CN116057499A

CN116057499A - 有源笔

Info

Publication number: CN116057499A
Application number: CN202180056951.9A
Authority: CN
Inventors: 渡边直树; 挂晃幸
Original assignee: Wacom Co Ltd
Current assignee: Wacom Co Ltd
Priority date: 2021-07-09
Filing date: 2021-07-09
Publication date: 2023-05-02
Also published as: WO2023281762A1; JPWO2023281762A1; US20240118756A1

Abstract

在笔尖从面板面脱离后，快速地停止触觉元件的振动。本发明的有源笔(2)包括：触觉元件(26)；压力传感器(23)，检测向笔尖施加的压力；笔尖电极(21)，设置于笔尖；通信部(25)，进行近距离无线通信；及集成电路(27)，从笔尖电极(21)发送包括笔压值的下行链路信号(DS)，笔压值表示由压力传感器(23)检测到的压力的大小。集成电路(27)在通过通信部(25)接收到指示触觉元件(26)的振动开始的控制信号的情况下，开始触觉元件(26)的振动，另一方面，在笔压值低于第一规定值的情况下，停止触觉元件(26)的振动。

Description

有源笔

技术领域

本发明涉及有源笔，尤其涉及内置用于对用户提供感觉反馈的触觉元件的有源笔。

背景技术

已知有通过将内置于电子笔的触觉元件从平板终端等电子设备进行控制来再现纸上的书写感的技术。在专利文献1～3中公开了这种技术的例子。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2019-066960号公报

专利文献2：日本特开2009-238081号公报

专利文献3：日本特开2002-259044号公报

发明内容

发明所要解决的课题

在将电子笔内的触觉元件从电子设备进行控制的情况下，会在控制产生些许时滞，因此，在笔尖脱离了面板面后触觉元件的振动也不立即停止，有时会使用户感到违和感。

因此，本发明的目的之一在于提供能够在笔尖从面板面脱离后快速地停止触觉元件的振动的有源笔。

用于解决课题的手段

本发明的第一侧面的有源笔包括：触觉元件；压力传感器，检测向笔尖施加的压力；笔尖电极，设置于所述笔尖；通信部，进行近距离无线通信；及信号处理部，从所述笔尖电极发送包括笔压值的下行链路信号，所述笔压值表示由所述压力传感器检测到的压力的大小，所述信号处理部在通过所述通信部接收到指示所述触觉元件的振动开始的控制信号的情况下，开始所述触觉元件的振动，另一方面，在所述笔压值低于第一规定值的情况下，停止所述触觉元件的振动。

本发明的第二侧面的有源笔包括：触觉元件；压力传感器，检测向笔尖施加的压力；及信号处理部，对应于落笔而开始所述触觉元件的振动，对应于抬笔而停止所述触觉元件的振动，所述信号处理部对应于笔压值低于第一规定值的情况而停止所述触觉元件的振动，所述笔压值表示由所述压力传感器检测到的压力的大小。

发明效果

根据本发明，由于能够在有源笔内对应于笔压值而停止触觉元件的振动，所以能够在笔尖从面板面脱离后快速地停止触觉元件的振动。

附图说明

图1是示出本发明的实施方式的位置检测系统1的结构的图。

图2是示出在本发明的实施方式的位置检测系统1中执行的处理的顺序的图。

图3是示出在本实施方式的变形例的位置检测系统1中执行的处理的顺序的图。

具体实施方式

以下，一边参照附图，一边对本发明的优选的实施方式进行详细说明。

图1是示出本发明的实施方式的位置检测系统1的结构的图。如该图所示，位置检测系统1构成为具备有源笔2和检测有源笔2的位置检测装置即电子设备3。

电子设备3是例如平板电脑、数字转换器等具有面板面3a的计算机。在电子设备3内设置有配置于面板面3a内的传感器30、与传感器30连接的传感器控制器31、与传感器30重叠地配置的显示器32、无线通信部33及控制包括它们在内的电子设备3的各部分的主处理器34。

主处理器34是电子设备3的中央处理装置，构成为从未图示的存储器将各种程序读出并执行。在这样执行的程序中，包括电子设备3的操作系统、包括描绘应用的各种应用。其中，描绘应用是用于执行基于从传感器控制器31供给的位置及数据来生成数字墨水并向电子设备3内的存储器存储的处理、将生成的数字墨水渲染而生成表示其结果的映像信号并向显示器32供给的处理的程序。显示器32是显示从主处理器34供给的影像信号的装置，例如由液晶显示器或有机EL显示器构成。

传感器30是具有在面板面3a内配置有多个传感器电极的结构的装置。构成传感器30的多个传感器电极的一部分能够兼用作显示器32的共用电极(用于向各像素共同地供给接地电位的电极)。进行该兼用的情况下的电子设备3构成所谓“In-Cell型”的位置检测装置。另一方面，不进行兼用的情况下的电子设备3构成所谓“On-Cell型”或“Out-Cell型”的位置检测装置。本发明不管对哪种电子设备3都能够合适地应用。

传感器控制器31是具有检测面板面3a内的有源笔2的位置的功能的集成电路。在本实施方式中，说明将该检测通过主动静电方式(AES)来执行的例子，但本发明也能够合适地应用于通过电磁感应方式(EMR)等其他的方式来检测有源笔2的位置的情况。

与主动静电方式对应的传感器控制器31构成为通过传感器30与有源笔2内的电极(后述的笔尖电极21)之间的静电耦合而与有源笔2双向地通信。以下，将通过该通信而从传感器控制器31对有源笔2发送的信号称作“上行链路信号US”，将从有源笔2对传感器控制器31发送的信号称作“下行链路信号DS”。

上行链路信号US是由传感器控制器31周期性地发送的信号。上行链路信号US起到对有源笔2通知下行链路信号DS的发送定时及下一上行链路信号US的接收定时并且发送相对于有源笔2的命令的作用。另一方面，下行链路信号DS是包括位置信号和数据信号的信号，位置信号是未调制的载波信号，数据信号是由数据调制后的载波信号。位置信号是用于使传感器控制器31检测有源笔2的位置的信号，传感器控制器31构成为基于传感器30内的各传感器电极处的位置信号的接收强度的分布来导出面板面3a内的有源笔2的位置。在通过数据信号发送的数据中，除了后述的开关信息及笔压值之外，还包括由命令指示了发送的数据。传感器控制器31通过将数据信号解调来取得有源笔2发送出的数据。传感器控制器31这样导出的位置及取得的数据逐次从传感器控制器31向主处理器34供给。

无线通信部33是用于进行例如蓝牙(注册商标)这样的近距离无线通信的通信装置，连接于主处理器34。主处理器34经由无线通信部33而与有源笔2、其他的装置(键盘、鼠标、扬声器、头戴式耳机等)之间进行近距离无线通信。

在主处理器34通过无线通信部33而向有源笔2发送的信号中，包括后述的触觉元件26的控制信号。主处理器34构成为：在从传感器控制器31供给的笔压值超过规定值V2(典型地，V2＝0)的情况下检测出落笔，发送指示触觉元件26的振动开始的控制信号，另一方面，在从传感器控制器31供给的笔压值成为了规定值V2的情况下检测出抬笔，发送指示触觉元件26的振动停止的控制信号。关于这一点，之后一边参照图2一边更详细地说明。

有源笔2是与主动静电方式对应的电子笔(触控笔)，如图1所示，构成为具有芯体20、笔尖电极21、侧开关22、压力传感器23、蓄电池24、无线通信部25、触觉元件26及集成电路27。芯体20是构成有源笔2的笔轴的构件。芯体20的前端构成有源笔2的笔尖，末端抵接于压力传感器23。笔尖电极21是配置于笔尖的导电体，与集成电路27电连接。需要说明的是，也可以在有源笔2内设置多个笔尖电极21，例如针对发送用和接收用而使用不同的笔尖电极21。

侧开关22是设置于有源笔2的表面的按钮式的开关，构成为能够由用户进行接通断开操作。侧开关22的操作状态(接通断开状态)例如作为2位的开关信息而向集成电路27供给。压力传感器23是检测向芯体20的前端(笔尖)施加的压力的传感器。压力传感器23检测到的压力例如作为12位的笔压值而向集成电路27供给。蓄电池24起到供给集成电路27进行动作所需的电力的作用。

无线通信部25是用于进行例如蓝牙(注册商标)这样的近距离无线通信的通信装置。集成电路27经由该无线通信部25而与电子设备3的主处理器34之间进行近距离无线通信。在集成电路27通过该近距离无线通信而从主处理器34接收的信号中，包括上述的触觉元件26的控制信号。

触觉元件26是用于对有源笔2的用户提供感觉反馈的装置，例如由偏心旋转质量方式、线性共振致动器方式或压电致动器方式的振动器构成。也可以使用能够利用施加的脉冲电流的频率来控制硬度的磁性流体来构成触觉元件26。以下，以利用偏心旋转质量方式的振动器来构成触觉元件26为前提继续进行说明。在该情况下，触觉元件26构成为具有电动机和安装于电动机的旋转轴的偏心锤。

集成电路27是执行用于进行通过笔尖电极21的与传感器控制器31的通信及通过无线通信部25的与主处理器34的通信的各种处理的电路。具体来说，集成电路27进行以下处理：通过检测笔尖电极21的电位的变化来接收上行链路信号US；以上行链路信号US的接收定时为基准时刻来决定下行链路信号DS及下一上行链路信号US的收发计划；根据上行链路信号US内包含的命令来生成下行链路信号DS；及通过按照所决定的收发计划对笔尖电极21的电位提供变化来发送所生成的下行链路信号DS。另外，集成电路27通过无线通信部25而进行与主处理器34的配对，并且接收来自配对后的主处理器34的各种控制信号，进行基于接收到的控制信号的处理。

在基于接收到的控制信号的处理中，包括开始或停止触觉元件26的振动的处理。具体来说，集成电路27构成为根据由主处理器34发送出的上述控制信号而开始或停止触觉元件26的振动。不过，集成电路27在从压力传感器23供给的笔压值成为了规定值V1以下的值的情况下也进行停止触觉元件26的振动的处理。规定值V1是比上述的规定值V2(主处理器34为了检测落笔及抬笔而利用的值)大的值(V1>V2)。在实际的处理中，集成电路27在无线通信部25对指示触觉元件26的振动停止的控制信号的接收的定时和从压力传感器23供给的笔压值低于规定值V1的定时中的任一较早的定时下停止触觉元件26的振动。

图2是示出在位置检测系统1中执行的处理的顺序的图。在该图中，仅将与触觉元件26的控制相关联的处理抽出而示出。以下，一边参照图2，一边说明有源笔2、传感器控制器31及主处理器34与触觉元件26的控制相关联地进行的处理。

如图2所示，若首先有源笔2发送下行链路信号DS(步骤S1)，则传感器控制器31基于下行链路信号DS内的位置信号来导出表示面板面3a内的有源笔2的位置的坐标，并且从下行链路信号DS内的数据信号取得笔压值等数据，并向主处理器34供给(步骤S2)。步骤S1、S2的处理在每当有源笔2发送下行链路信号DS时执行。

接着，主处理器34在每当从传感器控制器31接受了笔压值的供给时，基于此前供给的一连串的笔压值来判定落笔及抬笔的发生的有无(步骤S3、S4)，根据其结果，使用近距离无线通信来发送触觉元件26的控制信号(步骤S5、S6)。具体而言，主处理器34在笔压值从规定值V2(典型地，V2＝0)以下的值变化成了大于规定值V2的值的情况下检测出落笔的发生(步骤S3)，发送指示触觉元件26的振动开始的控制信号(步骤S5)。另外，主处理器34在笔压值从大于规定值V2的值变化成了规定值V2以下的值的情况下检测出抬笔的发生(步骤S4)，发送指示触觉元件26的振动停止的控制信号(步骤S6)。

接收到指示触觉元件26的振动开始的控制信号的有源笔2的集成电路27开始触觉元件26的振动(步骤S7)。具体而言，通过向构成触觉元件26的电动机施加第一方向的电流来开始触觉元件26的振动。由此，用户在使有源笔2在面板面3a上滑动时，能够感受与使圆珠笔等真实的书写用具在纸上滑动时同样的振动。

在使触觉元件26振动的期间，集成电路27在每当从压力传感器23接受了笔压值的供给时，进行将供给的笔压值与规定值V1比较的处理(步骤S8)。并且，集成电路27在作为比较的结果而检测到笔压值成为了规定值V1以下的值的情况下，停止触觉元件26的振动(步骤S9)。另外，集成电路27在接收到指示触觉元件26的振动停止的控制信号的情况下也停止触觉元件26的振动(步骤S10)。关于步骤S9和步骤S10，仅先被执行的任一方实际执行。

在此，在步骤S9或步骤S10中停止触觉元件26的振动时，集成电路27优选在向电动机施加了与上述的第一方向相反的方向的电流之后，停止电流向电动机的施加，从而停止触觉元件26的振动。通过这样做，与不将与第一方向相反的方向的电流向电动机施加就停止电流向电动机的施加的情况相比，能够快速地停止基于惯性的触觉元件26的残留振动。

如以上说明那样，根据本实施方式的位置检测系统1，能够在有源笔2内对应于笔压值而停止触觉元件26的振动。因此，能够在笔尖从面板面3a脱离后快速地停止触觉元件26的振动。

另外，根据本实施方式的有源笔2，由于在笔压值低于规定值V1的情况下停止触觉元件26的振动，该规定值V1比一般被用于落笔及抬笔的判定的规定值V2大，所以即使存在基于惯性的触觉元件26的残留振动，也能够在笔尖脱离了面板面3a后立即停止触觉元件26的振动。

不过，本发明也能够合适地应用于规定值V1等于规定值V2的情况。在该情况下，在笔尖从面板面3a脱离后，有可能残留基于惯性的触觉元件26的残留振动，但若与来自电子设备3的控制相比，则能够快速地停止触觉元件26的振动。

另外，根据本实施方式的有源笔2，由于在停止触觉元件26的振动时将与到此为止相反的方向的电流向电动机施加，所以也能够快速地停止基于惯性的触觉元件26的残留振动自身。

以上，对本发明的优选的实施方式进行了说明，但本发明丝毫不限定于这样的实施方式，本发明当然能够在不脱离其主旨的范围内以各种方案来实施。

图3是示出在本实施方式的变形例的位置检测系统1中执行的处理的顺序的图。本变形例在取代图2所示的步骤S3～S6而执行步骤S10～S13的处理这一点上与本实施方式不同。

详细来说，在本变形例中，传感器控制器31基于此前取得的一连串的笔压值来判定落笔及抬笔的发生的有无(步骤S10、S11)，根据其结果，使用上行链路信号US来发送触觉元件26的控制信号(步骤S12、S13)。步骤S10～S13的具体的处理除了使用上行链路信号US而非近距离无线通信这一点之外，与步骤S3～S6是同样的。

即使在传感器控制器31这样使用上行链路信号US来发送触觉元件26的控制信号的情况下，根据本发明，也能够在有源笔2内对应于笔压值而停止触觉元件26的振动。因此，能够在笔尖从面板面3a脱离后快速地停止触觉元件26的振动。

标号说明

1位置检测系统

2有源笔

3电子设备

3a面板面

20芯体

21笔尖电极

22侧开关

23压力传感器

24蓄电池

25无线通信部

26触觉元件

27集成电路

30传感器

31传感器控制器

32显示器

33无线通信部

34主处理器

DS下行链路信号

US上行链路信号

Claims

1.一种有源笔，包括：

触觉元件；

压力传感器，检测向笔尖施加的压力；

笔尖电极，设置于所述笔尖；

通信部，进行近距离无线通信；及

集成电路，从所述笔尖电极发送包括笔压值的下行链路信号，所述笔压值表示由所述压力传感器检测到的压力的大小，

所述集成电路在通过所述通信部接收到指示所述触觉元件的振动开始的控制信号的情况下，开始所述触觉元件的振动，

另一方面，在所述笔压值低于第一规定值的情况下，停止所述触觉元件的振动。

2.根据权利要求1所述的有源笔，其中，

触觉元件包括电动机，

所述集成电路通过向所述电动机施加第一方向的电流来开始所述触觉元件的振动，

在所述笔压值低于所述第一规定值的情况下，在向所述电动机施加了与所述第一方向相反的方向的电流之后，停止电流向所述电动机的施加，从而停止所述触觉元件的振动。

3.根据权利要求1或2所述的有源笔，其中，

所述控制信号是由与传感器控制器连接的主处理器生成的信号，所述传感器控制器通过配置于面板面内的传感器与所述笔尖电极之间的静电耦合来接收所述下行链路信号，

在从所述传感器控制器供给的所述笔压值超过第二规定值的情况下，所述主处理器通过所述近距离无线通信发送指示所述触觉元件的振动开始的控制信号。

4.根据权利要求3所述的有源笔，其中，

所述第一规定值大于所述第二规定值。

5.根据权利要求3或4所述的有源笔，其中，

在从所述传感器控制器供给的所述笔压值低于所述第一规定值的情况下，所述主处理器通过所述近距离无线通信发送指示触觉元件的振动停止的控制信号。

6.一种有源笔，包括：

触觉元件；

压力传感器，检测向笔尖施加的压力；及

集成电路，对应于落笔而开始所述触觉元件的振动，对应于抬笔而停止所述触觉元件的振动，

所述集成电路对应于笔压值低于第一规定值的情况而停止所述触觉元件的振动，所述笔压值表示由所述压力传感器检测到的压力的大小。

7.根据权利要求6所述的有源笔，其中，

所述有源笔还包括：

笔尖电极，设置于所述笔尖；及

通信部，进行近距离无线通信，

所述集成电路从所述笔尖电极发送包括笔压值的下行链路信号，所述笔压值表示由所述压力传感器检测到的压力的大小，

所述主处理器在从所述传感器控制器供给的所述笔压值超过第二规定值的情况下检测为所述落笔，

所述主处理器在检测为所述落笔的情况下，通过所述近距离无线通信发送指示所述触觉元件的振动开始的控制信号，从而开始所述触觉元件的振动。

8.根据权利要求7所述的有源笔，其中，

所述第一规定值大于所述第二规定值。