CN108108031A - 触控系统与触控笔装置的倾斜状态决定方法 - Google Patents

触控系统与触控笔装置的倾斜状态决定方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种触控系统与触控笔装置的倾斜状态决定方法。所述触控系统包括触控笔装置与触碰面板。所述触控笔装置用以发射第一无线信号与第二无线信号。所述触碰面板用以接收所述第一无线信号与所述第二无线信号并根据所述第二无线信号的信号特征决定所述触控笔装置相对于所述触碰面板的倾斜状态。据此，可使触控系统的操作更具有弹性。

Description

触控系统与触控笔装置的倾斜状态决定方法
技术领域
本发明涉及一种触控笔与触碰面板的互动技术，且尤其涉及一种触控系统与触控笔装置的倾斜状态决定方法。
背景技术
因应某些特定的应用需求(例如，绘图或笔记)，部分智能型手机、平板计算机、绘图板及触控笔电等便携式电子装置可以与触控笔搭配使用，来提升使用者经验。而使用触控笔来作为输入，除了可以让使用者模拟使用真实的笔来作画或作笔记等操作外，还可以通过触控笔上的各式电路和/或传感器来提供附加的功能。例如，通过搭载主动信号发射器，触控笔可以发出无线信号，并且触碰面板可以通过分析此无线信号来确定触控笔的位置、移动轨迹和/或移动速度。此外，通过搭载重力传感器和/或陀螺仪，触控笔可以检测其自身的倾斜状态并通过无线信号传送给触碰面板。根据触控笔的倾斜状态，触碰面板可以实时提供相应的操作功能给用户，例如，改变呈现出来的笔迹宽度、颜色深浅等等。
然而，在某些使用环境中(例如，触碰面板不是水平放置)，触控笔自身检测的倾斜状态可能无法确实地反映触控笔相对于触碰面板的倾斜角度，从而造成使用者操作上的困扰。
发明内容
本发明提供一种触控系统与触控笔装置的倾斜状态决定方法，可更准确地决定触控笔装置相对于触碰面板的倾斜状态。
本发明的一实施例提供一种触控系统，其包括触控笔装置与触碰面板。所述触控笔装置用以发射第一无线信号与第二无线信号。所述触碰面板用以接收所述第一无线信号与所述第二无线信号并根据所述第二无线信号的信号特征决定所述触控笔装置相对于所述触碰面板的倾斜状态。
本发明的另一实施例提供一种触控笔装置的倾斜状态决定方法，其包括：由触控笔装置发射第一无线信号与第二无线信号；以及由触碰面板接收所述第一无线信号与所述第二无线信号并根据所述第二无线信号的信号特征决定所述触控笔装置相对于所述触碰面板的倾斜状态。
本发明的另一实施例提供一种触控系统，其包括触碰面板与触控笔装置。所述触碰面板用以发射第一无线信号。所述触控笔装置用以接收所述第一无线信号并根据所述第一无线信号的信号特征发射第二无线信号。所述触碰面板还用以接收所述第二无线信号并根据所述第二无线信号获得所述触控笔装置相对于所述触碰面板的倾斜状态。
本发明的另一实施例提供一种触控笔装置的倾斜状态决定方法，其包括：由触碰面板发射第一无线信号；由触控笔装置接收所述第一无线信号并根据所述第一无线信号的信号特征发射第二无线信号；以及由所述触碰面板接收所述第二无线信号并根据所述第二无线信号获得所述触控笔装置相对于所述触碰面板的倾斜状态。
基于上述，通过分析在触控笔装置与触碰面板之间传递的无线信号的信号特征，本发明并不会受到触碰面板的放置角度和/或触控笔装置的操作角度的影响，使得触控笔装置相对于触碰面板的倾斜状态可以更为准确地被决定。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。
附图说明
图1是根据本发明的一实施例所示出的触控系统的示意图。
图2是根据本发明的第一实施例所示出的触控笔装置的示意图。
图3是根据本发明的第一实施例所示出的倾斜状态与信号特征的关系图。
图4是根据本发明的第一实施例所示出的触控笔装置的倾斜状态决定方法的流程图。
图5是根据本发明的第二实施例所示出的触控笔装置的示意图。
图6是根据本发明的第二实施例所示出的倾斜状态与信号特征的关系图。
图7是根据本发明的第二实施例所示出的传送倾斜信息的封包的示意图。
图8是根据本发明的第二实施例所示出的触控笔装置的倾斜状态决定方法的流程图。
附图标号说明：
10：触控系统；
11：触控笔装置；
112：导体组件；
101、102：位置；
12：电子装置；
121：触碰面板；
21、22、51：发射器；
23、53：控制器；
24、54：电池；
25、55：直流电调节器；
26、56：开关；
27、57：压力传感器；
31～33：波形；
52：接收器；
71：封包；
S701、S702、S801、S802、S803：步骤。
具体实施方式
图1是根据本发明的一实施例所示出的触控系统的示意图。请参照图1，触控系统10包括触控笔装置11与触碰面板(touch panel)121(或电子装置12)，其中触碰面板121设置于电子装置12上。在本实施例中，触控笔装置11是以长条圆柱型的触控笔作为范例。但须注意的是，在另一实施例中，触控笔装置11还可以具有其他的外型(例如，长条多边型等)。此外，电子装置12可以是智能型手机、平板计算机、绘图板或触控笔电等任意具有触碰面板121的电子装置。
在本实施例中，触碰面板121为电容式触碰面板，并且触碰面板121上的感应电极(或，感应电极数组)可接收来自触控笔装置11的无线信号。例如，触碰面板121上的感应电极可具有特定的形状，以接收触控笔装置11以特定频率传输的无线信号。此外，在另一实施例中，触碰面板121也可以是电磁式触碰面板、电阻式触碰面板或光学式触碰面板等等，和/或触碰面板121可额外设置具有特定型状的天线(或，感应电极)，以接收触控笔装置11以特定频率传输的无线信号。
触控笔装置11前端(也称为第一端点)设置有导体组件112，其用以发射一无线信号。在一实施例中，此无线信号单纯用来供触碰面板121定位触控笔装置11用。在另一实施例中，触控笔装置11可通过此无线信号来传输特定的信息，而触碰面板121可接收并解析此无线信号以获得此特定信息。须注意的是，图1所示出的导体组件112的外型也仅为范例，在另一实施例中，导体组件112可能会更粗、更细、更长或更短。
第一实施例
图2是根据本发明的第一实施例所示出的触控笔装置的示意图。请同时参照图1与图2，在本实施例中，触控笔装置11包括发射器21、发射器22、控制器23、电池24及直流电调节器25。发射器21设置于图1中的位置101(也称为第一位置)并且用以发射一无线信号。例如，发射器21包含图1的导体组件112。发射器22设置于图1中的位置102(也称为第二位置)并且用于发射另一无线信号，其中位置102相对于位置101更远离触控笔装置11的前端(即，第一端点)。例如，第一端点用于靠近(包含接触)触碰面板121以在触碰面板121上产生对应于触控笔装置11的定位信号。例如，此定位信号是触碰面板121根据触控笔装置11的第一端点靠近(包含接触)的位置而产生的电容值变化。或者，在一实施例中，触碰面板121也可以根据发射器21发射的无线信号的电场强度或电场密度分布来产生对应于触控笔装置11的定位信号。此外，发射器22也包含一导体组件(未示出)，以发射相应的无线信号。例如，发射器22的导体组件例如是以环绕于触控笔装置11的壳体内部或外部的方式设置于位置102。在另一实施例中，发射器22的导体组件的设置方式也可以包含任意形式，只要可发射相应的无线信号即可。
在本实施例中，由发射器21发射的无线信号也称为第一无线信号，由发射器22发射的无线信号也称为第二无线信号，其中第一无线信号传输于一频率(也称为第一频率)，第二无线信号传输于另一频率(也称为第二频率)，且第一频率不同于第二频率。然而，在另一实施例中，第一频率也可能相同于第二频率。
在本实施例中，控制器23包含微处理器单元(micro processing unit,MCU)(未示出)与电压驱动电路(未示出)。电池24用以提供电源。直流电调节器25连接至电池24并且用以将来自电池24的直流电源调节至特定的电压准位以供控制器23使用。在一实施例中，直流电调节器25包括直流转直流调节器(DC to DC regulator)。控制器23连接至发射器21、发射器22及直流电调节器25。控制器23可使用来自直流电调节器25的电源驱动发射器21与发射器22。
在一实施例中，触控笔装置11还包括开关26和/或压力传感器27。开关26与压力传感器27可分别连接至控制器23。开关26用以控制整个触控笔装置11的电源为开启或关闭，或者仅控制部分电路组件(例如，发射器21和/或发射器22)为开启或关闭。压力传感器27连接至触控笔装置11的前端并且用以感测触控笔装置11前端被朝触控笔装置11内部推挤的压力。例如，压力传感器27可连接至图1的导体组件112以感测导体组件112被朝触控笔装置11内部推挤的压力值。
在一实施例中，压力传感器27感测的压力值也可以用来提供相同或类似于开关26的功能。例如，若感测到作用在触控笔装置11前端的压力值高于一默认值，则控制器23可启动部分电路组件。以发射器22为例，若感测到作用在触控笔装置11前端的压力值高于默认值，表示当前用户可能正在使用触控笔装置11来操作触碰面板121，故控制器23可启动发射器22。在发射器22已被启动的状态下，若在一预设时间内触控笔装置11前端的压力值皆不高于此默认值，表示用户可能暂时不使用触控笔装置11，故控制器23可再次关闭发射器22，以节省电力消耗。
在本实施例中，触碰面板121会接收上述第一无线信号(即，由发射器21发射的无线信号)与第二无线信号(即，由发射器22发射的无线信号)，并且触碰面板121的处理器(未示出)会根据第二无线信号的信号特征决定触控笔装置11相对于触碰面板121的倾斜状态。例如，第二无线信号的信号特征包括第二无线信号的信号强度，且触碰面板121所接收的第二无线信号的信号强度会正相关于触控笔装置11相对于触碰面板121的倾斜角度。也即，触控笔装置11越朝向触碰面板121倾斜，则触碰面板121所接收的第二无线信号的信号强度会越强。此外，在一实施例中，触碰面板121的处理器也可以进一步参考第一无线信号的信号特征来决定触控笔装置11相对于触碰面板121的倾斜状态。
图3是根据本发明的第一实施例所示出的倾斜状态与信号特征的关系图。请参照图3，当触控笔装置11的前端靠近触碰面板121时，若触控笔装置11相对于触碰面板121的倾斜角度约为0度(即，触控笔装置11几乎垂直于触碰面板121上)，则触碰面板121会检测到第一无线信号与第二无线信号在触控笔装置11的前端位置上的信号强度最强，且两者信号强度皆向周围递减，如信号强度的波形31所示。若触控笔装置11相对于触碰面板121的倾斜角度增加至约45度，则触碰面板121检测到的第一无线信号在触控笔装置11的前端位置上的信号强度仍然最强，同时第二无线信号在触控笔装置11向触碰面板121倾斜的一侧的信号强度也逐渐增加，如信号强度的波形32所示。若触控笔装置11相对于触碰面板121的倾斜角度持续增加至约90度，则触碰面板121检测到的第一无线信号在触控笔装置11的前端位置上的信号强度仍然最强，同时第二无线信号在触控笔装置11向触碰面板121大幅倾斜的一侧的信号强度也更进一步增加，如信号强度的波形33所示。根据波形31～33或类似的信号特征，触碰面板121即可决定触控笔装置11相对于触碰面板121的倾斜状态。
须注意的是，图3只是一个范例，触控笔装置11相对于触碰面板121的不同倾斜状态皆会在触控笔装置11相对于触碰面板121倾斜的那一侧产生不同信号强度(或信号密度)的信号。在一实施例中，控制器23可预先将触控笔装置11可能的倾斜角度(例如，0度至90度)划分为N个倾斜等级并设定多个信号特征等级(或，强度等级)，其中N为2以上的正整数，并且每一个信号特征等级对应至一个信号强度(或信号强度的波形，如图3中的波形31～33)。例如，在一实施例中，15度为一个倾斜等级，则N为6。根据所检测到的第二无线信号的信号特征等级，触碰面板121即可决定当前触控笔装置11相对于触碰面板121的倾斜状态是属于这N个倾斜等级中的哪一者。然后，触碰面板121即可对应于所决定的倾斜等级(或，倾斜状态)执行相应的操作和/或显示相应的内容，例如调整显示画面上笔迹的宽度或颜色等。
图4是根据本发明的第一实施例所示出的触控笔装置的倾斜状态决定方法的流程图。请同时参照图1与图4，在步骤S401中，由触控笔装置11发射第一无线信号与第二无线信号。在步骤S402中，由触碰面板121接收第一无线信号与第二无线信号并对应于第二无线信号的信号特征决定触控笔装置11相对于触碰面板121的倾斜状态。须注意的是，图4中各步骤的细节皆已详述于上，在此便不赘述。
第二实施例
第二实施例相对于第一实施例的设置差异在于，在第二实施例中，图1中的位置102上改为设置接收器以接收来自触碰面板121的无线信号。根据接收到的无线信号的信号特征，触控笔装置11可相应地发射一无线信号。然后，触碰面板121可接收来自于触控笔装置11的无线信号并根据此无线信号获得触控笔装置11相对于触碰面板121的倾斜状态并可执行相应的功能。
图5是根据本发明的第二实施例所示出的触控笔装置的示意图。请同时参照图1与图5，在本实施例中，触控笔装置11包括发射器51、接收器52、控制器53、电池54及直流电调节器55。其中，发射器51设置于图1的位置101，接收器52设置于图1的位置102。电池54及直流电调节器55相同或相似于图2的电池24及直流电调节器25，在此便不赘述。此外，在一实施例中，触控笔装置11也可包括开关56与压力传感器57。与图2的开关26与压力传感器27的差异在于，在图5的一实施例中，开关56和/或压力传感器57也可用来启动或关闭接收器52。以压力传感器57为例，若压力传感器57检测作用于触控笔装置11前端的压力值大于默认值，控制器53可启动接收器52。开关56与压力传感器57的其余操作相同或相似于图2的开关26与压力传感器27，故在此便不赘述。
在本实施例中，接收器52会接收来自触碰面板121的无线信号。在本实施例中，来自触碰面板121的无线信号也称为第一无线信号，并且例如是由触碰面板121上的感应电极或任意的辐射组件所发射的无线信号。根据第一无线信号(即，来自触碰面板121的无线信号)的信号特征，控制器53会决定一倾斜信息，其指示触控笔装置11相对于触碰面板121的倾斜角度。例如，此倾斜角度可以是实际的角度或第一实施例中提及的倾斜等级。例如，第一无线信号的信号特征包括第一无线信号的信号强度，且触控笔装置11所检测的第一无线信号的信号强度正相关于触控笔装置11相对于触碰面板121的倾斜角度。
图6是根据本发明的第二实施例所示出的倾斜状态与信号特征的关系图。请参照图6，在第二实施例中，当触控笔装置11的前端靠近触碰面板121时，若触控笔装置11相对于触碰面板121的倾斜角度约为0度(即，触控笔装置11几乎垂直于触碰面板121上)，则接收器52接收到的第一无线信号的信号强度很小。随着触控笔装置11逐渐向触碰面板121倾斜，接收器52逐渐向触碰面板121靠近，使得接收器52接收到的第一无线信号的信号强度也越来越强，如图6所示。须注意的是，虽然图6是以趋近于线性的关系来描述第一无线信号的信号强度与触控笔装置11相对于触碰面板121的倾斜角度，但是，实际上第一无线信号的信号强度与所述倾斜角度也可能不是线性的，本发明不加以限制。例如，当触控笔装置11相对于触碰面板121的倾斜角度约为45度时，接收器52接收到的第一无线信号的信号强度以a表示。若触控笔装置11更进一步向触碰面板121倾斜，例如倾斜至90度时，接收器52接收到的第一无线信号的信号强度以b表示，其中b的值大于a的值。因此，根据第一无线信号的信号特征(例如，信号强度)，触控笔装置11相对于触碰面板121的倾斜角度(或，倾斜状态)可被相应地决定。
或者，类似于第一实施例，控制器53也可预先将可能的倾斜角度(例如，0度至90度)划分为N个倾斜等级并设定多个信号特征等级(或，强度等级)，其中每一个信号特征等级对应至一个信号强度。根据所检测到的第一无线信号的信号特征等级，控制器53可以决定当前触控笔装置11相对于触碰面板121的倾斜状态是属于这N个倾斜等级中的哪一者。具体细节可参考上述第一实施例中的说明，在此便不赘述。
在获得倾斜角度(或倾斜等级)之后，控制器53会控制发射器51发射一无线信号，以将相关的倾斜信息夹带于此无线信号中传送给触碰面板121。在本实施例中，发射器51发射的无线信号也称为第二无线信号。在接收到第二无线信号之后，触碰面板121的处理器会分析第二无线信号以获得夹带于其中的倾斜信息，从而获得触控笔装置11相对于触碰面板121的倾斜状态。
图7是根据本发明的第二实施例所示出的倾斜信息的封包的示意图。请参照图7，封包71可用来传送上述倾斜信息。例如，封包71包含字段701～704。字段701具有p个位，用于传输用于同步的同步信息。例如，p为2。字段702具有q个位，用于传输所述倾斜信息。例如，在15度为一个倾斜等级(即，N为6)的实施例中，q为3。字段703具有r个位，其位数不限并用于传输其他控制信息，例如由触控笔装置11发出的控制信号，以表示触控笔装置11的哪个按钮被按压和/或触控笔装置11检测到的压力值等等。此外，字段704具有s个位，用于传输封包验证信息。例如，s为2。通过解析封包71，触碰面板121的处理器即可根据封包71中的倾斜信息来执行相应的操作。
图8是根据本发明的第二实施例所示出的触控笔装置的倾斜状态决定方法的流程图。请同时参照图1与图8，在步骤S801中，由触碰面板121发射第一无线信号。在步骤S802中，由触控笔装置11接收第一无线信号并根据第一无线信号的信号特征发射第二无线信号。在步骤S803中，由触碰面板121接收第二无线信号并根据第二无线信号获得触控笔装置11相对于触碰面板121的倾斜状态。须注意的是，图8中各步骤的细节皆已详述于上，在此便不赘述。
综上所述，通过分析在触控笔装置与触碰面板之间传递的无线信号的信号特征，本发明并不会受到触碰面板的放置角度和/或触控笔装置的操作角度的影响，使得触控笔装置相对于触碰面板的倾斜状态可以更为准确地被决定。此外，本发明可以单独使用，也可以搭配触控笔装置内建的重力传感器(或陀螺仪)等可判定触控笔装置的倾斜角度的组件使用，以对这些组件的感测结果进行修正。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (12)

1.一种触控系统，包括：
触控笔装置，用以发射第一无线信号与第二无线信号；以及
触碰面板，用以接收所述第一无线信号与所述第二无线信号并根据所述第二无线信号的信号特征决定所述触控笔装置相对于所述触碰面板的倾斜状态。
2.根据权利要求1所述的触控系统，其中所述触控笔装置包括：
第一发射器，设置于所述触控笔装置的第一位置并且用以发射所述第一无线信号；以及
第二发射器，设置于所述触控笔装置的第二位置并且用以发射所述第二无线信号，
其中所述第二位置相对于所述第一位置更远离所述触控笔装置的第一端点，
其中所述第一端点用于靠近所述触碰面板以在所述触碰面板上产生定位信号。
3.根据权利要求1所述的触控系统，其中所述第一无线信号传输于第一频率，所述第二无线信号传输于第二频率，且所述第一频率不同于所述第二频率。
4.根据权利要求1所述的触控系统，其中所述第二无线信号的所述信号特征包括所述第二无线信号的信号强度，且所述触碰面板所接收的所述第二无线信号的所述信号强度正相关于所述触控笔装置相对于所述触碰面板的倾斜角度。
5.根据权利要求1所述的触控系统，其中所述触碰面板还用以根据所述第一无线信号产生对应于所述触控笔装置的定位信号。
6.一种触控笔装置的倾斜状态决定方法，包括：
由触控笔装置发射第一无线信号与第二无线信号；以及
由触碰面板接收所述第一无线信号与所述第二无线信号并对应于所述第二无线信号的信号特征决定所述触控笔装置相对于所述触碰面板的倾斜状态。
7.一种触控系统，包括：
触碰面板，用以发射第一无线信号；以及
触控笔装置，用以接收所述第一无线信号并根据所述第一无线信号的信号特征发射第二无线信号，
其中所述触碰面板还用以接收所述第二无线信号并根据所述第二无线信号获得所述触控笔装置相对于所述触碰面板的倾斜状态。
8.根据权利要求7所述的触控系统，其中所述触控笔装置包括：
接收器，用以接收所述第一无线信号；
发射器，用以发射所述第二无线信号；以及
控制器，连接所述接收器与所述发射器，
其中所述控制器用以根据所述第一无线信号的所述信号特征决定所述第二无线信号所夹带的倾斜信息，
其中所述倾斜信息指示所述触控笔装置相对于所述触碰面板的倾斜角度。
9.根据权利要求7所述的触控系统，其中所述发射器设置于所述触控笔装置的第一位置，
其中所述接收器设置于所述触控笔装置的第二位置，
其中所述第二位置相对于所述第一位置更远离所述触控笔装置的第一端点，
其中所述第一端点用于靠近所述触碰面板以在所述触碰面板上产生定位信号。
10.根据权利要求8所述的触控系统，其中所述触控笔装置还包括压力传感器，其连接至所述控制器并且用以感测作用在所述第一端点的压力值，
若所述压力值大于默认值，所述控制器启动所述接收器。
11.根据权利要求7所述的触控系统，其中所述第一无线信号的所述信号特征包括所述第一无线信号的信号强度，且所述触控笔装置所检测的所述第一无线信号的所述信号强度正相关于所述触控笔装置相对于所述触碰面板的倾斜角度。
12.一种触控笔装置的倾斜状态决定方法，包括：
由触碰面板发射第一无线信号；
由触控笔装置接收所述第一无线信号并根据所述第一无线信号的信号特征发射第二无线信号；以及
由所述触碰面板接收所述第二无线信号并根据所述第二无线信号获得所述触控笔装置相对于所述触碰面板的倾斜状态。
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