CN109324700B - 可提供倾斜角与方位角侦测信号的电容笔 - Google Patents

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Abstract

本发明揭露一种可提供倾斜角与方位角侦测信号的电容笔。电容笔是使用于一平板或触控面板上。电容笔可发出两种高压信号，平板或触控面板接收两种信号后，据以判断电容笔的倾斜角和方位角。通过本发明的电容笔结构，倾斜角和方位角的计算较为精确。

Description

可提供倾斜角与方位角侦测信号的电容笔
技术领域
本发明是有关于一种手写输入系统，特别是一种可提供倾斜角与方位角侦测信号的电容笔。
背景技术
数位板(digitizer)系统通常包含平板(tablet)以及输入笔(stylus)。使用者将输入笔的笔尖放置或接近平板的感应表面上并移动，而数位板系统追踪输入笔在感应表面上的相对位置，并解读成指令或形成笔划。
为了使输入笔的笔划增加视觉上的变化，可计算输入笔的倾斜角及方位角的数位板系统被开发出来。在操作时通过计算输入笔的倾斜角与方位角，转换成笔划的灰阶与粗细等变化。此处倾斜角指的是接触笔与平板的感应表面的法向量之间的夹角，而方位角是指输入笔的方位(orientation)。
为了使数位板系统能计算输入笔的倾斜角与方位角，通常输入笔必须提供多个信号。然后数位板系统借由所侦测的多个信号，计算出输入笔的倾斜角与方位角。
然而，设计上的困难是，输入笔所发出的信号会被其他信号或杂讯所干扰，导致数位板接收的信号不稳定，数位板系统必须依靠复杂的软件程序，才能正确判断输入笔的倾斜角与方位角。
发明内容
本发明是有关于一种可提供倾斜角与方位角侦测信号的电容笔。
根据本发明第一实施例，一种可提供倾斜角与方位角侦测信号的电容笔，使用于平板或触控面板上，包含控制电路板、笔芯、信号传输弹簧、第一绝缘胶片、遮蔽层、第二绝缘胶片，以及信号发射器。该控制电路板包含微控制器。该笔芯电性连接至该控制电路板，该微控制器使该笔芯输出第一高压信号。该信号传输弹簧电性连接至该控制电路板，该微控制器传输第二高压信号至该信号传输弹簧，该信号传输弹簧具有弯部。该第一绝缘胶片包覆该信号传输弹簧并具有第一缺口。该遮蔽层包覆该第一绝缘胶片并具有第二缺口，该遮蔽层电性连接该控制电路板的接地电源。该第二绝缘胶片包覆该遮蔽层并具有第三缺口。该信号发射器设置于该第二绝缘胶片之外。该信号传输弹簧的该弯部穿过该第一缺口、该第二缺口，以及该第三缺口后与该信号发射器接触，该第二高压信号由该信号发射器发出。
在一实施例，该信号发射器的形状为中空圆柱。
在一实施例，该第一绝缘胶片和该第二绝缘胶片的材质为高分子，该平板或触控面板接收该第一高压信号及第二高压信号后，据以判断该电容笔的倾斜角及方位角。
在一实施例，其中该第一绝缘胶片和该第二绝缘胶片为迈勒胶片。
在一实施例，该第一绝缘胶片和该第二绝缘胶片的材质包含聚对苯二甲酸乙酯。
根据本发明第二实施例，一种可提供倾斜角与方位角侦测信号的电容笔，使用于平板或触控面板上，包含控制电路板、笔芯、信号传输弹簧、第一绝缘胶片、遮蔽层、隔离胶片，以及信号发射器。该控制电路板包含微控制器。该笔芯电性连接至该控制电路板，该微控制器使该笔芯输出第一高压信号。该信号传输弹簧电性连接至该控制电路板，该微控制器传输第二高压信号至该信号传输弹簧，该信号传输弹簧具有弯部。该第一绝缘胶片包覆该信号传输弹簧并具有第一缺口。该遮蔽层包覆部分的该第一绝缘胶片，该遮蔽层电性连接该控制电路板的接地电源。该信号发射器设置于该第一绝缘胶片之外。该隔离胶片隔离该遮蔽层与该信号发射器。该信号传输弹簧的该弯部穿过该第一缺口后与该信号发射器接触，该第二高压信号由该信号发射器发出。
在一实施例，该信号发射器的形状为中空圆柱。
在一实施例，该第一绝缘胶片和该隔离胶片的材质为高分子，该平板或触控面板接收该第一高压信号及第二高压信号后，据以判断该电容笔的倾斜角及方位角。
在一实施例，该第一绝缘胶片和该隔离胶片为迈勒胶片。
在一实施例，该第一绝缘胶片和该隔离胶片的材质包含聚对苯二甲酸乙酯。
根据本发明实施例，电容笔元件或电路产生的杂讯可被有效遮蔽，且经由信号发射器所发出的第二高压信号稳定，如此倾斜角和方位角的计算精准度得以大幅提高。
附图说明
图1为立体图，显示根据本发明第一实施例可提供倾斜角与方位角侦测信号的电容笔。
图2为局部剖面图，显示根据本发明第一实施例可提供倾斜角与方位角侦测信号的电容笔。
图3为爆炸图，显示根据本发明第一实施例可提供倾斜角与方位角侦测信号的电容笔。
图4为组装立体图，显示根据本发明第一实施例可提供倾斜角与方位角侦测信号的电容笔。
图5为立体图，显示根据本发明第二实施例可提供倾斜角与方位角侦测信号的电容笔。
图6为局部剖面图，显示根据本发明第二实施例可提供倾斜角与方位角侦测信号的电容笔。
图7为爆炸图，显示根据本发明第二实施例可提供倾斜角与方位角侦测信号的电容笔。
图8为组装立体图，显示根据本发明第二实施例可提供倾斜角与方位角侦测信号的电容笔。
【主要元件符号说明】
1：电容笔 2：电容笔
10：笔芯 11：笔管
11a：上盖 11b：下盖
12：笔尖盖 13：笔芯座
14：控制电路板 15：微控制器
16：信号传输弹簧 161：弯部
17：第一绝缘胶片 171：第一缺口
18：遮蔽层 18a：上遮蔽层
18b：下遮蔽层 181：第二缺口
19：第二绝缘胶片 191：第三缺口
20：信号发射器 21：遮蔽层
21a：上遮蔽层 21b：下遮蔽层
22：隔离胶片
具体实施方式
以下将详述本案的各实施例，并配合图式作为例示。除了这些详细描述之外，本发明还可以广泛地实行在其他的实施例中，任何所述实施例的轻易替代、修改、等效变化都包含在本案的范围内，并以之后的专利范围为准。在说明书的描述中，为了使读者对本发明有较完整的了解，提供了许多特定细节；然而，本发明可能在省略部分或全部这些特定细节的前提下，仍可实施。此外，众所周知的程序步骤或元件并未描述于细节中，以避免造成本发明不必要之限制。
图1是立体图，图2是局部剖面图，图3是爆炸图，图4为组装立体图，显示根据本发明第一实施例可提供倾斜角与方位角侦测信号的电容笔1。
参照图1至图4，电容笔1的主要元件包含笔芯10与笔管11，笔管11用于包覆电容笔1的各元件，并可由上盖11a与下盖11b构成。电容笔1可在平板或触控面板(未图示)上使用。该触控面板可包含由多个线性电极构成的电容感应阵列，其中多个线性电极可包含传输电极(transmit electrode，Tx)与接收电极(receive electrode，Rx)。当电容笔1的笔芯10接触或接近触控面板时，电容笔1的笔芯10可输出高电压信号，使笔芯10与触控面板上笔芯1所在位置的线性电极产生电容耦合，并改变笔芯10所在位置的电极的电容值。电容值变化于触控面板10扫描传输电极与接收电极时被侦测到，借此可计算决定电容笔1的坐标。电容感应阵列可使用电荷累积或任何其他适合的电容感应方式。
作为例示而非限制，笔芯10的一端可被笔尖盖12所包覆，而笔芯10的另一端则插入笔芯座13。电容笔1可包含压感元件(未图示)，其位于笔芯座后方，当操作电容笔时，笔芯10可通过笔芯座13的后端对压感元件施压，借此可侦测笔芯10施加在触控面板上的压力。此外，笔芯10电性连接至控制电路板14，控制电路板14上设置有微控制器15，微控制器15使笔芯10输出高压输出信号，其与触控面板的接收电极(Rx)与发射电极(Tx)之间建立电容，以改变电极的电容值。
参见图1至图4，电容笔1除了由笔芯10发出可用以侦测电容笔1坐标的第一高压信号，还包含信号传输弹簧16，其电性连接至控制电路板14。控制电路板14上的微控制器15通过信号传输弹簧16传输第二高压信号。
然而，若是由信号传输弹簧16直接输出高压信号，则所输出的信号会受其他信号或受到电容笔其他零件所产生的杂讯所干扰。造成触控面板接收到的信号不稳定，不容易据以判断电容笔1的倾斜角与方位角。
参见图1至图4所示，电容笔1还包含第一绝缘胶片17、遮蔽层18，以及第二绝缘胶片19。较佳的，第一绝缘胶片17和第二绝缘胶片19的材质为高分子聚合物。较佳的，第一绝缘胶片17和第二绝缘胶片19是一种迈勒(mylar)胶片，其材质可包含聚对苯二甲酸乙酯。遮蔽层18的材质为金属，可由上遮蔽层18a以及下遮蔽层18b所构成，并与控制电路板14的接地信号电性连接。第一绝缘胶片17和第二绝缘胶片19可为片状，由于具有易曲性(flexibility)，在组装时可贴附在被包覆结构的轮廓，而形成圆柱或圆锥的外观。第一绝缘胶片17可将信号传输弹簧16包覆。接着，遮蔽层18，包含上遮蔽层18a与下遮蔽层18b，包覆第一绝缘胶片17。接着，第二绝缘胶片19包覆遮蔽层18。亦即，遮蔽层18是位于第一绝缘胶片17与第二绝缘胶片19之间。遮蔽层18可具有圆柱或加上圆锥的形状。此外，圆柱状的信号发射器20位于第二绝缘胶片19之外，以包覆部分的第二绝缘胶片19。第一绝缘胶片17是用于绝缘信号传输弹簧16与遮蔽层18，第二绝缘胶片19是用于绝缘遮蔽层18与信号发射器20。
参见图1至图4，此外，信号传输弹簧16具有弯部161，第一绝缘胶片17具有第一缺口171，遮蔽层18的下遮蔽层18b具有第二缺口181，第二绝缘胶片19具有第三缺口191。信号传输弹簧16的弯部161恰好穿过第一绝缘胶片17的第一缺口171、下遮蔽层18b的第二缺口181，以及第二绝缘胶片19的第三缺口191，并与信号发射器20接触。借此，信号传输弹簧16的第二高压信号，经由信号发射器20发出。
参见图1至图4，借由上述结构，遮蔽层18可以隔绝大部分由电容笔1的零件或电路所产生的杂讯，而第一绝缘胶片17和第二绝缘胶片19用以确保信号传输弹簧16不会与遮蔽层18电性接触而导致第二高压信号被接地。触控面板接收由笔芯10发出的第一高压信号，以及由信号发射器20发出的第二高压信号，经由比较两个信号的变化，可判断电容笔1的倾斜角以及方位角。由于经由圆柱状信号发射器20所发出的第二高压信号稳定，如此倾斜角和方位角的计算精准度得以大幅提高。
图5是立体图，图6是局部剖面图，图7是爆炸图，图8为组装立体图，显示根据本发明第二实施例可提供倾斜角与方位角侦测信号的电容笔2。
为了使说明书简洁，以下只描述第二实施例与第一实施例的不同处，其余相同特征不再赘述。参见图5至图8，在第一实施例中，遮蔽层18的覆盖范围较大，遮蔽层18可包覆完整的信号传输弹簧16。相较之下，第二实施例的遮蔽层21，同样也由上遮蔽层21a与下遮蔽层21所构成，但遮蔽层21的覆盖范围较小，信号传输弹簧16的前端，包含弯部161，并未被遮蔽层21所覆盖。因此，下遮蔽层21b并未具有缺口，第二实施例也没有采用第一实施例的第二绝缘胶片19，而是以隔离胶片22取代。信号传输弹簧16的弯部161穿过第一绝缘胶片17的第一缺口171后直接与信号发射器20接触。隔离胶片22用以绝缘遮蔽层21以及信号发射器20。较佳的，隔离胶片22的材质为高分子聚合物。较佳的，隔离胶片22是一种迈勒(my lar)胶片，其材质可包含聚对苯二甲酸乙酯。借此，信号传输弹簧16的第二高压信号，经由信号发射器20发出。
参见图5至图8，触控面板接收由笔芯10发出的第一高压信号，以及由信号发射器20发出的第二高压信号，经由比较两个信号的变化，可判断电容笔2的倾斜角以及方位角。由于经由圆柱状信号发射器20所发出的第二高压信号稳定，如此倾斜角和方位角的计算精准度得以大幅提高。
本说明书所揭露的每个/全部实施例，本领域熟悉技艺人士可据此做各种修饰、变化、结合、交换、省略、替代、相等变化，只要不会互斥者，皆属于本发明的概念，属于本发明的范围。可对应或与本案所述实施例特征相关的结构或方法，及/或发明人或受让人任何申请中、放弃，或已核准的申请案，皆并入本文，视为本案说明书的一部分。所并入的部分，包含其对应、相关及其修饰的部分或全部，(1)可操作的及/或可建构的(2)根据熟悉本领域技艺人士修饰成可操作的及/或可建构的(3)实施/制造/使用或结合本案说明书、本案相关申请案，以及根据熟悉本领域技艺人士的常识和判断的任何部分。
除非特别说明，一些条件句或助词，例如「可以(can)」、「可能(could)」、「也许(might)」，或「可(may)」，通常是试图表达本案实施例具有，但是也可以解释成可能不需要的特征、元件，或步骤。在其他实施例中，这些特征、元件，或步骤可能是不需要的。
本文前述的文件，其内容皆并入本文，视为本案说明书的一部分。本发明提供的实施例，仅作为例示，不是用于限制本发明的范围。本发明所提到的特征或其他特征包含方法步骤与技术，可与相关申请案所述的特征或结构做任何结合或变更，部分的或全部的，其可视为本案不等的、分开的、不可替代的实施例。本发明所揭露的特征与方法其对应或相关者，包含可从文中导出不互斥者，以及熟悉本领域技艺人士所做修饰者，其部分或全部，可以是(1)可操作的及/或可建构的(2)根据熟悉本领域技艺人士的知识修饰成可操作的及/或可建构的(3)实施/制造/使用或结合本案说明书的任何部分，包含(I)本发明或相关结构与方法的任何一个或更多部分，及/或(II)本发明所述任何一或多个发明概念及其部分的内容的任何变更及/或组合，包含所述任何一或多个特征或实施例的内容的任何变更及/或组合。

Claims (10)

1.一种可提供倾斜角与方位角侦测信号的电容笔，使用于平板或触控面板上，其特征在于，包含：
控制电路板，包含微控制器；
笔芯，电性连接至该控制电路板，该微控制器使该笔芯输出第一高压信号；
信号传输弹簧，电性连接至该控制电路板，并且与该笔芯电性分离，该微控制器传输第二高压信号至该信号传输弹簧，该信号传输弹簧具有弯部；
第一绝缘胶片，包覆该信号传输弹簧并具有第一缺口；
遮蔽层，包覆该第一绝缘胶片并具有第二缺口，该遮蔽层电性连接该控制电路板的接地电源；
第二绝缘胶片，包覆该遮蔽层并具有第三缺口；以及
信号发射器，设置于该第二绝缘胶片之外；
其中，该信号传输弹簧的该弯部穿过该第一缺口、该第二缺口，以及该第三缺口后与该信号发射器接触，该第二高压信号由该信号发射器发出。
2.如权利要求1所述的电容笔，其特征在于，其中该信号发射器的形状为中空圆柱。
3.如权利要求1所述的电容笔，其特征在于，其中该第一绝缘胶片和该第二绝缘胶片的材质为高分子，该平板或触控面板接收该第一高压信号及第二高压信号后，据以判断该电容笔的倾斜角及方位角。
4.如权利要求1所述的电容笔，其特征在于，其中该第一绝缘胶片和该第二绝缘胶片为迈勒胶片。
5.如权利要求4所述的电容笔，其特征在于，其中该第一绝缘胶片和该第二绝缘胶片的材质包含聚对苯二甲酸乙酯。
6.一种可提供倾斜角与方位角侦测信号的电容笔，使用于平板或触控面板上，其特征在于，包含：
控制电路板，包含微控制器；
笔芯，电性连接至该控制电路板，该微控制器使该笔芯输出第一高压信号；
信号传输弹簧，电性连接至该控制电路板，并且与该笔芯电性分离，该微控制器传输第二高压信号至该信号传输弹簧，该信号传输弹簧具有弯部；
第一绝缘胶片，包覆该信号传输弹簧并具有第一缺口；
遮蔽层，包覆部分的该第一绝缘胶片，该遮蔽层电性连接该控制电路板的接地电源；
信号发射器，设置于该第一绝缘胶片之外；以及
隔离胶片，以隔离该遮蔽层与该信号发射器；
其中，该信号传输弹簧的该弯部穿过该第一缺口后与该信号发射器接触，该第二高压信号由该信号发射器发出。
7.如权利要求6所述的电容笔，其特征在于，其中该信号发射器的形状为中空圆柱。
8.如权利要求6所述的电容笔，其特征在于，其中该第一绝缘胶片和该隔离胶片的材质为高分子，该平板或触控面板接收该第一高压信号及第二高压信号后，据以判断该电容笔的倾斜角及方位角。
9.如权利要求6所述的电容笔，其特征在于，其中该第一绝缘胶片和该隔离胶片为迈勒胶片。
10.如权利要求6所述的电容笔，其特征在于，其中该第一绝缘胶片和该隔离胶片的材质包含聚对苯二甲酸乙酯。
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