TWI749023B - 具有可變傳輸信號強度的觸控筆及用以偵測此觸控筆的感測器 - Google Patents

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Abstract

各種實施例藉由增加觸控筆之傳輸信號強度來提供在距離裝置(諸如輸入板)之表面長距離的觸控筆之偵測。此外，當觸控筆靠近裝置之表面時，藉由觸控筆所傳輸之信號的強度被降低，以避免裝置之接收電路的飽和並節省電源。觸控筆與裝置之表面間的距離係藉由測量由觸控筆接收之信號的強度及/或由裝置接收之信號的強度來判定。

Description

具有可變傳輸信號強度的觸控筆及用以偵測此觸控筆的感測器
本揭示相關於藉由電子裝置改善觸控筆之偵測，該電子裝置諸如輸入板為基之計算裝置或附接到計算裝置之輸入板週邊。
許多當前觸控筆包括各種促進與電子裝置(諸如，輸入板或行動電話)雙向通訊(亦即，傳送及接收信號)的電子組件。舉例而言，電子裝置可傳送一請求(其針對來自觸控筆之資料)，且觸控筆可傳送該請求資料。可基於由觸控筆傳輸之信號來判定觸控筆在電子裝置之表面上的位置。亦即，在電子裝置中的控制電路會序列地取樣來自主動觸控筆之信號，及可基於該取樣信號之信號強度來判定該觸控筆之位置。
不幸的係，由於在觸控筆及電子裝置間傳送 或接收之信號通常會隨著觸控筆移動遠離電子裝置而減弱，故觸控筆能距離電子裝置之距離係受限的。藉由增加從觸控筆傳送之信號來克服此問題之嘗試，通常會導致當觸控筆靠近表面時該裝置中的接收電路變飽和。據此，觸控筆及電子裝置典型上無法通訊，除非兩者在彼此附近。
本揭示針對一種系統及方法，用於改善其中可由電子裝置(諸如，電腦、輸入板、及智慧型手機)偵測到之觸控筆的距離或高度，這是藉由調整由觸控筆傳輸之信號的信號強度來達成。
根據一實施例，系統包括觸控筆及電子裝置。
電子裝置包括觸控筆感測器、感測器控制器、主處理器、及顯示器。觸控筆感測器包括複數個感測天線，諸如環形線圈天線或導線天線。感測天線接收或偵測來自觸控筆之信號。感測器控制器控制觸控筆感測器之操作，執行與觸控筆之雙向通訊，並與主處理器通訊。主處理器與感測器控制器通訊並執行各種應用程式或功能。顯示器經組態以顯示文字或圖形。在一實施例中，電子裝置亦包括信號強度感測器，其測量由感測天線自觸控筆所接收到的信號之強度。
觸控筆可包括電源、資訊管理器、資料管理器、感測器、按鈕、通訊模組、電極、及增益控制器，上 述者被容納在機體中。電源提供電力到觸控筆。資訊管理器可包括儲存觸控筆之觸控筆能力資訊的記憶體或快取記憶體。資料管理器製備指示觸控筆之操作狀態的操作資料，諸如筆尖壓力(tip pressure)資料及定向資料。感測器包括一或多感測器，諸如觸控筆筆尖壓力感測器及握位(barrel)感測器，其產生觸控筆之操作資料。通訊模組提供與電子裝置之雙向通訊。增益控制器調整由通訊模組之TX電路所傳輸信號之增益或強度。在一實施例中，觸控筆亦包括信號強度感測器，其測量由通訊模組之RX電路自感測器控制器所接收到的信號之強度。
根據一實施例，方法包括基於觸控筆及電子裝置間的距離來調整由觸控筆所傳輸之信號的信號強度。在觸控筆及觸控筆感測器間傳輸的信號之強度被用作觸控筆及電子裝置間的距離之代理(proxy)。方法(部分)包括測量目前在觸控筆及電子裝置間傳輸之信號(亦即，自觸控筆傳輸到電子裝置之信號、及/或自電子裝置傳輸到觸控筆之信號)的強度，並判定該所測量之信號強度是否對應於第一高度值或第二高度值，各指示觸控筆相對於觸控筆感測器之高度。舉例而言，設定臨界值高度，且所測量對應於小於等於該臨界值高度的高度的信號之強度經判定為對應於第一高度值，且所測量對應於大於臨界值高度的高度的信號之強度經判定為對應於第二高度值。方法接著包括調整由觸控筆傳輸的信號之強度到第一強度值，以回應於經判定之第一高度值；且其被調整到不同於第一 強度值之第二強度值，以回應於經判定之第二高度值。因此，根據觸控筆相對於觸控筆感測器經判定之高度來調整觸控筆之傳輸信號強度(例如，當觸控筆較遠離觸控筆感測器時，使用較大的傳輸信號強度)，以藉此增加觸控筆之可偵測高度。
在一實施例中，使用兩個臨界值以避免要在兩個傳輸信號強度之間太過頻繁的切換(振盪)。舉例而言，方法包括判定信號之所測量強度是否低於第一臨界值。如先前一般，信號之強度可被觸控筆及/或電子裝置中的信號強度感測器所測量。
若所測量之信號強度低於第一臨界值，則假設該觸控筆較遠離該觸控筆感測器，且據此，傳輸信號強度可從第一強度值被增加到第二強度值。(例如，接續地)判定所測量之信號強度是否高於第二臨界值，該第二臨界值大於第一臨界值。若所測量之信號強度高於第二臨界值，則假設該觸控筆較靠近該觸控筆感測器，且據此，傳輸信號強度可從第二強度值被減少到第一強度值。若所測量之信號強度是介於第一(較低)臨界值與第二(較高)臨界值間，則當前被觸控筆傳輸之信號的強度係在可接受層級內，且不會調整由觸控筆傳輸之信號的強度。
當信號強度是被觸控筆測量時，由觸控筆傳輸之信號的強度的調整(增加及減弱)係由觸控筆所起始的。當信號強度是被電子裝置測量時，由觸控筆傳輸之信號的強度的調整係由電子裝置所起始的。更明確地，電子 裝置不是傳送指令到觸控筆以指使觸控筆增加或減少該信號之強度，就是傳送指示所測量信號強度之資料到觸控筆並且該觸控筆根據其而增加或減少該信號之強度。如本文所使用的，從電子裝置傳送之指令及資料可被共同地參照為「高度信號」，其可指示由電子裝置判定之觸控筆的高度。
藉由減弱由觸控筆傳輸的信號之強度到可接受層級，起因為被由觸控筆傳輸之信號飽和或超載所導致之來自觸控筆感測器之不正確資料可被避免且可節省電力。附加或替代地，藉由增加或加強由觸控筆傳輸的信號之強度到可接受層級，觸控筆之可偵測高度被增加了，亦即，觸控筆可在更遠的距離被電子裝置偵測到。
10‧‧‧觸控筆
12‧‧‧電子裝置
14‧‧‧觸控筆感測器
15‧‧‧感測天線
d1‧‧‧第一距離
d2‧‧‧第二距離
16‧‧‧感測器控制器
17‧‧‧信號強度感測器
18‧‧‧主處理器
19‧‧‧顯示器
20‧‧‧電源
22‧‧‧資訊管理器
24‧‧‧資料管理器
26‧‧‧感測器
27‧‧‧電極
28‧‧‧按鈕
29‧‧‧增益控制器
30‧‧‧通訊模組
31‧‧‧信號
32‧‧‧信號強度感測器
33‧‧‧信號
34‧‧‧步驟
35‧‧‧機體
36‧‧‧步驟
38‧‧‧步驟
40‧‧‧第一臨界值
42‧‧‧步驟
44‧‧‧步驟
46‧‧‧步驟
48‧‧‧步驟
50‧‧‧第二臨界值
52‧‧‧步驟
54‧‧‧步驟
在該等圖式中，相似參考編號標示相似元件。圖式中元件之大小及相對位置並不一定照比例繪製。
圖1係說明包括觸控筆及電子裝置的系統之實例的圖式，其根據本文揭示之實施例。
圖2A係說明以第一距離而距離電子裝置之觸控筆感測器的觸控筆之實例的圖式，其根據本文揭示之實施例。
圖2B係說明當觸控筆以第一距離而距離觸控筆感測器時，由觸控筆感測器之感測天線(感測器線，sensor line)自觸控筆所接收到的信號之信號輪廓之實例 的圖式，其根據本文揭示之實施例。
圖3A係說明以第二距離而距離電子裝置之觸控筆感測器的觸控筆之實例的圖式，其根據本文揭示之實施例。
圖3B係說明當觸控筆以第二距離而距離觸控筆感測器時，由觸控筆感測器之感測天線(感測器線)自觸控筆所接收到的信號之信號輪廓之實例的圖式，其根據本文揭示之實施例。
圖4係說明用於調整由觸控筆傳輸的信號之信號強度的處理之實例的流程圖，其根據本文揭示之實施例。
在以下說明中為了解釋之目的而陳述數種特定細節，以為了提供本發明之徹底理解。然而，對於熟悉該技術領域者將係明顯地，本發明可不具有該特定細節而被實作。在其他情況中，已知電路、結構及技術並未被詳細顯示，而是以方塊圖顯示，以避免不必要的模糊對本說明之理解。因此，陳述之特定細節僅為例示性。特定實作可能與此些例示性細節有些差異，但其仍可被視為在本發明之範圍內。說明書中所提及之「一個實施例」或「實施例」代表與該實施例一同被說明之特定特徵、結構、或特性被包括在本發明之至少一實施例中。在說明書中各處出現的詞彙「在一個實施例中」並不必然參照同一個實施 例。
圖1係說明包括觸控筆10及電子裝置12的系統之實例的圖式，其根據一實施例。
電子裝置12係感測觸控筆的任何類型之裝置(諸如輸入板、個人電腦、平板電腦、及智慧型手機)。電子裝置12包括觸控筆感測器14、感測器控制器16、信號強度感測器17、主處理器18、及顯示器19。在另一實施例中，主處理器18及/或顯示器19係在電子裝置外部。
觸控筆感測器14包括複數個感測天線15，諸如環形線圈天線或導線天線。感測天線(感測器線)15接收或偵測來自觸控筆10之信號。舉例而言，天線15可以為經組態以接收來自觸控筆10之磁場的環形線圈天線或經組態以接收來自觸控筆10之靜電場的導線天線。觸控筆感測器14可具有任意數量之感測天線。在一實施例中，感測天線15經配置於一矩陣之感測器線中，該等感測器線延伸於彼此不同之第一與第二方向。舉例而言，感測天線15可經配置於具有複數個行與列之陣列中。在一實施例中，除了觸控筆10外，觸控筆感測器14能夠偵測被動觸控筆(passive stylus)及手指觸碰。
感測器控制器16控制觸控筆感測器14之操作，執行與觸控筆10之雙向通訊，並與主處理器18通訊。在一實施例中，感測器控制器16處理來自觸控筆10之手寫輸入資料以判定在觸控筆感測器14上由觸控筆10指示或指向位置之座標，並將該座標轉送到主處理器18。
信號強度感測器17測量由感測天線15自觸控筆10所接收到的信號之強度。信號強度感測器17可係獲得指示信號強度之測量(諸如，電壓、電流、特士拉、每公尺伏特)的任何類型感測器。如將在下文進一步說明的，由信號強度感測器17測量之信號強度被用以判定在觸控筆感測器14上觸控筆10筆尖之位置或座標。由信號強度感測器17測量之信號(包括資料信號)強度亦用於調整由觸控筆10傳輸之信號的信號強度。在一實施例中，信號強度感測器17被包括在感測器控制器16中。
主處理器18與感測器控制器16通訊並執行各種應用程式或功能。在一實施例中，主處理器18自感測器控制器16接收座標並基於該所接收座標來執行應用程式或功能。感測器控制器16及主處理器18經由任意適當介面(諸如USB人性介面裝置協定)來連接。在一實施例中，主處理器18係控制器或具有記憶體之CPU。
顯示器19經組態以顯示文字或圖形。在一實施例中，顯示器19顯示文字或圖形，以回應於被觸控筆感測器14偵測之觸控筆10。如圖1所示，顯示器可位於觸控筆感測器14之上，而顯示器19可位於觸控筆感測器14之下或位於電子裝置12外部。
觸控筆10可係包含主動電子組件之任何觸控筆。觸控筆10包括電源20、資訊管理器22、資料管理器24、感測器26、按鈕28、通訊模組30、電極27、信號強度感測器32、及增益控制器29。該電源20、資訊管理器22、 資料管理器24、感測器26、按鈕28、通訊模組30、電極27、信號強度感測器32、及增益控制器29被容納在機體35中。在一實施例中，機體35為長形形狀。
電源20可係任何類型之電源，諸如電池或寄生能量導體，其提供電力到觸控筆10。
資訊管理器22包括儲存觸控筆10之觸控筆能力資訊的記憶體或快取記憶體。觸控筆能力資訊可包括指示觸控筆10之操作狀態的資訊。觸控筆能力資訊可包括有關觸控筆預定義能力之資訊，及有關觸控筆之使用者可調整設定之設定資訊。每次使用者改變觸控筆設定時，資訊管理器22更新該設定資訊，諸如觸控筆顏色或觸控筆線寬。
資料管理器24製備指示觸控筆10之操作狀態的操作資料，諸如筆尖壓力資料、按鈕狀態、及定向資料(例如，指示觸控筆10相對於觸控筆感測器14之表面的扭轉或傾斜程度之資料)。
感測器26包括一或多感測器，諸如觸控筆筆尖壓力感測器(例如，變容器)，經組態以感測施加到觸控筆筆尖之壓力；握位壓力感測器，經組態以感測施加到觸控筆握位之壓力；9軸或較少軸IMU(慣性測量單元)，包括3軸陀螺儀、3軸加速器、及3軸磁力儀之一或多種組合；扭轉感測器，經組態以感測觸控筆10之扭轉/旋轉；及傾斜感測器，經組態以感測觸控筆10之軸相對於觸控筆感測器14之表面的X及Y方向傾斜。感測器26產生 觸控筆10之操作資料，諸如觸控筆筆尖壓力資料、觸控筆握位壓力資料、觸控筆定向(例如，扭轉或傾斜)資料、觸控筆切換狀態、及觸控筆電池層級。
按鈕28允許使用者組態或調整觸控筆10。舉例而言，使用者可使用按鈕28以更新設定資訊，諸如觸控筆顏色及觸控筆線寬。按鈕28亦允許使用者傳送指令或命令到感測器控制器16。例如，使用者可使用按鈕28以指示相似於電腦滑鼠的對電子裝置12之右點擊指令。觸控筆10可包括任何數量之按鈕且可被位置在機體35之任意處。按鈕28亦可被替換成其他類型的機械式輸入，諸如開關、鈕把等。
資訊管理器22及資料管理器24兩者被耦接到通訊模組30。通訊模組30能夠與電子裝置12雙向通訊。在一實施例中，通訊模組30包括傳輸(TX)及接收(RX)電路，其透過電極27來與電子裝置12通訊。典型上使用電極27來與觸控筆感測器14之感測器線15電磁或靜電通訊。在相同或另外實施例中，通訊模組30包括對特定通訊協定專一之傳輸器及接收器，或收發器。通訊模組可運用任一或多類型之通訊協定，諸如基於電磁通訊之協定、基於靜電通訊之協定、任意RF通訊協定(諸如藍芽®)。TX及RX電路有時被個別參照為信號產生器及信號接收器。
通訊模組30傳輸或產生觸控筆能力資訊及操作資料到感測器控制器16。如先前討論的，觸控筆能力資訊可包括相關於觸控筆之預定義能力的資訊及相關於觸控 筆之使用者可調整設定的設定資訊；及操作資料可包括諸如觸控筆筆尖壓力資料、觸控筆握位壓力資料、觸控筆定向(例如，扭轉或傾斜)資料、觸控筆切換狀態、及觸控筆電池層級之資料。通訊模組30可經由TX電路及電極27(或對通訊協定(例如藍芽®)特定之收發器/傳輸器)傳輸觸控筆能力資訊及操作資料。
通訊模組30自感測器控制器16接收各種指令及其他資訊。指令可包括各種指令，諸如：讀取指令，以請求觸控筆10傳輸觸控筆能力資訊到感測器控制器16；寫入指令，以組態用於觸控筆10之能力資訊；及詢訊指令，以請求觸控筆10傳輸主動觸控筆之操作資料到感測器控制器16。通訊模組30可經由RX電路及電極27(或對通訊協定(例如藍芽®)特定之收發器/接收器)接收各種指令及其他資訊。
由通訊模組40傳輸或接收之信號可透過電極27(並經由對特定通訊協定專一之獨立傳輸器/接收器，如上述)而被傳輸或接收。在一實施例中，如所示於圖1中，電極27被位置在或靠近機體35之筆尖。
信號強度感測器32測量由RX電路接收之信號的強度，該信號諸如從感測器控制器16所傳輸之信號。信號強度感測器32可係獲得指示信號強度之測量(諸如，電壓、電流、特士拉、每公尺伏特)的任何類型感測器。如將在下文中進一步討論的，由信號強度感測器32測量之信號強度被用以調整由觸控筆10傳輸之信號的信號強度。在 一實施例中，信號強度感測器32被包括在增益控制器29中。
增益控制器29調整由觸控筆10(更明確的，通訊模組30)所傳輸信號之增益或強度。另外也將在下文中進一步討論的，增益控制器29基於在觸控筆10與電子裝置12間傳輸之信號的強度來動態地調整由觸控筆10傳輸之信號的強度。
在一實施例中，由觸控筆10之通訊模組30傳輸之信號(例如，信標信號、音調、或包括觸控筆能力資訊及操作資料之資料信號)被用以判定在電子裝置12之觸控筆感測器14上觸控筆10筆尖之位置或座標。更明確地，信號強度感測器17測量由感測天線15自通訊模組30所感測或接收到的信號之強度。感測器控制器16接著透過天線使用不同信號強度來內插(interpolate)觸控筆10筆尖之確切位置。在一實施例中，其中信號強度為最強者，觸控筆10之位置被判定為靠近天線，這是因為在靠近觸控筆10之天線中信號強度典型上為最強，且在遠離觸控筆10之天線中信號強度減少。在相同或另外實施例中，感測器控制器16使用內插演算法，其使用最靠近觸控筆之二或更多天線之強度來改善在天線間距外受測量位置之解析度。
普遍而言，當觸控筆10及電子裝置12靠近彼此時，由觸控筆10自電子裝置12接收之信號的強度或由電子裝置12自觸控筆10接收之信號的強度變強；且在觸控筆10及電子裝置12彼次遠離對方的情況下，由觸控筆10自電 子裝置12接收之信號的強度或由電子裝置12自觸控筆10接收之信號的強度變弱。舉例而言，圖2A係說明觸控筆10(更明確的，在觸控筆筆尖處的電極27)以第一高度或距離d1距離電子裝置12之觸控筆感測器14時之實例的圖式，根據一實施例。圖2B係說明當觸控筆10以第一距離d1而距離觸控筆感測器14時，由觸控筆感測器14之感測天線自觸控筆10所接收到的信號31之信號輪廓之實例的圖式，其根據一實施例。沿著圖2B之x軸顯示十一個感測天線，且由該等感測天線接收到的信號31之強度係沿著圖2B之y軸顯示。所接收信號之強度可係能指示信號強度的任何類型之單位，諸如電壓、當前、特士拉、及每公尺伏特。圖3A係說明觸控筆10(更明確的，在觸控筆筆尖處的電極27)以第二高度或距離d2距離電子裝置12之觸控筆感測器14時之實例的圖式，根據一實施例。第二距離d2大於第一距離d1。舉例而言，第一距離d1可介於0與10毫米間，且第二距離d2可介於15與25毫米間。圖3B係說明當觸控筆以第二距離d2而距離觸控筆感測器14時，由觸控筆感測器14之感測天線自觸控筆10所接收到的信號33之信號輪廓之實例的圖式，其根據一實施例。與圖2B相似，沿著圖3B之x軸顯示十一個感測天線，且由該等感測天線接收到的信號33之強度係沿著圖3B之y軸顯示。
藉由比較圖2B及3B，可發現當觸控筆10靠近觸控筆感測器14時，由感測天線接收之信號的強度增加。舉例而言，當觸控筆10以第一距離d1距離觸控筆感測器14 時，由感測天線6感測的信號31之強度具有0.18的值；且當觸控筆10以第二距離d2(第二距離d2大於第一距離d1)距離觸控筆感測器14時，由感測天線6感測的信號33之強度具有小於0.02的值。
據此，在觸控筆及觸控筆感測器間傳輸的信號之強度被用作觸控筆10及觸控筆感測器14間的距離之代理(proxy)或指示。
在一實施例中，基於觸控筆10及電子裝置12間的距離或高度來動態地調整自觸控筆10傳輸的信號之強度。在觸控筆10及電子裝置12間傳輸的信號之強度被用作該距離或高度之指示。將在以下進一步討論的，調整自觸控筆10傳輸的信號之強度會增加其中觸控筆10可被偵測到的距離，避免觸控筆感測器14之過飽和並節省觸控筆10之電力。
圖4係說明用於調整由觸控筆10傳輸的信號之信號強度的處理之實例的流程圖，其根據一實施例。
在步驟34中，處理開始。在步驟36中，當前在觸控筆10與電子裝置12間(亦即，從觸控筆10傳輸到電子裝置12之信號，或從電子裝置12傳輸到觸控筆10之信號)傳輸之信號的強度被測量。如前述，信號強度指示觸控筆10距離電子裝置12多遠。據此，所測量到當前被傳輸之信號的信號強度指示觸控筆10相對於觸控筆感測器14之當前位置。該信號可係在觸控筆10與電子裝置12間所傳輸之任意信號。舉例而言，如前述，該信號可係傳送觸控筆 能力資訊、操作資料、或指令之資料信號。如前述，該信號之強度可係指示信號強度之任何類型的測量(諸如，電壓、電流、特士拉、每公尺伏特)。
在一實施例中，該信號之強度係由觸控筆10所測量。舉例而言，信號(諸如指令)係由觸控筆10之通訊模組30自電子裝置12接收的，且該接收信號之強度係藉由信號強度感測器32所測得的。
在另一實施例中，該信號之強度係由電子裝置12所測量。舉例而言，信號(諸如信標信號或資料信號)係由觸控筆感測器14之感測天線15自觸控筆10接收的，且該接收信號之強度係藉由信號強度感測器17所測得的。如將在下文中進一步詳細說明的，在本實施例中，電子裝置12可基於所測量的信號強度或指示該信號強度的資料來傳送指令到觸控筆10。
在進一步實施例中，該信號之強度係基於由觸控筆10測得之強度與由電子裝置12測得之強度的組合所測得。
在步驟38中，判定在步驟36中測量到的信號強度是否低於等於第一臨界值40(亦即，觸控筆10與電子裝置12是否遠離彼此)。在圖2B與3B中，舉例而言，第一臨界值40具有0.1之值。在一實施例中，根據觸控筆10與電子裝置12間的特定距離或高度來設定第一臨界值40。換言之，將第一臨界值40設定成一對應於觸控筆10與電子裝置12間的特定距離(諸如，20毫米)之值。在另一實施 例中，基於觸控筆感測器14之感測能力以設定第一臨界值40。舉例而言，第一臨界值40可被設定以使得在第二臨界值50以下之信號強度不會被觸控筆感測器14正常地偵測到，且在第二臨界值50以上之信號強度會被觸控筆感測器14正常地偵測到。
在一實施例中，如先前討論的，該信號之強度係由觸控筆10所測量。在本實施例中，由觸控筆10執行步驟36之判定。
在另一實施例中，如先前討論的，該信號之強度係由電子裝置12所測量。在本實施例中，由電子裝置12執行步驟36之判定。
若在步驟36中測定的信號強度並未低於第一臨界值40，則假設觸控筆10靠近電子裝置12。舉例而言，參照圖2B，當觸控筆10以第一距離d1距離觸控筆感測器14時，信號31之強度大於第一臨界值40。該處理接著繼續到步驟42。
若在步驟36中測定的信號強度低於第一臨界值40，則假設觸控筆10遠離電子裝置12。舉例而言，參照圖3B，當觸控筆10以第二距離d2距離觸控筆感測器14時，信號33之強度小於第一臨界值40。該處理接著繼續到步驟44。
在步驟44中，由觸控筆10傳輸之信號的強度被增加或加強。由增益控制器29增加該信號之強度。藉由增加或加強該信號之強度，就算觸控筆10在較遠的距離其 還是可以背電子裝置12偵測到。在一實施例中，信號之強度被增加以使得電子裝置12可偵測到在至少距離20毫米之觸控筆10。在相同或另外實施例中，選擇增加傳輸信號之信號強度以使得增加的信號強度不會使電子裝置12之接收電路(例如，感測元件15)飽和。
在一實施例中，如先前討論的，該信號之強度係由觸控筆10所測量。在本實施例中，經加強之信號不是正被觸控筆10傳輸之信號就是接著要被觸控筆10傳輸之信號。此外，由觸控筆10傳輸之信號的強度之增加係由觸控筆10本身所啟用及執行。
在另一實施例中，如先前討論的，該信號之強度係由電子裝置12所測量。在本實施例中，經加強之信號不是在步驟36中被測量之信號就是接著要被觸控筆10傳輸之信號。此外，由觸控筆10傳輸之信號的強度之增加係由電子裝置12所啟用及執行。更明確地，在一實施例中，電子裝置12傳送指令到觸控筆10，以指示該觸控筆10增加該信號之強度。在另一實施例中，電子裝置12傳送指示在步驟36中測量之信號強度的資料到觸控筆10，且觸控筆10並依據其來增加該信號之強度。經由感測器控制器16傳送該指令及資料。在若干實施例中，指令及資料被共同地稱為高度信號，其指示觸控筆10相對於電子裝置12之高度。該指令指示觸控筆10之高度，其中用以增加或減少信號強度的指令能個別指示該觸控筆10之經判定高度為太高或太低。相對的，該資料指示觸控筆10之高度，其中指示測量 信號強度為較低或較高之資料能個別指示該觸控筆10係太高或太低。
在一實施例中，該信號之強度係在離散步驟中增加。在另一實施例中，該信號之強度被持續性地增加。當信號之強度被持續性地增加時，在接收器與傳輸器間的所接收與所傳輸信號強度間的關係可為區段式線性、線性、等比、或若干其他轉移函式之關係，取決於實作而定。
在一實施例中，基於接收到的信號，一種型式之自動增益控制(AGC)被用以調節所傳輸之信號強度。舉例而言，來自AGC之增益信號可用作傳輸信號強度控制。此對於再傳輸觸控掃描信號之觸控筆而言係特別有效的。在本實施例中，觸控筆10控制信號強度。
在步驟46中，觸控筆10傳輸經加強之信號。經由TX電路及電極27，經加強之信號被通訊模組30傳輸。該處理接著繼續到步驟48。
在步驟48中，電子裝置12偵測到傳輸自觸控筆10之信號。該信號被觸控筆感測器14之感測元件15感測到。一旦信號被電子裝置12偵測到，電子裝置12(更明確地，感測器控制器16或主處理器18)會回應以執行各種動作。在一實施例中，電子裝置12忽略由觸控筆感測器14所偵測到的其他類型偵測(除了經加強信號外)，諸如手指觸碰，以不會錯誤地偵測到非刻意觸碰(諸如握持觸控筆10或電子裝置12之手)。該處理接著回到步驟36，其中正 被傳輸於觸控筆10與電子裝置間之信號的強度被測量。
回到步驟38，若信號之強度並未低於第一臨界值40，則處理繼續到步驟42。在步驟42中，判定在步驟36中測量之信號強度是否高於等於第二臨界值50(亦即，觸控筆10與電子裝置12是否靠近彼此)且判定該信號強度是否在可接受層級內。在圖2B與3B中，舉例而言，第二臨界值50具有0.2之值。在一實施例中，根據觸控筆10與電子裝置12間的距離來設定第二臨界值50。換言之，將第二臨界值50設定成一對應於觸控筆10與電子裝置12間的特定距離(諸如，5毫米)之值。在另一實施例中，第二臨界值50被設定以避免因為觸控筆感測器14被由觸控筆10傳輸之信號超載或飽和所造成之錯誤位置測量。舉例而言，第二臨界值50可被設定以使得在第二臨界值50以下之信號強度不會使觸控筆感測器14超載或飽和，且在第二臨界值50以上之信號強度會使觸控筆感測器14超載或飽和。在另一實施例中，設定第二臨界值50以節省觸控筆10之電力並避免過多的電池耗竭。舉例而言，第二臨界值50可被設定以使得在第二臨界值50以下之信號強度不會自電源20耗竭過多的電力，且在第二臨界值50以上之信號強度會自電源20耗竭過多的電力。
在一實施例中，如先前討論的，該信號之強度係由觸控筆10所測量。在本實施例中，由觸控筆10執行步驟36之判定。
在另一實施例中，如先前討論的，該信號之 強度係由電子裝置12所測量。在本實施例中，由電子裝置12執行步驟36之判定。
若在步驟36中測定的信號強度並未高於第二臨界值50，則假設觸控筆10並未靠近電子裝置12，且當前被傳輸於觸控筆10之信號的強度在可接受層級內。據此，未採取任何動作並維持當前由觸控筆10傳輸之信號的強度。該處理接著回到步驟36，其中被傳輸於觸控筆10與電子裝置12間之另一信號或接續信號的強度被測量。
若在步驟36中測定的信號強度高於第二臨界值50，則假設觸控筆10靠近電子裝置12，且當前被傳輸於觸控筆10之信號的強度並未在可接受層級內。該處理接著繼續到步驟52。
在步驟52中，由觸控筆10傳輸之信號的強度被減弱並被設定到適當強度層級。由增益控制器29減弱該信號之強度。藉由減弱由觸控筆10傳輸的信號之強度，起因為被由觸控筆10傳輸之信號飽和或超載所導致之由觸控筆感測器14量測之不正確位置測量可被避免且可節省電力。
在一實施例中，如先前討論的，該信號之強度係由觸控筆10所測量。在本實施例中，經減弱之信號不是正被觸控筆10傳輸之信號就是接著要被觸控筆10傳輸之信號。此外，由觸控筆10傳輸之信號的強度之減弱係由觸控筆10本身所啟用及執行。
在另一實施例中，如先前討論的，該信號之 強度係由電子裝置12所測量。在本實施例中，經減弱之信號不是在步驟36中被測量之信號就是接著要被觸控筆10傳輸之信號。此外，由觸控筆10傳輸之信號的強度之減少係由電子裝置12所啟用及執行。更明確地，在一實施例中，電子裝置12傳送指令到觸控筆10，以指示該觸控筆10減少該信號之強度。在另一實施例中，電子裝置12傳送指示在步驟36中測量之信號強度的資料到觸控筆10，且觸控筆10並依據其來減少該信號之強度。經由感測器控制器16傳送該指令及資料。
在一實施例中，該信號之強度係在離散步驟中減少。在另一實施例中，該信號之強度被持續性地減少。當信號之強度被持續性地增加時，在接收器與傳輸器間的所接收與所傳輸信號強度間的關係可為區段式線性、線性、等比、或若干其他轉移函式之關係，取決於實作而定。
在一實施例中，第二臨界值50大於第一臨界值40。藉由運用兩種不同值用於第一臨界值40及第二臨界值50，可避免不必要的增加及減少由觸控筆10傳輸之信號的強度。舉例而言，假設使用單一臨界值用於兩步驟38及42，則在該單一臨界值上下波動之信號會使其強度振盪於在步驟42中減少其強度與在步驟44中增加其強度之間。藉由使用兩個獨立臨界值用於步驟38及42，此類增加與減少信號間的交替可被緩和或避免。
在步驟54中，觸控筆10傳輸經減弱之信號。 經由TX電路及電極27，經加強之信號被通訊模組30傳輸。該處理接著繼續到步驟48。如上述，在步驟48中，電子裝置12偵測到傳輸自觸控筆10之信號。
根據一或多實施例，用於調整由觸控筆10傳輸的信號之信號強度的系統及處理改善對在較遠距離的觸控筆10之偵測、防止觸控筆感測器14之過飽和、並節省觸控筆10之電力。增加其中觸控筆可被電子裝置偵測到之距離對能夠感測觸控筆及手指觸碰之觸控筆感測器而言係特別有效益的。藉由偵測在觸控筆感測器的表面上之觸控筆，電子裝置可快速區分使用觸控筆之使用者及使用其手指之使用者兩者間，並相應的回應。舉例而言，一旦判定使用者使用觸控筆，則由使用者做出之手指或手部觸碰可被忽略。據此，非刻意觸碰(諸如，握持觸控筆或電子裝置之使用者的手)可被忽視。
上述各種實施例可被結合以提供進一步實施例。有鑒於上述詳細說明，可對該等實施例做出此些與其他改變。普遍而言，在所附申請專利範圍中所使用之術語不應被解釋為在限制該等申請專利範圍於所說明書與申請專利範圍中所揭示之特定實施例中，反之應被理解為包括所有的可能實施例，連帶此類申請專利範圍所享有等效物之全部範疇。據此，該等申請專利範圍並未受限於本揭示。
10‧‧‧觸控筆
12‧‧‧電子裝置
14‧‧‧觸控筆感測器
15‧‧‧感測天線
16‧‧‧感測器控制器
17‧‧‧信號強度感測器
18‧‧‧主處理器
19‧‧‧顯示器
20‧‧‧電源
22‧‧‧資訊管理器
24‧‧‧資料管理器
26‧‧‧感測器
27‧‧‧電極
28‧‧‧按鈕
29‧‧‧增益控制器
30‧‧‧通訊模組
32‧‧‧信號強度感測器
35‧‧‧機體

Claims (17)

  1. 一種主動觸控筆，包含：機體，包括電極；信號產生器，耦接到該電極以從該電極傳輸信號；及增益控制器，經組態以：判定回應於該電極相對於感測器表面之高度的值，該感測器包括延伸於彼此不同之第一與第二方向之一矩陣之感測器線；及當該回應於該高度的值經判定為第一高度值時，將從該電極傳輸的該信號之傳輸信號強度設定到第一強度值，且當該回應於該高度的值經判定為第二高度值時，將該信號之傳輸信號強度設定到第二強度值，其中，該第一強度值低於該第二強度值，且該第一高度值低於該第二高度值；當該回應於該高度的值超越第一臨界值時，將該傳輸信號強度自該第一強度值增加到該第二強度值；當該回應於該高度的值落在第二臨界值以下時，將該傳輸信號強度自該第二強度值減少到該第一強度值，其中，該第一臨界值低於該第二臨界值，且其中，設定該第一臨界值和該第二臨界值以減少具有該第一強度值時的該傳輸信號與具有該第二強度值時的該傳輸信號之間的振盪；及當該回應於該高度的值介於該第一臨界值與該第 二臨界值間時，維持該傳輸信號強度。
  2. 如申請專利範圍第1項的主動觸控筆，其中，在一步驟中該增益控制器經組態以於該第一強度值與該第二強度值間離散地改變該傳輸信號強度。
  3. 如申請專利範圍第1項的主動觸控筆，其中，該增益控制器經組態以於該第一強度值與該第二強度值間連續地改變該傳輸信號強度，以對應於該主動觸控筆之連續改變高度。
  4. 如申請專利範圍第1項的主動觸控筆，其中，該電極之該高度係自由該主動觸控筆接收的感測器信號強度及由該感測器接收的觸控筆信號強度之一或兩者判定。
  5. 如申請專利範圍第1項的主動觸控筆，其中，該增益控制器經組態以基於由該主動觸控筆接收之感測器信號來判定該電極之該高度。
  6. 如申請專利範圍第1項的主動觸控筆，其中，該增益控制器經組態以基於由該主動觸控筆接收之高度信號來判定該電極之該高度，其中，該高度信號指示該主動觸控筆之高度，其藉由耦接到該感測器之感測器控制器基於由該感測器接收之觸控筆信號來判定。
  7. 如申請專利範圍第6項的主動觸控筆，其中，該主動觸控筆之該電極接收來自該感測器的該高度信號。
  8. 如申請專利範圍第7項的主動觸控筆，其中，該主動觸控筆之該電極靜電地接收來自該感測器的該高度信號。
  9. 如申請專利範圍第7項的主動觸控筆，進一步包含接收器，經組態以接收來自該感測器的該高度信號。
  10. 如申請專利範圍第9項的主動觸控筆，其中，該接收係藍芽®通訊器。
  11. 如申請專利範圍第1項的主動觸控筆，其中，該機體具有長形形狀，且該電極被設置在或靠近該長形機體之頂端。
  12. 一種用於偵測主動觸控筆在感測器上之位置的方法，該主動觸控筆包括電極，該感測器包括一矩陣之感測器線，其延伸於彼此不同之第一與第二方向，該方法包含：判定回應於該電極相對於該感測器表面之高度的值；當該回應於該高度的值經判定為第一高度值時，將從該主動觸控筆之該電極傳輸的信號之傳輸信號強度設定到第一強度值，且當該回應於該高度的值經判定為第二 高度值時，將該信號之傳輸信號強度設定到第二強度值，其中，該第一強度值低於該第二強度值，且該第一高度值低於該第二高度值；當該回應於該高度的值超越第一臨界值時，將該傳輸信號強度自該第一強度值增加到該第二強度值；當該回應於該高度的值落在第二臨界值以下時，將該傳輸信號強度自該第二強度值減少到該第一強度值，其中，該第一臨界值低於該第二臨界值，且其中，設定該第一臨界值和該第二臨界值以減少具有該第一強度值時的該傳輸信號與具有該第二強度值時的該傳輸信號之間的振盪；及當該回應於該高度的值介於該第一臨界值與該第二臨界值間時，維持該傳輸信號強度。
  13. 如申請專利範圍第12項的方法，包含在一步驟中於該第一強度值與該第二強度值間離散地改變該傳輸信號強度。
  14. 如申請專利範圍第12項的方法，包含於該第一強度值與該第二強度值間連續地改變該傳輸信號強度，以對應於該主動觸控筆之連續改變高度。
  15. 如申請專利範圍第12項的方法，其中，該電極之該高度係自由該主動觸控筆接收的感測器信號強度及由該感測 器接收的觸控筆信號強度之一或兩者判定。
  16. 如申請專利範圍第12項的方法，包含基於由該主動觸控筆接收之感測器信號來判定該電極之該高度。
  17. 如申請專利範圍第12項的方法，包含基於由該主動觸控筆接收之高度信號來判定該電極之該高度，其中，該高度信號指示該主動觸控筆之高度，其藉由耦接到該感測器之感測器控制器基於由該感測器接收之觸控筆信號來判定。
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