CN105320299B - 触控笔与触控方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭露一种触控笔与一种触控方法，所述触控笔包含感应模块、解析模块、处理模块以及合成模块。感应模块自触控装置感应检测信号。解析模块解析感应到的检测信号的特征以产生特征信号。耦接解析模块的处理模块依据特征信号产生信号指令。耦接处理模块的合成模块依据信号指令产生反馈信号。感应模块并输出反馈信号至触控装置。感应到的检测信号具有第一强度，特征信号的第二强度关联于第一强度，而反馈信号的第三强度大于第一强度。

Description

触控笔与触控方法

技术领域

本发明涉及一种触控技术，特别涉及一种放大反馈式的触控笔与对应的一种触控方法。

背景技术

通常电容式触控面板是以手指或带有导电软胶的粗头触控笔接触，藉人体或软胶的导电性改变邻近接触位置的扫描线间的电容值。藉检测电容值的变化，触控面板得以计算手指或触控笔的位置。然而手指或粗头触控笔与面板接触面积大(直径5毫米以上)，不但会挡住使用者视线，使之无法准确点选细小物件，也让面板容易因接触角度不同而错误地判断位置。

业界有将触控笔头结合活动关节，冀能改善使用者视线，然笔与面板的接触面呈圆盘状，丧失了以笔书写的灵活性。亦有以触控笔主动输出高频高压(约25伏特峰至峰)控制信号，然需配合专用面板且耗电可观。亦有以笔、人体和面板形成回路，而使面板能更准确计算接触位置者，然触控笔需搭配金属质壳身，成本不菲。

发明内容

本发明的目的在于提供一种触控笔，在省电、低成本与广用性的前提下，让使用者能在触控装置上灵活书写和准确点选。

为达上述目的，于本发明提供一种触控笔，其包含感应模块、解析模块、处理模块以及合成模块。感应模块用以自触控装置感应检测信号，感应到的检测信号具有第一强度。解析模块用以解析检测信号的特征以产生特征信号，特征信号具有关联于第一强度的第二强度。处理模块耦接解析模块，用以依据特征信号产生信号指令。合成模块耦接处理模块，用以依据信号指令产生反馈信号，反馈信号具有大于第一强度的第三强度。感应模块更用以输出反馈信号至触控装置。

本发明亦提供一种触控方法，包含：自触控装置感应检测信号，感应到的检测信号具有第一强度；接收感应到的检测信号；解析检测信号的特征，以产生特征信号，特征信号具有关联于第一强度的第二强度；依据特征信号，产生信号指令；依据信号指令，产生反馈信号，反馈信号具有大于第一强度的第三强度；以及输出反馈信号至触控装置。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1是本发明一实施例中触控笔的方框图；

图2是本发明一实施例中触控方法的流程图；

图3A与图3B分别是本发明一实施例中感应到的检测信号与特征信号的示意图；

图4是本发明一实施例中关于处理模块控制合成模块与解析模块的闸单元的流程图；

图5是本发明另一实施例中触控笔的方框图；

图6A、图6B与图6C分别是本发明另一实施例中放大单元的输入或输出、特征信号与反馈信号的示意图；

图7A、图7B与图7C分别是本发明又一实施例中感应到的检测信号、特征信号与反馈信号的示意图。

其中，附图标记

1、5 触控笔

10、50 感应模块

12、52 解析模块

121、567 闸单元

123 放大单元

125 滤波单元

14、54 处理模块

143、543 编码单元

145、545 赋频单元

16、56 合成模块

163、563 解码单元

165、565 增强单元

具体实施方式

以下在实施方式中叙述本发明的详细特征，其内容足以使任何熟习相关技艺者了解本发明的技术内容并据以实施，且依据本说明书所揭露的内容、权利要求范围及附图，任何熟习相关技艺者可轻易地理解本发明相关的目的及优点。以下实施例进一步说明本发明的诸面向，但非以任何面向限制本发明的范畴。

请参见第1图，其为本发明一实施例中触控笔的方框图。如图1所示，配合一触控装置使用的触控笔1包含感应模块10、解析模块12、处理模块14以及合成模块16。感应模块10包含触控笔1的笔尖或笔头，可内含金属并带有导电软胶。在较佳实施例中，感应模块10的笔尖尺寸在2.5毫米以下。在本实施例中，解析模块12包含闸单元121、放大单元123以及滤波单元125。解析模块12于闸单元121耦接感应模块10，亦于滤波单元125耦接处理模块14。放大单元123耦接闸单元121及滤波单元125。闸单元121受控于处理模块14，后者可为微控制器、泛用型处理器或以现场可编程闸阵列(field-programmable gate array，简称FPGA)、特定应用集成电路(application-specific integrated circuit，简称ASIC)或复杂可编程逻辑装置(complex programmable logic device，简称CPLD)实作。在本实施例中，处理模块14本身包含编码单元143和赋频单元145，而合成模块16包含解码单元163和增强单元165；编码单元143耦接解码单元163，增强单元165耦接赋频单元145与解码单元163。合成模块16于增强单元165耦接感应模块10。

一般而言，感应模块10、解析模块12、处理模块14以及合成模块16形成一放大回路，触控笔1的输出入皆在感应模块10。但在后述的某些情形下，处理模块14会控制闸单元121使放大单元123和感应模块10间电路不导通，或控制合成模块16使增强单元165和感应模块10间电路不导通。

关于触控笔1的运作，请搭配图1参见图2，其为依据本发明一实施例触控方法的流程图。如图2所示，于步骤S200中，感应模块10自前述触控装置感应检测信号。触控装置以电容式触控面板为例，其可驱动一轴向的氧化铟锡(indium tin oxide，简称ITO)导线(输出)，并扫描另一轴向的导线(输入)，抑或在两轴向间交替；前称检测信号不限定为驱动线或扫描线的信号。图3A所示即感应到的检测信号通过闸单元121后的一个例子，而第6A图描绘另一例中感应到的检测信号通过闸单元121后可能的样貌。在此二例中，假设触控装置在驱动向上有九条导线，而触控笔1(尤其是感应模块10)处在其中第四和第五条导线间靠近前者所代表的位置。图3A与图6A横轴表示时间，两刻度之间为触控装置驱动、扫描一条导线(序数如标示)的周期；纵轴表示信号强度，如当触控装置驱动、扫描第四条导线时，感应到的检测信号具有第一强度。一般而言触控装置对每一条导线花费的时间相同，但在另一实施例中，不同导线对应的「周期」可相异。

于步骤S223与S225中，解析模块12接收感应到的检测信号，并解析其中某个特征以产生特征信号。所谓特征通常指电压或与接地端的电位差，但并非不能是其他电学属性，如电流或电容值。在本实施例中，放大单元123于步骤S223放大感应到的检测信号，而滤波单元125于步骤S225对放大单元123的输出产生某个包络(envelope)做为特征信号，因此特征在此大致是感应到的检测信号每一周期的峰值正电压。特征信号如图3B或图6B所示，在对应前述第四条导线的周期间具有第二强度。图3B与图6B分别对应图3A与图6A。由于本实施例包含放大单元123，第二强度可以预期大于第一强度，但本发明仅限定第二强度关联于第一强度。事实上，放大单元123和滤波单元125在电路上可以互换位置，而解析模块12除藉由滤波单元125亦有其他解析特征的手段。

如图3A或图6A所示，感应到的检测信号实由许多小波形组成，这些小波形符合触控装置输出检测信号的频率。图3B或图6B中特征信号亦保留了同样的特性。请注意此频率和前述驱动、扫描一条导线的周期没有直接关系。于步骤S240中，处理模块14在持续接收特征信号的同时判断特征信号是否会具有大于参考强度的第二强度。承前述，若特征信号来到第四或五条导线的周期，则处理模块14应能在进入该周期后前两或三个小波形判断特征信号的强度是否已超过预定义的参考强度。若第二强度大于参考强度，如图6B所示，则所述触控方法续至步骤S241；若第二强度未超过参考强度，如图3B所示，则触控方法回到步骤S200被动感应检测信号。当然步骤S240仅为选择性的，处理模块14可不做任何判断径于后述步骤S243和S245中产生信号指令。

在本实施例中，一旦第二强度超过参考强度，处理模块14即于步骤S241中关闭闸单元121，使解析模块12中止接收感应模块10的输出。换句话说，闸单元121用于允许或禁止感应到的检测信号进入解析模块12，而步骤S241使感应到的检测信号不得进入解析模块12。关闭闸单元121时的特征信号请参见图6B，放大单元123的输入请参见图6A。当图6A所示为放大单元123的输入时，第四或第五条导线的周期中其峰值为第一强度。请注意于图6A与图6B中第四与第五条导线的周期之间由于闸单元121的阻绝，所示信号不随感应到的检测信号巨幅震荡而在峰值后近乎归零。如前所述，触控笔1本质上为一回路，各模块10至16的输出入容易互相干扰，尤其感应模块10又是触控笔1的对外端口。闸单元121和步骤S241的存在提供一种简便手段，让处理模块14执行步骤S243和S245时不受后续检测信号或之前已输出的相对高强度的反馈信号(后述)的影响。举例来说，当特征信号来到第五条导线的周期，处理模块14于步骤S240判断此时第二强度超过参考强度，则读取关联于第五条导线的特征信号的强度，并关闭闸单元121，减少或消弭关联于第六条或其后导线的检测信号的干扰，且更重要地，阻绝关联于第五条导线的反馈信号重新进入回路。

在解析模块12不包含闸单元121的另一个实施例中，可调整处理模块14的固件，使处理模块14能分辨特征信号中感应到的检测信号和已输出的反馈信号的成分，而只针对前者处理。举例来说，若处理模块14已知关联于第四条导线的反馈信号会在何时以何强度出现于滤波单元125的输出，则可在针对第五条或其后导线执行步骤S240时纳入考量。请参见图7A所示的感应到的检测信号，其对应图7B中的特征信号。在不包含闸单元121的此实施例中，如图7B所示，当第二强度超过参考强度时，由于不存在闸单元121的阻绝，特征信号在导线周期切换时随着感应到的检测信号震荡。当第二强度未超过参考强度时，特征信号亦可参见对应图3A的图3B。

前述步骤S240与S241间处理模块14「读取」特征信号的强度实质上是处理模块14整合模拟至数字转换器的功能。接着于步骤S243和S245中，处理模块14依据特征信号产生信号指令。在本实施例中，信号指令由强度指令和频率指令组成，分别由编码单元143和赋频单元145负责。于步骤S243中，编码单元143依据特征信号的第二强度产生强度指令。强度指令用以指示下级合成模块16以第三强度产生反馈信号；也就是说，编码单元143将关于第三强度的信息编码于强度指令。第三强度关联于第二强度。在较单纯的实施例中，第三和第二强度呈正相关。另外，显然合成模块16必须有编码单元143的对口，方能于步骤S263中将第三强度从强度指令解码出来。解码单元163即为这样的对口的一例；对比上述，解码单元163是一数字至模拟转换器。在一实施例中，编码单元143产生强度指令是进行了脉宽调变(pulse-width modulation，简称PWM)，而解码单元163对应地解变产生连续直流。如本发明所属领域从业人员所知的，脉宽调变的强度指令亦为合成模块16工作的电源，特别是供给增强单元165。

赋频单元145则于步骤S245中依据特征信号产生频率指令。具体而言，赋频单元145利用前述检测信号或特征信号的小波形，产生与小波形具同样频率的方波。频率指令用以指示下级合成模块16以此关联频率产生反馈信号。请注意在另一实施例中，频率指令所指示的频率可为外部设定，而非自特征信号得知。

以处理模块14是微控制器为例，其与闸单元121、滤波单元125、解码单元163以及增强单元165的耦接可实作于全异或部分相同的针脚上。

所述触控方法于步骤S265重新汇合。于此，增强单元165依据强度指令和频率指令，实际产生具第三强度且频率与检测信号者相同的反馈信号。增强单元165为任何可使输出比输入强的电路，因此第三强度应大于感应到的检测信号的第一强度。承图6A与图6B，图6C为反馈信号的一例。如图6C所示，由于特征信号仅在第四与五条导线的周期间超过参考强度，处理模块14也只针对这两条导线发出信号指令，而合成模块16依据信号指令产生的反馈信号为相对高强度(第三强度)的方波(因频率指令为方波)。图7C承图7A与图7B，显示解析模块12不包含闸单元121时的反馈信号的一例。

于步骤S299中，反馈信号由感应模块10输出至触控装置，以强化或干扰检测信号。巨观而言，输出反馈信号时触控笔1的笔尖在小面积上产生大磁场，对触控装置(以电容式面板为例)的驱动或扫描线间电容有显著影响，从而使触控装置能准确判断触控笔1所点击、接触或靠近的位置。

从处理模块14的角度，所述触控方法尚可有更多的细节。请配合图1与图2参见图4。如图4所示，配合触控装置驱动、扫描一条导线，处理模块14也在一周期间持续产生并输出关联于该条导线的信号指令(步骤S440)。为确保反馈信号不会重新进入回路，除前述利用闸单元121的手段，处理模块14可于步骤S443先中止强度指令的产生，再于步骤S445中止频率指令，使增强单元165休工进入高阻抗状态。以编码单元143做脉宽调变为例，步骤S443等同于切断合成模块16的电源。实务上，步骤S443和S445的间隔约为频率指令或前述小波形的频率的倒数，足令增强单元165完成放电。

处理模块14亦可用较直接的方式阻绝反馈信号的干扰。请参见图5，其为本发明另一实施例中触控笔的方框图。如图5所示，触控笔5包含感应模块50、解析模块52、处理模块54以及合成模块56。感应模块50和处理模块54可分别与图1的感应模块10和处理模块14对应。图5未绘示解析模块52的细节，但它并非不能对应于图1的解析模块12。触控笔1与5最大的差异在于触控笔5的合成模块56除解码单元563和增强单元565外尚包含了受控于处理模块54的闸单元567。在图5的实施例中，等同于步骤S443和S445的使合成模块56确实散逸余电的手段即处理模块54关闭闸单元567，使合成模块56中止对感应模块50的输出。以处理模块54是微处理器为例，其与闸单元567的耦接可实作在专用针脚上，亦可与其他耦接共用。

回到图4，于步骤S443和S445结束后，处理模块14于步骤S447中等候感应到的检测信号稳定下来，方于步骤S241的反向步骤S449中开启闸单元121，使解析模块12重新接受感应模块10的输出。换句话说，步骤S449让感应到的检测信号得以进入解析模块12，而所述触控方法自步骤S200重新开始。

综上所述，本发明揭露的触控笔与触控方法感应触控装置的检测信号，解析、处理及合成后输出相对感应到的检测信号高强度的反馈信号，影响触控装置的驱动或扫描线间电容，使触控装置能准确判断触控笔的接触位置。反馈信号由合成模块产生，不经高压放大，触控笔较为省电。在一实施例中，反馈信号的峰至峰电压约为5至20伏特。感应模块作为尺寸2.5毫米以下的导电笔尖，同时是触控笔的输出入端，触控笔因此不需金属质壳身，成本得以精简，亦保有书写的灵活性。

当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (16)

1.一种触控笔，其特征在于，包含：

一感应模块，用以自一触控装置感应一检测信号，感应到的该检测信号具有一第一强度；

一解析模块，用以解析感应到的该检测信号的特征以产生一特征信号，该特征信号具有关联于该第一强度的一第二强度；

一处理模块，耦接该解析模块，用以依据该特征信号产生一信号指令；以及

一合成模块，耦接该处理模块，用以依据该信号指令产生一反馈信号，该反馈信号具有大于该第一强度的一第三强度；

其中该感应模块更用以输出该反馈信号至该触控装置。

2.根据权利要求1所述的触控笔，其特征在于，该解析模块包含：

一放大单元，用以放大感应到的该检测信号；以及

一滤波单元，用以产生该特征信号，该特征信号为感应到的该检测信号的一包络。

3.根据权利要求1所述的触控笔，其特征在于，该处理模块更用以判断该第二强度是否大于一参考强度，且当该第二强度大于该参考强度时，该处理模块产生该信号指令。

4.根据权利要求3所述的触控笔，其特征在于，该解析模块包含：

一闸单元，耦接该感应模块且受控于该处理模块，用以选择性地允许感应到的该检测信号进入该解析模块；

其中当该第二强度大于该参考强度时，该处理模块控制该闸单元，使该闸单元不允许感应到的该检测信号进入该解析模块。

5.根据权利要求1所述的触控笔，其特征在于，该处理模块包含：

一编码单元，用以依据该第二强度产生一强度指令，同时将该第三强度的信息编码于该强度指令；以及

一赋频单元，用以依据该特征信号产生一频率指令，该频率指令关联于该检测信号的一频率；

其中该强度指令与该频率指令形成该信号指令。

6.根据权利要求5所述的触控笔，其特征在于，该合成模块包含：

一增强单元，用以依据该频率指令以该检测信号的该频率产生该反馈信号；以及

一解码单元，耦接该增强单元，用以依据该强度指令使该增强单元更以该第三强度产生该反馈信号。

7.根据权利要求5所述的触控笔，其特征在于，该编码单元对该特征信号的该第二强度进行脉宽调变以产生该强度指令。

8.根据权利要求1或5所述的触控笔，其特征在于，该处理模块更用以控制该合成模块，使该合成模块中止输出至该感应模块。

9.一种触控方法，其特征在于，包含：

自一触控装置感应一检测信号，感应到的该检测信号具有一第一强度；

接收感应到的该检测信号；

解析感应到的该检测信号的特征，以产生一特征信号，该特征信号具有关联于该第一强度的一第二强度；

依据该特征信号，产生一信号指令；

依据该信号指令，产生一反馈信号，该反馈信号具有大于该第一强度的一第三强度；以及

输出该反馈信号至该触控装置。

10.根据权利要求9所述的触控方法，其特征在于，解析感应到的该检测信号的特征的步骤包含放大感应到的该检测信号，而该特征信号为感应到的该检测信号的一包络。

11.根据权利要求9所述的触控方法，其特征在于，于解析感应到的该检测信号的特征后，更包含：

判断该第二强度是否大于一参考强度；

其中当该第二强度大于该参考强度时，产生该信号指令。

12.根据权利要求11所述的触控方法，其特征在于，更包含当该第二强度大于该参考强度时，中止接收感应到的该检测信号。

13.根据权利要求9所述的触控方法，其特征在于，产生该信号指令的步骤包含：

依据该第二强度，产生一强度指令，同时将该第三强度的信息编码于该强度指令；以及

依据该特征信号，产生一频率指令，该频率指令关联于该检测信号的一频率；

其中该强度指令与该频率指令形成该信号指令。

14.根据权利要求13所述的触控方法，其特征在于，产生该反馈信号包含：

依据该强度指令与该频率指令，以该第三强度与该检测信号的该频率产生该反馈信号。

15.根据权利要求13所述的触控方法，其特征在于，产生该强度指令的步骤包含对该特征信号的该第二强度进行脉宽调变。

16.根据权利要求13所述的触控方法，其特征在于，于产生该信号指令后，更包含：

中止产生该强度指令；以及

中止产生该频率指令。