CN102016764A - 交互输入系统和及其笔工具 - Google Patents

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CN102016764A CN2009801166548A CN200980116654A CN102016764A CN 102016764 A CN102016764 A CN 102016764A CN 2009801166548 A CN2009801166548 A CN 2009801166548A CN 200980116654 A CN200980116654 A CN 200980116654A CN 102016764 A CN102016764 A CN 102016764A
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Abstract

一种与交互输入系统联用的笔工具(P)包括：延伸的主体(200)、由所述主体容纳的至少一个开关组件(220)以及被所述主体容纳的并与所述至少一个开关组件进行通信的控制器(212)。当所述笔工具与所述交互输入系统的输入表面接触时，所述至少一个开关组件可被激励。所述控制器响应于所述至少一个开关组件的激励。所述至少一个开关组件包括接触电路(224)和插塞组件(230)，在所述插塞组件上有传导元件(242)，所述传导元件与所述接触电路大体对齐。所述插塞组件能够移动到所述主体内，以使得所述传导元件与所述接触电路接触，由此，激励所述至少一个开关组件。

Description

交互输入系统和及其笔工具
技术领域
本发明涉及交互输入系统和及其笔工具。
背景技术
允许用户使用主动指示器(例如，发出光、声音或其他信号的指示器)、被动指示器(例如，手指、柱体或其他物体)或诸如鼠标或轨迹球的其他适当输入装置来向应用程序添加输入的交互输入系统是公知的。这些交互输入系统包括但是不限于：触摸系统，其包括触摸板，该触摸板使用模拟电阻或机器视觉技术来记录指示器输入，诸如在美国专利No.5,448,263、6,141,000、6,337,681、6,747,636、6,803,906、7,232,986、7,236,162和7,274,356和在美国专利申请公开No.2004/0179001中公开，均已转让给本申请的受让方加拿大的Alberta的SMART Technologies ULC of Calgary，其内容通过引用被并入于此；触摸系统，包括触摸板，该触摸板使用电磁、电容、声音或其他技术来记录指示器输入；平板个人计算机(PC)；膝上型PC；个人数字助理(PDA)；以及，其他类似装置。
上面包含的、Morrison等人的美国专利No.6,803,906公开了一种触摸系统，该触摸系统使用机器视觉来检测与其上呈现了计算机产生的图像的触摸表面的指示器交互。矩形边框或框架围绕接触表面，并且在其角落处支撑数字照相机。数字照相机具有重叠的视场，该视场围绕并看上去大体跨越触摸表面。数字照相机从不同的有利位置获取跨越触摸表面的图像，并且产生图像数据。由数字照相机获取的图像数据被板上的数字信号处理器处理，以确定在所拍摄的图像数据中是否存在指示器。当确定在所拍摄的图像数据中存在指针时，数字信号处理器向主控制器传送指针特性数据，主控制器继而处理该指针特性数据以使用三角测量确定指示器在(x，y)坐标上相对于触摸表面的位置。指示器坐标被传送到执行一个或多个应用程序的计算机。该计算机使用指示器坐标来更新在触摸表面上呈现的计算机产生的图像。在触摸表面上的指示器接触因此可以被记录为书写或绘图，或用于控制由计算机执行的应用程序的执行。
Morrison等人的美国专利申请公布No.2004/0179001公开了一种触摸系统和方法，用来在用于接触触摸表面的被动指示器之间相区别，以便可以根据用于接触触摸表面的指示器的类型来处理响应于与触摸表面的指示器接触而产生的指示器位置数据。触摸系统包括：要由被动指示器接触的触摸表面；以及，至少一个成像装置，其具有看似大体上沿触摸表面的视场。至少一个处理器与至少一个成像装置进行通信，并且分析由所述至少一个成像装置获取的图像，以确定用于接触触摸表面的指示器的类型和在触摸表面上进行指示器接触的位置。所确定的指示器类型和在触摸表面上进行指示器接触的位置被计算机用于控制由计算机执行的应用程序的执行。
为了确定用于与触摸表面接触的指示器的类型，在一个实施例中，使用生长曲线方法来在不同的指示器之间相区别。在这个方法期间，通过计算沿着在每一个获取的图像中的每行像素的和来形成水平强度分布(HIP)，由此产生具有等于所获取的图像的行数目的多个点的一维曲线。然后，通过从HIP形成累积和来从HIP产生生长曲线。
虽然被动触摸系统相对于主动触摸系统提供了一些优点并且工作得极好，但是与触摸系统结合使用主动和被动指示器以减少了的处理器的数量和/或处理器负载提供了更直观的输入形态。
已经考虑了具有多个输入形态的基于照相机的触摸系统。例如，Ogawa的美国专利No.7,202,860公开了一种基于照相机的坐标输入装置，该装置允许使用指示器或手指的坐标输入。该坐标输入装置包括位于显示屏幕的左上和右上角的一对照相机。每一个照相机的视场与显示屏幕平行地延伸到显示屏幕的对角方向上相对的角。红外发光二极管被布置得接近每一个照相机的成像镜头，并且照亮显示屏幕的周围区域。在显示屏幕的三侧上设置了轮廓框。窄宽度回射带被布置在轮廓框上接近显示屏幕。非反射的反射黑色带沿着回射带并与回射带接触地被附接到轮廓框。回射带反射来自红外线发光二极管的光，允许反射光被拾取为强白光信号。当用户的手指放置接近显示屏幕时，手指表现为在发光带的图像上的阴影。
来自两个照相机的视频信号被馈送到控制电路，控制电路检测在回射带的白色图像和轮廓图像之间的边界。选择来自接近边界的白色图像的水平行像素。像素的水平线包含与其中用户手指接触显示屏幕的位置相关的信息。控制电路确定触摸位置的坐标，然后向计算机发送坐标值。
当具有回射尖的笔触摸显示屏幕时，从其反射的光足够强以被显示为白光。结果产生的图像与回射带的图像没有区别。然而，容易将结果产生的图像与黑色带的图像区分开。在该情况下，选择来自接近轮廓帧的边界的黑色图像的一行像素，因为该行像素的信号包含与其中笔与显示屏幕接触的位置相关的信息。控制电路确定笔的接触位置的坐标值，然后向计算机发送该坐标值。
虽然Ogawa能够确定在两个被动指示器之间的差别，但是输入形态的数量限于较少类型的指示器，诸如笔和手指输入。更多的指示器能够使用极化技术；然而，这些技术当指示器接触显示屏幕时要求正确的定位，以便避免与其他指示器形态的混淆。
因此，本发明的目的是至少提供一种新颖的交互输入系统及其新颖的笔工具。
发明内容
因此，在一个方面，提供了一种与交互输入系统联用的笔工具，所述笔工具包括：延伸的主体；由所述主体容纳的至少一个开关组件，当所述笔工具与所述交互输入系统的输入表面接触时，能够激励所述至少一个开关组件；以及，控制器，其由所述主体容纳，并且与所述至少一个开关组件进行通信，所述控制器响应于所述至少一个开关组件的激励，其中，所述至少一个开关组件包括接触电路和插塞组件，在所述插塞组件上有传导元件，所述传导元件与所述接触电路大体对齐，所述插塞组件可移动到所述主体内，以使得所述传导元件与所述接触电路接触，并且由此，激励所述至少一个开关组件。
在一个实施例中，所述插塞组件包括：柔性杯状元件，所述柔性杯状元件具有面向所述接触表面并且承载所述传导元件的表面；以及，延长轴，其被固定到所述柔性杯状元件，并且延伸到所述主体之外。当使用临界致动力使得所述轴与所述输入表面接触时，所述轴移动到所述主体内，以使得所述柔性杯状元件弯曲，并且使得所述传导元件和接触电路接触。所述柔软杯可以由硅形成，并且是盘状的。所述插塞组件可以包括在所述轴的远端上的尖端。所述致动力一般等于大约30g，并且所述轴向所述主体内移动等于大约0.1mm的距离，以便使得所述传导元件与所述接触电路接触。
在另一个实施例中，所述接触电路具有细长轮廓。在该情况下，接触电路包括：接触电路区，其与所述传导元件大体对齐；以及，接触引出部，其大体布置成相对于所述接触电路区的平面成直角。所述接触引出部电耦合到所述控制器。
在另一个实施例中，所述笔工具包括至少两个开关组件，每一个开关组件都与所述笔工具的不同输入端相关联。
附图说明
现在参考附图更全面地描述各实施例，其中：
图1是交互输入系统的透视图；
图2是图1的交互输入系统的示意前正视图；
图3是形成图1的交互输入系统的一部分的成像组件的框图；
图4是形成图1的交互输入系统的一部分的边框分段的一部分的前正视图；
图5是形成图1的交互输入系统的一部分的数字信号处理器的框图；
图6a至6c是由图3的成像组件拍摄的图像帧；
图7a至7c示出对于图6a至6c的图像帧的像素列计算的标准化的VIPdark、VIPretro和D(x)值的曲线。
图8是与图1的交互输入系统结合使用的笔工具的侧视图；
图9是图8的笔工具的部分放大的、侧面正视图；
图10是图8的笔工具的框图；
图11是形成图8的笔工具的一部分的尖端组件的放大透视图；
图12是图11的尖端组件的横截面图；
图13是形成图12的尖端组件的一部分的尖端开关组件的放大透视图；
图14是形成图8的笔工具的一部分的清除器组件的放大透视图；
图15是与图1的交互输入系统结合使用的替代笔工具的侧视图；
图16a和16b是与图1的交互输入系统结合使用的另一种笔工具的侧视图；
图17a和17b是与图1的交互输入系统结合使用的另一种笔工具的侧视图；
图18是与图1的交互输入系统结合使用的再一种笔工具的侧视图；
图19示出了响应于在笔工具和显示表面之间的交互而在交互输入系统的显示表面上呈现的弹出菜单；以及
图20示出了替代边框分段的一部分的前正视图。
具体实施方式
现在转向图1和2，允许用户向应用程序内加入诸如“墨水”的输入的交互输入系统被示出，并且整体上被附图标记20表示。在这个实施例中，交互输入系统20包括：组件22，其接合显示单元(未示出)，诸如等离子体电视、液晶显示(LCD)装置、平板显示装置、阴极射线管等，并且组件22围绕显示单元的显示表面24。组件22使用机器视觉来检测进入接近显示表面24的感兴趣区域内的指示器，并且经由通信线28来与至少一个数字信号处理器(DSP)单元26进行通信。通信线28可以以串行总线、并行总线、通用串行总线(USB)、以太网连接或其他适当的有线连接来实施。DSP单元26经由USB电缆32依次与执行一个或多个应用程序的计算机30进行通信。替代地，DSP单元26可以通过诸如例如并行总线、RS-232连接、以太网连接等的另外有线连接来与计算机30进行通信，或可以通过使用诸如例如蓝牙、WiFi、紫蜂(ZigBee)、ANT、IEEE 802.15.4、Z-Wave等的适当无线协议的无线连接来与计算机30进行通信。计算机30处理经由DSP单元26接收的组件22的输出，并且调整向显示单元输出的图像数据，使得在显示表面24上呈现的图像反映指示器行为。以这种方式，组件22、DSP单元26和计算机30允许将接近显示表面24的指示器行为被记录为书写或绘图或用于控制由计算机30执行的一个或多个应用程序的执行。
组件22包括与显示单元整合或附接到显示单元的框组件，并且围绕显示表面24。框组件包括边框，该边框具有三个边框分段40至44、四个角件46和一个工具盘分段48。边框分段40和42沿着显示表面24的相对的侧边延伸，而边框分段44沿着显示表面24的顶边延伸。工具盘分段48沿着显示表面24的底边延伸，并且支撑一个或多个主动笔工具P。接近显示表面24的左上和右上角的角件46将边框分段40和42耦合到边框分段44。接近显示表面24的左下和右下角的角件46将边框分段40和42耦合到工具盘分段48。在这个实施例中，接近显示表面24的左下和右下角的角件46容纳成像组件60，成像组件60从不同角度上大体扫视整个显示表面24。边框分段40至44被定位成使得它们的面向内部的表面被成像组件60看到。
现在转向图3，成像组件60之一被更好地图示。如可以看出的，成像组件60包括图像传感器70，诸如由Micron制造商的、型号No.MT9V022的图像传感器，其配备了由Boowon制造的、型号No.BW25B的类型的880nm透镜。该透镜上具有红外线透射/可见光阻挡滤光器(未示出)，并且向图像传感器70提供了98度视场，使得图像传感器70看到整个显示表面24。图像传感器70连接到连接器72，连接器72经由I2C串行总线来接纳通信线28之一。图像传感器70也连接到存储图像传感器校准参数的电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)74，并且连接到时钟(CLK)接收器76、串行化器78和电流控制模块80。时钟接收器76和串行化器78也连接到连接器72。电流控制模块80也连接到红外线(IR)光源82以向感兴趣的区域和相关联的透镜组件提供照明，并且也连接到电源84和连接器72，其中，红外线(IR)光源82包括多个IR发光二极管(LED)或其他适当的(多个)辐射源。
时钟接收器76和串行化器78使用低压差分信号(LVDS)来使能通过便宜的电缆与DSP单元26的高速通信。时钟接收器76从DSP单元26接收定时信息，并且向图像传感器70提供时钟信号，该时钟信号确定图像传感器70拍摄和输出图像帧的速率。由图像传感器70输出的每一个图像帧被串行化器78串行化，并且经由连接器72和通信线28被输出到DSP单元26。
图4示出了边框分段40至44之一的面向内部的表面100的一部分。如可以看出的，面向内部的表面100被划分为多个大体水平的条或带，其中每一个带具有不同的光学属性。在这个实施例中，边框分段的面向内部的表面100被划分为两(2)个带102和104。最接近显示表面24的带102由回射材料形成，距离显示表面24最远的带104由红外线(IR)辐射吸收材料形成。为了最佳地利用回射材料的属性，边框分段40至44被定位成使得它们的面向内部的表面在与显示表面24的平面大体垂直的平面中延伸。
现在转向图5，更好地图示了DSP单元26。如可以看出的，DSP单元26包括控制器120，诸如例如微处理器、微控制器、DSP等，该控制器具有经由解串行化器126连接到连接器122和124的视频端口VP。控制器120也经由I2C串行总线开关128连接到每一个连接器122、124。I2C串行总线开关128连接到时钟130和132，其中每一个时钟连接到连接器122、124的相应的一个。控制器120经由无线接收器138与外部天线136、与接纳USB电缆32的USB连接器140并与包括易失性和非易失性存储器的存储器142进行通信。时钟130和132和解串行化器126类似地使用低压差分信号(LVDS)。
交互输入系统20能够检测诸如用户手指、圆柱体或其他适当物体的被动指示器以及主动笔工具P，它们被使得接近显示表面24并且在成像组件60的视场内。为了讨论方便，首先将描述当被动指示器开始接近显示表面24时的交互输入系统20的操作。
在操作期间，控制器120调节时钟130和132以输出时钟信号，该时钟信号经由通信线28被传送到成像组件60。每一个成像组件60的时钟接收器76使用该时钟信号来设置相关联的图像传感器70的帧率。在这个实施例中，控制器120产生时钟信号，使得每一个图像传感器70的帧率是期望的图像帧输出速率的两倍。控制器120也通过I2C串行总线来向每一个成像组件60的电流控制模块80发送信号。作为响应，每一个电流控制模块80将红外线光源82连接到电源84，然后将红外线光源82与电源84断开，使得每一个IR光源82点亮和熄灭。控制点亮/熄灭的红外线光源切换的定时，以使得对于由每一个图像传感器70拍摄的每对连续的图像帧，一个图像帧在红外线光源82点亮时拍摄，并且一个图像帧在红外线光源82熄灭时拍摄。
当红外线光源82点亮时，红外线光源的LED使用红外线照明来充满在整个显示表面24上感兴趣的区域。照在边框分段40-44的红外线辐射吸收带104上的红外线照明不返回成像组件60。照在边框分段40-44的回射带102上的红外线照明返回成像组件60。每一个红外线光源82的LED的配置被选择成使得回射带102在它们的整个长度上大体均匀地被照亮。在Hansen等人的、2008年5月9日提交的、题为“Interactive Input System And Illumination Assembly Therefor”并且被转让给Alberta的SMART Technologies ULC of Calgary的美国专利申请No.12/118,552中描述了用于实现大体均匀的边框照明的示例性红外线光源配置，其内容通过引用被并入于此，但是可以使用其他照明技术。结果，在没有指示器的情况下，每一个成像组件60的图像传感器70看到亮带160，亮带160在被布置在对应于红外线辐射吸收带104的上黑带162和对应于显示表面24的下黑带164之间的其长度上具有大致均匀的强度，如图6a中所示。当使得指示器接近显示表面24并且与红外线光源82相距足够远时，指示器挡住由回射带102反射的红外线照明。结果，如图6b中所示，指示器在拍摄图像中表现为中断亮带160的暗区域166。
如上所述，由每一个成像组件60的图像传感器70输出的每一个图像帧被传送到DSP单元26。当DSP单元26从成像组件60接收图像帧时，控制器120处理该图像帧以检测指示器在其中的存在，并且如果存在指示器，则使用三角测量来确定指示器相对于显示表面24的位置。为了减小不需要的光可能对于指示器辨别的影响，控制器120测量图像帧内的光的不连续，而不是图像帧内的光强，以检测指示器的存在。一般存在三种不需要的光的来源，即环境光、来自显示单元的光和由红外线光源82发射并且从接近成像组件60的物体散射的红外线照明。可以明白，如果指示器接近成像组件60。则由相关联的红外线光源82发射的红外线照明可以直接地照亮指示器，使得指示器与在所拍摄的图像帧中的回射带102一样亮或比其更亮。结果，指示器将在图像帧中不作为中断亮带160的暗区域出现，而是作为亮区域168出现，亮区域168延伸通过亮带160和上和下黑带162和164，如图6c中所示。
控制器120处理由每一个成像组件60的图像传感器70成对地输出的连续图像帧。具体地说，当接收到一个图像帧时，控制器120在缓冲器中存储图像帧。当接收到连续的图像帧时，控制器120在缓冲器中类似地存储图像帧。在可以获得连续图像帧的情况下，控制器120将两个图像帧相减以形成差图像帧。倘若图像传感器70的帧率足够高，则在连续的图像帧中的环境光水平通常不大幅度改变，结果，基本上消除了环境光，并且不出现在差图像帧中。
一旦已经产生了差图像帧，则控制器120处理差图像帧，并且产生不连续值，该不连续值表示在差图像帧中存在指示器的可能性。当没有接近显示表面24的指示器时，不连续值高。当指示器接近显示表面24时，不连续值的一些下降到阈值之下，该阈值使得容易确定在差图像帧中的指示器的存在。
为了产生每一个差图像帧的不连续值，控制器120计算在边框线Bretro_T(x)和Bretro_B(x)之间的差图像帧的每一个像素列的垂直强度分布(VIPretro)，边框线Bretro_T(x)和Bretro_B(x)通常表示在差图像中的亮带160的上和下边，并且，控制器120计算在边框线Bdark_T(x)和Bdark_B(x)之间的差图像帧的每一个像素列的VIPdark，边框线Bdark_T(x)和Bdark_B(x)通常表示在差图像中的上暗带162的上和下边。经由在如下所述的交互输入系统启动时的校准期间执行的边框查找例程来确定边框线。
通过求和在边框线Bretro_T(x)和Bretro_B(x)之间的每一个像素列中的N个像素的强度值I来计算那个像素列的VIPretro。N的值被确定为在边框线Bretro_T(x)和Bretro_B(x)之间的像素行的数量，其等于回射带102的宽度。如果边框线的任何一条中途落在差图像帧的像素上，则将来自那个像素的强度水平影响与落在边框线Bretro_T(x)和Bretro_B(x)内部的像素数量成比例地加权。在用于每一个像素列的VIPretro计算期间，在那个像素列内的边框线Bretro_T(x)和Bretro_B(x)的位置被分解为整数分量Bi_relro_T(x)、Bi_retro_B(x)与分数分量Bf_retro_T(x)和Bf_retro_B(x)，它们被表示为：
Bi_retro_T(x)＝ceil[Bretro_T(x)]
Bi_retro_B(x)＝floor[Bretro_B(x))]
Bf_retro_T(x)＝Bi_retro_T(x)-Bretro_T(x)
Bf_retro_B(x)＝Bretro_B(x，y)-Bi_retro_B(x)
然后，根据下式，使用在边缘的适当加权，通过求和沿着在边框线Bretro_T(x)和Bretro_B(x)之间的像素列的N个像素的强度值I来计算用于像素列的VIPretro：
VIPretro(x)＝(Bf_retro_T(x)I(x，Bi_retro_T(x)-1)+(Bf_retro_B(x)I(x，Bi_retro_B(x))+sum(I(x，Bi_retro_T+j)
其中，N＝(Bi_retro_B(x)-Bi_retro_T(x))，j在0至N的范围中，并且I是在边框线之间的位置x处的强度。
通过求和在边框线Bdark_T(x)和Bdark_B(x)之间的每一个像素列中的K个像素的强度值I来计算那个像素列的VIPdark。K的值被确定为在边框线Bdark_T(x)和Bdark_B(x)之间的像素行的数量，其等于红外线辐射吸收带104的宽度。如果边框线的任何一条中途落在差图像帧的像素上，则与落在边框线Bdark_T(x)和Bdark_B(x)之间内的像素的数量成比例地加权来自那个像素的强度水平影响。在用于每一个像素列的VIPdark计算期间，在那个像素内的边框线Bdark_T(x)和Bdark_B(x)之间的位置被分解为整数分量Bi_dark_T(x)、Bi_dark_B(x)与分数分量Bf_dark_T(x)和Bf_dark_B(x)，它们被表示为：
Bi_dark_T(x)＝ceil[Bdark_T(x)]
Bi_dark_B(x)＝floor[Bdark_B(x)]
Bf_dark_T(x)＝Bi_dark_T(x)-Bdark_T(x)
Bf_dark_B(x)＝Bdark_B(x，y)-Bi_dark_B(x)
根据下式，使用在边缘的适当加权，通过求和沿着在边框线Bdark_T(x)和Bdark_B(x)之间的像素列的K个像素的强度值I来以类似的方式计算用于每一个像素列的VIPdark：
VIPdark(x)＝(Bf_dark_T(x)I(x，Bi_dark_T(x)-1)+(Bf_dark_B(x)I(x，Bi_dark_B(x))+sum(I(x，Bi_dark_T+j)
其中，K＝(Bi_dark_B(x)-Bi_dark_T(x))，并且，j在0至N的范围中。
随后，通过将VIP除以对应的像素行的数量(对于回射区域为N，并且对于暗区域为K)来标准化VIP。然后，根据下式，通过确定在VIPretro和VIPdark之间的差来计算每一个像素列的不连续值D(x)：
D(x)＝VIPretro(x)-VIPdark(x)
图7a示出对于图6a的图像帧的像素列计算的标准化的VIPdark、VIPretro和D(x)值的曲线。可以明白，在这个图像帧中，不存在指示器，因此，相对于图像帧的所有像素列，不连续值D(x)保持高。图7b示出对于图6b的图像帧的像素列计算的标准化的VIPdark、VIPretro和D(x)值的曲线。可以看出，D(x)曲线在与在图像帧中的指示器的位置对应的区域下降为低值。图7c示出对于图6c的图像帧的像素列计算的标准化的VIPdark、VIPretro和D(x)值的曲线。可以看出，D(x)曲线在与在图像帧中的指示器的位置对应的区域也下降为低值。
一旦已经确定了每一个差图像帧的像素列的不连续值D(x)，则检查每一个差图像帧的结果D(x)曲线以确定D(x)曲线是否下降到阈值下以表示指示器的存在，如果如此，则检测用于表示指示器的相对侧的、D(x)曲线中的左和右边。具体地说，为了在每一个差图像帧中定位左和右边，计算D(x)曲线的一阶导数以形成梯度曲线
Figure BPA00001253795500121
如果D(x)曲线下降到阈值之下以表示指示器的存在，则结果的梯度曲线
Figure BPA00001253795500122
将包括由负峰值和正峰值界定的区域，负峰值和正峰值表示由D(x)曲线中的凹陷处形成的边缘。为了检测该峰值并且因此检测区域的边界，梯度曲线
Figure BPA00001253795500123
被边缘检测器处理。
具体地说，首先将阈值T应用到梯度曲线
Figure BPA00001253795500124
以便对于每一个位置x，如果梯度曲线
Figure BPA00001253795500131
的绝对值小于阈值，则梯度曲线
Figure BPA00001253795500132
的那个值被设置为0，如下式表达：
如果 | &dtri; D ( x ) | < T , 则 &dtri; D ( x ) = 0
按照该阈值化例程，被阈值化的梯度曲线包含与用于表示指示器的相对侧的左边和右边对应的负尖峰和正尖峰，并且在其他位置是零。然后，由被阈值化的梯度曲线
Figure BPA00001253795500136
的两个非零的尖峰分别检测左和右边。为了计算左边，根据下式，由自像素列Xleft开始的阈值化的梯度曲线
Figure BPA00001253795500137
的左尖峰计算质心距离CDleft：
CD left = &Sigma; i ( x i - X left ) &dtri; D ( x i ) &Sigma; i &dtri; D ( x i )
其中，xi是在梯度曲线的左尖峰中的第i像素列的像素列编号，从1向阈值化的梯度曲线
Figure BPA000012537955001310
的左尖峰的宽度迭代i，并且Xleft是与沿着梯度曲线
Figure BPA000012537955001311
的值相关联的像素列，其值与零(0)相差基于系统噪声而在经验上确定的阈值。然后，将在阈值化的梯度曲线
Figure BPA000012537955001312
中的左边确定为等于Xleft+CDleft。
为了计算右边，根据下式，由自像素列Xright开始的阈值化的梯度曲线
Figure BPA000012537955001313
的右尖峰计算质心距离CDright：
CD right = &Sigma; j ( x i - X right ) &dtri; D ( x j ) &Sigma; j &dtri; D ( x j )
其中，xj是在梯度曲线
Figure BPA000012537955001315
的右尖峰中的第j像素列的像素列编号，从1向阈值化的梯度曲线
Figure BPA000012537955001316
的右尖峰的宽度迭代j，并且Xright是与沿着梯度曲线
Figure BPA000012537955001317
的值相关联的像素列，其值与零(0)相差基于系统噪声而在经验上确定的阈值。然后，将在阈值化的梯度曲线
Figure BPA000012537955001318
中的右边确定为等于Xright+CDright。
一旦计算了阈值化的梯度曲线
Figure BPA000012537955001319
的左和右边，则计算在所识别的左和右边之间的中点，由此确定在差图像帧中的指示器的位置。
在已经确定了在每一个差图像帧中的指示器的位置后，控制器120使用在差图像帧中的指示器位置来以在上面并入的Morrison等人的美国专利No.6,803,906中所述的方式的公知方式，使用三角测量计算指示器在(x，y)坐标上相对于显示表面24的位置。然后，控制器120经由USB电缆32向计算机30传送所计算的指示器坐标。计算机30继而处理所接收的指示器坐标，并且如果需要，则更新向显示单元提供的图像输出，以便在显示表面24上呈现的图像反映指示器行为。以这种方式，与显示表面24的指示器交互可以被记录为书写或绘图，或用于控制在计算机30上运行的一个或多个应用程序的执行。
在交互输入系统启动时执行的边框查找例程期间，对于每一个图像传感器执行校准例程，以确定边框线Bretro_T(x)、Bretro_B(x)、Bdark_T(x)和Bdark_B(x)。在每一个校准例程期间，相关联的图像传感器70拍摄校准图像对。该对的一个校准图像在与图像传感器相关联的红外线光源82点亮时拍摄，而该对的另一个校准图像在与图像传感器相关联的红外线光源82熄灭时拍摄。然后，这两个校准图像相减以形成校准差图像，由此去除环境发光假象。然后，确定校准差图像的感兴趣的像素行(即，形成用于表示回射带102的光带160的像素行)。
在这个过程期间，计算校准差图像的每一个像素行的像素值的和，以为校准差图像产生水平强度分布。然后，向水平强度分布应用梯度滤波器。梯度滤波器获取水平强度分布的二阶导数的绝对值，并且应用十六(16)点高斯滤波器以将结果平滑。然后，检查具有比峰值的百分之五十(50％)更大的值的数据的每一个区域，以检测具有最大面积的区域。那个区域的中点然后被指定为中心像素行。在这个处理期间，不使用水平强度分布的第一和最后八十(80)个像素行，以减小发光假象和外部红外线光源的影响。
然后，处理校准差图像的每一个像素列，以确定其中与光带160对应的的像素。初始，图像传感器70的位置未知，因此，选择任意的处理方向。在这个实施例中，从左向右处理校准差图像的像素列。在每个像素列的处理期间，基于中心像素行的位置来获取像素列的像素数据小片。在这个实施例中，该片包括以中心像素行为中心的100个像素行。每一个图像片与用于在强度和宽度上近似回射带102的高斯模型交叉相关。交叉相关的结果识别用于表示边框的回射带102的校准差图像的光带160。这个相关性与在红外线光源82点亮以进一步加亮光带160并且减少噪声的情况下所拍摄的校准图像相乘。
其后，对于每一个像素列，将峰值搜索算法应用到结果产生的像素列数据以定位峰值。如果找到一个峰值，则假定，在边框的回射带102和其在显示表面24上的反射之间在像素列中可能没有区别。如果找到两个峰值，则假定，边框的回射带和它们在显示表面24上的反射在像素列中是可见的，并且可以被区分。对于其中找到两个峰值的每一个像素列，通过找到围绕所检测的峰值的上升和下降沿，确定表示回射带的亮带160的宽度和用于表示在显示表面24中的回射带102的反射的带。在已知在像素列中的亮带160的宽度的情况下，可以估计边框线Bretro_T(x)和Bretro_B(x)。由亮带160的宽度，确定上黑带162在亮带160的正上方，并且具有大体等于该亮带的宽度的宽度。当边框线Bdark_B(x)与边框线Bretro_T(x)重合时，也可以估计边框线Bdark_T(x)。
然后，通过下述方式来确定边框的开始和结束像素列：查看最前一百五十(150)和最后一百五十(150)像素列的像素列数据的强度。具有比阈值更低的值的、在该最前一百五十像素列中的最内的像素列被确定为边框线的开始，并且，具有比阈值更低的值的、在该最后一百五十像素列中的最内的像素列被确定为边框线的结束。
在已经找到边框的起点和终点后，执行连续性查看以确认从像素列到像素列，亮带160的像素彼此接近。在这个检查期间，比较在相邻的像素列中的亮带160的像素以确定其间的距离是否超出表示尖峰的阈值距离之外。对于每一个检测的尖峰，插入在尖峰区域的相对侧上的亮带160的像素，并且插入的值用于替换尖峰的像素。这个过程修补了由图像传感器曝光过度或边框阻塞引起的亮带160中的间隙，并且平滑任何错误识别的边框点。
然后，检查结果产生的图像的左侧和右侧处的亮带160的宽度。与最小亮带宽度相关联的结果图像的侧面被认为表示相距图像传感器70最远的边框部分。然后，重新执行如上所述的用于确定在每一个像素列中的亮带的像素的例程和连续性检查，在这个第二次过程期间，处理图像数据的方向基于图像传感器70相对于边框的位置。首先处理表示最接近图像传感器70的边框部分的图像数据。结果，在第二次过程期间，以如上所述的方式，对于在显示表面24的左下角处的图像传感器70，从左向右处理结果图像的像素列，并且，对于在显示表面24的右下角处的图像传感器70，从右向左处理结果图像的像素列。在这个第二次过程期间，峰值搜索算法集中在与所估计的边框线Bretro_T(x)和Bretro_B(x)对应的像素列数据周围。
现在转向图8至14，示出了与交互输入系统20结合使用的笔工具P之一，并且其通过附图标记200来整体上标识。如可以看出的，笔工具P包括由互连的半边壳状物形成的空体200，该空体在一端容纳尖端组件202，并且在其另一端容纳擦除器组件204。尖端组件202包括其上安装了控制器212的印刷电路板210。控制器212经由诸如例如射频(RF)天线或红外线LED的无线发射机216a和216b与播放信号的无线单元214进行通信。尖端开关触点218也被安装在印刷电路板210上。尖端开关组件220被安装在印刷电路板210上。
尖端开关组件220包括聚酯挠性电路222，聚酯挠性电路222具有容纳接触电路区224的圆形部分223。接触引出部226从接触电路区224延伸，并且相对于圆形部分223的平面受到90度的转动。引出部228附接到接触引出部226，并且在折叠的连接器229终接。折叠的连接器229接纳尖端开关触点218，由此将尖端开关组件220电连接到控制器212。插塞组件230与挠性电路222对齐。插塞组件230穿过在主体220的端部之上适配的帽状物232。帽状物232具有外部带有螺纹的突出物234，突出物234接纳内部带有螺纹的锥体236。插塞组件230延伸穿过在锥体236中的孔，以限定笔工具P的书写尖端。
插塞组件230包括由硅形成的柔性杯状物。面向挠性电路222的杯状物240的表面之上具有传导焊盘242。传导焊盘242与接触电路区224对齐。大体圆柱轴244被从杯状物240延伸的圆管246容纳。轴244的远端之上形成尖头248。
擦除器组件204包括具有正负引线的电池托架250。承载电连接到控制器212的开关254的印刷电路板252被固定到电池架250的一端。插塞256与开关254对齐，并且穿过支架260，支架260围绕印刷电路板252和电池架250的一端，并且适配在主体200的端部之上。其上具有毡状衬垫264的帽状物262被支架260接纳。市售的电子子组件266从电池架250的另一端延伸到印刷电路板210，并且由与电池架250的端部接合的半边壳状物268保持。弹簧270被电池架250容纳，以保持其中布置的电池272。电子子组件266将电池272连接到印刷电路板252和210，并且在印刷电路板之间提供通信信道。
当使得笔工具P接近显示表面24时，以与如上关于被动指示器所述的方式相同的方式来计算笔工具P在(x，y)坐标上相对于显示表面的位置。然而，取决于使得笔工具P接触显示表面24的方式，笔工具P可以提供模式信息，该模式信息用于解释相对于显示表面24的笔工具行为。具体地说，当使用足够的力使得笔工具P的尖头248与显示表面24接触时，插塞组件230的轴244向内移动到主体200中。轴244的这种向内的移动使得杯状物240弯曲，由此使得在杯状物上的传导焊盘242与挠性电路222的接触电路区224接触，结果导致闭合尖端开关组件220。尖端开关组件222的闭合被控制器212感测到，并且使得控制器212调节无线单元214以输出调制的信号，该调制的信号经由无线发射机216a被播放。无线发射机216a被定位成使得从笔工具P的尖端略后发射该调制的信号。
由于下述，插塞组件230的设计提供了优点：需要低致动力来移动插塞组件230的轴244，以闭合尖端开关组件220。而且，不要求插塞组件230的轴244大幅度地行进进入主体200内以闭合尖端开关组件220。具体地说，仅需要大约30克的致动力和等于大约0.1毫米的轴行程来使得尖端开关组件220闭合。与现有技术的笔工具相比较，这些因素向笔工具P提供了更适应的书写感觉，并且具有小得多的噪声。挠性电路222的配置也向尖端开关组件220提供了细长的轮廓，使得尖端开关组件对于笔工具P的直径没有可感知的影响。
当以足够的力使得笔工具P的帽状物262与显示表面24接触时，帽状物262移动到支架260内，由此使得插塞256闭合开关254。开关254的闭合被控制器212感测，导致控制器212调节无线单元214以输出不同地调制的信号，该不同地调制的信号经由无线发射机216b被播放。类似地，无线发射机216b被定位成使得从笔工具P的擦除器端的略后发射调制的信号。
DSP单元26在存储器142中存储调制信号到笔工具模式的映射表。结果，当由DSP单元26的控制器120经由天线136接收到播放的调制信号时，控制器120将接收的调制信号与该映射表作比较，以确定笔工具模式。控制器120继而使用这个信息来向所产生的指示器坐标分配模式信息，并且将该模式信息与指示器坐标一起传送到计算机30，以便计算机30以期望的方式来处理指示器坐标。在这个实施例中，当尖头248与显示表面24接触并且尖端开关组件220闭合时，笔工具P被认为工作在墨水模式下。墨水模式信息在笔工具P在这个模式下时被分配到由控制器120产生的指示器坐标，使得计算机30将指示器坐标当作在显示表面24上的书写或绘图(即，墨水)。当帽状物262与显示表面24接触并且开关254闭合时，认为笔工具P在擦除器模式下运行。擦除器模式信息在笔工具处于这种模式下时被分配到由控制器120产生的指示器坐标，使得计算机30擦除在与指示器坐标对应的位置的所显示墨水。当笔工具P未输出调制信号时，认为笔工具运行在指示器模式下，并且以与被动指示器相同的方式来对待。指示器模式信息在笔工具处于这种模式下时被分配到由控制器120产生的指示器坐标，使得计算机30将指示器坐标当作鼠标事件。
必要时，红外线光源82可如下文中所述来调制：2008年5月9日提交的、McReynolds等人的、题为“Interactive Input System with Controlled Lighting”并且被转让给Alberta的SMART Technologies ULC of Calgary的美国专利申请No.12/118,521，其内容通过引用被并入。以这种方式，可以产生仅基于来自其相关的红外线光源的照明的影响的每一个成像组件的图像帧。也可以调制由笔工具P输出的调制信号。
虽然图8至14示出了示例性笔工具，但是本领域技术人员将会明白，不同配置的笔工具P可以与交互输入系统20结合使用。例如，图15示出了替代笔工具P，其中，具有类似的物理几何形状的尖端组件302和304提供在笔工具主体306的相对端。在该情况下，由笔工具P输出的调制信号取决于与显示表面24接触的尖端组件而不同。
图16a和16b示出了用于与交互输入系统20结合使用的另一种笔工具P。在这个实施例中，尖端组件402与在先前的实施例中的尖端组件类似。擦除器组件404具有更圆的物理构造。与先前的实施例不同，在笔工具P的主体412上提供了在鼠标和擦除器位置之间可移动的滑动开关410。滑动开关410的位置被控制器212感测，并且用于确定当使得擦除器组件404与显示表面24接触时由笔工具P输出的调制信号的形式。当滑动开关410位于如图16a中所示的鼠标位置并且以足够的力来使得擦除器组件404与显示表面24接触以闭合开关254时，笔工具P输出调制信号，该调制信号由控制器120与映射表作比较，以确定笔工具运行在指示器模式下。控制器120继而向所产生的指示器坐标分配指示器模式信息。类似地，当滑动开关410位于如图16b中所示的擦除器位置中并且以足够的力使得擦除器组件404与显示表面接触以关闭开关254时，笔工具P输出不同地调制的信号，该不同地调制的信号由控制器120与映射表作比较，以确定笔工具运行在擦除器模式中。控制器120继而向所产生的指示器坐标分配擦除器模式信息。
图17a和17b示出了与交互输入系统20结合使用的另一个笔工具P。在这个实施例中，在主体506的相对端提供了具有大体相同的物理构造的尖端组件502和504。滑动开关510提供在笔工具P的主体506上，并且在两个位置之间可向尖端组件502移动，以及在两个位置之间可向尖端组件504移动。具体地说，滑动开关510可在墨水和擦除器位置之间向尖端组件502移动，并且在选择和右击位置之间向尖端组件504移动。当使用足够的力使得尖端组件与显示表面24接触以闭合尖端开关组件220时，滑动开关510的位置被控制器212感测，并且用于确定由笔工具P输出的调制信号的形式。
当滑动开关510位于如图17a中所示的墨水位置并且以足够的力使得尖端组件502的插塞与显示表面24接触以闭合尖端开关组件220时，笔工具输出调制信号，该调制信号由控制器120与映射表作比较，以确定笔工具P运行在墨水模式下。控制器120继而向所产生的指示器坐标分配墨水模式信息。类似地，当滑动开关510位于如图17b中所示的擦除器位置并且以足够的力使得尖端组件502的插塞与显示表面24接触以闭合尖端开关组件220时，笔工具输出不同地调制的信号，该不同地调制的信号由控制器120与映射表作比较，以确定笔工具P运行在擦除器模式下。控制器120继而向所产生的指示器坐标分配擦除器模式信息。当滑动开关510位于如图17a中所示的选择位置并且以足够的力使得尖端组件504的插塞与显示表面24接触以闭合尖端开关组件220时，笔工具P输出另一个不同地调制的信号，该另一个不同地调制的信号由控制器120与映射表作比较，以确定笔工具P运行在选择模式下。控制器120继而向所产生的指示器坐标分配选择模式信息。类似地，当滑动开关510位于如图17b中所示的右击位置并且以足够的力使得尖端组件504的插塞与显示表面24接触以闭合尖端开关组件220时，笔工具P输出另一个不同地调制的信号，该另一个不同地调制的信号由控制器120与映射表作比较，以确定笔工具运行在右击模式下。控制器120继而向所产生的指示器坐标分配选择右击信息。
图18示出了与交互输入系统20结合使用的另一个笔工具P。在这个实施例中，笔工具P具有三个尖端组件602和606，其中每一个与不同的笔工具模式相关联。具体地说，在这个实施例中，尖端组件602与墨水模式相关联，尖端组件604与擦除器模式相关联，并且尖端组件606与选择模式相关联。由笔工具P输出的调制信号取决于与显示表面24接触的尖端组件而不同。
必要时，不是静态地分配在映射表中的调制信号到笔工具模式的映射，计算机30可以响应于用户输入来呈现图形用户界面700，图形用户界面700可视地呈现映射，并且允许用户改变与由笔工具P输出的每一个调制信号相关联的笔工具模式，如图19中所示。
除了使用由笔工具P输出的调制信号来确定笔工具类型(即，其操作模式)之外，还可以向调制信号分配属性，以进一步控制计算机30处理指示器坐标的方式。例如，如果用户正在使用笔工具P的擦除器组件(或表示擦除器模式的尖端组件)来接触显示表面24，则可以向在映射表中的调制信号分配属性，以便当计算机30处理指示器坐标时仅擦除使用那个笔工具P输入的墨水，或仅擦除特定颜色的墨水，或仅擦除由所选择的几何形状(例如，矩形、圆形、正方形等)包围的墨水。
可以明白，虽然描述了具体的笔工具模式，本领域技术人员可以明白，可以向由笔工具输出的调制信号分配替代的笔工具模式或笔工具模式的不同组合。虽然举例说明了具有滑动开关的笔工具P，但当然可以使用具有替代输入界面的笔工具，以允许用户选择(多个)笔工具模式。例如，笔工具P可以包括多个按钮开关、拨动通过多个位置的单按钮开关、旋转开关、一个或多个滚动轮、压力或方向敏感开关等，每一个开关或开关位置与笔工具操作模式相关联。替代地，笔工具P可以包括麦克风，并且控制器212可以执行语音识别软件，以使得用户能够通过输入语音命令来选择笔工具模式。也可以使用诸如敲击显示表面24的边缘的触觉命令，以使得能够选择笔工具模式。
虽然已经参考附图描述了特定实施例，但本领域技术人员可以明白，可获得其他替代方式。例如，在上面的实施例中，DSP单元26被示出为包括天线136和无线接收器138以接收由笔工具P输出的调制信号。替换地，每一个成像组件60都可以提供有天线和无线接收器以接收由笔工具P输出的调制信号。在该情况下，由成像组件接收的调制信号与图像帧一起被发送到DSP单元26。笔工具P也可以被栓系到组件22或DSP单元26，以允许由笔工具P输出的信号通过有线连接被传送到成像组件60或DSP单元26或(多个)成像组件的一个或多个。
在上面的实施例中，不连续值D(x)被检查和处理以确定指示器的存在和位置。本领域技术人员可以明白，可以直接处理VIPretro和VIPdark值以确定指示器的存在和位置。
在一个替代实施例中，成像组件60可以扫视显示表面24，以便在图像帧中拍摄在显示表面24上出现的回射带102的反射，并且在图像帧中显现为与亮带160相间并且在亮带160之下的光带。在这些图像帧的处理期间，每一个图像帧被划分为三个区域，即：暗区域，其对应于来自边框分段的红外线辐射吸收带104的影响；高亮(回射)区域，其对应于来自边框分段的回射带102的影响；以及，亮(反射)区域，其对应于来自在显示表面24上出现的回射带102的反射的影响。
一旦被分离，则控制器120产生用于单独区域的VIP，并且处理该VIP以确定是否存在与显示表面24接近的指示器，并且如果如此，则确定其在(x，y)坐标上相对于显示表面24的位置。
为了检测接近显示表面24的指示器，在已经产生了用于暗区域、回射区域和反射区域的VIP后，将暗区域VIP的每一个VIP值从其对应的回射VIP的VIP值中减去。检查每一个差以确定其是否小于阈值水平。如果如此，则标记回射VIP的像素列。其后，执行扩张例程以检测假标记。具体地说，对于回射VIP的每一个标记的像素列，进行检查以确定是否也标记了在其左和右的像素列。如果如此，则将像素列标记为表示指示器。
然后，执行连续性检查。在连续性检查期间，将暗区域VIP的每一个VIP值从其对应的反射VIP的VIP值减去。再一次检查每一个差以确定其是否小于阈值水平。如果如此，则标记反射VIP的像素列。相对于反射VIP的标记的像素列执行与如上所述类似的扩张。其后，为了定位指示器，将回射VIP和反射VIP的标记的像素列作比较，以检测重叠的标记的像素列。如果检测到重叠的像素列，则认为在反射VIP中的重叠边界的像素列表示指示器的边缘。在边界像素列之间的中点处的像素列然后被认为表示在图像帧中的指示器的位置。
在上面的实施例中，每一个边框分段40至44被示出为包括具有不同反射属性(即回射和红外线辐射吸收属性)的一对带。本领域技术人员可以明白，可以反转该带的顺序。而且，也可以使用具有不同的反射属性的带。例如，不是使用回射带，而是可以使用由高反射材料形成的带。替代地，可以使用包括超过两个带的边框分段，所述带具有不同的或替代的反射属性。例如，在替代布置中，每一个边框分段可以包括两个或更多的回射带和两个或更多的辐射吸收带。替代地，可以将回射带的一个或多个替换为高反射带。当将图像帧划分为不同的区域并且处理时，在处理以检测指示器存在期间，上区域特别有益，但是对于检测指示器位置并不必要。可以明白，如果将指示器以锐角靠向显示表面24，则其相对于显示表面24在上带中的位置可能与在接近显示表面24的带中的指示器尖端的位置大大不同，如图20中所示。
必要时，可以调整每一个边框分段的倾斜程度以控制由显示表面本身反射并且随后射向成像组件60的图像传感器70的光量。
虽然框组件被描述为附接到显示单元，但是本领域技术人员可以明白，框组件可以采取其他构造。例如，框组件可以与边框38整合。必要时，组件22可以包括其板本身，以覆盖显示表面24。在该情况下，优选的是，该板由基本上透明的材料形成，使得透过该板可清楚地看到在显示表面24上呈现的图像。所述组件当然可以与前或后投影装置一起使用，并且围绕其上投射了计算机产生的图像的基底。
虽然将成像组件描述为由邻近显示表面的下角的角件容纳，但是本领域技术人员可以明白，相对于显示表面可以将成像组件布置在不同位置。而且，工具盘分段也不是必需的，并且可以由边框分段替代。
本领域技术人员可以明白，虽然已经相对于接近显示表面24的单个指示器或笔工具P而描述了交互输入系统20的操作，但是当每一个指示器出现在由图像传感器拍摄的图像帧中时，交互输入系统20能够检测接近显示表面的多个指示器/笔工具的存在。
虽然已经描述了各优选实施例，但是本领域技术人员可以明白，在不偏离由所附的权利要求限定的其精神和保护范围的情况下，可以进行改变和修改。

Claims (16)

1.一种与交互输入系统联用的笔工具，所述笔工具包括：
延伸的主体；
由所述主体容纳的至少一个开关组件，当所述笔工具与所述交互输入系统的输入表面接触时，能够激励所述至少一个开关组件；以及，
控制器，其由所述主体容纳，并且与所述至少一个开关组件进行通信，所述控制器响应于所述至少一个开关组件的激励，其中，所述至少一个开关组件包括接触电路和插塞组件，在所述插塞组件上有传导元件，所述传导元件与所述接触电路大体对齐，所述插塞组件能够移动到所述主体内，以使得所述传导元件与所述接触电路接触，并且由此，激励所述至少一个开关组件。
2.根据权利要求1所述的笔工具，其中，所述插塞组件包括：柔性杯状元件，该杯状元件具有面向所述接触表面并且承载所述传导元件的表面；以及，延长轴，其被固定到所述柔性杯状元件，并且延伸到所述主体之外，当使用临界致动力使得所述轴与所述输入表面接触时，所述轴移动到所述主体内，以使得所述柔性杯状元件弯曲，并且使得所述传导元件与接触电路接触。
3.根据权利要求2所述的笔工具，其中，所述柔性杯状元件由硅形成。
4.根据权利要求2或3所述的笔工具，其中，所述柔性杯状元件是盘状的，并且所述轴是大体圆柱状的。
5.根据权利要求2至4的任何一个的笔工具，其中，所述插塞组件进一步包括在所述轴的远端上的尖端。
6.根据权利要求2至5的任何一个的笔工具，其中，所述临界致动力等于大约30g。
7.根据权利要求2至6的任何一个的笔工具，其中，所述轴向所述主体内移动等于大约0.1mm的距离，以便使得所述传导元件与所述接触电路接触。
8.根据权利要求1至7的任何一个的笔工具，其中，所述接触电路具有细长轮廓。
9.根据权利要求8所述的笔工具，其中，所述接触电路包括：接触电路区，其与所述传导元件大体对齐；以及，接触引出部，其大体布置成相对于所述接触电路区的平面成直角，所述接触引出部电耦合到所述控制器。
10.根据权利要求1所述的笔工具，包括至少两个所述开关组件，每一个所述开关组件都与所述笔工具的不同输入端相关联。
11.根据权利要求10所述的笔工具，其中，每一个开关组件的所述插塞组件包括：柔性杯状元件，该杯状元件具有面向所述接触表面并且承载所述传导元件的表面；以及，延长轴，其被固定到所述柔性杯状元件，并且延伸到所述主体之外，当使用临界致动力使得所述轴与所述输入接触时，所述轴移动到所述主体内，以使得所述柔性杯状元件弯曲，并且使得所述传导元件与接触电路接触。
12.根据权利要求11所述的笔工具，其中，所述柔性杯状元件由硅形成。
13.根据权利要求11或12所述的笔工具，其中，所述临界致动力等于大约30g。
14.根据权利要求11至13的任何一个的笔工具，其中，所述轴向所述主体内移动等于大约0.1mm的距离，以便使得所述传导元件与所述接触电路接触。
15.根据权利要求10至14的任何一个的笔工具，其中，所述接触电路具有细长轮廓。
16.根据权利要求15所述的笔工具，其中，所述接触电路包括：接触电路区，其与所述传导元件大体对齐；以及，接触引出部，其大体布置成相对于所述接触电路区的平面成直角，所述接触引出部电耦合到所述控制器。
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