TW201629713A - 具有尖端壓力感測器的主動式筆 - Google Patents

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Abstract

主動式位置指示器係包括一可移動的尖端元件(10)，其係被配置以根據作用在一尖端(3)上的力以從一最初的位置在一位移方向上被位移一尖端位移，該尖端(3)係被配置在該尖端元件(10)的一遠端上；一用於偵測一作用在該尖端(3)上的力之力感測器，其係包括一作用在該尖端元件(10)上以對抗該尖端位移之彈性元件；其中該彈性元件是一彈簧片(15)。

Description

具有尖端壓力感測器的主動式筆
本發明係有關於一種具有一壓力感測器之主動式位置指示器，尤其是有關於主動式筆。
觸控裝置係被使用在其中牽涉到物體存在的偵測之各種的應用領域中，其例如是(但不限於)觸控板、觸控面板、觸控螢幕或是投射電容式顯示器。觸控裝置係偵測觸碰該觸控裝置的被動式物體，並且可以判斷出該觸碰的位置。此例如是容許使用者的控制。然而，觸碰的位置偵測之品質係隨著觸碰的表面的尺寸而降低。因此，一筆的一尖端的位置偵測之品質只能夠在高的偵測誤差下加以偵測。因此，像是主動式筆的主動式位置指示器係包含支援一觸控裝置以在一較低的誤差下偵測該主動式位置指示器的位置之電路。此例如可以藉由一電容耦合或感應耦合來加以達成。當利用某些例如是電容式或電感式觸控裝置的觸控裝置時，和用於偵測一被動式觸碰相同的感測器可被使用於偵測從該主動式位置指示器的尖端發射的電性信號。有不同類型的主動式位置指示器。有同步化該電性信號的發射與某種主動式位置指示器的偵測窗之主動式位置指示器。有其它的主動式位置指示器，其具有該電性信號的連續發射，亦即在該主動式位置指示器中並無任何至該觸控裝置的同步化。有利用電池或是利用從環境 獲得能量的能量收集裝置來操作的主動式位置指示器。也有並無本身的電源供應器之主動式位置指示器，其像是一詢答器(transponder)般地操作，其係從該詢答器的信號獲得用於操作之必要的電力。WO2014/174123係展示一電容式觸控裝置以及一持續發射的主動式位置指示器的一例子，其中該電容式觸控裝置是使用相同的電容式偵測感測器以用於偵測一被動式觸碰以及一主動式觸碰。
另一針對於和觸控裝置的書寫互動之良好的偵測的問題是對於藉由該筆所施加的壓力之瞭解。有一些觸控裝置是可以直接偵測該施加的壓力。但是在大多數具有主動式筆的解決方案中，該筆係包括一偵測被施加在該尖端上的壓力之壓力感測器，並且傳送所偵測到的壓力回到該觸控裝置。然而，最新技術的用於壓力感測器之解決方案是有數個缺點。
該些壓力感測器係需要可移動的部件、彈簧以及通常需要該可移動的部件至一印刷電路板的電連接。此係增加用於組裝該筆的時間、該結構的複雜度以及強健度。
被施加在一主動式筆上的力，尤其是在畫圖或書寫互動的期間，可能從微小的力變化到非常大的力。此係增加在高準確性下偵測所施加的尖端力之困難度。
一項問題則是具有一恆定剛度(stiffness)的螺旋彈簧或是其它彈性元件的正常使用。因此，對於弱的力以及對於強的力而言，被施加在該尖端上的力之某一變化都造成該尖端之相同的位移。由於該尖端的位移只是極微小的，因此只能夠實現在高準確性下偵測小的力，但不再能夠偵測超過某一臨界值之較高的力、或是在低準確性下偵測達到高的施加力 之高範圍的力。由於兩種替代方案都不是滿足需要的，因此某些解決方案是提供兩個具有不同的剛度之彈簧，使得具有一小的剛度之彈簧係主要用於弱的力，並且具有一高的剛度之第二彈簧係主要用於高的力，以延伸利用該壓力感測器可偵測的力的範圍。然而，此種解決方案係增加該壓力感測器的複雜度、尺寸及強健度。螺旋彈簧則具有它們是難以組裝而且需要很大空間之另外的問題。
另一有關於偵測準確性的問題是該尖端之可供利用於偵測所施加的力的最大位移僅僅是小的。通常具有一根據該尖端位移而定的電容值之電容性元件係被使用於偵測實際的尖端位移。若兩個電容器板的距離是依據該尖端位移而改變，則此係產生一根據該尖端位移的倒數而定的電容值。因此，小的尖端位移可以由於該電容值的快速變化而在一非常高的準確性下被偵測到，然而在大的尖端位移下，準確性係由於該電容值的緩慢變化而快速地降低。或者是，有用於在線性特性下量測該尖端位移之手段。然而，此種線性解決方案並不容許在小的尖端位移下實現較高的準確性。儘管有該些缺點，電容式解決方案係具有眾所週知的優點，並且能夠輕易地加以實施。
因此，一目標是提供一種克服所提及的問題之具有一壓力感測器的主動式位置指示器。
一目標是提供一種具有一壓力感測器的主動式位置指示器，其係具有縮短的用於組裝該筆的時間、降低的結構複雜度、以及增大的強健度。
一目標是提供一種具有一低複雜度的壓力感測器之主動式 位置指示器，其係具有一高力的偵測範圍，而在低力下具有高的準確性。
在一實施例中，這些目標是藉由該些獨立項申請專利範圍來加以達成。
在一實施例中，這些目標是藉由一種具有以下的特點之主動式位置指示器來加以達成。一可移動的尖端元件是被配置以根據作用在一尖端上的力而被位移一尖端位移。一用於偵測一作用在該尖端上的力之力感測器係包括一作用在該尖端元件上以對抗該尖端位移的彈性元件，其中該彈性元件是一彈簧片。
彈簧片係具有很大的優點為它們是容易從一薄片(leaf)材料產生的，並且可以高度適配於像是形式、尺寸、剛度、根據該尖端位移而定的剛度之要求。此外，彈簧片可以產生一簡單的接觸至該可移動的尖端元件。
在一實施例中，這些目標係藉由一種具有以下的特點之主動式位置指示器來加以達成。一可移動的尖端元件是被配置以根據作用在一尖端上的力而被位移一尖端位移。一位置信號電路係和該可移動的尖端元件連接並且被配置以產生一指示器位置信號以用於在該尖端之上和一觸控裝置電性耦合。一用於偵測一作用在該尖端上的力之力感測器係包括一具有一根據該尖端位移而定的電容值的電容性元件以用於產生一指出該尖端位移的電性回授信號。該電容性元件係包括一根據該尖端位移而定的電容器距離以及一根據該尖端位移而定的電容器表面積。
此係具有優點為在該尖端位移之上的電容值的特性可以在 一較高的自由度之下加以配置，因而尤其是針對於小的力的力範圍及靈敏度之要求可被達成。
在一實施例中，這些目標係藉由一種具有以下的特點之主動式位置指示器來加以達成。一可移動的尖端元件是被配置以根據作用在一尖端上的力而被位移一尖端位移。一位置信號電路係和該可移動的尖端元件連接，並且被配置以產生一指示器位置信號以用於在該尖端之上和一觸控裝置電性耦合。一用於偵測一作用在該尖端上的力之力感測器係包括一作用在該尖端元件上以對抗該尖端位移的彈性元件。該彈性元件是導電的，並且該位置信號電路係透過該彈性元件來與該可移動的尖端元件電連接。
此係具有優點為用於接觸的元件以及用於作用對抗該尖端的力的彈性元件可加以結合。此係節省空間並且避免掉接觸一可移動的元件的問題。
在一實施例中，這些目標係藉由一種具有以下的特點之主動式位置指示器來加以達成。一可移動的尖端元件是被配置以根據作用在一尖端上的力而被位移一尖端位移。一用於偵測一作用在該尖端上的力之力感測器係包括一作用在該尖端元件上以對抗該尖端位移的彈性元件，其中該彈性元件係在一根據該尖端位移而定的剛度上為非線性的。
一非線性的彈簧係具有優點為相較於在一較高的力下的力之某一變化，在小的力下的力之某一變化可以造成該尖端位移之較大的變化。
1‧‧‧振盪器
2‧‧‧放大器
3‧‧‧尖端
3'‧‧‧導電的核心
4‧‧‧注入阻抗
5‧‧‧主動式筆
6‧‧‧筆殼體
6.1‧‧‧管狀部件
6.2‧‧‧圓錐形部件
6.3‧‧‧蓋
6.4‧‧‧電源按鈕
7‧‧‧電池
8‧‧‧印刷電路板
8.1‧‧‧電源開關
8.2‧‧‧臂部
8.3‧‧‧電源端子
9‧‧‧力偵測機構
9.1‧‧‧殼體
9.11‧‧‧遠端半外殼
9.12‧‧‧近端半外殼
10‧‧‧尖端元件
11‧‧‧桿
12‧‧‧第二電容器板
12.1‧‧‧軸向的導電板表面
12.2‧‧‧橫向的導電板表面
13‧‧‧凹處
14‧‧‧第一電容器板
14.1‧‧‧軸向的板表面
14.2‧‧‧橫向的板表面
15‧‧‧彈簧片
15.1‧‧‧彈性薄片部分
15.2‧‧‧固定的部分
15.3‧‧‧固定的構件
16‧‧‧孔洞
17‧‧‧函數
18‧‧‧函數
19‧‧‧函數
20‧‧‧函數
21‧‧‧彈簧片
21.1‧‧‧彈性薄片部分
21.11‧‧‧第一彈性薄片部分
21.12‧‧‧第二彈性薄片部分
21.2‧‧‧基底部分
25‧‧‧高側的驅動器
26‧‧‧驅動器
27‧‧‧低側的驅動器
28‧‧‧高側的開關
30‧‧‧低側的開關
32‧‧‧靜止側的開關
35、36、37‧‧‧布林AND邏輯閘
38‧‧‧模組
100‧‧‧訊息編碼器模組
101‧‧‧振盪器及調變器模組
106‧‧‧連接
107‧‧‧類比感測器
108‧‧‧ADC
110‧‧‧開關(按鈕)
111‧‧‧多工器
112‧‧‧數位資料模組
200‧‧‧電容式觸控裝置
203‧‧‧電荷驅動器
204‧‧‧電荷感測器
205‧‧‧觸控行資料獲得模組
206‧‧‧電荷驅動器
207‧‧‧Y主動式指示筆及筆數位資料模組
208‧‧‧電荷感測器
209‧‧‧指示筆座標資料獲得模組
209'‧‧‧X指示筆座標資料獲得模組
211‧‧‧SSADC區塊
212‧‧‧指示筆資料抽取器(SDX)模組
213‧‧‧電荷感測器
214‧‧‧多工器
215‧‧‧SSADC模組
305‧‧‧電荷感測放大器
312‧‧‧指示筆信號振幅偵測及轉換(SSADC)模組
504‧‧‧輸出
505‧‧‧布林AND邏輯模組
506‧‧‧SSADC區塊
507‧‧‧布林OR邏輯模組
509‧‧‧SDX模組
601‧‧‧濾波器
602‧‧‧放大器
603‧‧‧波峰偵測器
604‧‧‧類比至數位轉換器(ADC)
701‧‧‧解調器
702‧‧‧時脈及資料回復(CDR)模組
704‧‧‧資料抽取器及解串列器模組
800‧‧‧主動式指示筆
α‧‧‧角度
a1、a2‧‧‧彎曲的邊緣
C‧‧‧中心
c‧‧‧尺寸
CD‧‧‧電荷驅動器的輸出
cdi‧‧‧輸入信號
Cin‧‧‧電容
csaout‧‧‧輸出
CSAr‧‧‧信號
CSi‧‧‧電荷感測器的輸入
d‧‧‧尺寸
Di‧‧‧內徑
Do‧‧‧外徑
en‧‧‧信號
frx‧‧‧信號
h‧‧‧高度
h1‧‧‧第一高度
h2‧‧‧第二高度
hiz‧‧‧高阻抗的控制輸入
mxrow‧‧‧信號
Ron‧‧‧電阻器
rxtxb‧‧‧信號
Sw1‧‧‧開關
Sw2‧‧‧開關
t‧‧‧厚度
tk‧‧‧標記
Vin‧‧‧主動式指示筆的信號的注入點
Vout‧‧‧電荷感測放大器的輸出
WO‧‧‧信號
x1‧‧‧第一電容器距離
x2‧‧‧第二電容器距離
本發明藉助於一舉例所給出並且藉由圖式所描繪的實施例的說明而將會更佳的瞭解，其中：
圖1係展示一主動式筆的一實施例的立體圖；圖2係展示在沒有外部的殼體下的圖1的實施例的立體圖；圖3係展示一用於主動式筆的力感測器的一實施例的立體圖；圖4係展示在該力感測器的一透明的殼體下的圖3的力感測器的立體圖；圖5係展示圖3的力感測器的一電容性元件的一第二電容器板的俯視圖；圖6係展示具有一第一電容器板以及該第二電容器板之圖3的力感測器的電容性元件的橫截面圖；圖7係展示圖3的力感測器的電容性元件的立體圖，其中該第一電容器板以及第二電容器板是在最初的位置中；圖8係展示具有該第一電容器板以及第二電容器板之圖3的力感測器的電容性元件的俯視圖；圖9係展示具有一彈簧之圖3的力感測器的一殼體的立體圖；圖10係展示具有該彈簧之圖3的力感測器的殼體的俯視圖；圖11係展示圖9的彈簧的立體圖；圖12係展示圖9的彈簧的第一側視圖；圖13係展示圖9的彈簧的第二側視圖；圖13A係展示該彈簧的一替代實施例的俯視圖；圖13B係展示圖13A的彈簧的替代實施例的側視圖； 圖13C係展示圖13A的彈簧的替代實施例的一製造階段；圖14係展示該力感測器的電容性元件針對於不同的尺寸參數的電容值的特性之圖；圖15係展示一種主動式指示筆(stylus)的一實施例。
圖16係展示一種主動式指示筆的另一實施例。
圖17係展示一電荷感測放大器在其重置階段期間的視圖。
圖18係展示圖10的電荷感測放大器在一重置階段期間的一增益轉換函數，其包含重置開關的有限導通電阻的效應以及該電荷感測放大器的運算放大器的有限增益-頻寬乘積的效應。
圖19係展示該電荷感測器的一實施例。
圖20a與圖20b分別展示該電荷感測器的另一實施例的一第一部分與一第二部分。
圖21係展示該電荷驅動器的預驅動器(pre-driver)以及驅動器的一實施例。
圖22係展示該電荷驅動器的一第一實施例。
圖23係展示該電荷驅動器的一第二實施例。
圖24係展示該電荷驅動器的一第三實施例。
圖25係展示一SSADC(指示筆信號振幅偵測及轉換)模組的一實施例。
圖26係展示一SDX(指示筆資料抽取器)模組的一實施例。
圖27係展示和該電容式觸控系統相關的時序圖。
圖28係展示該電容式觸控裝置的一第一實施例。
圖29係展示該電容式觸控裝置的一第二實施例。
圖30係展示該電容式觸控裝置的一第三實施例。
圖1至13係展示一種主動式筆5的一實施例。和以下的主動式筆一起揭露的所有事物係可以應用於所有其它類型的主動式位置指示器。
該主動式筆5係包括一筆殼體6、一電池7、一印刷電路板8、一力感測器以及一具有一尖端3的尖端元件10。
該筆殼體6較佳的是封入該電池7、印刷電路板8以及該力感測器的一力偵測機構9。該筆殼體6較佳的是具有一用於包含該尖端元件10的開口，使得該尖端3被配置在該殼體6的外部，並且經由該尖端元件10的一桿11以與該殼體6的內容積連通。較佳的是，在該殼體6中的開口係導引該尖端元件10的桿11，使得該尖端元件10(只)能夠在一位移方向上移動。然而，在不同的方向上偵測該力也是可能的。較佳的是，該殼體6係具有一圓柱形的形狀，並且該位移方向係平行於縱長的圓柱軸。根據定義，該主動式筆5的具有該尖端3的側/末端係被稱為遠端側/遠端，並且主動式筆5在該位移方向上的相對的側/末端係被稱為近端側/近端。在所示的實施例中，該殼體6包括一具有該電池7、印刷電路板8及力偵測機構9的管狀部件6.1、一具有該開口及尖端元件10的圓錐形部件6.2以及一蓋6.3。該管狀部件6.1係進一步包括一電源按鈕6.4，其被配置以和一在該印刷電路板8上的電源開關8.1相互作用。該圓錐形部件6.2是以其近端而被附接至該管狀部件6.1的遠端。該圓錐形部件6.2的遠端係包括用於該尖端元件10的開口。較佳的是，該圓錐形部件6.2係具有一從近端至遠端逐漸變細的 圓錐形的形狀。該管狀的殼體6.1的近端係被附接至該蓋6.3，該蓋6.3係在近端上閉合該殼體6。在一較佳實施例中，該蓋6.3應該是可分離的，其例如是藉由一夾子或螺紋機構以用於替換該電池7。此外，該蓋6.3應該產生一必要的接觸壓力，以將該電池端子連接至該印刷電路板8的電源端子。
該主動式筆5之所示的實施例係在該電池7作為一電源供應器之下運作。然而，任何其它用於供應必要的電力之手段都可以替代地加以利用。例如，該電池7可以被一能量收集機構所取代，該能量收集機構係用於例如是從光、溫度、電磁波(其例如是從一觸控裝置接收到的)、電性耦合(例如是和一觸控裝置)、該筆的移動、等等以從環境收集能量。
該印刷電路板8在此實施例中係包括該主動式筆5的電子電路的全部或至少是大部分。該印刷電路板8係具有一縱長軸是平行於該主動式筆5的縱長軸、或是該筆殼體6的管狀部件6.1的縱長軸。該印刷電路板8的尺寸在一實施例中係對應於該筆殼體6的內徑，尤其是該管狀的殼體6.1的內徑。在所示的實施例中，該印刷電路板8係藉由在該力偵測機構9的一遠端及/或在該印刷電路板8的電源端子8.3中之一的一近端來加以保持住、或是保持在該處。該力偵測機構的一殼體9.1及//或電源端子8.3係具有一圓柱形的形式對應於由該殼體6所提供的中空的圓柱之內部的形式，使得該印刷電路板8係額外藉由該力偵測機構9的殼體9.1及/或該電源端子8.3以在所有的徑向方向上加以固定。然而，該印刷電路板8亦可以替代或額外地直接被固定在該殼體6中，其例如是藉由用於該印刷電路板8的軌道。該印刷電路板8係在其遠端形成兩個臂部8.2，該些臂部8.2係被配置以保持住該力偵測機構9的殼體9.1。該些臂部係被配置在該印刷電路 板8之橫向側，其具有一厚度以抵抗在該力偵測機構的殼體9.1上之預期的應力，以便於容許在該兩個臂部8.2之間有一最大的空間。該殼體9.1可包括兩個凹處13(例如是在圖3至5以及7至10中所展示者)，該些凹處13是被配置以接收該印刷電路板8的兩個臂部8.2。較佳的是，該些臂部8.2以及凹處13的尺寸係被設計成使得該些臂部8.2填滿凹處13，使得該殼體9.1無法在相對於該尖端3的位移方向之徑向地移動。較佳的是，該殼體9.1的側表面(徑向垂直於該殼體6的縱長軸之表面)是與該印刷電路板8的側表面齊平的。該些臂部8.2的遠端可以包括鉤子，以便於將該殼體9.1固定在該印刷電路板8的一縱長方向上，而且以便於實現一種扣合固定法。然而，其它的固定法也是可行的。
該印刷電路板8較佳的是包括一用於產生及輸出一筆位置信號的位置信號電路。該筆位置信號較佳的是一例如為正弦及/或餘弦的信號之週期性的信號，其具有適合用於發送至一觸控裝置並且在該觸控裝置偵測到的某一頻率。此種位置信號電路例如可包括一振盪器以及一放大器。該位置信號電路的輸出較佳的是連接至該印刷電路板8的至少一輸出端子。該印刷電路板8的輸出端子較佳的是導電地連接至該尖端3，以用於將所產生的筆位置信號施加在該尖端3上。被施加在該尖端3上的筆位置信號係產生和一觸控裝置的一電性耦合。此種耦合較佳的是一電容性耦合及/或一感應耦合，但也可以是一自由電磁波的發射，其可以在該觸控裝置被接收到。較佳的是，該輸出端子係導電地連接至一將該尖端元件10保持在其最初的位置中之導電的彈性元件，例如是一金屬的彈簧，其係導電地連接至該尖端元件10。此係解決將該可移動的尖端元件10接觸到該固定的 印刷電路板8的問題。
較佳的是，該印刷電路板8係包括該力感測器的一力偵測電路，而用於以從該力偵測機構9所接收到的電子回授信號為基礎來偵測被施加在該尖端3上的力。較佳的是，該力偵測電路的輸入係和該印刷電路板8的至少一回授輸入端子導電地連接。較佳的是，該印刷電路板8的至少一輸入端子係被配置在該兩個臂部8.2中的至少一被配置以接觸該力偵測機構9的回授端子的臂部8.2上。因此，該些凹處13中的至少一個係包括一導電的表面，該導電的表面係導電的接觸到包括該至少一回授輸入端子之至少一臂部8.2的一導電的表面。較佳的是，有兩個用於該力偵測機構9的回授信號之輸入端子，在該印刷電路板8的兩個臂部8.2的每一臂部上各有一個。在所示的實施例中，該力偵測機構9係包括一可變電容性元件，其具有一根據該尖端位移而定的電容值(在以下加以敘述)。在所示的實施例中，該筆位置信號係被饋入該電容性元件的一第二電容器板12，並且一回授信號係從該電容性元件的一第一電容器板14而被導向該力偵測電路。由於該筆位置信號具有一固定的頻率或是至少一已知的頻率，因此從該第二電容器板12至該力偵測電路的路徑的複電阻率(complex resistivity)僅依據該電容性元件的電容值而定。因此，該回授信號係容許判斷出該電容性元件的電容值，而該電容值本身則僅依據該尖端位移而定。該力偵測電路較佳的是針對於由該電容性元件所提供的複電阻率來量測一值，該值可以例如是藉由一查找表(look-up table)而被處理成為一針對於該力的值。一用於判斷該複電阻的例子可以例如是藉由整流及低通濾波該回授信號來加以判斷的。此係產生一針對於該回授信號的振幅之值，該值係給予一針對於該複 電阻的量測。使用其它被施加在該電容性元件之上的信號，而不是該筆位置信號，以便於偵測該電容值也是可行的。然而，其它的量測方法也可以判斷該電容值或是任何其它根據該尖端位移而定的電子值，且/或轉換成為在該力偵測電路中的一力值。
該印刷電路板8可以進一步包括一力資料傳送電路，以用於傳送所偵測到的作用在該尖端3上的力(力資料)至一觸控裝置。在一實施例中，該力資料傳送電路係連接至該尖端3，以用於藉由該尖端3與該觸控裝置的電性耦合來傳送該力資料至該觸控裝置。該力資料可以在該筆位置信號的期間之間加以傳送，且/或該力資料可以持續地或是在該筆位置信號的資料傳送窗中加以調變。在此，像是頻率、振幅或是其它模式的調變之不同的調變都可被使用。在另一實施例中，該力資料傳送電路係連接至天線(而非該尖端3)，以用於傳送該力資料至該觸控裝置。在另一實施例中，該力資料可以藉由一有線的連線而被傳送至該觸控裝置。
然而，本發明並未受限於一印刷電路板8。其它的電路板或是電子電路的其它實現方式亦可被用來實施該主動式筆的電子功能。
該尖端元件10係在一遠端包括該尖端3，並且在一近端包括該電容性元件的第一電容器板12。該第一電容器板12也是稍後更詳細敘述的力偵測機構9的部分。該尖端3以及第一電容器板12係藉由該桿11來加以連接。該尖端3係包括一種導電材料，以用於發射從該位置信號電路接收到的筆位置信號。在所示的實施例中，該尖端3係具有一導電的核心3'(較佳的是金屬核心)，其係被展示在圖3及4中，接著藉由一保護蓋來加以覆蓋，該保護蓋係被配置以使得所發射的筆位置信號通過，且/或被配 置以避免對於觸控螢幕的任何損壞。較佳的是，該桿11亦包括一種導電材料(較佳的是金屬)、或是由一種導電材料(較佳的是金屬)所做成的，以便於將該筆位置信號導引至該尖端3。在一替代實施例中，該桿11是由一種非導電材料所做成的，並且包括一導體以用於將該筆位置信號從該位置信號電路導引至該尖端3。此種導體可以是該桿11的一導電的核心。較佳的是，該第一電容器板12也是由一種導電材料(較佳的是金屬)所做成的。然而，由一種具有一金屬塗層/表面的非導電材料來做成該第一電容器板12也是可行的，該金屬塗層/表面是用於稍後敘述的力偵測機構9的電容性元件的至少一電容器表面。該尖端元件10是可動地被支承，使得該尖端元件10至少可被移動在一位移方向上。該支承可以是由該殼體6(例如藉由該殼體6的開口)及/或藉由該力偵測機構9所提供的。該尖端元件10係被配置成使得若沒有力被施加在該尖端3上，則其係在一最初的位置中。該尖端元件10係進一步被配置成使得其係根據一被施加在該尖端3上的力而從該最初的位置被位移一尖端位移。該主動式筆5可以提供一用於該尖端元件10的最大值止動器(stopper)元件，其係限制該尖端位移至一最大的尖端位移。此種最大值止動器元件可被設置在該殼體6中或是在該力偵測機構9中。
該力偵測機構9係包括具有根據該尖端位移而定的電容值之電容性元件、以及一用於將該尖端元件10保持在該最初的位置中且/或用於在該位移方向上作用對抗一被施加在該尖端3上的力之彈性元件。
在所示的實施例中，該電容性元件係包括該第一電容器板14以及該第二電容器板12。該第一電容器板14較佳的是相對於該筆殼體6且/或相對於該力偵測機構9的殼體9.1為固定的，而該第二電容器板12係 根據該尖端位移來移動。或者是，其可以反過來，而重要的是該第一及第二電容器板14及12相對於彼此有一相對的移動。在所示的實施例中，該第二電容器板12係被配置成使得第二電容器板14被配置在該尖端元件10的一相隔該第一電容器板14最小的距離之最初的位置中，並且在該第一及第二電容器板14及12之間的距離係隨著該尖端位移而線性地增加。在所示的實施例中，該最小的距離是零，使得該第一及第二電容器板14及12是導電地連接的，因而該尖端元件10的最初的位置是輕易可偵測到的。然而，在該些電容器板之間的最小的距離不等於零也是可行的。此係避免具有增大的功率消耗之短路。此亦可被利用以調節該電容性元件的電容值特性，因為其係減小在該尖端3的最初的位置之電容值的最初的值(若有另一如同稍後敘述的具有線性特性的電容性部分，則此係增進一電容性元件的線性特性)。在該第一電容器板14與第二電容器板12之間可被配置一絕緣或介電材料，以用於實現介於該兩個電容器板12及14之間的非零的最初的距離。此可以藉由塗覆該表面12.1或12.2一絕緣體或介電質塗層來加以實現。在一實施例中，該第一電容器板14係被配置在一遠端側(較靠近該尖端3)，並且該第二電容器板12係被配置在一近端側(較遠離該尖端3)。此可以藉由導引該桿11(較佳的是在中心)穿過該第一電容器板14來加以實現。
在一實施例中，該電容性元件係具有一根據該尖端位移d而定的電容性值。該電容性元件的電容值C係以該電容性元件的一電容器表面積A以及該電容性元件的一電容器距離x為基礎而被計算出。在電容性元件是藉由兩個具有該電容器表面積A以及電容器距離x之平行的平面表面所給予之狀況中，該電容值係成比例於該電容器表面積A除以該電容 器距離x，亦即A/x。
在該電容性元件的一第一實施例中，該些電容器板係具有在該板表面積A1上之相對且重疊的金屬的表面，其具有一法線係平行於該尖端3的位移方向，其中一電容器距離x1是等於或成正比於該尖端位移d。此係產生一成正比於該尖端位移的倒數1/d之電容值C1。由於該複電阻率Z1係成正比於該電容值的倒數，因此該複電阻率在此例中將會是線性成比例於d。然而，此係具有缺點為小的尖端位移d可能是在和大的尖端位移d相同的絕對誤差下加以偵測。然而，對於小的尖端位移d而言，相對誤差因此將會是較大的，因而此種解決方案並非是所期望的，因為所要的是對於小的尖端位移具有一較高的靈敏度。圖14係展示不同的電容性元件相對於被施加在該尖端3上的力的電容值(在一具有一恆定剛度的彈性元件下)。該些函數18及20係展示根據第一實施例的一電容性元件，其係具有由一環所提供的一電容器表面積A1，該環係具有一外徑Do以及一內徑Di。該函數18係對應於一種Di/D0=0.3的直徑關係，並且該函數20係對應於一種Di/D0=0.9的直徑關係。儘管該些函數18及20對於小的力/尖端位移係具有一陡的梯度，但是對於增加的力/尖端位移而言，其梯度總是變成較為平坦的，使得用於高力的偵測誤差變成是非常高的。
在該電容性元件的一第二實施例中，該電容器板係在該些板表面上具有相對的金屬的表面，其具有一法線係成直角於該尖端3的位移方向，其具有一電容器表面積A2是相等或成正比於該尖端位移d。該兩個板的兩個表面係被配置成使得該重疊電容器表面積A2將會隨著該尖端位移d而線性地增加或減少，而該距離x2係維持固定的。此係產生一成正比於該 尖端位移d的電容值C2。由於該複電阻率Z2成正比於該電容值的倒數，因此該複電阻率在此例中將會是線性成比例於1/d。因此，相較於在大的尖端位移下，在小的尖端位移下的小改變可以由於較高的電容值更加精確地變化而被偵測出。然而，此方法亦具有一缺點，因為現在用於偵測在大的尖端位移d下的改變之品質會由於該電容值之幾乎平坦的特性，而只能夠在大的誤差下來加以偵測。
該電容性元件的一第三實施例現在係結合兩者的優點，以達成該電容值相對該尖端位移d的一特性是在小的尖端位移下變化的比在高的尖端位移d下快，但是並不具有該電容性元件的第二實施例的負面效應。此係藉由一種其電容器表面積以及電容器距離都根據該尖端位移d而改變之電容性元件來加以達成。此種實現係被展示在該主動式筆5中。因此，該第一電容器板12係包括一橫向的導電板表面12.2，其具有一表面法線係呈直角於該尖端位移(其係指向該主動式筆的外部)、以及一軸向的導電板表面12.1，其具有一表面法線是平行於該尖端位移，較佳的是在該尖端3的方向(遠端方向)上。該第二電容器板14係被形成為一中空的圓柱，其具有在該接地的內側以及該中空的圓柱的側表面上之導電板表面。該電容性元件的第二電容器板14亦包括一橫向的板表面14.2，其具有一呈直角於該位移方向延伸的表面法線(其係指向該主動式筆5的中心，亦即相對該橫向的導電板表面12.2)、以及一軸向的板表面14.1，其具有一表面法線是平行於該位移方向，較佳的是在遠離該尖端3的方向(近端方向)上，亦即相對該第一電容器板的軸向的板表面12.1)。在所示的實施例中，該第二電容器板14係藉由該殼體9.1來加以形成，其係在該殼體9.1的內壁上具有一金屬的塗層 以實現該電容器表面。該電容性元件現在可以被區分成一第一電容性部分，其具有一第一電容器表面積A1以及一第一電容器距離x1、以及一第二電容性部分，其具有一第二電容器表面積A2以及一第二電容器距離x2。該第一電容性部分係具有一如同在該第一實施例中所敘述的特性，其中該第一電容器距離x1是根據該尖端位移d而定。該第二電容性部分係具有一如同在該第二實施例中所敘述的特性，其中該第二電容器表面積A2是根據該尖端位移d而定。考量到該第一電容器板14的軸向的導電板表面14.1以及橫向的導電板表面14.2是在相同的電位，並且該第二電容器板12的軸向的導電板表面12.1以及橫向的導電板表面12.2是在相同的電位，該第一電容性部分以及第二電容性部分可被視為一具有C1=k1A1/x1(d)以及C2=k2A2(d)/x2之並聯的電路，其中k1及k2是一根據電性常數ε0以及在該電容器板12及14之間的材料之相對的靜態介電常數而定的常數。因此，該電容性元件係具有一電容值C=C1+C2=k1A1/x1(d)+k2A2(d)/x2。該電容性元件係結合一具有一根據該尖端位移而定的電容器距離之電容性元件以及一具有一根據該尖端位移而定的電容器表面積之電容性元件的特性之優點。因此，所示的實施例的電容器表面是該第一電容器板14的軸向的導電板表面14.1重疊該第二電容器板14的軸向的導電板表面12.1((Do-Di)2π)加上該第一電容器板14的橫向的導電板表面14.2重疊該第二電容器板14的橫向的導電板表面12.1(大約是2πDo(h-d))，其中只有該後者是依據該尖端位移來改變。該電容性元件的電容器距離係包括一軸向的電容器距離x1(d)以及一橫向的電容器距離x2，其中(只有)該第一個距離是依據該尖端位移d來改變。較佳的是，在該第一電容器板14的橫向的導電板表面14.2以及該第二電容器板12的橫向的導電 板表面12.2之間的距離係相對於該尖端位移d而維持固定的，且/或重疊該第二電容器板12的軸向的導電板表面12.1之第一電容器板14的軸向的導電板表面14.1係相對於該尖端位移d而維持固定的。該些函數17及19係展示根據該第三實施例的一電容性元件，其具有由一環所提供的一電容器表面積A1，該環係具有一外徑Do以及一內徑Di。該函數17係對應於一Di/Do=0.3的直徑關係。該函數19係對應於一Di/Do=0.9的直徑關係。函數17及19兩者都對應於相同的高度h。儘管該些函數17及19保持對於小的力/尖端位移之有利的陡的梯度，但是其對於高力/尖端位移的梯度變成是線性的，因而同樣對於高的尖端位移而言，該尖端位移可以在某一所要的固定誤差之下加以判斷出。
該些距離x1以及x2將只會指出一距離，而無任何限制到其對應的距離向量的方向。在所示的實施例中，該些距離向量是彼此成直角的，但是任何其它像是平行或具有其它角度方位的配置都是可行的。
所示的實施例只是針對於一種相關於該尖端位移d來改變其電容器表面積以及其電容器距離之電容性元件的一個例子而已。例如，此亦可以藉由具有兩個(較佳的是平行的)板表面的單一電容器部分來加以實現，其具有一表面法線是相對於該尖端位移具有一分別介於1°到89°或是91°到179°之間的角度，因而該尖端位移d的一改變係改變此種電容性元件的電容器距離以及重疊的電容器表面積。實現任何其它的其有效電容器表面積係隨著該尖端位移而改變以及其有效電容器距離係隨著該尖端位移而改變之電容性元件也是可能的。
然而，在另一實施例中實現具有一在該主動式筆的一遠端側 上連接至該尖端元件10的電容器板、以及一在該主動式筆的一近端側上的固定的電容器板之電容性元件也是可行的，其中在該些電容器板之間的一距離係隨著增加的尖端位移而變成較小的。
即使該第一及第二電容器板被稱為板，此不應該限制該些板的形式為在該些電容器板上的直線及/或平面的電容器表面。該些板的一或兩者可以具有彎曲、圓形、橢圓形、三角形、n角形的電容器表面。即使在所有敘述的實施例中，該些板的電容器表面係被平行的配置，此不應該是限制性的，因而具有角度的配置之電容器板亦可能是可行的。
或者是，該力偵測機構9亦可以使用其它的轉換手段以轉換在一指出該尖端位移的電性信號中的尖端位移，例如一具有一根據該尖端位移而定的電感值之感應元件。
該力偵測機構9的彈性元件可以是任意的彈性元件，例如是任意種類的彈簧。該彈性元件係被配置以在該力感測器的力量測範圍上施加一力在該尖端元件10上，其係作用以對抗(補償)一被施加在該尖端3上的力。因此，藉由該力感測器偵測到的力係等於或是至少線性成比例於在該尖端元件10上的彈性元件在該偵測時間的力。換言之，對於在該尖端元件10上的彈性元件的不同的力(對應於不同的尖端位移)而言，不同的力係利用該力感測器而被量測出。此係適用於該力感測器的整個力偵測範圍上。
在所示的實施例中，該彈性元件是一如同在圖4、9、10、11、12及13中所示的彈簧片15。該彈簧片15較佳的是具有一環狀的形式，其中該彈簧片15的兩個環區段係構成彈性薄片部分15.1，而兩個其它的環區段則保持平坦的，以便於形成用於該彈簧片15之固定的部分15.2。較佳 的是，如同在圖12中所示，從該些固定的部分15.2中之一的側邊觀看的彈簧片15係形成一梯形，其中該些彈性薄片部分15.1係形成該梯形的斜邊或是橫向側邊。換言之，該些彈性薄片部分15.1係被向上地(在該尖端位移方向上)彎曲/形成，使得該彈簧片15在該尖端位移的方向上具有一彈性的特性。該彈簧片15係被配置以從例如是金屬板的單一薄片來加以形成，其例如是藉由從單一薄片沖壓出一環，並且在該薄片表面的表面法線的一方向(環的中心軸)上彎曲/形成兩個環區段。在一實施例中，該些彈性薄片部分15.1係對稱於一穿過該兩個固定的部分15.2的線，亦即其相當於一等腰梯形。然而，該彈簧片15亦可以是非對稱的。該彈簧片15亦可以只包括一彈性薄片部分15.1、或是超過兩個的彈性薄片部分15.1。然而，該彈簧片15亦可以不具有固定的部分15.2，且/或該些彈性薄片部分15.1亦可以具有其它側視的形狀，例如是三角形(在無固定的部分15.2下)、圓形的彈性薄片部分(例如，橢圓形、多邊形、多項式形狀、圓形等)、等等。在所示的實施例中的環形是圓形的，但是其它像是橢圓形、三角形、矩形、二次形、n角形、等等的環形也是可行的。該彈簧片15替代地亦可以是非環形的，較佳的是亦具有兩個或多個薄片部分。該些薄片部分例如可以藉由薄片指狀物(fingers)或三角形來加以形成。
該些固定的部分15.2係藉由固定的構件15.3而被固定在該殼體9.1上，該些固定的構件15.3係藉由被彎曲與該固定的部分15.2成垂直的薄片指狀物來加以形成。該些固定的構件15.3亦被配置以從和彈性薄片部分15.1及/或固定的部分15.2相同的單一薄片來加以形成的。那些固定的構件15.3係被插入在該殼體9.1的孔洞16中。該些孔洞16係被配置在藉 由該殼體9.1所形成的中空的圓柱之近端的接地面中。因此，固定的部分15.2將會藉由該力偵測機構9的殼體9.1之近端的內部的接地面來加以支承。該些彈性薄片部分15.1係藉由該第二電容器板12在張力之下來加以支承，因而該些彈性薄片部分15.1係在最初的位置中，以一小的最初的力來按壓該尖端元件10。當在該尖端3上的力超出該最初的力時，該尖端元件10係對抗該彈簧片15的力以移動在該位移方向上。該最初的力是非常小的、或是零。較佳的是，該彈簧片15是導電的，例如是由金屬所做成的，並且經由該殼體9.1而接觸到該印刷電路板8。此可以透過該些孔洞16以接觸該些固定的構件15.3、或是經由該殼體9.1的內部的接地面以及該些固定的部分而被實現。然而，其它的接觸方法也是可行的。將該些固定的部分15.2固定在該第二電容器板12上並且將該些彈性薄片部分15.1固定在該殼體9.1上也是可行的。本解決方案係具有優點為該彈性元件係被使用作為至該尖端元件10的接觸機構以用於該筆位置信號，並且同時作為用於該力偵測機構的彈性元件。藉由將該彈性元件支承在該力偵測機構9的殼體9.1中，在該尖端3上的力係被傳遞在該力偵測機構9的殼體9.1上，該殼體9.1係傳遞該力在該印刷電路板8的最遠端側上且/或至該筆殼體6。因此，此解決方案係在一側上使用該彈性元件以接觸該尖端元件10與印刷電路板8，其不只是將該力傳遞在該筆位置信號的印刷電路板8的輸出端子上，而且是在該印刷電路板8的整個側邊上及/或在該筆殼體6上。因此，對於該印刷電路板8的損壞係有效地被排除。
該殼體9.1較佳的是由一遠端半外殼9.11以及一近端半外殼9.12所形成的。在圖7及8中所示的遠端半外殼9.11係包括該第一電容器 板14，並且導引該尖端元件10的桿11。該近端半外殼9.12係支承該彈性元件，使得該彈性元件的力係作用對抗該尖端元件10的尖端位移。該遠端半外殼9.11以及近端半外殼9.12係一起構成一中空的圓柱。該遠端半外殼9.11以及近端半外殼9.12較佳的是藉由該印刷電路板8的臂部8.2而被保持在一起。此配置係容許能夠打開該殼體9.1，以用於組裝該力偵測機構9與彈性元件及尖端元件10。
該彈性元件的剛度S(d)較佳的是隨著該尖端位移d而改變。此係產生一具有該力F=-S(d)*d之非線性的彈性元件。較佳的是，該剛度係隨著增加的尖端位移而增加。此包含穩定增加的剛度、或是包含一步進式的增加，例如從該最初的位置至一第一尖端位移的一低的剛度、以及介於該第一尖端位移與一第二或最大的尖端位移之間的一第二剛度。此係容許較小的力能夠造成較高的尖端位移，而在較高的力的尖端位移變成是較小的。此係容許相同的最大的尖端位移能夠延伸可偵測的力範圍，而不降低在小的尖端位移下的靈敏度。然而，使用恆定的剛度S於一線性彈性元件也是可行的，其係產生該力F=-S*d。
該彈簧片15的剛度係依據該彈簧片的各種參數而定，尤其是該些薄片部分的長度或半徑、角度α、該些彈性薄片部分15.1的厚度t、及/或該些薄片部分15.1的尺寸L。那些參數可被選擇成使得該彈簧片15呈現一具有根據該尖端位移d而定的剛度之非線性的特性。此可以藉由對於該些薄片部分來不同的選擇那些參數而加以實現，使得至少兩個薄片部分具有不同的(固定的)剛度，此組合起來係導致一非線性的剛度。在所示的實施例中，該兩個薄片部分的每一個可具有其它的角度α及/或其它的長度/半 徑。因此，在該尖端3的一最初的位置，只有具有較大的角度α及/或較大的長度/半徑之第一薄片部分才會作用抵抗一在該尖端3上的力。在該尖端元件10被位移一第一尖端位移時，該尖端元件10也將會接觸該第二薄片部分，因而兩個薄片部分的剛度將會加總為一增大的剛度。因此，此種配置可以實現一具有一步階函數的剛度S(d)。在該尖端位移上的步階的時點可以藉由該彈簧片的參數來加以調節，當該第二薄片部分接觸該尖端元件時，其係造成從該最初的位置至該第一尖端位移所必要的尖端位移。針對小於該第一尖端位移的尖端位移之剛度可以藉由該第一薄片部分的參數，像是尺寸及/或厚度t來加以控制。針對大於該第一尖端位移的尖端位移之剛度是兩個薄片部分一起的剛度，並且可以藉由該第二薄片部分的參數，像是尺寸及/或厚度t來加以控制。較佳的是，該第二薄片部分的尺寸及/或厚度係大於在該第一薄片部分中的尺寸及/或厚度。多個步階函數(超過1步階)可以藉由多個薄片部分(超過2個)來加以實現。此例如可以藉由配置三個或更多個像是薄片指狀物或三角形的薄片部分在該彈簧片中而被實現。當該尖端元件10將接觸到個別的薄片部分時，每個薄片部分可以具有另一接觸的尖端位移。若該些薄片部分是三角形或指狀物，則該些薄片部分可以用星(環)形來加以配置。然而，實現在該尖端位移上具有固定變化的剛度之彈簧片也是可行的。此例如可以藉由一具有一增加的尺寸或厚度之螺旋的薄片部分、或是從該第一接觸區域至最後一個接觸區域的另一決定剛度的參數而被實現。
圖13A及13B係展示作為一彈性元件的一彈簧片21的一替代實施例，其可以取代在先前的圖中的彈簧片15。同樣在此實施例中，該 彈簧片21係具有被配置在一第一平面中的基底部分21.2以及至少一彈性薄片部分21.1。較佳的是，該至少一彈性薄片部分21.1係從如同在圖13C中所示的被配置在該第一平面中的單一薄片材料裁切出(除了在彎曲的邊緣之外)。較佳的是，如同在圖13A中所示，該至少一彈性薄片部分21.1係接著在該彎曲的邊緣被彎曲，使得該至少一彈性薄片部分21.1的表面係在相對該第一平面或是該基底部分21.2的表面之至少一角度α下加以配置。因此，該至少一彈性薄片部分21.1(的每一個)的末端係具有在該基底部分21.2或第一平面之上的某一高度。該至少一彈性薄片部分21.1以及基底部分21.2(的每一個)的末端係被配置在該尖端元件10(在此為該電容器板12)以及該筆的殼體(在此為該力偵測機構9的殼體)之間，使得該彈簧片21在該尖端元件10上的力係在該力感測器範圍上對於每個尖端位移而改變。較佳的是，該至少一彈性薄片部分係包括複數個彈性薄片部分21.1(至少兩個)。此係容許實現一種具有在一非常小的高度下的一大的力範圍之彈簧。從在該第一平面上的俯視圖，該彈簧片21係具有一中心C以及一圓周側。較佳的是，如同在圖13A及13B中可見的，該複數個彈性薄片部分21.1的每一個係被彎曲成使得該彎曲的邊緣是在該彈簧片21的圓周側的方向上，並且該彈性薄片部分21.1的末端(具有在該第一平面上之所提及的高度)係朝向該中心C。較佳的是，該些彈性薄片部分21.11係從如同在圖13C中所示的薄片材料，在該中心C與彎曲的邊緣之間被裁切出。該些彈性薄片部分21.11的每一個的形式是三角形。像這樣，該彈簧片21的尺寸d可被維持為非常小的，儘管該彈簧片21有一大的力範圍。在所示的實施例中，該彈簧片21係具有一圓周的基底部分21.2，該些彈性薄片部分21.1係以彎曲的邊緣而被配置在 該基底部分21.2。較佳的是，該複數個彈性薄片部分21.1係包括至少一第一彈性薄片部分21.11以及至少一第二彈性薄片部分21.12。較佳的是，該至少一第一彈性薄片部分21.11(的每一個)的末端係具有一第一高度h1，且/或該至少一第一彈性薄片部分21.11(的每一個)係具有一第一剛度。較佳的是，該至少一第二彈性薄片部分21.12(的每一個)的末端係具有一第二高度h2，且/或該至少一第二彈性薄片部分21.12(的每一個)係具有一第二剛度。該第一高度h1係大於該第二高度h2。較佳的是(但非一定是)，該第一剛度係小於該第二剛度。此係容許實現一種彈簧片，其在一第一壓縮範圍(<h1-h2)中具有一第一彈簧剛度(=第一彈性薄片部分21.11的數量*該第一剛度)、以及在一第二較大的壓縮範圍(>h1-h2)中具有一第二較硬的彈簧剛度(=第一彈性薄片部分21.11的數量*該第一剛度+第二彈性薄片部分21.12的數量*該第二剛度)。該第二彈簧剛度是較硬的，因為除了至少一第一彈性薄片部分21.11之外，該至少一第二彈性薄片部分21.12亦作用在該尖端元件10上。此係容許實現一種如上所述的具有一步階函數之非線性的彈簧片。該第一及第二彈性薄片部分21.11及21.12之不同的剛度可以藉由不同的形式來加以實現，在此是利用該彎曲的邊緣a1及a2之不同的長度。該薄片材料較佳的是一種例如是銅的金屬、或是一種包含像銅的CuB2(EN1654)的金屬。
所述的彈簧片21係容許在非常小的尺寸下實現一種在該力感測器之完整的力範圍上的彈簧。該彈簧21較佳的是具有一小於3mm的高度(h1)、較佳的是小於2mm、較佳的是小於1.5mm。該彈簧21較佳的是具有小於15mm的尺寸(d)、較佳的是小於10mm、較佳的是小於8mm。該圓周基底部分21.2的介於該彎曲的邊緣與圓周邊緣之間的尺寸(c)較佳的是小於 1mm、較佳的是小於0.6mm、較佳的是小於0.4mm。在該第一高度h1與第二高度之間的差值較佳的是小於0.3mm、較佳的是小於0.2mm、較佳的是小於0.15mm。
該力偵測機構9以及該力偵測電路係一起構成該力感測器。
該主動式筆5的壓力感測器之所敘述的實施例是尤其有利於主動式筆持續地發射一筆位置信號，亦即並未與觸控裝置相位同步化的，即如同在WO2014/174123中所揭露者，WO2014/174123將被納入在此以作為參考。此種主動式筆是尤其有利於與一種偵測在一電容性觸控表面上的被動式以及持續發射的主動式觸碰的位置之觸控裝置結合。此種觸控裝置係被揭示在WO2014/174123中，並且將被附上作為參考。圖15至30係描述在此種觸控裝置與此種主動式筆之間的此種相互作用。
圖15係展示一種主動式指示筆800的一實施例。該主動式指示筆800係包括一持續產生或發射在一給定的頻率下的一信號之振盪器1。
該詞句"持續地發射一信號"係表示，一旦被供電而且並非在待命模式中，該主動式指示筆800至少是在一電容式觸控裝置之上操作時不中斷地傳送一信號。
該信號係具有一任意的相位。換言之，該指示筆800並未與該電容式觸控裝置200同步的。有利的是，該指示筆並沒有用於接收該電容式觸控裝置的相位資訊之接收器，因為與該電容式觸控裝置200的同步化並非是必要的。
在一較佳實施例中，該信號是週期性的。任何週期性的波形 都可被選擇用於此信號，然而在一較佳實施例中，此振盪器1係產生一正弦的信號，以便於最小化所需的指示筆信號頻寬，並且限制非所要的電磁發射。
在圖15的實施例中，該指示筆800係包括一放大器2，以用於提供經放大的振幅的振盪器信號至該指示筆尖端3。在該指示筆尖端3與該電容式觸控裝置200的偵測XY電極之間，所注入的信號必須穿過不同的層(空氣間隙、頂端螢幕玻璃、等等)，此在圖8中是藉由注入阻抗4來加以表示，其實質上是一電容性阻抗。
圖16係展示一種主動式指示筆800的另一實施例，其係容許例如是尖端力或是其它的類比感測資料及/或開關狀態的筆資料能夠被傳送至該電容式觸控裝置200。有關於在圖15中所示的基本的實施方式，該主動式指示筆800係包括一訊息編碼器模組100，再者該振盪器101亦包括一調變器。該訊息編碼器模組100係被用來調變該振盪器及調變器模組101的輸出。在一較佳實施例中，該模組100係包括一種為了便於時脈及資料恢復的曼徹斯特(Manchester)編碼器。在另一實施例中，該模組100係包括一種"1/4 3/4"編碼器。在另一較佳實施例中，該振盪器及調變器模組101為了其單純性及強健度係包括一固定包封調變器，較佳的是一頻率位移鍵控(FSK)調變器。然而，必須理解的是，該實施例並不限於一曼徹斯特編碼器或是一FSK調變器的例子，並且其可以藉由其它編碼方法以及其它例如是PSK調變的調變技術來加以獲得。在另一實施例中，該主動式指示筆並不包括任何的編碼器模組，並且使用例如是NRZ(非返回至零)的資料。
在圖16的實施例中，該主動式指示筆800係包括一或多個 在該指示筆上或是在該指示筆內的用於感測信號的類比感測器107。例如，一類比感測器107可以透過一傳遞力的連接106來連接至該指示筆尖端3，以便於感測由使用者施加至該指示筆尖端3的力。在此一情形中，該類比感測器107例如可以利用一包括一或數個感測元件的計量器電橋來加以實施。在類比感測器107的輸出的資訊可以利用一多工器111來加以選擇，並且接著藉由一ADC 108而被轉換，並且最後被傳送至該訊息編碼器模組100。在另一實施例中，來自該些類比感測器107的資訊係首先藉由一ADC108而被轉換，並且接著藉由一多工器111來加以選擇。
在一較佳實施例中，該主動式指示筆800係包括一或多個開關或按鈕110。來自這些開關或按鈕110的數位信號係經由一數位資料模組112而被饋送至該訊息編碼器模組100以用於編碼。
本發明的主動式指示筆因此是盡可能簡單的，而且並不需要任何接收器來用於從該電容式觸控裝置接收同步化的資訊。其於是為容易且便宜製造的。
所提出的主動式指示筆800係不斷地注入一信號到該電容式觸控裝置中，並且因此一旦該指示筆800的尖端3是足夠靠近該電容式觸控裝置的表面後，該被注入的信號之一經衰減的版本可以見於該些電荷感測器的輸出處。該指示筆之最小的偵測距離是數個參數的一函數，該些參數係包含該指示筆尖端3的幾何、該電容式觸控裝置200的特徵以及該指示筆信號偵測裝置的功能(尤其是其信號對雜訊比的效能)。實際上，例如是小於10毫米的幾毫米之盤旋距離都可被思及。
如同所論述的，手指觸碰的偵測係依賴相當大的信號擺幅的 使用，該信號擺幅是藉由該電荷驅動器203而被起始，並且藉由該電荷感測器204來加以處理。這些活動是發生在專用的時間槽期間，該有用的指示筆信號在該些時間槽期間是難以與正常的手指觸碰的電荷轉換輸出做區別。
本實施例的一有利的特點是在於避免這些用於處理該指示筆信號之專用的時間槽。
如同所論述的，該些電荷感測器的輸入CSi總是位在一虛擬的接地位準。為了傳遞該指示筆信號，所提出的系統係利用該電荷感測放大器305的重置模式與其非理想的本質的一結果結合，以便於找出該指示筆800的X位置。
當該信號CSAr被發出時，該開關Sw1係被閉路，因而該電荷感測放大器305是在抵消儲存模式(或是重置模式)中，而且並未作用在手指觸碰的偵測過程中。
圖17係展示一電荷感測放大器305在此重置模式期間的視圖，其係介於來自該主動式指示筆的信號的注入點(Vin)與該電荷感測放大器的輸出Vout之間。該電容Cin係代表將該指示筆800的注入點連接至運算放大器305的負輸入之有效電容。因為該電荷感測放大器305的開關Sw1係非理想的，因此其"導通"電阻值不是0Ω，因而其在圖17中是藉由該電阻器Ron來加以表示。
在忽略該運算放大器305的缺陷(有限的開迴路增益A0以及增益頻寬乘積GBW)下，其轉換函數Vout/Vin係藉由以下所給出：Vout/Vin=(-j．Ron．Cin．ω)/(1+j．Ron．Cfb．ω)
此轉換函數在原點係呈現一個0，並且因此對應到一高通濾波的動作。當ω→∞時的限制項"-Cin/Cfb"係代表非常高頻之增益的最大值。
若該運算放大器的缺陷接著被引入，則這些項會進一步限制在超過該增益頻寬乘積(GBW)值的高頻的增益。整體而言，該轉換Vout/Vin係呈現一帶通特性，其具有一超過該運算放大器的增益頻寬乘積的值之通常例如是小於10MHz的幾MHz之高頻衰減(roll-off)。此係被描繪在圖18中。
若從該主動式指示筆發射的信號的頻率係正確地被選擇，亦即若從該主動式指示筆發射的信號的頻率是屬於在該重置模式中的電荷感測放大器305的帶通特性的頻率範圍，則觸控面板以及在重置模式中的CSA之組合係能夠在重置模式中的CSA的輸出傳送該信號(儘管受到衰減)。此信號係包含用以判斷該主動式指示筆的X座標之資訊。
圖19係展示該電荷感測器208的一第一實施例。其可被利用在根據圖21及22的實施例之一種電容式觸控裝置中。其與已知的電荷感測器不同，因為其係包括一模組312以用於傳遞該主動式指示筆800的X座標(styx[k：0])至該數位信號處理模組(DSP)，該模組312係被稱為指示筆信號振幅偵測及轉換(SSADC)。
一個一般的SSADC模組的一個例子係被展示在圖25中。其係包括一濾波器601，接著是一放大器602。在一較佳實施例中，該濾波器601是一帶通濾波器以便於只有饋送所關注的頻率至該放大器，亦即只有從該主動式指示筆800發射的信號的頻率。該放大器602的輸出係被饋入一波峰偵測器603，該波峰偵測器603係被配置以在該電路藉由所發出的信號"en"(致能)被致能的時間期間，用於儲存由來自該主動式指示筆的進入的信 號所呈現之最大的振幅。最終，此波峰振幅係藉由一類比至數位轉換器(ADC)604來加以轉換，其係產生一包含該些指示筆座標styc[k：0]的數位座標字，以用於進一步的處理。
該SSADC模組可被置放在每一個如同在圖28及29的實施例中所示的電荷感測器208中、或是每"N"個電荷感測器213可被置放一次，即如同在圖30的較佳實施例中所繪者。
在圖30的較佳實施例中，一多工器214(例如N至1的多工器)係依序地連接"N"個電荷感測器213的輸出至單一SSADC模組215。該m/N個SSADC模組215的輸出係接著透過一指示筆座標資料獲得模組209而被饋入一DSP。此實施例的電荷感測器213的細節係被描繪在圖20a及20b中。
當該些電荷感測器是在一感測模式中以便於偵測一或多個手指觸碰時，其對於指示筆座標資料獲得模組209的輸出係透過一觸控行資料獲得模組205而被饋送到一DSP。
在該DSP中，該些觸碰的座標及/或該指示筆800的座標將會被計算出，例如而且是一種非限制性的方式是藉由利用在WO2012034715中所敘述的方法。在另一實施例中，該指示筆尖端3在該電容式觸控裝置200之上的準確的局部化(localization)係需要來自數個相鄰的列以及數個相鄰的行之資料，因為必須發生某種形式的2維內插法。由於該被注入的信號的主動的本質並且因為縮減的尖端直徑，因而此內插法可能是不同於用在定位手指觸碰的技術。
該電荷驅動器通常在該些列線的輸入處呈現一低的阻抗 值。為了讀取來自該主動式指示筆800的信號，在一並未用於該手指觸碰偵測的時間槽期間，亦即較佳的是在該些電荷感測器的重置階段期間(因為該些電荷驅動器在此時間期間通常是在非作用的模式中)，將目前藉由該標記tk所選的電荷驅動器設置在一高阻抗的模式是必要的。
圖21係展示該電荷驅動器的預驅動器及驅動器的一實施例。有關該已知的預驅動器及驅動器，其係包括內含在藉由虛線所界定的區域中的模組，亦即一高阻抗的控制輸入(信號hiz)，其係經由該模組38而被饋送至該些布林AND邏輯閘35、36及37。該布林AND邏輯閘35係被設置在高側的驅動器25與高側的開關28之間，該布林AND邏輯閘36係被設置在非作用狀態的驅動器26與靜止側(rest side)的開關32之間，並且該布林AND邏輯閘37係被設置在低側的驅動器27與低側的開關30之間。
由於該高阻抗的控制輸入(信號hiz)，該電荷驅動器之高側的開關28、低側的開關30以及靜止側的開關32可被迫使在關斷狀態中，因而當該電荷驅動器並未用於該手指觸碰偵測時，其係進入一高阻抗的模式。
尤其，確實需要在該指示筆的收聽階段期間被設置在該關斷狀態中的是該靜止側開關32，因為該高側的開關28以及低側的開關30原則上分別已經在此特定的時間被關斷。
如同所預期的，在一較佳實施例中，該電荷驅動器在對應於該電荷感測器的重置階段的時間槽中是進入一高阻抗的模式。事實上，該些電荷驅動器在此時間窗期間通常是閒置在一藉由Vr所界定的固定的DC位準。
圖22係展示該電荷驅動器206的一第一實施例，並且其係 例如被使用在圖28的電容式觸控裝置中。其係包括一SSADC區塊506，該SSADC區塊506係藉由該標記輸入tk以及rxtxb信號的一布林AND邏輯模組505的輸出504而被致能。
該rxtxb信號係被定義為一在該CD信號是非作用時而被發出的信號。在一例子中，該rxtxb信號係被定義為一在該觸碰驅動器並未被用於該手指觸碰偵測時而被發出的信號。在一較佳實施例中，此rxtxb信號係在該CSAr信號被發出時而被發出，因而該rxtxb信號是在該電荷感測放大器的重置模式期間被發出。以此種方式，利用藉由該CSAr信號所給予的時序是可能的，該CSAr信號係為了該手指觸碰偵測而自動被產生。
在另一實施例中，該rxtxb信號並不對應於該CSAr信號，並且在這兩個信號之間的時間移位可以是用一種人工或自動的方式而為可調整的。在一實施例中，由於控制暫存器的關係，此調整係人工地加以設定。
該SSADC區塊506因此可以關連到在該電容式觸控裝置的列，以判斷該指示筆的Y座標styy[k：0]。這些座標係透過一可見於圖21中的Y主動式指示筆及筆數位資料模組207而被傳送至一DSP。
由於一次只有一標記tk是作用中的，因此在一較佳實施例中，單一SSADC 211係被所有的電荷驅動器所共用。此較佳的電荷驅動器的一個例子係被展示在圖24中以及在圖29及30中。在此例中，一連線的OR線(在圖17中的信號"WO")係可以藉由一開關Sw2來關連到該電荷驅動器的輸出CD。每當該標記tk以及藉由信號rxtxb所界定的時間槽被發出時，此開關Sw2係藉由利用該布林AND邏輯模組505而被起動。
所有連線的OR線係連接在一起並且關連到在圖29及30中的單一SSADC區塊211。此亦可以見於在圖27中的時序圖中，其中一用於該指示筆的Y位置之正弦波的位準的量測是以藉由該標記tk的循環所施加的步調而依序地加以執行。
為了平衡在該電容式觸控裝置X及Y邊界的阻抗，可能的是並未被該循環標記tk選擇的CD驅動器可以利用和該靜止側開關32所施加者不同的另一阻抗而被加載。換言之，未被選擇的CD驅動器係呈現一給定的阻抗至未被選擇的列，而被生效的CD驅動器確實是在高阻抗，並且其列係被關連到該連線的OR線。
該連線的OR線(信號"mxrow")可能在藉由信號"rxtxb"所施加的時間槽期間載有該指示筆信號，以用於藉由該SSADC區塊211來處理。
藉由繼續敘述：
-圖28的實施例：
該主動式指示筆的X座標：每個電荷感測器208(對應於圖19的實施例)係包含一SSADC模組312，該SSADC模組312係容許在該電荷感測器208的重置模式期間判斷出該主動式指示筆800的X座標styx[k：0]；該些X座標styx[k：0]係透過一X指示筆座標資料獲得模組209'而被傳送至一DSP。
該主動式指示筆的Y座標：每個電荷驅動器206(對應於圖22的實施例)係包含一SSADC模組506，該SSADC模組506係容許以一藉由該rxtxb信號所決定的步調來判斷出該主動式指示筆800的Y座標styy[k：0]。在一較佳實施例中，此rxtxb信號係在該電荷感測器的重置模式期間被發出，因而該主動式指示筆800的Y座標styy[k：0]係在該電荷感測器208的重置模式 期間被判斷出。該些Y座標styy[k：0]係透過一Y指示筆座標資料獲得模組207而被傳送至一DSP。
-圖29的實施例：
該主動式指示筆的X座標：如同針對於圖28的實施例。
該主動式指示筆的Y座標：單一SSADC 211係被所有的電荷驅動器210所共用(對應於圖24的實施例)。該主動式指示筆800的Y座標styy[k：0]的判斷係以一藉由該rxtxb信號所決定的步調來加以執行。在一較佳實施例中，此rxtxb信號係在該電荷感測器的重置模式期間被發出，因而該主動式指示筆800的Y座標styy[k：0]係在該電荷感測器208的重置模式期間被判斷出。該Y座標styy[k：0]係透過和用於判斷該些X座標相同的指示筆座標資料獲得模組209而被傳送至一DSP。
-圖30的實施例：
該主動式指示筆的X座標：單一SSADC 215係被N個電荷感測器213所共用(對應於圖13a及13b的實施例)。該主動式指示筆800的X座標styx[k：0]的判斷係在該電荷感測器213的重置模式期間被執行。該些X座標styx[k：0]係透過和用於判斷該些Y座標相同的指示筆座標資料獲得模組209而被傳送至一DSP。
該主動式指示筆的Y座標：如同針對於圖29的實施例。
所提出的用於找出該主動式指示筆800的X及Y座標之方式、但未被圖28至30所描繪的任意組合也是可行的。例如，如同在圖30中所繪地找出該主動式指示筆800的X座標並且如同在圖28中所繪地找出該主動式指示筆800的Y座標是可行的。
對於該手指觸碰偵測而言，一參考影像係利用至少一幀來加以獲得，藉此對應於"n"個由"m"個行信號所做成的列之順序的獲得的數位資料係被儲存。此設計可以針對於如同由圖28及29所描繪的指示筆參考影像的獲得來加以複製。
若該指示筆位置以及注入狀況在一幀期間並未顯著地改變，則此係表示該X座標資料(其被假設是該Y位置的一弱函數)將會被平均"n"次。換言之，非常類似的X資料將會被獲得"n"次。這是在圖23中所提出的較佳實施例之原因。因為一個N至1多工器214係被使用於該X的判斷，因此m*(N-1)/N的冗餘資料係在每個列獲得期間失去。若在"N"前面的列的數目"n"比較大的話，則對於每個獲得的幀而言，每個行的X座標仍然將會被平均m/N次。這些用於實施該指示筆的X及Y座標的判斷的各種可能性都允許對於其局部化的複雜度相對準確性之間做取捨。
在圖16的實施例中，該主動式指示筆800可能可以傳送被編碼且注入到該電容式觸控裝置200中作為一調變的波之"筆數位資料"。由於該指示筆不斷地發射而且並未與該電容式觸控裝置200同步化，為了在不干擾到該手指觸碰偵測的系統下取出這些資料，該資料處理器必須利用一足夠長的連續的時間槽，以便於從進入的資料串流找到並且取出該筆資料("酬載")。
為了該目的，所提出的系統係利用分隔兩個幀的時間，並且該時間將會被稱為"TP_frame_sync"。其係可見於圖27中的第一條線。
圖27係描繪選擇一給定的列之標記tk，其係從第一列(Y[1])循環至最後一個列(Y[n])。在循環回到該第一列並且開始掃描另一幀之前， 有一藉由信號"frx"被發出所描述特徵之可利用的時間槽，亦即該TP_frame_sync的期間。
如同在圖24中所繪，由於該布林OR邏輯模組507，一被發出的信號"frx"係使得所有的電荷驅動器都被設置在高阻抗的模式中，而不論該標記tk以及rxtxb輸入信號的狀態為何。因此，信號"WO"係從該電容式觸控裝置200的所有的列收集可能被注入的信號，並且可能連接該指示筆之調變的資料至可見於圖29及30中的指示筆資料抽取器(SDX)模組212的輸入。
此種SDX模組212的一個例子係被描繪在圖26中。當藉由信號"en"而被致能時，連接至圖22及23的實施例中的線"mxrow"之"cdi"輸入信號係首先藉由該解調器701而被解調變以便於取出該資料串流，接著時脈及資料係在該時脈及資料回復(CDR)模組702內被回復。最後，該酬載係從該資料串流中被識別出，並且藉由該資料抽取器及解串列器(deserializer)模組704而被解串列，以產生一並列的字styd[1：0]。
在圖28的實施例中，每個電荷驅動器206係包括一如同可見於圖22的SDX模組509。在此一情形中，在圖28中的模組207不僅容許該主動式指示筆800的Y座標的判斷，而且亦容許該筆數位資料的判斷。
在本發明中之一較佳的特點係表示此是實行本發明的最佳方式，但是該特點可被在申請專利範圍的範疇內之任何其它的特點所取代。換言之，保護的範疇並未受限於該較佳的特點，而是可以用任何其它的方式加以執行。
各種對於所述的本發明的實施例之修改及變化對於熟習此 項技術者而言將會是明顯的，而不脫離如同在所附的申請專利範圍中所界定的本發明的範疇。儘管本發明已經相關特定的較佳實施例來加以敘述，但應瞭解的是所主張的本發明不應該不適當地受限於此特定實施例。
3'‧‧‧導電的核心
9‧‧‧力偵測機構
9.1‧‧‧殼體
11‧‧‧桿
13‧‧‧凹處

Claims (32)

  1. 一種主動式位置指示器，其係包括一可移動的尖端元件(10)，其係被配置以根據作用在一尖端(3)上的力以從一最初的位置在一位移方向上被位移一尖端位移，該尖端(3)係被配置在該尖端元件(10)的一遠端上；一用於偵測一作用在該尖端(3)上的力之力感測器，其中該力感測器係包括一作用在該尖端元件(10)上以對抗該尖端位移的彈性元件以及一用於轉換該尖端元件(10)的該尖端位移成為一電性信號的轉換器裝置；其中該彈性元件是一彈簧片(15、21)。
  2. 根據申請專利範圍第1項之主動式位置指示器，其中對於該彈簧片(15、21)在該尖端元件(10)上的每個力，一作用在該尖端元件(10)上之不同的力係利用該力感測器來加以量測。
  3. 根據申請專利範圍第1項之主動式位置指示器，其中該彈簧片(15、21)係非線性的，並且具有一根據該尖端位移而定的剛度。
  4. 根據申請專利範圍第3項之主動式位置指示器，其中該彈簧片(15、21)的剛度係隨著增加的尖端位移而增加。
  5. 根據申請專利範圍第1項之主動式位置指示器，其中該彈簧片(15、21)係從一薄片材料所形成的，其中至少一彈性薄片部分(15.1、21.1)係從該薄片表面被彎曲在某一角度下，其中該彈簧片(15、21)係被配置成該薄片材料的薄片表面法線是與該位移方向成垂直的，並且其中該至少一彈性薄片部分(15.1、21.1)是在該位移方向的方向上有彈性的。
  6. 根據申請專利範圍第1項之主動式位置指示器，其中該彈簧片(15)係 包括由該彈簧片(15)的一薄片材料所做成的固定的構件(15.3)，以用於固定該彈簧片(15)。
  7. 根據申請專利範圍第1項之主動式位置指示器，其中該彈簧片(15、21)係包括至少兩個在該位移方向上有彈性並且作用以對抗在該尖端(3)上的該力之彈性薄片部分(15.1、21.1)。
  8. 根據申請專利範圍第7項之主動式位置指示器，其中該至少兩個彈性薄片部分(15.1、21.1)係包括至少一第一彈性薄片部分(21.11)，其被配置以在該彈簧片(21、15)對於小的力之一第一壓縮範圍接觸該尖端元件(10)，以及至少一第二彈性薄片部分(21.12)，其被配置以在該第一壓縮範圍之後，在該彈簧片(21、15)對於較大的力之一第二壓縮範圍接觸該尖端元件(10)。
  9. 根據申請專利範圍第8項之主動式位置指示器，其中該至少一第二彈性薄片部分(21.12)係具有一比該至少一第一彈性薄片部分(21.11)大的剛度。
  10. 根據申請專利範圍第7項之主動式位置指示器，其中該彈簧片(15)係具有一環的形狀，其中該環的中心軸係平行於該位移方向，並且其中至少一環區段係在該位移方向上被彎曲，以分別形成一彈性薄片部分(15.1)。
  11. 根據申請專利範圍第7項之主動式位置指示器，其中該至少一彈性薄片部分(21.1)的每一個係被彎曲成使得該彎曲的邊緣是在該彈簧片(21)的圓周側的方向上，並且該彈性薄片部分(21.1)的末端係指向該彈簧片(21)的中心(C)。
  12. 根據申請專利範圍第11項之主動式位置指示器，其中該至少兩個彈性薄片部分(21.1)係從一薄片材料被裁切成為在該薄片材料的一中心(C)與一彎曲的邊緣之間的三角形片。
  13. 根據申請專利範圍第1項之主動式位置指示器，其中該力感測器係包括一力偵測機構殼體(9.1)，並且該彈簧片(15、21)係被配置在介於一殼體壁與該尖端元件(10)之間的該力偵測機構殼體(9.1)中，其中該尖端元件(10)係被引導進入該力偵測機構殼體(9.1)中。
  14. 根據申請專利範圍第13項之主動式位置指示器，其中該力偵測機構殼體(9.1)係具有一中空的圓柱的形式，其中該尖端元件(10)係沿著該圓柱軸移動。
  15. 根據申請專利範圍第1至14項中的任一項之主動式位置指示器，其係包括一位置信號電路，該位置信號電路係透過該彈簧片(15、21)來與該可移動的尖端元件(10)連接，並且被配置以產生一指示器位置信號以被施加在該尖端(3)上，其中該彈性元件是導電的。
  16. 根據申請專利範圍第1項之主動式位置指示器，其中該轉換器是一具有一根據該尖端位移而定的電容值的電容性元件。
  17. 根據申請專利範圍第16項之主動式位置指示器，其中該電容性元件係包括一根據該尖端位移而定的電容器距離、以及一根據該尖端位移而定的電容器表面積。
  18. 一種偵測在一主動式位置指示器的一尖端(3)上的一力之方法，其係包括以下步驟：根據在該尖端(3)上的該力以偵測該尖端(3)的一尖端位移；其中，一彈簧片係被用來作用對抗由被施加在該尖端(3)上的該力所引起的該尖端位移。
  19. 一種觸控系統，其係包括：根據申請專利範圍第1至18項中的任一項之一主動式位置指示器(800、5)，其被配置以發射一尖端(3)的一指示器位置信號；一觸控裝置，其係被配置以所發射的指示器位置信號為基礎來偵測該主動式位置指示器的該尖端(3)的位置。
  20. 根據申請專利範圍第19項之觸控系統，其中該主動式位置指示器(800、5)係包括一振盪器(1、101)，該振盪器(1、101)係被配置以便於持續地發射該指示器位置信號；該觸控裝置是一電容式觸控裝置(200)，其係被配置為在一重置階段(1000)中，接著是一不同於該重置階段(1000)的手指觸碰感測階段(2000)，手指觸碰係唯一在該手指觸碰感測階段(2000)期間被感測，其中該電容式觸控裝置(200)係被配置以在該重置階段(1000)期間感測來自該主動式位置指示器(800)的該指示器位置信號，其中該電容式觸控裝置(200)係包括至少一電荷感測器(208、213)，該電荷感測器(208)係包括一電荷感測器放大器(305)，該電荷感測器放大器(305)係包括一輸入(CSi)以及一輸出(csaout)，以及一介於該輸入(CSi)以及該輸出(csaout)之間的開關(Sw1)，該開關(Sw1)係被配置以被開路及閉路，該電荷感測器放大器(305)係被配置以用於在該開關(Sw1)被閉路時，透過該開關(Sw1)的一非零電阻值(Ron)以從該輸入(CSi)傳送該主動式位置指示器(800)的該指示器位置信號至該輸出(csaout)，以便於連接該輸入(CSi)與該輸出(csaout)。
  21. 根據申請專利範圍第20項之觸控系統，該重置階段(1000)係對應於該開關(Sw1)被閉路的時間期間，以便於連接該輸入(CSi)與該輸出(csaout)。
  22. 根據申請專利範圍第20項之觸控系統，其中該電容式觸控裝置(200)係包括複數個依序地藉由一標記(tk)而被致能的線(Y[1]、…、Y[n])，其中每次一線係被致能，其係被配置為在該重置階段(1000)中，接著是該手指觸碰感測階段(2000)，手指觸碰係唯一在該手指觸碰感測階段期間被感測，主動式位置指示器係唯一在該重置階段期間被感測。
  23. 根據申請專利範圍第20項之觸控系統，其中從該主動式位置指示器(800)所發射的該指示器位置信號的頻率係屬於在該重置模式(1000)中的該電荷感測放大器(305)的帶通特性的頻率範圍。
  24. 根據申請專利範圍第20項之觸控系統，其中每個電荷感測器(208)係包括一用於計算該主動式位置指示器(800)的X座標之位置指示器信號振幅偵測及轉換模組(312)。
  25. 根據申請專利範圍第20項之電容式觸控系統，其係包括至少一N至1多工器(214)，其係被配置以用於依序地連接N個電荷感測器(213)的輸出至單一位置指示器信號振幅偵測及轉換模組(215)，以用於計算該主動式位置指示器(800)的X座標。
  26. 根據申請專利範圍第20項之觸控系統，其係包括至少一電荷驅動器(206、210)，每個電荷驅動器(206、210)係被配置以用於響應於一輸入信號(tk)以定址一驅動信號至該電容式觸控裝置(200)的一對應的列，其中該電荷驅動器(206、210)係被配置為在一其並未被用於該手指觸碰偵測的時間槽期間是在一高阻抗的模式中，以便於讀取來自該主動式位置指示器(800)的該指 示器位置信號。
  27. 根據申請專利範圍第26項之觸控系統，其中每個電荷驅動器(206、210)係包括：一高側的開關(28)，一低側的開關(30)，一靜止側開關(32)，一高側的驅動器(25)，一低側的驅動器(27)，一靜止側驅動器(26)，一布林AND邏輯閘(35)，其被設置在該高側的驅動器(25)與該高側的開關(28)之間，一布林AND邏輯閘(37)，其被設置在該低側的驅動器(27)與該低側的開關(30)之間，一布林AND邏輯閘(36)，其被設置在該靜止側驅動器(26)與該靜止側開關(32)之間，一高阻抗的控制輸入(hiz)，其被配置以迫使該高側的開關(28)、該低側的開關(30)以及該靜止側開關(32)在一關斷狀態中，並且接著在該高阻抗的模式中。
  28. 根據申請專利範圍第26項之觸控系統，其中在該電荷驅動器(206、210)並未被用於該手指觸碰偵測的期間的該時間槽係對應於該重置階段(1000)。
  29. 根據申請專利範圍第26項之觸控系統，其中每個電荷驅動器(206) 係包括一用於計算該主動式位置指示器(800)的Y座標的位置指示器信號振幅偵測及轉換模組(506)。
  30. 根據申請專利範圍第26項之觸控系統，其係包括用於所有的電荷驅動器(210)的單一位置指示器信號振幅偵測及轉換模組(211)，以用於計算該主動式位置指示器(800)的Y座標。
  31. 根據申請專利範圍第30項之觸控系統，其係包括藉由一開關(Sw2)以連接至每個電荷驅動器(210)的該輸出(CD)之一連線的OR線(WO)，該開關(Sw2)係被配置以在一標記(tk)以及一界定在該電荷驅動器(210)並未被用於該手指觸碰偵測的期間的時間槽之信號(rxtxb)被發出時加以啟動，該連線的OR線(WO)係連接至該單一位置指示器信號振幅偵測及轉換模組(211)。
  32. 根據申請專利範圍第20項之觸控系統，其中該主動式位置指示器(800)係包括一編碼器(101)及/或一調變器(101)，以用於傳送編碼及/或調變的筆數位資料到該電容式觸控裝置(200)中，該電容式觸控裝置(200)係被配置以便於在分開兩個連續的幀的時間期間（TP_frame_sync)取出該資料，每個幀係對應於其中該標記(tk)從該電容性觸控面板(200)的一第一列(Y[1])循環到最後一列(Y[n])的時間。
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