CN106155356A - 主动式触控笔及其位置信息校正方法 - Google Patents

Abstract

一种主动式触控笔及其位置信息校正方法，该主动式触控笔于其主体前端设有一发射刺激信号的第一电极，并具有一与该第一电极电性绝缘且不发射刺激信号的第二电极单元。该位置信息校正方法由一电容式触控装置先测得该主动式触控笔的第一电极的第一位置信息，再测得该主动式触控笔的第二电极单元的第二位置信息，依据第二位置信息校正该第一位置信息，以获得该主动式触控笔于该触控装置上的位置信息。

Description

主动式触控笔及其位置信息校正方法

技术领域

本发明涉及一种检测主动式触控笔坐标的方法，特别是一种主动式触控笔及其笔尖坐标校正方法。

背景技术

目前主动式触控笔50如图6所示，配合一电容式触控装置60使用，该主动式触控笔50内设有一刺激信号产生电路51，并电性连接至一导电笔尖52。再如图7所示，该电容式触控装置60包含有n条第一方向电极61及m条第二方向电极62，该主动式触控笔50的导电笔尖52接近或触碰于该电容式触控装置60时，刺激信号产生电路51会透过该导电笔尖52发射刺激信号，当该电容式触控装置60扫描该等第一方向及第二方向电极61、62时，靠近该导电笔尖52的该等第一方向电极61及该等第二方向电极62的电容感应量会产生变化。

再如图8A及图8B所示，该等第一方向及第二方向电极61、62的电容感应量变化如图所示，其中以第一方向电极X_i及第二方向电极Y_j的电容感应量变化最大。该主动式触控笔50的导电笔尖52笔直地触碰于该电容式触控装置60，故该导电笔尖52与相邻于第一方向电极Xi及第二方向电极Y_j的第一方向及第二方向电极X_i-2、X_i-1、X_i+1、X_i+2、Y_j-2、Y_j-1、Y_j+1、Y_j+2之间的耦合电容C_x1～C_x4及C_y1～C_y4会有Cx1+Cx3≈Cx2+Cx4与有Cy1+Cy3≈Cy2+Cy4的关系；因此，该电容式触控装置60即可以该关系判断该导电笔尖52的坐标信息为(X_i，Y_j)。

然而，再如图9所示，一般使用者手持该主动式触控笔50于该电容式触控装置60上使用时，由于使用者的书写习惯使得该导电笔尖52通常不会如图6所示笔直地触碰于该电容式触控装置60上。因此，会如图10、11A及图11B所示，该第一方向及第二方向电极61、62与该导电笔尖52不同方向上的侧面之间距会因为该导电笔尖52的倾斜使用，而可能造成某一侧的间距变大，但另一侧的间距变小，其中距离变小的一侧，其耦合电容C_x2、C_x4及C_y2、C_y4变大；反之，距离变大的一侧，其耦合电容C_x1、C_x3及C_y1、C_y3变小；如图10所示的该导电笔尖52的倾斜状态，造成该导电笔尖52与该第一方向及第二方向电极61、62之间的耦合电容C_x1～C_x4及C_y1～C_y4的关系改变为：Cx1+Cx3<Cx2+Cx4与有Cy1+Cy3<Cy2+Cy4。该电容式触控装置60会因此而判断该导电笔尖52的坐标信息P1为(X_i+1，Y_j+1)，因此，判断倾斜状态下的导电笔尖52的坐标已偏离其实际触碰位置的坐标信息P(X_i，Y_j)。

由于该导电笔尖52会随着不同使用者，或不同握持姿势而与该电容式触控装置60之间呈不同倾斜角度，有必要针对因倾斜角造成判断该导电笔尖52的坐标信息P偏离的问题进一步改善。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述主动式触控笔坐标信息判断有误差的技术缺陷，提供一种主动式触控笔及其位置信息校正方法，以克服此技术缺陷。

为了实现上述目的，本发明提供了一种主动式触控笔，该主动式触控笔包含有：

一主体；

一刺激信号产生电路，于该主体内，用以输出一刺激信号；

一第一电极，对应设置于该主体的前端，该第一电极耦接至该刺激信号产生电路，用以发射该刺激信号；以及

一第二电极单元，设置于该主体上并与该第一电极之间具有一距离，其中该第二电极单元与该第一电极电性绝缘，且不发射该刺激信号。

上述该主动式触控笔透过该第一电极发射刺激信号至一触控装置，由该触控装置测得其位置信息，此外，该触控装置亦可一并测得该第二电极单元的位置信息；该触控装置可依据所测得该第二电极单元的位置信息校正该第一电极的位置信息，而获得该主动式触控笔的第一电极真正触碰于该触控装置上的位置信息。

为了更好地实现上述目的，本发明还提供了一种触控装置的位置信息校正方法，包括有以下步骤：

(a)进行一第一触控笔扫描程序检测一触控笔，并获得对应该触控笔的一第一位置信息；

(b)进行一该第二触控笔扫描程序，获得该第一位置信息附近的一第二位置信息；以及

(c)依据该第一及第二位置信息进行计算，获得该触控笔校正后的位置信息。

本发明的技术效果在于：

当主动式触控笔的第一电极真正触碰于该触控装置，该触控装置分别以该第一及第二触控笔扫描程序检测并获得该第一电极及第二电极单元的位置信息；该触控装置即可依据所测得该第二电极单元的位置信息校正该第一电极的位置信息，而获得该主动式触控笔的第一电极真正触碰于该触控装置上的位置信息。

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1A为本发明主动式触控笔的第一较佳实施例触碰于一电容式触控装置的示意图；

图1B为本发明主动式触控笔的第二较佳实施例的示意图；

图2为本发明电容式触控装置对应图1A的示意图；

图3A为本发明电容式触控装置的控制单元的一种扫描控制时序图；

图3B为本发明电容式触控装置的控制单元的另一种扫描控制时序图；

图4A为本发明电容式触控装置的控制单元于测得有主动式触控装置的一扫描控制时序图；

图4B为本发明电容式触控装置的控制单元于测得有主动式触控装置的另一扫描控制时序图；

图5A为图1A的主动式触控笔倾斜触碰于该电容式触控装置的一局部放大示意图；

图5B为图1A的主动式触控笔倾斜触碰于该电容式触控装置的另一局部放大示意图；

图6为现有技术一主动式触控笔触碰于一电容式触控装置的示意图；

图7为现有技术电容式触控装置对应图6的示意图；

图8A为图6的主动式触控笔笔直触碰于该电容式触控装置的一局部放大示意图；

图8B为图6的主动式触控笔笔直触碰于该电容式触控装置的另一局部放大示意图；

图9为现有技术一主动式触控笔触碰于一电容式触控装置的示意图；

图10为现有技术电容式触控装置对应图9的示意图；

图11A为图9的主动式触控笔笔直触碰于该电容式触控装置的一局部放大示意图；

图11B为图9的主动式触控笔笔直触碰于该电容式触控装置的另一局部放大示意图。

其中，附图标记

10 主动式触控笔

101 主体

102 导体部

11 刺激信号产生电路

111 按键

12 第一电极

20、20’ 第二电极单元

201 感应电极

30 电容式触控装置

301 第一方向电极

302 第二方向电极

31 控制单元

50 主动式触控笔

51 刺激信号产生电路

52 导电笔尖

60 电容式触控装置

61 第一方向电极

62 第二方向电极

具体实施方式

下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述：

本发明针对一主动式触控笔于倾斜使用于一电容式触控装置时，该电容式触控装置校正该主动式触控笔位置信息的方法。

首先请参阅图1A所示，为本发明主动式触控笔10的一较佳实施例，其主要包含有一主体101、一刺激信号产生电路11、一第一电极12及一第二电极单元20。

上述主体101呈一笔筒状，以供使用者手持使用。该刺激信号产生电路11用以产生并输出一刺激信号，该刺激信号可为脉冲信号或弦波信号。该刺激信号产生电路11连接一按键111，该按键111设于该主体101外侧，供使用者按压，以控制该刺激信号产生电路11的启、闭或其他功能模式的应用。

上述第一电极12对应设置于该主体101的前端，作为该主动式触控笔10的笔尖使用。该第一电极12耦接至该刺激信号产生电路11，用以发射该刺激信号。

上述第二电极单元20设置于该主体101上，并与该第一电极12之间具有一距离，又该第二电极单元20与该第一电极12电性绝缘，且该第二电极单元20不发射该刺激信号。在一实施例中，该第二电极单元20为一导电环，以环设于该主体101外侧，并靠近该第一电极12。该主体101供使用者握持处设有一导体部102，该导体部102与该第二导电单元12电性连接，藉此使该第二电极单元20可透过该导体部102及人体作为媒介与大地EGND形成接地。或者，如图1B所示，该第二电极单元20'亦可耦接至该刺激信号产生电路11的接地端GND或一固定电位V+，藉此形成另一种接地型态。然而，该第二导电单元12的接地方式并不局限于前述两种实施例，其他接地方式也在本发明的保护范畴内。因此，当使用者以手握持该主动式触控笔10时，该第二导电单元20即可透过该导体部102而连接至大地EGND。此外，如图1B所示，该第二电极单元20'亦可包含有多个感应电极201，以环状等间距方式排列于该主体101外侧。

再请参阅图2所示，该电容式触控装置30包含有n条第一方向电极301及m条第二方向电极302；其中该第一方向电极301与该第二方向电极302交错设置。该电容式触控装置30又包含有一控制单元31，该控制单元31与该等第一方向电极301及第二方向电极302电性连接，用以判断触碰物件的坐标信息。例如，该控制单元31通过测得该等第一方向电极301及第二方向电极302的感应信号(电容感应量变化)，再据以判断触碰物件的坐标信息。该控制单元31包含有一手指扫描程序、一第一触控笔扫描程序及一第二触控笔扫描程序，其中控制单元31具有第一模式及第二模式，当无物件碰触或接近该电容式触控装置30时，该控制单元31会在该第一模式下对应执行该手指扫描程序及第一触控笔扫描程序来检测是否有物件碰触或接近该电容式触控装置30；又，当该电容式触控装置30时于该第一模式下检测到有触控笔碰触或接近时，该控制单元31会切换至该第二模式，并于该第二模式下对应执行该第一触控笔扫描程序及第二触控笔扫描程序。

该控制单元31在该第一模式下会先执行该手指扫描程序S_finger及该第一触控笔扫描程序S_stylus，如图3A及图3B所示；其中该手指扫描程序S_finger用以测得并判断手指坐标信息，而该第一触控笔扫描程序S_stylus则是用以测得及判断主动式触控笔10笔尖的坐标信息。当未有手指或主动式触控笔接近或触碰该电容式触控装置，则该控制单元31即重复执行该手指扫描程序S_finger及该第一触控笔扫描程序S_stylus。再请配合参阅图3A所示，为该控制单元31的一种执行该手指扫描程序S_finger与该第一触控笔扫描程序S_stylus的时序示意图，即于一刺激信号周期时间D1、D2内，交替执行该手指扫描程序S_finger与该触控笔扫描程序S_stylus。又如图3B所示，该控制单元31可于该周期时间D1、D2内，先执行多个次触控笔扫描程序S_stylus后，再执行多个次手指扫描程序S_finger。该周期时间D1、D2可以是对应该主动式触控笔10的刺激信号的周期时间，以确保及时测得该主动式触控笔10的触碰。

上述手指扫描程序S_finger可为一自电容扫描程序或一互电容扫描程序。该自电容扫描程序由该控制单元31依序输出一驱动信号至该等第一方向及第二方向电极301、302，并于输出该驱动信号后，自被驱动的该第一方向或第二方向电极301、302接收其自身的自电容感应量。该互电容扫描程序该控制单元31依序输出一驱动信号至该等第一方向电极301，并于各次输出驱动信号后，从该等第二方向电极302接收互电容感应量；亦或由该控制单元31依序输出一驱动信号至该等第二方向电极302，并于各次输出驱动信号后，从该等第一方向电极301接收互电容感应量。

再配合图1A所示，在此实施例中，该主动式触控笔10的第一电极12会发射刺激信号，该控制单元31于执行该第一触控笔扫描程序S_stylus时，没有对该等第一方向及第二方向电极301、302输出驱动信号，仅分别接收该等第一方向及第二方向电极301、302的电容感应量。因此，该控制单元31每次执行该触控笔扫描程序S_stylus时间短于每次执行该手指扫描程序S_finger，如图3A及图3B所示。

请同时参阅图1A、图2及图4A所示，以图3A为例说明该电容式触控装置30校正该主动式触控笔10笔尖的坐标信息P。如图4A所示，该主动式触控笔10于该第一周期时间D1触碰该电容式触控装置30，会由该触碰时间之后的第一个触控笔扫描程序S_stylus所测得，控制单元检测到该主动式触控笔10后，自第一模式进入第二模式。该主动式触控笔10以该第一电极12发射刺激信号，该控制单元31可以根据该第一方向与第二方向电极的电容感应量测得并获得该主动式触控笔10的该第一电极12的一第一位置信息P1。

当该电容式触控装置30测得有该主动式触控笔10触碰或接近时，该控制单元31会切换至该第二模式下，并执行该第一触控笔扫描程序S_stylus及第二触控笔扫描程序S'_stylus(以斜线标示)，于图4A所示的实施例中，在该第二模式下，该第一触控笔扫描程序S_stylus及第二触控笔扫描程序S'_stylus相互交替执行，直到该主动式触控笔10远离，再自第二模式切回第一模式，但其二者的执行时序不以此为限，亦可为其他变化型态。该第一触控笔扫描程序S_stylus用来获得该主动式触控笔10的该第一电极12的一第一位置信息P1已于先前段落详述，故不再赘述。该第二触控笔扫描程序S'_stylus，则用以测得该主动式触控笔10的第二电极单元20的第二位置信息P2。由于该第二电极单元20连接至接地端GND或固定电位端V+，故该第二电极单元20靠近该电容式触控装置30时，该第二电极单元20会改变该第二电极单元20靠近的第一方向及第二方向电极301、302的电容感应量；因此，该第二触控笔扫描程序S'_stylus可以自电容扫描程序或互电容扫描程序，测得并判断该第二电极单元20的第二位置信息P2。

请配合参阅图5A所示，该主动式触控笔10与该电容式触控装置30之间构成一倾斜角，控制单元31通过该第一触控笔扫描程序S_stylus判断该第一电极12的第一位置信息P1的坐标为(X_i+1，Y_j+1)，于接着执行的该第二触控笔扫描程序S'_stylus判断该第二电极单元20的第二位置信息P2的坐标为(X_i+3，Y_j+3)，在理想的情况下，该第一电极12的真实坐标P与该第一位置信息P1的坐标及第二位信息P2的坐标可构成一直线，根据第一电极12及第二电极单位20的固定距离，控制单元31可以根据第一位置信息P1与第二位置信息P2进行线性外插运算求得该第一电极12的真实坐标P(X_i，Y_j)。此外，该控制单元31亦可依据该第一位置信息P1的坐标及第二位置信息P2的坐标之间的相对位置来一并判断该主动式触控笔10的倾斜方向(orientation)。

在其他实施例中，可以运用以下的方法加速获得该第一电极12的真实坐标P，于第二模式下，该控制单元31于执行该第二触控笔扫描程序S'_stylus时，可依据第一触控笔扫描程序S_stylus的第一位置信息P1，选择与该第一位置信息P1相邻的数条第一方向及第二方向电极X_i-2～X_i+4、Y_j-2～Y_j+4，即以该第一位置信息P1为中心，选择该第一位置信息P1的第一方向电极X_i+1及其前、后各三条第一方向电极X_i-2～X_i、X_i+2～X_i+4，与该第一位置信息P1的第二方向电极Y_j+1及其前、后各三条第二方向电极Y_j-2～Y_j、Y_j+2～Y_j+4。该控制单元31仅对该些被选择的第一方向及第二方向电极X_i-2～X_i+4、Y_j-2～Y_j+4进行自电容扫描程序或互电容扫描程序，以测得第二位置信息P2，扫描电极数减少(如图2所示虚线方框圈A画处)；是以，如图4B所示，该第二触控笔扫描程序S'_stylus(以斜线标示)时间较图4A所示的该第二触控笔扫描程序S'_stylus(以斜线标示)时间缩短，可以快速获得该第二电极单元20的第二位置信息，进而求得该第一电极12的真实坐标P。

综上所述，本发明的主动式触控笔主要于第一电极附近设置该第二电极单元，先测得该主动式触控笔的第一电极的第一位置信息，再测得该主动式触控笔的第二电极单元的第二位置信息，依据第二位置信息校正该第一位置信息，以获得该主动式触控笔于该触控装置上的位置信息。亦可进一步判断出该主动式触控笔的倾斜方向。

在不同的实施例中，控制单元获得感应电极的感应量信息并传送给一主机(例如平板电脑)的处理单元，由处理单元进行手指的坐标运算，或上述触控笔的第一位置信息P1，第二位置信息坐标P2，真实坐标P的运算。在应用于大尺寸的触控荧幕，控制单元可以包括多个触控集成电路分别连接一部分的感应电极。

当然，本发明还可有其它多种实施例，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 (14)

1.一种主动式触控笔，其特征在于，包括：

一主体；

一刺激信号产生电路，于该主体内，用以输出一刺激信号；

一第一电极，对应设置于该主体的前端，该第一电极耦接至该刺激信号产生电路，用以发射该刺激信号；以及

一第二电极单元，设置于该主体上并与该第一电极之间具有一距离，其中该第二电极单元与该第一电极电性绝缘，且不发射该刺激信号。

2.如权利要求1所述的主动式触控笔，其特征在于，该第二电极单元耦接至一接地端或一固定电位。

3.如权利要求1所述的主动式触控笔，其特征在于，该主体包含有一导体部，该第二电极单元连接至该导体部。

4.如权利要求1至3中任一项所述的主动式触控笔，其特征在于，该第二电极单元为一导电环，以环设于该主体。

5.如权利要求1至3中任一项所述的主动式触控笔，其特征在于，该第二电极单元包含有多个感应电极，且该多个感应电极彼此间隔环设于该主体外围。

6.一种触控装置的位置信息校正方法，该触控装置包括多个第一方向电极与多个第二方向电极，其特征在于，该方法包括以下步骤：

(a)进行一第一触控笔扫描程序检测一触控笔，并获得对应该触控笔的一第一位置信息；

(b)进行一该第二触控笔扫描程序，获得该第一位置信息附近的一第二位置信息；及

(c)依据该第一及第二位置信息进行计算，获得该触控笔校正后的位置信息。

7.如权利要求6所述的位置信息校正方法，其特征在于，该触控笔校正后的位置信息至少包含该触控笔的笔尖坐标。

8.如权利要求6或7所述的位置信息校正方法，其特征在于，该触控笔校正后的位置信息包含该触控笔的倾斜方向。

9.如权利要求6所述的位置信息校正方法，其特征在于，该触控装置于一周期时间内交替执行该第一及第二触控笔扫描程序。

10.如权利要求6所述的位置信息校正方法，其特征在于，该第一触控笔扫描程序包括接收该多个第一方向与第二方向电极的感应信号。

11.如权利要求6所述的位置信息校正方法，其特征在于，该第二触控笔扫描程序包括依序输出一驱动信号至该第一方向及第二方向电极，并于输出该驱动信号后，自被驱动的该第一方向或第二方向电极接收其自身的自电容感应量。

12.如权利要求6所述的位置信息校正方法，其特征在于，该第二触控笔扫描程序包括依序输出一驱动信号至该多个第一方向电极，并于各次输出驱动信号后，从该多个第二方向电极接收其互电容感应量。

13.如权利要求6所述的位置信息校正方法，其特征在于，该第二触控笔扫描程序包括依序输出一驱动信号至该多个第二方向电极，并于各次输出驱动信号后，从该多个第一方向电极接收其互电容感应量。

14.如权利要求6、11、12或13所述的位置信息校正方法，其特征在于，还包括在步骤(a)之后，依据该第一位置信息选择与该第一位置信息相邻的多个该第一方向电极与多个该第二方向电极进行步骤(b)。