第二区域705的确定的文本输入具有与大体的第一倾斜740不同的一般的的第二倾斜745。第二倾斜可以由第二表面的形状产生。处理器250可以使在第一和第二书写输入周期期间确定的文本输入以大致相同的倾斜750显示。例如，共同倾斜750可以是大体的第一倾斜740，第一和第二一般倾斜的平均值，或与配对的设备115相关联的可调整的默认倾斜值。

图8示出了在第一实例800和第二实例805中生成句子“Phree lets you gobeyond the screen to express yourself more quickly and easily”。在第一实例800中，上述句子被连续输入，但是是非常规格式。具体而言，书写输入以连续波形格式输入，其中写入方位角，字符尺寸和倾斜度改变。虽然用户100似乎不太可能以波形格式写入，但是在一些实施例中，表面110可以具有三维形状，其可以导致连续书写输入在多于一个外观参数中改变。如上，多个书写输入周期可以通过至少一个外观参数被彼此区分。虽然没有特定的区域被识别，但是在一个实施例中，每个写入方向的改变可以被认为是区分两个书写输入周期的事件。因此，处理器250可以在第一实例800中识别多个书写输入周期。处理器250还可以在所有多个书写输入周期中进一步调整书写输入，使得输入的书写输入可以根据一个或多个相同的外观参数值在配对设备115的显示器上呈现。如图8所示，“Phree lets yougo beyond the screen to express yourself more quickly and easily”这个句子呈现出单一的写入方位角，单一的字符大小和单一的倾斜度。

在第二实例805中，来自第一区域700的确定的输入文本是句子的第一部分(即，“Phree lets you go beyond the screen”)，并且来自第二区域705的确定的文本输入是句子的第二部分即“to express yourself more quickly and easily”)。处理器250可以在第一和第二书写输入周期期间使确定的文本输入在同一行中呈现。在第二实例805中，在与第一书写输入期间输入的文本相同的行中，仅示出了在第二书写输入期间输入的文本中的第一个字(即“to”)。然而，作为本领域技术人员将认识到在配对设备115的单行中呈现的单词的数量是字符大小和配对设备115显示器大小的函数。在一些实施例中，在生成的文本到达行尾之后，处理器250还被配置为以新行显示文本。在其他实施例中，在生成的文本到达行尾之后，处理器250被进一步配置为在配对设备115的显示中重新调整文本的呈现，以使得用户100能够将文本添加到现有行。

在一些实施例中，触控笔105还被配置为检测不同类型的语言并且根据检测到的语言应用不同的对齐规则。例如，英语是一种从左到右的语言，因此在第二个书写周期期间输入的文本可能会被显示在第一书写周期预先输入的文本的右侧。在其他实例中，触控笔105可以检测到用户100正用从右到左的语言输入文本，并且可以使得在第二书写周期期间输入的文本显示在第一书写周期预先输入的文本的左侧。

虽然图7和8示出了用于产生书写输入的单个表面110，但是在另一些实施例中，触控笔105可以从多个表面110生成文本。例如，第一区域700可以位于第一表面，第二区域705可以位于第二表面。在这些实施例中，在第一书写输入周期期间的文本输入由远端125相对于第一表面的变动位置形成，并且在第二书写输入周期期间的文本输入由远端125相对于第二表面的变动位置形成，触控笔105可以使在第二书写输入周期期间捕获的文本和在第一书写输入周期期间捕获的文本被连续显示在配对设备115上。该实施例的详细实现被公布在图10至图13中。

图9是与所公开的实施例一致的，用于将不同书写输入周期期间捕获的文本连续地显示在配对设备115的显示器上的实例性过程的流程图。在步骤902中，光源300可将相干光400投射在至少一个邻近触控笔105的远端125的表面110上。在步骤904中，当远端125相对于至少一个表面110移动时，传感器200可以测量来自至少一个表面110的相干光400的至少三个非共线反射405。此至少三个非共线反射405可以是或可以不是正交的。使用来自至少三个非共线反射405的组合信息，处理器250可以确定远端125相对于至少一个表面110的三维位置。

在步骤906中，处理器250可以根据至少三个非共线反射405来确定远端125的变动位置。确定远端125的变动位置可以包括，确定远端125在三维(X，Y和Z)中的变动位置，或者当远端125在三维中移动时，确定远端125在二维(X和Y)中的变动位置。在一些实施例中，触控笔105还可以包括运动传感器235，并且处理器250可以根据传感器200的输出和运动传感器235的输出的组合来确定远端125的变动位置。在一个实例中，运动传感器235可以包括多个加速度计，并且被配置为在三个非共线方向上检测加速度。在另一实例中，运动传感器235可以包括多个陀螺仪，并且被配置为检测三个方向的旋转。

在步骤908中，处理器250可以根据在第一书写输入周期期间远端125的变动位置来确定由至少一个表面110的第一区域700中的远端125的变动位置而导致的文本输入。在步骤910中，处理器250可以使得在第一书写输入周期期间捕获的文本被呈现在显示器上。在一些实施例中，显示器可以是屏幕220。在其他实施例中，显示器可以与配对设备115相关联，并且触控笔105还可以包括被配置为将文本输入发送到配对设备115的发射器225，从而使得在第一输入周期期间捕获的文本被呈现在配对设备115的显示器上。此外，处理器250可以识别从第一区域700输入的确定的文本不是沿着直线，例如水平线。在这种情况下，使得在第一书写输入周期期间捕获的文本被呈现在显示器上，包括沿着直线(例如水平线)被呈现的文本输入的对齐。

在步骤912中，处理器250可以根据在外壳120被提起并返回到与第一区域700不连续的第二区域705之后的第二书写输入周期期间的远端125的变动位置，确定由第二区域705中的远端125的变动位置引起的文本输入。在一些实施例中，处理器250在没有代码的检测并且没有由触控笔在至少一个相对表面产生的物理痕迹的检测的情况下，确定文本输入(在第一书写输入周期期间和第二书写输入周期期间)。在其他实施例中，至少一个表面110可以包括第一表面和由与第一表面的材料不同的材料构成的第二表面。在这些实施例中，处理器250可以在第一书写周期期间确定由远端相对于第一表面变动位置而导致的文本输入；并且在第二书写周期期间确定由远端相对于第二表面变动位置而导致的文本输入。例如，第一区域700可以是木质表面的一部分，第二区域705可以是织物表面。

在步骤914中，处理器250可以使得在第二书写输入周期期间捕获的文本和在第一书写输入周期期间捕获的文本被连续显示在配对设备115的显示器上，尽管在第一书写输入周期期间的文本输入和在第二书写输入周期期间的文本输入在至少一个表面110上不连续发生。例如，来自第一区域700的确定的文本输入是句子的第一部分，并且来自第二区域705的确定的文本输入是该句子的第二部分，并且处理器250可以使得句子的第一和第二部分在同一行中呈现。在一些实施例中，处理器250可以确定第一书写输入周期期间文本的初始对齐，并且将第二书写周期的文本对齐到初始对齐。此外，处理器250可以识别从第二区域705输入的确定的文本不是沿着直线，例如水平线。在这种情况下，使得在第二书写输入周期期间捕获的文本被呈现在显示器上，包括沿着直线(例如水平线)被呈现的文本输入的对齐。

与本发明一致的一些实施例提供了被配置为从多个表面生成文本输入的触控笔。由于触控笔105的技术是与表面无关的，因此可以在相同的书写会话期间无缝地接受来自多个表面的输入。如本文所用，术语“书写会话”广泛地包括用户100可以输入与一个或多个主题相关的文本的时间段，例如单个相同的主题。或者，书写会话可以是用户100可以输入作为与特定个人的通信的一部分的文本的时间段。写作会话可以是连续的，也可以是多个写作周期的分段。例如，书写短电子邮件可能会在连续书写会话期间进行，而写入“To-Dolist”可能会在书写会话的分段期间进行(例如，多个书写周期除以一个或多个断开周期)。分段书写会话的每个书写周期之间的断开周期不是固定的，它可以在秒，分和天之间变化。因为触控笔105可以设计成易于携带，所以用户100可随时随地进行文本输入。因此，在分段书写会话期间输入文本时，从多个表面接收文本输入的能力特别有用。

根据所公开的实施例，提供了一种用于从多个表面生成文本输入的触控笔。触控笔可以包括具有远端和至少一个传感器的外壳。至少一个传感器被配置为测量在远端相对于由第一材料构成的第一非编码相对表面移动时指示远端的变动位置的第一数据，其中第一数据包括与第一非编码相对表面接触的远端的移动和与第一相对未编码表面脱离接触的远端的移动之间的信息差异，并且当远端相对于由不同于第一非编码相对表面材料的第二材料构成的第二相对表面移动时，测量表明远端的位置的第二数据，其中第二数据包括远端与第二相对表面接触的移动和与第二相对表面脱离接触的远端的移动之间的信息差异。触笔还可以包括配置为与配对设备和至少一个处理器通信的发射器。至少一个处理器被配置为通过远端从表明相对于第一非编码相对表面的位置变化的第一数据生成一系列的第一笔画，通过远端从表明相对于第二非编码相对表面的位置变化的第二数据生成一系列的第二笔画。至少一个处理器还被配置为经由发射器将第一笔画和第二笔画发送到配对设备，在与配对设备相关联的第三表面上使第一笔画和第二笔画融合，以显示在第三表面上，就像第一笔画和第二笔画发生在共同的表面上。

在一些实施例中，触控笔还包括被配置为在第一相对的非编码表面和第二相对表面上投射相干光的光源，并且其中第一数据的测量包括当远端相对于第一非编码相对表面移动时第一反射的测量，并且第二数据的测量包括当远端相对于第二相对表面移动时第二反射的测量。至少一个处理器还被配置为在产生一系列第一笔画和一系列第二笔画时，区分第一反射和第二反射，并且将第一反射和第二反射彼此不同地分类。至少一个传感器被配置为当第一非编码相对表面包括凹部时能够测量第一数据，并且当第二相对表面包括凸部时能够测量第二数据。至少一个传感器被配置为当第一非编码相对表面为电脑设备的显示器时能够测量第一数据，并且当第二相对表面为织物时能够测量第二数据。至少一个处理器被配置为在第一表面和第二表面上都不存在代码或触控笔痕迹时产生一系列第一和第二笔画。至少一个传感器还被配置为当远端相对于第三表面移动时测量表明远端位置的第三数据，并且至少一个处理器被配置为通过第三数据生成远端的一系列第三笔画。第一笔画和第二笔画的融合包括在同一行中显示第一笔画和第二笔画。至少一个处理器被进一步配置为设置初始对齐并且将与第一笔画相关联的非对齐文本输入对齐到初始对齐。至少一个处理器被进一步配置为使得与第一笔画相关联的文本输入与第二笔画相关联的文本输入被连续地显示在第三表面上，尽管第一笔画和第二笔画没有连续出现在相同表面上。第一笔画沿着第一方位角发生，并且第二笔画沿着与第一方位角不对齐的第二方位角发生，其中，至少一个处理器被进一步配置为使第二笔画沿着第一方位角显示。

根据其他公开的实施例，提供了用于从多个表面生成文本输入的设备。该设备可以包括至少一个处理器，其被配置为，当远端相对于由第一材料构造的第一非编码相对表面移动时，从至少一个包含在具有远端的的触控笔中的传感器接收第一数据，该第一数据表明远端的变动位置，其中第一数据包括与第一非编码相对表面接触的远端的移动和与第一非编码相对表面脱离接触的远端的移动之间的区分信息。至少一个处理器被进一步配置为从至少一个传感器接收第二数据，第二数据表明当远端相对于由第二材料构成的第二相对表面移动时远端的位置，第二材料与第一非编码相对表面的材料不同，其中第二数据包括远端与第二相对表面接触的移动和远端与第二相对表面脱离接触的移动之间的区别信息。至少一个处理器还被配置为通过远端从表明相对于第一非编码相对表面的位置变化的第一数据生成一系列的第一笔画，通过远端从表明相对于第二非编码相对表面的位置变化的第二数据生成一系列的第二笔画。至少一个处理器还被配置为经由发射器将第一笔画和第二笔画发送到配对设备，在与配对设备相关联的第三表面上使第一笔画和第二笔画融合，以显示在第三表面上，就像第一笔画和第二笔画发生在共同的表面上。

在一些实施例中，至少一个处理器被配置为在第一表面和第二表面上都不存在代码或触控笔痕迹时产生一系列第一和第二笔画。至少一个处理器还被配置为当远端相对于第一非编码相对表面移动时从至少一个传感器接收与第一反射相关的数据，以及当远端相对于第二相对表面移动时从至少一个传感器接收与第二反射相关的数据。至少一个处理器被进一步配置为使得与第一笔画相关联的文本输入与第二笔画相关联的文本输入被连续地显示在第三表面上，尽管第一笔画和第二笔画没有连续出现在相同表面上。至少一个传感器被配置为当第一非编码相对表面包括凹部时能够测量第一数据，并且当第二相对表面包括凸部时能够测量第二数据。

根据其他公开的实施例，提供了用于从多个表面生成文本输入的方法.该方法包括测量第一数据，其指示当远端相对于由第一材料构成的第一非编码相对表面移动时触控笔远端位置的改变，其中第一数据包括第一非编码相对表面接触的远端的移动和与第一非编码相对表面脱离接触的远端的移动之间的区别信息，并且通过远端从表明相对于第一非编码相对表面的变动位置的第一数据生成一系列第一笔画。该方法还包括当远端相对于由不同于第一非编码相对表面材料的第二材料构成的第二相对表面移动时，测量表明远端的位置的第二数据。第二数据包括远端与第二相对表面接触的移动和与第二相对表面脱离接触的远端的移动之间的区别信息。该方法进一步包括通过远端从表明相对于第二相对表面的变动位置的第二数据生成一系列第二笔画。该方法还包括经由发射器将第一笔画和第二笔画发送到配对设备，在与配对设备相关联的第三表面上使第一笔画和第二笔画融合，以显示在第三表面上，就像第一笔画和第二笔画发生在相同的表面上一样。

在一些实施例中，该方法进一步包括在远端附近投射相干光。第一数据的测量包括当远端相对于第一非编码相对表面移动时测量第一反射，第二数据的测量包括以及当远端相对于第二相对表面移动时测量第二反射。该方法进一步包括区分第一反射和第二反射，并且当产生一系列第一笔画和一系列第二笔画时，将第一反射和第二反射彼此不同地分类。第一笔画和第二笔画的融合包括在同一行中显示第一笔画和第二笔画。

图10是展示的是触控笔105相对于多个表面110移动产生与所公开的实施例一致的可呈现在配对设备115的显示器上的书写输入。如图10所示，多个表面110包括预先输入的文本的呈现。如上述参考图7和参考图8所讨论的，应当理解，多个表面110上的文本的呈现仅是示例性的并且是可选的。在一些实施例中，当生成书写输入时，触控笔105可以不在多个表面110上留下任何标记。

图10示出了接受来自多个不同表面110的书写输入的触控笔105的简化实例：第一非编码表面1000，第二表面1005以及可用作附加非编码表面的手1010。在一些实施例中，当远端125相对于多个表面110移动时，触控笔105可以测量表明远端125的变动位置的数据。触控笔105还可以通过远端125从测量的数据生成多个笔画序列，并且将多个笔画组合发送到配对设备115，以使得在与对设备115相关联的第三表面1015上呈现所有多个笔画序列。

图10示出了在分段书写会话期间从三个表面输入单个句子的实例。在该图中，用户100输入第一笔画1020(“Phree lets you write，sketch annotate and expressyourself”)作为来自第一非编码表面的句子的第一部分，输入第二笔画1025(“onvirtually any surface…”)作为来自第二表面1005的句子的第二部分，输入第三笔画1030(“even on your hand”)作为来自手1010的句子的第三和最后部分。如图所示，完整的句子可以连续地呈现在第三表面1015上。具体地，第三表面1015显示第一笔画1020，第二笔画1025和第三笔画1030的融合，就好像在相同的表面上发生的笔画一样。如本文所使用的，术语“显示笔画的融合”广泛的意味着来自不同来源所产生的书写输入在单个位置中呈现。

配对设备115的显示器在此被称为第三表面1015，因为在一些实现中，配对设备115的显示器可以是多个表面110中的一个，触控笔105输入文本时可以相对于此多个表面移动。处理器250可以被配置为以多种方式处理远端125相对于配对设备115的配对设备显示器的显示器的移动。在第一种方式中，配对设备115的显示器可以被认为是任何规则表面110。因此，远端125的任何移动将被呈现在预先输入的文本之后。在第二种方式中，远端125相对于所显示的文本的位置可以具有意义，并且触控笔105可以使用户100能够修改预先输入的文本。因此，在一些实施例中，处理器250可以识别触控笔105是否相对于配对设备115的显示器移动并且不同地处理所生成的输入。例如，输入句子“Phree lets you write，sketch annotate and express yourself on virtually any surface…even on yourhand”，用户100决定在单词“sketch”和单词“annotate”之间输入一个逗号。在第一种方式中，笔画1035可以产生逗号，该逗号将在句子的最后一个字“hand”之后呈现。但是在第二种方式中，笔画1035可能会在单词“sketch”和单词“annotation”之间产生逗号。在相关实施例中，触控笔105使得用户100能够选择用哪种方式来处理配对设备115的显示。

图11包括四个视图，其表示在单个书写会话中，触控笔105如何相对于第一非编码表面1000相对于第二表面1005移动。在视图A中，当触控笔105与第一非编码表面1000接触时，处理器250可以确定远端125的移动。在表面上的移动期间，尖端130可以与第一非编码表面1000接触。在视图B中，触控笔105与第一非编码表面1000脱离接触。表面上方的移动期间，处理器250可以根据由传感器200和其他源(例如，力传感器230和运动传感器235)测量的信息来确定远端125相对于第一非编码表面1000的移动。在一个实施例中，即使当远端125可能距离第一非编码表面1000间隔超过15mm时，传感器200可以测量来自第一非编码表面1000的相干光400的反射405，。在上述参考图4-6中详细讨论了在表面上移动和表面上方移动的组合。在一个实例中，触控笔105可以识别相对于第一非编码表面1000的在表面上移动和表面上方移动的组合，以生成书写会话的第一部分。触控笔105可以经由发射器225将书写会话的第一部分发送到配对设备115，以使得在配对设备的显示器上呈现书写会话的第一部分。

在视图C中，触控笔105与第二表面1005接触移动。与一些实施例一致，第一非编码表面1000可以由第一材料构成，第二表面1005可以由不同于第一材料的第二材料构成。例如，第一非编码表面1000可以由诸如金属的刚性材料构成，而第二表面1005可以由诸如如拉伸织物的稍微柔韧的材料构成。如视图C所示，第二表面1005可以向下倾斜。在一些实施例中，当表面110可以水平，垂直或以任何其他角度定位时，触控笔105可以产生书写输入。在视图D中，触控笔105与第二表面1005脱离接触移动。如图D所示，第二表面1005可以包括凸起部分。在一些实施例中，当表面110包括平坦部分，凹陷部分，凸起部分或其任何组合时，触控笔105可产生书写输入。在一个实例中，触控笔105可以识别相对于第二非编码表面1005的在表面上移动和表面上方移动的组合，以生成书写会话的第二部分。触控笔105可以经由发射器225将书写会话的第二部分发送到配对设备115，以使得书写会话的第一和第二部分融合，这样书写会话的第一和第二部分看起来似乎发生在相同的表面。

在一些实施例中，在使用触控笔105生成书写输入之前，用户100可以使用配对设备115来识别先前的书写会话。此后，生成的书写输入可以被包括在所识别的书写会话中。例如，用户100可以识别与朋友的现有对话(例如，聊天)，并且生成的书写输入将被包括在现有对话中。在其他实施例中，处理器250可以检测一个或多个触控笔姿态以识别不同书写会话。例如，一个触控笔姿态可以表明用户100想要开始一个新的书写会话，另一个触控笔姿态可以表明用户100希望继续上一个书写会话，以及附加的触控笔姿态可以表明用户100想要输入文本到特定的书写会话(例如，“To-Do list”)。在识别与特定书写会话相关联的触控姿态之后，处理器250可以指示配对设备在与所识别的书写会话中的预先书写输入后连续地呈现后续的书写输入，而不管预先书写输入是否在不同的表面110上生成。

图12是流程图，其展示与所公开的实施例一致的，用于从多个表面生成书写输入的实例性过程1200。在步骤1202，当远端125相对于由第一材料构成的第一非编码表面1000移动时，传感器200可以测量表明远端125的位置的变化的第一数据。第一数据可以包括与第一非编码表面1000接触的远端125的移动和与第一非编码表面1000脱离接触的远端125的移动之间的区别信息。在步骤1204，通过远端125，处理器250可以从表明相对于第一非编码表面1000的变动位置的第一数据生成一系列的第一笔画1020。一系列的第一笔画1020可以与书写输入的第一部分相关联，在配对设备115的显示器上以虚拟墨水呈现。

在步骤1206，当远端125相对于由不同于第一非编码表面1000的材料的第二材料构成的第二表面1005移动时，传感器200可以测量表明远端125的位置的第二数据。第二数据可以包括与第二表面1005接触的远端125的移动和与第二表面1005脱离接触的远端125的移动之间的区别信息。在具体实例中，传感器200可以被配置为当第一非编码表面1000包括凹陷部分时能够测量第一数据，并且当第二表面1005包括凸起部分时能够测量第二数据。在具体实例中，传感器200可以被配置为当第一非编码表面1000是计算设备(例如，电视，智能电话，平板电脑或智能手表)的显示器时能够测量第一数据，该计算设备可以或不可以与触控笔105配对，并且当第二表面1005由织物(例如，牛仔裤)制成时，能够测量第二数据。

在一些实施例中，传感器200包括被配置为在第一非编码表面1000和第二表面1005上投射相干光400的光源300。因此，第一数据的测量可以包括当远端125相对于第一非编码表面1000移动时测量第一反射405，第二数据的测量可以包括当远端125相对于第二表面1005移动时测量第二反射405。此外，当产生一系列第一笔画1020和一系列第二笔画1025时，处理器250可以区分第一反射405和第二反射405，并且将第一反射405和第二反射405彼此不同地分类。在一些情况下，相对于第二材料，第一材料可以具有一种或多种不同的光吸收特性。处理器250可以从反射405的变化中识别何时用户100开始从由第二材料制成的表面产生输入，以及何时用户100返回以从由第一材料制成的表面产生输入。处理器250可以使用该识别来确定用户100是否希望开始新的书写会话或继续前一个书写会话。

在步骤1208，通过远端125，处理器250可以从表明相对于第二非编码表面1005的变动位置的第二数据生成一系列的第二笔画1025。一系列的第二笔画1025可以与书写输入的第二部分相关联，在配对设备115的显示器上以虚拟墨水呈现。处理器250可以在第一非编码表面1000和第二表面1005上，在不存在代码或触控笔痕迹的情况下产生一系列第一和第二笔画。在一些实施例中，当远端125相对于配对设备115的显示器移动时，传感器200可以测量表明远端125的位置的第三数据，并且通过远端处理器250可以从第三数据生成一系列第三笔画。

在步骤1210，处理器250可以经由发射器225将第一笔画1020和第二笔画1025发送到配对设备115，以使得在与配对设备115相关联的第三表面1015上，第一笔画1020和第二笔画1025融合，显示第三表面上如同第一笔画1020和第二笔画1025发生在相同的表面上一样。在一个实例中，第一笔画1020和第二笔画1025的融合包括在同一行中显示第一笔画1020和第二笔画1025的至少一部分。在另一实例中，第一笔画1020和第二笔画1025的融合包括在第一笔画1020下方显示第二笔画1025。在一些实施例中，处理器250可以设置初始对齐并且将与第一笔画1020相关联的非对齐文本输入对齐到初始对齐。在其他实施例中，尽管第一笔画1020和第二笔画1025没有发生在相同的表面上，处理器250可以使得与第一笔画1020相关联的文本输入以及与第二笔画1025相关联的文本输入连续地呈现在配对设备115的显示器上。处理器250还可以识别第一笔画1020沿着第一方位角发生，并且第二笔画1025沿着与第一方位角不对齐的第二方位角发生，并且使得第二笔画1025沿着第一方位角显示在配对设备115上。

符合本发明的一些实施例提供了一种触控笔，其被配置为从源自多个源的数据生成输入。当产生输入时，例如书写输入或者输入用于控制配对设备115，指示远端125的变动位置的数据的精确地确定是被期望的。根据所公开的实施例，处理器250可以根据触控笔105测量的信息来确定数据。如上所述，处理器250可以位于或不位于触控笔105内。另外，在一些实施例中，处理器250可以根据触控笔200测量的信息来单独的确定指示远端125相对于表面110的变动位置的数据。在其他实施例中，处理器250可以根据由传感器200和其他源(例如，力传感器230和运动传感器235)测量的信息来确定数据。组合多个源以确定表示远端125的变动位置的数据可能是有利的，因为这样可以产生更准确的结果。但是将来自传感器200的信息与来自运动传感器235的信息相结合的过程远不简单，因为不同的传感器可以通过不同参考系测量不同类型的信息。

根据所公开的实施例，提供了三维触控笔定位***。触控笔可以包括具有远端的外壳，以及在外壳内的，被构造成在与远端相对的表面上投射相干光的光源。触控笔还可以包括至少一个置于外壳内的传感器，并且被配置为测量远端相对于相对表面移动时来自相对表面的相干光的反射，以及至少一个置于外壳内的运动传感器，其被配置为检测远端相对于相对表面移动时的加速度。触控笔还可以包括至少一个处理器，其被配置为根据从至少一个传感器接收到的相干光反射信息和从至少一个运动传感器接收到的加速度信息来确定远端的三维位置。

在一些实施例中，至少一个传感器包括多个光检测器，并且还被配置为检测三个非共线方向上的反射。至少一个运动传感器包括多个加速度计，并且还被配置为检测多达三个非共线方向的加速度。至少一个运动传感器包括多个陀螺仪，并且还被配置为检测三个方向上的旋转。至少一个处理器还被配置为识别相干光反射信息是暂时不可用的情况，并且仅根据从至少一个运动传感器接收到的加速度信息来确定远端的三维位置。触控笔还可以包括接触传感器，接触传感器被配置为当远端与相对表面接触时提供反馈，并且至少一个处理器还被配置为根据来自接触传感器、至少一个运动传感器和至少一个传感器的反馈的组合来确定触控笔的移动，至少一个处理器还被配置为根据从接触传感器，至少一个运动传感器和至少一个传感器的反馈所确定的远端的三维位置来确定书写输入。触控笔还可以包括无线发射器，并且至少一个处理器被配置为以无线方式向配对设备发送代表远端三维位置的信息，该信息由接受自至少一个传感器的相干光反射信息，从至少一个运动传感器接收到的加速度信息以及从接触传感器接收到的接触信息所确定。至少一个处理器还被配置为根据从至少一个传感器接收到的相干光反射信息，从至少一个运动传感器接收到的加速度信息和从接触传感器接收到的接触信息确定的远端的三维位置来控制多个不相关的配对设备。至少一个处理器还被配置为根据从至少一个传感器接收到的相干光反射信息，从至少一个移动接收到的加速度信息传感器和从接触传感器接收到的接触信息确定的远端的三维位置来识别不相关设备的选择。至少一个处理器还被配置为访问存储的模式信息并且通过确定在模式信息和远端的三维位置之间是否存在实质匹配来认证用户，远端的三维位置由从至少一个传感器接收到的相干光反射信息和从至少一个运动传感器接收到的加速信息确定。相干光源包括激光二极管。接触传感器包括压力激活开关。

根据其他公开的实施例，提供了一种用于确定触控笔的三维位置的设备，触控笔包括被配置为在触控笔的远端相对的表面上投射相干光的相干光源。该设备可以包括至少一个处理器，其被配置为当远端相对于相对表面移动时，从相对表面接收与相干光的反射相关联的信息，并且从至少一个运动传感器接收当远端相对于相对表面移动时与触控笔加速度相关联的信息。至少一个处理器还被配置为至少根据从至少一个传感器和至少一个运动传感器接收到的信息来确定远端的三维位置。

在相关实施例中，至少一个处理器还被配置为从接触传感器接收信息，并且根据从至少一个传感器，至少一个运动传感器和接触传感器接收到的信息的组合来确定远端的三维位置。至少一个传感器包括用于检测三个非共线方向上的反射的多个光检测器。至少一个处理器还被配置为部分地根据三个非共线方向上的反射来确定远端的三维位置。至少一个运动传感器包括多个加速度计和陀螺仪，并且其中至少一个处理器还被配置为根据来自多个加速度计和陀螺仪的输出来确定三个方向上的加速和旋转。至少一个处理器还被配置为根据从接触传感器、至少一个运动传感器和至少一个传感器的反馈所确定的远端的三维位置来确定书写输入。至少一个处理器还被配置为控制无线发射器发送反映远端三维位置的信息到配对设备，该信息是根据从至少一个传感器接收到的相干光反射信息和从至少一个运动传感器接收到的加速度信息确定的。至少一个处理器还被配置为根据从至少一个传感器接收到的相干光反射信息，从至少一个运动传感器接收到的加速度信息确定的远端三维位置来控制多个不相关的配对设备。至少一个处理器还被配置为根据从至少一个传感器接收到的相干光反射信息，从至少一个运动传感器接收到的加速度信息确定的远端的三维位置来识别不相关设备的选择。至少一个处理器还被配置为访问存储的模式信息并且通过确定在模式信息和远端的三维位置之间是否存在实质匹配来认证用户，远端的三维位置由从至少一个传感器接收到的相干光反射信息和从至少一个运动传感器接收到的加速信息确定。

根据另一个公开的实施例，提供了一种用于确定触控笔的三维位置的方法。该方法包括在触控笔远端相对的表面上投射相干光。该方法还包括当远端相对于相对表面移动时，从相对表面接收与相干光的反射相关联的信息，并且从至少一个运动传感器接收当远端相对于相对表面移动时与触控笔加速度相关联的信息。该方法还包括至少根据从至少一个传感器和至少一个运动传感器接收到的信息来确定远端的三维位置。

图13是展示与所公开的实施例一致的触控笔105，配对设备115和远程服务器1300的组件的框图，其可以是确定指示远端125的变动位置的数据的过程的一部分。图13描绘了处理器250的三个可能的位置。每个可能的位置可以与用于确定指示远端125的变动位置的数据的不同方法相关联。

在第一种方法中，处理器250可以位于触控笔105中。在该方法中，触控笔105可以使用从传感器200，力传感器230和运动传感器235中的至少一个直接接收到的信息来确定指示远端125的变动位置的数据。之后，触控笔105可以将确定的数据发送到配对设备115，以产生书写输入或用于控制配对设备115。例如，触控笔105可以通过远端125识别一系列笔画，并且传送一系列笔画以使得在配对设备115的显示器上呈现书写输入。

在第二种方法中，处理器250可以位于配对设备115中。在这种方法中，触控笔105可以向配对设备115发送原始数据流，其包括来自以下至少一个传感器的信息：传感器200，力传感器230和运动传感器235。术语“原始数据流”是指包括需要进一步处理以产生输入的信息的任何数据流。在一个实例中，原始数据流可以包括部分被处理过的信息。触控笔105可以通过短距离通信连接(例如，蓝牙连接)将原始数据流发送到配对的智能手机。然后，智能手机上预先安装的离线应用程序可以从原始数据流生成书写输入。在该方法中，配对设备115可以存储用户特定信息，诸如与用户100持握触控笔105的方式相关联的校准信息。用户特定信息可以帮助处理器250准确地生成用于在配对设备115的显示器上呈现的书写输入。

在第三种方法中，处理器250可以位于远程服务器1300中。在这种方法中，触控笔105也可以将原始数据流发送到配对设备115。反过来，配对设备115可以将所述的数据流与远程服务器通信，远程服务器可以确定指示远端125的变动位置的数据并与配对设备115进行反馈通信。例如，触控笔105可以通过短距离通信连接(例如，蓝牙连接)将原始数据流发送到设备。该设备可以不能从数据流中确定指示远端125的变动位置的数据，所以它将数据流转发到网络服务器。网络服务器可以在确定的数据中识别与用户100相关联的认证模式，并将用户100的标识传送到设备。

如图13所示，触控笔105可以包括传感器200，传感器200被配置为当远端125相对于表面110移动时，从表面110测量相干光400的反射405。传感器200可以包括多个光检测器305以检测三个非共线方向上的反射405。例如，传感器200可以包括至少三对光检测器305，每对被配置为检测在非共线空间方向上的相干光400的不同反射405。在一些实施例中，触控笔105还可包括接触传感器1305，其被配置为当远端125与表面110接触时提供反馈。接触传感器1305的一个实例可以包括力传感器230，其可以提供代表尖端130在表面110上施加的力的参数值。或者，接触传感器1305可以包括诸如压力激活的开关的设备，其可以提供接触信息，指示何时触控笔105表面110接触或者脱离接触。此外，力传感器230可以提供表示施加在表面110上压力的值，并且处理器250可以根据提供的值改变输入。例如，处理器250可以根据提供的值来改变书写输入的厚度。

此外，触控笔105还可以包括运动传感器235，其构造成当远端125相对于表面110移动时检测加速度。在一个实例中，运动传感器235可以包括用于检测两个或三个非共线方向上的加速度的多个加速度计1310。此外，运动传感器235可以包括用于检测至少两个方向上的旋转的多个陀螺仪1315。因此，处理器250可以根据以下中的至少一个信息来确定远端125的三维位置：从传感器200接收到的相干光反射信息，从运动传感器235接收到的线性和/或角加速度信息，以及从接触传感器1305接收到的接触信息。

在一个实施例中，处理器250可以使用指示远端125的变动位置的数据来验证用户100。例如，存储器255可以存储与用户的典型移动有关的三维模式信息。处理器250可以使用从传感器200，力传感器230和运动传感器235中的至少一个直接接收到的信息来确定指示远端125的变动位置的数据。在书写会话之前或期间，处理器250可以将确定的数据与三维模式信息进行对比，并且根据此对比来确定在所接收到的数据和三维模式信息之间是否存在实质的匹配。当处理器250确定存在实质的匹配时，处理器250可以触发用户100的认证。

图14是相对于触控笔105(x₂，y₂和z₂)坐标系的表面110(x₁，y₁和z₁)的坐标系的示意图。表面的坐标系x₁y₁z₁被指定为z₁沿着垂直于面110的方向，并且x₁y₁在表面110的平面内。触控笔的坐标系x₂y₂z₂被指定为z₂沿着触控笔105的长轴方向。平面x₁y₁和平面x₂y₂之间的交集定义了称为“节点线”的附加轴N。在该图中，触控笔105相对于表面110倾斜角度β(该角度在z₁和z₂之间)，同时绕其长轴旋转角度γ(该角度在N和x₂之间)，并且其水平移动方向相对于表面x轴偏离角度α。传感器200可以测量触控笔105相对表面110的相对移动。当触控笔105在与表面110接触的同时移动时，传感器200可以提供关于触控笔105的倾斜的信息(例如，角度β和γ的估值)。运动传感器235可以测量相对于地球重力g的倾斜度。当使用来自运动传感器235的信息，远端125不与表面110接触时，可以估计触控笔100相对于表面110的相对倾斜度。在一些实施例中，传感器200可用于测量触控笔坐标系x₂y₂z₂中的移动信息，并且运动传感器235可用于测量表面坐标系x₁y₁z₁中的移动信息(例如，倾斜和旋转信息)。在其他实施例中，传感器200和运动传感器235可以用于测量触控笔坐标系x₂y₂z₂中的移动信息，并且移动信息(例如，倾斜和旋转信息)可用于补充来自传感器200的信息。倾斜信息可以用于连续跟踪角度β，旋转信息可以用于连续跟踪角度γ。

与所公开的实施例一致，处理器250可以使用倾斜信息和旋转信息来连续地估计坐标系x₁y₁z₁和x₂y₂z₂之间的变换。在一些实施例中，当运动传感器235在两个方向上提供加速度信息和围绕垂直方向的旋转信息时，处理器250可以确定远端125的三维位置。在其他实施例中，当运动传感器235在三个正交方向上提供加速度信息时，处理器250可以确定远端125的三维位置。

当触控笔105移动并与表面110直接接触时，沿z₁方向没有移动。因此，倾斜度和旋转角度可以通过分别沿x₂和z₂方向以及y₂和z₂方向测量的移动的瞬时比率来估计，并且可以根据从传感器200接收到的数据来计算。当触控笔105移动并与表面110脱离接触时，所测量的移动可以包含沿着z₂方向的分量，其可以影响通过传感器200由测量的移动估计的倾斜度精度。然而，当尖端130脱离接触表面110时，由运动传感器235提供的线性和/或角加速度信息可用于保证倾斜度和旋转角度的准确的估计。因此，由运动传感器235测量的信息可以用于提高指示远端125的变动位置的数据的确定的准确性。

图15是流程图，其展示与所公开的实施例一致的用于确定触控笔105的三维位置的实例性过程1500。在步骤1502，光源300可以在邻近触控笔105的远端125的表面110上投射相干光400。在一些实施例中，相干光源400包括激光二极管。在步骤1504，当远端125相对于表面110移动时，传感器200可以测量来自表面110的相干光400的反射405。在一些实施例中，传感器200可以包括多个光检测器，并且还被配置为检测三个非共线方向上的反射。

在步骤1506，当远端125相对于地球重力g移动时，运动传感器235可以检测加速度。在一些实施例中，运动传感器235可以包括用于检测至少三个非共线方向上的加速度的多个加速度计1310。在另一个实施例中，运动传感器235可以包括多个陀螺仪1315，用于检测一个或多个方向，例如至少三个方向，上的旋转。

在步骤1508，处理器250可以根据从传感器200接收到的相干光反射信息和从运动传感器235接收到的加速度信息来确定远端125的三维位置。在一些实施例中，处理器250可以识别相干光反射信息暂时不可用的情况，并且仅根据从运动传感器235接收到的加速度信息来确定远端125的三维位置。例如，当远端125在超过表面110上方50mm移动时，相干光反射信息可能暂时不可用。在其他实施例中，处理器250可以访问存储的模式信息并且通过确定在模式信息和远端125的三维位置之间是否存在实质匹配来认证用户，远端125的三维位置由从传感器200接收到的相干光反射信息和从运动传感器235接收到的加速度信息确定。

在一些实施例中，触控笔105可以包括接触传感器1305，其被配置为当远端125与表面110接触时提供反馈。例如，接触传感器1305可以包括压力激活开关。在这些实施例中，处理器250可以根据来自接触传感器1305、运动传感器235和传感器200的反馈的组合来确定触控笔的移动。此外，处理器250可以根据从接触传感器1305、运动传感器235和传感器200的反馈确定的远端125的三维位置来确定书写输入。

在可选步骤1510，处理器250可以无线地向配对设备发送反映远端125的三维位置的信息，该信息由从传感器200接收到的相干光反射信息，从运动传感器235接收到的加速度信息以及从接触传感器1305确定。在一些实施例中，处理器250可以根据远端125的三维位置来控制多个不相关的配对设备115，远端125的三维位置由从传感器200接收到的相干光反射信息，从运动传感器235接收到的加速度信息和从接触传感器1305接收到的接触信息确定。此外，处理器250可以根据远端125的三维位置来识别不相关的配对设备的选择，远端125的三维位置由从传感器200接收到的相干光反射信息，从运动传感器235接收到的加速度信息和从接触传感器1305接收到的接触信息确定。

在一些实施例中，触笔105可触发配对设备115中的一个或多个预定义功能。术语“功能”可以广泛地被定义为包括可以执行的任何操作或操作的组合。在一些实施例中，功能可以包含在，例如，程序，应用程序，脚本或宏中。在这些实施例中，术语“触发功能”可以指引起例如程序，应用程序，脚本或宏的执行。可能存在几种动机，提供触控笔105具有触发配对设备115中的一个或多个预定义功能的能力。首先，提供该能力可以减少用户100物理地访问配对设备115的需求，配对设备115可能不位于易于访问的位置(例如背包，车辆的行李箱或裤子口袋)。其次，提供该能力可以减少在用户100专注于使用触控笔105时，对用户100的中断。例如，通过为文本格式化提供预定义功能，用户100可以使用触控笔105创建富文本内容，而不会将他或她的注意力转移到配对设备115以访问文本格式化功能。

根据所公开的实施例，提供了被配置为触发配对设备中预定义功能的触控笔。触控笔可以包括具有远端的外壳，在外壳中的被配置为将相干光投射在与远端相对的非编码表面上的光源，以及至少一个传感器，被配置为当远端以与非编码表面接触的第一方式移动和远端以与非编码表面脱离接触的第二方式移动时，接收来自非编码表面的相干光的反射。触控笔还可以包括被配置为与配对设备通信的发射器和被配置为确定触控笔的三维位置并且经由发射器向配对设备发送与三维位置有关的信息的至少一个处理器，其中信息表示对应于配对设备的至少一个预定义功能的三维触控笔姿态，这样到传送到配对设备的信息使配对设备执行预定义功能。

在一些实施例中，至少一个传感器可以被配置为接收来自非编码表面的相干光的至少三个非共线反射。触控笔姿态可以是三维的，并且至少一个处理器可以被配置为从至少三个非共线反射中确定三维触控笔姿态。此外，反射可以包括对应于远端与相对表面接触的移动的第一反射和对应于与相对表面脱离接触的远端的移动的第二反射。与发送到配对设备的反射有关的信息可以对应于第一反射和第二反射。

在一些实施例中，反射可以对应于文本输入和图形输入中的至少一个。

在一些实施例中，触控笔姿态可以包括预定义的移动，其包括一系列子移动，至少一个子移动与非编码表面接触，并且至少一个子移动与非编码表面脱离接触。

在一些实施例中，至少一个预定义功能可以包括如下功能中的至少一个：激活配对设备的屏幕、打开配对设备中的特定应用、发起通信会话以及执行文本编辑功能。

在一些实施例中，该信息还可以包括存储在配对设备中的接触信息的个人的标识。

在一些实施例中，至少一个处理器可以被进一步配置为将信息发送到配对设备以便使配对设备发起与个体的通信会话。

在一些实施例中，至少一个处理器可以将触控笔姿态发送到配对设备，以使配对设备发起姿态与存储在存储器中的三维图案信息之间的对比，从而认证用户，其中，三维图案信息反映用户相对于非编码表面的典型移动。

在一些实施例中，发射器可以被配置为通过短距离通信协议与配对设备进行通信。

在一些实施例中，至少一个处理器可以被配置为向用户显示可配对设备的列表以供选择，并且随后向用户显示所选择的配对设备。

根据另外的公开实施例，提供了一种用于触发配对设备中的预定义功能的方法。该方法包括将相干光投射在与编码器远端相对的非编码表面上，当远端相对于非编码表面移动时，接收来自非编码表面的相干光的反射，使用发射器与配对设备通信，并经由发射器向配对设备发送与来自非编码表面的反射有关的信息。该信息可以代表对应于配对设备的至少一个预定义功能的触控笔姿态，这样传送到配对设备的信息使得配对设备执行预定义功能

在一些实施例中，所接收到的反射可以包括来自非编码表面的相干光的至少三个非共线反射。触控笔姿态可以是三维的，并且该方法还可以包括从至少三个非共线反射确定三维触控笔姿态。此外，反射可以包括对应于远端与相对表面接触的移动的第一反射和对应于远端与相对表面脱离接触的移动的第二反射，以及发送到配对设备的与反射有关的，可能对应于第一反射和第二反射的信息。

在一些实施例中，触控笔姿态可以包括预定义的移动，其包括一系列子移动，至少一个子移动与非编码表面接触，并且至少一个子移动与非编码表面脱离接触。

在一些实施例中，至少一个预定义功能可以包括如下功能中的至少一个：激活配对设备的屏幕、打开配对设备中的特定应用、发起通信会话以及执行文本编辑功能。

在一些实施例中，信息还可以包括具有存储在配对设备中的联系人信息的个体的标识，并且其中将触控笔姿态发送到配对设备，以便使配对设备发起与个体的通信会话。

在一些实施例中，触控笔姿态可以被发送到配对设备，以使配对设备发起姿态与存储在存储器中的三维图案信息之间的对比，从而认证用户，三维图案信息反映用户相对于非编码表面的典型移动。

在一些实施例中，该方法还可以包括向用户显示可配对设备的列表以供选择，并且随后向用户显示所选择的配对设备。

在一些实施例中，信息可以表示对应于激活配对设备的屏幕的预定义功能的姿态，并且将信息发送到配对设备可以使配对设备发起姿态和存储在存储器中的三维图案信息之间的比较，从而认证用户，三维图案信息反映用户相对于非编码表面的典型移动。

在另一公开的实施例中，提供了用于触发配对设备中的预定功能的设备。该设备可以包括至少一个处理器。至少一个处理器可以被配置为控制被配置为将相干光投射在与触控笔的远端相对的非编码表面上的光源，当远端相对于非编码表面移动时，从至少一个传感器接收来自非编码的相干光的反射的测量，并且通过发射器将与来自非编码表面的反射相关的信息发送到配对设备。该信息可以代表对应于配对设备的至少一个预定义功能的触控笔姿态，这样传送到配对设备的信息使得配对设备执行预定义功能。

在一些实施例中，预定义功能可以是可适用于广泛的设备类型的通用功能。通用预定义功能可以包括，例如模拟鼠标点击的功能，改变配对设备上音量的功能，打开或关闭配对设备的功能，保存、删除和***文本的功能以及更多其他的功能。在其他实施例中，预定义功能可以是对配对设备或配对设备类别来说独特的功能。在配对设备是智能手机的实例中，预定义功能可以包括用于发起或结束通信会话(例如，呼叫)的功能，以及在智能电话(例如，日历应用)上启动预定义移动应用的功能。在配对设备是电视机的另一实例中，预定义功能可以包括同时打开电视机，有线机顶盒和音响***的功能以及改变电视机上当前频道的功能。

在一些实施例中，预定义功能可以包括激活配对设备的屏幕(例如，将设备从休眠状态唤醒)，打开配对设备中的特定应用(例如，打开日历应用)，发起通信会话(例如，发起呼叫)，执行文本编辑的功能(例如，删除单词)或其组合。

在一些实施例中，预定义功能可以涉及用户100对配对设备115上的各种应用的生物认证。例如，预定义功能可以包括用于发起由触控笔105发送的信息与配对设备115上存储的信息之间的对比的功能。

在一些实施例中，信息可以表示对应于激活配对设备屏幕的预定义功能的触控笔姿态。在该实例中，将信息传送到配对设备可以使配对设备发起存储在存储器中的姿态和三维图案信息之间的对比，从而认证用户，三维图案信息反映用户相对于非编码表面的典型移动。

在一些实施例中，处理器250可以将触控笔姿态发送到配对设备，以使配对设备发起姿态与存储在存储器中的三维图案信息之间的对比，从而认证用户，三维图案信息反映用户相对于非编码表面的典型移动。

在一些实施例中，该信息可以表示书写输入、触控笔姿态或其组合。在一个实例中，表示书写输入的信息可以通过配对设备115上的手写识别软件转换为文本，并且可以将文本与存储在配对设备115上的根据文本的密码进行对比。在另一实例中，可以将表示书写输入的信息与存储在配对设备115上的手写签名的图像进行对比。在另一实例中，可以将表示触控笔姿态的信息与存储的三维移动模式进行比较，例如表示手写签名的移动模式。应当理解，配对设备115可以使用已知的对比算法来对比由触控笔105发送的信息与存储在配对设备115中的信息，并计算表示相似度的值。还应当理解，即使当用户100是授权用户时，代表书写输入和/或触控笔姿态的信息也可能与配对设备115上存储的信息不完全相同。因此，在一些实施例中，当表示相似程度的计算值高于预定阈值时，用户100可以被认证。

在一些实施例中，触控笔105可以将发送到配对设备115的信息加密。在实例中，可以通过使用了公共/私人密钥加密技术的安全通信芯片来加密信息。

准确识别个人笔记的能力可以使用相对简单的签名作为密码替换。用户100可以选择在较低安全性站点中使用简单密码，例如通用单词或图形，进行生物特征认证，并在高安全性站点，例如用于金融交易，使用完整的签名进行认证。

在一些实施例中，预定义功能可以涉及触控笔105和可配对设备之间的配对过程。在一个实例中，触控笔105可以与一个设备(例如，配对设备115)配对。然而，在其他实例中，用户100可能希望触控笔105与附加的可配对设备配对。在这些实施例中，预定义功能可以包括使得可配对设备列表可被显示的功能。一旦列表被显示，用户100可以通过与配对设备115直接交互，通过使用触控笔105触发选择一个或多个可配对设备的功能，或者通过使用其他任何对配对设备115可用的用户接口来选择一个或多个可配对设备。一旦用户100选择了一个或多个可配对设备，则可以启动配对过程以将选择的配对设备与触控笔105配对。此外，预定义功能还可以包括使所选配对设备被显示的功能。

在一些实施例中，预定义功能可以由触控笔105根据预定的触控笔姿态相对于表面110移动而触发。“触控笔姿态”可以广泛地定义为由触控笔105测量的移动。在一些实例中，触控笔姿态可以包括预定义的移动，其包括一系列子移动，其中至少一个子移动与表面110接触，并且其中的至少一个子移动与表面110脱离接触。可以将“预定的触控笔姿态”广泛地定义为满足预定标准或类似于所存储的移动模式的触控笔姿态。预定标准和/或移动模式可以存储在触控笔105或配对设备115中。预定的触控笔姿态可以包括，例如在大致平行于表面110的平面中触控笔105左右移动和触控笔105的上下(相对于表面110)震荡。在一些实施例中，预定义功能可以通过相对于表面110移动的触控笔105来触发，以在表面110上产生书写输入。在一些实施例中，预定义功能可以通过触控笔105依照预定的触控笔姿态相对于表面110的移动来触发，并且在不同的时间，触控笔105相对于表面110移动以在表面110上生成书写输入。

图16A展示了预定义功能被通过触控笔姿态触发的实例，图16B展示了由书写输入和书写输入与触控笔姿态的组合触发的预定义功能的实例。

图16A是与所公开的实施例一致的，表示用户100(未在图16A中示出)相对于表面110移动触控笔105以生成用于控制配对设备115的命令的示意图。如图16A所示，配对设备115显示通知窗口1602。例如，当配对设备115接收到电子邮件或文本消息时，并且配对设备115被配置为当接收到新的电子邮件或文本消息时显示通知窗口，则通知窗口1602可以被显示。通知窗口1602可以包括通知细节1608，被配置为以关闭通知窗口1602的选项1606，以及被配置为启动用于响应的应用或窗口的选项1604。在一些实施例中，配对设备115可以将通知信息发送到触控笔105，并且触控笔105的屏幕220可以显示从配对设备115发送的信息获取的内容。如图16A所示，从配对设备115向触控笔105发送通知“new email”，并且触控笔105的屏幕220显示接收到的通知“new email”。

参照图16A，用户100可以与配对设备115交互以选择其中一个可用的选项。用户100可以通过直接与配对设备115进行交互来进行选择，例如使用配对设备115的触敏屏幕，或者通过使用诸如鼠标，键盘，按钮或其他任何配对设备115可以提供的输入选项进行直接的交互。

或者，用户100还可以通过相对于表面110移动触控笔105来进行选择。例如，当触控笔105相对于表面110移动时，处理器250可以经由发射器向配对设备115发送表示触控笔姿态的信息，并且触控笔姿态可对应于配对设备115的一个或多个预定义功能。因此，当配对设备115接收到发送来的表示触控笔的信息时，相应的预定功能可以在配对设备115上被执行。

参照图16A，用户100在平行于表面110的平面中左右移动触控笔105，以试图选择选项1604启动用于响应的应用或窗口。响应触控笔105的移动，处理器250可以经由发射器发送触控笔姿态信息到配对设备115，该信息与触控笔105在平行于表面110的平面中的左右移动相关联。在图16A所示的实例中，触控笔姿态对应于启动应用程序以进行响应的功能。在替代实例中，触控笔姿态可以对应于模拟与配对设备115直接交互的用户100以选择选项1604启动用于响应的应用或窗口的功能。

图16B是与所公开的实施例一致的，表示用户100(未图示)相对于表面110移动触控笔105以生成用于控制配对设备115的命令的示意图。图16B示出了在用户100选择选项1604以启动用于响应的应用或窗口之后的图16A的触控笔105和配对设备115。配对设备115现在显示了响应窗口1612。响应窗口1612可以包括元数据部分1614和消息部分1616。元数据部分1614可以包括多个文本字段，包括例如用于输入接收者电子邮件地址的文本字段和用于输入消息主题的文本字段。

不能使用触控笔105在配对设备115上执行预定义功能，用户100可能需要在输入所需文本之前先使用连接到配对设备115的键盘或配对设备115的触摸屏来选择一个文本字段。在一些实例中，这可以通过按下键盘上的“Tab”键或者通过触摸配对设备115触摸屏上的文本字段之一来完成。一旦选择了文本字段，用户100可以使用触控笔将所需的文本输入到所选择的文本字段中。配对设备115，根据接收到的与触控笔姿态相对应的信息，可被配置为执行在配对设备115上选择一个文本字段的功能。

在一些实施例中，被发送到配对设备115的信息可以对应于书写输入，并且从书写输入确定的文本的一部分可以对应于配对设备115上的预定功能。在图16B的实例中，用户100通过使用触控笔105在表面110上书写文本1618来生成书写输入。当配对设备115从触控笔105接收到书写输入时，可以使用例如手写识别软件从书写输入中确定文本数据。图16B的实例中，所确定的文本是“to/[email protected]”，并且文本段“to/”对应于预定义功能，即将文本段“to/”之后的文本***到电子邮件应用程序的收件人文本字段。

在一些实施例中，发送到配对设备115的信息除了表示书写输入的信息之外还可以包括表示触控笔姿态的信息。在这些实施例中，配对设备115可以使用例如手写识别软件从书写输入中确定文本，并且所确定的文本可对应于配对设备115的一个或多个预定义功能。代表触控笔姿态的信息的存在可以使配对设备115执行对应于触控笔姿态的预定功能，并且表示书写输入的信息可以被用作所执行的功能的参数。

在图16B所示的实例中，用户100通过使用触控笔105在表面110上书写手写文本1605“Thanks”来生成书写输入。当配对设备115接收到来自触控笔105的书写输入时，可以使用例如手写识别软件来确定文本数据“Thanks”。由于文本数据不包含对应于预定功能的部分，并且配对设备115没有接收到表示触控笔姿态的信息，所以文本可以被简单地显示在配对设备115上。

在图16B所示的另一实例中，用户100依照预定的触控笔姿态移动触控笔105，例如相对于表面110上下震荡触控笔105，并且随后通过在表面110上书写手写图形1620来移动触控笔105以产生书写输入。当配对设备105接收到表示触控笔姿态的信息和表示书写输入的信息时，配对设备105可以使用书写输入作为功能的参数来执行与触控笔姿态相对应的功能。在图16B中，对应于触控笔姿态的功能是将所接收到的书写输入以图片而不是以文本***的功能。因此，对应于文本1620的书写输入被以图形在表面110上显示而不转换为文本。

在相关实施例中，书写输入可由处理器250分析，以动态地识别并执行配对设备115上的功能。例如，当用户100依照预定的触控笔姿态移动触控笔105，并且随后移动指示笔105以产生““when was the last email sent by the same sender？”的书写输入，配对设备115可以确定一个或多个根据书写输入需要执行的功能。在该实例中，功能可以包括打开电子邮件应用的功能以及根据发送者来搜索电子邮件的功能。

图17是展示与所公开的实施例一致的实例性过程1700的流程图。在步骤1702，光源300可以在相对触控笔105的远端125的表面110上投射相干光400。在步骤1704，当远端125相对于非编码表面110移动时，至少一个传感器200可以从非编码表面110接收相干光400的反射。在步骤1706，触控笔105的发射器可以与配对设备115通信。在步骤1708，至少一个处理器可以经由发射器向配对设备115发送与来自非编码表面110的反射有关的信息。在一些实施例中，发射器可以通过短距离通信协议与配对设备进行通信。例如短距离通信协议可以是蓝牙。该信息可以代表对应于配对设备的至少一个预定义功能的触控笔姿态，这样传送到配对设备的信息使得配对设备执行预定义功能在预定义功能涉及发起通信会话的实施例中，由触控笔105发送的信息还可以包括具有存储在配对设备中的联系人信息的个体的标识，并且触控笔姿态可以被发送到配对设备，以便引起配对设备发起与个体的通信会话。

在一些实施例中，所接收到的反射可以包括来自非编码表面的相干光的至少三个非共线反射。在这些实施例中，触控笔姿态可以是三维的，并且在可选步骤1710中，处理器可以从至少三个非共线反射来确定三维触控笔姿态。此外，反射可以包括对应于远端与相对表面接触的移动的第一反射和对应于远端与相对表面脱离接触的移动的第二反射，以及发送到配对设备的与反射有关的，可能对应于第一反射和第二反射的信息。在一些实施例中，反射可以对应于文本输入和图形输入中的至少一个。

在一些实施例中，触控笔105可以控制多个设备。可能存在用于提供触控笔105控制多个设备的能力的几种动机。对于没有遥控能力的设备，触控笔105可以让用户100能够控制设备而不用在物理上靠近该设备。对于具有遥控能力的设备，触控笔105可以提供比现有的遥控能力更方便和更有效的控制设备的方法。例如，当输入文本和/或认证用户时，触控笔105可以提供更好的用户体验。此外，用户100可以删除或存储多个遥控设备，并使用单个触控笔105来控制所有设备。

根据所公开的实施例，提供了一种用于控制多个不相关设备的触控笔。触控笔可以包括具有远端的外壳，该外壳被配置用于在由不同材料构成的多个不同的非编码表面上移动，外壳中的至少一个传感器被配置为在远端接触多个非编码表面中的至少一个时和在远端与至少一个非编码表面脱离接触时，探测三维中的移动，和被配置为选择性地与多个不相关的设备通信的发射器。触控笔还可以包括至少一个处理器。在一些实施例中，至少一个处理器可以被配置为使得发射器能够与多个不相关的设备选择性地和无线地配对，并且根据用户的选择，通过远端的移动来控制多个不相关的设备中的至少一个。处理器可以还被配置为接收不相关设备的用户选择，即用户通过使用末端的移动来获取期望的控制，根据远端相对于至少一个非编码表面的用户移动确定所选择的不相关设备的控制命令，指示发射器与所选不相关设备通信，并且经由发射器将基于移动的控制命令发送到所选不相关设备，从而允许根据相对于至少一个非编码表面移动的所选不相关设备的控制。在一些实施例中，触控笔还可以包括在外壳上的屏幕。屏幕可以被配置为显示当前与触控笔配对的多个不相关的设备中的被选择的一个。

在一些实施例中，发射器还被配置为使用短距离通信协议发送表示至少一些用户移动的数据。在一个实例中，短距离通信协议可以是蓝牙协议。在一些实施例中，在与不相关设备的配对过程期间，至少一个处理器可以被进一步配置为从用户移动中确定用于认证连接的配对码。

在一些实施例中，至少一个处理器还可以被配置为根据在至少一个非编码表面上的移动和至少一个非编码表面上方的移动的组合来确定控制命令。

在一些实施例中，至少一个处理器还可以被配置为根据相对于至少一个非编码表面的移动模式来识别所选择的不相关设备。

在一些实施例中，至少一个处理器还可以被配置为根据来自以下至少一个设备的输入来识别所选择的不相关设备：按钮，麦克风，触摸屏和外壳上的滚轮。

在一些实施例中，至少一个处理器还可以被配置为允许相对于至少一个非编码表面的相同的移动模式来控制多个不相关的设备。

在一些实施例中，至少一个处理器还可以被配置为从多个不相关设备中接收表示设备选择的第一输入，以及表示所选设备的控制命令的第二输入。可以根据相对于至少一个非编码表面的移动来确定第一输入和第二输入。在一个实例中，第二输入可以包括书写输入。

根据其他公开的实施例，控制设备可以包括至少一个处理器。在一些实施例中，至少一个处理器可以被配置为从触控笔中的至少一个传感器接收表示触控笔远端的三维移动的信号。移动的三个维度可以包括当远端与至少一个非编码表面接触时的移动，以及当远端与至少一个非编码表面脱离接触时的移动。至少一个处理器还可以被配置为控与多个不相关设备进行无线通信的发射器，并且根据用户的选择，通过远端的移动选择性地控制所述多个不相关设备中的至少一个，接收用户期望使用远端的运动来控制的不相关设备的用户选择，根据远端相对于至少一个非编码表面的用户移动确定所选择的不相关设备的控制命令，并且经由所述发射器将所述根据运动的控制命令发送到所选择的不相关设备，从而允许根据相对于至少一个非编码表面的移动来控制所选择的不相关设备。

在一些实施例中，至少一个处理器还被配置为根据在至少一个非编码表面上的移动和至少一个非编码表面上方的移动的组合来确定控制命令。

在一些实施例中，至少一个处理器还被配置为根据相对于至少一个非编码表面的移动模式来识别所选择的不相关设备。

在一些实施例中，至少一个处理器还被配置为根据来自以下至少一个设备的输入来识别所选择的不相关设备：按钮，麦克风，触摸屏和触摸笔上的滚轮。

在一些实施例中，至少一个处理器还被配置为使得在触控笔上的屏幕上显示当前与触控笔配对设备的指示。

在一些实施例中，至少一个处理器还被配置为从多个不相关设备中接收表示设备选择的第一输入，以及表示所选设备的控制命令的第二输入。

在一些实施例中，至少一个处理器还被配置为根据远端相对于至少一个非编码表面的变动位置来确定第一输入和第二输入。

根据其他公开的实施例，提供存储在非易失性计算机可读介质上的软件产品，该软件产品包括用于执行控制多个不相关设备的方法的计算机可执行指令。该方法可以包括检测触控笔的远端的三维移动，其中三维移动包括当远端与至少一个非编码表面接触时的移动，以及当远端与至少一个非编码表面脱离接触时的移动。该方法还包括允许一个发射器选择性的和无线的与多个不相关设备配对，并且根据用户的选择，通过远端的移动控制多个不相关设备中的至少一个，接收用户期望使用远端的运动来控制的不相关设备的用户选择，根据远端相对于至少一个非编码表面的用户移动确定所选择的不相关设备的控制命令，指示发射器与所选择的不相关设备通信并且将根据运动的控制命令发送到所选择的不相关设备，从而允许根据相对于至少一个非编码表面的移动来控制所选择的不相关设备。在一些实施例中，发射器还可以被配置为使用蓝牙协议发送表示至少一些用户移动的数据。在一些实施例中，该方法还可以包括根据相对于至少一个非编码表面的移动模式来识别所选择的不相关设备。

如果设备能够与触控笔105通信，则设备可能可以由触控笔105控制。例如，如果设备和触控笔105支持相同或以其他方式兼容的通信协议并且处于彼此的无线信号覆盖的范围内，则设备可能可以由触控笔105控制。在一些实例中，通信协议可以是短距离通信协议，例如蓝牙，红外线，Wi-Fi，Li-Fi，近场通信，ultraband和Zigbee。

在一些实施例中，可用设备可以彼此不相关。例如，可用设备可以是从两个或多个设备类别中选择的多个设备。设备类别可以包括但不限于移动设备(例如，智能电话，智能手表和平板电脑)、娱乐设备(例如，电视，功放，CD/DVD播放器和游戏机)和家用电器(例如，冰箱，厨房炉，家庭安全***和网络摄像头)。

图18示出了触控笔105和设备1802、1804、1806、1808和1810。设备1802，1804，1806和1808可能代表可配对和已配对的设备，设备1812可能代表不可配对设备。

在图18所示的实例中，设备1802是具有Wi-Fi功能的智能手机，可用设备1804是具有蓝牙功能的冰箱，设备1806是具有2.4GHz无线功能的个人计算机，设备1808是具有红外功能的电视机。设备1810是设备不具有任何无线功能的安全***。配对设备1812可以是任何当前配对的设备。

在一些实施例中，处理器250可以使得发射器225能够与多个不相关的设备选择性地和无线地配对。在这些实施例中，应当被理解的是，发射器225不需要同时与多个不相关设备中的两个或更多个配对。相反，处理器250可以使发射器225与两个或更多个不相关设备配对。在一些实例中，处理器250可以允许发射器225与一个设备配对，并且同时允许发射器225启动与另一个不相关设备的配对。在一些实例中，处理器250可以允许发射器225与一个设备配对，并且同时允许发射器225接收来自另一个不相关设备的请求。在一些实施例中，用户100可以使用触控笔105来选择一个或多个可用设备进行控制。在一些实例中，用户100可以通过依照预定的触控笔姿态移动触控笔105或通过移动触控笔105来产生书写输入来进行选择。预定的触控笔姿态和书写输入可以各自对应于用来选择可用设备的控制命令。

在其他实例中，用户100可以依照根据预定的触控笔姿态移动触控笔105来进行选择和发送控制命令，并且在不同的时间，移动触控笔105以产生书写输入。在该实例中，触控笔姿态可以表示被选择的要被控制的可用设备，并且书写输入可以对应于被选择的设备的控制命令。在其他实例中，用户100可以根据相对于表面110的触控笔移动的预定图案进行选择。

在一些实施例中，用户100可以使用按钮205，麦克风210，扬声器215，屏幕220(例如，触摸屏)或其组合进行选择。在一些实施例中，按钮205可以采用一个或多个压力按钮，开关，触敏控件，滚轮等诸如此类的形式。在一些实施例中，触控笔105的屏幕220可以显示由用户100选择的一个或多个可用设备。在一些实施例中，触控笔105的屏幕220可以显示当前与触控笔105配对的一个或多个可用设备。

参照图18中的实例，用户100(未图示)可以使用触控笔105上的按钮205，麦克风210，扬声器215或屏幕220来选择可用设备1802、1804、1806、1808和1812中的一个(配对设备1812也可以被认为是可用设备)。

在一些实施例中，用户100可以使用配对设备中的一个来选择要控制的一个或多个设备。例如，其中一个配对设备可以显示使用触控笔105能进行控制的设备列表。用户100可以通过使用例如配对设备的触摸屏或麦克风直接选择一个或多个设备，或通过使用连接到配对设备的任何可用的输入设备，例如键盘和鼠标，来间接地选择一个或多个设备。在一些实例中，配对设备可以物理地附接到触控笔105并且被配置为与触控笔105通信(有线或无线)。

参照图18，用户100可以使用配对设备1812来选择可用设备1802、1804、1806、1808和1812中的一个。例如，配对设备1812示出了包括设备1802、1804、1806、1808和1812的可用设备的列表。用户可以使用配对的平板电脑设备1812的触摸屏来在列表中选择一个或多个设备。

可以由触控笔105控制的设备在被控制之前可以与触控笔105配对或者不配对。在用户100选择了与触控笔105未配对的设备的实例中，在选择之后可以发起配对处理。配对过程可能涉及触控笔105与所选择的未配对设备之间的连接的认证过程。

认证过程可以允许用户100批准触控笔105尝试与所选设备的配对。在一个实例中，认证过程可以包括验证用户100对触控笔105和要配对的设备的物理访问的过程。用于验证用户100对触控笔105和要配对的设备的物理访问的一个实例性过程是，在触控笔105上生成配对码并且用户100在要配对的设备上的确认配对码。用户100可以通过使用诸如键盘、触摸屏或鼠标之类的预先批准的输入设备在要配对设备上输入配对码来验证配对码。在一些实例中，所生成的配对码可以显示在触控笔105的屏幕220上。在一些实施例中，触控笔105可以根据触控笔105相对于表面110的移动来生成配对码。

图19示出了在用户100(未图示)选择控制图18中的设备1802之后发起的实例性认证过程。在该实例中，图18的设备1802在选择时未与触控笔105配对，并且启动了认证过程。图19示出了触控笔105，所选择的设备1802和表面110，其包括手写认证码“524”。用户100可以通过在设备1802的文本字段1904中输入认证码“524”来认证设备1802和触控笔105的配对。或者，用户100可以通过使用触控笔105来输入在配对设备115的显示器上呈现的认证码来认证设备1802和触控笔105的配对。

在一些实施例中，触控笔105可能已经与所选择的现在未配对的设备预先配对。在这些实例中，认证过程可以在选择之后在没有用户100的任何参与下被执行。此外，认证可以使用存储在所选设备上的信息来认证连接。例如，在先前认证会话期间使用的配对码可以存储在先前配对设备上，并且可以再次使用存储的配对码来发起与触控笔105的配对。

在一些实施例中，用户100可以取消选择被配对并且当前正在用触控笔105控制的一个或多个设备。在这些实例中，触控笔105可以停止控制被取消选择的设备，然而，触控笔105和设备可以保持配对。或者，一旦触控笔105停止控制被取消选择的设备，就可以终止配对。

一旦用户100选择要被控制的设备并且设备与触控笔105配对，则用户100可以通过相对于表面110移动触控笔105来控制设备。在一些实例中，表面110可以包括由不同材料构成的多个非编码表面。在一些实施例中，当用户100相对于表面110移动触控笔105时，触控笔105的传感器200可以检测三维的移动。移动可能涉及触控笔105的远端125与表面110接触和/或触控笔105的远端125与表面110脱离接触。在一些实施例中，移动可以是在表面110上和表面100上方的移动的组合。

在一些实施例中，触控笔可以传输来自多个不相关设备的表示设备选择的第一输入，以及表示所选设备的控制命令的第二输入。

一旦移动被传感器200检测到，则处理器250可以确定对应于检测到的移动的所选择的设备中的控制命令。随后，触控笔105可以将所确定的控制命令发送到所选择的设备。

在一些实施例中，控制命令可以是适用于广泛的设备的通用控制命令。通用控制命令可以包括例如用于电源开/关的命令。在其他实施例中，控制命令对于一类设备可能是唯一的。例如，用于娱乐设备的命令可以包括例如播放，暂停，停止和改变音量的命令。在其他实例中，控制命令可以是对设备唯一的。例如，品牌“A”智能手机的控制命令可能包括启动只能在品牌“A”智能手机上使用的应用程序的命令。

应当理解的是，相同的移动可对应于两个不同设备的不同控制命令。例如，当用户100选择控制第一设备并移动触控笔105时，第一组控制命令可以被发送到第一设备。然而，当用户100选择控制第二设备并以相同的方式移动触控笔105时，第二组控制命令可以被发送到第二设备。在一些实施例中，用户100可以选择多个设备进行控制。在这些实施例中，即使由触控笔105检测到的移动是相同的，被发送到所选择的设备的控制命令可能不同。例如，当用户100移动触控笔105时，第一组命令可以被发送到所选择的第一设备，并且第二组命令可以被发送到所选择的第二设备。在替代实施例中，被发送到所选择的设备的控制命令可以是相同的。在这些实施例中，控制命令可以适用于所有选定的设备。例如，用户100可以选择多个娱乐设备进行控制，并且可以将控制静音的命令发送到所有选定的设备。

在一些实施例中，处理器可以指示发射器225与所选择的设备进行通信。例如，处理器可以指示发射器225发送前消息以准备所选择的设备进行双向通信。随后，处理器可以经由发射器225将所确定的控制命令发送到所选择的设备。

图20是表示触控笔105，控制设备2002以及多个设备2006，2008，2010的框图。根据所公开的实施例，控制设备2002可以包括至少一个处理器2004。在一些实施例中，至少一个处理器可以被配置为从触控笔中的至少一个传感器接收表示触控笔远端的三维移动的信号。移动的三个维度可以包括当远端与至少一个非编码表面接触时的移动，以及当远端与至少一个非编码表面脱离接触时的移动。至少一个处理器还可以被配置为控制与多个不相关设备进行无线通信的发射器，并且根据用户的选择，通过远端的移动选择性地控制所述多个不相关设备中的至少一个，接收用户期望使用远端的运动来控制的不相关设备的用户选择，根据远端相对于至少一个非编码表面的用户移动确定所选择的不相关设备的控制命令，并且经由所述发射器将所述根据运动的控制命令发送到所选择的不相关设备，从而允许根据相对于至少一个非编码表面的移动来控制所选择的不相关设备。

在图20的实例中，控制设备2002与触控笔105和多个不相关的设备分离。然而，在一些实施例中，控制设备2002可以是触控笔105的一部分。或者，控制设备2002可以是多个不相关设备中某一个的一部分。

图21是与所公开的实施例一致的用于控制多个不相关设备的过程2100的流程图。在一个实例中，过程2100可以使用存储在非易失计算机可读介质上的软件产品来执行，并且软件产品可以包括数据和用于执行过程2100的计算机可执行的指令。在步骤2102，传感器200可以检测触控笔的远端的三维移动。三维移动包括当远端与至少一个非编码表面接触时的移动和当远端与至少一个非编码表面脱离接触时的移动。在步骤2104，处理器250可以允许发射器与多个不相关的设备选择性地和无线地配对，并且根据用户的选择，通过远端的移动来控制多个不相关设备中的至少一个。在步骤2106，处理器250可以接收用户期望使用远端移动来控制的不相关设备的用户选择。在步骤2108，处理器250可以根据远端相对于至少一个非编码表面的用户移动来确定所选择的不相关设备的控制命令。在步骤2110，处理器250可以指示发射器与所选择的不相关设备进行通信。在步骤2112，处理器250可以将基于移动的控制命令发送到所选择的不相关设备，从而允许根据相对于至少一个非编码表面的移动来对所选择的不相关设备进行控制。在一些实施例中，发射器还可以被配置为使用蓝牙协议发送表示至少一些用户移动的数据。在可选步骤2114，处理器250可以根据相对于至少一个非编码表面的移动模式来识别所选择的不相关设备。

前文的描述是为了说明的目的而呈现。这不是详尽的，并不限于所公开的精确形式或实施例。通过考虑所公开的实施例的说明书和实践，修改和调整对于本领域技术人员将是显而易见的。另外，尽管在所公开的实施例的某些方面被描述为存储在存储器中，但是本领域技术人员将理解，这些方面也可以存储在其他类型的计算机可读介质，如辅助存储设备；例如硬盘、软盘或CD ROM，或其它形式的RAM或ROM、USB介质、DVD或其它光驱介质。

根据书面描述和公开方法的计算机程序在经验丰富的开发人员的技能范围之内。可以使用本领域技术人员已知的任何技术来创建各种程序或程序模块，或者可以结合现有软件设计各种程序或程序模块。例如，程序部分或程序模块可以通过.Net Framework，.NetCompact Framework(以及相关语言，如Visual Basic、C等)、Java，C++、Objective-C、HTML/AJAX结合、XML，或者包含Java applet的HTML。一个或多个这样的软件部分或模块可以集成到计算机***或现有的电子邮件或浏览器软件中。

此外，虽然本文已经描述了说明性的实施例，但是具有等同元件，修改、省略、组合(例如，跨越多个实施例的方面)、适配和/或改变的任何和所有实施例的范围，将被本领域技术人员根据本发明的技术所理解。权利要求中的限制将根据权利要求书中使用的语言而广泛地解释，而不限于本说明书中或在检控申请期间描述的实例。这些实例应被解释为非排他性的。此外，所公开的程序的步骤可以以任何方式进行修改，包括通过重新排序步骤和/或***或删除步骤。因此，说明书和实例仅视为说明性的，其真实范围和精神由所附权利要求及其等同物的全部范围所指示。

Claims (19)

1.一种触控笔，其用于产生书写输入，所述触控笔包括：

长形主体，其具有远端；

光源，其被配置为在邻近所述远端的相对表面上投射相干光；

至少一个传感器，其包括至少三对光检测器，并且被配置为在所述远端与所述相对表面接触地移动时，相干地检测来自所述相对表面的所述相干光的第一反射，并且当所述远端在所述相对表面上方移动并与所述相对表面脱离接触时，相干地检测来自所述相对表面的所述相干光的第二反射，其中，所述至少一个传感器还被配置为产生至少一个数据流，所述数据流指示由所述至少三对光检测器检测出的在第一反射中的变化和第二反射中的变化；以及

至少一个处理器，其配置为从所述至少一个传感器接收所述至少一个数据流，并且启用根据所述第一反射的变化和所述第二反射的变化确定所述远端的三维移动，确定所述远端的三维移动包括确定所述远端在三个正交方向上的增量位置变化。

2.根据权利要求1所述的触控笔，其特征在于，所述至少三对光检测器以相对于彼此大致共平面的关系布置，并且每一对光检测器均被配置为检测所述相干光的不同反射。

3.根据权利要求1所述的触控笔，其特征在于，所述至少一个数据流包括来自所述至少三对光检测器中的每一对光检测器的信息，并且所述至少一个处理器被配置为从与相应的一对光检测器相关联的信息中确定所述远端的所述三维移动的不同分量。

4.根据权利要求3所述的触控笔，其特征在于，所述至少一个数据流还包括关于当所述远端与所述相对表面接触时由所述远端施加在所述相对表面上的高于一预定阈值的检测到的力的信息。

5.根据权利要求1所述的触控笔，其特征在于，还包括光学孔，所述相干光、所述第一反射和所述第二反射被配置为穿过所述光学孔，并且所述光学孔具有在约1.6mm至约8mm之间的开口尺寸。

6.根据权利要求1所述的触控笔，其特征在于，还包括发射器，所述发射器被配置为将与所述至少一个数据流相关的数据发送到配对设备，并由此使得在所述配对设备上显示所述书写输入。

7.根据权利要求1所述的触控笔，其特征在于，所述至少一个处理器配置为当所述远端与所述相对表面间隔在20mm至30mm之间时，确定所述远端的所述三维移动。

8.根据权利要求1所述的触控笔，其特征在于，所述光源的光功率在约50微瓦至约1000微瓦之间，并且所述光源被配置为投射具有至少约50mm的相干长度和约650nm至约1000nm之间的波长的相干光。

9.根据权利要求1所述的触控笔，其特征在于，还包括至少一个移动传感器，并且确定所述远端的所述三维移动是基于所述至少一个传感器的输出和所述至少一个移动传感器的输出的组合的。

10.根据权利要求1所述的触控笔，其特征在于，所述至少一个处理器还被配置为：

从所述至少一个数据流确定在所述相对表面的第一区域中在第一书写输入周期期间由所述远端的所述三维移动导致的文本输入；

使得在所述第一书写输入周期期间捕获的文本被呈现在显示器上；

从所述至少一个数据流确定在所述相对表面的第二区域中在第二书写输入周期期间由所述远端的所述三维移动导致的文本输入；以及

使得在所述第二书写输入周期期间捕获的文本与在所述第一书写输入周期期间捕获的文本连续地显示在显示器上，尽管在所述第一书写输入周期期间的文本输入和在所述第二书写输入周期期间的文本输入不连续发生。

11.根据权利要求10所述的触控笔，其特征在于，所述至少一个处理器被配置为，在对所述相对表面检测为非编码表面并且没有对所述触控笔在所述相对表面产生的物理痕迹的检测的情况下，确定在所述第一书写输入周期期间的文本输入和在所述第二书写输入周期期间的文本输入。

12.根据权利要求10所述的触控笔，其特征在于，来自所述第一区域的确定的文本输入是非水平的，并且使得在所述第一书写输入周期期间捕获的文本被呈现在显示器上包括水平对齐要呈现的文本输入。

13.根据权利要求10所述的触控笔，其特征在于，来自所述第一区域的确定的文本输入是句子的第一部分，来自所述第二区域的确定的文本输入是所述句子的第二部分，并且所述至少一个处理器还被配置为使得所述句子的所述第一部分和所述第二部分在同一行中呈现。

14.根据权利要求10所述的触控笔，其特征在于，在所述第一书写输入周期期间确定的文本输入沿着第一方位角发生，在所述第二书写输入周期期间确定的文本输入沿着与所述第一方位角不对齐的第二方位角发生，并且所述至少一个处理器还被配置为使得在所述第一书写输入周期期间和所述第二书写输入周期期间确定的文本输入沿着共同的方位角显示。

15.根据权利要求10所述的触控笔，其特征在于，来自所述第一区域的确定的文本输入具有第一字符大小，来自所述第二区域的确定的文本输入具有与所述第一字符大小不同的第二字符大小，并且所述至少一个处理器还被配置为将来自所述第一区域的确定的文本输入和来自所述第二区域的确定的文本输入以大致相同的字符大小显示。

16.根据权利要求10所述的触控笔，其特征在于，来自所述第一区域的确定的文本输入具有第一倾斜，来自所述第二区域的确定的文本输入具有与所述第一倾斜不同的第二倾斜，并且所述至少一个处理器还被配置为使来自所述第一区域的确定的文本输入和来自所述第二区域的确定的文本输入以大致共同的倾斜显示。

17.根据权利要求10所述的触控笔，其特征在于：

在所述第一书写周期期间，确定由所述远端相对于第一表面的变动位置而产生的文本输入；以及

在所述第二书写周期期间，确定由所述远端相对于第二表面的变动位置而产生的文本输入，所述第二表面由不同于所述第一表面的材料的材料构成。

18.一种用于产生书写输入的设备，所述设备包括：

至少一个处理器，其被配置为：

控制配置为在邻近触控笔的远端的相对表面上投射相干光的光源；

从包括至少三对光检测器的至少一个传感器接收至少一个数据流，所述至少一个数据流指示当所述远端与所述相对表面接触地移动时，由所述至少三对光检测器相干地检测到的来自所述相对表面的所述相干光的第一反射测量的变化，和当所述远端在所述相对表面上方移动并与所述相对表面脱离接触时，由所述至少三对光检测器相干地检测到的来自所述相对表面的所述相干光的第二反射测量的变化；以及

启用根据所述第一反射的变化和所述第二反射的变化对所述远端的三维移动的确定，确定所述远端的三维移动包括确定所述远端在三个正交方向上的增量位置变化。

19.一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现使用触控笔生成书写输入的方法，所述方法包括：

将相干光投射在邻近所述触控笔的远端的相对表面上；

当所述远端与所述相对表面接触地移动时，检测来自所述相对表面的所述相干光的第一反射；

当所述远端在所述相对表面上方移动并与所述相对表面脱离接触时，检测来自所述相对表面的所述相干光的第二反射；

产生指示所述第一反射和所述第二反射变化的至少一个数据流；以及

基于所述第一反射的变化和所述第二反射的变化，从所述至少一个数据流确定所述远端的三维移动，确定所述远端的三维移动包括确定所述远端在三个正交方向上的增量位置变化。

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