CN107577361B - 坐标测量装置和识别接触物体的位置的方法 - Google Patents

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Abstract

公开了用于识别接触物体的位置的坐标测量装置和识别接触物体的位置的方法。该坐标测量装置包括：至少一个电极，被配置为：传送通过向所述至少一个电极提供电流而生成的传输信号，以及接收从所述接触物体传送的接收信号，所述传输信号被提供给所述接触物体，并且所述接收信号基于所述传输信号而生成；以及控制器，被配置为：基于通过所述至少一个电极接收的所述接收信号或在所述至少一个电极中的电容改变中的至少一个来识别所述接触物体的位置，所述电容改变基于所述接触物体对所述坐标测量装置的接触而生成，以及其中，所述控制器还被配置为基于所述接收信号确定所述接触物体的类型。

Description

坐标测量装置和识别接触物体的位置的方法
本申请是申请日为2013年05月13日，申请号为201310175407.3，发明名称为“坐标指示装置和用于其输入位置的坐标测量装置”的专利申请的分案申请。
技术领域
本发明一般涉及坐标指示装置和用于测量坐标指示装置的输入位置的坐标测量装置，更具体地，涉及诸如手指或手写笔的坐标指示装置和用于测量该坐标指示装置的输入位置的坐标测量装置。
背景技术
当前，正在对具有嵌入其中接触位置测量装置的能力的、诸如智能电话和平板PC的设备进行积极地开发。具体地说，智能电话或平板PC一般包括触摸屏，而用户通过使用手机或手写笔来指定触摸屏的特定坐标。用户通过指定触摸屏的特定坐标在智能电话中输入特定信号。
触摸屏可以基于电、红外光、超声波等等来辨识(recognize)输入。例如，基于电的设备包括电阻型触摸屏(R型触摸屏)或电容型触摸屏(C型触摸屏)。在触摸屏中，能够辨识用户手指和手写笔的R型触摸屏已经被广泛地使用，但是R型触摸屏具有这样的问题：由于铟锡氧化物(ITO)层之间的空气空间(air space)，而存在屏幕眩光。更具体地，由于ITO层之间的空气空间，穿透显示器的光的透射率降低，而外部的光的反射增强。
当前，C型触摸屏也被广泛地应用。C型触摸屏通过检测由物体的接触产生的透明电极的电容中的差来操作。然而，C型触摸屏在物理地区分手与笔方面存在困难，导致由手的接触引起的意料之外的操作错误，该操作错误可能在使用笔时发生。
用于根据接触面积来区分手和笔的软件和包括诸如电磁共振(EMR)技术以及C型触摸屏的单独的位置测量装置的设备已经被用于解决接触问题。然而，软件不能完全解决由于手的接触而产生的意料之外的操作错误，并且实现包括单独的测量装置的方法由于需要额外的组件而增加了尺寸、重量、以及设备的成本。
因此，需要能够当使用诸如手写笔的物体时，不使用单独的位置测量装置来执行无操作错误的确定的技术。
发明内容
因此，本发明的方面是解决以上提到的、出现在已有技术中的问题，并且提供至少以下的优点。根据本发明的方面，提供了坐标指示装置和坐标测量装置，坐标测量装置确定手写笔和导电物体的输入位置而只包括单一触摸屏。根据本发明的又一个方面，提供了坐标指示装置和坐标测量装置，坐标测量装置区分包括手写笔和诸如手指的其它导电物体的接触物体的类型。
根据本发明的一个方面，提供了坐标测量系统，其包括坐标指示装置和用于确定包括坐标指示装置的接触物体的位置的坐标测量装置。坐标测量装置包括：通道电极(channel electrode)单元，其包括一个或多个电极，其中，一个或多个电极中的每一个的电容或者一个或多个电极之间的电容基于接触物体的位置的改变而改变；和控制器，用于将电信号施加到通道电极单元或者测量输入到通道电极单元的接收信号。坐标指示装置包括：导电尖端(conductive tip)，用于与通道电极单元的一个或多个电极形成电容；和共振电路单元，用于生成坐标指示装置的标识(identification)信息，其中，共振电路单元连接到导电尖端，其中，控制器基于一个或多个电极中的每一个的电容或者一个或多个电极之间的电容的改变来确定接触物体的输入位置，并且基于接收信号的频率响应特性来区分接触物体的类型。
根据本发明的另一个方面，提供了坐标测量系统，其包括坐标指示装置和用于确定包括坐标指示装置的接触物体的位置的坐标测量装置。坐标测量装置包括：通道电极单元，其包括一个或多个电极，其中，一个或多个电极中的每一个的电容或者一个或多个电极之间的电容基于接触物体的位置的改变而改变；驱动器，用于将电驱动信号施加到通道电极单元；检测器，用于检测通道电极单元的接收信号；和控制器，用于确定接触物体的位置和接触物体的类型。坐标指示装置包括用于输出坐标指示装置的标识信息的共振电路单元，其中，控制器在驱动器施加电驱动信号的第一时段基于由检测器检测的接收信号确定接触物体的位置，并且在驱动器不施加电驱动信号的第二时段基于由检测器检测的接收信号确定接触物体的类型。
根据本发明的另一个方面，提供了坐标测量系统，其包括坐标指示装置以及用于确定与坐标指示装置和导电物体中的至少一个相应的接触物体的位置的坐标测量装置。坐标测量装置包括：通道电极单元，其包括一个或多个电极，其中，一个或多个电极中的每一个的电容或者一个或多个电极之间的电容基于坐标指示装置的位置的改变而改变；和控制器，用于将具有两个或更多个不同频率的电信号施加到通道电极单元或者测量由通道电极单元接收的接收信号。坐标指示装置包括用于输出坐标指示装置的标识信息的共振电路单元，其中，控制器从对于一个频率的响应特性来确定接触物体的位置，并且从对于其它频率的响应特性确定接触物体的类型和接触压力中的至少一个。
根据本发明的另一个方面，提供了坐标测量系统，其包括坐标指示装置以及用于确定坐标指示装置的位置的坐标测量装置。坐标测量装置包括：通道电极单元，其包括一个或多个电极，其中，一个或多个电极中的每一个的电容或者一个或多个电极之间的电容基于坐标指示装置的位置的改变而改变；驱动器，用于将电信号施加到通道电极单元；接收器，用于从通道电极单元接收电信号；和控制器，用于确定坐标指示装置的接触压力。坐标指示装置包括用于与驱动器交换电信号的导电尖端，其中，导电尖端与通道电极单元电容性耦合；和连接到导电尖端的无源电路，其中，无源电路的响应特性根据坐标指示装置的接触压力而改变，其中，控制器基于由检测器在相等时段的两个或更多个不同部分(section)中检测的无源电路的响应特性来测量坐标指示装置的接触压力。
根据本发明的另一个方面，提供了坐标测量系统，其包括坐标指示装置以及用于确定包括坐标指示装置的接触物体的位置的坐标测量装置。坐标测量装置包括：通道电极单元，其包括一个或多个电极，其中，一个或多个电极中的每一个的电容或者一个或多个电极之间的电容基于接触物体的位置的改变而改变；和控制器，用于将电信号施加到通道电极单元或者测量通道电极单元的接收信号。坐标指示装置包括：导电尖端，用于与通道电极单元的一个或多个电极形成电容；接地单元，用于通过直接接触和电容性耦合中的至少一个来形成与用户的电连接；共振电路单元，其连接到导电尖端；和开关单元，用于当导电尖端的接触压力等于或大于预先设定的阈值时形成共振，并且当导电尖端的接触压力小于预先设定的阈值时不形成共振。
根据本发明的另一个方面，提供了用于确定与坐标指示装置和手指中的至少一个相应的接触物体的位置的坐标测量装置。坐标测量装置包括：通道电极单元，其包括一个或多个电极，其中，一个或多个电极中的每一个的电容或者一个或多个电极之间的电容基于接触物体的位置的改变而改变；和控制器，用于测量来自坐标指示装置和通道电极单元的接收信号，以及基于接收信号的频率响应特性区分接触物体的类型。
根据本发明的另一个方面，提供了用于将输入坐标输入到具有一个或多个电极的坐标测量装置中的坐标指示装置。坐标指示装置包括：导电尖端，用于与一个或多个电极形成电容；和共振电路单元，用于通过电容性耦合从坐标测量装置接收共振能量，其中，共振电路单元被连接到导电尖端。
根据本发明的另一个方面，提供了坐标测量系统，其包括坐标指示装置以及用于确定坐标指示装置的位置的坐标测量装置。坐标测量装置包括：通道电极单元，其包括一个或多个电极，其中，一个或多个电极中的每一个的电容或者一个或多个电极之间的电容基于坐标指示装置的位置的改变而改变；驱动器，用于将电信号施加到通道电极单元；接收器，用于从通道电极单元接收电信号；和控制器，用于确定坐标指示装置的接触压力。坐标指示装置包括：导电尖端，用于与驱动器交换电信号，其中，导电尖端与通道电极单元电容性耦合；开关单元，其中，开关单元的接通/断开状态根据在坐标指示装置和坐标测量装置之间是否执行接触来确定；无源电路，其连接到导电尖端，其中，无源电路的响应特性根据开关单元的状态而改变，其中，控制器基于由检测器在相等时段的两个或更多个不同部分中检测的无源电路的响应特性来测量开关单元的状态。
根据本发明的另一个方面，提供了坐标测量系统，其包括坐标指示装置以及用于确定与坐标指示装置和手指中的至少一个相应的接触物体的位置的坐标测量装置。坐标测量装置包括：通道电极单元，其包括一个或多个电极，其中，一个或多个电极中的每一个的电容或者一个或多个电极之间的电容基于接触物体的位置的改变而改变；和控制器，用于将电信号施加到通道电极单元或者测量通道电极单元的接收信号。坐标指示装置包括：导电尖端，用于与一个或多个电极形成电容；接地单元，用于通过直接接触和电容性耦合中的至少一个形成与用户的电连接；和共振电路单元，布置在导电尖端和接地单元之间，共振电路单元在特定的共振频率具有高阻抗特性，其中，控制器测量通道电极单元中的两个或更多个电极对于共振频率的响应特性，并且从响应特性的相对尺寸计算坐标指示装置的位置。
根据本发明的另一个方面，提供了坐标测量系统，其包括坐标指示装置以及用于确定包括坐标指示装置的接触物体的位置的坐标测量装置。坐标测量装置包括：通道电极单元，其包括一个或多个通道电极；驱动器，用于将电信号施加到通道电极单元；接收器，用于从通道电极单元接收电信号；和控制器，用于确定坐标指示装置的接触位置。坐标指示装置包括：导电尖端，用于与通道电极单元的一个或多个通道电极形成电容；无源共振电路单元，用于通过在通道电极单元的通道电极与导电尖端之间的电容性耦合接收用于共振的能量；和接地单元，用于通过直接接触和电容性耦合中的至少一个形成与用户的电连接。
根据本发明的另一个方面，提供了坐标测量系统，其包括坐标指示装置以及用于确定包括坐标指示装置的接触物体的位置的坐标测量装置。坐标测量装置包括：通道电极单元，其包括一个或多个电极，其中，一个或多个电极中的每一个的电容或者一个或多个电极之间的电容基于接触物体的位置的改变而改变；驱动器，用于将电信号施加到通道电极单元；接收器，用于从通道电极单元接收电信号；和控制器，用于确定坐标指示装置的接触位置。坐标指示装置包括：导电尖端，用于与通道电极单元的一个或多个电极形成电容；无源共振电路单元，用于通过在通道电极单元的电极与导电尖端之间的电容性耦合接收用于共振的能量；和接地单元，用于提供直接接触和电容性耦合中的至少一个形成与用户的电连接。
根据本发明的另一个方面，提供了一种坐标测量设备的控制方法。该方法包括：坐标测量装置的每一个传送电极基于预先设定的次序传送Tx信号；接收包括坐标指示装置的响应特性的Rx信号；过分析在Tx驱动时段期间Rx信号大小的改变来确定接触物体的输入位置；以及通过分析在Tx剩余时段期间Rx信号的频率的响应特性来区分接触物体的类型。
根据本发明的另一个方面，提供了坐标测试设备的控制方法。该方法包括：坐标测量装置的每一个传送电极基于预先设定的次序传送Tx信号；接收包括坐标指示装置的响应特性的Rx信号；确定Rx信号大小的改变是否大于预先设定的阈值；如果Rx信号大小的改变大于预先设定的阈值，则确定输入的坐标；以及根据在Tx剩余时段期间Rx信号里是否存在AC波形，确定接触物体是坐标指示装置还是手指。
根据本发明的另一个方面，提供了一种用于识别接触物体的位置的坐标测量装置，该坐标测量装置包括：至少一个电极，被配置为：传送通过向所述至少一个电极提供电流而生成的传输信号，以及接收从所述接触物体传送的接收信号，所述传输信号被提供给所述接触物体，并且所述接收信号基于所述传输信号而生成；以及控制器，被配置为：基于通过所述至少一个电极接收的所述接收信号或在所述至少一个电极中的电容改变中的至少一个来识别所述接触物体的位置，所述电容改变基于所述接触物体对所述坐标测量装置的接触而生成，以及其中，所述控制器还被配置为基于所述接收信号确定所述接触物体的类型。
根据本发明的另一个方面，提供了一种用于在坐标测量装置处识别接触物体的位置的方法，该方法包括：通过提供电流给所述坐标测量装置的至少一个电极来生成传输信号；接收从接触物体传送的接收信号，所述传输信号被提供给所述接触物体，而所述接收信号基于所述传输信号而生成；以及基于通过所述至少一个电极接收的接收信号或所述至少一个电极中的电容改变中的至少一个来识别所述接触物体的位置，其中，所述电容改变基于手指对所述坐标测量装置的接触而生成，并且其中，基于所述接收信号确定所述接触物体的类型。
附图说明
从下面结合附图的详细描述，本发明的各种实施例的以上及其它方面、特征、和优点将更加清楚，其中：
图1是示出根据本发明的实施例的坐标指示系统的示图；
图2A是示出根据本发明的实施例的坐标测量装置的示图；
图2B是示出根据本发明的实施例的坐标测量系统的示图；
图3A到图3E是示出根据本发明的实施例的坐标指示装置的示图；
图4A到图4C是示出根据本发明的实施例的坐标指示装置识别(identify)过程的示图；
图5是示出根据本发明的另一个实施例的坐标测量系统的控制方法的流程图；
图6是示出根据本发明的又一个实施例的坐标测量系统的控制方法的流程图；
图7是示出根据本发明的实施例的测量由写压力(writing pressure)引起的共振频率改变的方法的框图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图详细描述本发明的各种实施例。在下面的描述中，贯穿附图，相同或相似的元素由相同或相似的参考标号指定。另外，将省略熟知功能和配置的详细描述，以避免模糊本发明的主题。
根据本发明的方面，提供了坐标指示装置和确定手写笔和导电物体的输入位置而只包括单一触摸屏的坐标测量装置。另外，提供了坐标指示装置和区分接触物体的类型是手写笔还是手指的坐标测量装置。
图1是示出根据本发明的实施例的坐标指示系统的示图。如图1中所示，根据本发明的实施例，坐标测量装置1通过检测由坐标指示装置2或诸如手指3的用户的身体的一部分引起的输入来测量输入位置的坐标。
尽管坐标测量装置1被描述为智能电话或平板PC，但坐标测量装置1的类型不限于此。坐标测量装置1可以是在下面更详细地描述的包括通道电极单元、传送器、和接收器的用于测量坐标的任何装置。
坐标指示装置2被实现为手写笔，并且可以通过与坐标测量装置1接触来指定坐标测量装置1的特定坐标。坐标指示装置2具有比手指3的接触面积相对更小的接触面积。
坐标测量装置1确定触摸是由诸如手写笔的坐标指示装置2还是由手指3做出的。也就是说，坐标测量装置1区分接触物体的类型。在这里，接触物体包括诸如手指的导电物体和区别于导电物体的手写笔。
坐标测量装置1首先测量接触物体2或3的输入位置。例如，坐标测量装置1根据由于接触物体2或3的接触引起的电容改变来测量接触物体2或3的位置。下面将更详细地描述根据电容改变的位置测量。因此，坐标测量装置1测量全部用户的手指3的位置和诸如手写笔的坐标指示装置2的位置两者。
坐标测量装置1在测量接触物体2或3的输入位置后区分接触物体2或3的类型。当接触物体2或3是坐标指示装置2时，坐标测量装置1可以从坐标指示装置2接收坐标指示装置2的标识信息。更具体地，坐标测量装置1向坐标指示装置2传送预定的驱动信号(在下文中，称作“Tx信号”)，并且基于坐标指示装置2根据Tx信号的频率响应特性来确定接触物体的类型。
也就是说，当坐标测量装置1接收到对于Tx信号的特定频率响应信号时，可以确定坐标指示装置2触摸坐标测量装置1。另外，当坐标测量装置1没有接收到特定的频率响应信号时，可以确定手指3触摸坐标测量装置1。
因此，坐标测量装置1可以首先测量接触物体2或3的输入位置，然后区分接触物体2或3的类型。
图2A是示出根据本发明的实施例的坐标测量装置的示图。
如图2A中所示，坐标测量装置200包括面板单元218和控制器220。面板单元218包括：通道电极单元210，其包括多个电极211到216；和连接电极线217，用于连接通道电极和控制器220。替换地，坐标测量装置200还可以包括诸如LCD或CRT屏幕、玻璃薄膜等等的图像显示装置。另外，假定坐标测量装置200测量诸如手写笔的坐标指示装置250的输入位置。
通道电极单元210包括接收电极211到213中的至少一个和传送电极214到216中的至少一个。在这里，传送电极214到216基于从控制器220输入的电信号将预定的传送信号(在下文中，称作“Tx信号”)传送至外部。
控制器220根据预先设定的次序将电信号输入到传送电极214到216。例如，控制器220在预先设定的时段里将电信号输入到传送电极214，并且在预先设定的时段之后停止输入电信号。在停止将电信号输入到传送电极214之后，控制器220在与预先设定的时段相同的时段里将电信号输入到传送电极215。
另外，控制器220在预先设定的时段之后停止将电信号输入到传送电极215，并且类似地将电信号输入到传送电极216。也就是说，控制器220输入根据以下次序预先设定的电信号：传送电极214，传送电极215，和传送电极216。传送电极214到216的数目可以是不同的数目。另外，尽管已经在图2A中示出，传送电极214到216彼此间隔预定的距离，替换地，传送电极214到216可以彼此重叠，为了更加精确的确定输入位置。此外，传送电极214到216的布局模式(layout pattern)的设计不限于图2A中的布局模式，并且可以以其它方式改变。传送电极214到216可以由，例如，铟锡氧化物(ITO)来实现。
从传送电极214到216输出的Tx信号由接收电极211到213接收。传送电极214到216的电极基于预先设定的次序而顺序地接收电信号。例如，控制器220在第一时段里将电信号输入到传送电极214，并且在第一时段结束之后在第二时段里将电信号输入到传送电极215。控制器220在第二时段结束之后在第三时段里将电信号输入到传送电极216。在这里，第一、第二、和第三时段的时间长度可以是相同的。相应地，在第一时段里Tx信号从传送电极214输出，在第二时段里Tx信号从传送电极215输出，而在第三时段里Tx信号从传送电极216输出。
控制器220基于预先设定的次序由接收电极211到213顺序地接收Rx信号，或者在相同的时间接收Rx信号。在这里，Rx信号包括坐标指示装置250对于标准的Tx信号的响应特性以及从传送电极214到216之一输入的信号。这里假定第一时段包括1-1子时段、1-2子时段、和1-3子时段。另外，假定第二时段包括2-1子时段、2-2子时段、和2-3子时段。此外，假定第三时段包括3-1子时段、3-2子时段、和3-3子时段。例如，控制器220可以在1-1子时段里通过接收电极211接收Rx信号。控制器220可以在1-1子时段结束之后在1-2子时段里通过接收电极212接收Rx信号。控制器220可以在1-2子时段结束之后在1-3子时段里通过接收电极213接收Rx信号。从接收电极接收Rx信号的控制器可以被命名为检测器。
也就是说，在第一时段里Tx信号从传送电极214输出，而控制器220可以通过接收电极211到213顺序地接收Rx信号。相反地，控制器可以在相同的时间通过接收电极211到213接收Rx信号。
当坐标指示装置250触摸通道电极单元210上的特定坐标时，相应的电极的电容以及在相应的电极与附近的电极之间的电容可以改变。Rx信号的强度可以基于电容的改变而改变，并且坐标指示装置250的输入位置的x轴坐标可以基于Rx信号的强度的改变来确定。例如，表1示出根据本发明的实施例，在第一时段里在每个接收电极中的Rx信号强度改变数据。
表1
Figure BDA0001401291870000091
Figure BDA0001401291870000101
以上描述的过程可以在第二时段和第三时段期间以相同的方式重复。也就是说，传送电极215在第二时段里传送Tx信号，而Rx信号在2-1子时段、2-2子时段、和2-3子时段分别被接收电极211、接收电极212、和接收电极213接收。传送电极216在第三时段里传送Tx信号，而Rx信号在3-1子时段、3-2子时段、和3-3子时段分别被接收电极211、接收电极212、和接收电极213接收。
下面的表2和表3分别示出在第二时段和第三时段里在接收电极中的Rx信号强度改变数据。
表2
Figure BDA0001401291870000102
表3
Figure BDA0001401291870000103
控制器220通过对表1到表3中示出的数据求和来确定坐标指示装置250的输入位置。如表1到表3中的数据所示，由接收电极212接收的Rx信号的强度被识别为最大的有效改变(most significantly changed)。另外，如表1到表3的数据所示，可以识别出，在第二时段里Rx信号强度的改变量与第一时段和第三时段里Rx信号强度的改变量相比更高。因此，控制器220确定与接收电极212相应的x轴坐标是坐标指示装置250的输入位置的x轴坐标。此外，控制器220确定对应于第二时段的与传送电极215相应的y轴坐标为坐标指示装置250的输入位置的y轴坐标。也就是说，控制器220确定传送电极215与接收电极212之间的交叉点为输入位置。替换地，控制器220可以通过基于表1到表3的数据的插值或各种算法来确定输入位置的坐标。
因此，控制器220可以首先确定坐标指示装置250的输入位置。此后，控制器220确定用于触摸的物体是坐标指示装置250还是手指。坐标指示装置250可以具有特定的响应特性，其可以是坐标指示装置对于在传送电极214到216中生成的Tx信号的标识信息。在这种情况下，控制器220可以从由接收电极211到213接收的Rx信号中接收坐标指示装置的标识信息。因此，控制器220能够检测Rx信号中是否存在坐标指示装置的标识信息，从而确定触摸是否是由坐标指示装置250做出的。
当用户用他/她的手指执行触摸时，或者当用户用坐标指示装置执行触摸时，控制器220确定Rx信号中是否存在由坐标指示装置生成的特定的响应特性，从而可以确定触摸是由手指执行的还是坐标指示装置执行的。
也就是说，控制器220根据坐标指示装置的标识信息是否包括在Rx信号中来区分接触物体的类型。
替换地，控制器220能够将具有两个或更多个不同频率的信号施加到传送电极214到216。控制器220从一个频率的响应特性中确定接触物体的位置，并且从另一个频率的响应特性中确定接触物体的类型或接触压力。
图2B是示出根据本发明的实施例的坐标测量系统的示图。如图2B中所示，坐标测量系统包括接收电极211到213、传送电极214到216、以及控制器227，并且控制器227包括传送电极控制开关221、驱动器222、接收电极控制开关224、接收器225、MCU 226等等。
驱动器222通过传送电极控制开关221向传送电极214到216提供预先设定的电信号。
传送电极控制开关221基于预先设定的次序向传送电极214到216中的每一个提供来自驱动器222的电信号。如参考图2A所描述的，传送电极控制开关221能够，例如，在第一时段里将传送电极214连接到驱动器222，在第二时段里将传送电极215连接到驱动器222，以及在第三时段里将传送电极216连接到驱动器222。传送电极214到216能够基于接收的电信号输出Tx信号。
接收电极控制开关224基于预先设定的次序将接收电极211到213连接到接收器225。例如，接收电极控制开关224在1-1子时段里将接收电极211连接到接收器225，在1-2子时段里将接收电极212连接到接收器225，以及在1-3子时段里将接收电极213连接到接收器225。
此外，多个接收器可以在相同的时间通过多个接收电极211到213接收Rx信号而不使用接收电极控制开关。
MCU 226通过分析接收的Rx信号来确定接触物体的输入位置和类型。
图3A是示出根据本发明的实施例的坐标指示装置的示图。
如图3A中所示，坐标指示装置300包括导电尖端310、共振电路单元320、和接地单元330。导电尖端310的一端连接到共振电路单元320的一端。另外，共振电路单元320的另一端可以连接到接地单元330。例如，坐标指示装置300可以以笔的形状来实现。
导电尖端310与包括在坐标测量装置(未示出)中的通道电极312形成电容313。导电尖端310可以被构造为，例如，金属尖端(metal tip)，并且与坐标测量装置(未示出)的通道电极312中的至少一个形成电容313。导电尖端310可以存在于非导电性材料中，或者导电尖端310的一部分可以暴露在外面。另外，通道电极312可以被构造为在透明窗口311的较低一端中的透明电极，以便被施加到触摸屏。
共振电路单元320能够与从坐标测量装置(未示出)接收的Tx信号共振。即使在Tx信号的输入停止之后，共振电路单元320也能够输出由于共振引起的共振信号。例如，共振电路单元320能够输出具有共振电路单元的共振频率的正弦波形信号。在这里，具有特定共振频率的正弦波形信号可以是坐标指示装置的标识信息。
也就是说，当具有特定共振频率的正弦波形信号包括在Rx信号中时，坐标测量装置确定接触物体的类型对应于坐标指示装置。
替换地，共振电路单元320的共振频率可以根据导电尖端310的接触压力而改变。例如，当用户与坐标指示装置接触时，共振电路单元320的共振频率可以改变。
相应地，坐标测量装置基于共振频率的改变来确定写压力。
另外，共振电路单元320还可以包括并联连接的电阻器。在这里，电阻器可以是可变电阻器，并且共振特性可以根据电阻值的改变而改变。此外，坐标指示装置还可以包括由用户机械地控制的开关单元。在坐标测量装置中，共振特性可以根据开关单元的状态而改变。因此，例如，用户基于开关单元的接通/断开状态而输入写/擦除功能。
图3B是示出根据本发明的实施例的坐标指示装置的截面图。
如图3B中所示，坐标指示装置包括导电尖端310、接地单元330、绝缘体340、和无源电路单元370。
导电尖端310与包括在坐标测量装置(未示出)中的电极形成电容。导电尖端310的一部分可以暴露在坐标指示装置的外部，如图3B中所示。
此外，为了让用户在使用坐标指示装置时感觉到更加柔滑的触感，坐标指示装置还可以包括用于防止导电尖端310直接与外部接触的绝缘体。
无源电路单元370被电连接到导电尖端310。无源电路单元370可以生成坐标指示装置的标识信息。也就是说，无源电路单元370可以产生不同于手指的物理特性的坐标指示装置的物理特性。在图3A中，共振电路单元已经被描述为无源电路单元370的示例。
绝缘体340将导电尖端310与接地单元330电绝缘。
绝缘体340的形状可以变化，只要绝缘体340用作将导电尖端310与接地单元330绝缘。
接地单元330被连接到无源电路单元370，并且能够通过直接接触和电容性耦合中的至少一个电连接到用户或坐标指示装置。
图3C是示出根据本发明的另一个实施例的坐标指示装置的示图。如图3C中所示，坐标指示装置360包括导电尖端310、共振电路单元315、可变阻抗单元318、和接地单元330。
导电尖端310与包括坐标测量装置(未示出)中的电极形成电容。共振电路单元315可以电连接到导电尖端310。共振电路单元315可以生成坐标指示装置的标识信息，并且输出所生成的标识信息。也就是说，共振电路单元315可以使坐标指示装置的物理特性不同于手指的物理特性。另外，可变阻抗单元318可以由一组器件实现，所述一组器件的阻抗可以通过接触压力以及接触或不接触中的至少一个来改变。由于可变阻抗单元318提供根据接触压力和用户选择开关的接通/断开状态中的至少一个而改变的阻抗，共振特性能够根据接触压力和用户选择开关的接通/断开状态中的至少一个而改变。坐标测量装置基于改变的共振特性确定坐标指示装置的接触压力和用户选择开关的接通/断开状态中的至少一个。在这时，可变阻抗单元318的配置包括根据接触压力或用户选择开关的接通/断开状态而改变的电抗组件或电阻组件。共振电路单元315在特定的共振频率可以具有高阻抗特性。
图3D是示出根据本发明的实施例的坐标指示装置的示图。
如图3D中所示，坐标指示装置包括导电尖端310、线圈单元311、电容单元312、开关单元313、和接地单元314。
导电尖端310与包括在坐标测量装置(未示出)中的电极形成电容。线圈单元311和电容单元312形成并联共振电路(parallel resonant circuit)。由于线圈单元311和电容单元312形成共振电路，则坐标指示装置输出共振信号。
开关单元313可以被连接到线圈单元311的一端和电容单元312的一端。开关单元313可以被机械地控制。共振特性可以基于开关单元313的接通/断开状态而改变。例如，当开关单元313处于断开状态时，导电尖端310和共振电路之间的连接被断开，并且当开关单元313处于接通状态时，导电尖端310可以连接到共振电路。作为这样的配置的实施例，当以等于或大于预先设定的阈值的压力触摸导电尖端310时，开关单元313形成共振电路，而当以小于预先设定的阈值的压力触摸导电尖端310时，开关单元313可以通过断开电连接而不形成共振电路。只有当坐标指示装置以等于或大于预先设定的阈值的压力执行触摸时，该触摸才能够被辨识为输入，并且因此，有可能有效地减少由错误造成的坐标指示装置的输入。
图3E是示出根据本发明的实施例的坐标指示装置的截面图。
如图3E中所示，坐标指示装置包括导电尖端310、接地单元330、绝缘体340、无源电路单元370、和开关单元390。
与图3B中的坐标指示装置相比，图3E中的坐标指示装置还可以包括开关单元390。开关单元390可以电连接在导电尖端310和无源电路单元370之间。如结合图3D所描述的，开关单元390可以只在导电尖端310被以等于或大于预先设定的阈值的压力触摸时才操作共振电路。
图4A到图4C是示出根据本发明的实施例的坐标指示装置识别过程的示图。
如图4A中所示，传送电极214到216输出Tx信号201。如图4A中所示，Tx信号可以是方波信号，并且具有预定时段T1和幅值(amplitude)A。在图4A中，假定坐标指示装置或手指不位于坐标测量装置附近。Rx信号202可以具有与Tx信号201的时段相同的时段T1。
在图4B中，假定用户通过使用他/她的手指触摸电极的特定的点。如图4B中所示，Tx信号201可以是方波信号，并且具有预定时段T1和幅度A。当手指以与之前当手指被触摸(B)时的方式不同的方式被触摸(C)时，Rx信号203的幅值的大小可以改变。也就是说，Rx信号203的幅值可以从图4A中的Rx信号202的幅值(B)改变Δl。
在图4C中，假定用户通过使用坐标指示装置触摸特定的点。如图4C中所示，Tx信号201可以是方波信号，并且具有预定时段T1和幅值A。可以识别由坐标指示装置的通道电极单元的电容改变引起的Rx信号204的幅值(C)改变。也就是说，幅值可以从图4A中的Rx信号202的幅值B改变Δl。Rx信号204可以被识别为在方波的剩余时段中包括正弦波形信号。也就是说，Rx信号204包括坐标指示装置的标识信息。坐标测量装置基于在Rx信号204的方波的剩余时段中存在坐标指示装置的标识信息，确定接触物体是坐标指示装置。也就是说，坐标测量装置通过在驱动器(未示出)施加驱动信号的驱动时段期间的Rx信号确定接触物体的位置，并且通过在驱动器(未示出)不施加驱动信号的剩余时段期间的Rx信号确定接触物体的类型。
图4A到图4C中的方波和正弦波形只是示例。
如以上描述，例如，由于共振特性根据写压力或开关单元的状态而改变，包括在来自坐标指示装置的Rx信号204中的坐标指示装置的标识信息的时段可以改变。坐标指示装置检测正弦波形的时段中的改变，并且因此确定坐标指示装置的写压力或开关单元的状态。
图5是根据本发明的另一个实施例的坐标测量系统的控制方法的流程图。
在步骤S501中，坐标测量装置的每一个传送电极基于预先设定的次序传送Tx信号。坐标测量装置可以在步骤S503中接收包括坐标指示装置的响应特性的Rx信号。在步骤S505中，坐标测量装置通过分析在Tx驱动时段期间Rx信号大小的改变来确定接触物体的输入位置，然后在步骤S507中，通过分析在Tx剩余时段期间Rx信号的频率的响应特性来区分接触物体的类型。
图6是根据本发明的另一个实施例的坐标测量系统的控制方法的流程图。
在步骤S601中，坐标测量装置的每一个传送电极中基于预先设定的次序传送Tx信号。坐标测量装置可以在步骤S603中接收包括坐标指示装置的响应特性的Rx信号。
当Rx信号大小的改变等于或小于预先设定的阈值，例如，图4B中所示的Δl时(步骤S605中的“否”)，在步骤S607中，坐标测量装置确定没有输入。
当Rx信号大小的改变大于预先设定的阈值，例如，图4B中所示的Δl时(步骤S605中的“是”)，在步骤S609中，坐标测量装置确定输入的坐标。
在步骤S611中，坐标测量装置确定在Tx剩余时段期间Rx信号里是否存在AC波形。当Rx信号里存在AC波形时(步骤S611中的“是”)，在步骤S613中，坐标测量装置确定接触物体是坐标指示装置。当Rx信号里不存在AC波形时(步骤S611中的“否”)，在步骤S615中，坐标测量装置确定接触物体是手指。
图7是用于描述根据本发明的实施例的、测量由写压力或开关的接通/断开状态引起的共振频率改变的方法的框图。
Rx信号可以由放大器701以预先设定的增益放大。第一开关单元702能够在第一时段里将放大的Rx信号输出到整合单元(integration unit)703。第二开关单元704能够在第二时段里将放大的Rx信号输出到整合单元705。
第一时段和第二时段具有时间上重叠的部分，但是其整体部分并不彼此相同。第一开关单元702和第二开关单元704可以基于控制电路单元706中的驱动脉冲生成端在预定的时间进行接通/断开控制。另外，可以进一步引入整流器来改进接收信号的灵敏度(sensitivity)。
控制电路单元706在第一时段和第二时段的不同部分测量频率响应特性。由于在每个部分测量的信号的比率可以根据坐标指示装置的频率响应特性而不同，控制电路单元706根据在每个部分中测量的信号的比率来确定坐标指示装置的接触压力或坐标指示装置的开关单元的接通/断开状态。
也就是说，控制电路单元706基于相同时段的至少两个不同部分中的无源电路的响应特性来测量接触压力或开关接通/断开状态。
虽然已经参考本发明的各种实施例示出和描述了本发明，本领域技术人员将理解，可以进行各种形式和细节上的改变而不脱离由所附权利要求定义的本发明的精神和范围。

Claims (23)

1.一种坐标测量装置，该坐标测量装置包括：
多个电极；以及
至少一个处理器，被配置为：
在第一时段期间通过多个电极中的至少一个第一电极传送通过向所述至少一个第一电极提供电流而生成的电传输信号，以及
在第一时段之后的第二时段期间通过多个电极中的至少一个第二电极接收从接触物体传送的电接收信号，其中，所述电传输信号被提供给所述接触物体，并且包括磁接收信号和所述电接收信号的电磁接收信号基于通过使用所述电传输信号在所述接触物体中发生共振而生成；以及
基于通过所述至少一个第二电极接收的所述电接收信号和在所述至少一个第二电极中的电容改变中的至少一个来识别所述接触物体的位置，所述电容改变基于所述接触物体对所述坐标测量装置的接触而生成，并且
基于是否在第一时段之后的第二时段期间通过至少一个第二电极接收到电接收信号来识别所述接触物体的类型，
其中，第一时段与第二时段不重叠。
2.如权利要求1所述的坐标测量装置，其中，所述接触物体包括坐标指示装置和用户的手指。
3.如权利要求2所述的坐标测量装置，其中，所述至少一个处理器还被配置为，当通过所述至少一个第二电极检测到所述电接收信号时，将所述接触物体的类型识别为所述坐标指示装置。
4.如权利要求2所述的坐标测量装置，其中，所述至少一个处理器还被配置为，当在所述至少一个第二电极中检测到所述电容改变，并且没有检测到所述电接收信号时，将所述接触物体的类型识别为所述用户的手指。
5.如权利要求2所述的坐标测量装置，其中，所述电传输信号通过形成在所述至少一个第一电极和所述坐标指示装置之间的第一电容被提供给所述坐标指示装置。
6.如权利要求5所述的坐标测量装置，其中，所述坐标指示装置包括导电笔尖。
7.如权利要求6所述的坐标测量装置，其中，所述第一电容形成在所述至少一个第一电极和所述导电笔尖之间。
8.如权利要求6所述的坐标测量装置，其中，所述电接收信号通过形成在所述至少一个第二电极和所述坐标指示装置之间的第二电容被提供给所述至少一个第二电极。
9.如权利要求2所述的坐标测量装置，其中，所述坐标指示装置包括共振电路。
10.如权利要求9所述的坐标测量装置，其中，所述共振电路被配置为接收所述电传输信号，并且通过使用所述电传输信号在所述共振电路中发生所述共振。
11.如权利要求10所述的坐标测量装置，其中，所述电接收信号从所述共振电路中生成。
12.如权利要求10所述的坐标测量装置，其中，所述坐标指示装置还包括接地单元，并且所述共振电路包括电感器和电容器。
13.如权利要求12所述的坐标测量装置，其中，所述电感器和所述电容器中的每一个的一端被连接到所述坐标指示装置的导电笔尖，而所述电感器和所述电容器中的每一个的另一端被连接到所述接地单元。
14.如权利要求13所述的坐标测量装置，
其中，所述共振电路还包括电阻器，并且
其中，所述电阻器的一端被连接到所述导电笔尖，而所述电阻器的另一端被连接到所述接地单元。
15.如权利要求10所述的坐标测量装置，其中，所述坐标指示装置还包括连接到所述共振电路的可变阻抗单元。
16.如权利要求15所述的坐标测量装置，其中，所述可变阻抗单元的阻抗根据所述坐标指示装置和所述坐标测量装置之间的接触压力的改变而改变。
17.如权利要求16所述的坐标测量装置，其中，从所述共振电路生成的所述电接收信号的频率随着所述可变阻抗单元的阻抗被改变而改变。
18.如权利要求17所述的坐标测量装置，其中，所述至少一个处理器还被配置为基于从所述共振电路生成的所述电接收信号的频率，识别所述坐标指示装置和所述坐标测量装置之间的接触压力。
19.一种用于在坐标测量装置处识别接触物体的位置的方法，该方法包括：
在第一时段期间通过多个电极中的至少一个第一电极通过向所述至少一个第一电极提供电流来传输电传输信号；
在第一时段之后的第二时段期间通过多个电极中的至少一个第二电极接收从接触物体传送的电接收信号，其中，所述电传输信号被提供给所述接触物体，而包括磁接收信号和所述电接收信号的电磁接收信号基于通过使用所述电传输信号在所述接触物体中发生共振而生成；以及
基于通过所述至少一个第二电极接收的电接收信号和所述至少一个第二电极中的电容改变中的至少一个来识别所述接触物体的位置，所述电容改变基于所述接触物体对所述坐标测量装置的接触而生成，并且
基于是否在第一时段之后的第二时段期间通过至少一个第二电极接收到电接收信号来识别所述接触物体的类型，
其中，第一时段与第二时段不重叠。
20.如权利要求19所述的方法，其中，所述接触物体包括坐标指示装置和用户的手指。
21.如权利要求20所述的方法，其中，识别所述接触物体的类型包括，当通过所述至少一个第二电极检测到所述电接收信号时，识别所述接触物体的类型是所述坐标指示装置。
22.如权利要求20所述的方法，其中，识别所述接触物体的类型包括，当在所述至少一个第二电极中检测到所述电容改变，并且没有检测到所述电接收信号时，识别所述接触物体的类型是用户的手指。
23.如权利要求20所述的方法，其中，所述电传输信号通过在所述至少一个第一电极和所述坐标指示装置之间形成的电容被提供给所述坐标指示装置。
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