CN112631439A

CN112631439A - 一种触控笔

Info

Publication number: CN112631439A
Application number: CN202011434939.0A
Authority: CN
Inventors: 吴甲森
Original assignee: Anhui Hongcheng Opto Electronics Co Ltd
Current assignee: Anhui Hongcheng Opto Electronics Co Ltd
Priority date: 2020-12-10
Filing date: 2020-12-10
Publication date: 2021-04-09

Abstract

本申请提供一种触控笔，包括：笔外壳，所述笔外壳包括锥形透光部和容置部,所述容置部延伸并连接于所述锥形透光部；透光笔头，所述透光笔头设置于所述锥形透光部的锥形顶端；印刷电路板，所述印刷电路板设置于所述容置部内；发光单元，所述发光单元设置于所述印刷电路板上，用于向所述锥形透光部发射光；光学感应器，所述光学感应器设置于所述印刷电路板上，且位于所述透光笔头在所述印刷电路板上投影的中心，从而接收穿过所述透光笔头的顶部照射于所述光学感应器的光。能够实现在大显示屏无安装相应触控电路情况下进行书写功能，大大降低触控屏实现触控功能的成本。

Description

一种触控笔

技术领域

本申请涉及触控技术领域，具体而言，涉及一种触控笔。

背景技术

目前，市场上的触控屏主要有电容触控屏和红外触控屏，而触控笔主要分为两种：主动笔和被动笔。其中主动笔又分为电容主动笔和红外主动笔，同理，被动笔也可以分为电容被动笔和红外被动笔。所谓的电容主动笔指的是笔内部有自己的电路，触摸屏接收电容主动笔发射的信号，从而得知电容主动笔在屏幕上的坐标；电容被动笔里面没有电路，通过与触摸屏接触来改变触摸屏的电容，从而做到像手指触摸屏幕一样的效果。同理，所谓的红外主动笔指的是笔内部有自己的电路，触摸屏接收红外主动笔发射的信号，从而得知电容笔在屏幕上的坐标；红外被动笔里面没有电路，通过与触摸屏接触来遮挡触摸屏的光路，从而做到像手指触摸屏幕一样的效果

无论是电容笔还是红外笔，都必须搭配触控屏的硬件电路才可以实现触控功能，对于没有相应触控硬件的大屏或者笔记本则无法实现触控功能。另，目前市场上触控屏上对应的触控电路(电容屏则需要有电容膜，红外触控屏则需要大屏四周装有接收/发射红外灯条)价格不菲，成本高。

在所述背景技术部分，公开的上述信息仅用于加强对本申请的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术信息。

发明内容

本申请旨在提供一种触控笔，能够实现在大显示屏无安装相应触控电路情况下进行书写功能，大大降低触控屏实现触控功能的成本。

根据本申请的一方面，提出一种触控笔，包括：笔外壳，所述笔外壳包括锥形透光部和容置部,所述容置部延伸并连接于所述锥形透光部；透光笔头，所述透光笔头设置于所述锥形透光部的锥形顶端；印刷电路板，所述印刷电路板设置于所述容置部内；发光单元，所述发光单元设置于所述印刷电路板上，用于向所述锥形透光部发射光；光学感应器，所述光学感应器设置于所述印刷电路板上，且位于所述透光笔头在所述印刷电路板上投影的中心，从而接收穿过所述透光笔头的顶部照射于所述光学感应器的光。

根据一些实施例，触控笔还包括光学元件，设置于所述发光单元的前端，用于使所述发光单元发射的光射向所述锥形透光部。

所述光学元件包括棱镜，所述棱镜位于所述笔外壳内并邻近于所述锥形透光部，用于使所述发光单元发射的光折射于所述锥形透光部。

所述棱镜包括环形棱镜。

根据一些实施例，所述发光单元包括发光二极管，所述发光二极管围绕所述光学感应器均匀分布于所述印刷电路板上。

根据一些实施例，触控笔还包括光学透镜，所述光学透镜设置于所述光学感应器与所述透光笔头之间。

根据一些实施例，触控笔还包括处理器，所述处理器设置于所述印刷电路板上，并与所述光学感应器通信连接。

根据一些实施例，触控笔还包括三轴陀螺仪，所述三轴陀螺仪设置于所述印刷电路板上，并与所述处理器通信连接。

根据一些实施例，所述透光笔头的顶部为外凸圆弧状。

所述透光笔头为透光率大于80％的透光材料。

本申请提出一种触控笔，通过将光学感应器、光学透镜、发光二极管、棱镜、三轴陀螺仪、处理器组装到触控笔内部，通过发光二极管发光照亮笔尖，触控笔书写时底部即屏幕会反射回一部分光线，经过光学透镜传输到光学感应器内成像，进而信息传输给处理器进行处理数据。当触控笔抬笔移动到另一点时通过三轴陀螺仪跟踪运算完成触控笔落笔位置信息。

应当理解的是，为能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，但是此说明和附图仅用来说明本发明，而非对本发明的保护范围作任何的限制。

附图说明

下面结合附图详细说明本公开的实施方式。这里，构成本公开一部分的附图用来提供对本公开的进一步理解。本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。附图中：

图1示出根据本申请示例实施例的触控笔的结构示意图；

图2示出根据本申请示例实施例的触控笔的另一结构示意图；

图3示出根据本申请示例实施例的触控笔的书写位置算法示意图。

附图标记列表：

100 触控笔

10 笔外壳

101 锥形透光部

102 容置部

20 透光笔头

30 印刷电路板

31 其他印刷电路板

40 发光二极管

50 光学感应器

60 棱镜

80 光学透镜

90 屏幕

91 电池

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施例。然而，示例实施例能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施例，相反，提供这些实施例使得本申请将全面和完整，并将示例实施例的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。

所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而没有这些特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方式、组元、材料、装置或等。在这些情况下，将不详细示出或描述公知结构、方法、装置、实现、材料或者操作。

附图中所示的流程图仅是示例性说明，不是必须包括所有的内容和操作/步骤，也不是必须按所描述的顺序执行。例如，有的操作/步骤还可以分解，而有的操作/步骤可以合并或部分合并，因此实际执行的顺序有可能根据实际情况改变。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。

以下结合附图，对本公开的技术方案进行详细说明。

图1-2示出根据本申请示例实施例的触控笔的结构示意图。

如图1-2所示，根据本公开示例实施例的触控笔100呈现圆柱状或棱柱状等等。当然，本公开中不限定其具体形状。其包括笔外壳10、透光笔头20、印刷电路板30、发光单元、光学感应器50。透光笔头20设置于笔外壳10安装印刷电路板30的一侧。笔外壳10内安装有印刷电路板30。当然，本公开中不限定其具体的安装方式，可以通过粘接，也可以采用螺接，凡是可以达到本公开的相同的效果即可。印刷电路板30 上设置有发光单元、光学感应器50。

根据本公开实施例，笔外壳10呈现圆柱状或棱柱状等等。当然，本公开中不限定其具体形状。其包括锥形透光部101和容置部102,容置部 102延伸并连接于锥形透光部101。

根据本公开实施例，透光笔头20设置于锥形透光部101的锥形顶端。透光笔头20的顶部为外凸圆弧状。透光笔头20采用透光材料制作而成，此透光材料的透光率大于80％。当透光笔头20的顶部接触显示屏时，圆弧状透光笔头20可以起到书写的流畅性。并且圆弧状可以起到聚焦光线的作用。

根据本公开实施例，印刷电路板30设置于容置部102内，印刷电路板30设置于与锥形透光部101具有一定距离的位置处。当触控笔100内部增加其他模块时，合理范围内还可以包括其他印刷电路板31，其他印刷电路板31设置于容置部102。可以尽量减少其他印刷电路板31的数量，从而可以减小触控笔100的整体体积，使用户使用及携带更加便捷。印刷电路板30与其他印刷电路板31或多块其他印刷电路板31相互之间可以通过小型插针相连接。

根据本公开实施例，发光单元设置于印刷电路板30上，用于向锥形透光部101发射光。发光单元可以围绕光学感应器50的四周均匀分布，从而达到光线充足。

根据本公开实施例，发光单元包括发光二极管40。发光二极管40围绕光学感应器50均匀分布于印刷电路板30上。发光二极管40发射的光线照射透光笔头20处，当书写时，透光笔头20接触屏幕90，发光二极管40发射的光线穿过透光笔头20到达屏幕90上，部分光线会被屏幕90反射回透光笔头20，被反射光线穿过透光笔头20传输到光学感应器50，从而光学感应器50完成光线的数据采集。以此可以减少棱镜60 的设置。

根据本公开实施例，光学感应器50设置于印刷电路板30上，且位于透光笔头20在印刷电路板30上投影的中心，从而接收穿过透光笔头 20的顶部照射于光学感应器50的光。因为光学感应器50与透光笔头20 同轴心设置，其可以提高对光线的感应效果。

根据本公开实施例，触控笔100还包括光学元件，设置于发光单元前端，用于使发光单元发射的光射向锥形透光部101。

光学元件包括棱镜60，棱镜60位于笔外壳内并邻近于锥形透光部 101，用于使发光单元发射的光折射于锥形透光部101。通过棱镜60折射发光二极管40射出的光线，可以做到大部分发光二极管40的发射出的光线穿过锥形透光部101并照射到透光笔头20的顶部。

再根据本公开实施例，棱镜60包括环形棱镜，可以减少多块棱镜60 的安装工序以及可以提高光线的利用率。

根据本公开实施例，触控笔100还包括光学透镜80，光学透镜80 设置于光学感应器50与透光笔头20之间。可以通过改变光学透镜80与光学感应器50的距离来调整其光线的聚焦效果。也可以通过改变光学透镜80的层数来实现光线的聚焦效果。

根据本公开实施例，触控笔100还包括处理器，处理器设置于印刷电路板上，并与光学感应器50通信连接。处理器可以设置于印刷电路板 30上。也可以设置于其他印刷电路板31上。

根据本公开实施例，触控笔100还包括三轴陀螺仪，三轴陀螺仪设置于印刷电路板上，并与处理器通信连接。三轴陀螺仪向处理器提供触控笔100的透光笔头20的位置信息。

根据本公开实施例，触控笔100的电源可以采用电池91来供电，电源可以采用无线充电模式源源不断的给可充电电池91充电。当然，本公开不限定其具体的供电方式。

根据本公开实施例，触控笔书写时，当光学模块工作，三轴陀螺仪数据失效。当触控笔离屏移动时，三轴陀螺仪工作，光学模块数据失效。

下面描述利用触控笔进行书写的方法。

根据本公开实施例，触控笔书写时，首先发光二极管40被点亮后发出光线，光线经过棱镜60折射到透光笔头20的顶部，经过屏幕90反射一部分光线，穿过透光笔头20再经过光学透镜80聚焦后，射到光学感应器50内成像。当触控笔移动时，其移动轨迹便会被记录为一组高速拍摄的连贯图像。最后利用触控笔内部的数字微处理器对移动轨迹上摄取的一系列图像进行分析处理，通过对这些图像上特征点位置的变化进行分析，来判断触控笔的移动方向和移动距离，从而完成触控笔的书写功能。

如图3所示，根据本公开实施例，触控笔光学感应器50在第一时刻检测到的图像信息,其特征点位置为K1，假设位置K1为平面坐标原点即对应图3中D图中的坐标原点。图3中B图为触控笔光学感应器50在第二时刻检测到的图像信息,其特征点位置已移动到位置K2。建立二维平面坐标系，假设K1位置为坐标原点，位置K1-K2在X轴方向上移动的距离为x,位置K1-K2在Y轴方向上移动的距离为y,触控笔光学感应器 50检测图像信息特征点移动距离与触控笔在屏幕90上实际触控距离X 轴、Y轴的比例因子分别为k₁、k₂,通过公式x₁＝k₁x计算触控笔这期间在大屏X轴移动距离，通过公式y₁＝k₂y计算触控笔这期间在大屏Y轴上移动距离，通过公式

计算触控笔移动方向。

当触控笔在屏幕90上，从一个位置移动到另一位置书写时，光学感应器50记录离开屏幕90瞬间的位置点回传给处理芯片，触控笔离开屏幕90后光学感应器50的数据失效，从而启用三轴陀螺仪采集数据，通过三轴陀螺仪追踪触控笔的移动方向和移动距离，确定触控笔的落笔位置从而完成触控笔的起点位置定位功能。

最后应说明的是：以上所述仅为本公开的示例实施例而已，并不用于限制本公开，尽管参照前述实施例对本公开进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims

1.一种触控笔，其特征在于，包括：

笔外壳，所述笔外壳包括锥形透光部和容置部,所述容置部延伸并连接于所述锥形透光部；

透光笔头，所述透光笔头设置于所述锥形透光部的锥形顶端；

印刷电路板，所述印刷电路板设置于所述容置部内；

发光单元，所述发光单元设置于所述印刷电路板上，用于向所述锥形透光部发射光；

光学感应器，所述光学感应器设置于所述印刷电路板上，且位于所述透光笔头在所述印刷电路板上投影的中心，从而接收穿过所述透光笔头的顶部照射于所述光学感应器的光。

2.根据权利要求1所述的触控笔，其特征在于，还包括：

光学元件，设置于所述发光单元的前端，用于使所述发光单元发射的光射向所述锥形透光部。

3.根据权利要求2所述的触控笔，其特征在于，所述光学元件包括棱镜，所述棱镜位于所述笔外壳内并邻近于所述锥形透光部，用于使所述发光单元发射的光折射于所述锥形透光部。

4.根据权利要求3所述的触控笔，其特征在于，所述棱镜包括环形棱镜。

5.根据权利要求1所述的触控笔，其特征在于，所述发光单元包括发光二极管，所述发光二极管围绕所述光学感应器均匀分布于所述印刷电路板上。

6.根据权利要求1所述的触控笔，其特征在于，还包括：

光学透镜，所述光学透镜设置于所述光学感应器与所述透光笔头之间。

7.根据权利要求1所述的触控笔，其特征在于，还包括：

处理器，所述处理器设置于所述印刷电路板上，并与所述光学感应器通信连接。

8.根据权利要求7所述的触控笔，其特征在于，还包括：

三轴陀螺仪，所述三轴陀螺仪设置于所述印刷电路板上，并与所述处理器通信连接。

9.根据权利要求1所述的触控笔，其特征在于，所述透光笔头的顶部为外凸圆弧状。

10.根据权利要求1所述的触控笔，其特征在于，所述透光笔头的材料为透光材料，所述透光材料的透光率大于80％。