CN216623200U - 触控笔及触控系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种触控笔及触控系统。其中，触控笔，包括具有第一端部和相对的第二端部的主体，以及设于主体内的：位于第一端部的采光组件；采光组件的输入端用于对触控对象进行采集，采光组件的输出端用于输出采集得到的光线；光通断组件；光通断组件的输入端连接采光组件的输出端，以控制光线的光通路的通断；感光模组；感光模组的输入端连接光通断组件的输出端，用于将接收到的光线转换为电信号；数据处理模块；数据处理模块的输入端连接感光模组的输出端，用于对电信号进行编码后输出。本申请利用触控对象的高速刷新能力和视频源的低帧率差异，实现屏幕的低延时触控交互。

Description

触控笔及触控系统

技术领域

本申请涉及触控交互技术领域，特别是涉及一种触控笔及触控系统。

背景技术

对动辄上百寸的LED(Light-Emitting Diode，发光二极管)显示屏来说，要实现触控，目前其最低成本的实现方式是利用红外触摸边框。包括红外触摸边框和触控笔，其方式是利用屏幕边沿安置一系列的红外探头，探头会照射到触控笔笔尖，产生反光。通过对不同探头的反射光的检测，计算出当前落点的准确坐标。然而红外触摸边框的方式，当发出的光线受遮挡，触控功能就会丧失，另外屏幕边沿位置的触控灵敏度较低。架设在屏幕边沿部分的探头位置也难以忽略，屏幕边沿的大黑边无法避免。

而其他的显示屏触控方案，包括电容式、向量压力传感式、表面声波式、金属网格式、压敏电阻式和红外式等，普遍受限于成本和全尺寸控制的矛盾，难以在较低成本的情况下，以较低的延迟实现全尺寸的触屏控制。在实现过程中，发现传统技术中至少存在如下问题：目前的触控方式，存在成本高且延时高的问题。

实用新型内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够降低成本和延时的触控笔及触控系统。

为了实现上述目的，一方面，本申请实施例提供了一种触控笔，包括具有第一端部和相对的第二端部的主体，以及设于主体内的：

位于第一端部的采光组件；采光组件的输入端用于对触控对象进行采集，采光组件的输出端用于输出采集得到的光线；

光通断组件；光通断组件的输入端连接采光组件的输出端，以控制光线的光通路的通断；

感光模组；感光模组的输入端连接光通断组件的输出端，用于将接收到的光线转换为电信号；

数据处理模块；数据处理模块的输入端连接感光模组的输出端，用于对电信号进行编码后输出。

在其中一个实施例中，还包括设于主体内、位于第二端部的数据发送模块；

数据发送模块的输入端连接数据处理模块，数据发送模块的输出端用于连接交互系统。

在其中一个实施例中，还包括设于主体内的存储器和电源；

存储器分别连接感光模组和数据处理模块；

电源连接在数据发送模块和数据处理模块之间。

在其中一个实施例中，还包括连接主体、位于第一端部的书写笔尖。

在其中一个实施例中，还包括设于主体内的光分路模块；光分路模块包括至少一输入端和多个输出端；

光分路模块的输入端连接光通断组件的输出端；

感光模组包括多个感光模块；各感光模块的输入端分别连接光分路模块的一输出端。

在其中一个实施例中，光分路模块为分光折射镜。

在其中一个实施例中，

采光组件为采光透镜；采光透镜的输入端用于对触控显示屏中的灯珠进行采集，以输出灯珠的光线；

光通断组件为通断时钟与触控显示屏的刷新时钟相同的曝光阀；其中，曝光阀在光线进入的情况下打开。

在其中一个实施例中，感光模组为光敏传感器。

一种触控系统，包括触控显示屏和上述的触控笔，以及连接在触控显示屏和触控笔之间的交互系统。

在其中一个实施例中，触控显示屏为LED显示屏。

上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点和有益效果：

本申请的触控笔包括采光组件、光通断组件、感光模组以及数据处理模块，该采光组件能够对触控对象的光线进行采集，并将采集到的光线通过光通断组件形成的光通路传输至感光模组，进而由感光模组将光线转换为电信号并传输给数据处理模块，数据处理模块可以对电信号进行编码后输出。本申请触控笔中各器件的成本低，且触控笔能够以较高频率，监控触控对象(例如，显示屏)的亮灭状态，并将其转化成可读取的数据流，供交互系统处置；本申请利用触控对象的高速刷新能力和视频源的低帧率差异，实现屏幕的低延时触控交互。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一个实施例中触控笔的应用环境图；

图2为一个实施例中灯珠触控笔的结构示意图；

图3为一个实施例中灯珠触控笔的具体结构示意图；

图4为一个实施例中像素触控笔的结构示意图；

图5为一个实施例中像素触控笔的具体结构示意图；

图6为另一个实施例中像素触控笔的结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本申请的公开内容更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。

可以理解，本申请所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。

空间关系术语例如“在...下”、“在...下面”、“下面的”、“在...之下”、“在...之上”、“上面的”等，在这里可以用于描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性术语“在...下面”和“在...下”可包括上和下两个取向。此外，器件也可以包括另外地取向(譬如，旋转90度或其它取向)，并且在此使用的空间描述语相应地被解释。

需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件时，它可以是直接连接到另一个元件，或者通过居中元件连接另一个元件。此外，以下实施例中的“连接”，如果被连接的对象之间具有电信号或数据的传递，则应理解为“电连接”、“通信连接”等。

在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。同时，在本说明书中使用的术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。

LED显示屏的屏幕触控一直以来主要受到三个问题限制。第一是要实现全尺寸的LED显示屏屏幕触控，需要付出很大的硬件成本，且对这些硬件的控制占用了系统很大的内存。第二是大尺寸显示屏的触控要维持较低的延迟，即完成一次触控交互所用时间要极低。第三是触控传感器的排布和隐藏，减少在屏幕表面出现的缝隙以及对显示屏显示质量可能造成的影响。

目前，外接红外边框的方案是在屏幕边沿架设红外对管传感器，利用红外光和反光，检测屏幕表面的触控输入位置。但存在至少如下问题：①屏幕边沿位置必须要预留出一定位置，供红外对管传感器及其模组的安放，屏幕始终会有黑色边界。②屏幕边沿部分，由于出射光和入射光差异较小，故触控的灵敏度相对中间较低，并不是全屏一致的灵敏度。③不同的搭建环境下，可能会出现的情况是，在红外光线收到遮挡返射回去后，其后面的触控需求被屏蔽。

而在其他传统方案中，利用采用向量压力传感器，即细密的应变片来对屏幕触控坐标进行反馈，则整屏需要架设的应变片甚多；采用金属网格，网格贴附在屏幕表面会造成屏幕的遮挡；采用电容控制则难以实现低延迟交互。各种屏幕触控方法在LED显示屏上，都有所缺陷。

本申请则利用屏幕高速的动态刷新特征，配合可以采集刷新特征的触控笔，以较高的采样频率，实现对当前触控位置信息的采集。进而将所采集的信息反送至控制系统(例如，交互系统)，就能实现显示屏的内容交互。

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

本申请提供的触控笔，可以应用于如图1所示的应用环境中。其中，交互系统用于显示屏屏幕的触控交互。屏幕以极高的刷新率不断刷新显示画面，触控笔以极高的采样频率来获取画面信息。具体的，显示屏保持高速刷新，其所刷新的内容可以分为两个部分特征，一部分是显示内容，另一部分是交互信息。而本申请触控笔能够以极高的采样率，将显示屏在每一次刷新的时间片段的工作状态都记录下来，通过直接或间接的特征识别，获取其中用于交互的信息，例如灯珠坐标、偏移距离、移动速度等。即本申请利用显示屏的高速刷新能力和视频源的低帧率差异，即可实现屏幕的低延时触控交互。

需要说明的是，本申请中的触控对象可以包括显示屏；显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏；在一些实施例中，显示屏可以是LED显示屏。进一步的，本申请可以基于现有的miniLED、microLED(微米发光二极管)或者进行过表面强化处理的SMD(SurfaceMounted Devices，表面贴装器件)封装LED(即表面贴装型封装结构LED)实现的一种触控定位方法，其并不需要屏幕结构有明显的改动，只需要按照相应的刷新策略，就能够实现在触控笔的操作下的屏幕触控交互，低成本、低延时。

在一个实施例中，如图2所示，提供了一种触控笔，以该触控笔应用于图1所示的应用场景为例进行说明，包括具有第一端部和相对的第二端部的主体100，以及设于主体100内的：

位于第一端部的采光组件102；采光组件102的输入端用于对触控对象进行采集，采光组件102的输出端用于输出采集得到的光线；

光通断组件104；光通断组件104的输入端连接采光组件102的输出端，以控制光线的光通路的通断；

感光模组106；感光模组106的输入端连接光通断组件104的输出端，用于将接收到的光线转换为电信号；

数据处理模块108；数据处理模块108的输入端连接感光模组106的输出端，用于对电信号进行编码后输出。

具体而言，如图2所示，本申请的触控笔可以包括采光组件102、光通断组件104、感光模组106以及数据处理模块108，该采光组件102能够对触控对象的光线进行采集，并将采集到的光线通过光通断组件104形成的光通路传输至感光模组106，进而由感光模组106将光线转换为电信号并传输给数据处理模块108，数据处理模块108可以对电信号进行编码后输出。

本申请中的采光组件102能够完成对触控对象(例如，显示屏)的数据采样，该数据可以是显示屏中灯珠的光线。本申请中触控笔的数据采样，实际上就是以较高频率，监控显示屏的亮灭状态。即本申请用检测灯珠的亮灭状态来实现屏幕触控。

需要说明的是，以显示屏为LED屏幕为例，LED屏幕在显示画面内容的时候，并不是通过灯珠的常亮变化，来实现内容显示的，而是通过灯珠的高频率亮灭变换，来体现不同内容差异的，而这一显示特征被称之为动态扫描，是LED显示屏重要的显示特征。而动态扫描驱动下，对于单颗灯珠来说，其并不会保持常亮状态，而是以极高的频率变换，在亮灭交替中，实现不同的内容显示。灯珠通过高频的亮灭交替所展示的光效，是从亮到灭，逐层递进的，最终表现的效果被称之为灰度。LED灯珠从亮到灭所用到的灰度通常有256级，单颗像素上有3颗灯珠，分别是红灯、绿灯和蓝灯。3颗灯珠通过不同的亮度配比，来实现不同的色彩显示。故LED显示屏在显示画面的时候，对于单颗灯珠来说，主要是依靠灰度刷新来实现的。

为了保证色彩和亮度变化的均匀稳定，LED显示屏会尽可能的提高屏幕灰度刷新的速率。通常，一块LED显示屏能够实现的3840HZ的屏幕刷新率，这就意味着在播放一个60HZ的显示画面时，其显示的每一帧画面，都会通过LED显示屏64次的刷新来体现。而这64次的刷新就是灰度的刷新。可见LED显示屏的屏幕刷新能力，远高于视频源信息。

对此，在采光组件102对触控对象进行采集，并输出采集得到的光线后，可以经由光通断组件104、感光模组106以及数据处理模块108依次处理，进而将其转化成可读取的数据流，供交互系统处置。例如，显示屏每秒刷新3840次，本申请触控笔则至少实现每秒3840次的数据采样。将采样的数据进行处理分析，获取准确的坐标或者运动过程中的参考偏移，并将其反馈给交互系统，更新下一帧的显示数据。其中，本申请对具体数值不做限定。

在其中一个实施例中，采光组件102可以为采光透镜；采光透镜的输入端用于对触控显示屏中的灯珠进行采集，以输出灯珠的光线；

具体地，本申请中触控笔的主要作用是对单颗灯珠进行采样和/或对单一像素进行高频采样。其中，采光组件102可以为对目标灯珠的光线进行采集的透镜。本申请通过采光透镜可以完成对显示屏中灯珠的光线的采集，进而为后续处理奠定基础。

进一步的，光通断组件104的输入端连接采光组件102的输出端，以控制光线的光通路的通断，感光模组106的输入端连接光通断组件104的输出端，用于将接收到的光线转换为电信号。具体而言，光通断组件104可以在有进光时打开，进而让光线能够进入到感光模组106上；其中，光通断组件104可以指用来控制光线照射感光元件时间的装置，光通断组件104的通断时钟可以与触控对象(例如，显示屏)的刷新时钟一致。

本申请中触控笔是基于显示屏(例如，LED显示屏)的动态刷新触控所设计。该触控笔采样率高，采样内容简单，能够以较高的时钟频率，来采集单颗灯珠在不同时隙的工作状态，具体可以记录两个指标，一个是灯珠发光的有无，另一个是发光的时间。此外，触控笔的采样频率，可以与LED显示屏显示刷新的频率对应，对于灯珠来说，在例如一帧的时间内，每一次的时隙的刷新，都会被触控笔所记录，对于在这个时隙当中，灯珠亮的状态和时间，输出对应的数字信号编码，供相应系统处理，并从中提取出有助于实现屏幕交互的，包括灯珠坐标等的数据内容。

在其中一个实施例中，光通断组件104可以为通断时钟与触控显示屏的刷新时钟相同的曝光阀；其中，曝光阀在光线进入的情况下打开。

具体而言，以触控对象为LED显示屏为例，曝光阀用于在有进光时打开，让光线能够进入到感光模组106上，曝光阀的通断时钟与LED显示屏的刷新时钟一致。

本申请中的感光模组106用于将接收到的光线转换为电信号。即感光模组106可以用于感光，进而判别灯珠工作状态；在一些实施例中，感光模组106可以为感光传感器。在一些实施例中，感光模组106可以为光敏传感器，从而将接收到的光线输出为数字信号；本申请中光敏传感器的采样频率和输出频率特别高，能够采集到来自屏幕上的亮暗变换信息。需要说明的是，当感光模组106包含多个感光模块的情况下，该感光模块可以均为光敏传感器。

进一步的，数据处理模块108的输入端连接感光模组106的输出端，用于对该电信号进行编码后输出。在一些实施例中，数据处理模块108将数据编码，进而传输至相应的控制系统当中，从而实现整个完整的交互过程。即本申请能够监控触控对象(例如，显示屏)的亮灭状态，并将其转化成可读取的数据流，供交互系统处置。

在其中一个实施例中，如图3所示，触控笔还可以包括设于主体100内、位于第二端部的数据发送模块110；

数据发送模块110的输入端连接数据处理模块108，数据发送模块110的输出端用于连接交互系统。

具体而言，触控笔可以包括采光组件102(即采光头、采光透镜)，光通断组件104(即曝光阀)，感光模组106(即光敏传感器)，数据处理模块108和数据发送模块110。

其中，以触控对象为LED显示屏为例，采光头可以为对目标灯珠的光线进行采集的透镜。曝光阀用于在有进光时打开，让光线能够进入到感光传感器上，曝光阀的通断时钟与LED显示屏的刷新时钟一致。光敏传感器用于感光，判别灯珠工作状态，从而将其输出为数字信号，并同步的传输到数据处理模块，将数据编码，通过数据发送模块送至相应控制系统当中，从而实现整个完整的交互过程。本申请中光敏传感器的采样频率和输出频率特别高，能够采集到来自屏幕上的亮暗变换信息。

在其中一个实施例中，如图3所示，触控笔还可以包括设于主体100内的存储器和电源112；

存储器分别连接感光模组106和数据处理模块108；

电源112连接在数据发送模块110和数据处理模块108之间。

具体而言，感光模组106(例如，光敏传感器)可以用于感光，判别灯珠工作状态，从而将其输出为数字信号，传输到该存储器上，并同步的传输到数据处理模块108；由数据处理模块108将数据编码，通过数据发送模块110发送至相应控制系统当中。

在其中一个实施例中，如图3所示，触控笔还可以包括连接主体100、位于第一端部的书写笔尖114。

具体而言，本申请触控笔还可以包括书写笔尖114；该书写笔尖114用于与屏幕直接的触控摩擦，为用户提供交互过程中的阻尼体验。

为了进一步阐述本申请中灯珠触控笔的方案，下面结合一个具体示例予以说明：本申请中灯珠触控笔采集的范围是单颗灯珠，触控笔能够通过判断单颗灯珠的亮灭，来采集当前该灯珠的坐标。灯珠的工作状态为亮和灭两种，在刷新一帧画面时，灯珠的工作周期会被分64个时间片段，并在这64个时间片段中刷新亮灭的状态。这一情况可以看成是触控笔对像素点采集的精度有限，无法识别到单颗像素点上的三颗灯珠的亮度状态，而是将整个像素点作为一个整体的灯珠进行亮灭判断；也可以看成是对一块素质极高的显示屏，其上的灯珠排布及其细密，像素的概念是通过任意三颗不同颜色灯珠组成的。

其中，触控笔读到的数据，是在这64个时间片段内，单颗灯珠的状态数据。即触控笔一次读得的信息是一颗灯珠在一帧时间内的一个时间片段；而触控笔的结构样式，可以直接应用上述举例的灯珠触控笔的结构。

以上，本申请提出了一种对单颗灯珠进行采样的触控笔(简称为灯珠触控笔)，采样率高，采样内容简单，能够以较高的时钟频率，来采集单颗灯珠在不同时隙的工作状态；其中，触控笔的采样频率，与LED显示屏显示刷新的频率对应，对于灯珠来说，在例如一帧的时间内，每一次的时隙的刷新，都会被触控笔所记录，对于在这个时隙当中，灯珠亮的状态和时间，输出对应的数字信号编码，供显示系统处理，并从中提取出有助于实现屏幕交互的，包括灯珠坐标等的数据内容。本申请利用触控对象的高速刷新能力和视频源的低帧率差异，实现屏幕的低延时触控交互。

在一个实施例中，如图4所示，提供了一种触控笔，以该触控笔应用于图1所示的应用场景为例进行说明，包括具有第一端部和相对的第二端部的主体200，以及设于主体200内的：

位于第一端部的采光组件202；采光组件202的输入端用于对触控对象进行采集，采光组件202的输出端用于输出采集得到的光线；

光通断组件204；光通断组件204的输入端连接采光组件202的输出端，以控制光线的光通路的通断；

光分路模块206；光分路模块206包括至少一输入端和多个输出端；光分路模块206的输入端连接光通断组件204的输出端；

感光模组208；感光模组208包括多个感光模块；各感光模块的输入端分别连接光分路模块206的一输出端，感光模块用于将接收到的光线转换为电信号；

数据处理模块210；数据处理模块210的输入端连接各感光模块的输出端，用于对电信号进行编码后输出。

具体而言，如图4所示，本申请的触控笔可以包括采光组件202、光通断组件204、光分路模块206、感光模组208以及数据处理模块210，该采光组件202能够对触控对象的光线进行采集，并将采集到的光线通过光通断组件204形成的光通路传输至光分路模块206，进而由光分路模块206将光线分成红、绿、蓝光，分别射到感光模组208包含的多个感光模块中，进而由感光模组208将光线转换为电信号并传输给数据处理模块210，数据处理模块210可以对电信号进行编码后输出。

其中，通过光分路模块206，光分路模块206会将光线分成红、绿、蓝光，分别射到3个感光模块上，使得光通断组件204的一次曝光检测，能够同时检测单颗像素上的三颗灯珠的亮灭情况，实现更为高效的灯珠检测。

本申请实现了对单一像素进行高频采样的触控笔(简称为像素触控笔)。该触控笔的主要作用是预设范围的显示区域内，在一帧的时间内各个时隙的状态，将其转化为数字信号，进行处理以分析出所对应的坐标或者相对参考基准的偏移量。

本申请触控笔用于检测灯珠的亮灭状态来实现屏幕触控；以触控对象为LED显示屏为例，灯珠在显示一帧画面的时候，会通过64次高速的刷新来实现画面内容显示，从而达到所需的灰阶，输出显示所需的亮度。这64次高速的刷新可以被细分成64个时间片段。本申请中的触控笔可以将这64个时间片段的灯珠状态，转换为数字信号回传到相应系统中。

在其中一个实施例中，光分路模块206可以为分光折射镜。

具体而言，在前述灯珠触控笔的基础上，进一步增加了分光折射透镜，同时，可以采用三个感光传感器(即感光模块，该感光模块可以为光敏传感器)。光线经过曝光阀射入时，首先会通过分光折射透镜，透镜会将光线分成红、绿、蓝光，分别射到3个感光传感器上，使得一次曝光检测，能够同时检测单颗像素上的三颗灯珠的亮灭情况，进而实现更为高效的灯珠检测。

需要说明的是，本申请中采光组件202、光通断组件204、感光模组208以及数据处理模块210的相关功能以及实现方式，可以参阅前文中对采光组件102、光通断组件104、感光模组106以及数据处理模块108的描述，此处不再赘述。

进一步的，在其中一个实施例中，如图5所示，触控笔还可以包括设于主体200内、位于第二端部的数据发送模块212；

数据发送模块212的输入端连接数据处理模块210，数据发送模块212的输出端用于连接交互系统。

具体而言，触控笔可以包括采光组件202(即采光头、采光透镜)，光通断组件204(即曝光阀)，光分路模块206(即分光折射镜)，感光模组208(即多个感光传感器)，数据处理模块210和数据发送模块212。

其中，以触控对象为LED显示屏为例，采光头可以为对目标灯珠的光线进行采集的透镜。曝光阀用于在有进光时打开，让光线能够进入到分光折射镜上；光线经过曝光阀射入时，首先会通过分光折射透镜，透镜会将光线分成红、绿、蓝光，分别射到3个感光传感器上。该感光传感器可以是光敏传感器，该光敏传感器用于感光，判别灯珠工作状态，从而将其输出为数字信号，并同步的传输到数据处理模块，将数据编码，通过数据发送模块送至相应控制系统当中，从而实现整个完整的交互过程。本申请中光敏传感器的采样频率和输出频率特别高，能够采集到来自屏幕上的亮暗变换信息。

在其中一个实施例中，如图5所示，触控笔还可以包括设于主体200内的存储器和电源214；

存储器分别连接感光模组208中的多个感光模块以及数据处理模块210；

电源214连接在数据发送模块212和数据处理模块210之间。

具体而言，感光模组208中的感光模块(例如，光敏传感器)可以用于感光，判别灯珠工作状态，从而将其输出为数字信号，传输到该存储器上，并同步的传输到数据处理模块210；由数据处理模块210将数据编码，通过数据发送模块212发送至相应控制系统当中。

在其中一个实施例中，如图5所示，触控笔还可以包括连接主体200、位于第一端部的书写笔尖216。

具体而言，本申请触控笔还可以包括书写笔尖216；该书写笔尖216用于与屏幕直接的触控摩擦，为用户提供交互过程中的阻尼体验。

此外，为了进一步阐释本申请中像素触控笔的方案，下面结合一个具体示例予以说明：本申请中像素触控笔的采集范围是单颗像素点，该触控笔能够通过判断单颗像素点上灯珠的亮灭，来采集当前像素的坐标。一个像素点上有3颗灯珠，分别为红、绿、蓝灯。这样，触控笔停留在一颗像素点的正上方时，就能够采集到该像素内的红、绿、蓝三颗灯珠的光。

这3颗灯珠，在刷新一帧视频画面时，会进行64刷新，这里还不是单纯的亮灭64次，而是可以理解为灯珠在这一帧的工作时间，即16.67ms内，又被分成了64个工作片段，每个工作片段，灯珠有对应的工作状态(亮、灭)。3颗灯珠在同一时间内，对应有192个工作片段。触控笔读到的数据，是在这64个时间片段内，3颗灯珠的状态数据。具体的，触控笔一次读得的信息是三颗灯珠的三个时间片段在同一帧刷新的组合。

本申请中的像素触控笔可以一次对单颗像素内的三颗灯珠采样，如图6所示，将沿曝光阀提供的光通路进入的光线作为入射光，本申请中触控笔可以采用一个分光折射镜，将红、绿、蓝光分别折射到3个感光传感器上，分3路信号，分别输出到触控笔的处理系统上。进而触控笔在一帧的画面信息内，就能够读的3帧的画面数据。

以上，本申请提出了一种对单一像素进行高频采样的触控笔(像素触控笔)，使得一次曝光检测，能够同时检测单颗像素上的三颗灯珠的亮灭情况，实现更为高效的灯珠检测。该触控笔可以采集预设范围的显示区域内，在一帧的时间内各个时隙的状态，将其转化为数字信号，进行处理以分析出所对应的坐标或者相对参考基准的偏移量。进而将屏幕与显示内容的实际刷新落差真正的利用起来，实现了低延时的控制。

在一个实施例中，提供了一种触控系统，包括触控显示屏和上述的触控笔，以及连接在触控显示屏和触控笔之间的交互系统。

在其中一个实施例中，触控显示屏可以为LED显示屏。

以上，本申请中的触控笔能够以极高的采样率，将显示屏在每一次刷新的时间片段的工作状态都记录下来，通过直接或间接的特征识别，获取其中用于交互的信息，例如灯珠坐标、偏移距离、移动速度等。

具体的，本申请提供了两种适用于LED显示屏触控的笔，一种是对单颗灯珠进行采样的触控笔，另一种是对单一像素进行高频采样的触控笔。本申请中触控笔的主要作用是采集单颗灯珠，或者预设范围的显示区域内，在一帧的时间内各个时隙的状态，将其转化为数字信号，进行处理以分析出所对应的坐标或者相对参考基准的偏移量。上述两种触控笔都是用于检测灯珠的亮灭状态来实现屏幕触控的。本申请中的触控笔可以将64个时间片段(灯珠在显示一帧画面会通过64次高速的刷新来实现画面内容显示，从而达到所需的灰阶，输出显示所需的亮度，这64次高速的刷新可以被细分成64个时间片段)的灯珠状态，转换为数字信号回传到显示系统中，进而实现触控笔的精确位置定位。

上述两种触控笔，对应的情景不一样。从时间尺度上来说明，屏幕在刷新一帧的视频画面的时候，会分成64个时间片段进行刷新。对于灯珠触控笔，该触控笔一次读得的信息是一颗灯珠在一帧时间内的一个时间片段；对于像素触控笔，该触控笔一次读得的信息是三颗灯珠的三个时间片段在同一帧刷新的组合。

在本说明书的描述中，参考术语“有些实施例”、“其他实施例”、“理想实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特征包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性描述不一定指的是相同的实施例或示例。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种触控笔，其特征在于，包括具有第一端部和相对的第二端部的主体，以及设于所述主体内的：

位于所述第一端部的采光组件；所述采光组件的输入端用于对触控对象进行采集，所述采光组件的输出端用于输出所述采集得到的光线；

光通断组件；所述光通断组件的输入端连接所述采光组件的输出端，以控制所述光线的光通路的通断；

感光模组；所述感光模组的输入端连接所述光通断组件的输出端，用于将接收到的所述光线转换为电信号；

数据处理模块；所述数据处理模块的输入端连接所述感光模组的输出端，用于对所述电信号进行编码后输出。

2.根据权利要求1所述的触控笔，其特征在于，还包括设于所述主体内、位于所述第二端部的数据发送模块；

所述数据发送模块的输入端连接所述数据处理模块，所述数据发送模块的输出端用于连接交互系统。

3.根据权利要求2所述的触控笔，其特征在于，还包括设于所述主体内的存储器和电源；

所述存储器分别连接所述感光模组和所述数据处理模块；

所述电源连接在所述数据发送模块和所述数据处理模块之间。

4.根据权利要求1所述的触控笔，其特征在于，还包括连接所述主体、位于所述第一端部的书写笔尖。

5.根据权利要求1所述的触控笔，其特征在于，还包括设于所述主体内的光分路模块；所述光分路模块包括至少一输入端和多个输出端；

所述光分路模块的输入端连接所述光通断组件的输出端；

所述感光模组包括多个感光模块；各所述感光模块的输入端分别连接所述光分路模块的一输出端。

6.根据权利要求5所述的触控笔，其特征在于，所述光分路模块为分光折射镜。

7.根据权利要求1至6任一项所述的触控笔，其特征在于，

所述采光组件为采光透镜；所述采光透镜的输入端用于对触控显示屏中的灯珠进行采集，以输出所述灯珠的光线；

所述光通断组件为通断时钟与所述触控显示屏的刷新时钟相同的曝光阀；其中，所述曝光阀在所述光线进入的情况下打开。

8.根据权利要求7所述的触控笔，其特征在于，所述感光模组为光敏传感器。

9.一种触控系统，其特征在于，包括触控显示屏和权利要求1至8任一项所述的触控笔，以及连接在所述触控显示屏和所述触控笔之间的交互系统。

10.根据权利要求9所述的触控系统，其特征在于，所述触控显示屏为LED显示屏。

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