CN103809821A - 具有电容感应与电磁感应的输入装置与信号侦测切换方法 - Google Patents

Abstract

一种具有电容感应与电磁感应的输入装置与信号侦测、切换方法，包括多组第一天线串列、多组第二天线串列、第一切换开关、第二切换开关与处理模块。处理模块执行电容触控模式时，处理模块驱动第一切换开关与第二切换开关将第一天线串列与第二天线串列设为开路；处理模块执行电磁扫描模式时，处理模块从第一切换开关中选择至少一组两个第一端，并将每一组的两个第一端进行连接，使得对应的第一天线串列形成回路状态，处理模块从第二切换开关中选择至少一组两个第三端，并将每一组的两个第三端进行连接，使得对应的第二天线串列形成回路状态。

Description

具有电容感应与电磁感应的输入装置与信号侦测切换方法

技术领域

一种具有双模式的输入装置与其信号侦测、切换方法，特别有关于一种具有电容感应与电磁感应的输入装置与信号侦测、切换方法。

背景技术

随着科技的快速发展，使得人机界面的输入种类也随之增加。除了过去的键盘与滑鼠的输入装置外，另有触控输入的方式被提出。一般而言，触控输入的种类还可以划分为电磁式触控、电阻式触控与电容式触控等方式。

电磁式触控是由触控板与数字笔之间的互动进而得到相应的输入信号。通常感应天线会以二维阵列的方式铺设于触控板中。电磁式触控的运作原理是由触控板与数字笔之间的距离变化，使得感应天线与数字笔两者间的磁力也会随之改变。触控板可以根据感应天线的磁力变化，进一步得到数字笔在触控板上的位置。

而电容式触控与电阻式触控的运作方式是藉由手指上的静电或按压，使得触控板上手指位置的电位会产生改变。触控板中也会设置二维的感应线圈。当触控板上的某一电位发生变化时，可以透过感应线圈判断出手指对应的位置。

电磁式触控与电容式触控所采用的感应天线与感应线圈是分属不同架构。因此公知技术中为将这两种触控方式结合在一起，则在触控板上分别铺设感应天线与感应线圈。由于感应天线与感应线圈分属于两层，所以触控板的体积难以被减缩，而且制作成本也会连带的增加。

发明内容

鉴于以上的问题，本发明在于提供一种具有电容感应与电磁感应的输入装置，可以透过同一组天线阵列进而实现电容触控与电磁触控的输入装置。

本发明所揭露的具有电容感应与电磁感应的输入装置包括：多组第一天线串列、多组第二天线串列、第一切换开关、第二切换开关与处理模块。每一第一天线串列由多个天线单元所串接，每一第一天线串列均具有第一端与第二端；每一第二天线串列由多个天线单元所串接，每一第二天线串列均具有第三端与第四端；第一切换开关具有多个第一接脚，每一第一接脚连接于第一天线串列的第一端；第二切换开关具有多个第二接脚，每一第二接脚连接于第二天线串列的第三端；处理模块具有多个接收接脚、多个传输接脚，根据第一端的顺序并将每一接收接脚依序连接于每一第一天线串列的第二端，根据第三端的顺序并每一传输接脚依序连接于每一第二天线串列的第四端。处理模块执行电容触控模式时，处理模块驱动第一切换开关与第二切换开关将第一天线串列与第二天线串列设为开路；处理模块执行电磁扫描模式时，处理模块从第一切换开关中选择至少一组两个第一端，并将每一组的两个第一端进行连接，使得对应的第一天线串列形成回路状态，处理模块从第二切换开关中选择至少一组两个第三端，并将每一组的两个第三端进行连接，使得对应的第二天线串列形成回路状态。

上述的具有电容感应与电磁感应的输入装置，其中该处理模块包括一微控制器，该微控制器连接于该些接收接脚与该些传输接脚。

上述的具有电容感应与电磁感应的输入装置，其中该处理模块在执行该电磁扫描模式时，该微控制器将驱动该第一切换开关对所选的两该第一端进行连接，该微控制器并将相对的两该第二端的任一进行接地。

上述的具有电容感应与电磁感应的输入装置，其中该处理模块在执行该电磁扫描模式时，该微控制器将驱动该第二切换开关对所选的两该第三端进行连接，该微控制器并将相对的两该第四端的任一进行接地。

本发明另提出一种具有电容感应与电磁感应的输入装置的信号侦测与切换方法，其包括以下步骤：将输入装置切换成电容触控模式，并侦测是否接收触控输入信号；在电容触控模式中且每经过第一期间后，输入装置切换电磁快速扫描模式，并在电磁快速扫描模式运作的第二期间中侦测是否有电磁触控信号输入；若在第二期间中未收到电磁触控信号，将电磁快速扫描模式切换为电容触控模式；若在第二期间中接收到电磁触控信号，将电磁快速扫描模式切换为电磁精确扫描模式；在电磁精确扫描模式中且经过第三期间后未接收到电磁触控信号时，则从电磁精确扫描模式切换为电容触控模式。

上述的信号侦测与切换方法，其中在该第三期间中接收到该电磁触控信号则重新计数该第三期间。

本发明所提出的具有电容感应与电磁感应的输入装置与信号侦测、切换方法可以透过同一组天线阵列实现电磁触控与电容触控的输入，因此本发明除了可以降低触控板的体积，同时也实现两种触控输入的即时切换。

有关本发明的特征与实作，兹配合附图作最佳实施例详细说明如下。

附图说明

图1为本发明的输入装置的架构示意图;

图2A为本发明的所选的第一接脚切换为浮接的示意图;

图2B为本发明的所选的第二接脚切换为的浮接示意图;

图2C为本发明对第一接脚的连接示意图;

图2D为本发明对第二接脚的连接示意图;

图3为本发明的运作流程示意图;

图4为本发明的状态切换示意图。

其中，附图标记：

输入装置100             天线阵列110

第一天线串列111         第二天线串列112

第一切换开关120

第一接脚122、α、β、γ、δ、ε、ζ、η、θ

第二切换开关130

第二接脚132、A、B、C、D、E、F、G与H

处理模块140             处理模块141

传输接脚142、TX1、TX2、TX3、TX4、TX5、TX6、TX7、TX8

接收接脚143、RX1、RX2、RX3、RX4、RX5、RX6、RX7、RX8

具体实施方式

以下在实施方式中详细叙述本发明的详细特征以及优点，其内容足以使任何本领域技术人员了解本发明的技术内容并据以实施，且根据本说明书所揭露的内容、申请专利范围及附图，任何本领域技术人员可轻易地理解本发明相关的目的及优点。以下的实施例进一步详细说明本发明的观点，但非以任何观点限制本发明的范畴。

请参考图1所示，其为本发明的输入装置的架构示意图。输入装置100包括天线阵列110、第一切换开关120、第二切换开关130与处理模块140。处理模块140连接于天线阵列110、第一切换开关120与第二切换开关130。处理模块140具有微控制器141、多个传输接脚142与多个接收接脚143。在图1中的处理模块140以黑色虚线进行框选。微控制器141连接于传输接脚142与接收接脚143。在图1中的传输接脚142以汇流排的方式绘制示意（而所述的汇流排可以是但不限定为杜邦接头的方式）。同理，接收压点143也是可以透过前述的方式实现。而除了前述的实现方式外，也可以透过多支压点的方式实现传输接脚142与接收压点143。

第一切换开关120具有多个第一接脚122。第一切换开关120可将所选的两个第一接脚122进行连接。第二切换开关130具有多个第二接脚132。第二切换开关130亦可将所选的两个第二接脚132进行连接或断开。前述的将所选接脚进行连接的判断将于后文详述。

本发明的天线阵列110是由多组第一天线串列111与多组第二天线串列112以二维阵列排列的方式所构成。在图1中的菱形结构视为天线单元。每一组横向排列的天线单元（实线框）则构成第一天线串列111。每一组纵向排列的天线单元（虚线框）则构成第二天线串列112。第一天线串列111具有第一端（未标号）与第二端（未标号），第二天线串列112具有第三端（未标号）与第四端（未标号）。图1中第一天线串列111与第二天线串列112虽属于同一层，但两天线串列的接线是不相互干涉。

在图1中的第一天线串列111与第二天线串列112的数量仅本说明书中的示意说明，并非仅局限于此。为方便说明第一天线串列111的数量在此将其定义为第一数量，而第二天线串列112的数量为第二数量。天线阵列110分别连接于第一切换开关120与第二切换开关130。

第一天线串列111的第一端连接于第一切换开关120的第一接脚122，第一天线串列111的第二端连接于处理模块140的接收接脚143。其中，第一接脚122与接收接脚143的数量均等于第一数量。换句话说，每一个第一天线串列111连接各自的第一接脚122与接收接脚143。第二天线串列112的第三端连接于第二切换开关130的第二接脚132，第二天线串列112的第四端连接于处理模块140的传输接脚142。其中，第二接脚132与传输接脚142的数量均等于第二数量。每一个第二天线串列112连接各自的第二接脚132与传输接脚142。

本发明的输入装置100具有电容触控模式与电磁扫描模式的运作模式，而电磁扫描模式又可以划分为电磁快速扫描模式与电磁精确扫描模式。在电容触控模式下，处理模块140选择接收接脚143，并且驱动第一切换开关120将所对应的第一接脚122切换成浮接（floating）的状态。选择接脚的方式可以是选择两相邻接脚，也可以是选择一定间隔的两接脚。请参考图2A所示，其为本发明的所选的第一接脚122切换为浮接的示意图。在图2A中接收接脚143分别为RX1、RX2、RX3、RX4、RX5、RX6、RX7与RX8。并且接收接脚RX1、RX2、RX3、RX4、RX5、RX6、RX7与RX8对应第一接脚α、β、γ、δ、ε、ζ、η与θ。假设微控制器141选择接收接脚RX1、RX3、RX5与RX7，则微控制器141向第一切换开关120的第一接脚α、γ、ε与η发出浮接的命令。第一切换开关120接获浮接的命令后，第一切换开关120将所选的第一天线串列111的第二端与第一接脚α、γ、ε与η进行浮接（在图2A中以黑色粗线代表所选出的第一天线串列111来进行浮接）。

同理，处理模块140也可以选择传输接脚142并对相应的第二接脚132进行浮接的处理。请参考图2B所示，其为本发明的第二接脚的浮接示意图。在图2B中传输接脚142分别为TX1、TX2、TX3、TX4、TX5、TX6、TX7与TX8。而每一传输压点所对应的第二压点132分别为A、B、C、D、E、F、G与H。假设微控制器141选择传输接脚TX1、TX3、TX5与TX7，则微控制器141向第二切换开关130的第二接脚A、C、E与G发出浮接的命令。微控制器141可以根据前述浮接的第一天线串列111与第二天线串列112，用以侦测触控输入信号的所在位置。其中，触控输入信号为使用者透过手指按压或相关工具在输入装置100上碰触时所产生的位置信号。

除了前述的浮接方式，本发明的处理模块140在电磁扫描模式下对所选的两只第一接脚122（或两只第二接脚132）进行连通。请参考图2C与图2D所示，其分别为本发明对第一接脚与第二接脚的连接示意图。在图2C中微控制器141选择接收接脚RX1、RX3、RX5与RX7，则微控制器141向第一切换开关120的第一接脚α、γ、ε与η发出连接的命令。而第一切换开关120在接获连接的命令后，第一切换开关120会将所选的两只第一接脚122进行连接，使得微控制器141、两第一天线串列111与第一切换开关120形成一个回路（loop）。在图2C中将RX1与RX3相接，而RX5与RX7相互连接。

图2D中微控制器141选择传输接脚TX1、TX3、TX5与TX7，则微控制器141向第二切换开关130的第二接脚A、C、E与G发出连接的命令。第二切换开关130将TX1与TX3相互连接，而TX5与TX7相互连接。微控制器141可以根据所述回路的第一天线串列111与第二天线串列112，用以接收电磁触控信号。其中，电磁触控信号的产生由数字笔在输入装置100上点选（或碰触）时所产生的位置信号。

而电磁快速扫描模式与电磁精确扫描模式的区别在于，两只第一接脚122（与两只第二接脚132）的选择方式。由于第一接脚122（与第二接脚132）的数量过于庞大，因此若以两相邻的第一接脚122的方式逐次扫描，这样的运作时间将会造成扫描时间过长。因此在电磁快速扫描模式下，微控制器141可以按照一定间隔N只接脚的方式选择两第一接脚122（或是两只第二接脚132），其中N大于或等于2。

以前文所举例子进一步说明，微控制器141可以从传输压点RX1、RX2、RX3、RX4、RX5、RX6、RX7与RX8中选择RX1与RX4为一组，RX4与RX7为一组的方式作为电磁快速扫描模式的选择依据。

相对于电磁快速扫描模式而言，电磁精确扫描模式为能准确的侦测数字笔在输入装置100上的位置。因此微控制器141就会选择相邻间距小的第一接脚122（第二接脚132）的方式进行侦测。而相邻间距则可以根据输入装置100的第一接脚122（第二接脚132）的整体数量所决定。

请同时参考图3与图4所示，其分别为本发明的运作流程示意图与状态切换示意图。本发明的运作流程包括以下步骤：

步骤S310：将输入装置切换成电容触控模式，并侦测是否接收触控输入信号；

步骤S320：在电容触控模式中且每经过第一期间后，输入装置切换电磁快速扫描模式，并在电磁快速扫描模式运作的第二期间中侦测是否有电磁触控信号输入；

步骤S330：若在第二期间中未收到电磁触控信号，将电磁快速扫描模式切换为电容触控模式；

步骤S340：若在第二期间中接收到电磁触控信号，将电磁快速扫描模式切换为电磁精确扫描模式；以及

步骤S350：在电磁精确扫描模式中且经过第三期间后未接收到电磁触控信号时，则从电磁精确扫描模式切换为电容触控模式。

本发明的输入装置100在启动后可以执行电容触控模式或电磁扫描模式。在此一实施态样中以电容触控模式作为开机时预设的触控模式，对于本领域者是可以改变其运作的顺序。

首先，微控制器141切换为电容触控模式，微控制器141将选择欲浮接的第一接脚122与第二接脚132。选择接脚的方式可以是选择两相邻接脚，也可以是选择一定间隔的两接脚。当微控制器141选出第一接脚122与第二接脚132后，微控制器141会根据所选的第一接脚122与第二接脚132将对应的第一天线串列111与第二天线串列112进行浮接的处理（请参考前文浮接的定义）。

在电容触控模式中且在经过第一期间后，微控制器141不管是否有接收到触控输入信号都会从电容触控模式切换为电磁快速扫描模式。微控制器141切换成电磁快速扫描模式，微控制器141会持续的执行电磁快速扫描模式至经过第二期间。若是在第二期间中，有数字笔移近输入装置100或碰触输入装置100，则微控制器141会从电磁快速扫描模式切换为电磁精确扫描模式。

在运行电磁精确扫描模式下，若有电磁触控信号输入的话则微控制器141会持续的进行接收的处理。当微控制器141没有接收到电磁触控信号的输入时，微控制器141会开始进行第三期间的计数。若在第三期间中有新的电磁触控信号输入，则微控制器141将会重新计数第三期间。若是经过第三期间后，仍无电磁触控信号输入则微控制器141会从电磁精确扫描模式切换为电容触控模式。

本发明所提出的具有电容触控感应与电磁感应的输入装置100与信号侦测、切换方法可以透过同一组天线阵列110实现电磁触控与电容触控的输入，因此本发明除了可以降低触控板的体积，同时也实现两种触控输入的即时切换。

Claims (6)

1.一种具有电容感应与电磁感应的输入装置，其特征在于，包括：

多组第一天线串列，每一该第一天线串列由多个天线单元所串接，每一该第一天线串列均具有一第一端与一第二端；

多组第二天线串列，每一该第二天线串列由该些天线单元所串接，每一该第二天线串列均具有一第三端与一第四端；

一第一切换开关，具有多个第一接脚，每一该第一接脚连接于每一该第一天线串列的该第一端；

一第二切换开关，具有多个第二接脚，每一该第二接脚连接于每一该第二天线串列的该第三端；以及

一处理模块，具有多个接收接脚、多个传输接脚，根据该第一端的顺序并将每一该接收接脚依序连接于每一该第一天线串列的该第二端，根据该第三端的顺序并每一该传输接脚依序连接于每一该第二天线串列的该第四端；

其中，该处理模块执行一电容触控模式时，该处理模块驱动该第一切换开关与该第二切换开关将该些第一天线串列与该些第二天线串列设为开路；

该处理模块执行一电磁扫描模式时，该处理模块从该第一切换开关中选择至少一组两该第一端，并将每一组的两该第一端进行连接，该处理模块从该第二切换开关中选择至少一组两该第三端，并将每一组的两该第三端进行连接。

2.如权利要求1所述的具有电容感应与电磁感应的输入装置，其特征在于，该处理模块包括一微控制器，该微控制器连接于该些接收接脚与该些传输接脚。

3.如权利要求2所述的具有电容感应与电磁感应的输入装置，其特征在于，该处理模块在执行该电磁扫描模式时，该微控制器将驱动该第一切换开关对所选的两该第一端进行连接，该微控制器并将相对的两该第二端的任一进行接地。

4.如权利要求2所述的具有电容感应与电磁感应的输入装置，其特征在于，该处理模块在执行该电磁扫描模式时，该微控制器将驱动该第二切换开关对所选的两该第三端进行连接，该微控制器并将相对的两该第四端的任一进行接地。

5.一种应用权利要求1的信号侦测与切换方法，其特征在于，包括以下步骤：

将该输入装置切换成该电容触控模式，并侦测是否接收一触控输入信号；

在该电容触控模式中且每经过一第一期间后，该输入装置切换一电磁快速扫描模式，并在该电磁快速扫描模式运作的一第二期间中侦测是否有一电磁触控信号输入；

若在该第二期间中未收到该电磁触控信号，将该电磁快速扫描模式切换为该电容触控模式；

若在该第二期间中接收到该电磁触控信号，将该电磁快速扫描模式切换为一电磁精确扫描模式；以及

在该电磁精确扫描模式中且经过一第三期间后未接收到该电磁触控信号时，则从该电磁精确扫描模式切换为该电容触控模式。

6.如权利要求5所述的信号侦测与切换方法，其特征在于，在该第三期间中接收到该电磁触控信号则重新计数该第三期间。

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