TWI612446B - 觸控系統、觸控筆及其偵測方法 - Google Patents

Abstract

本發明為一種觸控筆及其偵測方法，該觸控筆用以在一觸控裝置上操作，沿著該觸控筆的筆身軸向依序設有一第一電極、一第二電極以及一第三電極，該第二電極與該第三電極相隔一第一距離，設在觸控筆內的一控制器係提供具有不同頻率的三個驅動信號分別給該第一電極至第三電極，使觸控裝置分別產生第一感應資訊、第二感應資訊及第三感應資訊，該觸控裝置根據該第二感應資訊及第三感應資訊判斷該觸控筆的一傾斜角或一方位資訊。

Description

觸控系統、觸控筆及其偵測方法

本發明關於觸控偵測，尤指一種觸控筆及其偵測方法。

觸控裝置，例如觸控板(touch pad)或觸控面板(touch panel)已廣泛應用在電子產品，使用者可以利用手指或觸控筆等物件在一觸控裝置的表面上進行操作，實現輸入目的。觸控筆之傾斜狀態或方向可提供一些應用程式在執行特定功能時的參考依據。

本發明的主要目的是提供一種觸控筆及其偵測方法。

為達成前述目的，本發明之觸控筆用以在一觸控裝置上操作，該觸控筆包含： 一筆身，沿著筆身軸向依序設有一第一電極、一第二電極以及一第三電極，該第二電極與該第三電極相隔一第一距離；以及 一控制器，位於該筆身內部，該控制器提供具有第一頻率的一第一驅動信號，具有第二頻率的一第二驅動信號，以及具有第三頻率的一第三驅動信號，該第一頻率，該第二頻率與該第三頻率為三個不同的頻率； 其中，該第一電極、第二電極與第三電極，分別且同時接收該第一驅動信號、第二驅動信號與該第三驅動信號，該第二電極及該第三電極係被用來在該觸控裝置上產生第二感應資訊及第三感應資訊，以供該觸控裝置判斷該觸控筆的一傾斜角或一方位資訊，該第一電極係被用來發射信號給該觸控裝置，以供該觸控裝置判斷獲得該觸控筆的位置。

本發明之觸控筆的傾斜偵測方法，用於判斷該觸控筆與一觸控裝置之間的傾斜角，該觸控筆包括一第一電極、一第二電極以及一第三電極，該第二電極與該第三電極相隔一第一距離，該方法包含： (a)利用該觸控裝置偵測該觸控筆； (b)對於步驟(a)的偵測結果進行處理，獲得對應一第一頻率的一第一感應資訊，對應一第二頻率的一第二感應資訊，以及一對應第三頻率的第三感應資訊； (c)根據該第一感應資訊計算該觸控筆的位置；(d)根據該第二感應資訊計算一第二二維座標，以及根據該第三感應資訊計算一第三二維座標； (e)計算該第二二維座標與第三二維座標之間的一第二距離；以及 (f)根據該第一距離與該第二距離決定該傾斜角。

本發明之又一觸控筆的傾斜偵測方法，用於判斷該觸控筆與一觸控裝置之間的方位資訊，該觸控筆包括一第一電極、一第二電極以及一第三電極，該第二電極與該第三電極相隔一第一距離，該第一電極、該第二電極與第三電極分別被同時施加具有第一頻率、第二頻率以及第三頻率的驅動信號，該方法包含： (a)利用該觸控裝置偵測該觸控筆； (b)對於步驟(a)的偵測結果進行處理，獲得對應該第一頻率的一第一感應資訊，對應該第二頻率的一第二感應資訊，與對應該第三頻率的一第三感應資訊； (c)根據該第一感應資訊計算該觸控筆的位置；以及 (d)根據該第二感應資訊與第三感應資訊決定一方位資訊。

本發明係提供一種觸控系統，包含有： 一觸控筆，包含有: 一筆身，沿著筆身軸向依序設有一第一電極、一第二電極以及一第三電極，該第二電極與該第三電極相隔一第一距離；以及 一控制器，位於該筆身內部，該控制器提供具有第一頻率的一第一驅動信號，具有第二頻率的一第二驅動信號，以及具有第三頻率的一第三驅動信號，該第一頻率，該第二頻率與該第三頻率為三個不同的頻率，其中，該第一電極、第二電極與第三電極，分別且同時接收該第一驅動信號、第二驅動信號與該第三驅動信號；以及 一觸控裝置，用以偵測該觸控筆並對偵測結果進行處理，獲得對應該第一頻率的一第一感應資訊，對應該第二頻率的一第二感應資訊及對應該第三頻率的一第三感應資訊，該觸控裝置根據該第二感應資訊及第三感應資訊進行運算，以判斷該觸控筆的傾斜角或方位資訊。

請參考圖1，為本發明一觸控系統的示意圖，該觸控系統包含一觸控筆100及一觸控裝置300，根據本發明，可以判斷出該觸控筆100的一傾斜角或一方位資訊。首先說明傾斜角及方位資訊的意義，請參考圖2所示，傾斜角θ係表示該觸控筆100與觸控裝置300的表面之間所構成的夾角；另請參考圖3的俯視圖所示，在本發明的一實施例中，根據該觸控裝置300的水平方向與垂直方向，可以定義出東、西、南、北、東北、東南、西南、西北、中心等九個方位，方位資訊即代表該觸控筆100的前端到尾端是朝向上述哪一個方向。在其他的實施例中，根據該觸控裝置300的水平方向與垂直方向可以定義出更多的方位，例如360度，方位資訊即代表該觸控筆100的前端到尾端是朝向哪一個方位。請注意，圖3中所標示的”中心”，並非意謂著觸控裝置300的中心。基於方便理解，圖3中的”中心”可以被視為觸控筆100前端在觸控裝置300的位置。當觸控筆幾乎或完全垂直於觸控裝置300平面時，觸控筆100的方位資訊會被判斷成”中心”，因為此時的觸控筆，並不偏向其他八個方向之一。如圖4所示，根據本發明一實施例，該觸控筆100包含一筆身10及一控制器20，該筆身10的其中一端具有一筆頭部H，在該筆頭部H上沿著筆身10的軸向依序設有一第一電極11、一第二電極12及一第三電極13，其中該第二電極12及第三電極13之間相隔一第一距離D1。在圖4所示的實施例中，該第一電極11～第三電極13為環形電極，環設於筆頭部H。該第一電極11配置在該筆頭部的最前端。該控制器20位在筆身10的內部，用於提供具有第一頻率的一第一驅動信號，具有第二頻率的一第二驅動信號，以及具有第三頻率的一第三驅動信號，其中，該第一頻率～第三頻率是三個不同的頻率。在圖4所示的實施例中，該控制器20包含有一第一信號產生器21、一第二信號產生器22及一第三信號產生器23，該第一信號產生器21電連接該第一電極11，該第二信號產生器22電連接該第二電極12，該第三信號產生器23電連接該第三電極13。該第一信號產生器11係用以提供該第一驅動信號給該第一電極11，該第二信號產生器22係用以提供該第二驅動信號給該第二電極12，該第三信號產生器23係用以提供第三驅動信號給該第三電極13。該第一電極11、第二電極12與第三電極13分別且同時接收該第一驅動信號、第二驅動信號與該第三驅動信號，該第二電極12及該第三電極13係被用來在該觸控裝置300上產生第二感應資訊及第三感應資訊，以供該觸控裝置300判斷該觸控筆100的一傾斜角或一方位資訊，該第一電極11係被用來發射信號給該觸控裝置300，以供該觸控裝置300獲得該觸控筆100的位置。在一實施例中，該控制器20係同時且分別輸出該第一、第二與第三驅動信號給該第一電極11、第二電極12以及第三電極13。在其他實施例中，第一電極11、第二電極12以及第三電極13係設置在不同的位置，例如，第三電極13設置於筆身10的末端。

該觸控裝置300用於偵測該觸控筆100。偵測的結果經過處理(例如傅立葉轉換)，可以得到對應該第一電極11的第一感應資訊Sense_data1、對應該第二電極12的第二感應資訊Sense_data2與對應該第三電極13的第三感應資訊Sense_data3，其中，根據該第二感應資訊Sense_data2與第三感應資訊Sense_data3可決定該觸控筆100的傾斜角或方位資訊。該觸控裝置300可以是一觸控板(touch pad)、一觸控面板(Touch panel)或一繪圖板(Graphic tablet/digitizer)，在一實施例中，如圖5所示，該觸控裝置300包含有沿一第一方向(如X方向)排列的複數個第一感應電極310，沿一第二方向(如Y方向)排列的複數個第二感應電極320，該複數個第一感應電極310與該複數個第二感應電極320絕緣垂直相交，惟其它配置方式亦是可行。

請參考圖6所示，為本發明之觸控筆之偵測方法的一實施例，可以用來偵測觸控筆的傾斜角θ。該偵測方法可應用於前述觸控系統，其中，該偵測方法包含以下步驟：

S61：同時施加一第一頻率的一第一驅動信號、一第二頻率的第二驅動信號與一第三頻率的第三驅動信號分別至該第一電極、該第二電極與該第三電極；

S62：利用該觸控裝置偵測該觸控筆；

S63：對偵測結果進行處理，獲得對應第一頻率的一第一感應資訊，對應第二頻率的一第二感應資訊，與對應第三頻率的一第三感應資訊；

S64：根據該第一感應資訊計算該觸控筆的位置；

S65：根據該第二感應資訊計算一第二二維座標，以及根據該第三感應資訊計算一第三二維座標；

S66：計算該第二二維座標與第三二維座標之間的一第二距離；

S67：根據該第一距離D1與該第二距離D2決定一傾斜角。

上述各步驟S61~S67係進一步詳細說明如後：

實現步驟S61的方式之一，係由該觸控筆100的控制器20同時輸出第一頻率的第一驅動信號給該第一電極11，第二頻率的第二驅動信號給該第二電極12，第三頻率的第三驅動信號給該第三電極13。

步驟S62是藉由觸控裝置300偵測觸控筆100。觸控筆100的三個電極11、12與13造成觸控裝置的感應電極310與320的電性變化。藉由感應電極310與320的電性變化可以判斷觸控筆100的狀態。在一實施例中，在步驟S62從觸控裝置300的多個第一感應電極310與多個第二感應電極320接收感測資料。在另一實施中，從多個第一感應電極310或多個第二感應電極320接收感測資料，接收到的感測資料與各個第一感應電極310與各個第二感應電極320之間的電容量有關。

步驟S63是對於步驟S62的偵測結果進行處理。在步驟S62進行偵測的結果包括從多個第一感應電極310與/或多個第二感應電極320接收到的感測資料，該些感測資料經過處理(例如傅立葉轉換)後，可以分別得到對應於該第一頻率的第一感應資訊Sense_data1，對應於第二頻率的第二感應資訊Sense_data2與對應於第三頻率的的第三感應資訊Sense_data3。

進一步而言，如圖7所示，在該第一方向的該第一感應電極310的感測資料經過處理(例如傅立葉轉換)後，可以得到第一組感應量X1_data，第二組感應量X2_data與第三組感應量X3_data；同樣的，在該第二方向的第二感應電極320的感測資料經過處理(例如傅立葉轉換)後，可以得到第四組感應量Y1_data，第五組感應量Y2_data與第六組感應量Y3_data。在這個例子中，該第一感應資訊Sense_data1包含該第一組感應量X1_data與第四組感應量Y1_data；該第二感應資訊Sense_data2包含該第二組感應量X2_data與第五組感應量Y2_data；該第三感應資訊Sense_data3包含該第三組感應量X3_data與第六組感應量Y3_data。

在上述步驟中，觸控筆100的偵測結果被解析出三組感應資訊Sense_data1、Sense_data2與Sense_data3，每一組感應資訊可以被理解為觸控筆的一個電極對觸控裝置300所造成的影響。例如，第一組感應量X1_data即是代表第一電極11對多個感應電極310造成的電性變化。也就是說，解析出來的三組感應資訊Sense_data1、Sense_data2與Sense_data3，分別對應第一電極11、第二電極12與第三電極13。

在步驟S64中，根據第一組感應量X1_data計算出第一位置x1，根據第四組感應量Y1_data計算出一第四位置y1，第一位置x1與第四位置y1組成第一二維座標P1(x1,y1)。在一實施例中，使用第一二維座標P1(x1,y1)作為觸控筆100的位置。在其他實施例中，對第一組感應量X1_data與第四組感應量Y1_data，或者第一二維座標P1(x1,y1)進行補償或其他處理，以決定觸控筆100的位置。

在步驟S65中，根據第二組感應量X2_data計算出第二位置x2，根據第五組感應量Y2_data計算出一第五位置y2，第二位置x2與第五位置y2組成一第二二維座標P2(x2,y2)。根據第三組感應量X3_data計算出第三位置x3，根據第六組感應量Y3_data計算出一第六位置y3，第三位置x3與第六位置y3組成一第三二維座標P3(x3,y3)。

根據X方向與Y方向的感應量來計算二維座標，是觸控領域之人士所熟知，在此不再贅述。

在步驟S66，係計算該第二二維座標P2(x2,y2)與第三二維座標P3(x3,y3)之間的一第二距離D2。在一實施例中，將該第二二維座標P2(x2,y2)與第三二維座標(x3,y3)代入公式

計算出該第二距離D2，如圖8所示。

在步驟S67，根據該第一距離D1與該第二距離D2進行三角函數運算獲得傾斜角θ。傾斜角θ表示該觸控筆100相對該觸控裝置300的傾斜角度，在一實施例中，利用三角函數arccos(D2/D1)計算出該傾斜角θ，如圖2所示。在一實施例中，步驟S62到S67是由觸控裝置300所包括的一控制器330(如圖1所示)執行，該控制器330耦接該多個感應電極310與320。觸控裝置300的控制器330所計算出的傾斜角θ被傳送至一主機(host)，例如電腦的中央處理器(CPU)。

請參考圖9所示，為本發明觸控筆之偵測方法的另一實施例，可以用來偵測觸控筆的方位資訊。該偵測方法可以應用於前述觸控系統，該偵測方法包含以下步驟：

S91：同時施加一第一頻率的一第一驅動信號、一第二頻率的第二驅動信號與一第三頻率的第三驅動信號分別至該第一電極、該第二電極與該第三電極；

S92：利用該觸控裝置偵測該觸控筆；

S93：對偵測結果進行處理，獲得對應第一頻率的一第一感應資訊，對應第二頻率的一第二感應資訊，與對應第三頻率的一第三感應資訊；

S94：根據該第一感應資訊計算該觸控筆的位置；

S95：根據該第二感應資訊與第三感應資訊決定一方位資訊。

步驟S91、S92、S93與S94的技術內容請參考上述步驟S61、S62、S63與S64的說明，在此不再贅述。

請參考圖10所示，實現步驟S95決定方位資訊的第一實施例係包含有以下步驟：

S101：根據該第二感應資訊Sense_data2計算在第一方向上的一第二位置x2以及在第二方向上的一第五位置y2。

S102：根據第三感應資訊Sense_data3計算在該第一方向上的一第三位置x3以及在第二方向上的一第六位置y3。

S103：計算第三位置x3與第二位置x2之間的第一差值Δx。例如以第三位置x3減去第二位置x2獲得該第一差值Δx。

S104：判斷該第一差值Δx對應的一第一旗標值f1。在一實施例中，實現步驟S104的方式是將該第一差值Δx與一第一預設範圍(-TH1~TH1)進行比較以決定 一第一旗標值f1。第一差值Δx可以被理解為觸控筆100的第三電極13與第二電極12在第一方向(如X方向)上的相對位置關係。如圖11A~圖11C所示，如果第一差值Δx為正值，代表第三電極13在第二電極12的右邊，如果第一差值Δx為負值，代表第三電極13在第二電極12的左邊。在一實施例中，當第一差值Δx≧TH1時，第一旗標值f1被設定為3。當第一差值Δx≦-TH1時，第一旗標值f1被設定為1，當-TH1＜Δx＜TH1時，第一旗標值f1被設定為2。 <TABLE border="1" borderColor="#000000" width="85%"><TBODY><tr><td> 第一差值Δx與第一預設範圍的比較結果 </td><td> 第一旗標值f1 </td></tr><tr><td> Δx ≧ TH1 </td><td> 3 </td></tr><tr><td> Δx ≦ -TH1 </td><td> 1 </td></tr><tr><td> -TH1＜Δx＜TH1 </td><td> 2 </td></tr></TBODY></TABLE>

S105：計算第六位置y3與第五位置y2之間的第二差值Δy。例如以第六位置y3減去第五位置y2獲得該第二差值Δy。

S106：判斷該第二差值Δy對應的一第二旗標值f2。在一實施例中，步驟S106將該第二差值Δy與一第二預設範圍(-TH2~TH2)進行比較以決定一第二旗標值f2。該第二差值Δy可以被理解為觸控筆100的第三電極13與第二電極12在第二方向(如Y方向)上的相對位置關係。如果第一差值Δy為正值，代表第三電極13在第二電極12的上方。如果第一差值Δy為負值，代表第三電極13在第二電極12的下方。在一實施例中，當第一差值Δy≧TH2時，第二旗標值f2被設定為3。當第二差值Δy≦-TH2時，第二旗標值f2被設定為1，當-TH2＜Δy＜TH2時，第二旗標值f2被設定為2。在這個實施例中，第二旗標值f2代表觸控筆100在第二方向上的傾斜狀態。 <TABLE border="1" borderColor="#000000" width="85%"><TBODY><tr><td> 第二差值Δy與第二預設範圍的比較結果 </td><td> 第二旗標值f2 </td></tr><tr><td> Δy ≧ TH2 </td><td> 3 </td></tr><tr><td> Δy ≦ -TH2 </td><td> 1 </td></tr><tr><td> -TH2＜Δy＜TH2 </td><td> 2 </td></tr></TBODY></TABLE>

S107：根據該第一旗標值f1及該第二旗標值f2決定該方位資訊。在前述的實施例中，第一旗標值f1與第二旗標值f2各別有3種可能數值，第一旗標值f1與第二旗標值f2可產生9種組合(f1, f2) 。圖12顯示這九種組合(f1, f2)與方位的對應關係。每一種組合(f1, f2)對應一個方位。因此，根據第一旗標值f1及第二旗標值f2，即可判斷出觸控筆100是對應於哪一個方位。方位資訊在圖12的示例中，以圖面方向為基準，第一方向為水平方向，其正向標記為+X，第二方向的方向為垂直方向，其正向標記為+Y，但在不同實施例中，該第一方向、第二方向不限於圖12所示的延伸方向。

圖13提供前述步驟S95的第二實施例。圖13使用圖7所示的感應資料。在圖7所示的實施例中，第二感應資訊Sense_data2包含該第二組感應量X2_data與第五組感應量Y2_data。該第三感應資訊Sense_data3包含該第三組感應量X3_data與第六組感應量Y3_data。圖13的內容包括：

S131：根據該第二組感應量X2_data與第三組感應量X3_data進行運算，決定第一旗標值f1；

S132：根據該第五組感應量Y2_data與第六組感應量Y3_data進行運算，決定第二旗標值f2；

S133：根據該第一旗標值f1與該第二旗標值f2決定該方位資訊。

在步驟S131中，決定第一旗標值f1的一實施例係如圖14的步驟S141至S143所示。在步驟S132中，決定第二旗標值f2的一實施例係如圖14的步驟S144至S146所示。以下說明圖14所示的步驟：

S141：以該第二組感應量X2_data中之最大值所對應的第一感應電極310為一第一原點。請參考圖15A~15C的示意圖，第二組感應量X2_data如上方的波形所示，該第二組感應量X2_data之最大值(峰值)是對應第n條的感應電極310。在步驟S141即是以該第n條的感應電極310作為第一原點，也就是座標0。在第一原點左方的第一感應電極310的座標為負值，在第一原點右方的第一感應電極310的座標為正值。

S142：根據該第一原點及該第三組感應量X3_data計算一第七位置G1。第七位置G1代表在該第一方向上相對於該第一原點的一維座標。計算一維座標的一個方法是以各個感應電極310的感應量與其位置的乘積的總合除以感應量的總合，藉由該第三組感應量X3_data及其對應的多個第一感應電極310的位置，即可以計算第七位置G1。在圖15A中，第七位置G1為正值，位於第一原點0的右方，在圖15B中，第七位置G1為負值，位於第一原點0的左方。在圖15C中，第七位置G1非常接近第一原點0。

S143：判斷該第七位置G1對應的第一旗標值f1。在一實施例中，步驟S143將該第七位置G1與一第三預設範圍(-TH3~TH3)進行比較以得到該第一旗標值f1。在一實施例中，當第七位置G1≧TH3時，第一旗標值f1被設定為3。當第七位置G1≦-TH3時，第一旗標值f1被設定為1，當-TH3＜第七位置G1＜TH3時，第一旗標值f1被設定為2。

S144：以該第五組感應量Y2_data中之最大值所對應的第二感應電極320為一第二原點。此步驟判斷第五組感應量Y2_data的最大值(峰值)，並以該最大值所對應的第m條的感應電極320作為第二原點，也就是座標0。在第二原點上方的第二感應電極320的座標為正值，在第二原點下方的第二感應電極320的座標為負值。

S145：根據該第二原點及該第六組感應量Y3_data計算一第八位置G2。第八位置G2代表在該第二方向上相對於該第二原點的一維座標。計算一維座標的一個方法是以各個感應電極320的感應量與其位置的乘積的總合除以感應量的總合，藉由該第六組感應量Y3_data及其對應的多個第二感應電極320的位置，即可以計算第八位置G2。

S146：判斷該第八位置G2對應的第二旗標值f2。在一實施例中，步驟S146將該第八位置G2與一第四預設範圍(-TH4~TH4)進行比較以得到該第二旗標值f2。在一實施例中，當第八位置G2≧TH4時，第二旗標值f2被設定為3。當第八位置G2≦-TH4時，第二旗標值f2被設定為1，當 -TH4＜第八位置G2＜TH4時，第二旗標值f2被設定為2。

在步驟S131中，決定第一旗標值f1的另一實施例係如圖16的步驟S161至S164所示。在步驟S132中，決定第二旗標值f2的另一實施例係如圖16的步驟S165至S168所示。以下說明圖16所示的步驟：

S161：以該第二組感應量X2_data中之最大值所對應的第一感應電極310為一第一原點。關於步驟S161的內容，請參考前述步驟141的說明，在此不再贅述。

S162：根據該第三組感應量X3_data，計算在該第一原點一側的第一感應量總和SUM1與在該第一原點之另一側的第二感應量總和SUM2。這個步驟可以被理解為以該第一原點為基準點將第三組感應量X3_data的分布劃分為兩側，計算第三組感應量X3_data之中在該第一原點一側(例如朝著第一方向之正向的一側)分佈的感應量總和，獲得第一感應量總和SUM1。計算第三組感應量X3_data之中在該第一原點另一側(例如朝著第一方向之負向的一側)分佈的感應量總和，獲得第二感應量總和SUM2。舉例來說，根據第二組感應量X2_data的分佈決定以第10條感應電極310為第一原點。第三組感應量X3_data包括第8條到第12條感應電極310的感應量，依序為5、10、20、30與8。在這個例子中，第一感應量總和SUM1為(30+8)等於38，第二感應量總和SUM2為(5+10)等於15。在第三組感應量X3_data中，第10條感應電極310的感應量20並不列入計算。

S163：計算該第一感應量總和SUM1與該第二感應量總和SUM2的第三差值d3。例如以第一感應量總和SUM1減去第二感應量總和SUM2獲得第三差值d3。

S164：判斷該第三差值d3對應的第一旗標值f1。在一實施例中，步驟S164將該第三差值d3與一第五預設範圍(-TH5~TH5)進行比較，以決定第一旗標值f1。在一實施例中，當第三差值d3≧TH5時，第一旗標值f1的數值被設定為3。當第三差值d3≦-TH5時，第一旗標值f1被設定為1，當-TH5＜d3＜TH5時，第一旗標值f1被設定為2。在根據步驟S164的一實施例中，如果| SUM1-SUM2 | ＜TH5，則將第一旗標值f1設定為2。如果| SUM1-SUM2 |＞TH5，而且SUM1＞SUM2，則將第一旗標值f1設定為3，如果| SUM1-SUM2 |＞TH5，而且SUM1＜SUM2，則將第一旗標值f1設定為1。

S165：以該第五組感應量Y2_data中之最大值所對應的第二感應電極320為一第二原點。關於步驟S165的內容，請參考前述步驟144的說明，在此不再贅述。

S166：根據該第六組感應量Y3_data，計算在該第二原點一側的第三感應量總和SUM3與在該第二原點之另一側的第四感應量總和SUM4。這個步驟可以被理解為以該第二原點為基準點將第六組感應量Y3_data的分布劃分為兩側，計算第六組感應量Y3_data之中在該第二原點一側(例如朝著第二方向之正向的一側)分佈的感應量總和，獲得第三感應量總和SUM3。計算第六組感應量Y3_data之中在該第二原點另一側(例如朝著第二方向之負向的一側)分佈的感應量總和，獲得第四感應量總和SUM4。舉例來說，根據第五組感應量Y2_data的分佈決定以第10條感應電極320為第二原點。第六組感應量Y3_data包括第8條到第12條感應電極320的感應量，依序為5、10、20、30與8。在這個例子中，第三感應量總和SUM3為(30+8)等於38，第四感應量總和SUM4為(5+10)等於15。在第六組感應量Y3_data中，第10條感應電極320的感應量20並不列入計算。

S167：計算該第三感應量總和SUM3與該第四感應量總和SUM4的第四差值d4。例如以第三感應量總和SUM3減去第四感應量總和SUM4獲得第四差值d4。

S168：判斷該第四差值d4對應的第二旗標值f2。在一實施例中，步驟S168將該第四差值d4與一第六預設範圍(-TH6~TH6)進行比較，以決定第二旗標值f2。在一實施例中，當第四差值d4≧TH6時，第二旗標值f2被設定為3。當第四差值d4≦-TH6時，第二旗標值f2被設定為1，當 –TH6＜d4＜TH6時，第二旗標值f2被設定為2。在根據步驟S168的一實施例中，如果| SUM3-SUM4 | ＜TH6，則將第二旗標值f2設定為2。如果| SUM3-SUM4 |＞TH6，而且SUM3＞SUM4，則將第二旗標值f2設定為3，如果| SUM3-SUM4 |＞TH6，而且SUM3＜SUM4，則將第二旗標值f2設定為1。

綜上所述，本發明之觸控筆的第二電極及第三電極可在觸控裝置上感應產生第二感應資訊及第三感應資訊，以供該觸控裝置根據第二感應資訊及第三感應資訊判斷該觸控筆相對該觸控裝置的一傾斜角及/或一方位資訊，該傾斜角或方位資訊可提供應用程式在執行特定功能時的參考依據。

雖然本發明已利用上述較佳實施例揭示，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者在不脫離本發明之精神和範圍之內，相對上述實施例進行各種更動與修改仍屬本發明所保護之技術範疇，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100 觸控筆 10 筆身 11～13 第一電極～第三電極 20 控制器 21～23 第一信號產生器～第三信號產生器 300 觸控裝置 310 第一感應電極 320 第二感應電極 330 控制器 θ 傾斜角 D1 第一距離 D2 第二距離 H 筆頭部 P1 第一二維座標 P2 第二二維座標 P3 第三二維座標 X1_data 第一組感應量 X2_data 第二組感應量 X3_data 第三組感應量 Y1_data 第四組感應量 Y2_data 第五組感應量 Y3_data 第六組感應量

圖1：本發明一觸控系統的示意圖。 圖2：本發明觸控筆相對於觸控裝置之傾斜角的示意圖。 圖3：本發明觸控筆相對於觸控裝置之方位資訊的示意圖。 圖4：本發明觸控筆的電路方塊圖。 圖5：本發明觸控裝置的示意圖。 圖6：本發明觸控筆之傾斜角偵測方法之流程圖。 圖7：本發明第一電極~第三電極分別對應的第一感測資訊~第三感測資訊的示意圖。 圖8：本發明第一二維座標~第三二維座標分別對應第一感測資訊~第三感測資訊的示意圖。 圖9：本發明觸控筆之方位資訊偵測方法之流程圖。 圖10：本發明決定方位資訊步驟第一實施例的流程圖。 圖11A~圖11C：本發明觸控筆的第三電極與第二電極在第一方向上的三種相對位置關係示意圖。 圖12：本發明第一旗標值、第二旗標值之組合對應不同方位資訊的示意圖。 圖13：本發明決定方位資訊步驟第二實施例的流程圖。 圖14：圖13中決定第一旗標值、第二旗標值之第一實施例流程圖。 圖15A~15C：本發明計算重心值之示意圖。 圖16：圖13中決定第一旗標值、第二旗標值之第二實施例流程圖。

無

Claims (24)

1. 一種觸控筆，用以在一觸控裝置上操作，包含：一筆身，沿著筆身軸向依序設有一第一電極、一第二電極以及一第三電極，該第二電極與該第三電極相隔一第一距離；以及一控制器，位於該筆身內部，該控制器同時提供具有第一頻率的一第一驅動信號、具有第二頻率的一第二驅動信號，以及具有第三頻率的一第三驅動信號，分別給該第一電極、第二電極與第三電極，該第一頻率、該第二頻率與該第三頻率為三個不同的頻率；其中，該第二電極被提供該第二驅動信號及該第三電極被提供該第三驅動信號，係被用來供該觸控裝置判斷該觸控筆的一傾斜角或一方位資訊，該第一電極被提供該第一驅動信號，係被用來供該觸控裝置判斷該觸控筆的位置。
2. 如請求項1所述之觸控筆，其中，該控制器包含有：一第一信號產生器，連接該第一電極，該第一信號產生器提供該第一驅動信號給該第一電極；一第二信號產生器，連接該第二電極，該第二信號產生器提供該第二驅動信號給該第二電極；以及一第三信號產生器，連接該第三電極，該第三信號產生器提供該第三驅動信號給該第三電極。
3. 如請求項1或2所述之觸控筆，其中該第一電極、第二電極與第三電極為環形電極。
4. 一種觸控筆的偵測方法，用於判斷該觸控筆與一觸控裝置之間的傾斜角，該觸控筆包括一第一電極、一第二電極以及一第三電極，該第二電極與該第三電極相隔一第一距離，該第一電極、該第二電極與第三電極分別被同時施加具有第一頻率、第二頻率以及第三頻率的驅動信號，該方法包含： (a)利用該觸控裝置偵測該觸控筆；(b)對於步驟(a)的偵測結果進行處理，獲得對應該第一頻率的一第一感應資訊，對應該第二頻率的一第二感應資訊，以及對應該第三頻率的第三感應資訊；(c)根據該第一感應資訊計算該觸控筆的位置；(d)根據該第二感應資訊計算一第二二維座標，以及根據該第三感應資訊計算一第三二維座標；(e)計算該第二二維座標與第三二維座標之間的一第二距離；以及(f)根據該第一距離與該第二距離決定該傾斜角。
5. 如請求項4所述觸控筆的偵測方法，在步驟(f)中，係根據該第一距離與該第二距離進行三角函數運算得到該傾斜角。
6. 一種觸控筆的偵測方法，用於判斷該觸控筆在一觸控裝置上的方位資訊，該觸控筆包括一第一電極、一第二電極以及一第三電極，該第二電極與該第三電極相隔一第一距離，該第一電極、該第二電極與第三電極分別被同時施加具有第一頻率、第二頻率以及第三頻率的驅動信號，該方法包含：(a)利用該觸控裝置偵測該觸控筆；(b)對於步驟(a)的偵測結果進行處理，獲得對應該第一頻率的一第一感應資訊，對應該第二頻率的一第二感應資訊，與對應該第三頻率的一第三感應資訊；(c)根據該第一感應資訊計算該觸控筆的位置；以及(d)根據該第二感應資訊與第三感應資訊決定一方位資訊。
7. 如請求項6所述觸控筆的偵測方法，其中在步驟(d)包括：根據該第二感應資訊計算在觸控裝置的一第一方向上的一第二位置以及在一第二方向上的一第五位置； 根據第三感應資訊計算在該第一方向上的一第三位置以及在該第二方向上的一第六位置；計算第三位置與該第二位置之間的一第一差值；判斷第一差值對應的一第一旗標值；計算第六位置與第五位置之間的一第二差值；判斷第二差值對應的一第二旗標值；以及根據該第一旗標值及該第二旗標值決定該方位資訊。
8. 如請求項7所述觸控筆的偵測方法，其中該判斷第一差值對應的第一旗標值的步驟包含有：將該第一差值與一第一預設範圍進行比較，以決定該第一旗標值；該判斷第二差值對應的第二旗標值的步驟包含有：將該第二差值與一第二預設範圍進行比較，以決定該第二旗標值。
9. 如請求項6所述觸控筆的偵測方法，該觸控裝置包含有沿一第一方向排列的複數個第一感應電極與沿一第二方向排列的複數個第二感應電極，該第二感應資訊包括該複數個第一感應電極的第二組感應量與該複數個第二感應電極的該第五組感應量，該第三感應資訊包括該複數個第一感應電極的第三組感應量與該複數個第二感應電極的第六組感應量；其中，該步驟(d)包含有：根據該第二組感應量與第三組感應量進行運算，決定一第一旗標值；根據該第五組感應量與第六組感應量進行運算，決定一第二旗標值；根據該第一旗標值與該第二旗標值決定該方位資訊。
10. 如請求項9所述觸控筆的偵測方法，其中，該決定該第一旗標值的步驟包含有：以該第二組感應量中之最大值所對應的該第一感應電極為一第一原點； 根據該第一原點及該第三組感應量計算一第七位置；以及判斷該第七位置對應的該第一旗標值；該決定該第二旗標值的步驟包含有：以該第五組感應量中之最大值所對應的該第二感應電極為一第二原點；根據該第二原點及該第六組感應量計算一第八位置；以及判斷該第八位置對應的該第二旗標值。
11. 如請求項10所述觸控筆的偵測方法，其中，判斷該第七位置對應的該第一旗標值的步驟包含有：將該第七位置與一第三預設範圍進行比較以得到該第一旗標值；判斷該第八位置對應的該第二旗標值的步驟包含有：將該第八位置與一第四預設範圍值進行比較以得到該第二旗標值。
12. 如請求項9所述觸控筆的偵測方法，其中該決定該第一旗標值的步驟包含有：以該第二組感應量之最大值所對應的該第一感應電極為一第一原點；計算該第三組感應量在該第一原點一側的一第一感應量總和與在該第一原點之另一側的一第二感應量總和；以及計算該第一感應量總和與該第二感應量總和之間的第三差值；判斷該第三差值對應的該第一旗標值；該決定該第二旗標值的步驟包含有：以該第五組感應量之最大值所對應的該第二感應電極為一第二原點；計算該第六組感應量在該第二原點一側的一第三感應量總和與在該第二原點之另一側的一第四感應量總和；計算該第三感應量總和與該第四感應量總和之間的第四差值；以及判斷該第四差值對應的該第二旗標值。
13. 如請求項12所述觸控筆的偵測方法，其中，判斷該第三差值對應的該第一旗標值的步驟包含有：將該第三差值與一第五預設範圍進行比較，以決定該第一旗標值；判斷該第四差值對應的該第二旗標值的步驟包含有：將該第四差值與一第六預設範圍進行比較，以決定該第二旗標值。
14. 一種觸控系統，包含有：一觸控筆，包含有：一筆身，沿著筆身軸向依序設有一第一電極，一第二電極以及一第三電極，該第二電極與該第三電極相隔一第一距離；以及一控制器，位於該筆身內部，該控制器同時提供具有第一頻率的一第一驅動信號，具有第二頻率的一第二驅動信號，以及具有第三頻率的一第三驅動信號，分別給該第一電極、第二電極與第三電極，該第一頻率，該第二頻率與該第三頻率為三個不同的頻率；以及一觸控裝置，用以偵測該觸控筆並對偵測結果進行處理，獲得對應該第一頻率的一第一感應資訊，對應該第二頻率的一第二感應資訊及對應該第三頻率的一第三感應資訊，該觸控裝置根據該第二感應資訊及第三感應資訊進行運算，以判斷該觸控筆的傾斜角或方位資訊，以及根據該第一感應資訊計算該觸控筆的位置。
15. 如請求項14所述之觸控系統，其中，該觸控裝置根據該第二感應資訊計算一第二二維座標，以及根據該第三感應資訊計算一第三二維座標，該觸控裝置根據該第一距離與該第二二維座標與該第三二維座標之間的一第二距離決定該傾斜角。
16. 如請求項14所述之觸控系統，該觸控裝置根據該第二感應資訊計算在一第一方向上的一第二位置以及在一第二方向上的一第五位置，根據第三感應資訊計算在第一方向上的一第三位置以及在第二方向上的一第六位置， 其中，該觸控裝置根據該第三位置與該第二位置之間的一第一差值判斷對應的一第一旗標值，根據該第六位置與該第五位置之間的一第二差值判斷對應的一第二旗標值，並根據該第一旗標值及該第二旗標值決定該方位資訊。
17. 如請求項16所述之觸控系統，其中，該觸控裝置將該第一差值與一第一預設範圍進行比較以決定該第一旗標值，將該第二差值與一第二預設範圍進行比較以決定該第二旗標值。
18. 如請求項14所述之觸控系統，其中，該觸控裝置包含有沿一第一方向排列的複數個第一感應電極與沿一第二方向排列的複數個第二感應電極，該第二感應資訊包括該複數個第一感應電極的第二組感應量與該複數個第二感應電極的該第五組感應量，該第三感應資訊包括該該複數個第一感應電極的第三組感應量與該複數個第二感應電極的第六組感應量；該觸控裝置根據該第二組感應量與第三組感應量進行運算以決定一第一旗標，根據該第五組感應量與第六組感應量進行運算以決定一第二旗標，根據該第一旗標與該第二旗標決定該方位資訊。
19. 如請求項18所述之觸控系統，其中，該觸控裝置以該第二組感應量中之最大值所對應的該第一感應電極為一第一原點，根據該第一原點及該第三組感應量計算一第七位置，以判斷該第七位置對應的該第一旗標值；該觸控裝置以該第五組感應量中之最大值所對應的該第二感應電極為一第二原點，根據該第二原點及該第六組感應量計算一第八位置，以判斷該第八位置對應的該第二旗標值。
20. 如請求項19所述之觸控系統，其中，該觸控裝置將該第七位置與一第三預設範圍進行比較以得到該第一旗標值，以及將該第八位置與一第四預設範圍值進行比較以得到該第二旗標值。
21. 如請求項18所述之觸控系統，其中，該觸控裝置以該第二組感應量中之最大值所對應的該第一感應電極為一第一原點，計算該第三組感應量在該第一原點一側的一第一感應量總和與在該第一原點之另一側的一第二感應量總和，計算該第一感應量總和與該第二感應量總和之間的一第三差值，並判斷該第三差值對應的該第一旗標值；以及該觸控裝置以該第五組感應量之最大值所對應的該第二感應電極為一第二原點，計算該第六組感應量在該第二原點一側的一第三感應量總和與在該第二原點之另一側的一第四感應量總和，計算該第三感應量總和與該第四感應量總和之間的一第四差值，並判斷該第四差值對應的該第二旗標值。
22. 如請求項21所述之觸控系統，其中，該觸控裝置將該第三差值與一第五預設範圍進行比較以決定該第一旗標值，將該第四差值與一第六預設範圍進行比較以決定該第二旗標值。
23. 如請求項14所述之觸控系統，其中，該控制器包含有：一第一信號產生器，連接該第一電極，該第一信號產生器提供該第一驅動信號給該第一電極；一第二信號產生器，連接該第二電極，該第二信號產生器提供該第二驅動信號給該第二電極；以及一第三信號產生器，連接該第三電極，該第三信號產生器提供該第三驅動信號給該第三電極。
24. 如請求項14所述之觸控系統，其中該第一電極、第二電極與第三電極為環形電極。