TW201519041A - 發信器及其發信方法 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種發信器，用於根據一發信器狀態發送一電信號至一觸控裝置，使得該觸控裝置分析該電信號後得知該發信器狀態與該發信器與該觸控裝置的一相對位置，其中該電信號係由複數個頻率混合而成。

Description

發信器及其發信方法

本發明係關於適用於觸控面板的發信器，特別係關於可同時發送複數個頻率的發信器。

觸控面板或觸控螢幕是相當重要的人機介面，特別是在消費性電子產品上，如手機、平板電腦、或個人數位助理等，觸控螢幕可說是最主要的輸出與輸入裝置。由於電容式觸控螢幕，特別是投射式電容的形式對於手指的部分感應特別靈敏，因此成為市面上主要的觸控面板/螢幕設計之一。

利用指尖觸碰會遮擋住一部份的螢幕，使用者無法清楚地用眼睛確認觸控螢幕所偵測到的點在哪裡。而且使用指尖進行書寫的話，可能無法像使用筆那樣進行精確地控制。因此，使用者除了想使用手指進行觸控之外，也可能同時想要用筆來對觸控螢幕進行輸入。

一般來說，碰觸到觸控螢幕的筆尖面積要比指尖的面積小很多。對於電容式觸控螢幕來說，要偵測到筆所帶來的電容變化是一大挑戰。特別是在許多專業繪圖或排版的應用環境下，在筆的設計上需要增加許多功能按鈕。在這樣的需求下，觸控螢幕不僅僅要偵測到微小的筆尖，還要能夠偵測這些功能按鈕是否被按下。

總上所述，市場上需要一種支援多個功能輸入介面的觸控筆，讓觸控螢幕能在偵測到觸控筆的同時，還能夠偵測到功能按鍵的狀態。

在一實施例中，本發明提供一種發信器，用於根據一發信器狀態發送一電信號至一觸控裝置，使得該觸控裝置分析該電信號後得知該發信器狀態與該發信器與該觸控裝置的一相對位置，其中該電信號係由複數個頻率混合而成。

在另一實施例中，本發明提供適用於一發信器的一種發信方法，包含：根據該發信器所包含的一感測器模組內的狀態產生一發信器狀態；以及根據該發信器狀態發送一電信號至至一觸控裝置，使得該觸控裝置分析該電信號後得知該發信器狀態與該發信器與該觸控裝置的一相對位置，其中該電信號係由複數個頻率混合而成。

總上所述，本發明的主要精神之一，在於使用多個頻率混合而成的電信號，使得觸控裝置得以偵測到發出該電信號之發信器的位置與其上感測器的狀態。

100‧‧‧發信器

110‧‧‧電源模組

120‧‧‧處理模組

130‧‧‧感測器模組

140‧‧‧頻率合成模組

150‧‧‧信號放大模組

160‧‧‧發信模組

210~220‧‧‧步驟

300‧‧‧觸控系統

320‧‧‧觸控面板

321‧‧‧第一電極

322‧‧‧第二電極

330‧‧‧觸控處理裝置

340‧‧‧主機

410‧‧‧接收器類比前端

420‧‧‧解調變器

510‧‧‧信號產生器

520I/520Q‧‧‧混波器

530I/530Q‧‧‧積分器

540I/540Q‧‧‧平方器

550‧‧‧總和之均方根器

600‧‧‧放大器

605‧‧‧類比數位轉換器

610‧‧‧信號產生器

620I/620Q‧‧‧混波器

630I/630Q‧‧‧加法積分器

640I/640Q‧‧‧平方器

650‧‧‧總和之均方根器

700‧‧‧放大器

710‧‧‧類比數位轉換器

720‧‧‧傅立葉轉換器

905~930‧‧‧步驟

第一圖為根據本發明一實施例的一發信器的一示意圖。

第二圖為根據本發明一實施例的一發信方法的一流程示意圖。

第三圖為根據本發明一實施例的一觸控系統的一示意圖。

第四圖為根據本發明一實施例的一觸控處理裝置的一部份方塊示意圖。

第五圖為根據本發明一實施例的一類比解調變器的一部份方塊示意圖。

第六圖為根據本發明一實施例的一數位解調變器的一部份方塊示意圖。

第七圖為根據本發明一實施例的一數位解調變器的一部份方塊示意圖。

第八圖為根據第七圖之數位解調變器所解調變之一結果示意圖。

第九A圖為根據本發明一實施例的一感測發信器方法的一流程示意圖。

第九B圖為根據本發明一實施例的一感測發信器方法的一流程示意圖。

本發明將詳細描述一些實施例如下。然而，除了所揭露的實施例外，本發明的範圍並不受該些實施例的限定，乃以其後的申請專利範圍為準。而為了提供更清楚的描述及使該項技藝的普通人員能理解本發明的發明內容，圖示內各部分並沒有依照其相對的尺寸進行繪圖，某些尺寸或其他相關尺度的比例可能被凸顯出來而顯得誇張，且不相關的細節部分並沒有完全繪出，以求圖示的簡潔。

在一實施例中，本發明所稱的發信器可以是觸控筆。在某些實施例中，發信器可以是其他種放置在觸控面板或螢幕上的物件。比方說，當觸控螢幕呈現遊戲的棋盤時，發信器可以是棋子。遊戲程式偵測棋子在觸控螢幕上的位置之後，即可以得知棋子的位置。

無論發信器實際上與觸控面板的接觸面積有多少，其接觸點有幾個，該發信器至少包含一發信定位點。觸控面板或螢幕可以偵測該發信定位點的位置，作為該發信器所表示之物件在觸控面板或螢幕上的代表位置。在一實施例中，該發信器可以不需要接觸觸控面板，僅需要發信定位點靠近觸控面板，即可讓觸控面板偵測到該發信定位點。

在一實施例中，該發信器可以包含複數個發信定位點。當觸 控面板偵測到該複數個發信定位點時，可以偵測到該發信器的面對方向。在更一實施例中，該發信器可以包含m個發信定位點，而當觸控面板偵測到其中的n個發信定位點時，即可能偵測到該發信器在觸控面板上的姿態。比方說，發信器可以是具有四個發信定位點的三角體，每一個發信定位點設置在三角體的頂端。透過偵測接觸到觸控面板上的三個發信定位點，即可以偵測到三角體的哪一面與觸控面板接觸。發信器可以是具有八個發信定位點的正方體，每一個發信定位點設置在正方體的頂端。這種發信器即可以充當骰子使用。

請參考第一圖所示，其為根據本發明一實施例的一發信器100的一示意圖。發信器100包含電源模組110、處理模組120、感測器模組130、頻率合成模組140、信號放大模組150、與發信模組160。如上所述，該發信器100的外型可以作為一觸控筆的形狀。在一實施例中，上述的各個模組可以依照第一圖所示的順序，依序安排在觸控筆的內部，其下端用於和觸控面板接觸或靠近。該發信器100可以包含一總開關，用於啟閉該發信器100的電力。

該電源模組110可以包含與電力供應與控制相關的電路，例如電池組、直流電對直流電的電壓轉換電路、以及電力管理單元等。上述的電池組可以是可充電電池，也可以是一次性拋棄式電池。當電池組為可充電電池時，該電源模組110可以更包含一充電電路，用於將外界的電源輸入到該充電電池當中。此外，外界的電源可以是以無線的方式輸入到該充電電池，或者是前述的電池組用電容替代。在一實施例中，該充電電路可以包含在電力管理單元當中，用於保護可充電電池的過度放電與過度充電。

上述的處理模組120用於控制該發信器100，其可以包含一微處理器。上述的感測器模組130可以包含至少一種感測器。感測器可以包含例如觸控筆尖的壓力感測器、按鈕、加速度計、電感計、旋鈕等類型的感測器。感測器的狀態可以是二元性質，例如按鈕可以是按下狀態或彈起狀態。加速度計的狀態可以包含靜止或運動中。感測器的狀態也可以是多元性的離散數值，例如壓力感測器所感受的壓力可以分為四段、十段、或十六段。旋鈕的狀態也可以分為四段、八段、十六段等。感測器的狀態也可以是一段類比的區間。上述的處理模組120可以偵測到感測器模組130內感測器的狀態，據而產生一發信器狀態。例如筆尖連接一彈性元件，筆尖受壓時，彈性元件會因壓力而形變。前述的壓力感測器連接於彈性元件，偵測彈性元件承受的壓力。前述的彈性元件可以是一彈簧、彈性橡膠或泡棉、或其他能緩衝壓力使筆尖相對於筆身移動的結構或材質，本發明並不加以限制。此外，前述的壓力感測器可以包括一壓電材料，該壓電材料能因形變產生電性信號。

上述的頻率合成模組140包含複數個頻率產生器以及一頻率合成模組或混波器。在一實施例中，上述的複數個頻率產生器可以包含複數個石英震盪器。在另一實施例中，上述的複數頻率產生器可以使用單一個頻率來源，利用除頻器、增頻器、鎖相電路以及其他合適的電路，來產生複數個頻率。這些頻率並不互為諧振波，也和用於偵測該發信器100的觸控面板所發出的頻率不同，也不互為諧振波。因此，可以避開各頻率互相干擾的情況。

在某些實施例當中，上述的複數個頻率的範圍落在觸控面板 所能偵測的頻率範圍之內。比方說，一般的觸控面板所能偵測的頻率範圍大約是90kHz~250kHz之間，所以複數個頻率產生器所產生的頻率可以落在這個範圍之間。

在一實施例中，上述的處理模組120可以決定頻率合成模組140混合複數個頻率中的那些頻率。也就是可以個別控制某一頻率要不要加入混波器當中，當然也可以控制個別頻率的信號強度。在另一實施例中，上述的處理模組120可以決定頻率合成模組140的各頻率之信號強度的比例。比方說，可以令第一頻率的信號強度與第二頻率的信號強度之比例設為3：7。也可以令第一頻率、第二頻率、第三頻率的信號強度之比例設為24：47：29等。本領域的普通技術人員可以理解到，雖然頻率合成模組140可以用來產生並且混合多個頻率，但處理模組120根據感測器模組130的各個感測器狀態，也可能令頻率合成模組140產生單一頻率，而不和其他的頻率進行混合。

在一實施例中，某一頻率的信號強度可以相應於感測器模組130當中的裝置在筆尖的壓力感測器，或是具有多段狀態的旋鈕。比方說，在一繪圖軟體當中，觸控筆筆尖的壓力感測器表示筆色的濃郁程度，觸控筆旋鈕的旋轉程度表示筆刷的直徑大小。因此，可以利用第一頻率的信號強度來表示壓力感測器的壓力，還可以利用第二頻率的信號強度來表示旋鈕的旋轉程度。

在另一實施例中，可以利用某一頻率的信號強度佔混合後的信號強度之比例，來對應某一感測器的多元狀態。比方說，第一頻率的信號強度與第二頻率的信號強度之比例為3：7時，表示該感測器的狀態為十段 中的第三段，如果是強度比例改為6：4時，則表示該感測器的狀態為時段中的第六段。換言之，如果有三種頻率的話，那麼可以利用第一頻率比第二頻率之第一信號強度比例、第二頻率比第三頻率之第二信號強度比例、以及第三頻率比第一頻率之第三信號強度比例分別表示三種具有多元狀態的感測器的狀態。

上述的信號放大模組150係用於將上述頻率合成模組140所混合產生的信號放大。在一實施例中，上述的信號放大相應於感測器模組130當中的裝置在筆尖的壓力感測器。假設壓力感測器的電路相應於信號放大模組150的一可變增益放大器(VGA,variable gain amplifier)，壓力感測器的電路可以不經過上述的處理模組120，直接控制該可變增益放大器的增益。因此，該頻率合成模組140所輸出的混合信號將經由該可變增益放大器放大後，送到發信模組160。

先前所述，可以利用混合信號當中某一頻率的信號強度來表示一感測器的多元狀態。也可以利用混合信號當中兩個頻率的信號強度比例來表示一感測器的多元狀態。或者是利用混合信號的整體信號強度來表示一感測器的多元狀態。在此同時，可以利用信號放大模組150來放大混合信號，用於表示另一感測器的多元狀態。舉例來說，該發信器100包含兩個具有多元狀態的感測器，一是裝置在筆尖的壓力感測器，其二是裝置在筆身的旋鈕。兩者分別用來表示筆觸的色深與直徑大小。在一實施例中，可以利用混合信號的強度來表示壓力感測器所受到的壓力大小，旋鈕的狀態則是利用混合信號當中兩個頻率的信號強度比例來表示，或者是以整體混合信號利用信號放大模組150放大或降低至特定的強度來表示旋鈕的特定 狀態。

在本發明的一實施例中，上述的發信模組160係包含裝置在筆尖的壓力感測器。該發信模組160可以是一組天線或一具有適當阻抗值的導體或電極，或可稱之為激勵電極。該筆尖的導體或電極連接到該壓力感測器。當發信模組160發出信號，而且接觸到觸控面板/螢幕時，信號就會流入觸控面板/螢幕的感測電極。當發信模組160靠近但未接觸到觸控面板/螢幕的時候，觸控面板/螢幕的感測電極也會感應到發信模組160上的信號變化量，進而使觸控面板/螢幕偵測到該發信器100靠近。

當該頻率合成模組140可以合成n種頻率時，就可以利用信號的頻率來調變出2ⁿ個狀態。比方說，當n等於三時，可以利用信號的頻率調變出八個狀態。請參照表一所示，其為根據本發明一實施例的發信器狀態與各感測器狀態的一表示。

在表一所示的實施例中，該感測器模組130包含三個感測 器，分別是筆尖的壓力感測器、第一按鈕、與第二按鈕。這三個感測器的狀態都是二元狀態，因此組合起來有八種發信器狀態，如表一所示。本領域的普通技術人員可以理解到，上述的發信器狀態與各感測器狀態可以隨意調換位置。比方說第一發信器狀態可以和其他的發信器狀態對調，如第七發信器狀態。

請參考表二所示，其為根據本發明一實施例的發信器狀態與各頻率的一表示。已如前述，該頻率合成模組140可以合成三種不同頻率。所以可以將各個發信器狀態對應到各個頻率。如表二所示。本領域的普通技術人員可以理解到，上述的發信器狀態與各感測器狀態可以隨意調換位置。比方說第一發信器狀態可以和其他的發信器狀態對調，如第八發信器狀態。

在一實施例中，當筆尖的壓力感測器感測器沒有感受到壓力時，該發信器100仍然混合頻率並發出信號。在另一實施例中，當筆尖的壓 力感測器感測器沒有感受到壓力時，該發信器100就不混合頻率，也不發出信號。對照到表二，此狀態就是第七發信器狀態。在此實施例中，表一可以修改為表三。

在表一至表三所示的實施例當中，該發信器100所發出的信號僅利用頻率的合成作為信號調變的因子。在接下來的實施例中，除了頻率的合成之外，該發信器100可以再加上信號強度與/或各頻率信號強度的比例作為信號調變的因子。

請參考表四所示，其為根據本發明一實施例的發信器頻率狀態與各感測器狀態的一表示。和表一所示的實施例相比，壓力感測器所感測得知的狀態不再只限於有/無接觸壓力的二元狀態，而是大於二的多元狀態。因此，在表四的左列並不能稱為發信器狀態，只能稱為發信器頻率狀態。此實施例的發信器狀態的調變因子除了頻率狀態之外，還要考慮到信號強度。

請參考表五所示，其為本發明一實施例的發信器狀態與各頻率及信號強度的一表示。其中，該信號強度調變可以是混合信號的信號強度值，例如是壓力感測器的接觸壓力段數。

在表五的實施例中，由於第五到第八發信器頻率狀態所對應的壓力感測器之接觸壓力段數為零，因此其信號強度調變的結果也可以為零。換言之，即不發出信號。在另一實施例中，其信號強度調變可以是一固定值，其固定信號強度可以不同於相應於壓力感測器的接觸壓力段數之信號強度。

請參考第二圖所示，其為根據本發明一實施例的一發信方法的一流程示意圖。該發信方法可以適用於第一圖所示的發信器100，但不限於此。該發信方法包含兩個步驟，在步驟210當中，根據該發信器所包含的一感測器模組內的狀態產生一發信器狀態。以及在步驟220當中，根據該發信器狀態發送一電信號至至一觸控裝置，使得該觸控裝置分析該電信號後得知該發信器狀態與該發信器與該觸控裝置的一相對位置，其中該電信號係由複數個頻率混合而成。

在一實施例中，該感測器模組內的感測器包含下列其中之一：按鈕、旋鈕、壓力感測器(或壓力計)、加速度計、或陀螺儀。其中該壓力感測器可以用於感測該發信器與該觸控裝置之間的接觸壓力程度。

當該感測器模組內包含複數個感測器時，該發信器狀態的可能狀態數量為每一該複數個感測器的可能狀態數量的總和。或者是在另一實施例中，該發信器狀態表示為每一該複數個感測器的狀態表示的任意組合之一。在一實施例中，該感測器模組內的一感測器之狀態表示為二的倍數n，其中n為大於或等於0的整數。

上述的電信號的調變因子包含下列其中之一或其組合：頻率、以及強度。在一實施例中，該電信號的信號強度係相應於該感測器模 組內具有多元狀態的感測器之狀態。在另一實施例中，該電信號所混合之一第一頻率與一第二頻率的信號強度係相應於該感測器模組內具有多元狀態的感測器之狀態。在更一實施例中，其中該電信號的信號強度係相應於該感測器模組內具有多元狀態的第一感測器之狀態，其中該電信號所混合之一第一頻率與一第二頻率的信號強度比例係相應於該感測器模組內具有多元狀態的第二感測器之狀態。

本發明的主要精神之一，在於使用多個頻率混合而成的電信號，使得觸控裝置得以偵測到發出該電信號之發信器的位置與其上感測器的狀態。

請參考第三圖所示，其為根據本發明一實施例的一觸控系統300的一示意圖。觸控系統300包含至少一發信器100、一觸控面板320、一觸控處理裝置330與一主機340。在本實施例中，發信器100可以適用上述實施例所敘述的發信器，特別適用於第一圖與第二圖所示實施例。另外值得注意的是，本觸控系統300可以包含複數個發信器100。上述的觸控面板320形成於一基板，該觸控面板320可以為觸控螢幕，本發明並不限定觸控面板320的形式。

在一實施例中，該觸控面板320的觸控區內包含複數個第一電極321與複數個第二電極322，兩者重疊處形成複數個感測點。這些第一電極321與第二電極322分別連接到觸控處理裝置330。在互電容的偵測模式下，該第一電極321可以稱為第一導電條或驅動電極，該第二電極322可以稱為第二導電條或感測電極。該觸控處理裝置330可以利用提供驅動電壓(驅動信號的電壓)到該些第一電極321，並量測該些第二電極322的信號變化， 得知有外部導電物件靠近或接觸(簡稱近接)該觸控面板320。本領域的普通技術人員可以理解到，上述的觸控處理裝置330可以利用互電容或自電容的方式來偵測近接事件與近接物件，在此不再加以詳述。除了互電容或自電容的偵測方式之外，觸控處理裝置330還可以偵測該發信器100所發出的電信號，進而偵測出該發信器100與該觸控面板320的相對位置。在一實施例中，是分別量測第一電極321與第二電極322的信號變化，以偵測發信器100的信號，藉此偵測出發信器100與觸控面板320的相對位置。由於發信器100的信號與互電容或自電容的驅動信號所發出的頻率不同，也不互為諧振波，因此觸控處理裝置330可分別區分出發信器100所發出的信號與互電容或自電容的信號。本發明將在後面的段落中詳細介紹其偵測原理。在另一實施例中，觸控面板320可以是表面電容觸控面板，在四個角落或四個邊分別具有一個電極，觸控處理裝置330是分別或同時量測四個電極的信號變化來偵測出發信器100與觸控面板320的相對位置。

在第三圖中還包含一主機340，其可以是中央處理器之類的作業系統，或者是嵌入式系統內的主處理器，或是其他形式的電腦。在一實施例中，該觸控系統300可以是一平板電腦，該主機340可以是執行平板電腦作業程式的中央處理器。比方說，該平板電腦執行安卓(Android)作業系統，該主機340為執行安卓作業系統的安謀(ARM)處理器。本發明並不限定該主機340與該觸控處理裝置330之間所傳輸的資訊形式，只要所傳輸的資訊跟該觸控面板320上所發生的近接事件相關即可。

請參考第四圖所示，其為根據本發明一實施例的一觸控處理裝置330的一部份方塊示意圖。如上所述，該觸控處理裝置300可以利用互 電容或自電容的原理偵測近接事件，故與電容偵測的部分在此省略不敘。第四圖所示的實施例中，包含了接收器類比前端410以及解調變器420。

接收器類比前端410係用於連接前述的第一電極321或第二電極322。在一實施例中，每一條第一電極321與每一條第二電極322都連接到一個接收器類比前端410。在另一實施例中，數條第一電極321成為一組，數條第二電極322成為一組，每一組第一電極321對應到一個接收器類比前端410，每一組第二電極322對應到另一個接收器類比前端410。每一個接收器類比前端410輪流接收該組中的第一電極321或第二電極322的信號。在另一實施例中，一組第一電極321與一組第二電極322對應到一個接收器類比前端410。該接收器類比前端410可以先輪流連接該第一電極321之組內的第一電極321，再輪流連接該第二電極322之組內的第二電極322。反過來，該接收器類比前端410可以先輪流連接該第二電極322之組內的第二電極322，再輪流連接該第一電極321之組內的第一電極321。在一實施例中，該觸控處理裝置300可以只包含一個接收器類比前端410。本領域的普通技術人員可以理解到，本發明並不限定第一電極321或第二電極322以甚麼組態連接到接收器類比前端410。換言之，該觸控處理裝置300所包含的接收器類比前端410之數量將小於或等於該第一電極321與該第二電極322的總和。

該接收器類比前端410可以進行某些濾波、放大、或其他的類比信號處理。在某些實施例中，該接收器類比前端410可以接收兩條相鄰第一電極321的差值，或是兩條相鄰第二電極322的差值。在一實施例中，每一個接收器類比前端410可以輸出到一個解調變器420。在另一實施例中，可以每N個接收器類比前端410輸出到一個解調變器420。在更一實施例 中，可以每一個接收器類比前端410輸出到N個解調變器420，其中上述的N為大於或等於一的正整數。在某些實施例中，該觸控處理裝置300可以只包含一個解調變器420。本領域的普通技術人員可以理解到，本發明並不限定接收器類比前端410以甚麼組態連接到解調變器420。

解調變器420係用於解調變出該發信器100所發出的電信號，用於得出相應的第一電極321或第二電極322所接收的信號當中，各個頻率的資訊與信號強度的資訊。比方說，該發信器100可以發出三種頻率的信號。該解調變器420可以用於分別解出這三種頻率的信號強度，每兩種頻率或任意兩種的信號強度比例，以及全部的信號強度。在本發明當中，可以使用類比或數位的方式來實施解調變器420，以下分為三個實施例來解說。

請參考第五圖所示，其為根據本發明一實施例的一類比解調變器420的一部份方塊示意圖。可以使用單一個第五圖所示的類比解調變器來解調變每一個頻率。也可以使用多個第五圖所示的類比解調變器來解調變多個頻率，比方說當該發信器100可以發出N種頻率時，即時用N個第五圖所示的類比解調變器來解調每一個頻率。信號產生器510係用於產生相應頻率的信號。

從該接收器類比前端410所接收的類比信號，可以經由可選的放大器，再分別送到兩個混波器520I與520Q。混波器520I接收該信號產生器510所輸出的餘弦信號並與類比信號混波以產生混波信號，混波器520Q接收該信號產生器510所輸出的正弦信號並與類比信號混波以產生混波信號。兩個混波器520I與520Q所輸出的混波信號將分別輸出到積分器530I與 530Q。接著，積分完畢的信號將由積分器530I與530Q分別送往平方器540I與540Q。最後，平方器540I與540Q的輸出將由總和之均方根器550先加總後，再求均方根。如此一來，就可以得到相應於該信號產生器510所產生之信號頻率的信號強度。當取得所有頻率的信號強度之後，即可以產生每兩個或任意兩個頻率的信號強度比例，以及總信號強度。

請參考第六圖所示，其為根據本發明一實施例的一數位解調變器420的一部份方塊示意圖。和第五圖所示的實施例相比，第六圖所示的實施例係採用數位的方式來進行。同樣地，可以使用單一個第六圖所示的數位解調變器來解調變每一個頻率。也可以使用多個第六圖所示的數位解調變器來解調變多個頻率，比方說當該發信器100可以發出N種頻率時，即時用N個第六圖所示的數位解調變器來解調每一個頻率。信號產生器610係用於產生相應頻率的數位信號。

從該接收器類比前端410所接收的類比信號，可以經由可選的放大器600，再送往類比數位轉換器605。該類比數位轉換器605的取樣頻率將相應於該信號產生器610所發出信號的頻率。換言之，當類比數位轉換器605在一第一相位進行一次取樣時，該信號產生器610將分別送出一次第一相位信號到兩個混波器620I與620Q，在一第二相位進行一次取樣時，該信號產生器610將分別送出一次第二相位信號到兩個混波器620I與620Q。混波器620I接收該信號產生器610所輸出的餘弦信號並與數位轉換器605的信號相乘以產生混波信號，混波器620Q接收該信號產生器610所輸出的正弦信號並與數位轉換器605的信號相乘以產生混波信號。例如混波器620I將第一相位信號與第一相位的餘弦信號相乘以產生兩者乘積的混波信號，混波器 620Q將第一相位信號與第一相位的正弦信號相乘以產生兩者乘積的混波信號。兩個混波器620I與620Q所輸出的混波信號將分別輸出到加法積分器630I與630Q。接著，加法積分完畢的信號將由加法積分器630I與630Q分別送往平方器640I與640Q。最後，平方器640I與640Q的輸出將由總和之均方根器650先加總後，再求均方根。如此一來，就可以得到相應於該信號產生器610所產生之信號頻率的信號強度。當取得所有頻率的信號強度之後，即可以產生每兩個頻率的信號強度比例，以及總信號強度。在第六圖中，前述類比數位轉換器605取樣後的信號為數位信號，在後的信號處理皆為數位信號處理。

請參考第七圖所示，其為根據本發明一實施例的一數位解調變器420的一部份方塊示意圖。第七圖所示的實施例係採用數位的方式來進行，可以使用單一個第七圖所示的數位解調變器來解調變出每一個頻率。從該接收器類比前端410所接收的類比信號，可以經由可選的放大器700，再送往類比數位轉換器710。接著，再將輸出的數位信號送往傅立葉轉換器720，即可以解調變出頻域上各個頻率的信號強度。上述的傅立葉轉換器可以是數位化的快速傅立葉轉換器。

請參考第八圖所示，其為根據第七圖之數位解調變器420所解調變之一結果示意圖。第八圖所示的結果僅僅為一示例，除了使用圖表的方式表示外，也可以使用各式各樣的資料結構來儲存解調變的結果。第八圖的橫軸為信號頻率，其豎軸為信號強度。可以從傅立葉轉換器720的計算結果得到相應於該發信器100所可能發出的N種頻率的信號強度。在一實施例中，可以對信號強度設定一門檻值。大於該門檻值的信號強度才認為 信號中含有其相應的頻率。當得出各個頻率的信號強度之後，也就可以進而計算出每兩個頻率的信號強度比例，以及總信號強度。

儘管第五圖至第七圖所舉出的三個解調變器420之實施例可以實作在第三圖所示的觸控處理裝置330當中，但本發明並不限定該觸控處理裝置330必須要實作出解調變器420的所有步驟。在某些實施例當中，解調變器420的某些步驟可以交由主機340來執行。另外值得注意的是，儘管數位解調變器420之實施例可以使用特定的硬體來實作，但本領域的普通技術人員可以理解到，也可以使用軟體或韌體的方式來實施數位解調變器420的各個元器件。舉例來說，混波器可以藉由乘法來實現，加法積分器可以藉由加法來實現，而乘法與加法是一般處理器最常見的運算指令。

請參考第九A圖所示，其為根據本發明一實施例的一感測發信器方法的一流程示意圖。在步驟910當中，計算每一個第一電極與第二電極所接收之該電信號的總信號強度。步驟910可以利用第三圖到第七圖所示的實施例來實施。接著，在步驟920當中，根據計算出的總信號強度，計算發信器與觸控裝置的一相對位置。在一實施例中，可以認為該發信器的位置相應於具有最大總信號強度的第一電極與第二電極。在另一實施例中，可以認為該發信器的位置相應於具有最大總信號強度的相鄰第一電極與相鄰第二電極的質心，其質量的大小係相應於信號的強度。最後，在可選的步驟930當中，可以根據發信器所發出的電信號資訊，計算該發信器狀態。本領域的普通技術人員可以理解到，步驟930的實作可以根據前述的各表來進行回推。

請參考第九B圖，其為根據本發明一實施例的一感測發信器 方法的一流程示意圖。在步驟905當中，可以計算每一個第一電極或第二電極所接收之該電信號的總信號強度。當解調變出第一電極或第二電極所接收之該電信號之後，就可以得知發信器所發出信號的頻率為何。比方說，發信器若發出第一頻率與第二頻率，而未發出第三頻率時，則在步驟915所執行的另一電極的總信號強度之計算過程中，就可以省略掉第三頻率的計算。如果採用第七圖所示的數位解調變器，則不須採用第九B圖所示的方法。但如果採用第五圖或第六圖所述的解調變器，而且解調變器的數量不足以一次對所有頻率進行掃描時，此種做法可以節省一些時間與計算資源。而且，如果當第一電極或第二電極的計算之後，並沒有發現發信器所發出的電信號，則可以省略執行步驟915。反之，當發現發信器所發出的電信號之後，則步驟915可以根據所接收之該電信號的各頻率信號強度，計算另一電極所接收之該電信號的總信號強度。其餘的步驟920與930可以適用第九A圖的實施例之說明。

要注意的是，在第九A圖與第九B圖的流程當中，若沒有提到步驟之間的因果關係或順序，則本發明並不限定這些步驟所執行的先後順序。另外，在步驟905、910、915當中提到了計算每一個第一電極與/或第二電極所接收之該電信號的總信號強度。在一實施例中，若該觸控系統300當中只包含單一個發信器100時，第九A圖與第九B圖的流程就可以修改為，當計算到至少一個第一電極與第二電極所接收之該電信號的總強度大於一門檻值時，即可以執行步驟920與步驟930。

總上所述，本發明的主要精神之一，在於利用偵測第一電極與第二電極所接收信號中的相應於多個頻率的信號強度，進而計算出發 信器與觸控裝置之間的一相對位置，還可以由回推該發信器狀態得知該發信器上各個感測器的狀態。此外，本發明還可以利用電容式觸控面板的觸控電極，使得同一個電容式觸控面板可以進行電容式的偵測，也可以進行發信器的偵測。換言之，利用同一個電容式觸控面板即可以進行手指偵測、手掌偵測，也可以進行發信器式觸控筆的偵測。

100‧‧‧發信器

110‧‧‧電源模組

120‧‧‧處理模組

130‧‧‧感測器模組

140‧‧‧頻率合成模組

150‧‧‧信號放大模組

160‧‧‧發信模組

Claims (21)

1. 一種發信器，用於根據一發信器狀態發送一電信號至一觸控裝置，使得該觸控裝置分析該電信號後得知該發信器狀態與該發信器與該觸控裝置的一相對位置，其中該電信號係由複數個頻率混合而成。
2. 如申請專利範圍第1項的發信器，包含一處理模組與一感測器模組，其中該處理模組用於根據該感測器模組內的狀態來產生該發信器狀態。
3. 如申請專利範圍第2項的發信器，其中該感測器模組內的感測器包含下列其中之一：按鈕；旋鈕；壓力感測器；加速度計；以及陀螺儀。
4. 如申請專利範圍第2項的發信器，其中該感測器模組內包含複數個感測器時，該發信器狀態的可能狀態數量為每一該複數個感測器的可能狀態數量的總和。
5. 如申請專利範圍第2項的發信器，其中該複數個感測器的其中之一的狀態表示為二的倍數n，其中n為大於或等於0的整數。
6. 如申請專利範圍第5項的發信器，其中當該感測器模組包含複數個感測器時，該發信器狀態表示為每一該複數個感測器的狀態表示的任意組合之一。
7. 如申請專利範圍第3項的發信器，其中該壓力感測器係用於感測該發信器與該觸控裝置之間的接觸壓力程度，當該壓力感測器感測到接觸壓力時對應至一第一電信號，當該壓力感測器未感測到接觸壓力時對應至一第二電信號，該第一電信號包含一第一頻率的信號且不包含一第二頻率的信號，該第二電信號包含該第二頻率的信號且不包含該第一頻率的信號。
8. 如申請專利範圍第1項的發信器，其中該電信號的調變因子包含下列其中之一或其組合：頻率；以及強度。
9. 如申請專利範圍第2項的發信器，其中該電信號的信號強度係相應於該感測器模組內具有多元狀態的感測器之狀態。
10. 如申請專利範圍第2項的發信器，其中該電信號所混合之一第一頻率與一第二頻率的信號強度係相應於該感測器模組內具有多元狀態的感測器之狀態。
11. 如申請專利範圍第2項的發信器，其中該電信號的信號強度係相應於該感測器模組內具有多元狀態的第一感測器之狀態，其中該電信號所混合之一第一頻率與一第二頻率的信號強度比例係相應於該感測器模組內具有多元狀態的第二感測器之狀態。
12. 適用於一發信器的一種發信方法，包含：根據該發信器所包含的一感測器模組內的狀態產生一發信器狀態；以及根據該發信器狀態發送一電信號至至一觸控裝置，使得該觸控裝置分析該電信號後得知該發信器狀態與該發信器與該觸控裝置的一相對位置，其中該電信號係由複數個頻率混合而成。
13. 如申請專利範圍第12項的發信方法，其中該感測器模組內的感測器包含下列其中之一：按鈕；旋鈕；壓力感測器；加速度計；以及陀螺儀。
14. 如申請專利範圍第12項的發信方法，其中該感測器模組內包含複數個感測器時，該發信器狀態的可能狀態數量為每一該複數個感測器的可能狀態數量的總和。
15. 如申請專利範圍第12項的發信方法，其中該感測器模組內的一感測器之狀態表示為二的倍數n，其中n為大於或等於0的整數。
16. 如申請專利範圍第15項的發信方法，其中當該感測器模組包含複數個感測器時，該發信器狀態表示為每一該複數個感測器的狀態表示的任意組合之一。
17. 如申請專利範圍第13項的發信方法，其中該壓力感測器係用於感測該發信器與該觸控裝置之間的接觸壓力程度，當該壓力感測器感測到接觸壓力時對應至一第一電信號，當該壓力感測器未感測到接觸壓力時對應至一第二電信號，該第一電信號包含一第一頻率的信號且不包含一第二頻率的信號，該第二電信號包含該第二頻率的信號且不包含該第一頻率的信號。
18. 如申請專利範圍第12項的發信方法，其中該電信號的調變因子包含下列其中之一或其組合：頻率；以及強度。
19. 如申請專利範圍第12項的發信方法，其中該電信號的信號強度係相應於該感測器模組內具有多元狀態的感測器之狀態。
20. 如申請專利範圍第12項的發信方法，其中該電信號所混合之一第一頻率與一第二頻率的信號強度係相應於該感測器模組內具有多元狀態的感測器之狀態。
21. 如申請專利範圍第12項的發信方法，其中該電信號的信號強度係相應於該感測器模組內具有多元狀態的第一感測器之狀態，其中該電信號所混合之一第一頻率與一第二頻率的信號強度比例係相應於該感測器模組內具有多元狀態的第二感測器之狀態。