CN106462306A - 触摸系统触笔和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种能够与手指和/或笔一起使用的触摸传感器，该手指和/或笔被构造成向该触摸传感器提供触摸输入。一些具体实施涉及触摸电容式触摸感测，但是许多具体实施也适用于其他触摸和笔技术，诸如电阻式技术、表面声波、弯曲波、触摸力、电磁(E‑M)。

Description

触摸系统触笔和方法
技术领域
本公开整体涉及触摸传感器以及能够与触摸传感器一起使用的笔。
背景技术
触敏装置通过减少或消除对机械按钮、小键盘、键盘和指向装置的需求来允许用户方便地与电子系统和显示器进行交互。例如，用户仅可通过在由在显示器上显示的图标所识别的位置处触摸屏幕上显示器触摸屏来执行一系列复杂的指令。
已发现，容式触敏装置在许多应用中非常有效。在许多触敏装置中，当传感器中的导电对象电容联接到导电触摸工具诸如笔(也称为触笔)或用户手指时，可感应触摸输入。一般来讲，只要两个导电构件彼此贴近但未实际触摸，在这两者之间便形成电容。就电容式触敏装置而言，当导电对象接近和/或触摸该触摸感测表面时，触摸位置和感测电路中发生的电容变化可被构造成根据电容联接的变化来确定触摸位置。在一些实施方案中，感测电路可识别同时触摸该触摸表面的多个对象并且在这些对象在触摸表面上移动时可确定它们的位置。触摸感测的其他技术也已得到考虑，包括例如电阻、磁力、光学、声学技术等。
发明内容
本文所公开的一些实施方案涉及与触摸传感器一起使用的笔。笔包括笔身，该笔身具有第一端部和第二端部，该第一端部被构造成向触摸传感器提供触摸输入并在主动模式中操作，该第二端部被构造成向触摸传感器提供触摸输入并在主动模式或被动模式中操作。
一些实施方案涉及与触摸传感器一起使用的笔。笔包括具有发射器部分的笔身和被设置在笔身内的笔电路。笔电路包括：通信电路，该通信电路被构造成在笔和外部装置之间提供通信连接并且通过该通信连接来接收代码；以及笔驱动电路，该笔驱动电路被构造成生成包括代码的笔驱动信号。笔驱动信号通过笔身的发射器部分而被发射。
一些实施方案涉及包括至少一个触摸传感器和至少一个笔的触摸系统。触摸传感器包括控制器和在多个节点处电容联接的驱动电极和接收电极的矩阵。控制器生成触摸传感器驱动信号并将该触摸传感器驱动信号施加至驱动电极。控制器基于存在于接收电极上的响应信号来检测触摸。笔包括被构造成提供与外部装置之间的通信连接并且通过该通信连接来接收代码的通信电路。笔驱动电路被构造成生成包括代码的笔驱动信号并发射该笔驱动信号。当笔接近接收电极时，笔驱动信号电容联接至触摸传感器的接收电极，并且触摸传感器控制器被构造成通过接收电极来从笔接收代码。
根据一些实施方案，触摸系统包括多个触摸传感器和多个笔。每个笔包括笔身和被设置在该笔身内的笔电路。笔电路被构造成生成包括识别码的笔驱动信号。中央处理器通信地联接到各每个笔并联接到每个触摸传感器。中央处理器被构造成将识别码传输至多个笔并将笔识别码传输至多个触摸传感器。
在一些实施方案中，与触摸传感器一起使用的笔包括笔身和被设置在改笔身内的笔电路。笔电路包括通信电路，该通信电路被构造成提供与触摸传感器的通信连接并且通过该通信连接从触摸传感器接收协调信息。笔电路还包括被构造成生成包括多位代码序列的笔驱动信号的笔驱动电路。笔驱动电路响应于协调信息来重新启动多位代码序列。
一些实施方案涉及包括触摸传感器的触摸系统，该触摸传感器具有被构造成发送协调信息的通信电路。该触摸系统还包括具有被设置在笔身内的笔电路的笔。笔电路包括被构造成从触摸传感器接收协调信息的通信电路。笔电路还包括被构造成生成包括重复多位代码序列的笔驱动信号的笔驱动电路。响应于协调信息，笔驱动电路重新启动多位代码序列。
在一些实施方案中，触摸系统包括触摸传感器，该触摸传感器具有被构造成发送包括位计数的协调信息的通信电路。笔包括被设置在笔身内的笔电路。笔电路包括被构造成从触摸传感器接收协调信息的通信电路。笔电路还包括被构造成生成包括重复多位代码序列的笔驱动信号的笔驱动电路。响应于协调信息，笔驱动电路发射由位计数指示的位。
根据一些实施方案，与触摸传感器一起使用的笔包括被设置在笔身内的笔电路。笔电路生成起始代码指示符，之后生成包括笔的识别码的笔驱动信号。
一些实施方案涉及包括至少一个笔和至少一个触摸传感器的触摸系统。笔包括被设置在笔身内的笔电路，该笔电路被构造成发射起始代码指示符，之后发射包括笔的识别码的笔驱动信号。触摸传感器包括控制器和具有驱动电极和接收电极的矩阵的触摸面板。控制器包括被构造成生成触摸驱动信号并将触摸驱动信号施加至驱动电极的信号发生器电路。控制器还包括被构造成从笔接收起始代码指示符并接收接收电极上的响应信号的接收器电路，其中响应信号包括由笔发射的代码。
根据一些实施方案，与触摸传感器一起使用的笔包括被构造成生成并发射笔驱动信号的笔电路。笔驱动信号包括第一代码(如果笔处于第一状态中)，并且包括不同于第一代码的第二代码(如果笔处于第二状态中)。
一些实施方案涉及与触摸传感器一起使用的笔，该笔包括被设置在笔身内的笔电路。笔电路包括被构造成生成包括代码的笔驱动信号的笔驱动电路。当笔靠近触摸传感器时，笔驱动信号被联接到触摸传感器的电极。代码包括在笔与触摸传感器配对之前的第一代码，并且代码包括在笔与触摸传感器之后的第二代码，其中第二代码不同于第一代码。
根据一些实施方案，系统包括具有控制器和驱动电极和接收电极的矩阵的至少一个传感器。控制器生成传感器驱动信号并将该传感器驱动信号施加至驱动电极。控制器基于存在于接收电极上的响应信号来检测笔。系统还包括至少一个笔。笔包括被构造成生成包括代码的笔驱动信号的c。当笔靠近传感器时，笔驱动信号联接到传感器的电极。代码包括在笔与传感器配合之前的第一代码，并且代码包括在笔与传感器配合之后的第二代码。
一些实施方案涉及与传感器一起使用的笔。笔具有包括发射器部分和光学窗口的笔身。笔具有包括被构造成感测通过光学窗口传输的光学信号的光电探测器电路的笔电路。笔电路还包括被构造成响应于光学信号来生成包括识别码的笔驱动信号并通过发射器部分来发射笔驱动信号的信号发生器电路。
根据一些实施方案，系统包括传感器和笔。传感器包括传感器面板，其中由显示器提供的光学信号通过该面板可见。系统还包括控制器被构造成生成传感器驱动信号并基于来自传感器面板的至少一个信号变化来检测笔触摸。笔包括被构造成联接到面板从而导致可由传感器定位的信号变化的笔电路。笔电路还包括被构造成感测光学信号的光电探测器电路。笔电路还包括响应于光学信号生成来确认信号并发射确认信号的信号发生器电路。
一些实施方案涉及具有数字化仪面板和控制器的磁数字化仪。由显示器提供的光学信号通过数字化仪面板可见。控制器生成数字化仪驱动信号并基于数字化仪中的磁场的变化来检测笔。与数字化仪一起使用的笔包括笔身和笔电路。笔电路磁联接到数字化仪，从而导致可由数字化仪定位的磁场变化。笔电路包括被构造成感测光学信号的光电探测器电路以及被构造成响应于光学信号来生成确认信号并发射信号的信号发生器电路。
根据一些实施方案，与传感器面板一起使用的笔包括笔身和笔电路。笔电路包括被构造成发射笔驱动信号的笔驱动电路。笔驱动信号包括第一代码(如果笔的移动速率低于阈值)，并且笔驱动信号包括不同于第一代码的第二代码(如果笔的移动速率高于阈值)。
一些实施方案涉及包括传感器面板和移动电路的系统，该移动电路被构造成确定笔的移动速率是否超过阈值。笔包括发射笔驱动信号的笔驱动电路。笔驱动信号包括第一代码(如果笔的移动速率低于阈值)，并且笔驱动信号包括不同于第一代码的第二代码(如果笔的移动速率高于阈值)。
根据一些实施方案，系统包括：传感器，该传感器包括传感器面板和控制器；和主动式笔，该主动式笔被构造成与传感器面板进行交互。当笔在第一状态中操作时，控制器识别笔，并且当笔在不同于第一状态的第二状态中操作时，笔发射用于识别笔的代码。
在一些实施方案中，触摸系统包括触摸传感器，该触摸传感器包括触摸面板和控制器。触摸面板包括在多个节点处电容联接的驱动电极和接收电极的矩阵。控制器被构造成生成触摸传感器驱动信号并将触摸传感器驱动信号施加至驱动电极，并且基于存在于接收电极上的响应信号来检测触摸。系统包括与触摸传感器一起使用的笔。笔包括笔电路和具有导电发射器部分的笔身。笔电路包括被构造成基于触摸传感器驱动信号来生成笔驱动信号并通过笔身的发射器部分来发射笔驱动信号的信号发生器电路。当笔驱动信号电容联接到接收电极时，响应信号响应于笔驱动信号而在接收电极上产生与响应信号响应于手指触摸而产生相比具有基本上类似的波形。
一些实施方案涉及包括触摸面板的触摸传感器，该触摸面板具有在多个节点处电容联接的驱动电极和接收电极的矩阵。触摸传感器包括控制器，该控制器包括被构造成生成触摸传感器驱动信号并将该触摸传感器驱动信号施加至驱动电极的信号发生器电路。控制器包括被构造成接收存在于接收电极上的响应信号的传感器接收电路。控制器还包括被构造成对响应信号进行过滤的过滤器电路。响应于笔触摸所产生的经过滤的响应信号的解调效率基本上类似于响应于手指触摸所产生的经过滤的响应信号的解调效率。
一些实施方案涉及包括触摸面板的触摸传感器，该触摸面板具有在多个节点处电容联接的驱动电极和接收电极的矩阵。触摸传感器包括控制器，该控制器包括被构造成生成触摸传感器驱动信号并将该触摸传感器驱动信号施加至驱动电极的信号发生器电路。控制器包括被构造成接收存在于接收电极上的响应信号的传感器接收电路。控制器还包括被构造成对响应信号进行过滤的过滤器电路。过滤器被构造成具有用于测量响应于手指触摸所生成的响应信号的第一解调器功能，并且具有用于测量响应于笔触摸所生成的响应信号的第二解调器功能。
根据一些实施方案，笔被构造成在触摸位置处与触摸传感器电容联接。笔包括笔身，该笔身具有相对于触摸位置处于近侧的第一接收器/发射器部分，以及相对于触摸位置处于远侧的第二接收器/发射器部分。笔包括笔电路，该笔电路包括被构造成从触摸传感器的驱动电极接收触摸传感器驱动信号的接收器电路，该接收器电路被构造成在第一时间段期间通过第一接收器/发射器部分来接收触摸传感器驱动信号，并在第二时间段期间通过第二接收器/发射器部分来接收触摸传感器驱动信号。笔电路包括信号发生器电路，该信号发生器电路被构造成基于所接收的触摸传感器驱动信号来生成笔驱动信号，并在第一时间段期间通过第二接收器/发射器部分来发射笔驱动信号，在第二时间段期间通过第一接收器/发射器部分来发射笔驱动信号。在一些实施方案中，笔与触摸传感器一起使用。触摸传感器包括触摸面板，该触摸面板包括电容联接的驱动电极和接收电极。触摸传感器包括被构造成生成触摸传感器驱动信号并基于在接收电极上所承载的响应信号来确定触摸位置的触摸传感器电路。在第一时间段和第二时间段期间，响应信号对触摸传感器驱动信号和所发射的笔驱动信号进行响应。
根据一些实施方案，笔被构造成在触摸位置处与触摸传感器电容联接。笔包括笔身，该笔身包括发射器部分和接收器部分。笔电路包括：接收器电路，该接收器电路被构造成通过接收器部分来接收触摸传感器驱动信号；以及信号发生器电路，该信号发生器电路被构造成基于所接收的触摸传感器驱动信号来生成笔驱动信号并通过发射器部分来发射该笔驱动信号。根据代码的位来调制笔驱动信号。在一些系统中，笔与包括触摸面板的触摸传感器一起使用，该触摸面板包括电容联接的驱动电极和接收电极。触摸传感器还包括触摸传感器电路，该触摸传感器电路包括被构造成生成触摸传感器驱动信号的信号发生器电路以及被构造成基于在接收电极上承载的响应信号来确定触摸位置的触摸位置电路。响应信号对触摸传感器驱动信号和笔驱动信号进行响应。
根据一些实施方案，与触摸传感器一起使用的笔包括笔身，该笔身包括接收器部分和发射器部分。笔电路包括被构造成在触摸传感器的第一驱动电极扫描期间通过笔身的接收器部分来从触摸传感器的至少第一驱动电极接收触摸传感器驱动信号的接收器电路。信号发生器电路基于所接收的触摸传感器驱动信号来生成笔驱动信号，并在触摸传感器的第二驱动电极的扫描的期间通过笔身的发射器部分来发射笔驱动信号。该第二驱动电极的扫描在时间上以预先确定的延迟与第一驱动电极的扫描分开。
根据一些实施方案，触摸系统包括触摸传感器和控制器。该触摸传感器包括在多个节点处电容联接的驱动电极和接收电极的矩阵。该控制器包括被构造成生成触摸传感器驱动信号并在扫描周期期间将触摸传感器驱动信号顺序地施加至每个驱动电极的信号发生器电路。该控制器还包括被构造成从接收电极接收响应信号的接收器电路。触摸位置电路基于存在于接收电极上的响应信号来确定触摸位置。与触摸传感器一起使用的笔包括具有接收器部分和发射器部分的笔身。笔电路包括被构造成在触摸传感器的第一驱动电极扫描期间通过笔身的接收器部分来从触摸传感器的至少第一驱动电极接收触摸传感器驱动信号的接收器电路。笔的信号发生器电路被构造成基于触摸传感器驱动信号来生成笔驱动信号并在触摸传感器的第二驱动电极的扫描期间通过笔身的发射器部分来发射笔驱动信号，该第二驱动的扫描在时间上以预先确定的延迟与第一驱动电极的扫描分开。
根据一些实施方案，与传感器一起使用的笔包括被构造成检测传感器的表面上的笔的触及的触及检测电路。笔还包括信号发生器电路被构造成在笔接触传感器表面时生成笔驱动信号并发射笔驱动信号。笔还包括被构造成生成与触敏表面上的笔的触及相关联的笔时间戳的时钟电路。笔还包括被构造成提供与触摸传感器的通信连接并通过该通信连接来将笔时间戳发送至传感器的通信电路。
一些实施方案涉及包括传感器的系统，该传感器包括具有笔敏感表面和控制器的面板。控制器包括被构造成检测笔敏感表面上的笔的笔检测电路。传感器包括被构造成在检测到笔时生成传感器时间戳的时钟电路。通信电路提供与一个或多个笔的通信链路并从笔接收笔时间戳。传感器包括被构造成使笔时间戳和传感器时间戳相关联并基于笔时间戳和传感器时间戳之间的关联来识别和跟踪笔的移动的笔跟踪电路。
一些实施方案涉及与触摸传感器一起使用的笔。笔包括笔电路，该笔电路包括被构造成检测触摸传感器的触敏面板上的笔的触及的触及检测电路。信号发生器电路被构造成基于触摸传感器的面板的扫描期间的触摸传感器驱动信号来生成笔驱动信号。笔驱动信号包括笔代码，使得在触及检测电路检测到触及之后的面板的第一次扫描期间第一代码位被包括在笔驱动信号中，并且在面板的后续扫描期间后续的代码位被包括在笔驱动信号中。
一些实施方案涉及用于确定触摸面板的触摸表面上的触摸位置的方法，该触摸面板包括其中节点位于电极的交汇处的交叉电极矩阵。该方法包括使用第一标准来在一个或多个有意触摸和一个或多个无意触摸之间进行辨别。对于被识别为有意触摸的每个触摸，使用第二标准来在手指触摸和笔触摸之间进行辨别。
根据一些实施方案，触摸传感器包括具有触摸表面和其中节点位于电极的交汇处的电极矩阵的触摸面板。触摸控制器被构造成使用第一标准来在一个或多个有意触摸和一个或多个无意触摸之间进行辨别。对于被识别为有意触摸的每个触摸，控制器使用第二标准来在手指触摸和笔触摸之间进行辨别。
一些实施方案涉及操作触摸传感器的方法。对触摸传感器的触摸表面上的触摸的轮廓进行确定。触摸轮廓由具有高于阈值的信号值的相连节点的边缘界定。对触摸轮廓内与信号峰对应的一个或多个峰节点进行识别。基于一个或多个峰节点以及触摸轮廓的面积和/或形状来将触摸分类为有意触摸或无意触摸。
根据一些实施方案，触摸传感器包括触摸面板和控制器。该触摸面板具有触摸表面和其中节点位于电极的交汇处的电极矩阵。该触摸控制器被构造成识别触摸表面上的触摸的轮廓。该轮廓由具有高于阈值的信号值的相邻节点的边缘界定。控制器对触摸轮廓内的与信号峰对应的一个或多个峰节点进行识别。控制器基于一个或多个峰节点以及触摸轮廓的面积或形状来在有意触摸和无意触摸之间进行辨别。
面通过下文的具体实施方式，本专利申请的这些方面和其他方将显而易见。然而，在任何情况下都不应将上述发明内容理解为是对要求保护的主题的限制，该主题仅由如在审查期间可进行修改的所附权利要求书进行限定。
附图说明
图1示出了触摸传感器；
图2A示出了与图1的触摸传感器一起使用的笔；
图2B为图2A的笔的笔电路的框图；
图3示出了触摸传感器驱动信号的电压与时间图以及触摸传感器响应信号的对应的(模拟的)电压与时间图；
图4示出了触摸传感器驱动信号的电压与时间图以及对应的响应信号的电压与时间图，该响应信号受主动式笔触摸的影响，其中笔驱动信号与触摸面板驱动信号具有相同的相位。
图5A和图5B示出了触摸传感器驱动信号、包括用于识别笔的代码的笔驱动信号、以及受笔驱动信号的影响的响应信号的电压与时间图；
图6示出了根据一些实施方案的包括主动式笔和通过有线连接而被电联接的触摸控制器的系统；
图7示出了包括联接到触摸控制器的主动式笔的系统，该联接通过根据与图6的系统在许多方面类似的无线连接来实现；
图8和图9示出了被构造成感测被施加至驱动电极的触摸传感器驱动信号并基于所接收的触摸传感器驱动信号来生成笔驱动信号的无约束笔；
图10A示出了主动式笔，其中该笔的一个端部可在主动模式中操作并且该笔的另一个端部可在被动模式中操作；
图10B为图10A的笔的笔电路的框图；
图11概念性地示出了根据一些实施方案的触摸系统的操作；
图12为包括多个触摸传感器、多个笔、并且任选地包括中央处理器的触摸系统的框图；
图13A为示出了实现笔驱动信号得过程的时序图，该笔驱动信号包括结合协调信息的N位代码；
图13B为包括触摸传感器和笔的系统的框图，其中笔被构造成向触摸传感器提供起始代码指示符；
图13C示出了可由图13B的系统采用的各种起始代码指示符具体实施；
图14为示出了在笔和触摸控制器之间进行交互配对的过程的流程图；
图15为示出了根据一些实施方案的笔与触摸控制器的配对的过程的流程图；
图16A为示出了根据一些实施方案的使用光学信号来确认笔身份的系统的框图；
图16B为示出了使用在触摸控制器控制下的显示器的光学信号来确认笔识别码的流程图；
图17为示出了包括笔的一些部件和触摸控制器电路的一些部件的触摸系统的某些部件的框图；
图18示出了触摸系统的各种信号；
图19为包括被布置成使所发射的通信信号形成波束的天线的触摸系统的框图；
图20A示出了触摸面板表面和该触摸面板表面上的笔触摸的位置；
图20B示出了图19A的电极矩阵的剖视图Y-Y，其中笔P1通过相对于触摸位置处于远端(远侧)的一部分来发射笔驱动信号，并通过更接近(近侧)触摸位置的一部分来接收传感器驱动信号；
图20C示出了图19A的电极矩阵的剖视图Y-Y，其中笔P1通过其近侧部分来发射笔驱动信号并通过其远侧部分来接收传感器驱动信号；
图20D示出了用于指示在Y方向上倾斜并在近侧驱动模式中操作的图19A的电极矩阵的视图Y-Y；
图20E示出了图19A的电极矩阵的相同视图Y-Y，其中笔P1在与图19D相同的位置倾斜，并且P1正在远侧驱动模式中操作；
图20F示出了用于指示在X方向上倾斜的图19A的电极矩阵的视图X-X；
图20G示出了用于指示在与图19F相同的X方向上倾斜的图19A的电极矩阵的视图X-X，其中P1正在远侧驱动模式中操作；
图21示出了具有在近侧驱动和近侧接收之间交替的电路的笔的简化示意图；
图22示出了具有十二个驱动电极和九个接收电极的触摸面板；
图23A示出了振幅调制对所接收的触摸传感器驱动信号的修改；
图23B示出了使用定量方法对所接收的触摸传感器驱动信号的修改；
图23C示出了对所接收的触摸传感器驱动信号的修改，其中笔接收触摸传感器驱动信号而不发射笔驱动信号；
图24示出了以预先确定的延迟而延迟的笔驱动信号；
图25和图26示出了具有驱动电极E1–E6和接收电极Rcv1–Rcv6的简化的传感器电极矩阵；
图27示出了包括幅值近乎相等的相邻电极的三个响应的笔驱动信号轮廓，该三个响应与所接收的触摸传感器驱动信号同相；
图28示出了包括幅值近乎相等的相邻电极的三个响应的笔驱动信号轮廓，该三个响应与所接收的触摸传感器驱动信号异相；
图29为示出了根据各种实施方案的使用笔驱动信号来感测笔代码的图表；
图30为双层触摸方法的流程图，其首先在意触摸和无意触摸之间进行辨别，然后在笔触摸和手指触摸辨别之间进行辨别；
图31为示出了对无意触摸和有意触摸进行辨别并且然后处理每个所识别的有意触摸以对笔触摸和手指触摸进行辨别的方法的流程图；
图32A示出了具有小于最大手指尺寸的尺寸并且具有高于峰阈值的峰的示例性触摸轮廓；
图32B示出了具有小于最大手指尺寸的尺寸并且不具有高于峰阈值的峰的示例性触摸轮廓；
图32C示出了具有大于最大Blob尺寸的尺寸并且具有高于峰阈值的三个峰的示例性触摸轮廓；
图32D示出了具有大于最大手指尺寸且小于最大Blob尺寸的尺寸并且具有两个峰的示例性触摸轮廓；
图32E示出了具有大于最大手指尺寸且小于最大Blob尺寸的尺寸并且具有一个峰的示例性触摸轮廓；
图32F示出基于触摸轮廓形状来将其识别为无意触摸的示例性触摸轮廓；并且
图33为根据一些实施方案的操作触摸传感器的方法的流程图。
所提供的附图、示例和图表均为了进行示意性的说明并且未必按比例绘制，除非另外指明。附图中使用的类似的标号指示类似的部件。然而，应当理解，对于在给定附图中用于指代部件的标号的使用并非旨在对在另一附图中利用相同标号所标记的部件进行限制。
具体实施方式
本文所述的实施方案涉及在许多具体实施中可与主动式笔(也称为触笔)一起使用的触摸传感器，该主动式笔被构造成向触摸传感器提供触摸输入。本文所讨论的实施方案适用于电容式触摸技术并且提供了关于电容式触摸感测的许多示例。然而，本公开不限于电容式触摸技术，因为许多方法也适用于其他触摸和笔技术，诸如电阻式、表面声波、弯曲波、触摸力、电磁(E-M)等。
电容式触摸传感器包括触摸面板和触摸控制器。触摸面板通常包括被布置的驱动电极和接收电极的矩阵，使得驱动电极电容联接到接收电极。该触摸控制器电联接到驱动电极和接收电极。该控制器向驱动电极施加驱动信号并感测由接收电极承载的响应信号。可分析响应信号以确定触摸传感器上的触摸的位置。
手指触摸是被动式的并且对触摸响应信号具有消减效应。笔可以是主动式的或被动式的。被动式笔像手指触摸一样操作，而主动式笔可发射对在接收电极上承载的响应信号进行修改的信号。如下文实施方案所述，主动式笔可被构造成与触摸响应信号相加或从触摸传感器的响应信号中扣减。触摸系统可使用手指和主动式笔的触摸响应信号振幅的差值来区分手指触摸与笔触摸。在一些实施方案中，与触摸传感器一起使用的笔可被构造成生成包括代码的触摸响应信号，该代码可用于识别笔或可用于其他目的。
笔(也称为触笔)与触摸传感器物理分离，并且在一些具体实施中，可电连接至触摸传感器。笔包括笔身，该笔身具有笔尖和抓持部分或笔杆，该笔尖被构造成接触触摸感测表面，该抓持部分或笔杆被构造成使得用户可抓持笔并将笔尖指向附近和/或在触摸传感器的触摸感测表面上的所需的触摸点处进行接触。笔身至少部分包封笔的电子电路。
现在转向图1，其示出了示例性电容式触摸感测器110。传感器110包括连接至电子电路的触摸面板112，为了简便起见，将该电子电路一起集合成被标记为114且被统称为控制器的单个示意框。控制器114可包括脉冲驱动器、信号接收器、模数转换器和数据处理器和/或被构造成执行本文所述的各种过程的其他电路。
所示的触摸面板112具有列电极116a-e和行电极118a-e的5×5矩阵，但也可使用其他数量的电极和其他矩阵尺寸。面板112通常是大致透明的，使得用户能够透过面板112来观察对象，诸如计算机、手持设备、移动电话、或其他外围设备的像素化显示器。边界120表示面板112的观察区域，并且如果使用的话，还表示此显示器的观察区域。从平面图的视角看，电极116a-e,18a-e在观察区域120上方进行空间分布。为了便于例证，这些电极被示出为较宽且显眼，但在实施过程中电极可较窄且用户不易察觉。此外，这些电极可被设计为在矩阵的节点附近处具有可变的宽度，例如以菱形垫或其他形状的垫形式增加的宽度，以便增大电极之间的边缘场，从而增强触摸对于行电极和列电极间电容式联接的效果。
在示例性示例中，电极可由铟锡氧化物(ITO)或其他合适的导电材料构成。从深度的角度看，列电极116a-e可位于与行电极118a-e不同的平面中，使得列电极与行电极之间不发生显著的欧姆接触，并且使得给定列电极与给定行电极之间的唯一显著电联接为电容联接。从图1的角度看，列电极116a-e位于行电极118a-e下方。电极矩阵通常位于覆盖玻璃、塑料膜等下方，使得电极受到保护而不与用户的手指或其他触摸相关的工具发生直接物理接触。此类覆盖玻璃、膜等的暴露表面可被称为触摸感测表面。
给定的行电极和列电极之间的电容联接主要取决于电极彼此最靠近的区域中的电极的几何形状。此类区域对应于电极矩阵的“节点”，图1中标出了其中的一些节点。例如，列电极116a和行电极118d之间的电容联接主要发生在节点122处，而列电极116b和行电极118e之间的电容联接主要发生在节点124处。图1的5×5矩阵具有25个此类节点，这些节点中的任一个节点可由控制器11经由对将相应列电极116a-e逐个联接到控制器114的控制线126中的一个控制线的适当的选择以及对将相应行电极118a-e逐个联接到控制器114的控制线128中的一个控制线的适当的选择来寻址。
控制器114包括被构造成生成驱动信号并向触摸面板的第一组电极施加驱动信号并且从第二组电极接收信号的电路。例如，在一些构型中，驱动电极可为列电极116a-116e并且接收电极可为行电极118a-118e，但是列电极也可用作接收电极并且行电极也可用作驱动电极。在一些具体实施中，控制器电子器件向驱动电极序列施加驱动信号，例如以电极116a开始并结束于电极116e，但是序列也可从不同的电极开始和/或结束，由此使得各种模式可用于向驱动电极施加驱动信号。随着驱动信号被施加至驱动电极，控制器114感测接收电极上的信号。
当触摸工具130诸如笔或手指接触或接近于接触传感器110的触摸感测表面时，如触摸位置131处所示，触摸工具130电容联接到电极矩阵。如果触摸工具为手指(或被动式触摸工具)，则该手指从矩阵尤其从最靠近该触摸位置的这些电极吸引电荷，这样便可改变与一个或多个最近节点对应的驱动电极和接收电极之间的联接电容。例如，触摸位置131处的触摸最接近与电极116c/118b对应的节点。手指或被动式触摸工具降低了最接近节点的驱动电极和接收电极之间的电容联接。
如果触摸工具为主动的并且利用信号来驱动，则信号电容联接到矩阵并且触摸工具的信号用于改变对应于最接近节点的驱动电极和接收电极之间的有效电容联接。如果来自触摸工具的信号相对于驱动信号是消减的，则信号从靠近触摸传感器电极的附近吸引电荷，并降低节点处的驱动电极和接收电极之间的有效电容联接。如果来自触摸工具的信号相对于驱动信号是相加的，则信号向靠近触摸传感器电极的附近添加电荷，并提高节点处的驱动电极和接收电极之间的有效电容联接。
如下文进一步所述的，有效电容联接的变化(提高或降低)可被控制器114检测并被解释为受影响的节点处或附近的触摸，例如图1所示的116c/118b节点。控制器114可被构造成快速检测矩阵的所有节点的有效电容联接的变化(如果有的话)，并且能够分析相邻节点的变化的幅值，从而通过内插法来精确确定节点之间的触摸位置。
此外，控制器114可被设计为检测同时或以重叠时间施加至触摸面板112的不同部分的多次不同的触摸。因此，例如，如果在工具130触摸的同时，另一个触摸工具132在触摸位置133处触摸装置110的触摸表面，或者如果相应触摸至少暂时重叠，则控制器114能够检测这两个触摸的位置131,133，并且在触摸输出114a上提供此类位置。控制器114能够检测的同时发生的或时间上重叠的不同触摸的数量不限于2，例如，它可以为3、4或更多，这取决于电极矩阵的尺寸。在至少某些本发明所公开的示例中，能够检测到的时间上重叠的触摸的数量等于电极矩阵中的节点的数量。
如下面进一步所述的，控制器114可采用使其能够快速确定电极矩阵的某些或所有节点处的联接电容的多种电路模块和组件。要注意的是，可通过测量其值取决于联接电容的任何合适参数或数量来确定有效电容联接的变化。
如前文所述，控制器可包括形成驱动单元115的一部分的一个或多个信号发生器。驱动单元115将驱动信号从一个或多个信号发生器递送至被称为驱动电极的一组电极。在图1的实施方案中，列电极116a-e可用作驱动电极，或者可如此使用行电极118a-e。在一些实施方案中，驱动单元115同时将多个驱动脉冲递送至驱动电极中的一个驱动电极。例如，驱动单元115可将第一驱动信号递送至第一驱动电极，然后继续将第二组驱动脉冲递送至第二驱动电极，并且将第三组驱动脉冲递送至第三驱动电极，以此类推。当施加驱动信号时，控制器114可监控被称为接收电极的另一组电极中的一个、一部分或所有电极。
控制器114可例如包括连接到接收电极的一个或多个感测单元115。给定感测单元接从给定接收电极接收响应信号(也被称为接收信号)，该响应信号包含驱动信号频率的信号分量。感测单元115可放大、过滤或以其他方式调节接收信号，使得包括测量单元的处理电路117可测量分别对接收电极与正被驱动的多个驱动电极之间的联接电容进行响应的信号分量的振幅。测量单元可利用过滤器和求和技术来测量多个信号分量的相应振幅，该振幅对节点处的由接收电极和正被驱动的各个驱动电极限定的联接电容进行响应，并且因此也对此类节点的触摸状态进行响应。感测单元115可以这种方式来感测来自所有感测电极的响应信号，并且处理电路117以相同的方式测量它们的相应信号分量。进行所有此类测量之后，处理电路117以将信号分量振幅测量与所保存的每个节点的参考值进行比较，以便生成由于存在触摸而已发生联接电容变化的节点(如果有的话)的图。所保存的参考值可为以前在没有任何触摸时的对每个节点所作的联接电容的测量并且可为每个节点的归一化滑动平均值。
触摸传感器控制器还可包括可将信号从模拟格式转换成数字格式的一个或多个模数转换器(ADC)。也可在例如一个或多个驱动单元中使用数模转换器(DAC)，以便将数字值转换成模拟驱动信号。还可使用一个或多个多路复用器和开关来避免电路元件的不必要重复。在一些情况下，控制器包括其中存储所测量的振幅和相关参数的一个或多个存储器装置，以及执行必要计算和控制功能的微处理器。在一些情况下，控制器和/或触摸装置的其他部分还可包括一个或多个专用集成电路(ASIC)、专用标准产品(ASSP)等，以实现本文所述的功能中的一种或多种功能。
当被动式或主动式触摸工具有效降低或提高了节点处的电容联接时，可识别触摸。在一些实施方案中，对于手指触摸，将指示手指触摸引起的电容联接的接收电极处的信号与未触摸的信号电平进行比较。当接收电极的节点处的信号低于触摸阈值时，检测触摸并输出触摸坐标。
如果触摸工具为笔，则该笔可以是被动式的或主动式的。被动式笔不发射笔驱动信号。电容联接到触摸传感器的主动式笔发射笔驱动信号。被动式笔的作用类似于手指并减少节点处的电荷，从而引起响应信号的降低。当达到响应信号的更低触摸阈值时，指示由被动式笔进行的触摸。
主动式笔可发射信号，该信号相对于触摸驱动信号而被减掉。当消减笔驱动信号电容联接到接收电极时，笔驱动信号从也电容联接到接收电极的触摸驱动信号减掉。例如，消减触摸驱动信号相对于触摸驱动信号可具有相同的频率并且呈180°异相。当响应信号相比于未触摸的信号电平而下降时，检测到与手指触摸类似的触摸。
主动式笔可发射相对于触摸驱动信号而被加和的信号。当加和笔驱动信号电容联接到响应电极时，加和笔驱动信号被添加到也电容联接到接收电极的触摸驱动信号。例如，加和触摸驱动信号与触摸驱动信号可具有相同的频率和相位。当响应信号相比于未触摸的信号电平提高时，检测到触摸。在一些实施方案中，触摸传感器控制器可被构造成基于触摸传感器响应信号的振幅来在手指触摸和相位相加主动式笔触摸之间进行辨别。有关触摸控制器电路的更多信息以及用于确定触摸信息的技术在美国专利公布US 20120062497中有所讨论，该专利全文以引用的方式并入本文。
尽管图1所示的触摸传感器显示与触摸控制器一起使用的一个触摸面板，但是一些触摸传感器包括由常见触摸控制器控制的多个触摸面板。一些触摸系统包括常见的主机或中央处理器，该主机或中央处理器与多个触摸面板和/或多个触摸控制器一起使用。
如本文所述，可基于来自触摸传感器的同步信号来生成笔驱动信号。同步信号可通过触摸传感器控制器和笔之间的有线或无线电连接而被传输至笔。同步信号包括有关由触摸传感器生成的触摸驱动信号的频率和相位的信息。在一些构型中，同步信号可为所感测的触摸驱动信号。例如，笔可被构造成当笔靠近触摸感测表面时感测被施加到驱动电极的触摸驱动信号。所感测的触摸驱动信号用作笔的同步信号。
在一个示例中，触摸传感器控制器可包括笔同步电路，该笔同步电路被构造成对被施加到每个驱动电极的触摸驱动信号进行顺序求和，并通过有线连接来将经求和的触摸驱动信号提供至笔。在另一个示例中，触摸控制器中的笔同步电路可包括射频(RF)调制电路，该射频调制电路被构造成利用触摸驱动信号来调制RF载波信号。在该示例中，笔将包括兼容的解调器电路以对RF触摸驱动信号进行解调。
图2A示出包括笔身250的示例性触摸笔240，该笔身250包括被构造成接触触摸传感器的触摸感测表面的笔尖251、笔杆或主体区域252、以及过渡区域253例如笔尖251和主体区域252之间的可笔锥。笔杆区域252提供允许用户能够抓握并操控笔的抓握区域。主动式笔包括生成笔驱动信号的电子电路200。电子电路200可部分地或全部设置在笔身250内。
如图2B所示，在一些具体实施中，笔电路200包括接收器电路220，该接收器电路220被构造成通过有线或无线连接从触摸传感器接收同步信号。信号发生器电路210被构造成基于同步信号来生成笔驱动信号。发射器电路230被构造成从笔发射笔驱动信号。
在各种实施方案中，笔身可任选地包括导电发射器部分和/或导电接收器部分，该接收器部分与发射器部分电绝缘和静电屏蔽。在一些构型中，发射器部分可包括笔尖的全部或一部分，可包括过渡区域的全部或一部分，和/或可包括笔身的主体区域的一部分，例如与抓握区域不重叠的主体区域的一部分。发射器电路可与笔身的发射器部分电联接，使得笔驱动信号通过导电发射器部分而被发射。在具有发射器部分的笔中，该发射笔部分包括笔的过渡区域或主体区域的至少一部分，笔驱动信号可将有效电容改变至更高的水平和/或触摸传感器上的比笔尖更大的区域，从而增强触摸信号。
在一些构型中，接收器部分可包括笔尖的全部或一部分，可包括过渡区域的全部或一部分，和/或可包括笔身的主体区域的一部分，例如与抓握区域不重叠的主体区域的一部分。接收器电路可与笔身的接收器部分电联接，使得同步信号通过导电接收器部分接收。
在一些构型中，发射器部分可包括笔尖的全部或至少一部分，并且接收器部分可包括锥形过渡区域的全部或至少一部分。另选地，接收器部分可包括笔尖的全部或至少一部分，并且发射器部分可包括可笔锥的全部或至少一部分。在一些构型中，接收器部分可包括笔尖的第一部分并且发射器部分可包括笔尖的第二部分。在一些构型中，接收器部分可包括可笔锥的第一部分并且发射器部分可包括笔锥的第二部分。在其他构型中，笔尖在一种模式中可用作发射器部分并在另一种模式中用作接收器部分。
图3示出了触摸传感器驱动信号310的电压与时间图以及包括部分320,330的(模拟)触摸传感器响应信号311的对应电压与时间图。触摸控制器响应信号311示出了当与触摸传感器驱动信号310相位相减的笔驱动信号312紧邻触摸感测表面时，响应信号311中可能发生的变化。响应信号311包括非触摸部分320(在触摸传感器的相关节点处或附近不存在触摸)和触摸部分330(存在于触摸传感器的相关节点处或附近的触摸)。在非触摸部分320中，响应信号311的振幅332高于触摸阈值。响应信号311的触摸部分330的振幅334低于触摸阈值，从而指示触摸已发生。如前文所述，来自手指、被动式笔或具有触摸传感器驱动信号的相反相位的主动式笔的触摸将降低电容联接并减小响应信号的振幅。可基于响应信号311的振幅的这一下降来检测触摸。
图4示出了触摸传感器驱动信号410的电压与时间图以及响应信号411的对应电压与时间图，该响应信号411受具有笔驱动信号412的主动式笔触摸的影响，该主动式笔与触摸面板驱动信号具有相同的相位。响应信号411包括非触摸部分420(在触摸传感器的节点处或附近不存在触摸)和触摸部分430(存在于触摸传感器的节点处或附近的触摸)。在非触摸部分420中，响应信号的振幅434高于第一触摸阈值并且低于第二触摸阈值。低于第一触摸阈值的响应信号指示已发生手指触摸、被动式笔触摸或具有消减相位笔驱动信号的由主动式笔进行的笔触摸。
在响应信号411的触摸部分430中，响应信号411的振幅432高于第二触摸阈值，从而指示存在与触摸面板驱动信号具有相同相位的主动式笔的触摸。与触摸传感器驱动信号具有相同相位的笔驱动信号对于触摸部分430的响应信号411具有累加效应，由于触摸传感器的驱动电极和接收电极之间的有效电容联接增加，因此导致振幅增加。
根据本文所述的一些实施方案，笔驱动信号包括识别笔的代码。该代码可用于区分彼此之间不同的笔。该代码可使同时用于相同触摸传感器的多个笔被独立识别。
在许多触摸系统中，触摸控制器实现驱动电极的扫描周期的方法为：将驱动信号脉冲串顺序地施加到每个驱动电极，其中脉冲串之间的扫描时间间隔被施加到不同的驱动电极。驱动电极的连续扫描周期之间可存在刷新间隔。在一些具体实施中，对于在扫描周期期间被施加到所扫描的驱动电极中的每个驱动电极的每个驱动信号，在笔驱动信号中重复该代码，如结合图5A所述的。在其他具体实施中，代码在多个扫描周期内在笔驱动信号中被传输，例如每个周期一个比特，如结合图5B所述的。
图5A示出了其中代码在被扫描的每个驱动电极的驱动信号中进行重复的方法。图5A示出了触摸传感器驱动信号510的电压与时间图以及响应信号511的对应电压与时间图，其中响应信号511受主动式笔的影响，该主动式笔发射包括识别笔的代码的笔驱动信号512。在响应信号511的非触摸部分520中，响应信号511具有指示触摸不存在的第一振幅534。响应信号的触摸部分530包括代码部分531和驱动部分532，该代码部分531和驱动部分532分别受笔驱动信号512的代码部分513和驱动部分514的影响。
在该示例中，笔驱动信号512的代码部分531包括可用于识别笔的相位相加、相位相减、相位相加序列中的脉冲序列。在各种实施方案中，可使用笔驱动信号的两种或多种不同的脉冲振幅来进行编码。包含代码的脉冲不限于相位相加脉冲和相位相减脉冲。例如，笔驱动信号的代码部分可包括两种或多种不同振幅的相位相加脉冲，和/或可包括两种或多种不同振幅的相位相减脉冲。其中笔在代码的一个或多个部分期间发射零振幅的情况下，可生成代码序列。在一些具体实施中，代码序列例如1011可使用1's的相位相减笔驱动信号和0's的零笔驱动信号来生成。在示出的具体实施中，笔驱动信号的驱动部分532中的脉冲是相位相加的，但是也可采用驱动部分中的相位相减脉冲。
在响应信号511的代码部分531中，响应信号511包括三个脉冲代码序列，该三个脉冲代码序列包括具有振幅533的第一脉冲、具有振幅536的第二脉冲、和具有振幅533的第三脉冲。触摸传感器的控制器可将响应信号511的代码部分530中的该模式识别为与特定的笔相关联。
在一些情况下，笔驱动信号的驱动部分包括与触摸传感器的驱动信号相位相加的脉冲序列，并且代码部分包括与触摸传感器驱动信号相位相减的至少一个脉冲。另选地，在一些情况下，驱动部分包括与触摸传感器的驱动信号相位相减的脉冲序列，并且代码部分包括与触摸传感器驱动信号相位相加的至少一个脉冲。在一些构型中，驱动部分包括与触摸传感器的驱动信号相位相减或相位相加的脉冲序列，并且代码部分包括至少一个脉冲时间段，在该至少一个脉冲时间段期间，笔与触摸传感器驱动信号既非相加也非相减。
为了基于代码来识别笔，触摸控制器可被构造成测量响应信号的每个边缘，并且然后将这些所测量的信号输出到多个解码块，每个块与特定笔代码匹配。解码块中的每个解码块的输出为来源于所测量的边缘的触摸信号，其匹配特定笔。用于手指触摸(或被动式笔)的解码块将匹配所有的消减脉冲。为此，优选地，主动式笔不发射具有更多0值而非1值的代码，因此单个笔代码序列的净效应不具有与被动式手指触摸类似的效应。在一些具体实施中，可使用被布置到不同代码中的约50％的相加/消减脉冲序列。
在一些具体实施中，代码序列在驱动电极的多个扫描周期内在笔驱动信号中被发射。例如，每个扫描周期可发射一比特的代码。例如，考虑与触摸传感器一起使用的第一笔和第二笔。第一笔通过代码10111来识别，并且第二笔通过代码10101来识别。在驱动电极的第一扫描周期期间，第一笔的笔驱动信号的脉冲可为相位相加的，在第二扫描周期期间，第一笔的笔驱动信号的脉冲可为相位相减的，并且在第三次扫描周期至第五扫描周期期间，第一笔的笔驱动信号的脉冲可为相位相加的。在连续扫描周期期间，重复该代码序列。
以代码10101识别的第二笔的笔驱动信号可包括一个相位相加的扫描周期，然后是一个相位相减的扫描周期，然后是一个相位相加的扫描周期，然后是一个相位相减的扫描周期，然后是一个相位相加的扫描周期。在该实施方案中，每比特的代码在触摸传感器的完整扫描周期(针对所有驱动电极)期间被施加。通过在每个扫描周期内施加多个脉冲来在多个扫描周期内施加代码的技术考虑到了噪声过滤。使用该技术，对响应信号的每个脉冲进行积分并添加到下一个脉冲中，以提供响应信号中所有脉冲的总和，从而获取具有良好信噪比(SNR)的触摸位置信号。在与其他(信号)脉冲相反的方向上具有振幅变化的(噪音)脉冲将减小最终总和，但是SNR将保持在指定的水平内。另选地，在上述示例中，代码1's可通过相位相减扫描来表示，并且代码0's可通过不从笔施加信号来表示。
图5B示出了触摸传感器驱动信号550的电压与时间图以及响应信号551的对应电压与时间图，其中响应信号551受主动式笔的笔驱动信号552的影响。笔在每个扫描周期期间发射笔驱动信号552。三个扫描周期内的笔驱动信号包括识别笔的代码011，这三个扫描周期在图5B中作为扫描周期1、扫描周期2、扫描周期3而被指示。触摸传感器驱动信号550包括将在扫描周期期间在序列中被施加每个驱动电极的五个脉冲的波形。在响应信号551的非触摸部分中，响应信号551具有指示触摸不存在的第一振幅581。响应信号551的触摸部分包括响应于笔驱动信号552的代码的代码。在扫描周期1期间，笔驱动信号552为相位相减的脉冲序列。作为响应，扫描周期1中的触摸部分期间的响应信号551的脉冲具有的振幅582小于振幅581。在扫描周期2期间，笔驱动信号552为相位相减的脉冲序列。作为响应，扫描周期2期间的响应信号551的脉冲具有的振幅583大于振幅581。在扫描周期3期间，笔驱动信号552为相位相减的脉冲序列。作为响应，扫描周期3期间的响应信号551的脉冲具有的振幅583大于振幅581。
结合图5B所述来实施笔编码可使用笔驱动信号中的两个或多个不同的脉冲振幅来执行。包含代码的脉冲不限于相位相加的脉冲和相位相减的脉冲。例如，代码可包括具有两种或多种不同振幅的相位相加的脉冲，和/或可包括具有两种或多种不同振幅的相位相减的脉冲。
图6示出了根据一些实施方案的包括主动式笔630和触摸控制器610的系统600。笔630包括笔身632和被设置在笔身632内的电子电路650。笔身632包括可由金属或其他导电材料制成的具有横截面形状的基部631，该横截面形状具有例如约6mm的直径。该笔身包括与笔身632电绝缘的笔尖634。电绝缘材料644被设置在笔尖和笔身632的其他部分之间。如图6所示，笔身632的导电部分可接地，以形成笔尖634的静电屏蔽罩。在一些实施方案中，静电屏蔽罩可被布置在笔尖和笔身的其他部分之间。笔尖634被构造成与触摸感测表面物理接触。笔尖634可具有例如约1.5mm至约2.5mm的触摸接触直径。
如图6所示，触摸传感器的触摸控制器610通过线621例如单线屏蔽电缆而被联接到笔630。触摸控制器610包括被构造成生成包括有关触摸控制器的触摸驱动信号的频率和相位的信息的同步信号的同步电路620。如图6所示，同步电路620可包括加法器611，该加法器611对被施加至触摸传感器的驱动电极的触摸驱动信号R1,2...RN进行求和。..RNapplied to the drive electrodes of the touch sensor.在一些情况下，被施加至第一驱动电极的第一驱动信号例如R1包括五个脉冲、被施加至第二驱动电极的第二驱动信号例如R2包括另外五个脉冲，从而继续直到被施加至第N驱动电极的第N驱动信号。在一些情况下，被施加至不同驱动电极的驱动信号可具有不同数量的脉冲。每个驱动信号可由触摸传感器控制器进行定制。
任选地，触摸控制器包括反相开关612，该反相开关612可使来自加法器611的信号反相，使得同步信号与触摸传感器驱动信号同相或异相。由笔提供的笔驱动信号将根据同步信号的相位而与触摸传感器驱动信号同相或异相。反相开关612的正/负控制线控制同步信号的相位，并且因此控制笔驱动信号的相位。在一些另选的实施方案中，反相开关可被定位在笔中，例如被设置在笔身内而非触摸控制器中。来自反相开关612的输出被放大器613放大，并且同步信号经由线621而被承载至笔。反相开关可用于在多次行扫描中生成识别脉冲序列。
笔电路650经由连接部633处的线来接收同步信号，其体现了简化形式的接收器电路。图6所示的笔电路650包括笔驱动信号发生器电路，该笔驱动信号发生器电路包括被构造成增强由触摸传感器所接收的同步信号的升压变压器636。升压放大器636可将信号增强例如约10倍。该笔电路通过导体637和连接部638来将笔驱动信号传输至笔尖，该笔电路在这一简单的情况下用作发射器电路。当同步信号与触摸传感器驱动信号同相时，笔630通过笔尖634来发射笔驱动信号，该笔驱动信号与触摸传感器驱动信号具有相同的频率和相位，但是具有更大的振幅。
升压变压器636可使笔驱动信号的振幅比触摸传感器驱动信号的振幅大约10倍，或者例如处于约100V峰到峰的量级。笔驱动信号的振幅是能够调节的。笔驱动信号例如100V峰到峰信号具有的振幅(任选地可调节)足以影响由寻址驱动电极形成的节点处的响应信号。笔驱动信号不足以影响由非寻址驱动电极形成的节点处的响应信号，这至少部分由于非寻址驱动电极由控制器接地。触摸传感器有源驱动电极由触摸传感器驱动电压驱动，例如具有接地电位以上20V-50V正脉冲的5至10个脉冲。
当笔在靠近节点的触摸位置处触摸该触摸感测表面并且控制器驱动触摸位置处的驱动电极时，触摸传感器驱动信号和笔驱动信号在节点的接收电极处被加在一起。相对于触摸传感器驱动信号的相位呈异相例如180°异相的脉冲是相位相减的并从触摸传感器驱动信号减掉，从而产生类似于手指触摸的响应信号。例如，由组合的触摸传感器驱动信号和相位相减笔驱动信号所产生的触摸响应信号的振幅可比未对准触摸的响应信号的振幅小约20％。
与触摸传感器驱动信号具有相同相位的脉冲为相位相加的并且被加到触摸传感器驱动信号上。由组合的触摸传感器驱动信号和相位相加的笔驱动信号所产生的触摸响应信号的振幅可比未对准触摸的响应信号的振幅大约20％。在一些构型中，控制器被构造成基于响应信号的振幅来辨别由笔产生的具有相位相加的笔驱动信号的响应信号以及由手指触摸或手掌触摸产生的响应信号。这样允许单独处理笔和手指触摸并减小手掌效应。
在一些实施方案中，笔驱动信号包括识别笔的代码。例如，笔电路650可任选地包括代码电路，该代码电路存储笔代码并将该代码(例如，编码脉冲的序列)插入到由笔发射的笔驱动信号中。在一些实施方案中，同时与触摸传感器一起使用的多个笔可通过其相应代码来识别。在多次行扫描内将代码插入到笔驱动信号中可基于由触摸传感器控制器所使用的扫描周期来计时。
图7示出在一些方面类似于图6所示的系统的系统700，不同的是触摸控制器电路710和笔电路包括提供触摸传感器控制器和笔之间的无线连接的部件。图7示出了根据一些实施方案的包括主动式笔730和触摸控制器710的系统700。笔730包括笔身732和被设置在笔身732内的电子电路750。笔身732包括可由金属或其他导电材料制成的具有横截面形状的基部731，该横截面形状具有例如约6mm的直径。该笔身包括与笔身732电绝缘的笔尖734。如图7所示，电绝缘材料744被设置在笔尖734和笔身732的其他部分之间。笔身的导电部分可接地，以形成该笔尖的屏蔽罩。在一些实施方案中，静电屏蔽罩可被布置在笔尖和笔身的其他部分之间。笔尖634被构造成与触摸感测表面物理接触并且可具有例如约1.5mm至约2.5mm的触摸接触直径。
在图7所示的系统700中，触摸传感器控制器710和主动式笔730经由无线连接而被联接，该无线连接将同步信号承载至笔接收器760。触摸传感器控制器包括调制器722，该调制器722利用触摸驱动信号来调制载波信号，从而产生经调制的射频(RF)同步信号。同步信号通过天线723而被传输至笔730。
笔包括笔身732，该笔身732包括笔尖734和基部731。笔电路750至少部分地被设置在笔身732内，该笔身732至少部分地包封笔电路750。由触摸控制器传输的RF信号被接收在笔730的接收器电路中，该接收器电路包括天线761和RF接收器760。笔电路750包括解调器770，该解调器770联接到接收器760并且被构造成对RF信号解调并提取经解调的同步信号。笔电路750可包括缓冲放大器740和/或其他信号处理电路，例如对从触摸传感器控制器710接收的经解调的同步信号进行调理的过滤器。如前文所述，笔电路750可包括将信号增强例如约10倍的升压变压器736。
笔730基于所接收的同步信号来提供笔驱动信号。如前文所述，笔驱动信号可为相位相加的信号，其与触摸传感器驱动信号具有相同的频率和相位但是具有更大的振幅。笔驱动信号可通过笔尖734而被发射至触摸传感器。
在一些实施方案中，笔驱动信号包括识别笔的代码。例如，笔电路750可包括代码电路，该代码电路存储笔代码并在多个行驱动周期内将该代码(例如，编码脉冲的序列)插入到由笔发射的笔驱动信号中。在一些实施方案中，同时与触摸传感器一起使用的多个笔可通过其相应代码来识别。将代码插入到笔驱动中可基于由触摸传感器控制器所使用的扫描周期来计时。笔730包括被构造成向笔电路供电的电源780。电源包括储能装置例如电池或超级电容器，并且可包括功率调节电路，例如稳压器、电容器等。在一些情况下，笔730可包括当利用大于阈值的力推动笔尖734时通过将笔电路750接通电源来向笔供电的力和/或滑动开关。
图8示出了被构造成与触摸控制器一起使用的笔800。笔800能够在其被施加至触摸驱动电极时感测触摸传感器驱动信号。所感测的触摸驱动信号形成笔的同步信号。
如前文所述，在一些实施方案中，笔身包括被构造成接收同步信号的接收器部分以及被构造成发射笔驱动信号的发射器部分。在图8示出的实施方案中，笔身的接收器部分包括笔尖820，当笔尖触摸或靠近触摸感测表面，该笔尖拾取存在于驱动电极上的所感测的驱动信号。笔身的发射器部分包括笔锥830。笔尖820通过被设置在笔尖和笔锥之间的电绝缘材料844与笔锥830绝缘，并且可通过隔离笔尖820和笔锥830的套筒845和/或其他笔部件而被静电屏蔽。套筒845可连接到笔800的局部接地部或者可利用用于减少从笔锥830到笔尖820的信号的交叉联接的信号来进行驱动。
笔接收器电路可包括联接到笔尖820的放大器850。当笔尖电容联接到触摸传感器时，放大器850的输出包括所感测的驱动信号846的正偏移和负偏移，其对应于触摸驱动信号的上升边缘和下降边缘。笔尖820还可拾取来自例如驱动信号和/或液晶显示器(LCD)电源的噪声。因此，接收器电路还可包括被构造成抑制来自所感测的驱动信号846的噪声的一个或多个过滤器847。
笔800包括被构造成基于正脉冲和负脉冲846来生成笔驱动信号例如方波的笔驱动信号发生器电路860，该笔驱动信号具有触摸传感器驱动信号的基频。
在一些情况下，信号发生器包括模拟或数字锁相环并且放大器接收器的输出联接到生成低电平笔驱动信号861的锁相环。如果锁相环为数字的，则可由微控制器进行控制。锁相环通过将笔接收器电路的输出846转换为具有触摸传感器驱动信号的频率和相位的信号861来生成笔驱动信号861。
在一些具体实施中，触摸驱动信号为每个驱动电极的约五至十个脉冲的序列。触摸控制器以某模式通过将驱动信号的脉冲序列施加至每个驱动电极来扫描穿过驱动电极，该模式在被施加至不同驱动电极的脉冲序列之间具有扫描时间间隔并且在连续扫描之间具有刷新间隔。
数字锁相环可对由接收器电路所输出的微分正脉冲和负脉冲846的边缘之间的时间进行计数(如图8的运算放大器850和过滤器847所示的)并创建触摸传感器的时序图。在驱动电极的连续扫描之间，锁相环的时钟与触摸控制器刷新间隔同步。笔感测笔在触摸感测表面上的移动并基于局部笔触摸区域中存在的触摸传感器驱动信号来生成笔驱动信号。笔电路模仿触摸传感器扫描电路的计时，并且锁相环复制触摸传感器的扫描计时。使用该技术，笔电路可预期驱动信号何时将扫描触摸位置。
在一些实施方案中，如果笔800触摸两个相邻驱动电极的位置之间的触摸感测表面，则笔尖将感测这两个相邻驱动电极上的驱动信号。笔生成和发射笔驱动信号，该笔驱动信号基于存在于相邻电极上的驱动信号中的每个驱动信号。因此，当在驱动电极之间触摸该触摸感测表面时，触摸控制器可使用接收电极处的形成与驱动电极最接近的交叉节点的响应信号来对触摸位置进行内推。
由信号发生器860(或其他笔驱动发生器电路)生成的低电平笔驱动信号861可被输入到缓冲放大器870，该缓冲放大器870将笔驱动信号的振幅提高到例如约25伏特至100伏特峰到峰。笔800通过笔身的发射器部分830来发射放大的笔驱动信号871，该笔身包括图8所示的实施方案中的笔锥。根据相对于触摸驱动信号相位的笔驱动信号871的相位，笔驱动信号可电容联接到触摸传感器的接收电极，其采用如前文所述的相位相加模式或相位相减模式。
在一些实施方案中，笔驱动信号包括识别笔的代码。例如，笔电路可包括存储笔代码和将代码插入到由笔发射的笔驱动信号中的代码电路，例如该代码可为与触摸传感器驱动信号的序列对应的编码脉冲串的序列。在一些实施方案中，同时与触摸传感器一起使用的多个笔可通过其相应代码来识别。将代码插入笔驱动中可基于由触摸传感器控制器所使用的扫描周期来计时，以驱动触摸传感器驱动电极。
笔800包括被构造成向笔电路供电的电源880。电源包括储能装置例如电池或超级电容器，并且可包括功率调节电路例如稳压器、电容器等。在一些情况下，笔800可包括力和/或滑动开关881，当利用大于阈值的力推动笔尖820时，将电源连接到笔电路。
图9示出了在许多方面类似于图8的笔800的笔900。信号调理器961信号发生器966包括生成信号861的电路，该信号861可与脉冲846同相或与脉冲846异相，这取决于被存储在笔900中的代码。信号发生器966还可调制信号861的振幅以指示代码。在最简单的情况下，信号861可保持为零，以指示代码状态。信号调理器964对信号846进行操作。在一个实施方案中，调理器964可为触发所接收的信号846的正边缘和负边缘并限定笔驱动信号871的正跃迁和负跃迁的比较器。例如，比较器部件1464可非常快，其具有小于1μs的延迟。比较器输出可被输入到用于恢复低电平方波笔驱动信号861的信号发生器966。
在另一个实施方案中，信号调理器964可包括比较器并且还可包括对信号846的幅值进行取样的取样电路。比较器限定笔驱动信号871的正边缘和负边缘，如上所述，并且信号发生器966可控制信号871的振幅，因此与脉冲846的经取样的幅值成比例。因此，信号发生器966可输出与信号846成比例的信号，并且还可被修改为相对于信号846为相位相加的或相位相减的。信号861被放大器870放大并被施加至笔锥830。过滤器847可包括开关，该开关在信号发生器860生成与脉冲846同相的信号861和信号871时暂时阻断脉冲846。这样可防止笔锥830到笔尖820的正反馈。
图9所示的笔驱动信号发生器电路965包括信号调理器964和脉冲发生器966，该脉冲发生器966取代了结合图8所述的锁相环。使用锁相环和信号调理器/脉冲发生器作为笔驱动信号的信号发生器的实施方案分别结合图8和图9有所描述。应当理解，能够基于所接收的同步信号来生成具有触摸传感器驱动信号的基频的信号的任何电路均可用作笔的信号发生器。信号调理器964对来自笔900的接收器电路955的信号进行操作。如图9所示，接收器电路955包括被构造成对从触摸传感器接收的信号中的噪声进行衰减的过滤器847。
如前文所述，低电平笔驱动信号861被缓冲放大器870放大，并且经放大的信号871通过笔锥830发射。具体地，在其中笔电路包括更复杂的电子器件诸如微控制器的实施方案中，笔可包括附加特征结构例如蓝牙接口，和/或可包括可用于检测笔的方向的加速度计。
图10A示出了主动式笔1000，其中笔的第一端部可在主动模式中操作，并且笔的相对端可在被动模式中操作。在一些实施方案中，笔的一个或两个端部可在主动模式和被动模式之间进行切换。如图10A所示，在一些实施方案中，笔的一个端部包括更细的书写笔尖，该一个端部具有比另一个端部更小的横截面积。在各种具体实施中，细尖可具有约1.2mm+/-0.5mm的横截面直径，而较厚的笔尖可具有约5mm+/-2mm的横截面直径。笔1000的笔身包括笔杆1002，该笔杆1002为用户提供抓握部分以操控相对于触摸传感器的笔。当用户抓握笔时，笔杆电连接到用户。笔的第一端部1001被设置为邻近笔杆1002的一个边缘，并且笔的第二端部1003被设置在相对的笔杆边缘处。笔1000的第一端部1001包括被构造成与触摸传感器接触以提供触摸输出的第一笔尖1001a。笔1000的第二端部1003包括被构造成与触摸传感器接触以提供触摸输出的第二笔尖1003a。
当端部1001,1003被切换至主动模式时，端部1001,1003发射笔驱动信号。在其中第一笔端1001和第二笔端1003可在主动模式中操作的实施方案中，第一笔端1001和第二笔端1003分别包括第一导电发射器部分和第二导电发射器部分。当该端部被切换至主动模式时，每个发射器部分被构造成发射笔驱动信号。在一些实施方案中，第一端部为仅主动端部，并且第二端部可在主动模式和被动模式之间进行切换。
在一些实施方案中，在主动模式中操作时，笔端1001,1003可感测来自触摸传感器驱动电极的触摸传感器驱动信号，如前文所述。在这些实施方案中，笔端1001,1003还可包括与发射器部分电绝缘和静电屏蔽的导电接收器部分。在一些实施方案中，笔尖1001a,1003a包括笔端1001,1003的发射器部分，并且笔锥或过渡区域1001b,1003b包括接收器部分。在一些实施方案中，笔尖1001a,1003a包括笔端1001,1003的接收器部分，并且笔锥或过渡区域1001b,1003b包括发射器部分。
为主动式笔操作提供笔驱动信号的笔电路1010至少部分地被设置在笔身内。电路1010可包括一个或多个开关1011(或其他手动输入装置)，该一个或多个开关具有向外延伸到笔身的致动器，使得开关可由用户进行操作。例如，开关1011可用于使第一端部1001和第二端部1003在主动模式和被动模式之间进行切换，和/或改变笔端1001,1003中的一个或两个笔端的功能。
如果开关1011用于将笔端1001,1003从主动模式切换至被动模式，则笔端1001,1003在开关1011处于第一状态中时发射笔驱动信号，并在开关1011处于第二状态中时停止发射笔驱动信号。当笔的端部1001,1003在主动模式中操作时，笔身的发射器部分和/或接收器部分可与抓握部分电绝缘，以防由用户抓握注入的信号使所接收的或所发射的信号的噪声增加。当笔的端部1001,1003在被动模式中操作时，笔身的发射器部分和/或接收器部分可与抓握部分电连接，使得用户的电容联接到触摸面板。在被动模式中操作时，笔端1001,1003与触摸传感器的相互作用类似于手指触摸。笔身还提供了通过用户接触返回系统接地部的路径。
在一些实施方案中，具有细尖的笔的第一端部1001用于书写和绘画，而笔1003的第二端部用于其他功能，例如突出显示、擦除等。如前文所述，由第一端部1001和/或第二端部1003发射的笔驱动信号可包括代码。代码可提供对笔1000和/或笔端1001,1003的识别。笔的每个端部1001,1003可发射与由另一个端部所发射的代码不同的代码。在一些实施方案中，笔端1001,1003的功能诸如擦除、突出显示、细尖、粗尖等可使用触摸传感器的软件进行设置。例如，在一些具体实施中，笔端1001,1003的功能可响应于笔端1001,1003触摸该触摸面板上的特定区域来进行设置。
在一些实施方案中，被包括在笔端1001,1003的笔驱动信号中的代码可指示笔端1001,1003的功能。在这些实施方案中，用户可使用开关1011来选择笔端1001,1003的功能。针对所选择的功能的代码可被包括在与笔端1001,1003处所发射的笔驱动信号中。在一些实施方案中，代码可同时包括识别码和功能代码。在一些实施方案中，所发射的代码可以是如下文所述的通配符识别码或移动代码。
图10B更详细地示出了根据一些实施方案的笔电路1010。在例示的示例中，笔电路1010包括用于第一笔端和第二笔端的笔端发射器/接收器电路1020。当笔端在主动模式中操作时，笔端发射器/接收器电路1020提供笔驱动信号。第一笔端发射器/接收器电路可包括联接到笔身的导电第一接收器部分的第一接收器电路。第一接收器部分拾取存在于触摸传感器的驱动电极上的触摸传感器驱动信号。在其他实施方案中，第一接收器电路可通过有线或无线通信连接从触摸传感器接收同步信号，如前文所述。第一接收器电路向第一端部信号发生器电路提供所接收的触摸传感器驱动信号(或其他同步信号)。第一端部信号发生器电路基于所接收的触摸传感器驱动信号或其他同步信号来生成第一端部笔驱动信号。第一笔驱c动信号从笔的第一发射器部分而被发射。
在一些实施方案中，第二笔端部发射器/接收器电路可包括联接到笔身的导电第二接收器部分的第二接收器电路。当笔端触摸或邻近触摸传感器面板时，导电第二接收器部分接收存在于触摸传感器的驱动电极上的触摸传感器驱动信号。在其他实施方案中，第二接收器电路可通过有线或无线通信连接来从触摸传感器接收同步信号。需注意，当笔通过通信连接来从触摸传感器接收同步信号时，相同的接收器电路可用于两个笔端。第二接收器电路向第二端部信号发生器电路提供所接收的触摸传感器驱动信号或其他同步信号。第二端部信号发生器电路基于所接收的触摸传感器驱动信号或其他同步信号来生成第二端部笔驱动信号。第二笔驱动信号从笔的第二发射器部分而被发射。
笔电路1010可包括一个或多个开关1040。一些开关1041,1043可用于将笔端的模式从主动切换为被动。其他开关1045可选择笔端的功能。一些开关1046,1047可为通断开关，以激活/去激活笔或笔端。在一些实施方案中，通断开关可为压敏笔尖开关被构造成在被施加至笔的笔尖的力大于阈值力时激活笔或笔端。笔电路可在压敏笔尖开关中的至少一个压敏笔尖开关上的力高于阈值水平时通过连接到电源而被激活。笔可在两个压敏笔尖开关上的力均低于阈值水平时通过断开与电源的连接而被去激活。
笔电路可任选地包括功能处理器1030，该功能处理器1030联接到发射器/接收器电路1020并且被构造成基于开关1040的状态和/或从触摸传感器或其他外部装置传送的信息来控制发射器/接收器电路1020。
笔电路1010任选地包括被构造成经由有线或无线连接来建立与触摸传感器的通信连接的通信电路1050。如上所述，在一些实施方案中，笔电路1010经由通信连接来从触摸传感器接收同步信号，并且该同步信号用于生成笔驱动信号。通信连接也可用于其他目的。例如，笔可将笔端的功能传输到触摸传感器或接收笔端的功能，和/或可经由无线通信连接来传输或接收笔代码或笔端代码。
在一些实施方案中，笔1110从触摸传感器控制器1121或其他外部装置(例如，中央处理器(主机))接收代码例如笔识别码，并生成包括该代码的笔驱动信号，如图11的触摸系统1100概念性地示出的。笔1100发射电容联接到触摸面板1122的接收电极的笔驱动信号并影响接收电极上所承载的响应信号。触摸控制器1121通过触摸面板1122的接收电极来接收代码。控制器1121可基于代码来识别笔1100，并且可以、将触摸位置和/或笔识别信息传输至中央处理器。
如前文所述，笔包括具有导电发射器部分的笔身。被设置在笔身内的笔电路包括被构造成提供笔与一种或多种外部装置之间的通信连接的通信电路。连接可为有线连接或无线连接，诸如实现协议的RF连接。笔接收由外部装置通过通信连接所传输的代码。在一些具体实施中，外部装置可为触摸控制器1121。在一些具体实施中，多个笔和多个触摸传感器通信地联接到中央处理器，并且该中央处理器将笔代码传输至笔并传输至触摸传感器的触摸控制器。
如本文所述，笔身可包括与发射器部分电绝缘并且静电屏蔽的导电接收器部分。笔中的电路包括从触摸传感器的驱动电极接收触摸传感器驱动信号的接收器电路。笔驱动电路生成包括基于从驱动电极接收的所感测的驱动信号的代码的笔驱动信号。笔驱动电路可被构造成接收并实时重新传输该代码。例如，笔驱动电路可同时接收驱动信号，利用代码对其进行调制，以及传输包括代码的笔驱动信号。
包括代码的笔驱动信号可包括相对于所接收的触摸传感器驱动信号反相的脉冲。相对于触摸传感器驱动信号反相的脉冲与触摸传感器驱动信号相位相减。可使用与所接收的触摸传感器驱动信号既非相位相加也非相位相减的空白信号或无脉冲信号。
在一些实施方案中，笔驱动电路被构造成基于所接收的触摸传感器驱动信号通过对所接收的触摸传感器驱动信号进行相位调制来生成包括代码的笔驱动信号。包括代码的笔驱动信号可包括相对于所接收的触摸传感器驱动信号异相的脉冲。例如，脉冲中的一个或多个脉冲可为0度异相，和/或脉冲中的一个或多个脉冲可为180度异相，和/或脉冲中的一个或多个脉冲可为+90度异相，和/或脉冲中的一个或多个脉冲可为-90度异相。触摸传感器控制器1121可包括用于接收存在于接收电极上的响应信号并对该响应信号进行解调以提取代码的相敏解调器例如积分解调器。在多相位中使用相位调制来表示代码的情况下，笔驱动信号可在一次扫描周期中传送多比特代码。例如，如果利用四种相位(如上所述的0、180、+90、-90)来对笔驱动信号进行调制，则每个脉冲将生成二比特代码符号。
在一些实施方案中，该笔驱动电路被构造成通过对所接收的触摸传感器驱动信号进行振幅调制来生成包括代码的笔驱动信号。在这些实施方案中，在笔驱动信号中传送的代码信息的量为触摸控制器中的模数转换器(ADC)的分辨率的函数，该触摸控制器用于检测响应信号并通过内插法来计算XY触摸位置。
在一些实施方案中，笔驱动电路被构造成通过对所感测的驱动信号进行量化来生成包括代码的笔驱动信号。例如，如果所感测的驱动信号低于阈值，则输出为固定的高电平，并且如果所感测的驱动信号高于阈值，则输出为固定的低电平，或者如果触笔超过阈值，则输出为零(空，无笔驱动信号)。
包括相位调制、振幅调制、量化和/或其他方法的调制方法可单独使用或结合使用，以生成可由传感器中的解调器电路测量和辨别的符号。符号可为简单的二进制调制，其可被解调为两种独特的状态，或者更复杂的符号可被解调为四种、八种或更多种独特的状态。这些状态可单独使用或依次使用，以将信息从笔传送至传感器。例如，具有两种可能状态的符号可传送笔中的开关的状态。笔识别码可包括在时间上分开的四位序列，其中每个位具有包含四种状态的符号，总计256种可能的代码组合。又如，相对于用于编码位的所有那些符号独特的单个符号可用于指示代码序列的开始或结束。其作用将类似于RS232异步通信中的起始位和停止位。
通信连接可用于将信息从笔传送至外部装置，或用于将除代码之外的信息从外部装置传送至笔。例如，在一些实施方案中，笔电路可将从传感器、开关获取的信息和/或被存储在笔的软件寄存器中的信息传送至外部装置。例如，笔可包括：被布置用于指示笔倾斜和/或笔移动的加速度计；被构造成指示电池电量的电压传感器；压敏笔尖开关；笔杆开关；或存储包括是否检测到所感测的触摸传感器驱动信号的信息的软件标记/寄存器；全局唯一笔标识符等。来自这些部件的信息可经由通信连接从笔传送至外部装置。例如，笔可传送笔倾斜角、笔杆开关状态、笔尖开关状态、电池电量、全局唯一标识符、锁定的驱动信号中的一者或多者，这意味着笔已感测到触摸传感器驱动信号，并且能够或最近能够主动生成笔驱动信号并接收触摸传感器驱动信号幅值。
在一些实施方案中，笔可经由通信连接来从外部装置例如触摸传感器接收信息和/或命令。例如，触摸传感器(或其他外部装置)可将以下信息或命令传送至笔：触摸传感器驱动信号窄脉冲的数量、触摸传感器驱动信号频率、用于启用或禁用笔驱动信号的命令、用于启用或禁用笔驱动信号的笔尖开关门控的命令、笔驱动信号电平、用于笔和外部装置之间的无线连接的标识符、和/或其他信息或命令。
在一些实施方案中，在建立通信连接之前，笔电路生成并发射不包括代码的笔驱动信号。在一些实施方案中，笔电路仅在外部装置和笔之间建立通信连接并在接收到笔代码之后发射笔驱动信号。在一些实施方案中，笔电路包括压敏笔尖开关，并且笔电路仅在压敏笔尖开关被激活之后发射笔驱动信号。如果检测到笔接触，触摸控制器可抑制手指接触被输出到主机处理器。
图12为根据一些实施方案的触摸系统1200的框图。触摸系统包括多个触摸传感器，每个触摸传感器包括一个或多个触摸面板以及至少一个触摸控制器。每个触摸传感器可与一个或多个笔进行交互。任选地，系统包括可通信地连接至处理器中的每个处理器和/或笔中的每个笔的中央处理器。中央处理器可将识别码传输至笔中的一个或多个笔(每个笔的唯一代码)，并且继而笔可通过触摸控制器来将其笔识别码传回。
一些实施方案涉及包括笔的触摸系统，该笔生成包括重复多位代码序列的笔驱动信号。笔通过笔身的导电发射器部分来发射包括多位代码的笔驱动信号。多位代码序列通过触摸传感器接收电极上的触摸传感器来进行提取。在一些实施方案中，触摸传感器包括具有通信电路的控制器，该通信电路将协调信息发送至笔。另选地，协调信息可通过主机或中央处理器而被发送至笔。在笔接收到协调信息之后，笔驱动电路重新启动多位代码序列。
笔接收有关触摸传感器驱动信号的信息并使用该信息来生成包括多位代码序列的笔驱动信号。在一些实施方案中，有关触摸传感器驱动信号的信息例如包括触摸驱动信号的相位的信息在通过有线或无线连接传输的同步信号中从控制器传送至笔。在一些具体实施中，同步信号可经由通信连接而被传输。在其他实施方案中，笔可直接感测来自触摸传感器的驱动电极的触摸传感器驱动信号。
笔身可包括分与发射器部分电绝缘并且静电屏蔽的导电接收器部。笔驱动电路包括接收器电路，该接收器电路被构造成通过笔身的接收器部分来从触摸传感器的驱动电极接收触摸传感器驱动信号。笔驱动电路基于所接收的触摸传感器驱动信号来生成包括多位代码序列的笔驱动信号。
例如，在触摸传感器驱动电极的连续扫描期间，笔可发射多位代码，使得笔驱动信号包括每次扫描期间的多维代码序列中的一位代码序列。笔驱动电路可包括通过对所接收的触摸传感器驱动信号进行相位调制或振幅调制而得到的笔驱动信号中的多位代码。多位代码中的每位代码可提供一比特的信息，或可提供多比特的信息。例如，多位代码可使用多个模拟电平和/或多个相位来实现，每个电平和/或相位表示多比特的信息。
图13A为示出了实现笔驱动信号的过程的时序图，该笔驱动信号包括与来自触摸控制器或其他处理器诸如主机或中央处理器的协调信息结合的N位代码。触摸控制器1360通过通信连接来将第一协调信息1310发送至笔1350，该通信连接例如射频(RF)通信连接或通信连接。笔通过重新启动被包括在笔驱动信号中的多位代码来进行响应。笔驱动信号被接收在触摸传感器的接收电极上。
在由笔1350接收到第一协调信息1310之后对触摸传感器驱动电极进行第一次扫描期间，N位二进制代码中的第一位1311被包括在笔驱动信号中；在接收到第一协调信息1310之后对触摸传感器驱动电极进行第二次扫描期间，N位二进制代码中的第二位1312被包括在笔驱动信号中；在接收到协调信息1310之后对触摸传感器驱动电极进行第三次扫描期间，N位二进制代码中的第三位1313被包括在笔驱动信号中。N位代码中的后续位被包括在后续扫描的笔驱动信号中。在包括代码的第N位1314的扫描后，控制器1360通过通信连接将第二协调信息1320发送至笔1350。第二协调信息1320使得笔重新开始发送该N位代码。在由笔1350接收到第二协调信息1320之后对触摸传感器驱动电极进行第一次扫描期间，N位代码中的第一位1321被包括在笔驱动信号中；在接收到第二协调信息1320之后对触摸传感器驱动电极进行第二次扫描期间，N位代码中的第二位1322被包括在笔驱动信号中；在接收到协调信息1320之后对触摸传感器驱动电极进行第三次扫描期间，N位代码中的第三位1323被包括在笔驱动信号中；在接收到协调信息1320之后对触摸传感器驱动电极进行第N次扫描期间，N位代码中的第N位1324被包括在笔驱动信号中。然后在由笔接收到另一协调信息1330之后，以相同的方式重复N位代码。
对协调信息的使用有利于在触摸系统中使用多个笔。触摸控制器(或其他处理器)可将协调信息发送至与触摸传感器进行交互的所有笔，使得所有笔重新启动其代码序列。相比于不使用协调信息重新启动笔代码的系统，这使得能够在系统中同时使用更多的笔。例如，考虑其中与触摸控制器进行交互的每个笔使用四位代码的情形。笔1具有代码1100；笔2具有代码1001；笔3具有代码0011；并且笔4具有代码0110。在由触摸控制器发送协调信息之后对触摸面板驱动电极进行第一次扫描时，第一个笔发送1，第二个笔发送1，第三个笔发送0，并且第四个笔发送0。在由触摸控制器发送协调信息之后对触摸面板驱动电极进行第二次扫描时，第一个笔发送1，第二个笔发送0，第三个笔发送0，并且第四个笔发送1。在由触摸控制器发送协调信息之后对触摸面板驱动电极进行第三次扫描时，第一个笔发送0，第二个笔发送0，第三个笔发送1，并且第四个笔发送1。在由触摸控制器发送协调信息之后对触摸面板驱动电极进行第四次扫描时，第一个笔发送1，第二个笔发送1，第三个笔发送0，并且第四个笔发送0。如果没有协调信息，四位代码仅可辨别三个笔。在不存在协调信息的情况下，由上述笔发送的这四个代码彼此将无法进行区分。
在另一个实施方案中，协调信息可在每次扫描之前从触摸控制器发送，并且协该调信息包括该扫描期间的由所有笔将要传输的多个位。例如，在第一次扫描之前，控制器发出协调信息，从而指示其将是扫描1，并且所有笔根据其关于扫描1的相应代码位来调制其笔驱动信号输出。在第二次扫描之前，控制器发出协调信息，从而指示其将是扫描2，并且所有笔根据其关于扫描2的相应代码位来调制其笔驱动信号输出，等等。该方法可缩短用于识别笔触及的延迟，因为笔可在代码序列的任何扫描期间开始发射其合适的代码位。
在一些实施方案中，通信连接无法提供如上所述的协调信息。这可能是其中不存在通信连接或者其中传输协调信息过慢或延迟时段过长的情况。在这种情况时，笔驱动信号可被构造成包括作为所输的代码的一部分的起始代码指示符(类似于RS232异步协议中得起始位的原理)。为此，笔驱动信号可发送起始代码指示符，该起始代码指示符包括与代码位中所使用的符号唯一区分开的调制符号；(例如，二进制编码的笔驱动信号包括1＝反相信号和0＝无信号可具有包括同相信号的起始代码指示符)。还可附加代码结束指示符，该代码结束指示符包括与启动指示符相同的符号或包括独立唯一的符号。当使用起始代码指示符时，笔可在其处于触及状态时尽快发射起始代码指示符，然后该笔在起始代码指示之后发射其代码位。可能不需要与其他笔的代码传输进行协调。起始代码指示符可包括序列中的多于一个代码例如两个代码。
如本公开的大量实施方案所述的，笔可发射经编码的驱动信号，该经编码的驱动信号用于定位和识别笔的双重目的。在一些实施方案中，编码信号包括多位代码，其中单个位可在触摸传感器驱动电极的每次扫描期间被发射。如本文所述，笔和触摸传感器可经由若干个通信连接而被通信地联接。例如，第一通信连接可以为更局部定位的连接，其依赖于例如触摸面板和笔之间的电容联接(或其他局部定位连接)，而第二通信连接可为长距离通信连接，例如射频(RF)、或
它有助于识别从笔传输的代码序列的起始，该代码序列例如识别码序列、功能代码序列和/或其他代码序列。如前文所述，经由第二(长距离)通信连接发送的协调信息可用于指示代码序列的开始，但是此类实现方式需要计时系统，并且第二通信连接具有足够快的速度(和低延迟)以与传感器扫描过程同步地传输“起始代码”消息。在长距离第二通信连接不可用或者延迟过长的情况下，笔可使用与第二通信连接无关的方法来异步发送其识别码，从而至少用于其实时数据通信。
例如，在一些实施方案中，更局部定位的第一通信连接(例如，光学通信连接或红外通信连接)可用于发送起始代码指示符。另选地，笔驱动信号可被构造成包括作为所传输的代码的一部分的起始代码指示符(类似于RS232异步协议中的起始位的原理)。为此，优选的是笔驱动信号可发送起始代码位(或代码开始的至少一些指示)，该起始代码位与笔代码的位唯一区分开。例如，笔代码可作为二进制编码的笔驱动信号进行发送，其包括1＝反相信号和0＝无信号，并且识别码的代码启动指示器可包括同相信号。
下文提供的示例涉及转发器型笔，其与接收触摸传感器驱动信号同步地从触摸传感器接收触摸传感器驱动信号并重新传输笔驱动信号，该笔驱动信号呈所接收的触摸传感器驱动信号的形式。在发送笔代码之前，起始代码指示符从笔发送至触摸传感器。该信号类似于包括起始位和停止位的RS232信号。在某些情况下，笔代码在例如制造时硬连线至笔或被存储在笔固件中。在某些情况下，笔代码可被存储在寄存器中或者为笔的开关状态。在另外的情形下，笔通过外部源例如经由第一通信连接或第二通信连接来接收笔代码。
图13B为包括触摸传感器1333的系统1331的框图，该触摸传感器1333包括触摸面板1334和触摸控制器1335。笔1332被构造成用于与触摸传感器1333一起使用。笔1332包括被构造成接触触摸面板1334的笔尖1346。在主动模式中操作时，笔电路包括被构造成生成经由笔身的发射器部分1345所发射的笔驱动信号的信号发生器电路1341。信号发生器电路被构造成生成包括笔代码诸如识别码的笔驱动信号，该识别码相对于在系统1331内使用的其他笔来唯一地识别该笔。笔1332的接收器电路1342可联接到笔身例如笔尖1346的接收器部分。接收器部分和接收器电路1342能够接收存在于触摸面板1334的驱动电极上的触摸传感器驱动信号。
任选地，笔1332和触摸传感器1333包括通信电路，该通信电路被构造成建立笔1332和触摸传感器1333之间的通信连接，例如RF通信连接、通信连接或通信连接。该通信连接可具有相对较长的延迟，使得在触摸位置识别所需的时间帧内的笔和触摸传感器之间的实时通信为不可能的。
在任选的具体实施中，触摸面板1334包括检测器1346，该检测器1346被构造成通过单独的通道例如光学通信信道或红外通信信道来从笔1332接收起始代码指示符。在该具体实施中，笔电路还包括发射器电路1343，该发射器电路1343被构造成发射信号例如用于将起始代码指示符传送至触摸传感器1333的光学信号或红外信号。例如，对于光学信号或红外信号，发射器电路1343可被布置，使得其通过笔身中的窗口1344来发射起始代码指示符。例如，在一些实施方案中，发射器通过材料的环1344来发射起始代码指示符，该材料对于所发射的信号为基本上透明的例如塑料，并且围绕该笔尖1346。在一些实施方案中，笔尖1346自身可由对于光学辐射或红外辐射基本上透明的材料制成，使得笔尖为起始代码指示符的发射提供窗口。在一些具体实施中，笔尖可为具有光传输性质的和导电的，使得笔尖同时作为笔身的光学窗口和接收器部分。
在一些实施方案中，起始代码指示符被包括在笔驱动信号中。例如，在激活笔尖开关之后，笔可在触摸传感器的下一次扫描中发送起始代码指示符，然后发送笔代码。起始代码指示符相对于代码位是唯一的，并且因此可由触摸控制器识别为起始代码指示符。例如，当起始代码指示符被包括在笔驱动信号中时，该起始代码指示符相对于代码位可具有唯一的相位和/或幅值。
在一些具体实施中，起始代码指示符可为所接收的触摸传感器驱动信号的唯一量化形式。例如，笔电路可将所接收的触摸传感器驱动信号与阈值进行比较。如果所接收的触摸传感器驱动信号高于阈值，则笔驱动信号可包括处于固定第一电平下的起始代码指示符。如果所接收的触摸传感器驱动信号低于阈值，则笔驱动信号可包括处于固定第二电平下的起始代码指示符。
图13C示出了各种起始代码指示符具体实施。图13C示出在多次扫描周期内从触摸位置附近接收的驱动电极接收的所接收的触摸传感器驱动信号1351。在每个扫描周期期间，触摸传感器驱动信号顺序被施加至驱动电极，并且最靠近触摸位置的驱动电极的所接收的触摸传感器驱动信号被显示在图13C中。信号1352示出包括起始代码指示符的笔驱动信号，该起始代码指示符具有与用于代码位的相位不同的相位。在该示例中，起始代码指示符为相对于触摸传感器驱动信号1351的脉冲呈90度异相的脉冲序列。笔驱动信号1352示出三位笔识别码，尽管该代码可包括更多或更少的位。笔驱动信号1352的代码位是与触摸传感器驱动信号1351呈0度或180度异相的脉冲。笔驱动信号1353包括起始代码指示符，该起始代码指示符具有的脉冲的幅值1354不同于用于代码位的脉冲的幅值1355。
在一些具体实施中，当笔在第一状态下操作时，该笔发射第一代码，并且当笔在不同于第一状态的第二状态下操作时，该笔发射不同于第一代码的第二代码或不发射代码。在一些实施方案中，第一状态和第二状态可与第一笔功能和第二笔功能相关。例如，笔可在笔处于标记模式中时发射第一代码，并且可以在笔处于擦除模式中时发射第二代码。
在一些实施方案中，第一状态和第二状态可为未配合和已配合状态、或固定和移动状态，或者可为笔的任何其他操作状态。笔在第一状态下时可根据第一组功能进行操作，并且在第二状态下时可根据不同于第一组功能的第二组功能进行操作。例如，当与第二组功能进行比较时，第一组功能可提供相对有限的功能。
例如，在一些实施方案中，笔在第一状态下操作并在笔与触摸传感器或其他外部装置可通信地配对先前发射第一代码。笔在第二状态下操作并在笔与触摸传感器或其他外部装置可通信地配对之后发射第二代码。笔使用第二代码，直至笔与触摸传感器或外部装置变为未配对。第一代码可为通用通配符代码，一个或多个笔使用该通用通配符代码来与触摸传感器或外部装置进行交互。第二代码可为相对于与触摸传感器或外部装置进行交互的其他笔唯一地识别笔的识别码。笔可从该触摸传感器或外部装置接收第二代码，而第一代码预编入笔中或由笔从其他来源获取。笔可如下所述来接收第二代码：经由距离范围相对较长的通信链路诸如RF连接或连接，或通过相对的本地连接诸如与触摸传感器或与通过触摸传感器的触摸面板可见的显示器的光学联接、磁性联接、感应联接、电容联接、和/或电磁联接。在一些构型中，笔可与多个触摸传感器配对并且可针对多个触摸传感器中的每个触摸传感器使用不同的识别码。
图14的流程图示出在笔和传感器控制器之间进行交互配对的过程，该传感器控制器例如为电容的、电磁的等。在该过程中，与控制器(或其他处理器)一起使用的笔的识别码可通过笔和控制器之间的通信连接交互地建立。在该实施方案中，笔和控制器能够通过两种连接传输信息。例如基于笔和触摸传感器之间的电容联接，第一连接可为相对更局部的连接。通过该本地连接，笔驱动信号通过笔和触摸传感器之间的电容联接或电磁联接而从笔传输至触摸传感器。第二连接可为距离相对较长的连接，例如 连接、连接、射频识别(RFID)连接等无线连接、或有线连接。
在图14示出的过程中，笔通过本地连接来将通配符代码传输至控制器；控制器通过第二(长距离)连接来将识别码传输至笔；并且笔通过第一(局部)连接来将识别码传输至触摸传感器控制器。
控制器保存当前使用过的笔识别码和可用识别码的列表。当笔最初处于第二通信连接的范围内时，笔和控制器经由例如来建立1405通信连接。如果笔和控制器先前已配对1410例如配对，则命令笔发射1420先前建立并被存储在控制器列表上的识别码。发射该识别码的笔可相对于与触摸控制器一起使用的其他笔由控制器唯一地识别。
如果笔和控制器先前尚未配对，则笔发射通配符驱动代码1415，该通配符驱动代码1415为适用于所有相容性控制器/主机系统的通用代码。需注意，笔可使用通过先前与多个控制器/主机系统中的每个控制器/主机系统配对所建立的两个不同的识别码来交替地与多个不同的触摸传感器系统进行交互。可能不使其自身将装置与若干个其他装置进行配对(对接)，但是本文所述的协议支持此类装置配对。
笔触摸1425触摸面板，并且触摸控制器经由触摸面板电极来接收经编码的笔驱动信号，如前文所述的。如果笔和控制器先前已配对1430，则被包括在笔驱动信号中的识别码将由控制器唯一地识别。否则，当控制器识别到通配符代码时，控制器可启动配对过程。如果控制器识别非通配符驱动代码，则控制器标记/报告1435附近可能未配对的笔。
在配对过程期间，控制器经由第二通信连接例如RFID、有线通信链路等来与未配对的笔进行通信。控制器搜索当前在其第二通信连接上活动的装置的识别码的列表，从而将笔识别为未配对的并向笔分配新的识别码。
控制器通过第二通信连接来将1440笔识别码发送至笔。笔包括笔驱动信号中的代码并经由触摸面板电极来将包括识别码的1445笔驱动信号发射至控制器。控制器识别1450识别码并将新配对的笔识别码添加到使用过的识别码的列表。控制器使笔的识别码与从笔接收的其他信息例如触摸位置相关联1455。控制器可将识别码以及其他信息发送1460至主机处理器。
在某些情况下，在通配符代码即将通过触摸面板接收电极由笔传送至触摸传感器之前，仅一个未配对的笔出现在第二通信连接上。在这种情形下，控制器经由第二通信连接来将命令发送至未配对的笔，以将其代码从通配符代码改变为新(尚未使用的)识别码。笔开始将识别码包括在其笔驱动信号中。控制器经由触摸面板接收电极和位置测量电路(驱动电路和接收器电路)来检测预期位置处的代码的变化来确认笔的身份。然后控制器将新笔在其配合的列表中标记出来。
在某些情况下，两个或更多个未配合的笔可能同时出现在第二通信连接上，并且此后不久，通配符代码出现在触摸面板电极上。控制器命令每个未配合的笔将其所发射的代码(例如，每次一个代码)改变为新(尚未使用的)代码，使得每个未配合的笔具有唯一的识别码。控制器经由触摸面板接收电极和位置测量电路来检测预期位置处的每个笔的新代码的变化。当控制器在新的笔位置处检测到触摸面板接收电极上的响应信号包括新代码时，控制器将该新笔标记为已配合的，并且该笔继续使用由控制器向其分配的新代码。然后通配符代码可由邻近控制器的第二通信连接的下一个触笔来使用。
上述过程将允许两个笔同时出现在第二通信连接上，并且同时出现在触摸面板电极上。由控制器分配给笔的识别码可由笔使用，只要该笔保持与控制器的配对。另选地，在其中识别码在特定时间之后或响应于某一事件可能被清除的情况下，控制器或笔本身可暂时识别该识别码。使用该方法，相对有限数量的识别码可用于适应多个笔。
如前文所述，一些触摸系统实施方案包括多个触摸控制器和/或主机处理器。在多个控制器/主机系统中，当笔已配合至第一控制器/主机后，第一控制器/主机可将笔识别码传送至第二控制器/主机，使得第二控制器/主机将能够使每个笔的经编码的信号与指定参数和/或识别信息相关联，即使该第二控制器/主机尚未与笔配合(例如，经由)。
在一些实施方案中，触摸系统缺少可由例如连接或连接提供的距离相对较长的通信连接。在这些实施方案中，控制器可通过触摸面板电极或通过另一个相对局部定位的通信连接来将笔识别码传送至笔。
图15为示出了根据一些实施方案的用于将笔与触摸控制器进行配对的过程的流程图。未配对的笔开始发射1505通配符代码。例如，笔可响应于用户的一些手动输入来开始发射1505通配符代码，诸如按压笔身上的保持关闭的笔杆开关或摇动笔等。笔可在笔超过触摸面板的通信范围时开始发射代码。笔任选地在触摸面板表面上的特定代码可复位的区域处触摸1510触摸面板表面。在一些实施方案中，笔包括压敏笔尖开关，并且该笔尖开关在笔尖触摸该触摸面板表面时被按压。
另选地，笔可具有允许笔检测与触摸面板的邻近性的电路。当触笔检测到邻近触摸面板时，笔开始发射通配符代码。邻近电路可包括被构造成检测例如由触摸面板或控制器发射的电磁信号、光学信号、感应信号、电容信号、或磁信号的电路。
当触摸系统包括显示器时，控制器/主机可显示反馈，以指示用户如何改变笔识别码。例如，在显示器上显示的通过触摸面板可见的目标可指示用户笔在触摸面板上的放置位置以实现代码复位。如果笔未触摸1515能够复位的区域，则控制器标记和/或报告1520笔在除能够复位的区域之外的位置处发射通配符代码。如果笔触摸1515能够复位的区域，则触摸传感器将代码发送至笔，或者将有关如何改变代码的信息传送至用户。将代码发送至笔可通过各种方式实现。例如，能够复位的区域处的驱动电极可暂时发射1530旨在用于笔的代码序列。随后，笔模拟其从触摸面板驱动电极接收的代码序列。另选地，代码可通过任何合适的光学信号、磁信号或电磁信号来从触摸传感器发送至笔。
可能需要激活特的手动输入的组合例如笔开关或笔移动，以使得笔接受新的识别码。有关如何改变代码的指令可任选地被显示1525在触摸系统的显示器上。例如，在其中显示数量N的情形下，并且用户在触摸面板的指定点上按压1535笔尖开关N次。每次按压将使代码递增。在第N次按压时，代码为正确代码，并且成功指示在显示器上被显示1540给用户。另选地，代码可通过将笔摇动N次而被输入到笔中，如笔中加速度计所检测到的，或将笔倾斜N次而被输入到笔中，如笔中倾斜传感器所检测到的。
代码可由笔使用直至笔代码复位，或者代码可在特定时间之后或响应于邻近性或另一个事件而被清除。控制器/主机可限制考虑到未配合的笔的交互功能。例如，对于未配合的笔，某些触摸面板区域/按钮/功能可能不是活动的。
触摸系统可识别多于一个通配符代码。通配符驱动代码可为控制器电路能够最可靠地测量的代码序列。上述处理的结果是具有有限数量代码的多个笔可在触摸面板表面上相对于彼此各自被唯一地识别，并且在适用的情况下，每个笔可在单独的链路上进行通信，以传送状态和/或改变参数。虽然使用电容示例作为示例，但是通配符代码可与各种笔定位技术一起使用，该各种笔定位技术包括电容技术、电磁技术、光学技术、和/或声技术。
根据一些实施方案的触摸系统使用特定于位置的光学信号来确认笔身份。图16A为包括触摸传感器1602的示例性系统1699的框图，该触摸传感器1602包括面板1604和控制器1603。系统1699包括通过触摸面板1604可见的显示器1606。在触摸控制器1603的控制下，显示器可在显示器1606上的特定位置处发射光学信号。光学信号向笔1601指示其应当利用确认信号进行响应。所得的确认信号可包括笔驱动信号中的简单改变，其确认其是笔而不是手指触摸，和/或笔可启动用于将笔与其他笔唯一地识别的经编码的笔驱动信号序列。另选地，如果笔无法发射可变信号，则确认信号可包括由笔使用通信连接1697而传输的消息。
笔1601被构造成与触摸传感器1602一起使用。笔1601可在主动模式或被动模式中操作(具有或不具有笔驱动信号)，并且包括被构造成与面板1604接触的一部分例如笔尖1613。在主动模式中操作时，笔电路可包括被构造成经由笔身的发射器部分1614来发射笔驱动信号的信号发生器电路1611。笔驱动信号可包括代码，该代码可为通用的“通配符”代码或相对于在系统1699内使用的其他笔来唯一地识别该笔的识别码。笔1601的接收器电路1607可联接到笔身的接收器部分，该接收器部分和接收器电路1607能够检测存在于触摸面板1604的驱动电极上的触摸传感器驱动信号。
笔电路包括光电探测器电路1612，该光电探测器电路1612被构造成检测由显示器发射的光学信号。在一些实施方案中，光电探测器电路1612包括被构造成检测可见光波长范围中的光学信号的光电二极管。光电探测器电路被布置成使得其通过笔身中的光学窗口1608来从显示器接收光。例如，在一些实施方案中，来自显示器的光可通过光学透明材料例如塑料的环而以光学形式被联接到光电探测器电路，该光学透明材料围绕笔尖。在一些实施方案中，笔尖可由光学透明材料制成，使得笔尖提供光学窗口。在一些具体实施中，笔尖可为具有光传输性质的和导电的，使得笔尖作为笔身的光学窗口和接收器部分两者。
任选地，笔1601和触摸传感器1602可包括通信电路，该通信电路被构造成建立笔1601和触摸传感器1602之间的通信连接1697，例如RF具有光传输性质的和导电的或通信连接。通信连接1697可具有相对较长的延迟，使得在触摸位置识别所需的时间帧内的笔和触摸传感器之间的实时通信为不可能的。
在一些实施方案中，触摸传感器1602为包括触摸面板的电容式触摸传感器，该触摸面板包括在节点处与接收电极电容联接的驱动电极的矩阵。当笔1601或手指触摸触摸面板时，笔1601或手指引起节点处的电容联接的可检测到的变化。
在一些实施方案中，传感器1602为电磁传感器，该电磁传感器包括数字化仪面板和控制器，该控制器被构造成生成数字化仪驱动信号并基于由笔引起的数字化仪面板中的磁场的变化来检测笔。由显示器提供的光学信号通过数字化仪面板可见。笔1601包括被构造成磁联接到数字化仪面板的笔电路，从而使得可由触摸传感器定位的磁场变化。笔电路还包括被构造成感测光学信号的光电探测器电路以及被构造成响应于光学信号来生成确认信号并发射改信号的信号发生器电路。例如，在一些实施方案中，确认信号包括笔磁场的变化。与磁触摸传感器一起使用的笔可通过改变其发射的磁场(例如，相位)来指示其状态(例如，笔尖压力等)。这类似于对由电容式笔所发射的信号进行编码。
在一些具体实施中，确认信号包括笔识别码。例如，触摸传感器控制器可已在先前经由通信连接为笔提供了其识别码。
图16B为示出了使用来自在触摸控制器1603控制下的显示器1606的局部光学信号来确认由笔1601所发射的笔识别码的流程图。笔通过检测高于阈值的信号和/或由于对压敏笔尖开关的激活来检测1621触摸面板表面上的触及。笔的接收器电路检测1622触摸驱动信号并发射笔驱动信号。此时，笔可通过通信连接来与触摸控制器进行通信，但是不存在允许笔识别成功传输至触摸控制器的代码确认。在笔ID确认之前，可对笔驱动信号进行解码，或者可包括通用“通配符”代码。
触摸控制器确定1623触摸面板上的触摸位置。在一些情况下，多个并发触摸发生于触摸面板上，并且在此情形下，触摸控制器确定多个触摸的位置。此时，触摸控制器尚未识别触摸的类型(主动式笔或手指)。触摸控制器使得显示器在触摸位置处提供1624光学信号(称为“光标”)。光标在触摸位置的视频输出中提供局部暂时性变化。例如，视频输出的该变化可包括光强的增加或降低、光标颜色的变化。如果检测到多个并发的未识别的触摸，则光标被显示在触摸位置中的每个触摸位置处。在一些实施方案中，触摸传感器可在可能为主动式笔触摸的位置处显示光标，并且在可能为手指触摸的位置处不显示光标。在一些实施方案中，触摸传感器可按预先确定的顺序在多个触摸位置处显示光标，例如按触摸可能由主动式笔引起的可能性的顺序。
如果笔中当然光电探测器电路未检测到1626满足预先确定的阈值条件的光学信号，则笔继续发射未编码的信号或通配符代码。然而，如果光电探测器电路检测到1626光学信号并且所检测到的光学信号满足阈值条件例如阈值强度和/或颜色变化，则笔将经由笔驱动信号或经由通信连接1697来传输1627其笔识别码。
在一些实施方案中，笔代码先前由触摸传感器或其他外部装置传输至笔。例如，笔代码可经由通信连接或经由与触摸面板的本地连接来从触摸传感器传输至笔，如前文所述。在一些实施方案中，光信号本身可用于将笔代码从触摸传感器传送至笔，例如作为高强度和低强度光脉冲系列。笔代码可基于光标的光学变化而被选择或修改。例如，变化的方向和/或变化的幅值和/或光标的颜色变化可使得笔修改笔代码。在一些实施方案中，笔识别码在例如制造时硬连线至笔或编程到笔固件中。
如果传感器检测到1628笔识别码，则触摸传感器使笔与所检测到的识别码相关联1629，并跟踪1631与笔识别码相关联的笔位置。如果未检测到1628笔识别码，则触摸传感器中止1632光标并将触摸信号的来源识别1633为手指、被动式笔或未配合的主动式笔。
在一些实施方案中，当笔的操作参数低于阈值时，笔在第一状态下操作并发射第一代码，并且当笔的操作参数高于阈值时，笔发射第二代码(或不发射代码)。例如，操作参数可以为笔相对于触摸表面的移动速率，由此使得当笔相对于触摸表面的移动速率低于移动阈值(例如，笔相对于触摸表面固定)时，笔发射第一代码，并且当笔相对于触摸表面的移动速率高于移动阈值时，笔发射第二代码(或停止发射代码)。停止发射代码或发射通用代码可有助于在笔移动期间进行处理，因为其缩短了在笔移动至另一个位置之前在一个位置处完成发送代码的时间和/或缩短了触摸控制器中的处理时间。
在一些实施方案中，笔可包括：被构造成响应于笔的移动来生成信号的传感器，诸如加速度计；以及被构造成基于传感器信号来确定笔的移动是否超过阈值的移动电路，例如比较器或其他电路。在一些实施方案中，笔可包括被构造成建立与触摸传感器的通信连接的通信电路。触摸传感器可处理位置信息，以确定移动速率并且可通过通信连接来向笔提供移动信息。
当笔固定时，所发射的代码可为笔的识别码，该识别码相对于与触摸传感器进行交互的其他笔来唯一地识别该笔。当笔的移动速率超过阈值时，笔发射通用通配符代码，例如代码1111，该代码也可由移动速率高于移动阈值的其他笔来发射。在一些情况下，通用代码可被选择为提供用于识别的最短时间和/或相对于其他代码的最大信噪比。
在一些实施方案中，笔和触摸传感器可对跟踪笔识别的任务进行交替。例如，当笔缓慢移动(低于移动阈值)或固定时，笔向触摸传感器发射其识别码，以识别其自身。当笔更快速地移动时(高于移动阈值)，笔停止发射识别码并且触摸传感器使用类似于用于跟踪多个手指触摸的那些技术来跟踪笔的移动。触摸传感器在笔不发射识别码期间保持对笔的识别。控制器可基于笔的位置的连续性来保持对笔的识别，并且任选地在笔停止发射识别码时对笔的速度进行外推。当笔的移动再次减慢时，笔重新起到发射识别码的责任。
笔发射被构造成利用传感器进行操作的笔驱动信号。在一些实施方案中，笔接收信号例如触摸传感器驱动信号或同步信号，例如通过过滤和/或放大来处理信号，并传输经处理的信号作为笔驱动信号。在其他实施方案中，笔响应于从触摸传感器所接收的信号或响应于内部计时和/或计算来生成其自身的笔驱动信号。
图17的框图示出触摸系统的某些部件，该触摸系统包括笔的一些部件和触摸控制器电路的一些部件。图17的框图显示具有被构造成生成笔驱动信号的信号发生器电路1730的笔1720。所示出得笔身1740的发射器部分1741正在接收电极1761和驱动电极1762的交汇处的触摸面板1650的节点附近发射笔驱动信号1721。接收电极1761电容联接到笔驱动信号1721并联接到驱动电极1762上的触摸传感器驱动信号。响应信号1724响应于笔驱动信号1721而存在于接收电极1761上。响应信号由触摸传感器控制器的前端信号处理电路1780来处理。前端电路可包括例如放大器、模拟过滤器、数字过滤器、解调器等。
在一些实施方案中，前端电路1780包括任选地接收特定形状与时间的信号的信号处理部件，诸如一个或多个过滤器。笔可被构造成发射笔驱动信号，该笔驱动信号具有可与触摸控制器1770的前端电路1780中的信号处理部件兼容的波形形态。笔驱动信号波形和信号处理部件之间的相容性可为笔驱动信号提供更高的信噪比和/或更高的解调效率。可调整笔驱动信号的波形形态，例如峰幅值、斜率、峰宽、上升时间、下降时间、功率密度谱等，使得响应于笔驱动信号(以及可能的触摸传感器驱动信号)在接收电极上生成的信号具有高效解调的波形形态。
在某些情形下，触摸面板上的手指触摸改变了接收电极上的触摸响应信号；在其他情形下，笔发射笔驱动信号改变响应信号。图18显示了代表由触摸控制器驱动到触摸传感器电极上的信号的方波驱动信号1810。响应信号1820显示了由触摸控制器的低阻抗输入电路接收的响应于手指触摸的信号的形状。笔发射笔驱动信号，该笔驱动信号具有与触摸传感器驱动信号相同的信号形状1810，这将生成类似于响应信号1820的响应波形1830，但是较小的联接电容值可能导致响应信号1830的时间常数更小，从而获取更尖锐的峰波形。
触摸控制器包括对所接收的信号的波形与时间敏感的时变过滤，如增益函数F(t)1所示的。如果F(t)1针对手指触摸信号形状诸如1820进行了优化，则过滤器对于笔触摸型号形状诸如1830将不是最优的。
根据一些实施方案，可将触摸控制器输入过滤器调整为折中的过滤函数F(t)2，该过滤函数具有介于手指触摸信号形状和笔触摸信号形状之间的特性，使得来自笔的触摸响应信号和来自手指的触摸响应信号以较高的效率被解调。
根据其他实施方案，笔被构造成发射笔驱动信号1840，该笔驱动信号1840将联接到具有基本上类似于触摸信号1820的改进形状1850的接收电极。因此，笔触摸响应信号模拟手指触摸响应信号，并且笔和手指触摸响应信号两者可通过具有类似效率的增益函数F(t)1而被解调。在一些实施方案中，笔触摸响应信号可具有处于手指触摸响应信号的25％内的时间常数。以信号相关性表示相似性，笔和手指触摸信号可具有大于约γxy(k)＝0.7的相关系数，该相关系数根据相关公式[1]计算得到：
其中N＝所比较的样本数量，x(n)＝手指触摸响应信号的样本，y(n)＝笔触摸响应信号的样本，x＝手指触摸响应样本的平均值，y＝笔触摸样本的平均值，并且k为其中信号x(n)所处的信号y(n)的时间指标。相关系数处于1<xy<1的范围内，其中+1指示完美匹配的信号。
在一些具体实施中，触摸传感器控制器包括被构造成对响应信号进行解调的前端过滤器电路。过滤器电路包括第一解调器和第二解调器，该第一解调器具有测量响应于手指触摸而生成的响应信号的第一解调器功能，该第二解调器具有响应于笔触摸而生成的响应信号的第二解调器功能。控制器可被构造成基于经解调的响应信号力在笔触摸和手指触摸之间进行辨别。响应于可能的笔触摸而生成的经解调的响应信号具有高于笔检测阈值的振幅，并且响应于可能的手指触摸而生成的经解调的响应信号具有高于触摸检测阈值的振幅。当触摸的身份不明时，如果响应于笔触摸而生成的经过滤的响应信号与响应于手指触摸而生成的经过滤的响应信号的比率大于预先确定的阈值，则指示笔触摸。例如，在一些实施方案中，预先确定的阈值可为1.0。
第一过滤器和第二过滤器可包括硬件过滤器并且可被布置用于并行操作。另选地，第一过滤器和第二过滤器可通过数字信号处理来实现。
如前文所述，主动式笔和触摸传感器可建立通信连接，非触摸位置信息通过该通信连接而在笔和触摸传感器之间传送。在一些实施方案中，触摸传感器和笔之间饿通信连接的范围受限，以降低与其他触摸传感器和/或附近的笔进行无意通信的可能性。无线通信连接可包括例如其遵守例如 连接或连接的通信协议的至少一部分的射频(RF)连接。
图19示出了包括传感器1950和主动式笔1910的触摸系统1900。触摸传感器包括具有表面1965的面板1960。传感器可采用电容、电磁、光或其他感测技术来定位笔1910。控制器电路1970被构造成基于有笔1910发射的笔驱动信号1961来从面板1960采集触摸信息。传感器1950还包括被构造成传输和接收无线通信信号以提供传感器1950和主动式笔1910之间的通信连接1999的传感器通信电路1980。传感器通信电路包括被构造成将通信信号传输至笔和/或从笔接收通信信号的至少一个天线1981。在一些实施方案中，传感器为电容式触摸传感器，并且面板包括在其中接收电极和驱动电极交叉的节点处发生电容联接的驱动电极和接收电极的阵列。无线通信信号可在驱动电极和接收电极中的一者或多者上进行传输。电磁屏蔽罩1982可用于使从传感器1950传输的通信信号衰减和/或成形。
至少一个天线1981可包括例如一个或多个偶极天线和/或一个或多个贴片天线。一个或多个天线1981可沿与表面1965相对的面板1960的表面布置，和/或沿面板1960的边缘布置，或被布置在其他合适的位置中。例如，在膝上型电脑具体实施中，天线1981可被布置在键盘下方或沿支持键盘的壳体的一部分进行布置。
在一些具体实施中，系统1900包括通过面板1960可见的显示器，并且无线通信信号经由沿面板1960的显示器的相对表面布置的天线进行传输。
在一些实施方案中，传感器通信电路1980包括被布置成通过相长干涉或相消干涉中的至少一者使所传输的通信信号聚焦来对所传输的通信信号进行波束成形的至少两个天线。该至少两个天线可包括相控天线阵列，其中调整通信信号的振幅和/或相位，以实现所指定的传输信号范围和/或形状。聚焦信号可具有距面板表面小于3米或甚至小于0.3米的工作范围。对于电容式触摸传感器，至少两个天线可包括电容触摸面板的驱动电极和/或接收电极。
传感器可包括限制无线通信信号1999的工作范围的屏蔽罩1982。例如，屏蔽罩可包括被连接和布置成对无线信号进行电磁屏蔽的接地层。在一些实施方案中，系统包括通过面板1965可见的显示器1990。接地层1991可从面板1960沿显示器的相对表面进行布置。
从传感器传输的通信信号可被波束成形、衰减、屏蔽和/或以其他方式成型和/或约束，使得通信信号的辐射能的至少50％呈长方体，该长方体被面板1960的边缘和面板表面1965上方约0.3米的平面包围。在一些具体实施中，所传输的通信信号的能量的至少50％在该长方体内被辐射，其相对于平板表面1865基本上垂直。
笔包括具有笔尖1920的笔身1911，该笔尖1920被构造成接触传感器1950的表面1965。笔驱动电路1930被设置在笔身1911内并且被构造成生成笔驱动信号1921。笔通信电路1915传输和接收无线通信信号，以提供传感器1950和笔1910之间的通信连接1999。笔通信电路包括被构造成将信号传输至传感器1950和/或从传感器1950接收信号的至少一个天线1812。电磁屏蔽罩1913可用于对从笔1910传输的通信信号进行衰减和/或成形。在一些实施方案中，传感器和笔之间的通信连接具有小于约3米诸如约0.3米的工作范围1898。
从笔1910传输的通信信号可被波束成形、衰减、屏蔽和/或以其他方式成型和/或约束，使得通信信号的辐射能的至少50％、至少60％、至少70％或至少80％处于距笔身1911约0.3米的长方体中。例如，在电容式触摸系统中，笔可被构造成传输和接收通信信号，该通信信号的范围相当于在触摸传感器的驱动电极上承载的电容联接信号的范围。在一些具体实施中，通信连接可被禁用，直至检测到电容联接的信号。
由笔检测来自传感器的通信信号或从笔到传感器的通信信号指示笔与传感器的邻近性。在一些具体实施中，传感器通信电路1980可被构造成在笔邻近面板1960时检测笔1910，并在控制器1970检测到笔驱动信号1921之前将笔邻近性信息传送至传感器控制器1970。为了省电，当笔和传感器在通信连接的工作范围之外时，可禁用来自传感器和/或笔的传输。在使用电容式笔和触摸检测的实施方案中，由笔传输的通信信息可由触摸传感器控制器用于确认由控制器检测到的触摸信号由笔驱动信号产生。
如本文先前所述的，与电容式触摸传感器一起使用的一些主动式笔接收触摸传感器驱动信号和发射笔驱动信号作为响应。此类笔在本文中被称为“转发器笔”。
倾斜笔对于此类主动式笔的所测量的位置具有显著影响，特别是在该笔具有位于笔尖后部可评估的距离处的传输部分或接收部分的情况下，该笔尖在触摸位置处接触触摸面板。优选的是，位置确定信号穿过笔尖，该笔尖受到倾斜笔的影响较小。根据本文所公开的一些实施方案，可基于从笔尖发射的信号来计算笔相对于传感器接收电极的位置。将基于在笔尖处所接收的信号来计算笔相对于传感器接收电极的位置。
转发器笔身包括接收器部分和发射器部分，该接收器部分被构造成接收存在于传感器驱动电极上的所感测的驱动信号，并且该发射器部分被构造成发射笔驱动信号，该笔驱动信号电容联接到触摸传感器的接收电极。这两部分中的一个部分(例如，近侧部分)通常位于笔尖处(图10A,1001a)，在操作期间，该部分最接近传感器。其他部分(远侧部分)通常为笔尖后面的远离传感器的环形导电表面(例如，在图10A中以及1001b中所示的笔锥)。两个部分被绝缘的接地屏蔽罩隔开。
在一些转发器笔中，近侧部分为接收器部分并且远侧部分为发射器部分。当笔倾斜时，近侧部分相对于传感器电极稍微移动，但是远侧部分则明显移动，从而引起相对于一个维度的笔的所测量的位置的误差。
本文所公开的实施方案涉及减小触摸位置的倾斜误差的笔。该笔身包括相对于触摸位置处于近侧的第一接收器/发射器部分，以及相对于触摸位置处于远侧的第二接收器/发射器部分。被设置在笔内的笔电路包括被构造成从触摸传感器的驱动电极接收触摸传感器驱动信号的接收器电路。在第一时间段期间，笔通过第一接收器/发射器部分来接收触摸传感器驱动信号，并且在第二时间段期间，通过第二接收器/发射器部分来接收触摸传感器驱动信号。笔包括基于所接收的触摸传感器驱动信号来生成笔驱动信号的信号发生器电路。在第一时间段期间，笔通过第二接收器/发射器部分来发射笔驱动信号，并且在第二时间段期间，通过第一接收器/发射器部分来发射笔驱动信号。例如，在一些具体实施中，第一接收器/发射器部分可包括笔尖的全部或一部分，并且第二接收器/发射器部分可包括笔锥的全部或一部分。
当笔与电容式触摸传感器一起使用时，笔在触摸位置处与触摸传感器的触摸面板电容联接。触摸传感器的信号发生器电路生成触摸传感器驱动信号，并且通常将触摸传感器驱动信号顺序施加至触摸面板的驱动电极。触摸传感器的接收器电路接收存在于触摸面板的接收电极上的响应信号。触摸位置电路基于在接收电极上所承载的响应信号来确定触摸位置，其中用于确定触摸位置的响应信号在第一时间段和第二时间段期间电容联接到所发射的触摸传感器驱动信号和笔驱动信号。在一些实施方案中，沿第一坐标轴的触摸位置可由触摸传感器使用由触摸传感器在第一时间段期间所接收的响应信号来确定。沿第二坐标轴的触摸位置可由触摸传感器使用由触摸传感器在第二时间段期间所接收的响应信号来确定。在笔身得远侧部分和近侧部分之间对笔驱动信号进行交替减小了由触摸传感器所确定的触摸位置的倾斜误差。
图20A示出了具有驱动电极E1–E6和接收电极Rcv1–Rcv6的简化的传感器电极矩阵2000。笔P1位于E3上方，介于Rcv3和Rcv4之间。
图20B示出了电极矩阵2000的剖视图Y-Y，其中笔P1作为转发器笔进行操作，从而通过相对于触摸位置处于远端(远侧)的部分2010来发射笔驱动信号2030，并通过更接近(靠近)触摸位置的部分2020来接收传感器驱动信号D3。当传感器驱动电极E3发射驱动信号D3时，笔P1发射信号2030作为响应，并且传感器接收电极Rcv1–Rcv6接收信号2030，该信号2030的幅值与靠近笔发射部分2010的每个电极的幅值成比例，如图2050所示。
图20C示出了电极矩阵2000的剖视图Y-Y，其中笔P1通过其近侧部分2020来发射笔驱动信号2030并通过其远侧部分2010来接收传感器驱动信号D3。当传感器驱动电极E3发射驱动信号D3时，笔P1发射信号2030作为响应，并且传感器接收电极Rcv1–Rcv6接收信号2030，该信号2030的幅值与靠近笔发射部分2020的每个电极的幅值成比例，如图2051所示。
当笔P1竖直时，使用近侧驱动模式(图20C)与远侧驱动模式(图20B)将使P1的位置测量具有极小的差异，如图2050和图2051的相似性所示的。然而，如果笔P1在与驱动电极E3对准的方向上向一侧倾斜，则近侧驱动结果和远侧驱动结果可能存在显著差异。
图20D示出了电极矩阵2000的用于指示Y方向上的倾斜的视图Y-Y。示出沿驱动电极E3的轴倾斜的笔P1的一部分。P1在近侧驱动模式中操作，从而通过其近侧部分2020来发射笔驱动信号2030并通过其远侧部分2010来接收传感器驱动信号D3。笔P1的倾斜可使近侧部分2020移动成稍微接近接收电极Rcv4，但是部分2020和附近Rcv电极之间电容联接的变化很小，并且图2053指示电极Rcv1–Rcv6上的信号将导致P1相对于Rcv电极的所测量的位置相比于笔未倾斜的情况下的图2050中的测量发生细微改变。
驱动电极E3和远侧部分2010之间的联接已沿电极E3移向到右侧，但是在垂直于驱动电极的轴上不影响P1的所测量的位置(例如，沿垂直电极的移动不影响水平位置测量)。如果由于倾斜而导致2010更靠近E3，则2010和E3之间的电容联接的幅值可能增加，但是由于笔P1与电极E3的轴对准，因此笔P1和最近的驱动电极E3,E2和E4之间电容联接的相对幅值成比例增加或减小，因此笔P1的所测量的位置在垂直于驱动电极的轴上将发生细微改变。
图20E示出了电极矩阵2000的相同的视图Y-Y，其中笔P1在与图20D中相同的位置中倾斜。P1在远侧驱动模式中操作，从而通过其远侧部分2010来发射笔驱动信号2030并通过其近侧部分2020来接收传感器驱动信号D3。笔P1的倾斜使远侧部分2010明显移动，并且笔驱动信号2030与电极Rcv4和Rcv5的联接强于与Rcv3的联接，从而导致图2053中的所接收的信号的轮廓相比于图2050中的信号的轮廓有所改变。因此，倾斜笔P1导致相对于传感器接收电极的所确定的位置的偏移。E3和部分2020之间的联接存在细微变化，因此相对于驱动电极的所确定的位置相比于在远侧驱动模式中操作的未倾斜的笔1(图20B)存在细微变化。
图20F示出了电极矩阵2000的用于指示X方向上的倾斜的视图X-X。倾斜笔P1的效应类似于Y方向上的倾斜，但是在这种情况下，倾斜影响笔P1和驱动电极D1–D6之间的联接。示出了在接收电极Rcv4的轴上倾斜的笔P1的一部分。P1在近侧驱动模式中操作，从而通过其近侧部分2020来发射笔驱动信号2030并通过其远侧部分2010来顺序接收传感器驱动信号D3,D4和D5。笔P1的倾斜可使近侧部分1720发生细微的移动，但是侧部分2010和附近传感器驱动电极E3,E4和E5之间电容联接的变化很显著，因此X维度上的所测量的位置将明显受到倾斜的影响。在示出的示例中，当笔P1的笔尖实际位于E3上方时，将对图2054中所示的信号的轮廓进行内推，以得到电极E4和电极E5之间的所测量的位置。
图20G示出电极矩阵2000的用于指示如图20F所示的X方向上的倾斜的视图X-X。P1在远侧驱动模式中操作，从而通过其远侧部分2010来发射笔驱动信号2030并通过其近侧部分2020来顺序接收传感器驱动信号D2,D3和D4。笔P1的倾斜可使近侧部分2020发生细微的移动。在示出的示例中，将对图2055中所示的信号的轮廓进行内推，以得到电极E3上方的所测量的位置，该所测量的位置对应于传感器P1的笔尖的位置。
远侧部分2010与附近传感器接收电极Rcv4和Rcv3之间的电容联接的变化很显著，但是X维度上的所测量的位置受影响极小，因为由Rcv4相对于Rcv3接收的信号2030的相对幅值几乎保持恒定。
如本文所述，笔在近侧驱动模式和近侧接收模式之间交替，并且可使用近侧驱动模式来测量相对于传感器接收电极的笔的位置，并且可使用近侧接收(远侧驱动)模式来测量相对于传感器驱动电极的笔的位置。
在一些实施方案中，驱动模式/接收模式的交替与非线性信号的使用相结合。例如，如果转发器笔使用一种驱动模式来测量X维和Y维两者上的触摸位置，则由笔发射的信号优选地与所感测的驱动信号成比例。这是优选的，因为笔发射的信号必须包含有关驱动信号的幅值的信息，以便内推相对于驱动电极的笔的位置。
如果笔使用独立的驱动模式/接收模式(和两个独立的时间段)来确定两个维度上的笔位置，则由笔P1在近侧驱动模式期间所发射的信号不必与所感测的驱动信号成比例。相反，在一些实施方案中，由笔发射的信号可具有预先确定的幅值例如最大幅值。例如，大于阈值的任何所接收的触摸传感器驱动信可被转化成固定的幅值信号例如最大幅值。例如，笔电路可包括将所接收的触摸传感器驱动信号与一个或多个幅值进行比较的比较器。包括固定振幅下的脉冲的笔驱动信号在一个维度上传送位置。在其中固定振幅为相对较大(或最大)振幅的具体实施中，笔驱动信号提供可改善信噪比的幅值相对较高的信号序列。在某些情况下，响应于笔驱动信号的响应信号可用于辨别笔与手指触摸。例如，在图23B中，信号2371,2372和2373指示笔触摸，因为该轮廓包括三个同等修改的信号，其中相邻信号(2370和2378)的变化接近于零，这对于手指触摸是罕见的。
另外，笔与手指的辨别通过交替改变模式得到的信号的唯一性而得到增强。首先，交替模式的笔将在每次其他扫描中发射不同的信号，其与手指触摸有所不同。
图21示出了笔2101的简化示意图，其中电路在近侧驱动和近侧接收之间交替。近侧部分2120(笔尖)连接至开关S2，该开关S2将连接2120至接收器放大器A1或笔驱动放大器A2。远侧部分2130(笔锥)连接至开关S2，该开关S2将连接2130至接收器放大器A1或笔驱动放大器A2。
当S1和S2处于示出的位置中时，所感测的驱动信号2180从传感器(未示出)接收并旨在传送至放大器A1，该放大器A1缓冲信号并将其放大。从A1开始，信号由用于控制对信号2180的调制的信号调理器2165来进行处理。如前文所述，调制可包括振幅调制、相位调制、量化、存储和延迟后的重新传输、和/或代码调制。
由信号调理器2165处理之后，信号被放大器A2被缓冲和放大，该放大器A2将笔驱动信号施加至笔2101的发射器部分。当开关S1处于示出的位置中时，发射器部分为远侧部分2130。图2181和图2182显示了可从笔2101发射的两个示例性信号波形，其来源于在信号调理器2165中应用不同的调制类型。一种调制类型为反相放大，由此将线性增益和反相施加至信号2180，从而得到由笔2101发射的信号波形2181。信号波形2181与信号2180成比例并且在幅值上更大。
另选地，信号2180可被量化并由信号调理器1365处理，例如在窗口比较器模式中，超过正阈值+th的信号2180的部分可触发触发器，以锁定在高输出电平下，并且超过阈值-th的信号可使得触发器复位至低电平。然后触发器的输出可施加至放大器A2，该放大器A2将输出放大为方形信号2182，其高幅值和低幅值等于A2输出范围的最大限值。
在另一个实施方案中，信号调理器2165可包括上述窗口比较器并且还可包括取样电路，该取样电路对信号2180的幅值进行取样(在由A1放大之后)。比较器和触发器限定所得的信号2182的正边缘和负边缘，如上所述，并且信号调理器2165可控制信号2182的振幅，因此与信号2180的经取样的幅值成比例，而非与最大值、固定的高值和低值成比例。因此，信号调理器2165可生成与信号2180成比例的信号，并且还可被修改以修改形状(例如，方形化)，并且相对于信号2180而相位相加或相位相减。
信号2167为放大器A2的增益控制。当A2为线性放大器时，可能需要较低的增益来使A2保持在线性操作范围中。当A2在非线性切换的输出模式(如相对于信号波形2182所示的)下操作时，A2的增益可增加。放大器A2可切换为零增益，以实现发射包括空(零信号)符号的代码位的目的。
信号2166为放大器A1的增益控制，该放大器A1可用于调制笔接收的信号并减少正反馈。笔发射部分上的信号的一部分联接到笔接收部分，并且该反馈可能引起不期望的干涉。信号调理器2165的一些功能可生成正反馈，例如生成信号波形2182的比较器模式可为同相信号2180，如图所示。为了避免干涉，在波形2182转变期间，增益控制2166可将放大器A1的增益降至接近零。例如，参考上述比较器功能，A1的增益在阈值+th或-th交叉时可被调整为零，并且可在足以实现信号波形2182转换的时间内保持为零。放大器A1的输入还可在信号2182转变期间暂时接地，以进一步缓解干涉。
信号2146控制屏蔽罩2145，以进一步减小从笔发射部分到笔接收器部分的反馈。信号2146可将屏蔽罩2145连接至低阻抗DC电平诸如本地接地电平，或者信号可被施加至屏蔽罩2145。笔2101可由电池2199供电。附加功能(未示出)可能存在于笔2101中，例如RF收发器、微处理器和存储器。
转发器型笔优选地在传感器的每次扫描期间感测来自最靠近笔位置的驱动电极的一个或多个可顺序测量的信号。在一些实施方案中，笔可测量所感测的信号，并对例如具有最小化延迟的传感器驱动信号执行传送函数，然后在笔驱动中对其进行重新传输。在一些实施方案中，在下文所详述的重新传输之前，延迟可增加。
图23A–图23C显示了来自电容式转发器笔系统的信号的示例，其中笔接收的顺序信号中的每个信号利用传送函数来修改，该传送函数可表示代码位。
对具有三种或更多种状态的笔代码的使用相比于仅使用二进制位的二进制代码允许更多的唯一代码符号。可使用非线性调制来增加在代码中使用的可能“符号”的数量。例如，二进制代码位的每个位仅具有两个可能的符号。八进制位具有八个唯一符号，等。在脉冲串被被施加至一个驱动电极的活动时间段，可由笔发射代码位，或者可在两个(或更多个)顺序活动时间段期间发射两部分代码位。活动时间段按行执行并且可包括例如每行1–10个脉冲。
在一些实施方案中，代码位可具有三种或更多种状态，因此笔代码可通过更少的位和/或更少的数字化仪扫描被传送。电磁(E-M)转发器笔可检测笔接收的信号，并以预先确定的方式改变它们的相位以对信息诸如笔尖压力和/或其他信息进行编码。在一些实施方案中，压力水平1000响应于单个传感器驱动信号在笔发射的单个信号(符号)中被编码。E-M笔通常在每个传感器驱动信号结束之后所测量的传感器驱动信号以及经修改的重新传输的笔驱动信号期间开始发射。
在一些实施方案中，不需要通过第二通信连接例如RF、 进行实时同步。在一些实施方案中，在每个触摸面板的扫描周期中，经由第二通信连接传送的一条消息足以使笔代码同步。在一些实施方案中，可基于在接收电极中所测量的信号幅值来检测多个笔并在X和Y维度上对其独立定位。在一些实施方案中，可执行X和Y中的多个笔位置，其与编码无关。
如前文所述，触摸面板在顺序驱动的驱动电极上发射触摸驱动信号并感测接收电极上的响应信号。可对由笔电路接收的传感器驱动信号执行各种传送函数，以生成笔驱动信号。一些传送函数对由笔从多个例如两个或三个最靠近触摸位置的驱动电极接收的传感器驱动信号的作用基本上相同。一些传送函数可以不同的方式作用于从多个驱动电极中的每个驱动电极接收的所接收的传感器驱动信号。在笔电路应用传送函数之后，笔重新传输景转换的信号作为笔驱动信号，该笔驱动信号根据代码进行了修改。例如，代码位可由包括笔驱动信号的修改来表示，该笔驱动信号为所接收的传感器驱动信号的相位修改形式或振幅调制形式。在这些具体实施中，笔从最靠近触摸位置的多个驱动电极接收触摸驱动信号并重新传输笔驱动信号，该笔驱动信号的幅值与从每个驱动电极所接收的触摸驱动信号成比例。所得的笔驱动信号可由传感器使用，以指示笔的存在和/或指示相对于驱动电极的触摸位置。由于笔驱动信号与从最靠近触摸位置的驱动电极所接收的传感器驱动信号成比例，因此笔驱动信号可用于内插算法中并相对于靠近触摸位置的驱动电极来定位触摸位置。经相位或振幅修改的笔驱动信号还可指示笔代码的位。
图22显示电容式触摸面板2205的信号，该电容式触摸面板2205具有12个驱动电极E1–E12和9个接收电极Rcv1–Rcv9。触摸驱动信号被顺序驱动至12个驱动电极E1–E12上。在触摸面板205的每次扫描中，笔P1将感测从最靠近的触摸驱动电极电容联接至笔(E2、E3和E4)的信号，并对所接收的触摸传感器驱动信号执行传送函数，并将笔驱动信号重新传输至最靠近的接收电极(Rcv1、Rcv2和Rcv3)。
图23A-图23C显示了被顺序驱动到触摸面板2105的驱动电极上的触摸驱动信号10。驱动电极E1在时间D1期间被驱动，E2在时间D2期间被驱动；E3在时间D3期间被驱动，等。触笔P1被定位在电极E3上方，稍微偏移向更靠近E4而非E2，如联接到触笔的信号2321,2322,2323的幅值所指示的。
根据一些实施方案，笔驱动信号为由笔所接收的触摸传感器驱动信号的振幅调制版本。如图23A所示的第一扫描周期(传感器扫描N)示出对进行振幅调制的所接收的触摸传感器驱动信号的修改。两个传感器扫描周期的位置如图23A所示。在传感器扫描N中，笔P1接收触摸传感器驱动信号2321,2322和2323，放大这些信号并以极小的相移对其进行重新传输。2321,2322和2323的相对幅值被保留在笔驱动信号2331,2332和2333中。笔驱动信号2331,2332和2333以最强的方式联接到接收电极Rcv2，其中信号2351,2352和2353包括直接从E2,E3和E4到Rcv2的电极间联接，并与笔驱动信号2331,2332和2333组合以产生传感器接收的信号2351,2352和2353。
Rcv2上的信号可用于使用信号2351,2352和2353相对于基线B5的差值通过内插法来定位触笔P1。同相相加信号如2351,2352和2353无法由被动式触摸生成，因此这些信号指示笔处于P1位置处。
根据一些实施方案，笔驱动信号为由笔所接收的触摸传感器驱动信号的相位调制版本。图23A的传感器扫描N+1示出所接收的触摸传感器驱动信号的相位调制。在传感器扫描N+1中，笔P1接收信号2324,2325和2326，将这些信号反相，并以180°相移对其进行重新传输。2324,2325和2326的相对幅值被保留在笔驱动信号2334,2335和2336中。笔驱动信号2334,2335和2336以最强的方式联接到接收电极Rcv2，其中信号2354,2355和2356包括直接从D2、D3和D4到Rcv2的电极间联接，并与笔驱动信号2331,2332和2333组合以产生传感器接收的信号2351,2352和2353。
信号Rcv2可用于使用信号2354,2355和2356相对于基线B5的差值通过内插法来定位触笔P1。反相信号如2354,2355和2356类似于由被动式触摸生成的那些信号，因此优选的是这些信号用作代码序列中的符号，其包括由其他调制类型生成的其他符号。图23A显示了两位代码序列，一位在扫描N期间被发射并且下个位在扫描N+1期间被发射。这些位传送可用于定位笔并识别笔与其他代码序列的代码。
根据一些实施方案，笔驱动信号为所接收的触摸传感器驱动信号的量化形式，例如如果所接收的触摸传感器驱动信号高于阈值，则输出为固定的高电平，并且如果触笔输入信号低于阈值，则输出为固定的低电平。作为触摸传感器驱动信号的量化形式的笔驱动信号可用于检测触摸的存在并传送笔代码。使用量化方法对所接收的触摸传感器驱动信号的修改示出于图23B得扫描周期N+2中。在传感器扫描N+2期间，笔P1接收信号2321,2322和2323，将它们与阈值Th1进行比较，并重新传输反相的比较器输出。2321,2322和2323的相对幅值未被保留在笔驱动信号2361,2362和2363中。笔驱动信号2361,2362和2363以最强的方式联接到接收电极Rcv2，其中信号2371,2372和2373包括直接从D2、D3和D4到Rcv2的电极间联接，并与笔驱动信号2361,2362和2363组合。
信号Rcv2可用于指示笔P1存在于大致的位置处，并且内插法可用于定位P1。减弱的信号如2371,2372和2373类似于由被动触摸生成的那些信号，但是同样大小的信号2371,2372和2373的轮廓两侧是具有最小化变化的信号2370和2378，其对于被动式手指触摸是不常见的，因此包括该信号轮廓的代码符号指示该笔。
在一些具体实施中，笔驱动信号为所接收的触摸传感器驱动信号相对于两个阈值的量化形式，例如如果所接收的触摸传感器驱动信号高于一个阈值，则笔驱动信号为固定的第一幅值，例如固定的高电平，并且如果所接收的触摸传感器驱动信号高于第二阈值，则笔驱动信号为固定的第二幅值，例如固定的低电平。笔检测高于阈值触摸驱动信号的所接收的触摸传感器驱动信号，并重新传输具有固定的第一幅值的笔驱动信号以指示触笔代码的位。触笔检测低于阈值的所接收的触摸传感器驱动信号，并重新传输具有固定的第二幅值的笔驱动信号。例如，在一些具体实施中，笔检测到高于第一阈值的触摸传感器驱动信号，并重新传输具有固定幅值的笔驱动信号。如果笔检测到高于第二阈值的触摸传感器驱动信号，则笔发射具有零幅值的笔驱动信号以指示笔代码的位。
为所接收的触摸传感器驱动信号的量化版本的笔驱动信号提供由触摸传感器检测到的所得的响应信号，该响应信号可用于指示笔的存在和/或指示触笔代码的位。
在图23B中所示的扫描周期N+3示出了为所接收的触摸传感器驱动信号相对于两个阈值的量化形式的笔驱动信号。在传感器扫描N+3期间，笔P1接收信号2324,2325和2326，将其与阈值Th1进行比较，并重新传输反相比较器输出，除非所接收的信号超过阈值Th2，其中笔不发射信号。2324,2325和2326的相对幅值未被保留在笔驱动信号2364,2365和2366中。笔驱动信号2364,2365和2366以最强的方式联接到接收电极Rcv2，其中信号2374,2375和2376包括直接从D2、D3和D4到Rcv2的电极间联接，并与笔驱动信号2364,2365和2366组合。
信号Rcv2可用于指示笔P1存在于大致的位置处，但是无法用于通过内插法来对触笔P1进行定位。减弱的信号如2374和2376类似于由被动触摸所生成的那些信号，但是减弱的信号2374和2376的轮廓在它们之间具有不变的信号2375并还具有最小化的变化2379，其对于被动式手指触摸是非常不常见的，因此包括该信号轮廓的代码符号指示该笔。
在一些具体实施中，当所接收的触摸传感器驱动信号高于阈值时，笔驱动信号为所接收的触摸传感器驱动信号的空形式，例如输出为零(不变)。此类调制的一个示例被显示在图23B传感器扫描N+3中。在传感器扫描N+3期间，笔P1接收信号2324,2325和2326，将它们与阈值Th1进行比较，并重新传输反相比较器输出，除非所接收的信号超过阈值Th2，其中笔不发射信号。2324,2325和2326的相对幅值未被保留在笔驱动信号2364,2365和2366中。笔驱动信号2364,2365和2366以最强的方式联接到接收电极Rcv2，其中信号2374,2375和2376包括直接从D2、D3和D4到Rcv2的电极间联接，并与笔驱动信号2364,2365和2366组合。
信号Rcv2可用于指示笔P1存在于大致的位置处，但是无法用于通过内插法来对触笔P1进行定位。减弱的信号如2374和2376类似于由被动触摸所生成的那些信号，但是减弱的信号2374和2376的轮廓在它们之间具有不变的信号2375并还具有最小化的变化2379，其对于被动式手指触摸是非常不常见的，因此包括该信号轮廓的代码符号指示该笔。
在一些具体实施中，笔接收触摸传感器驱动信号并且不发射笔驱动信号，如图23C的扫描N+4所示。在传感器扫描N+4期间，笔P1接收信号2324,2325和2326，并且笔不发射信号。通过该无信号条件，不传送笔存在或位置信息，但是该无信号符号可被用作代码序列内的位中的一个位。
传感器扫描周期N+5示出了笔驱动信号的另一示例，该笔驱动信号为所接收的触摸传感器驱动信号的量化形式。在该示例中，笔驱动信号为所接收的触摸传感器驱动信号的同相版本。在传感器扫描N+5期间，笔P1接收信号2321,2322和2323，将它们与阈值Th1进行比较，并重新传输同相的比较器输出。2321,2322和2323的相对幅值未被保留在笔驱动信号2384,2385和2386中。笔驱动信号2384,2385和2386以最强的方式联接到接收电极Rcv2，其中信号2394,2395和2396包括直接从D2,D3和D4到Rcv2的电极间联接，并与笔驱动信号2384,2385和2386组合。
信号Rcv2可用于指示笔P1存在于大致的位置处，但是无法用于通过内插法来对笔P1进行定位。同相相加信号如2394,2395和2396无法由被动式触摸生成，因此序列中的这些信号中的三种信号明确指示笔处于P1位置处。此类信号的唯一性使其成为良好的符号以用作异步代码序列的通配符和/或起始指示符，如下文所详述的。必须以避免正反馈的方式来完成同时同相重新传输。例如，笔接收器电路可在笔驱动信号的转变期间被关闭。
在一些具体实施中，笔驱动信号可与所接收的触摸传感器驱动信号同时重新传输。在其他具体实施中，笔驱动信号可延迟如下文所详述的时间段。
在一些实施方案中，笔接收传感器驱动信号并立即或稍有延迟基于所接收的传感器驱动信号来发射笔驱动信号。在一些实施方案中，笔接收传感器驱动信号并在延迟之后基于所接收的传感器驱动信号来发射笔驱动信号。延迟笔的发射可减小笔驱动信号将生成正反馈的可能性。本文所述的实施方案允许笔能够同时重新传输与触摸传感器驱动信号同相的笔驱动信号，而不存在正反馈或使正反馈减小。
示例性电容式触摸系统包括触摸传感器，该触摸传感器包括在多个节点处电容联接的驱动电极和接收电极方矩阵并且包括控制器。控制器包括被构造成生成触摸传感器驱动信号并在扫描周期期间将触摸传感器驱动信号顺序施加至各个驱动电极的信号发生器电路。触摸传感器中的接收器电路接收该接收电极中的响应信号。可基于响应信号来确定触摸位置。与触摸传感器一起使用的笔包括笔身，该笔身具有接收器部分和发射器部分。笔电路包括接收器电路，该接收器电路被构造成在由触摸传感器进行的对第一驱动电极的扫描期间通过笔身的接收器部分来从触摸传感器的至少第一驱动电极接收触摸传感器驱动信号。笔中的信号发生器电路基于从第一驱动电极接收的触摸传感器驱动信号来生成笔驱动信号，并在对触摸传感器的第二驱动电极的扫描期间通过笔身的发射器部分来发射笔驱动信号。对第二电极的扫描在时间上与对第一驱动电极的扫描分隔开预先确定的时间延迟。
触摸驱动信号在扫描周期期间(周期Td)顺序地地被施加至驱动电极。在一些实施方案中，与触摸面板一起使用的笔接收触摸驱动信号，并且笔向控制器/主机报告所接收的触摸传感器驱动信号幅值。控制器/主机确定笔相对于驱动电极的位置。在一些实施方案中，笔可生成笔驱动信号，该笔驱动信号与所接收的触摸传感器驱动电极的幅值成比例。在这些实施方案中，由于笔驱动信号与所接收的触摸传感器驱动信号成比例，因此有关相对于驱动电极的笔的触摸位置的信息被包括在响应信号中。在一些实施方案中，与触摸面板一起使用的笔接收触摸驱动信号并且笔可基于所接收的触摸传感器驱动信来号确定笔相对于驱动电极的位置。笔经由通信连接例如无线、RF、来向控制器/主机报告相对于驱动电极的触摸位置。
在一些具体实施中，笔可发射笔驱动信号，该笔驱动信号延迟扫描周期的整数倍，例如扫描周期Td的2倍。该延迟使得触摸传感器相对于接收电极来定位笔，同时避免笔驱动信号将生成正反馈的可能性。例如，笔驱动信号可延迟扫描周期Td的任意整数倍(>0)。在一些具体实施中，多个笔驱动信号可如图24所示而被编码，或可传输单个脉冲串以指示相对于触摸面板接收电极的触笔位置。
本文所述的具体实施使得多位代码能够在单个扫描周期中传输至控制器/主机。此外，可基于在笔中测量的信号幅值来确定多个笔相对于驱动电极的位置。可基于在接收电极中测量的响应信号幅值来确定多个笔相对于接收电极的位置。可独立于笔代码来执行相对于驱动电极和接收电极的多个笔位置。
图24示出了具有顺序驱动至11个相邻驱动电极上的触摸驱动信号2410的触摸系统的信号。电极E1在时间D1期间被驱动，E2在时间D2期间被驱动；E3在时间D3期间被驱动，等。重新参见图22所示的触摸面板，笔P1被定位在电极E3上方，稍有偏移以更靠近E4而非E2。笔P1的位置由笔接收的触摸传感器驱动信号2421,2422,2423的幅值来指示。
笔测量高于阈值Th1的信号2421,2422,2423。笔可经由通信连接(例如，Bluetooth)来将信号2421,2422,2423的幅值传输至控制器/主机。笔还可对所接收的触摸传感器驱动信号2431,2422,2423进行内推，以计算相对于驱动电极E2,E3,E4的触摸位置。
笔检测三个高于阈值的信号中的最大信号2422。在例示的实施方案中，响应于高于阈值的所测量的信号，笔在接收到最大信号(2422)之后等待两个周期，然后传输例如在幅值上相等的三个连续的笔驱动信号2431,2432,2433。
笔驱动信号2431,2432,2433与接下来的三个触摸驱动信号(D5,D6和D7)同步(与同相)。根据笔正在传送的特定代码，笔可传输与触摸传感器驱动信号D5,D6和D7同相的信号或可与触摸传感器驱动信号D5,D6和D7异相的笔驱动信号中的一个或多个笔驱动信号。在图24的示例中，笔传输1,0,1代码，其中笔驱动信号2431与触摸传感器驱动信号D5同相，笔驱动信号2432与触摸传感器驱动信号D6成180度异相，并且笔驱动信号2433与触摸传感器驱动信号D7同相。
响应信号2440表示由信号触摸传感器接收电极X所接收的信号。在大多数接收时间期间(D1–D4和D8–D11)，信号的幅值为Th3。触摸将减小这些信号中的一个或多个信号，如本文先前所述的。当触笔正在发射同相信号(例如，2431和2433)时，笔驱动信号2430将与触摸传感器响应信号2440相加。在D5和D7期间，响应信号2441和2443响应于从触笔联接的同相信号2431和2433而在幅值上增加。由于异相触笔信号2432的影响，响应信号2442在幅值上减小。
笔代码可通过这些同相和异相触笔信号被传送至触摸传感器，其中一个代码位被包括在每个扫描周期内的笔驱动信号中，如图8B所示。然而，利用图24所示的方法，多位代码可在单个扫描周期中被传送，而无需进行多次扫描。
所接收的触摸传感器驱动信号的时间与传输笔驱动信号的时间之间的延迟将在确定笔位置时进行考虑。例如，在由图24提供的示例中，开始于D5处的笔驱动信号实际上指示最接近D3的笔位置。
一些实施方案使用笔时间戳和传感器时间戳来识别和跟踪多个笔的位置。如下文所述的，一些实施方案涉及与传感器一起使用的笔。笔电路包括被构造成检测传感器的表面上的笔的触及的触及检测电路。笔中的信号发生器电路生成在笔接触传感器表面时被发射的笔驱动信号。笔中的时钟电路生成与传感器表面上的笔的触及相关联的笔时间戳。笔电路包括提供与触摸传感器的通信连接例如RF、的通信电路。笔时间戳通过通信连接而被传输至传感器。
笔系统包括传感器，该传感器包括具有接触敏感表面的面板以及控制器。该控制器包括被构造成检测传感器表面上的接触事件的接触检测电路。在一些实施方案中，接触事件为笔触摸，并且在其他实施方案中，其可包括笔触摸或手指触摸。当检测到接触事件时，时钟电路生成传感器时间戳。通信电路与笔和传感器通信地连接，从而允许笔将笔时间戳发送至传感器。控制器中的接触事件跟踪电路使笔时间戳与传感器时间戳相关联，并使用这些时间戳关联来识别和跟踪笔的移动。接触跟踪电路还可在笔触摸与手指触摸之间进行辨别。传感器时间戳和笔时间戳可相对于彼此异步。
例如，对于每次触摸，接触跟踪电路可计算接触的传感器时间戳与接触的笔时间戳之间的差值。接触跟踪电路使用传感器时间戳与笔时间戳之间的差值来跟踪多个笔的移动。用于使笔时间戳与传感器时间戳相关联的延迟可大于传感器和笔之间的通信连接的延迟。
在一些具体实施中，传感器为包括触摸面板的电容式触摸传感器，该触摸面板具有在节点处电容联接的驱动电极和接收电极。控制器包括被构造成生成触摸传感器驱动信号并将触摸传感器驱动信号顺序地施加至驱动电极的信号发生器电路。触摸控制器中的接收器电路接收接收电极上的响应信号，该响应信号指示触摸面板上的接触事件。接触事件可为手指触摸或笔触摸。
在其他具体实施中，传感器为具有面板的电磁传感器，该面板具有用于驱动和接收磁联接的信号的电极。控制器包括被构造成生成传感器驱动信号并将传感器驱动信号顺序地施加至电极的信号发生器电路。控制器中的接收器电路接收电极上的响应信号，该响应信号指示面板上的笔接触事件。
如本文若干实施方案中所述的使用时间戳的系统允许识别与传感器一起使用的多个笔，而无需用于识别每个笔的唯一代码。触摸传感器在检测到传感器上的所有接触事件时，使用传感器的本地时钟来对这些接触事件加盖时间戳。每个笔还可使用其内部时钟来对所有接触事件加盖时间戳。通过比较接触事件，使笔时间戳与传感器时间戳相关联。笔通过通信连接例如来与传感器进行通信。时间戳的相关性可能超过通信连接的延迟。本文所公开的实施方案使用笔时间戳来与传感器时间戳相结合，以辨别笔触摸与手指触摸，并且利用或不利用笔识别码来辨别和识别多个笔，并且对短通信链路延迟的依赖性极小。由于使用笔时间戳与传感器时间戳，因此笔和传感器之间的通信的计时和延迟并非是关键的。时间戳可增强笔信号的检测与噪声。
如图25和图26所示，示例性触摸系统可包括具有电容式触摸面板和控制器的传感器2510、以及一个或多个笔P1,P2。图25和图26示出具有驱动电极E1–E6和接收电极Rcv1–Rcv6的简化的传感器电极矩阵。在图25中，笔P1被定位在E3上方，介于Rcv3和Rcv4之间。在图26中，P1被定位在E5和Rcv5上方，并且笔P2被定位在Rcv5上方，介于E3和E4之间。应当理解，典型的传感器具有明显大于6×6的触摸面板矩阵，但是该尺寸仅限于示例性目的，这在讨论表1中的时间线期间将显而易见。
传感器2510具有时钟，该时钟被取样以形成与接触事件对应的时间戳，该触摸事件可为触摸事件或笔事件。接触事件包括在传感器驱动信号期间发生的所接收的信号中的高于阈值(>th)的变化。每个接触事件获取传感器时间戳(tS)。
在一个实施方案中，笔P1和笔P2的操作方式如下：当笔的笔尖开关关闭时，笔检测传感器驱动信号。如果信号高于阈值，则笔发射笔驱动信号。笔驱动信号可包括与所接收的触摸传感器驱动信号同相的具有最大幅值的脉冲(导致接收电极的信号幅值增加，而非通常的手指触摸的典型幅值下降)。因此，由于笔驱动信号的相位相加特性，由笔触摸引起的响应信号可与由手指触摸生成的响应信号区分开。在其中笔接触可与手指触摸(例如，E-M笔)明确地进行区分的其他实施方案中，笔只需要响应于从传感器接收的信号来发射其信号。
每个笔P1,P2具有被取样以创建与笔事件对应的时间戳的时钟。笔事件包括所接收的触摸传感器驱动信号中的高于阈值(>th)的变化。对每个笔事件加盖时间戳。有效的笔事件仅应发生于传感器驱动周期期间，因此可为每个传感器驱动周期分配一个笔时间戳(tP)。笔时钟彼此异步，并且与传感器时钟异步。笔和传感器时钟具有类似的时间分辨率，并且该分辨率可至少足以分辨一个电极驱动时间与另一个电极驱动时间。
表1显示了传感器2510的扫描期间的事件的时间线。针对示例性目的，表1的时间线被简化。例如，两个笔和传感器的时间戳的分辨率均为0.3ms，并且电极驱动时间也是0.5ms。这远长于典型驱动时间，但是6×6传感器10也小于典型的传感器，因此总传感器扫描时间在典型范围内。
表1
在表1中，
·列A显示了实际时间，增量为0.5ms。
·列B和列C显示了在每个时间增量期间驱动的传感器2510的电极。
·列D描述了在笔P1内发生的事件。
·列E显示了由P1施加的时间戳。这些时间戳不反映实际时间(也不反映传感器时间)。在该示例中，P1时钟任意赋予相对于实际时间的1ms的偏移。
·列F显示了由传感器检测到的事件。
·列G显示了事件的传感器处理的结果/结论。
·列H显示了由传感器时钟施加的时间戳。
·列I显示了通信事件。
·列J描述了在笔P2内发生的事件。
·列K显示了由P2施加的时间戳。P2时钟任意赋予相对于实际时间的3.5ms的偏移。
·列L显示了对事件的备注。
在这一简化的示例中，电极1–6以0.5ms的间隔顺序扫描，之后是0.5ms的无扫描周期。在t＝18.0ms处，P1的笔尖开关关闭，从而激活P1。在t＝19ms处，P1从电极2接收高于阈值的信号(参见图27)。P1重新传输笔驱动信号以作为响应，并且存储时间戳tP1＝19.0。传感器2510从P1接收高于阈值的信号，对其进行测量，然后将信号识别为可能的笔信号。时间戳tS＝69由传感器2510进行存储。在接下来的两个时间段19.5和20.0期间，两个高于阈值的附加信号为由P1接收的加盖时间戳tc1＝20.5和tP21.0，并被重新传输至传感器10，其中它们是所接收的加盖时间戳tS＝69.5和tS＝70。所得的信号轮廓2716(图27)包括对幅值几乎相同的相邻电极的三个响应，其还可用于确认P1的轮廓2716指示笔而不是触摸响应。
在时间段21结束时，传感器2510可解析和内推所接收的信号，并使用上述方法来确定被定位在电极E3中心且介于Rcv2和Rcv3之间的明确的笔信号(非触摸信号)。笔的身份尚不清楚，因为尚未接收到来自P1的通信。扫描继续，并且P1和传感器2510之间的附加信号组发生交换。可存储附加信号组的时间戳，但是在该示例中，仅存储紧跟在触及之后的时间戳，并且还将存储与该时间戳对应的笔状态。
在被标记为Intrim1的期间，P1发送具有所存储的时间戳及其他状态(例如，笔尖压力、序列号等)的通信(comm)信号。与三个触及后信号的所有三个信号时间可被传输，或者在该示例中，一个时间戳用于指示一组三个信号在tP1＝21.0处结束。同样在时间段Intrim1期间，传感器2510从P1接收通信消息，并且(对于其中必须辨别笔和触摸的电容式系统)，使用以下标准中的一个或多个标准来确认接触事件为笔：
1.笔信号幅值变化：在该示例中，信号增加指示笔。
2.笔信号轮廓：(一次扫描期间所接收的信号组的相对幅值，例如图27项目2716)对于笔可以是唯一的，并且不可能由触摸引起。在该示例中，轮廓2716具有三个相邻的正信号变化，并且两侧接收电极相对于基线b具有极小的变化(图27)。轮廓2716指示笔而非手指轮廓。即使轮廓2716已显示了三个相邻的减小信号，其中使两侧接收电极上的信号变化最小化，但更可能是笔而不是手指触摸。
3.笔代码：笔可按触摸的非特征性方式来改变其笔驱动信号，如表1的时间线所示的。
4.接触事件和笔通信消息之间的时间的关联性。
假定笔事件之后为来自P1的通信，传感器2510可确定：
·被定位在E3和Rcv3上方的笔具有P1的序列号。
·笔时间戳tP1＝21.0对应于传感器时间戳tS＝70。tS时钟和tP1时钟的时间差为70-21＝49。
在已建立P1和传感器2510之间的时间戳的关联性之后，通过使用其时间戳和传感器时间戳之间的差值，P1可被定位在多个笔或触摸事件之间。例如，再次参见表1中的时间线，P1继续发射信号直至其被提离。其笔尖开关在t＝2023.5ms处打开，使得P1在tP1＝2024ms处存储上一个高于阈值的信号(提离)时间戳。传感器2510还存储时间戳为tS＝2073的其上一个与P1相关的高于阈值的(提离)时间戳。在随后的某个时间处，P1经由通信来将提离时间戳发送至传感器10，并且通过存储与tS＝2073对应的tP1＝2024，传感器10重新同步至P1。
在随后的某个时间，在intrm时间2(任意的时间量，通常小于10秒，假定P1处于主动模式中)之后，当笔尖开关在t＝2522.0处关闭时，P1再次触及。在这一接近最糟糕的情形下，笔P1在与提离位置不同的位置处重新触摸，并且笔P2与P1同时触及并且几乎处于先前被P1占据的相同位置中。在传感器10的后续扫描中，P2在t＝2521.5和t＝2522.5之间接收并重新传输信号，并且P1在t＝2523和t＝2524之间进行重新传输。传感器10记录结束于时间戳tS＝2572.5的一个位置处并且结束于时间戳tS＝2574.0的第二位置处的触及信号。随后，(并且在不同时间)P1和P2将通信消息发送至传感器2510，该通信消息包括触及状态、时间戳和序列号。
然后，传感器2510可将一个笔识别为P1。假定先前计算的tS时钟和tP1时钟之间的时间差为49ms，传感器2510计算来自其tS时钟的两个最近接收的时间戳与来自尚未识别的接触的两个所接收的时间戳之间的差值。对于P1，差值tS-tP1为2574-2525＝49，其为与P1的已知差值。因此，居于电极E5和Rcv5中心的接触为P1。其他接触必须为P2，因此tS和tP2之间的时间差的计算式为2572.5-3722.5＝2250。当P2提离时，该差值可被更新，并且可用于在包括触及、提离等的后续事件期间或在笔信号由于噪声或快速移动而可被测量时识别P2。
在另一个情形下，笔P3无法发射同相(相加)信号如P1和P2，因此其发射如表2的时间线2所示的代码序列。
表2
在表2中，
·列A显示了实际时间，增量为0.5ms。
·列B和列C显示了在每个时间增量期间驱动的传感器2510的电极。
·列D描述了在笔P1内发生的事件。
·列E显示了由P1施加的时间戳。这些时间戳不反映实际时间(也不反映传感器时间)。在该示例中，P1时钟任意赋予相对于实际时间的1ms的偏移。
·列F显示了由传感器检测到的事件。
·列G显示了事件的传感器处理的结果/结论。
·列H显示了由传感器时钟施加的时间戳。
·列I显示了通信事件。
·列J显示了对事件的备注。
在触及之后的第一次扫描中，P3接收并重新传输反相信号(如图28所示的)。反相信号传感器接收信号，与手指触摸一样。然而，该轮廓可被识别为可能是笔，因为在t＝19,19.5和20处接收的三个信号大致相等(参见图28中的轮廓2817)。并且这些信号两侧的信号(t＝18.5和20.5)处于基线b处，这意味着它们基本上不受触摸的影响。这些信号序列对于手指触摸将是非常不常见的，但是笔P3使用附加信号代码来确保其发射被明确识别为笔。
在触及之后的第二次扫描中，P3接收传感器信号并且不发射信号。之后，P3在所有后续扫描中接收并重新传输反相信号，直至提离。这在表2中的时间线2中示出，其中P3在结束于t＝20.0处的三个时间点处接收并重新传输信号，然后P3在结束于t＝23.5处的时间点处接收三个高于阈值的信号，但是不发射信号作为响应。在之后的扫描中，P3在结束于t＝27处的三个时间点处接收并重新传输信号，从而完成可被传感器10唯一地识别为笔而不是手指触摸的代码序列。在其中P3不发射信号的扫描之后(t＝25ms之后的任意时间)，P3发送包括指示触及的时间戳t＝22的通信消息。与本文所述的一些其他代码不同，该代码并非旨在唯一地识别笔P3与其他笔，而只是用于辨别P3与手指触摸。如前文相对于P1所述的，传感器2510存储与时钟差值(tS＝82-(tP3＝22)＝60ms)相关联的P3的序列号，并且用于在后续的触及事件期间识别P3，如上文所述。
交替笔轮廓的另一示例如上文所述，其中笔尖在用作接收器部分和用作发射器部分之间交替。当笔以该方式操作时，传感器将在交替扫描期间接收到不同的信号。这可用于在笔与手指触摸之间明确地进行辨别，即使笔使用反相驱动信号。
P3可继续在每次触及之后跳过一次扫描，或者传感器2510可将通信消息发送至P3以指示识别已完成，并且P3可不跳过扫描进行重新传输，只要保持与传感器2510的通信连接。任选地，P3可在t＝29处发送第二时间戳，从而指示代码的完成。
如上文所述，笔的时钟可重新同步，以保持相对于传感器时钟的准确的时间差，但是在某些情况下，时钟将会偏移并损失准确度，或者笔或传感器时钟可能关闭。在发生这种情况时，必须重复最初识别笔并同步其时钟的过程(如相对于P1所述，开始于t＝18处)。优选地，在对笔的使用期间，保持时钟同步。即使时钟明显偏移，但是它们仍可在快速移动和短暂提离期间可靠地识别笔，以用于诸如打点I's、交叉t's以及字词之间等目的。
用于时间戳的传感器时钟优选地与传感器电极驱动计时同步。如果笔时钟具有足够高的分辨率，例如如果时钟周期短于驱动一个传感器电极的时间，则笔时间戳可用于在垂直于驱动电机的一个维度上对笔进行大致定位。例如，笔可接收传感器信号，并且将与所接收的信号对应的时间戳传送至传感器。在一些情况下，传感器可接收时间戳，但是未接收到任何笔信号。这可能发生在存在噪声或者笔不发射信号的情况下(例如就P3而言，在t＝23处)。给定笔时间戳和已知的时钟差值，传感器可计算与笔时间戳对应的驱动电极，并且因此计算笔的位置(在一个维度上)。
一般来讲，在触摸系统中，传感器可不报告接触之后的对面板的第一次扫描中的接触(被称为“跳过扫描”)，并且不报告该接触直至接触之后对面板进行第二次扫描。使用跳过扫描传输笔代码的第一位以允许使用更多的代码，从而使更多的笔能够同时用于触摸系统中。图29显示示出了在若干情形下使用用于笔代码的跳过扫描的图表2999。轻击触摸的延迟被估计为约2.5次扫描。“F”指示线2920中的手指接触，并且发射与图表2999的相位相减的线2910的笔驱动信号的笔的笔接触指示第一接触之后的扫描次数。在该示例中，示出包括跳过扫描的四次扫描。线2920示出发生手指接触之后的笔的操作。在手指接触之后的跳过(1st)扫描期间，由传感器接收的响应信号指示手指接触。在手指接触之后的第二次扫描期间，由传感器接收的响应信号指示手指接触，并且在第二次扫描期间检测到手指接触之后，将该手指接触报告给主机。
表2999的线2931–2933示出了其中系统可识别三个笔并且在接触发生之后的第二次扫描中报告笔接触的具体实施方式。在接触面板时，笔尖开关被按压并且笔开始发射笔驱动信号。如前文所述，笔驱动信号可从传感器驱动信号相位相减，其减小了电容联接并类似于手指触摸(由线2931–2962中的“F”所指示的)。笔驱动信号可交替地与传感器驱动信号相位相加，其增加了电容联接(由线2931–2962中的“P”所指示的)。例如，相位相减信号可表示代码位“0”，并且相位相加信号可表示代码位“1”。在该情形中，笔代码的第一位被包括在笔驱动信号中并在跳过扫描(笔接触之后的第一次扫描)期间存在于传感器的响应信号上。在笔接触之后的第二次扫描期间，笔代码的第二位被包括在笔驱动信号中，该笔代码的第二位由传感器经由响应信号接收，并且笔接触和笔代码被报告给主机。表2999的线2941–2946示出了其中系统可识别六个笔并且在笔接触发生之后的第三次扫描期间报告笔接触的具体实施方式。在接触面板时，笔尖开关被按压并且笔开始发射笔驱动信号。在该情形中，笔代码的第一位被包括在笔驱动信号中并在跳过扫描(笔接触之后的第一次扫描)期间存在于传感器的响应信号上。在笔接触之后的第二次扫描期间，笔代码的第二位被包括在笔驱动信号中，并且该笔代码的第二位由传感器经由响应信号接收。在笔接触之后的第三次扫描期间，笔代码的第三位被包括在笔驱动信号中，该代码的第三位由传感器经由响应信号接收，并且笔接触和笔代码被报告给主机。
表2999的线2951–2962示出了其中系统可识别十二个笔并且在笔接触发生之后的第四次扫描期间报告笔接触的具体实施方式。在接触面板时，笔尖开关被按压并且笔开始发射笔驱动信号。在该情形中，笔代码的第一位被包括在笔驱动信号中并在跳过扫描(笔接触之后的第一次扫描)期间存在于传感器的响应信号上。在笔接触之后的第二次扫描期间，笔代码的第二位被包括在笔驱动信号中，并且该笔代码的第二位由传感器经由响应信号接收。在笔接触之后的第三次扫描期间，笔代码的第三位被包括在笔驱动信号中，并且该笔代码的第三位由传感器经由响应信号接收。在笔接触之后的第四次扫描期间，笔代码的第四位和最后一位被包括在笔驱动信号中，并且该代码的第四位由传感器经由响应信号接收。将笔接触和笔代码报告至主机。
当无意触摸被错误地识别为有意触摸时，触摸传感器将会不准确。无意触摸的一个来源发生在笔或手指有意触摸触摸面板时，以及用户将手掌或腕部放置在触摸面板上时。手掌或腕部可形成暂时重叠有意触摸的一个或多个无意触摸。触摸控制器需要排除无意触摸，同时接受一个或多个时间上并发的有意触摸。如本文所述以及图30的流程所示的，触摸过程涉及两层方法，首先使用包括第一辨别方法和/或第一组标准的第一方法来在有意触摸与无意触摸之间进行辨别3001。接下来，对于每个已识别的有意触摸，使用包括第二辨别方法和/或第二组标准的第二方法来在笔与手指触摸之间进行辨别3002。
下面在图31中示出的示例(以及本文所述的其他示例)在具有驱动电机和接收电极的交互电容触摸屏系统的上下文内提供。这些电极可具有各种形状，诸如菱形、简单矩形等。节点发生在驱动电极和接收电极的交汇处。触摸信号指示驱动电极和接收电极的交汇处的由某对象接触引起的所测量的电容的变化。接触发生在其中触摸屏系统的静电场与物理对象之间存在可测量的交互时。触摸轮廓尺寸意指与物理对象交互的节点的基本上连续的区域。拒绝的接触被用户确定为非预期的和/或不需要的，并且未由触摸传感器控制器报告。
被动式笔(笔尖宽约5mm)的条间距(约5mm)小于手指的条间距(约9mm)。笔产生的信号相对于电极图案改变其位置。由触摸屏系统产生的静电场的强度以可预测的方式直接在节点上和节点之间改变。该变化随笔在传感器的表面上方移动而为显而易见的。较宽的手指往往具有较少的高/低信号变化，因为随着手指在传感器的表面上方移动，其在停止与场中的另一个相邻峰交互之前开始与场中的相邻峰进行交互。手指一般具有比笔更高的信号，因为较宽的手指可比笔与更多的静电场线进行交互。
必须接受笔的较低信号电平，同时仍能够排除具有更高电平的无意触摸(诸如手掌)。这通过利用一系列规则对笔触摸进行定量来完成，这些规则比手指触摸的规则具有更多的限制。
用于识别可能的手指接触的方法已在共有的美国专利8,493,355中有所描述，该专利以引用方式并入本文。对于低至手指(低磁滞)阈值的节点，识别可能的手指触摸可被执行。根据这些接触的触摸轮廓尺寸来执行无意触摸(手掌)排除，通过对象与电平远低于可接受的触摸电平(甚至低于笔触摸电平)的节点的交互来测量手掌。由于触摸轮廓尺寸而针对手指被认定无效的可能的接触被标记为保留的。根据触摸轮廓的形状确定例外，使得产生较大触摸轮廓的某些对象将不会被排除。还根据触摸轮廓的形状确定例外，使得产生较小触摸轮廓的某些对象将不会被排除。
在其中可能的手指接触信号电平未超过手指触及(高磁滞)阈值的情况下，还进行检查以确定是否将其作为笔接触。如果是这样，针对特殊处理lai将接触标记为笔，使得将其从手指触及(高磁滞)阈值中剔除。
类似的方法然后使用比笔认证更严格的规则检查来较低电平信号。相对于手指触摸，笔触摸必须与保留节点保持更大的距离。另外，需要指定半径处的周围节点接近环境电平。环境意指指示与对象无交互的信号电平。接近可意指固定的低水平交互量，或随接触水平变化的值。
任选地，如果接触被认定为笔，则所有其他接触均可被排除。任选地，当允许多个笔接触时，仅可排除笔接触近侧的非笔接触。任选地，将仅排除位于相对于笔接触的特定位置处的非笔接触。该位置可在本专利申请的上下文中进行限定。(例如，捕获签名时的侧掌。)
接触在其使用寿命期间可能不允许改变身份(笔与手指)。接触在其使用寿命中可将身份从笔改变为手指，但是不允许将身份从手指改变为笔。低电平笔接触可能需要较长的时间(若干个样本)被识别和报告为笔，以便提高可靠性和减少假接触。
非圆形接触形状可用于笔尖，以产生与磁力线交互的X或Y(接收或传输)的可测量的差值，这取决于笔与触摸屏电极的旋转对齐。笔尖形状本身可独立于对准进行测量。
主动式笔(笔尖宽约1mm或2mm)可被设计为模拟手指或被动式笔。在一些操作模式中，主动式笔不尝试提供明确将其识别为笔的唯一信号。一些笔实际产生比具有更宽笔尖的被动式笔更宽的触摸轮廓。这是由于与和最近的接收电极相邻的接收电极具有更大的(与被动式笔相比)联接。在这里，用于认证笔的规则可不同于被动式笔，因为对于接近环境电平的周围节点必须指定更大的半径。环境意指指示与对象无交互的信号电平。该指定的半径还可限定除圆形之外的周围椭圆形(或矩形区域与方形区域)。
图31为示出辨别无意触摸和有意触摸，并且然后处理每个所识别的有意触摸以辨别笔触摸和手指触摸的流程图。该方法包括识别无意(手掌)触摸、笔触摸、手指触摸和/或未限定为手掌、笔或手指的其他可能的触摸以及与触摸轮廓相关联的“保留”节点。该方法包括通过扫描触摸面板电极以查找具有高于触摸阈值的最强信号的节点来识别触摸节点3105。如果该节点以及与该节点相邻的区域中的节点先前尚未被保留，则将该节点和与该区域相邻的预先确定区域内的节点一起被保留。保留节点意指将该节点识别为与手掌、笔、手指或其他触摸相关联，这将该节点从进一步扫描中移除以识别附加触摸。另选地，与依赖预先确定区域不同，可扫描并保留邻近中心节点和离中心节点越来越远的节点，直到发现其低于触摸阈值，但这会增加处理时间。该方法以这种方式迭代扫描阵列中所有未保留的节点，直至达到所支持的触摸的最大数量或未找到附加触摸。
将新触摸与旧触摸的列表进行比较。如果新触摸与旧触摸配对，则新触摸取代当前触摸的列表中的旧触摸。在一种方法中，通过比较新触摸与旧触摸之间的距离来实现新触摸与旧触摸之间的配对。新触摸与旧触摸按照最近距离顺序配对，并且配对中的新触摸取代当前触摸的列表中的旧触摸。可任选地施加附加处理以校正快速运动伪影，使得新触摸与旧有触摸适当配对。
在发生触摸时，可通过在接收电极之间进行内插3110来任选地提高对所识别的触摸的位置的分辨率。例如，内插法可涉及缩放节点之间的信号强度的比率。在一些具体实施中，缩放该比率涉及缩放两个相邻接收电极的信号强度的比率。有关识别触摸的方法的附加信息在共有的美国专利8,493,355中有所描述，该专利以引用方式并入本文。
触摸轮廓的边缘、面积、斜率和/或其他参数可在触摸面板的二维电极阵列的节点(或内插位置)处从所测量的信号电平的二维数据数组进行提取B15。可使用相关性技术来将所测量的信号电平的复杂阵列分离为表示分量轮廓例如多个触摸轮廓的一个或多个子阵列。此类技术在于2013年4月8日提交的共有的美国专利申请S/N 61/809549(代理人案卷号71088US002)中进行了详细描述，该专利申请以引用方式并入本文。
对在过程3115中提取的触摸轮廓的参数进行检查，以在之间有意触摸或无意触摸(例如由手掌引起)进行辨别3120。例如通过将触摸轮廓的尺寸以及与手指触摸相关联的尺寸阈值进行比较，该辨别可涉及对每个触摸轮廓应用第一标准。如果触摸轮廓的尺寸大于阈值，则可执行3125附加处理以确定触摸轮廓是否与指示多触摸事件的一个或多个例外形状一致。如果触摸轮廓与例外形状不一致3130，则该触摸被识别为无意触摸例如手掌，并且保留手掌的触摸轮廓。
如果触摸轮廓的尺寸小于阈值或者与例外形状相一致，则该触摸可被识别为手指触摸、笔触摸或者笔或手指的多触摸。图31示出的过程可通过相对于第二标准分析触摸信号来在手指触摸3140与可能的笔触摸之间进行辨别3135。在一些实施方案中，分析涉及将触摸信号的峰值幅值与一个或多个幅值阈值进行比较。如果触摸信号的幅值大于与手指触摸相关联的第一阈值，则该触摸被识别为手指触摸；并且如果触摸信号的幅值高于第三阈值但是低于第二阈值，则该触摸被识别为笔触摸。对于具有介于第二阈值和第三阈值之间的信号电平的触摸，该触摸可为笔或手指，并且可施加进一步处理以在笔与手指触摸之间进行辨别。在一些实施方案中，笔/手指触摸辨别分析可涉及将触摸轮廓边缘处的信号幅值的斜率与斜率阈值进行比较。更陡的斜率指示可能的笔触摸。更平缓的斜率指示手指触摸。
如前文所述，笔触摸可通过发射笔驱动信号的主动式笔或者类似于用户手指进行操作的被动式笔来实现。存在的主动式笔可被3145,3150识别，因为如果主动式笔信号驱动接收电极和/或由于例如笔和触摸传感器控制器之间单独的通信链路，则响应信号存在可识别的差异。
如果笔为被动式笔，则可将一个或多个触摸轮廓参数与一个或多个附加阈值进行比较以确认笔触摸。例如，所分析的触摸轮廓与最靠近的保留触摸轮廓之间的距离例如最短距离或峰之间的距离可与距离轮廓进行比较3155。在一些实施方案中，分析的触摸轮廓与一个或多个保留的触摸轮廓之间的角度可以与环境阈值进行比较3160。不满足这些标准的轮廓可被识别为非笔触摸3165。
在一些实施方案中，可检测3170笔触摸的预先确定的半径内的周围节点的信号电平。如果周围节点的信号电平高于噪声阈值，则触摸轮廓可被识别3175为非笔轮廓。非笔轮廓可任选地被保留或被认定无效3190。使触摸轮廓无效意指触摸轮廓不被保留。使非笔轮廓无效可基于附加标准。例如，与笔轮廓相距预先确定距离内的非笔轮廓可被认定无效和/或处于笔轮廓的预先确定角度内的非笔轮廓可被认定无效。
然而，如果某触摸先前已被识别3180为手指触摸，则与笔触摸一致的触摸轮廓可被保留为手指触摸。如果已识别为笔触摸的新触摸与被识别为手指触摸的旧触摸配对，则新触摸可被重新识别为手指触摸。如果新(笔)触摸与旧笔触摸配对，则该触摸可被识别3185为笔触摸。
辨别有意触摸与无意触摸可基于触摸轮廓的峰之间的尺寸、形状和/或关系、以及轮廓的尺寸和/或形状。从触摸信号测量数据的二维阵列提取尺寸、形状和峰值。如果触摸轮廓尺寸小于最大手指尺寸阈值并且具有高于峰阈值的至少一个峰值，则将该触摸确定为笔触摸或手指触摸。另外，检查触摸轮廓以辨别笔与手指触摸，如前文所述。如果触摸轮廓尺寸小于最大手指尺寸阈值并且没有峰值，则该触摸轮廓被保留并作为无意触摸而被认定无效(排除)。
如果触摸轮廓具有的尺寸超过最大blob阈值，在触摸轮廓可被保留并作为无意触摸而被排除。甚至在达到最大blob阈值之后，仍继续分析触摸信号值的数据阵列以确定所排除的触摸轮廓的边界。具有大于最大手指阈值并且小于最大Blob阈值的尺寸的触摸轮廓还可进一步分析，以确定该触摸轮廓是否与例外轮廓一致。
图32A示出了具有小于最大手指尺寸的尺寸并且具有高于峰阈值的峰的示例性触摸轮廓。该触摸轮廓被识别为有意触摸并执行进一步的分析。
图32B示出le具有小于最大手指尺寸的尺寸并且不具有高于峰阈值的峰的示例性触摸轮廓。该触摸轮廓被识别为无意触摸并被排除。
图32C示出了具有大于最大Blob尺寸的尺寸并且具有高于峰阈值的三个峰的示例性触摸轮廓。该触摸轮廓被识别为无意触摸并被排除。
图32D示出了具有大于最大手指尺寸且小于最大Blob尺寸的尺寸并且具有两个峰的示例性触摸轮廓。即使触摸轮廓大于最大手指尺寸阈值，也将该触摸识别为有意触摸，因为每个峰的尺寸小于有意触摸的尺寸/峰阈值。
图32E示出了具有大于最大手指尺寸且小于最大Blob尺寸的尺寸并且具有一个峰的示例性触摸轮廓。图32E的触摸轮廓的尺寸和形状与图32D的触摸轮廓的尺寸和形状相同。然而，图32D的触摸轮廓具有高于峰阈值两个的峰，并且图32E仅有高于峰阈值的一个峰。因此，图32E的触摸轮廓被识别为无意触摸，因为每个峰的尺寸大于有意触摸的尺寸/峰阈值。
图32F示出了基于触摸轮廓形状将其识别为无意触摸的示例性触摸轮廓。触摸轮廓的尺寸小于最大手指尺寸轮廓，然而，该轮廓被识别为无意触摸，因为节点中的一个节点和峰之间的距离大于节点至峰阈值。
上文列出的规则为可用于在有意触摸与无意触摸之间进行辨别的规则的示例。其他规则可用于分析和/或其他图案识别技术。
图33为根据一些实施方案的操作触摸传感器的方法的流程图。分析3310触摸信号以采集触摸传感器的表面上的触摸的轮廓。触摸轮廓由具有高于触摸阈值的信号值的相连节点的边缘界定。对触摸轮廓内对应于信号峰的一个或多个峰节点进行识别3320。有意触摸和无意触摸之间的辨别基于3330一个或多个峰节点以及触摸轮廓的面积或形状之间的关系。
在一些具体实施中，如果触摸轮廓包括一个峰节点并且轮廓的尺寸大于手指触摸的阈值尺寸，则将该触摸确定为无意触摸。如果触摸轮廓包括多个峰节点并且轮廓的尺寸大于该触摸轮廓内的多个触摸的阈值面积，则将该触摸确定为无意的。可基于单位量峰节点的触摸轮廓的尺寸来将触摸确定为无意的。如果轮廓中的至少一个非峰节点与最靠近该非峰节点的峰节点之间的距离超过阈值距离，则可将该触摸确定为无意的。
在一些实施方案中，将触摸分类为无意的或有意的基于触摸面板的多次扫描的一个或多个触摸轮廓参数的历史。触摸轮廓参数可包括以下参数中的至少一者：触摸轮廓内的峰节点的数量、轮廓尺寸、轮廓形状、以及多次扫描中的触摸轮廓节点之间的连接。在一些实施方案中，识别连续的无意触摸。在一个具体实施中，基于触摸面板的第一次扫描来将触摸轮廓分类为无意的。在下一次扫描中，将具有高于触摸阈值(连接至先前扫描的无意触摸轮廓的节点)的信号值的任何节点分类为连续无意触摸的轮廓内的节点。连续无意触摸继续，直至至少一次扫描复位，其中无意触摸的每个节点具有低于触摸阈值的触摸信号值。在已对触摸面板进行至少一次扫描之后，将处于无意触摸的触摸轮廓内的后续的触摸识别为有意触摸，其中无意触摸的轮廓内没有节点具有高于阈值的信号值。
有意触摸与无意触摸之间的辨别可发生在触摸分析的第一过程期间。在识别出有意触摸之后，进一步分析有意触摸的触摸轮廓以在有意手指触摸与有意笔触摸之间进行辨别。
本文公开了各种实施方案，其包括以下各项目：
项目1.一种与触摸传感器一起使用的笔，包括：
笔身，该笔身包括：
第一端部，该第一端部被构造成向触摸传感器提供触摸输入并在主动模式中操作；和
第二端部，该第二端部被构造成向触摸传感器提供触摸输入并在主动模式或被动模式中操作。
项目2.根据项目1所述的笔，其中该第二端部被构造成在被动模式中操作。
项目3.根据项目1至项目2中任一项所述的笔，还包括被构造成将第二端部在主动模式和被动模式之间进行切换的开关。
项目4.根据项目3所述的笔，其中：
第一端部包括第一导电发射器部分；并且
第二端部包括第二导电发射器部分；并且
电路包括笔驱动电路，该笔驱动电路被构造成通过第一端部的第一发射器部分来发射第一笔驱动信号并通过第二端部的第二发射器部分来发射第二笔驱动信号。
项目5.根据项目4所述的笔，其中笔身包括抓握部分，并且当第二笔端在主动模式中操作时，第二发射器部分与笔身的抓握部分电绝缘，并且当该笔端在被动模式中操作时，第二发射器部分电连接到该笔身的该抓握部分。
项目6.根据项目4所述的笔，其中第一笔驱动信号和第二笔驱动信号中的至少一者包括代码。
项目7.根据项目6所述的笔，其中该代码为笔的识别码。
项目8.根据项目6所述的笔，其中该代码为笔端的识别码。
项目9.根据项目6所述的笔，其中该代码包括指示第一笔端和第二笔端中的至少一者的功能的功能代码。
项目10.根据项目9所述的笔，还包括一个或多个开关，其中第一笔端和第二笔端中的至少一者的功能由该一个或多个开关的状态确定。
项目11.根据项目1至项目10中任一项所述的笔，还包括被布置成当高于第一阈值水平的第一力被施加至笔的第一端部处的笔尖时激活该笔的第一压力激活开关。
项目12.根据项目11所述的笔，还包括被布置成当高于阈值水平的力被施加至笔的第二端部处的笔尖时激活该笔的第二压力激活开关。
项目13.根据项目12所述的笔，其中如果第一力低于第一阈值水平并且第二力低于第二阈值水平，则该笔被去激活。
项目14.根据项目1至项目13中任一项所述的笔，其中笔电路包括被构造成建立与触摸传感器的通信连接的通信电路。
项目15.根据项目14所述的笔，其中该触摸传感器被构造成通过通信连接来向笔提供有关笔端的功能的信息。
项目16.根据项目14所述的笔，其中笔电路还包括至少一个开关和笔电路，该至少一个开关改变笔功能，该笔电路被构造成经由通信连接来将有关笔功能的信传送至触摸传感器。
项目17.根据项目16所述的笔，其中该开关被构造成将笔功能从擦除改变为标记。
项目18.根据项目1所述的笔，其中第一端部包括第一笔尖，并且第二端部包括第二笔尖，并且第一笔尖具有小于第二笔尖的横截面直径。
项目19.根据项目18所述的笔，其中第一笔尖具有在约0.7mm至1.7mm的范围内的横截面直径，并且第二笔尖具有在约3mm至约7mm的范围内的横截面直径。
项目20.一种与触摸传感器一起使用的笔，包括：
笔身，该笔身包括导电发射器部分；以及笔电路，该笔电路包括：
通信电路，该通信电路被构造成在笔和外部装置之间提供通信连接并且通过该通信连接来接收代码；以及
笔驱动电路，该笔驱动电路被构造成生成包括代码的笔驱动信号，该笔驱动信号通过笔身的发射器部分而被发射。
项目21.根据项目20所述的笔，其中：
笔身包括与发射器部分电绝缘并且静电屏蔽的导电接收器部分；并且
该笔驱动电路包括被构造成从触摸传感器的驱动电极接收触摸传感器驱动信号的接收器电路，
其中笔驱动电路基于从驱动电极接收的触摸传感器驱动信号来生成笔驱动信号。
项目22.根据项目21所述的笔，其中包括代码的笔驱动信号包括以下各项中的至少一者：
相对于触摸传感器驱动信号反相的脉冲；以及
与触摸传感器驱动信号既非相位相加也非相位相减的脉冲。
项目23.根据项目21所述的笔，其中包括代码的笔驱动信号包括相对于触摸传感器驱动信号异相的脉冲。
项目24.根据项目23所述的笔，其中该脉冲包括以下各项中的至少一者：
0度异相；
180度异相；
+90度异相；和
-90度异相。
项目25.根据项目21所述的笔，其中该笔驱动电路被构造成通过对所接收的触摸传感器驱动信号进行相位调制来将代码包括在笔驱动信号中。
项目26.根据项目21所述的笔，其中该笔驱动电路被构造成通过对所接收的触摸传感器驱动信号进行振幅调制来将代码包括在笔驱动信号中。
项目27.根据项目21所述的笔，其中该笔驱动电路被构造成同时接收触摸传感器驱动信号以及生成笔驱动信号。
项目28.根据项目20所述的笔，其中外部装置包括触摸传感器。
项目29.根据项目20至项目28中任一项所述的笔，其中笔电路被构造成经由所述通信连接来将与以下各项中的至少一者相关联的信息传输至所述外部装置：
项目30.根据项目20至项目29中任一项所述的笔，其中代码为笔的识别码。
项目31.根据项目20至项目30中任一项所述的笔，其中通信连接为无线连接。
项目32.根据项目20至项目31中任一项所述的笔，其中笔电路被构造成经由通信连接来将与以下各项中的至少一者相关联的信息传输至外部装置：
笔倾斜角；
笔杆开关状态；
笔尖开关状态；
电池电量；
全局唯一标识符；
锁定的驱动信号；和
所接收的触摸传感器驱动信号幅值。
项目33.根据项目20至项目32中任一项所述的笔，其中笔电路被构造成经由通信连接来从外部装置接收与以下各项中的至少一者相关联的信息：
多个触摸传感器驱动信号窄脉冲；
触摸传感器驱动信号频率；
用于启用或禁用笔驱动信号的命令；
用于启用或禁用笔驱动信号的笔尖开关门控的命令；
笔代码；
笔驱动信号电平；以及
用于笔和触摸传感器之间的无线连接的标识符。
项目34.根据项目20至项目33中任一项所述的笔，其中笔电路被构造成在通信连接被建立并且笔代码被接收到之后发射笔驱动信号。
项目35.根据项目20至项目34中任一项所述的笔，其中笔电路还包括压敏笔尖开关，并且其中笔电路被构造成在压敏笔尖开关被激活之后发射笔驱动信号。
项目36.一种触摸系统，包括：
触摸传感器，该触摸传感器包括：
在多个节点处电容联接的驱动电极和接收电极的矩阵；
控制器，该控制器被构造成：
生成触摸传感器驱动信号并将该触摸传感器驱动信号施加至驱动电极；
基于存在于接收电极上的响应信号来检测触摸；以及与触摸传感器一起使用的笔，该笔包括：
笔电路，该笔电路包括：
通信电路，该通信电路被构造成提供与外部装置的通信连接并通过该通信连接来接收代码；以及
笔驱动电路，该笔驱动电路被构造成生成包括代码的笔驱动信号并发射该笔驱动信号；
其中当笔靠近接收电极时，笔驱动信号电容联接到触摸传感器的接收电极，并且触摸传感器控制器被构造成通过接收电极来从笔接收代码。
项目37.根据项目36所述的笔，其中外部装置为触摸传感器控制器。
项目38.根据项目36所述的笔，其中外部装置为与多个笔和多个触摸传感器进行通信的中央处理器。
项目39.根据项目36所述的笔，其中控制器被构造成基于代码来识别笔并将触摸位置和笔识别信息传输至中央处理器。
项目40.根据项目36至项目39中任一项所述的笔，其中控制器被构造成在检测到笔接触时抑制至中央处理器的手指接触输出。
项目41.一种触摸系统，包括：
多个触摸传感器；
多个笔，每个笔包括：
笔身；以及
被设置在该笔身内的笔电路，该笔电路被构造成生成包括识别码的笔驱动信号；以及
通信地联接到每个笔和每个触摸传感器的中央处理器，该中央处理器被构造成将识别码传输至多个笔并将笔识别代码传输至多个触摸传感器。
项目42.一种与触摸传感器一起使用的笔，包括：
笔身；以及被设置在该笔身内的笔电路，该笔电路包括：
通信电路，该通信电路被构造成提供与触摸传感器的通信连接并通过该通信连接从触摸传感器接收协调信息；以及
笔驱动电路，该笔驱动电路被构造成生成包括多位代码序列的笔驱动信号，其中笔驱动电路响应于协调信息来重启多位代码序列。
项目43.根据项目42所述的笔，还包括被构造成接收有关触摸传感器驱动信号的信息的接收器电路，其中笔驱动信号基于触摸传感器驱动信号信息而生成。
项目44.根据项目43所述的笔，其中有关触摸传感器驱动信号的信息包括从触摸传感器接收的同步信号。
项目45.根据项目42所述的笔，其中：
笔身包括与发射器部分电绝缘并且静电屏蔽的导电接收器部分；
笔驱动电路包括被构造成从触摸传感器的驱动电极接收触摸传感器驱动信号的接收器电路；并且
其中笔驱动电路基于从驱动电极接收的触摸传感器驱动信号来生成包括多位代码序列的笔驱动信号。
项目46.根据项目45所述的笔，其中对于触摸传感器驱动信号的每次扫描，笔驱动信号包括多位代码序列中的一个位。
项目47.根据项目45所述的笔，其中每个位包括一比特的多位代码。
项目48.根据项目45所述的笔，其中每个位包括多比特的多位代码。
项目49.根据项目45所述的笔，其中笔驱动电路被构造成通过对所接收的触摸传感器驱动信号进行相位调制来将多位代码包括在笔驱动信号中。
项目50.根据项目45所述的笔，其中笔驱动电路被构造成通过对触摸传感器驱动信号进行振幅调制来将多位代码包括在笔驱动信号中。
项目51.根据项目42所述的笔，其中多位代码序列包括四位代码序列。
项目52.一种触摸系统，包括：
触摸传感器，该触摸传感器包括被构造成发送协调信息的通信电路；以及
笔，该笔包括：
笔身；以及
被设置在该笔身内的笔电路，该笔电路包括：
通信电路，该通信电路被构造成从触摸传感器接收协调信息；以及
笔驱动电路，该笔驱动电路被构造成生成包括重复多位代码序列的笔驱动信号，其中响应于协调信息，该笔驱动电路重启多位代码序列。
项目53.一种触摸系统，包括：
触摸传感器，该触摸传感器包括被构造成发送包括位计数的协调信息的通信电路；以及
笔，该笔包括：
笔身；以及
被设置在笔身内的笔电路，该笔电路包括：
通信电路，该通信电路被构造成从触摸传感器接收协调信息；以及
笔驱动电路，该笔驱动电路被构造成生成包括重复多位代码序列的笔驱动信号，其中响应于协调信息，笔驱动电路发射由位计数指示的位。
项目54.一种与触摸传感器一起使用的笔，包括：
笔身；以及
被设置在该笔身内的笔电路，该笔电路被构造成生成起始代码指示符，之后生成包括笔的识别码的笔驱动信号。
项目55.根据项目54所述的笔，其中：
笔身包括光学或红外窗口；并且
笔电路包括光学或红外发射器，并且起始代码指示符为由光学或红外发射器通过光学窗口发射的光学信号。
项目56.根据项目54至项目55中任一项所述的笔，其中笔驱动信号包括起始代码指示符，之后是识别码的位。
项目57.根据项目56所述的笔，其中起始代码指示符为与代码位唯一区分开的代码序列。
项目58.根据项目56所述的笔，其中起始代码具有的相位不同于识别码的位的相位。
项目59.根据项目56所述的笔，其中起始代码指示符具有的幅值不同于识别码的位的幅值。
项目60.根据项目56所述的笔，其中：
笔身包括接收器部分；并且
笔电路包括被构造成通过接收器部分来接收触摸传感器驱动信号的接收器电路，并且其中起始代码指示符包括量化形式的所接收的触摸传感器驱动信号。
项目61.根据项目60所述的笔，其中笔电路被构造成将所接收的触摸传感器驱动信号的信号电平与阈值进行比较，并将启动信号指示器包括在笔驱动信号中；如果所接收的触摸传感器驱动信号大于阈值，则该起始代码指示符具有第一信号电平；并且如果所接收的触摸传感器驱动信号小于阈值，则起始代码指示符具有第二信号电平。
项目62.根据项目61所述的笔，其中第一信号电平相对于第二信号电平反相。
项目63.一种触摸系统，包括：
与触摸传感器一起使用的笔，该笔包括：
笔身；以及
被设置在笔身内的笔电路，该笔电路被构造成发射起始代码指示符，之后发射包括笔的识别码的笔驱动信号。
触摸传感器，该触摸传感器包括：
触摸面板，该触摸面板包括驱动电极和接收电极的矩阵；以及
控制器，该控制器包括：
信号发生器电路，该信号发生器电路被构造成生成触摸驱动信号并将触摸驱动信号施加至驱动电极；以及
接收器电路，该接收器电路被构造成从笔接收起始代码指示符并接收接收电极上的响应信号，其中该响应信号包括由笔发射的代码。
项目64.根据项目63所述的系统，其中：
笔身包括光学或红外窗口；并且
笔电路包括光学或红外发射器，并且起始代码指示符为由光学或红外发射器通过光学窗口发射的光学或红外信号；并且
触摸传感器包括被构造成检测光学或红外信号的光学或红外检测器。
项目65.根据项目63至项目64中任一项所述的系统，其中：
笔驱动信号包括起始代码指示符，之后是识别码的位；并且
触摸传感器响应信号包括起始代码指示符和由笔发射的代码。
项目66.与触摸传感器一起使用的笔，包括：
笔身；以及
被设置在笔身内的笔电路，该笔电路被构造成生成和发射笔驱动信号，如果该笔处于第一状态，则笔驱动信号包括第一代码，并且如果该笔处于第二状态，则笔驱动信号包括不同于第一代码的第二代码。
项目67.根据项目66所述的笔，其中：
当笔处于第一状态中时，笔根据第一组功能来与触摸传感器进行交互；并且
当笔处于第二状态时，笔格局不同于第一组功能的第二组功能来与触摸传感器进行交互。
项目68.一种与触摸传感器一起使用的笔，包括：
笔身；以及
被设置在笔身内的笔电路，该笔电路包括被构造成生成包括代码的笔驱动信号的笔驱动电路，当笔靠近触摸传感器时，笔驱动信号联接到触摸传感器的电极，其中代码包括在笔与触摸传感器配合之前的第一代码，并且代码包括在笔与触摸传感器配合之后的不同于第一代码的第二代码。
项目69.根据项目68所述的笔，其中第一代码为由所有未配合的笔使用的通配符代码，并且第二代码包括相对于与触摸传感器进行交互的其他笔来识别该笔的识别码。
项目70.根据项目68至项目69中任一项所述的笔，其中：
当笔与触摸传感器配合之前，笔根据一组有限的功能来与触摸传感器进行交互；并且
当笔与触摸传感器配合之后，笔根据一组扩展的功能来与触摸传感器进行交互。
项目71.根据项目68至项目70中任一项所述的笔，其中笔电路包括通信电路，该通信电路被构造成建立与触摸传感器的无线通信连接并且通过该通信连接来从触摸传感器接收第二代码。
项目72.根据项目71所述的笔，其中：
第二代码为笔的识别码；
通信电路被构造成建立与多个触摸传感器中的每个触摸传感器的通信连接；并且
笔被构造成针对多个触摸传感器中的每个触摸传感器来发射不同的识别码。
项目73.根据项目68至项目72中任一项所述的笔，其中笔驱动电路被构造成将第一代码包括在笔驱动信号中，以对以下情况中的至少一种情况作出响应：
与触摸传感器交互预先确定的时间段；和
预先确定的输入。
项目74.根据项目68至项目73中任一项所述的笔，其中笔电路被构造成从触摸传感器接收第二代码。
项目75.根据项目74所述的笔，其中第二代码通过电磁信号、光学信号和磁信号中的至少一者来传输。
项目76.根据项目75所述的笔，其中光学信号通过触摸传感器的触摸面板而被传输至笔。
项目77.根据项目68至项目76中任一项所述的笔，其中笔电路包括一个或多个输入装置，并且笔驱动电路基于一个或多个输入装置的状态来接收第二代码。
项目78.根据项目77所述的笔，其中一个或多个输入装置包括开关、压力传感器、倾斜传感器和加速度计中的一者或多者。
项目79.根据项目68至项目78中任一项所述的笔，其中：
笔身还包括：
导电接收器部分；与接收器部分电绝缘并
电联接至笔驱动电路的导电发射器部分，笔驱动信号由发射器部分而被发射；并且
笔电路还包括：
接收器电路，该接收器电路被构造成接收通过笔身的接收器部分而被施加至传感器的驱动电极的传感器驱动信号，其中笔驱动信号包括作为传感器驱动信号的调制型式的波形。
项目80.根据项目79所述的笔，其中包括代码的笔驱动信号包括与传感器驱动信号相位相减的至少一个脉冲。
项目81.根据项目79所述的笔，其中包括代码的笔驱动信号包括至少一个波形，该至少一个波形包括与触摸传感器驱动信号相位相减的信号。
项目82.一种系统，包括：
至少一个传感器，所述至少一个传感器包括：
驱动电极和接收电极的矩阵；
控制器，该控制器被构造成：
生成传感器驱动信号并将传感器驱动信号施加到驱动电极；并
基于存在于接收电极上的响应信号lai检测笔；以及至少一个笔，该至少一个笔包括：
笔身；以及
被设置在笔身内的笔电路，该笔电路包括：
被构造成生成包括代码的笔驱动信号的笔驱动电路，当笔靠近传感器时，笔驱动信号联接到传感器的电极，其中代码包括在笔与传感器配合之前的第一代码，并且代码包括在笔与传感器配合之后的第二代码。
项目83.根据项目82所述的系统，包括被构造成在笔和传感器之间建立无线通信连接的通信电路。
项目84.根据项目82至项目83中任一项所述的系统，其中传感器被构造成保持用过的笔代码的列表和可用的笔代码的列表。
项目85.根据项目82至项目84中任一项所述的系统，其中：
传感器被构造成经由通信连接来将代码请求发送至笔电路；并且
响应于代码请求，该笔电路被构造成在笔与传感器配合时发射第二代码并在笔未与传感器配合时发射第一代码。
项目86.根据项目82所述的系统，其中传感器将由笔发射的第二代码与用过的代码的列表进行比较，并在该第二代码被包括在列表中时将笔识别为先前已配合的笔。
项目87.根据项目82至项目86中任一项所述的系统，其中传感器被构造成在笔发射第一代码时将第二代码分配给笔。
项目88.根据项目87所述的系统，其中传感器被构造成：
确认笔正在发射所分配的第二代码；
响应于该确认来将传感器分配的由第二代码添加至用过的代码的列表中；并
将笔标记为已配合的。
项目89.根据项目82至项目88中任一项所述的系统，其中笔被构造成建立与多个触摸传感器中的每个触摸传感器的无线通信连接。
项目90.根据项目82至项目89中任一项所述的系统，其中传感器包括复位区域，并且控制器在笔触摸复位区域时通过传感器驱动电极来向笔发送第二代码。
项目91.根据项目82至项目90中任一项所述的系统，其中系统包括显示器，在该显示器上显示关于如何复位笔代码的指令。
项目92.根据项目91所述的系统，其中传感器响应于成功完成指令通过传感器驱动电极来将第二代码发送至笔。
项目93.一种与传感器一起使用的笔，包括：
笔身，该笔身包括：
发射器部分；
光学窗口；以及
笔电路，该笔电路包括：
光电探测器电路，该光电探测器电路被构造成感测通过光学窗口传输的光学信号；以及
信号发生器电路，该信号发生器电路被构造成响应于光学信号而生成包括识别码的笔驱动信号，并通过发射器部分来发射笔驱动信号。
项目94.根据项目93所述的笔，其中笔驱动电路被构造成在检测到光学信号的变化之前发射包括通配符代码的笔驱动信号，并在检测到光学信号的变化之后发射包括识别码的笔驱动信号。
项目95.根据项目94所述的笔，其中笔驱动电路被构造成在未检测到光学信号的变化的情况下连续发射包括通用代码的笔驱动信号。
项目96.根据项目94所述的笔，其中变化包括强度变化和颜色变化中的一者或多者。
项目97.根据项目93至项目96中任一项所述的笔，其中：
笔电路包括被构造成从传感器接收传感器驱动信号的接收器电路；并且
信号发生器电路被构造成在接收到传感器驱动信号之后开始发射笔驱动信号。
项目98.根据项目93至项目97中任一项所述的笔，其中笔电路包括被构造成提供与传感器的通信连接的通信电路，并且识别码通过通信连接而被传输至笔。
项目99.根据项目93至项目98中任一项所述的笔，其中笔电路包括被构造成从传感器接收定位信号的接收器电路，并且识别码通过定位信号而被传输至笔。
项目100.根据项目93至项目99中任一项所述的笔，其中识别码被编程到笔硬件或固件中。
项目101.根据项目93至项目100中任一项所述的笔，其中信号发生器电路被构造成基于光学信号来改变笔识别码。
项目102.一种系统，包括：
传感器，该传感器包括：
传感器面板，其中由显示器提供的光学信号通过该面板可见；
控制器，该控制器被构造成：
生成传感器驱动信号并基于传感器面板的至少一个信号变化来检测笔触摸；
与传感器一起使用的笔，该笔包括：
笔电路，该笔电路被构造成联接到面板，从而导致可由传感器定位的信号变化；以及被构造成感测光学信号的光电探测器电路；
信号发生器电路，该信号发生器电路被构造成响应于光学信号来生成确认信号并发射该确认信号。
项目103.根据项目102所述的系统，其中确认信号包括识别码。
项目104.根据项目102至项目103中任一项所述的系统，其中面板包括电容传感器面板。
项目105.根据项目102至项目103中任一项所述的系统，其中面板包括力传感器面板。
项目106.根据项目102至项目103中任一项所述的系统，其中面板包括声传感器面板。
项目107.根据项目102至项目103中任一项所述的系统，其中面板包括光学传感器面板。
项目108.根据项目102至项目107中任一项所述的系统，其中控制器被构造成确定触摸位置并控制显示器以在触摸位置处提供光学信号。
项目109.根据项目108所述的系统，其中光学信号包括光标。
项目110.根据项目102至项目109中任一项所述的系统，其中控制器被构造成确定多个并发触摸的位置并控制显示器以在触摸位置处提供光学信号。
项目111.根据项目102至项目110中任一项所述的系统，其中控制器被构造成：
确定多个并发触摸的位置；
识别最可能是笔触摸位置的位置中的一个或多个位置；并控制显示器以在一个或多个最可能的笔触摸位置处提供光学信号。
项目112.根据项目102至项目111中任一项所述的系统，其中控制器被构造成控制显示器以提高和降低光学信号的强度。
项目113.根据项目102至项目112中任一项所述的系统，其中控制器被构造成控制显示器，以改变光学信号的颜色。
项目114.根据项目102至项目113中任一项所述的系统，其中控制器被构造成经由响应信号来接收识别码。
项目115.根据项目102至项目114中任一项所述的系统，其中：
确认信号包括笔识别码；并且控制器被构造成：
确定触摸的位置；
控制显示器以改变触摸位置处的光学信号；
如果经由触摸传感器响应信号接收到来自笔的识别码，则使识别码与笔相关联；
并且如果未接收到识别码，则停止光学信号并将该触摸识别为未配合的笔或手指触摸。
项目116.根据项目102至项目115中任一项所述的系统，其中控制器被构造成：
确定触摸的位置；
控制显示器以改变触摸的位置处的光学信号；
接收用于指示光学信号由笔接收到的确认信号；并
在未接收到确认信号时，停止光学信号并将触摸识别为被动式笔或手指触摸。
项目117.一种系统，包括：
磁数字化仪，该磁数字化仪包括：
数字化仪面板；
控制器，该控制器被构造成：
生成数字化仪驱动信号并基于数字化仪中的磁场的改变来检测笔。
由显示器提供的通过数字化仪可见的光学信号；
与数字化仪一起使用的笔，该笔包括：
笔身，该笔身包括：
笔电路，该笔电路被构造成磁联接到数字化仪，从而导致可由数字化仪定位的磁场变化；
以及
笔电路，该笔电路包括：
被构造成感测光学信号的光电探测器电路；
信号发生器电路，该信号发生器电路被构造成响应于光学信号来生成确认信号并发射信号。
项目118.根据项目117所述的系统，其中确认信号包括笔磁场的变化。
项目119.根据项目117所述的系统，其中确认信号包括笔识别码。
项目120.一种与传感器面板一起使用的笔，包括：
笔身；
包括设置在笔身内的笔驱动电路的笔电路，该笔驱动电路被构造成发射笔驱动信号，其中如果笔的移动速率低于阈值，则笔驱动信号包括第一代码，并且如果笔的移动速率高于阈值，则笔驱动信号包括不同于第一代码的第二代码。
项目121.根据项目120所述的笔，还包括：
笔传感器，该笔传感器被构造成响应于笔的移动来生成信号；以及
移动电路，该移动电路被构造成基于传感器信号来确定笔的移动是否超过阈值。
项目122.根据项目121所述的笔，其中笔传感器包括加速度计。
项目123.根据项目120至项目122中任一项所述的笔，还包括被构造成提供与传感器面板的通信连接的通信电路，其中笔移动信息由笔经由通信连接从触摸传感器接收。
项目124.根据项目120至项目123中任一项所述的笔，其中：
第一代码为识别笔的识别码；并且
第二代码为通用代码。
项目125.根据项目124所述的笔，其中通用代码被选择为相对于其他代码具有识别所需的最短时间。
项目126.根据项目124所述的笔，其中通用代码被选择为相对于其他代码具有最大信噪比。
项目127.一种系统，包括：
传感器面板；
被构造成确定笔身的移动速率是否超过阈值的移动电路；
笔，该笔包括：
笔身；以及
包括被设置在笔身内的笔驱动电路的笔电路，该笔驱动电路被构造成发射笔驱动信号，其中如果笔的移动速率低于阈值，则笔驱动信号包括第一代码，并且如果笔的移动速率高于阈值，则笔驱动信号包括不同于第一代码的第二代码。
项目128.根据项目127所述的系统，其中第一代码为笔的识别码，并且第二代码为多个笔用于与触摸传感器进行交互的通用代码。
项目129.根据项目127至项目128中任一项所述的系统，其中笔电路包括移动电路。
项目130.根据项目127至项目129中任一项所述的系统，还包括：
联接到传感器面板的控制器，该控制器包括移动电路；以及
被构造成提供笔和控制器之间的通信连接的通信电路，其中控制器经由通信连接来将移动信息发送至笔。
项目131.一种系统，包括：
传感器面板和控制器；以及
被构造成与传感器面板进行交互的主动式笔，其中当笔在第一状态下操作时，控制器识别笔，并且当笔在不同于第一状态的第二状态下操作时，笔发送用于标识笔的代码。
项目132.根据项目131所述的系统，其中：
第一状态包括笔相对于传感器面板的传感器表面的移动速率低于阈值速率；并且
第二状态包括笔相对于传感器表面的移动速率高于阈值速率。
项目133.根据项目131至项目132中任一项所述的系统，其中当笔在第一状态中操作时，控制器基于由笔发射的笔识别码来识别笔，并且当笔在第二状态中操作时，控制器通过触摸位置处理来识别笔。
项目134.根据项目131至项目133中任一项所述的系统，其中控制器被构造成在基于笔识别码来识别笔和基于触摸位置处理来识别笔之间进行转换。
项目135.一种触摸系统，包括：
触摸传感器，该触摸传感器包括：
在多个节点处电容联接的驱动电极和接收电极的矩阵；
控制器，该控制器被构造成：
生成触摸传感器驱动信号并将该触摸传感器驱动信号施加至驱动电极；
基于存在于接收电极上的响应信号来检测触摸；以及
与触摸传感器一起使用的笔，该笔包括：
笔身，该笔身包括：
导电发射器部分；以及
笔电路，该笔电路包括：
信号发生器电路，该信号发生器电路被构造成基于触摸传感器驱动信号来生成笔驱动信号并通过笔身的发射器部分来发射笔驱动信号，其中当笔驱动信号电容联接到接收电极时，响应信号响应于笔驱动信号而在接收电极上产生与响应信号响应于手指触摸而产生相比具有基本上类似的波形。
项目136.根据项目135所述的系统，其中由信号发生器电路生成的笔驱动信号模拟手指触摸的效果。
项目137.一种与触摸传感器一起使用的笔，包括：
笔身，该笔身包括：
导电发射器部分；以及
笔电路，该笔电路包括：
信号发生器电路，该信号发生器电路被构造成生成笔驱动信号并通过笔身的发射器部分来发射该笔驱动信号，其中当笔驱动信号电容联接到接收电极时，响应信号响应于笔驱动信号而在触摸传感器的接收电极上产生与响应信号响应于手指触摸而在接收电极上产生相比具有基本上类似的波形。
项目138.一种触摸传感器，包括：
在多个节点处电容联接的驱动电极和接收电极的矩阵；
控制器，该控制器包括：
被构造成生成触摸传感器驱动信号并将该触摸传感器驱动信号施加至驱动电极的信号发生器电路；
被构造成接收存在于接收电极上的响应信号的传感接收器电路；以及
被构造成对响应信号进行过滤的过滤器电路，其中响应于笔触摸所产生的经过滤的响应信号的解调效率基本上类似于响应于手指触摸所产生的经过滤的响应信号的解调效率。
项目139.一种触摸传感器，包括：
在多个节点处电容联接的驱动电极和接收电极的矩阵；
控制器，该控制器包括：
被构造成生成触摸传感器驱动信号并将该触摸传感器驱动信号施加至驱动电极的信号发生器电路；
被构造成接收存在于接收电极上的响应信号的传感接收器电路；以及
被构造成对响应信号进行过滤的过滤器电路，其中过滤器被构造成具有测量响应于手指触摸所生成的响应信号的第一解调器功能，并且具有测量响应于笔触摸所生成的响应信号的第二解调器功能。
项目140.根据项目139所述的触摸传感器，其中控制器被构造成基于经过滤的响应信号来在笔触摸与手指触摸之间进行辨别。
项目141.根据项目140所述的触摸传感器，其中响应于笔触摸而生成的经过滤的响应信号包括具有高于触摸检测阈值的振幅的信号，并且响应于手指触摸而生成的响应信号包括具有低于触摸检测阈值的振幅的信号。
项目143.一种被构造成在触摸位置处与触摸传感器电容联接的笔，该笔包括：
笔身，该笔身包括：
相对于触摸位置而处于近侧的第一接收器/发射器部分；
相对于触摸位置而处于远侧的第二接收器/发射器部分；以及
笔电路，该笔电路包括：
被构造成从触摸传感器的驱动电极接收触摸传感器驱动信号的接收器电路，该接收器电路被构造成在第一时间段期间通过第一接收器/发射器部分来接收触摸传感器驱动信号，并在第二时间段期间通过第二接收器/发射器部分来接收触摸传感器驱动信号；以及
信号发生器电路，该信号发生器电路被构造成基于所接收的触摸传感器驱动信号来生成笔驱动信号，并且在第一时间段期间通过第二接收器/发射器部分来发射笔驱动信号，并在第二时间段期间通过第一接收器/发射器部分来发射笔驱动信号。
项目144.根据项目143所述的笔，其中：
第一接收器/发射器部分包括笔尖；并且
第二接收器/发射器部分包括笔锥。
项目145.根据项目143至项目144中任一项所述的笔，其中信号发生器电路被构造成通过调制触摸传感器驱动信号来生成笔驱动信号。
项目146.根据项目145所述的笔，其中调制包括振幅调制、相位调制、量化、延迟之后的存储和重新传输、以及代码调制中的一者或多者。
项目147.根据项目143至项目146中任一项所述的笔，其中笔驱动信号的幅值与触摸传感器驱动信号的幅值成比例。
项目148.根据项目142至项目146中任一项所述的笔，其中笔驱动信号的幅值为固定值。
项目149.根据项目148所述的笔，其中笔电路包括比较器，该比较器被布置用于将触摸传感器驱动信号的幅值与阈值进行比较，并且其中如果触摸传感器驱动信号的幅值高于阈值，则笔驱动信号的幅值为固定值。
项目150.根据项目148所述的笔，其中如果触摸传感器驱动信号的幅值高于第一阈值，则笔驱动信号的幅值为第一固定值，并且如果触摸传感器驱动信号的幅值低于第二阈值，则笔驱动信号的幅值为第二固定值。
项目151.一种系统，包括：
被构造成在触摸位置处与触摸传感器电容联接的笔，该笔包括：
笔身，该笔身包括：
相对于触摸位置而处于近侧的第一接收器/发射器部分；
相对于触摸位置而处于远侧的第二接收器/发射器部分；以及笔电路，该笔电路包括：
被构造成从触摸传感器的驱动电极接收触摸传感器驱动信号的接收器电路，该接收器电路被构造成在第一时间段期间通过第一接收器/发射器部分来接收触摸传感器驱动信号，并在第二时间段期间通过第二接收器/发射器部分来接收触摸传感器驱动信号；以及
信号发生器电路，该信号发生器电路被构造成基于所接收的触摸传感器驱动信号来生成笔驱动信号，并在第一时间段期间通过第二接收器/发射器部分来发射笔驱动信号，在第二时间段期间通过第一接收器/发射器部分来发射笔驱动信号；以及
触摸传感器，该触摸传感器包括：
触摸面板，该触摸面板包括电容联接的驱动电极和接收电极；
触摸传感器电路，该触摸传感器电路被构造成：
生成触摸传感器驱动信号；
基于在接收电极上所承载的响应信号来确定触摸位置，该响应信号在第一时间段和第二时间段期间对触摸传感器驱动信号和所发射的笔驱动信号进行响应。
项目152.根据项目151所述的系统，其中触摸传感器电路被构造成：
使用响应于在第一时间段期间发射的笔驱动信号的响应信号的一部分来确定沿第一坐标轴的触摸位置；并
使用响应于在第二时间段期间发射的笔驱动信号的响应信号的一部分来确定沿第二坐标轴的触摸位置。
项目153.被构造成在触摸位置处与触摸传感器电容联接的笔，该笔包括：
笔身，该笔身包括发射器部分和接收器部分；以及
笔电路，该笔电路包括：
接收器电路，该接收器电路被构造成通过接收器部分来接收触摸传感器驱动信号；以及
信号发生器电路，该信号发生器电路被构造成基于所接收的触摸传感器驱动信号来生成笔驱动信号并通过发射器部分来发射笔驱动信号，该笔驱动信号根据代码的位而被调制。
项目154.根据项目153所述的笔，其中代码的位为所接收的触摸传感器驱动信号的相位调制形式。
项目155.根据项目153所述的笔，其中代码的位为所接收的触摸传感器驱动信号的振幅调制形式。
项目156.根据项目153所述的笔，其中代码的位为所接收的触摸传感器驱动信号的量化形式。
项目157.根据项目153所述的笔，其中如果所接收的触摸传感器驱动信号高于阈值，则代码的位为固定的第一振幅，并且如果所接收的触摸传感器驱动信号低于阈值，则代码的位为固定的第二振幅。
项目158.根据项目153所述的笔，其中如果所接收的触摸传感器驱动信号高于第一阈值，则代码的位为固定的第一振幅，并且如果所接收的触摸传感器驱动信号低于第二阈值，则代码的位为固定的第二振幅。
项目159.根据项目153所述的笔，其中如果所接收的触摸传感器驱动信号高于阈值，则代码的位为所接收的触摸传感器驱动信号零形式。
项目160.根据项目159所述的笔，其中零形式包括零电平或不变的电平输出。
项目161.一种系统，包括：
触摸传感器，包括：
触摸面板，该触摸面板包括电容联接的驱动电极和接收电极；
触摸传感器电路，该触摸传感器电路包括：
被构造成生成触摸传感器驱动信号的信号发生器电路；
被构造成基于在接收电极上承载的响应信号来确定触摸位置的触摸位置电路，响应信号对触摸传感器驱动信号和笔驱动信号进行响应；以及
被构造成在触摸位置处与触摸传感器电容联接的笔，该笔包括：
笔身，该笔身包括发射器部分和接收器部分；以及
笔电路，该笔电路包括：
接收器电路，该接收器电路被构造成通过接收器部分来接收触摸传感器驱动信号；以及
信号发生器电路，该信号发生器电路被构造成基于所接收的触摸传感器驱动信号来生成笔驱动信号并通过发射器部分来发射笔驱动信号，该笔驱动信号根据代码的位而被调制。
项目162.根据项目161所述的系统，其中笔驱动信号具有与所接收的触摸传感器驱动信号成比例的振幅。
项目163.根据项目162所述的系统，其中笔驱动信号与所接收的触摸传感器驱动信号的比例再现于响应信号中，并且触摸位置电路被构造成基于笔驱动信号与所接收的触摸传感器驱动信号的比例来确定笔相对于驱动电极的位置。
项目164.根据项目162所述的系统，其中触摸位置电路被构造成基于笔驱动信号与所接收的触摸传感器驱动信号的比例来内推相对于驱动电极的触摸位置。
项目165.一种与触摸传感器一起使用的笔，包括：
笔身，该笔身包括：
接收器部分；以及
发射器部分；以及
笔电路，该笔电路包括：
接收器电路，该接收器电路被构造成在触摸传感器的第一驱动电极扫描期间通过笔身的接收器部分来从触摸传感器的至少第一驱动电极接收触摸传感器驱动信号；以及
信号发生器电路，该信号发生器电路被构造成基于所接收的触摸传感器驱动信号来生成笔驱动信号，并在触摸传感器的第二驱动电极的扫描期间通过笔身的发射器部分来发射笔驱动信号，该第二驱动电极的扫描在时间上以预先确定的延迟与第一驱动电极的扫描分开。
项目166.根据项目165所述的笔，其中：
接收器电路被构造成在包括第一触摸传感器驱动电极的一组触摸传感器驱动电极的扫描期间接收触摸传感器驱动信号；并且
笔电路还包括触摸位置电路，该触摸位置电路被构造成基于从该组触摸传感器驱动电极接收的触摸传感器驱动信号来确定局部触摸位置。
项目167.根据项目166所述的笔，其中由接收器电路在第一电极的扫描期间接收到的触摸传感器驱动信号与在该组的其他触摸传感器驱动电极的扫描期间所接收的触摸传感器驱动信号相比具有更大的振幅。
项目168.根据项目165至项目167中任一项所述的笔，其中相邻触摸传感器驱动电极之间的扫描周期为Td，并且预先确定的延迟为Td的整数倍。
项目169.根据项目165至项目168中任一项所述的笔，其中笔驱动信号包括多位代码。
项目170.根据项目169所述的笔，其中笔驱动信号包括在一组触摸传感器驱动电极的扫描周期期间发射的多个脉冲序列，该组触摸传感器驱动电极包括第一触摸传感器驱动电极；并且在该组触摸传感器驱动电极的扫描周期期间，代码被包括在笔驱动信号中。
项目171.根据项目170所述的笔，其中代码包括笔驱动信号的至少一个脉冲序列，该至少一个脉冲序列相对于触摸传感器驱动信号为相位相减的，并且包括笔驱动信号的至少另一个脉冲序列，该至少另一个脉冲序列相对于触摸传感器驱动信号为相位相加的。
项目172.根据项目165所述的笔，其中多位代码中的一位被包括在触摸传感器驱动电极的每个扫描周期的笔驱动信号中。
项目173.根据项目165所述的笔，其中多位代码中的一位在笔驱动信号中以脉冲串表示，该脉冲串包括与触摸传感器驱动信号相位相加或相位相减的脉冲。
项目174.根据项目165所述的笔，其中多位代码中的两位或更多位被包括在触摸传感器驱动电极的每个扫描周期的笔驱动信号中。
项目175.根据项目165至项目174中任一项所述的笔，其中：
笔电路还包括被构造成提供笔和触摸传感器之间的通信连接的通信电路；并且
笔电路被构造成通过通信连接来将所接收的触摸传感器驱动信号的振幅发送至触摸传感器。
项目176.根据项目165至项目174中任一项所述的笔，其中笔电路包括：
被构造成提供笔和触摸传感器之间的通信连接的通信电路；以及
被构造成确定笔相对于驱动电极的触摸位置的触摸位置电路，其中笔电路被构造成通过通信连接来将触摸位置发送至触摸传感器。
项目177.根据项目176所述的笔，其中笔被构造成基于由笔所接收的触摸传感器驱动信号来内推笔的触摸位置。
项目178.一种触摸系统，包括：
触摸传感器，包括：
在多个节点处电容联接的驱动电极和接收电极的矩阵；
控制器，该控制器包括：
信号发生器电路，该信号发生器电路被构造成生成触摸传感器驱动信号并在扫描周期期间将触摸传感器驱动信号顺序地施加至每个驱动电极；
被构造成从接收电极接收响应信号的接收器电路；和
被构造成基于存在于接收电极上的响应信号来确定触摸位置的触摸位置电路；以及
与触摸传感器一起使用的笔，该笔包括：
笔身，该笔身包括：
接收器部分；以及
发射器部分；以及
笔电路，该笔电路包括：
接收器电路，该接收器电路被构造成在触摸传感器的第一驱动电极扫描期间通过笔身的接收器部分来从触摸传感器的至少第一驱动电极接收触摸传感器驱动信号；以及
信号发生器电路，该信号发生器电路被构造成基于触摸传感器驱动信号来生成笔驱动信号，并在触摸传感器的第二驱动电极的扫描期间通过笔身的发射器部分c发射笔驱动信号，该第二驱动的扫描在时间上以预先确定的延迟与第一驱动电极的扫描分开。
项目179.根据项目178所述的系统，还包括被构造成提供笔和触摸传感器之间的通信连接的通信电路，其中触摸传感器通过通信连接来从笔接收笔相对于驱动电极的触摸位置，并且触摸位置电路确定相对于接收电极的触摸位置。
项目180.根据项目178至项目179中任一项所述的系统，其中：
扫描周期期间的相邻触摸传感器驱动电极之间的扫描时间为Td，并且预先确定的延迟为Td的整数倍；并且
触摸位置电路被构造成在确定触摸位置时考虑该预先确定的延迟。
项目181.一种与传感器一起使用的笔，包括：
笔电路，该笔电路包括：
触及检测电路，该触及检测电路被构造成检测传感器的表面上的笔的触及；
信号发生器电路，该信号发生器电路被构造成在笔与传感器表面接触时生成笔驱动信号并发射该笔驱动信号；
时钟电路，该时钟电路被构造成生成与触敏表面上的笔的触及相关联的笔时间戳；以及
通信电路，该通信电路被构造成提供与触摸传感器的通信连接，并通过该通信连接来将笔时间戳发送至传感器。
项目182.根据项目181所述的笔，其中笔包括：
笔身，该笔身包括：
接收器部分；以及
射器部分；以及
笔电路，该笔电路包括接收器部分，该接收器部分被构造成通过笔的该接收器部分来接收传感器驱动信号，并且其中信号发生器电路被构造成基于所接收的传感器驱动信号来生成笔驱动信号。
项目183.根据项目182所述的笔，其中信号发生器电路被构造成以手指触摸的非特征性的方式来调制传感器驱动信号。
项目184.根据项目182所述的笔，其中笔驱动信号中的至少一些笔驱动信号相对于触摸传感器驱动信号是相位相加的。
项目185.根据项目182所述的笔，其中信号发生器电路被构造成生成笔驱动信号，该笔驱动信号在触摸传感器驱动信号高于阈值的情况下具有预先确定水平的脉冲。
项目186.根据项目185所述的笔，其中预先确定的水平为固定的正振幅或负振幅。
项目187.根据项目185所述的笔，其中预先确定的水平为零电平输出。
项目188.一种系统，包括：
传感器，该传感器包括：
包括笔敏感表面的面板；
控制器，该控制器包括：
笔检测电路，该笔检测电路被构造成检测笔敏感表面上的笔；
时钟电路，该时钟电路被构造成在检测到笔时生成传感器时间戳；
通信电路，该通信电路被构造成提供与一个或多个笔的通信链路并从笔接收笔时间戳；
笔跟踪电路，该笔跟踪电路被构造成将笔时间戳和传感器时间戳相关联并基于笔时间戳和传感器时间戳之间的关联来识别和跟踪笔的移动。
项目189.根据项目188所述的系统，还包括：
笔，该笔包括：
检测电路，该检测电路被构造成检测到笔与笔敏感表面接触；
时钟和逻辑电路，该时钟和逻辑电路被构造成在与笔敏感表面接触时标记时间戳；以及
通信电路，该通信电路被构造成提供与一个或多个传感器的通信链路并将笔时间戳传输至传感器。
项目190.根据项目188至项目189所述的系统，其中传感器时间戳和笔时间戳相对于彼此是异步的。
项目191.根据项目188至项目190所述的系统，其中触摸跟踪电路被构造成：
对于每次触摸，计算触摸的传感器时间戳和触摸的笔时间戳之间的差值；并
基于多个笔的传感器时间戳和笔时间戳的差值来跟踪所述多个笔的移动。
项目192.根据项目188至项目191所述的系统，其中将笔时间戳与传感器时间戳相关联的延迟大于通信连接的延迟。
项目193.根据项目188至项目192所述的系统，其中触摸跟踪电路还被构造成在笔触摸和手指触摸之间进行辨别。
项目194.根据项目188至项目193中任一项所述的系统，其中：
面板包括驱动电极和接收电极；并且
控制器包括：
信号发生器电路，该信号发生器电路被构造成将传感器驱动信号顺序地施加至驱动电极；以及
接收器电路，该接收器电路被构造成接收接收电极上的响应信号，该响应信号指示笔触摸；并且还包括被构造成在笔触摸位置处联接到电极的一个或多个笔。
项目195.根据项目194所述的系统，其中响应信号的轮廓指示用于表示笔触摸的一组相邻信号。
项目196.根据项目188至项目195中任一项所述的系统，其中触摸传感器的通信电路被构造成在笔已由触摸传感器识别之后将消息发送至笔。
项目197.根据项目188至项目196中任一项所述的系统，其中由笔发送的笔驱动信号包括识别该笔的代码。
项目198.一种与触摸传感器一起使用的笔，包括：
笔电路，该笔电路包括：
触及检测电路，该触及检测电路被构造成检测触摸传感器的触敏面板上的笔的触及；
信号发生器电路，该信号发生器电路被构造成基于触摸传感器的面板的扫描期间的触摸传感器驱动信号来生成笔驱动信号，该笔驱动信号包括笔代码，其中在触及检测电路检测到触及之后在面板的第一次扫描期间，笔驱动信号包括第一代码位，并且在面板的后续扫描期间，笔驱动信号包括后续代码位。
项目199.根据项目198所述的笔，其中笔代码的至少一位与触摸传感器驱动信号相位相加。
项目200.根据项目198所述的笔，其中笔代码的前两位中的至少一位与触摸传感器驱动信号相位相加。
项目201.一种确定触摸面板的触摸表面上的触摸位置的方法，该触摸面板包括具有处于电极的交汇处的节点的交叉电极矩阵，所述方法包括：
使用第一标准来在一个或多个有意触摸和一个或多个无意触摸之间进行辨别；并且
对于被识别为有意触摸的每个触摸，使用第二标准来在手指触摸和笔触摸之间进行辨别。
项目202.根据项目201所述的方法，其中有意触摸包括多个暂时重叠触摸。
项目203.根据项目201至项目202中任一项所述的方法，其中使用第一标准来在有意触摸和无意触摸之间进行辨别包括基于以下各项中的至少一者来将触摸识别为无意触摸：
触摸表面上的触摸的轮廓的尺寸；
轮廓内的峰的数量；以及
轮廓的峰和轮廓的节点之间的距离。
项目204.根据项目201至项目203中任一项所述的方法，其中使用第二标准来在笔触摸和手指触摸之间进行辨别包括：
确定触摸表面上的触摸的轮廓的斜率；
如果斜率大于斜率阈值，则将该触摸识别为手指触摸；并且
如果斜率小于斜率阈值，则将该触摸识别为可能的笔触摸。
项目205.根据项目201至项目204中任一项所述的方法，其中在手指触摸和笔触摸之间进行辨别包括在触摸和先前被识别的有意触摸或无意触摸的轮廓之间的距离大于距离阈值的情况下将该触摸识别为笔触摸。
项目206.根据项目201至项目205中任一项所述的方法，其中在手指触摸和笔触摸之间进行辨别包括如果触摸的轮廓的预先确定的半径内的节点具有小于环境阈值的信号值，则将该触摸识别为笔触摸。
项目207.根据项目201至项目206中任一项所述的方法，还包括在笔触摸先前被识别为手指触摸的情况下将该笔触摸重新识别为手指触摸。
项目208.根据项目201至项目207中任一项所述的方法，其中在有意触摸与无意触摸之间进行辨别包括：
确定触摸表面上的触摸的轮廓；以及
基于以下各项中的一者或多者来将触摸识别为无意触摸：
轮廓的尺寸；
轮廓内的峰的数量；以及
轮廓的峰与轮廓的节点之间的距离。
项目209.一种触摸传感器，包括：
触摸面板，该触摸面板具有触摸表面和其中节点处于电极的交汇处的电极矩阵；以及
触摸控制器，该触摸控制器被构造成使用第一标准来在触摸表面上的一个或多个有意触摸和一个或多个无意触摸之间进行辨别；对于被识别为有意触摸的每个触摸，使用第二标准来在手指触摸和笔触摸之间进行辨别。
项目210.根据项目209所述的触摸传感器，其中有意触摸包括多个暂时重叠触摸。
项目211.根据项目209至项目210中任一项所述的触摸传感器，其中控制器通过基于以下各项中的至少一者将触摸识别为无意触摸使用第一标准来在有意触摸和无意触摸之间进行辨别：
触摸表面上的触摸的轮廓的尺寸；
轮廓内的峰的数量；以及
轮廓的峰和轮廓的节点之间的距离。
项目212.根据项目209至项目211中任一项所述的触摸传感器，其中控制器通过以下操作使用第二标准来在笔触摸和手指触摸之间进行辨别：
确定触摸表面上的触摸的轮廓的斜率；
如果斜率大于斜率阈值，则将该触摸识别为手指触摸；并且
如果斜率小于斜率阈值，则将该触摸识别为可能的笔触摸。
项目213.根据项目209至项目212中任一项所述的触摸传感器，其中控制器通过在触摸和先前被识别的有意触摸或无意触摸的轮廓之间的距离大于距离阈值的情况下将该触摸识别为笔触摸来在手指触摸和笔触摸之间进行辨别。
项目214.根据项目209至项目213中任一项所述的触摸传感器，其中控制器被构造成通过在触摸的轮廓的预先确定的半径内的节点具有小于环境阈值的信号值的情况下将该触摸识别为笔触摸来在手指触摸和笔触摸之间进行辨别。
项目215.根据项目209至项目214中任一项所述的触摸传感器，其中控制器被构造成在笔触摸先前被识别为手指触摸的情况下将该笔触摸重新识别为手指触摸。
项目216.根据项目209至项目215中任一项所述的触摸传感器，其中控制器被构造成通过以下操作来在有意触摸与无意触摸之间进行辨别：
确定触摸表面上的触摸的轮廓；以及
基于以下各项中的一者或多者来将触摸识别为无意触摸：
轮廓的尺寸；
轮廓内的峰的数量；以及
轮廓的峰和轮廓的节点之间的距离。
项目217.一种操作触摸传感器的方法，该方法包括：
确定触摸传感器的触摸表面上的触摸的轮廓，该触摸轮廓由具有高于阈值的信号值的相连节点的边缘界定；
识别与触摸轮廓内的信号峰对应的一个或多个峰节点；以及基于一个或多个峰节点以及
触摸轮廓的面积和/或形状来将触摸分类为有意触摸或无意触摸。
项目218.根据项目217所述的方法，其中对触摸进行分类包括在触摸轮廓包括一个峰节点并且轮廓的面积大于手指触摸的阈值面积的情况下将触摸分类为无意触摸。
项目219.根据项目217所述的方法，其中对触摸进行分类包括在触摸轮廓包括多个峰节点并且轮廓的面积大于该触摸轮廓内的多次触摸的阈值面积的情况下将触摸分类为无意的。
项目220.根据项目217所述的方法，其中对触摸进行分类包括基于作为触摸轮廓的面积的函数的峰节点的数量来将触摸分类为无意的。
项目221.根据项目217所述的方法，其中对触摸进行分类包括在轮廓中的至少一个非峰节点和最靠近该非峰节点的峰节点之间的距离超过阈值距离的情况下将触摸分类为无意的。
项目222.根据项目217所述的方法，其中对触摸进行分类包括基于以下各项中的至少一者的触摸面板的多次扫描的历史来对触摸进行分类：
触摸轮廓内的峰节点的数量、
轮廓面积、
轮廓形状；以及
多次扫描的触摸轮廓节点之间的连接。
项目223.根据项目217至项目222中任一项所述的方法，其中：
对触摸进行分类包括在触摸面板的第一次扫描期间将触摸分类为无意的；并
在触摸面板的下一次扫描中，将具有高于阈值(连接到先前扫描的无意触摸的节点)的信号值的任何节点分类为连续无意触摸的轮廓内的节点。
项目224.根据项目223所述的方法，还包括：
仅在已对触摸面板进行至少一次扫描之后无意触摸或连续无意触摸的轮廓内没有节点具有高于阈值的信号值的情况下，才将处于无意触摸或连续无意触摸的轮廓内的后续触摸识别为有意触摸。
项目225.根据项目217至项目224中任一项所述的方法，还包括在有意笔触摸和有意手指触摸之间进行辨别。
项目226.一种触摸传感器，包括：
触摸面板，该触摸面板具有触摸表面和其中节点处于电极的交汇处的电极矩阵；以及
触摸控制器，该触摸控制器被构造成
识别触摸表面上的触摸的轮廓，该轮廓由具有高于阈值的信号值的相连节点的边缘界定；
识别与触摸轮廓内的信号峰对应的一个或多个峰节点；并基于一个或多个峰节点以及触摸轮廓的面积和/或形状来在有意触摸和无意触摸之间进行辨别。
项目227.根据项目226所述的触摸传感器，其中控制器被构造成在触摸轮廓包括一个峰节点并且轮廓的面积大于手指触摸的阈值面积的情况下将触摸分类为无意触摸。
项目228.根据项目226所述的触摸传感器，其中控制器被构造成在触摸轮廓包括多个峰节点并且轮廓的面积大于触摸轮廓内的多次触摸的阈值面积的情况下将触摸分类为无意的。
项目229.根据项目226所述的触摸传感器，其中控制器被构造成基于作为触摸轮廓的面积的函数的峰节点的数量来将触摸分类为无意的。
项目230.根据项目226所述的触摸传感器，其中控制器被构造成在轮廓中的至少一个非峰节点和最靠近该非峰节点的峰节点之间的距离超过阈值距离的情况下将触摸分类为无意的。
项目231.根据项目226所述的触摸传感器，其中控制器被构造成基于以下各项中的至少一者的触摸面板的多次扫描的历史来对触摸进行分类：
触摸轮廓内的峰节点的数量、
轮廓面积、
轮廓形状；以及
多次扫描的触摸轮廓节点之间的连接。
项目232.根据项目226至项目231中任一项所述的触摸传感器，其中控制器被构造成：
在触摸面板的第一次扫描期间将触摸分类为无意的；以及
在触摸面板的下一次扫描中，将具有高于阈值(连接到先前扫描的无意触摸的节点)的信号值的任何节点分类为连续无意触摸的轮廓内的节点。
项目233.根据项目226至项目232中任一项所述的触摸传感器，其中控制器被构造成：
仅在已对触摸面板进行至少一次扫描之后无意触摸或连续无意触摸的轮廓内没有节点具有高于阈值的信号值的情况下，才将处于无意触摸或连续无意触摸的轮廓内的后续触摸识别为有意触摸。
本文所公开的实施方案的各种变型和更改对于本领域的技术人员将是显而易见的。例如，读者应当认为一个公开的实施方案的特征同样可适用于所有其他所公开的实施方案，除非本文另外指明。

Claims (10)

1.一种与触摸传感器一起使用的笔，包括：
笔身，所述笔身包括：
第一端部，所述第一端部被构造成向所述触摸传感器提供触摸输入并在主动模式中操作；和
第二端部，所述第二端部被构造成向所述触摸传感器提供触摸输入并在主动模式或被动模式中操作。
2.根据权利要求1所述的笔，还包括被构造成将所述第二端部在主动模式和被动模式之间进行切换的开关。
3.一种与触摸传感器一起使用的笔，包括：
笔身，所述笔身包括导电发射器部分；和
笔电路，所述笔电路包括：
通信电路，所述通信电路被构造成提供所述笔和外部装置之间的通信连接并且通过所述通信连接来接收代码；和
笔驱动电路，所述笔驱动电路被构造成生成包括所述代码的笔驱动信号，所述笔驱动信号通过所述笔身的所述发射器部分而被发射。
4.根据权利要求3所述的笔，其中：
所述笔身包括与所述发射器部分电绝缘并且静电屏蔽的导电接收器部分；以及
所述笔驱动电路包括被构造成从所述触摸传感器的驱动电极接收触摸传感器驱动信号的接收器电路，
其中所述笔驱动电路基于从所述驱动电极接收的所述触摸传感器驱动信号来生成所述笔驱动信号。
5.根据权利要求4所述的笔，其中包括所述代码的所述笔驱动信号包括以下各项中的至少一者：
相对于所述触摸传感器驱动信号反相的脉冲；和
与所述触摸传感器驱动信号既非相位相加也非相位相减的脉冲。
6.根据权利要求4所述的笔，其中包括所述代码的所述笔驱动信号包括相对于所述触摸传感器驱动信号异相的脉冲。
7.根据权利要求3所述的笔，其中所述代码为所述笔的识别码。
8.根据权利要求3所述的笔，其中所述笔电路被构造成经由所述通信连接来将与以下各项中的至少一者相关联的信息传输至所述外部装置：
笔倾斜角；
笔杆开关状态；
笔尖开关状态；
电池电量；
全局唯一标识符；
锁定的驱动信号；和
所接收的触摸传感器驱动信号幅值。
9.根据权利要求3所述的笔，其中所述笔电路被构造成经由所述通信连接来从所述外部装置接收与以下各项中的至少一者相关联的信息：
多个触摸传感器驱动信号窄脉冲；
触摸传感器驱动信号频率；
用于启用或禁用所述笔驱动信号的命令；
用于启用或禁用所述笔驱动信号的笔尖开关门控的命令；
所述笔代码；
笔驱动信号电平；和
用于所述笔和所述触摸传感器之间的无线连接的标识符。
10.根据权利要求3所述的笔，其中所述笔电路被构造成在所述通信连接被建立并且所述笔代码被接收到之后发射所述笔驱动信号。
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