CN110134258A - 主动式触控笔及行动装置系统 - Google Patents

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Abstract

本发明关于一种主动式触控笔及行动装置系统。此主动式触控笔包括笔尖部、笔身、按钮、第一天线、第二天线、第一发射电路以及第二发射电路。第一天线配置于笔尖部，而第二天线配置于笔身。第一发射电路的输出端耦接第一天线，用以输出第一调变触控讯号。第二发射电路的输出端耦接第二天线，用以输出第二调变触控讯号。其中，第一调变触控讯号和第二调变触控讯号发送至一接收部，此接收部分别对第一和第二调变触控讯号进行译码，以判读其所乘载的数值，且接收部可依据第一以及第二调变触控讯号检测出一第一位置及一第二位置，并由此判断出该笔尖部的位置。

Description

主动式触控笔及行动装置系统
技术领域
本发明是关于一种电容感测的技术，更进一步来说，本发明是关于一种主动式触控笔及行动装置系统。
背景技术
触控屏幕目前应用最广泛的就是电容式触控屏幕。一般来说，电容式触控屏幕主要应用在检测手指的触控，由于手指触控在触控屏幕上的面积较大，故触控的分辨率相对较低。然在某些应用上，例如手写等，需要较为精准的位置，故有的行动装置会配置有主动式触控笔。主动式触控笔一般是利用电磁感应，也就是透过笔尖发射电磁讯号，并透过行动装置的触控面板内部埋藏的X轴与Y轴感应导线感应出笔尖的电磁讯号的位置，进一步找到准确的坐标。
另一种方式则是采用主动式触控笔。图1为先前技术的主动式触控笔10的电路示意图。请参考图1，此主动式触控笔10包括一笔尖天线101以及一讯号产生器102。其感测方式是在电容式触控笔的笔尖设置天线101，并透过主动式触控笔内部的讯号产生器102发射讯号，藉由原本的电容式触控面板进行电容感测，获得坐标。
然而，当主动式触控笔10倾斜时，由于天线也跟着倾斜，导致倾斜后检测到的坐标11，与实际笔尖的坐标12有所差距。为了解决这个问题，现有技术提出了一种解决方式，如图2所示。图2为主动式触控笔20的电路示意图。此主动式触控笔20除了包括笔尖天线201与讯号产生器202之外，还包括了笔身讯号屏蔽遮罩203。藉由上述笔身讯号屏蔽遮罩203，遮住了部分笔尖天线201以及讯号产生器202与笔尖天线201之间的走线，使得所检测到的电容坐标23可更加接近理想的笔尖坐标22。然而，这种方式无法获得触控笔的倾斜角度以及实际触控的坐标，并且笔身讯号屏蔽遮罩203会挡住大部分的能量，使得输出能量较微弱。故，现有技术实有改善的必要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种主动式触控笔及行动装置系统，修正了笔尖位置，并且同时传输压力感测值以及按钮下压判定值。
有鉴于此，本发明提供一种主动式触控笔，此主动式触控笔包括一笔尖部、一笔身、一第一天线、一第二天线、一第一发射电路以及一第二发射电路。上述笔身连接笔尖部，上述按钮配置于笔身。第一天线配置于笔尖部。第二天线配置于笔身。第一发射电路包括一输出端，其中，第一发射电路的输出端耦接第一天线，用以输出一第一调变触控讯号。第二发射电路包括一输出端，其中，第二发射电路的输出端耦接第二天线，用以输出一第二调变触控讯号，其中，第一调变触控讯号以及第二调变触控讯号发送至一接收部，此接收部分别对第一调变触控讯号以及第二调变触控讯号进行译码，以判读其所乘载的一第一数据与一第二数据，且接收部可依据第一调变触控讯号以及第二调变触控讯号检测出一第一位置及一第二位置，并由此判断出该笔尖部的位置。
本发明另外提供一种行动装置系统，此行动装置系统包括一行动装置以及一主动式触控笔。上述行动装置包括一触控面板，此触控面板具有一电容感测模式以及一接收模式。主动式触控笔包括一笔尖部、一笔身、一第一天线、一第二天线、一第一发射电路以及一第二发射电路。上述笔身连接笔尖部，上述按钮配置于笔身。第一天线配置于笔尖部。第二天线配置于笔身。第一发射电路包括一输出端，其中，第一发射电路的输出端耦接第一天线，用以输出一第一调变触控讯号。第二发射电路包括一输出端，其中，第二发射电路的输出端耦接第二天线，用以输出一第二调变触控讯号，其中，当行动装置的触控面板在一接收模式时，触控面板根据第一调变触控讯号检测出一第一位置，同时，触控面板根据第二调变触控讯号检测出一第二位置，根据第一位置与第二位置判断出笔尖部位置。在接收模式时，触控面板分别对第一调变触控讯号以及第二调变触控讯号进行解调变，以译码出所乘载的一第一数据与一第二数据，其中，行动装置通过上述第一数据与第二数据进行一对应操作。
依照本发明较佳实施例所述的主动式触控笔以及行动装置系统，上述第一发射电路所输出的第一调变触控讯号用以传送笔尖压力值，且第二发射电路所输出的第二调变触控讯号用以传送按钮下压判定值。在另一较佳实施例中，上述第二发射电路所输出的第二调变触控讯号用以传送笔尖压力值，且第一发射电路所输出的第一调变触控讯号用以传送按钮下压判定值。
依照本发明较佳实施例所述的主动式触控笔以及行动装置系统，上述第二调变触控讯号以及第一调变触控讯号的讯号是同一调变讯号，且乘载该笔尖压力值以及该按钮下压判定值。另外，在一较佳实施例中，上述笔尖压力值以及上述按钮下压判定值分别以沃尔什转换并相加以获得该调变讯号。
本发明实施例利用两个不同位置的天线同时发射讯号，由于两天线的位置距离已知，故触控面板若检测到两天线对应的触控点位置时，藉由已知的两天线的距离以及此两天线对应的触控点位置的距离，判断出倾斜角度以及实际笔尖的位置。另外，此两个发射讯号还可以用来传送例如笔尖压力值、按钮判定值、触控笔剩余电量、品牌信息或其它可供用户判读的信息等，藉此让行动装置与主动式触控笔之间的应用能够更加扩展。
附图说明
图1为先前技术的主动式触控笔10的电路示意图。
图2为另一先前技术的主动式触控笔20的电路示意图。
图3为本发明一较佳实施例的行动装置系统的示意图。
图4为本发明一较佳实施例的主动式触控笔40的电路示意图。
图5为行动装置在进行触控感测时的模式切换示意图。
图6为本发明一较佳实施例的无线充电接收器的电路图。
图7为本发明一较佳实施例的主动式触控笔的讯号传输示意图。
符号说明
10、20：主动式触控笔 101、201：笔尖天线
102、202：讯号产生器 11：倾斜后检测到的坐标
12：实际笔尖的坐标 203：笔身讯号屏蔽遮罩
23：电容坐标 22：理想的笔尖坐标
301：行动装置 302：主动式触控笔
303：电容式触控面板 401：笔尖部
402：笔身 403：按钮
404：第一天线 405：第二天线
406：第一发射电路 407：第二发射电路
STX1：第一调变触控讯号 STX2：第二调变触控讯号
Ts：触控检测时间 Tc：电容感测期间
Tr：接收模式期间
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术方式及功效，以下结合附图及实施例，对本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
图3为本发明一较佳实施例的行动装置系统的示意图。请参考图3，此行动装置系统包括一行动装置301以及一主动式触控笔302。此行动装置301例如是智能型手机、平板计算机或具有触控功能的笔记本电脑等电子装置。在此实施例是以智能型手机或平板计算机做举例。此行动装置301包括一电容式触控面板303，此电容式触控面板303例如是嵌入式触控面板(in-cell touch display panel)或外挂式触控面板。此行动装置也可以称为接收部，作为接收主动式触控笔所发射的讯号，并将所接收的讯号进行处理，例如译码等。
图4为本发明一较佳实施例的主动式触控笔302的电路示意图。请参考图4，此主动式触控笔302包括一笔尖部401、一笔身402、一按钮403、一第一天线404、一第二天线405、一第一发射电路406以及一第二发射电路407。上述笔身402连接笔尖部401，且上述按钮配置于笔身402。第一天线404配置于笔尖部401。第二天线405配置于笔身402。第一发射电路406的输出端耦接第一天线404，用以输出第一调变触控讯号STX1。第二发射电路407的输出端耦接第二天线405，用以输出第二调变触控讯号STX2。
图5为行动装置在进行触控感测时的模式切换示意图。请参考图5，在本发明的实施例中，触控面板在触控检测时间Ts会被分为两个期间，第一期间为电容感测期间Tc，第二期间为接收模式期间Tr。在电容感测期间Tc时，电容式触控面板303发射触控感测讯号并根据触控感测讯号的电场被导体或手指吸收的衰减度判断导体或手指的坐标。在接收模式期间Tr时，电容式触控面板303可转换为授受讯号模式，以等待外界的主动式触控笔302所发射的讯号，并根据主动式触控笔302所发射的讯号被接收的位置，判断笔尖401的坐标。
图6本发明一较佳实施例的主动式触控笔302的检测示意图。请参考图6，在此实施例中，由于本发明较佳实施例的主动式触控笔302具有两组天线404与405，若使用者倾斜的使用此主动式触控笔302，电容式触控面板303在接收模式期间Tr会检测到第一调变触控讯号STX1的坐标(X1,Y1)以及第二调变触控讯号STX2的坐标(X2,Y2)。又，第一天线404与第二天线405的距离是已知的，故可以利用三角函数运算或外差法运算判断出笔尖401的位置。同样地，电容式触控面板303在接收模式期间Tr，电容式触控面板303将所接收的第一调变触控讯号STX1以及第二调变触控讯号STX2进行解调变，藉由解调变的结果，以译码出乘载的数据例如一笔尖压力值以及一按钮下压判定值，其中，笔尖压力值即使用者在使用此触控笔时，对笔尖的压力，按钮下压判定值则是使用者在使用此触控笔时，是否下压按钮。在一实施例中，触控笔也可以是不包括按钮的态样，因此，解调变的结果数值并不会包括按钮下压判定值。在上述实施例中，也可以传送例如笔尖压力值与电池剩余电量信息或笔尖压力值、品牌信息或其它可供用户判读的数据等。故本发明并不限定在具有按钮的主动式触控笔。
一般来说，笔尖压力值是用来检测使用者在绘图或写字时，所用的力道深浅，故可以用来判断绘画/手写的颜色深浅。而按钮是否下压则是可以根据行动装置系统的设计，给予两种不同的应用。举例来说，有下压按钮时，会进入截图模式，将用户所划过的封闭区域进行截图，若没有下压按钮，则会被判定是一般的触控或绘图行为。
根据上述的硬件设计，在讯号传输与解调变的部分可以用两个不同频率的讯号。图7为本发明一较佳实施例的主动式触控笔的讯号传输示意图。请参考图7，第一发射电路406发射出第一调变触控讯号STX1，用以乘载笔尖压力值；第二发射电路407发射出第二调变触控讯号STX2，用以乘载按钮下压判定值。在另一实施例中，第一发射电路406发射出第一调变触控讯号STX1，用以乘载按钮下压判定值；第二发射电路407发射出第二调变触控讯号STX2，用以乘载笔尖压力值。由于电容式触控面板303在接收模式期间仅用以做接收的动作，透过不同频率的带通滤波器功能，故可以接收两种不同的讯号。藉由解调变，可以分别获得笔尖压力值以及按钮下压判定值。
另一个方式，是让第一天线404以及第二天线405所发射的第一调变触控讯号STX1以及第二调变触控讯号STX2为同一个调变讯号，而此调变讯号同时乘载笔尖压力值以及按钮下压判定值。为了简单说明调变的方式，以下以分码多任务接取(Code DivisionMultiplex Access，CDMA)以及沃尔什转换(Walsh Transform)作为举例。举例来说，第一个所欲传输的数据为(1,0,1)，第二个所欲传输数据为(1,1,0)，且采用8×8沃尔什矩阵作为资料的调变与解调变依据。其中，8×8沃尔什矩阵如下：
第一步：将第一个所欲传输的数据(1,0,1)的0的部分先转换为-1后，以第一通道(沃尔什矩阵的第一列)进行调变，获得一第一信道数据[1×第一通道,-1×第一通道,1×第一通道]，也就是[1,1,1,1,1,1,1,1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,1,1,1,1,1,1,1,1]；另外，将第二个所欲传输的数据(1,1,0)的0的部分先转换为-1后，以第二通道(沃尔什矩阵的第二列)进行调变，获得一第二信道数据[1×第二通道,-1×第二通道,1×第二通道]，也就是[1,1,1,1,-1,-1,-1,-1,1,1,1,1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,1,1,1,1]。
第二步：将所获得的第一信道数据以及第二信道数据相加，即[1,1,1,1,1,1,1,1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,1,1,1,1,1,1,1,1]+[1,1,1,1,-1,-1,-1,-1,1,1,1,1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,1,1,1,1]＝[2,2,2,2,0,0,0,0,0,0,0,0,-2,-2,-2,-2,0,0,0,0,2,2,2,2]
第三步：将上述24笔数字数据[2,2,2,2,0,0,0,0,0,0,0,0,-2,-2,-2,-2,0,0,0,0,2,2,2,2]，由脉波调变或其他调变方式传送到电容式触控面板303。
电容式触控面板303在接收到上述24笔数字数据[2,2,2,2,0,0,0,0,0,0,0,0,-2,-2,-2,-2,0,0,0,0,2,2,2,2]后，用以下方式进行解调变：
第一步：将上述数字数据[2,2,2,2,0,0,0,0,0,0,0,0,-2,-2,-2,-2,0,0,0,0,2,2,2,2]，以每8个数据作为一笔数据，分成三笔数据，获得[2,2,2,2,0,0,0,0]；[0,0,0,0,-2,-2,-2,-2]；[0,0,0,0,2,2,2,2]。
第二步：将上述三笔资料[2,2,2,2,0,0,0,0]；[0,0,0,0,-2,-2,-2,-2]；[0,0,0,0,2,2,2,2]分别和第一通道(沃尔什矩阵的第一列)[1,1,1,1,1,1,1,1]进行内积运算，获得[8,-8,8]，故可以获得第一个信道的数据为[1,0,1]。
第三步：将上述三笔资料[2,2,2,2,0,0,0,0]；[0,0,0,0,-2,-2,-2,-2]；[0,0,0,0,2,2,2,2]分别和第二通道(沃尔什矩阵的第二列)[1,1,1,1,-1,-1,-1,-1]进行内积运算，获得[8,8,-8]，故可以获得第一个信道的数据为[1,1,0]。
藉此，即便第一调变触控讯号STX1与第二调变触控讯号STX2是相同的调变讯号，仍可以译码出两个不同的数据。值得一提的是，上述实施例中，解调变的方式可以是以第一调变触控讯号和第二调整触控讯号为正交的方式进行。
综上所述，本发明实施例利用两个不同位置的天线同时发射讯号，由于两天线的位置距离已知，故触控面板若检测到两天线各别所发射的两个触控点位置讯号时，藉由已知的两天线的距离以及两个触控点的距离，判断出倾斜角度以及实际笔尖的位置。另外，此两个发射讯号还可以用来传送笔尖压力值以及按钮判定值，藉此让行动装置与主动式触控笔之间的应用能够更加扩展。再者，本发明可同时发射触控点的讯号和笔尖压力值，因此可加速行动装置触控及压力检测的反应速度。
在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，除了包含所列的那些要素，而且还可包含没有明确列出的其他要素。
在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。
在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (16)

1.一种主动式触控笔，该主动式触控笔包括：
一笔尖部；
一笔身，连接该笔尖部；
一第一天线，配置于该笔尖部；
一第二天线，配置于该笔身；
一第一发射电路，包括一输出端，其中，该第一发射电路的输出端耦接该第一天线，用以输出一第一调变触控讯号；以及
一第二发射电路，包括一输出端，其中，该第二发射电路的输出端耦接该第二天线，用以输出一第二调变触控讯号，
其特征在于，该第一调变触控讯号和该第二调变触控讯号发送至一接收部，此接收部分别对该第一调变触控讯号和该第二调变触控讯号进行译码，以判读其所乘载的一第一数据与一第二数据，且该接收部可依据该第一调变触控讯号以及该第二调变触控讯号检测出一第一位置及一第二位置，并由此判断出该笔尖部的位置。
2.如权利要求1所述的主动式触控笔，其特征在于，更包括一按钮配置于该笔身。
3.如权利要求1所述的主动式触控笔，其特征在于，该第一数据与该第二数据分别包括一笔尖压力值以及一按钮下压判定值。
4.如权利要求3所述的主动式触控笔，其特征在于，该第一发射电路所输出的该第一调变触控讯号用以传送该笔尖压力值，且该第二发射电路所输出的该第二调变触控讯号用以传送该按钮下压判定值。
5.如权利要求3所述的主动式触控笔，其特征在于，该第二发射电路所输出的该第二调变触控讯号用以传送该笔尖压力值，且该第一发射电路所输出的该第一调变触控讯号用以传送该按钮下压判定值。
6.如权利要求3所述的主动式触控笔，其特征在于，该第二调变触控讯号以及该第一调变触控讯号的讯号是同一调变讯号，且分别乘载该笔尖压力值以及该按钮下压判定值。
7.如权利要求6所述的主动式触控笔，其特征在于，该笔尖压力值以及该按钮下压判定值分别以沃尔什转换并相加以获得该调变讯号。
8.如权利要求1所述的主动式触控笔，其特征在于，该接收部包括一具有触控面板的电子装置。
9.一种行动装置系统，其特征在于，包括：
一行动装置，包括：
一触控面板，其中，该触控面板具有一电容感测模式以及一接收模式；
一主动式触控笔，包括：
一笔尖部；
一笔身，连接该笔尖部；
一第一天线，配置于该笔尖部；
一第二天线，配置于该笔身；
一第一发射电路，包括一输出端，其中，该第一发射电路的输出端耦接该第一天线，用以输出一第一调变触控讯号；以及
一第二发射电路，包括一输出端，其中，该第二发射电路的输出端耦接该第二天线，用以输出一第二调变触控讯号，
当该行动装置的该触控面板在一接收模式时，该触控面板根据该第一调变触控讯号检测出一第一位置，同时，该触控面板根据该第二调变触控讯号检测出一第二位置，根据该第一位置与该第二位置判断出该笔尖部位置；
其中，在该接收模式时，该触控面板分别对该第一调变触控讯号以及该第二调变触控讯号进行解调变，以译码出所乘载的一第一数据与一第二数据，
其中，该行动装置藉由该第一数据与该第二数据进行一对应操作。
10.如权利要求9所述的行动装置系统，其特征在于，更包括一按钮配置于该笔身。
11.如权利要求10所述的行动装置系统，其特征在于，该第一数据与该第二数据分别包括一笔尖压力值以及一按钮下压判定值。
12.如权利要求11所述的行动装置系统，其特征在于，该第一发射电路所输出的该第一调变触控讯号用以传送该笔尖压力值，且该第二发射电路所输出的该第二调变触控讯号用以传送该按钮下压判定值。
13.如权利要求11所述的行动装置系统，其特征在于，该第二发射电路所输出的该第二调变触控讯号用以传送该笔尖压力值，且该第一发射电路所输出的该第一调变触控讯号用以传送该按钮下压判定值。
14.如权利要求11所述的行动装置系统，其特征在于，该第二调变触控讯号以及该第一调变触控讯号的讯号是同一调变讯号，且乘载该笔尖压力值以及该按钮下压判定值。
15.如权利要求14所述的行动装置系统，其特征在于，该笔尖压力值以及该按钮下压判定值分别以沃尔什转换并相加以获得该调变讯号。
16.如权利要求14所述的行动装置系统，其特征在于，该第一调变触控讯号和该第二调整触控讯号是以正交的方式进行解调变。
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