CN105302339A - 触控笔及其信号处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明关于一种触控笔及其信号处理方法。本发明的触控笔用于操控电容式触控面板。该触控笔包括信号接收导体、信号侦测调节电路以及信号发射导体。其中，信号接收导体用于接收来自电容式触控面板的第一触控信号。信号侦测调节电路用于以第一倍率、第二倍率及第三倍率放大第一触控信号而产生具有标准强度的第二触控信号。信号发射导体则用于发射第二触控信号至电容式触控面板，以使电容式触控面板感测触控笔的接触位置。本发明的信号处理方法则用以使一电容式触控面板感测一触控笔的一接触位置。本发明可确保有效缩小触控笔与电容式触控面板的接触端时电容式触控面板上精确的触控操作效果。

Description

触控笔及其信号处理方法

技术领域

本发明关于一种触控笔，尤其是关于一种用于操控电容式触控面板的触控笔及其信号处理方法。

背景技术

市面上常见的触控面板可分为电阻式、声波、红外线式及电容式等数类。电阻式触控面板藉由外力按压所产生的电压以辨识指令。声波或红外线式触控面板于其表面布满声波或红外线，藉由接触阻断声波或红外线传递的方式为其辨识方法。电容式触控面板利用人体接触触控面板时触控面板在接触点上的电容值变化来判断触控位置。而基于触控准确性及成本双重因素的考虑，电容式触控面板目前运用较为广泛。

因此，为因应电容式触控面板的使用功能性，电容式触控笔也随之而生。如图1所示，图1是现有电容式触控笔的剖面图，现有技术的电容式触控笔1使用导电橡胶笔头11作为接触端，且导电橡胶笔头11套设于与金属笔管12相接触的固定柱13而与金属笔管12结为一体。当导电橡胶笔头11接触电容式触控面板时，人体电能藉由金属笔管12及固定柱13传导至导电橡胶笔头11而改变电容式触控面板与导电橡胶笔头11的接触点的电容值，进而使电容式触控面板正确的判断触控位置。

然而，当导电橡胶笔头11的直径小于5mm而令接触面积过小时，电容式触控面板将无法正确判断触控位置，故为避免笔头太小造成感应不良，现有电容式触控笔的笔头直径约为5mm至8mm不等，过大的笔头不仅遮蔽使用者视线更令使用者难以进行精确的触控操作。因此如何在缩小电容式触控笔与电容式触控面板的接触端的直径的同时使电容式触控面板正确的判断触控位置即成为一重要的课题。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术存在的上述不足，提供一种具有较小直径的接触端的用于操控电容式触控面板的触控笔及其信号处理方法，以达到令使用者进行精确的触控操作的效果。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种触控笔，用于操控一电容式触控面板，其包括信号接收导体、信号侦测调节电路以及信号发射导体，该信号接收导体用以接收来自该电容式触控面板的一第一触控信号；该信号侦测调节电路，用以放大该第一触控信号而产生一第二触控信号，其中该第二触控信号具有一标准强度；该信号发射导体用以发射该第二触控信号至该电容式触控面板，以使该电容式触控面板感测该触控笔的一接触位置。

较佳地，该信号侦测调节电路包括第一放大电路、第二放大电路以及第三放大电路，该第一放大电路用以放大该第一触控信号而产生一第一放大信号，其中该第一放大信号是该第一触控信号被放大一第一倍率而产生；该第二放大电路，用以依据该第一放大信号以及一中介强度而计算出一第二倍率，并以该第二倍率放大该第一放大信号而产生一第二放大信号，其中该第二放大信号具有该中介强度；该第三放大电路用以放大该第二放大信号而产生该第二触控信号，其中该第二触控信号是该第二放大信号被放大一第三倍率所产生。

较佳地，该触控笔还包括第一电源电路以及第二电源电路，该第一电源电路用以供电予该第一放大电路及该第二放大电路；该第二电源电路用以供电予该第三放大电路。

较佳地，该触控笔还包括无线传输模块，其中该第一电源电路供电予该无线传输模块。

较佳地，该触控笔还包括传感器，用以感测该信号接收导体的移动，其中于该传感器感测到该信号接收导体移动时，该第二电源电路开始供电予该第三放大电路。

较佳地，该触控笔还包括无线传输模块，该无线传输模块连接于该传感器与该第二电源电路，用以于该传感器感测到该信号接收导体移动时，传送相应的信号至该第二电源电路，以使该第二电源电路开始供电予该第三放大电路。

较佳地，该触控笔还包括无线传输模块，该无线传输模块连接于该传感器，用以将该传感器所感测的该信号接收导体所承受的一压力值传送至该电容式触控屏幕。

较佳地，该传感器为光传感器或压力传感器。

本发明还提供一种触控笔，用于操控一电容式触控面板，其包括信号接收导体、信号发射导体、管状体、笔管、连接环、电路板以及信号侦测调节电路，其中，该信号接收导体为杆状体；该信号发射导体为中空环状体：该管状体由导电材料制成，用以隔绝该信号接收导体与该信号发射导体，其中该管状体设置于该信号发射导体中，该信号接收导体设置于该管状体中并突出于该信号发射导体外；该笔管由导电材料制成；该连接环由非导电材料制成，分别连接于该笔管与该信号发射导体，用以隔绝该笔管与该信号发射导体；该电路板设置于该笔管中；该信号侦测调节电路设置于该电路板上并分别连接于该信号接收导体与该信号发射导体；其中，于一使用者握持该笔管并利用该信号接收导体与该电容式触控面板接触以操控该电容式触控面板时，该信号接收导体接收来自该电容式触控面板的一第一触控信号，该信号侦测调节电路放大该第一触控信号而产生具有一标准强度的一第二触控信号，且该信号发射导体发射该第二触控信号至该电容式触控面板，以使该电容式触控面板感测该触控笔的一接触位置。

较佳地，该触控笔还包括传感器，该传感器设于该电路板上接近该连接环之处，其中，于该信号接收导体被施加一压力时，该信号接收导体朝向该传感器移动而触发该传感器，以令该传感器感知该信号接收导体的移动。

较佳地，该信号侦测调节电路还包括第一放大电路、第二放大电路以及第三放大电路，该触控笔还包括设置于该电路板上的第一电源电路以及第二电源电路，其中，该第一电源电路连接于该第一放大电路、该第二放大电路及该传感器，该第二电源电路连接于该第三放大电路。

较佳地，该触控笔还包括设置于该电路板上的无线传输模块，且该无线传输模块连接于该第一电源电路、该第二电源电路及该传感器。

本发明还提供一种信号处理方法，用以使一电容式触控面板感测一触控笔的一接触位置，其包括以下步骤：

A：于该触控笔靠近该电容式触控面板时，该触控笔接收来自该电容式触控面板的一第一触控信号；

B：该触控笔以一第一倍率放大该第一触控信号，以产生一第一放大信号；

C：该触控笔依据该第一放大信号以及一中介强度计算一第二倍率，并以该第二倍率放大该第一放大信号以产生一第二放大信号，其中该第二放大信号具有该中介强度；

D：该触控笔判断该信号接收导体是否被施加一压力，若是则执行步骤E，若否则继续执行步骤A至步骤C；

E：该触控笔以一第三倍率放大该第二放大信号，以产生一第二触控信号，其中该第二触控信号具有一标准强度；以及

F：该触控笔发射该第二触控信号至该电容式触控面板，以使该电容式触控面板感测该触控笔的该接触位置。

本发明藉由信号侦测调节电路放大第一触控信号的强度而产生具有可被市面上大多数电容式触控面板感应到的标准强度的第二触控信号，进而有效缩小触控笔与电容式触控面板的接触端，亦即信号接收导体的直径，而令使用者可于电容式触控面板上进行精确的触控操作。再者，本发明还藉由传感器控制第二电源电路供电予第三放大电路的时间，使得触控笔在非使用状态时仅需由第一电源电路供应少量电力予第一放大电路、第二放大电路、无线传输模块及传感器，进而达到节能省电的目的。且基于上述设计，无线传输模块及传感器不需重复被开启及关闭而节省了使用时的启动时间。此外，藉由第二放大电路所计算的第二倍率，本发明的触控笔可适用于不同厂牌或不同型号的电容式触控面板，亦即透过本发明，不论何种厂牌或何种型号的电容式触控面板所产生的第一触控信号的强度皆可正确被放大至标准强度。且由于在非使用状态时第二放大电路即预先计算出第二倍率，因此在使用状态时第二放大电路可直接放大第一放大信号而产生第二放大信号，进而得以更加快速的使电容式触控面板感测触控笔的接触位置。

附图说明

图1是现有电容式触控笔的剖面图。

图2是本发明一较佳实施例的触控笔的分解图。

图3是本发明一较佳实施例的触控笔的剖面图。

图4是本发明一较佳实施例的触控笔的电路方块图。

图5是本发明一较佳实施例的触控笔的信号处理方法的流程图。

具体实施方式

依据本发明的一较佳实施例提供一种触控笔2，请同时参照图2及图3，图2是本发明一较佳实施例的触控笔的分解图，图3是本发明一较佳实施例的触控笔的剖面图。

首先说明触控笔2的元件及组装顺序。如图2所示，本例的触控笔2包括信号接收导体21、信号发射导体22、管状体23、连接环24、笔管25、电路板26以及传感器27。本例的触控笔2藉由信号接收导体21接收来自电容式触控面板(图中未示)的信号，并于将信号的强度放大至标准强度后，由信号发射导体22发射具有标准强度的信号至电容式触控面板，而使电容式触控面板感测触控笔的接触位置，于是使用者可利用信号接收导体21操控电容式触控面板，以下将进一步说明。

于本例中信号接收导体21、信号发射导体22、管状体23及笔管25皆由导电材料，例如金属材料或导电塑料材料制成，但不以此为限。而连接环24则由非导电材料，例如塑料材料制成，但亦不以此为限。

请一并参照图2及图3，组装时，连接环24分别连接于笔管25与信号发射导体22。电路板26设置于笔管25中，且传感器27设置于电路板26的底侧(即图中下侧)接近连接环24之处。而管状体23则设置于电路板26下方(即图中下方)并位于信号发射导体22中，且信号接收导体21设置于管状体23中并突出于信号发射导体22外，以与电容式触控面板相接触。

其中，信号接收导体21为杆状体，信号发射导体22则为中空环状体。再者，管状体23用于隔绝信号接收导体21与信号发射导体22以提供屏蔽作用，进而避免信号之间的相互干扰。连接环24则用于隔绝笔管25与信号发射导体22以避免短路。

需要说明的是，当信号接收导体21被施加压力时，信号接收导体21连动管状体23朝向传感器27移动而触发传感器27，使得传感器27感知信号接收导体21的移动。于本例中传感器27为光传感器，但于其它实施例中传感器27亦可以是压力传感器，但不以此为限。

其中，当传感器27为光传感器时，信号接收导体21连动管状体23移动时将遮断传感器27的光传输路径而使传感器27感知信号接收导体21的移动。于本例中可于信号接收导体21或管状体23的末端形成或连接任意结构，例如突块，而使其遮断传感器27的光传输路径，然而图中所示者仅为例示说明之用，并非用以限定本发明的结构。此外，当传感器27为压力传感器时，信号接收导体21连动管状体23移动时将挤压传感器27而使传感器27产生输出电阻值的变化，进而令传感器27感知信号接收导体21的移动。

接下来说明触控笔2的运作原理，请一并参照图2至图5，图4是本发明一较佳实施例的触控笔的电路方块图，图5是本发明一较佳实施例的触控笔的信号处理方法的流程图。

首先，本例的触控笔2更包括分别连接于信号接收导体21与信号发射导体22的信号侦测调节电路28、无线传输模块29、第一电源电路30、第二电源电路31以及电池电路32，均设置于电路板26上。其中，信号侦测调节电路28包括第一放大电路281、第二放大电路282以及第三放大电路283。

如图4所示，第一电源电路30连接并供电予第一放大电路281、第二放大电路282、无线传输模块29及传感器27，第二电源电路31则连接并供电予第三放大电路283。此外，无线传输模块29分别连接于第二电源电路31与传感器27。

需要说明的是，当电池33(请参照至图2)被安装于触控笔2中后，电池电路32即开始供电于第一电源电路30与第二电源电路31，且第一电源电路30亦开始供电予第一放大电路281、第二放大电路282、无线传输模块29及传感器27，但第二电源电路31并不会立刻供电予第三放大电路283。

进一步来说，当信号接收导体21被施加朝向传感器27移动的压力而使传感器27感知信号接收导体21的移动时，无线传输模块29将传送相应的信号至第二电源电路31，当第二电源电路31接收相应的信号后才会开始供电予第三放大电路283，进而达成节能省电的目的。

补充说明的是，当传感器27为压力传感器时，传感器27可因应其输出电阻值的变化而计算信号接收导体21所承受的压力值，并藉由无线传输模块29将压力值传送至电容式触控面板而使电容式触控面板执行相应的功能，例如调整显示线条粗细等。

接下来说明本发明信号处理方法的流程。需要预先说明的是，图5的步骤E所示的标准强度为市面上大多数电容式触控面板所能感应到的信号的最小强度，因此信号侦测调节电路28的设置目的在于放大第一触控信号P的强度至标准强度。但基于仅进行单次放大无法确保第一触控信号P的强度可正确被放大至标准强度的理由，本例的信号侦测调节电路28藉由第一放大电路281、第二放大电路282及第三放大电路283进行三阶段放大而使第一触控信号P的强度正确被放大至标准强度。

首先，如图5的步骤A所示，当使用者握持笔管25并使信号接收导体21靠近电容式触控面板(图中未示)时，电容式触控面板感应信号接收导体21的接近而产生第一触控信号P，且信号接收导体21接收来自电容式触控面板的第一触控信号P。

而后，如图5的步骤B所示，第一触控信号P被传送至信号侦测调节电路28，信号侦测调节电路28的第一放大电路281首先以第一倍率放大第一触控信号P而产生第一放大信号Q1。于本例中，第一倍率为预设的固定倍率，例如100倍，但不以此为限。举例来说，若第一触控信号P的强度为0.007V，第一倍率为100倍，则第一放大信号Q1的强度即为0.7V。

由于不同厂牌或不同型号的电容式触控面板所产生的第一触控信号P的强度并不同，因此第一放大信号Q1的强度也不同，而图5的步骤C的目的在于放大第一放大信号Q1的强度至预设的中介强度，因此第二放大电路282需先计算使第一放大信号Q1的强度被放大至中介强度所需的第二倍率。

举例来说，若中介强度为2.8V，第一放大信号Q1的强度为0.7V，则第二倍率即为4倍。而后，第二放大电路282以第二倍率放大第一放大信号Q1而产生第二放大信号Q2。可以理解的是，于理想状态下，经过步骤B后第二放大信号Q2应具有中介强度。

需要说明的是，若使用者只是将触控笔2靠近电容式触控面板而没有进行点选、绘图等操作的打算，则使用者并不会朝电容式触控面板压抵触控笔2，故信号接收导体21亦不会连动管状体23朝向传感器27移动。如前所述，当信号接收导体21未被施加朝向传感器27移动的压力时，第二电源电路31并不会供电予第三放大电路283，因此如图5的步骤D所示，触控笔2将持续接收来自电容式触控面板的第一触控信号P并经由第一放大电路281与第二放大电路282计算第二倍率及产生具有中介强度的第二放大信号Q2而不续行步骤E。

相反的，若使用者朝电容式触控面板压抵触控笔2而使信号接收导体21连动管状体23朝向传感器27移动，则当传感器27感知信号接收导体21的移动时将令第二电源电路31开始供电予第三放大电路283。于是如图5的步骤E所示，为产生具有前述标准强度的信号，第三放大电路283以第三倍率放大第二放大信号Q2而产生第二触控信号Q3。

举例来说，若标准强度为18V，第二放大信号Q2的强度，即中介强度为2.8V，则第三倍率为18/2.8倍。由于第二放大信号Q2的强度为预设的中介强度，因此于本例中第三倍率为预设的固定倍率。可以理解的是，于理想状态下，经过步骤E后第二触控信号Q3应具有标准强度。

补充说明的是，于本例中中介强度可以是第一电源电路30的供电强度，标准强度可以是第二电源电路31的供电强度，但不以此为限。

最后，如图5的步骤F所示，第二触控信号Q3接着被传送至信号发射导体22，当信号发射导体22所发射的第二触控信号Q3被电容式触控面板接收后，电容式触控面板即可感测触控笔2的接触位置。

藉由以上说明可知，本发明藉由第一放大电路281、第二放大电路282及第三放大电路283三阶段放大第一触控信号P的强度而产生具有可被市面上大多数电容式触控面板感应到的标准强度的第二触控信号Q3，进而有效缩小触控笔2与电容式触控面板的接触端，亦即信号接收导体21的直径，而令使用者可于电容式触控面板上进行精确的触控操作。

再者，本发明更藉由传感器27控制第二电源电路31供电予第三放大电路283的时间，使得触控笔2在非使用状态时仅需由第一电源电路30供应少量电力予第一放大电路281、第二放大电路282、无线传输模块29及传感器27，进而达到节能省电的目的。且基于上述设计，无线传输模块29及传感器27不需重复被开启及关闭而节省了使用时的启动时间。

此外，藉由第二放大电路282所计算的第二倍率，本发明的触控笔2可适用于不同厂牌或不同型号的电容式触控面板，亦即透过本发明的信号处理方法，不论何种厂牌或何种型号的电容式触控面板所产生的第一触控信号P的强度皆可正确被放大至标准强度。且由于在非使用状态时第二放大电路282即预先计算出第二倍率，因此在使用状态时第二放大电路282可直接放大第一放大信号Q1而产生第二放大信号Q2，进而得以更加快速的使电容式触控面板感测触控笔2的接触位置。

以上所述的实施例仅为说明本发明的技术思想与特点，其目的在使本技术领域普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，当不能以之限定本发明的专利范围，即大凡依本发明所揭示的精神所作的均等变化或修饰，仍应涵盖在本发明的专利范围内。

Claims (13)

1.一种触控笔，用于操控一电容式触控面板，其特征在于，包括：

信号接收导体，用以接收来自该电容式触控面板的一第一触控信号；

信号侦测调节电路，用以放大该第一触控信号而产生一第二触控信号，其中该第二触控信号具有一标准强度；以及

信号发射导体，用以发射该第二触控信号至该电容式触控面板，以使该电容式触控面板感测该触控笔的一接触位置。

2.如权利要求1所述的触控笔，其特征在于，该信号侦测调节电路包括：

第一放大电路，用以放大该第一触控信号而产生一第一放大信号，其中该第一放大信号是该第一触控信号被放大一第一倍率而产生；

第二放大电路，用以依据该第一放大信号以及一中介强度而计算出一第二倍率，并以该第二倍率放大该第一放大信号而产生一第二放大信号，其中该第二放大信号具有该中介强度；以及

第三放大电路，用以放大该第二放大信号而产生该第二触控信号，其中该第二触控信号是该第二放大信号被放大一第三倍率所产生。

3.如权利要求2所述的触控笔，其特征在于，该触控笔还包括：

第一电源电路，用以供电予该第一放大电路及该第二放大电路；以及

第二电源电路，用以供电予该第三放大电路。

4.如权利要求3所述的触控笔，其特征在于，该触控笔还包括无线传输模块，其中该第一电源电路供电予该无线传输模块。

5.如权利要求3所述的触控笔，其特征在于，该触控笔还包括传感器，用以感测该信号接收导体的移动，其中于该传感器感测到该信号接收导体移动时，该第二电源电路开始供电予该第三放大电路。

6.如权利要求5所述的触控笔，其特征在于，该触控笔还包括无线传输模块，该无线传输模块连接于该传感器与该第二电源电路，用以于该传感器感测到该信号接收导体移动时，传送相应的信号至该第二电源电路，以使该第二电源电路开始供电予该第三放大电路。

7.如权利要求5所述的触控笔，其特征在于，该触控笔还包括无线传输模块，该无线传输模块连接于该传感器，用以将该传感器所感测的该信号接收导体所承受的一压力值传送至该电容式触控屏幕。

8.如权利要求5所述的触控笔，其特征在于，该传感器为光传感器或压力传感器。

9.一种触控笔，用于操控一电容式触控面板，其特征在于，包括：

信号接收导体，其中该信号接收导体为杆状体；

信号发射导体，其中该信号发射导体为中空环状体：

管状体，由导电材料制成，用以隔绝该信号接收导体与该信号发射导体，其中该管状体设置于该信号发射导体中，该信号接收导体设置于该管状体中并突出于该信号发射导体外；

笔管，由导电材料制成；

连接环，由非导电材料制成，分别连接于该笔管与该信号发射导体，用以隔绝该笔管与该信号发射导体；

电路板，设置于该笔管中；以及

信号侦测调节电路，设置于该电路板上并分别连接于该信号接收导体与该信号发射导体；

其中，于一使用者握持该笔管并利用该信号接收导体与该电容式触控面板接触以操控该电容式触控面板时，该信号接收导体接收来自该电容式触控面板的一第一触控信号，该信号侦测调节电路放大该第一触控信号而产生具有一标准强度的一第二触控信号，且该信号发射导体发射该第二触控信号至该电容式触控面板，以使该电容式触控面板感测该触控笔的一接触位置。

10.如权利要求9所述的触控笔，其特征在于，该触控笔还包括传感器，该传感器设于该电路板上接近该连接环之处，其中，于该信号接收导体被施加一压力时，该信号接收导体朝向该传感器移动而触发该传感器，以令该传感器感知该信号接收导体的移动。

11.如权利要求10所述的触控笔，其特征在于，该信号侦测调节电路还包括第一放大电路、第二放大电路以及第三放大电路，该触控笔还包括设置于该电路板上的第一电源电路以及第二电源电路，其中，该第一电源电路连接于该第一放大电路、该第二放大电路及该传感器，该第二电源电路连接于该第三放大电路。

12.如权利要求11所述的触控笔，其特征在于，该触控笔还包括设置于该电路板上的无线传输模块，且该无线传输模块连接于该第一电源电路、该第二电源电路及该传感器。

13.一种信号处理方法，用以使一电容式触控面板感测一触控笔的一接触位置，其特征在于，包括以下步骤：

A：于该触控笔靠近该电容式触控面板时，该触控笔接收来自该电容式触控面板的一第一触控信号；

B：该触控笔以一第一倍率放大该第一触控信号，以产生一第一放大信号；

C：该触控笔依据该第一放大信号以及一中介强度计算一第二倍率，并以该第二倍率放大该第一放大信号以产生一第二放大信号，其中该第二放大信号具有该中介强度；

D：该触控笔判断该信号接收导体是否被施加一压力，若是则执行步骤E，若否则继续执行步骤A至步骤C；

E：该触控笔以一第三倍率放大该第二放大信号，以产生一第二触控信号，其中该第二触控信号具有一标准强度；以及

F：该触控笔发射该第二触控信号至该电容式触控面板，以使该电容式触控面板感测该触控笔的该接触位置。